JP2007132226A - ロータリコンプレッサ - Google Patents
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Abstract
【課題】
密閉容器内が高圧となる内部高圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサでは、中間圧となる第１の回転圧縮要素の吐出消音室と高圧となる当該密閉容器内との圧力差が大きく、係る圧力差により、従来のＯリングを設けただけでは、吐出消音室のシール性が確保できず、体積効率の悪化を招いていた。
【解決手段】
本発明は、密閉型容器内に駆動要素と、この駆動要素により駆動される回転圧縮要素を備えて成るものであって、回転圧縮要素を構成するシリンダの開口部を閉塞すると共に、回転軸の軸受けを有する支持部材と、この支持部材のシリンダとは反対側の面を凹陥させ、この凹陥部の一部にリブを追加し、シール性の向上を図ると共に、支持部材のシリンダと反対側の面に形成される吐出消音室を、複数に分割し、その分割された各吐出消音室を連通させることにより、吐出脈動による騒音を低減させるものである。
【選択図】図１
密閉容器内が高圧となる内部高圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサでは、中間圧となる第１の回転圧縮要素の吐出消音室と高圧となる当該密閉容器内との圧力差が大きく、係る圧力差により、従来のＯリングを設けただけでは、吐出消音室のシール性が確保できず、体積効率の悪化を招いていた。
【解決手段】
本発明は、密閉型容器内に駆動要素と、この駆動要素により駆動される回転圧縮要素を備えて成るものであって、回転圧縮要素を構成するシリンダの開口部を閉塞すると共に、回転軸の軸受けを有する支持部材と、この支持部材のシリンダとは反対側の面を凹陥させ、この凹陥部の一部にリブを追加し、シール性の向上を図ると共に、支持部材のシリンダと反対側の面に形成される吐出消音室を、複数に分割し、その分割された各吐出消音室を連通させることにより、吐出脈動による騒音を低減させるものである。
【選択図】図１
Description
本発明は、密閉容器内に駆動要素と、この駆動要素の回転軸にて駆動される回転圧縮要素を備えたロータリコンプレッサに関するものである。
従来、この種のロータリコンプレッサ、例えば、第１及び第２の回転圧縮要素を備えた多段圧縮式ロータリコンプレッサは、密閉容器内に駆動要素とこの駆動要素の回転軸により駆動される第１及び第２の回転圧縮要素により構成されている。
第１及び第２の回転圧縮要素は、中間仕切板と、この中間仕切板の上下に配置された上下シリンダと、これらシリンダ内を１８０度の位相差を有して回転軸に設けた偏芯部に勘合されて偏芯回転するローラと、各ローラに当接してシリンダ内をそれぞれ低圧室側と高圧室側とに区画するベーンと、上シリンダの上側の開口面及び下シリンダの下側の開口面をそれぞれ閉塞すると共に、回転軸の軸受を有する上部支持部材及び下部支持部材と、上下にそれぞれ形成された吐出消音室から構成されている。また、各吐出消音室と各シリンダ内の高圧室側とは吐出ポートにより連通されており、吐出消音室内には当該吐出ポートを開閉可能に閉塞する吐出弁が設けられている。また、下部支持部材の軸受けと閉塞プレートとが当接する面にＯリングを取り付けて、軸受け外周に形成された上記吐出消音室をシールしている。（例えば、特許文献１参照）
特開２００３−９７４７３号公報
ここで、前記吐出消音室は上記の如くＯリングにより軸受けと閉塞プレートとの間のシールを行っているが、従来より軸受けと閉塞プレートとが当接する面からの冷媒リークが生じており、吐出消音室のシール性の改善が切望されていた。
