JPH09158875A

JPH09158875A - ロータリ式圧縮機

Info

Publication number: JPH09158875A
Application number: JP31810195A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Yasunaga; 和男保永; Isao Kawabe; 功川邉; Naoya Morozumi; 尚哉両角; Shigeru Fujita; 茂藤田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-12-06
Filing date: 1995-12-06
Publication date: 1997-06-17

Abstract

(57)【要約】【課題】被圧縮ガスとしてＨＦＣ系冷媒を採用すること
を前提とし、それに伴う必要条件として、シリンダ室の
排除容積減少のためシリンダ肉厚を薄くする。そして、
シリンダ室に導かれるＨＦＣ混合冷媒の圧力損失を確実
に抑制して、圧縮効率の向上を図れるロータリ式圧縮機
を提供する。【解決手段】被圧縮ガスとしてＨＦＣ混合冷媒を特定し
たロータリ式圧縮機であり、圧縮機構部５を構成するシ
リンダ１１に設けられ、シリンダ室１４にＨＦＣ混合冷
媒を吸込み案内する吸込み孔１６ａ，１６ｂを複数具備
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば空気調和機の
冷凍サイクルを構成するロータリ式圧縮機において、特
に被圧縮ガスとしてＨＦＣ混合冷媒を特定し、シリンダ
室へガスを吸込み案内する吸込み孔の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば空気調和機の冷凍サイクルで
は、従来より、冷媒としてＣＦＣ（クロロフルオロカー
ボン）１２（Ｒ１２と呼ばれる）冷媒、あるいはＨＣＦ
Ｃ（ハイドロクロロフルオロカーボン）２２（Ｒ２２と
呼ばれる）冷媒が用いられる。

【０００３】しかしながら、上記Ｒ１２冷媒は、完全に
ハロゲン化されたクロロフルオロカーボンであって塩素
を含む。そのため、大気圏で科学的に安定したオゾン層
を破壊する恐れが強いため、将来は生産を全廃とするこ
とが決定済みの規制対象とされた特定フロンである。

【０００４】上記Ｒ２２冷媒は、塩素を含んでいるが水
素があるため大気圏で分解し易く、オゾン層を破壊する
力が弱い指定フロンであるが、オゾン破壊係数が残る点
から、近時、使用量の総量規制が開始され、将来は原則
廃止の計画になっている。

【０００５】このような事情から、これらの特定フロン
または指定フロンに代わる新たな冷媒が求められてい
て、オゾン層破壊がないことを中心として新代替え物質
の開発を促進した結果、塩素原子を含まないＨＦＣ（ハ
イドロフルオロカーボン）混合冷媒が採用されるに至っ
た。

【０００６】このＨＦＣ混合冷媒を圧縮して高圧高温ガ
スに変え、冷凍サイクルに循環させる圧縮機としては、
回転効率がよく、したがって圧縮性能の高いロータリ式
圧縮機が多用される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、先に述べた
ような代替え冷媒であるＨＦＣ混合冷媒は、その理論冷
凍能力が、従来より用いられる冷媒の理論冷凍能力より
も大きい。このことから、上記ロータリ式圧縮機の圧縮
機構部は、従来のままの排除容積では有効なマッチング
がとれない。

【０００８】すなわち、ＨＦＣ混合冷媒を用いる冷凍サ
イクルでは、ロータリ式圧縮機の圧縮機構部を改造し
て、その排除容積を減少させる必要がある。有効な排除
容積減少手段として、シリンダ室内で偏心回転するロー
タの偏心量を小さくするか、もしくはシリンダの肉厚を
薄くするかの、いずれか一方を選択することとなる。

【０００９】しかるに、前者においては、回転軸やロー
タおよび軸受の摺動負荷が増大するため有効でなく、専
ら後者を選択するに至る。上記シリンダには、その外周
面から内周面に亘る肉厚内に吸込み孔が貫通して設けら
れていて、シリンダ室内に冷媒を吸込み案内する。圧縮
された冷媒を吐出案内する吐出部は、普通、ブレード案
内溝の近傍で、シリンダの軸受接触面に設けられる切欠
部である。

