JP4128546B2 - 容量可変回転圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、容量可変回転圧縮機に関し、さらに詳細には、偏心部材を安定的に回転させられる容量可変回転圧縮機に関する。

一般に、圧縮機は、冷媒を媒介体として圧縮、凝縮、膨脹、蒸発過程が連続して行われる空気調和機や冷蔵庫などにおける冷却装置に使われて、冷媒を高圧に圧縮し吐出す装置である。

近来は、望むとおりに圧縮容量を可変させることによって空気調和機や冷蔵庫の冷却能力を可変させられる様々な容量可変圧縮機が提案されてきており、その一例に、内容積の相異なる第１及び第２圧縮室のうちいずれか一方においてのみ選択的に圧縮動作が行われるようにすることによって容量を可変させる容量可変回転圧縮機がある。

かかる従来の容量可変回転圧縮機の第１及び第２圧縮室内にはそれぞれ、回転軸の回転方向の変化に応じて各圧縮室の第１及び第２ローラのうちいずれか一つが回転軸から偏心されて偏心動作を行うようにし、残りの一つは偏心解除されつつ圧縮解除動作を行うようにする第１及び第２偏心部材が備えられる。

各偏心部材は、各圧縮室の回転軸外面に設けられる第１及び第２偏心部の外面に回転自在に取り付けられるとともに、その外面には第１及び第２ローラがそれぞれ取り付けられる第１及び第２偏心ブッシュと、前記偏心部材の所定の位置に設けられ、回転軸の回転に伴って前記第１及び第２偏心ブッシュのうちいずれか一つが回転軸から偏心され、残りの一つは偏心解除されるように係合されるロックピンと、を備える。したがって、前記偏心部材の動作により、内容積の異なる第１及び第２圧縮室のうちいずれか一方においてのみ圧縮動作が行われ、回転軸の回転方向に応じた容量可変運転が可能になるのである。

ところが、このような既存の容量可変回転圧縮機においては、回転軸の回転に伴って偏心部材が回転する際、偏心部材に備えられた第１及び第２偏心ブッシュは容量可変運転可能に体積が異なっているし、これにより重さも異なってくることから、第１及び第２偏心ブッシュには異なる大きさの力が作用して偏心部材はその半径方向に傾いてしまい、偏心部材が回転軸または圧縮室とぶつかってしまうといった問題点があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷媒の圧縮動作に際して偏心部材の傾きを低減させられる容量可変回転圧縮機を提供することにある。

上記の目的を達成するべく、本発明に係る容量可変回転圧縮機は、第１容量を持つ第１圧縮室と第２容量を持つ第２圧縮室が形成されたハウジングと、前記第１圧縮室及び第２圧縮室に回転力を伝達する回転軸と、前記第１圧縮室及び第２圧縮室内の前記回転軸の外面に設けられる第１偏心部及び第２偏心部と、相異なる重さを持って前記第１偏心部及び第２偏心部の外側に一定角度内で前記回転軸と相まって回転するように取り付けられる第１偏心ブッシュ及び第２偏心ブッシュを含む偏心部材と、前記回転軸の回転方向の変化に応じて前記第１偏心ブッシュ及び第２偏心ブッシュのうちいずれか一つは前記回転軸から偏心され、残りの一つは偏心解除されるように前記偏心部材の両側に対向するように設けられ、前記回転軸の回転力を受ける第１及び第２伝達部とを備えてなる。ここで、前記第１及び第２伝達部は、前記第１偏心ブッシュの重心と前記第２偏心ブッシュの重心のうち相対的に大きい重さを持つ偏心ブッシュの重心との距離が、相対的に小さい重さを持つ偏心ブッシュの重心との距離に比べて短くなるように設けられることを特徴とする。

また、ロック溝は、前記偏心部材の所定の位置に設けられ、その両端が１対の伝達部として動作し、ロックピンは、前記回転軸の外面から突出して前記ロック溝に係合されることを特徴とする。

