(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が送り込まれるシリンダ室（１４ａ）に内装される偏芯部（１６）を有し、前記シリンダ室（１４ａ）を挟持するように配置されたフロントヘッド（１３）およびリアヘッド（１４）に保持された回転軸（４）と、
前記偏芯部（１６）に外嵌され、該偏芯部（１６）により回転駆動され前記冷媒を前記シリンダ室（１４ａ）内で圧縮する回転ピストン（１５）と、
前記偏芯部（１６）と前記回転ピストン（１５）間に介装され、前記回転ピストン（１５）を径方向外方に押圧して前記シリンダ室（１４ａ）の壁面と前記回転ピストン（１５）の外周面との間の隙間を縮小し、外接円の中心（２４）が内接円の中心（２５）に対して前記回転軸（４）の軸芯（２３）側に偏芯した偏芯リング（２０）と、
を備えた、ロータリ圧縮機。
【請求項２】
前記偏芯リング（２０）は、前記偏芯部（１６）の周方向に移動可能に設けられ、前記偏芯部（１６）の径方向における厚みが相対的に大きい第１の部分（２０ａ）と、前記厚みが相対的に小さい第２の部分（２０ｂ）とを有する、請求項１に記載のロータリ圧縮機。
【請求項３】
前記偏芯リング（２０）の可動範囲を規制する可動範囲規制機構（２９）を含む、請求項２に記載のロータリ圧縮機。
【請求項４】
前記可動範囲規制機構（２９）は、前記偏芯リング（２０）あるいは偏芯部（１６）に設けられた溝部（２１）と、
前記溝部（２１）壁面と係合して前記偏芯リング（２０）の移動を規制する係合部（２２）とを含む、請求項３に記載のロータリ圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ロータリ圧縮機に関し、より特定的には、冷媒を圧縮する圧縮要素の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８に、従来のロータリ圧縮機の一例を示す。図８に示すように、ロータリ圧縮機１は、ケーシング２を備え、ケーシング２内に、モータ３、クランク軸（回転軸）４および圧縮要素５が組込まれる。
【０００３】
クランク軸４は、モータ３の回転子に圧入され、圧縮要素５を駆動する。圧縮要素５は、フロントヘッド１３、シリンダ１４、リアヘッド１７、回転ピストン１５および偏芯部１６を含む。シリンダ１４内部にはシリンダ室１４ａが設けられ、このシリンダ室１４ａ内で冷媒が圧縮される。
【０００４】
ここで、図９を用いて、シリンダ室１４ａの内部構造について説明する。図９に示すように、回転ピストン１５および偏芯部１６は、シリンダ室１４ａに内装され、回転ピストン１５は偏芯部１６に外嵌される。また、回転ピストン１５はブレード１１を有し、ブレード１１はブッシュ１２により進退自在に挾持される。シリンダ１４には、ブレード１１の先端を受入れるブレード背後空間１８と冷媒をシリンダ室１４ａに導く吸入口６とが設けられる。
【０００５】
シリンダ室１４ａは、図９に示すように、ブレード１１および回転ピストン１５により吸入室９と圧縮室１０とに区画される。吸入室９には吸入口６を通過した後の冷媒が送り込まれ、圧縮室１０内で冷媒は圧縮される。
【０００６】
再び図８を参照して、ケーシング２には、冷媒をシリンダ室１４ａ内に送り込むための吸入管７と、圧縮後の冷媒を外部に吐出するための吐出管８が取付けられる。
【０００７】
上述の構成を有するロータリ圧縮機１において、吸入管７および吸入口６を通して吸入室９内に冷媒が送り込まれ、圧縮室１０内において回転ピストン１５により冷媒を圧縮する。圧縮後の冷媒は、ケーシング２内に放出され、ケーシング２内を上昇した後、吐出管８から圧縮機の外部へ吐出される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようにシリンダ室１４ａ内で冷媒は圧縮されるが、図９に示すように、シリンダ室１４ａの壁面と回転ピストン１５の外周との間にはコンタクトポイント隙間（以下、「ＣＰ隙間」と称する）１９と呼ばれる微小な隙間が存在する。
