(57)【要約】      （修正有）【課題】  ベーンの一側面が回転軸の外周面に直接当接して摺動しないようにして、ベーンと回転軸の摺動摩耗を防止し、長寿命化を可能にした信頼性の高い圧縮機の提供。【解決手段】  内部に圧縮空間２１が構成されるシリンダ８から構成された圧縮要素３と、駆動要素２と、回転軸５と、吸込ポートおよび吐出ポートと、連続する肉厚部３１と肉薄部３２を有して一面が傾斜するとともに、シリンダ８内に配置されて回転し、吸込ポートから吸い込まれた流体を圧縮して吐出ポートより吐出する圧縮部材９と、吸込ポートと吐出ポート間に配置されて圧縮部材９の一面３３に当接し、シリンダ８内の圧縮空間２１を低圧室ＬＲと高圧室ＨＲとに区画するベーンとを備えた圧縮機Ｃであって、ベーンに対応する回転軸５の外周に自転可能にローラリング４０を挿入して配設し、ベーンの一側面がローラリング４０の外周面に当接するようにする。【選択図】  図１
2006132346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に圧縮空間が構成されるシリンダから構成された圧縮要素と、
前記圧縮要素を駆動する駆動要素と、前記駆動要素の回転力を前記圧縮要素に伝達するための回転軸と、
前記シリンダ内の圧縮空間に連通する吸込ポートおよび吐出ポートと、
連続する肉厚部と肉薄部を有して一面が傾斜するとともに、前記シリンダ内に配置されて回転し、前記吸込ポートから吸い込まれた流体を圧縮して前記吐出ポートより吐出する圧縮部材と、
前記吸込ポートと吐出ポート間に配置されて前記圧縮部材の一面に当接し、前記シリンダ内の圧縮空間を低圧室と高圧室とに区画するベーンとを備えた圧縮機であって、
前記ベーンに対応する前記回転軸の外周に自転可能にローラリングを挿入して配設し、前記ベーンの一側面が前記ローラリングの外周面に当接するようにしたことを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
前記圧縮要素は、前記回転軸の主軸受を有して前記シリンダの開口を閉塞する支持部材を備えるとともに、前記シリンダは、前記支持部材とは反対側に位置する前記回転軸の副軸受を有し、前記ローラリングの両端部は対応する前記支持部材と前記圧縮部材に凹陥して形成された受け部に当接させたことを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸込ポートから吸い込まれた冷媒や空気などの流体を圧縮して吐出ポートより吐出する圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリンダ内に回転する斜板を設け、この斜板の上下に構成される圧縮空間をベーンで区画して流体を圧縮する方式が提案されている（例えば特許文献１参照）。この方式の圧縮機は構造が比較的簡単で振動が少ない利点があるが、シリンダ内全域において、斜板の上下で高圧室と低圧室とが隣接する構造であるため、冷媒リークにより効率が悪化する問題があった。
本発明者等は先に、この問題を解決し構造をさらに簡単にしてトルク変動が少なく、効率もよい圧縮機を提案した（特許文献２参照）。
【特許文献１】特表２００３−５３２００８号公報
【特許文献２】特願２００４−００３１４２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、本発明者等が先に提案した圧縮機は、シリンダ内の圧縮空間を低圧室と高圧室とに区画するベーンの一側面が回転軸の外周面に直接当接して摺動するように構成されていたので、ベーンと回転軸の摺動摩耗が大きく、寿命が短くなるという問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、ベーンの一側面が回転軸の外周面に直接当接して摺動しないようにして、ベーンと回転軸の摺動摩耗を防止し、長寿命化を可能にし、信頼性の高い圧縮機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解消するための本発明の請求項１記載の圧縮機は、
内部に圧縮空間が構成されるシリンダから構成された圧縮要素と、
前記圧縮要素を駆動する駆動要素と、前記駆動要素の回転力を前記圧縮要素に伝達するための回転軸と、