前記伝達部は、前記偏心部材の重心と同一の軸方向位置に配置されることを特徴とする。

貫通穴は、前記第１及び第２偏心ブッシュのうち少なくとも一つの軸方向に沿って形成され、前記偏心ブッシュの偏重を低減させることを特徴とする。

上記のように構成される本発明に係る容量可変回転圧縮機は、偏心部材の重心と回転軸から力が伝えられる伝達部との軸方向距離が最小となるように伝達部が配置されているため、偏心部材の傾きが低減され、結果として偏心部材が圧縮室や回転軸とぶつかるのが抑えられる効果がある。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明する。なお、図面中、同一の構成要素には可能な限り同一の参照符号及び番号を共通使用し、周知技術については適宜説明を省略するものとする。

本発明に係る容量可変回転圧縮機は、図１に示すように、圧縮機の外形を形成する密閉容器１０の内部に、回転力を生じさせる上側の駆動装置２０と、回転力が伝えられて冷媒を圧縮する圧縮装置３０とを備えてなる。

駆動装置２０は、密閉容器１０の内面に固定される円筒状の固定子２１と、固定子２１の内部に回転自在に設けられる回転子２２と、一端は回転子２２に固定され、他端は圧縮装置３０に設けられて、駆動装置２０から生じた回転力を圧縮装置に伝える回転軸４０とを含めてなり、駆動装置２０に供給される電流の方向を切り換えることによって回転軸４０を正回転または逆回転させられるようになっている。

圧縮装置３０は、上部と下部に相異なる容積を有する円筒形状状の第１圧縮室３１と第２圧縮室３２がそれぞれ形成された上部ハウジング３３ａと下部ハウジング３３ｂを備え、上部ハウジング３３ａの上面と下部ハウジング３３ｂの下面には、第１圧縮室３１の上部と第２圧縮室３２の下部を閉鎖すると同時に、回転軸４０を回転可能に支えるフランジがそれぞれ配設され、上部ハウジング３３ａと下部ハウジング３３ｂとの間には第１圧縮室３１と第２圧縮室３２を仕切る仕切り板３４が配設される。

第１圧縮室３１と第２圧縮室３２の内部に設置される回転軸４０の他端には、図２に示すように、回転方向に応じて第１圧縮室と第２圧縮室のうちいずれか一方においてのみ冷媒の圧縮がなされるようにする偏心部材５０が設けられており、偏心部材５０の外面には第１ローラ３７と第２ローラ３８がそれぞれ回転自在に取り付けられる。また、各圧縮室３１、３２の吸入口６３、６４と吐出口６５、６６との間には各ローラ３７、３８の外面と接した状態で半径方向に進退しながら圧縮動作を行わせる第１ベーン６１と第２ベーン６２が設置され、第１及び第２ベーン６１、６２はそれぞれ、ベーンばね６１ａ、６１ｂに支えられる。また、第１及び第２圧縮室３１、３２の吸入口６３、６４と吐出口６１、６２は、ベーン６１、６２を基準に相互反対位置に配設される。

偏心部材５０は、第１及び第２圧縮室３１、３２において、回転軸４０の外面に同方向に偏心されるように形成された第１偏心部４１と第２偏心部４２に設置されるものであり、第１及び第２偏心部４１、４２の外面に回転自在に取り付けられる上部の第１偏心ブッシュ５１と下部の第２偏心ブッシュ５２とを備える。この時、上部の第１偏心ブッシュ５１と下部の第２偏心ブッシュ５２は、図２に示すように、円筒形状に形成されたブッシュ連結部５３を介して一体に連結されるとともに、偏心方向は相互反対となるように構成される。そして、第１及び第２ローラ３７、３８はそれぞれ、第１及び第２偏心ブッシュ５１、５２の外面に回転自在に取り付けられる。

このような第１及び第２偏心ブッシュ５１、５２にはそれぞれ多数の貫通穴５４、５５が形成されるが、これらの貫通穴は、第１及び第２偏心ブッシュ５１、５２の偏心されている部位の重さを低減する役割を果たし、第１及び第２偏心ブッシュ５１、５２の重心Ｃ１、Ｃ２が回転軸４０の回転中心と隣接されるようにすることによって、第１及び第２偏心ブッシュ５１、５２の回転がより安定的になされるようにするためのものである。

