JP2007170409A

JP2007170409A - ロータリコンプレッサ

Info

Publication number: JP2007170409A
Application number: JP2007074286A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Sato; 里　　和哉
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2007-03-22
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2007-07-05

Abstract

【課題】内部高圧型の多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、第１の回転圧縮要素のローラのシール性を改善する。
【解決手段】第１の回転圧縮要素３２とこの第１の回転圧縮要素３２よりも排除容積の小なる第２の回転圧縮要素３４を備え、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にて圧縮して密閉容器１２内に吐出するロータリコンプレッサ１０において、第１の回転圧縮要素３２の上シリンダ３８（第１のシリンダ）と第２の回転圧縮要素３４の下シリンダ４０（第２のシリンダ）の内径寸法及び高さ寸法を同一とし、第１の偏心部４２の径寸法を第２の偏心部の径寸法４４より小さくして、第１のローラ４６の肉厚寸法を第２のローラ４７より大きくした。
【選択図】図３

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第１及び第２の回転圧縮要素を備え、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を第２の回転圧縮要素にて圧縮して密閉容器内に吐出するロータリコンプレッサに関するものである。

従来、この種ロータリコンプレッサ、例えば回転軸を縦置き型とした内部高圧型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て駆動される第１の回転圧縮要素とこの第１の回転圧縮要素よりも排除容積の小さい第２の回転圧縮要素にて構成されている。第１及び第２の回転圧縮要素は、当該第１及び第２の回転圧縮要素をそれぞれ構成する上下シリンダと、回転軸に形成された偏心部に嵌合されて各シリンダ内でそれぞれ偏心回転するローラと、各シリンダ間に介設されて両シリンダの一方の開口部を閉塞する中間仕切板と、両シリンダの他方の開口をそれぞれ閉塞すると共に回転軸の軸受けを有する支持部材とから構成されている。また、各支持部材の各シリンダとは反対側の面は凹陥され、この凹陥部をカバーにてそれぞれ閉塞することにより吐出消音室が形成されていた。

そして、前記駆動要素が駆動されると、回転軸と一体に設けた偏心部に嵌合されたローラが上下シリンダ内を偏心回転する。これにより、第１の回転圧縮要素の吸込ポートから冷媒ガスがシリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により圧縮されて中間圧となりシリンダの高圧室側より吐出ポートを経て吐出消音室に吐出される。そして、吐出消音室に吐出された中間圧の冷媒ガスは第２の回転圧縮要素の吸込ポートからシリンダの低圧室側に吸入され、ローラと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り、高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経て密閉容器内に吐出される。これにより、密閉容器内は高温高圧となる。一方、密閉容器内に吐出された冷媒ガスは、冷媒吐出管からロータリコンプレッサの外部に吐出される（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２７９７０号公報

このような多段圧縮式ロータリコンプレッサでは、１段目となる第１の回転圧縮要素の排除容積が２段目の第２の回転圧縮要素の排除容積より大きくなるように各ローラの肉厚寸法（ローラ径方向の寸法）を設定していた。即ち、従来では第１及び第２の回転圧縮要素に上下シリンダの内径（ボア径）及び高さ、両偏心部の径が同一のものを使用しており、第１のローラの肉厚寸法を第２のローラの肉厚寸法より小さくすることで、第１の回転圧縮要素の排除容積が第２の回転圧縮要素の排除容積より大きくなるように設定していた。

しかしながら、内部高圧型ロータリコンプレッサでは、第１の回転圧縮要素のシリンダ内と密閉容器内との圧力差が大きく、上述の如く第１の回転圧縮要素のローラの肉厚寸法を小さくして、ローラによるシール幅を減らした場合、ローラ端面から冷媒リークが生じる問題が生じていた。

特に、中間仕切板と回転軸との間の隙間は密閉容器内と同様に高圧となる関係上、この高圧がローラ端面からシリンダ内に流入し易く、第１の回転圧縮要素のローラの肉厚を薄くすることで、係る高圧の流入が増大して、第１の回転圧縮要素の体積効率が低下する問題が生じていた。

本発明は、係る従来技術の課題を解決するために成されたものであり、内部高圧型の多段圧縮式ロータリコンプレッサにおいて、第１の回転圧縮要素のローラのシール性を改善することを目的とする。

