JP4380734B2 - ロータリ圧縮機 - Google Patents

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Description

本発明は、ロータリ圧縮機に関し、特に、たとえば空気調和機や冷蔵庫などに用いられるロータリ圧縮機に関する。
従来のロータリ圧縮機としては、たとえば、特開平9−151888号公報(特許文献1)に記載されたものなどが挙げられる。特許文献1には、シリンダと、このシリンダの上下両端面を閉塞してシリンダ室(圧縮室)を形成する端板部材(上下両軸受部材)と、これら端板部材に軸支された電動要素のクランク軸の回転駆動により偏芯回転するピストンローラとを備え、このピストンローラの偏芯回転により吸気・圧縮された冷媒ガスを吐出ポートを介して高圧側に吐出させるようにしたロータリ圧縮機が記載されている。ここでは、端板部材とマフラカバー(蓋板)とにより、シリンダ室に連通するマフラ室が形成されている。
特開平9−151888号公報
特許文献1に記載のロータリ圧縮機では、シリンダ室から吐出された高温高圧の冷媒ガスは、端板部材とマフラカバーとによって形成されるマフラ室を通過するとき、シリンダ室における低温低圧の吸入室に重なる空間を通過することになる。この結果、低温低圧の吸入ガスが加熱され、容積効率が低下することになる。
ここで、マフラ室内に高温高圧の吐出ガスが進入しにくい淀み空間を設け、該淀み空間を、シリンダ室における吸入室に重なる領域に形成することで、低温低圧の吸入ガスが加熱されることを抑制し、容積効率の低下を抑制することができる。しかしながら、たとえば、淀み空間を設けるための障壁を端板部材と一体に形成した場合、端板部材が複雑になり、製作性が低下してコストが増大する場合がある。
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、コストの増大を抑制しながら容積効率を向上させることが可能なロータリ圧縮機を提供することにある。
本発明に係るロータリ圧縮機は、外殻体と、外殻体内に設けられ、開口端を有するシリンダと、シリンダの開口端に取り付けられ、シリンダとともにシリンダ室を形成し、シリンダ室から冷媒ガスを吐出させる吐出口を有する端板部材と、端板部材に対してシリンダの反対側に取り付けられ、吐出口を介してシリンダ室と連通するマフラ室を端板部材とともに形成するマフラカバーと、シリンダ室内に突出するようにシリンダに支持されるブレードと、シリンダ室内に設けられ、ブレードとともにシリンダ室を冷媒ガスの吸入室と冷媒ガスの吐出室とに区画するとともにシリンダ室の中心軸のまわりを公転運動するローラとを備え、マフラ室内に設けられた障壁部により、マフラ室における他の部分と仕切られた淀み空間が端板部材上に形成され、淀み空間は、シリンダ室内に最も突出した状態のブレードの中心とシリンダ室の中心軸とを通る平面よりも、吸入室側に位置し、マフラ室から冷媒ガスを排出する穴は、平面よりも吐出室側に位置し、障壁部は、仕切り部材を端板部材上に被せることにより形成され、マフラ室は、上記中心軸の周りを全周にわたって取り囲むように形成されている。
上記構成においては、障壁部により形成される淀み空間がマフラ室内に設けられているので、シリンダ室からマフラ室に吐出された高温高圧のガスは、障壁部に邪魔されて、淀み空間内に進入しにくくなる。ここで、淀み空間は、吸入室側に重なるように形成されているため、シリンダ室内に吸入された低温低圧の冷媒ガスと、マフラ室に吐出された高温高圧のガスとが、互いに重なる領域を通過しにくくなり、両者間の熱交換が抑制される。したがって、シリンダ室に吸入された冷媒ガスの加熱が抑制され、容積効率の低下が抑制される。他方、上記のように、マフラ室内に障壁部を形成する際に、部品の製作性が低下してコストが増大することを抑制する必要がある。上記構成に係るロータリ圧縮機では、仕切り部材を端板部材上に被せることにより障壁部を形成することで、端板部材やマフラカバーの製作性を低下させずに淀み空間を形成することができる。このように、本発明に係るロータリ圧縮機によれば、コストの増大を抑制しながら容積効率を向上させることが可能である。
