JP2006125365A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】アキュムレータを用いることなく、戻り冷媒ガス中のオイルを分離することができると共に、圧縮要素における支持部材の軸孔と回転軸との間の僅かな隙間から冷媒ガスがリークしないようにした圧縮機を提供する。
【解決手段】密閉容器１の内部の下方部に駆動要素２を、上方部に圧縮要素３をそれぞれ配置する。駆動要素２のロータ６に回転軸５を貫通させて軸着し、その上端に補助回転軸５ａを同軸固定し、下端部にはオイルポンプ２０を取り付ける。圧縮要素３の支持部材７は密閉容器１に固定し、密閉容器１内を高圧側の上部領域と低圧側の下部領域とに仕切り、コイルバネ１８を介してベーン１１を装着する。シリンダ８の中央部には圧縮空間を設け、補助回転軸５ａに同軸心で固定したスワッシュ部材９を回転自在に配設する。補助回転軸５ａの上端部は、支持部材７に対して非貫通状態にする。前記下部領域に冷媒ガスを供給してオイルを分離し、圧縮空間で圧縮した高圧冷媒ガスは上部領域に吐出するように構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、冷媒ガス等の流体を圧縮して吐出する密閉型の圧縮機であって、特に回転軸と共に同心軸回転してシリンダ内の冷媒ガス等を圧縮する圧縮部材に特徴を有する圧縮機に関するものである。

圧縮機としては、従来種々の方式・形態のものが知られており、そのうち回転式圧縮機（ロータリ圧縮機）は密閉容器内に駆動要素と圧縮要素とが配置され、駆動要素における電動モータのステータに通電してロータを軸回転させ、このロータに軸着されている回転軸によって圧縮要素におけるシリンダ内でローラを偏心回転させ、このローラの外周面に常時当接しているベーンによりシリンダ内が低圧室と高圧室とに区分されており、低圧室に吸入した冷媒ガスガスを圧縮して密閉容器内に吐出すると共に、この密閉容器から高圧冷媒ガスを吐出させて冷媒回路に供給するように構成したものである（例えば、特許文献１）。

上記従来の回転式圧縮機は、前記駆動要素のロータに軸着された回転軸の端部近傍に、当該回転軸に偏心する偏心円盤部を設け、この偏心円盤部の外周にローラを回転自在に配設している。そして、前記のように回転軸が軸回転すると、偏心円盤部の偏心回転に伴ってローラがシリンダの円形空間（圧縮空間）の内周面に沿って摺動回転し、シリンダ内の冷媒ガスを低圧室から高圧室に移動させながら圧縮するのである。

このような構造の回転式圧縮機では、回転軸に偏心円盤部を形成しなければならず、且つこの偏心円盤部の外周にローラを回転自在に設ける必要があることから、加工性が低下し且つ部品が増えてコストアップの原因の一つになっている。又、偏心円盤部を介してローラが偏心回転するため、振動とトルク変動が大きくなる傾向がある。

上記従来構造の回転圧縮機における加工性の低下、部品の増大及び振動とトルク変動の増大を防止するために、回転軸の偏心円盤部とローラとの組み合わせを用いず、回転軸に対して同心軸に圧縮部材を取り付け、この圧縮部材をシリンダの圧縮空間内を回転させることで吸入した冷媒ガスを圧縮できるようにした圧縮機が知られている（例えば、特許文献２）。

回転軸と同心軸回転する圧縮部材を備えた上記圧縮機は、圧縮部材として傾斜板が用いられており、この傾斜板の両面側で冷媒ガスを圧縮するためシリンダの圧縮空間に吸入冷媒ガスを導く吸入路及び圧縮後の冷媒ガスを吐出するための吐出路を２つずつ設けなければならない。従って、圧縮部材の上下で高圧室と低圧室とが隣接する形となるため、高低圧差が大きくなり冷媒リークによる効率悪化が問題となる。これを防止するために、本出願人は圧縮部材を比較的肉厚な部材で形成し、片面側で冷媒ガスを圧縮するようにした圧縮機を開発して先に特許出願した（特願２００４−００３１４２号）。
特開平６−３０７３６３号公報 特願２００４−００３１４２号

上記先願に係る圧縮機は、概略説明すると駆動機構の回転軸に対してほぼ円柱状の圧縮部材を同心軸に設け、この圧縮部材の上面に傾斜面を形成することにより冷媒ガスを圧縮できるようにしたもので、駆動要素のステータに通電してロータを回転させ、このロータに軸着されている回転軸によって圧縮要素におけるシリンダ内で圧縮部材を同心回転させ、この圧縮部材の傾斜面に常時当接しているベーンを介してシリンダ内が低圧室と高圧室とに区分されており、低圧室に吸入した冷媒ガスを圧縮して密閉容器内に吐出すると共に、この密閉容器から高圧冷媒ガスを吐出させて冷媒回路に供給するように構成したものである。

