(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機部と、回転中心に対して１８０度ずらした位置に形成された２つの偏心部を有して前記電動機部に連結される回転軸と、前記回転軸が回転中心回りに回転することにより駆動される２つの圧縮機構部と、を密閉ケース内に収納してなる２シリンダ型回転式圧縮機において、
前記圧縮機構部は、前記偏心部にボールベアリングを介して取付けられるローラを有し、
前記ローラの軸方向の高さ寸法をＨｒ、前記ボールベアリングの軸方向の高さ寸法をＨｂ、前記回転軸における２つの前記偏心部の間を連接する連接部の長さ寸法をＬｋとしたとき、
Ｈｒ＞Ｌｋ＞Ｈｂ
の関係になるようにしたことを特徴とする２シリンダ型回転式圧縮機。
【請求項２】
前記ローラと前記ボールベアリングとの軸方向の中心位置を一致させたことを特徴とする請求項１記載の２シリンダ型回転式圧縮機。
【請求項３】
前記回転軸の内部にこの回転軸の回転中心方向に沿って形成された油穴と、前記偏心部の外周面と前記油穴とを連通する給油孔と、前記偏心部の外周面における前記偏心部の両端面間に亘って形成された前記給油孔に連通される給油溝と、を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の２シリンダ型回転式圧縮機。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一に記載の２シリンダ型回転式圧縮機と、
前記２シリンダ型回転式圧縮機に接続される凝縮器と、
前記凝縮器に接続される膨張装置と、
前記膨張装置に接続される蒸発器と、
を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２シリンダ型回転式圧縮機及び冷凍サイクル装置に関し、特に、圧縮性能の向上を図ることができる２シリンダ型回転式圧縮機及びこの２シリンダ型回転式圧縮機を用いた冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、下記特許文献１に記載されているように、２つの圧縮機構部を有する２シリンダ型回転式圧縮機が知られている。
【０００３】
このような２シリンダ型回転式圧縮機は、密閉ケース内に収納されて電動機部により回転駆動される回転軸を有し、回転軸には回転中心に対して１８０度ずらした位置に２つの偏心部が形成され、それぞれの偏心部にローラを嵌合させた2つの圧縮機構部を有している。圧縮機構部は、ローラ、ローラを収納するシリンダ等により形成されている。
【０００４】
回転軸が駆動されて回転中心回りに回転すると、ローラがシリンダ内で偏心回転し、シリンダの内周面とローラの外周面との間に形成される圧縮室内で冷媒ガスを圧縮する。圧縮された冷媒ガスは、凝縮器を経由して蒸発器に送られ、冷凍用や冷房用等として用いられる。
【０００５】
図４は、２シリンダ型回転式圧縮機における回転軸１００と、回転軸１００に形成された２つの偏心部１０１ａ，１０１ｂと、偏心部１０１ａ，１０１ｂに嵌合されたローラ１０２ａ，１０２ｂとを示している。
【０００６】
図５は、偏心部１０１ａ，１０１ｂに対してローラ１０２ａ，１０２ｂを嵌合させる場合の工程について説明する工程図である。この工程では、偏心部１０１ａにローラ１０２ａを嵌合させ、その後、偏心部１０１ｂにローラ１０２ｂを嵌合させる。
【０００７】
図５（ａ）は、回転軸１００における偏心部１０１ｂが形成されている側の端部からローラ１０２ａを挿入し、ローラ１０２ａを偏心部１０１ｂの外周に嵌合させた状態である。
【０００８】
図５（ｂ）は、ローラ１０２ａを偏心部１０１ｂの外周部分を通過させ、回転軸１００における２つの偏心部１０１ａ，１０１ｂの間を連接する連接部１００ａの外周部分まで進行させた状態である。ローラ１０２ａの上方側の端面が、偏心部１０１ａの下方側の端面に当接されている。
