JP5679384B2 - 多気筒回転式圧縮機 - Google Patents
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Description
特許文献1に記載の圧縮機は、2枚の同一形状の分割板を組み合わせ、それぞれの合わせ面の縁が、圧縮室内を低圧部と高圧部に仕切るベーンの摺動部分と重なるようにすることを特徴としている(本文献では、ベーンが存在する方向をクランク角0°と表している)。
本文献によれば、2枚の分割板間にシール材を介在させることで合わせ面からの冷媒漏れを抑制することができる。
また、2枚の分割板をボルトで固定することによって運転中の振動などにより2枚の部品がずれて、合わせ面に隙間が開くことを防止することができる。
しかし、部品の加工精度や組立精度を考慮に入れると、分割板の間に、数μm程度の微小な隙間は発生する可能性があり、そのような微小な隙間であっても冷媒漏れが発生し、圧縮機能が低下する課題があった。
例えば分割板の合わせ面を研磨加工する場合、加工時の熱膨張により加工部の中央付近がへこむように湾曲する可能性がある。
このような場合、合わせ面の両端付近をボルト固定するような構造であっても、固定部周辺は隙間なく組み立てられるものの、シャフト貫通孔付近には微小な隙間が依然として生じてしまい、この微小な隙間の端部が圧縮室外の冷凍機油に接しないため、冷凍機油が給油されず隙間をシールできないという課題があった。
また、特許文献1では、クランク軸が水平方向となる横置き型圧縮機が想定されているため、分割板の合わせ面の一端が冷凍機油中にある構成とできるが、クランク軸が鉛直方向となる縦置き型圧縮機では、運転状態によって油面の高さが変動するため、必ずしも合わせ面が冷凍機油中にあるとは限らず冷凍機油を供給できないという課題があった。
隣接する複数の圧縮室と、
2枚の分割板に分割され、それぞれの分割板の合わせ面同士を互いに圧接固定して、隣接する圧縮室間を仕切る仕切板とを備えた多気筒回転式圧縮機において、
少なくとも1枚の分割板の合わせ面は、圧縮機構のクランク軸の軸方向に、油孔を形成する切り欠きを有し、
油孔は、圧縮機構のシリンダブロックをクランク軸の軸方向に貫通する油路に連通するものである。
合わせ面に、圧縮機構のクランク軸の軸方向に、油孔を形成する切り欠きを有し、
油孔は、圧縮機構のシリンダブロックをクランク軸の軸方向に貫通する油路に連通するものなので、合わせ面間に油シールを形成し、たとえ合わせ面間に微小な隙間が生じたとしても冷媒漏れを抑制することができる。
以下、この発明の実施の形態1を図を用いて説明する。
図1は、多気筒回転式圧縮機100(以下、圧縮機100という)の縦断面図である。
図2は、図1に示す圧縮機100のA−A線における横断面図である。
本実施の形態では、圧縮室を2室備えた2シリンダ式の冷凍・空調機用ロータリ圧縮機を例に挙げて説明する。
ガラス端子部7からの通電によりシェル1内部に設置されたモータ2を駆動して、第1偏心部63a及び第2偏心部63bを有するクランク軸6を回転させる。
そして吸入マフラ8及び吸入パイプ5を通じて、冷媒が第1圧縮室21a及び第2圧縮室21bに吸入される。
クランク軸6の回転に伴って圧縮された冷媒は、一定の圧力になると第1吐出マフラ30aに設けられた孔53からシェル1内部へ吐出され、吐出パイプ4より圧縮機100の外部へ吐出される。
圧縮機100は、密閉容器であるシェル1と、シェル1の内部に設置された駆動源であるモータ2と、同じくシェル1の内部に設置された圧縮機構部3とを備える。
シェル1は、上部シェル1a、中間シェル1b、下部シェル1cで構成されていて、上部シェル1aには、圧縮された冷媒を圧縮機外部へ吐出する吐出パイプ4が設けられている。
中間シェル1bには、モータ2と圧縮機構部3が固定されており、圧縮機構部3へ冷媒を導く吸入パイプ5が固定されている。
吸入パイプ5は吸入マフラ8に接続されており、吸入マフラ8内で、冷媒の気液の分離や、冷媒中のゴミの除去を行う。
モータ2は、固定子2aと回転子2bを有しており、回転子2bはクランク軸6に取り付けられている。モータ2で発生した回転トルクはクランク軸6を通して圧縮機構部3に伝達される。
そして、第1吐出マフラ30a、第1枠体31a、第1シリンダブロック33a、仕切板35、第2シリンダブロック33b、第2枠体31b、第2吐出マフラ30bのそれぞれに設けられた貫通穴に、短いボルト13と長いボルト14を貫通させてボルト締結することで、圧縮機構部3を構成するこれらの部品を圧着固定している。