なお、上記「障壁部」は、淀み空間とマフラ室における他の部分とを完全に遮断するように仕切る必要はない。典型的な1つの例では、淀み空間とマフラ室における他の部分とは、若干連通するように仕切られる。
また、上記「淀み空間」は、必ずしもその全体が上述した「シリンダ室内に最も突出した状態のブレードの中心とシリンダ室の中心軸とを通る平面」よりも吸入室側に位置している必要はなく、当該平面よりも吸入室側に位置する部分を有していれば、上述の「吸入室側に位置」に該当する。
1つの実施形態に係るロータリ圧縮機では、仕切り部材は、膨らみを有する板状部材を含み、板状部材の膨らみは、プレス加工により形成される。
1つの実施形態に係るロータリ圧縮機では、仕切り部材は、鋳造または焼結により一体成形される。
これらの実施形態に係るロータリ圧縮機によれば、仕切り部材を容易に製作することができるので、コストの増大を抑制しながら容積効率を向上させることができる。
1つの実施形態に係るロータリ圧縮機では、淀み空間は、マフラ室の高さ方向の一部に形成される。
この実施形態に係るロータリ圧縮機によれば、マフラ室内で冷媒ガスの流れが悪くなって過圧縮が生じることを抑制することができる。なお、本発明に係るロータリ圧縮機では、端板部材やマフラカバーとは別に仕切り部材を設けて淀み空間を形成しているため、淀み空間をマフラ室の高さ方向の一部に形成することが容易である。
本発明によれば、ロータリ圧縮機において、コストの増大を抑制しながら容積効率を向上させることができる。
以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の構成を適宜組合わせることは、当初から予定されている。
図1は、本発明の1つの実施の形態に係るロータリ圧縮機を示す縦断面図である。図1を参照して、本実施の形態に係るロータリ圧縮機は、密閉容器10と、シリンダ20と、端板部材30,40,50と、マフラカバー60,70と、偏心ピン90と、ローラ100とを含んで構成される。
シリンダ20、端板部材30,40,50、マフラカバー60,70、偏心ピン90およびローラ100は、密閉容器10内に設けられ、圧縮要素を構成する。密閉容器10内における圧縮要素の上側には、モータ1が設けられる。
モータ1は、シャフト1Aと、ロータ1Bと、ステータ1Cとを含んで構成される。ロータ1Bは、たとえば積層された電磁鋼板からなるロータ本体と、このロータ本体に埋設された磁石とを有する。ステータ1Cは、たとえば積層された電磁鋼板からなるステータ本体と、このステータ本体に巻回されたコイルとを有する。モータ1は、上記コイルに電流を流して電磁力を発生させ、該電磁力によってロータ1Bをシャフト1Aとともに回転させ、シャフト1Aを介して上記圧縮要素を駆動する。
密閉容器10には、冷媒ガスを吸入する吸入管3が接続され、吸入管3にはアキュムレータ2が連結されている。すなわち、密閉容器10には、アキュムレータ2から吸入管3を介して冷媒ガスが吸入される。なお、密閉容器10内に導かれる冷媒ガスは、図1に示されるロータリ圧縮機とともに、冷凍システムを構成する凝縮器、膨張機構、蒸発器(いずれも図示せず)を制御することによって得られる。
図1に示されるロータリ圧縮機は、シリンダ20内で圧縮した高温高圧の吐出ガスを密閉容器10の内部に満たすように構成されている。当該ガスは、吐出管4から外部に吐出される。また、密閉容器10の底部には、潤滑油5が貯留されている。
密閉容器10内におけるモータ1の下側では、端板部材30(上側端板部材)、シリンダ21(上側シリンダ)、端板部材50(中間端板部材)、シリンダ22(下側シリンダ)および端板部材40(下側端板部材)が、シャフト1Aの回転軸に沿って上から下に上記の順で並ぶように配設されている。
