JP2018053874A - 密閉型圧縮機及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 仕切り板とブレード当接部に積極的に冷凍機油を給油して、シリンダ内部と外部間の冷媒の漏れを低減し、高効率の密閉型圧縮機及び冷凍サイクル装置を提供すること。【解決手段】 実施形態の密閉型圧縮機は、底部に冷凍機油を貯留した密閉ケース内に、電動機部と、圧縮機構部を備え、圧縮機構部は電動機部により複数の偏心部を有する回転軸を介して駆動される。圧縮機構部は、複数のシリンダと、回転軸の軸方向と平行な２つの分割合わせ面で分割された２つの仕切り板部材で形成され、複数のシリンダを仕切る仕切り板と、複数の偏心部に嵌合され、偏心回転するローラと、ローラの外周面に当接させて往復動するブレードを備えた密閉型圧縮機において、分割された各仕切り板部材は一方の分割合わせ面の位置をブレードの摺動部に合わせて配置され、一方の分割面合わせ間に各シリンダ当接面側に開口する溝を設ける。【選択図】図５

Description

本発明の実施形態は、密閉型圧縮機及び冷凍サイクル装置に関する。

従来、冷凍サイクルを構成する冷凍サイクル装置に備えられる圧縮機には、密閉型圧縮機が多用されている。密閉型圧縮機は底部に冷凍機油を貯留した密閉ケースで形成され、内部に電動機部と圧縮機構部を備えており、圧縮機構部は電動機部により回転軸を介して駆動される。

近年、圧縮機構部が有する複数のシリンダは、２つに分割された仕切り板で仕切られ、この仕切り板は回転軸を挟んで組み立てられる。このとき、仕切り板の分割面同士の接触部の隙間からシリンダ内部と外部間での冷媒の漏れを生じるという問題があった。

先行技術文献は、分割面の接触部とブレードの摺動部が当接するように設置するものである。

特許５６８３３８４号公報

しかしながら、上記先行技術文献では、ブレード端面への冷凍機油の供給量が十分ではない。

本発明が解決しようとする課題は、仕切り板とブレード端面との間に積極的に冷凍機油を供給して、シリンダ内部と外部間の冷媒の漏れを低減し、高効率の密閉型圧縮機及び冷凍サイクル装置を提供することである。

上記課題を達成するために、実施形態の密閉型圧縮機は、底部に冷凍機油を貯留した密閉ケース内に、電動機部と、圧縮機構部を備え、圧縮機構部は電動機部により複数の偏心部を有する回転軸を介して駆動される。圧縮機構部には、シリンダ室を有する複数のシリンダと、回転軸の軸方向と平行な２つの分割合わせ面で分割された２つの仕切り板部材で形成され、複数のシリンダを仕切る仕切り板と、複数の偏心部に嵌合され、各シリンダ室内を偏心回転するローラと、先端部をローラの外周面に当接させる方向に押圧されて往復動することにより複数のシリンダ室内を吸込み室と圧縮室に区画するブレードを備えた密閉型圧縮機において、分割された各仕切り板部材は一方の分割合わせ面の位置をブレードの摺動部に合わせて配置され、各仕切り板部材の一方の分割合わせ面間に各シリンダ当接面側に開口する溝を設ける。

第１実施形態による密閉型圧縮機の内部構造を示す図を含む冷凍サイクル装置の構成図。 同実施形態による仕切り板の平面図。 図２に記載の仕切り板のＡ−Ａ’断面図。 同実施形態によるブレードの平面図及び正面図。 同実施形態による圧縮機構部の拡大図。

以下、発明を実施するための実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
第１の実施形態について、図１乃至図５を参照して説明する。図１は、冷凍サイクル装置１の全体構成を示しており、この冷凍サイクル装置１は、圧縮機本体６とアキュムレータ７を有してガス冷媒を圧縮する密閉型圧縮機２と、圧縮機本体６に接続されて圧縮機本体６から吐出された高温高圧のガス冷媒を凝縮して液冷媒にする放熱器である凝縮器３と、凝縮器３に接続されて液冷媒を減圧する膨張装置４と、膨張装置４とアキュムレータ７との間に接続されて液冷媒を蒸発させる吸熱器である蒸発器５とを有している。アキュムレータ７と圧縮機本体６とは、低圧のガス冷媒が流れる吸込み管９により接続されている。アキュムレータ７では、ガス冷媒と液冷媒との分離が行われ、ガス冷媒のみが圧縮機本体６に供給される。

圧縮機本体６は円筒状に形成された密閉ケース８を有し、密閉ケース８内には上部側に電動機部１１、下部側に圧縮機構部２１が収容されている。これらの電動機部１１と圧縮機構部２１は、上下方向の中心線を有してその中心線回りに回転する回転軸１４を介して連結されている。回転軸１４は、圧縮機構部２１の上下両側に配置された主軸受１６と副軸受１７とに軸支されている。