本発明のロータリコンプレッサは、密閉容器内に駆動要素と、該駆動要素の回転軸にて駆動される第１の回転圧縮要素とこの第１の回転圧縮要素よりも排除容積の小なる第２の回転圧縮要素を備え、前記第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を前記第２の回転圧縮要素にて圧縮して前記密閉容器内に吐出するロータリコンプレッサにおいて、前記第１及び第２の回転圧縮要素をそれぞれ構成する第１及び第２のシリンダと、
前記回転軸に形成された第１及び第２の偏心部に嵌合されて前記第１及び第２のシリンダ内でそれぞれ偏心回転する第１及び第２のローラと、前記各シリンダ間に介設されて両シリンダの一方の開口部を閉塞する中間仕切板とを備え、前記第１の回転圧縮要素を前記中間仕切板の前記駆動要素側に配置すると共に、前記両シリンダの内径寸法及び高さ寸法を同一寸法とし、前記第１の偏心部の径を前記第２の偏心部の径よりも小さくして、前記第１のローラの肉厚寸法を前記第２のローラより大きくしたものである。

本発明のロータリコンプレッサによれば、両シリンダの内径寸法及び高さ寸法を同一寸法とし、前記第１の偏心部の径を前記第２の偏心部の径よりも小さくし、第１のローラの肉厚寸法が第２のローラよりも大きくすることが可能となり、第１のローラの端面からの冷媒リークを低減して、第１のローラのシール性を改善することができるようになる。

以下、図面に基づき本発明のロータリコンプレッサ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一実施例として、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にて圧縮して密閉容器１２内に吐出する、所謂内部高圧型の多段圧縮式ロータリコンプレッサ１０の縦断側面図、図２はロータリコンプレッサ１０の第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４の縦断側面図、図３は第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４の上下シリンダ３８、４０の平断面図をそれぞれ示している。尚、上記図１と図２はそれぞれ異なる断面を示している。

本実施例のロータリコンプレッサは、鋼板から成る縦型円筒状の密閉容器内に駆動要素としての電動要素と、この電動要素の回転軸１６にて駆動される第１の回転圧縮要素３２とこの第１の回転圧縮要素３２よりも排除容積の小なる第２の回転圧縮要素３４からなる回転圧縮機構部１８を収納している。

回転圧縮機構部１８は、中間仕切板３６を挟んで１段目となる第１の回転圧縮要素３２を電動要素１４側（図２において中間仕切板３６の上側）に配置し、２段目となる第２の回転圧縮要素３４を電動要素１４とは反対側（図２において中間仕切板３６の下側）に配置している。

第１の回転圧縮要素３２は、当該第１の回転圧縮要素３２を構成する第１のシリンダとしての上シリンダ３８と、回転軸１６に形成された第１の偏心部４２に嵌合されて上シリンダ３８内で偏心回転する第１のローラ４６と、上シリンダ３８の上側（他方）の開口部を閉塞すると共に、回転軸１６の軸受けを有する上部支持部材５４にて構成されている。また、第２の回転圧縮要素３４は、当該第２の回転圧縮要素３４を構成する第２のシリンダとしての下シリンダ４２と、回転軸１６に上記第１の偏心部４２と１８０度の位相差を有して形成された第２の偏心部４８に嵌合されて下シリンダ４０内で偏心回転する第２のローラ４８と、下シリンダ４０の下側（他方）の開口部を閉塞すると共に、回転軸１６の軸受け５４Ａを有する上部支持部材５４にて構成されている。

また、前記中間仕切板３６は、上シリンダ３８及び下シリンダ４０の間に介設されて、両シリンダ３８、４０の一方の開口部（上シリンダ３８の下側及び下シリンダ４０の上側の開口部）を閉塞する。当該中間仕切板３６は中心に回転軸を挿通するための孔を有した略ドーナッツ状の鋼板から構成されている。また、この孔は第１の偏心部４２の径より僅かに大きいもの、例えば、第１の偏心部４２の径＋０．１ｍｍ程とされている。

上シリンダ３８には、上部支持部材５４に形成された図示しない吸込通路を上シリンダ３８内の低圧室に連通させる吸込ポート１６０が形成されている。同様に、下シリンダ４０にも下部支持部材５６に形成された図示しない吸込通路を下シリンダ４０内の低圧室に連通させる吸込ポート１６１が形成されている。

また、上部支持部材５４の上シリンダ３８とは反対側（上側）の面を凹陥させ、この凹陥部を図示しない上部カバーにて閉塞することにより吐出消音室６２が形成される。同様に、下部支持部材５６の下シリンダ４０とは反対側（下側）の面で、且つ、軸受け５６Ａの外側を凹陥させ、この凹陥部を下部カバー６８にて閉塞することにより吐出消音室６４が形成される。

この場合、軸受け５６Ａの下部カバー６８と当接する面（下面）には、図示しないＯリング溝が形成されており、当該Ｏリング溝内にはＯリング７１が収納される。

一方、本発明のロータリコンプレッサでは、第１の回転圧縮要素３２の第１のローラ４６の肉厚寸法が、第２の回転圧縮要素３４の第２のローラ４８よりも大きくなるように構成されている。

