(57)【要約】【課題】上側の端板に設けた吐出孔とのシール長を確保しつつ、ローラと上下両端板との隙間を均等にして圧縮機構部の効率と信頼性を向上させること。【解決手段】圧縮機構部がクランク軸と、クランク軸の偏心軸と嵌合して駆動されるローラと、このローラを収納するシリンダと、このシリンダとローラに当接しシリンダ内を仕切る仕切板と、を備え、シリンダの両端面を密着シール固定するとともに、クランク軸を保持する軸受を兼ねる主端板と補助端板とを有し、主端板には吐出孔が設けられ、クランク軸方向に対して上方向から主端板、シリンダ、補助端板の順に組み立てられ、クランク軸の偏心軸の外周面とローラの内周面に上方向が小径となる傾斜面を設けた。【選択図】図１
2014015884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機構部がクランク軸と、前記クランク軸の偏心軸と嵌合して駆動されるローラと、このローラを収納するシリンダと、このシリンダとローラに当接しシリンダ内を仕切る仕切板と、を備え、前記シリンダの両端面を密着シール固定するとともに、前記クランク軸を保持する軸受を兼ねる主端板と補助端板とを有し、前記主端板には吐出孔が設けられ、前記クランク軸方向に対して上方向から前記主端板、前記シリンダ、前記補助端板の順に組み立てられ、前記クランク軸の偏心軸の外周面とローラの内周面に上方向が小径となる傾斜面を設けたことを特徴とするロータリ圧縮機。
【請求項２】
圧縮機構部がクランク軸と、前記クランク軸の偏心軸と嵌合して駆動されるローラと、このローラを収納するシリンダと、このシリンダとローラに当接しシリンダ内を仕切る仕切板と、を備え、前記シリンダの両端面を密着シール固定するとともに、前記クランク軸を保持する軸受を兼ねる主端板と補助端板とを有し、前記補助端板には吐出孔が設けられ、前記クランク軸方向に対して上方向から前記補助端板、前記シリンダ、前記主端板の順に組み立てられ、前記クランク軸の偏心軸の外周面とローラの内周面に上方向が小径となる傾斜面を設けたことを特徴とするロータリ圧縮機。
【請求項３】
塩素を含まないＨＣＦＣやＨＦＣ等を冷媒とした請求項１または２いずれか１項に記載のロータリ圧縮機。
【請求項４】
二酸化炭素やアンモニア、ヘリウム等の自然冷媒を冷媒とした請求項１または２いずれか１項に記載のロータリ圧縮機。
【請求項５】
ナフテン油、パラフィン油、アルキルベンゼン油などの天然物あるいは天然物由来のオイル、およびポリエーテル系油、ポリオールエステル系油などの合成オイル、または上記天然物あるいは天然物由来のオイルと合成オイルの混合オイルを使用した請求項１または２いずれか１項に記載のロータリ圧縮機。
【請求項６】
上記オイルに、ベンゾトリアゾールなどの銅不活性化剤、硫黄系極圧添加剤、ハロゲン系極圧添加剤、りん系極圧添加剤、有機金属化合物系極圧添加剤、およびこれらの組み合わせからなる極圧添加剤を配合した請求項１または２いずれか１項に記載のロータリ圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機、冷蔵庫、給湯機等に用いられる（縦型）ロータリ圧縮機の圧縮機構部の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の（縦型）ロータリ圧縮機の圧縮機構部は、吐出孔を主端板、或いは補助端板に設けた場合、吐出孔とローラ内周面との連通により圧縮効率が低下するため、この対策について各種方法が考案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、圧縮効率と信頼性向上を目的に、ローラと軸受を兼ねる主端板、補助端板とのクランク軸方向隙間（δ１、δ２）を均等化させる方法が考案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
図３は、特許文献２に記載された従来の（縦型）ロータリ圧縮機の縦断面図を示すものである。また、図４は、図３の圧縮機構部の横断面図を示すものである。
【０００５】
従来のロータリ圧縮機の圧縮機構部は、密閉容器１の内部に圧縮機構部２を駆動する電動機部３の固定子４が焼嵌固定され、この電動機部３の回転子５は圧縮機構部２を駆動するクランク軸６に焼嵌固定されている。
【０００６】
