(57)【要約】【課題】  低コストで回転軸の良好な回転バランスを確保することができる圧縮機を提供する。【解決手段】  密閉容器１２内に駆動要素としての電動要素１４と、この電動要素１４の回転軸１６により駆動される圧縮要素とを収納して成る圧縮機（ロータリコンプレッサ１０）において、回転軸１６にフライホール７０を一体に形成した。また、圧縮要素は上下シリンダ３８、４０内で偏心回転するローラ４６、４８を備えた第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４からなる回転圧縮機構部１８である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に駆動要素と該駆動要素の回転軸により駆動される圧縮要素とを収納して成る圧縮機において、
前記回転軸にフライホールを一体に形成したことを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
前記圧縮要素は、シリンダ内で偏心回転するローラを備えた回転圧縮要素であることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記回転軸の軸受け近傍となる位置に前記フライホールを形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧縮機。
【請求項４】
前記フライホイールを前記回転軸の軸方向に貫通する孔を形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちの何れかに記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉容器内に駆動要素と該駆動要素の回転軸により駆動される圧縮要素とを収納して成る圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種圧縮機、例えば、密閉型回転式圧縮機では密閉容器内に駆動要素としてのモータとこのモータの回転軸にて駆動される回転圧縮要素とを収納して成る。この回転圧縮要素は回転軸の一端側に形成された偏心部に嵌合されたローラと、該ローラを収納するシリンダ、ローラの周面に当接してシリンダ内を吸込側と吐出側とに区画するベーン等を備えており、モータが回転軸を介してローラに回動力を与えている。
【０００３】
前記モータは、密閉容器の上部空間の内周面に沿って環状に溶接固定された固定子と、この固定子の内側に若干の間隔を設けて挿入設置された回転子とから構成され、この回転子は中心を通り鉛直方向に延びる前記回転軸に固定される。また、回転圧縮要素のモータ側には回転軸を回転可能に支持する軸受けが形成されている。
【０００４】
ところで、このような圧縮機では、回転軸の回転がアンバランスとなる問題が生じていた。特に、回転式圧縮機では回転軸の一端側に駆動要素の回転子、他端側に回転圧縮要素の偏心部が設けられており、回転子が固定子から発生する回転トルクが最も大きくなる固定子の中心位置に設ける関係上、回転軸の回転バランスがとり難く、円錐振り子状のブレや、振動が発生する問題が生じていた。
【０００５】
そこで、係る不都合を解消するため、モータの回転圧縮要素側となる端面に所定の重さを有するフライホールを取り付けて、回転子の慣性モーメントを大きくし、回転軸の回転に伴う回転アンバランスを抑制していた。当該フライホールを設けて、回転軸の重心を軸受け付近とすることで、回転軸の振幅幅が抑制され、良好な回転を確保できるようになった（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１３０１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記フライホールは全体を切削することにより形成されているため、加工コストがかかると共に、これをモータの端面に取り付けなければならないで、取付工数が増して、製造コストが著しく増大するという問題が生じていた。また、フライホールをモータの端面に取り付ける構成とした場合、当該フライホールは軸受けと離れた位置となるため、回転軸の重心を軸受けと一致させることが困難であった。
【０００７】