端板部材30,50は、上側のシリンダ21の上下の開口端にそれぞれ取り付けられている。また、端板部材50,70は、下側のシリンダ22の上下の開口端にそれぞれ取り付けられている。
上側のシリンダ21および端板部材30,50によって、上側のシリンダ室21Aが形成される。また、下側のシリンダ21および端板部材50,70によって、下側のシリンダ室22Aが形成される。
上側の端板部材30は、円板状の本体部31と、本体部31の中央部から上方に突出するように設けられたボス部32とを有する。本体部31には、シリンダ室21Aに連通する吐出口(図示せず)が設けられている。
本体部31に対してシリンダ21の反対側に位置するように、吐出弁(図示せず)が設けられている。この吐出弁は、端板部材30に設けられた吐出口を開閉する。また、本体部31には、上記吐出弁を覆うように、カップ状のマフラカバー60(第1マフラカバー)が取り付けられている。マフラカバー60は、ボルト等の固定部材によって、本体部31に固定されている。
マフラカバー60および端板部材30によって、マフラ室60A(第1マフラ室)が形成される。マフラ室60Aとシリンダ室21Aとは、上述した吐出口を介して連通されている。
下側の端板部材40は、円板状の本体部41と、本体部41の中央部から下方に突出するように設けられたボス部42とを有する。本体部41には、シリンダ室22Aに連通する吐出口(図1においては図示せず)が設けられている。
本体部41に対してシリンダ22の反対側に位置するように、吐出弁(図1においては図示せず)が設けられている。この吐出弁は、端板部材40に設けられた吐出口を開閉する。また、本体部41には、上記吐出弁を覆うように、平板状のマフラカバー70(第2マフラカバー)が取り付けられている。マフラカバー70は、ボルト等の固定部材によって、本体部41に固定されている。
マフラカバー70および端板部材40によって、マフラ室70A(第2マフラ室)が形成される。マフラ室70Aとシリンダ室22Aとは、端板部材40に設けられた吐出口を介して連通されている。
マフラカバー70と端板部材40との間に、仕切り部材71が設けられている。仕切り部材71および端板部材40によって、マフラ室70A内に冷媒ガスが進入しにくい淀み空間71Aが形成される。
マフラ室70Aとマフラ室60Aとは、端板部材40、シリンダ22、端板部材50、シリンダ21および端板部材30に形成された穴部(図示せず)を介して連通されている。また、マフラ室60Aとマフラカバー60の外側の空間とは、マフラカバー60に形成された穴部(図示せず)を介して連通されている。
シリンダ20、端板部材30,40,50、マフラカバー60,70および仕切り部材71は、ボルト等の固定部材によって、一体に固定されている。また、端板部材30は、溶接等によって、密閉容器10に固定されている。これにより、ロータリ圧縮機の圧縮要素が、密閉容器10に固定される。
シャフト1Aの一端部は、端板部材30,40に支持されている。すなわち、シャフト1Aは片持ち支持されている。シャフト1Aの一端部(支持端側)は、シリンダ室21A,22A内に進入している。
シャフト1Aには、上下の偏心ピン90(91,92)が取り付けられている。上側の偏心ピン91は、シリンダ室21A内に位置するように設けられている。また、下側の偏心ピン92は、シリンダ室22A内に位置するように設けられている。上下の偏心ピン90には、ローラ100(101,102)がそれぞれ嵌合されている。したがって、上側のローラ101は、シリンダ室21A内で公転運動し、下側のローラ102は、シリンダ室22A内で公転運動する。ローラ101,102の公転運動により、シリンダ室21A,22A内で冷媒ガスが圧縮されることになる。なお、上下の偏心ピン91,92は、シャフト1Aの回転軸に関して、互いに位相が180°ずれるように形成されている。
次に、図2を用いて、シリンダ22における圧縮作用について説明する。
