(57)【要約】      （修正有）【課題】圧縮機構がクランクシャフトから受ける荷重を低減して、圧縮機構の焼き付きを抑制する。【解決手段】圧縮機構１５は、シリンダ２４と、フロントヘッド２３と、リアヘッド２５と、ピストンとを有する。ピストンは、円筒形状のシリンダ孔に設置され、クランクシャフトと連結される。ピストンは、回転軸１７ｇを中心に公転するローラを有する。フロントヘッド２３は、クランクシャフトが貫通する円筒形状の第１貫通孔２３ｄを有する。リアヘッド２５は、クランクシャフトが貫通する円筒形状の第２貫通孔２５ｄを有する。圧縮機構１５を回転軸１７ｇに沿って見た場合において、第１線分と第２線分との間の角度は、９０°〜１８０°である。第１線分は、第１貫通孔２３ｄの中心である第１中心点２３ｆと、第２貫通孔２５ｄの中心である第２中心点２５ｆとを結ぶ。第２線分は、ピストンの上死点と、第１中心点２３ｆとを結ぶ。【選択図】図５
2018059434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング（１０）と、
前記ケーシングの内部に設置され、冷媒を圧縮する圧縮機構（１５）と、
前記ケーシングの内部に設置され、回転軸（１７ｇ）周りに回転するクランクシャフト（１７）と、
を備え、
前記圧縮機構は、
円筒形状のシリンダ孔（２４ａ）を有するシリンダ（２４）と、
前記シリンダの上端面と接触し、前記クランクシャフトを支持するフロントヘッド（２３）と、
前記シリンダの下端面と接触し、前記クランクシャフトを支持するリアヘッド（２５）と、
前記シリンダ孔に設置され、前記クランクシャフトと連結され、前記回転軸を中心に公転する円筒形状のローラ（２１ａ）を有するピストン（２１）と、
を有し、
前記フロントヘッドは、前記クランクシャフトが貫通する円筒形状の第１貫通孔（２３ｄ）を有し、
前記リアヘッドは、前記クランクシャフトが貫通する円筒形状の第２貫通孔（２５ｄ）を有し、
前記圧縮機構を前記回転軸に沿って見た場合において、前記第１貫通孔の中心である第１中心点（２３ｆ）と前記第２貫通孔の中心である第２中心点（２５ｆ）とを結ぶ第１線分（Ｌ１）と、前記ピストンが上死点にあるときの前記ローラの中心と前記第１中心点とを結ぶ第２線分（Ｌ２）との間の角度は、９０°〜１８０°である、
圧縮機（１０１）。
【請求項２】
前記第１線分と前記第２線分との間の角度は、１２０°〜１５０°である、
請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記第１線分の長さは、前記クランクシャフトの径の０．０５％〜０．１５％である、
請求項１または２に記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍装置等に用いられるロータリ圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷凍装置等に用いられる圧縮機として、特許文献１（特開平１０−４７２７８号公報）に開示されるようなロータリ圧縮機が用いられている。ロータリ圧縮機は、シリンダ孔で回転するピストンを有する圧縮機構を備えている。シリンダ孔は、シリンダと一対のヘッドとによって囲まれた空間であり、冷媒が圧縮される空間である。ピストンは、例えば、円筒形状のローラ、および、ローラと一体的に形成されたブレードを有する。この場合、シリンダに保持されているブレードが揺動しながらローラが公転することにより、シリンダ孔に供給された冷媒が圧縮される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ロータリ圧縮機では、圧縮機構は、圧縮機構を駆動するためのモータの下方に配置されている。圧縮機構のピストンは、モータのロータと、クランクシャフトを介して連結されている。圧縮機構の一対のヘッドは、シリンダの上端面と接触するフロントヘッドと、シリンダの下端面と接触するリアヘッドとから構成される。
【０００４】
モータがクランクシャフトを回転駆動させることで、圧縮機構のピストンが回転する。このとき、フロントヘッドおよびリアヘッドは、回転しているクランクシャフトと摺動する。リアヘッドは、フロントヘッドと比べて、クランクシャフトの軸方向においてモータからより離れた位置にある。そのため、シリンダ孔の冷媒の圧力によって、回転しているクランクシャフトに水平方向の荷重がかかり、クランクシャフトが湾曲すると、リアヘッドがクランクシャフトから受ける荷重は、フロントヘッドがクランクシャフトから受ける荷重よりも高くなる。また、リアヘッドの摺動面の面積は、フロントヘッドの摺動面の面積より小さいので、リアヘッドは、フロントヘッドと比べて、クランクシャフトから荷重を受けやすい。そのため、リアヘッドは、フロントヘッドと比べて、クランクシャフトとの摺動に起因する焼き付き等の不具合が発生しやすい。
【０００５】
