(57)【要約】【課題】ボルト締付けによるシリンダの内径変化を抑制し、圧縮時の圧縮流体漏れ量を低減して高効率化を達成できるロータリ圧縮機を提供する。【解決手段】駆動源に連結されたクランク軸を介して駆動されるロータリ圧縮機構が、シリンダ室８を形成するシリンダ本体９と、該シリンダ本体９の上下面に各々設置されてクランク軸を支持する軸受と、クランク軸の偏心部に嵌合されてシリンダ室８内を回動するロータとを具備し、少なくともシリンダ本体９及び軸受がクランク軸の軸方向に貫通するボルトの締結により一体化されるロータリ圧縮機であって、シリンダ本体９のボルト穴９ａ周辺領域に、ボルト締結時の変形を半径方向外向き及び円周方向の少なくとも一方へ導く貫通溝２０のような変形吸収部を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源に連結されたクランク軸を介して駆動されるロータリ圧縮機構が、シリンダ室を形成するシリンダ本体と、該シリンダ本体の上下面に各々設置されて前記クランク軸を支持する軸受と、前記クランク軸の偏心部に嵌合されて前記シリンダ室内を回動するロータとを具備し、少なくとも前記シリンダ本体及び前記軸受が前記クランク軸の軸方向に貫通するボルトの締結により一体化されるロータリ圧縮機であって、
前記シリンダ本体のボルト穴周辺領域に、ボルト締結時の変形を半径方向外向き及び円周方向の少なくとも一方へ導く変形吸収部を設けたことを特徴とするロータリ圧縮機。
【請求項２】
前記変形吸収部が、前記ボルト穴より半径方向内側を除く領域に設けられて前記クランク軸の軸方向に貫通する溝であることを特徴とする請求項１に記載のロータリ圧縮機。
【請求項３】
前記変形吸収部が、前記シリンダ本体の外周面を前記クランク軸の軸方向に貫通して切り欠いたことを特徴とする請求項１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、ロータリ圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気調和機や冷凍機等における冷凍サイクルを構成する圧縮機として、シリンダと、シリンダ内部でシリンダの軸心から偏心して回転されるロータとを備えるロータリ圧縮機が知られている。このロータリ圧縮機は、シリンダの側壁に接続される吸入管を通じて冷媒回路を循環する低圧冷媒をシリンダ室内に吸入し、ロータの回転に伴ってシリンダ室内で圧縮された高圧冷媒を吐出配管から圧縮機の外部へ送出する。
【０００３】
このようなロータリ圧縮機においては、ロータリ圧縮機構を構成するシリンダ本体、上部軸受、下部軸受、マフラ室を形成するマフラ等の部材がボルトにより締結される構造が一般的である。なお、２気筒ロータリ圧縮機構においては、気筒間を仕切るセパレータプレートについても同様に、シリンダ本体等とボルトにより締結されている。
【０００４】
また、下記の特許文献１に開示された回転式圧縮機では、シリンダのボルト締結部より内周側（シリンダ室側）となる位置に、すなわち、シリンダ内壁とボルト穴との間に、ボルト締付けによる歪を緩和する溝が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−１８６９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、従来のロータリ圧縮機においては、ロータリ圧縮機構を構成するシリンダ本体、軸受及びマフラ等の部材を重ね合わせた状態にしてボルト締付により一体化さする構造を採用しているので、ボルトの締付けによりシリンダ内径に変形を生じることが懸念される。
すなわち、図７に示すように、内ネジを設けたシリンダ本体９のボルト穴９ａにボルトを捩じ込んで締結すると、シリンダ本体９では、ボルト締結部の近傍でシリンダ室８の内壁面９ｂが内側（シリンダ室中心方向）へ膨出するように変形する場合がある。このような変形が生じると、回転するロータ１２の外周面とシリンダ室８を形成するシリンダ本体９の内壁面９ｂとの隙間（面間距離）は、ボルト穴９ａの周辺領域で最も小さくなる。なお、図７では、変形を明確に図示する都合上、ボルト締付けによる変形が誇張して大きく示されている。
【０００７】
従って、ロータ１２の回転軸中心位置は、ロータ１２がシリンダ本体９の内壁面９ｂと接触しないようにするため、最も隙間の小さいボルト穴周辺領域で所定の隙間設定値ｇを確保するように調整される。すなわち、ロータ１２の回転軸中心位置は、変形がない場合のＣからＣ´に変更される。
