JPH11132178A - ロータリ圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吐出ポートからの吐出流量を一定に保ちつつ
吐出ポートの容積を小さくすることでポンプ効率が高く
かつ耐久性に優れたロータリ圧縮機を提供する。 【解決手段】 回転シャフト１９に固定された偏心ロー
タ２０が、シリンダ２１と、シリンダ２１の上部に固定
されて偏心ロータ２０の上方で回転シャフト１９を支持
する上部軸受２２と、シリンダ２１の下部に固定されて
偏心ロータ２０の下方で回転シャフト１９を支持する下
部軸受２３とからなるシリンダ室２６内で偏心回転運動
し、吸入ポート２９から吸入したガスを吐出ポート３０
から吐出弁３３を押し上げて吐出させるロータリー圧縮
機において、シリンダ室２６の壁面をなす上部軸受２２
に薄肉部２２ａを設け、この薄肉部２２ａを貫通した状
態に吐出ポート３０を形成し、さらにシリンダ室２６に
面する吐出ポート３０の周辺にはざぐり穴２２ｂを形成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、冷凍装置
や空気調和装置に使用されるロータリ圧縮機に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来のロータリ圧縮機は、円筒形状のハ
ウジングと、ハウジング内に配設されたモータと、この
モータによって駆動されてガス（被搬送流体）を圧縮す
る全密閉型のロータリ圧縮機構とを備えて構成されてい
る。

【０００３】ロータリ圧縮機構は、例えば図５に示すよ
うに、モータの駆動シャフトに接合された回転シャフト
１と、回転シャフト１に対して偏心位置に固定された偏
心ロータ２と、偏心ロータ２の外周面に１箇所で摺接す
る断面円形の空間を有しこの空間に偏心ロータ２を配置
した状態でハウジングの内側に挿嵌されたシリンダ３
と、シリンダ３の上端面に固定されて偏心ロータ２の上
方で回転シャフト１を回転自在に支持する上部軸受４
と、シリンダ３の下端面に固定されて偏心ロータ２の下
方で回転シャフト１を回転自在に支持する下部軸受５と
を備えている。

【０００４】シリンダ３には、シリンダ室６内に形成さ
れる吸入室に向けてガスを吸入する吸入ポート７が開通
され、上部軸受４には、吸入室から転じて形成される圧
縮室からガスを吐出する吐出ポート８が開通されてお
り、偏心ロータ２はシリンダ３が上部軸受４、下部軸受
５に上下から閉塞されることによって形成されるシリン
ダ室６に収容されている。

【０００５】シリンダ室６は、偏心ロータ２の外周面に
図示しないブレードの先端が圧接されることで、ブレー
ドの一側方に設けられて吸入ポート７に連通する吸入室
とブレードの他側方に設けられて吐出ポート８に連通す
る圧縮室とに仕切られている。

【０００６】吐出ポート８は上部軸受４を貫通する平面
視円形の孔として形成されており、吐出ポート８の上面
には所定の大きさ以上の圧力を受けた場合に解放される
吐出弁９が設けられている。

【０００７】図に示すロータリ圧縮機においては、偏心
ロータ２が圧縮室を除々に縮小しながら吐出ポート８に
せまる行程では吐出ポート８からガスが流出し続ける
が、偏心ロータ２が吐出ポート８を通過する際には偏心
ロータ２の端面が吐出ポート８を閉じた状態となり、吐
出ポート８には吐出弁９を押し上げるだけの圧力に満た
ないガスが封じ込まれた状態となる。この吐出ポート８
に封止されたガスは、偏心ロータ２が通過した後に膨張
し始め、吸入室内の圧力（吸入ポートにおける圧力）に
達するまで圧力を低下させる。

【０００８】ところで、実際の圧縮室の容積はシリンダ
室６内で偏心ロータ２に仕切られた部分の容積に加えて
吐出ポート８の容積を加えたものとみなされる。そのた
め、吐出ポート８の容積が大きければ、吐出弁９を押し
上げることができる圧力にまで実際の圧縮室のガス圧を
高めるのに余分な時間が必要となる。

