JP2005220781A - 横型多段回転圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】アルミニウム材で形成されたタックフレームを密閉容器に溶接することで、バッフル板としての機能、支持部材の消音室のカバー板としての機能を付与した横型多段回転圧縮機を提供する。
【解決手段】アルミニウム材で形成されているタックフレーム１８を容器２にタック溶接Ｗして、密閉容器１の内部を電動要素５側と、回転圧縮要素６側とに区画する。このタックフレーム１８は、下端部に隙間１８ｄを設けると共に上端部に小孔１８ｃを設けてバッフル板としての機能を付与し、且つ第２の支持部材１３に形成されている消音室１３ｂの開口面を閉塞するカバー板としての機能を付与する。第１の回転圧縮要素９で圧縮した中間圧力の冷媒ガスを電動要素５側に吐出し、その中に含まれている潤滑油を分離して落下させる。この電動要素９側に落下した潤滑油を、電動要素５側と回転圧縮要素６側との差圧を利用して回転圧縮要素６側の潤滑油溜まりに移動させてオイルレベルを上昇させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、横型多段回転圧縮機に係わるもので、特に密閉容器内にタックフレームを溶接により取り付け、このタックフレームにバッフル板としての機能及び回転圧縮要素に設けられている消音室のカバー板としての機能を持たせた横型多段回転圧縮機に関する。

従来、横に配置した密閉容器内に電動要素と、この電動要素により駆動される回転圧縮要素とを配設し、冷媒ガスを回転圧縮要素で圧縮した後に密閉容器外に吐出するようにした横型多段回転圧縮機が知られている。例えば図３に示すものは横型２段回転圧縮機の一例であり、密閉容器Ａ内に第１の回転圧縮要素Ｂと第２の回転圧縮要素Ｃとからなる回転圧縮要素を備え、この回転圧縮要素は密閉容器Ａ内に配設される電動要素Ｄにより回転軸Ｅを介して駆動される。そして、密閉容器Ａの外部から供給される冷媒ガスを第１の回転圧縮要素Ｂで中間圧力に圧縮して密閉容器Ａ内に吐出し、この中間圧力の冷媒ガスを第２の回転圧縮要素Ｃで高圧力に圧縮して密閉容器Ａの外部に吐出するように構成されている。

上記の横型２段回転圧縮機においては、密閉容器Ａ内にバッフル板Ｆを設けて密閉容器Ａの内部を回転圧縮要素側と電動要素Ｄ側とに区画し、前記第１の回転圧縮要素Ｂで圧縮した中間圧力の冷媒ガスを電動要素Ｄ側に吐出させることにより、電動要素Ｄ側の内部圧力が回転圧縮要素側の内部圧力より高くなるようにしてある。

密閉容器Ａ内の底部は潤滑油溜めとされ、この潤滑油溜めからオイルポンプＧにより汲み上げ管Ｈを介して潤滑油を汲み上げ、この汲み上げた潤滑油は第１の回転圧縮要素Ｂ、第２の回転圧縮要素Ｃ等に導いて摺動部分をそれぞれ潤滑する構造にしてある。そして、潤滑後は回転圧縮要素等から排出されて潤滑油溜めに落下する。前記電動要素Ｄ側に吐出される中間圧力の冷媒ガス中には一部の潤滑油が混入しており、この潤滑油は冷媒ガスから分離されて電動要素Ｄ側の底部に落下する。

電動要素Ｄ側の底部に落下した潤滑油を回転圧縮要素側の潤滑油溜めに戻すために、前記バッフル板Ｆの下端部に隙間Ｉを設けてある。この隙間Ｉを設けることで、前記電動要素Ｄ側の冷媒ガス（中間圧力）の一部が内部圧力の低い回転圧縮要素側に流入し、この冷媒ガスの移動に伴って電動要素Ｄ側に落下している潤滑油は回転圧縮要素側の潤滑油溜めに戻される。これにより、潤滑油溜めの油面レベルを高くして、前記オイルポンプＧの汲み上げ不良又は汲み上げ不能を防いでいる（例えば、特許文献１）。
特開２００３−２９３９７４号公報

