JPWO2017141309A1 - ロータリ圧縮機 - Google Patents

Abstract

ロータリ圧縮機は、クランクシャフトの回転により偏心回転するピストンと、一対の中空円板面と、一対の中空円板面の内縁部の間を延在する内側面と、一対の中空円板面の外縁部の間を延在する外側面とを有し、内側面で囲まれた空間にピストンが収容されるシリンダとを備え、シリンダは、内側面から外側面に向けて半径方向に延在し、ピストンの偏心回転により往復運動するベーンを収容するベーン溝と、一対の中空円板面を貫通し、ベーン溝と連通するベーン溝開口部とを有しており、ベーン溝開口部は、第１の曲率半径を有する一対の第１凸状屈曲部と、一対の第１凸状屈曲部よりシリンダの外側面側に配置され、一対の第１凸状屈曲部の間を延在し、第２の曲率半径を有する第２凸状屈曲部と有する壁面部に囲まれた空間に形成されており、第２の曲率半径は第１の曲率半径より小さい。

Description

本発明は、ベーン溝を有するロータリ圧縮機に関する。

従来のベーン溝を有するロータリ圧縮機としては、例えば特許文献１には、環状状のシリンダに、ベーンを収容するベーン溝と、ベーン溝の外周面側の末端部と連通する圧力導入路とを設けたものが開示されている。特許文献１においては、圧力導入路は、円形状の開口部を有しており、シリンダを上下方向に貫通している。

特開２０１４−０７０５９６号公報

特許文献１のロータリ圧縮機で、シリンダの外寸を維持したままピストン一回転あたりのガス冷媒の圧縮量を増大させるためには、シリンダの内径、ピストンの偏心距離、及びベーンの摺動距離が大きくなるようにシリンダを構成する必要が生じる。

特許文献１のロータリ圧縮機において、シリンダの外寸を維持しつつ、ピストンの偏心距離を大きくするためには、シリンダの内径を大きくする必要がある。特許文献１のロータリ圧縮機において、シリンダの外寸を維持しつつ、シリンダの内径が大きくすると、ベーン溝及び圧力導入路の配置位置とシリンダの外周面との距離は小さくなる。

また、特許文献１のロータリ圧縮機において、シリンダの外寸を維持しつつ、ベーンの摺動距離を大きくするためには、ベーン溝の長さを大きくする必要がある。特許文献１のロータリ圧縮機において、シリンダの外寸を維持しつつ、ベーン溝の長さを大きくすると、圧力導入路の配置位置とシリンダの外周面との間の距離は小さくなる。

特許文献１に記載のロータリ圧縮機では、特許文献１のロータリ圧縮機の製造時に、シリンダの外側面を密閉容器の内側面に固定するために密閉容器の外側面からシリンダの中心方向に向けて外圧が印加される場合がある。特許文献１に記載のロータリ圧縮機では、圧力導入路とシリンダの外周面との距離が小さくなるに伴い、シリンダの外周面から印加される外力に対するシリンダの剛性が低下する。外力に対するシリンダの剛性が低下すると、シリンダに歪みが生じやすくなるため、ベーン溝の歪みにより、ベーン溝とベーンとの間で摩擦が発生し、ベーンの摺動性が悪化する可能性がある。一方、ベーン溝とベーンとの間のクリアランスを大きくすると、クリアランスからの冷媒ガスの漏洩が大きくなり、圧縮効率が低下するため、クリアランスは小さく維持する必要がある。したがって、特許文献１のロータリ圧縮機では、シリンダの外寸を維持したままガス冷媒の圧縮量を増大させた場合に、ベーンの摺動性の悪化により、騒音又は摺動損失が大きくなるため、耐久性及び信頼性を確保できない可能性があるという課題があった。

本発明は、上述の問題を解決するためのものであり、ベーンの摺動性の悪化を回避し、ロータリ圧縮機の耐久性及び信頼性を確保することが可能なロータリ圧縮機を提供することを目的とする。

本発明のロータリ圧縮機は、クランクシャフトの回転により偏心回転するピストンと、一対の中空円板面と、前記一対の中空円板面の内縁部の間を延在する内側面と、前記一対の中空円板面の外縁部の間を延在する外側面とを有し、前記内側面で囲まれた空間に前記ピストンが収容されるシリンダとを備え、前記シリンダは、前記内側面から前記外側面に向けて半径方向に延在し、前記ピストンの偏心回転により往復運動するベーンを収容するベーン溝と、前記一対の中空円板面を貫通し、前記ベーン溝と連通するベーン溝開口部とを有しており、前記ベーン溝開口部は、第１の曲率半径を有する一対の第１凸状屈曲部と、前記一対の第１凸状屈曲部より前記シリンダの外側面側に配置され、前記一対の第１凸状屈曲部の間を延在し、第２の曲率半径を有する第２凸状屈曲部とを有する壁面部に囲まれた空間に形成されており、前記第２の曲率半径は前記第１の曲率半径より小さい。