また、仕切板35の下面、第2シリンダブロック33bの内周面、第2枠体31bの上面、及び第2ローラ32bの外周面で囲まれる空間が第2圧縮室21bとなる。
このように仕切板35は、第1シリンダブロック33aと第2シリンダブロック33bの間に配置されており、隣接する第1圧縮室21aと第2圧縮室21bを仕切る役割を果たしている。
第1ベーン10は、その先端が第1偏心部63aの周囲に装着した第1ローラ32aの外周面に当接し、第1圧縮室21aを低圧部分23と高圧部分24に仕切っている。
そこで、その差圧によっても第1ベーン10が第1ローラ32aに押し付けられるように、第1ベーン10の背面(第1ローラ32aと反対側)は、圧縮機構部3の外部へ背圧孔11によって開放されている。
第1バネ9は、背圧孔11を通して第1シリンダブロック33aに組み立てられる。
第1ベーン10が第1ローラ32aに押し付けられた状態でクランク軸6が回転するため、第1ベーン10は第1バネ9の伸縮方向にスリットの中で前後に運動する。
ただし、第1偏心部63aと第2偏心部63bは180度の位相差があり、第1ベーン10と第2ベーンは、仕切板35を挟んで位相差がなく配置されているので、第1圧縮室21aと第2圧縮室21bは交互に圧縮動作を繰り返すことになる点と、第1圧縮室で圧縮された冷媒は第1枠体31aに開けた第1吐出口31cから第1吐出マフラ30aに吐出されるのに対して、第2圧縮室21bで圧縮された冷媒は第2枠体31bに開けた第2吐出口から第2吐出マフラ30bに吐出される点で異なる。
図3は、2枚の分割板42で構成される仕切板35の平面図である。
分割板42は、合わせ面43側に半円状のシャフト用切欠き45と、油孔用切欠き48を有し、2枚の分割板42がクランク軸6の中間部64を左右から切欠き45の部分で挟み込むようにして組み立てられて仕切板35を形成する。
分割板42の合わせ面43の両端には、分割板42を互いに固定する為の突起部47があり、この突起部47に締結用の穴44を備えている。
穴44に締結用のボルトなどを通して、2枚の分割板42を締結する。
分割板42に油孔用切欠き48を設けることで分割板42の剛性は低下するが、油孔用切欠き48の位置を、合わせ面43上とし、油孔用切欠き48の近傍にボルト等の締結部を設けたことで、負荷に対する変形を低減することができ、仕切板35の板厚を増すことなく、2枚の分割板42から構成される仕切板35に油孔用切欠き48を設けることができる。
また、2枚の分割板42を合わせることで油孔用切欠き48が油孔51を形成する。
第1枠体31a、第1シリンダブロック33a、第2枠体31b、第2シリンダブロック33bにも同じ位置にクランク軸6の軸方向に貫通する孔が開いており、これらの孔が上下で連通して油路52a、52bを構成する。
2枚の分割板42を合わせてボルト等で固定することにより、大きな隙間なく仕切板35及び圧縮機構部3を組み立てることが可能となる。
これにより、圧縮機100の運転時の振動などにより2枚の分割板42がずれることがなく、合わせ面43に大きな隙間が発生することを防止することができる。
また、分割板42の合わせ面43上に油孔用切欠き48を設けたことによる仕切板35の剛性低下により、油孔用切欠き48近傍にボルト等の締結部を設けて負荷に対する変形を低減したとしても、やはり微小な隙間が生じる可能性が残る。
そこで、2枚の分割板42の合わせ面43が、両ベーンの運動方向に平行になるように、かつ、第1ベーン10及び第2ベーンが合わせ面43の縁上の範囲(図3、ベーン摺動範囲49)を摺動するような位置関係で仕切板35を組み立てる。
一方、両ベーンがない側(クランク角180°方向)の合わせ面については、油路52b、油孔51を経由して冷凍機油を給油することができる。
油孔51内には高圧の冷媒と冷凍機油が混在しており、油孔51が合わせ面43上に設けられているという構成であるため、合わせ面43に微小な隙間が生じているときは差圧によって自動的に隙間に冷凍機油を給油することができる。
また仕切板35の合わせ面43にシール材などを介在する必要がなく、ただ合わせて固定するだけで十分なシール性が得られるため、生産性良く仕切板35を組み立てることが可能となる。
図5(a)は、図3の変形例であり、図5(b)は、図5(a)の側面図である。