【０００９】そこで、吐出ポート８からの吐出流量を一
定に保ちつつ容積を小さくするには、吐出ポート８の開
口面積は変化させず奥行き（流道の長さ）のみを短くす
る必要がある。それには上部軸受４の吐出ポート８が設
けられる部分の肉厚を薄くするのが有効である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、単に肉
厚を薄くするだけでは軸受の強度低下を招く恐れがある
だけでなく、ガス圧力変動の影響を受けて薄肉部が弾性
変形し偏心ロータの端面に接して偏心ロータの安定回転
を阻害することが予想される。そのため従来のロータリ
圧縮機においては吐出ポートの容積がある程度以上の大
きさにならざるを得ず、これがポンプ効率の向上を阻む
一因となっている。

【００１１】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、吐出ポートからの吐出流量を一定に保ちつ
つ吐出ポートの容積を小さくすることで、ポンプ効率が
高くかつ耐久性に優れたロータリ圧縮機を提供すること
を目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、回転シャフトに固定された偏心ロータが、筒状の
シリンダと、シリンダの上部に固定されて偏心ロータの
上方で回転シャフトを回転自在に支持する上部軸受と、
シリンダの下部に固定されて偏心ロータの下方で回転シ
ャフトを回転自在に支持する下部軸受とからなるシリン
ダ室内で偏心回転運動し、シリンダ室に向けて開通され
た吸入ポートから被搬送流体を吸入するとともに圧縮
し、同じくシリンダ室に設けられた吐出ポートから吐出
弁を押し上げて吐出させるロータリー圧縮機において
は、吐出ポートが設けられる軸受に他の部分に比べて肉
厚の薄い薄肉部を設け、この薄肉部にはシリンダ室に向
けて貫通する吐出ポートを設ける。これにより、吐出ポ
ートの開口面積を従来と同じ大きさとしても流道が短く
なることから容積が小さくなり、吐出ポートの容積を含
めた実際の圧縮室の容積が小さくなる。

【００１３】さらに、薄肉部にはシリンダ室に面して吐
出ポートの周辺にざぐり穴を形成する。これにより、ざ
ぐり穴を形成することでガス圧変動の影響を受けて薄肉
部が内側に弾性変形したとしても偏心ロータの端面に接
することがなく、偏心ロータの安定回転が得られる。し
かも、偏心ロータの端面の一部が極端に摩耗しシリンダ
室の気密性が損われるといった問題等も起きない。な
お、吐出ポートは上部軸受または下部軸受のいずれか一
方に設けても双方に設けてもよい。

【００１４】薄肉部については肉厚が薄すぎると吐出ポ
ート周辺の軸受の強度が確保できず、肉厚が厚すぎると
吐出ポートの容積が必然的に大きくなることからポンプ
効率の向上が図れない。そこで、肉厚を１．５ｍｍ以上
３ｍｍ以下の範囲とすることで、軸受に十分な強度が確
保されつつも所望の高いポンプ効率が得られる。

【００１５】また、ざぐり穴が浅すぎると薄肉部と偏心
ロータ端面との接触が回避できず、深すぎるとざぐり穴
の容積が拡大してしまい、吐出ポート部肉厚を適切に設
定したとしてもその効果が半減される。そこで、ざぐり
穴の深さを１０μｍ以上２００μｍ以下の範囲に設定す
ることで、偏心ロータの安定回転と高いポンプ効率が得
られる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明に係るロータリ圧縮機の一
実施形態を図１ないし図４に示して説明する。ロータリ
圧縮機は、図１に示すように円筒形状のハウジング１１
と、ハウジング１１内に配設されたモータ１２と、モー
タ１２によって駆動されて冷媒のガス（被搬送流体）を
圧縮する全密閉型のロータリ圧縮機構１３とを備えて構
成されている。

【００１７】ハウジング１１は、筒状部１１ａの上下に
底部１１ｂおよび蓋部１１ｃが溶接されて閉塞された中
空円筒形状を有している。筒部１１ａには、ロータリ圧
縮機構１３に接続された吸入管１４の一端が貫通状態に
配設され、蓋部１１ｃには、図示しない冷却機構に接続
された吐出管１５が貫通状態に配設されている。

【００１８】モータ１２は、固定子１６がハウジング１
１に固定され、回転子１７が固定された駆動シャフト１
８の下端を下方に位置するロータリ圧縮機構１３に向け
て延出させている。