クランク軸６は主軸６ａ、副軸６ｂ、偏心軸６ｃより成る。圧縮機構部２の圧縮機構は、このクランク軸６の偏心軸６ｃを介して駆動されるローラ７と、ローラ７を収納する円筒状気筒を内蔵するシリンダ８と、ローラ７に当接して圧縮室１３を仕切り、シリンダ８内に設けられたベーン溝部９を往復摺動自在に収納したベーン１０、およびシリンダ８の両端面を密着シール固定すると共にクランク軸６の軸受機能を併せ持つ主端板１１、補助端板１２により構成される。シリンダ８内に構成される圧縮室１３は、ローラ７と常にバネ１４によりローラ７に接触するよう押し付け荷重がかけられているベーン１０とにより低圧室（図示せず）と高圧室（図示せず）に仕切られている。
【０００７】
シリンダ８には吸入孔１５があり、主端板１１にはシリンダ８の円筒状気室と連通する吐出孔１６があり、吸入孔１５は密閉容器１の外部に設けた吸入接続管１７、アキュムレータ１８を介して冷凍サイクルと連結しており、吐出孔１６には吐出バルブ１９、バルブストップ２０、バルブ固定ボルト（図示せず）が取り付けられており、これらを介して密閉容器１内部に開放されている。
【０００８】
また、密閉容器１下部には潤滑油２１が封入されており、電動機部３から伝達されるクランク軸６の回転駆動によりその内部に設けられた給油穴２２を経由して、図３の細線矢印に示したように偏心軸６ｃとローラ７の内周面間のジャーナル方向やローラ７と主端板１１、補助端板１２間のスラスト方向、またローラ７の外周面とシリンダ８の円筒状気室間、ローラ７とベーン１０先端部等の圧縮機構部２内の各部位を潤滑して油シールを行う。
【０００９】
以上のように構成された（縦型）ロータリ圧縮機の圧縮機構部２の圧縮工程について簡単に説明する。
【００１０】
低温低圧の冷媒ガスは、密閉容器１外部より吸入孔１５に導かれ、シリンダ８内の圧縮室１３に至る。圧縮室１３に至った冷媒ガスは、電動機部３の回転子５の回転に伴うクラ
ンク軸６の回転運動により漸次圧縮されながら、吸入孔１５から吐出孔１６へ連続的に送られる。圧縮された冷媒ガスは、前述の吐出孔１６、吐出バルブ１９を経て吐出される。吐出された高温高圧の冷媒ガスは、密閉容器１内部を満たし、吐出管２３を介して密閉容器１の外部の冷凍サイクルに導かれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平８−６１２７６号公報
【特許文献２】特公昭６１−５７９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、前記従来の構成では、前記圧縮工程において、クランク軸６の回転駆動に伴い、内部に設けられた給油穴２２から、吸い込まれた潤滑油２１が外部方向に向かって油潤滑されるとき、特許文献２に記載のようにローラ７の上下端面隙間（δ１、δ２）がどちらかに偏って駆動された場合、隙間からのもれが上下方向の隙間が同一の場合に比べて大幅に大きくなることで、効率低下を招くことが考えられる。特にインバータ制御等でクランク軸６の回転数が変化する場合等では、前述の特許文献２に記載のような圧縮室１３内の上下油室圧力の制御でローラ７の上下端面隙間（δ１、δ２）を均等に保つことが困難であり、近年特に圧縮機効率を重視される低速回転運転時等では図２に記載のように自重等によりローラ７は下方向の端板に寄り気味（δ１＞δ２、或いはδ２≒０）となり易く、著しい効率低下や摺動による信頼性悪化の要因となる。
【００１３】
一方、デッドボリュームによる体積効率低下を出来るだけ防止するため、吐出孔１６をベーン溝部９近傍の主端板１１、或いは補助端板１２に設けた（縦型）ロータリ圧縮機の場合、吐出抵抗を低減するために吐出孔１６の内径を拡大すると、前述の特許文献１に記載のようにローラ７端面とのシール長が少なくなり（δ４）、圧縮室１３内部で漏れ損失が発生することとなる。このため、前述の特許文献１に記載のように吐出孔１６側のローラ７端面部のみを中心方向に面積拡大すると、前述の特許文献２に記載の考察から、ローラ７は上下端のどちらか一方に大きく偏ってしまい、上下端面隙間を均等に保つことが不可能となってしまい、結果的に効率が低下するという課題があった。
【００１４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、クランク軸６の回転駆動により機械構造的にローラ７を上方の吐出孔１６側に浮上させつつ、同時にローラ７端面と吐出孔１６とのシール長を従来よりも確保して、効率と信頼性に優れたロータリ圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記従来の課題を解決するために、本発明のロータリ圧縮機の圧縮機構部の構造は、クランク軸方向に対して上方向に吐出孔が設けられた主端板、或いは補助端板を持ち、クランク軸の偏心軸の外周面とローラの内周面に上方向が小径となる傾斜面を設けたものである。