図5(a)、(b)に示すように、、油孔51から圧縮室21までの最短距離L1が仕切板35の板厚W1より小さくなるように分割板42に油孔用切欠き48を設けることで、仕切板35の板厚全体に渡って、合わせ面43に冷凍機油を浸透させることができる。
また仕切板に切欠きを設け、油孔51(油孔用切欠き48)から圧縮室21までの距離を仕切板35の板厚より小さくすることで、単に合わせ面43に生じる微小隙間を油流通路にするだけでは得られない以下に述べるシール効果を得ることができる。
合わせ面の微小な隙間は仕切り板の加工や組立によってさまざまな形状が存在しうる。
例えば、合わせ面の中央部が湾曲してへこむような微小な隙間であった場合には、その隙間が第1圧縮室21aと第2圧縮室21bの2つの圧縮室間を連通させる。
また、例えば合わせ面のエッジが欠けたり、丸みをおびるような微小な隙間であった場合には、圧縮室内部と圧縮機構部3の外部とを連通させることとなる。
それぞれシールすべき微細隙間の長さと、この微細隙間にかかる圧力差が異なり、またこれらの隙間は複合して生じうる。
特許文献1に記載の発明のように、単に仕切板の合わせ面上に生じる隙間を油流通路として圧縮室外部から油を供給する場合は、圧縮室内外の圧力差を利用して当該隙間に冷凍機油を供給することになる。
圧縮機構部の外部から圧縮室までの距離が、第1圧縮室と第2圧縮室の2つの圧縮室間の距離(板厚)より大きい場合に、シールすべき隙間までの油流通路の距離が長いため油供給のための抵抗が大きく、合わせ面のエッジに生じる圧縮室と圧縮機構部外部の隙間のシールができても、第1圧縮室と第2圧縮室の2つの圧縮室間の隙間に十分な油を供給できず、第1圧縮室と第2圧縮室の2つの圧縮室間をシールできない場合が生じる可能性がある。
その点、本発明のように油孔51から圧縮室21までの距離が仕切板35の板厚より小さい位置に油孔51を設けることで、第1圧縮室21aと第2圧縮室21bの2つの圧縮室間を連通する場合も圧縮室21の内部と圧縮機構部3の外部を連通する場合もどちらも確実に微細隙間をシールすることができる。
また、油路52a、52bが、直接シリンダブロックから圧縮機構部3の外部に開口する構成としても、シェル1の底部には冷凍機油が溜まっているので、冷凍機油を油孔51に供給できる。
図6は、本実施の形態1に係る他の仕切板35bの構成例を示す平面図である。
図に示すように、分割板42bに油孔用切欠き48bを、2箇所に形成しても良い。
この場合は、ベーンは他の位置に配置することになる。
合わせ面43b全体に、均一に冷凍機油を浸透させて微細な隙間をシールできる。
以下、本発明の実施の形態2を、実施の形態1と異なる部分を中心に図を用いて説明する。
図4は、分割板42と分割板42bで構成される仕切板235の平面図である。
図のように、本実施の形態では、油孔用切欠き48は分割板42にのみ設けてあって、分割板42bに設けていない。
両方の分割板に油孔用切欠き48を設けなくとも、実施の形態1と同様の効果を得ることができ、分割板42bの加工コストを削減できる。
Claims (6)
- 隣接する複数の圧縮室と、
2枚の分割板に分割され、それぞれの前記分割板の合わせ面同士を互いに圧接固定して、
隣接する前記圧縮室間を仕切る仕切板とを備えた多気筒回転式圧縮機において、
少なくとも1枚の前記分割板の前記合わせ面は、圧縮機構のクランク軸の軸方向に、油孔を形成する切り欠きを有し、
前記油孔は、前記圧縮機構のシリンダブロックを前記クランク軸の軸方向に貫通する油路に連通する多気筒回転式圧縮機。 - 前記切り欠きは、前記圧縮室を低圧部と高圧部に仕切るべーンと前記合わせ面の縁が接触する側と、前記合わせ面の中心を挟んで反対側の前記合わせ面に設けられている請求項1に記載の多気筒回転式圧縮機。
- 前記圧縮室と前記切り欠きとの最短距離は、前記仕切板の板厚より小さい請求項1に記載の多気筒回転式圧縮機。
- 前記切り欠きは、各前記分割板の各前記合わせ面の対向する位置に設けられている請求項1に記載の多気筒回転式圧縮機。
- 前記油孔は、前記油路を介して各前記圧縮室毎に接続されたそれぞれの吐出マフラに連通する請求項1に記載の多気筒回転式圧縮機。
- 前記クランク軸の軸方向は鉛直方向であり、前記圧縮機構は、前記圧縮機構を駆動するモータより下方に存在する請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の多気筒回転式圧縮機。
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