本発明は、係る従来技術の課題を解決するために成されたものであり、低コストで回転軸の良好な回転バランスを確保することができる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】
【０００８】
本発明の圧縮機は、密閉容器内に駆動要素とこの駆動要素の回転軸により駆動される圧縮要素とを収納して成るものであって、回転軸にフライホールを一体に形成したことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２の発明の圧縮機では、上記発明において圧縮要素は、シリンダ内で偏心回転するローラを備えた回転圧縮要素である。
【００１０】
請求項３の発明の圧縮機は、上記各発明において回転軸の軸受け近傍となる位置にフライホールを形成したものである。
【００１１】
請求項４の発明の圧縮機は、上記各発明においてフライホイールを回転軸の軸方向に貫通する孔を形成したものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の圧縮機によれば、回転軸にフライホールを一体に形成したので、容易に回転軸の振動を抑制することができる。
【００１３】
また、例えば、フライホールを鋳物で回転軸と一体に形成し、切削加工により仕上げることで、当該フライホール一体型の回転軸を容易に加工することができる。これにより、製造コストを削減することができるようになる。
【００１４】
更に、請求項２の如く圧縮要素をシリンダ内で偏心回転するローラを備えた回転圧縮要素とした場合には、偏心回転するローラの振動及び駆動要素の振動をフライホールの慣性効果で抑制することができる。
【００１５】
また、請求項３の発明の如く回転軸の軸受け近傍となる位置にフライホールを形成することで、回転軸の重心を軸受けと一致することができ、回転軸の回転バランスを良好にすることができる。
【００１６】
更にまた、請求項４の如くフライホイールを回転軸の軸方向に貫通する孔を形成することで、当該フライホールにより冷媒やオイルの流れが阻害される不都合を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に基づき本発明の圧縮機の実施形態を詳述する。
【実施例１】
【００１８】
図１は本発明の圧縮機の一実施例として、第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４を備えた多段圧縮式ロータリコンプレッサ１０の縦断側面図である。図１において、本実施例のロータリコンプレッサ１０は内部中間型のロータリコンプレッサで、鋼板からなる縦型円筒状の密閉容器１２内に、この密閉容器１２の内部空間の上側に配置された駆動要素としての電動要素１４と、この電動要素１４の下側に配置され、電動要素１４の回転軸１６により駆動されると共に、後述する上下シリンダ３８、４０内で偏心回転するローラ４６、４８を備えた第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４からなる回転圧縮機構部１８を収納している。尚、実施例のロータリコンプレッサ１０には冷媒として二酸化炭素が使用される。
【００１９】
密閉容器１２は底部をオイル溜めとし、電動要素１４と回転圧縮機構部１８を収納する容器本体１２Ａと、この容器本体１２Ａの上部開口を閉塞する略椀状のエンドキャップ（蓋体）１２Ｂとで構成されており、且つ、このエンドキャップ１２Ｂの上面には円形の取付孔１２Ｄが形成され、この取付孔１２Ｄには電動要素１４に電力を供給するためのターミナル（配線を省略）２０が取り付けられている。
【００２０】
電動要素１４は、密閉容器１２の上部空間の内周面に沿って環状に溶接固定されたステータ（固定子）２２と、このステータ２２の内側に若干の間隔を設けて挿入設置されたロータ（回転子）２４とから構成されており、このロータ２４は中心を通り鉛直方向に延びる回転軸１６に固定される。
【００２１】
前記ステータ２２は、ドーナッツ状の電磁鋼板を積層した積層体２６と、この積層体２６の歯部に直巻き（集中巻き）方式により巻装されたステータコイル２８を有している。また、ロータ２４もステータ２２と同様に電磁鋼板の積層体３０で形成されている。
【００２２】