前記シリンダ内の圧縮空間に連通する吸込ポートおよび吐出ポートと、
連続する肉厚部と肉薄部を有して一面が傾斜するとともに、前記シリンダ内に配置されて回転し、前記吸込ポートから吸い込まれた流体を圧縮して前記吐出ポートより吐出する圧縮部材と、
前記吸込ポートと吐出ポート間に配置されて前記圧縮部材の一面に当接し、前記シリンダ内の圧縮空間を低圧室と高圧室とに区画するベーンとを備えた圧縮機であって、
前記ベーンに対応する前記回転軸の外周に自転可能にローラリングを挿入して配設し、前記ベーンの一側面が前記ローラリングの外周面に当接するようにしたことを特徴とするものである。
【０００６】
本発明の請求項２記載の圧縮機は請求項１記載の圧縮機において、前記圧縮要素は、前記回転軸の主軸受を有して前記シリンダの開口を閉塞する支持部材を備えるとともに、前記シリンダは、前記支持部材とは反対側に位置する前記回転軸の副軸受を有し、前記ローラリングの両端部は対応する前記支持部材と前記圧縮部材に凹陥して形成された受け部に当接させたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の請求項１記載の圧縮機は、内部に圧縮空間が構成されるシリンダから構成された圧縮要素と、前記圧縮要素を駆動する駆動要素と、前記駆動要素の回転力を前記圧縮要素に伝達するための回転軸と、前記シリンダ内の圧縮空間に連通する吸込ポートおよび吐出ポートと、連続する肉厚部と肉薄部を有して一面が傾斜するとともに、前記シリンダ内に配置されて回転し、前記吸込ポートから吸い込まれた流体を圧縮して前記吐出ポートより吐出する圧縮部材と、前記吸込ポートと吐出ポート間に配置されて前記圧縮部材の一面に当接し、前記シリンダ内の圧縮空間を低圧室と高圧室とに区画するベーンとを備えた圧縮機であって、
前記ベーンに対応する前記回転軸の外周に自転可能にローラリングを挿入して配設し、前記ベーンの一側面が前記ローラリングの外周面に当接するようにしたことを特徴とするものであり、
小型で簡単な構造でありながら、従来のようにシリンダ内全域において高圧と低圧とが隣接することがなくなり、高圧室に対応することになる肉厚部においてシリンダとの間のシール寸法を確保でき、冷媒リークの発生を防止でき、効率的運転が可能となり、圧縮部材の厚肉部がフライホイールの役割を果たすのでトルク変動も少なくなる上、
前記ベーンの一側面が前記ローラリングの外周面に当接して摺動するようにしたので、摺動抵抗が緩和され、ベーンと回転軸の摺動摩耗を防止でき、長寿命化が可能になり信頼性が向上するという、顕著な効果を奏する。
【０００８】
本発明の請求項２記載の圧縮機は、請求項１記載の圧縮機において、前記圧縮要素は、前記回転軸の主軸受を有して前記シリンダの開口を閉塞する支持部材を備えるとともに、前記シリンダは、前記支持部材とは反対側に位置する前記回転軸の副軸受を有し、前記ローラリングの両端部は対応する前記支持部材と前記圧縮部材に凹陥して形成された受け部に当接させたことを特徴とするものであり、回転軸の副軸受用の支持部材を別途設ける必要がなくなり、部品点数の削減とさらなる小型化が可能になる上、ローラリングを所定の位置に確実に配設できるので、ベーンと回転軸の摺動摩耗を確実に防止でき、信頼性がさらに向上するという、さらなる顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に本発明を図を用いて実施の形態に基づいて詳細に説明する。
なお、以後説明する実施例の圧縮機Ｃは、例えば冷凍機の冷媒回路を構成し、冷媒を吸い込んで圧縮し、回路内に吐出する役割を果たすものである。
（本発明の第１の実施の形態）
図１は本発明の圧縮機Ｃの１例を説明する縦断側面図、図２は本発明の圧縮機Ｃのもう一つの縦断側面図、図３は圧縮機Ｃの平断面図、図４は圧縮機Ｃの圧縮要素３の一部の斜視図、図５は圧縮部材９を含むローラリング４０と回転軸５の側面図、図６（Ａ）はキー１１とローラリング４０の斜視図、図６（Ｂ）はキー１１とローラリング４０の縦断側面図をそれぞれ示している。
【００１０】
図１および図２において、１は密閉容器であり、密閉容器１内には上側に駆動要素２が、下側にこの駆動要素２で駆動される圧縮要素３がそれぞれ収納されている。