この先願に係る圧縮機において、圧縮要素は密閉容器に固定されて駆動要素のロータに固定された回転軸を貫通して軸支する支持部材と、この支持部材に固定されて圧縮空間を形成するシリンダと、回転軸に同心軸固定されてシリンダの圧縮空間内を回転し一面が回転軸を中心として一周すると最も高くなる上死点から最も低くなる下死点を経て上死点に戻る略正弦波形状の傾斜面に形成された圧縮部材と、前記支持部材に設けられたベーンスロットにバネを介して装着され先端が圧縮部材の傾斜面に常時当接して圧縮空間内を低圧室と高圧室とに区分するベーンとを備えている。

この場合、冷媒回路からの戻り冷媒ガスは、密閉容器に取り付けた吸込配管から圧縮要素に設けられた通路を通って吸入口からシリンダの圧縮空間に吸入されるため、戻り冷媒ガス中に含まれているオイルが分離されず、オイルの混合した状態で圧縮されることになる。オイルの混合した状態で冷媒ガスが圧縮されると、圧縮効率の低下を来たして圧縮機の性能を低下させることになる。このような事態を防ぐために、例えば冷媒ガスからの戻り冷媒をアキュムレータに通してオイルを分離し、このアキュムレータから前記吸込配管に冷媒ガスを供給するようにしている。しかしながら、密閉容器の側部に取付金具を介してアキュムレータを取り付け、且つアキュムレータと吸込配管とを接続管を介して接続しなければならなくなり、コストの高騰を招く問題があった。

又、圧縮要素の摺動部分には、密閉容器の内底部に設けたオイル溜めからオイルポンプによりオイルを汲み上げ、回転軸の軸孔を介してオイルが供給されるが、支持部材の軸孔に対して回転軸が貫通しているため、支持部材の軸孔と回転軸との間の僅かな隙間からオイルが流出する事態が生じる。このような事態が発生すると、シリンダの圧縮空間で圧縮される冷媒ガスが支持部材の軸孔と回転軸との間の僅かな隙間からリークし、圧縮効率を低下させる問題があった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、アキュムレータを用いることなく、戻り冷媒ガス中のオイルを分離することができると共に、圧縮要素における支持部材の軸孔と回転軸との間の僅かな隙間から冷媒ガスがリークしないようにした圧縮機を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１の圧縮機は、密閉容器内に駆動要素と、この駆動要素により駆動される圧縮要素とが配置され、前記圧縮要素は前記密閉容器に固定され前記駆動要素のロータに固定した回転軸を軸支する支持部材と、この支持部材に固定されて圧縮空間を形成するシリンダと、前記回転軸に同心軸固定されて前記シリンダの圧縮空間内を回転し一面が前記回転軸を中心として一周すると最も高くなる上死点から最も低くなる下死点を経て上死点に戻る略正弦波形状の傾斜面に形成された圧縮部材と、前記支持部材に設けられたベーンスロットにバネを介して装着され先端が前記圧縮部材の傾斜面に常時当接して前記圧縮空間内を低圧室と高圧室とに区分するベーンとを備え、前記低圧室に吸入した流体を前記圧縮部材により圧縮して前記高圧室から吐出する圧縮機であって、前記支持部材は前記密閉容器内を高圧側と低圧側とに仕切り、低圧側には前記流体が吸込配管を介して供給され、この流体を前記低圧室に導く通路及び吸入口が圧縮要素に設けられ、前記高圧室から吐出される流体を前記高圧側に導く吐出口及び通路が前記圧縮要素に設けられ、且つ高圧側の流体が吐出配管を介して外部に吐出される構成であることを特徴とする。

本発明に係る請求項２の圧縮機は、請求項１の圧縮機において、前記密閉容器内の上方部に前記圧縮要素を、下方部に前記駆動要素を配置し、前記駆動要素のロータに固定した回転軸は、下方に延設した延設部が前記密閉容器に取り付けた副軸受け部材に回転自在に軸支されると共に、延設部の下端にオイルポンプが取り付けられ、このオイルポンプにより前記密閉容器の内底部に設けたオイル溜めからオイルを汲み上げ、前記回転軸の軸孔を通して前記圧縮要素の摺動部に供給するように構成され、前記回転軸の上端は前記圧縮要素に対して非貫通状態で軸支されていることを特徴とする。

上記請求項１の発明によれば、密閉容器の内部は、支持部材により高圧側と低圧側とに仕切られており、冷媒回路からの戻り冷媒（流体）は吸込配管から低圧側に供給される。このため、密閉容器の低圧側において戻り冷媒中に含まれているオイルの大部分が分離され、オイルが殆ど混入していない冷媒ガスが圧縮要素に設けられている通路を通って吸入口から圧縮空間の低圧室に吸入される。これにより、冷媒ガスの圧縮効率が著しく向上し、圧縮機の性能を高めることができる。又、密閉容器の低圧側内部がオイル分離機能を有するため、アキュムレータが不要になると共に密閉容器へのアキュムレータの取り付け、及びアキュムレータと吸込配管との管接続が不要になる。これにより、コストの削減を図ることが可能となる。

