(57)【要約】【課題】冷媒ガスの吸入が閉じ切る前の、冷媒ガスの圧縮を抑制して、圧縮容積の変化による能力調整時に生じる動力ロスが小さい回転式圧縮機を提供すること。【解決手段】シリンダー５と、偏心部を設けたシャフト４と、シャフト４の偏心部に嵌合されてシリンダー室６内を公転運動するピストン９と、シリンダー室６内を吸入ポート１７が開口する吸入室１２と圧縮室１３に仕切るベーン１１と、シリンダー５に形成され、ベーン１１が往復運動するベーン溝１０を有し、ベーン１１の先端部をピストン９と揺動自在に嵌合接続して構成される回転式圧縮機において、吸入ポート１７より吸入される冷媒ガスの吸入閉じ切り位置を圧縮室１３側に移動させる冷媒ガスの逃がし手段を設けることで、冷媒ガスの吸入が閉じ切る前の、冷媒ガスの圧縮を抑制することにより、圧縮容積の変化による能力調整時に生じる動力ロスを低減することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダーと、
該シリンダーの両端面に締結されてシリンダー室を形成する主軸受け及び副軸受けと、前記主軸受けと前記副軸受けとの間に偏心部を設けたシャフトと、該シャフトの偏心部に嵌合されて前記シリンダー室内を公転運動するピストンと、前記シリンダー室内を吸入ポートが開口する吸入室と圧縮室に仕切るベーンと、前記シリンダーに形成され前記ベーンが往復運動するベーン溝とを有し、前記ベーンの先端部を前記ピストンと揺動自在に嵌合接続して構成される回転式圧縮機であって、
前記吸入ポートより吸入される冷媒ガスの吸入閉じ切り位置を前記圧縮室側に移動させる冷媒ガスの逃がし手段を設けたことを特徴とする回転式圧縮機。
【請求項２】
前記逃がし手段として、前記シリンダーの内周面に、前記吸入ポートに連通して前記シャフトの回転方向に延びる切欠きを設けたことを特徴とする請求項１に記載の回転式圧縮機。
【請求項３】
前記逃がし手段として設けた切欠きは、前記シリンダーの厚み方向全体にわたっており、前記主軸受けと前記副軸受けの端面に対して開放していることを特徴とする請求項２に記載の回転式圧縮機。
【請求項４】
前記逃がし手段として設けた切欠きは、前記シリンダーの厚み方向の中間部のみに限定され、前記主軸受けと前記副軸受けの端面に対して閉塞していることを特徴とする請求項２に記載の回転式圧縮機。
【請求項５】
前記逃がし手段として設けた切欠きの終わり部は、前記ベーンが前記ベーン溝に最も収納された時点の前記シリンダーの内周面と前記ベーンの厚み方向中心線との交点のうち、前記ベーンに近い方を基点として前記シャフトの回転方向に９０度までの範囲内に構成されることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の回転式圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷蔵庫、空気調和装置に組み込まれることが可能な回転式圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種のロータリ圧縮機は、機種により所定の圧縮能力を設定しており、能力の増減に対しては、同一寸法のシリンダーに、偏心量の異なるシャフトと外径の異なるピストンを組み合わせて能力の調整を行っている。ところがこの場合には、シリンダーを共通にできるが、シャフトとピストンの種類が増えて部品の管理が煩雑になるし、製造組立ラインの段取り替えなどが必要となって、コストアップになる問題があった。
【０００３】
そこで、従来では特開昭５８−７００８９号公報に記載されているように、シリンダー、主軸受けおよび副軸受けのうちの１つに、冷媒ガスの圧縮行程において圧縮室と吸入室とを連通するバイパス溝を設けて、その長さの変化により能力を調整する方法が知られている。