(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記第1の分割仕切り板および前記第2の分割仕切り板の板厚をH、前記第1の吐出弁および前記第2の吐出弁の板厚をα、前記第1の吐出孔および前記第2の吐出孔の直径をd、前記第1の弁押さえおよび前記第2の弁押さえの板厚をt、前記第1・第2の分割仕切り板の板厚Hから前記第1・第2の吐出弁取付け部の厚さを差し引いた空間の高さをh、前記第1の弁押さえおよび前記第2の弁押さえ間の隙間をγとしたとき、下記(1)式および(2)式を満足することを特徴とする請求項1に記載の密閉型圧縮機。
h/(t+α) ≧ 1 ……(1)
γ/d ≦ 0.07 ……(2)
前記請求項1ないし請求項2のいずれかに記載の密閉型圧縮機と、凝縮器と、膨張装置と、蒸発器とを備え、冷凍サイクル回路を構成することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本実施形態について、図面を参照して説明する。
図1は、密閉型圧縮機の縦断面図および冷凍サイクル装置の冷凍サイクル構成図である。
【0013】
図中1は、密閉型圧縮機(以下、単に「圧縮機」と呼ぶ)であり、この圧縮機1については後述する。前記圧縮機1の上端部には冷媒管Pが接続され、この冷媒管Pには凝縮器2と、膨張弁(膨張装置)3と、蒸発器4およびアキュームレータ5が順次設けられる。さらに、冷媒管Pはアキュームレータ5から2本に分岐し前記圧縮機1の側部に接続されていて、これらで冷凍サイクル装置Rの冷凍サイクルが構成される。
【0014】
冷凍サイクル装置Rでは、作動流体である冷媒が気体状のガス冷媒と液体状の液冷媒とに相変化しながら循環し、ガス冷媒から液冷媒に相変化する過程で放熱され、液冷媒からガス冷媒に相変化する過程で吸熱され、これらの放熱や吸熱を利用して暖房、冷房、加熱、冷却等が行われる。
【0015】
つぎに、前記圧縮機1について説明する。
圧縮機1は、密閉容器10を備えていて、この密閉容器10内部の上部側に電動機部11が収容され、下部側に圧縮機構部12が収容され、これら電動機部11と圧縮機構部12は回転軸13を介して連結される。密閉容器10の内底部には潤滑油Sが貯溜されるとともに、内部空間は圧縮機構部12で圧縮された高圧のガス冷媒で満たされる。
【0016】
密閉容器10の上面部には、孔部からなる吐出部1aが設けられ、前記凝縮器2に連通する冷媒管Pが接続される。さらに、密閉容器10の下部周壁には2個の孔部からなる吸込み部1b,2bが設けられ、アキュームレータ5に連通する冷媒管Pが接続される。
【0017】
上記電動機部11は、回転軸13に嵌着固定される回転子(ロータ)15と、この回転子15の外周面と狭小の間隙を介して内周面が対向し、密閉容器10内周壁に嵌着固定される固定子(ステータ)16とから構成される。
【0018】
回転軸13には、外周側に向けて張り出した二つの円柱状の偏心部a,bが形成されている。これら偏心部a,bは、回転軸13の軸方向に沿って所定寸法離間した位置に、回転軸13の回転方向に沿って180°変位した位置に設けられる。
【0019】
つぎに、圧縮機構部12について詳述する。
図2は、圧縮機構部12を拡大して示す縦断面図である。
圧縮機構部12は、回転軸13の軸方向に沿って主軸受17と、第1のシリンダ18と、仕切り板20と、第2のシリンダ22と、副軸受23を備えている。
【0020】
主軸受17は第1のシリンダ18に固定され、副軸受23は第2のシリンダ22と仕切り板20を介して第1のシリンダ18に固定される。これら主軸受17と副軸受23は、回転軸13を回転自在に軸支している。
【0021】
主軸受17には、第1のマフラケース25が固定されていて、これは主軸受17の周囲を囲む中空のケースであり、内部には第1マフラ室25aが形成される。さらに、第1のマフラケース25には、第1マフラ室25a内と密閉容器10内の空間とを連通する複数の連通孔cが設けられる。これらの連通孔cは、密閉容器10内底部に貯溜される潤滑油Sの液面よりも上方に位置している。
【0022】
前記副軸受23には、第2のマフラケース26が固定されていて、これは副軸受23の周囲を囲む中空のケースであり、内部には第2マフラ室26aが形成される。