【００１１】
駆動要素２は密閉容器１の内壁に固定され、ステータコイルが巻装されたステータ４と、ステータ４の内側で中央に回転軸５を有するロータ６とで構成された電動モータである。なお、この駆動要素２のステータ４の外周部と密閉容器１間には所々上下を連通する隙間１０が形成されている。
【００１２】
圧縮要素３は、密閉容器１の内壁に固定された支持部材７と、支持部材７の下面にボルトにより取り付けられたシリンダ８と、シリンダ８内に配置された圧縮部材９（以後スワッシュ９と称すことがある）と、ベーン１１、図示しない吐出バルブなどから構成されている。支持部材７の上面中央部は同心状に上方に突出し、そこに回転軸５の主軸受１３が形成されており、下面中央部は同心円状に下方へ突出し、この突出部１４の下面１４Ａは平滑面とされている。
【００１３】
この支持部材７の突出部１４内にはスロット１６が形成され、このスロット１６内に前記ベーン１１が上下往復動自在に挿入される。このスロット１６の上部にはベーン１１に密閉容器１内の高圧を背圧として印加するための背圧室１７が形成されるとともに、スロット１６内にはベーン１１の上面を下方に押圧する付勢手段としてのコイルバネ１８が配置されている。
【００１４】
シリンダ８の中央部は下方に凹陥しており、この凹陥部１９内に圧縮空間２１が構成される。シリンダ８の凹陥部１９の下面中央部には副軸受２２が開口形成されている。シリンダ８には吸込通路２４が形成されるとともに、密閉容器１には吸込配管２６が取り付けられてこの吸込通路２４に接続されている。シリンダ８には圧縮空間２１に連通する吸込ポート２７と吐出ポート２８が形成されており、吸込通路２４は吸込ポート２７に連通し、吐出ポート２８はシリンダ８の側面にて密閉容器１内に連通している。また前記ベーン１１は吸込ポート２７と吐出ポート２８の間に位置している。
【００１５】
そして、前記ベーン１１に対応する回転軸５の外周に自転可能にローラリング４０が挿入して配設されており、ベーン１１の一側面がローラリング４０の外周面に当接して摺動する。ローラリング４０の上下の端部はそれぞれ対応する支持部材７とスワッシュ９に凹陥して形成された受け部７Ａ、９Ａに当接させて摺動するようになっている。
なお回転軸５とローラリング４０の間、ベーン１１の一側面とローラリング４０の間、ローラリング４０の上下の端部と受け部７Ａ、９Ａとの間は密閉容器１内に封入されたオイルによってシールされている。
回転軸５はかかる支持部材７およびシリンダ８の中央部に挿通され上下方向の中央部を主軸受１３により回転自在に軸支されるとともに、下端は副軸受２２に回転自在に軸支されている。スワッシュ９は係る回転軸５の下部に一体に形成され、シリンダ８の凹陥部１９内に配置されている。
【００１６】
スワッシュ９は図５に示されるように全体として回転軸５と同心の略円柱状を呈しており、一側の肉厚部３１と他側の肉薄部３２とが連続した形状を呈して、その上面３３（一面）は肉厚部３１にて高く、肉薄部３２にて低い傾斜面とされている。すなわち、上面３３は回転軸５を中心として一周すると最も高くなる上死点３３Ａから最も低くなる下死点３３Ｂを経て上死点３３Ａに戻る略正弦波形状を呈する。また、回転軸５を通る上面３３の断面形状は、何処を切っても突出部１４の下面１４Ａと平行となり、この上面３３と下面１４Ａとの間が圧縮空間２１となる。
【００１７】
そして、このスワッシュ９の上死点３３Ａが支持部材７の突出部１４の下面１４Ａに微小なクリアランスを介して移動自在に対向する。なおこのクリアランスは密閉容器１内に封入されたオイルによってシールされる。また前記ベーン１１はこのスワッシュ９の上面３３に当接し、シリンダ８内の圧縮空間２１を低圧室ＬＲと高圧室ＨＲとに区画する。コイルバネ１８はこのベーン１１を常時上面３３に付勢する。また、スワッシュ９の周側面はシリンダ８の凹陥部１９内壁との間に微小なクリアランスを構成し、これによりスワッシュ９は回転自在とされている。そしてこのスワッシュ９の周側面とシリンダ８の凹陥部１９内壁との間もオイルによってシールされる。
【００１８】
