(57)【要約】【課題】  偏芯軸が短軸よりオーバーハングし、ローリングピストンが挿入できなくなることを防止するために短軸径を長軸径より細くしても短軸の信頼性低下の懸念がなく、現状の設備を大巾に変更して巨額な設備投資をすることなく、シリンダの排除容積の拡大を図ることを目的とする。【解決手段】  この発明に係るロータリ圧縮機は、密閉容器内の上部に電動要素部、下部に圧縮要素部を収納し、電動要素部の回転力を回転軸にて圧縮要素部に伝達し駆動するロータリ圧縮機において、回転軸は、回転軸の長軸と、回転軸の偏心軸部と、回転軸の短軸とを有し、短軸の外径を長軸の外径より小さくし、回転軸の短軸に挿入固定されるリングを備えたことを特徴とする。【選択図】        図３
2006132414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内の上部に電動要素部、下部に圧縮要素部を収納し、前記電動要素部の回転力を回転軸にて前記圧縮要素部に伝達し駆動するロータリ圧縮機において、
前記回転軸は、回転軸の長軸と、回転軸の偏心軸部と、回転軸の短軸とを有し、前記短軸の外径を前記長軸の外径より小さくし、
前記回転軸の短軸に挿入固定されるリングを備えたことを特徴とするロータリ圧縮機。
【請求項２】
前記回転軸の短軸の外周及び前記リングの内周に設けられたキー溝と、
このキー溝に係合する係合部材と、
を備えたことを特徴とする請求項１記載のロータリ圧縮機。
【請求項３】
前記リングは、前記回転軸より硬度の高いものを用いることを特徴とする請求項１記載のロータリ圧縮機。
【請求項４】
密閉容器内の上部に電動要素部、下部に圧縮要素部を収納し、前記電動要素部の回転力を回転軸にて前記圧縮要素部に伝達して駆動し、前記回転軸は、回転軸の長軸と、ローリングピストンが挿入される回転軸の偏心軸部と、回転軸の短軸とを有し、前記短軸の外径を前記長軸の外径より小さくし、前記回転軸の短軸に挿入固定されるリングを備えたロータリ圧縮機の製造方法において、
前記ローリングピストンを前記回転軸の偏心軸部に挿入後、前記回転軸の短軸にリングを挿入固定することを特徴とするロータリ圧縮機の製造方法。
【請求項５】
密閉容器内の上部に電動要素部、下部に圧縮要素部を収納し、前記電動要素部の回転力を回転軸にて前記圧縮要素部に伝達して駆動し、前記回転軸は、回転軸の長軸と、ローリングピストンが挿入される回転軸の偏心軸部と、回転軸の短軸とを有し、前記短軸の外径を前記長軸の外径より小さくし、前記回転軸の短軸に挿入固定されるリングを備え、シリンダの両端面を閉塞する主軸受及び副軸受を有するロータリ圧縮機の製造方法において、
前記シリンダに前記主軸受を取り付ける工程と、
前記回転軸の偏心軸部に、前記ローリングピストンを前記回転軸の短軸側から挿入する工程と、
前記回転軸の長軸を前記主軸受に前記シリンダ側から通す工程と、
前記回転軸の短軸にリングを挿入固定する工程と、
前記シリンダに前記副軸受を取り付ける工程と、
を備えたことを特徴とするロータリ圧縮機の製造方法。
【請求項６】
前記回転軸の短軸に前記リングを焼嵌にて固定することを特徴とする請求項４又は請求項５記載のロータリ圧縮機の製造方法。
【請求項７】
前記回転軸の短軸外径部をクラウニング加工することを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載のロータリ圧縮機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空調機器などの冷媒回路に用いられるロータリ圧縮機に関するもので、密閉容器サイズやシリンダ寸法の変更をすることなく、性能・信頼性を確保したままでシリンダの排除容積の上限拡大を図る技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷媒回路に用いられるロータリ圧縮機において、搭載ユニットの容量拡大や密閉容器サイズの小型化に伴うコスト低減・軽量化などにより、密閉容器サイズを変更せずに、シリンダの排除容積の拡大を図ることがある。その手法としては、回転軸の偏芯量の変更、シリンダ高さアップ、シリンダ内径の拡大などがある。
