(57)【要約】【課題】  高差圧で運転するロータリ型圧縮機において、ベーンとベーン溝の間の局部的な面圧を下げるためにシリンダに設けたスリットにより、該スリットとベーン溝で構成される隔壁の両端面がシリンダの上下に取り付けられた軸受との間で摺接し、隔壁及び軸受が摩耗する。【解決手段】  圧縮機構部の構成部品であるシリンダ７のベーン溝７ｂに配設されるベーン１４の圧縮室側及び圧縮室側と反対側で、ベーン１４に圧縮荷重が加えられるとき、ベーン１４がベーン溝７ｂを押圧する側のシリンダ７に、ベーン溝７ｂとの間に隔壁１９、２０を有し、シリンダ７を上下方向に貫通するスリット１６、１７をそれぞれ形成し、両隔壁１９、２０の上下の端部は、それぞれ上軸受９及び下軸受１０と隙間を有し、ベーン１４に圧縮荷重が加えられたとき、両隔壁１９、２０がベーン１４の押圧方向に弾性的に撓む。【選択図】図１
2006112396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内に圧縮機構部と駆動部とを備えたローリングピストン型圧縮機において、
前記圧縮機構部の構成部品であるシリンダのベーン溝に配設されるベーンの圧縮室側及び圧縮室側と反対側で、前記ベーンに圧縮荷重が加えられるとき、前記ベーンが前記ベーン溝を押圧する側のシリンダに、前記ベーン溝との間に隔壁を有し、前記シリンダを上下方向に貫通するスリットをそれぞれ形成し、
前記両隔壁の上下の端部は、それぞれ上軸受及び下軸受と隙間を有し、
前記ベーンに圧縮荷重が加えられたとき、前記両隔壁が前記ベーンの押圧方向に弾性的に撓むことを特徴とするローリングピストン型圧縮機。
【請求項２】
ケーシング内に圧縮機構部と駆動部とを備えたローリングピストン型圧縮機において、
前記圧縮機構部の構成部品であるシリンダのベーン溝に配設されるベーンの圧縮室側で、前記ベーンに圧縮荷重が加えられるとき、前記ベーンが前記ベーン溝を押圧する側のシリンダに、前記ベーン溝との間に隔壁を有し、前記シリンダを上下方向に貫通するスリットを形成し、
前記隔壁の上下の端部は、それぞれ上軸受及び下軸受と隙間を有し、
前記ベーンに圧縮荷重が加えられたとき、前記両隔壁が前記ベーンの押圧方向に弾性的に撓むことを特徴とするローリングピストン型圧縮機。
【請求項３】
ケーシング内に圧縮機構部と駆動部とを備えたローリングピストン型圧縮機において、
前記圧縮機構部の構成部品であるシリンダのベーン溝に配設されるベーンの圧縮室側と反対側で、前記ベーンに圧縮荷重が加えられるとき、前記ベーンが前記ベーン溝を押圧する側のシリンダに、前記ベーン溝との間に隔壁を有し、前記シリンダを上下方向に貫通するスリットを形成し、
前記両隔壁の上下の端部は、それぞれ上軸受及び下軸受と隙間を有し、
前記ベーンに圧縮荷重が加えられたとき、前記隔壁が前記ベーンの押圧方向に弾性的に撓むことを特徴とするローリングピストン型圧縮機。
【請求項４】
前記スリットの延設方向は、前記ベーン溝方向に平行でなく、前記ベーン溝方向と所定の傾きを有して延設されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの請求項に記載のローリングピストン型圧縮機。
【請求項５】
ケーシング内に圧縮機構部と駆動部とを備えたローリングピストン型圧縮機において、
前記圧縮機構部の構成部品であるシリンダのベーン溝に配設されるベーンの圧縮室側及び圧縮室側と反対側で、前記ベーンに圧縮荷重が加えられるとき、前記ベーンが前記ベーン溝を押圧する側のシリンダに、前記ベーン溝との間に隔壁を有し、前記シリンダを上下方向に貫通するスリットをそれぞれ形成し、
前記両隔壁の上下の端部は、それぞれ上軸受及び下軸受と隙間を有し、
前記両スリットの延設方向は、前記ベーン溝方向に平行でなく、前記ベーン溝方向と所定の傾きを有し、かつ、相互に平行に延設され、
前記ベーンに圧縮荷重が加えられたとき、前記両隔壁が前記ベーンの押圧方向に弾性的に撓むことを特徴とするローリングピストン型圧縮機。
【請求項６】