前記回転圧縮機構部１８は、中間仕切板３６を挟んで、２段目となる第２の回転圧縮要素３４を密閉容器１２内の電動要素１４側、１段目となる第１の回転圧縮要素３２を電動要素１４とは反対側に配置している。即ち、第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４は、中間仕切板３６の上下に配置され、第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４を構成する前述した上下シリンダ３８、４０及び電動要素１４の回転軸１６に形成された上下偏心部４２、４４に嵌合されて各シリンダ３８、４０内で偏心回転するローラ４６、４８と、各ローラ４６、４８に当接して各シリンダ３８、４０内を低圧室側と高圧室側にそれぞれ区画するベーン５０、５２と、ベーン５０、５２を常時ローラ４６、４８側に付勢するためのバネ部材としてのスプリング８５、８６と、下シリンダ４０の一方（下側）の開口を閉塞すると共に、回転軸１６の副軸受け５６Ａを有する支持部材としての下部支持部材５６と、上シリンダ３８の上側の開口を閉塞すると共に、回転軸１６の主軸受け５４Ａを有する上部支持部材５４によって構成される。従って、本実施例の回転軸１６は当該回転軸１６の軸方向の略中心部を主軸受け５４Ａにより支持され、下方を副軸受け５６Ａにより支持されている。尚、上記上下偏心部４２、４４はそれぞれ１８０度の位相差を有して回転軸１６に設けられている。
【００２３】
上部支持部材５４及び下部支持部材５６には、図示しない吸込ポートにて上下シリンダ３８、４０の内部とそれぞれ連通する吸込通路６０と（第２の回転圧縮要素３４の吸込通路は図示せず）、上部支持部材５４の上シリンダ３８とは反対側（上側）の面を凹陥させ、この凹陥部を上部カバー６３にて閉塞することにより形成された吐出消音室６２と、下部支持部材５６の下シリンダ４０とは反対側（下側）の面を凹陥させ、この凹陥部を下部カバー６８にて閉塞することにより形成された吐出消音室６４とが設けられている。即ち、吐出消音室６２は上部カバー６３、吐出消音室６４は下部カバー６８にて閉塞される。
【００２４】
下部カバー６８はドーナッツ状の円形鋼板から構成されており、周辺部の４カ所を下ボルト８０・・にて下から下部支持部材５６に固定され、吐出ポートにて第１の回転圧縮要素３２の下シリンダ４０内部と連通する吐出消音室６４の下面開口部を閉塞する。このボルト８０・・の先端は上部支持部材５４に螺合する。
【００２５】
第１の回転圧縮要素３２の吐出消音室６４と密閉容器１２内とは連通路にて連通されている。この連通路は上部カバー６３、上部支持部材５４、上下シリンダ３８、４０、中間仕切板３６を貫通する図示しない孔である。この場合、連通路の上端には中間吐出管１２１が立設されており、この中間吐出管１２１から密閉容器１２内に中間圧の冷媒が吐出される。
【００２６】
ここで、前記回転軸１６の軸方向の略中心となる位置、即ち、回転軸１６の上端側に設けられた電動要素１４と下端側に設けられた回転圧縮機構部１８の間の主軸受け５４Ａの近傍となる位置にはフライホール７０が当該回転軸１６に一体に形成されている。このフライホール７０は回転軸１６から垂直方向に延在すると共に、軸方向（高さ方向）に全域において均一な厚みを有する略円盤形状を呈している。そして、当該フライホール７０の重量は、回転軸１６に対して全域で均一とされている。当該フライホール７０の存在により、回転軸１６の慣性モーメントを大きくすることができるようになり、回転軸１６の回転に伴う回転アンバランスを抑制することができる。
【００２７】
特に、ロータリコンプレッサ１０では、回転軸１６の一端側（上端側）に電動要素１４のロータ２４が取り付けられ、他端側（下端側）に第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４の偏心部４２、４４が設けられていると共に、ロータ２４をステータ２２から発生する回転トルクが最も大きくなるステータ２２の中心位置に設置する関係上、回転軸１６の回転バランスがとり難く、円心振り子状のブレや、振動が発生する問題が生じていた。
【００２８】
しかしながら、本発明のフライホール７０により回転軸１６の重心を主軸受け５４Ａ付近とすることができるようになるため、回転軸１６の振幅幅が抑制され、良好な回転を確保できるようになる。
【００２９】
また、フライホール７０を回転軸１６と一体に形成することで、確実に重心を主軸受け５４Ａに一致させることが可能となる。更に、回転軸１６と別部材として構成した場合のように、電動要素１４の端面に取り付けるなどの取付作業を行う必要がないので、作業工数を削減することができる。