この能力調整方法は、図６及び図７に示すように、密閉容器１に電動機部と、電動機部によって駆動される圧縮機構部が収納されており、圧縮機構部は、シリンダー５と、このシリンダー５の両端面に締結されてシリンダー室６を形成する主軸受け７及び副軸受け８と、この主軸受け７と副軸受け８との間に偏心部を設けたシャフト４と、シャフト４の偏心部に嵌合されてシリンダー室６内を公転運動するピストン９と、シリンダー５の半径方向に形成されるベーン溝１０内を往復運動するベーン１１とで構成され、ベーン１１の先端部をピストン９の外周面に当接させて、シリンダー室６内に、ベーン１１によって仕切られた吸入室１２と圧縮室１３を形成するように構成されたロータリ圧縮機において、シリンダー５、主軸受け７及び副軸受け８のうちの１つに、吸入ポート１７より吸入される冷媒ガスの吸入閉じ切り位置を、圧縮室１３側に移動させる冷媒ガスのバイパス溝Ｘを設けたものである。これにより、シャフト４の回転に伴ってシリンダー室６内を公転運動するピストン９の外周面がシリンダー５の内周面と接触する接触点２０１が上記バイパス溝Ｘに位置すると、吸入室１２と圧縮室１３は連通した状態となり、吸入ポート１７から吸入された冷媒ガスは閉じ切られず、上記バイパス溝Ｘを通過した後に、冷媒ガスの吸入が閉じ切られて圧縮室１３が密閉空間となり、冷媒ガスは容積変化によって圧縮されて高温高圧となり、圧縮室１３より吐出ポート１８、吐出マフラー室１９を経て、密閉容器１内に吐出される。従って、シリンダー、主軸受けおよび副軸受けのうちの１つに設けた上記冷媒ガスのバイパス溝の長さを変化させることにより、吸入ポートから吸入された冷媒ガスの閉じ切り位置を圧縮室側へ任意に変化させ、圧縮容積の変化により能力の調整を行うのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５８−７００８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図６及び図７で示したロータリ圧縮機では、シャフト４に設けられたオイルポンプによって、密閉容器底部のオイル溜り内のオイルが吸引されてシャフト４に設けられた中空孔を通り、圧縮機構部内の摺動面に給油されて潤滑する構成としているため、シャフト４の偏心部とピストン９の内周面との摺動面に介在するオイルの粘性により、シャフト４の回転に伴ってピストン９はシャフト４の回転方向に自転するので、バイパス溝Ｘが上記接触点２０１に位置して吸入室１２と圧縮室１３とが連通しているときに、ピ
ストン９の外周面及び端面で吸入室１２から圧縮室１３への冷媒ガスの粘性流れが誘起されて、バイパス溝Ｘを通過する冷媒ガスの流れを阻害し、上記接触点２０１がバイパス溝Ｘを通過する前に冷媒ガスが圧縮を開始する問題があった。即ち、冷媒ガスの吸入が閉じ切る前に圧縮を開始した圧縮室１３内の冷媒ガスがバイパス溝Ｘを通過して吸入室１２側へ漏れるため、比較的大きな動力ロスが生じていた。
【０００６】
また、シリンダー５に設けられた吸入ポート１７の近傍には、シリンダー５の両端面に主軸受け７及び副軸受け８を締結するための締結ボルトが位置するため、シリンダー５の内周面に設けるバイパス溝Ｘの深さには制限があったし、主軸受け７及び副軸受け８にバイパス溝Ｘを設ける場合も、主軸受け７及び副軸受け８の端板を厚くすると材料コストが高くなるので、シリンダー室６内の変形が許容される範囲内にバイパス溝Ｘの深さも制限されていた。
【０００７】
本発明は前記従来技術の課題を解決するもので、ピストンの外周面及び端面で誘起される吸入室から圧縮室への冷媒ガスの粘性流れを軽減することにより、冷媒ガスの吸入が閉じ切る前の、冷媒ガスの圧縮を抑制して、圧縮容積の変化による能力調整時に生じる動力ロスが小さい回転式圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来技術の課題を解決するために、本発明の回転式圧縮機は、シリンダーと、シリンダーの両端面に締結されてシリンダー室を形成する主軸受け及び副軸受けと、主軸受けと副軸受けとの間に偏心部を設けたシャフトと、シャフトの偏心部に嵌合されてシリンダー室内を公転運動するピストンと、シリンダー室内を吸入ポートが開口する吸入室と圧縮室に仕切るベーンと、シリンダーに形成され、ベーンが往復運動するベーン溝を有し、ベーンの先端部をピストンと揺動自在に嵌合接続して構成されており、吸入ポートより吸入される冷媒ガスの吸入閉じ切り位置を圧縮室側に移動させる冷媒ガスの逃がし手段を設けたことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【０００９】
