JP2006283581A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 ローラとシリンダとの間のシール性を向上させ、以って、冷却効率の向上を図る。
【解決手段】 密閉容器１内に電動要素２と、前記電動要素２のクランクシャフト３により駆動される回転圧縮要素４とを収容した密閉型ロータリ圧縮機１００において、前記回転圧縮要素４は、前記クランクシャフトを支持する主軸受け７Ａおよび副軸受け７Ｂの間に配設されたシリンダ４１と、前記シリンダ４１に内設され前記クランクシャフト３により偏心回転するローラ４５とを備え、前記密閉容器１内に前記回転圧縮要素４が浸る量のオイル８を貯留するとともに、前記副軸受け７Ｂと前記シリンダ４１との接触面内の前記シリンダ４１側に溝６１を設けて、前記オイル８を前記シリンダ４１と前記ローラ４５との間の圧縮室４３に吸入工程中に導く油路６０を形成した。
【選択図】 図４

Description

本発明は、冷凍用、空調用などに用いられる密閉型圧縮機に係り、特に、密閉型圧縮機のＣＯＰを向上させるための技術に関する。

従来、密閉容器内に電動要素と、この電動要素に駆動されて冷媒を圧縮する回転圧縮要素とを収容した密閉型ロータリ圧縮機が知られている。この種の密閉型ロータリ圧縮機は、一般に、偏心回転運動するローラが所定のクリアランスを保ってシリンダに内設されてシリンダ内に三日月状の空間（いわゆる圧縮室）を形成するとともに、ローラに摺接するベーンが設けられて、シリンダ内の三日月状の空間が、ベーンにより、冷媒を吸気する低圧室側と冷媒を圧縮する高圧室側とに圧力的に仕切られるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−３２３２７６号公報

しかしながら、従来の技術においては、上記シリンダにおける三日月状の空間のシール性の向上が十分には図られておらず、密閉型ロータリ圧縮機の冷却効率（ＣＯＰ：Coefficient Of Performance：冷凍能力／入力電力）の低下を招くといった問題があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ローラとシリンダとの間のシール性を向上させ、以って、冷却効率を高めることのできる密閉型圧縮機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、密閉容器内に電動要素と、前記電動要素の回転軸により駆動される回転圧縮要素とを収容した密閉型圧縮機において、前記回転圧縮要素が前記回転軸を支持する２つの軸受けの間に配設されたシリンダと、前記シリンダに内設され前記回転軸により偏心回転するローラとを備え、前記密閉容器内に前記回転圧縮要素が浸る量のオイルを貯留するとともに、前記軸受けと前記シリンダとの接触面内の前記シリンダ側に溝を設けて、前記オイルを前記シリンダと前記ローラとの間の圧縮室に吸入工程中に導く油路を形成したことを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明は、密閉容器内に電動要素と、前記電動要素の回転軸により駆動される回転圧縮要素とを収容した密閉型圧縮機において、前記回転圧縮要素が前記回転軸を支持する２つの軸受けの間に、板状部材を挟んで配設された２基のシリンダと、前記シリンダのそれぞれに内設され前記回転軸により偏心回転するローラとを備え、前記密閉容器内に前記回転圧縮要素が浸る量のオイルを貯留するとともに、前記板状部材と前記２基のシリンダのそれぞれとの接触面内のシリンダ側に溝を設けて、前記オイルを前記シリンダと前記ローラとの間の圧縮室に吸入工程中に導く油路を形成したことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記油路の断面積と前記圧縮室の排除容積との比率が所定の範囲内となるように前記溝を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、回転圧縮要素を構成するシリンダとローラとの間の圧縮室に密閉容器内のオイルを吸入工程中に導く油路を設ける構成としたため、このオイルによりシリンダとローラとの間に十分な油膜が形成されてシール性が高められる。この結果、圧縮室内において、圧縮工程中の冷媒の低圧側への漏れが防止されるため、圧縮効率が高められ、以って、冷却効率が高められる。
特に、本発明によれば、軸受けとシリンダとの接触面内のシリンダ側に溝を設けて油路を形成する構成としたため、軸受けとシリンダとを固定する際に生じるずれに影響されることなく、設計通りのオイル量を圧縮室に注入することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本実施の形態に係る密閉型ロータリ圧縮機１００の一態様を示す縦断面図であり、図２は回転圧縮要素を拡大して示す縦断面図である。この密閉型ロータリ圧縮機１００は、冷媒の凝縮器と蒸発器との間に配管接続されて冷凍機ユニットを構成するものであり、図１に示すように、密閉容器１を有し、この密閉容器１の上側に電動要素２が、下側にこの電動要素２のクランクシャフト３によって駆動されて冷媒を圧縮する回転圧縮要素４が収納されている。