【０００３】
シリンダ寸法を維持したままで排除容積を拡大するには、回転軸の偏芯量を大きくし、ローリングピストンの外径を小さくする必要がある。しかし、排除容積が大きくなると、ローリングピストンの肉厚が薄くなりすぎて、ローリングピストン端面のシール長が短くなって性能が低下するという問題が生じる。
【０００４】
また、排除容積の拡大により、偏芯量が大きくなりすぎると、回転軸の短軸部と偏芯軸部との段差の関係で、偏芯軸部が短軸部よりオーバーハングし、ローリングピストンが挿入できなくなることがある。
【０００５】
そこで、偏芯軸部が短軸部よりオーバーハングし、ローリングピストンが挿入できなくなることを防止するために、短軸径を細くして対応することがある。しかしこの場合、短軸の信頼性低下が懸念される。
【０００６】
また、別の手法として、シリンダの寸法を変更して対応する方法もある。例えば、シリンダ高さをアップする場合、シリンダのみならず、ローリングピストンの高さや回転軸の偏芯軸部の長さも変更する必要があり、現状設備を大巾に改造する必要があり、巨額な設備投資を有することとなる。
【０００７】
また、シリンダ内径を拡大する場合においても、軸受締結ボルトのピッチ見直しなどが必要であり、現状設備を大巾に改造する必要があり、巨額な設備投資を有することとなる。
【０００８】
スクロール型圧縮機において、旋回スクロールの側端に同芯の小径部を成形するとともに、小径部に旋回半径分だけ偏芯させ、所定のクランク軸外周を有するカラを着脱可能に装着するものが示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
しかしながら、特許文献１に示されたものは、スクロール型圧縮機に関するものであり、ロータリ圧縮機とは、構造が異なっている。
【特許文献１】特開昭６３−８８２９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
冷凍回路内に用いられるロータリ圧縮機において、シリンダ寸法を維持したままで排除容積を拡大する場合、回転軸の偏芯量を大きくし、ローリングピストンの外径を小さくする必要がある。排除容積が大きくなると、ローリングピストンの肉厚が薄くなりすぎて、ローリングピストン端面のシール長が短くなって、性能が低下するという問題が生じる。
【００１１】
また、偏芯量が大きくなりすぎると、短軸と偏芯軸との段差の関係で、偏芯軸が短軸よりオーバーハングし、ローリングピストンが挿入できなくなることがある。そこで、偏芯軸が短軸よりオーバーハングし、ローリングピストンが挿入できなくなることを防止するためには、短軸径を細くして対応することがある。しかしこの場合、短軸の信頼性低下が懸念される。
【００１２】
また、シリンダの寸法を変更する場合には、現状の設備を大巾に変更しなければならず、巨額な設備投資を要することとなる。