本実施例では、第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４をそれぞれ構成する上シリンダ３８及び下シリンダ４０の内径寸法及び高さ寸法を同一として、第１の偏心部４２の径を第２の偏心部４４よりも小さくして、第１のローラ４６の肉厚寸法を第２のローラ４８より大きくしている。

このように、第１の偏心部４２の径を第２の偏心部４４よりも小さくすることで、第１及の回転圧縮要素３２の排除容積を第２の回転圧縮要素３４の排除容積より大きく設定しながら、第１のローラ４６の肉厚寸法を第２のローラ４８より大きくすることができるようになる。

これにより、第１のローラ４６の肉厚寸法を第２のローラ４８の肉厚寸法より小さくすることなく、第１の回転圧縮要素３２の排除容積を第２の回転圧縮要素３４の排除容積より大きく設定することができるので、従来のような第１のローラ４６の上下端面のシール幅の減少による第１のローラ４６の上下端面からの冷媒リークの増大を解消することができるようになる。

特に、上シリンダ３８の下側の開口面を閉塞する中間仕切板３６とその内側の回転軸１６との間の隙間３６Ａは、密閉容器１２内と同様に高圧となるが、従来よりこの隙間３６Ａに溜まった高圧が第１のローラ４６の下側端面から上シリンダ３８内に流入し易かった。このため、第１のローラ４６の肉厚を薄くすることにより、上述の排除容積を設定した場合、係る第１のローラ４６によるシール幅が減少し、高圧のリークがより一層増大する問題が生じていた。

更に、本実施例の如く高低圧差の大きい二酸化炭素を冷媒として使用した場合には、係る高圧と上シリンダ３８内との圧力差が激しいので、第１のローラ４６の肉厚を薄くした場合には、第１のローラ４６によるシール性がより一層低下して、第１の回転圧縮要素３２の体積効率の悪化を招いていた。

しかしながら、本実施例の如く第１の偏心部４２の径を第２の偏心部４４よりも小さくすることで、第１及の回転圧縮要素３２の排除容積を第２の回転圧縮要素３４の排除容積より大きく設定しながら、第１のローラ４６の肉厚寸法を第２のローラ４８より大きくすることが可能となり、第１のローラ４６によるシール性の改善を図ることができるようになる。

また、第１の偏心部４２の径を第２の偏心部４４よりも小さくすることで、従来の如く上シリンダ３８及び下シリンダ４０の高さ、両シリンダ３８、４０の内径を同一としたままで、第１のローラ４６の肉厚寸法を第２のローラ４８より大きくすることが可能となる。

このように、上下シリンダ３８、４０の内径及び高さを従来の如く同一とすることで、上下シリンダ３８、４０は従来のものをそのまま使用可能となる。更に、第２の偏心部４４の径も従来のままの径であるため、回転軸１６に形成された第１の偏心部４２の径を従来より小さくなるように切削加工することと、当該第１のローラ４６の内径、若しくは、内径及び外径の変更のみで対処可能となる。これにより、部品変更を最小限に抑えながら第１のローラ４６の肉厚寸法を第２のローラ４８より大きくすることができるようになる。

他方、第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４は下部カバー６８側から複数の主ボルト８０・・にて締結される。即ち、本実施例では、下部カバー６８、下部支持部材５６、下シリンダ４０、中間仕切板３６及び上シリンダ３８を下部カバー６８側から４本の主ボルト８０・・にて締結している。また、上シリンダ３８には主ボルト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の回転圧縮要素３２、３４から構成される上記回転圧縮機構部１８を組み立てる手順を説明する。先ず、図示しない上部カバーと上部支持部材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本の図示しない上ボルトを上部カバー側（上側）から軸心方向（下方向）に挿通し、これらを一体化する。これにより、第１の回転圧縮要素３２が組み立てられる。

次に、中間仕切板３６を回転軸１６の上端側（第１の偏心部４２側）から挿入した後、上述の上ボルトにて一体化された第１の回転圧縮要素３２を回転軸１６に挿通する。

そして、下端側から下シリンダ４０を回転軸１６に挿通し、中間仕切板３６と位置決めした後、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上部カバー側（上側）から軸心方向（下方向）に挿通し、これらを固定する。

そして、下部支持部材５６を下端側から回転軸１６に挿通した後、同様に、下部カバー６８を下端側から回転軸１６に挿通して、下部支持部材５６に形成された凹陥部を塞ぎ、下部カバー６８側（下側）から４本の主ボルト８０・・を軸心方向（上方向）に挿通する。このとき、主ボルト８０・・の先端部に形成されたねじ山と前記上シリンダ３８に形成されたねじ溝とを相互に螺合させることで、これらが締結され、第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４が組み付けられる。

