JP3581912B2 - ロータリー圧縮機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ローラがシリンダ室で偏心回転するロータリー圧縮機の改良に関し、特にローラとクランク軸の偏心軸部との片当たり対策に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８に示すように、ロータリー圧縮機では、クランク軸（ａ）の偏心軸部（ｂ）に挿着されたローラ（ｃ）がシリンダ（ｄ）のシリンダ室（ｅ）に配置され、上記クランク軸（ａ）を軸心（ｆ）回りに回転させて上記ローラ（ｃ）をシリンダ室（ｅ）で偏心回転させるとともに、その偏心回転運動により上記シリンダ（ｄ）に形成されたブレード摺動溝（図示せず）にブレード（図示せず）を摺動させつつ揺動させることにより、上記シリンダ室（ｅ）をブレードで吸入室と圧縮室とに区画し、気体を吸入室に吸入する一方、圧縮室で圧縮するようになっている。図８中、（ｇ），（ｈ）はシリンダ室（ｅ）を密閉するフロント及びリヤヘッド、（ｉ），（ｊ）はフロント及びリヤヘッド（ｇ），（ｈ）に突設された軸受部、（ｋ）はシリンダ室（ｅ）の吸入室に気体を吸入する吸入ポートである。
【０００３】
このようなロータリー圧縮機は、例えば特開平８−１５１９８９号公報等に開示されているようなローラとブレードとが別体である圧縮機や、特開平７−２７０７４号公報等に開示されているようなローラとブレードとが一体物である圧縮機とに大別される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の如きロータリー圧縮機では、クランク軸（ａ）はフロント及びリヤヘッド（ｇ），（ｈ）の軸受部（ｉ），（ｊ）に挿入されて回動可能に支持されていて両者間に僅かな隙間があることから、起動時や圧縮時にクランク軸（ａ）が傾いたり、ローラ（ｃ）にガタツキが生ずると、図８に符号（ｍ）を付して示すように、クランク軸（ａ）の偏心軸部（ｂ）のエッジがローラ（ｃ）の内周面に当たるいわゆる片当たりが発生し、異常摩耗や焼付き等の原因となって信頼性を損うおそれがある。
【０００５】
また、ローラ（ｃ）とブレードとが一体物である圧縮機では、ブレードがブレード摺動溝に挿入されているため、片持ち状態となり動きが拘束されて傾き易く、片当たりの発生頻度が高くなる。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ローラの内周面に対するクランク軸の偏心軸部の片当たりをなくし、異常摩耗や焼付き等をなくそうとすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、クランク軸の偏心軸部のエッジが接触する箇所を弾性変形し易くしたことを特徴とする。
【０００８】
具体的には、本発明は、図１〜４，図６及び図７に示すように、クランク軸（２６）の偏心軸部（２６ｂ）に挿着されたローラ（２０）をシリンダ（１２）のシリンダ室（１１）に配置するとともに、ブレード（２１）を上記シリンダ（１２）に形成されたブレード摺動溝（１２ｄ）に挿入して回動挟持体（２２）で摺動及び揺動可能に挟持し、上記クランク軸（２６）を軸心（Ｐ）回りに回転させて上記ローラ（２０）をシリンダ室（１１）で偏心回転させるとともに、上記ブレード（２１）を摺動させつつ揺動させることにより、上記シリンダ室（１１）をブレード（２１）で吸入室（１１ａ）と圧縮室（１１ｂ）とに区画し、気体を吸入室（１１ａ）に吸入する一方、圧縮室（１１ｂ）で圧縮するロータリー圧縮機を前提とし、次のような解決手段を講じた。
【０００９】
すなわち、本発明の第１の解決手段は、上記ローラ（２０）とクランク軸（２６）の偏心軸部（２６ｂ）との間に弾性体からなるブッシュ（２８）を挿入する。この場合、該ブッシュ（２８）の挿入幅（Ｗ１）を上記ローラ（２０）の内周幅（Ｗ２）よりも広く設定する。また、ブッシュ（２８）の挿入方向両端部をローラ（２０）内周面から外方に延出して弾性変形可能にしたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の第２の解決手段は、第１の解決手段において、図５に示すように、ブッシュ（２８）内周面の両端に外方に拡大するテーパ面（２８ａ）を周方向に形成したことを特徴とする。
【００１１】