上記請求項２の発明によれば、オイルポンプによって密閉容器の内底部に設けたオイル溜めからオイルを汲み上げ、回転軸の軸孔を介してオイルを上昇させると共に、圧縮要素の摺動部分にオイルを供給するが、回転軸の上端は圧縮要素に対して非貫通状態で軸支されているため、圧縮要素の摺動部分に供給されたオイルが回転軸と支持部材との間の僅かな隙間から外部に流出しない。これにより、圧縮要素の密閉空間で圧縮される冷媒ガスのリークを抑えることができ、圧縮効率を高めて圧縮機の性能を向上させることが可能となる。

［実施例１］
次に、本発明に係る圧縮機の第１実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る圧縮機の第１実施形態におけるベーン部分を通る概略縦断面図である。図２は本発明に係る圧縮機の第１実施形態における吸込部分を通る概略縦断面図である。図３は本発明に係る圧縮機の第１実施形態における吐出部分を通る概略縦断面図である。図４は本発明に係る圧縮機の第１実施形態における概略横断面図である。各図において、１は鉄製の密閉容器であり、円筒状の胴部１ａと、この胴部１ａの上端に溶接されたキャップ部１ｂと、胴部１ａの下端に溶接されたボトム部１ｃとから構成されている。この密閉容器１内の下方部には駆動要素２が、上方部には駆動要素２により駆動される圧縮要素３がそれぞれ配置されている。

上記駆動要素２は、密閉容器１の胴部１ａの内壁に固定されたステータ４と、このステータ４の内側に配設されたロータ６とから電動モータが構成されており、ロータ６の中心軸部には回転軸５が貫通して軸着されている。密閉容器１のキャップ部１ｂには複数の端子２ａが取付部材２ｂを介して装着され、これらの端子２ａとステータ４とが内部リード線（図略）で接続されると共に、端子２ａには外部電源からの外部リード線（図略）が接続されてステータ４に通電するように構成されている。尚、圧縮要素３の外周部には内部リード線を通す通路（図略）が設けられており、図２及び図３では端子２ａ及び取付部材２ｂが省略されている。又、駆動要素２のステータ４の外周部と密閉容器１の胴部１ａとの間には隙間１０が複数箇所に形成されている。

上記圧縮要素３は、密閉容器１の胴部１ａの内壁に固定された支持部材７と、この支持部材７の下に取り付けられたシリンダ８と、シリンダ８の下に取り付けられた主軸受け部材１３と、シリンダ８内に配置された圧縮部材９（本実施形態では、スワッシュ部材と称する）と、支持部材７に対して上下動可能に装着された略矩形板状のベーン１１と、シリンダ８の切欠部８ｂ（図４）の側面に取り付けられた吐出バルブ１２等から構成されている。

前記支持部材７は第１部材Ｒと第２部材Ｓとから構成され、図２のように第１部材Ｒの上面中央部には突出部が同心円柱状に形成され、下面中央部には同心円柱状に内方に窪ませて凹陥部１５が形成されており、この凹陥部１５に第２部材Ｓの上端部が嵌着固定されている。又、第１部材Ｒには凹陥部１５の底面から突出部の上面よりやや下方の位置に至る非貫通の第１軸孔７ａが設けられ、第２部材Ｓには下面から上面に貫通する第２軸孔７ｂが設けられ、この第２軸孔７ｂは第１軸孔７ａと同軸心であって、内径が同一径に形成されて連通するようになっている。

図１に示すように、上記第１部材Ｒと第２部材Ｓにはベーンスロット１６と、バネ装着孔１７とが上下方向に連通して設けられており、前記ベーン１１がコイルバネ１８を介して上下動可能に装着されている。コイルバネ１８はバネ装着孔１７内に挿入されており、下端はベーン１１の上端部に固定され、上端はバネ装着孔１７の上方のバネ受け部１４に固定されてベーン１１を常時下方に付勢している。尚、ベーンスロット１６の内側端部は第１軸孔７ａ及び第２軸孔７ｂに開口している。

前記回転軸５は前記主軸受け部材１３に回転自在に軸支され、上端には補助回転軸５ａが同軸心に固定されており、この補助回転軸５ａが上記支持部材７における第１部材Ｒの軸孔７ａ及び第２部材Ｓの軸孔７ｂに回転自在に軸支されている。補助回転軸５ａの下端部には前記スワッシュ部材９が同軸心に固定されている。又、回転軸５の下端部は前記ロータ６より下方に延設され、この延設部の下端が前記密閉容器１に取り付けた副軸受け部材１９に回転自在に軸支されると共に、延設部の下端にオイルポンプ２０が取り付けられ、このオイルポンプ２０により前記密閉容器の内底部に設けたオイル溜め２１からオイルを汲み上げ、前記回転軸５の軸孔及び補助回転軸５ａの軸孔を通して前記圧縮要素３の摺動部分に供給するように構成されている。