【００１３】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、偏芯軸が短軸よりオーバーハングし、ローリングピストンが挿入できなくなることを防止するために短軸径を長軸径より細くしても短軸の信頼性低下の懸念がなく、現状の設備を大巾に変更して巨額な設備投資をすることなく、シリンダの排除容積の拡大を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明に係るロータリ圧縮機は、密閉容器内の上部に電動要素部、下部に圧縮要素部を収納し、電動要素部の回転力を回転軸にて圧縮要素部に伝達し駆動するロータリ圧縮機において、回転軸は、回転軸の長軸と、回転軸の偏心軸部と、回転軸の短軸とを有し、短軸の外径を長軸の外径より小さくし、回転軸の短軸に挿入固定されるリングを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の密閉型ロータリ圧縮機は、上記構成により、短軸部の信頼性を確保し、性能・信頼性を維持しながら排除容積の拡大を図るもので、これにより、ローリングピストンの端面シール長さが維持でき、性能低下を招くことなく、排除容積の拡大を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
実施の形態１．
図１〜５は実施の形態１を示す図で、図１は空気調和機の冷媒回路を示す図、図２はロータリ圧縮機の断面図、図３はロータリ圧縮機の圧縮要素部の縦断面図、図４はロータリ圧縮機の圧縮要素部の横断面図、図５はロータリ圧縮機の圧縮要素部の組立手順を示す図である。
【００１７】
図１において、空気調和機は、接続配管２２で接続される室外機１４と室内機１５を備える。室外機１４は、冷媒を高温、高圧のガス冷媒に圧縮して吐出するロータリ圧縮機１６、冷房運転と暖房運転の切り換え時に冷媒の流れる方向を切り換える四方弁１７、外気と熱交換を行う室外熱交換器１８、高圧液冷媒を減圧膨張させて低圧の二相冷媒にする絞り装置１９、ロータリ圧縮機１６の吸入側に接続されて液冷媒を貯留するアキュムレータ２１を備える。
【００１８】
室内機１５は、室内空気と熱交換を行う室内熱交換器２０を備える。
【００１９】
冷房運転時は、ロータリ圧縮機１６、四方弁１７、室外熱交換器１８、絞り装置１９、室内熱交換器２０、四方弁１７、アキュムレータ２１の順に冷媒は流れる。
【００２０】
また、暖房運転時は、ロータリ圧縮機１６、四方弁１７、室内熱交換器２０、絞り装置１９、室外熱交換器１８、四方弁１７、アキュムレータ２１の順に冷媒は流れる。
【００２１】
図２に示すように、ロータリ圧縮機は、密閉容器７内に電動要素部、圧縮要素部等を収納し、冷媒ガスを吸入管９から吸込み、電動要素部の回転子１１の回転力を回転軸１に伝達し、回転軸１が回転することにより、圧縮要素部で冷媒ガスが圧縮され、吐出管８から空気調和機等の冷媒回路へ吐出されるものである。
【００２２】
図３において、回転軸１は、回転軸の短軸１ａと、回転軸の偏芯軸部１ｂと、回転軸の長軸１ｃとを有し、短軸径Ｄ２は長軸径Ｄ１より小さく、回転軸の偏芯軸部１ｂにローリングピストン２が挿入され、回転軸の短軸１ａに別部品のリング３が固定されている。固定方法については、後述する。
【００２３】
回転軸１には、ＪＩＳ  Ｇ  ５５０２、ダクタイル鋳鉄（球状黒鉛鋳鉄）を用いる。
リング３も、同様である。リング３に硬度が回転軸１より高いものを使用する例は後述する。
ローリングピストン２には、ニッケルクロムモリブデン鋼鍛鋼（ＪＩＳ  Ｇ  ３２２２）を用いる。
【００２４】
通常、シリンダの排除容積の上限は、構造上の制約によって決まっている。既存のシリンダを用いたままで、排除容積の拡大を図る場合、回転軸１の偏芯量を大きくする方法で対応する。しかしながら、その場合、回転軸の偏芯軸部１ｂが回転軸の短軸１ａよりオーバーハングし、ローリングピストン２が回転軸の偏芯軸部１ｂに挿入できなくなることがある。そのため、回転軸の偏芯軸部１ｂと回転軸の短軸１ａの段差を確保する必要があり、これらの構造上の制約により、排除容積の上限が決まっている。
【００２５】
図４において、排除容積１２とは、シリンダ６の内壁とローリングピストン２の外周によって形成された三ヶ月形の部分を示す。
【００２６】