【００１６】
これによって、電動機部から伝達されるクランク軸への回転駆動に伴い、偏心軸外周面の傾斜面とローラの内周面の傾斜面との間の潤滑を伴った摺動により、ローラを上方向に浮上させる力が発生し、特に低速回転運転時等でもローラと上下端板間の隙間（δ１、δ２）を同等程度に維持することが可能となる。
【００１７】
加えて形状構造として上方向端板に吐出孔を設けると、前述の吐出孔とローラ端面間とのシール長を確保することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のロータリ圧縮機の圧縮機構部によれば、電動機部から伝達されるクランク軸への回転駆動に伴い、偏心軸の外周面の傾斜面とローラの内周面の傾斜面との間の潤滑を伴った摺動により、ローラを上方向に浮上させる力が発生する。特に低速回転運転時等でもローラと上下端板間の隙間（δ１、δ２）を同等程度に維持し、加えて吐出孔とローラ端面間とのシール長を確保することが可能となるため、圧縮効率や信頼性に優れたロータリ圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の縦断面図
【図２】本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図
【図３】従来のロータリ圧縮機の縦断面図
【図４】従来のロータリ圧縮機の圧縮機構部の横断面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
第１の発明は、圧縮機構部がクランク軸と、クランク軸の偏心軸と嵌合して駆動されるローラと、このローラを収納するシリンダと、このシリンダとローラに当接しシリンダ内を仕切る仕切板と、を備え、シリンダの両端面を密着シール固定するとともに、クランク軸を保持する軸受を兼ねる主端板と補助端板とを有し、主端板には吐出孔が設けられ、クランク軸方向に対して上方向から主端板、シリンダ、補助端板の順に組み立てられ、偏心軸の外周面とローラの内周面に上方向が小径となる傾斜面を設けることにより、電動機部から伝達されるクランク軸への回転駆動に伴い、偏心軸外周面の径斜面とローラ内周面の傾斜面との間の潤滑を伴った摺動により、ローラを上方向に浮上させる力が発生し、特に低速回転運転時等でもローラと上下端板間の隙間を同等程度に維持し、吐出孔とローラ端面間とのシール長を確保することが可能となるため、圧縮効率や信頼性に優れたロータリ圧縮機の圧縮機構部を構成することができる。
【００２１】
第２の発明は、圧縮機構部の位置を電動機部に対して上方部に配置し、クランク軸方向に対して上方向から吐出孔を設けた補助端板、シリンダ、主端板の順に組み立てられ、偏心軸の外周面とローラの内周面に上方向が小径となる傾斜面を設けることにより、電動機部から伝達されるクランク軸への回転駆動に伴い、偏心軸の外周面の傾斜面とローラの内周面の傾斜面との間の潤滑を伴った摺動により、ローラを上方向に浮上させる力が発生し、特に低速回転運転時等でもローラと上下端板間の隙間を同等程度に維持し、吐出孔とローラ端面間とのシール長を確保することが可能となるため、圧縮効率や信頼性に優れたロータリ圧縮機を構成することができる。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機の圧縮機構部の縦断面図、また図２は、同圧縮機構部の横断面図を示すものである。
【００２４】
図１、及び図２において、圧縮機構部２は従来例（図３）のように電動機部３に対して下部に位置するもので、吐出孔１６は主端板１１のベーン溝部９近傍に設けられ、吐出バルブ１９、バルブストップ２０、バルブ固定ボルト（図示せず）により逆流防止機構を構成している。本発明の実施の形態１における圧縮機構部の構成は、電動機部３より回転動力を伝達するクランク軸６の偏心軸６ｃの外周面に上方向が小径となる角度αの円錐面状の傾斜面（偏心軸外径面）６ｄを設け、この面と平行で内径が均等に大となる傾斜した傾
斜面（ローラ内径面）７ａを持つローラ７が回転自在に嵌合する。このローラ７の外周面は偏心軸６ｃと同心の円筒形状で、同円筒形状のシリンダ８内周面と、ローラ７外周面と圧縮室１３を仕切るベーン１０、及び主端板１１、補助端板１２とにより前述と同様の圧縮機構が構成されている。
【００２５】