【００１９】ロータリ圧縮機構１３は、中空の駆動シャ
フト１８の下端に圧入された回転シャフト１９と、回転
シャフト１９に対して偏心位置に固定された偏心ロータ
２０と、偏心ロータ２０の外周面に１箇所で摺接する断
面円形の空間を有しこの空間に偏心ロータ２０を配置し
た状態でハウジング１１に溶接されたシリンダ２１と、
シリンダ２１の上端面に固定されて偏心ロータ２０の上
方で回転シャフト１９を回転自在に支持する上部軸受２
２と、シリンダ２１の下端面に固定されて偏心ロータ２
０の下方で回転シャフト１９を回転自在に支持する下部
軸受２３とを備えている。

【００２０】回転シャフト１９は、下部軸受２３から下
端を突出させた状態で支持されており、中空の内部には
螺旋状に形成された羽根部２４によって油ポンプが構成
され、ハウジング１１の底部には潤滑油の油だまり２５
が形成されている。

【００２１】偏心ロータ２０は、シリンダ２１に設けら
れた空間が上部軸受２２に閉塞されることによって形成
されるシリンダ室２６に収容されている。

【００２２】シリンダ室２６を形成するシリンダ２１の
内側面には、図２に示すようにスロット孔２１ａが形成
され、このスロット孔２１ａには偏心ロータ２０の厚み
とほぼ同じ長さの一辺を有するブレード２７がこの一辺
をシリンダ室２６に対して出没自在となるように嵌挿さ
れ、ブレード２７の背後にはブレード２７をシリンダ室
２６に向けて押し出すばね体２８が配設されている。ブ
レード２７は偏心ロータ２０の厚み方向の長さとほぼ同
じ長さの一辺を有する板状部材であり、ばね体２８に付
勢されることでその一辺を偏心ロータ２０の外周面に圧
接されるようになっている。

【００２３】さらにシリンダ室２６を形成するシリンダ
２１には、ブレード２７から偏心ロータ２０の回転方向
前方に位置して吸入管１４に連通する吸入ポート２９が
開通され、上部軸受２２には、ブレード２７から偏心ロ
ータ２０の回転方向後方に位置して吐出管１５に通じる
吐出ポート３０が開通されている。シリンダ室２６は、
偏心ロータ２０の外周面にブレード２７の先端が圧接さ
れることで、ブレード２７の一側方に設けられて吸入ポ
ート２９に連通する吸入室とブレード２７の他側方に設
けられて吐出ポート３０に連通する圧縮室とに仕切られ
ている。

【００２４】吐出ポート３０は上部軸受２２を貫通する
平面視円形の孔として形成されており、上部軸受２２の
上面を覆うカバー３１によって形成された上部マフラ室
３２に連通している。また、上部マフラ室３２側に位置
する吐出ポート３０には所定の大きさ以上の圧力を受け
た場合に解放される吐出弁３３が設けられている。

【００２５】上部軸受２２には、図３に示すように吐出
ポート３０の周辺に他の部分に比べて肉厚の薄い薄肉部
２２ａが設けられている。薄肉部２２ａは上部軸受２２
の上面を掘り下げたように形成されており、この薄肉部
２２ａを吐出ポート３０がシリンダ室２６に向けて貫通
した状態に形成されている。

【００２６】薄肉部２２ａには、シリンダ室２６に面し
てざぐり穴２２ｂが深さを均一に形成されている。ざぐ
り穴２２ｂは吐出ポート３０に対して同心円状に広がり
をもってほぼ同じ範囲に形成されている。

【００２７】また、このロータリ圧縮機には、冷却機構
を流通してきたガスから、このガスに微量に含まれる潤
滑油を分離するアキュムレータ３４が付設けられてい
る。

【００２８】アキュムレータ３４はガスを流通する配管
に接続された筒状容器３５を有しており、この筒状容器
３５の内部には、吸入管１４の他端が貫通状態に配設さ
れ上方に向けて延出されている。

【００２９】上記のように構成されたロータリ圧縮機を
作動させてガスの圧縮、搬送する過程を説明する。ま
ず、モータ１２を作動させると駆動シャフト１８に連結
された回転シャフト１９が回転して偏心ロータ２０が回
転を開始する。偏心ロータ２０はシリンダ室内で偏心回
転運動を行い、これに伴って吸入管１４から吸入室にガ
スが吸入されると同時に圧縮室内に既に吸入されたガス
が除々に圧縮される。圧縮されたガスは吐出ポート３０
から吐出弁３３を押し上げて上部マフラ室３２に流入
し、その脈動成分が除去される。上部マフラ室３２に流
入したガスはカバー３１に穿設された図示しない透孔を
通過し、モータ１２の下方に流入して膨張することによ
ってその脈動成分が更に除去される。モータ１２の下方
に流入したガスは固定子１６と回転子１７とのエアギャ
ップおよび固定子１６とハウジング１１との間に形成さ
れたガス通路を通過し、モータ１２の上方に流入して膨
張することによってその脈動成分が更に除去される。モ
ータ１２の上方に流入したガスは吐出管１５に流入し、
図示しない冷却機構に向けて搬送される。