上記の構成により、本発明の第１，２の解決手段では、ローラ（２０）がシリンダ室（１１）を偏心回転し、この偏心回転運動に伴いブレード（２１）がブレード摺動溝（１２ｄ）内で回動挟持体（２２）に挟持されて摺動しつつ揺動する。これにより、上記シリンダ室（１１）がブレード（２１）によって吸入室（１１ａ）と圧縮室（１１ｂ）とに区画され、吸入室（１１ａ）に吸入された気体が圧縮室（１１ｂ）で圧縮される。
【００１２】
この際、クランク軸（２６）が傾いたり、ローラ（２０）にガタツキが生ずると、図２に符号（Ｃ）を付して示すように、クランク軸（２６）の偏心軸部（２６ｂ）のエッジがブッシュ（２８）の内周面に当たって片当たりが発生するが、該部分はその押付力により弾性変形し、押付力が吸収されて弱められるため異常摩耗や焼付き等が発生せず、信頼性が向上する。
【００１３】
特に、第２の解決手段では、ブッシュ（２８）内周面に形成したテーパ面（２８ａ）にクランク軸（２６）の偏心軸部（２６ｂ）のエッジが沿って面接触状態となり易く、押付力がさらに弱められて信頼性が一層向上する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００１５】
図６及び図７は、本発明の実施の形態に係るロータリー圧縮機の全体構成を示す。図６及び図７において、（１）はケーシングであって、該ケーシング（１）は、円筒形の中間筒体（２）の上端開口部を上蓋（３）で、下端開口部を下蓋（４）でそれぞれ覆って内部が密閉された密閉構造に構成され、上記中間筒体（２）の下端寄りにはケーシング（１）内に気体を導入する吸入管（５）が接続されているとともに、上記上蓋（３）にはケーシング（１）内で圧縮された高圧の圧縮気体を外部に吐出する吐出管（６）が接続されている。
【００１６】
上記ケーシング（１）の下端寄りには、気体を吸入圧縮する圧縮機構（７）が上記吸入管（５）に対応して配置されているとともに、その上方には該圧縮機構（７）を作動させる駆動機構（８）が内部空間のほぼ全域を占めるように配置されている。そして、上記ケーシング（１）の下端部分の空間（下蓋（４）部分）を潤滑油（Ｏ）を貯溜する油溜め部（９）とし、その他の空間を圧縮気体を貯溜する貯溜空間（１０）としている。
【００１７】
上記圧縮機構（７）は、横断面円形のシリンダ室（１１）を有するシリンダ（１２）を備えてなり、該シリンダ（１２）の上下両面には、中央にボス状の軸受部（１３ａ）を有するフロントヘッド（１３）と、同じく中央にボス状の軸受部（１４ａ）を有するリヤヘッド（１４）とが複数本のボルト（１５），（１５），…で締結され、上記シリンダ室（１１）を密閉している。また、上記シリンダ（１２）はケーシング（１）の中間筒体（２）内壁に固定され、ケーシング（１）内に水平に安定して支持されている。なお、上記フロントヘッド（１３）の軸受部（１３ａ）周りには、マフラー部材（１６）が円環状の隙間をあけて取り付けられている。
【００１８】
上記シリンダ（１２）には吸入ポート（１２ａ）が開設され、該吸入ポート（１２ａ）により上記吸入管（５）とシリンダ室（１１）とを連通している。また、上記シリンダ（１２）の吸入ポート（１２ａ）側方には吐出ポート（１２ｂ）が開設され、該吐出ポート（１２ｂ）はその背面側に形成された凹所（１２ｃ）に連通し、該凹所（１２ｃ）は、上記フロントヘッド（１３）に形成された貫通孔（図示せず）によって上記貯溜空間（１０）に連通しており、これにより、上記シリンダ室（１１）が貯溜空間（１０）に連通している。
【００１９】
上記凹所（１２ｃ）には、板ばね状の吐出弁（１７）が上記吐出ポート（１２ｂ）を開閉可能にピン（１８）で支持されて配置され、上記貯溜空間（１０）に吐出された圧縮気体がシリンダ室（１１）に逆流しないようになされている。
【００２０】
上記シリンダ（１２）のシリンダ室（１１）にはピストン（１９）が配置され、該ピストン（１９）は、円形の挿着孔（２０ａ）を有する円環状のローラ（２０）と、該ローラ（２０）の側壁に半径方向外方に一体に突設された矩形板状のブレード（２１）とで構成され、上記ローラ（２０）は、後述するクランク軸（２６）によってシリンダ室（１１）に偏心配置されている。
【００２１】