前記シリンダ８は、図２のように中央部に上下に貫通する空所が設けられ、この空所の上端部は前記支持部材７の第２部材Ｓが嵌着して閉塞され、空所の下端部は前記主軸受け部材１３により閉塞されることで圧縮空間２２が構成されている。この圧縮空間２２内に上記スワッシュ部材９が回転自在に配置されている。

又、シリンダ８には通路８ｃが設けられ、この通路８ｃの一端は密閉容器１内に開口し、他端は前記支持部材７の第２部材Ｓに設けられた吸入口７ｃに連通し、この吸入口７ｃは前記圧縮空間２２に開口している。前記密閉容器１の胴部１ａには吸込配管２３が固定されており、この吸込配管２３から供給される冷媒ガスは、シリンダ８の通路８ｃを通って第２部材Ｓの吸入口７ｃから圧縮空間２２に吸い込まれる。

図３及び図４に示すように、前記支持部材７の第２部材Ｓの下端縁部には、下面側から外周面側に抜ける吐出口７ｄが設けられ、この吐出口７ｄの下面側は前記圧縮空間２２に開口し、外周面側は上記シリンダ８の内部に設けられた通路８ａに連通しており、この通路８ａはシリンダ８の切欠部８ｂに開口している。シリンダ８の切欠部８ｂの側面には前記吐出バルブ１２が取り付けられ、この吐出バルブ１２によって通路８ａが開閉される。これにより、圧縮空間２２内で圧縮された高圧冷媒ガスは、支持部材７における第２部材Ｓの吐出口７ｄからシリンダ８の通路８ａを通り、吐出バルブ１２を開いて切欠部８ｂ側に吐出される。

前記支持部材７の第１部材Ｒには、図３のようにシリンダ８の切欠部８ｂに対応させて切欠部７ｅが設けられ、この切欠部７ｅから密閉容器１内の上部領域に通じる通孔７ｆが設けられている。これにより、シリンダ８の切欠部８ｂに吐出された高圧冷媒ガスは、第１部材Ｒの切欠部７ｅ及び通孔７ｆを介して密閉容器１内の上部領域に吐出される。又、シリンダ８の切欠部８ｂの下端部に仕切板２４を取り付け、シリンダ８の切欠部８ｂと、第１部材Ｒの切欠部７ｅと、仕切板２４と、密閉容器１の胴部１ａとで囲まれた空間部によりマフラ２５を構成してある。従って、上記圧縮空間２２内で圧縮された高圧冷媒ガスは、吐出バルブ１２を開いてマフラ２５内に吐出され、ここで消音された後に上記通孔７ｆから密閉容器１内の上部領域に吐出されることになる。

前記密閉容器１におけるキャップ部１ｂの上端には、図１乃至図３に示すように吐出配管２６が取り付けられている。上記のように密閉容器１内の上部領域に吐出された高圧冷媒ガスは、吐出配管２６から外部に吐出される。この吐出配管２６から吐出された高圧冷媒ガスは、図示を省略した冷媒回路に供給され、この冷媒回路を循環して低圧となった冷媒ガスは、前記吸込配管２３から圧縮機に戻される。

前記スワッシュ部材９について詳しく説明すると、図５及び図６に示すように全体形状としては略円柱状を呈しており、一側の肉厚部９ａとこれに対向する他側の肉薄部９ｂとを有し、円周方向に沿う上面９ｃは肉厚部９ａにて高く、肉薄部９ｂにて低い連続傾斜面に形成されている。このスワッシュ部材９は、中央に設けた軸孔に前記補助回転軸５ａを軸着することで固定される。固定手段としては、例えばスワッシュ部材９に設けた半径方向の取付孔９ｄを介してピン等の止め具で行うことができる。

スワッシュ部材９の上面９ｃは、補助回転軸５ａを中心として円周方向に一周すると最も高くなる上死点Ｐから最も低くなる下死点Ｑを経て上死点Ｐに戻る略正弦波形状を呈している。補助回転軸５ａを通る上面９ｃの縦断面は、３６０度何れの角度の切断面においても全て水平（図６参照）であり、この上面９ｃと前記支持部材７における第２部材Ｓの下面との間が圧縮空間２２となる。そして、スワッシュ部材９の上死点Ｐは、支持部材７における第２部材Ｓの下面に対して微少なクリアランスを介して移動自在に対向している。このクリアランスは密閉容器１内に封入されている前記オイルによってシールされる。

前記ベーン１１は、吸入口７ｃと吐出口７ｄとの間に位置し、図示は省略したが下端が断面Ｒ形状に形成されてスワッシュ部材９の上面９ｃに常時当接し、シリンダ８内の圧縮空間２２を低圧室と高圧室とに区分している。前記コイルバネ１８は、ベーン１１を下向きに付勢することで、ベーン１１の下端稜線部分がスワッシュ部材９の上面９ｃから離れないように保持し、且つベーン１１が支持部材７のベーンスロット１６に沿って円滑に上下動するのを制御する作用をなす。