【０００９】
図５（ｃ）は、ローラ１０２ａを回転軸１００の回転中心“Ａ”の方向と直交する左方向に移動させ、ローラ１０２ａが偏心部１０１ａの外周部分に嵌合可能となる位置に位置させた状態である。
【００１０】
図５（ｄ）は、ローラ１０２ａを回転軸１００の回転中心“Ａ”の方向に移動させ、偏心部１０１ａの外周部分に嵌合させた状態である。
【００１１】
図５（ｄ）に示すように偏心部１０１ａにローラ１０２ａを嵌合させた後、偏心部１０１ｂにローラ１０２ｂを嵌合させることにより、図４に示す状態となる。
【特許文献１】特開２００３−３２８９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、前述の２シリンダ型回転式圧縮機においては、以下の点について配慮がなされていない。
【００１３】
連接部１００ａの長さ寸法をＬ１、ローラ１０２ａの高さ寸法をＬ２とした場合、図５（ｂ）の状態を可能にするためには、Ｌ１＞Ｌ２とする必要がある。即ち、連接部１００ａの長さ寸法を、ローラ１０２ａの高さ寸法より大きくする必要がある。
【００１４】
ここで、回転軸１００は、２つの偏心部１０１ａ，１０１ｂと連接部１００ａとを挟んだ位置を軸受けにより軸支されて回転し、この回転時に連接部１００ａでは撓みが発生する。連接部１００ａにおいて撓みが発生すると、回転時に振動が発生したり、ローラ１０２ａ，１０２の外周面とシリンダの内周面との当接状態が不安定になり、圧縮機としての性能、信頼性が低下する。
【００１５】
このため、圧縮機としての性能、信頼性を向上させるためには、連接部１００ａの長さ寸法をできるだけ小さくして回転軸１００の回転時における連接部１００ａの撓み量を少なくすることが望ましい。連接部１００ａの長さ寸法Ｌ１を小さくするという点にのみ着目すれば、ローラ１０２ａの高さ寸法Ｌ２を小さくすればよい。しかし、ローラ１０２ａの高さ寸法Ｌ２を小さくすると、シリンダの内周面とローラ１０２ａの外周面との間に形成される圧縮室内の容積が小さくなり、圧縮機としての単位時間当りの仕事量が低下する。
【００１６】
即ち、圧縮機としての単位時間当りの仕事量を大きくするためにローラ１０２ａの高さ寸法Ｌ２を大きくするということと、回転軸１００の回転時における連接部１００ａでの撓み量を少なくするために連接部１００ａの長さ寸法を小さくするということとを、同時に満足させることはできない。
【００１７】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、圧縮機としての単位時間当りの仕事量を増やすことができるとともに、圧縮機としての性能、信頼性を向上させることができる２シリンダ型回転式圧縮機及びこの２シリンダ型回転式圧縮機を用いた冷凍サイクル装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の実施の形態に係る第１の特徴は、電動機部と、回転中心に対して１８０度ずらした位置に形成された２つの偏心部を有して前記電動機部に連結される回転軸と、前記回転軸が回転中心回りに回転することにより駆動される２つの圧縮機構部と、を密閉ケース内に収納してなる２シリンダ型回転式圧縮機において、前記圧縮機構部は、前記偏心部にボールベアリングを介して取付けられるローラを有し、前記ローラの軸方向の高さ寸法をＨｒ、前記ボールベアリングの軸方向の高さ寸法をＨｂ、前記回転軸における２つの前記偏心部の間を連接する連接部の長さ寸法をＬｋとしたとき、Ｈｒ＞Ｌｋ＞Ｈｂの関係になるようにしたことである。
【００１９】