特に、密閉容器内が高圧となる内部高圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサでは、中間圧となる第１の回転圧縮要素の吐出消音室と高圧となる当該密閉容器内との圧力差が大きく、係る圧力差により、従来のＯリングを設けただけでは、吐出消音室のシール性が確保できず、体積効率の悪化を招いていた。
このような吐出消音室のシール性を改善するために、軸受けに従来のＯリングよりシール幅の大きいＯリングを取り付けた場合、Ｏリング溝の拡大により、Ｏリング溝外径側の軸受けの厚さ寸法が減少してしまう。特に、吐出弁が外周面に位置する側の軸受けは当該吐出弁により外周面が切りかかれた形状となるため、Ｏリング溝を拡大すると吐出弁付近におけるＯリング外径側の軸受けの肉厚を確保することが出来ない。
また、軸受け部の全周に凹部を形成し、吐出消音室とした場合、軸受け部強度の不足によりシール部の変形が発生し、シール性を悪化させる。
一方、Ｏリング溝の拡大及び、軸受けの強度アップに対応して、軸受けの径を拡大した場合には、当該軸受け外周に形成された吐出消音室が縮小し、シリンダから吐出される冷媒の消音効果が低減すると共に、吐出ポート位置の変更も必要となり、体積効率の低下も発生する。
本発明のロータリコンプレッサは、密閉型容器内に駆動要素と、この駆動要素の回転軸にて駆動される回転圧縮要素と、この回転圧縮要素を形成するシリンダの開口部を閉塞すると共に、回転軸の軸受けを有する支持部材と、この支持部材のシリンダとは反対側の面を凹陥させ、この凹陥部の一部に支持部材軸受け部の補強となるリブを追加し、シール性の向上を図ることを特徴とする。また、支持部材のシリンダと反対側の面に形成される吐出消音室を、リブにより複数に分割し、分割された各吐出消音室が連通する連通通路を有することを特徴とする。
以上詳述した如く本発明によれば、密閉型容器内に駆動要素と、この駆動要素により駆動される回転圧縮要素を備えて成るものであって、回転圧縮要素を構成するためのシリンダと、このシリンダの開口面を閉塞する支持部材と、この支持部材のシリンダとは反対側の面を凹陥させ、凹陥部の一部に支持部材軸受け部の補強となるリブを追加し、強度不足による歪、撓み等の減少によりシール性が向上し、体積効率を改善し、性能の向上を図ることができるようになったものである。また、前記リブより形成される複数の吐出消音室を連通させる連通通路を設けることにより、吐出消音室の膨張マフラー効果を向上させたことを特徴とする。
本発明は、ロータリコンプレッサの下部支持部材軸受け部の剛性をアップすることにより、シール性を向上させ体積効率を改善し、性能を向上させることを特徴とする。また、下部支持部材シリンダと反対側の面に形成される吐出消音室を、リブにより複数に分割し、分割された各吐出消音室が連通する連通通路を有することにより、吐出消音室のマフラー効果を向上させることにより実現した。
次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は、本発明のロータリコンプレッサの実施例として、第１及び第２の回転要素３２，３４を備えた内部高圧型のロータリコンプレッサ１０の縦断側面図を示している。
図１において、実施例のロータリコンプレッサ１０は内部高圧型のロータリコンプレッサ１０で、鋼板から成る縦型円筒状の密閉容器１２内に、この密閉容器１２の内部空間の上側に配置された駆動要素としての電動要素１４と、この電動要素１４の下側に配置され、電動要素１４の回転軸１６により駆動される第１及び第２の回転圧縮要素３２，３４から成る回転圧縮機構部１８を収納している。尚、実施例のロータリコンプレッサ１０には、冷媒として二酸化炭素が使用される。
密閉容器１２は底部をオイル溜めとし、電動要素１４と回転圧縮機構部を収納する容器本体１２Ａと、この容器本体１２Ａの上部開口を閉塞する略椀状のエンドキャップ（蓋体）１２Ｂとで構成されており、且つ、このエンドキャップ１２Ｂの上面には円形の取付孔１２Ｄが形成され、この取付孔１２Ｄには電動要素１４に電力を供給するためのターミナル（配線を省略）２０が取り付けられている。