【００３０】
そして、本実施例のフライホール７０は鋳物で回転軸１６と一体に形成され、これを切削加工することにより構成される。これにより、フライホール全体を切削加工することなく、簡単な加工を施すだけでフライホール７０一体型の回転軸１６を製造することが可能となる。これにより、生産コストを極力抑えて、回転軸１６の振動の発生を抑制できるようになる。
【００３１】
また、密閉容器１２の容器本体１２Ａの側面には、上部支持部材５４と下部支持部材５６の吸込通路６０（上側は図示せず）、吐出消音室６２、上部カバー６３の上側（電動要素１４の下端に略対応する位置）に対応する位置に、スリーブ１４１、１４２、１４３及び１４４がそれぞれ溶接固定されている。スリーブ１４１と１４２は上下に隣接すると共に、スリーブ１４３はスリーブ１４１の略対角線上にある。また、スリーブ１４４はスリーブ１４１と略９０度ずれた位置にある。
【００３２】
そして、スリーブ１４１内には上シリンダ３８に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９２の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９２の一端は上シリンダ３８の図示しない吸込通路と連通する。この冷媒導入管９２は密閉容器１２の上側を通過してスリーブ１４４に至り、他端はスリーブ１４４内に挿入接続されて密閉容器１２内に連通する。
【００３３】
また、スリーブ１４２内には下シリンダ４０に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９４の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９４の一端は下シリンダ４０の吸込通路６０と連通する。また、スリーブ１４３内には冷媒吐出管９６が挿入接続され、この冷媒導入管９６の一端は吐出消音室６２と連通する。
【００３４】
以上の構成で、次にロータリコンプレッサの動作を説明する。ターミナル２０及び図示されない配線を介して電動要素１４のステータコイル２８に通電されると、電動要素１４が起動してロータ２４が回転する。この回転により回転軸１６と一体に設けた上下偏心部４２、４４に嵌合されたローラ４６、４８が上下シリンダ３８、４０内を偏心回転する。このとき、回転軸１６は一体に形成されたフライホール７０の存在により慣性モーメントが大きくなる。従って、フライホール７０の慣性（イナーシャ）効果と、当該フライホール７０を設けることで回転軸１６の重心を主軸受け５４Ａに合わせることができるという効果により、偏心回転するローラ４６、４８の振動及び電動要素１４のロータ２４の振幅幅を抑制することができる。これにより、回転軸１６の良好な回転バランスを確保することができるようになる。
【００３５】
一方、ローラ４６、４８が偏心回転すると、冷媒導入管９４及び下部支持部材５６に形成された吸込通路６０を経由して図示しない吸込ポートから下シリンダ４０に低圧室側に吸入された低圧の冷媒ガスは、ローラ４８とベーン５２の動作により圧縮されて中間圧となり、下シリンダ４０の高圧室側より図示しない吐出ポートを経て吐出消音室６４内に吐出される。吐出消音室６４に吐出された中間圧の冷媒ガスは、図示しない連通孔を経て中間吐出管１２１から密閉容器１２内に吐出される。
【００３６】
そして、密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスは、冷媒導入管９２を通って、上部支持部材５４に形成された図示しない吸込通路を経由して吸込ポートから上シリンダ３８の低圧室側に吸入される。吸入された中間圧の冷媒ガスは、ローラ４６とべーン５０の動作により２段目の圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスとなり、上シリンダ３８の高圧室側から図示しない吐出ポート内を通り上部支持部材５４に形成された吐出消音室６２に吐出される。吐出消音室６２に吐出された冷媒は、当該吐出消音室６２内に連通された冷媒吐出管９６を通って、ロータリコンプレッサ１０の外部に吐出される。
【００３７】