しかし、このような隙間設定値ｇの調整は、ボルト穴９ａから円周方向に離間している他の領域で隙間寸法を増すことになる。このため、圧縮時においては、高圧側から低圧側へ流出する圧縮流体の漏れ量が大きくなり、この結果、ロータリ圧縮機の圧縮効率が低下する要因となる。従って、ロータリ圧縮機構の一体化にボルト締結を採用したロータリ圧縮機においては、ボルト締付けによるシリンダの内径変化（変形）を抑制し、圧縮時における圧縮流体の漏れ量を低減して高効率化を達成することが望まれる。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ボルト締付けによるシリンダの内径変化を抑制し、圧縮時の圧縮流体漏れ量を低減して高効率化を達成できるロータリ圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係るロータリ圧縮機は、駆動源に連結されたクランク軸を介して駆動されるロータリ圧縮機構が、シリンダ室を形成するシリンダ本体と、該シリンダ本体の上下面に各々設置されて前記クランク軸を支持する軸受と、前記クランク軸の偏心部に嵌合されて前記シリンダ室内を回動するロータとを具備し、少なくとも前記シリンダ本体及び前記軸受が前記クランク軸の軸方向に貫通するボルトの締結により一体化されるロータリ圧縮機であって、前記シリンダ本体のボルト穴周辺領域に、ボルト締結時の変形を半径方向外向き及び円周方向の少なくとも一方へ導く変形吸収部を設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
このようなロータリ圧縮機によれば、シリンダ本体のボルト穴周辺領域に、ボルト締結時の変形を半径方向外向き及び円周方向の少なくとも一方へ導く変形吸収部を設けてあるので、ボルト締結によるシリンダ本体の変形は、ボルト締結部からシリンダ本体の外周方向や円周方向に向かうようになる。従って、ボルト締結時において、シリンダ室の内壁面が軸中心側に膨出してシリンダ内径を縮小することを防止または抑制できるようになる。
すなわち、上述した変形吸収部は、ボルト締付けにより生じるシリンダ本体の変形がシリンダ室内側を除く他の方向へ導かれるように、例えばボルト締結部より外周側となるシリンダ本体の半径方向を薄肉化するなどして、剛性を低下させた領域である。
【００１０】
上記のロータリ圧縮機において、前記変形吸収部は、前記ボルト穴より半径方向内側を除く領域に設けられて前記クランク軸の軸方向に貫通する溝であることが好ましく、これにより、ボルト締結によるシリンダ本体の変形は、厚さ方向（軸方向）の全域にわたってボルト締結部より半径方向の外側や円周方向へ向かうようになる。このため、シリンダ室の内径が軸中心側に膨出する変形は、シリンダ本体の厚さ方向全域で防止または抑制できるようになる。また、このような貫通溝は、中空の断熱層としても機能するので、外周からの熱が圧縮空間へ伝達されることを抑制できる。
【００１１】
上記のロータリ圧縮機において、前記変形吸収部は、前記シリンダ本体の外周面を前記クランク軸の軸方向に貫通して切り欠いてもよい。このような切欠部を設けることにより、シリンダ本体の半径方向寸法は、ボルト締結部の外周側で厚さ方向の全域にわたって小さくなる。従って、ボルト締結によるシリンダ本体の変形は、剛性の低いボルト締結部より半径方向外側へ向かうようになるので、シリンダ室の内径が軸中心側に膨出する変形をシリンダ本体の厚さ方向全域で防止または抑制できる。
【発明の効果】
【００１２】
上述した本発明のロータリ圧縮機によれば、ボルト締結によって生じるシリンダ本体の変形を半径方向内側以外の方向へ導くことができるので、シリンダ室の内壁がシリンダ室内側へ膨出するような変形を防止または抑制できる。このため、ロータの外周面とシリンダ室を形成するシリンダ本体の内壁面との間は、全周にわたって所定の隙間設定値ｇ（図７参照）に均一化できるようになり、従って、ロータリ圧縮機の圧縮時に高圧側から低圧側へ流出する圧縮流体の漏れ量を低減して高効率化を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るロータリ圧縮機の第１の実施形態を示す図であり、（ａ）は変形吸収部として貫通溝を設けたシリンダ本体の平面図、（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】図１（ａ）に示した貫通溝の変形後を示すシリンダ本体の平面図である。