上記によれば、ピストンの外周面及び端面で誘起される吸入室から圧縮室への冷媒ガスの粘性流れを軽減して、冷媒ガスの吸入が閉じ切る前の、冷媒ガスの圧縮を抑制することができるので、圧縮容積の変化による能力調整時に生じる動力ロスが小さい回転式圧縮機を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１における回転式圧縮機を示す縦断面図
【図２】本発明の実施例１における回転式圧縮機の圧縮機構部を示す横断面図
【図３】本発明の実施例１における回転式圧縮機のシリンダーを示す拡大斜視図
【図４】（Ａ）〜（Ｄ）本発明の実施例１における回転式圧縮機の動作を説明するための模式図
【図５】本発明の実施例２における回転式圧縮機のシリンダーを示す拡大斜視図
【図６】従来技術のロータリ圧縮機を示す縦断面図
【図７】従来技術のロータリ圧縮機の圧縮機構部を示す横断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
第１の発明は、シリンダーと、シリンダーの両端面に締結されてシリンダー室を形成する主軸受け及び副軸受けと、主軸受けと副軸受けとの間に偏心部を設けたシャフトと、シャフトの偏心部に嵌合されてシリンダー室内を公転運動するピストンと、シリンダー室内を吸入ポートが開口する吸入室と圧縮室に仕切るベーンと、シリンダーに形成され、ベーンが往復運動するベーン溝を有し、ベーンの先端部をピストンと揺動自在に嵌合接続して
構成される回転式圧縮機において、吸入ポートより吸入される冷媒ガスの吸入閉じ切り位置を、圧縮室側に移動させる冷媒ガスの逃がし手段を設けたものである。これにより、ベーンの先端部をピストンと揺動自在に嵌合接続しているので、シャフトの回転に伴ってシリンダー室内を公転運動するピストンの自転運動をベーンによって制限することができる。従って、吸入ポートより吸入される冷媒ガスの吸入閉じ切り位置を圧縮室側へ移動させる冷媒ガスの逃がし手段が、ピストンの外周面がシリンダーの内周面と接触する接触点に位置して、吸入室と圧縮室とが連通しているときの、ピストンの外周面及び端面で誘起される吸入室から圧縮室への冷媒ガスの粘性流れを軽減して、冷媒ガスの吸入が閉じ切る前の、冷媒ガスの圧縮を抑制することにより、圧縮容積の変化による能力調整時に生じる動力ロスを低減することができる。
【００１２】
第２の発明は、特に第１の発明の回転式圧縮機において、上記逃がし手段として、シリンダーの内周面に、吸入ポートに連通して、シャフトの回転方向に延びる切欠きを設けたものである。従って、ベーンの先端部との厳しい摺動のために高い硬度が要求されるピストンに加工を追加せずに、比較的硬度も低く、加工性によいシリンダーの内周面にエンドミル加工やＴスロットカッター加工により切欠きを設けて、第１の発明の効果を得ることができる。
【００１３】
第３の発明は、特に第２の発明の回転式圧縮機において、上記逃がし手段として設けた切欠きは前記シリンダーの厚み方向全体にわたり、前記主軸受けと前記副軸受けの端面に対し、開放しているものである。これにより、吸入ポートがシリンダーの厚み方向の如何なる箇所や主軸受けや副軸受けに設けられている場合にも、吸入ポートを上記切欠きに開口することができる。
【００１４】
第４の発明は、特に第２の発明の回転式圧縮機において、上記逃がし手段として設けた切欠きは前記シリンダーの厚み方向の中間部のみに限定され、前記主軸受けと前記副軸受けの端面に対し、閉塞したものである。これにより、シリンダーの厚み方向端面に所定の肉厚を確保できるので、シリンダーの内周面の精密加工時に加工抵抗を内周面全周に亘ってほぼ均一にでき、シリンダーの内周面の真円度を確保できる。従って、シリンダー室内を公転運動するピストンの外周面とシリンダーの内周面との間に構成される隙間を小さくできるので、圧縮を開始した冷媒ガスの、圧縮室から吸入室への漏れを小さくし、体積効率を低下させることなく、第２の発明の効果を得ることができる。
【００１５】
