JP6257364B2 - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Description

この発明は、密閉型圧縮機に関する。

従来の密閉型圧縮機としては、密閉容器内部に、電動機部と、電動機部によって駆動される圧縮機構部とを具備するものが知られている。圧縮機構部は、電動機部の回転力を圧縮機構部に伝達するための偏心軸部を有するクランク軸と、偏心軸部に回転自在に嵌合して設置されたピストンと、円筒状の気室を有するシリンダと、シリンダに設けられたベーン溝に摺動自在に嵌合して設置されたベーンと、シリンダの軸方向両端に設置された上軸受と下軸受とで構成されている。

上記のように構成された従来の密閉型圧縮機では、密閉容器と圧縮機構部とを溶接固定するため、シリンダに応力が発生していた。例えば、溶接固定を行うことによってシリンダにかかる応力としては、溶接箇所からシリンダ内部に熱変化が加わることによって生じる熱応力、溶接時にシリンダが溶接箇所の対向面で密閉容器に押し付けられることによって生じる応力、溶接後に溶接箇所が冷却され密閉容器が溶接箇所の方向へ収縮することによって生じる応力、等が挙げられる。

シリンダに作用するこれらの応力は、円筒形状のシリンダとは非対称に形成されたベーン溝に集中するため、従来では、ベーン溝が変形してしまうことがあった。このため、従来では、ベーンとベーン溝との摺動性が悪化して、圧縮性能が低下し、さらには、ベーンが摩耗／損傷してしまうおそれがあった。

この問題について、例えば、以下に示す特許文献１では、シリンダは密閉容器に３箇所の溶接固定部で溶接固定してあり、この溶接固定する位置のうち、ベーン溝を挟む２箇所の溶接固定部と、ベーン溝との間に、各々半径方向に溝を設けていた。特許文献１に示す従来技術では、シリンダに半径方向の溝を形成することによって、溶接固定時に発生する熱応力をベーン溝に伝えにくくして、ベーン溝の変形を抑制していた。

また、以下に示す特許文献２では、ブラケットをシリンダにネジ固定し、ブラケットと密閉容器とを溶接固定することによって、溶接時にブラケットに発生する変形を直接シリンダに伝えないようにして、ベーン溝の変形を抑制していた。また、特許文献２に記載の従来技術では、ブラケットの溶接近傍に切り欠けを設け、シリンダに熱応力を伝えにくい構成としていた。

特開平１１−３２４９５８号公報（第５頁、図６） 特開平９−３２７３１号公報（第４頁、図１および図２）

しかしながら、特許文献１に示す従来技術では、溶接固定時に発生する熱応力をベーン溝に伝えにくくしているのみであり、溶接時にシリンダが溶接箇所の対向面で密閉容器に押し付けられることによって生じる応力、および、溶接後に溶接箇所が冷却され密閉容器が溶接箇所の方向へ収縮することによって生じる応力を抑制することは困難であった。このため、特許文献１に係る従来技術では、依然として、ベーン溝が変形するおそれがあった。

また、特許文献２に示す従来技術では、ブラケットをシリンダにネジ固定し、ブラケットと密閉容器とを溶接固定することによって、ブラケットに発生する変形を直接シリンダに伝えないようにしていたが、ブラケットの追加は、コスト増加および重量増加に直結してしまう問題があった。

この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ベーン溝の変形を簡便な構成で抑制することによって、低コスト化、高信頼性および圧縮効率向上が達成された密閉型圧縮機を得ることである。