密閉容器１は、筒状のシェル部１０と、このシェル部１０にアーク溶接などにより固着されたエンドキャップ１１とを備え、このエンドキャップ１１には電動要素２に電力を供給する際の中継端子をなすターミナル１２が設けられると共に、圧縮された冷媒を機外に吐出する吐出管１３が設けられている。また、シェル部１０の底部近くには、アキュムレータ５から回転圧縮要素４に冷媒を導く吸込管６が溶接などにより固着されている。

電動要素２は、いわゆるＤＣブラシレスモータなどの直流モータからなるものであり、回転子（ロータ）３１と、シェル部１０に固着された固定子（ステータ）３２とを備え、回転子３１にクランクシャフト３が固定されて、回転子３１の回転力が回転圧縮要素４に伝達するようになっている。このクランクシャフト３は主軸受け７Ａ（支持部材）および副軸受け７Ｂにより回転自在に支持されている。

図１および図２に示すように、回転圧縮要素４は、円筒形状を有するシリンダ４１を有し、このシリンダ４１は主軸受け７Ａと副軸受け７Ｂとの間で、図示せぬボルトなどにより主軸受け７Ａおよび副軸受け７Ｂと一体的に固定され、主軸受け７Ａが密閉容器１の内側面に溶接により固着されて、この主軸受け７Ａにシリンダ４１が支持される。また、シリンダ４１の上側の開口が主軸受け７Ａに、下側の開口が副軸受け７Ｂにより閉塞されて、このシリンダ４１内に圧縮室４３が形成される。

圧縮室４３には、クランクシャフト３に一体成形された偏心部４４に嵌合されて偏心回転するローラ４５が内設されている。また、図３に示すように、シリンダ４１には、冷媒の吸込口４８と吐出口４０との間にベーン溝４７が設けられ、このベーン溝４７にはベーン４６が摺動自在に配設されている。このベーン４６は図示せぬスプリングなどの付勢部材によって常時ローラ４５方向に押圧され、偏心部４４およびローラ４５の回転に応じてローラ４５の外周面に摺接しながらベーン溝４７内を往復動し、圧縮室４３の内部を低圧室側４３Ａと高圧室側４３Ｂに圧力的に仕切る役割を果たしている。

具体的には、ローラ４５はその外側面の一端がシリンダ４１の内側面４９と常に所定のクリアランスで接するように設けられ、シリンダ４１とローラ４５との間の空間である圧縮室４３が三日月状に形成される。そして、ベーン４６がローラ４５の外側面に当接し、このベーン４６により三日月状の圧縮室４３が低圧室側４３Ａと高圧室側４３Ｂに仕切られる。

前掲図１および図２に示すように、シリンダ４１の吸込口４８には吸込管６が挿嵌され、また、上記吐出口４０には、図示しない吐出バルブが設けられており、冷媒がこの吐出バルブで規定される吐出圧に達すると吐出口４０から密閉容器１内に吐出される。
したがって、密閉型ロータリ圧縮機１００にあっては、電動要素２がクランクシャフト３を回転駆動することによってローラ４５を圧縮室４３内において偏心回転させることにより、アキュムレータ５を介して機外から供給された冷媒が吸込管６を介して圧縮室４３の低圧室側４３Ａに吸入され、その冷媒を高圧室側４３Ｂに移動させながら圧縮して吐出口４０から密閉容器１内に吐出し、吐出管１３から機外に吐出することになる。