このＣＰ隙間１９の存在により、圧縮時に圧縮室１０から吸入室９へのガスリークを引起し、圧縮機の効率を低下させるという問題があった。特に、近年はインバータ駆動による通年での省エネ化が進められており、ガスリークの影響の出やすい低速運転での効率向上が重要視されている。
【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものである。この発明の目的は、圧縮室１０から吸入室９へのガスリークを低減することにより、圧縮機の効率向上を図ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のロータリ圧縮機は、回転軸（４）と、回転ピストン（１５）と、偏芯リング（２０）とを備える。回転軸（４）は、冷媒が送り込まれるシリンダ室（１４ａ）に内装される偏芯部（１６）を有し、シリンダ室（１４ａ）を挟持するように配置されたフロントヘッド（１３）およびリアヘッド（１４）に保持される。回転ピストン（１５）は、偏芯部（１６）に外嵌され、該偏芯部（１６）により回転駆動され冷媒をシリンダ室（１４ａ）内で圧縮する。偏芯リング（２０）は、偏芯部（１６）と回転ピストン（１５）間に介装され、回転ピストン（１５）を径方向外方に押圧してシリンダ室（１４ａ）の壁面と回転ピストン（１５）の外周面との間のＣＰ隙間を縮小し、外接円の中心（２４）が内接円の中心（２５）に対して前記回転軸（４）の軸芯（２３）側に偏芯する。
【００１１】
このように偏芯リング（２０）を設けることにより、回転ピストン（１５）を径方向外方に押圧して移動させることができる。それにより、回転ピストン（１５）をシリンダ室（１４ａ）の壁面に近づけることができ、ＣＰ隙間を縮小することができる。その結果、シリンダ室（１４ａ）内における圧縮室から吸入室へのガスリークを抑制することができる。
【００１２】
請求項２に記載のロータリ圧縮機では、偏芯リング（２０）は、偏芯部（１６）の周方向に移動可能に設けられ、偏芯部（１６）の径方向における厚みが相対的に大きい第１の部分（２０ａ）と、該厚みが相対的に小さい第２の部分（２０ｂ）とを有する。
【００１３】
偏芯リング（２０）を偏芯部（１６）の周方向に沿って移動させることにより、相対的に厚みの大きい第１の部分（２０ａ）も偏芯部（１６）の周方向に沿って移動する。この第１の部分（２０ａ）をシリンダ室（１４ａ）の壁面に近づく方向に移動させることにより、回転ピストン（１５）を径方向外方に移動させてシリンダ室（１４ａ）の壁面に近づけることができる。それにより、ＣＰ隙間を縮小することができる。
【００１５】
偏芯リングを採用した場合、偏芯部（１６）と回転ピストン（１５）間に偏芯リングを介装するだけで、偏芯部（１６）により偏芯リングを回転させることができる。それは、偏芯リングの外周中心（２５）と内周中心（偏芯部（１６）の外周中心）（２４）とがずれているため、冷媒から受けるガス力の作用点と偏芯部（１６）による駆動力の作用点とが図３に示すようにずれるからである。偏芯リングを回転させることにより、偏芯リングにおける相対的に厚い第１の部分（２０ａ）をシリンダ室（１４ａ）の壁面に向けて移動させることができる。これにより、回転ピストン（１５）をシリンダ室（１４ａ）の壁面に近づけることができ、ＣＰ隙間を縮小することができる。圧縮機の低速運転時には、ＣＰ隙間をゼロとして回転ピストン（１５）とシリンダ室（１４ａ）の壁面とを接触させることが好ましい。低速運転時には該接触による動力損失は小さく問題とならないので、該接触によりガスリークを抑制できる。なお、シリンダ壁面への回転ピストン（１５）の押付力が過大となった場合には、偏芯リングが自動的に逆転し、回転ピストン（１５）の押付力を低減することができる。他方圧縮機の高速運転時には、低速運転時とは異なり回転ピストン（１５）とシリンダ室（１４ａ）の壁面が接触することにより損失が大きくなる。しかしながら、高速運転時には、偏芯リングの外周での油せん断により生じる粘性力が大きくなり、偏芯リングの回転を阻止あるいは逆転させることができる。それにより、ガスリークの影響の少ない高速運転時における回転ピストン（１５）とシリンダ室（１４ａ）の壁面間の接触を回避でき、該接触による損失の発生を抑制することができる。