本発明の目的は、圧縮機構がクランクシャフトから受ける荷重を低減して、圧縮機構の焼き付きを抑制する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】
【０００６】
本発明の第１観点に係る圧縮機は、ケーシングと、圧縮機構と、クランクシャフトとを備える。圧縮機構は、ケーシングの内部に設置され、冷媒を圧縮する。クランクシャフトは、ケーシングの内部に設置され、回転軸周りに回転する。圧縮機構は、シリンダと、フロントヘッドと、リアヘッドと、ピストンとを有する。シリンダは、円筒形状のシリンダ孔を有する。フロントヘッドは、シリンダの上端面と接触し、クランクシャフトを支持する。リアヘッドは、シリンダの下端面と接触し、クランクシャフトを支持する。ピストンは、シリンダ孔に設置され、クランクシャフトと連結される。ピストンは、回転軸を中心に公転する円筒形状のローラを有する。フロントヘッドは、クランクシャフトが貫通する円筒形状の第１貫通孔を有する。リアヘッドは、クランクシャフトが貫通する円筒形状の第２貫通孔を有する。圧縮機構を回転軸に沿って見た場合において、第１線分と第２線分との間の角度は、９０°〜１８０°である。第１線分は、第１貫通孔の中心である第１中心点と、第２貫通孔の中心である第２中心点とを結ぶ。第２線分は、ピストンが上死点にあるときのローラの中心と、第１中心点とを結ぶ。
【０００７】
この圧縮機では、圧縮機構を回転軸に沿って見た場合において、リアヘッドの中心（第２中心点）の位置は、フロントヘッドの中心（第１中心点）の位置と異なっている。すなわち、リアヘッドは、フロントヘッドに対して偏心している。圧縮機構の駆動中、シリンダ孔で圧縮された冷媒の圧力によって、クランクシャフトは特定の方向に強く押し付けられる。ピストンの上死点の位置を０°としてピストンの回転方向に沿って角度を定義すると、クランクシャフトは、９０°〜１８０°の方向に強く押し付けられる。これは、圧縮機構から吐出される直前の冷媒は、２７０°〜３６０°の範囲に存在し、クランクシャフトに向かって荷重をかけるからである。これにより、クランクシャフトからリアヘッドにかかる荷重は、９０°〜１８０°の範囲で最大となるので、フロントヘッドに対してリアヘッドを９０°〜１８０°の方向に偏心させることで、リアヘッドにかかる荷重が低減される。従って、この圧縮機は、圧縮機構がクランクシャフトから受ける荷重を低減して、圧縮機構の焼き付きを抑制する。
【０００８】
本発明の第２観点に係る圧縮機は、第１観点に係る圧縮機であって、第１線分と第２線分との間の角度は、１２０°〜１５０°である。
【０００９】
この圧縮機では、クランクシャフトからリアヘッドにかかる荷重は、特に、１２０°〜１５０°の範囲で最大となるので、フロントヘッドに対してリアヘッドを１２０°〜１５０°の方向に偏心させることで、リアヘッドにかかる荷重が低減される。従って、この圧縮機は、圧縮機構がクランクシャフトから受ける荷重を低減して、圧縮機構の焼き付きを抑制する。
【００１０】
本発明の第３観点に係る圧縮機は、第１観点または第２観点に係る圧縮機であって、第１線分の長さは、クランクシャフトの径の０．０５％〜０．１５％である。
【００１１】
この圧縮機では、フロントヘッドに対するリアヘッドの偏心の寸法は、圧縮機構の組み立てバラつきを考慮して、クランクシャフトの径を基準にして設定される。これにより、リアヘッドにかかる荷重が低減されるように、フロントヘッドに対してリアヘッドを適切に偏心させることができる。従って、この圧縮機は、圧縮機構がクランクシャフトから受ける荷重を低減して、圧縮機構の焼き付きを抑制する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る圧縮機は、圧縮機構がクランクシャフトから受ける荷重を低減して、圧縮機構の焼き付きを抑制する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係るロータリ圧縮機１０１の縦断面図である。
【図２】図１の線分ＩＩ−ＩＩにおける圧縮機構１５の断面図である。
【図３】シリンダ２４の外観図である。
【図４】圧縮機構１５を回転軸１７ｇに沿って見た場合における、フロントヘッド２３およびリアヘッド２５の位置関係を示す。
【図５】圧縮機構１５を回転軸１７ｇに直交する方向に沿って見た場合における、フロントヘッド２３、シリンダ２４およびリアヘッド２５の位置関係を示す。
【図６】ピストン２１が上死点にあるときの圧縮機構１５の断面図である。
【図７】圧縮機構１５から冷媒が吐出される直前における圧縮機構１５の断面図である。
【図８】左側の物体は、従来の圧縮機構１５のシリンダ２４およびリアヘッド２５である。右側の物体は、実施形態の圧縮機構１５のシリンダ２４およびリアヘッド２５である。
【図９】図８の左側の物体のリアヘッド２５の第２貫通孔２５ｄの近傍の拡大図である。