また、前掲図１および図２に示すように、密閉容器１の底部には、主軸受け７Ａの下面（図中Ａ−Ａ’線にて示す）までオイル８が貯留されており、このオイル８を主軸受け７Ａ、副軸受け７Ｂおよび回転圧縮要素４とクランクシャフト３との間の摺擦部分や回転圧縮要素４の摺動部分に給油するオイルピックアップ５０がクランクシャフト３の下端部３Ａに設けられている。

具体的には、クランクシャフト３は円筒状に形成され、その下端部３Ａに円筒状のオイルピックアップ５０が圧入して取付けられている。オイルピックアップ５０の内部には、図２に示すように、螺旋形のオイル流路を構成するパドル５１が一体成形されており、クラックシャフト３の回転により生じる遠心力によりオイルピックアップ５０が下端５０Ａから密閉容器１に貯留されたオイル８を吸込み、パドル５１がオイル８を上向きに送給する。そして、このオイル８がオイルピックアップ５０に穿たれた給油孔５２を経て、クランクシャフト３の周面、特に、主軸受け７Ａ、副軸受け７Ｂおよび回転圧縮要素４とクランクシャフト３との各摺擦部分に供給される。

ここで、上述の通り、ローラ４５は、シリンダ４１の内側面４９と常に所定のクリアランスで接するように内設されているため、圧縮室４３のシール性が十分なものでなく冷却効率の低下を招くことになる。
そこで、本実施の形態では、密閉容器１に貯留されているオイル８を冷媒の吸入工程中に圧縮室４３に導く油路６０を密閉型ロータリ圧縮機１００に設ける構成とし、この油路６０を経由して注入されたオイル８によりローラ４５とシリンダ４１との間に十分な油膜を形成してシール性を高めるようにしている。以下、かかる構成について詳述する。

図４に示すように、シリンダ４１の上下面のそれぞれには主軸受け７Ａおよび副軸受け７Ｂとの接触面を構成する段部７０Ａ、７０Ｂが形成されている。そして、副軸受け７Ｂとシリンダ４１との接触面内のシリンダ４１側である下側の段部７０Ｂに溝６１を切削加工により形成し、この段部７０Ｂと副軸受け７Ｂとが接触することで、副軸受け７Ｂシリンダ４１の内側面４９に一端６０Ａが開口し、密閉容器１内に貯留されているオイル８中に他端６０Ｂが開口する油路６０が形成される。なお、主軸受け７Ａがオイル８に浸る構成である場合には、主軸受け７Ａとシリンダ４１の接触面内のシリンダ４１側に溝６１を形成して油路６０を構成しても良い。

この油路６０の一端６０Ａは、冷媒の圧縮室４３への吸入工程中に、オイル８を圧縮室４３に注入すべく、低圧室側４３Ａのシリンダ内側面４９に開口するように形成され、特に、図３に示すように、油路６０の一端６０Ａが、吸込口４８とシリンダ４１の中心点Ｏを結ぶ基準線Ｌを基準にして所定の角度θ１〜θ２（θ１：０°、θ２：１７０°（より好ましくは、θ１：１２５°、θ２：１６５°））の範囲に開口するように形成されている（図示例では約１２５°）。

以上の構成の下、密閉容器１内のオイル８には冷媒の吐出圧（例えば３ＭＰａ）が作用しているため、この高圧のオイル８が、圧縮室４３の低圧室側４３Ａの内圧（例えば１．１ＭＰａ）との差圧により、油路６０を経由して、シリンダ４１の圧縮室４３の低圧室側４３Ａに注入される。
したがって、冷媒の吸入工程中にオイル８が圧縮室４３に注入され、このオイル８によって、シリンダ内側面４９とローラ４５との間に十分な油膜が形成されシール性が高められる。この結果、シリンダ４１の圧縮室４３において低圧室側４３Ａと高圧室側４３Ｂとがより確実に分離されるため、低圧室側４３Ａに吸入された冷媒が高圧室側４３Ｂに圧縮される過程（圧縮工程）で低圧室側４３Ａへの圧縮冷媒の漏れが防止され、冷媒の圧縮効率が高められ、以って、密閉型ロータリ圧縮機１００の冷却効率の向上が図られる。