電動要素１４は、密閉容器１２の上部空間の内周面に沿って環状に溶接固定されたステータ２２と、このステータ２２の内側に若干の間隔を設けて挿入設置されたロータ２４とから構成されており、このロータ２４は中心を通り鉛直方向に延びる回転軸１６に固定される。
前記ステータ２２は、ドーナッツ状の電磁鋼板を積層した積層体２６と、この積層体２６の歯部に直巻き（集中巻き）方式により巻装されたステータコイル２８を有している。また、ロータ２４もステータ２２と同様に電磁鋼板の積層体３０で形成されている。
前記第１の回転圧縮要素３２と第２回転圧縮要素３４は、中間仕切部材として中間仕切板３６を挟んで、２段目となる第２の回転圧縮要素３４を密閉容器１２内の電動要素１４側、１段目となる第１の回転圧縮要素３２を電動要素１４とは反対側に配置している。即ち、第１の回転圧縮要素３２と第２回転圧縮要素３４は、第１及び第２の回転圧縮要素３２，３４を構成する第１のシリンダとしての下シリンダ４０及び第２のシリンダとしての上シリンダ３８と、各シリンダ３８，４０間の介設されて下シリンダ４０の電動要素１４側（上側）の開口部及び上シリンダ３８の電動要素１４とは反対側（下側）の開口部を閉塞する上記中間仕切板３６と、上下シリンダ３８，４０内を１８０度の位相差を有して回転軸１６に設けた第１及び第２偏芯部４２，４４に勘合されて各シリンダ３８，４０内でそれぞれ偏芯回転する第１のローラ４８及び第２のローラ４６と、各ローラ４６，４８に当接して各シリンダ３８，４０内を低圧室側と高圧室側にそれぞれ区画する図示しないベーンと、下シリンダ４０の電動要素１４側とは反対側（下側）の開口部を閉塞して回転軸１６の軸受け５６Ａを有する第１の支持部材としての下部支持部材５６と、上シリンダ３８の電動要素１４側（上側）の開口部を閉塞すると共に、回転軸１６の軸受け５４Ａを有する第２の支持部材としての上部支持部材５４と、上下支持部材５４，５６の軸受け５４Ａ，５６Ａ外側に設けられ、上部支持部材５４には吐出消音室６２を構成するためのカバー６３を取り付け、下部支持部材５６には、軸受け５６Ａを補強するリブ７２と、そのリブ７２により分割された第１中間圧吐出消音室６４Ａ及び、第２中間圧吐出消音室６４Ｂを構成するための閉塞プレート６８とにより構成されている。また、この場合閉塞プレート６８には、第１中間圧吐出消音室６４Ａと第２中間圧吐出消音室６４Ｂを連通する連通通路７１が設けられている。
上記上部支持部材５４及び下部支持部材５６には、吸込ポート１６０，１６１にて上下シリンダ３８，４０の内部とそれぞれ連通する吸込通路５８，６０と吐出消音室６２及び中間圧吐出消音室６４Ａと６４Ｂが設けられている。吐出消音室６２は、上述の如く上部支持部材５４の上シリンダ３８とは反対の面を凹陥させ、この凹陥部をカバー６３にて閉塞することにより形成される。また、第１中間圧吐出消音室６４Ａ及び第２中間圧吐出消音室６４Ｂは、下部支持部材５６の下シリンダ４０とは反対側の面を軸受け５６Ａの補強となるリブ７２以外の部分を凹陥させ、この凹陥部を閉塞プレート６８にて閉塞すると共に、閉塞プレート６８に設けられた連通通路７１により連通されることにより形成される。即ち、吐出消音室６２はカバー６３にて閉塞され、第１中間圧吐出消音室６４Ａ及び第２中間圧吐出消音室６４Ｂは閉塞プレート６８にて閉塞される。
この場合、上部支持部材５４の中央には軸受け５４Ａが起立形成されている。また軸受け５４Ａの外周には、カバー６３とにより形成される吐出消音室６２が設けられ、図示されない吐出ポートから吐出されたガスは、吐出消音室６２を通り、上部軸受け５４Ａ上部とカバー６３とのドーナッツ状の隙間より密閉容器内１２に吐出される。