【図３】図１（ａ）に示した貫通溝の第１変形例を示すシリンダ本体の平面図である。
【図４】図１（ａ）に示した貫通溝の第２変形例を示すシリンダ本体の平面図である。
【図５】本発明に係るロータリ圧縮機の第２の実施形態を示す図であり、変形吸収部として薄肉部を設けたシリンダ本体の平面図である。
【図６】本発明に係るロータリ圧縮機の一例として、密閉型とした単気筒の構成例を示す縦断面図である。
【図７】シリンダ本体の従来構造を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るロータリ圧縮機の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図６は、ロータリ圧縮機の一例として、密閉型とした単気筒の構成例を示す縦断面図である。なお、以下では、便宜上、単気筒のロータリ圧縮機に適用した実施形態を説明するが、２気筒のロータリ圧縮機はもとより、異なる複数の圧縮機構を有する圧縮機のロータリ圧縮機構でも同様に適用可能なことは言うまでもない。
【００１５】
密閉型のロータリ圧縮機１は、密閉構造のハウジング２を備えている。このハウジング２は、円筒状のセンターハウジング２Ａと、センターハウジング２Ａの上部を密閉する上部ハウジング２Ｂと、センターハウジング２Ａの下部を密閉する下部ハウジング２Ｃとから構成されている。センターハウジング２Ａ内の上部側には、駆動源として、ステータ５とロータ６とから構成される電動モータ４が固定設置されている。
また、ロータ６には、クランク軸（回転軸）７が一体に結合されている。
【００１６】
この電動モータ４は、公知の如く、ステータ５とロータ６との間に軸方向オフセット量を有し、ステータ５とロータ６との間に作用する軸方向マグネットプル力を利用して、運転安定時にロータ６及びクランク軸７を上方に引き上げる機能を備えている。この機能により、クランク軸７の偏心部に形成されるスラスト端面と、後述する上部軸受１０及び下部軸受１１の端面との間に作用するスラスト力を低減するスラスト低減機構が構成されている。
【００１７】
電動モータ４の下部には、単気筒のロータリ圧縮機構３が設置されている。このロータリ圧縮機構３は、シリンダ室８が形成されているシリンダ本体９と、シリンダ本体９の上部及び下部に固定設置され、シリンダ室８の上部及び下部を密閉する上部軸受１０及び下部軸受１１と、クランク軸７の偏心部７Ａに嵌合され、シリンダ室８の内周面を回動するロータ１２と、シリンダ室８内を吸入側と吐出側とに仕切る図示省略のブレード及びブレード押えバネ等とを備えた構成とされている。
【００１８】
このロータリ圧縮機構３は、シリンダ本体９または上部軸受１０のいずれかがセンターハウジング２Ａの内周面に、円周上の複数箇所で栓溶接またはカシメ固定されることによって固定設置され、他の部材は、その固定設置された部材に対して一体に組み付けられるようになっている。
【００１９】
ロータリ圧縮機構３は、吸入管１３を介してロータリ圧縮機１と一体に設けられているアキュームレータ１４からシリンダ室８内に圧縮流体の低圧冷媒ガスを吸入し、この冷媒ガスをロータ１２の回動により圧縮した後、上部軸受１０及び下部軸受１１を利用して形成されている上部マフラ室１５及び下部マフラ室１６内に吐出する。こうして圧縮された高圧冷媒ガスは、上部マフラ室１５で合流した後、センターハウジング２Ａ内に吐出されるように構成されている。なお、上部マフラ室１５及び下部マフラ室１６の内部と、センターハウジング２Ａの内部とは、実質的に圧力差のない状態となっている。
この高圧冷媒ガスは、電動モータ４の周りに設けられているガス通路孔（図示省略）を流通して電動モータ４の上部空間に導かれ、さらに、吐出配管１７を介してロータリ圧縮機１の外部、すなわち冷凍サイクル側へと送り出されるようになっている。
【００２０】
さて、上述したロータリ圧縮機構３は、シリンダ本体９と、シリンダ本体９の上下に配設される上部軸受１０及び下部軸受１１と、下部軸受１１の下方に下部マフラ室１６を形成する下部マフラ１６Ａとが、クランク軸７の軸方向に貫通するボルト１８の螺合締結により一体化される。
上部マフラ室１５及び下部マフラ室１６は、いずれも内外の圧力差がない部分である。しかし、図示の構成例では、潤滑油に対するシール性を求められることから、下部マフラ１６Ａのみをボルト１８により締結しているが、上部マフラ１５Ａ及び下部マフラ１６Ａについては、両方をボルト１８で締結する構造、あるいは、いずれか一方のみをボルト１８で締結する構造など、特に限定されることはない。
【００２１】