本発明では、ベーン溝開口部の開口部面積を、従来技術のベーン溝開口部と比較して小さくなるように構成できるため、ベーン溝の歪みの発生を回避することができる。本発明では、ベーン溝の歪みの発生を回避することにより、シリンダの耐久性を向上させることができる。また、ベーン溝の歪みの発生を回避することにより、ベーン溝とベーンとの間で摩擦が発生し、ベーンの摺動性が悪化するのを回避することができる。したがって、本発明によれば、ベーンの摺動性の悪化を回避し、耐久性及び信頼性を確保することが可能なロータリ圧縮機を提供できる。

本発明の実施の形態１に係るロータリ圧縮機１の一例を概略的に示す縦断面図である。 本発明の実施の形態１に係るロータリ圧縮機１の圧縮機構部３０の側面視における内部構造の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態１に係るロータリ圧縮機１の圧縮機構部３０の上面視における内部構造の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態１に係るロータリ圧縮機１の圧縮機構部３０における、シリンダ３１のベーン溝開口部３１８の概略的な構造の一例を示す部分拡大図である。 本発明の実施の形態１に係るロータリ圧縮機１の製造時における、シリンダ３１の密閉容器２への固定方法を示す概略図である。 本発明の実施の形態１に係るロータリ圧縮機１における、シリンダ３１の密閉容器２への固定時にベーン溝３１６に加わる外力を示す概略図である。 従来技術のロータリ圧縮機１におけるベーン溝開口部３１８ａの構造を示す概略図である。 本発明の実施の形態１に係るロータリ圧縮機１におけるベーン溝開口部３１８の形状と円形形状の従来技術のベーン溝開口部３１８ａとを比較した概略図である。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係るロータリ圧縮機１の構成について図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１の一例を概略的に示す縦断面図である。なお、ロータリ圧縮機１は、空気調和装置等の冷凍サイクル装置に用いられるものであり、冷凍サイクル装置の冷媒回路を構成する要素となる。

なお、図１を含む以下の図面では、冷媒回路、並びに、例えば、放熱器、蒸発器、減圧装置、及び油分離器等の冷媒回路を構成する他の構成要素については図示していない。また、以下の図面では各構成部材の寸法の関係及び形状が、実際のものとは異なる場合がある。また、以下の図面では、同一又は類似の部材又は部分には、同一の符号を付すか、又は、符号を付すことを省略している。また、以下の説明におけるロータリ圧縮機１の各々の構成部材同士の位置関係、例えば上下関係等の位置関係は、原則として、ロータリ圧縮機１を使用可能な状態に設置したときの位置関係とする。

ロータリ圧縮機１は、ローリングピストン型の圧縮機であり、ロータリ圧縮機１の内部に吸入した低圧のガス冷媒を、高圧のガス冷媒として吐出する流体機械である。ロータリ圧縮機１の筐体は、シリンダ形状の密閉容器２として構成されている。密閉容器２は、縦断面がＵ字形状の本体部２ａと、縦断面が逆Ｕ字形状の蓋部２ｂとにより構成され、蓋部２ｂの開口部の外側面は、本体部２ａの開口部の内側面に固定されている。本体部２ａと蓋部２ｂとの固定部分は、例えば溶接等によって接合されている。また、本体部２ａの底面の外側面には、ロータリ圧縮機１を縦置型に配置するための台３が設けられている。なお、図１では、ロータリ圧縮機１を縦置型の圧縮機として構成しているが、横置型の圧縮機として構成してもよい。

密閉容器２の本体部２ａの外側面部には、サクションマフラ４の筐体４ａが、密閉容器２の外側面に配置された支持部材５に固定されている。支持部材５は、例えば、サクションマフラ４の外側面を固定する環状のバンド部５ａと、密閉容器２の外側面に固定され、バンド部５ａを支持するホルダ部５ｂとを有する構成にできる。サクションマフラ４の筐体４ａの頂部には、流入管４ｂが筐体４ａを貫通して固定されている。流入管４ｂは、例えば、冷凍サイクル装置の蒸発器から流出した低圧のガス冷媒又は乾き度の高い二相冷媒をサクションマフラ４の筐体４ａの内部に流入させる冷媒配管である。また、サクションマフラ４の筐体４ａの底部には、吸入管６の一端が貫通して固定されており、吸入管６の他の一端は、密閉容器２の本体部２ａの側面部を貫通して固定されている。

サクションマフラ４は、流入管４ｂから流入する冷媒により発生する騒音を低減又は除去する消音器である。また、サクションマフラ４は、アキュムレータ機能も有しており、余剰冷媒を貯留する冷媒貯留機能と、運転状態が変化する際に一時的に発生する液冷媒を滞留させることによる気液分離機能とを有している。サクションマフラ４の気液分離機能により、密閉容器２の内部に大量の液冷媒が流入し、ロータリ圧縮機１で液圧縮が行われるのを防ぐことができる。