この発明に係る密閉型圧縮機は、円筒形状の密閉容器と、前記密閉容器に収容され、圧縮室内に配置されて吸入側と吐出側とを仕切るベーンを摺動自在に保持するベーン溝が径方向に形成された圧縮機構部と、を含み、前記圧縮機構部の外周面には、前記密閉容器の軸方向に沿って溝部が形成されていると共に、前記密閉容器の内周面に当接する当接支持部が形成されており、前記溝部は、前記圧縮機構部の周方向に沿って、前記圧縮機構部の円周の１〜２０％の長さに形成されており、前記圧縮機構部と前記密閉容器とは、前記溝部に対向する前記当接支持部にて、溶接されており、前記圧縮機構部と前記密閉容器との溶接固定部は、前記密閉容器の中心軸回りに、前記溝部から１４０度〜２２０度の範囲にあることを特徴とする。

この発明によれば、低コスト化、高信頼性および圧縮効率向上が達成された密閉型圧縮機を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係る密閉型圧縮機の縦断面を概略的に示す概略図である。 図１に示す密閉容器と圧縮機構部との溶接固定部を示す横断面図である。 図２に示す溝部の拡大図である。

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付して、その説明を適宜省略または簡略化する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る密閉型圧縮機１００の縦断面を概略的に示す概略図である。図２は、図１に示す密閉容器１と圧縮機構部３との溶接固定部１５を示す横断面図である。図１に示すように、密閉容器１の内部には、電動機部２および圧縮機構部３が収容される。電動機部２は、主軸４を介して圧縮機構部３に駆動力を伝達する。なお、以下の説明では、円筒形状の密閉容器１の軸方向（図示の上下方向）を、単に軸方向といい、密閉容器１の中心軸を通り且つ中心軸に交差する方向を、単に径方向という。

圧縮機構部３は、偏心軸部５、シリンダ６、上軸受７、下軸受８およびピストン９を含む。偏心軸部５は、主軸４に取り付けられており、圧縮機構部３からの駆動力が伝達される。シリンダ６の軸方向両端には、上軸受７および下軸受８が取り付けられる。シリンダ６、上軸受７および下軸受８は、図２に示す圧縮室１３を形成する。圧縮室１３内には、主軸４に取り付けられた偏心軸部５と、偏心軸部５に取り付けられたピストン９と、ベーン１１とが配置される。

シリンダ６には、径方向のベーン溝１０が形成される。ベーン溝１０は、ベーン１１を径方向に摺動自在に保持する。ベーン１１の背面側では、ベーン１１と密閉容器１との間にバネ部材１２が設置される。ベーン１１は、バネ部材１２によって、ピストン９に押し付けられる。

また、シリンダ６には、径方向の吸入口１４が形成される。図１に示す吸入マフラー５０から吸入された冷媒は、図２に示す吸入口１４から圧縮室１３内に導かれる。図１に示す上軸受７および下軸受８には、図示を省略してある吐出口が形成されており、圧縮室１３で圧縮された冷媒は、吐出口から排出される。吐出口は、図２に示す吸入口１４とは、ベーン１１を挟んで反対側で、圧縮室１３に連通するように形成される。なお、シリンダ６には、軸方向に沿って、例えば冷媒流路を形成する複数の貫通穴１８および複数のネジ穴１９等が形成されている。

次に、上記のように構成された密閉型圧縮機１００の動作について説明する。電動機部２を駆動することによって、主軸４に回転力が伝達される。主軸４に伝達された回転力は、主軸４に取り付けられた偏心軸部５に伝達し、偏心軸部５に取り付けられたピストン９は圧縮室１３内で自転運動（回転）する。

ピストン９が圧縮室１３内で回転すると、吸入口１４から低圧の冷媒が圧縮室１３内に供給される。さらに、ピストン９が回転することによって、圧縮室１３の体積が小さくなって冷媒が圧縮される。圧縮された冷媒は、上軸受７および下軸受８に形成された吐出口から密閉容器１内に吐出される。このとき、ベーン１１は、バネ部材１２および密閉容器１内に放出された高圧の冷媒によって、ピストン９に押し付けられており、ピストン９の動きと連動してベーン溝１０内を径方向に摺動する。ベーン１１は、このように動作して、シリンダ６の吸入側と吐出側を仕切る役割を果たす。