【００１６】
請求項３に記載のロータリ圧縮機では、偏芯リング（２０）の可動範囲を規制する可動範囲規制機構（２９）を設けている。
【００１７】
この可動範囲規制機構（２９）により、偏芯リング（２０）の可動範囲を規制することができる。
【００１８】
請求項４に記載のロータリ圧縮機では、可動範囲規制機構（２９）は、偏芯リング（２０）あるいは偏芯部（１６）に設けられた溝部（２１）と、溝部（２１）壁面と係合して偏芯リング（２０）の移動を規制する係合部（２２）とを含む。
【００１９】
上記のように溝部（２１）および係合部（２２）を設けることにより、溝部（２１）の１対の側壁で規定される範囲内でのみ偏芯リング（２０）を移動可能とすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図７を用いて、この発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の１つの実施の形態におけるロータリ圧縮機のシリンダ室１４ａの内部構造を示す図である。
【００２１】
本発明では、回転ピストン１５と偏芯部１６との間に介装され、回転ピストン１５を径方向外方に押圧してＣＰ隙間１９を縮小する押圧部材２０を設けることを重要な特徴としている。この押圧部材を設けることにより、回転ピストン１５を回転させて冷媒を圧縮する際に、回転ピストン１５を径方向外方に移動させてＣＰ隙間１９を縮小することができる。それにより、シリンダ室１４ａ内における圧縮室１０から吸入室９へのガスリークを抑制することができる。特に、ロータリ圧縮機の低速運転時にＣＰ隙間１９を縮小することにより、圧縮機の効率を向上させることができる。
【００２２】
以下、本実施の形態の具体的構成について説明する。図１を参照して、回転ピストン１５と偏芯部１６との間に押圧部材の一例である偏芯リング２０が介装されている。この偏芯リング２０は、偏芯部１６の外周に沿って移動可能であり、偏芯リング２０が偏芯部１６の外周に沿って回転することにより回転ピストン１５をシリンダ室１４ａの壁面側に押圧して移動させることができる。
【００２３】
また、偏芯リング２０の可動範囲を規制する可動範囲規制機構２９を設けている。これにより偏芯リング２０の可動範囲を規制することができる。
【００２４】
なお、図１において、従来例と同様の構成部分には同一番号を付し、重複説明は省略する。また、ロータリ圧縮機の全体構成についても、図８に示す従来例と同様であるため、説明を省略する。
【００２５】
次に、偏芯リング２０および可動範囲規制機構２９についてより詳しく説明する。
【００２６】
まず偏芯リング２０について説明する。図２に示すように、偏芯リング２０は、偏芯部１６の径方向における厚みの異なる第１と第２の部分２０ａ，２０ｂを有する。相対的に厚みの大きい第１の部分２０ａと、相対的に厚みの小さい（図２に示す場合では最小の厚み）第２の部分２０ｂは、偏芯部１６の回転方向２６に順次並ぶ。それは、偏芯リング２０の外周中心（回転ピストン１５の内周あるいは外周中心と一致）２４を、偏芯リング２０の内周中心（偏芯部１６の外周中心）２５に対しクランク軸（回転軸）４の軸芯２３側にずらせているからである。
【００２７】
偏芯リング２０は、偏芯部１６を回転方向２６に回転させることにより、これと同方向に回転する。
【００２８】
以下その理由について図３を用いて説明する。冷媒の圧縮時には、回転ピストン１５の外周は冷媒からガス力を受け、このガス力は偏芯リング２０の外周にも作用する。一方、偏芯リング２０の内周には、偏芯部１６が回転ピストン１５を駆動する際の駆動力が作用する。図３に示すように、冷媒からのガス力の合力は回転ピストン１５の外周中心２４に作用し、偏芯部１６からの駆動力の合力は偏芯部１６の外周中心２５に作用する。このようにガス力と駆動力の作用点が異なるため、偏芯リング２０は、図３において矢印で示す方向すなわち偏芯部１６と同方向に回転することとなる。