【図１０】図８の右側の物体のリアヘッド２５の第２貫通孔２５ｄの近傍の拡大図である。
【図１１】リアヘッド２５の偏心の方向（図４の角度θ１）、および、リアヘッド２５の偏心の程度（図４の第１線分Ｌ１の長さ）をパラメータとして、リアヘッド２５の焼き付きの程度を測定した実験結果を表すグラフである。
【図１２】変形例Ａにおいて、圧縮機構１５を回転軸１７ｇに沿って見た場合における、吐出ポート２３ｂの位置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態に係る圧縮機について、図面を参照しながら説明する。圧縮機は、空気調和装置等の冷凍装置に備えられる冷媒回路に取り付けられる。圧縮機は、冷媒回路を流れる冷媒ガスを圧縮する。
【００１５】
（１）ロータリ圧縮機の全体構成
本実施形態の圧縮機は、１シリンダタイプかつ揺動式のロータリ圧縮機１０１である。図１は、ロータリ圧縮機１０１の縦断面図である。ロータリ圧縮機１０１は、主として、ケーシング１０と、圧縮機構１５と、駆動モータ１６と、クランクシャフト１７と、吸入管１９と、吐出管２０とを備える。次に、ロータリ圧縮機１０１の各構成要素について説明する。
【００１６】
（１−１）ケーシング
ケーシング１０は、円筒形の胴部１１と、ボウル形の頂部１２と、ボウル形の底部１３とから構成される。頂部１２は、胴部１１の上端部と気密状に連結されている。底部１３は、胴部１１の下端部と気密状に連結されている。
【００１７】
ケーシング１０は、ケーシング１０の内部空間および外部空間の圧力および温度の変化によって変形および破損が起こりにくい剛性部材で成形されている。ケーシング１０は、胴部１１の円筒形の軸方向が鉛直方向に沿うように設置されている。ケーシング１０の内部空間の下部は、潤滑油が貯留される油貯留部１０ａである。潤滑油は、ケーシング１０の内部空間に存在する摺動部の潤滑性を向上させるために用いられる冷凍機油である。
【００１８】
ケーシング１０は、主として、圧縮機構１５と、駆動モータ１６と、クランクシャフト１７とを収容している。圧縮機構１５は、クランクシャフト１７を介して駆動モータ１６と連結されている。吸入管１９および吐出管２０は、ケーシング１０を貫通するように、ケーシング１０と気密状に連結されている。
【００１９】
（１−２）圧縮機構
図２は、図１の線分ＩＩ―ＩＩにおける圧縮機構１５の断面図である。圧縮機構１５は、主として、フロントヘッド２３と、シリンダ２４と、リアヘッド２５と、ピストン２１と、ブッシュ２２とから構成されている。フロントヘッド２３、シリンダ２４およびリアヘッド２５は、ボルトによって一体的に締結されている。圧縮機構１５の上方の空間は、圧縮機構１５によって圧縮された冷媒が吐出される高圧空間Ｓ１である。
【００２０】
圧縮機構１５は、油貯留部１０ａに貯留されている潤滑油に浸漬されている。油貯留部１０ａの潤滑油は、差圧等によって、圧縮機構１５の摺動部に供給される。次に、圧縮機構１５の各構成要素について説明する。
【００２１】
（１−２−１）シリンダ
図３は、シリンダ２４の外観図である。シリンダ２４は、主として、シリンダ孔２４ａと、吸入孔２４ｂと、吐出切り欠き２４ｃと、ブッシュ収容孔２４ｄと、ブレード収容孔２４ｅと、断熱孔２４ｆとを有している。シリンダ２４は、フロントヘッド２３およびリアヘッド２５と連結されている。シリンダ２４の上側の端面である第１シリンダ端面３４ａは、フロントヘッド２３の下面と接している。シリンダ２４の下側の端面である第２シリンダ端面３４ｂは、リアヘッド２５の上面と接している。シリンダ２４のシリンダ孔２４ａは、フロントヘッド２３およびリアヘッド２５によって閉塞されている。
【００２２】
シリンダ孔２４ａは、第１シリンダ端面３４ａから第２シリンダ端面３４ｂに向かって、鉛直方向にシリンダ２４を貫通している円柱状の孔である。シリンダ孔２４ａは、シリンダ２４の内周面であるシリンダ内周面３４ｃによって囲まれる空間である。シリンダ孔２４ａは、クランクシャフト１７の偏心軸部１７ａ、および、ピストン２１のローラ２１ａを収容する。
【００２３】
吸入孔２４ｂは、シリンダ２４の外周面であるシリンダ外周面３４ｄからシリンダ内周面３４ｃに向かって、シリンダ２４の径方向に沿って貫通している孔である。
【００２４】
吐出切り欠き２４ｃは、シリンダ内周面３４ｃの一部が切り欠かれることによって、鉛直方向にシリンダ２４を貫通することなく形成される空間である。吐出切り欠き２４ｃは、第１シリンダ端面３４ａの側に形成されている。
【００２５】
ブッシュ収容孔２４ｄは、鉛直方向にシリンダ２４を貫通し、かつ、シリンダ２４を鉛直方向に沿って見た場合において吸入孔２４ｂと吐出切り欠き２４ｃとの間に配置される孔である。ブッシュ収容孔２４ｄは、ピストン２１のブレード２１ｂおよびブッシュ２２を収容する。
【００２６】