上記従来の横型２段回転圧縮機では、バッフル板Ｆは回転圧縮要素とは別個独立した部品であり、又回転圧縮要素における支持材Ｊの消音室Ｋにはカバー板Ｌを取り付けねばらならず、部品数の増加により製造コストの上昇を来たしている。バッフル板Ｆは通常鋼板で形成されており、中心孔部を支持材Ｊの軸受け部Ｍに溶接している。このため、圧縮機の重量が重くなって、例えば自動車に搭載してカーエアコン用の圧縮機として使用するには適していない。更に、バッフル板Ｆの溶接時に薄肉の軸受け部Ｍが熱の影響を受け易く、変形若しくは強度低下を招くことがあり、このため軸受け機能が損なわれて回転軸Ｅの回転に悪影響を及ぼし圧縮機の性能低下を引き起こすことがある。

本発明は、このような従来技術における問題点を解決するためになされたものであり、タックフレームにバッフル板としての機能及び消音室のカバー板としての機能を付与することにより、部品数を減少させて製造コストの低減を図ると共に、タックフレームをアルミニウム材で形成することにより圧縮機の重量を軽減させ、且つ密閉容器に溶接することで支持材の軸受け部を溶接熱から保護するようにした横型多段回転圧縮機を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明の請求項１は、密閉容器内に電動要素と、この電動要素により駆動される回転圧縮要素とを配設した横型多段回転圧縮機において、前記電動要素と回転圧縮要素とを区画するためにアルミニウム材からなるタックフレームがその外周縁部を前記密閉容器に溶接することにより取り付けられ、バッフル板としての機能と、前記回転圧縮要素に設けられている消音室のカバー板としての機能を有することを特徴とする。

本発明の請求項２は、請求項１の横型多段回転圧縮機において、前記タックフレームに小孔を設け、前記電動要素側と回転圧縮要素側とを連通して差圧を生じさせることを特徴とする。

本発明の請求項３は、請求項２の横型多段回転圧縮機において、前記小孔は直径２〜８ｍｍであることを特徴とする。

上記請求項１の発明によれば、アルミニウム材からなるタックフレームを回転圧縮要素における支持材の消音室のカバー板として組み込み且つバッフル板としての機能を付与することにより、部品数を減少させて製造コストの低減を図ることができる。又、タックフレームはアルミニウム材で形成されているため、従来の鋼板に比して軽量であり、圧縮機の重量を軽減させて例えば自動車のカーエアコン用の圧縮機として使用するのに好適なものにすることできる。更に、タックフレームは密閉容器に溶接して取り付けるため、支持材の軸受け部を溶接熱から保護することができ、これにより軸受けとしての機能を阻害せず圧縮機の性能低下を引き起こすことがなくなる。

請求項２の発明によれば、タックフレームに小孔を設けることで回転圧縮要素側と電動要素側とを連通して差圧を生じさせ、この小孔を介して電動要素側に吐出される中間圧力の冷媒ガスを回転圧縮要素側に移動させることができる。この冷媒ガスの移動により、タックフレームの下部に設けられている隙間を通って電動要素側から回転圧縮要素側に潤滑油を効率よく戻し、潤滑油溜めのオイルレベルを上昇させることができる。

請求項３の発明によれば、タックフレームに設ける小孔の直径を２〜８ｍｍに設定することで、電動要素側から回転圧縮要素側に移動する中間圧力の冷媒ガスの流れを規制することができる。これにより、電動要素側と回転圧縮要素側との差圧を保つと共に、電動要素側から回転圧縮要素側に移動する潤滑油の流れを規制することができる。

次に、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。添付図面中、図１は本発明を横型２段回転圧縮機に適用した実施形態を示す概略縦断面図である。図２は図１の横型２段回転圧縮機の概略横断面図である。図３は従来の横型２段回転圧縮機の一例を示す概略縦断面図である。

図１において、１は密閉容器であり、横に配置された略円筒状の容器２の開口端部にエンドキャップ３、４をそれぞれ溶接して形成され、内部には電動要素５と回転圧縮要素６とが配設されている。この場合、密閉容器１及びエンドキャップ３、４はアルミニウム材で形成され、このアルミニウム材としては例えばＳｉ、Ｍｇ、Ｃｕを含むアルミニウム合金を使用することができる。

前記電動要素５は、密閉容器１の内面に固定されているステータ５ａと、このステータ５ａの内部に回転可能に挿入されているロータ５ｂとから構成され、ロータ５ｂは前記回転圧縮要素６から突出している回転軸７の端部に軸着されている。