密閉ケース８内には冷凍機油が貯留され、この冷凍機油は圧縮機構部２１を潤滑する。

電動機部１１は、圧縮機構部２１を駆動する部分であり、回転軸１４に固定された回転子１３と、密閉ケース８内壁面に固定されて回転子１３を囲む位置に配置された固定子１２を有している。

圧縮機構部２１は、ガス冷媒を圧縮する部分であり、仕切り板２６を介して上下に位置する第１シリンダ２２ａと第２シリンダ２２ｂとの二つのシリンダを有している。

下側に位置する第１シリンダ２２ａは、上端が回転軸１４の軸方向と平行に分割された２つの仕切板部材２６ａ、２６ｂから成る仕切り板２６により閉塞され、下端は副軸受１７により閉塞されている。第１シリンダ２２ａ内には、上下両端が仕切り板２６と副軸受１７とに閉塞された第１シリンダ室２３ａが形成されている。第１シリンダ室２３ａには回転軸１４が貫通されており、回転軸１４における第１シリンダ室２３ａ内に位置する部分に第１偏心部１５ａが形成され、第１偏心部１５ａには第１ローラ２４ａが嵌合されている。第１ローラ２４ａは回転軸１４の回転時にその外周面を第１シリンダ２３ａの内周面に油膜を介して線接触させながら偏心回転するように配置されている。また、第１シリンダ２２ａ内には、第１シリンダ２２ａに形成されたブレード溝内に往復動可能に収容されて先端部を第１ローラ２４ａの外周面に当接させる方向に押圧することにより、第１シリンダ室２３ａを吸込み室と圧縮室に区画する第１ブレード２５ａを備えている。

上側に位置する第２シリンダ２２ｂは、上述した第１シリンダ２２ａと同じ構成であり、下端が仕切り板２６により閉塞され、上端は主軸受１６により閉塞されている。第２シリンダ２２ｂ内には、上下両端が仕切り板２６と主軸受１６とに閉塞された第２シリンダ室２３ｂが形成されている。第２シリンダ室２３ｂには回転軸１４が貫通されており、回転軸１４における第２シリンダ室２３ｂ内に位置する部分に第２偏心部１５ｂが形成され、第２偏心部１５ｂには第２ローラ２４ｂが嵌合されている。第２ローラ２４ｂは回転軸１４の回転時にその外周面を第２シリンダ２２ｂの内周面に油膜を介して線接触させながら偏心回転するように配置されている。また、第２シリンダ２２ｂ内には、第２シリンダに形成されたブレード溝内に往復動可能に収容されて先端部を第２ローラ２４ｂと外周面に当接させる方向に押圧することにより、第２シリンダ室２３ｂを吸込み室と圧縮室に区画する第２ブレード２５ｂを備えている。

図２は、第１シリンダ２２ａの上端及び第２シリンダ２２ｂの下端を閉塞する仕切り板２６の平面図である。仕切り板２６は分割された２つの仕切り板部材２６ａ、２６ｂで形成される。仕切り板２６は回転軸１４を挟んで分割面３０ａと３０ｂ、３１ａと３１ｂ同士を接触し、第１シリンダ２２ａと第２シリンダ２２ｂに上下方向から挟み込まれて組み立てられ、固定される。分割合わせ面２９ａは第１シリンダ２２ａと第２シリンダ２２ｂのそれぞれに備えられる第１ブレード２５ａと第２ブレード２５ｂの摺動部に合わせて取り付けられる。

従来の分割しない仕切り板では、圧縮機構部２１の組み立て時に仕切り板の内径に偏心部１５ｂを通過させる必要があるため、仕切り板の内径を偏心部１５ｂの外径よりも大きく設計しなくてはならず設計制約となっていた。仕切り板２６を分割することにより仕切り板２６の内径を偏心部１５ａ、１５ｂの外径より小さくしても設置することが可能となる。

図３は図２の仕切り板２６のＡ−Ａ’断面図とである。仕切り板部材２６ａ、２６ｂの一方の分割面３０ａ、３０ｂと、第１シリンダ２２ａと第２シリンダ２２ｂの各当接面の間の角部に面取り部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを有している。この面取り部は向かい合う分割面同士のどちらか一方のみに有するとしてもよい。

仕切り板部材２６ａ、２６ｂの一方の分割面３０ａ、３０ｂを向い合せて接触させたとき、分割面３０ａと分割面３０ｂの間（分割合わせ面）２９ａに面取り部３２ａと３２ｃ、３２ｂと３２ｄにより第１シリンダ２２ａと第２シリンダ２２ｂの各シリンダ当接面側に開口する溝３３ａ、３３ｂが形成される。この溝３３ａ、３３ｂは、密閉ケース８内に貯留している冷凍機油中に連通し、仕切り板２６の外側からの給油経路となり、かつ溝３３ａ、３３ｂに重ねて配置されるブレード２５ａ、２５ｂが摺動することにより溝３３ａ、３３ｂがシールされるので、シリンダ内部と外部間の漏れ損失を低減する効果がある。