吐出ポート２８の外側にはシリンダ８の凹陥部１９の側面に位置して図示しない吐出バルブが取り付けられるとともに、密閉容器１の上端には吐出配管３４が取り付けられている。そして密閉容器１の内底部にオイル溜め３６が構成され、このオイル溜め３６内のオイルが、回転軸５の中心部に貫通して設けられたオイル通路５Ａを通って圧縮要素３などに供給されることになる。また密閉容器１内には例えば二酸化炭素（ＣＯ2 ）、Ｒ−１３４ａ、炭化水素系の冷媒などが所定量封入される。
【００１９】
以上の構成で、駆動要素２のステータ４のステータコイルに通電されると、ロータ６が下から見て時計回り方向に回転する。ロータ６の回転は回転軸５を介してスワッシュ９に伝達され、これによりスワッシュ９はシリンダ８内において下から見て時計回り方向に回転する。今、スワッシュ９の上面３３の上死点３３Ａが吐出ポート２８のベーン１１側にあり、ベーン１１の吸込ポート２７側でシリンダ８、支持部材７、スワッシュ９およびベーン１１で囲まれた空間（低圧室ＬＲ）内に吸込配管２６および吸込通路２４を介して吸込ポート２７から冷媒回路内の冷媒が吸い込まれているものとする。
【００２０】
そして、その状態からスワッシュ９が回転していくと、上死点３３Ａがベーン１１、吸込ポート２７を過ぎた段階から上面３３の傾斜により上記空間の体積は狭められていき、空間（高圧室ＨＲ）内の冷媒は圧縮されていく。そして、上死点３３Ａが吐出ポート２８を通過するまで圧縮された冷媒は吐出ポート２８から吐出され続ける。一方、上死点３３Ａが吸込ポート２７を通過した後、ベーン１１の吸込ポート２７側でシリンダ８、支持部材７、スワッシュ９およびベーン１１で囲まれた空間（低圧室ＬＲ）の体積は拡大していくので、吸込配管２６および吸込通路２４を介して吸込ポート２７から冷媒回路内の冷媒が圧縮空間２１内に吸い込まれていく。
【００２１】
吐出ポート２８からは図示しない吐出バルブを介して、冷媒が密閉容器１内に吐出される。そして密閉容器１内に吐出された高圧冷媒は、駆動要素２のステータ４とロータ６とのエアギャップを通過し、密閉容器１内の上部（駆動要素２の上方）にてオイルと分離し、吐出配管３４より冷媒回路に吐出される。一方、分離したオイルは密閉容器１とステータ４の間に形成された隙間１０から流下し、オイル溜め３６に戻ることとなる。
【００２２】
このような構成により、圧縮機Ｃは小型で構造簡単でありながら、充分な圧縮機能を発揮することができる。特に、スワッシュ９の下面側は密閉容器１内の高圧であり、従来の如くシリンダ内全域で高圧と低圧が隣接することがなくなるとともに、スワッシュ９は連続する肉厚部３１と肉薄部３２を有して一面が傾斜する形状を呈しているので、高圧室ＨＲに対応することになる肉厚部３１においてシリンダ８の凹陥部１９内壁との間のシール寸法を充分に確保することができる。
【００２３】
これらにより、スワッシュ９とシリンダ８間における冷媒リークの発生を効果的に抑制できるようになり、効果的な運転が可能となる。またスワッシュ９の肉厚部３１はフライホイールの役割を果たすので、トルク変動も少なくなる。また圧縮機Ｃはいわゆる内部高圧型の圧縮機であるので構造のさらなる簡素化が図れる。
【００２４】
シリンダ８は、支持部材７とは反対側に位置する回転軸５の副軸受２２を有しているので、回転軸５の副軸受用の支持部材を別途設ける必要がなくなり、部品点数の削減とさらなる小型化が可能となる。また支持部材７にベーン１１のスロット１６を構成し、さらにコイルバネ１８を支持部材７内に設けているので、精度が必要となるシリンダ８にバーン取付構造を形成する必要がなく、加工性が改善される。
【００２５】
そして本発明においては、ベーン１１に対応する回転軸５の外周に自転可能にローラリング４０を挿入して配設し、ベーン１１の一側面がローラリング４０の外周面に当接して摺動するようにしたので、摺動抵抗が緩和され、ベーン１１と回転軸５の摺動摩耗を防止でき、長寿命化が可能になり信頼性を向上できる。またローラリング４０の上下の端部は対応する支持部材７と圧縮部材９に凹陥して形成した受け部７Ａ、９Ａに当接させたので、ローラリング４０を所定の位置に確実に配設でき、摺動抵抗が確実に緩和され、ベーン１１と回転軸５の摺動摩耗を確実に防止でき、信頼性がさらに向上する。
【００２６】
（本発明の第２の実施の形態）
図７は本発明の他の圧縮機Ｃの圧縮部材９を下方から見た斜視図を示す。