ブレード収容孔２４ｅは、鉛直方向にシリンダ２４を貫通し、かつ、ブッシュ収容孔２４ｄと連通する孔である。
【００２７】
断熱孔２４ｆは、シリンダ外周面３４ｄとシリンダ内周面３４ｃとの間において、鉛直方向にシリンダ２４を貫通する孔である。シリンダ２４は、複数の断熱孔２４ｆを有する。
【００２８】
（１−２−２）ピストン
ピストン２１は、シリンダ２４のシリンダ孔２４ａに挿入される。ピストン２１は、略円筒形状のローラ２１ａと、ローラ２１ａの径方向外側に突出するブレード２１ｂとを有する。ピストン２１は、ローラ２１ａおよびブレード２１ｂが一体となっている部材である。ピストン２１の上側の端面である第１ピストン端面３１ａは、フロントヘッド２３の下面と接している。ピストン２１の下側の端面である第２ピストン端面３１ｂは、リアヘッド２５の上面と接している。
【００２９】
ローラ２１ａは、クランクシャフト１７の偏心軸部１７ａに嵌め込まれた状態で、シリンダ２４のシリンダ孔２４ａに挿入される。これにより、ローラ２１ａは、クランクシャフト１７の軸回転によって、クランクシャフト１７の回転軸１７ｇを中心とする公転運動を行う。ローラ２１ａは、圧縮機構１５を上面視した場合に、時計回りに公転する。
【００３０】
ブレード部２１ｂは、シリンダ２４のブッシュ収容孔２４ｄおよびブレード収容孔２４ｅに収容される。ブレード部２１ｂは、揺動しながら、その長手方向に沿って進退運動を行う。
【００３１】
圧縮機構１５は、シリンダ２４と、ピストン２１と、フロントヘッド２３と、リアヘッド２５とによって囲まれる空間である圧縮室４０を有している。圧縮室４０は、ピストン２１によって、吸入孔２４ｂと連通する吸入室４０ａと、吐出切り欠き２４ｃと連通する吐出室４０ｂとに区画されている。図２において、吸入室４０ａおよび吐出室４０ｂは、シリンダ内周面３４ｃと、ピストン２１の外周面であるピストン外周面３１ｃとによって囲まれている領域として示されている。吸入室４０ａおよび吐出室４０ｂの容積は、ピストン２１の位置に応じて変化する。
【００３２】
（１−２−３）ブッシュ
ブッシュ２２は、一対の略半円柱状の部材である。ブッシュ２２は、ピストン２１のブレード部２１ｂを挟み込むようにして、シリンダ２４のブッシュ収容孔２４ｄに収容される。ブッシュ２２は、シリンダ２４と摺動可能である。
【００３３】
（１−２−４）フロントヘッド
フロントヘッド２３は、シリンダ２４の第１シリンダ端面３４ａを覆う部材である。フロントヘッド２３は、クランクシャフト１７を支持するための上部軸受部２３ａを有する。上部軸受部２３ａは、フロントヘッド２３を鉛直方向に貫通する円筒形状の孔である第１貫通孔２３ｄを有する。第１貫通孔２３ｄは、クランクシャフト１７が貫通する孔である。フロントヘッド２３は、ボルト等によって、ケーシング１０に締結されている。
【００３４】
フロントヘッド２３は、吐出ポート２３ｂを有している。吐出ポート２３ｂは、フロントヘッド２３を鉛直方向に貫通する円筒形状の孔である。吐出ポート２３ｂは、鉛直方向下側において、吐出切り欠き２４ｃおよび圧縮室４０（吐出室４０ｂ）と連通している。吐出ポート２３ｂは、鉛直方向上側において、高圧空間Ｓ１と連通している。吐出ポート２３ｂは、圧縮機構１５によって圧縮された冷媒を、吐出室４０ｂから高圧空間Ｓ１に送るための流路である。
【００３５】
フロントヘッド２３の上面には、吐出ポート２３ｂを塞ぐ吐出弁２３ｃが取り付けられている。吐出弁２３ｃは、高圧空間Ｓ１から吐出室４０ｂへの冷媒の逆流を防ぐための弁である。吐出弁２３ｃは、吐出ポート２３ｂ内部の冷媒の圧力によって上方に持ち上げられる。これにより、吐出ポート２３ｂは、高圧空間Ｓ１と連通する。
【００３６】
（１−２−５）リアヘッド
リアヘッド２５は、シリンダ２４の第２シリンダ端面３４ｂを覆う部材である。リアヘッド２５は、クランクシャフト１７を支持するための下部軸受部２５ａを有する。下部軸受部２５ａは、リアヘッド２５を鉛直方向に貫通する円筒形状の孔である第２貫通孔２５ｄを有する。第２貫通孔２５ｄは、クランクシャフト１７が貫通する孔である。
【００３７】
（１−３）駆動モータ
駆動モータ１６は、ケーシング１０の内部に収容され、圧縮機構１５の上方に設置されるブラシレスＤＣモータである。駆動モータ１６は、主として、ケーシング１０の内壁面に固定されるステータ５１と、ステータ５１の内側にエアギャップを設けて回転自在に収容されるロータ５２とから構成される。
【００３８】
ステータ５１は、ステータコア６１と、ステータコア６１の鉛直方向の両端面に取り付けられる一対のインシュレータ６２とを有する。ステータコア６１は、円筒部と、円筒部の内周面から径方向内側に向かって突出している複数のティース（図示せず）とを有する。ステータコア６１のティースは、一対のインシュレータ６２と共に、導線が巻き付けられている。これにより、ステータコア６１の各ティースには、コイル７２ａが形成されている。
【００３９】
