(57)【要約】    【課題】  バランサによる軸のたわみを軽減し、軸受の片当たりや回転子の振れまわりを防止して低振動、低騒音で信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することにある。    【解決手段】  吸込圧力から中間圧力まで流体を圧縮する低圧用圧縮要素と、その低圧用圧縮要素により圧縮された流体を吐出圧力まで圧縮する高圧用圧縮要素とを備え、少なくても一方の圧縮要素が偏心重量部との間に位置することにより達成される。    【選択図】  図３
2006046154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を有する電動要素と、その回転軸により駆動される圧縮要素とを密閉容器内に備え、この圧縮要素は、前記回転軸により駆動され吸込圧力から中間圧力まで流体を圧縮する低圧用圧縮要素と、その低圧用圧縮要素により圧縮された流体を吐出圧力まで圧縮する高圧用圧縮要素とを有し、少なくとも前記低圧用圧縮要素と前記高圧力圧縮要素には前記回転軸に対して偏心力を作用させる偏心重量部が設けられ、前記低圧用圧縮要素と前記高圧用圧縮要素の一方の圧縮要素が複数の偏心重量部の間に位置する密閉型圧縮機。
【請求項２】
前記回転軸を軸支する主軸受と副軸受とを備え、その副軸受側の圧縮要素の偏心重量部が、前記主軸受側の圧縮要素の偏心重量部と、前記副軸受の反圧縮要素側の前記回転軸上に設けられた偏心重量部との間に位置する請求項1記載の密閉型圧縮機。
【請求項３】
前記回転軸を軸支する主軸受と副軸受とを備え、前記主軸受側の圧縮要素の偏心重量部が、前記副軸受側の圧縮要素の偏心重量部と、前記主軸受の反圧縮要素側の前記回転軸上に設けられた偏心重量部との間に位置する請求項1記載の密閉型圧縮機。
【請求項４】
前記回転軸を軸支する主軸受と副軸受とを備え、前記低圧用圧縮要素と前記高圧用圧縮要素が、前記主軸受と、前記副軸受の反圧縮要素側に設けられた偏心重量部との間に位置する請求項1記載の密閉型圧縮機。
【請求項５】
前記偏心重量部が前記電動要素の回転子の前記主軸受側に設けられたバランサである請求項３または４記載の密閉型圧縮機。
【請求項６】
前記偏心重量部が前記電動要素の回転子と前記主軸受の間に設けられたバランサである請求項３または４記載の密閉型圧縮機。
【請求項７】
回転軸を有する電動要素と、前記回転軸により駆動される圧縮要素とを密閉容器内に備え、この圧縮要素は、前記回転軸により駆動され吸込み圧力から中間圧力まで流体を圧縮する低圧用圧縮要素と、その低圧用圧縮要素により圧縮された流体を吐出圧力まで圧縮する高圧用圧縮要素と前記回転軸を軸支する主軸受と副軸受とを備え、その副軸受の反圧縮要素側に給油ポンプを、また前記電動要素の回転子と前記主軸受との間に第１のバランサを設け、前記給油ポンプは前記回転軸と結合するインナーロータを有し、そのインナロータは第２のバランサの機能を有する密閉型圧縮機。
【請求項８】
前記圧縮要素はロータリ式である請求項１から７のいずれかに記載の密閉型圧縮機。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の密閉型圧縮機を搭載した冷凍サイク+ル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉型圧縮機及びそれを用いた冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷凍・空調システム等に用いられている圧縮機、例えばロータリ圧縮機は回転軸に接続する圧縮要素に偏心重量が存在する。この偏心重量部によるアンバランスをキャンセルするために電動要素の回転子やその周辺部にバランサを設けている。しかし、このバランサによって回転軸がたわみ、軸受の片あたりや逆にアンバランスが大きくなり振動が大きくなるといった問題があった。
【０００３】
この問題に対して、軸のたわみを軽減する従来技術として特許文献１(特開平１１-２３００７３号公報)がある。
【０００４】
