(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器と、
この密閉容器内の上部に収納される電動機と、
前記密閉容器内の下部に収納され、上軸受と、上シリンダと、この上シリンダ内に配置される上側ローリングピストンと、中間仕切板と、下シリンダと、この下シリンダ内に配置される下側ローリングピストンと、下軸受とを有し、前記電動機によりクランクシャフトを介して駆動される圧縮機構部とを備え、
前記中間仕切板は、その軸方向両端面が過大加重に対して弾性変形する柔構造部を具備し、さらに前記中間仕切板の軸方向端面に、該中間仕切板の厚さが内周側ほど薄くなるように中凹加工部を設けたことを特徴とする２気筒回転式密閉型圧縮機。
【請求項２】
密閉容器と、
この密閉容器内の上部に収納される電動機と、
前記密閉容器内の下部に収納され、上軸受と、上シリンダと、この上シリンダ内に配置される上側ローリングピストンと、中間仕切板と、下シリンダと、この下シリンダ内に配置される下側ローリングピストンと、下軸受とを有し、前記電動機によりクランクシャフトを介して駆動される圧縮機構部とを備え、
前記中間仕切板は、その軸方向両端面が過大加重に対して弾性変形する柔構造部を具備し、さらに前記中間仕切板に、温度検知器を埋設したことを特徴とする２気筒回転式密閉型圧縮機。
【請求項３】
前記柔構造部を、前記中間仕切板の内周部に形成される径方向柔構造溝で構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の２気筒回転式密閉型圧縮機。
【請求項４】
前記柔構造部を、前記中間仕切板の軸方向端面に形成される環状溝で構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の２気筒回転式密閉型圧縮機。
【請求項５】
前記中間仕切板に、温度検知器を埋設したことを特徴とする請求項１記載の２気筒回転式密閉型圧縮機。
【請求項６】
冷媒として、二酸化炭素を用いることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の２気筒回転式密閉型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空気調和機や冷蔵庫などの冷凍空調装置に用いられる、冷媒ガスの圧縮を行う２気筒回転式密閉型圧縮機に関するもので、詳しくは圧縮室の接触不良防止方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、２気筒回転式密閉型圧縮機の圧縮室接触不良防止方法としては、単にローリングピストンとシリンダ間の高さ方向の組立嵌合クリアランスを広めに設定する方法が主流である。
【０００３】
その他、ローリングピストンの上下両端面には環状のシール溝が円環状の端面に沿って形成され、シール溝には環状のリップシールが嵌め込まれているロータリ式膨張機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−２６４７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
２気筒回転式密閉型圧縮機の圧縮室は、上下のシリンダ、上下の軸受をボルト締結した際に、シリンダの内径研磨部や軸受の圧縮室側端面研磨部等が歪み変形する。
【０００５】
特に軸受端面は、圧縮室側へ迫り出すように歪み変形する場合がある。圧縮室に組込まれるローリングピストンは、この軸受端面の歪みも考慮して、ローリングピストンの高さをシリンダ高さよりも低く設定することで、軸方向のクリアランスを確保している。実際の組立工程においては、ローリングピストンの高さと、シリンダの高さが選択嵌合されている。
【０００６】
この２気筒回転式密閉型圧縮機が冷凍空調装置の冷媒回路内で運転されると、圧縮室の温度上昇によりローリングピストンが熱膨張するが、運転環境等によりローリングピストンの温度がある温度以上になると、ローリングピストンの軸方向クリアランスが小さくなり、最悪ローリングピストンの高さ方向に隣接する上下軸受、中間仕切板との接触停止に至り、焼付きにより再起動不能となる場合もある。
【０００７】