ステータ５１の外側面には、ステータ５１の上端面から下端面に亘り、かつ、周方向に所定間隔をおいて、切欠形成されている複数のコアカット部（図示せず）が設けられている。コアカット部は、胴部１１とステータ５１との間を鉛直方向に延びるモータ冷却通路を形成する。
【００４０】
ロータ５２は、鉛直方向に積層された複数の金属板から構成される。ロータ５２は、その回転中心を鉛直方向に貫通するクランクシャフト１７に連結されている。ロータ５２は、クランクシャフト１７を介して、圧縮機構１５と接続されている。
【００４１】
ロータ５２は、鉛直方向に積層された複数の金属板から構成されるロータコア５２ａと、ロータコア５２ａに埋め込まれている複数の磁石５２ｂとを有する。磁石５２ｂは、ロータコア５２ａの周方向に沿って、等間隔に配置されている。
【００４２】
（１−４）クランクシャフト
クランクシャフト１７は、ケーシング１０の内部に収容され、その軸方向が鉛直方向に沿うように配置されている。クランクシャフト１７は、駆動モータ１６のロータ５２、および、圧縮機構１５のピストン２１に連結されている。クランクシャフト１７は、偏心軸部１７ａを有している。偏心軸部１７ａは、シリンダ２４のシリンダ孔２４ａに挿入されるピストン２１のローラ２１ａと連結している。クランクシャフト１７の上側の端部は、駆動モータ１６のロータ５２と連結している。クランクシャフト１７は、フロントヘッド２３の上部軸受部２３ａ、および、リアヘッド２５の下部軸受部２５ａによって支持されている。クランクシャフト１７は、回転軸１７ｇを中心として回転する。回転しているクランクシャフト１７は、フロントヘッド２３の上部軸受部２３ａの内周面、および、リアヘッド２５の下部軸受部２５ａの内周面と摺動する。
【００４３】
（１−５）吸入管
吸入管１９は、ケーシング１０の胴部１１を貫通する管である。ケーシング１０の内部にある吸入管１９の端部は、シリンダ２４の吸入孔２４ｂに嵌め込まれている。ケーシング１０の外部にある吸入管１９の端部は、冷媒回路に接続されている。吸入管１９は、冷媒回路から圧縮機構１５に冷媒を供給するための管である。
【００４４】
（１−６）吐出管
吐出管２０は、ケーシング１０の頂部１２を貫通する管である。ケーシング１０の内部にある吐出管２０の端部は、駆動モータ１６の上方の空間に位置している。ケーシング１０の外部にある吐出管２０の端部は、冷媒回路に接続されている。吐出管２０は、圧縮機構１５によって圧縮された冷媒を冷媒回路に供給するための管である。
【００４５】
（２）ロータリ圧縮機の詳細構成
次に、圧縮機構１５の詳細な構成について説明する。図４は、圧縮機構１５を回転軸１７ｇに沿って見た場合における、フロントヘッド２３およびリアヘッド２５の位置関係を示す。図４には、フロントヘッド２３の上部軸受部２３ａ、および、リアヘッド２５の下部軸受部２５ａのみが示されている。図５は、圧縮機構１５を回転軸１７ｇに直交する方向に沿って見た場合における、フロントヘッド２３、シリンダ２４およびリアヘッド２５の位置関係を示す。
【００４６】
図４には、第１線分Ｌ１および第２線分Ｌ２が示されている。第１線分Ｌ１は、圧縮機構１５を回転軸１７ｇに沿って見た場合において、フロントヘッド２３の第１貫通孔２３ｄの中心である第１中心点２３ｆと、リアヘッド２５の第２貫通孔２５ｄの中心である第２中心点２５ｆとを結ぶ。第２線分Ｌ２は、圧縮機構１５を回転軸１７ｇに沿って見た場合において、ピストン２１が上死点にあるときのローラ２１ａの中心である第３中心点２１ｆと、第１中心点２３ｆとを結ぶ。ピストン２１の上死点とは、ピストン２１のブレード部２１ｂがブッシュ収容孔２４ｄの最も奥まで進入している時におけるピストン２１の位置である。図６は、ピストン２１が上死点にあるときの圧縮機構１５の断面図である。以下、ピストン２１の上死点の位置を０°として、ピストン２１の回転方向に沿って増加する角度を定義する。この角度は、ピストン２１の回転角度に相当する。図２では、ピストン２１の回転角度は１８０°である。図６では、ピストン２１の回転角度は０°である。
【００４７】
図４に示されるように、第１線分Ｌ１は、第１中心点２３ｆと第２中心点２５ｆとを結ぶ線分である。そのため、圧縮機構１５を回転軸１７ｇに沿って見た場合に、第２中心点２５ｆは、第１中心点２３ｆと異なる位置にある。すなわち、リアヘッド２５は、フロントヘッド２３に対して偏心している。リアヘッド２５の偏心の方向は、圧縮機構１５を回転軸１７ｇに沿って見た場合における、第１線分Ｌ１と第２線分Ｌ２との間の角度θ１で表される。角度θ１は、第２線分Ｌ２を基準とし、ピストン２１の回転方向の側において測定される第１線分Ｌ１と第２線分Ｌ２との間の角度である。第１線分Ｌ１と第２線分Ｌ２との間の角度θ１は、９０°〜１８０°である。
【００４８】