吸入管６は、低圧のガス冷媒を密閉容器２の内部に吸入させる冷媒配管である。吸入管６と本体部２ａとの固定部分は、例えばろう付け等によって接合されている。なお、図１には図示していないが、吸入管６は、側面部に油戻し穴を設けて、冷凍サイクル装置の油分離器において分離された高圧のガス冷媒に含まれる潤滑油成分を吸入管６を介して密閉容器２の内部に戻すように構成してもよい。

密閉容器２の蓋部２ｂの上面には、吐出管７が貫通して固定されている。吐出管７は、高圧のガス冷媒を密閉容器２の外部に吐出させる冷媒配管である。吐出管７と蓋部２ｂとの固定部分は、例えばろう付け等によって接合されている。

また、密閉容器２の蓋部２ｂの上面には、チャージパイプ８が貫通して固定されている。チャージパイプ８は、密閉容器２の内部を真空引きし、ガス冷媒を密閉容器２の内部に封入できるように構成できる。また、チャージパイプ８は、密閉容器２の内部に潤滑油を封入できるように構成してもよい。

更に、密閉容器２の蓋部２ｂの上面には、ガラス端子９が配置されている。ガラス端子９は、外部電源を接続するインタフェースを提供している。外部電源は、ロータリ圧縮機１に電力を供給する電源装置であり、交流周波数が５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの一般商用交流電源、又は交流周波数を変化させることが可能なインバータ電源が用いられる。周波数可変のインバータ電源を用いた場合、ロータリ圧縮機１の回転数を変化させることができるため、ロータリ圧縮機１では高圧のガス冷媒の吐出管７からの吐出量を制御することができる。なお、以降の説明において、図１を含む以下の図面では、ガラス端子９に接続される外部電源は図示していない。

密閉容器２の内部には、電動機部１０と、クランクシャフト２０と、圧縮機構部３０が収容されている。電動機部１０は、本体部２ａと吸入管６との固定部分より上方に配置されている。クランクシャフト２０は、密閉容器２の中心部において、電動機部１０と圧縮機構部３０との間を上下方向に延在配置されている。圧縮機構部３０は、圧縮機構部３０の側面部が本体部２ａと吸入管６との固定部分を覆い、圧縮機構部３０の内部が吸入管６と連通するように構成されている。すなわち、密閉容器２の内部においては、圧縮機構部３０の上方に電動機部１０が配置されている。また、圧縮機構部３０の上方の密閉容器２の内部の中空空間は、圧縮機構部３０で圧縮された高圧のガス冷媒で満たされている。

電動機部１０は、外部電源から供給された電力を用いて回転駆動力を発生させ、クランクシャフト２０を介して圧縮機構部３０に回転駆動力を伝達するモータとして構成される。電動機部１０は、上面視において中空円筒状の外観を有する固定子１２と、固定子１２の内側面の内側に回転可能に配置された円筒状の回転子１４とを備えている。固定子１２は、密閉容器２の本体部２ａの内側面に固定され、導線１６を介してガラス端子９に接続されている。電動機部１０は、外部電源からの電力を導線１６を介して固定子１２に巻回されたコイルに供給することにより、固定子１２の内側面の内側で回転子１４を回転させることができる。ロータリ圧縮機１においては、例えばＤＣブラシレスモータ等が電動機部１０として用いられる。

回転子１４の中心部には、クランクシャフト２０が回転子１４を貫通して固定されている。クランクシャフト２０は、クランクシャフト２０の外側面の一部である固定面２０ａにて回転子１４を固定し、圧縮機構部３０に回転子１４の回転駆動力を伝達する回転軸である。クランクシャフト２０は、固定面２０ａから上下方向、すなわち、密閉容器２の蓋部２ｂの方向と密閉容器２の本体部２ａの底部の方向とに延在している。固定面２０ａの上方には、油分離板２２が設けられている。油分離板２２は、クランクシャフト２０の回転による遠心力により、圧縮機構部３０から吐出された高圧のガス冷媒に含まれる潤滑油を分離して、重力作用により本体部２ａの底部に落下させるように構成されている。

また、クランクシャフト２０は、固定面２０ａの下方に位置し、圧縮機構部３０の内部に配置される円筒形状の偏心部２４を有している。偏心部２４の外側面には、偏心部２４の外側面に沿って回転自在に取り付けられたピストン２６が配置されている。