【００１０】このような構成であるので、上記シリンダ
の肉厚を薄くしても、吐出部の開口面積には何らの影響
もない一方で、上記吸込み孔の直径は必然的に小さくな
らざるを得ない。その結果、吸込み案内される冷媒の吸
込み孔による圧力損失があり、圧縮効率の低下を招く不
具合がある。

【００１１】なお、ＨＦＣ混合冷媒を採用し排除容積を
減少するためシリンダ肉厚を薄くしたにも拘らず、吸込
み孔直径を従来通りとすると、当然ながら吸込み孔周辺
のシリンダ肉厚が充分とれないことになり、そのため変
形の恐れがある。

【００１２】本発明は上記事情にもとづきなされたもの
であり、その目的とするところは、被圧縮ガスとしてＨ
ＦＣ混合冷媒を採用することを前提とし、それに伴う必
要条件として、シリンダ室の排除容積減少のためシリン
ダ肉厚を薄くする。

【００１３】そして、シリンダ肉厚を薄くしたにも拘ら
ず、シリンダ室に導かれるＨＦＣ混合冷媒の圧力損失を
確実に抑制して、圧縮効率の向上を図れるロータリ式圧
縮機を提供しようとするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を満足するた
め、本発明のロータリ式圧縮機は、請求項１として、被
圧縮ガスとしてＨＦＣ混合冷媒を特定したロータリ式圧
縮機であり、圧縮機構部を構成するシリンダに設けら
れ、シリンダ室にＨＦＣ混合冷媒を吸込み案内する吸込
み孔を、複数具備したことを特徴とする。

【００１５】請求項２として、上記複数の吸込み孔は、
互いに直径が異なることを特徴とする。請求項３とし
て、請求項１記載の上記複数の吸込み孔は、少なくとも
１つの吸込み孔の断面形状を円形以外の形状にしたこと
を特徴とする。

【００１６】請求項４として、請求項１記載の上記複数
の吸込み孔は、シリンダの内周面に対する開放端部にお
いて合流し、１つの吸込み孔となることを特徴とする。
請求項５として、請求項１記載の上記複数の吸込み孔
は、シリンダの外周面に対する開放端部において合流
し、１つの吸込み孔となることを特徴とする。

【００１７】請求項６として、請求項１記載の上記複数
の吸込み孔は、シリンダの内周面および外周面に対する
開放端部においてそれぞれ合流し、１つの吸込み孔とな
ることを特徴とする。

【００１８】上述の課題を解決する手段を採用すること
により、請求項１ないし請求項６の発明では、シリンダ
室に吸込まれる冷媒の圧力損失を抑制して流量を確保で
きる。よって、ＨＦＣ混合冷媒を用いたことにより、シ
リンダの肉厚を薄くしても、何らの支障もない。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明におけるロータリ式
圧縮機の実施の形態を、図面にもとづいて説明するに、
この圧縮機はたとえば空気調和機の冷凍サイクルを構成
しており、ここで用いられる冷媒はＨＦＣ混合冷媒を特
定することを前提とする。

【００２０】図１に示す、図中１は、密閉ケースであ
る。これは、上下両端が開口する円筒状胴部１ａの上下
両側の開放端に、それぞれ蓋体１ｂ，１ｃを嵌合し、か
つ溶接によって完全密閉状に形成される。

【００２１】この密閉ケース１内には、電動圧縮機本体
２が収容される。上記電動圧縮機本体２は、垂直方向に
向けられる回転軸３の上部側に電動機部４、下部側に圧
縮機構部５が連設されて構成される。

【００２２】密閉ケース１の内底部には潤滑油を収容す
る油溜り部６が形成されていて、上記圧縮機構部５の一
部が浸漬される。上記電動機部４は、密閉ケース１の円
筒状胴部１ａ内壁に固定される固定子７と、この固定子
の内周面と狭少の間隙を存して配設され、上記回転軸３
に嵌着される回転子８とからなる。