また、図２及び図３に示すように、第１偏心部４１と第２偏心部４２との間の回転軸４０の外面には、第１及び第２偏心部４１、４２と同方向に偏心された偏心連結部４３が設けられ、偏心連結部４３には回転軸４０の回転方向の変化に応じて第１及び第２偏心ブッシュ５１、５２のうちいずれか一つは回転軸４０から偏心状態で回転し、残りの一つは偏心が解除された状態で回転できるようにするロック装置８０が備えられる。

ロック装置８０は、偏心連結部４３の外面から突出するようにねじ結合されるロックピン８１と、第１偏心ブッシュ５１と第２偏心ブッシュ５２とを連結するブッシュ連結部５３に形成されるロック溝８２とを含む。したがって、回転軸４０の回転に応じてロックピン８１が、偏心ブッシュ５１、５２のうちいずれか一つは回転軸４０から偏心され、残りの一つは偏心解除される位置においてそれぞれロック溝と係合される。このとき、ロック溝８２は、両端が偏心部材５０の対向する両側に配置され、その両端は、回転軸４０の回転方向に応じてそれぞれ回転軸４０から回転力を受ける第１及び第２伝達部８２ａ、８２ｂとして作用する。

したがって、回転軸４０の偏心連結部４３に取り付けられたロックピン８１がブッシュ連結部５３のロック溝８２に進入した状態で回転軸４０が回転すると、ロックピン８１は所定の区間を回動してロック溝８２の両端の第１及び第２伝達部８２ａ、８２ｂのうちいずれか一方に係合され、これにより、第１及び第２偏心ブッシュ５１、５２が回転軸４０とともに回転するようになる。すなわち、ロックピン８１がロック溝８２両側の第１及び第２伝達部８２ａ、８２ｂのうちいずれか一方に係合されるさい第１及び第２偏心ブッシュ５１、５２のいずれかは偏心された状態になり、残りの一つは偏心解除された状態になることから、第１及び第２圧縮室３１、３２のうちいずれか一方においては圧縮動作がなされ、残りの一方においては空回転がなされるのである。逆に、回転軸４０の回転方向が第２方向に切り換えられると、第１及び第２偏心ブッシュ５１、５２の偏心状態も上述の状態と逆になる。

本実施例において第１偏心ブッシュ５１及び第２偏心ブッシュ５２は同材質からなり、相対的に大きい体積を持つ第１偏心ブッシュ５１が第２偏心ブッシュ５２に比べて大きい重さを持つようになっているし、ロック装置８０は相対的に重さの大きい第１偏心ブッシュ５１側に配置される。これは、偏心部材５０の重心と、回転軸４０の回転力が伝えられるロック溝８２の伝達部８２ａ、８２ｂとの距離が近いほど偏心部材５０の回転が安定的になされることに鑑み、偏心部材５０の重心と伝達部８２ａ、８２ｂとが隣接して配置されるようにするためである。

このとき、偏心部材５０の重心と伝達部８２ａ、８２ｂの軸方向位置とが一致する場合、すなわち偏心部材５０の重心と伝達部８２ａ、８２ｂ間の軸方向距離がゼロになる場合、偏心部材５０の重心と伝達部８２ａ、８２ｂ間の距離が最小になり、これにより偏心部材５０の傾きも最低の水準になるので、偏心部材５０の傾きを防止するためには偏心部材５０の重心と伝達部８２ａ、８２ｂの軸方向位置を一致させることが最も好ましい。

この場合、伝達部８２ａ、８２ｂと第１偏心ブッシュ５１の重心Ｃ１間の軸方向距離Ｌ１は、伝達部８２ａ、８２ｂと第２偏心ブッシュ５２の重心Ｃ２間の軸方向距離Ｌ２に比べて短く形成されて偏心部材５０の傾きを最小化させられるようになっている。

また、本発明の第１実施例に係る容量可変回転圧縮機は、図１に示すように、吸入配管６９の冷媒が、第１圧縮室３１の吸入口６３と第２圧縮室３２の吸入口６４のうち圧縮動作がなされる吸入口側にのみ吸入されるように吸入流路を可変させる流路可変装置７０を備える。