一方、クランク軸６の軸内部には圧縮機構部の各部品を潤滑して油シールするための潤滑油２１を供給するための給油穴２２が設けられており、クランク軸６の回転により偏心軸６ｃ部に設けられた給油穴等によりローラ７の内径部へも給油される構成となっている。
【００２６】
以上のように構成されたクランク軸６の偏心軸６ｃの外周の傾斜面（偏心軸外径面）６ｄとローラ７の内周の傾斜面（ローラ内径面）７ａを持つ（縦型）ロータリ圧縮機の圧縮機構部について、以下その動作、作用を説明する。なお、図示はしないが、以下実施の形態１としては、圧縮機構部２を電動機部３に対して上方向に配置した場合の（縦型）ロータリ圧縮機についても合わせて記載する。
【００２７】
図１に示すように、本発明の実施の形態１では、電動機部３から伝達されるクランク軸６への回転駆動に伴い、偏心軸６ｃの外周面の傾斜面（偏心軸外径面）６ｄとローラ７の内周面の傾斜面７ａとの間の、給油穴２２を介して供給される潤滑油２１による潤滑を伴った摺動により、矢印で記載のようにローラ７を上方向に浮上させる力が発生する。これは、特にインバータ制御により効率を重視される低速回転運転時等でも効果を発揮し、傾斜面の角度αの調整によりローラ７と上下端板間の隙間（δ１、δ２）を同等程度に安定して維持することが可能となる。
【００２８】
加えて形状構造として上方向の端板（主端板１１、或いは補助端板１２）に吐出孔１６を設けると、前述のように吐出孔１６とローラ７端面間とのシール長を図４に記載の従来のようなシール長δ４よりも大きな図２に記載のようなδ３のように確保することが可能となる。なお、図４と図２に記載のローラ７はほぼ同等の重量を表した場合のもので、シール長を拡大するためには偏心軸６ｃの外径とローラ７の内径を小さくしてローラ７の厚みを厚くすることにより同様の構造を可能とすることもできるが、この場合、ローラ７の自重が大きくなるため、従来例（図１）に記載のように、特に低速回転運転時等の場合にローラ７が下方向の端板に寄るため、本実施の形態１と同様の効果を発揮することは出来ない。
【００２９】
以上のように、本実施の形態においては、偏心軸６ｃの外周面とローラ７の内周面とを傾斜面（６ｄ、７ａ）とすることにより、クランク軸６が低速回転運転時でもローラ７を浮上させてローラ７端面と上下の両端板（主端板１１、補助端板１２）との隙間（δ１、δ２）をほぼ同等（δ１≒δ２）に維持することが可能となり、加えて吐出孔１６とローラ７とのシール長を従来よりも確保する構造が可能となるため、高効率で信頼性に優れたロータリ圧縮機の圧縮機構部を提供することができる。
【００３０】
なお、本発明のロータリ圧縮機では、塩素を含まないＨＣＦＣやＨＦＣ等の冷媒、又は二酸化炭素やアンモニア、ヘリウム等の自然冷媒を用いることが望ましい。
【００３１】
また、ナフテン油、パラフィン油、アルキルベンゼン油などの天然物あるいは天然物由来のオイル、およびポリエーテル系油、ポリオールエステル系油などの合成オイル、または天然物あるいは天然物由来のオイルと合成オイルの混合オイルを使用することが望ましい。
【００３２】
更に、上記オイルに、ベンゾトリアゾールなどの銅不活性化剤、硫黄系極圧添加剤、ハ
ロゲン系極圧添加剤、りん系極圧添加剤、有機金属化合物系極圧添加剤、およびこれらの組み合わせからなる極圧添加剤を配合することが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上のように、本発明にかかるロータリ圧縮機の圧縮機構部は、１シリンダ仕様にかかわらず、２シリンダ以上のロータリ圧縮機等にも応用が可能で、また下側を小径とすることで、膨張機等の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００３４】
１  密閉容器
２  圧縮機構部
３  電動機部
４  固定子
５  回転子
６  クランク軸
６ａ  主軸
６ｂ  副軸
６ｃ  偏心軸
６ｄ  傾斜面（偏心軸外径面）
７  ローラ
７ａ  傾斜面（ローラ内径面）
８  シリンダ
９  ベーン溝部
１０  ベーン（仕切板）
１１  主端板
１２  補助端板
１３  圧縮室
１４  バネ
１５  吸入孔
１６  吐出孔
１７  吸入接続管
１８  アキュムレータ
１９  吐出バルブ
２０  バルブストップ
２１  潤滑油
２２  給油穴
２３  吐出管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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