また、本実施の形態では、シリンダ内側面４９に開口する油路６０の断面積Ｄ（すなわち、溝６１の断面積）を調整することで、圧縮室４３に注入されるオイル量を調整することとし、このとき、油路６０の断面積Ｄを圧縮室４３の排除容積をＶとの比率Ｒ（＝Ｄ／Ｖ）が所定の範囲内に収まるように決定することとしている。詳細には、上記比率Ｒが小さ過ぎる場合には、油路６０が狭くなり過ぎてオイル８が圧縮室４３内に注入されなくなってしまい、これとは逆に、上記比率Ｒが大きすぎる場合には、圧縮室４３内にオイル８が過度に注入されて液圧縮が生じてしまう。そこで、上記比率Ｒを０．００４〜０．０３（ｍｍ²／ｃｃ）の範囲に収めることが望ましく、これにより、オイル８の過度の注入による液圧縮を防止しつつ、シリンダ内側面４９とローラ４５との間のシール性が高められる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、シリンダ４１とローラ４５との間の圧縮室４３に密閉容器１内のオイル８を吸入工程中に導く油路６０を設ける構成としたため、圧縮室４３に注入されたオイル８によりシリンダ４１とローラ４５との間に油膜が形成されシール性が高められる。したがって、圧縮室４３内において圧縮工程中の冷媒の低圧室側４３Ａへの漏れが防止されるため、圧縮効率が高められ、以って、密閉圧縮機１００の冷却効率を高めることができる。

また本実施の形態によれば、油路６２を構成する主油路６４の断面積Ｄと圧縮室４３の排除容積Ｖとの比率が所定の範囲内となるようにしたため、オイル８の過度の注入による液圧縮を防止しつつ、シリンダ内側面４９とローラ４５Ａとの間のシール性を高めることができる。

特に、本実施の形態によれば、副軸受け７Ｂとシリンダ４１との接触面内のシリンダ４１側に溝６１を設けて油路６０を形成する構成としたため、副軸受け７Ｂとシリンダ４１とを固定した際に生じるずれに影響されることなく、設計通りのオイル量を圧縮室４３に注入することができる。詳述すると、副軸受け７Ｂとシリンダ４１との接触面内の副軸受け７Ｂ側に溝を設けて油路を構成した場合、この油路の一端は圧縮室４３の底面に開口する。このとき、シリンダ４１に副軸受け７Ｂをボルトなどで固定する際には位置ずれが生じ易く、これにより、油路の圧縮室４３側の開口面積が設計値からずれ、オイル８の注入量が設計値からずれることになる。
これに対して、本実施の形態によれば、シリンダ４１側に溝６１を設ける構成としているため、シリンダ４１に副軸受け７Ｂをボルトなどで固定する際に位置ずれが生じたとしても、油路６０の圧縮室４３側の開口面積を一定に維持することができ、以って、圧縮室４３に注入するオイル量を設計通りとすることができる。

上述した実施の形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形可能である。
例えば、上述した実施の形態では、１基のシリンダ４１を備える密閉型ロータリ圧縮機１００を例示したが、これに限らず、シリンダが２基の密閉型ロータリ圧縮機１００にも本発明を適用することが可能である。

