(57)【要約】【課題】圧縮機構部内の摺動状態を良好に維持しつつ、圧縮空間のシール性を維持する。【解決手段】下軸受部２の平面上に微小窪み２２を設定領域Ｔに設けることで、摺動面の保油性は向上し、潤滑性能が上がるため、クランクシャフトの軸方向側摺動面３ｃとの摺動抵抗は減少する。また、微小窪み２２の設定範囲Ｔはクランクシャフトの軸方向側摺動面３ｃの摺動範囲より内側であり該高圧領域Ｈと吸入室１２との間のシール長を確保できることから、もれ込みによる圧縮機の性能低下の防止が可能となる。【選択図】図１
2011179452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと前記シリンダの端面に固定された、上部軸受及び下部軸受と、前記上部軸受及び前記下部軸受内を回転摺動し、且つ、クランクピンを有するクランクシャフトと、前記クランクピンに回転自在に収納されたローリングピストンと、前記ローリングピストンに当接し且つ前記シリンダに設けられたスロット内を往復摺動するベーンとによって構成されるロータリ圧縮機において、前記下部軸受摺動面の、前記クランクシャフトを軸方向に支える該クランクシャフトの軸方向側摺動面との摺動範囲より内側に微小窪みを複数設けてなるロータリ圧縮機。
【請求項２】
前記微小窪みは、前記クランクシャフトの中心を基準としてベーンと反対側へ偏心させた円状の範囲に設けてなる請求項１に記載のロータリ圧縮機。
【請求項３】
前記微小窪みの形状であって、前記クランクシャフトの軸方向摺動面が前記下軸受部を摺動する軌道の同心円上に、環状の長溝を断続的に設けてなる請求項１または２に記載のロータリ圧縮機。
【請求項４】
前記微小窪みに、前記クランクシャフトの軸方向側摺動面が移動していく方向と逆位置にオイル溜りと連通する連絡路を設けてなる請求項３に記載のロータリ圧縮機。
【請求項５】
作動流体を高圧冷媒、例えば二酸化炭素としてなる請求項１から４いずれか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、業務用または家庭用の冷凍空調、あるいは冷凍冷蔵機器などに用いられるロータリ圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のロータリ圧縮機においては、金属材料で構成された各部品の動作時、潤滑状態を改善し、摺動損失を低減させるため、各部摺動面に略球状を成すショットを噴射し、０．１〜１０μの径の凹部を設ける構造を採用している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図９、図１０は、特許文献１に記載された従来のロータリ圧縮機を示すもので、図９は従来のロータリ圧縮機の縦断面、図１０は各部摺動面に施された凹部の拡大図である。ロータリ圧縮機の圧縮機構部構成部品である上部軸受１、下部軸受２、クランクピン３ａ、クランクシャフト３の各部摺動面に略球状を成すショットを噴射し、０．１〜１０μの径の凹部を設けたものである。この微少な凹部により油膜が形成され、凹部が不連続であることで、各部摺動面の保油性が向上し、潤滑性能が上がり、摺動抵抗を減少できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３３２６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記従来の構成では圧縮機構内部の上部軸受、下部軸受の全域に凹部が存在することになるため、摺動状態は良化するものの、凹部によりローリングピストン、及びベーンと圧縮空間とのシール長が減少するため、圧縮空間のシール性維持の点で改良の余地がある。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、良好な摺動状態を維持しつつ、圧縮空間のシール性を維持できるロータリ圧縮機の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために本発明は、シリンダとシリンダの端面に固定された、上部軸受及び下部軸受と、上部軸受及び下部軸受内を回転摺動し、且つ、クランクピンを有するクランクシャフトと、クランクピンに回転自在に収納されたローリングピストンと、ローリングピストンに当接し且つシリンダに設けられたスロット内を往復摺動するベーンとによって構成されるロータリ圧縮機において、下部軸受摺動面の、クランクシャフトを軸方向に支える該クランクシャフトの軸方向側摺動面との摺動範囲より内側に微小窪みを複数設けるものである。