特許文献１に開示されたロータリ圧縮機は、圧縮要素を低段側圧縮部と高段側圧縮部を備えて冷媒を順次多段圧縮するものである。この圧縮機は回転子にロータバランサを取り付けて、排除容積の大となる低段側圧縮部をロータバランサの近傍側に配置し、比較的軽いロータバランサにて各圧縮部の偏心による振動を低減するものである。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２３００７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、回転軸のたわみは軸支持点からバランサまでの距離の二乗に比例するため、従来技術のように主軸受の軸支持点から遠いロータの上側にバランサを設けると、軸がたわみ易くなり振動の増大、軸受の片当たりを起こすことが考えられる。
【０００７】
本発明の目的は、このバランサと軸支時点との関係に着目し、軸のたわみを低減し、低振動、低騒音で信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することにある。また、本発明の密閉型圧縮機を用いて低振動、低騒音の冷凍サイクル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、回転軸を有する電動要素と、その回転軸により駆動される圧縮要素とを密閉容器内に備え、この圧縮要素は、前記回転軸により駆動され吸込圧力から中間圧力まで流体を圧縮する低圧用圧縮要素と、その低圧用圧縮要素により圧縮された流体を吐出圧力まで圧縮する高圧用圧縮要素とを有し、少なくとも前記低圧用圧縮要素と前記高圧力圧縮要素には前記回転軸に対して偏心力を作用させる偏心重量部が設けられ、前記低圧用圧縮要素と前記高圧用圧縮要素の一方の圧縮要素が複数の偏心重量部の間に位置することにより達成される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、軸のたわみが軽減でき、低振動、低騒音で信頼性の高いの密閉型圧縮機を提供することができる。また、低振動、低騒音で信頼性の高い冷凍サイクル装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図を用いて詳細に説明する。まず、本発明の一実施形態に係る揺動ピストン形2段圧縮機について図1から図3を用いて説明する。本実施形態では揺動ピストン形について説明するが、他の方式のロータリ圧縮機であっても本発明は適用しうるものである。
【００１１】
図1において、圧縮要素1は、低圧用圧縮要素2と高圧用圧縮要素3からなる。駆動軸4の軸支持を行う主軸受5と副軸受6には、端板部５ａ、６ａが設けられている。それら端板部５ａ、６ａ及び仕切板7は、各圧縮要素のシリンダ２ａ、３ａの両端開口部を閉塞する。シリンダ２ａ、３ａはその内側に円筒状内周面２ｂ、３ｂ(図２参照)を有している。主軸受5と副軸受6は、駆動軸4の回転軸がシリンダ２ａ、３ａの円筒状内周面２ｂ、３ｂの中心軸と一致する様に、シリンダ２ａ、３ａと固定される。
【００１２】
圧縮要素1は駆動軸4を介して電動要素8に直結している。電動要素8は回転子9と固定子10からなる。駆動軸4には、シリンダ2a,3aの円筒状内周面2b,3bに対応する部分に偏心部4a,4bが設けられている。
【００１３】
冷媒ガスは、密閉容器13に取り付けられた低圧用圧縮要素2の吸込パイプ14から吸込通路14aを通って低圧圧縮要素2のシリンダ2a内に入り圧縮される。圧縮された冷媒ガスは副軸受6に形成された吐出ポート15から吐出され、吐出通路16を通って密閉容器13内に吐き出される。その後、吐出された冷媒ガスは吐出パイプ17から外部に出て中間冷却器18に入る。中間冷却器18により放熱して冷やされた冷媒ガスは、高圧用圧縮要素3の吸込パイプ19から吸込通路19aを通って、高圧用圧縮要素3のシリンダ３ａ内に入り圧縮される。圧縮された冷媒ガスは、主軸受5に設けられた吐出ポート20から吐出された後、吐出室21に入り吐出パイプ22から密閉容器13の外部に設けられる冷凍サイクルに流出する。
【００１４】
次に図２を用いて圧縮要素における駆動軸４の回転に伴った圧縮動作を説明する。なお、シリンダ2,3の内部はそれぞれ対応する部材を備えているため、図2では一方の符号を括弧書きで併記する。説明はシリンダ2の構成を代表して行う。
【００１５】