使用冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかの請求項に記載のローリングピストン型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローリングピストン型圧縮機に関し、特にローリングピストン型圧縮機のベーン溝近傍のシリンダ構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の密閉型圧縮機は、圧縮機構部のシリンダのベーン溝近傍に、該ベーン溝に平行で且つ、該ベーン溝との間に隔壁を形成するようなスリットが設けている。そして、駆動部の駆動に伴い、圧縮機構部のローラが回転し、圧縮室内の冷媒を圧縮する圧縮動作において、ベーンを、高圧室内の冷媒の圧力でベーン溝方向に向かって押圧するが、この押圧力によって隔壁がスリットの巾寸法を狭くするように弾性変形することにより、ベーンとベーン溝との片当りが生じるのを低減する（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００３】
【特許文献１】実開平４−１２７８８２号公報（第７頁〜第１０頁、図１）
【特許文献２】特開昭６１−２２９９８４号公報（第２頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の圧縮機においては、シリンダのベーン溝近傍に設けたスリットとベーン溝により形成された隔壁は、圧縮荷重によってスリット方向へ押し付けられ、シリンダの両端面に取り付けられた上下軸受と接しながら弾性的に撓む構造であったため、圧縮機構の駆動に伴い、隔壁と上下軸受は互いに摺接し、隔壁及び軸受の両接触面は摩耗し、機械損失が増大する問題があった。
【０００５】
また、シリンダのベーン溝近傍に形成されたスリットにより、圧縮機構の駆動に伴い、シリンダの隔壁及び上下軸受は、両接触面間で微少な振幅で相対運動を繰り返すため、隔壁及び上下軸受の両接触面は表面硬化により脆弱し、疲労強度が低下するフレッチング摩耗を生じさせる問題があった。
【０００６】
さらに、スリットは圧縮機構部のシリンダのベーン溝近傍に、ベーン溝に平行で且つ、ベーン溝との間に隔壁を形成するような位置に設けられているため、高圧冷媒によりベーンをベーン溝方向に押し付けた際に、強度不足により隔壁が変形又は破損する恐れがあった。また、強度確保のために、スリットの深さを浅くすると、隔壁が十分に撓まないため、接触面積が確保できす、片当たりが緩和できず、局部的な面圧が増大し、摩耗が増大する問題があった。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、圧縮荷重がベーンに働いたとき、シリンダのベーン溝近傍に設けたスリットとベーン溝とによって形成した隔壁及びシリンダ上下に取付けた軸受を摩耗させずに、隔壁を弾性的に撓ませ、ベーンとシリンダの片当たりを防止し、接触部面圧を低下させ、同部分の摩耗を防ぎ、潤滑性を改善する密閉型圧縮機を得ることを目的とする。
【０００８】
また、十分な強度を持ち、且つ、弾性撓み変形可能な隔壁を形成するスリット配置を有する密閉型圧縮機を得ることを目的とする。
【０００９】
また、スリット加工が容易なスリットを有する密閉型圧縮機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るローリングピストン型圧縮機は、ケーシング内に圧縮機構部と駆動部とを備えたローリングピストン型圧縮機であって、圧縮機構部の構成部品であるシリンダのベーン溝に配設されるベーンの圧縮室側及び圧縮室側と反対側で、ベーンに圧縮荷重が加えられるとき、ベーンがベーン溝を押圧する側のシリンダに、ベーン溝との間に隔壁を有し、シリンダを上下方向に貫通するスリットをそれぞれ形成し、両隔壁の上下の端部は、それぞれ上軸受及び下軸受と隙間を有し、ベーンに圧縮荷重が加えられたとき、両隔壁がベーンの押圧方向に弾性的に撓むものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のローリングピストン型圧縮機においては、圧縮荷重がベーンに働いたとき、両隔壁がベーンの押圧方向に弾性的に撓むことにより、ベーンとシリンダの片当たりを防止し、接触部面圧を低下させ、同部分の摩耗を防ぎ、潤滑性を改善する。