また、図４において、第１線分Ｌ１の長さは、フロントヘッド２３に対するリアヘッド２５の偏心の程度を表す。第１線分Ｌ１の長さは、クランクシャフト１７の径の０．０５％〜０．１５％に設定される。例えば、クランクシャフト１７の径が２０ｍｍである場合、第１線分Ｌ１の長さは、１０μｍ〜３０μｍに設定される。なお、図４および図５において、リアヘッド２５の偏心の程度（第１線分Ｌ１の長さ）は、実物よりもかなり強調して示されている。クランクシャフト１７の径は、回転軸１７ｇに直交する方向にクランクシャフト１７を切断した場合における、円形状の直径である。
【００４９】
（３）ロータリ圧縮機の動作
ロータリ圧縮機１０１の動作について説明する。駆動モータ１６が始動すると、クランクシャフト１７の偏心軸部１７ａは、クランクシャフト１７の回転軸１７ｇを中心に偏心回転する。これにより、偏心軸部１７ａに連結されているピストン２１のローラ２１ａは、シリンダ２４のシリンダ孔２４ａ内で公転する。ローラ２１ａが公転している間、ピストン外周面３１ｃは、シリンダ内周面３４ｃと接している。ローラ２１ａの公転によって、ピストン２１のブレード２１ｂは、その両側面をブッシュ２２に挟まれながら進退する。
【００５０】
ローラ２１ａの公転に伴い、吸入孔２４ｂと連通する圧縮室４０（吸入室４０ａ）は、徐々に容積を増加させる。このとき、ケーシング１０の外部から吸入管１９を経由して、吸入室４０ａに低圧の冷媒が流入する。ローラ２１ａの公転に伴い、吸入室４０ａは、吐出切り欠き２４ｃと連通する吐出室４０ｂとなり、吐出室４０ｂは、徐々に容積を減少させて、再び吸入室４０ａとなる。これにより、吸入管１９から吸入孔２４ｂを経由して吸入室４０ａに吸入された低圧の冷媒は、圧縮室４０（吐出室４０ｂ）で圧縮される。吐出室４０ｂで圧縮された高圧の冷媒は、吐出切り欠き２４ｃおよび吐出ポート２３ｂを経由して、高圧空間Ｓ１に吐出される。高圧空間Ｓ１に吐出された冷媒は、駆動モータ１６のモータ冷却通路を通過して上方に向かって流れた後、吐出管２０からケーシング１０の外部に吐出される。
【００５１】
（４）ロータリ圧縮機の特徴
ロータリ圧縮機１０１では、図４に示されるように、圧縮機構１５を回転軸１７ｇに沿って見た場合において、リアヘッド２５の中心（第２中心点２５ｆ）の位置は、フロントヘッド２３の中心（第１中心点２３ｆ）の位置と異なっている。すなわち、リアヘッド２５は、フロントヘッド２３に対して偏心している。
【００５２】
図７は、圧縮機構１５から冷媒が吐出される直前における圧縮機構１５の断面図である。図７では、ピストン２１の回転角度は、約２７０°である。図７に示されるように、圧縮機構１５から吐出される直前の冷媒は、２７０°〜３６０°の範囲にある吐出室４０ｂに存在する。このとき、吐出室４０ｂの圧力は、吸入室４０ａの圧力よりも高いため、吐出室４０ｂの冷媒は、ローラ２１ａを介してクランクシャフト１７に荷重をかける。吐出室４０ｂは、２７０°〜３６０°の範囲にあるので、クランクシャフト１７は、回転軸１７ｇに対して吐出室４０ｂの反対側の９０°〜１８０°の方向に荷重がかけられる。すなわち、圧縮機構１５の駆動中、シリンダ孔２４ａで圧縮された冷媒の圧力によって、クランクシャフト１７は、９０°〜１８０°の方向に押さえ付けられる。図７には、１３５°の方向にクランクシャフト１７にかかる荷重が矢印で示されている。
【００５３】
また、リアヘッド２５は、フロントヘッド２３と比べて、回転軸１７ｇの方向において駆動モータ１６からより離れた位置にある。そのため、シリンダ孔２４ａで圧縮された冷媒の圧力によって、回転しているクランクシャフト１７に水平方向の荷重がかかり、クランクシャフト１７が湾曲すると、リアヘッド２５の高さ位置におけるクランクシャフト１７の水平方向の変位は、フロントヘッド２３の高さ位置におけるクランクシャフト１７の水平方向の変位よりも大きくなる。そこで、圧縮機構１５では、圧縮冷媒によってクランクシャフト１７にかかる荷重の方向に沿って、リアヘッド２５をフロントヘッド２３に対して偏心させることで、リアヘッド２５がクランクシャフト１７から受ける荷重を低減することができる。図４では、リアヘッド２５は、フロントヘッド２３に対して１３５°の方向に偏心している。
【００５４】
圧縮機構１５では、クランクシャフト１７からリアヘッド２５にかかる荷重は、９０°〜１８０°の範囲で最大となるので、フロントヘッド２３に対してリアヘッド２５を９０°〜１８０°の方向に偏心させることで、リアヘッド２５にかかる荷重が低減される。フロントヘッド２３に対してリアヘッド２５を偏心させない場合には、リアヘッド２５の第２貫通孔２５ｄの内周面は、回転するクランクシャフト１７から受ける荷重によって、焼き付きを起こす可能性がある。従って、ロータリ圧縮機１０１は、圧縮機構１５がクランクシャフト１７から受ける荷重を低減して、圧縮機構１５の焼き付きを抑制する。特に、圧縮機構１５の不具合により吐出室４０ｂの圧力が異常に上昇した場合に、圧縮機構１５がクランクシャフト１７から受ける荷重が低減されることで、圧縮機構１５の焼き付きが効果的に抑制される。