【００３０】冷却機構を流通してきたガスはアキュムレ
ータ３４に流入し、微細な油滴となってガス中に散在し
ている潤滑油が分離される。

【００３１】また、油だまり２５に溜まった潤滑油は羽
根部２４の回転運動によって生じるポンプ作用に促され
て回転シャフト１９の内部を上方に向けて移動し、図示
しない供給路からシリンダ室２６内の偏心ロータ２０と
シリンダ２１との摺動箇所に供給されるとともに回転シ
ャフト１９の上端から噴出してロータリ圧縮機構１３を
冷却する。

【００３２】上記のように構成されたロータリ圧縮機に
おいては、上部軸受２２に薄肉部２２ａが設けられ、こ
の薄肉部２２ａにシリンダ室２６に向けて貫通する吐出
ポート３０が設けられているので、吐出ポート３０の流
道が短く構成されて容積が従来よりも縮小される。

【００３３】さらに上部軸受２２では、流通するガスの
圧力変動の影響を受けて薄肉部２２ａがシリンダ室２６
側に弾性変形する場合があるが、薄肉部２２ａにはシリ
ンダ室２６に面してさぐり穴２２ｂが設けられているの
で、偏心ロータ２０端面との接触を回避するためのクリ
アランスが確保され、薄肉部２２ａが弾性変形したとし
ても偏心ロータ２０の端面に接することはない。

【００３４】ここで、薄肉部２２ａの肉厚Ｈとその肉厚
の大きさに対して薄肉部２２ａに生じるたわみ量χとの
関係を図４(ａ)に、薄肉部２２ａの肉厚Ｈとその薄肉部
２２ａにたわみが生じたときに薄肉部２２ａに働く応力
σとの関係を図４(ｂ)にそれぞれ示す。

【００３５】図４(ａ)によると、薄肉部２２ａの肉厚Ｈ
が３ｍｍより大きくなるとたわみ量χが非常に小さくな
るためにざぐり穴２２ｂは不用になり、肉厚Ｈが１．５
ｍｍよりも小さくなるとたわみ量χが急激に大きくな
る。

【００３６】また、図４(ｂ)によると、薄肉部２２ａの
肉厚Ｈが大きければ応力は小さく軸受を形成する焼結材
の疲労限度には全く及ばないが、肉厚Ｈが１．５ｍｍよ
りも小さくなると薄肉部２２ａには焼結材の疲労限度を
越えて応力σが働く。

【００３７】そのため、ロータリ圧縮機構１３において
は薄肉部２２ａの肉厚Ｈは１．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以
下の範囲に設定されており、吐出ポート３０が設けられ
た上部軸受２２に十分な強度が確保される。しかも、吐
出ポート３０の容積が従来と比べて縮小されるために高
いポンプ効率が得られる。

【００３８】図４(ａ)から、薄肉部２２ａの肉厚Ｈを
１．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の範囲に設定した場合の
最大たわみ量χは１０μｍよりもやや小さいことが解
る。ざぐり穴２２ｂの深さδはこれを考慮して１０μｍ
を下限に設定されており、弾性変形する薄肉部２２ａと
偏心ロータ２０端面との接触を回避するのに十分なクリ
アランスが確保される。また、ざぐり穴２２ｂの深さδ
は２００μｍ以下の範囲に設定されており、ざぐり穴２
２ｂによって形成される空間の容積が小さく抑えられる
ので薄肉部２２ａを設けた効果が十分に保たれる。

【００３９】したがって、上記のように構成されたロー
タリ圧縮機によれば、ロータリ圧縮機構１３について偏
心ロータ２０の安定回転を保ちつつポンプ効率を向上さ
せることができる。