偏心部4aに、揺動ピストン2cのローラ部2c1の円筒状内周面が接触しながら、公転可能に嵌入されている。ローラ部2c1の円筒状外周面とシリンダ2aの円筒状内周面2bとの間の隙間は微少になる様に各部寸法が決められている。ローラ部2c1の円筒状外周面にはべ一ン部2c2が設けられている。シリンダ2aの円筒状内周面2bの外側に円筒状内周面2bの中心軸と平行な中心軸を持つ円筒孔部2dが設けられている。円筒孔部2dのシリンダ2a中心側とその反対側とはそれぞれシリンダ2aの円筒状内周面2bと円筒孔部2dの外側に設けた別の孔部2eに連通している。
【００１６】
べ一ン部2c2は円筒孔部2dと孔部2eとに挿入されている。べ一ン部2c2と円筒孔部2dとの間には、べ一ン部2c2の平面部に摺動可能に当接する平面部と円筒孔部2dの円筒面部に摺動可能に当接する円筒面部とを有する滑動部材2fが設けられ、べ一ン部2c2をはさみ込んでいる。この結果、べ一ン部2c2は円筒孔部2dの中心軸に向かう進退運動と中心軸廻りの揺動運動を行う。具体的には、べ一ン部2c2が常にシリンダ2aの円筒孔部2dの中心軸方向を向く様に偏心部4aの中心軸廻りに若干の角度だけ揺動運動を行いながら、ローラ部2c1の中心が公転運動をする何べ一ン部2c2の先端部は孔部2eの中で運動し、シリンダ2aと干渉することはない。
【００１７】
以上の構成とすることにより、電動要素8により駆動軸4が回転すると、揺動ピストン2cは偏心部4aとともに、シリンダ2a内を揺動を伴う公転運動を行う。べ一ン部2c2の摺動については、べ一ン部2c2はシリンダ2aの円筒孔部2dの中心軸に向かった進退運動とその中心軸廻りの揺動運動を行う。べ一ン部2c2とシリンダ2aの円筒孔部2dとの間のシールは、滑動部材2fが挿入されることにより保たれる。
【００１８】
以上述べたように、シリンダ2a,3a、揺動ピストン2c,3c、主軸受5と副軸受6の端板部５ａと６ａ、仕切板7及び滑動部材2f,3fとにより密閉空間である圧縮室11と吸込空間である吸込室12が構成され、電動要素8による駆動軸4の回転に伴い図2の様にそれらの容積の増減を繰り返す。
【００１９】
次に回転系のバランス作用について図3を用いて説明する。駆動軸4がNmin-1で回転すると圧縮要素1の偏心重量部m2,m3部には遠心力m2×r2×N、m3×r3×Nが作用し、この遠心力が大きい圧縮要素が副軸受支持点側に配置されている。副軸受支持点の下側には偏心重量部m1のバランサ23が駆動軸4に勘合されている。
【００２０】
これらの動的および静的バランスを式で表すと以下の式(1)、(2)のようになる
m1×r1+m3×r3=m2×r2………(1)
ml×r1×L1+m3×r3×L3=m2×r2×L2………(2)
以上の構成とすることにより、圧縮要素1の偏心質量m2,m3部に作用する遠心力に起因するアンバランスを副軸受支持点近傍に設けたバランサ23によってキャンセルしているので軸のたわみが小さく、軸受の片当たりによるカジリを防止することができる。また、軸のたわみによる回転子9の振れまわりを軽減でき低振動、低騒音化が図れる。ここで、バランサ23は式(1)、(2)が成立する範囲であれば主軸受支持点近傍、例えば、回転子9の下側や副軸受の下側と回転子9の下側の両方に設けても同一の効果は得られる。
【００２１】
次に本発明の他の実施形態を図4に示す。本実施形態では偏心重量部m1,m2部に作用する遠心力が大きい圧縮要素が主軸受支持点側に配置されている。回転子9の下側には偏心重量部m3のバランサ24が設置されている。これらの動的および静的バランスは上述の式(1)、(2)で表される。
【００２２】
以上の構成とすることにより、圧縮要素1の偏心質量m1、m2部の作用する遠心力に起因するアンバランスを主軸受支持点近傍に設けたバランサ23によってキャンセルしているので軸のたわみが小さく、軸受の片当たりによるカジリを防止することができる。また、軸のたわみによる回転子9の振れまわりを軽減でき低振動、低騒音化が図れる。ここで、バランサ23は式(1)、(2)が成立する範囲であれば副軸受支持点の下側や回転子9の下側と副軸受支持点の下側の両方に設けても同一の効果は得られる。
【００２３】