＜第１の実施形態＞
上述したように、駆動源の電動モータ４に連結されたクランク軸７を介して駆動されるロータリ圧縮機構３が、シリンダ室８を形成するシリンダ本体９と、シリンダ本体９の上下面に各々設置されてクランク軸７を支持する上部軸受１０及び下部軸受１１と、クランク軸７の偏心部７Ａに嵌合されてシリンダ室８内を回動するロータ１２とを具備し、少なくともシリンダ本体９と上部軸受１０及び下部軸受１１とがクランク軸７の軸方向に貫通するボルト１８の締結により一体化される構造のロータリ圧縮機１では、例えば図１に示すように、シリンダ本体９に設けたボルト１８を螺合締結するボルト穴９ａの周辺領域に設けた変形吸収部の貫通溝２０を備えている。
この貫通溝２０は、ボルト１８の締結時において、シリンダ本体９のボルト穴９ａに螺合されたボルト１８によるシリンダ本体９の変形が、シリンダ本体９の半径方向外向き及び円周方向の少なくとも一方へ導かれるように低剛性領域を形成するものである。
【００２２】
図１に示す実施形態の貫通溝２０は、ボルト穴９ａの外周側近傍に形成された円弧状の溝であり、シリンダ本体９の厚さｔをクランク軸７の軸方向に貫通して向けられている。また、ボルト穴９ａの周辺においては、半径方向外周側の寸法Ｌ２が内周側の寸法Ｌ１よりも小さく（Ｌ２＜Ｌ１）なるように設定されている。
この結果、ボルト穴９ａの周辺では、寸法Ｌ２を寸法Ｌ１より小さくした半径方向外周側の剛性が内周側より低くなるので、ボルト穴９ａの半径方向外周側には、周囲より剛性の低い低剛性領域が形成される。
【００２３】
このような貫通溝２０を設けたロータリ圧縮機１は、ボルト１８を捩じ込んで締結する際に生じるボルト穴９ａを拡径する方向の入力を受けることにより、シリンダ本体９のボルト穴９ａ周辺が変形する。この変形は、例えば図２に示すように、ボルト穴９ａの周辺で低剛性となる半径方向外周側へ向けて貫通溝２０の内部へ膨出するものとなる。なお、この場合においても、変形を明確に図示する都合上、ボルト締付けによる変形が誇張して大きく示されている。
【００２４】
すなわち、ボルト１８の締結時には、シリンダ本体９の変形をボルト穴９ａの半径方向外周側へ逃がして入力を吸収させることにより、貫通溝２０のシリンダ室側内壁面２０ａが溝空間２０ｂの方向へ膨出するように変形して膨出部２１を形成するので、シリンダ内径を縮小する方向の変形を防止または抑制できるようになる。換言すれば、本実施形態では、ボルト穴９ａとシリンダ本体９の外壁面９ｃとの間に、ボルト締付けにより生じる変形の逃げとなる貫通溝２０を設け、ボルト穴９ａの外周側を優先的に変形させるようにしたので、シリンダ室８のシリンダ内径に変形が生じることを抑制できる。
この結果、ロータリ圧縮機構３では、ロータ１２の回転軸中心位置をＣに設定し、全周にわたって所定の隙間設定値ｇを確保できるようになるため、高圧側から低圧側へ漏出する圧縮流体の漏出量を低減することができる。
【００２５】
また、貫通溝２０がクランク軸７の軸方向に貫通して設けられているので、ボルト締結によるシリンダ本体９の変形は、厚さｔの全域にわたってボルト穴９ａより半径方向外側へ向かうようになる。このため、シリンダ室８の内径が縮小するようなボルト締結時の変形は、シリンダ本体９の厚さ方向全域で防止または抑制できるようになる。
さらに、このような貫通溝２０を設けることは、シリンダ室８の外周側に中空の断熱層を形成することにもなるので、高温側となる外周からの入熱が低温のシリンダ室８内へ伝達されることを抑制し、圧縮効率の向上に貢献する。
【００２６】
ところで、上述した変形吸収部となる溝は、図１及び図２に示した円弧状の貫通溝２０に限定されることはなく、例えば以下に説明するような種々の変形例が可能である。
図３に示した第１変形例では、略半円形状の貫通溝２０Ａがボルト穴９ａより半径方向外周側に形成されている。この貫通溝２０Ａは、ボルト穴９ａより外周側の略半円領域を取り囲むようにして低剛性の領域を形成し、ボルト締結時の変形を半径方向外周側に吸収するだけでなく、円周方向にも変形を吸収するようにしたものであるから、上述した実施形態と同様に、シリンダ室８のシリンダ内径に変形が生じることを抑制できる。
【００２７】
さらに、図４に示した第２変形例では、円弧状の貫通溝２０Ｌ，２０Ｒがボルト穴９ａの円周方向両側に形成されている。この貫通溝２０Ｌ，２０Ｒは、ボルト穴９ａの円周方向両側に低剛性の領域を形成することで、ボルト締結時の変形を主に円周方向へ吸収するものであるから、上述した実施形態及び第１変形例と同様に、シリンダ室８のシリンダ内径に変形が生じることを抑制できる。