流路可変装置７０は、円筒形状の胴部７１と、胴部７１内に備えられる弁装置とを含む。ここで、胴部７１中央の入口には吸入配管６９が連結され、胴部７１の両側の第１出口７３と第２出口７４には第１圧縮室３１の吸入口６３と第２圧縮室３２の吸入口６４にそれぞれ連結される第１及び第２配管６７、６８が連結される。胴部７１内部の弁装置は、中央に設置される円筒形状の弁シート７５と、弁シート７５両端の開閉のために胴部７１の両側内部に進退移動自在に設置される第１開閉部材７６及び第２開閉部材７７と、第１及び第２開閉部材７６、７７が共に動作できるように第１及び第２開閉部材７６、７７を連結するブッシュ連結部材７８とからなる。したがって、この流路可変装置７０によれば、第１圧縮室３１と第２圧縮室３２のうちいずれか一方において圧縮動作がなされる時、第１及び第２出口７３、７４側に作用する圧力差により胴部７１内部の第１開閉部材７６と第２開閉部材７７が圧力の低い側に移動しつつ自動で吸入流路が切り換えられるのである。

本実施例では、第１偏心ブッシュ５１及び第２偏心ブッシュ５２にそれぞれ貫通穴５４、５５が形成されているが、これに限定されず、図８に示すように、相対的に体積の大きい第１偏心ブッシュ５１にのみ貫通穴５４を形成して第１偏心ブッシュ５１と第２偏心ブッシュ５２の重さ差を縮め、偏心部材５０の重心をほぼ偏心部材５０の中央側に位置させることによって偏心部材５０の重心と伝達部８２ａ、８２ｂ間の軸方向距離を縮め、偏心部材５０の回転が安定的になされるようにする構成も可能である。

次に、このように構成された本発明に係る容量可変回転圧縮機の動作について詳細に説明する。

駆動装置２０により回転軸４０が第１方向に回転すると、図４に示すように、第１圧縮室３１と第１偏心ブッシュ５１の外面が回転軸４０から偏心され、ロックピン８１はロック溝８２の第１伝達部８２ａに係合され、これにより、第１ローラ３７が第１圧縮室３１の内面と接して回転しつつ第１圧縮室３１における圧縮動作がなされる。

このとき、第２圧縮室３２では、図５に示すように、第１偏心ブッシュ５１と反対方向に偏心された第２偏心ブッシュ５２の外面が回転軸４０と同心をなすことから、第２ローラ３８は第２圧縮室３２の内面から離隔された状態になる結果、空回転がなされる。このように第１圧縮室３１において圧縮動作が行われる場合には第１圧縮室３１の吸入口６３側に冷媒が吸入されるので、流路可変装置７０は第１圧縮室３１側にのみ冷媒が供給されるよう吸入流路を可変する。

このような動作は、第１偏心部４１と第２偏心部４２が同じ方向に偏心され、第１偏心ブッシュ５１と第２偏心ブッシュ５２が相互反対方向に偏心される構造であるがために可能である。すなわち、第１偏心部４１の最大偏心部と第１偏心ブッシュ５１の最大偏心部の方向が一致する場合、第２偏心部４２の最大偏心部と第２偏心ブッシュ５２の最大偏心部の方向が反対になるためである。

逆に、回転軸４０が第２方向に回転すると、図６に示すように、第１圧縮室３１の第１偏心ブッシュ５１の外面が回転軸４０から偏心解除され、ロックピン８１はロック溝８２の第２伝達部８２ｂに係合され、これにより、第１ローラ３７が第１圧縮室３１の内面と離隔された状態に回転するようになるため、第１圧縮室３１では冷媒の圧縮動作が行われず第１ローラ３７が空回転する。

一方、第２圧縮室３２では、図７に示すように、第２偏心ブッシュ５２の外面が回転軸４０から偏心され、第２ローラ３８は第２圧縮室３２の内面と接しつつ回転するため、圧縮動作がなされる。