【００４０】ところで、上記実施形態に示したロータリ
圧縮機は吐出ポートを上部軸受に設けて構成されている
が、吐出ポートを下部軸受に設けても構わない。また、
上下両軸受に吐出ポートをそれぞれ設けて構成しても構
わない。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るロー
タリ圧縮機によれば、上部軸受または下部軸受のいずれ
か一方もしくは双方に薄肉部が設けられ、この薄肉部に
シリンダ室に向けて貫通する吐出ポートが設けられてい
るので、吐出ポートの流道が短く構成されて容積が従来
と比べて縮小される。しかも薄肉部にはシリンダ室に面
する吐出ポートの周辺にざぐり穴が形成されているの
で、端面との接触を回避するためのクリアランスが確保
される。これにより、ロータリ圧縮機構について偏心ロ
ータの安定回転を保ちつつポンプ効率を向上させること
ができる。

【００４２】薄肉部の肉厚が１．５ｍｍ以上３．０ｍｍ
以下の範囲に設定されているので、吐出ポートが設けら
れた軸受に十分な強度が確保されつつも吐出ポートの容
積が従来と比べて縮小される。これにより、ロータリ圧
縮機構に十分な耐久性を持たせつつポンプ効率を向上さ
せることができる。

【００４３】ざぐり穴の深さが２００μｍ以下の範囲に
設定されているので、ざぐり穴によって形成される空間
の容積が小さく抑えられ、しかもざぐり穴によって形成
される空間の容積が小さく抑えられることになり、薄肉
部を設けて吐出ポートの容積を縮小した効果を十分に活
かすことができる。

【００４４】これに加え、ざぐり穴の深さが１０μｍ以
上の範囲に設定されているので、薄肉部の弾性変形によ
る偏心ロータ端面との接触を回避するのに十分なクリア
ランスが確保され、偏心ロータの安定回転を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るロータリ圧縮機の一実施形態を
示す側方断面図である。

【図２】 図１におけるＩＩ−ＩＩ線矢視断面図であ
る。

【図３】 吐出ポート３０周辺を側方から断面視した要
部断面図である。

【図４】 (ａ)は薄肉部２２ａの肉厚Ｈとその肉厚の大
きさに対して薄肉部２２ａに生じるたわみ量χとの関係
を示す図表、(ｂ)は薄肉部２２ａの肉厚Ｈとその薄肉部
２２ａにたわみが生じたときに薄肉部２２ａに働く応力
σとの関係を示す図表である。

【図５】 従来のロータリ圧縮機に具備されるロータリ
圧縮機構の一例を示す側方断面図である。

【符号の説明】

１１ ハウジング １２ モータ １３ ロータリ圧縮機構 １４ 吸入管 １５ 吐出管 １９ 回転シャフト ２０ 偏心ロータ ２１ シリンダ ２２ 上部軸受 ２２ａ 薄肉部 ２２ｂ ざぐり穴 ２３ 下部軸受 ２６ シリンダ室 ２９ 吸入ポート ３０ 吐出ポート ３３ 吐出弁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転シャフトに固定された偏心ロータ
   が、筒状のシリンダと、該シリンダの上部に固定されて
   偏心ロータの上方で回転シャフトを回転自在に支持する
   上部軸受と、シリンダの下部に固定されて偏心ロータの
   下方で回転シャフトを回転自在に支持する下部軸受とか
   らなるシリンダ室内で偏心回転運動し、該シリンダ室に
   向けて開通された吸入ポートから被搬送流体を吸入する
   とともに圧縮し、同じくシリンダ室に設けられた吐出ポ
   ートから吐出弁を押し上げて吐出させるロータリー圧縮
   機において、 前記吐出ポートが、前記上部軸受または前記下部軸受の
   いずれか一方もしくは双方に設けられて前記シリンダ室
   の壁面をなす薄肉部を貫通した状態に形成され、シリン
   ダ室に面する吐出ポートの周辺にはざぐり穴が形成され
   ていることを特徴とするロータリー圧縮機。
2. 【請求項２】 前記薄肉部の肉厚が１．５ｍｍ以上３．
   ０ｍｍ以下の範囲に設定されていることを特徴とする請
   求項１記載のロータリー圧縮機。
3. 【請求項３】 前記ざぐり穴の深さが２００μｍ以下の
   範囲に設定されていることを特徴とする請求項１または
   ２記載のロータリー圧縮機。
4. 【請求項４】 前記ざぐり穴の深さが１０μｍ以上２０
   ０μｍ以下の範囲に設定されていることを特徴とする請
   求項１または２記載のロータリー圧縮機。