なお、面取り部は、仕切り板部材２６ａ、２６ｂの他方の分割面３１ａ、３１ｂと、第１シリンダ２２ａと第２シリンダ２２ｂの各当接面の間の角部にも設ける場合もある。仕切り板部材２６ａ、２６ｂの他方の分割面３１ａ、３１ｂを向かい合せて接触させたとき、分割合わせ面２９ｂに面取り部によって第１シリンダ２２ａと第２シリンダ２２ｂの各シリンダ当接面側に開口する溝が形成される。この溝は、密閉ケース８内に貯留している冷凍機油中に連通し、仕切り板２６の外側からの給油経路となるが、上述したような溝のシール効果はなく、シリンダ内部と外部間で冷媒が漏れやすくなるため、溝は小さいかまたは無い方が好ましい。

図４は第１ブレード２５ａの平面図及び正面図である。第１ブレード２５ａは、軸方向の両端面３５ａ、３５ｂ同士を連通する１つまたは複数の給油孔３６ａを備える。この給油孔３６ａは仕切り板２６の溝３３ａに対面する位置に設けられ、孔の形状は円形状に限らず、ブレード長さ方向に長円をもつ楕円形状でもよい。同様に、第２ブレード２５ｂには、給油孔３６ｂが仕切り板２６の溝３３ｂに対面する位置に設けられている。

回転軸１４の偏心部１５ａ、１５ｂの偏心量をｅとしたとき、給油孔３６の少なくとも１つはブレード２５ａ、２５ｂの先端から２ｅの範囲に設けている。２ｅの範囲はブレード２５ａ、２５ｂがローラ２４ａ、２４ｂの外周面に当接して往復動する際、ブレード２５ａ、２５ｂが圧縮室内に露出する範囲である。

溝３３の幅をＷ、ブレード２５ａ、２５ｂの厚みをｔ、ブレード２５ａ、２５ｂに設けた給油孔３６ａ、３６ｂのブレード厚み方向の径寸法をｄとしたとき、これらはｄ≦Ｗ≦０．５×ｔの関係に設計されている。

シリンダ２２ａ、２２ｂへ流れる冷凍機油の給油経路を図５に示す。密閉ケース８内に貯留されている冷凍機油が、シリンダ２２ａ、２２ｂの外側から仕切り板２６の溝３３ａ、３３ｂに導かれる。第１シリンダ２２ａでは、仕切り板２６の下端側の溝３３ａと第１ブレード２５ａの間を第１ブレード２５ａの先端に近い給油孔３６ａの方向へ流れ、第１ブレード２５ａの摺動面を潤滑させるとともに、第１ブレード２５ａが摺動して溝３３ａを冷凍機油でシールするため冷媒の漏れを防いでいる。また、下端側の溝３３ａから給油孔３６ａへ流入した冷凍機油は第１ブレード２５ａと副軸受１７の間に流れ込み、第１ブレード２５ａの摺動を潤滑させるとともに、冷媒の漏れを防いでいる。

第２シリンダでは、仕切り板２６の上端側の溝３３ｂと第２ブレード２５ｂの間を第２ブレード２５ｂの先端に近い給油孔３６ｂの方向へ流れ、第２ブレード２５ｂの摺動面を潤滑させるとともに、第２ブレード２５ｂが摺動して溝３３ｂを冷凍機油でシールするため冷媒の漏れを防いでいる。また、上端側の溝３３ｂから給油孔３６ｂへ流入した冷凍機油は第２ブレード２５ｂと主軸受１６の間に流れ込み、第２ブレード２５ｂの摺動を潤滑させるとともに冷媒の漏れを防いでいる。

このとき、仮に溝３３ａ、３３ｂの幅Ｗをブレード２５ａ、２５ｂの厚みｔの１／２の大きさよりも大きく設計すると、給油量は増加するが、ブレード２５ａ、２５ｂの端面３５ａ、３５ｄと仕切り板２６間のシール幅が減少して圧縮室内の冷媒が吸込み室側に漏れやすくなるため圧縮機の効率が大きく低下するおそれがある。また給油孔３６ａ、３６ｂのブレードの厚み方向の寸法ｄを溝３３の幅Ｗよりも大きく設計すると、微小な給油量の増加はあるが、孔径が大きくなることによりブレード２５ａ、２５ｂ自体の剛性の低下や変形が起こり、ブレード２５ａ、２５ｂの摺動性が大きく悪化するおそれがある。