第５の発明は、特に第２から４のいずれか１つの発明の回転式圧縮機において、上記逃がし手段として設けた切欠きの終わり部は、ベーンがベーン溝に最も収納された時点のシリンダーの内周面とベーンの厚み方向中心線との交点のうち、ベーンに近い方を基点とし、シャフトの回転方向に９０度までの範囲内に構成されているものである。これにより、ピストンの外周面がシリンダーの内周面に設けた切欠きと対向するときに、ピストンは常にシャフトの回転と反対方向に自転するので、ピストンの外周面で誘起される圧縮室から吸入室への冷媒ガスの粘性流れを利用して切欠きを通過する冷媒ガスの流れを促進することにより、より効果的に動力ロスを低減することができる。
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面に従って説明する。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。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は本発明の回転式圧縮機の実施例として、一つの圧縮機構部１０１を備えた単段圧縮回転式圧縮機１００の縦断面図、図２は圧縮機構部１０１の横断面図を示している。
【００１８】
図１に示した回転式圧縮機１００は円筒状の密閉容器１と、この密閉容器１の内部上側
に配置された電動機部１０２、及びこの電動機部１０２の下側に配置され、この電動機部１０２によって駆動される圧縮機構部１０１によって構成されており、密閉容器１の底部をオイル溜りとしている。
【００１９】
電動機部１０２は、密閉容器１の内部上側の内周面に沿って環状に取り付けられたステータ２と、このステータ２の内側に若干の隙間を設けて挿入されるロータ３からなっており、このロータ３は中心部で鉛直方向にシャフト４に固定されている。
【００２０】
図１及び図２に示すように、圧縮機構部１０１は、シリンダー５と、このシリンダー５の両端面に締結されてシリンダー室６を形成する主軸受け７及び副軸受け８と、この主軸受け７と副軸受け８との間に位置するシャフト４の偏心部に嵌合されるピストン９と、シリンダー５に半径方向に形成されるベーン溝１０内を往復運動するベーン１１を有しており、ベーン１１の先端部を円弧形状として、ピストン９に形成された嵌合部に揺動自在に嵌合接続することにより、シリンダー室６内にベーン１１によって仕切られた吸入室１２と圧縮室１３を形成する。
【００２１】
前述のように構成された本実施の形態による回転式圧縮機のシリンダー５について図３を用いて説明する。図３は本発明の実施例１における回転式圧縮機のシリンダー５を示す拡大斜視図である。図３に示すように、シリンダー５の内周面には、吸入ポート１７に連通して、シャフト４の回転方向に延びる切欠きＹを設けており、シリンダー５の厚み方向全体にわたり、主軸受け７と副軸受け８の端面に対し、開放している。また、この切欠きＹの終わり部は、ベーン１１がベーン溝１０に最も収納された時点のシリンダー５の内周面とベーン１１の厚み方向中心線との交点のうち、ベーン１１に近い方を基点として、シャフト４の回転方向に９０度までの範囲内に構成されている。この角度範囲に設ける理由を図４に基づき説明する。
【００２２】
図４は本発明の実施例１における回転式圧縮機の動作を示す模式図である。図４に示すように、ピストン９を９０度ずつ公転運動させた時のピストン９とベーン１１との位置関係を図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）の順に示している。図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）の順に、シリンダー５に設けられた吸入ポート１７から冷媒ガスが吸入され、シリンダー室６内を公転運動するピストン９の外周面がシリンダー５の内周面と接触する接触点２０１が上記切欠きＹに位置している間は吸入室１２と圧縮室１３は連通した状態で吸入された冷媒ガスは閉じ切られず、切欠きＹを通過した後に、冷媒ガスの吸入が閉じ切られて圧縮室１３が密閉空間となり、冷媒ガスはピストン９の公転運動とベーン１１の往復運動による容積変化で圧縮されて高温高圧となり、図４（Ｄ）のタイミングで圧縮室１３より図示しない吐出ポート１８、吐出マフラー室１９を経て、密閉容器１内に吐出される。即ち、シリンダー５の内周面に設けた切欠きＹによって、吸入ポート１７より吸入された冷媒ガスの吸入閉じ切り位置を圧縮室１３側に移動させることにより、吸入閉じ切り位置での圧縮容積を変化させて、能力の調整を行うのである。