また、クランクシャフト２０の中心部には、クランクシャフト２０の下端から上方に延在し、クランクシャフト２０の下端から吸い上げられた冷凍機油４０である潤滑油が流動する油穴が設けられている。クランクシャフト２０の外側面には上述の油穴と連通し、圧縮機構部３０に潤滑油を供給する複数の給油口が設けられている。また、クランクシャフト２０の油穴の下端部には遠心ポンプが配置された構成にできる。上述の遠心ポンプは、密閉容器２の本体部２ａの底部に貯留された冷凍機油４０を吸い上げることができるように、例えば螺旋状の遠心ポンプとして構成されている。なお、冷凍機油４０としては、例えば、鉱油系、アルキルベンゼン系、ポリアルキレングリコール系、ポリビニルエーテル系、ポリオールエステル系の潤滑油等が用いられる。また、クランクシャフト２０に設けられた油穴及び給油口、並びに油穴の下端部に配置された遠心ポンプは、図１を含む以下の図面には図示していない。

次に、ロータリ圧縮機１の圧縮機構部３０の構造について、図１とともに図２及び図３を用いて説明する。図２は、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１の圧縮機構部３０の側面視における内部構造の一例を示す概略図である。図３は、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１の圧縮機構部３０の上面視における内部構造の一例を示す概略図である。

圧縮機構部３０は、電動機部１０から供給された回転駆動力により、吸入管６から密閉容器２の低圧空間に吸入された低圧のガス冷媒を高圧のガス冷媒に圧縮し、圧縮した高圧のガス冷媒を圧縮機構部３０の上方に吐出するものである。

圧縮機構部３０は、一対の中空円板面３１ａと、一対の中空円板面３１ａの内縁部の間を延在する内側面３１ｂと、一対の中空円板面３１ａの外縁部の間を延在する外側面３１ｃとを有する中空円筒形状のシリンダ３１を備えている。シリンダ３１の外側面３１ｃは密閉容器２の本体部２ａの内側面に固定されている。シリンダ３１の中空部分３１０は、シリンダ３１の内側面３１ｂに取り囲まれた空間に構成され、クランクシャフト２０の偏心部２４及びピストン２６が収容されている。すなわち、シリンダ３１は、シリンダ３１の中空部分３１０において、クランクシャフト２０の回転により、クランクシャフト２０の偏心部２４及びピストン２６が偏心回転できるように構成されている。

シリンダ３１には、吸入管６とシリンダ３１の中空部分３１０との間を連通し、低圧のガス冷媒を吸入管６からシリンダ３１の中空部分３１０に流入させる吸入口３１２が設けられている。また、シリンダ３１の内側面には、上下方向に延在する半円形状の吐出通路３１４が設けられている。また、シリンダ３１には、上面視において、シリンダ３１の内側面３１ｂからシリンダ３１の外側面３１ｃに向けて、半径方向に延在するベーン溝３１６が設けられている。ベーン溝３１６は、上面視において、平行な２つの平板状の側壁３１７の間に形成されている。

シリンダ３１のベーン溝３１６には、ベーン３２が収容されている。ベーン３２は、ピストン２６の偏心運動によってベーン溝３１６の内部を半径方向に往復運動するように構成された摺動部材である。シリンダ３１の中空部分３１０に配置されたベーン３２の先端部３２ａは、ベーン溝３１６の内部に設けられたバネ等の弾性体３３の復元力又は圧縮機構部３０の上方の高圧部分からの圧力によって、ピストン２６の外側面に押しつけられている。図３に示すように、ピストン２６の回転駆動中に、シリンダ３１の中空部分３１０は、ベーン３２とピストン２６によって、吸入口３１２と連通する低圧空間部３１０ａと、吐出通路３１４と連通する高圧空間部３１０ｂとに区画される。低圧空間部３１０ａ及び高圧空間部３１０ｂは、後述する圧縮機構部３０の圧縮室を構成する空間となる。

また、シリンダ３１には、ベーン溝３１６と連通し、シリンダ３１の一対の中空円板面３１ａを貫通するベーン溝開口部３１８が設けられている。圧縮機構部３０では、ベーン溝開口部３１８を介して、圧縮機構部３０の上方の高圧部分からの圧力が、ベーン３２の末端部３２ｂに印加できる。また、ベーン溝開口部３１８によって、シリンダ３１の外側面方向へのベーン３２の移動を制限することができる。また、ベーン溝開口部３１８を介して、高圧のガス冷媒から分離された潤滑油を、ベーン溝３１６とベーン３２との間に供給して、ベーン３２を円滑に往復運動させることができる。ベーン溝開口部３１８の詳細な構造については後述する。

なお、図１を含む以下の図面では図示しないが、ベーン溝３１６とベーン３２との間にはクリアランスが設けられており、ベーン溝３１６とベーン３２との間で摩擦が生じないように構成されている。一方、ベーン溝３１６とベーン３２との間のクリアランスが、大きくなると、シリンダ３１の中空部分３１０で圧縮された冷媒ガスが、クリアランスとベーン溝開口部３１８とを介して、圧縮機構部３０の外部に漏洩し、圧縮効率が低下する可能性がある。したがって、クリアランスは、ベーン溝３１６とベーン３２との間で摩擦が生じない程度に小さくなるように構成されている。クリアランスを小さく構成することにより、圧縮された冷媒ガスの漏れを抑制し、漏洩損失を低減し、圧縮効率の向上を図ることができる。