以上詳述する如く、本発明により回転軸１６の良好な回転バランスを有する高性能なロータリコンプレッサ１０を低コストで製造することができるようになる。
【実施例２】
【００３８】
尚、実施例１では、本発明の圧縮機として、第１の回転圧縮要素３２で圧縮された冷媒を密閉容器１２内に吐出した後、第２の回転圧縮要素３４にて圧縮して外部に吐出する内部中間圧型のロータリコンプレッサ１０を用いて説明したが、本発明の圧縮機はこれに限定されるものではない。従って、例えば、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒をそのまま第２の回転圧縮要素にて圧縮し、これを密閉容器内に吐出する内部高圧型の圧縮機に適用しても構わない。この場合の一実施例を図２を用いて説明する。
【００３９】
図２は第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４を備えた内部高圧型のロータリコンプレッサ１１０の縦断側面図である。尚、図２において、図１と同一の符号が付されたものは同様或いは類似の効果を奏するものとして説明を省略する。
【００４０】
図２において、１４５は密閉容器１２の容器本体１２Ａの側面の吐出消音室６４に対応する位置に溶接固定されたスリーブであり、このスリーブ１４５はスリーブ１４２の略対角線上にある。スリーブ１４５内には、上シリンダ３８に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９２の他端が挿入接続されて、吐出消音室６４と連通する。そして、エンドキャップ１２Ｂの取付孔１２Ｄの近傍には冷媒吐出管９６を挿入接続するための図示しないスリーブが溶接固定されており、このスリーブ内に冷媒吐出管９６が挿入接続され、密閉容器１２内と連通する。
【００４１】
上部カバー６３には吐出消音室６２と密閉容器１２内とを連通する図示しない連通路が形成されている。この連通路の上端には吐出管１２５が立設されており、この吐出管１２５から第２の回転圧縮要素３４で圧縮された高温高圧の冷媒ガスが密閉容器１２内に吐出される。当該吐出管１２５の開口は上方、即ち、電動要素１４側に指向している。
【００４２】
また、図２において、１７０は本実施例のフライホールであり、前記実施例１と同様に回転軸１６に一体に形成されている。また、当該フライホール１７０も回転軸１６の軸方向の略中心となる位置、即ち、回転軸１６の上端側に設けられた電動要素１４と下端側に設けられた回転圧縮機構部１８の間の主軸受け５４Ａの近傍となる位置に形成されており、回転軸１６から垂直方向に延在すると共に、軸方向に全域において均一な厚みを有する略円盤形状を呈している。また、当該フライホール１７０の重量も前記フライホール７０と同様に回転軸１６に対して全域で均一とされている。
【００４３】
一方、本実施例のフライホール１７０には当該フライホール１７０を回転軸１６の軸方向に貫通する貫通孔１７１、１７２が形成されている。当該貫通孔１７１、１７２はオイルや冷媒ガス、特に、前記第２の回転圧縮要素３４で圧縮され、吐出管１２５から密閉容器１２に吐出された冷媒ガスが密閉容器１２の上方のエンドキャップ１２Ｂに形成された冷媒吐出管９６から外部へと吐出する冷媒の流れを確保するために形成されたものである。即ち、貫通孔１７１、１７２を形成することなくフライホールを設けた場合、吐出管１２５から密閉容器１２に吐出した冷媒がフライホールの上方の冷媒吐出管９６へと流れるには、密閉容器１２の容器本体１２Ａ内壁とフライホールの間の僅かな隙間を通らなければならない。この場合、フライホールの上方への冷媒ガスの移動が停滞して、密閉容器１２に吐出された高温高圧の冷媒ガスがエンドキャップ１２Ｂに設けられた冷媒吐出管９６から外部にスムーズに吐出され難くなる恐れがある。
【００４４】
そこで、貫通孔１７１、１７２を形成することで、吐出管１２５から吐出した冷媒が貫通孔１７１、１７２を通過して、フライホール１７０の上方にスムーズに流れ易くなり、冷媒の流れを阻害する不都合を回避することができる。尚、貫通孔１７１、１７２は、回転軸１６の回転に対してバランスのとれる位置である回転軸１６の中心に対して対象となる位置に形成され、且つ略同一の形状を呈している。従って、貫通孔１７１、１７２の形成により回転軸１６の回転がアンバランスとなる問題も生じない。
【００４５】