次に本発明を横置タイプのロータリ圧縮機に適用した場合の実施形態を、図5および図6を用いて説明する。ここで、上述の実施形態と同一符号を付したものは同一の部品であり、同一の作用をなす。密閉容器13の下部には潤滑油24が貯留されている。駆動軸4の副軸受6側には偏心部26に勘合されたインナロータ25と副軸受6に取りつけられたケーシング27よりなる給油ポンプ28が設けられている。この給油ポンプ28によって潤滑油24は給油パイプを通って駆動軸4まで汲み上げられて各軸受摺動部に供給される。
【００２４】
この横置タイプにおける回転系のバランスを図6に示す。圧縮要素1には偏心重量部m2,m3、副軸受支持点の隣には給油ポンプ28のインナロータ25の偏心重量部m1、回転子9の主軸受支持点側にはバランサ23の偏心重量部m4がある。
【００２５】
これらの動的および静的バランスを式で表すと式(3)、(4)で表される。
m1×r1＋m3×r3＋m4×r4＝m2×r2………(3)
m1×rl×L1＋m3×r3×L3＋m4×r4×L4＝m2×r2×L2………(4)
以上の構成とすることにより、第１のバランサであるバランサ23に対して、給油ポンプ28のインナロータ25に給油機能とともに第2のバランサの機能を持たしている。そのためバランサ23を軽量化でき、軸のたわみを軽減できる。
【００２６】
次に本発明の他の一実施形態を適用した2段圧縮可能な密閉型圧縮機をヒートポンプ式給湯機に適用した場合の冷凍サイクル構成を図9を用いて説明する。本発明の一実施形態を適用した密閉型圧縮機30に設けられた低圧用圧縮要素2で中間圧力まで圧縮された冷媒ガスは中間冷却器30aで冷却された後、高圧用圧縮要素3で吐出圧力まで圧縮される。吐出パイプ22から熱交換器31に流入した圧縮冷媒ガスは、水通路32内の水と熱交換する。その後膨張弁33で冷媒ガスは減圧され、蒸発器ファン44aからの送風を受ける蒸発器34で吸熱、ガス化された後、吸込パイプ14を経て密閉型圧縮機30に吸込まれる。
【００２７】
ここで図9に示したヒートポンプ式給湯機は本発明の密閉型圧縮機を搭載しているので、低振動、低騒音で信頼性の高いヒートポンプ式給湯機得られる。
【００２８】
以上、本発明の実施の形態では、揺動ピストン形圧縮機としたがロータリ圧縮機においても同一密閉容器内を低圧用圧縮要素2の吸込圧力としても同様の効果が得られる。また、ヒートポンプ装置の他に冷凍空調装置にも適用可能である。その場合、例えばセパレートタイプのルームエアコンでは、室外機に本発明を適用したロータリ圧縮機を適用して急速な冷房又は暖房を行っても、低振動で低騒音の特性を備えるため、ルームエアコンとしても優れた効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係わる揺動ピストン形2段圧縮機の縦断面図。
【図２】図1の圧縮要素において駆動軸を90°ずつ回転させた圧縮動作の説明図。
【図３】図1で説明した揺動ピストン形2段圧縮機の回転系のバランス説明図。
【図４】本発明の他の実施形態に係わる揺動ピストン型2段圧縮機の回転系のバランス説明図。
【図５】横置タイプの揺動ピストン形2段圧縮機の縦断面図。
【図６】図5で説明した揺動ピストン形2段圧縮機の回転系のバランス説明図。
【図７】本発明における密閉型圧縮機を搭載したヒートポンプ式給湯器を示す図。
【符号の説明】
【００３０】
1…圧縮要素、2…低圧用圧縮要素、2a…シリンダ、2b…円筒状内周面、2c…揺動ピストン、2c1…ローラ部、2c2べ一ン部・2d…円筒孔部、2e…孔部、2f…活動部材、3…低圧用圧縮要素・3a…シリンダ、3b…円筒状内周面、3c…揺動ピストン、3c1…ローラ部、3c2べ一ン部、3d…円筒孔部、3e…孔部、3f…活動部材、4…駆動軸、4a,4b…偏心部、5…主軸受、6…副軸受、7…仕切板、8…電動要素、9・回転子、10…固定子、11…圧縮室、12…吸込室、13…密閉容器、14…吸込パイプ、14a…吸込通路、15…吐出ポート、16…吐出通路、17…吐出パイプ、18…中間冷却器、19…吸込パイプ、19a…吸込通路、20…吐出ポート、21・吐出室、22…吐出パイプ、23…バランサ、24…潤滑油、25…インナロータ、26…偏心部、27…ケーシング、28…給油ポンプ、29…給油パイプ、30…密閉型圧縮機、31…熱交換器、32…水通路、33…膨張弁、34…蒸発器、34a‥蒸発器ファン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006046154.tif 000009