次に、図２を用いて、密閉容器１と圧縮機構部３との溶接固定について、具体的に説明する。この実施の形態では、シリンダ６と密閉容器１とを溶接する例について説明する。

シリンダ６は、円筒形状の密閉容器１に収容される。シリンダ６は、概略円筒形状であり、その外周面は、密閉容器１の内周面に当接する。密閉容器１の内周面に当接するシリンダ６の外周面は、当接支持部１７を構成する。

シリンダ６の外周面には、その周方向に沿って、３つの溝部１６が形成される。各溝部１６は、密閉容器１の軸方向に沿って、密閉容器１とシリンダ６とが接触しないように形成される。各溝部１６は、シリンダ６の上面および下面に連通するように軸方向に延びており、３つの溝部１６を形成することによって、周方向に沿った３つの当接支持部１７が形成される。各溝部１６は、密閉容器１とは接触せず、隣り合う当接支持部１７の間に位置する。なお、各溝部１６の周方向長さＬは、好適には、シリンダ６の円周の１〜２０％である。

シリンダ６と密閉容器１とは、溝部１６に対向する当接支持部１７の溶接固定部１５にて、溶接固定される。すなわち、シリンダ６と密閉容器１は、密閉容器１の中心軸および圧縮室１３を挟んで、溝部１６とは反対側の当接支持部１７で溶接固定される。つまり、この実施の形態では、密閉容器１の中心軸および圧縮室１３を挟んで、一方の側でシリンダ６の外周面に溝部１６を形成し、他方の側でシリンダ６と密閉容器１とが溶接固定されている。なお、シリンダ６と密閉容器１との溶接は、例えば、アークスポット溶接等のアーク溶接によって行われる。

シリンダ６と密閉容器１との溶接固定部１５は、好適には、溝部１６の数と等しい。この実施の形態では、３つの溝部１６を形成したので、溶接固定部１５は３箇所である。また、好適には、溶接固定部１５は、溶接固定部１５に対向する溝部１６から、密閉容器１の中心軸回りに、１４０度〜２２０度の範囲にある。

図３は、図２に示す溝部１６の拡大図である。溶接固定部１５にて溶接が行われると、その対向する位置で、径方向の応力２０が発生する。応力２０は、溶接時に、シリンダ６が密閉容器１に押し付けられ密閉容器１からの反作用によって発生する径方向の応力２０である。または、応力２０は、溶接後に、溶接固定部１５が冷却されて密閉容器１が収縮し、密閉容器１がシリンダ６を押し付けることによって発生する径方向の応力２０である。

この実施の形態では、図２に示すように、溶接固定部１５に対向する位置に溝部１６を形成してある。すなわち、溶接固定部１５の径方向に沿って、シリンダ６の反対側に、溝部１６が配置される。このため、図３に示すように、応力２０は溝部１６に対応する位置に作用する。溝部１６は、シリンダ６の外周形状とは、非対称に形成されているので、径方向の応力２０は、溝部１６に集中する。具体的には、径方向の応力２０は、応力２１としてシリンダ６の溝部１６に作用する。したがって、仮に、大きな応力２０が発生した場合であっても、溝部１６の端が微小変形するのみであり、応力２０が分散される。その結果、この実施の形態では、シリンダ６の内部での変形が抑制される。

上記のように、この実施の形態では、シリンダ６の内部に形成されたベーン溝１０の変形を抑制することができるので、ベーン溝１０とベーン１１とのクリアランスを小さくすることができる。したがって、この実施の形態では、圧縮工程の漏れ損失を小さくして、圧縮機の効率を向上させることができる。その結果、この実施の形態では、圧縮機および圧縮機を含む空気調和機の省エネルギー化を達成することができる。

なお、好適には、溶接固定部１５は、溶接固定部１５に対向する溝部１６から、密閉容器１の中心軸回りに、１４０度〜２２０度の範囲にある。このように、溶接固定部１５を配置することによって、溶接時に発生する径方向の応力２０を溝部１６に好適に作用させることができる。