尚、本実施例のロータリコンプレッサ１１０も冷媒として二酸化炭素を使用するものとする。
【００４６】
以上の構成で、次にロータリコンプレッサ１１０の動作を説明する。ターミナル２０及び図示されない配線を介して電動要素１４のステータコイル２８に通電されると、電動要素１４が起動してロータ２４が回転する。この回転により回転軸１６と一体に設けた上下偏心部４２、４４に嵌合されたローラ４６、４８が上下シリンダ３８、４０内を偏心回転する。このとき、回転軸１６は一体に形成されたフライホール１７０の存在により慣性モーメントが大きくなる。従って、フライホール１７０の慣性（イナーシャ）効果と、当該フライホール１７０を設けることで回転軸１６の重心を主軸受け５４Ａに合わせることができるという効果により、偏心回転するローラ４６、４８の振動及び電動要素１４のロータ２４の振幅幅を抑制することができる。これにより、回転軸１６の良好な回転バランスを確保することができるようになる。
【００４７】
一方、ローラ４６、４８が偏心回転すると、冷媒導入管９４及び下部支持部材５６に形成された吸込通路６０を経由して図示しない吸込ポートから下シリンダ４０に低圧室側に吸入された低圧の冷媒ガスは、ローラ４８とベーン５２の動作により圧縮されて中間圧となり、下シリンダ４０の高圧室側より図示しない吐出ポートを経て吐出消音室６４内に吐出される。
【００４８】
吐出消音室６４に吐出された中間圧の冷媒ガスは、当該吐出消音室６４内に連通された冷媒導入管９２を通って、上部支持部材５４に形成された図示しない吸込通路を経由して吸込ポートから上シリンダ３８の低圧室側に吸入される。上シリンダ３８内に吸入された中間圧の冷媒ガスは、ローラ４６とベーン５２の動作により２段目の圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスとなり、上シリンダ３８の高圧室側から図示しない吐出ポート内を通り上部支持部材５４に形成された吐出消音室６２に吐出される。
【００４９】
そして、吐出消音室６２に吐出された冷媒は、図示しない連通路を経由して吐出管１２５から密閉容器１２内に吐出される。密閉容器１２内に吐出された冷媒は前記フライホール１７０に形成された貫通孔１７１、１７２或いは、フライホール１７０と容器本体１２Ａの内壁との間の隙間を通ってフライホール１７０の上方へと流れ、更に、電動要素１４の隙間を通過して密閉容器１２内上側へと移動し、エンドキャップ１２Ｂに接続された冷媒吐出管９６からロータリコンプレッサ１１０の外部に吐出される。
【００５０】
以上詳述する如く、本実施例においても回転軸１６の良好な回転バランスを有する高性能なロータリコンプレッサ１１０を低コストで製造することが可能である。
【００５１】
尚、上記各実施例では圧縮機として第１及び第２の回転圧縮要素を有する多段圧縮式ロータリコンプレッサを用いて説明したが、本発明は密閉容器内に駆動要素とこの駆動要素の回転軸により圧縮要素を備えた圧縮機であればどのようなものであっても適用可能である。また、単段型の圧縮機や３つ以上の圧縮要素を有する圧縮機にも本発明は有効である。
【００５２】
また、各実施例では圧縮機の冷媒として二酸化炭素を用いるものとしたが、他の冷媒を使用しても良いものとする。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施例の圧縮機の縦断側面図である。
【図２】本発明の他の実施例の圧縮機の縦断側面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０、１１０  ロータリコンプレッサ
１２  密閉容器
１４  電動要素
１６  回転軸
１８  回転圧縮機構部
２０  ターミナル
２２  ステータ
２４  ロータ
２６  積層体
２８  ステータコイル
３０  積層体
３２  第１の回転圧縮要素
３４  第２の回転圧縮要素
３８  上シリンダ
４０  下シリンダ
４２、４４  偏心部
４６、４８  ローラ
５４  上部支持部材
５６  下部支持部材
５４Ａ  主軸受け
５６Ａ  副軸受け
６２、６４  吐出消音室
７０、１７０  フライホール
９２、９４  冷媒導入管
９６  冷媒吐出管
１２１  中間吐出管
１２５  吐出管
１７１、１７２  貫通孔
【図１】
2007085222.tif 000003
【図２】
2007085222.tif 000004