又、スワッシュ部材９の外周面は、密閉空間２２を構成しているシリンダ８の内壁面との間に微少なクリアランスを形成し、これによりスワッシュ部材９は回転自在とされている。このスワッシュ部材９の外周面とシリンダ８の内壁面との間のクリアランスもオイルによってシールされる。冷媒ガスのリークを抑えるためである。尚、スワッシュ部材９の外周面には、シール部材を嵌着するための凹溝９ｅが円周方向に沿って設けられ、スワシュ部材９の下面側には、前記肉厚部９ｂに対応させて適宜の大きさの凹部９ｆ（図６参照）が設けられている。この凹部９ｆは肉厚部９ｂの重量を減少させることで、スワッシュ部材９の回転トルクの変動を抑えるようにしてある。

尚、上記実施形態では、回転軸５と補助回転軸５ａとを別体に構成した例を説明したが、予め一体に形成した１本の回転軸で実施することも可能である。又、前記密閉容器１内には例えば二酸化炭素、Ｒ１３４ａ、或はＨＣ系の冷媒ガスが所定量封入される。

以上のように構成された第１実施形態に係る圧縮機の動作に付いて説明する。この圧縮機は、前記駆動要素２のステータ４のコイルに通電するとロータ６が回転し、このロータ６の回転が回転軸５及び補助回転軸５ａを介してスワッシュ部材９に伝達され、シリンダ８の圧縮空間２２内を回転することで冷媒ガスの圧縮が開始する。

この場合、前記圧縮要素３により密閉容器１内が圧縮要素３より上の上部領域と、圧縮要素３より下の下部領域とに仕切られている。そして、前記のように圧縮後の高圧冷媒ガスが上部領域に吐出されるため、上部領域と下部領域とに差圧が生じて上部領域が高圧側、下部領域が低圧側となる。

前記吸込配管２３から圧縮機に戻される冷媒ガスは、密閉容器１内の低圧側である下部領域に供給されるため、この下部領域において冷媒ガスが急激に減圧されて、冷媒ガス中に含まれているオイルが分離される。これにより、密閉容器１内の下部領域がアキュムレータの機能を発揮するため、通常使用されているアキュムレータが不要となる。又、密閉容器１へのアキュムレータの取り付け、及びアキュムレータと吸込配管２３との管接続が不要になる。従って、コストの削減を図ることが可能となる。

密閉容器１内の下部領域で分離されたオイルは、前記駆動要素２におけるステータ４とロータ６との間の僅かな隙間１０を通って副軸受け部材１９上に落下し、この副軸受け部材１９に形成されている複数の通孔１９ａからオイル溜め２１に戻される。

密閉容器１内の下部領域でオイルが分離された冷媒ガスは、前記シリンダ８の通路８ｃを通って支持部材７における第２部材Ｓの吸入口７ｃから圧縮空間２２内に吸入され、スワッシュ部材９により圧縮される。

ここで、スワッシュ部材９の上面９ｃの上死点Ｐがベーン１１を境にして吐出側にあり、吸入側でシリンダ８、支持部材７、スワッシュ部材９及びベーン１１で囲まれた空間（低圧室）内に冷媒ガスが吸い込まれているものとする。この状態からスワッシュ部材９が回転していくと、上死点Ｐがベーン１１、吸入口７ｃを過ぎた段階からスワッシュ部材９の上面９ｃの傾斜により低圧室の体積は狭められていき、高圧室内の冷媒ガスは圧縮されていく。上死点Ｐが支持部材７の吐出口７ｄを通過するまでの間、圧縮された高圧冷媒ガスは吐出口７ｄから吐出される。そして、上死点Ｐが支持部材７の吸入口７ｃを通過した後、吸入側で低圧室の体積は拡大していくので冷媒ガスが低圧室内に吸い込まれることになる。このような動作が繰り返し行われて、冷媒ガスが圧縮される。

冷媒ガスの圧縮動作において、前記オイル溜め２１からオイルポンプ２０によって汲み上げられるオイルは、回転軸５の軸孔を上昇すると共に補助回転軸５ａの軸孔を上昇し、回転軸５の上部要所及び補助回転軸５ａの要所に設けられているオイル孔から圧縮要素３の摺動部分に供給される。これにより、補助回転軸５ａと支持部材７の第１軸孔７ａ、第２軸孔７ｂとの間の微少なクリアランスはオイルによってシールされる。又、回転軸５と主軸受け部材１３との間の微小なクリアランスもオイルによってシールされる。

前記のように補助回転軸５ａの上端は支持部材７の第１部材Ｒに対して非貫通であるため、補助回転軸５ａと支持部材７の第１軸孔７ａ、第２軸孔７ｂとの間の微少なクリアランスに供給されるオイルが上昇して、補助回転軸５ａの上端から流出することがない。これにより、補助回転軸５ａと支持部材７の第１軸孔７ａ、第２軸孔７ｂとの間の微少なクリアランスは常にオイルでシールされて隙間が生じないことから、シリンダ８の圧縮空間２２で圧縮されている冷媒ガスのリークを抑えることができる。結果として、圧縮機の圧縮性能を向上させることが可能となる。