前記密閉容器１の電動要素５側のエンドキャップ３にはターミナル８が装着され、このターミナル８は取付用の基盤８ａと、この基盤８ａに電気絶縁材を介して貫設されている複数の接続用端子８ｂとから構成されている。そして、図示は省略したが複数の接続用端子８ｂには外部リード線と内部リード線とがそれぞれ端部に接続され、外部リード線は外部電源に内部リード線は前記電動要素５のステータ５ａにそれぞれ接続されることにより、ステータ５ａに通電できるようにしてある。

前記回転圧縮要素６は、第１の回転圧縮要素９と第２の回転圧縮要素１０とを備えており、これらの間に仕切板１１が介在され、第１の回転圧縮要素９には第１の支持部材１２が付設されると共に、第２の回転圧縮要素１０には第２の支持部材１３が付設され、これらが通しボルト（図略）等で一体化されることにより構成されている。

第１の回転圧縮要素９は、シリンダ９ａと、このシリンダ９ａの内部を偏心回転するローラ９ｂを備えており、このローラ９ｂは前記回転軸７に形成されている第１の偏心部７ａに嵌合し、ローラ９ｂの外周面にはバネ９ｃで付勢されているベーン（図略）が常時圧接してシリンダ９ａの内部に低圧室と高圧室とが構成されている。

第２の回転圧縮要素１０も同様に、シリンダ１０ａと、このシリンダ１０ａの内部を偏心回転するローラ１０ｂを備えており、このローラ１０ｂは前記回転軸７に形成されている第２の偏心部７ｂに嵌合し、ローラ１０ｂの外周面にはバネ１０ｃで付勢されているベーン（図略）が常時圧接してシリンダ１０ａの内部に低圧室と高圧室とが構成されている。尚、前記回転軸７の第１の偏心部７ａと、第２の偏心部７ｂとは１８０°位相をずらして設けられている。

上記第１の支持部材１２は、中央部に回転軸７の端部を軸支する軸受け部１２ａが設けられ、この軸受け部１２ａの外周部を取り囲むようにして消音室１２ｂが凹部状に設けられており、この消音室１２ｂは第１の支持部材１２に固定されたカバー板１４により開口面が閉塞されている。この第１の支持部材１２には、図２に示すように冷媒ガスの導入管１５から冷媒ガスを吸入するための吸入ポート１２ｃが形成され、この吸入ポート１２ｃは第１の回転圧縮要素９のシリンダ９ａに設けられている通路９ｄを介して低圧室の入口に連通している。又、第１の支持部材１２には通路（図略）が形成されていて、この通路はシリンダ９ａの高圧室の出口と前記消音室１２ｂとを連通させている。更に、第１の支持部材１２には通路（図略）が形成され、この通路は消音室１２ｂから第１の回転圧縮要素９のシリンダ９ａ、仕切板１１、第２の回転圧縮要素１０のシリンダ１０ａ、第２の支持部材１３、後記するタックフレーム１８を貫通して形成されている吐出孔（図略）に連通している。そして、吐出孔は電動要素５側に開口し、且つ吐出管１６が立設されている。

上記第２の支持部材１３は、図２に示すように中央部に回転軸７を軸支する軸受け部１３ａが設けられ、この軸受け部１３ａの外周部を取り囲むようにして消音室１３ｂが凹部状に設けられており、この消音室１３ｂはタックフレーム１８により開口面が閉塞されている。この第２の支持部材１３には中間圧力の冷媒ガスを吸入するための吸入ポート１３ｃが形成され、この吸入ポート１３ｃは第２の回転圧縮要素１０のシリンダ１０ａに設けられている通路１０ｄを介して低圧室の入口に連通している。又、第２の支持部材１３には通路（図略）が形成されていて、この通路はシリンダ１０ａの高圧室の出口と前記消音室１３ｂとを連通させている。更に、第２の支持部材１３には吐出ポート１３ｄが形成され、この吐出ポート１３ｄは消音室１３ｂと冷媒ガスの導出管１７とを連通させている。