また、第２圧縮室３２において圧縮動作がなされる時には、第２圧縮室３２の吸入口６４側に冷媒が吸入されるので、流路可変装置７０は第２圧縮室３２側にのみ冷媒が吸入されるよう吸入流路を可変する。

このように第１及び第２伝達部８２ａ、８２ｂを介して回転軸４０の回転力が偏心部材５０に伝達されて冷媒の圧縮がなされる過程において、ロック溝８２の第１及び第２伝達部８２ａ、８２ｂは相対的に重さの大きい第１偏心ブッシュ５１側に配置され、伝達部８２ａ、８２ｂと偏心部材５０の重心間の軸方向距離が極短いか、ゼロになるため、偏心部材５０の傾きが低減され、結果として偏心部材５０が圧縮室や回転軸とぶつかることが大幅に抑えられる。

本発明の第１実施例に係る容量可変回転圧縮機の構成を示す縦断面図である。 図１に示した容量可変回転圧縮機の回転軸及び偏心部材の構成を示す斜視図である。 図１に示した容量可変回転圧縮機の回転軸及び偏心部材の断面図である。 回転軸が第１方向に回転するとき第１圧縮室における圧縮動作を示す断面図である。 回転軸が第１方向に回転するとき第２圧縮室における空回転動作を示す断面図である。 回転軸が第２方向に回転するとき第１圧縮室における空回転動作を示す断面図である。 回転軸が第２方向に回転するとき第２圧縮室における圧縮動作を示す断面図である。 本発明の第２実施例に係る容量可変回転圧縮機の回転軸及び偏心部材の構成を示す斜視図である。

符号の説明

１０ 密閉容器
２０ 駆動装置
２１ 固定子
２２ 回転子
３０ 圧縮装置
３１ 第１圧縮室
３２ 第２圧縮室
３３ａ 上部ハウジング
３３ｂ 下部ハウジング
３４ 仕切り板
３７ 第１ローラ
３８ 第２ローラ
４０ 回転軸
４１ 第１偏心部
４２ 第２偏心部
４３ 偏心連結部
５０ 偏心部材
５１ 第１偏心ブッシュ
５２ 第２偏心ブッシュ
５３ ブッシュ連結部
５４、５５ 貫通穴
６１ 第１ベーン
６２ 第２ベーン
６１ａ 第１ベーンバネ
６１ｂ 第２ベーンバネ
６３ 第１吸入口
６４ 第２吸入口
６５ 第１吐出口
６６ 第２吐出口
６７ 第１配管
６８ 第２配管
６９ 吸入配管
７０ 流路可変装置
７１ 胴部
７３ 第１出口
７４ 第２出口
７５ 弁シート
８０ ロック装置
８１ ロックピン
８２ ロック溝
８２ａ 第１伝達部
８２ｂ 第２伝達部

Claims (12)