また、給油孔３６ａを第１ブレード２５ａ先端から２ｅの範囲（ブレード２５ａの往復動中に圧縮室内に露出する範囲）に設けたことにより、第１ブレード２５ａ上下両端面の先端に冷凍機油が行き届きやすくなり、圧縮過程におけるブレード端面の漏れを効率的に抑制できる。このことは第２ブレード２５ｂについても同様である。

従って、上記の範囲内で設計された圧縮機が高効率かつ高信頼性の圧縮機といえる。

以上説明した実施形態の密閉型圧縮機及び冷凍サイクル装置によれば、仕切り板とブレード当接部に積極的に冷凍機油を給油するので、シリンダ内部と外部間の冷媒の漏れを低減し、高効率の密閉型圧縮機及び冷凍サイクル装置を提供することが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…冷凍サイクル装置、２…圧縮機、３…放熱器、４…膨張装置、５…吸熱器、８…密閉ケース、１１…電動機部、１４…回転軸、１５ａ・１５ｂ…偏心部、２１…圧縮機構部、２２ａ…第１シリンダ、２２ｂ…第２シリンダ、２３ａ…第１シリンダ室、２３ｂ…第２シリンダ室、２４ａ…第１ローラ、２４ｂ…第２ローラ、２５ａ…第１ブレード、２５ｂ…第２ブレード、２６…仕切り板、２６ａ・２６ｂ…仕切り板部材、２９ａ・２９ｂ…分割合わせ面、３０ａ・３０ｂ・３１ａ・３１ｂ…分割面、３２ａ・３２ｂ・３２ｃ・３２ｄ…面取り部、３３ａ・３３ｂ…溝、３６ａ・３６ｂ…給油孔、Ｗ…溝の幅、ｔ…ブレードの厚み、ｄ…給油孔のブレード厚み方向の寸法

Claims (9)

1. 底部に冷凍機油を貯留した密閉ケース内に、電動機部と、圧縮機構部を備え、前記圧縮機構部は前記電動機部により複数の偏心部を有する回転軸を介して駆動されるとともに、シリンダ室を有する複数のシリンダと、前記回転軸の軸方向と平行な２つの分割合わせ面で分割された２つの仕切り板部材で形成され、前記複数のシリンダを仕切る仕切り板と、前記複数の偏心部に嵌合され、前記各シリンダ室内を偏心回転するローラと、先端部を前記ローラの外周面に当接させる方向に押圧されて往復動することにより前記複数のシリンダ室内を吸込み室と圧縮室に区画するブレードを備えた密閉型圧縮機において、
   前記分割された各仕切り板部材は一方の分割合わせ面の位置を前記ブレードの摺動部に合わせて配置され、前記各仕切り板部材の一方の分割合わせ面間に前記各シリンダ当接面側に開口する溝を設けた
   ことを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 前記各仕切り板部材は、他方の分割合わせ面間に前記各シリンダ当接面側に開口する溝を設け、前記一方の分割面側の溝の大きさを前記他方の分割面側の溝の大きさよりも大きくした
   ことを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記各仕切り板部材は、他方の分割面合わせ間に前記各シリンダ当接面側に開口する溝を設けない
   ことを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
4. 前記ブレードは、端面同士を連通する１つまたは複数の給油孔を備え、前記給油孔は、前記各仕切り板部材の分割面を向かい合わせて接触させたとき、前記各仕切り板部材の前記一方の分割面側の溝に対面する位置に設けられている
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の密閉型圧縮機。
5. 前記各仕切り板部材の前記一方の分割面側の溝部の幅をＷ、前記ブレードの厚みをｔ、前記給油孔の前記ブレードの厚み方向の寸法をｄとするとき、ｄ≦Ｗ≦０．５×ｔの関係にある
   ことを特徴とする請求項４に記載の密閉型圧縮機。
6. 前記回転軸の複数の偏心部の偏心量をｅとするとき、最もブレード先端側に位置する前記給油孔は前記ブレード先端側から２ｅの範囲内に設けた
   ことを特徴とする請求項４及び請求項５に記載の密閉型圧縮機。
7. 前記各仕切り板部材の一方の分割面側の溝は、前記各仕切り板部材の一方の分割面と各シリンダ当接面との角部に設けられた面取り部によって形成される
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６に記載の密閉型圧縮機。
8. 前記各仕切り板部材の他方の分割面側の溝は、前記各仕切り板部材の他方の分割面と各シリンダ当接面との角部に設けられた面取り部によって形成される
   ことを特徴とする請求項１請求項２請求項４請求項５請求項６請求項７に記載の密閉型圧縮機。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の密閉型圧縮機と、前記密閉型圧縮機に接続される放熱器と、前記放熱器に接続される膨張装置と、前記膨張装置と前記密閉型圧縮機の間に接続される吸熱器を備える
   ことを特徴とする冷凍サイクル装置。

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