また、シリンダの高さを厚くしたり、内径を拡大したりして、排除容積の拡大を図る方法もあるが、この場合、加工設備の改造や組立設備の改造など大きな設備投資を伴いながらの対応となる。
【００２７】
そこで、図３に示すように、既存のシリンダを用いて排除容積の拡大を図るため、回転軸の偏芯軸部１ｂに端面シール長を充分確保したローリングピストン２を挿入後、回転軸の短軸１ａに別部品のリング３を固定することによって、回転軸の短軸１ａの信頼性を確保し、性能・信頼性を維持しながら排除容積の拡大を図るものである。
【００２８】
圧縮要素部の組立手順を、図５を用いて説明する。
先ず、シリンダ６に主軸受１３ａを取り付ける（Ｓ１）。
回転軸の偏芯軸部１ｂに、ローリングピストン２を回転軸の短軸１ａ側から挿入する。
回転軸の長軸１ｃを主軸受１３ａにシリンダ６側から通す（Ｓ３）。
回転軸の短軸１ａにリング３を挿入固定する（Ｓ４）。
シリンダ６に副軸受１３ｂを取り付ける（Ｓ５）。
【００２９】
以上の構造にすることにより、ローリングピストン２の肉厚を確保したままで、排除容積の拡大を図ることができるため、性能低下を防ぐことができる。
【００３０】
また、回転軸の短軸１ａの外径を拡大できるため、回転軸の短軸１ａの信頼性を低下することなく、排除容積の拡大を図ることができる。
【００３１】
また、これらの手法により、密閉容器７のサイズを変更することなく、排除容積の拡大を図ることができるため、コストアップすることなく、搭載ユニット容量の拡大に対応したロータリ圧縮機をシリーズ展開することができる。
【００３２】
また、現状のシリンダ寸法を変更することなく、排除容積の拡大を図ることができるため、巨額な設備投資することなく、既存設備の小改造にて対応することができる。
【００３３】
実施の形態２．
上記実施の形態１で説明したように、回転軸の偏芯軸部１ｂにローリングピストン２が挿入され、回転軸の短軸１ａに別部品のリング３が固定されているが、回転軸の短軸１ａと別部品のリング３を固定する方法の一つとして、焼嵌固定がある。焼嵌は物質の熱膨張を利用して、リング３を高周波の電力又は炉中にて加熱し、回転軸の短軸１ａに挿入後冷却して固定するものである。
【００３４】
回転軸の短軸１ａと別部品のリング３を焼嵌固定することにより、現状の加工形状を変更することなく、容易に対応が可能となる。
【００３５】
また、リング３の形状も単純な円筒形状であるため、容易に加工ができ、短期間での対応が可能となる。
【００３６】
実施の形態３．
図６は実施の形態３を示す図で、回転軸の短軸部の断面図である。
図６に示すように、回転軸の短軸１ａの外周と別部品のリング３の内周の両方にキー溝４ａ，４ｂを設け、係合部材５にて係合する。
【００３７】
これにより、加工形状の変更を伴うが、係合部材５での係合となるため、リング３の素材を自由に選択することができ、組立方法としては、既存の組立設備の中で容易に対応が可能となる。
【００３８】
実施の形態４．
図７は実施の形態４を示す図で、図７は回転軸部の断面図である。
図７に示すように、ロータリ圧縮機において、回転軸の短軸１ａの外径をクラウニング加工し、回転軸の偏芯軸部１ｂにローリングピストン２を挿入後に、回転軸の短軸１ａにリング３を固定する。
【００３９】
クラウニング加工により、回転軸の短軸１ａとリング３とのクリアランスによるガタツキを解消することができる。また、その固定方法は、焼嵌固定・係合部材を用いる固定・圧入固定などがある。
【００４０】
実施の形態５．
回転軸の短軸１ａに固定する別部品のリング３は、回転軸１の材料より、硬度の高いものを用いるものとする。
【００４１】
一般的に、回転軸１の信頼性としては、回転軸の短軸１ａ側が一番弱いものである。その理由として、回転軸の短軸１ａは軸長が短いことと軸径が小さいことが挙げられる。そこで、別部品のリング３を装着し、かつ、その材料は回転軸の材料より硬度の高いものを用いることによって、信頼性の向上が図られ、回転軸の短軸１ａを今まで以上に短くすることができる。そのため、材料費のコスト低減を図ることができる。