【００５５】
また、ロータリ圧縮機１０１では、フロントヘッド２３に対するリアヘッド２５の偏心の寸法は、圧縮機構１５の組み立てバラつきを考慮して、クランクシャフト１７の径を基準にして設定される。リアヘッド２５の偏心の寸法は、図４に示される第１線分Ｌ１の長さである。リアヘッド２５の偏心の寸法をクランクシャフト１７の径に基づいて設定することで、リアヘッド２５にかかる荷重が低減されるように、フロントヘッド２３に対してリアヘッド２５を適切に偏心させることができる。従って、ロータリ圧縮機１０１は、圧縮機構１５がクランクシャフト１７から受ける荷重を低減して、圧縮機構１５の焼き付きを抑制する。
【００５６】
（５）実施例
次に、リアヘッド２５をフロントヘッド２３に対して偏心させていない従来の圧縮機構１５、および、リアヘッド２５をフロントヘッド２３に対して偏心させた実施形態の圧縮機構１５を用いた実験結果について、図８〜１０に示される写真を参照しながら説明する。図８の左側の物体は、従来の圧縮機構１５のシリンダ２４およびリアヘッド２５である。図８の右側の物体は、実施形態の圧縮機構１５のシリンダ２４およびリアヘッド２５である。シリンダ２４は、リアヘッド２５の上に載せられている。中央の孔は、リアヘッド２５の第２貫通孔２５ｄである。図９は、図８の左側の物体のリアヘッド２５の第２貫通孔２５ｄの近傍の拡大図である。図１０は、図８の右側の物体のリアヘッド２５の第２貫通孔２５ｄの近傍の拡大図である。図８に示される２つのリアヘッド２５は、それぞれ、クランクシャフト１７と長時間摺動させた状態のものである。クランクシャフト１７の径は、２０ｍｍである。図８の右側の物体に関して、リアヘッド２５の偏心の方向（図４の角度θ１）は、１３５°であり、リアヘッド２５の偏心の程度（図４の第１線分Ｌ１の長さ）は、２０μｍである。
【００５７】
図９に示されるように、リアヘッド２５をフロントヘッド２３に対して偏心させていない従来の圧縮機構１５では、リアヘッド２５の第２貫通孔２５ｄの内周面には、クランクシャフト１７との摺動に起因するキズである摺動痕が形成されている。一方、図１０に示されるように、リアヘッド２５をフロントヘッド２３に対して偏心させた実施形態の圧縮機構１５では、リアヘッド２５の第２貫通孔２５ｄの内周面には摺動痕が形成されていない。そのため、リアヘッド２５をフロントヘッド２３に対して偏心させることで、リアヘッド２５がクランクシャフト１７から受ける荷重が低減し、リアヘッド２５の軸受耐力が向上することが確認された。
【００５８】
図１１は、リアヘッド２５の偏心の方向（図４の角度θ１）、および、リアヘッド２５の偏心の程度（図４の第１線分Ｌ１の長さ）をパラメータとして、リアヘッド２５の焼き付きの程度を測定した実験結果を表すグラフである。図１１において、グラフの軸の交点Ｏは、フロントヘッド２３の第１貫通孔２３ｄの中心である第１中心点２３ｆである。図１１において、リアヘッド２５の偏心の方向を表す角度は、交点Ｏから上側に向かう方向を０°として、時計周りに増加するものとする。図１１には、交点Ｏを中心とする半径２０μｍの円が、点線で示されている。
【００５９】
図１１において、「○」、「△」および「×」で示される点は、リアヘッド２５の第２貫通孔２５ｄの中心である第２中心点２５ｆの位置を表す。すなわち、第１中心点２３ｆを表す交点Ｏと、第２中心点２５ｆを表す各点とを結ぶ線分は、図４の第１線分Ｌ１に相当する。第２中心点２５ｆを表す各点に関して、「○」は、リアヘッド２５の焼き付きおよび異常磨耗が観察されなかった場合を表し、「△」は、リアヘッド２５の焼き付きおよび異常磨耗がわずかに観察された場合を表し、「×」は、リアヘッド２５の焼き付きおよび異常磨耗が明確に観察された場合を表す。
【００６０】
図１１に示されるように、リアヘッド２５の偏心の方向が９０°〜１８０°の場合、リアヘッド２５の焼き付きおよび異常磨耗は観察されなかった。また、リアヘッド２５がフロントヘッド２３に対してほとんど偏心していない場合、リアヘッド２５の焼き付きおよび異常磨耗がわずかに観察された。また、リアヘッド２５の偏心の方向が２７０°〜３６０°の場合、リアヘッド２５の焼き付きおよび異常磨耗が明確に観察された。これらの実験結果から、フロントヘッド２３に対してリアヘッド２５を９０°〜１８０°の方向に偏心させることで、リアヘッド２５にかかる荷重が低減され、リアヘッド２５の焼き付きが抑制されることが確認された。
【００６１】
（６）変形例
（６−１）変形例Ａ
実施形態では、圧縮機構１５を回転軸１７ｇに沿って見た場合において、第１線分Ｌ１と第２線分Ｌ２との間の角度θ１は、９０°〜１８０°である。しかし、第１線分Ｌ１と第２線分Ｌ２との間の角度θ１は、１２０°〜１５０°であることが好ましい。クランクシャフト１７からリアヘッド２５にかかる荷重は、特に、１２０°〜１５０°の範囲で最大となりやすいので、フロントヘッド２３に対してリアヘッド２５を１２０°〜１５０°の方向に偏心させることで、リアヘッド２５にかかる荷重が効果的に低減される。