上記シリンダ（１２）の吸入ポート（１２ａ）と吐出ポート（１２ｂ）との間には、シリンダ半径方向外方に延びるブレード摺動溝（１２ｄ）が形成され、該ブレード摺動溝（１２ｄ）の手前側には真円形状の膨出凹部（１２ｅ）が形成され、該膨出凹部（１２ｅ）には、回動挟持体（２２）を構成する２つの半円ブロック形状の挟持部材（２３），（２３）が回動中心（Ｑ）回りに回動可能に配置されている。そして、上記ピストン（１９）のブレード（２１）は、上記ブレード摺動溝（１２ｄ）に挿入されて上記挟持部材（２３），（２３）で両側からシリンダ半径方向に摺動可能に挟持されているとともに、回動挟持体（２２）の自転によりその回動中心（Ｑ）回りに揺動するようになっている。
【００２２】
一方、上記駆動機構（８）は、ステータ（２４）とローラ（２５）とで構成された電動モータを備えてなり、上記ステータ（２４）はケーシング（１）の中間筒体（２）内壁に固定支持され、上記ローラ（２５）はステータ（２４）の内側に周方向に隙間をあけて同心円状に配置されている。さらに、上記ロータ（２５）の内側にはクランク軸（２６）の上半部分が軸心（Ｐ）回りに回転一体に装着され、該クランク軸（２６）の下半部分は上記フロントヘッド（１３）及びリヤヘッド（１４）の両軸受部（１３ａ），（１４ａ）に回転可能に嵌挿支持されている。また、上記クランク軸（２６）には軸心方向に延びる油通路（２６ａ）が形成され、クランク軸（２６）の下端には遠心式の油ポンプ（２７）が装着されている。該油ポンプ（２７）は上記油溜め部（９）の潤滑油（Ｏ）に常時浸漬され、クランク軸（２６）の回転に応じて潤滑油（Ｏ）を上記油通路（２６ａ）に吸い上げて上記圧縮機構（７）及び駆動機構（８）の各摺動箇所に供給するようになっている。
【００２３】
上記クランク軸（２６）の下端寄りには偏心軸部（２６ｂ）が形成され、該偏心軸部（２６ｂ）は上記シリンダ室（１１）に位置してピストン（１９）のローラ（２０）の挿着孔（２０ａ）に回転一体に挿着され、上記クランク軸（２６）の軸心（Ｐ）回りの回転により、上記ローラ（２０）をシリンダ室（１１）で偏心回転させ、ブレード（２１）によりシリンダ室（１１）を吸入室（１１ａ）と圧縮室（１１ｂ）とに区画するようになっている。この吸入室（１１ａ）及び圧縮室（１１ｂ）の容積は、ローラ（２０）の偏心回転運動により漸次相対変化するものであり、ローラ（２０）が吸入ポート（１２ａ）及び吐出ポート（１２ｂ）を同時に閉塞する上死点の位置にある時は、シリンダ室（１１）全体が吸入室（１１ａ）となる一方、それと１８０°反対の下死点の位置にローラ（２０）がある時は、吸入室（１１ａ）と圧縮室（１１ｂ）との容積がブレード（２１）を境に均等になるようになっている。
【００２４】
図１〜４に示すように、上記ローラ（２０）の半径方向内側部分は挿入方向の幅が狭くなっている。つまり、ローラ（２０）の挿着孔（２０ａ）の内径は、挿入方向中央部分が小さく、挿入方向両端部分が大きくなっている。本発明の特徴として、上記ローラ（２０）とクランク軸（２６）の偏心軸部（２６ｂ）との間には、弾性体からなるブッシュ（２８）が挿入され、該ブッシュ（２８）の挿入幅（Ｗ１）は、上記ローラ（２０）の内周幅（Ｗ２）よりも広く設定され、ブッシュ（２８）の挿入方向両端部がローラ（２０）内周面から外方に延出して弾性変形可能になっている。なお、上記ブッシュ（２８）はそれを構成する材質に起因して弾性を有してもよく、厚みを薄くすることによって弾性を確保してもよい。 図５はその変形例を示し、上記ブッシュ（２８）内周面の両端に外方に拡大するテーパ面（２８ａ）を周方向に形成したものである。
【００２５】
このように構成されたロータリー圧縮機は、例えば空気調和装置の冷媒回路において冷媒ガスを圧縮するために用いられる。この場合、冷媒ガスが蒸発器から吸入管（５）を経てシリンダ室（１１）の吸入室（１１ａ）に吸入され、吸入された冷媒ガスはローラ（２０）の偏心回転運動に伴い圧縮室（１１ｂ）で圧縮され、高圧状態となって吐出ポート（１２ｂ）からフロントヘッド（１３）の軸受部（１３ａ）とマフラー部材（１６）との間の隙間を経て貯溜空間（１０）に吐出され、吐出管（６）を経て凝縮器に吐出される。この間、圧縮室（１１ｂ）では冷媒ガスは潤滑油（Ｏ）が混入された混合ガスの状態で圧縮されるため、貯溜空間（１０）では潤滑油（Ｏ）がミスト状態で飛散しており、このミスト状態の潤滑油（Ｏ）は冷媒ガスから分離して油溜め部（９）に回収される。
【００２６】