本発明の実施の形態に係る第２の特徴は、冷凍サイクル装置において、請求項１ないし３のいずれか一に記載の２シリンダ型回転式圧縮機と、前記２シリンダ型回転式圧縮機に接続される凝縮器と、前記凝縮器に接続される膨張装置と、前記膨張装置に接続される蒸発器と、を備えることである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、圧縮機としての単位時間当りの仕事量を増やすことができるとともに、圧縮機としての性能、信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施の形態を図１ないし図３に基づいて説明する。
【００２２】
本発明の一実施の形態に係る冷凍サイクル装置は、図１に示すように、２シリンダ型回転式圧縮機１と、凝縮器２と、膨張装置３と、蒸発器４と、アキュムレータ５とが冷媒搬送管を介して接続されている。
【００２３】
２シリンダ型回転式圧縮機１は、後述するように電動機部、回転軸、圧縮機構部を有し、ガス状の冷媒を圧縮して高温、高圧とする装置である。高温、高圧となったガス状の冷媒は、凝縮器２に供給される。
【００２４】
凝縮器２は、２シリンダ型回転式圧縮機１において圧縮されることにより高温、高圧となった冷媒を冷やして熱を奪い、液化させる装置である。冷媒を冷やす方法としては、例えば、ファンを駆動させて送風する方法を採用することができる。
【００２５】
膨張装置３は、液状の冷媒を微小なノズル穴から噴射させ、低温低圧の冷媒とする装置である。
【００２６】
蒸発器４は、冷媒を気化させる装置である。冷媒が気化する際に冷媒は周囲から熱を奪い、周囲の空気等が冷やされる。この場合に、蒸発器４に向けてファンを駆動して送風することにより冷気が発生し、発生した冷気が冷凍用や冷房用として用いられる。
【００２７】
アキュムレータ５は、蒸発器４を通過した冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する装置である。アキュムレータ５で分離されたガス冷媒は、冷媒搬送管である吸込管６を経由して２シリンダ型回転式圧縮機１に供給される。
【００２８】
つぎに、２シリンダ型回転式圧縮機１の構造について説明する。
【００２９】
２シリンダ型回転式圧縮機１は、凝縮器２に接続される冷媒搬送管である吐出管７とアキュムレータ５に接続される吸込管６とを備えた密閉ケース８と、密閉ケース８内に収納された電動機部９と、回転軸１０と、２つの圧縮機構部１１，１２とを備えている。密閉ケース８内の底部側には、潤滑油１３が貯留されている。
【００３０】
電動機部９は、通電されることにより回転軸１０を回転中心“Ａ”回りに回転させる機構である。例えば、密閉ケース８の内周面に固定されて外部から電力が供給される固定子と、回転軸１０に固定されて固定子との間に所定の隙間寸法をもって配置される磁石を備えた回転子等により形成されている。
【００３１】
回転軸１０には、回転中心“Ａ”に対して１８０度ずらした位置に２つの偏心部１４，１５が形成されている。回転軸１０における偏心部１４より電動機部９側の部分（偏心部１４より上側の部分）が主軸部１０ａとされ、偏心部１５より下側の端部側の部分が副軸部１０ｂとされている。回転軸１０における偏心部１４，１５の間の部分は、２つの偏心部１４，１５をつないで連接する連接部１０ｃとされている。
【００３２】
主軸部１０ａは一対のボールベアリング１６を介して主軸受１７により軸支され、副軸部１０ｂはボールベアリング１８を介して副軸受１９により軸支されている。主軸部１０ａの直径寸法は“φＤｍ”、副軸部１０ｂの直径寸法は“φＤｓ”とされ、φＤｍ＞φＤｓとされている。
【００３３】
偏心部１４には、ボールベアリング２０を介してローラ２１が嵌合されている。偏心部１５には、ボールベアリング２２を介してローラ２３が嵌合されている。ローラ２１の外周部にはシリンダ２４が配置され、ローラ２３の外周部にはシリンダ２５が配置され、シリンダ２４とシリンダ２５との間には仕切板２６が配置されている。
【００３４】