【００２３】上記回転軸３の圧縮機構部５部位に偏心部
３ａが一体に設けられていて、この偏心部外周にローラ
９が嵌合されている。また、これら偏心部３ａとローラ
９は、密閉ケース１に挿嵌されるシリンダ１１内に収容
される。上記シリンダ１１の上面には主軸受具１２が設
けられ、下面には副軸受具１３が設けられている。

【００２４】シリンダ１１の上端開口部は主軸受具１２
で、かつ下部開口部は副軸受具１３でそれぞれ閉成され
る。シリンダ１１内周面と、主軸受具１２および副軸受
具１３とで囲撓される空間部をシリンダ室１４と呼ぶ。
このシリンダ室１４に、上記ローラ９と偏心部３ａが偏
心回転自在に収容される。

【００２５】上記シリンダ１１には、その外周面から内
周面に亘る肉厚内に後述する吸込み部１６が設けられて
いて、ここに吸込みパイプ１７の一端部が挿嵌される。
吸込みパイプ１７は、密閉ケース１を貫通して図示しな
い冷凍サイクルを構成する室内熱交換器まで延出され、
ここからシリンダ室１４内に冷媒を吸込み案内するよう
になっている。

【００２６】上記主軸受具１２には吐出ポート１８が設
けられていて、シリンダ室１４内に連通する。そして、
この吐出ポート１８を囲撓するようにして、主軸受具１
２にはバルブカバー１９が設けられている。このバルブ
カバー１９には案内孔２０が開口されていて、密閉ケー
ス１内部と連通する。

【００２７】上記回転軸３の下端部には給油機構２１が
設けられていて、回転軸の回転にともなって油溜り部６
の潤滑油を吸い上げ、回転軸に設けられる給油路２２を
介して上記主軸受具１２や副軸受具１３およびローラ９
の各摺動部に給油するようになっている。

【００２８】密閉ケース１上端部には吐出管２３が接続
されていて、切換え弁を介して室外熱交換器に連通す
る。（いずれも図示しない）特に、図２にのみ示すように、シリンダ１１には軸芯に
向かって、内周面側のみ開口するブレード案内溝２５が
設けられる。このブレード案内溝２５に、ブレード２６
が摺動自在に嵌合される。

【００２９】そしてブレード２６は、押圧スプリング２
７によって弾性的に押圧付勢され、その先端縁がシリン
ダ室１４に突出し、かつ上記ローラ９周面に密に当接す
るようになっている。

【００３０】したがって、ローラ９のシリンダ室１４内
周面転接位置とブレード２６のローラ９当接位置とが一
致する状態を除いて、ブレード２６によってシリンダ室
１４内が二室に区分される。

【００３１】シリンダ１１の図における上面側であると
ともに、この内周面側で、かつブレード案内溝２５に沿
う部位に切欠部１８ａが設けられていて、先に図１に示
したように上記吐出ポート１８が連通される。

【００３２】そしてさらに、上記ブレード案内溝２５を
介して切欠部１８ａとは反対側の部位には上記吸込み部
１６が設けられる。この吸込み部１６は、シリンダ１１
の肉厚内に、この内周面から外周面に亘って貫通される
複数の吸込み孔１６ａ，１６ａから構成される。

【００３３】上述したように、冷媒としてＨＦＣ混合冷
媒を採用するところからシリンダ室１４の排除容積を小
さくする関係上、同図（Ｂ）に示すように、従来のシリ
ンダ肉厚（二点鎖線ａで示す）よりも薄くなる。

【００３４】そこで、シリンダ１１の剛性保持に影響を
与えない範囲内で、この周面と必要な間隙寸法を確保し
て、互いに直径は小径であるけれども複数の上記吸込み
孔１６ａ，１６ａを設けることとする。

【００３５】ここでは図示しないが、それぞれの吸込み
孔１６ａ，１６ａには上記吸込みパイプ１７が接続され
ており、互いの吸込みパイプは密閉ケース１外部で合流
するようになっている。