これにより、下軸受部とクランクシャフトの摺動抵抗を低減しつつ、摺動部位のシール長を確保することで圧縮室内の漏れを防止することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のロータリ圧縮機は、シール長を確保しつつ、潤滑性能の向上、及び摺動抵抗を低減できる。これにより高効率、高信頼性を実現したロータリ圧縮機の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機の縦断面図
【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内平面図
【図３】本発明の実施の携帯１におけるロータリ圧縮機の下軸受の平面図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機の下軸受の縦断面図（ｂ）（ａ）の要部拡大図
【図５】本発明の実施の形態２におけるロータリ圧縮機の下軸受の平面図
【図６】本発明の実施の形態３におけるロータリ圧縮機の下軸受の平面図
【図７】本発明の実施の形態３におけるロータリ圧縮機のロータリ圧縮機構内部の模式図
【図８】本発明の実施の形態４におけるロータリ圧縮機のロータリ圧縮機構内部の模式図
【図９】従来の密閉型圧縮機の縦断面図
【図１０】従来のロータリ圧縮機の摺動面の凹部設定部位の拡大図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
請求項１に記載の本発明は、シリンダとシリンダの端面に固定された、上部軸受及び下部軸受と、上部軸受及び下部軸受内を回転摺動し、且つ、クランクピンを有するクランクシャフトと、前記クランクピンに回転自在に収納されたローリングピストンと、前記ローリングピストンに当接し且つ前記シリンダに設けられたスロット内を往復摺動するベーンとによって構成されるロータリ圧縮機において、下部軸受摺動面の、クランクシャフトを軸方向に支える該クランクシャフトの軸方向側摺動面との摺動範囲より内側に微小窪みを複数設けてなるものである。この構成によればローリングピストンのシール長を維持できることからローリングピストンを介した圧縮室内の漏れによる圧縮効率の低下を防止し、かつ下軸受部とクランクシャフトの摺動抵抗の低減が可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の本発明は、特に、請求項１に記載の微小窪みの配置であって、クランクシャフトの中心を基準としてベーンと反対側へ偏心させた円状の範囲に設けるものである。この構成によれば、ベーンのシール長を維持できることからベーンを介した圧縮室内の漏れを防止し、かつ下軸受部とクランクシャフトの摺動抵抗の低減が可能となる。
【００１２】
請求項３に記載の本発明は、請求項１または２に記載の微小窪みの形状であって、クランクシャフトの軸方向摺動面が下軸受部を摺動する軌道の同心円上に、環状の長溝を断続的に設けるものである。この構成によれば、クランクシャフトの回転に引きずられて狭い部位に潤滑油が入りこみ圧力を発生させる『くさび効果』を発揮し、下軸受部とクランクシャフトの摺動状態をより良化させることが可能となる。
【００１３】
請求項４に記載の本発明は、特に請求項３に記載の微小窪みにおいて、クランクシャフトの軸方向側摺動面が移動していく方向と逆位置にオイル溜りと連通する連絡路を設けるものである。この構成によれば、請求項３に記載のくさび効果で潤滑油がクランクシャフトに引きずられ微小窪みから出て行ってしまっても、オイル溜りより再度給油することで、良好な摺動状態を維持することが可能となる。
【００１４】
請求項５に記載の本発明は、特に、請求項１から４いずれかに記載のロータリ圧縮機の作動流体を高圧冷媒、例えば二酸化炭素とするものである。シール長を確保し圧縮空間の漏れを低減できることから、高圧冷媒での運転が可能となる。