【００２８】
＜第２の実施形態＞
以下に説明する実施形態では、例えば図５に示すように、シリンダ本体９の外周面をクランク軸７の軸方向に貫通して切り欠いた凹溝部９ｄを設けて形成される切欠形成部３０を変形吸収部とする。なお、上述した実施形態及びその変形例と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図示の凹溝部９ｄは、シリンダ本体９の外壁面９ｃに設けた略半円形状の断面を有する厚さ方向の溝であり、シリンダ室８及びボルト穴９ａの中心を通る半径方向の延長線上において、厚さｔの全域にわたって設けられている。なお、凹溝部９ｃの断面形状については、例えば矩形断面形状や三角形断面形状としてもよく、特に限定されることはない。
【００２９】
このような凹溝部９ｃを設けることにより、シリンダ本体９の半径方向寸法は、切欠形成部３０においてボルト穴９ａの外周側が厚さ方向の全域にわたって内周側よりも小さくなる。すなわち、ボルト穴９ａの外周側となる切欠形成部３０は、ボルト穴９ａの内周側より半径方向の寸法が小さい低剛性領域となるため、ボルト締結によるシリンダ本体９の変形は、ボルト穴９ａより半径方向外側へ向かうようになる。この結果、シリンダ室８の内径が軸中心側に膨出する変形は、シリンダ本体９の厚さ方向全域で防止または抑制される。
なお、このような凹溝部９ｃによる低剛性領域の形成は、上述した実施形態の貫通溝２０やその変形例と適宜組み合わせることも可能である。
【００３０】
このように、上述した本実施形態によれば、ボルト締付けにより生じるシリンダ本体９の変形がシリンダ室８の内側を除く他の方向へ導かれるようにした変形吸収部を備えているので、ボルト締結によるシリンダ本体９の変形は、ボルト締結部のボルト穴９ａからシリンダ本体９の外周方向（半径方向外向き）や円周方向へ向かうようになる。このような変形吸収部は、例えばボルト締結部となるボルト穴９ａより外周側となるシリンダ本体９の半径方向や円周方向の寸法（シリンダ本体９の素材が存在する寸法）を小さくして剛性を低下させた領域であるから、ロータリ圧縮機構３を組み立てる際のボルト締結時においては、低剛性側へ変形を誘導することにより、シリンダ室８の内壁面９ｂが軸中心側に膨出してシリンダ内径を縮小する変形を防止または抑制できる。
【００３１】
このため、ロータ１２の外周面とシリンダ室８を形成するシリンダ本体９の内壁面９ｂとの間は、全周にわたって所定の隙間設定値ｇに均一化できるようになるので、ロータリ圧縮機１の圧縮時に高圧側から低圧側へ流出する圧縮流体の漏れ量を低減して高効率化を達成できる。このようなロータリ圧縮機１の高効率化は、特に高い圧力で使用される圧縮流体（例えばＲ３２冷媒等）を対象とする場合においてより顕著になる。
【００３２】
また、外周側に変形吸収部を設ける本実施形態は、ボルト穴９ａより内周側に溝を設けた特許文献１と比較して、ロータリ圧縮機１の小型化や、良好なシール性を確保しやすいという利点も有している。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、たとえばロータリ圧縮機構とスクロール圧縮機構とを組み合わせた圧縮機のロータリ圧縮機構にも適用可能であるなど、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１    ロータリ圧縮機
２    ハウジング
２Ａ    センターハウジング
３    ロータリ圧縮機構
４    電動モータ
７    クランク軸
７Ａ    偏心部
８    シリンダ室
９    シリンダ本体
９ａ    ボルト穴
９ｂ    内壁面
９ｃ    外壁面
９ｄ    凹溝部
１０    上部軸受
１１    下部軸受
１２    ロータ
１５    上部マフラ室
１５Ａ    上部マフラ
１６    下部マフラ室
１６Ａ    下部マフラ
２０，２０Ａ，２０Ｌ，２０Ｒ    貫通溝（変形吸収部）
２１    膨出部
３０    切欠形成部（変形吸収部）
【図１】
2015175273.tif 000003
【図２】
2015175273.tif 000004
【図３】
2015175273.tif 000005
【図４】
2015175273.tif 000006
【図５】
2015175273.tif 000007
【図６】
2015175273.tif 000008
【図７】
2015175273.tif 000009