また、下部支持部材５６の中央には軸受け５６Ａが貫通形成される。当該軸受け５６Ａは回転軸１６を中心とすると共に、当該中心部には回転軸１６が貫通する孔を有した略ドーナッツ形状を呈している。また、軸受け５６Ａの外周には軸受け５６Ａを補強するリブ７２と第１中間圧吐出消音室６４Ａ及び、第２中間圧吐出消音室６４Ｂが設けられている。また軸受け５６Ａの閉塞プレート６８と当接する面（下面）には、Ｏリング溝７３が形成されている。一方、閉塞プレート６８はドーナッツ状の円形鋼板から形成され、軸受け５６Ａを補強するリブ７２により分割された第１中間圧吐出消音室６４Ａ及び第２中間圧吐出消音室６４Ｂを連通させる連通通路７１を有し、周辺部の４箇所をボルト８０によって下から下部支持部材５６に固定され、吐出ポート７０にて第１の回転圧縮要素３２の下シリンダ４０内部と連通する中間圧吐出消音室６４Ａ及び中間圧吐出消音室６４Ｂの下面開口部を閉塞する。このボルト８０は、第１及び第２の回転圧縮要素３２，３４を組み立てるためのボルトであり、先端は上シリンダ３８に螺合する。即ち、上シリンダ３８にはボルト８０の先端部に形成されたねじ山と相互に螺合するねじ溝が形成されている。
ここで、第１及び第２の回転要素３２、３４から構成される回転圧縮機構部１８を組み立てる手順を説明する。先ず、カバー６３と上部支持部材５４と上シリンダ３８を位置決めし、上シリンダ３８に螺合する２本の上ボルト７８、７８をカバー６３側（上側）から軸心方向（下方向）に挿通して、これらを一体化する。これにより第２の回転圧縮要素３４が組み立てられる。
次に、上述の上ボルト７８にて一体化された第２の回転圧縮要素３４を上端側から回転軸１６に挿通する。次に、中間仕切板３６を下シリンダ４０を組み付けて、これを下端側から回転軸１６に挿通し、既に取り付けられた上シリンダ３８と位置決めして、下シリンダ４０に螺合する２本の図示しない上ボルトをカバー６３側（上側）から軸心方向（下方向）に挿通して、これらを固定する。
そして、下部支持部材５６を下側から回転軸１６に挿通した後、下部支持部材５６の軸受け５６Ａとカバーとが当接する面にＯリング７４及び、ガスケット７５を取り付け、閉塞プレート６８を同じく下端部から回転軸１６に挿通して、下部支持部材５６の凹陥部を塞ぎ、４本の下ボルト８０を閉塞プレート６８側（下側）から軸心方向（上方向）に挿通して、先端部を前記上シリンダ３８に形成されたねじ溝にてそれぞれ螺合させることで第１及び第２の回転軸要素３２，３４が組みつけられる。尚、回転軸１６には第１及び第２の偏芯部４２，４４が形成されている関係上、上述する順番以外の方法で回転軸１６に取り付けることはできない。そのため、閉塞プレート６８が一番最後に回転軸１６に取り付けられることになる。
このように、回転軸１６に第２の回転圧縮要素３４、中間仕切板３６及び下シリンダ４０、下部支持部材５６、閉塞プレート６８を順次取り付けて、一番最後に取り付けた閉塞プレート６８の下側から、４本のボルト８０を挿通して、上シリンダ３８に螺合させることで、第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４を回転軸１６に固定することができる。
そして、この場合冷媒としては地球環境にやさしく、可燃性及び毒性等を考慮して自然冷媒である前述した二酸化炭素（ＣＯ２）を使用し、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油、ＰＡＧ（ポリアルキルグリコール）等既存のオイルが使用される。
そして、密閉容器１２の容器本体１２Ａの側面には、上記支持部材５４と下部支持部材５６の吸込通路５８，６０、吐出消音室６４及び電動要素１４の上側に対応する位置に、スリーブ１４０，１４１，１４２及び１４３がそれぞれ溶接固定されている。スリーブ１４０と１４１は上下に隣接すると共に、スリーブ１４２はスリーブ１４１の略対角線上にある。
スリーブ１４０内には、上シリンダ３８に冷媒ガスを導入する為の冷媒導入管９２の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９２の一端は上シリンダ３８の吸込通路５８に連通される。この冷媒導入管９２は密閉容器１２の上部を通過して、スリーブ１４２に至り、他端はスリーブ１４２内に挿入接続されて吐出消音室６４Ｂに連通する。