前記タックフレーム１８はアルミニウム材で形成され、図１に示すように中心孔１８ａを第２の支持部材１３の軸受け部１３ａに嵌めて第２の支持部材１３に密着させ、この状態を保持して外周に形成されているフランジ部１８ｂをタック溶接Ｗすることで固定する。これにより、密閉容器１内が電動要素５側と回転圧縮要素６側とに区画され、且つタックフレーム１８は第２の支持部材１３における消音室１３ｂの開口面を閉塞するので、従来のカバー板の機能を備えることになる。又、タックフレーム１８の上端部には小孔１８ｃが設けられ、下端部には容器２の底面との間に隙間１８ｄが設けられている。この隙間１８ｄは、例えばフランジ部１８ｂの外面に凹溝を軸線方向に設けることで形成することができる。

タックフレーム１８は、上記フランジ部１８ｂを容器２にタック溶接Ｗするため、従来のように第２の支持部材１３の軸受け部１３ａに溶接する場合に比して、軸受け部１３ａを溶接時の高熱から保護することができる。これにより、軸受け部１３ａの変形や強度低下を招くことがなくなり、軸受け機能が損なわれずに回転軸７の回転に悪影響を及ぼすことがなく、圧縮機の性能低下を防ぐことができる。又、タックフレーム１８はアルミニウムで形成されているため、従来の鋼板に比して重量が軽くなり、圧縮機の軽量化が可能となって例えば自動車に搭載してカーエアコン用の圧縮機として使用するのに好適なものとなる。

更に、タックフレーム１８には吸入管１９が取り付けられ、この吸入管１９の一端は前記第２の支持部材１３に形成されている吸入ポート１３ｃに連通し、吸入管１９の他端は図２のように回転圧縮要素６側に開口している。

前記回転軸７における第１の支持部材１２側の端部には、図１に示すようにオイルポンプ２０が装着され、このオイルポンプ２０は汲み上げ管２１を介して容器２底部の潤滑油溜めから潤滑油を汲み上げて前記回転圧縮要素５の摺動部分や、第１の支持部材１２の軸受け部１２ａ、第２の支持部材１３の軸受け部１３ａ等に潤滑油を供給できるようにしてある。このため、回転軸７には軸孔（図略）と、この軸孔に連通する複数の出油孔を設けてある。尚、密閉容器１の底部には台座２２が取り付けられている。

上記のように構成された本実施形態に係る横型２段回転圧縮機の動作を説明する。前記ターミナル８を介して電動要素５のステータ５ａに通電するとロータ５ｂが回転し、このロータ５ｂにより回転軸７が回転して回転圧縮要素６を駆動する。前記導入管１５から冷媒ガス（例えば、ＣＯ_２冷媒ガス）が供給されると、この冷媒ガスは第１の支持部材１２の吸入ポート１２ｃから吸入され、第１の回転圧縮要素９におけるシリンダ９ａの通路９ｄを通ってシリンダ９ａ内部の低圧室に吸入される。

シリンダ９ａの低圧室に吸入された冷媒ガスは、シリンダ９ａ内部の前記ローラ９ｂの偏心回転によって圧縮されると共に、高圧室の出口から第１の支持部材１２の通路（図略）に吐出されて消音室１２ｂに流入する。消音室１２ｂで消音された冷媒ガスは、前記第１の支持部材１２の通孔（図略）から、第１の回転圧縮要素９のシリンダ９ａ、仕切板１１、第２の回転圧縮要素１０のシリンダ１０ａ、第２の支持部材１３、タックフレーム１８を貫通して形成されている吐出孔（図略）に吐出され、更にこの吐出孔から吐出管１６を通って電動要素５側に吐出される。吐出管１６から電動要素５側に吐出される冷媒ガスは中間圧力になっている。

この中間圧力の冷媒ガス中には潤滑油が一部含まれているが、この潤滑油は冷媒ガスから分離して密閉容器１の内部における電動要素５側の底部に落下して溜まる。そして、密閉容器１の内部には前記タックフレーム１８が取り付けられて回転圧縮要素６側と電動要素５側に区画されているため、電動要素５側の内部圧力は高く、回転圧縮要素６側の内部圧力は低い差圧が生じる。

この差圧によって電動要素５側の底部に落下して溜まる潤滑油は、タックフレーム１８の下端部に設けられている前記隙間１８ｄを通って回転圧縮要素６側に移動し、タックフレーム１８を境としてそれより左方の回転圧縮要素６側のオイルレベルが上昇する。これにより、前記汲み上げ管２１の下端開口部が潤滑油溜まりの中に十分浸漬されるようになるので、オイルポンプ２０による潤滑油の汲み上げが支障なく行われ、回転圧縮要素６の摺動部分等への潤滑油の供給が円滑に行われる。