シリンダ８の圧縮空間２２内で圧縮された高圧冷媒ガスは、前記のように支持部材７における第２部材Ｓの吐出口７ｄからシリンダ８の通路８ａを通り、吐出バルブ１２を開いてマフラ２５に吐出される。このマフラ２５内で消音された高圧冷媒ガスは、支持部材７における第１部材Ｒの通孔７ｆから密閉容器１の上部領域に吐出され、前記吐出配管２６から外部に吐出されて図示しない冷媒回路に供給される。

上記実施形態では、密閉容器１は圧縮要素３の支持部材７により内部が仕切られて上部領域のみが高圧であり、下部領域は低圧であっていわば内部低圧型となっている。このため、内部高圧型とは異なって、密閉容器１全体を高圧仕様にする必要はなく、高圧側である上部領域のみ（具体的にはキャップ部１ｂのみ）高圧仕様にすればよく、低圧側である下部領域（具体的には胴部１ａとボトム部１ｃ）は低圧仕様で良いことになる。これにより、密閉容器１のコストを低減することが可能となる。

［実施例２］
次に、本発明に係る圧縮機の第２実施形態を図７に基づいて説明する。この第２実施形態において、前記第１実施形態と同じ符号を付けた部材は、同一部材又は形状は多少異なるが実質的に同一部材を示すものである。第２実施形態の圧縮機は、第１実施形態の圧縮機と構成が殆ど同じであるが、支持部材とシリンダとが上下逆転してベーンが上向きとなっている構成に特徴を有するものである。

図７において、１は鉄製の密閉容器であり、円筒状の胴部１ａと、この胴部１ａの上端に溶接されたキャップ部１ｂと、胴部１ａの下端に溶接されたボトム部１ｃとから構成されている。この密閉容器１内の下方部には駆動要素２が、上方部には駆動要素２により駆動される圧縮要素３がそれぞれ配置されている。

上記駆動要素２は、密閉容器１の胴部１ａの内壁に固定されたステータ４と、このステータ４の内側に配設されたロータ６とから電動モータが構成されており、ロータ６の中心軸部には回転軸５が貫通して軸着されている。密閉容器１のキャップ部１ｂには複数の端子２ａが取付部材２ｂを介して装着され、これらの端子２ａとステータ４とが内部リード線（図略）で接続されると共に、端子２ａには外部電源からの外部リード線（図略）が接続されてステータ４に通電するように構成されている。尚、圧縮要素３の外周部には内部リード線を通す通路（図略）が設けられている。又、駆動要素２のステータ４の外周部と密閉容器１の胴部１ａとの間には隙間が複数箇所に形成されている。

上記圧縮要素３は、密閉容器１の胴部１ａの内壁に固定された支持部材７と、この支持部材７の上に取り付けられたシリンダ８と、このシリンダ８内に配置されたスワッシュ部材９と、支持部材７に対して上下動可能に装着された略矩形板状のベーン１１と、図示は省略したがシリンダ８の切欠部の側面に取り付けられた吐出バルブ等から構成されている。

前記支持部材７は第１部材Ｒと第２部材Ｓとから構成され、第１部材Ｒの下面中央部には主軸受け部材１３が同心円柱状に突出形成され、上面中央部には同心円柱状に内方に窪ませて凹陥部１５が形成されており、この凹陥部１５に第２部材Ｓの下端部が嵌着固定されている。又、第１部材Ｒには凹陥部１５の底面から主軸受け部材１３に貫通する第１軸孔７ａが設けられ、第２部材Ｓには上面から下面に貫通する第２軸孔７ｂが設けられ、この第２軸孔７ｂは第１軸孔７ａと同軸心であって、内径が同一径に形成されて連通するようになっている。

又、第１部材Ｒと第２部材Ｓにはベーンスロット１６と、バネ装着孔１７とが上下方向に連通して設けられており、前記ベーン１１がコイルバネ１８を介して上下動可能に装着されている。コイルバネ１８はバネ装着孔１７内に挿入されており、上端はベーン１１の下端部に固定され、下端はバネ装着孔１７の下方のバネ受け部１４に固定されてベーン１１を常時上方に付勢している。尚、ベーンスロット１６の内側端部は第１軸孔７ａ及び第２軸孔７ｂに開口している。

前記回転軸５は支持部材７の主軸受け部材１３、第１軸孔７ａ、第２軸孔７ｂを貫通して回転自在に軸支され、上端部は前記スワッシュ部材９に同軸心に固定されている。又、回転軸５の下端部は前記ロータ６より下方に延設され、この延設部の下端が前記密閉容器１に取り付けた副軸受け部材１９に回転自在に軸支されると共に、延設部の下端にオイルポンプ２０が取り付けられている。このオイルポンプ２０により前記密閉容器１の内底部に設けたオイル溜め２１からオイルを汲み上げ、前記圧縮要素３の摺動部分に供給するように構成されている。

前記シリンダ８は、中央部に上下に貫通する空所が設けられ、この空所の下端部は前記支持部材７の第２部材Ｓが嵌着して閉塞され、空所の上端部はカバー板部材２７により閉塞されることで圧縮空間が構成されている。この圧縮空間内に上記スワッシュ部材９が回転自在に配置されている。