図2に示すように、ローラ102とローラ102と一体に設けられたブレード112とによって、シリンダ室22Aが、吸入室212A(低圧室)と吐出室212B(高圧室)とに仕切られている。吸入室212Aには、吸入管3が連通し、吐出室212Bには、吐出口が連通する。ブレード112の両面には、2つの半円柱状のブッシュ112Aが密着している。ブッシュ112Aは、シリンダ22に保持されている。これにより、シリンダ室22Aがシールされる。なお、ブレード112とブッシュ112Aとの間、および、ブッシュ112Aとシリンダ22との間では、潤滑油5による潤滑が行なわれている。
偏心ピン92は、シャフト1Aの中心軸1A0に対して偏心しているため、シャフト1Aの回転に伴なって、偏心ピン92が偏心回転する。この結果、ローラ102は、シリンダ室22Aの内面に接しながら、公転運動する。ローラ102がシリンダ室22A内で公転運動するのに伴なって、ブレード112は、2つのブッシュ112Aに挟持されながら進退動する。以上の結果として、吸入管3から低圧の冷媒ガスが吸入室212Aに吸入され、吐出室212Bにおいて当該ガスが圧縮され、吐出口から高圧の冷媒ガスが吐出される。吐出口から吐出された冷媒ガスは、マフラ室70A,60Aを経由した後、マフラカバー60の外側に排出される。
図2では、ブレード112がシリンダ室22A内に最も突出した状態を示している。この状態で、吸入室212Aは、ブレード112の中心とシャフト1Aの中心軸1A0とを通る平面S2に対して図2中の左側(吸入管側)に位置し、吐出室212Bは、平面S2に対して図2中の右側(吐出口側)に位置する。
吸入管3から吸入室212Aに吸入された冷媒ガスは、低温低圧の状態にある。他方、吐出口からマフラ室70Aに吐出された冷媒ガスは、高温高圧の状態にある。シリンダ室22Aとマフラ室70Aとを仕切る端板部材40を介して、低温低圧の冷媒ガスと高温高圧の冷媒ガスとの間の熱交換が行なわれる。この熱交換により、シリンダ室22Aに吸入される冷媒ガスが加熱され、容積効率が低下することが懸念される。
図3〜図5は、それぞれ、端板部材40、仕切り部材71およびマフラカバー70を示す図である。なお、図4では、図示および説明の便宜上、淀み空間71Aに相当する部分にハッチングを付して描いている。
図3に示すように、端板部材40は、シリンダ室22Aと連通する吐出穴40Aと、マフラ室70Aと連通する連通穴40Bと、ボルトが挿通されるボルト穴40Cとを有する。また、端板部材40には、吐出口40Aを開閉する吐出弁132が取り付けられる。マフラ室70A内の冷媒ガスは、連通穴40Bを通じてマフラ室60Aに流入する。
図4に示すように、仕切り部材71は、平板状部材にプレス加工を施すことによって形成された部材であって、淀み空間71Aを形成するための膨らみと、吐出弁132が取り付けられる位置に設けられた開口71Bと、連通穴40Bと連通する連通穴71Cと、ボルト穴40Cと連通するボルト穴71Dとを有する。
図5に示すように、マフラカバー70は、平板状部材にプレス加工を施すことによって形成された部材であって、マフラ室70Aを形成するための膨らみと、ボルト穴40C,71Dと連通するボルト穴70Bとを有する。
図3〜図5に示されるボルト穴40C,71D,70Bにボルトを挿通することで、仕切り部材71およびマフラカバー70が端板部材40に固定される。これにより、吐出口40Aから高温高圧の冷媒ガスが流入するマフラ室70Aと、マフラ室70A内にあって高温高圧のガスが流入しにくい淀み空間71Aとが形成される。
図5に示すように、マフラ室70Aは、シャフト1Aの中心軸1A0の周りを全周にわたって取り囲むように形成されている。また、図1に示すように、淀み空間71Aは、マフラ室70Aの高さ方向(図1における上下方向)の一部に形成されている。淀み空間71Aを、マフラ室70Aの高さ方向の一部に形成することで、マフラ室70A内において冷媒ガスの流れが悪くなることを抑制して、過圧縮を低減することができる。