尚、回転軸１６には第１の偏心部４２及び第２の偏心部４４が形成されており、本実施例の如く第１の偏心部４２の径を第２の偏心部４４より小さくした場合には、第１の回転圧縮要素３２を中間仕切板３６の上側に配置しなければ上述の如く回転軸１６に取り付けることができない。

他方、前記吐出消音室６２から密閉容器１２内に吐出され、ここから第２の回転圧縮要素３４で圧縮された高温高圧の冷媒ガスが密閉容器１２内に吐出される。

以上の構成で、次に本実施例のロータリコンプレッサの動作を説明する。ターミナル及び図示されない配線を介して電動要素（ステータコイル）に通電されると、電動要素が起動してロータが回転する。この回転により回転軸１６と一体に設けた偏心部４２、４４に嵌合された第１及び第２のローラ４６、４８が上下シリンダ３８、４０内を偏心回転する。

これにより、図示しない冷媒導入管及び吸込通路を経由して吸込ポート１６１から下シリンダ４０の低圧室側に吸入された低圧の冷媒ガスは、第２のローラ４８とベーン５２の動作により圧縮されて中間圧となり、下シリンダ４０の高圧室側より吐出ポート４１を介して吐出消音室６４内に吐出される。

吐出消音室６４に吐出された中間圧の冷媒ガスは、当該吐出消音室６４内に連通された図示しない冷媒導入管を通って、上部支持部材５４に形成された吸込通路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。

上シリンダ３８内に吸入された中間圧の冷媒ガスは、第１のローラ４６とベーン５０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り、上シリンダ３８の高圧室側より吐出ポート３９を介して吐出消音室６２内に吐出される。

そして、吐出消音室６２に吐出された冷媒は、密閉容器１２内に吐出された後、電動要素の隙間を通過して密閉容器内上側へと移動し、当該密閉容器上側に接続された冷媒吐出管からロータリコンプレッサの外部に吐出される。

以上のように、本実施例の如く第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４をそれぞれ構成する上シリンダ３８及び下シリンダ４０の高さ寸法及び内径寸法を同一として、第１の偏心部４２の径を第２の偏心部４４よりも小さくすることで、設計変更による生産コストの高騰を抑えると共に、第１のローラ４６の肉厚寸法を第２のローラ４８の肉厚寸法より大きくして、第１の回転圧縮要素３２の排除容積を第２の回転圧縮要素３４の排除容積より大きく設定することが可能となる。これにより、第１のローラ４６のシール性が改善され、第１の回転圧縮要素３２の体積効率の向上を図ることができるようになる。

尚、上記実施例では回転軸を縦置き型として説明したが、本発明は回転軸を横置き型としたロータリコンプレッサにも適応できることは言うまでもない。

更に、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、他の冷媒を使用した場合にも有効である。

本発明の一実施例の内部高圧型ロータリコンプレッサの縦断側面図である。図１のロータリコンプレッサの第１及び第２の回転圧縮要素の縦断側面図である。図１のロータリコンプレッサの第１及び第２の回転圧縮要素のシリンダの平断面図である。従来の内部高圧型ロータリコンプレッサの第１及び第２の回転圧縮要素の縦断側面図である。

符号の説明

１０ロータリコンプレッサ
１２密閉容器
１４電動要素
１６回転軸
１８回転圧縮機構部
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
３６中間仕切板
３８上シリンダ
４０下シリンダ
４２第１の偏心部
４４第２の偏心部
４６第１のローラ
４８第２のローラ
５４上部支持部材
５６下部支持部材
５４Ａ、５６Ａ軸受け
５８、６０吸込通路
６２、６４吐出消音室
６３上部カバー
６８下部カバー
８０主ボルト
１６０、１６１吸込ポート

Claims

密閉容器内に駆動要素と、該駆動要素の回転軸にて駆動される第１の回転圧縮要素とこの第１の回転圧縮要素よりも排除容積の小なる第２の回転圧縮要素を備え、前記第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を前記第２の回転圧縮要素にて圧縮して前記密閉容器内に吐出するロータリコンプレッサにおいて、
前記第１及び第２の回転圧縮要素をそれぞれ構成する第１及び第２のシリンダと、
前記回転軸に形成された第１及び第２の偏心部に嵌合されて前記第１及び第２のシリンダ内でそれぞれ偏心回転する第１及び第２のローラと、
前記各シリンダ間に介設されて両シリンダの一方の開口部を閉塞する中間仕切板とを備え、
前記第１の回転圧縮要素を前記中間仕切板の前記駆動要素側に配置すると共に、
前記両シリンダの内径寸法及び高さ寸法を同一寸法とし、前記第１の偏心部の径を前記第２の偏心部の径よりも小さくして、前記第１のローラの肉厚寸法を前記第２のローラより大きくしたことを特徴とするロータリコンプレッサ。