第1のシリンダ18は、密閉容器10の内周壁に嵌着固定される。第1のシリンダ18の内径孔は、上端側を主軸受17により閉止され、下端側を仕切り板20により閉止されて、第1のシリンダ室18Aが形成されている。
【0023】
第2のシリンダ22は、仕切り板20を介して第1のシリンダ18に取付けられる。第2のシリンダ22の内径孔は、上端側を仕切り板20に閉止され、下端側を副軸受23に閉止されて、第2のシリンダ室22Aが形成されている。
第1・第2のシリンダ室18A、22Aには回転軸13が挿通され、回転軸13に形成される一方の偏心部aが第1のシリンダ室18A内に位置し、回転軸13に形成される他方の偏心部bが第2のシリンダ室22A内に位置する。
【0024】
一方の偏心部aにはローラ27が嵌合され、他方の偏心部bにもローラ28が嵌合される。これらのローラ27,28は、回転軸13の回転にともない外周壁の一部を第1・第2のシリンダ室18A,22Aの内周壁に当接しながら転動する。
また、第1・第2のシリンダ室18A,22Aには、それぞれスライド自在にブレード(図示せず)が設けられており、ブレードの先端部がスプリング等の弾性体により付勢されてローラ27,28の外周壁に当接する。
【0025】
第1・第2のシリンダ室18A,22Aの内周壁一部にローラ27,28の外周壁一部が当接し、ローラ27,28の外周壁にブレード30の先端部が弾性的に当接することにより、第1・第2のシリンダ室18A,22A内はローラ27,28の転動にともなって容積が変動する二つの空間に仕切られる。
【0026】
電動機部11に通電すると回転軸13が回転し、圧縮機構部12が駆動されることにより、一方の空間が負圧化されガス冷媒が流入する。ローラ27,28の転動にともなってガス冷媒が流入した一方の空間の容積が徐々に小さくなり、ガス冷媒が圧縮される。
所定圧にまで圧縮されると、第1マフラ室25aと、第2マフラ室26aおよび仕切り板20内の後述する第1仕切り板マフラ室30aと、第2仕切り板マフラ室30bに吐出され、そのあと、密閉容器10内の空間に導かれるようになっている。
【0027】
また、第1のシリンダ18には、低圧のガス冷媒を第1のシリンダ室18A内に吸込むための孔部である第1の吸込み部1bが設けられる。第2のシリンダ22には、低圧のガス冷媒を第2のシリンダ室22A内に吸込むための孔部である第2の吸込み部2bが設けられる。これら第1・第2の吸込み部1b,2bとアキュームレータ5との間に低圧のガス冷媒が流れる冷媒管Pが設けられる。
【0028】
第1のシリンダ18と第2のシリンダ22との間に介在される仕切り板20は、回転軸13の軸方向に沿って二つに分割されている。第1の分割仕切り板20aは、主軸受17とともに第1のシリンダ18の内径孔を閉止し、内径孔を第1のシリンダ室18Aとする。第2の分割仕切り板20bは、副軸受23とともに第2のシリンダ22の内径孔を閉止し、内径孔を第2のシリンダ室22Aとする。
【0029】
つぎに、第1のシリンダ室18A内と、第2のシリンダ室22A内で圧縮されたガス冷媒を密閉容器10内の空間に導くための構造について説明する。
主軸受17のフランジ部17aには、第1のシリンダ室18A内で圧縮されたガス冷媒を第1マフラ室25aに吐出する主軸受吐出孔32が設けられる。この主軸受吐出孔32は回転軸13の回転にともなう所定のタイミングで、第1のシリンダ室18Aに連通される。
【0030】
さらに、主軸受17のフランジ部17aには、主軸受吐出孔32を開閉する主軸受吐出弁33と、この主軸受吐出弁33の最大開度を規制する主軸受弁押さえ34が設けられる。第1のシリンダ18における主軸受吐出孔32に対向する部分には、切欠溝35が形成されている。
【0031】
二つに分割された仕切り板20の一方を構成する第1の分割仕切り板20aには、第1のシリンダ室18A内で圧縮されたガス冷媒を第1仕切り板マフラ室30aに吐出する第1の吐出孔36が形成される。第1の吐出孔36は、回転軸13の回転にともなう所定のタイミングで第1のシリンダ室18Aに連通される。また、第1の分割仕切り板20aには、第1の吐出孔36を開閉する第1の吐出弁37と、第1の吐出弁37の最大開度を規制する第1の弁押さえ38が設けられる。
【0032】
副軸受23のフランジ部23aには、第2のシリンダ室22A内で圧縮されたガス冷媒を第2マフラ室26aに吐出する副軸受吐出孔40が設けられる。この副軸受吐出孔40は回転軸13の回転にともなう所定のタイミングで、第2のシリンダ室22Aに連通される。