1. 第１容量を持つ第１圧縮室と第２容量を持つ第２圧縮室が形成されたハウジングと、
   前記第１圧縮室及び第２圧縮室に回転力を伝達する回転軸と、
   前記第１圧縮室と前記第２圧縮室内の前記回転軸の外面に設けられる第１偏心部及び第２偏心部と、
   相異なる重さをもって前記第１偏心部及び第２偏心部の外側に前記回転軸に回転自在に取り付けられる第１偏心ブッシュ及び第２偏心ブッシュを含む偏心部材と、
   前記回転軸の回転方向の変化に応じて前記第１偏心ブッシュ及び第２偏心ブッシュのうちいずれか一つは前記回転軸から偏心され、残りの一つは偏心解除されるように前記偏心部材の両側に対向するように、前記第１偏心ブッシュと前記第２偏心ブッシュとの間に設けられて前記回転軸の回転力を受ける第１及び第２伝達部とを備えてなり、
   前記第１及び第２伝達部は、前記第１偏心ブッシュの重心と前記第２偏心ブッシュの重心のうち相対的に大きい重さを持つ偏心ブッシュの重心と前記第１及び第２伝達部との軸方向距離が、相対的に小さい重さを持つ偏心ブッシュの重心と前記第１及び第２伝達部との軸方向距離に比べて短くなるように設けられることを特徴とする容量可変回転圧縮機。
2. 前記偏心部材の所定の位置に設けられ、その両端が１対の伝達部として動作するロック溝と、
   前記回転軸の外面から突出して前記ロック溝に係合されるロックピンと、をさらに備えてなることを特徴とする請求項１に記載の容量可変回転圧縮機。
3. 前記１対の伝達部は、前記偏心部材の重心と同一の軸方向位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の容量可変回転圧縮機。
4. 前記第１及び第２偏心ブッシュのうち少なくとも一つの軸方向に沿って形成され、前記偏心ブッシュの偏重を低減させる貫通穴をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の容量可変回転圧縮機。
5. 相異なる容量を持つ第１及び第２圧縮室が形成されたハウジングと、前記第１圧縮室及び第２圧縮室に駆動装置からの回転力を伝達する回転軸とを含む容量可変回転圧縮において、
   前記回転軸の外面に取り付けられ、前記第１圧縮室と前記第２圧縮室内にそれぞれ配置される第１偏心部及び第２偏心部と、
   同材質からなるとともに相異なる体積をもって前記第１偏心部及び第２偏心部の外側にそれぞれ取り付けられる第１偏心ブッシュ及び第２偏心ブッシュを含む偏心部材と、
   前記回転軸の回転方向に応じて前記第１偏心ブッシュ及び第２偏心ブッシュのうちいずれか一つは前記回転軸から偏心され、残りの一つは偏心解除される状態で選択的に回転させるとともに、相対的に大きい体積を有する偏心ブッシュの重心により隣接して設けられる伝達部とを備えることを特徴とする容量可変回転圧縮機。
6. 前記偏心部材の所定の位置に設けられ、その両端が１対の伝達部として動作するロック溝と、
   前記回転軸の外面から突出して前記ロック溝に係合されるロックピンとをさらに備えてなることを特徴とする請求項５に記載の容量可変回転圧縮機。
7. 前記１対の伝達部は、前記偏心部材の重心とほぼ同一の軸方向位置に配置されることを特徴とする請求項５に記載の容量可変回転圧縮機。
8. 前記第１及び第２偏心ブッシュのうち少なくとも一つの軸方向に沿って形成され、前記偏心ブッシュの偏重を低減させる貫通穴をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の容量可変回転圧縮機。
9. 相異なる容量を持つ第１及び第２圧縮室が形成されたハウジングと、前記第１圧縮室及び第２圧縮室に駆動装置からの回転力を伝達する回転軸とを含む容量可変回転圧縮機において、
   前記第１圧縮室と前記第２圧縮室内の前記回転軸の外面にそれぞれ取り付けられる第１偏心部及び第２偏心部と、
   同材質からなるとともに相異なる体積をもって前記第１偏心部及び第２偏心部の外側にそれぞれ取り付けられ、前記回転軸の回りを回転する第１偏心ブッシュ及び第２偏心ブッシュを備える偏心部材と、
   前記回転軸の回転方向に応じて前記第１偏心ブッシュ及び第２偏心ブッシュのうちいずれか一つは前記回転軸から偏心され、残りの一つは偏心解除される状態で選択的に回転させるとともに、相対的に大きい体積を有する偏心ブッシュの重心により隣接して設けられる伝達部とを備えることを特徴とする容量可変回転圧縮機。
10. 前記偏心部材の所定の位置に設けられ、その両端が１対の伝達部として動作するロック溝と、
    前記回転軸の外面から突出して前記ロック溝に係合されるロックピンとをさらに備えてなることを特徴とする請求項９に記載の容量可変回転圧縮機。
11. 前記１対の伝達部は、前記偏心部材の重心とほぼ同一の軸方向位置に配置されることを特徴とする請求項９に記載の容量可変回転圧縮機。
12. 前記第１及び第２偏心ブッシュのうち少なくとも一つの軸方向に沿って形成され、前記偏心ブッシュの偏重を低減させる貫通穴をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の容量可変回転圧縮機。

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