タックフレーム１８の上端部には前記小孔１８ｃが設けられており、電動要素５側に吐出された中間圧力の冷媒ガスはこの小孔１８ｃを通って回転圧縮要素６側に移動する。この冷媒ガスの移動によって電動要素５側で冷媒ガスの流れが生じるため、上記電動要素５側から回転圧縮要素６側への潤滑油の移動が促進される。冷媒ガスの移動量は小孔１８の大きさによって変化し、小孔１８の直径が大きい程移動量は増大する。冷媒ガスの移動量が多すぎると、電動要素５側と回転圧縮要素６側との差圧が小さくなって電動要素５側から回転圧縮要素６側への潤滑油の移動が妨げられる。又、冷媒ガスの流速も小孔１８の大きさによって変化し、小孔１８の直径が大きい程流速は減少する。冷媒ガスの流速が遅すぎると、電動要素５側と回転圧縮要素６側との差圧は保持されるが、電動要素５側から回転圧縮要素６側への潤滑油の移動が妨げられる。このため、小孔１８ｃの直径を適切に設定することが肝要となる。ちなみに、本実施形態では小孔１８ｃの直径を２〜８ｍｍに設定してあり、良好な結果が得られている。

タックフレーム１８の小孔１８ｃを通って回転圧縮要素６側に移動した中間圧力の冷媒ガスは、前記吸入管１９から吸入され、第２の支持部材１３に形成されている吸入ポート１３ｃ、第２の回転圧縮要素１０におけるシリンダ１０ａに形成されている通路１０ｄを通ってシリンダ１０ａの低圧室に吸入される。

シリンダ１０ａの低圧室に吸入された冷媒ガスは、シリンダ１０ａ内部の前記ローラ１０ｂの偏心回転によって圧縮され、高圧室の出口から第２の支持部材１３に設けられている通路（図略）から消音室１３ｂ内に流入する。消音室１３ｂで消音された冷媒ガスは、第２の支持部材１３に形成されている吐出ポート１３ｄから前記導出管１７内に吐出され、密閉容器１の外部に出される。

密閉容器１外に吐出される冷媒ガスは高圧力になっており、この高圧力の冷媒ガスは例えば自動車エアコンの冷凍サイクル用冷媒ガスとして使用され、冷凍サイクルを一巡した後に低圧力の冷媒ガスとなって前記導入管１５から圧縮機に戻される。

本発明は、横型２段回転圧縮機に適用するだけでなく、３段以上の横型多段回転圧縮機に適用することが可能である。又、本発明に係る横型多段回転圧縮機は、自動車のカーエアコンに限らず、家庭用エアコン、業務用エアコン、その他冷蔵庫、冷凍庫、自動販売機等に使用することができる。

本発明を横型２段回転圧縮機に適用した実施形態を示す概略縦断面図である。 図１の横型２段回転圧縮機の概略横断面図である。 従来の横型２段回転圧縮機の一例を示す概略縦断面図である。

符号の説明

１ 密閉容器
２ 容器
３、４ エンドキャップ
５ 電動要素
６ 回転圧縮要素
７ 回転軸
８ ターミナル
９ 第１の回転圧縮要素
１０ 第２の回転圧縮要素
１１ 仕切板
１２ 第１の支持部材
１３ 第２の支持部材
１３ａ 軸受け部
１４ カバー板
１５ 導入管
１６ 吐出管
１７ 導出管
１８ タックフレーム
１８ｂ フランジ部
１８ｃ 小孔
１８ｄ 隙間
１９ 吸入管
２０ オイルポンプ
２１ 汲み上げ管

Claims (3)

1. 密閉容器内に電動要素と、この電動要素により駆動される回転圧縮要素とを配設した横型多段回転圧縮機において、前記電動要素と回転圧縮要素とを区画するためにアルミニウム材からなるタックフレームがその外周縁部を前記密閉容器に溶接することにより取り付けられ、バッフル板としての機能と、前記回転圧縮要素に設けられている消音室のカバー板としての機能を有することを特徴とする横型多段回転圧縮機。
2. 前記タックフレームに小孔を設け、前記電動要素側と回転圧縮要素側とを連通して差圧を生じさせることを特徴とする請求項１に記載の横型多段回転圧縮機。
3. 前記小孔は直径２〜８ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載の横型多段回転圧縮機。

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