【００２９】
偏芯リング２０が上記の方向に回転することにより、相対的に厚みの大きい第１の部分２０ａがＣＰ隙間１９が形成される部分に移動し、回転ピストン１５を径方向外方に押圧し、回転ピストン１５の外周をシリンダ室１４ａの側壁に近づく方向に移動させる。それにより、ＣＰ隙間１９が縮小され、圧縮室１０から吸入室９へのガスリークを抑制することができる。
【００３０】
ロータリ圧縮機の低速運転時には、回転ピストン１５の外周をシリンダ室１４ａの側壁と当接させても動力損失は問題とならない程度なので、回転ピストン１５の外周とシリンダ室１４ａの側壁とを当接させてＣＰ隙間１９をゼロにすることが好ましい。
【００３１】
このようにシリンダ壁面と回転ピストン１５を接触させた場合、回転ピストン１５の押付力が過大となることが懸念されるが、図２に示すように軸芯リング２０が第１の部分２０ａから第２の部分２０ｂに向けて徐々に厚みが小さくなる形状を有しているため上記押付力が過大となっても偏芯リング２０が自動的に逆回転し、押付力が過大となることを回避できる。
【００３２】
高速運転時には、回転ピストン１５の外周とシリンダ室１４ａの側壁とを当接させないことが好ましい。それは、高速運転時には、回転ピストン１５とシリンダ１４との接触による動力損失が大きく無視できない程度のものとなるからである。しかし、偏芯リング２０を採用することにより、高速運転時に上記接触を回避することができる。以下、その理由について説明する。
【００３３】
偏芯リング２０の周囲には油膜が存在し、偏芯リング２０の表面には油せん断により発生する粘性力が作用する。この粘性力は、偏芯部１６が高速回転するに従って大きくなり、偏芯リング２０を逆方向に回転させようとする。そして、粘性力が偏芯リング２０の回転駆動力を上回ることにより、偏芯リング２０は逆方向に回転する。それにより、回転ピストン１５とシリンダ１４との接触を回避することができる。よって、高速運転時にはＣＰ隙間１９が存在することとなるが、高速運転時には低速運転時に比べてガス漏れの影響は小さいため、ＣＰ隙間１９が存在していたとしてもあまり問題とはならない。
【００３４】
次に、可動範囲規制機構２９について説明する。図１に示すように、本実施の形態では、可動範囲規制機構２９は、溝部２１と、リミットピン２２とを含む。溝部２１は偏芯部１６の外周に形成され、リミットピン２２は偏芯リング２０の内周に取付けられている。
【００３５】
リミットピン２２が溝部２１の一対の側壁と係合することにより、偏芯リング２０の回転角を制限することができる。具体的には、図２において矢印２７で示す範囲内で偏芯リング２０は時計回りあるいは反時計回りに回転する。
【００３６】
このように偏芯リング２０の可動範囲を規制することにより、ＣＰ隙間を適正値に制御することができることに加え、回転ピストン１５のシリンダ１４に対する押付力が過大となることや、偏芯リング２０が必要以上に逆回転（矢印２６と反対方向に回転）して回転ピストン１５がシリンダ１４に噛み込むこと等をも阻止することができる。
【００３７】
なお、図２に示す態様では、溝部２１を偏芯部１６に設けたが、この溝部２１は、偏芯リング２０の内周あるいは外周、フロントヘッド１３、リアヘッド１７、もしくは回転ピストン１５の内周等偏芯リング２０の周囲の要素に設けられてもよい。また、リミットピン２２についても、同様に偏芯部１６や回転ピストン１５等に設けられてもよい。さらに、溝部２１やリミットピン２２以外の可動範囲規制機構を採用することも可能である。
【００３８】
また、前述の偏芯リング２０についても、回転ピストン１５の内方から回転ピストン１５に押圧力を付与できる部材であればリング状の形状以外の形状の部材を採用することも可能である。
【００３９】
次に、本実施の形態における偏芯リング２０の動作について図４〜図７を用いて説明する。