【００４２】
以上のようにすることで、加工設備や組立設備を大巾に変更することなく、コストアップすること無しに、排除容積の拡大を図ることができ、搭載ユニットの容量拡大への対応が可能となる。
【００４３】
実施の形態６．
図８、９は実施の形態６を示す図で、図８は２気筒のロータリ圧縮機の縦断面図、図９は２気筒のロータリ圧縮機の圧縮要素部の縦断面図である。
上記実施の形態１では、単気筒のロータリ圧縮機のシリンダの排除容積の拡大方法を説明したが、この手法は２気筒のロータリ圧縮機にも適用できる。但し、二つあるシリンダの反電動要素部側である副軸受側のシリンダの排除容積を同じ手法で拡大できる。
【００４４】
２気筒のロータリ圧縮機の構造は、図８に示すように、シリンダ６が二つあり吸入管９からの吸入冷媒は、吸入マフラーで分岐してそれぞれのシリンダに吸入される。その他は、図２の単気筒のロータリ圧縮機と同様である。
【００４５】
図９に示すように、二つのシリンダ６を仕切る仕切板２５と副軸受１３ｂの間にあるシリンダ６の排除容積を実施の形態１と同様の手法により拡大できる。
【００４６】
これにより、２気筒のロータリ圧縮機においても、密閉容器７のサイズを変更することなく、排除容積の拡大を図ることができるため、コストアップすることなく、搭載ユニット容量の拡大に対応したロータリ圧縮機をシリーズ展開することができる。
【００４７】
また、現状のシリンダ寸法を変更することなく、排除容積の拡大を図ることができるため、巨額な設備投資することなく、既存設備の小改造にて対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施の形態１を示す図で、空気調和機の冷媒回路を示す図である。
【図２】実施の形態１を示す図で、ロータリ圧縮機の断面図である。
【図３】実施の形態１を示す図で、ロータリ圧縮機の圧縮要素部の縦断面図である。
【図４】実施の形態１を示す図で、ロータリ圧縮機の圧縮要素部の横断面図である。
【図５】実施の形態１を示す図で、ロータリ圧縮機の圧縮要素部の組立手順を示す図である。
【図６】実施の形態３を示す図で、回転軸の短軸部の断面図である。
【図７】実施の形態４を示す図で、回転軸部の断面図である。
【図８】実施の形態６を示す図で、２気筒のロータリ圧縮機の縦断面図である。
【図９】実施の形態６を示す図で、２気筒のロータリ圧縮機の圧縮要素部の縦断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  回転軸、１ａ  回転軸の短軸、１ｂ  回転軸の偏芯軸部、１ｃ  回転軸の長軸、２  ローリングピストン、３  リング、４ａ，４ｂ  キー溝、５  係合部材、６  シリンダ、７  密閉容器、８  吐出管、９  吸入管、１０  固定子、１１  回転子、１２  排除容積、１４  室外機、１５  室内機、１６  ロータリ圧縮機、１７  四方弁、１８  室外熱交換器、１９  絞り装置、２０  室内熱交換器、２１  アキュムレータ、２２  接続配管、２５  仕切板。
【図１】
2006132414.tif 000003
【図２】
2006132414.tif 000004
【図３】
2006132414.tif 000005
【図４】
2006132414.tif 000006
【図５】
2006132414.tif 000007
【図６】
2006132414.tif 000008
【図７】
2006132414.tif 000009
【図８】
2006132414.tif 000010
【図９】
2006132414.tif 000011