【００１５】
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。
【００１６】
（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縦断面図を示すものである。
図２はロータリ圧縮機構の平面図である。図３は下軸受の平面図である。図４は下軸受の断面図および、断面の要部拡大図である。図１、図２、図３、図４において、図９、図１０の従来のロータリ圧縮機と同じ構成要素については同じ符号を使い、説明を省略する。
【００１７】
密閉容器４の内部には電動機部５と、この電動機部５によって駆動されるロータリ圧縮機構６が収容されている。電動機部５の固定子５ａは密閉容器４に固定され、回転子５ｂはクランクシャフト３の上部に固定されている。ロータリ圧縮機構６はクランクシャフト３と、このクランクピン３ａに嵌合されたローリングピストン７と、密閉容器４に固定されたシリンダ８と、このシリンダ８の上端開口を閉塞する上部軸受１と、シリンダ８の下端開口を閉塞する下部軸受２と、シリンダ８に設けられたスロット９内に出没自在に嵌挿されたベーン１０と、このベーン１０の背後に配設されてこれを押推する押えばね１１等からなる。シリンダ８と上部軸受１と下部軸受２とによって限界されたシリンダ８内にローリングピストン７を収容し、このローリングピストン７の外周面にベーン１０の先端を当接せしめることによってこのベーン１０の片側に吸入室１２が、他側に圧縮室１３が限界されている。クランクシャフト３は上部軸受１及び下部軸受２によってそれぞれ軸承される。
【００１８】
クランクシャフト３が電動機部５によって回転駆動されると、クランクシャフト３の軸方向側摺動面３ｃは下軸受部２の平面上をＣの範囲で回転摺動する。またローリングピストン７はシリンダ８内で矢印方向に偏心回転運動し、これに伴って吸入室１２内に吸入ポート１４からガスが吸入され、圧縮室１３内のガスが圧縮される。圧縮されたガスは上部軸受１に設けられた吐出ポート１５を通り、図示しない吐出弁を押し上げて上部軸受１とこの上面を被覆するマフラー１６によって限界された吐出マフラー室１７内に入り、マフラー１６に設けられた図示しない穴を経て電動機部５の下方から電動機部５の上方を通り、吐出管１８を経て外部に吐出される。
【００１９】
密閉容器４内底部のオイル溜り１９には潤滑油が貯溜され、この潤滑油はクランクシャフト３内に組み込まれた油ポンプ２０によって吸引され、クランクシャフト３に設けられた給油通路２１を経てクランクシャフト３と上部軸受１及び下部軸受２との摺動面、クランクピン３ａとローリングピストン７との摺動面、ローリングピストン７とシリンダ８との摺動面等に給油される。又、ベーン１０とスロット９の下部は潤滑油中に浸漬され給油される。又、ローリングピストン７とシリンダ８との摺動面に給油された潤滑油及び吸入ポートから吸入されるガスに含まれる潤滑油が、圧縮室１３内でのガスの圧縮行程の中でシリンダ８の内周面、ローリングピストン７の外周面、ベーン１０の先端又は側面、上下面に給油される。
【００２０】
以上のように構成されたロータリ圧縮機において、その動作、作用を説明する。下軸受部２の平面上に微小窪み２２を設定領域Ｔに設けることにより、摺動面の保油性は向上し、潤滑性能が上がるため、クランクシャフトの軸方向側摺動面３ｃとの摺動抵抗は減少する。また、ローリングピストン７内は高圧領域Ｈであるため、吸入室１２へのもれこみが懸念されるが、微小窪み２２の設定範囲Ｔはクランクシャフトの軸方向側摺動面３ｃの摺動範囲より内側であり、該高圧領域Ｈと吸入室１２との間のシール長を確保できるため、もれこみによる圧縮機の性能低下の防止が可能となる。
【００２１】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２におけるロータリ圧縮機の下軸受部の平面図を示すものであり、図２はロータリ圧縮機構の平面図である。図５に示すように、微小窪み２２はクランクシャフトの中心３ｗを基準としてベーン１０と反対側へ偏心させた円状のＴの範囲に設けるものである。この構成によればベーン１０の摺動領域を避けて微小窪み２２を設けることとなり、ベーン１０が前方に摺動し吸入室１２と圧縮室１３を区切る際のシール