また、好適には、溝部１６の周方向長さＬは、シリンダ６の円周の１〜２０％である。このように溝部１６を形成することによって、当接支持部１７と密閉容器１との間の摩擦力を確保しつつ、且つ、溶接時に発生する径方向の応力２０を溝部１６に好適に作用させることができる。

上記のように、この実施の形態では、溝部１６に対向する位置で、シリンダ６と密閉容器１との溶接が行われる。その結果、この実施の形態では、溶接時に発生する径方向の応力２０が溝部１６に集中するため、シリンダ６には、直接的に応力が作用しない。したがって、この実施の形態では、シリンダ６に形成されたベーン溝１０の変形が簡便な構成で抑制されており、低コスト化、高信頼性および圧縮効率向上が達成された密閉型圧縮機１００が得られる。

この発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々に改変することができる。すなわち、上記の実施の形態の構成を適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成に代替させてもよい。さらに、その配置について特に限定のない構成要件は、実施の形態で開示した配置に限らず、その機能を達成できる位置に配置することができる。

例えば、上記の実施の形態では、３つの溝部１６を形成した例について説明したが、溝部１６の数は適宜変更することができる。

また、例えば、上記の実施の形態では、シリンダ６と密閉容器１とを溶接する例について説明したが、上軸受７または下軸受８等の他の構成と密閉容器１とを溶接する場合にも適用することができる。すなわち、上軸受７または下軸受８等の他の構成に、溝部および当接支持部を設けて、溝部に対向する位置で、密閉容器１との溶接を行っても良い。この場合にも、溶接時に発生する径方向の応力が溝部に集中するため、溝部を形成した構成部材に応力が直接的に作用することを抑制することができる。

１ 密閉容器、２ 電動機部、３ 圧縮機構部、４ 主軸、５ 偏心軸部、６ シリンダ、７ 上軸受、８ 下軸受、９ ピストン、１０ ベーン溝、１１ ベーン、１２ バネ部材、１３ 圧縮室、１４ 吸入口、１５ 溶接固定部、１６ 溝部、１７ 当接支持部、１８ 貫通穴、１９ ネジ穴、２０ 応力、２１ 応力、５０ 吸入マフラー、１００ 密閉型圧縮機。

Claims (5)

1. 円筒形状の密閉容器と、
   前記密閉容器に収容され、圧縮室内に配置されて吸入側と吐出側とを仕切るベーンを摺動自在に保持するベーン溝が径方向に形成された圧縮機構部と、を含み、
   前記圧縮機構部の外周面には、前記密閉容器の軸方向に沿って溝部が形成されていると共に、前記密閉容器の内周面に当接する当接支持部が形成されており、
   前記溝部は、前記圧縮機構部の周方向に沿って、前記圧縮機構部の円周の１〜２０％の長さに形成されており、
   前記圧縮機構部と前記密閉容器とは、前記溝部に対向する前記当接支持部にて、溶接されており、
   前記圧縮機構部と前記密閉容器との溶接固定部は、前記密閉容器の中心軸回りに、前記溝部から１４０度〜２２０度の範囲にあることを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 前記圧縮機構部の外周面には、その周方向に沿って、複数の前記当接支持部が形成されるように、複数の前記溝部が形成されたことを特徴とする請求項１記載の密閉型圧縮機。
3. 隣り合う前記当接支持部の間には、前記複数の溝部のそれぞれが形成されたことを特徴とする請求項２記載の密閉型圧縮機。
4. 前記圧縮機構部と前記密閉容器とは、前記複数の溝部のそれぞれに対向する前記当接支持部にて、溶接されたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の密閉型圧縮機。
5. 前記溝部の数および前記圧縮機構部と前記密閉容器との前記溶接固定部の数が等しいことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の密閉型圧縮機。

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