この接触停止に対する耐力向上策として、通常はローリングピストンの軸方向クリアランスを大きめに設定する方法が取られるが、クリアランスの拡大は漏れ損失による圧縮効率の低下に繋がるため、圧縮機の信頼性向上と性能向上との両者を両立させることが困難であった。
【０００８】
また、ローリングピストンの軸方向クリアランスを拡大すると同時にローリングピストン端面にシール材を嵌め込む方法（特許文献１）もあるが、この場合シール材を嵌め込むための溝をローリングピストンの上下端面に形成する必要があることや、シール材の追加といったコスト増の課題がある。またシール材よりも外周の部位での漏れ損失は増加することになる。
【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、圧縮室の接触不良防止方法による信頼性向上を図りながら、圧縮効率を維持向上させることを可能とする２気筒回転式密閉型圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る２気筒回転式密閉型圧縮機は、密閉容器と、この密閉容器内の上部に収納される電動機と、密閉容器内の下部に収納され、上軸受と、上シリンダと、この上シリンダ内に配置される上側ローリングピストンと、中間仕切板と、下シリンダと、この下シリンダ内に配置される下側ローリングピストンと、下軸受とを有し、電動機によりクランクシャフトを介して駆動される圧縮機構部とを備え、中間仕切板は、その軸方向両端面が過大加重に対して弾性変形する柔構造部を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係る２気筒回転式密閉型圧縮機は、上記構成により、２気筒回転式密閉型圧縮機が冷凍空調装置で運転され、運転環境等による圧縮室の異常な温度上昇で、上側ローリングピストン又は下側ローリングピストンが熱膨張し軸方向のクリアランスが詰まった場合でも、この過大荷重に対して中間仕切板の柔構造部により弾性変形して逃げることで、上側ローリングピストン又は下側ローリングピストンの接触停止、及び焼付きに対する耐力を向上させることができる。そのため従来から主に取られていたクリアランス拡大を最小に設定することが可能となり、圧縮効率を維持向上させることができる。つまり従来相反していた圧縮室の接触不良防止による信頼性向上と性能の維持向上の両立が実現可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１乃至図５は実施の形態１を示す図で、図１は２気筒回転式密閉型圧縮機１００の縦断面図、図２は２気筒回転式密閉型圧縮機１００の圧縮機構部Ｃを示す分解斜視図、図３は２気筒回転式密閉型圧縮機１００の中間仕切板３に設けられた柔構造部の縦断面図、図４は２気筒回転式密閉型圧縮機１００の中間仕切板３に設けられた柔構造部の変形例の縦断面図、図５は２気筒回転式密閉型圧縮機１００の中間仕切板３に設けられた柔構造部の他の変形例の縦断面図である。
【００１３】
図１により、２気筒回転式密閉型圧縮機１００の構成を説明する。密閉容器Ｓ内に、電動機Ｍと、圧縮機構部Ｃとが収納される。そして、通常圧縮機構部Ｃの潤滑を円滑に行うため冷凍機油（図示せず）が貯留される密閉容器Ｓの下部に圧縮機構部Ｃが配置され、圧縮機構部Ｃを駆動する電動機Ｍが上部に配置される。
【００１４】
また、密閉容器Ｓの外部に、冷凍空調装置の冷媒回路から流入した冷媒を貯留するアキュムレータ１５が設けられる。冷媒には、例えば、二酸化炭素等が用いられる。
【００１５】
冷媒回路からの低圧の冷媒は、アキュムレータ１５から圧縮機構部Ｃに入りここで圧縮されて高温・高圧のガス冷媒となり、密閉容器Ｓ内に吐出され、密閉容器Ｓの上部に固定された吐出管１４から再び冷媒回路に戻る。
【００１６】
次に、圧縮機構部Ｃは、上シリンダ１と下シリンダ２とを有する２気筒のものである。
【００１７】
上シリンダ１には、クランクシャフト８の上側偏心部８ａに嵌合して上シリンダ１内でその内周面に沿って回転する上側ローリングピストン４ａと、上側ローリングピストン４ａに当接して往復運動する上側ベーン５ａ（図２参照）とが収納され、軸方向の上端面に上軸受６、下端面に中間仕切板３が組み合わされて、軸方向両開口部が閉塞される。
【００１８】
上軸受６は、上シリンダ１に設けられたネジ切り部（図示せず）に上軸受締結ボルト１１で締結される。