また、スリーブ１４１内には下シリンダ４０に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９４の一端が挿入接続され、この冷媒導入管の一端は下シリンダ４０の吸込通路６０に連通される。また、スリーブ１４３内には冷媒吐出管９６が挿入接続され、この冷媒吐出管９６の一端は密閉容器１２内に連通される。
以上の構成で、次にロータリコンプレッサ１０の動作を説明する。ターミナル２０及び図示されない配線を介して電動要素１４のステータコイル２８に通電されると、電動要素１４が起動してロータ２４が回転する。この回転により、回転軸１６と一体に設けた第１及び第２の偏芯部４２，４４に勘合された第１及び第２のローラ４６，４８が上下シリンダ３８，４０内を偏芯回転する。
これにより、冷媒導入管９４及び下部支持部材５６に形成された吸込通路６０を経由して吸込ポート１６１から下シリンダ４０に低圧室側から吸入された低圧（１段目吸入圧力は４ＭＰａＧ程度）の冷媒ガスは、第１のローラ４８と図示しないベーンの動作により圧縮されて中間圧となる。中間圧となった冷媒ガスは、下シリンダ４０の高圧室側から吐出ポート７０を介して下部支持部材５６に形成された中間圧吐出消音室６４Ａ内に吐出される。
そして、中間圧吐出消音室６４Ａに吐出された中間圧の冷媒ガスは、閉塞プレート６８に設けられた連通通路７１を通り中間圧吐出消音室６４Ｂに吐出される。当該吐出消音室６４Ｂ内に連通された冷媒導入管９２を通って、上部支持部材５４に形成された吸込通路５８を経由して吸込ポート１６０から上シリンダ３８の低圧室側に吸入される。
吸入された中間圧の冷媒ガスは、ローラ４６と図示しないベーンの動作により２段目の圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスとなる（１２ＭＰaＧ程度）。そして、上シリンダ３８の高圧室側から、図示しない吐出ポートを介して上部支持部材５４に形成された吐出消音室６２に高温高圧の冷媒ガスが吐出される。
そして、吐出消音室６２に吐出された冷媒は、図示しないカバー６３に設けられた連通通路から密閉容器１２内に吐出された後、電動要素１４の隙間を通過して密閉容器１２内上部へと移動し、当該密閉容器１２上側に接続された冷媒吐出配管９６からロータリコンプレッサ１０の外部に吐出される。
このように、下部支持部材５６の下シリンダ４０とは反対側の面を凹陥し、その一部を軸受け５６Ａの補強となるリブ７２を設けることにより、軸受け５６Ａの変形（歪、撓み）を減少させることが出来る。また、軸受け５６Ａの閉塞プレート６８と当接する面に形成するＯリング溝７３を太くすることが可能となり、使用するＯリング７４を太くすることによりシール性を向上させることができる。
また、下部支持部材５６の下シリンダ４０とは反対側の面を凹陥して形成される中間圧吐出消音室をリブ７２によって分割し、その分割された中間圧吐出消音室６４Ａ及び中間圧吐出消音室６４Ｂを閉塞プレート６８に設けられた連通通路７１によって連通させることにより、マフラー効果を向上させ、吐出脈動によって発生する騒音を低減させることができる。
尚、本実施例はでは、ロータリコンプレッサとして第１及び第２の回転圧縮要素３２，３４を備えた内部高圧型ロータリコンプレッサ１０を用いて説明したが、本発明はこれに限らず単シリンダのロータリコンプレッサ及び３段以上の回転要素を備えたロータリコンプレッサに適用しても差し支えない。また、内部高圧型のロータリコンプレッサ１０に限らず、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を密閉容器内に吐出し、その後、第２の回転圧縮要素にて圧縮する内部中間圧型に本発明を適用しても構わない。