一方の圧縮機構部１１は、シリンダ２４と、回転軸１０の回転中心“Ａ”方向に沿ったシリンダ２４の両端を閉止する位置に配置された主軸受１７及び仕切板２６と、これらのシリンダ２４と主軸受１７と仕切板２６とにより囲まれた圧縮室２７内を偏心回転するローラ２１とを備えている。圧縮室２７には吸込管６が接続され、回転軸１０の回転に伴いローラ２１が圧縮室２７内を回転中心“Ａ”に対して偏心状態で回転することにより、冷媒が吸込管６を介して圧縮室２７内に吸込まれる。圧縮室２７内に吸込まれた冷媒はローラ２１が偏心回転することにより圧縮され、圧縮された冷媒が密閉ケース８内に吐出される。
【００３５】
他方の圧縮機構部１２は、シリンダ２５と、回転軸１０の回転中心方向に沿ったシリンダ２５の両体を閉止する位置に配置された副軸受１９及び仕切板２６と、これらのシリンダ２５と副軸受１９と仕切板２６とにより囲まれた圧縮室２８内を偏心回転するローラ２３とを備えている。圧縮室２８には吸込管６が接続され、回転軸１０の回転に伴いローラ２３が圧縮室２８内を回転中心“Ａ”に対して偏心状態で回転することにより、冷媒が吸込管６を介して圧縮室２８内に吸込まれる。圧縮室２８内に吸込まれた冷媒はローラ２３が偏心回転することにより圧縮され、圧縮された冷媒が密閉ケース８内に吐出される。
【００３６】
このようにして、圧縮室２７，２８内で圧縮された冷媒が密閉ケース８内に吐出されることにより、密閉ケース８内は圧縮された冷媒により充填される。密閉ケース８内に充填された冷媒は、吐出管７を経由して凝縮器２に供給される。
【００３７】
偏心部１４，１５に対してボールベアリング２０，２２とローラ２１，２３とを嵌合させる場合の工程について、図３を参照して説明する。なお、ローラ２１，２３の軸方向の高さ寸法“Ｈｒ”と、ボールベアリング２０，２２の軸方向の高さ寸法“Ｈｂ”と、連接部１０ｃの長さ寸法（回転中心方向の寸法）“Ｌｋ”との関係は、Ｈｒ＞Ｌｋ＞Ｈｂとなるように設定されている。
【００３８】
図３（ａ）は、内周部にボールベアリング２０を取付けたローラ２１を副軸部１０ｂ側から挿入し、ボールベアリング２０とローラ２１とを偏心部１５の外周に嵌合させた状態である。
【００３９】
図３（ｂ）は、ボールベアリング２０を偏心部１５の外周部分を通過させ、ローラ２１の端面が偏心部１４の端面に当接する位置までローラ２１とボールベアリング２０とを移動させた状態である。連接部１０ｃの長さ寸法“Ｌｋ”とボールベアリング２０の高さ寸法“Ｈｂ”とは、Ｌｋ＞Ｈｂであるので、ボールベアリング２０を連接部１０ｃの外周部分に位置させることができる。この状態では、ローラ２１をボールベアリング２０と共に回転中心“Ａ”と直交する向きに移動させることが可能となる。しかも、この移動は、連接部１０ｃの長さ寸法“Ｌｋ”がローラ２１の高さ寸法“Ｈｒ”より小さくても可能である。
【００４０】
図３（ｃ）は、ローラ２１とボールベアリング２０とを回転中心“Ａ”に対して直交する左方向へ移動させ、ローラ２１の端面が偏心部１４の端面に当接しない位置に位置させた状態である。
【００４１】
図３（ｄ）は、ローラ２１とボールベアリング２０とを回転中心“Ａ”の方向に沿って偏心部１４側へ移動させ、ボールベアリング２０の端面が偏心部１４の端面に当接する位置に位置させた状態である。
【００４２】
図３（ｅ）は、ローラ２１とボールベアリング２０とを回転中心“Ａ”に対して直交する左方向へ移動させ、ボールベアリング２０が偏心部１４に対して嵌合可能となる位置に位置させた状態である。
【００４３】
図３（ｆ）は、ローラ２１とボールベアリング２０とを回転中心“Ａ”の方向に沿って偏心部１４側へ移動させ、ボールベアリング２０とローラ２１とを偏心部１４の外周に嵌合させた状態である。
【００４４】
図３（ｇ）は、ローラ２１とボールベアリング２０とを偏心部１４の外周に嵌合させた後、ローラ２３とボールベアリング２２とを偏心部１５の外周に嵌合させた状態である。
【００４５】