【００１９】
下シリンダ２には、クランクシャフト８の下側偏心部８ｂに嵌合して下シリンダ２内でその内周面に沿って回転する下側ローリングピストン４ｂと、下側ローリングピストン４ｂに当接して往復運動する下側ベーン５ｂ（図２参照）とが収納され、軸方向の下端面に下軸受７上端面に中間仕切板３が組み合わされて、軸方向両開口部が閉塞される。
【００２０】
下吐出マフラ１０、下軸受７は、下シリンダ２に設けられたネジ切り部（図示せず）に下軸受締結ボルト１２で締結される。
【００２１】
上シリンダ１、中間仕切板３、下シリンダ２は、上シリンダ１に設けられたネジ切り部（図示せず）に上下シリンダ締結ボルト１３で締結される。
【００２２】
上吐出マフラ９、下吐出マフラ１０から吐出され、電動機Ｍを冷却しながら通過した高圧の冷媒ガスが、吐出管１４から図示しない冷凍空調回路の冷媒回路へ吐出される。
【００２３】
吸入側には、冷凍空調回路の冷媒回路からの冷媒を貯留するアキュムレータ１５が設けられる。アキュムレータ１５から、上シリンダ１及び下シリンダ２に低圧の冷媒ガスを送出する吸入連結管１６ａ及び吸入連結管１６ｂが、アウターパイプ１７ａ及びアウターパイプ１７ｂを介して上シリンダ１及び下シリンダ２の吸入口に接続される。インナーパイプ１８ａ及びインナーパイプ１８ｂが、アウターパイプ１７ａ及びアウターパイプ１７ｂと上シリンダ１及び下シリンダ２の吸入口との隙間を埋めるためにアウターパイプ１７ａ及びアウターパイプ１７ｂ内に圧入される。
【００２４】
中間仕切板３には、本実施の形態の特徴である、中間仕切板３を柔構造にするための径方向柔構造溝１９（柔構造部の一例）が中間仕切板３の内周部に、径方向に環状に設けられている。中間仕切板３の径方向柔構造溝１９は、その軸方向両端面が過大加重に対して弾性変形する。
【００２５】
２気筒回転式密閉型圧縮機１００の圧縮機構部Ｃでは、上シリンダ１と上軸受６とを上軸受締結ボルト１１で締結した際に、又下シリンダ２と下軸受７とを下軸受締結ボルト１２で締結した際に、上シリンダ１及び下シリンダ２の内径研磨部や上軸受６及び下軸受７の圧縮室側端面研磨部等が歪み変形する。
【００２６】
特に上軸受６及び下軸受７の圧縮室側端面は、上下シリンダ締結ボルト１３、上軸受締結ボルト１１、下軸受締結ボルト１２、上吐出マフラ９、下吐出マフラ１０等の影響により、圧縮室側へ迫り出すように歪み変形する傾向がある。上シリンダ１や下シリンダ２の軸方向端面は、細かく見れば平面ではなく、上軸受６や下軸受７は締結により、上シリンダ１や下シリンダ２の軸方向端面に沿うように歪む。また、上吐出マフラ９、下吐出マフラ１０は、夫々上軸受６、下軸受７に冷媒の漏れがないように嵌められるので、これらも上軸受６や下軸受７の歪みの要因となる。
【００２７】
圧縮室に組込まれる上側ローリングピストン４ａ及び下側ローリングピストン４ｂは、この上軸受６及び下軸受７の圧縮室側端面の歪みも考慮して、上側ローリングピストン４ａ及び下側ローリングピストン４ｂの高さを、夫々上シリンダ１及び下シリンダ２の高さよりも低く設定することで、軸方向のクリアランスを確保している。
【００２８】
実際の組立工程においては、上側ローリングピストン４ａ及び下側ローリングピストン４ｂの高さと、上シリンダ１及び下シリンダ２の高さとが選択嵌合されている。通常、この軸方向のクリアランスを大きめに取ることで、圧縮室における接触不良（上側ローリングピストン４ａと上軸受６又は中間仕切板３との接触、下側ローリングピストン４ｂと下軸受７又は中間仕切板３との接触）に対する耐力向上を図っているが、これは即性能低下に繋がるものである。
【００２９】
図２は圧縮機構部Ｃの要部を示す分解斜視図で、図１では図示されていない上側ベーン５ａ、下側ベーン５ｂが示されている。図１で既に述べたように、上からクランクシャフト８に嵌合する上軸受６、上シリンダ１、上シリンダ１内に収納され、クランクシャフト８の上側偏心部８ａに嵌合する上側ローリングピストン４ａ、上側ベーン５ａ、中間仕切板３、下シリンダ２内に収納され、クランクシャフト８の下側偏心部８ｂ（図示せず）に嵌合する下側ローリングピストン４ｂ、下側ベーン５ｂ、下シリンダ２、下軸受７が主要な構成部品である。
【００３０】
図３は中間仕切板３に、１本の径方向柔構造溝１９を、中間仕切板３の略中心線上に径方向に加工した例である。