淀み空間71Aは、密閉または開放された空間である。淀み空間71Aが開放されているとは、換言すると、淀み空間71Aと密閉容器10内における他の空間とを連通させる通路が形成されているということである。淀み空間71Aを開放することで、真空引きの際に密閉容器10内に空気が残存することを防止することができる。
淀み空間71Aは、上記平面S2に対して吸入管3側に位置するように設けられている。すなわち、淀み空間71Aは、シリンダ室22Aにおける吸入室212A(図2参照)と重なる部分に位置する。このような淀み空間71Aが形成されることにより、マフラ室70Aに吐出された高温高圧の冷媒ガスがシリンダ室22Aにおける吸入室212Aに重なる部分を通過しにくくなって、マフラ室70A内の高温高圧ガスとシリンダ室22Aに吸入されたばかりの低温低圧ガスとの熱交換が抑制される。この結果、容積効率の低下が抑制される。
上記のように、マフラ室70A内に淀み空間71Aを形成することにより、シリンダ室22Aに吸入された冷媒ガスの加熱が抑制され、容積効率の低下が抑制される。他方、淀み空間71Aを形成するに際し、たとえば、淀み空間71Aを規定するための障壁部を端板部材40やマフラカバー70と一体に設けようとすると、部品の形状が複雑になり、製造コストが増大することが懸念される。
本実施の形態では、端板部材40上に膨らみを有する仕切り部材71を被せることによって淀み空間71Aを形成している。このようにすることで、端板部材40やマフラカバー70に複雑な加工を施すことなく、マフラ室70A内に淀み空間71Aを形成することができる。また、仕切り部材71は、板状部材にプレス加工を施すことによって形成可能である。したがって、本実施の形態に係るロータリ圧縮機によれば、製造コストの増大を抑制しながら、マフラ室70A内に淀み空間71Aを形成することができる。
図6は、仕切り部材71の変形例を示す図であり、図7は、図6に示される仕切り部材71を端板部材40に取り付けた状態を示す縦断面図である。図6,図7を参照して、本変形例に係る仕切り部材71は、焼結または鋳造により一体成形されたものである。このような仕切り部材71であっても、図4に示される仕切り部材71と同様に、製造コストの増大を抑制しながらマフラ室70A内に淀み空間71Aを形成することが可能である。
上述した内容について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係るロータリ圧縮機は、「外殻体」としての密閉容器10と、密閉容器10内に設けられたシリンダ22と、シリンダ22に取り付けられ、シリンダ22とともにシリンダ室22Aを形成し、シリンダ室22Aから冷媒ガスを吐出させる吐出口40Aを有する端板部材40と、端板部材40に対してシリンダ22の反対側に取り付けられ、吐出口40Aを介してシリンダ室22Aと連通するマフラ室70Aを端板部材40とともに形成するマフラカバー70と、シリンダ室22A内に突出するようにシリンダ22に支持されるブレード112と、シリンダ室22A内に設けられ、ブレード112とともにシリンダ室22Aを冷媒ガスの吸入室212Aと冷媒ガスの吐出室212Bとに区画するとともにシリンダ室22Aの中心軸(シャフト1Aの中心軸1A0)のまわりを公転運動するローラ102とを備える。マフラ室70A内に設けられた「障壁部」としての仕切り部材71により、マフラ室70Aにおける他の部分と仕切られた淀み空間71Aが端板部材40上に形成される。すなわち、「障壁部」は、仕切り部材71を端板部材40上に被せることにより形成される。なお、淀み空間71Aは、シリンダ室22A内に最も突出した状態のブレード112の中心と中心軸1A0とを通る平面S2よりも、吸入室212A側に位置する。
なお、上記の例では、下側のマフラ室70A内における例について説明したが、本発明の思想は、上側のマフラ室60A内においても当然に適用可能であるし、シリンダが1つのロータリ圧縮機にも当然に適用可能である。