【0033】
さらに、副軸受23のフランジ部23aには、副軸受吐出孔40を開閉する副軸受吐出弁41と、この副軸受吐出弁41の最大開度を規制する副軸受弁押さえ42が設けられる。第2のシリンダ22における副軸受吐出孔40に対向する部分には、切欠溝43が形成されている。
【0034】
二つに分割された仕切り板20の他方を構成する第2の分割仕切り板20bには、第2のシリンダ室22A内で圧縮されたガス冷媒を第2仕切り板マフラ室30bに吐出する第2の吐出孔45が形成されている。第2の吐出孔45は、回転軸13の回転にともなう所定のタイミングで第2のシリンダ室22Aに連通される。また、第2の分割仕切り板20bには、第2の吐出孔45を開閉する第2の吐出弁46と、第2の吐出弁46の最大開度を規制する第2の弁押さえ47が設けられる。
【0035】
主軸受17に取付けられる第1のマフラケース25内の第1マフラ室25aと、二分割された仕切り板20に設けられる第1・第2仕切り板マフラ室30a,30bと、副軸受23に設けられる第2のマフラケース26内の第2マフラ室26aとは、互いに連通される。
【0036】
なお説明すると、主軸受17のフランジ部17aと、第1のシリンダ18と、第1の分割仕切り板20aとを貫通して、第1の吐出流路48が形成される。また、副軸受23のフランジ部23aと、第2のシリンダ22とを貫通して、第2の吐出流路49が形成される。これら第1・第2の吐出流路48,49は互いに連通され、したがって第1マフラ室25aと第1・第2仕切り板マフラ室30a,30bと第2マフラ室26aが連通されることとなる。
【0037】
このような構成において、電動機部11に通電し回転軸13が回転駆動されることにより、アキュームレータ5を通過した低圧のガス冷媒が冷媒管Pを介して吸込み部1b、2bから第1.第2のシリンダ室18A、22A内に吸込まれ、吸込まれたガス冷媒が圧縮される。
【0038】
第1のシリンダ室18A内で圧縮されたガス冷媒は、主軸受吐出孔32と第1の吐出孔36とから吐出され、第1のシリンダ室18Aから吐出される圧縮されたガス冷媒を通過する吐出孔32,36の総面積が大きくなる。
このため、第1のシリンダ室18Aから吐出されるガス冷媒の量が多くなった場合でも、圧縮されたガス冷媒が主軸受吐出孔32と第1の吐出孔36とを通過する際の圧力損失を抑制することができ、密閉型圧縮機1の性能を高めることができる。
【0039】
また、第2のシリンダ室22A内で圧縮されたガス冷媒は、副軸受吐出孔40と第2の吐出孔45とから吐出され、圧縮されたガス冷媒が第2のシリンダ室22Aから吐出される吐出孔40,45の総面積が大きくなる。
このため、第2のシリンダ室22Aから吐出されるガス冷媒の量が多くなった場合でも、圧縮されたガス冷媒が副軸受吐出孔40と第2の吐出孔45とを通過する際の圧力損失を抑制することができ、密閉型圧縮機1の圧縮性能を高めることができる。
【0040】
さらに、第1、第2仕切り板マフラ室30a,30bの容積を小さくすることにより、仕切り板20を薄型化することができ、よって、主軸受17と副軸受23との間隔を小さくすることができる。主軸受17と副軸受23との間隔が小さくなることにより、回転軸13が主軸受17や副軸受23に対して片当たりすることや、回転軸13の撓みを確実に防止する。
【0041】
第1のシリンダ18における主軸受吐出孔32に対向する部分に切欠溝35を設け、第2のシリンダ22における副軸受吐出孔40に対向する部分に切欠溝43を設けた。このため、ガス冷媒の圧縮工程の最終段階で主軸受吐出孔32や副軸受吐出孔40からのガス冷媒の吐出をスムーズに行わせることができる。
【0042】
第1マフラ室25aのガス冷媒は、第1のマフラケース25に設けられた連通孔cから密閉容器10内の空間に導かれる。この連通孔cは、密閉容器10内に貯溜されている潤滑油Sの液面よりも上方に位置しているため、連通孔cから密閉容器10内の空間に導かれるガス冷媒による潤滑油のフォーミングや、フォーミングされた潤滑油がガス冷媒とともに密閉容器10外部に排出されるのを抑制することができる。
【0043】