【００３１】
圧縮室の温度上昇により、上側ローリングピストン４ａ又は下側ローリングピストン４ｂが熱膨張し軸方向のクリアランスが詰まった場合でも、上側ローリングピストン４ａ又は下側ローリングピストン４ｂから受ける過大荷重に対して、第１の片持ち梁部２０ａ又は第２の片持ち梁部２０ｂが片持ち梁として弾性変形で撓み、逃げることで、上側ローリングピストン４ａ又は下側ローリングピストン４ｂの接触停止および焼付き不良に対する耐力向上を図ることができる。
【００３２】
この１本の径方向柔構造溝１９による柔構造機能は、第１の片持ち梁部２０ａの軸方向の厚さｄ１、第２の片持ち梁部２０ｂの軸方向の厚さｄ２、径方向柔構造溝１９の径方向の溝深さＬにより決定される。
【００３３】
図４は、中間仕切板３に２本の径方向柔構造溝１９を加工した例である。径方向柔構造溝１９は、複数設けてもよい。径方向柔構造溝１９の軸方向の長さを大きくする必要がある場合、切削加工における生産性が悪化するので、径方向柔構造溝１９を複数に分けて加工することにより、生産性の向上が図れる。
【００３４】
中間仕切板３の板厚が厚くなり、図３のような１本の径方向柔構造溝１９では所要の柔構造機能としての撓み変形を得られない場合等に、図４のような手段が有効となる。一例としては、冷媒として二酸化炭素のように冷媒特性上シリンダ内圧が高くなる場合の適用が考えられる。シリンダ内圧が高くなると、圧縮工程途中に軸方向クリアランスを通しての漏れによる性能低下の確率が一段と高くなることから、組立歪み等を極力抑える必要があり、中間仕切板３全体としても強度確保のため板厚を厚くしておく必要がある。しかし、このような場合でも図４のような複数の径方向柔構造溝１９による柔構造機能により、中間仕切板３の局所的な剛性の微調整が可能となる。
【００３５】
図５は、中間仕切板３の軸方向両端面に環状溝２３（柔構造部の一例）を加工した例である。図３、図４の場合、径方向柔構造溝１９は中間仕切板３内周側からの切削加工で形成するため、径方向柔構造溝１９の溝深さＬの加工できる上限は、中間仕切板３の内径により制約される。
【００３６】
中間仕切板３の内径が小さく、必要な径方向柔構造溝１９の溝深さＬを加工できない場合、図５に示す環状溝２３により、中間仕切板３の圧縮室側端面全体に柔構造機能を付与することが可能となる。
【００３７】
但し、この環状溝２３は圧縮室側では、漏れ損失による圧縮効率の低下を引き起こすため、圧縮室であるシリンダ内径面（図５の上シリンダ内径面１ａ及び下シリンダ内径面１ｂ）よりも径方向外側に設ける必要がある。
【００３８】
以上の図３〜図５の柔構造は、運転中予想される高さ方向の最大荷重に対し、中間仕切板３内径端で高さ方向（軸方向）に０〜１０μｍの撓みが得られるものが好ましい。
【００３９】
以上の通り、中間仕切板３に柔構造機能を付与することで、上側ローリングピストン４ａ及び下側ローリングピストン４ｂの上下方向（軸方向）への接触停止、及び焼付きに対する耐力を向上させることが可能となり、従来のように上側ローリングピストン４ａ及び下側ローリングピストン４ｂの高さ方向のクリアランスを大きめに設定する必要もなくなり性能低下も無く、信頼性と性能の両立が可能となる。
【００４０】
実施の形態２．  
図６は実施の形態２を示す図で、２気筒回転式密閉型圧縮機１００の中間仕切板３の圧縮室端面側に中凹加工部２４を設けた圧縮機構部Ｃの要部縦断面図である。
【００４１】
図６では、実施の形態１の仕様に加えて、中間仕切板３の圧縮室を構成する両端面に、内周側ほど厚さが薄くなる中凹加工部２４を施している。中凹加工部２４は、中間仕切板３の圧縮室を構成する両端面の一方に形成する形態も可能である。
【００４２】
実施の形態１でも説明した通り、上軸受締結ボルト１１、下軸受締結ボルト１２、上下シリンダ締結ボルト１３により、上軸受６及び下軸受７の圧縮室側端面は、図６に点線で示すように圧縮室側へ迫り出すように歪み変形する傾向がある。
【００４３】
そこで、中間仕切板３の圧縮室を構成する両端面の少なくとも一方に、図６に斜線で示す、内周側ほど中間仕切板３の厚さが薄くなる中凹加工部２４を形成する。この中凹加工部２４の中凹量は、上軸受６及び下軸受７の歪みの中凸量と同じにすることで、圧縮室全体に渡って上側ローリングピストン４ａ及び下側ローリングピストン４ｂと上シリンダ１及び下シリンダ２との高さ方向の夫々のクリアランスを均一にすることが可能となる。この中凹加工部２４の中凹量は０〜１０μｍが好ましい。