シリンダ３１の上側の中空円板面３１ａ、すなわち密閉容器２の蓋部２ｂの側の中空円板面３１ａには、主軸受３４が配置されている。シリンダ３１の下側の中空円板面３１ａ、すなわち密閉容器２の本体部２ａの底面側の中空円板面３１ａには、副軸受３５が配置されている。主軸受３４及び副軸受３５は、クランクシャフト２０を摺動可能に支持するすべり軸受けである。

主軸受３４は、上面視において中空円板状の形状を有している。主軸受３４は、シリンダ３１の上側の中空円板面３１ａに固定される固定部３４ａと、クランクシャフト２０の外側面を摺動可能に支持する軸受部３４ｂとを有している。なお、主軸受３４は、図１の縦断面図においては、２つのＬ字形状の部材として表示されている。また、主軸受３４は、例えば、ボルト等によりシリンダ３１の上側の中空円板面３１ａに固定されている。

副軸受３５は、下面視において中空円板状の形状を有している。副軸受３５は、シリンダ３１の下側の中空円板面３１ａに固定される固定部３５ａと、クランクシャフト２０の外側面を摺動可能に支持する軸受部３５ｂとを有している。なお、副軸受３５は、図１の縦断面図においては、２つのＬ字形状の部材として表示されている。また、副軸受３５は、例えば、ボルト等によりシリンダ３１の下側の中空円板面３１ａに固定されている。

圧縮機構部３０においては、ピストン２６、シリンダ３１、ベーン３２、主軸受３４の固定部３４ａ、及び副軸受３５の固定部３５ａに囲まれた密閉自在な空間は、吸入管６から吸入された低圧のガス冷媒を圧縮する圧縮室を構成する。圧縮室で圧縮された高圧のガス冷媒は、主軸受３４に設けられた吐出口から吐出される。なお、主軸受３４に設けられた吐出口は、図１を含む以下の図面では図示していない。

主軸受３４の固定部３４ａの上面側には、消音器３６が配置されている。消音器３６は、主軸受３４の固定部３４ａと軸受部３４ｂの一部とを覆い、圧縮機構部３０における冷媒の圧縮時に発生する騒音を除去又は低減するように構成されている。また、図示しないが、消音器３６には、主軸受３４に設けられた吐出口から流入する高圧のガス冷媒を密閉容器２の内部に吐出させる複数の開口部が設けられている。なお、消音器３６は、例えば、ボルト等により主軸受３４を介してシリンダ３１の上側の中空円板面３１ａに固定されている。

次に、本実施の形態１のロータリ圧縮機１の圧縮機構部３０における、シリンダ３１のベーン溝開口部３１８の詳細な構造について図４を用いて説明する。図４は、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１の圧縮機構部３０における、シリンダ３１のベーン溝開口部３１８の概略的な構造の一例を示す部分拡大図である。

上述したように、シリンダ３１には、ベーン溝３１６と連通し、シリンダ３１の一対の中空円板面３１ａを貫通するベーン溝開口部３１８が設けられている。ベーン溝開口部３１８は、例えば、図４に示すように、一対の第１凸状屈曲部３１９ａと第２凸状屈曲部３１９ｂとを有する壁面部３１９に囲まれた空間に形成されている。一対の第１凸状屈曲部３１９ａは、シリンダ３１の内側面３１ｂ側に配置され、第１の曲率半径Ｒ１を有している。第２凸状屈曲部３１９ｂは、一対の第１凸状屈曲部３１９ａよりシリンダ３１の外側面３１ｃ側に配置され、一対の第１凸状屈曲部３１９ａの間を延在し、第２の曲率半径Ｒ２を有している。また、図４に示すように、第１凸状屈曲部３１９ａにおいては、第１の曲率半径Ｒ１の中心は、ベーン溝開口部３１８側に位置しており、第２凸状屈曲部３１９ｂにおいても、第２の曲率半径Ｒ２の中心は、ベーン溝開口部３１８側に位置している。

ベーン溝開口部３１８は、例えば、ドリル等の穿孔工具で中空円板面３１ａを貫通する第１の曲率半径Ｒ１の孔を穿孔し、次いで中空円板面３１ａを貫通する第１の曲率半径Ｒ１の孔を穿孔することによって形成される。したがって、簡易な穿孔作業でベーン溝開口部３１８を形成することができるため、ロータリ圧縮機１の製造コストを削減することができる。