本発明の他の圧縮機Ｃは、図７に示したようにスワッシュ９の肉厚部３１に対応する下面部分に、凹陥部３９が形成されている以外は図１〜６に示した本発明の圧縮機Ｃと同様になっている。
この凹陥部３９の深さは上面３３の傾斜に沿うかたちで構成され、上死点３３Ａに対応する位置が最も深く凹陥されている。
スワッシュ９には肉厚部３１と肉薄部３２が構成されているので、そのままでは肉厚部３１側の重量が肉薄部３２側の重量よりも大きくなり、重量偏心が発生する。そこで凹陥部３９を形成することで、肉厚部３１側の重量を削減できるので回転軸５を中心とした全周でスワッシュ９の重量を均一化し、バランスウエイトを用いることなく、偏心による振動の発生を抑えることが可能となる。
【００２７】
なお、上記実施形態の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮するものではない。又、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態の説明は、縦型圧縮機の場合について説明したが、本発明の圧縮機は横型圧縮機であってもよい。横型圧縮機の場合は、例えば、回転軸５の下端部にポンプ付オイル供給管を接続し、その一端をオイル溜め３６中のオイル中に挿入してオイルの供給を行うとともに、駆動要素２と圧縮要素３の間に密閉容器１内を２つに区画する隔壁を設けて、隔壁により区画された駆動要素２側に高圧に圧縮した冷媒を吐出して高圧区域とし、一方、隔壁により区画された圧縮要素３側を低圧区域とし、前記隔壁の外周と密閉容器１との間に高圧区域と低圧区域を連通するオイル用隙間を形成し、密閉容器１内の駆動要素２の側にて分離したオイルをこの隙間から流出せしめてオイル溜め３６に戻るようにして循環して使用する。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の圧縮機は、小型で簡単な構造でありながら、従来のようにシリンダ内全域において高圧と低圧とが隣接することがなくなり、高圧室に対応することになる肉厚部においてシリンダとの間のシール寸法を確保でき、冷媒リークの発生を防止でき、効率的運転が可能となり、圧縮部材の厚肉部がフライホイールの役割を果たすのでトルク変動も少なくなる上、前記ベーンの一側面が前記ローラリングの外周面に当接して摺動するようにしたので、摺動抵抗が緩和され、ベーンと回転軸の摺動摩耗を防止でき、長寿命化が可能になり信頼性が向上するという顕著な効果を奏するので、産業上の利用価値が高い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の圧縮機の１例を説明する縦断側面図である。
【図２】図１に示した本発明の圧縮機のもう一つの縦断側面図である。
【図３】図１に示した本発明の圧縮機の平断面図である。
【図４】図１に示した本発明の圧縮機の圧縮要素の一部の斜視図である。
【図５】図１に示した本発明の圧縮機の圧縮部材を含むローラーリングを挿入して配置した回転軸の側面図である。
【図６】（Ａ）は図１に示した本発明の圧縮機のベーンとローラーリングの斜視図、（Ｂ）は図１に示した本発明の圧縮機のベーンとローラーリングの縦断側面図である。
【図７】本発明の圧縮機の他の圧縮部材を説明する斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
Ｃ  本発明の圧縮機
ＬＲ  低圧室
ＨＲ  高圧室
１  密閉容器
２  駆動要素
３  圧縮要素
４  ステータ
５  回転軸
５Ａ  オイル通路
６  ロータ
７  支持部材
７Ａ  受け部
８  シリンダ
９  圧縮部材（スワッシュ）
９Ａ  受け部
１１  ベーン
２１  圧縮空間
２７  吸込ポート
２８  吐出ポート
３１  肉厚部
３２  肉薄部
３３  圧縮部材の上面
４０  ローラーリング
【図１】
2006132346.tif 000003
【図２】
2006132346.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006132346.tif 000007
【図６】
2006132346.tif 000008
【図７】
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