また、両隔壁の上下の端部は、それぞれ上軸受及び下軸受と隙間を有するので、両隔壁が撓んでも、隔壁及びシリンダ上下に取付けた上軸受と下軸受を摩耗させない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１のローリングピストン型圧縮機の圧縮機構部を示す横断面図であり、図２は、同じくローリングピストン型圧縮機を示す縦断面図であり、図３は、同じくローリングピストン型圧縮機のベーンに圧縮荷重が印加されたときの隔壁の変形を示す説明図である。
これらの図において、密閉型圧縮機であるローリングピストン型圧縮機１は、密閉容器であるケーシング２内に駆動部であり、ロータ４ａとステータ４ｂとからなる電動モータ４及びこの駆動部に連結された圧縮機構部が収容されている。
ステータ４ａは、ケーシング２の内周面に固設され、ロータ４ｂは、ケーシング２の中央部で、クランク軸５に固定される。
クランク軸５は、ロータ４ｂを固定するとともに、下端部は圧縮機構部に連結する。
また、ケーシング２内の底部には潤滑油２２が貯留されており、クランク軸５の下端はこの潤滑油２２に浸漬されている。
【００１３】
圧縮機構部は、シリンダ７、ローラ８、クランク軸５の偏心部５ａ、上軸受９、下軸受１０等からなる。シリンダ７はケーシング２の内壁に固着され、このシリンダ７内にローラ８が偏心して収納される。このローラ８には駆動部のクランク軸５の偏心部５ａが嵌入されている。
そして、シリンダ７の上端面には上軸受９が、下端面には下軸受１０が取付けられ、上軸受９と下軸受１０とによって、シリンダ７の内周面とローラ８の外周面との間には圧縮室１２が形成される。
また、シリンダ７には圧縮室１２の低圧室１２ａに連通する冷媒の吸入口７ａが形成されている。この吸入口７ａは、ケーシング２に取付けた吸入管１５に連通する。
一方、ローラ８にはクランク軸５の偏心部５ａが嵌入され、ローラ８はシリンダ７に対して偏心して設けられ、ローラ８の外周面の一部がシリンダ７の内周面に接するようになっている。
【００１４】
また、シリンダ７には、圧縮室１２の吸入口７ａと後述の吐出口７ｃの間から半径方向に伸びるベーン溝７ｂが形成されている。このベーン溝７ｂは圧縮室１２からシリンダ７の半径方向に延びているとともに、シリンダ７の上下両面に貫通し、その外周側は同じく上下両面に貫通する外周側の穴７dと繋がっている。そして、ベーン溝７ｂには、圧縮室１２を低圧側の低圧室１２ａと高圧側の高圧室１２ｂに分離するベーン１４が挿入されており、このベーン１４は背部より穴７ｄに収容されるスプリング１４ａによってその先端がローラ８の外周面と当接されている。
更に、ベーン１４近傍の高圧室１２ｂ側には吐出口７cが設けられている。この吐出口７cは、ケーシング２の内部空間に開口する開口部と連通している。そして、ケーシング２の上部には吐出管２５が取付けられており、圧縮機構部からケーシング２の内部空間に放出された高温高圧の冷媒はこの吐出管２５から圧縮機外に吐出される。
【００１５】
さて、図１に示すように、シリンダ７にはスリットである吸入側スリット１６とスリットである吐出側スリット１７とを形成する。
吸入側スリット１６は、ベーン溝７ｂと吸入口７ａとの間で、シリンダ７の圧縮室９の内周面に開口し、圧縮室９から離れる方向に延設されるスリットであり、シリンダ７を上下方向に貫通する。図１では、ベーン溝７ｂとで形成する後述の吸入側隔壁１９の圧縮室側の先端側が細くなるような方向に延設されている。
一方、吐出側スリット１７は、ベーン溝７ｂに対して、吸入側スリット１６と反対側で、スプリング１４ａを収容する穴７ｄの内周面に開口し、圧縮室１２側に延設するスリットであり、同じくシリンダ７を上下方向に貫通する。図１では、ベーン溝７ｂとで形成する後述の吐出側隔壁２０の穴７ｄ側の先端側が細くなるような方向に延設されている。
【００１６】