【００６２】
（６−２）変形例Ｂ
実施形態のロータリ圧縮機１０１において、リアヘッド２５にかかる荷重の原因は、吐出室４０ｂに存在する高圧の冷媒によってクランクシャフト１７にかかる荷重である。吐出室４０ｂに存在する高圧の冷媒は、フロントヘッド２３の吐出ポート２３ｂを通過して、圧縮機構１５の外部の高圧空間Ｓ１に吐出される。そのため、吐出ポート２３ｂの位置は、圧縮機構１５から吐出される直前の冷媒が存在する吐出室４０ｂの位置を制約し、クランクシャフト１７にかかる荷重の方向に影響を与える。
【００６３】
図１２は、図４と同様の図であって、圧縮機構１５を回転軸１７ｇに沿って見た場合における第２線分Ｌ２および第３線分Ｌ３が示されている。第２線分Ｌ２は、第１中心点２３ｆと第３中心点２１ｆとを結ぶ。第３線分Ｌ３は、シリンダ孔２４ａの周方向における吐出ポート２３ｂの中心位置と、第１中心点２３ｆとを結ぶ。圧縮機構１５を回転軸１７ｇに沿って見た場合における、第３線分Ｌ３と第２線分Ｌ２との間の角度θ２は、２７０°〜３６０°である。角度θ２は、第２線分Ｌ２を基準とし、ピストン２１の回転方向の側において測定される第３線分Ｌ３と第２線分Ｌ２との間の角度である。
【００６４】
ロータリ圧縮機１０１では、図１２に示されるように、圧縮機構１５から吐出される冷媒が通過する吐出ポート２３ｂは、その中心が２７０°〜３６０°の範囲に位置するように形成されている。すなわち、圧縮機構１５から吐出される直前の冷媒が存在する吐出室４０ｂは、おおむね、２７０°〜３６０°の範囲にある。そのため、吐出室４０ｂに存在する冷媒は、クランクシャフト１７に対して、９０°〜１８０°の方向に向かって荷重をかける。そのため、クランクシャフト１７からリアヘッド２５にかかる荷重は、９０°〜１８０°の範囲で最大となる。従って、フロントヘッド２３に対してリアヘッド２５を９０°〜１８０°の方向に偏心させることで、リアヘッド２５にかかる荷重が低減される。
【００６５】
また、本変形例では、圧縮機構１５を回転軸１７ｇに沿って見た場合において、第３線分Ｌ３と第２線分Ｌ２との間の角度θ２は、３４０°〜３５０°であることが好ましい。吐出ポート２３ｂが３４０°〜３５０°の範囲に形成されている場合、吐出室４０ｂ内の冷媒の圧力が最も高くなるときは、吐出弁２３ｃが開く直前である。このとき、吐出室４０ｂは、おおむね、３００°〜３３０°の範囲にある。そのため、クランクシャフト１７からリアヘッド２５にかかる荷重は、変形例Ａと同様に、１２０°〜１５０°の範囲で最大となる。この場合、フロントヘッド２３に対してリアヘッド２５を１２０°〜１５０°の方向に偏心させることで、リアヘッド２５にかかる荷重が効果的に低減される。
【００６６】
（６−３）変形例Ｃ
実施形態では、ロータリ圧縮機１０１は、１シリンダタイプのロータリ圧縮機である。しかし、ロータリ圧縮機１０１は、２シリンダタイプのロータリ圧縮機であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明に係る圧縮機は、圧縮機構がクランクシャフトから受ける荷重を低減して、圧縮機構の焼き付きを抑制する。
【符号の説明】
【００６８】
１０      ケーシング
１５      圧縮機構
１７      クランクシャフト
１７ｇ    回転軸
２１      ピストン
２１ａ    ローラ
２３      フロントヘッド
２３ｂ    吐出ポート
２３ｄ    第１貫通孔
２３ｆ    第１中心点
２４      シリンダ
２４ａ    シリンダ孔
２５      リアヘッド
２５ｄ    第２貫通孔
２５ｆ    第２中心点
１０１    ロータリ圧縮機（圧縮機）
Ｌ１      第１線分
Ｌ２      第２線分
Ｌ３      第３線分
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６９】
【特許文献１】特開平１０−４７２７８号公報
【図１】
2018059434.tif 000003
【図２】
2018059434.tif 000004
【図３】
2018059434.tif 000005
【図４】
2018059434.tif 000006
【図５】
2018059434.tif 000007
【図６】
2018059434.tif 000008
【図７】
2018059434.tif 000009
【図８】
2018059434.tif 000010
【図９】
2018059434.tif 000011
【図１０】
2018059434.tif 000012
【図１１】
2018059434.tif 000013
【図１２】
2018059434.tif 000014