仕切り板20は、第1の分割仕切り板20aと第2の分割仕切り板20bの二つの部材を連結することにより形成されているため、第1、第2仕切り板マフラ室30a,30bを形成することや、第1、第2の弁押さえ38,47を設けることが容易に行える。
【0044】
図3は、第2の分割仕切り板20bの平面視である。ここでは図示しない第1の分割仕切り板20aも同様な構成をなしていて、第2の分割仕切り板20bの説明を適用して新たな説明は省略する。
図4は、
図3に示す第2の分割仕切り板20bに、第1の分割仕切り板20aを組合せるとともに、
図3のA−A線に沿う部分を縦断面にした図である。
【0045】
図3に示す第2の分割仕切り板20bにおいて、第2の弁押さえ47に第2の吐出弁46が重なり、第2の吐出弁46が第2の吐出孔45を開閉する。第2の分割仕切り板20bには、第2の吐出孔45周囲から先に説明した第2の吐出流路49に亘って、上部が開放された溝状の第2仕切り板マフラ室30bが設けられている。
【0046】
図4に示すように、第1の分割仕切り板20aにも、第1の吐出孔36周囲から先に説明した第1の吐出流路48に亘って下部が開放された溝状の第1仕切り板マフラ室30bが設けられている。これら第1・第2仕切り板マフラ室30a,30bは互いに第1・第2の分割仕切り板20a,20bの同位置に設けられ、互いの空間部が対向して同一空間を形成する。
【0047】
上述したとおり、第1の分割仕切り板20aには、第1のシリンダ室18A内で圧縮されたガス冷媒を吐出する第1の吐出孔36が形成されている。さらに、第1の分割仕切り板20aには、第1の吐出孔36を開閉する第1の吐出弁37と、第1の吐出弁37の最大開度を規制する第1の弁押さえ38が設けられる。
【0048】
第1の吐出弁37と第1の弁押さえ38の一端部は取付け具である取付けねじ52aを介して第1の分割仕切り板20aに取付け固定され、第1の弁押さえ38の他端部は第1の吐出孔36に対向する。
【0049】
第2の分割仕切り板20bには、第2のシリンダ室22A内で圧縮されたガス冷媒を吐出する第2の吐出孔45が形成されている。さらに、第2の分割仕切り板20bには、第2の吐出孔45を開閉する第2の吐出弁46と、第2の吐出弁46の最大開度を規制する第2の弁押さえ47が設けられる。
【0050】
第2の吐出弁46と第2の弁押さえ47の一端部は取付け具である取付けねじ52bを介して第2の分割仕切り板47に取付け固定され、第2の弁押さえ47の他端部は第2の吐出孔45に対向する。
第1の吐出孔36と第2の吐出孔45とは互いに対向する位置に設けられ、第1の吐出弁37と第1の弁押さえ38を取付ける取付けねじ52aと第2の吐出弁46と第2の弁押さえ47を取付けねじ52bとは互いに対向する位置に設けられる。
【0051】
このことから、第1の弁押さえ38と第2の弁押さえ47とは互いに同位置に、互いに対向して設けられることになる。ただし、第1の弁押さえ38と第2の弁押さえ47とは互いに所定の間隙γを有して取付けられていて、互いに密着はしない。
【0052】
図5(A)は第1の吐出弁37の縦断面図、
図5(B)は第1の弁押さえ38の縦断面図、
図5(C)は第1・第2の分割仕切り板20a,20bの縦断面図である。ここでは図示しない第2の吐出弁46と第2の弁押さえ47は、第1の吐出弁37と第1の弁押さえ38と同一構成であるので、同説明を適用して新たな説明は省略する。
【0053】
図5(A)に示す第1の吐出弁37は、所定の板厚αの薄葉状のばね板からなり、平面視では両端が半円状の略帯状をなす。一端部に取付けねじ52aが挿通するための取付け用孔53aが設けられていて、他端部で第1の吐出孔36を開閉自在に閉塞することができる。
【0054】
図5(B)に示す第1の弁押さえ38は、一端部が所定の板厚tを有し、取付けねじ52aをねじ止めするためのねじ孔54aが設けられる。第1の弁押さえ38の一端からねじ孔53aを含む所定長さLの表面部分は、高精度の平坦状に形成される、表面平坦部55である。この表面平坦部55から第1の弁押さえ38先端までは、断面湾曲状の湾曲部56に形成される。
【0055】
そして、第1の弁押さえ38の裏面全体は、高精度の平坦状に形成される、裏面平坦部57となっている。表面平坦部55と裏面平坦部57は互いに平行をなし、いずれか一方において傾きが生じてはならない。
図5(C)に示す第1・第2の分割仕切り板20a,20bは、上述したように取付けねじ52a,52bが挿通する取付け孔58a,58bが互いに同一位置に対向して設けられる。