また、実施例では電動要素１４側に設けられた第２の回転圧縮要素３４を２段目、電動要素１４とは反対側の第１の回転圧縮要素３２を１段目として、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された冷媒を第２の回転圧縮要素３４で圧縮するものとしたが、これに限らず、第２の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を第１の回転圧縮要素で圧縮するものとしても構わない。
また、実施例では下部支持部材５６に形成される中間圧吐出消音室を２分割したもので説明したが、これに限らず、３分割以上の分割についても適用することが出来る。
また、実施例では閉塞プレート６８に中間圧吐出消音室を連通させる連通通路７１を設けたが、この連通通路７１は、下部軸受け５６Ａを補強するリブ７２に設ける又は、閉塞プレート６８とリブ７２の両方に設けるものでもよい。
更に、本実施例では、回転軸を縦置き型として説明したが、回転軸を横置き型としたロータリコンプレッサにも適用されることは言うまでもない。また、ロータリコンプレッサの冷媒として二酸化炭素を用いるものとしたが、他の冷媒を使用しても、よいものとする。
１０ ロータリコンプレッサ
１２ 密閉容器
１２Ａ 容器本体
１４ 電動要素
１６ 回転軸
１８ 回転圧縮機構
２０ ターミナル
２２ ステータ
２４ ロータ
２６ 積層体
２８ ステータコイル
３０ 積層体
３２ 第１の回転圧縮要素
３４ 第２の回転圧縮要素
３８ 上シリンダ
４０ 下シリンダ
４２ 第２の偏芯部
４４ 第１の偏芯部
４６ 第２のローラ
４８ 第１のローラ
５４ 上部支持部材
５６ 下部支持部材
５４Ａ 上部支持部材軸受け
５６Ａ 下部支持部材軸受け
６２ 吐出消音室
６４Ａ 第１中間圧吐出消音室
６４Ｂ 第２中間圧吐出消音室
６３ カバー
６８ 閉塞プレート
７０ 下部支持部材吐出ポート
７１ 連通通路
７２ リブ
７３ Ｏリング溝
７４ Ｏリング
７５ ガスケット
７８ 上ボルト
８０ 下ボルト
１２ 密閉容器
１２Ａ 容器本体
１４ 電動要素
１６ 回転軸
１８ 回転圧縮機構
２０ ターミナル
２２ ステータ
２４ ロータ
２６ 積層体
２８ ステータコイル
３０ 積層体
３２ 第１の回転圧縮要素
３４ 第２の回転圧縮要素
３８ 上シリンダ
４０ 下シリンダ
４２ 第２の偏芯部
４４ 第１の偏芯部
４６ 第２のローラ
４８ 第１のローラ
５４ 上部支持部材
５６ 下部支持部材
５４Ａ 上部支持部材軸受け
５６Ａ 下部支持部材軸受け
６２ 吐出消音室
６４Ａ 第１中間圧吐出消音室
６４Ｂ 第２中間圧吐出消音室
６３ カバー
６８ 閉塞プレート
７０ 下部支持部材吐出ポート
７１ 連通通路
７２ リブ
７３ Ｏリング溝
７４ Ｏリング
７５ ガスケット
７８ 上ボルト
８０ 下ボルト
Claims (1)
- 密閉容器内に駆動要素と該駆動要素により駆動される回転圧縮要素を備えて成るロータリコンプレッサにおいて、前記回転圧縮要素を構成するシリンダと、該シリンダの開口面を閉塞すると共に、前記回転軸の軸受けを有する支持部材と、該支持部材の前記シリンダとは反対側の面に凹部を形成し、その凹部の一部に軸受けの補強となるリブを形成し、このリブと前記凹部より吐出消音室を形成すると共に、閉塞プレート及び、前記リブに設けた通路により、前記吐出消音室内を複数の消音室に画成したことを特徴とするロータリコンプレッサ。
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- 2006-11-09 CN CNA2006101385810A patent/CN1963224A/zh active Pending
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