又、シリンダ８には通路８ｃが設けられ、この通路８ｃの一端は支持部材７の第１部材Ｒに設けられた通路７ｇに連通し、他端は支持部材７の第２部材Ｓに設けられた吸入口７ｃに連通している。そして、通路７ｇは密閉容器１内に開口し、吸入口７ｃは上記圧縮空間２２に開口している。更に、密閉容器１の胴部１ａには吸込配管２３が固定されており、この吸込配管２３から供給される冷媒ガスは、密閉容器１の下部領域内に流入し、支持部材７における第１部材Ｒの通路７ｇからシリンダ８の通路８ｃを通って第２部材Ｓの吸入口７ｃから圧縮空間２２に吸い込まれる。

図示は省略したが、支持部材７の第２部材Ｓの上端縁部には、上面側から外周面側に抜ける吐出口が設けられ、この吐出口の上面側は前記圧縮空間に開口し、外周面側は上記シリンダ８の内部に設けられた通路に連通しており、この通路はシリンダ８の切欠部に開口している。シリンダ８の切欠部の側面には前記吐出バルブが取り付けられ、この吐出バルブによってシリンダ８の通路８ａが開閉される。これにより、圧縮空間内で圧縮された高圧冷媒ガスは、支持部材７における第２部材Ｓの吐出口からシリンダ８の通路を通り、吐出バルブを開いて切欠部側に吐出される。

又、図示は省略したが前記第１実施形態と同様に、圧縮要素３の側部にマフラを構成してあり、上記シリンダ８の切欠部側に吐出された高圧冷媒ガスは、マフラで消音された後に通孔から密閉容器１内の上部領域に吐出される。

前記密閉容器１におけるキャップ部１ｂの上端には、吐出配管２６が取り付けられており、上記のように密閉容器１内の上部領域に吐出された高圧冷媒ガスは、吐出配管２６から外部に吐出されて図示を省略した冷媒回路に供給される。この冷媒回路を循環して低圧となった冷媒ガスは、前記吸込配管２３から圧縮機に戻される。

前記スワッシュ部材９は、第１実施形態の場合と主構成要素は同じであるからそれらの詳しい説明は省略するが、この場合は上面の中央部に円筒状の突出部９ｇが設けられ、この突出部９ｇは前記カバー板部材２７の下面中央部に設けられた受け部２７ａに回転自在に嵌合している。このため、回転軸５の上端部はスワッシュ部材９に対して非貫通状態になっている。スワッシュ部材９の突出部９ｇも、カバー板部材２７に対して非貫通状態であり、突出部９ｇの軸孔は回転軸５の軸孔に連通している。

以上のように構成された第２実施形態に係る圧縮機の動作に付いて説明する。この圧縮機も、前記圧縮要素３により密閉容器１内が圧縮要素３より上の上部領域と、圧縮要素３より下の下部領域とに仕切られている。そして、前記のように圧縮後の高圧冷媒ガスは上部領域に吐出されるため、上部領域と下部領域とに差圧が生じて上部領域が高圧側、下部領域が低圧側となる。

前記吸込配管２３から圧縮機に戻される冷媒ガスは、密閉容器１内の低圧側である下部領域に供給されるため、冷媒ガス中に含まれているオイルが分離される。これにより、密閉容器１内の下部領域がアキュムレータの機能を発揮するため、通常使用されているアキュムレータが不要となる。又、密閉容器１へのアキュムレータの取り付け、及びアキュムレータと吸込配管２３との管接続が不要になる。従って、コストの削減を図ることが可能となる。

密閉容器１内の下部領域で分離されたオイルは、前記駆動要素２におけるステータ４とロータ６との間の僅かな隙間を通って副軸受け部材１９上に落下し、この副軸受け部材１９に形成されている複数の通孔からオイル溜め２１に戻される。

密閉容器１内の下部領域でオイルが分離された冷媒ガスは、前記支持部材の通路７ｇ及びシリンダ８の通路８ｃを通って支持部材７の吸入口７ｃから圧縮空間内に吸入され、スワッシュ部材９により圧縮される。シリンダ８の圧縮空間内で圧縮された高圧冷媒ガスは、前記のように支持部材７の吐出口からシリンダ８の通路を通り、吐出バルブを開いてマフラに吐出される。このマフラ内で消音された高圧冷媒ガスは、通孔から密閉容器１の上部領域に吐出され、前記吐出配管２６から外部に吐出されて冷媒回路に供給される。

このような冷媒ガスの圧縮動作において、前記オイル溜め２１からオイルポンプ２０によって汲み上げられるオイルは、回転軸５の軸孔を上昇すると共に、回転軸５の上部要所に設けられているオイル孔から圧縮要素３の摺動部分に供給される。これにより、回転軸５と支持部材７の第１軸孔７ａ、第２軸孔７ｂとの間の微少なクリアランスはオイルによってシールされる。又、回転軸５と主軸受け部材１３との間、スワッシュ部材９の突出部９ｇとカバー板部材２７の受け部２７ａとの間の微小なクリアランスもオイルによってシールされる。