【００３６】このようにして構成されるロータリ式圧縮
機であり、電動機部４に通電することにより回転軸３が
回転駆動され、一体に設けられる偏心部３ａおよびロー
ラ９がシリンダ室１４で偏心回転する。

【００３７】この回転にともなって、室内熱交換器を介
して吸込み管１７から低圧のＨＦＣ混合冷媒ガスが吸込
み部１６を構成する複数の吸込み孔１６ａ，１６ａに導
かれ、さらにシリンダ室１４内に吸込まれる。

【００３８】ローラ９のシリンダ室１４内周面転接位置
とブレード１５のローラ９当接位置とがほぼ一致する状
態で、シリンダ室１４の空間容量が最大となる。冷媒ガ
スは２つの吸込み孔１６ａ，１６ａからシリンダ室１４
全体に導かれ、充満する。

【００３９】ローラ９の偏心回転にともなって、ローラ
はシリンダ室１４内周面との転接位置が移動し、この転
接位置から回転方向側へブレード１５のローラ当接位置
までのシリンダ室１４容積が減少する。すなわち、先に
シリンダ室１４に導かれたガスが徐々に圧縮される。

【００４０】回転軸３が継続して回転され、シリンダ室
１４の容量がさらに減少して、ここに導かれたガスが圧
縮され、所定圧まで上昇したところで、吐出ポート１８
に設けられる吐出弁が開放してバルブカバー１９内に高
圧ガスが吐出される。このバルブカバー１９内で脈動の
低減と均圧化がなされた高圧ガスは、密閉ケース１内に
導かれて充満し、ケース上部の吐出管２３から吐出され
る。

【００４１】このような圧縮作用をなす圧縮機におい
て、上記シリンダ１１の肉厚が従来のものよりも薄くな
ったにも拘らず、吸込み部１６は複数の吸込み孔１６
ａ，１６ａを備えているので、シリンダ室１４に吸込ま
れる冷媒の圧力損失を確実に抑制して流量を確保する。

【００４２】その結果、ＨＦＣ混合冷媒を用いることを
前提にしてシリンダ室１４の排除容積減少を可能化し、
その上で圧縮効率の向上を図れることとなる。なお上記
実施の形態では、吸込み部を構成するものとして２つの
吸込み孔１６ａ，１６ａを採用したが、これに限定され
るものではなく、以下のようにしてもよい。

【００４３】図３に示す吸込み部１６Ａは、３つの吸込
み孔１６ｂ…からなる。互いの吸込み孔１６ｂ…は全て
平行に設けられ、シリンダ１１の肉厚内で、その内周面
から外周面に亘って貫通される。上述の吸込み部１６Ａ
より、さらに多くの吸込み孔を備えたので、ここを導か
れる冷媒の総合量で流量を必ず確保する。

【００４４】図４に示す吸込み部１６Ｂは、２つの吸込
み孔１６ｃ，１６ｄからなる。吸込み孔１６ｃ，１６ｄ
は互いに平行に設けられ、シリンダ１１の肉厚内で、そ
の内周面から外周面に亘って貫通される。ここでは互い
の吸込み孔１６ｃ，１６ｄの直径を大小異ならせてお
り、少なくとも大径の吸込み孔１６ｃでの流量を必ず確
保する。

【００４５】図５に示す吸込み部１６Ｃは、２つの吸込
み孔１６ｅ，１６ｆからなる。ここでは一方の吸込み孔
１６ｅの断面形状を真円状となし、他方の吸込み孔１６
ｆの断面形状を楕円状になす。

【００４６】吸込み孔１６ｅ，１６ｆは互いに平行に設
けられ、シリンダ１１の肉厚内で、その内周面から外周
面に亘って貫通される。したがって、それぞれの吸込み
孔１６ｅ，１６ｆの断面積を可能な限り大きくとって、
流量を確保する。

【００４７】図６（Ａ），（Ｂ）に示す吸込み部１６Ｄ
は、シリンダ１１の外周面から肉厚内の中途部まで、互
いに平行に設けられる２つの吸込み孔１６ｊ，１６ｊを
備えるとともに、各吸込み孔はシリンダ１１の内周面に
対向する端部に設けられる吸込み開口部３０に連通す
る。