長を確保する。よってベーン１０を介した圧縮室１３から吸入室１２へのもれ込みを抑制でき、圧縮効率低下の防止が可能となる。
【００２２】
また、シール長を確保でき、吸入室１２へのもれ込みを抑制できることから、作動流体をＣＯ２等の高圧冷媒とすることが可能である。
【００２３】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３におけるロータリ圧縮機の下軸受部の平面図を示すものであり、また図７はロータリ圧縮機構動作時の微小窪み付近の模式図である。図６に示すように、微小窪み２２を、クランクシャフト３の軸方向摺動面３ｃが下軸受部２を摺動する軌道の同心円上に、環状の長溝形状で断続的に設けるものである。この構成によれば、図７に示すようにクランクシャフト３が白矢印方向に動作する際、微小窪み２２内にある潤滑油は回転に引きずられて、破線矢印のようにクランクシャフトの軸方向側摺動面３ｃと下軸受部２とのクリアランスＮに入りこみ『くさび効果』による圧力を発生させる。この『くさび効果』により、下軸受部２とクランクシャフトの軸方向側摺動面３ｃ間の潤滑状態がより良化し、摺動損失を低減させることが可能となる。
【００２４】
（実施の形態４）
図８は、本発明の実施の形態４におけるロータリ圧縮機のロータリ圧縮機構動作時の微小窪時付近の模式図である。図８に示すように、微小窪み２２にクランクシャフトの軸方向側摺動面３ｃが移動していく方向と逆位置にオイル溜り１９と連通する連絡路２３を設ける。この構成によれば、くさび効果で潤滑油がクリアランスＮに入りこむ際、該クリアランスＮ付近の圧力は高くなる。対して微小窪み２２内の、クランクシャフトの軸方向側摺動面３ｃが移動していく方向と反対側の空間Ｒは負圧になり、潤滑油が減少するが、高圧であるオイル溜り１９と連通させることで潤滑油を補給でき、良好な摺動状態を維持することが可能となる。
【００２５】
また、下軸受２に限らず圧縮空間へのもれ込みに影響のない部位、例えばクランクシャフト３と上軸受１との径方向側摺動面等に微小窪みを設けた場合においても、同様の効果を得ることができる。
【００２６】
また、今回はロータリ圧縮機を例に実施の形態を説明したが、他の形態の圧縮機、例えばスクロール圧縮機やレシプロ圧縮機においても、圧縮空間へのもれ込みに影響のない部位に設けた場合、同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上のように、本発明にかかるロータリ圧縮機は、圧縮機構内の摺動状態を良化しつつ、圧縮空間のシール性を維持することが可能となるので、エアコン、給湯器のヒートポンプサイクル等の用途に適用できる。
【符号の説明】
【００２８】
１  上部軸受
２  下部軸受
３  クランクシャフト
３ａ  クランクピン
３ｃ  クランクシャフトの軸方向側摺動面
３ｗ  クランクシャフトのシャフト中心
４  密閉容器
５  電動機部
５ａ  電動機回転子
５ｂ  電動機固定子
６  ロータリ圧縮機構
７  ローリングピストン
８  シリンダ
９  スロット
１０  ベーン
１１  ばね
１２  吸入室
１３  圧縮室
１４  吸入ポート
１５  吐出ポート
１６  マフラー
１７  吐出マフラー室
１８  吐出管
１９  オイル溜り
２０  油ポンプ
２１  給油経路
２２  微小窪み
２３  連絡路
Ｃ  下軸受２におけるクランクシャフトの軸方向側摺動面３ｃとの摺動範囲
Ｈ  高圧領域
Ｎ  下軸受２とクランクシャフトの軸方向側摺動面３ｃ間のクリアランス
Ｒ  空間
Ｔ  微小窪みの設定範囲
【図２】
2011179452.tif 000003
【図１】
2011179452.tif 000004
【図３】
2011179452.tif 000005
【図４】
2011179452.tif 000006
【図５】
2011179452.tif 000007
【図６】
2011179452.tif 000008
【図７】
2011179452.tif 000009
【図８】
2011179452.tif 000010
【図９】
2011179452.tif 000011
【図１０】
2011179452.tif 000012