【0056】
図4に示すように、取付けねじ52a,52bは、第1・第2の分割仕切り板20a,20bに設けられる取付け孔58a,58bを介して第1・第2の吐出弁37,46に設けられる取付け用孔53a,53bを挿通し、第1・第2の弁押さえ38,47に設けられるねじ孔54a,54bにねじ止めされる。
【0057】
なお、取付けねじ52a,52bの頭部fは第1・第2の分割仕切り板20a,20bから突出するが、ねじ部gは、第1・第2の弁押さえ38,47のねじ孔53a,53bの長さの範囲内の長さのものを用いることが必要であり、第1・第2の弁押さえ38,47の裏面から突出してはならない。それにより、第1・第2の分割仕切り板20a,20b相互間の隙間γの設定の支障とならずにすむ。
【0058】
これらの取付け孔58a,58bと所定間隔を有して取付けられる第1の吐出孔36と第2の吐出孔45は、上述したように互いに同一位置に対向して設けられ、互いに同一直径φdに設定される。
【0059】
第1・第2の分割仕切り板20a,20bの板厚をHとしたとき、第1の吐出弁37と第1の弁押さえ38の取付け部の厚さeを差し引いた空間の高さをhとする。
上記条件から、下記(1)式と、(2)式を満足するように設定する。
h/(t+α) ≧ 1 ……(1)
γ/d ≦ 0.07 ……(2)
すなわち、(1)式を満足することで、第1・第2の分割仕切り板20a,20bそれぞれの板厚内に第1・第2の弁押さえ38,47を収容容できる。
【0060】
また、第1・第2の弁押さえ38,47の表面は、一端から所定長さLの部分が平坦状に形成され、裏面全体は、表面平坦部と平行をなす平坦状に形成されている。そのため、第1・第2の弁押さえ38,47の板厚を拡大して剛性の増大を図ることができ、過圧縮時等における剛性不安が解消される。
【0061】
一方、第1の弁押さえ38と第2の弁押さえ47は、一端部側は板厚を拡大できるが、先端側は一端部側よりも板厚が薄くなる。そのため、組立て時において互いに接触して、γ=0とすることが理想であるが、これら弁押さえ38,47の製作公差および第1・第2の分割仕切り板20a,20bに対する組立て誤差の条件から困難である。
【0062】
そこで、(2)式を満足することにより、一方の吐出弁(例えば)38が一端部を変形して吐出孔36を開放し、対向する弁押さえ38に受け止められ、その受け止めた弁押さえ38が撓み変形を生じたときに、対向する弁押さえ47に接触することにより、過剰な撓み変形を抑制して信頼性の向上を得られる。
(2)式で規制した数値(0.07)を超えるような隙間γを形成すると、変形した吐出弁37を受け止めた際の弁押さえ38の撓み変形が大になり、信頼性の欠如となる。
【0063】
図6は、本実施形態の変形例を示す図である。
ここでは、取付け具として取付けリベット152a,152bを用いている。取付け具以外の各構成部品および条件は先に説明したものと同一であるので、新たな説明は省略する。
【0064】
第1・第2の弁押さえ38,47は、先に説明したねじ孔54a,54bに代って、取付け用孔154a,154bが設けられる。そして、第1・第2の弁押さえ38,47の裏面から取付け用孔154a,154bに亘って、取付け用孔154a,154bよりも大径の凹部155a,155bが設けられる。
【0065】
取付けリベット152a,152bの頭部mは、第1・第2の分割仕切り板20a,20bから突出するが、取付けリベット152a,152bの押さえ端部nは第1・第2の分割仕切り板20a,20bに設けられる凹部155a,155b内に収容される。
すなわち、取付けリベット152a,152bの押さえ端部nが第1・第2の分割仕切り板20a,20bの裏面から突出することはなく、したがって、第1・第2の分割仕切り板20a,20b相互の隙間γの設定の支障とならずにすむ。
【0066】
なお、上記実施形態では、主軸受吐出孔32および副軸受吐出孔40を備えたものについて説明したが、主軸受吐出孔32および副軸受吐出孔40は必須の構成ではない。
以上、本実施形態を説明したが、上述の実施形態は、例として提示したものであり、実施形態の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。