【００４８】したがって、各吸込み孔１６ｊ，１６ｊに
導かれる冷媒ガスは、シリンダ室１４に導入される直前
位置で吸込み開口部３０で合流し、シリンダ室１４に導
入された状態では流量を必ず確保する。

【００４９】なお、ここではシリンダ１１の上面から中
途部まで上記吸込み孔１６ｊ，１６ｊ相互間にねじ孔３
１が穿設されている。上記ねじ孔３１は、図１に示すよ
うに、主軸受具１２をシリンダ１１の上面部に取付固定
する固定具３２の螺着用孔として用いられる。

【００５０】すなわち、シリンダ１１に設けられるブレ
ード案内溝２５からさほど遠くない部位で、シリンダ１
１と主軸受１２とを固定具３２で取付固定することがで
きるので、ブレード案内溝２５の変形量が少なくてす
み、信頼性の高い圧縮作用を得られる。

【００５１】図７に示す吸込み部１６Ｆは、図６の構成
とは逆に、シリンダ１１の内周面から肉厚内の中途部ま
で、互いに平行に設けられる２つの吸込み孔１６ｊ，１
６ｊと、これら吸込み孔が連通するシリンダの外周面に
対向する端部に設けられる吸込み開口部３２とからな
る。

【００５２】したがって、シリンダ１１に導かれる冷媒
ガスは、この肉厚内にある吸込み開口部３２に一旦溜ま
ってから各吸込み孔１６ｊ，１６ｊに分流し、シリンダ
室１４に導入されて流量を必ず確保する。

【００５３】ここでも、吸込み孔１６ｊ，１６ｊ相互間
にねじ孔３１が穿設され、主軸受具１２をシリンダ１１
に取付固定する固定具３２の螺着用孔として用いられ
る。すなわち、ブレード案内溝２５の変形量が少なくて
すむ。

【００５４】図８に示す吸込み部１６Ｇは、先に説明し
た図６の構成と、図７の構成を組み合わせたものであ
る。シリンダ１１には、この内周面と、外周面とにそれ
ぞれ開口する内周側吸込み開口部３０と、外周側吸込み
開口部３２とが設けられる。そして、これら内外周側吸
込み開口部３０，３２を互いに連通する２つの吸込み孔
１６ｊ，１６ｊが平行に設けられる。

【００５５】したがって、シリンダ１１まで導かれた冷
媒ガスは、外周側吸込み開口部３２に一旦溜まって各吸
込み孔１６ｊ，１６ｊに分流案内される。そして、内周
側吸込み開口部３０で合流してからシリンダ室１４に導
入され、流量を確保する。

【００５６】ここでも、吸込み孔１６ｊ，１６ｊ相互間
にねじ孔３１が穿設され、主軸受具１２をシリンダ１１
に取付固定する固定具３２の螺着用孔として用いられ
る。すなわち、ブレード案内溝２５の変形量が少なくて
すむ。

【００５７】なお、被圧縮ガスとして特定されるＨＦＣ
混合冷媒は、たとえばＲ４１０Ａを用いることとする。
このＲ４１０Ａは、ジフルオロメタン（Ｒ３２）と、ペ
ンタフルオロエタン（Ｒ１２５）とを互いに５０％（重
量比）の割合で混合したものである。

【００５８】このほか、ＨＦＣ混合冷媒として、Ｒ４１
０Ｂを採用してもよい。このＲ４１０Ｂは、Ｒ３２とＲ
１２５とを、４５％と５５％（重量比）の割合で混合し
たものである。

【００５９】Ｒ４０７Ｃを採用してもよい。このＲ４０
７Ｃは、Ｒ３２とＲ１２５および１，１，２，２−テト
ラフルオロエタン（Ｒ１３４ａ）とを、２３％と２５％
および５２％（重量比）の割合で混合したものである。