また、上記の例では、ブレードとローラとが一体であるロータリ圧縮機について説明したが、本発明の思想は、ブレードとローラとが別体に形成されたロータリ圧縮機に対しても当然に適用可能である。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明の1つの実施の形態に係るロータリ圧縮機を示す縦断面図である。 図1に示されるロータリ圧縮機におけるシリンダ室における圧縮作用を説明するための図である。 図1に示されるロータリ圧縮機における端板部材を示す図である。 図1に示されるロータリ圧縮機における淀み空間形成用の仕切り部材を示す図である。 図1に示されるロータリ圧縮機におけるマフラカバーを示す図である。 淀み空間形成用の仕切り部材の変形例を示す図である。 図6に示される仕切り部材を端板部材に取り付けた状態を示す縦断面図である。
符号の説明
1 モータ、1A シャフト、1A0 中心軸、1B ロータ、1C ステータ、2 アキュムレータ、3 吸入管、4 吐出管、10 密閉容器、20,21,22 シリンダ、21A,22A シリンダ室、30,40,50 端板部材、40A 吐出口、40B 連通穴、40C ボルト穴、31,41 本体部、32,42 ボス部、60,70 マフラカバー、60A,70A マフラ室、70B ボルト穴、71 仕切り部材、71A 淀み空間、71B 開口、71C 連通穴、71D ボルト穴、90,91,92 偏心ピン、100,101,102 ローラ、112 ブレード、112A ブッシュ、132 吐出弁、212A 吸入室、212B 吐出室。

Claims (4)

  1. 外殻体(10)と
    前記外殻体(10)内に設けられ、開口端を有するシリンダ(22)と、
    前記シリンダ(22)の前記開口端に取り付けられ、前記シリンダ(22)とともにシリンダ室(22A)を形成し、前記シリンダ室(22A)から前記冷媒ガスを吐出させる吐出口(40A)を有する端板部材(40)と、
    前記端板部材(40)に対して前記シリンダ(22)の反対側に取り付けられ、前記吐出口(40A)を介して前記シリンダ室(22A)と連通するマフラ室(70A)を前記端板部材(40)とともに形成するマフラカバー(70)と、
    前記シリンダ室(22A)内に突出するように前記シリンダ(22)に支持されるブレード(112)と、
    前記シリンダ室(22A)内に設けられ、前記ブレード(112)とともに前記シリンダ室(22A)を前記冷媒ガスの吸入室(212A)と前記冷媒ガスの吐出室(212B)とに区画するとともに前記シリンダ室(22A)の中心軸(1A0)のまわりを公転運動するローラ(102)とを備え、
    前記マフラ室(70A)内に設けられた障壁部(71)により、前記マフラ室(70A)における他の部分と仕切られた淀み空間(71A)が前記端板部材(40)上に形成され、
    前記淀み空間(71A)は、前記シリンダ室(22A)内に最も突出した状態の前記ブレード(112)の中心と前記シリンダ室(22A)の中心軸(1A0)とを通る平面(S2)よりも、前記吸入室(212A)側に位置し、前記マフラ室(70A)から前記冷媒ガスを排出する穴(40B,71C)は、前記平面(S2)よりも前記吐出室(212B)側に位置し、
    前記障壁部(71)は、仕切り部材(71)を前記端板部材(40)上に被せることにより形成され、
    前記マフラ室(70A)は、前記中心軸(1A0)の周りを全周にわたって取り囲むように形成されている、ロータリ圧縮機。
  2. 前記仕切り部材(71)は、膨らみを有する板状部材を含み、
    前記板状部材の膨らみは、プレス加工により形成される、請求項1に記載のロータリ圧縮機。
  3. 前記仕切り部材(71)は、鋳造または焼結により一体成形される、請求項1に記載のロータリ圧縮機。
  4. 前記淀み空間(71A)は、前記マフラ室(70A)の高さ方向の一部に形成される、請求項1から請求項3のいずれかに記載のロータリ圧縮機。
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