ローラ２１とローラ２１の内周部に取付けられたボールベアリング２０とにおいて、ローラ２１の高さ方向（軸方向）の中心位置“Ｘ”と、ボールベアリング２０の高さ方向（軸方向）の中心位置“Ｙ”とが一致している。ローラ２３とボールベアリング２２とにおいても同様である。
【００４６】
ここで、本実施の形態では、２つの偏心部１４，１５に嵌合されるローラ２１，２３とボールベアリング２０，２２とについて、ローラ２１，２３の高さ寸法“Ｈｒ”と、ボールベアリング２０，２２の高さ寸法“Ｈｂ”と、連接部１０ｃの長さ寸法“Ｌｋ”との関係を、Ｈｒ＞Ｌｋ＞Ｈｂとした場合について説明したが、このＨｒ＞Ｌｋ＞Ｈｂの関係は、主軸部１０ａ側の偏心部１４に嵌合されるローラ２１とボールベアリング２０とにおいて満たせばよく、副軸側１０ｂの偏心部１５に嵌合されるローラ２３とボールベアリング２２とは、必ずしも満たす必要はない。偏心部１５に嵌合されるローラ２３とボールベアリング２２とは、連接部１０ｃを通過させる必要がないためである。但し、部品の共通化によるコストダウン等を図るためには、ローラ２１，２３とボールベアリング２０，２２とをそれぞれ同じ形状とし、Ｈｒ＞Ｌｋ＞Ｈｂの関係を持たせることが好ましい。
【００４７】
回転軸１０の内部には、図２に示すように、回転軸１０の回転中心“Ａ”方向に沿う油穴２９が形成されている。さらに、回転軸１０には、一端が油穴２９に連通し、他端が偏心部１４，１５の外周面に連通する給油孔３０が形成されている。偏心部１４，１５の外周面における給油孔３０に連通する部分には、偏心部１４，１５の両端面間に亘って延出する給油溝３１が形成されている。回転軸１０の副軸部１０ｂの先端側には、密閉ケース８内の底部側に貯留されている潤滑油１３を吸い上げて油穴２９に供給するポンプ（図示せず）が取付けられている。
【００４８】
このような構成において、この２シリンダ型回転式圧縮機１においては、ローラ２１，２３の軸方向の高さ寸法を“Ｈｒ”、ボールベアリング２０，２２の軸方向の高さ寸法を“Ｈｂ”、連接部１０ｃの長さ寸法を“Ｌｋ”としたとき、Ｈｒ＞Ｌｋ＞Ｈｂの関係を持たせることにより、特に、主軸部１０ａ側の偏心部１４に嵌合されるローラ２１とボールベアリング２０とにおいてこの関係を持たせることにより、“Ｈｒ”の寸法を大きくするとともに、“Ｌｋ”の寸法を小さくしても、内周部にボールベアリング２０を取付けたローラ２１を、偏心部１４に嵌合させることができる。
【００４９】
このため、“Ｌｋ”の寸法を小さくできるので、回転軸１０の回転時における連接部１０ｃの撓み量を少なくすることができる。連接部１０ｃの撓み量が少なくなることにより、回転時に振動発生を低減させることができ、しかも、圧縮機構部１１，１２におけるローラ２１，２３の外周面とシリンダ２４，２５の内周面との当接状態を安定させることができる。これにより、冷媒を良好に圧縮することができ、圧縮機としての性能、信頼性を向上させることができる。さらに、“Ｌｋ”の寸法を小さくできることにより、２シリンダ型回転式圧縮機１の小型化を図ることができる。
【００５０】
また、“Ｈｒ”の寸法を大きくすることができるので、圧縮機構部１１，１２における圧縮室２７，２８の容積を大きくすることができ、圧縮機としての単位時間当りの仕事量を増やすことができる。
【００５１】
ローラ２１とボールベアリング２０とにおける荷重の作用に関して、ボールベアリング２０は、高さ方向の中心位置の一点にラジアル荷重が作用する。一方、ローラ２１には高さ方向の全体において一様に圧力が作用するので、ラジアル荷重はローラ２１の高さ方向の中心に作用すると見做すことができる。このため、ボールベアリング２０の高さ方向の中心位置と、ローラ２１の高さ方向の中心位置とが一致しないと、ローラ２１にモーメントが作用し、ローラ２１の外周面がシリンダ２４の内周面に対して片当りして磨耗やかじりを発生する場合がある。
【００５２】