前記のように回転軸５ａの上端はスワッシュ部材９に対して非貫通であるため、上記回転軸５ａと支持部材７の第１軸孔７ａ、第２軸孔７ｂとの間の微少なクリアランスに供給されるオイルが上昇して、回転軸５の上端から流出することがない。これにより、回転軸５と支持部材７の第１軸孔７ａ、第２軸孔７ｂとの間の微少なクリアランスは常にオイルでシールされて隙間が生じないことから、シリンダ８の圧縮空間で圧縮される冷媒ガスのリークを抑えることができる。結果として、圧縮機の圧縮性能を向上させることが可能となる。又、スワッシュ部材９の突出部９ｇもカバー板部材２７に対して非貫通であるため、突出部９ｇと受け部２７ａとの間の微少なクリアランスに供給されるオイルが、突出部９ｇの上端から流出することがない。

尚、上記第１実施形態及び第２実施形態は、いずれも縦形の圧縮機について説明したが、本発明は縦形の圧縮機に限定されることなく、横形の圧縮機にも十分適用することが可能である。又、上記実施形態では、冷凍機の冷媒回路に使用されて冷媒ガスを圧縮する圧縮機について説明したが、これに限定されずに例えば空気を吸い込んで圧縮するエアーコンプレッサ等にも本発明を有効に適用することができる。

本発明は、特に冷媒ガスを圧縮して冷凍機等の冷媒回路に供給するための圧縮機として最適に利用することができる。

本発明に係る圧縮機の第１実施形態におけるベーン部分を通る概略縦断面図である。 本発明に係る圧縮機の第１実施形態における吸込部分を通る概略縦断面図である。 本発明に係る圧縮機の第１実施形態における吐出部分を通る概略縦断面図である。 本発明に係る圧縮機の第１実施形態における概略横断面図である。 本発明に係る圧縮機の第１実施形態におけるスワッシュ部材の斜視図である。 本発明に係る圧縮機の第１実施形態における回転軸に取り付けたスワッシュ部材の側面図である。 本発明に係る圧縮機の第２実施形態における概略縦断面図である。

符号の説明

１ 密閉容器
２ 駆動要素
３ 圧縮要素
４ ステータ
５ 回転軸
５ａ 補助回転軸
６ ロータ
７ 支持部材
７ｃ 吸入口
７ｄ 吐出口
８ シリンダ
８ａ、８ｃ 通路
９ スワッシュ部材（圧縮部材）
１０ 隙間
１１ ベーン
１２ 吐出バルブ
１３ 主軸受け部材
１４ バネ受け部
１５ 凹陥部
１６ ベーンスロット
１７ バネ装着孔
１８ コイルバネ
１９ 副軸受け部材
２０ オイルポンプ
２１ オイル溜め
２２ 圧縮空間
２３ 吸込配管
２４ 仕切板
２５ マフラ
２６ 吐出配管
２７ カバー板部材

Claims (2)

1. 密閉容器内に駆動要素と、この駆動要素により駆動される圧縮要素とが配置され、前記圧縮要素は前記密閉容器に固定され前記駆動要素のロータに固定した回転軸を軸支する支持部材と、この支持部材に固定されて圧縮空間を形成するシリンダと、前記回転軸に同心軸固定されて前記シリンダの圧縮空間内を回転し一面が前記回転軸を中心として一周すると最も高くなる上死点から最も低くなる下死点を経て上死点に戻る略正弦波形状の傾斜面に形成された圧縮部材と、前記支持部材に設けられたベーンスロットにバネを介して装着され先端が前記圧縮部材の傾斜面に常時当接して前記圧縮空間内を低圧室と高圧室とに区分するベーンとを備え、前記低圧室に吸入した流体を前記圧縮部材により圧縮して前記高圧室から吐出する圧縮機であって、前記支持部材は前記密閉容器内を高圧側と低圧側とに仕切り、低圧側には前記流体が吸込配管を介して供給され、この流体を前記低圧室に導く通路及び吸入口が圧縮要素に設けられ、前記高圧室から吐出される流体を前記高圧側に導く吐出口及び通路が前記圧縮要素に設けられ、且つ高圧側の流体が吐出配管を介して外部に吐出される構成であることを特徴とする圧縮機。
2. 前記密閉容器内の上方部に前記圧縮要素を、下方部に前記駆動要素を配置し、前記駆動要素のロータに固定した回転軸は、下方に延設した延設部が前記密閉容器に取り付けた副軸受け部材に回転自在に軸支されると共に、延設部の下端にオイルポンプが取り付けられ、このオイルポンプにより前記密閉容器の内底部に設けたオイル溜めからオイルを汲み上げ、前記回転軸の軸孔を通して前記圧縮要素の摺動部に供給するように構成され、前記回転軸の上端は前記圧縮要素に対して非貫通状態で軸支されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。

Images