【００４４】
このように構成することにより、圧縮工程において上側ローリングピストン４ａ及び下側ローリングピストン４ｂと上シリンダ１及び下シリンダ２との高さ方向の夫々のクリアランスからの漏れ損失を低減させることができ、上側ローリングピストン４ａ及び下側ローリングピストン４ｂの焼付き耐力を向上させると同時に、性能を更に向上させることが可能となる。
【００４５】
実施の形態３．
図７は実施の形態３を示す図で、２気筒回転式密閉型圧縮機１００の中間仕切板３に温度検知器２５を設けた圧縮機構部Ｃの要部縦断面図である。
【００４６】
図７では、実施の形態１の仕様に加えて、中間仕切板３に温度検知器２５を設けている。この温度検知器２５は、中間仕切板３の外周部付近に埋設する。
【００４７】
上側ローリングピストン４ａ及び下側ローリングピストン４ｂは圧縮室の温度がある一定以上になった時に熱膨張し、高さ方向のクリアランスを介して隣接部品である上軸受６及び下軸受７の端面あるいは中間仕切板３と接触を起こすが、上シリンダ１及び下シリンダ２の平均的温度より検出しやすい中間仕切板３に温度検知器２５を埋設する。
【００４８】
そして、上側ローリングピストン４ａ及び下側ローリングピストン４ｂが上軸受６及び下軸受７の端面あるいは中間仕切板３と接触する以前のある閾値の温度以上で、２気筒回転式密閉型圧縮機１００の運転停止、あるいは可変速の２気筒回転式密閉型圧縮機１００の場合には、２気筒回転式密閉型圧縮機１００の回転数低下で圧縮室の温度を下げられる等の温度保護機能をもたせることができる。
【００４９】
このように構成することにより、上側ローリングピストン４ａ及び下側ローリングピストン４ｂの焼付きを、より積極的に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施の形態１を示す図で、２気筒回転式密閉型圧縮機１００の縦断面図である。
【図２】実施の形態１を示す図で、２気筒回転式密閉型圧縮機１００の圧縮機構部Ｃを示す分解斜視図である。
【図３】実施の形態１を示す図で、２気筒回転式密閉型圧縮機１００の中間仕切板３に設けられた柔構造部の縦断面図である。
【図４】実施の形態１を示す図で、２気筒回転式密閉型圧縮機１００の中間仕切板３に設けられた柔構造部の変形例の縦断面図である。
【図５】実施の形態１を示す図で、２気筒回転式密閉型圧縮機１００の中間仕切板３に設けられた柔構造部の他の変形例の縦断面図である。
【図６】実施の形態２を示す図で、２気筒回転式密閉型圧縮機１００の中間仕切板３の圧縮室端面側に中凹加工部２４を設けた圧縮機構部Ｃの要部縦断面図である。
【図７】実施の形態３を示す図で、２気筒回転式密閉型圧縮機１００の中間仕切板３に温度検知器２５を設けた圧縮機構部Ｃの要部縦断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  上シリンダ、１ａ  上シリンダ内径面、２  下シリンダ、２ａ  下シリンダ内径面、３  中間仕切板、４ａ  上側ローリングピストン、４ｂ  下側ローリングピストン、５ａ  上側ベーン、５ｂ  下側ベーン、６  上軸受、７  下軸受、８  クランクシャフト、８ａ  上側偏心部、８ｂ  下側偏心部、９  上吐出マフラ、１０  下吐出マフラ、１１  上軸受締結ボルト、１２  下軸受締結ボルト、１３  上下シリンダ締結ボルト、１４  吐出管、１５  アキュムレータ、１６ａ  吸入連結管、１６ｂ  吸入連結管、１７ａ  アウターパイプ、１７ｂ  アウターパイプ、１８ａ  インナーパイプ、１８ｂ  インナーパイプ、１９  径方向柔構造溝、２０ａ  第１の片持ち梁部、２０Ｂ  第２の片持ち梁部、２３  環状溝、２４  中凹加工部、２５  温度検知器、１００  ２気筒回転式密閉型圧縮機、Ｓ  密閉容器、Ｍ  電動機、Ｃ  圧縮機構。
【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】
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