このように両スリット１６、１７を形成することにより、両スリット１６、１７とベーン溝７ｂとの間に、それぞれ弾性変形可能な隔壁である吸入側隔壁１９及び隔壁である吐出側隔壁２０が形成される。即ち、ベーン溝７ｂの圧縮室１２側に吸入側隔壁１９が形成され、ベーン溝７ｂの圧縮室１２から離れた側に吐出側隔壁２０が形成される。
また、両隔壁１９、２０の上下の両端面には、それぞれシリンダ７に取り付けられた上下軸受９、１０と接触しないように隙間が確保できるように、吸入側隔壁１９には上軸受側逃し溝１９a、下軸受側逃し溝１９b、及び吐出側隔壁２０には上軸受側逃し溝２０ａ、下軸受側逃し溝２０ｂからなる溝が設けられている。例えば、この溝の深さ、即ち、形成される隙間は０．０５〜０．１ｍｍに設定されるものとする。
【００１７】
次に動作について説明する。
このローリングピストン型圧縮機１は、電動モータ４を駆動させると、この駆動力がクランク軸５を介して圧縮機構部のローラ８に伝達し、このローラ８がシリンダ７内で偏心回転する。これにより、冷媒ガスが吸入口７ａを経て圧縮室１２の低圧室１２ａに流入し、高圧室１２ｂで圧縮され、高圧状態の冷媒ガスが吐出口７ｃからケーシング２の内部空間へ吐出し、その後、吐出管２５より圧縮機１外の冷凍回路に吐出される。
そして、前記の圧縮過程において、圧縮室１２内に突出し、ローラ８に当接しながら低圧室１２ａと高圧室１２ｂを分離するベーン１４は、高圧冷媒の圧縮荷重（図３の矢印Ｐ）により、ベーン溝７ｂ方向に押し付けられる。即ち、圧縮荷重Ｐによりベーン１４は、圧縮室１２側を圧縮荷重Ｐの印加方向に（図３で右に）、また、圧縮室１２と反対側（穴７ｄ側）を圧縮荷重Ｐの印加方向と反対方向に押される。そして、吸入側隔壁１９及び吐出側隔壁２０は、ベーン１４の押圧により、図３に示すようにそれぞれ押圧方向に弾性的に撓む。
【００１８】
そこで、ベーン２４とベーン溝７ｂとの片当たりは防止でき、片当たりによる摩耗を防止でき、また、ベーン２４の移動を容易にする。
さらに、吸入側隔壁１９及び吐出側隔壁２０が撓む際に、それぞれの上下の端面に形成した逃し溝１９ａ、１９ｂ、２０ａ、２０ｂにより、シリンダ７に取り付けられた上軸受９及び下軸受１０とは接触しない。そこで、吸入側隔壁１９及び吐出側隔壁２０は、それぞれ上軸受９及び下軸受１０と摺接しなくなるため、吸入側隔壁１９、吐出側隔壁２０、上軸受９及び下軸受１０の摩耗を防ぎ、機械損失の増大を防ぐことができる。
【００１９】
ここで、吸入側スリット１６及び吐出側スリット１７の前記延設方向は、ベーン溝７ｂと平行方向でも、また平行方向から傾けてもよい。また、延設長さ、スリット幅及び設置位置等は、形成されるそれぞれの隔壁１９、２０が、ベーン１４の大きさ、圧縮荷重の大きさ等により、弾性的に撓むことによりベーン１４とベーン溝７ｂとの片当たりが防止できるように所定の設定を行う。
【００２０】
前記の本実施の形態では、ベーン１４の圧縮室側及び圧縮室側と反対側で、ベーン１４に圧縮荷重が加えられたとき、ベーン１４がベーン溝７ｂを押圧する側のシリンダ７に、それぞれ、吸入側スリット１６と吸入側隔壁１９、及び吐出側スリット１７と吐出側隔壁２０を形成したが、かならずしもこのようにベーン１４の圧縮室側及び圧縮室側と反対側の両方にスリット１６、１７、隔壁１９、２０を形成しなくてよく、どちらか一方に形成しても片当たり防止効果を有する。但し、どちらか一方に形成する場合でも、隔壁１９（２０）には隔壁の逃し溝１９ａ、１９ｂ（２０ａ、２０ｂ）は形成し、上軸受９及び下軸受１０との隙間は形成し、隔壁１９（２０）が撓んでも、隔壁１９（２０）及びシリンダ７上下に取付けた上軸受９と下軸受１０を摩耗させないようにする。
【００２１】
実施の形態２．
実施形態１のローリングピストン型圧縮機１では、シリンダ７のベーン溝７ｂ近傍に吸入側スリット１６及び吐出側スリット１７を設け、それぞれとベーン溝７ｂとの間に形成される吸入側隔壁１９及び吐出側隔壁２０の上下の両端面にそれぞれ逃し溝１９ａ、１９ｂ及び１２０ａ、２０５ｂを設けたが、本実施の形態のローリングピストン型圧縮機１は、吸入側スリット１６及び吐出側スリット１７のスリット延設方向を特定したものである。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００２２】