【００２３】
図４（Ａ）の状態から図４（Ｃ）の状態に至るまでのピストン９の公転運動中は、ベーン１１の先端部をピストン９と揺動自在に嵌合接続しているので、ピストン９はシリンダー室６内をベーン１１の先端部を中心に揺動運動しながら、図４（Ｃ）の状態で図４（Ａ）と同じ角度位置に戻る。従って、ピストン９の公転運動中に、ピストン９がシャフト４の回転方向に自転する先行従来技術のロータリ圧縮機に比べてピストン９の自転する角度が小さくなり、ピストン９の外周面での周速を低減できるので、ピストン９の外周面で誘起される冷媒ガスの流れを軽減できるのである。特に、図４（Ａ）の状態から図４（Ｂ）の状態に至るまでのピストン９の公転運動中は、シャフト４の回転に伴ってピストン９はシャフト４の回転と反対方向に自転し、ピストン９の外周面で誘起される圧縮室１３から吸入室１２への冷媒ガスの粘性流れが生じる。したがって、この粘性流れを利用できるの
で、シリンダー５の内周面に設けた切欠きＹを通過する冷媒ガスの流れを促進することにより、冷媒ガスの吸入が閉じ切る前の、冷媒ガスの圧縮を抑制して、より効果的に動力ロスを低減することができるので、この角度範囲に切欠きＹの終わり部を構成するのである。
【００２４】
以上の構成により、本実施例はベーン１１の先端部をピストン９と揺動自在に嵌合接続していて、更に、シリンダー５の内周面に設けた切欠きＹはシリンダー５の厚み方向全体にわたり、主軸受け７と副軸受け８の端面に対し、開放していて、その切欠きＹの終わり部は、ベーン１１がベーン溝１０に最も収納された時点のシリンダー５の内周面とベーン１１の厚み方向中心線との交点のうち、ベーン１１に近い方を基点とし、シャフト４の回転方向に９０度までの範囲内に構成されているので、ピストン９の外周面で誘起される圧縮室１３から吸入室１２らの冷媒ガスの粘性流れを利用して、シリンダー５の内周面に設けた切欠きＹを通過する冷媒ガスの流れを促進することにより、冷媒ガスの吸入が閉じ切る前の、冷媒ガスの圧縮を抑制して、圧縮容積の変化による能力調整時に生じる動力ロスが小さい回転式圧縮機を提供することが可能となる。
【００２５】
（実施の形態２）
次に、図５に本発明の他の実施例を示している。図５のように、シリンダー５の内周面には、吸入ポート１７に連通して、シャフト４の回転方向に延びる切欠きＹを設けており、シリンダー５の厚み方向の中間部のみに限定され、主軸受け７と副軸受け８の端面に対し、閉塞しており、シリンダー５の厚み方向端面に所定の肉厚を確保できるので、シリンダー５の内周面の精密加工時に加工抵抗を内周面全周に亘ってほぼ均一にでき、シリンダー５の内周面の真円度を確保できる。従って、シリンダー室６内を公転運動するピストン９の外周面とシリンダー５の内周面との間に構成される隙間を小さくできるので、圧縮を開始した冷媒ガスの、圧縮室１３から吸入室１２への漏れを小さくし、体積効率を低下させることなく、実施例１と同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
以上のように、本発明にかかる回転式圧縮機は、動力ロスを小さくすることができるため、給湯器用圧縮機、空気圧縮の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００２７】
１  密閉容器
２  ステータ
３  ロータ
４  シャフト
５  シリンダー
６  シリンダー室
７  主軸受け
８  副軸受け
９  ピストン
１０  ベーン溝
１１  ベーン
１２  吸入室
１３  圧縮室
１７  吸入ポート
１８  吐出ポート
１９  吐出マフラー室
１００  回転式圧縮機
１０１  圧縮機構部
１０２  電動機部
２０１  接触点
Ｘ  バイパス溝
Ｙ  切欠き
【図１】
2012154235.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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