【００６０】このほか、特に番号が付されていないが、
Ｒ３２とＲ１３４ａとを、３０％と７０％（重量比）の
割合で混合したＨＦＣ混合冷媒を採用してもよい。以上
挙げたＨＦＣ混合冷媒のうちで、Ｒ４１０Ａが従来より
用いられる冷媒に対して圧力が高く、他の冷媒は従来の
冷媒に対してさほど高くない。したがって、ＨＦＣ混合
冷媒のうちで、特に高圧冷媒と呼ばれるのはＲ４１０Ａ
となる。

【００６１】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１の発明によ
れば、被圧縮ガスとしてＨＦＣ混合冷媒を特定し、シリ
ンダ室にＨＦＣ混合冷媒を吸込み案内する吸込み孔を複
数備えた。

【００６２】請求項２の発明によれば、上記複数の吸込
み孔は、互いに直径が異なる。請求項３の発明によれ
ば、上記複数の吸込み孔は、少なくとも１つの吸込み孔
の断面形状を円形以外の形状にした。請求項４の発明に
よれば、上記複数の吸込み孔は、シリンダの内周面に対
する開放端部において合流し、１つの吸込み孔となる。
請求項５の発明によれば、記複数の吸込み孔は、シリン
ダの外周面に対する開放端部において合流し、１つの吸
込み孔となる。請求項６の発明によれば、上記複数の吸
込み孔は、シリンダの内周面および外周面に対する開放
端部においてそれぞれ合流し、１つの吸込み孔となる。

【００６３】したがって、請求項１ないし請求項６の発
明では、ＨＦＣ混合冷媒を用いるため、シリンダの肉厚
を薄くして排除容積を小さくしたが、シリンダの肉厚が
薄くても、シリンダ室に吸込まれる冷媒の圧力損失を抑
制して流量を確保できて圧縮効率の向上を図り、耐久性
および信頼性を得るなどの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す、ロータリ式圧縮機
の縦断面図。

【図２】（Ａ）は同実施の形態の、圧縮機構部の横断平
面図。（Ｂ）はシリンダの内周面一部の正面図。

【図３】他の実施の形態の、シリンダの内周面一部の正
面図。

【図４】さらに異なる他の実施の形態の、シリンダの内
周面一部の正面図。

【図５】さらに異なる他の実施の形態の、シリンダの内
周面一部の正面図。

【図６】（Ａ）はさらに異なる他の実施の形態の、シリ
ンダ一部の平面図。（Ｂ）はシリンダの内周面一部の正
面図。

【図７】さらに異なる他の実施の形態の、シリンダ一部
の平面図。

【図８】さらに異なる他の実施の形態の、シリンダ一部
の平面図。

【符号の説明】

５…圧縮機構部、１１…シリンダ、１４…シリンダ室、
１６ａ〜１６ｊ…吸込み孔。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤田茂静岡県富士市蓼原336番地株式会社東芝富士工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被圧縮ガスとしてＨＦＣ混合冷媒を特定し
たロータリ式圧縮機であり、圧縮機構部を構成するシリンダに設けられ、シリンダ室
にＨＦＣ混合冷媒を吸込み案内する吸込み孔を、複数具
備したことを特徴とするロータリ式圧縮機。
【請求項２】上記複数の吸込み孔は、互いに直径が異な
ることを特徴とする請求項１記載のロータリ式圧縮機。
【請求項３】上記複数の吸込み孔は、少なくとも１つの
吸込み孔の断面形状を円形以外の形状にしたことを特徴
とする請求項１記載のロータリ式圧縮機。
【請求項４】上記複数の吸込み孔は、シリンダの内周面
に対する開放端部において合流し、１つの吸込み孔とな
ることを特徴とする請求項１記載のロータリ式圧縮機。
【請求項５】上記複数の吸込み孔は、シリンダの外周面
に対する開放端部において合流し、１つの吸込み孔とな
ることを特徴とする請求項１記載のロータリ式圧縮機。
【請求項６】上記複数の吸込み孔は、シリンダの内周面
および外周面に対する開放端部においてそれぞれ合流
し、１つの吸込み孔となることを特徴とする請求項１記
載のロータリ式圧縮機。