図４は、シリンダ７に設けた吸入側スリット１６及び吐出側スリット１７のベーン溝７ｂに対する配置を示す。本実施の形態のローリングピストン型圧縮機１は、図４に示すように、吸入側スリット１６及び吐出側スリット１７の延設方向をベーン溝７ｂ方向と平行方向でなく、ベーン溝７ｂ方向から所定の角度傾けたものである。例えば、吸入側スリット１６は、Ｘ２／Ｘ１＜１．０、また、吐出側スリット１７は、Ｙ１／Ｙ２＜１．０となるように配設される。なお、Ｘ１、Ｘ２は、それぞれ、吸入側スリット１６の先端部及び開口部からベーン溝７ｂまでの距離であり、また、Ｙ１、Ｙ２は、それぞれ、吐出側スリット１７の先端部及び開口部からベーン溝７ｂまでの距離である。
そこで、吸入側スリット１６及び吐出側スリット１７でそれぞれ形成される吸入側隔壁１９及び吐出側隔壁２０は、それぞれ圧縮室１２及び穴７ｄ側が細くなるテーパ状の形状となる。
【００２３】
以上のように、吸入側スリット１６及び吐出側スリット１７それぞれとベーン溝７ｂから形成される吸入側隔壁１９及び吐出側隔壁２０は弾性撓み変形の先端側が細くなるテーパ形状となるため、図５に示すように各スリット１６、１７をベーン溝７ｂと平行に配設した場合と比較して、ベーン１４に印加される圧縮荷重に対してより小さな応力で、吸入側隔壁１９及び吐出側隔壁２０を撓ませることができるため、両隔壁１９、２０の強度を確保した上で、ベーン１４とシリンダ７との片当たりを防止し、接触面圧を低減させ、摩耗の発生及び、潤滑性の改善を図ることができる。
【００２４】
実施の形態３．
本実施の形態のローリングピストン型圧縮機１は、実施の形態２のローリングピストン型圧縮機１において、さらに、吸入側スリット１６及び吐出側スリット１７の延設方向を平行にしたものである。即ち、吸入側スリット１６及び吐出側スリット１７の延設方向をベーン溝７ｂ方向と平行方向でなく、ベーン溝７ｂ方向から所定の角度傾け、かつ、平行にした（図１に示す）。
【００２５】
以上のように、吸入側スリット１６及び吐出側スリット１７の延設方向を平行にすることで、実施の形態２の効果に加えて、加工時の刃物の加工位相が同位相となり、刃物の位相変えの時間が不要となり、加工時間を短縮することができるという効果が得られる。
【００２６】
前記の実施の形態１、２、３のローリングピストン型圧縮機１は、使用冷媒が二酸化炭素のような高差圧で圧縮する場合に特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１のローリングピストン型圧縮機の圧縮機構部を示す横断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１のローリングピストン型圧縮機を示す縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１のローリングピストン型圧縮機のベーンに圧縮荷重が印加されたときの吸入側隔壁及び吐出側隔壁の変形を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態２のローリングピストン型圧縮機のシリンダに設けた吸入側スリット及び吐出側スリットのベーン溝に対する配置を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１のローリングピストン型圧縮機の吸入側隔壁及び吐出側隔壁の変形量と発生応力との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  ローリングピストン型圧縮機、２  ケーシング、７  シリンダ、７ｂ  ベーン溝、９  上軸受、１０  下軸受、１４  ベーン、１６、１７  スリット、１９、２０  隔壁。
【図１】
2006112396.tif 000003
【図２】
2006112396.tif 000004
【図３】
2006112396.tif 000005
【図４】
2006112396.tif 000006
【図５】
2006112396.tif 000007