詳述すると、２基のシリンダを有する構成においては、図５および図６に示すように、シリンダ４１Ａ、４１Ｂが主軸受け７Ａと副軸受け７Ｂとの間に板状の仕切板４２を挟んで上下に配設され、上段のシリンダ４１Ａの上側の開口面が主軸受け７Ａに、下側の開口面が仕切板４２により閉塞され、また、下段のシリンダ４１Ｂの下側の開口面が副軸受け７Ｂに、上側の開口面が仕切板４２により閉塞されて、シリンダ４１Ａ、４１Ｂ内に圧縮室４３が形成される。これらのシリンダ４１Ａ、４１Ｂやローラ４５などの回転圧縮要素４は、主軸受け７Ａまたは上段のシリンダ４１Ａ（図示例ではシリンダ４１Ａ）が密閉容器１に溶接されて固着され、密閉容器１に貯留されているオイル８に浸される。

図６に示すように、上段のシリンダ４１Ａの上下面のそれぞれには主軸受け７Ａおよび仕切板４２との接触面を構成する段部７１Ａが形成され、また、下段のシリンダ４１Ｂの上下面のそれぞれには副軸受け７Ｂおよび仕切板４２との接触面を構成する段部７１Ｂが形成されている。そして、上段のシリンダ４１Ａにあっては、仕切板４２とシリンダ４１Ａとの接触面内のシリンダ４１Ａ側である下側の段部７１Ａに油路６０を構成する溝６１が形成され、また、下段のシリンダ４１Ｂにあっては、仕切板４２とシリンダ４１Ｂとの接触面内のシリンダ４１Ｂ側である上側の段部７１Ｂに油路６０を構成する溝６１が形成される。これにより、吸入工程中に、各油路６０を経由して、各シリンダ４１Ａ、４１Ｂの圧縮室４３にオイル８が注入され、ローラ４５とシリンダ４１Ａ、４１Ｂとの間のシール性が高められる。

本発明の実施の形態に係る密閉型ロータリ圧縮機の一態様を示す縦断面図である。 回転圧縮要素を拡大して示す縦断面図である。 シリンダの平面図である。 油路を拡大して示す縦断面図である。 ２基のシリンダを備える密閉型ロータリ圧縮機の回転圧縮要素を示す縦断面図である。 油路を拡大して示す縦断面図である。

符号の説明

１ 密閉容器
２ 電動要素
４ 回転圧縮要素
７Ａ 主軸受け
７Ｂ 副軸受け
８ オイル
４１、４１Ａ、４１Ｂ シリンダ
４３ 圧縮室
４３Ａ 低圧室側
４３Ｂ 高圧室側
４５Ａ、４５Ｂ ローラ
４６ ベーン
４８ 吸込口
６０ 油路
６１ 溝

Claims (3)

1. 密閉容器内に電動要素と、前記電動要素の回転軸により駆動される回転圧縮要素とを収容した密閉型圧縮機において、
   前記回転圧縮要素が前記回転軸を支持する２つの軸受けの間に配設されたシリンダと、前記シリンダに内設され前記回転軸により偏心回転するローラとを備え、
   前記密閉容器内に前記回転圧縮要素が浸る量のオイルを貯留するとともに、前記軸受けと前記シリンダとの接触面内の前記シリンダ側に溝を設けて、前記オイルを前記シリンダと前記ローラとの間の圧縮室に吸入工程中に導く油路を形成した
   ことを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 密閉容器内に電動要素と、前記電動要素の回転軸により駆動される回転圧縮要素とを収容した密閉型圧縮機において、
   前記回転圧縮要素が前記回転軸を支持する２つの軸受けの間に、板状部材を挟んで配設された２基のシリンダと、前記シリンダのそれぞれに内設され前記回転軸により偏心回転するローラとを備え、
   前記密閉容器内に前記回転圧縮要素が浸る量のオイルを貯留するとともに、前記板状部材と前記２基のシリンダのそれぞれとの接触面内のシリンダ側に溝を設けて、前記オイルを前記シリンダと前記ローラとの間の圧縮室に吸入工程中に導く油路を形成した
   ことを特徴とする密閉型圧縮機。
3. 前記油路の断面積と前記圧縮室の排除容積との比率が所定の範囲内となるように前記溝を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
   
   

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