なお、ベーン溝開口部３１８は、図４の例に限られず、複数の凸状屈曲部を有する壁面部３１９に囲まれた空間に形成されたものにできる。例えば、ベーン溝開口部３１８は、楕円形状のものであってもよいし、ラグビーボールの形状のような紡錘形状のものであってもよいし、カプセルの形状のような長円形状のものであってもよい。このとき、壁面部３１９は、シリンダ３１の半径方向におけるベーン溝開口部３１８の最大幅を直径とした仮想円の内側に配置されるように構成される。なお、上述のベーン溝開口部３１８の最大幅は、シリンダ３１にベーン溝３１６を形成していないと仮定した場合に、ドリル等の穿孔工具で形成されるシリンダ３１の半径方向におけるベーン溝開口部３１８の最大幅とする。また、上述の複数の凸状屈曲部は、異なる曲率半径を有するものであってもよい。

次に、本実施の形態１のロータリ圧縮機１の動作について説明する。

電動機部１０の駆動によりクランクシャフト２０が回転すると、クランクシャフト２０とともに、シリンダ３１の内部に収容された偏心部２４及びピストン２６が高速に偏心回転する。ピストン２６の偏心回転と連動し、シリンダ３１のベーン溝３１６の内部に設けられたベーン３２がピストン運動する。吸入管６から吸入口３１２を介して圧縮機構部３０に流入した低圧のガス冷媒は、ピストン２６、シリンダ３１、ベーン３２、主軸受３４の固定部３４ａ、及び副軸受３５の固定部３５ａに囲まれた密閉空間である圧縮室に流入する。圧縮室の内部に流入した低圧のガス冷媒は、ピストン２６の偏心回転による圧縮室の容積の減少に伴い、高圧のガス冷媒に圧縮される。

また、密閉容器２内の本体部２ａの底部に貯留された冷凍機油４０は、クランクシャフト２０の下端部から吸い上げられる。吸い上げられた冷凍機油４０は潤滑油として、主軸受３４の軸受部３４ｂとクランクシャフト２０との間、及び副軸受３５の軸受部３５ｂとクランクシャフト２０との間に流入する。潤滑油がクランクシャフト２０と主軸受３４の軸受部３４ｂ又は副軸受３５の軸受部３５ｂとの間の摺動部分に流入することにより、クランクシャフト２０は回転駆動力を円滑にピストン２６に伝達することができる。また、潤滑油は、主軸受３４の固定部３４ａとピストン２６の上面との間、及び副軸受３５の固定部３５ａとピストン２６の下面との間にも流入する。潤滑油はピストン２６を円滑に回転させるために用いられるが、潤滑油の一部は、低圧のガス冷媒とともに圧縮され、高圧のガス冷媒に含まれた状態で吐出されることとなる。

潤滑油を含む高圧のガス冷媒は、吐出通路３１４と主軸受３４に設けられた吐出口とを介してシリンダ３１から消音器３６に流入する。消音器３６の内部の高圧のガス冷媒は、消音器３６に設けられた複数の開口部から電動機部１０と圧縮機構部３０との間に位置する密閉容器２の内部の高圧部分に吐出される。

高圧部分に吐出された高圧のガス冷媒は、固定子１２と回転子１４に設けられた隙間を通りクランクシャフト２０の上部方向へと流れる。クランクシャフト２０の上部では、油分離板２２の回転による遠心力により、高圧のガス冷媒から潤滑油成分が分離される。油分離板２２で分離された潤滑油は、密閉容器２の内側面に付着し、固定子１２に設けられた外側溝を通って、重力によって下方へ落下する。下方へ落下した潤滑油は、例えば、ベーン溝開口部３１８を介して密閉容器２の本体部２ａの底部に回収されるが、一部はベーン３２を円滑に往復運動させるために、ベーン溝３１６とベーン３２との間のクリアランスに供給される。油分離板２２で潤滑油成分が分離された高圧のガス冷媒は、密閉容器２の蓋部２ｂに到達し、吐出管７を介して密閉容器２の外へと吐出される。

以上に説明したとおり、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１は、クランクシャフト２０の回転により偏心回転するピストン２６と、一対の中空円板面３１ａと、一対の中空円板面３１ａの内縁部の間を延在する内側面３１ｂと、一対の中空円板面３１ａの外縁部の間を延在する外側面３１ｃとを有し、内側面３１ｂで囲まれた空間にピストン２６が収容されるシリンダ３１とを備え、シリンダ３１は、内側面３１ｂから外側面３１ｃに向けて半径方向に延在し、ピストン２６の偏心回転により往復運動するベーン３２を収容するベーン溝３１６と、一対の中空円板面３１ａを貫通し、ベーン溝３１６と連通するベーン溝開口部３１８とを有しており、ベーン溝開口部３１８は、第１の曲率半径Ｒ１を有する一対の第１凸状屈曲部３１９ａと、一対の第１凸状屈曲部３１９ａよりシリンダ３１の外側面３１ｃ側に配置され、一対の第１凸状屈曲部３１９ａの間を延在し、第２の曲率半径Ｒ２を有する第２凸状屈曲部３１９ｂとを有する壁面部３１９に囲まれた空間に形成されており、第２の曲率半径Ｒ２は第１の曲率半径Ｒ１より小さくなるように構成されている。