【００４０】
まず図４に示す圧縮直後の状態から偏芯部１６が矢印２６に従って９０度回転し、図５に示す状態となる。この過程において吸入室９への冷媒の吸入が開始される。しかしながら、この段階では、偏芯リング２０はまだ回転していない。
【００４１】
次に、図５に示す状態からさらに９０度偏芯部１６を回転させる。この状態が図６に示されている。この段階においてもまだ偏芯リング２０は回転していない。図６に示す状態からさらに偏芯部１６を９０度回転させた状態を図７に示す。この過程において圧縮室１０内で最終的な冷媒の圧縮が行なわれ、それとともに偏芯リング２０が矢印２８に従って回転する。それにより、ＣＰ隙間１９が縮小され、圧縮室１０から吸入室９へのガスリークを抑制することができる。このとき、リミットピン２２および溝部２１により、偏芯リング２０の回転角度は制限されている。
【００４２】
このようにして冷媒を圧縮した後、再び図４に示す状態に移行し、上述の動作が繰返されることとなる。
【００４３】
以上のようにこの発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００４４】
【発明の効果】
請求項１〜４に記載のロータリ圧縮機によれば、ＣＰ隙間を縮小することができる。それにより、ガスリークを抑制することができ、圧縮機の効率を向上させることができる。特に、偏芯リングを採用した場合には、圧縮機の低速運転時にはシリンダ室（１４ａ）の壁面へ回転ピストン（１５）を接触させてガスリークを抑制し、圧縮機の高速運転時には回転ピストン（１５）とシリンダ室（１４ａ）の壁面間の接触を阻止して動力損失を低減することができる。また、可動範囲規制機構（２９）を設けた場合には、偏芯リング（２０）の必要以上の回転を阻止でき、ＣＰ隙間を適正範囲内に保持することができるとともに、シリンダ壁面への回転ピストン（１５）の押付力が過大となること、偏芯リング（２０）が必要以上に逆転して回転ピストン（１５）がシリンダ室（１４ａ）の壁面へ噛み込む等の問題発生を阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施の形態におけるロータリ圧縮機のシリンダ室の内部構造を示す図である。
【図２】図１におけるシリンダ室内を拡大した図である。
【図３】偏芯リングに作用する力の関係を示す図である。
【図４】冷媒の圧縮直後の状態を示す図である。
【図５】図４に示す状態から偏芯部を９０度回転させた後の状態を示す図である。
【図６】図５に示す状態から偏芯部をさらに９０度回転させた状態を示す図である。
【図７】図６に示す状態からさらに９０度偏芯部を回転させた状態を示す図である。
【図８】従来のロータリ圧縮機の一例を示す断面図である。
【図９】従来のシリンダ室の内部構造を示す図である。
【符号の説明】
１  ロータリ圧縮機
２  ケーシング
３  モータ
４  クランク軸（回転軸）
５  圧縮要素
６  吸入口
７  吸入管
８  吐出管
９  吸入室
１０  圧縮室
１１  ブレード
１２  ブッシュ
１３  フロントヘッド
１４  シリンダ
１４ａ  シリンダ室
１５  回転ピストン
１６  偏芯部
１７  リアヘッド
１８  ブレード背後空間
１９  ＣＰ隙間
２０  偏芯リング
２０ａ  第１の部分
２０ｂ  第２の部分
２１  溝部
２２  リミットピン
２３  クランク軸の軸芯
２４  回転ピストンの外周（内周）中心（偏芯リングの外周中心）
２５  偏芯部の中心（偏芯リングの内周中心）
２６  偏芯部の回転方向
２７  偏芯リングの可動角
２８  偏芯リングの回転方向
２９  可動範囲規制機構
【図１】
0003702686.tif 000002
【図２】
0003702686.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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