この際、クランク軸（２６）が傾いたり、ローラ（２０）にガタツキが生ずると、図２に符号（Ｃ）を付して示すように、クランク軸（２６）の偏心軸部（２６ｂ）のエッジがブッシュ（２８）の内周面に当たって片当たりが発生するが、該部分はその押付力により弾性変形することから、この弾性変形により押付力を吸収して弱めることができ、異常摩耗や焼付き等の発生を防止することができて信頼性を向上させることができる。
【００２７】
特に、図５の変形例では、ブッシュ（２８）内周面に形成したテーパ面（２８ａ）にクランク軸（２６）の偏心軸部（２６ｂ）のエッジが沿って面接触状態となり易いため、押付力をさらに弱めることができて信頼性を一層向上させることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る本発明によれば、ローラ（２０）とクランク軸（２６）の偏心軸部（２６ｂ）との間に挿入した弾性体からなるブッシュ（２８）により、クランク軸（２６）の偏心軸部（２６ｂ）のエッジがブッシュ（２８）の内周面に当たって片当たりしても、その押付力を弱めて異常摩耗や焼付き等の発生を防止することができる。
【００２９】
請求項２に係る本発明によれば、ブッシュ（２８）内周面に形成したテーパ面（２８ａ）にクランク軸（２６）の偏心軸部（２６ｂ）のエッジを沿わせて面接触状態となり易くすることにより、押付力をさらに弱めて信頼性を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るロータリー圧縮機の圧縮機構部分の正常時における縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るロータリー圧縮機の圧縮機構部分においてロータが傾いた状態における縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るロータリー圧縮機の圧縮機構を構成するピストンのロータを示し、（ａ）はブッシュを挿着した状態の平面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図４】図３（ｂ）のＡ部拡大図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るロータリー圧縮機のブッシュの変形例を示す図４相当図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るロータリー圧縮機の全体構成を示す縦断面図である。
【図７】図６のXII −XII 線における断面図である。
【図８】従来例に係るロータリー圧縮機の圧縮機構部分においてロータが傾いた状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
（１１） シリンダ室
（１１ａ） 吸入室
（１１ｂ） 圧縮室
（１２） シリンダ
（１２ｄ） ブレード摺動溝
（２０） ローラ
（２１） ブレード
（２２） 回動挟持体
（２６） クランク軸
（２６ｂ） 偏心軸部
（２８） ブッシュ
（２８ａ） テーパ面
（Ｗ１） 挿入幅
（Ｗ２） 内周幅

Claims (2)

1. クランク軸（２６）の偏心軸部（２６ｂ）に挿着されたローラ（２０）をシリンダ（１２）のシリンダ室（１１）に配置するとともに、ブレード（２１）を上記シリンダ（１２）に形成されたブレード摺動溝（１２ｄ）に挿入して回動挟持体（２２）で摺動及び揺動可能に挟持し、上記クランク軸（２６）を軸心（Ｐ）回りに回転させて上記ローラ（２０）をシリンダ室（１１）で偏心回転させるとともに、上記ブレード（２１）を摺動させつつ揺動させることにより、上記シリンダ室（１１）をブレード（２１）で吸入室（１１ａ）と圧縮室（１１ｂ）とに区画し、気体を吸入室（１１ａ）に吸入する一方、圧縮室（１１ｂ）で圧縮するロータリー圧縮機であって、
   上記ローラ（２０）とクランク軸（２６）の偏心軸部（２６ｂ）との間には、弾性体からなるブッシュ（２８）が挿入され、該ブッシュ（２８）の挿入幅（Ｗ１）は、上記ローラ（２０）の内周幅（Ｗ２）よりも広く設定され、ブッシュ（２８）の挿入方向両端部がローラ（２０）内周面から外方に延出して弾性変形可能になっていることを特徴とするロータリー圧縮機。
2. ブッシュ（２８）内周面の両端には、外方に拡大するテーパ面（２８ａ）が周方向に形成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。

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