上述の構成による効果を以下に説明する。

図５は、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１の製造時における、シリンダ３１の密閉容器２への固定方法を示す概略図である。図５に示すように、シリンダ３１の外側面３１ｃは、３台のかしめ荷重機構５０で押し付け冶具５５を密閉容器２の外側から当てて叩き、３つのかしめ部を形成することにより密閉容器２の内側面に固定される。このとき、黒色の３つのブロック矢印に示すように、シリンダ３１には、外側面３１ｃから内側面３１ｂに向けて半径方向に圧力が印加される。

図６は、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１における、シリンダ３１の密閉容器２への固定時にベーン溝３１６に加わる外力を示す概略図である。シリンダ３１の外側面３１ｃから内側面３１ｂに向けて半径方向に圧力が印加されることにより、図６の黒色のブロック矢印に示すように、ベーン溝３１６には、シリンダ３１の半径方向と垂直な方向、かつベーン溝３１６の幅を狭める方向に外力が作用する。

図７は、従来技術のロータリ圧縮機１におけるベーン溝開口部３１８ａの構造を示す概略図である。従来技術においては、ベーン溝開口部３１８ａは円形形状の壁面部３１９に囲まれた空間に形成されている。ロータリ圧縮機１において、シリンダ３１の外寸、すなわちシリンダ３１の厚さ及び外径を維持しつつ、冷媒ガスの吐出量を増大させるために、シリンダ３１の内径を、例えば４４ｍｍから４６ｍｍに大きくすることを考える。この場合、ベーン溝３１６の半径方向の距離を２ｍｍ小さくすると、ベーン３２の摺動距離を２ｍｍ小さくなり、シリンダ３１におけるガス冷媒の圧縮量が低下するため、ベーン溝３１６の半径方向の距離を維持する必要がある。ベーン溝３１６の半径方向の距離を維持すると、ベーン溝開口部３１８の位置は白抜きブロック矢印の方向に２ｍｍ移動することとなり、外側面３１ｃとベーン溝開口部３１８との間の距離Ｄが減少する。外側面３１ｃとベーン溝開口部３１８との間の距離Ｄが減少すると、かしめ荷重機構５０による圧力に対するシリンダ３１の剛性が低下するため、ベーン溝３１６の幅を狭める方向に作用する外力が大きくなり、ベーン溝３１６に歪みが発生する場合がある。ベーン溝３１６に歪みが発生すると、ベーン溝３１６とベーン３２との間で摩擦が発生し、ベーン３２の摺動性が悪化することとなる。

一方、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１におけるベーン溝開口部３１８では、外側面３１ｃとベーン溝開口部３１８との間の距離Ｄが減少した場合であっても、ベーン溝開口部３１８の開口部面積を、従来技術のものよりも小さくなるように構成できる。図８は、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１におけるベーン溝開口部３１８の形状と円形形状の従来技術のベーン溝開口部３１８ａとを比較した概略図である。図８のハッチング領域Ａに示すように、ベーン溝開口部３１８の開口部面積を、従来技術のベーン溝開口部３１８ａと比較して小さくなるように構成できるため、かしめ荷重機構５０による圧力に対するシリンダ３１の剛性の低下を回避することができる。

したがって、上述の構成によれば、ベーン溝３１６の歪みの発生を回避することができるため、シリンダ３１の耐久性を向上させることができる。また、ベーン溝３１６の歪みの発生を回避することにより、ベーン溝３１６とベーン３２との間で摩擦が発生し、ベーン３２の摺動性が悪化するのを回避することができる。したがって、上述の構成によれば、ベーン３２の摺動性の悪化を回避し、耐久性及び信頼性を確保することが可能なロータリ圧縮機１を提供できる。

また、上述の構成によれば、ベーン溝開口部３１８は、例えば、ドリル等の穿孔工具で中空円板面３１ａを貫通する第１の曲率半径Ｒ１の孔を穿孔し、次いで中空円板面３１ａを貫通する第１の曲率半径Ｒ１の孔を穿孔することによって形成できる。したがって、簡易な穿孔作業でベーン溝開口部３１８を形成することができるため、ロータリ圧縮機１の製造コストを削減することができる。