本実施の形態では、ローラ２１の高さ方向の中心位置“Ｘ”と、ボールベアリング２０の高さ方向の中心位置“Ｙ”とが一致しているので、ローラ２１からボールベアリング２０に作用する荷重の作用点と、ローラ２１がボールベアリング２０により支持される点とが一致する。このため、回転軸１０の回転時にローラ２１にモーメントが作用することがなく、ローラ２１の外周面がシリンダ２４の内周面に対して片当りすることが原因となる磨耗やかじりの発生を防止することができる。ローラ２３とボールベアリング２２とにおいても、同様である。
【００５３】
密閉ケース８内の底部側に貯留されている潤滑油１３はポンプにより吸い上げられ、油穴２９に供給される。油穴２９に供給された潤滑油１３は、給油孔３０を通って偏心部１４，１５の外周面に供給され、さらに、給油溝３１を通って偏心部１４，１５の両端側に供給される。これにより、ローラ２１，２３の内周側に位置するボールベアリング２０，２２は常に潤滑油１３に満たされた状態に維持され、ローラ２１，２３の内周側のスラスト方向のシール性を確保することができる。したがって、圧縮機構部１１，１２における冷媒の圧縮性能を良好な状態に維持することができる。
【００５４】
副軸部１０ｂの直径寸法“φＤｓ”は、主軸部１０ａの直径寸法“φＤｍ”に比べて小さく設定されている。
【００５５】
副軸部１０ｂの直径寸法“φＤｓ”を主軸部１０ａの直径寸法“φＤｍ”より小さくした場合でも、副軸部１０ｂを軸支するボールベアリング１８として、ボールベアリング１６に比べて耐荷重が大きい大径のものを使用することにより、副軸部１０ｂの軸磨耗等を防止することができる。そして、副軸部１０ｂの直径寸法“φＤｓ”を主軸部１０ａの直径寸法“φＤｍ”より小さくすることにより、偏心部１４，１５の偏心量を大きくでき、排除容積を大きくして冷凍サイクル装置の冷凍能力を大きくすることができる。すなわち、圧縮室２７，２８の排除容積を大きくするために偏心部１４，１５の偏心量を大きくしていくと、偏心部１４，１５の反偏心方向の外周面が、主軸部１０ａ及び副軸部１０ｂの外周面の内側に食い込み、ローラ２１，２３を偏心部１４，１５に挿入できなくなるが、ローラ２１，２３を挿入する副軸部１０ｂの直径寸法“φＤｓ”を主軸部１０ａの直径寸法“φＤｍ”より小さくすることにより、偏心部１４，１５の反偏心方向の外周面が副軸部１０ｂの外周面の内側に食い込むことなく偏心量を大きくできる。
【００５６】
なお、本発明は、上記実施の形態で示した縦型の２シリンダ型回転式圧縮機に限らず、横型の２シリンダ型回転式圧縮機にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施の形態の２シリンダ型回転式圧縮機を備えた冷凍サイクル装置を示す概略図である。
【図２】２シリンダ型回転式圧縮機の一部を断面にして示す正面図である。
【図３】偏心部に対してボールベアリングとローラとを嵌合させる場合の工程について説明する工程図である。
【図４】従来例の２シリンダ型回転式圧縮機における２つの偏心部を有する回転軸と偏心部に嵌合されたローラとを示す断面図である。
【図５】従来例における偏心部に対してローラを嵌合させる場合の工程について説明する工程図である。
【符号の説明】
【００５８】
１      ２シリンダ型回転式圧縮機
２      凝縮器
３      膨張装置
４      蒸発器
８      密閉ケース
９      電動機部
１０      回転軸
１０ｃ    連接部
１１，１２  圧縮機構部
１４，１５  偏心部
２０，２２  ボールベアリング
２１，２３  ローラ
２９      油穴
３０      給油孔
３１      給油溝
【図１】
0004652985.tif 000002
【図２】
0004652985.tif 000003
【図３】
0004652985.tif 000004
【図４】
0004652985.tif 000005
【図５】
0004652985.tif 000006