なお、本実施の形態１では、ロータリ圧縮機１をローリングピストン方式の圧縮機として構成したが、スイングベーン方式のスイング圧縮機として構成してもよい。スイングベーン方式のスイング圧縮機は、本実施の形態１のピストン２６に対応するローリングピストン部と、本実施の形態１のベーン３２に対応するベーン部とを一体化したピストン部をシリンダ３１の内部に備えている。また、スイングベーン方式のスイング圧縮機は、ピストン部を揺動運転させるブッシュを備えている。ブッシュは、シリンダ３１に配置され、ピストン部のベーン部を挟んで支持する一対の半円筒形状の揺動部材である。ロータリ圧縮機１をスイング圧縮機として構成した場合であっても、ベーン溝開口部３１８の開口部面積を、従来技術のベーン溝開口部３１８ａと比較して小さくなるように構成できる。したがって、ロータリ圧縮機１をスイング圧縮機として構成した場合であっても、シリンダ３１の剛性の低下を回避することができるため、ベーン３２の摺動性の悪化を回避し、耐久性及び信頼性を確保することが可能なロータリ圧縮機１を提供できる。

その他の実施の形態．
上述の実施の形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。例えば、上述の実施の形態１ではロータリ圧縮機１を密閉型の圧縮機として構成しているが、半密閉型又は開放型の圧縮機として構成してもよい。

また、上述の実施の形態１では、ロータリ圧縮機１を１シリンダ型の圧縮機として構成したが、２以上のシリンダ３１を有する圧縮機として構成してもよい。

１ ロータリ圧縮機、２ 密閉容器、２ａ 本体部、２ｂ 蓋部、３ 台、４ サクションマフラ、４ａ 筐体、４ｂ 流入管、５ 支持部材、５ａ バンド部、５ｂ ホルダ部、６ 吸入管、７ 吐出管、８ チャージパイプ、９ ガラス端子、１０ 電動機部、１２ 固定子、１４ 回転子、１６ 導線、２０ クランクシャフト、２０ａ 固定面、２２ 油分離板、２４ 偏心部、２６ ピストン、３０ 圧縮機構部、３１ シリンダ、３１ａ 中空円板面、３１ｂ 内側面、３１ｃ 外側面、３２ ベーン、３２ａ 先端部、３２ｂ 末端部、３３ 弾性体、３４ 主軸受、３４ａ 固定部、３４ｂ 軸受部、３５ 副軸受、３５ａ 固定部、３５ｂ 軸受部、３６ 消音器、４０ 冷凍機油、５０ 荷重機構、５５ 押し付け冶具、３１０ 中空部分、３１０ａ 低圧空間部、３１０ｂ 高圧空間部、３１２ 吸入口、３１４ 吐出通路、３１６ ベーン溝、３１７ 側壁、３１８ ベーン溝開口部、３１８ａ 従来技術のベーン溝開口部、３１９ 壁面部、３１９ａ 第１凸状屈曲部、３１９ｂ 第２凸状屈曲部。

本発明のロータリ圧縮機は、クランクシャフトの回転により偏心回転するピストンと、一対の中空円板面と、前記一対の中空円板面の内縁部の間を延在する内側面と、前記一対の中空円板面の外縁部の間を延在する外側面とを有し、前記内側面で囲まれた空間に前記ピストンが収容されるシリンダとを備え、前記シリンダは、前記内側面から前記外側面に向けて半径方向に延在し、前記ピストンの偏心回転により往復運動するベーンと、復元力によって前記ベーンを前記ピストンに押しつける弾性体とを収容するベーン溝と、前記一対の中空円板面を貫通し、前記ベーン溝と連通するベーン溝開口部とを有しており、前記ベーン溝開口部は、第１の曲率半径を有する一対の第１凸状屈曲部と、前記一対の第１凸状屈曲部より前記シリンダの外側面側に配置され、前記一対の第１凸状屈曲部の間を延在し、第２の曲率半径を有する第２凸状屈曲部とを有する壁面部に囲まれた空間に形成されており、前記第２の曲率半径は前記第１の曲率半径より小さい。

Claims (1)

1. クランクシャフトの回転により偏心回転するピストンと、
   一対の中空円板面と、前記一対の中空円板面の内縁部の間を延在する内側面と、前記一対の中空円板面の外縁部の間を延在する外側面とを有し、前記内側面で囲まれた空間に前記ピストンが収容されるシリンダと
   を備え、
   前記シリンダは、
   前記内側面から前記外側面に向けて半径方向に延在し、前記ピストンの偏心回転により往復運動するベーンを収容するベーン溝と、
   前記一対の中空円板面を貫通し、前記ベーン溝と連通するベーン溝開口部と
   を有しており、
   前記ベーン溝開口部は、
   第１の曲率半径を有する一対の第１凸状屈曲部と、
   前記一対の第１凸状屈曲部より前記シリンダの外側面側に配置され、前記一対の第１凸状屈曲部の間を延在し、第２の曲率半径を有する第２凸状屈曲部と
   を有する壁面部に囲まれた空間に形成されており、
   前記第２の曲率半径は前記第１の曲率半径より小さい
   ロータリ圧縮機。

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