(57)【要約】【課題】  シリンダ部と軸受部とが一体に形成された圧縮機は、シリンダ部の内面に設けられるシリンダ室内の境界角部に一定の曲率半径を有する曲面が形成される。シリンダ室内の境界角部の曲率半径と、境界角部に対向するローラの角部の曲率半径を同等にすると、ローラの外周面と外周面に当接するブレードの先端面に間隙空間が形成される。【解決手段】  軸受部とシリンダ部とが一体に形成されてなる一体型シリンダと、シリンダ室は一体型シリンダと別体に形成された閉塞部材により閉塞され、シリンダ室内には偏心回転可能に配置されたローラと、シリンダ部に設けられたブレード溝内を往復摺動可能に配置されたブレードが備えられている。一体型シリンダのシリンダ内周面と軸受部内面の境界角部の曲率半径よりも、ローラの外周面と軸受部側端面の第１角部の曲率半径が小さく形成されている。【選択図】図４
2012154263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
前記回転軸を支持する軸受部と、内周面に囲まれたシリンダ室を有するシリンダ部とが一体に形成されてなる一体型シリンダと、
前記シリンダ室を閉塞する端面を有し、前記一体型シリンダと別体に形成された閉塞部材と、
前記シリンダ室の内周面に対面する外周面と、軸受部に対向する一端側面と、前記閉塞部材に対向する他端側面を有し、前記シリンダ室内に偏心回転可能に配置されたローラと、
前記ローラの外周面に当接する先端面を有し、前記シリンダ部に設けられたブレード溝内に配置されたブレードとを備え、
前記シリンダ室の内周面と軸受部内面の境界角部の曲率半径よりも、前記ローラの外周面と一端側面で形成される第１角部の曲率半径が、小さいことを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
前記ローラの第１角部の曲率半径よりも、前記ローラの外周面と他端側面とで形成される第２角部の曲率半径が小さいことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記一体型シリンダの境界角部が、前記シリンダ内周面または前記軸受部内面から凹陥して形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の圧縮機。
【請求項４】
前記請求項１乃至３のいずれかに記載の圧縮機を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、圧縮機及びこの圧縮機を備えた冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な圧縮機として、圧縮機構部のシリンダ室内を、ローラが偏心回転することで、流体を圧縮するロータリ型の圧縮機が知られている。このような圧縮機の圧縮機構部は、内周面に囲まれたシリンダ室を有するシリンダ部と、回転軸を支持するとともに、シリンダ室を閉塞する閉塞部材と、ローラの外周面に当接しシリンダ室内を吸込み側と吐出側とに二分するブレードを有している。
更に、上記圧縮機には、シリンダ部と軸受部とが一体に形成された圧縮機構部を備えたものがある。
【０００３】
シリンダ部と軸受部とが一体に形成された場合、シリンダ部の内面に設けられるシリンダ室内の境界角部には、生産過程において一定の曲率半径を有する曲面が形成される。そして、シリンダ室内を偏心回転するローラのシリンダ室内の境界角部に対向する角部にも、同等の曲率半径を有する曲面が設けられる。
【０００４】
しかし、シリンダ室内の境界角部の曲率半径と、境界角部に対向するローラの角部の曲率半径を同等にすると、ローラの外周面と外周面に当接するブレードの先端面に間隙空間が形成される。ローラの外周面と、ブレードの先端面とで形成される間隙空間が大きいと、シリンダ室内を吸込み側と吐出側とに二分するブレードの機密性が低下し、圧縮機の体積効率が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１３１８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の実施形態によれば、シリンダ室内を吸込み側と吐出側とに二分するブレードの機密性の低下を抑え、体積効率の高い圧縮機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態の圧縮機は、回転軸と、回転軸を支持する軸受部と、内周面に囲まれたシリンダ室を有するシリンダ部とが一体に形成されてなる一体型シリンダを有している。
一体型シリンダのシリンダ室は、一体型シリンダと別体に形成された閉塞部材により閉塞されたおり、シリンダ室内には摺動回転可能に配置されたローラと、シリンダ部に設けられたブレード溝内を往復摺動可能に配置されたブレードが備えられている。
そして、一体型シリンダのシリンダ内周面と軸受部内面の境界角部の曲率半径よりも、ローラの外周面と軸受部側端面の第１角部の曲率半径が小さく形成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係る圧縮機の縦断面図。
【図２】第１の実施形態に係るシリンダ室内の要部縦断面の概略図。
【図３】第２の実施形態に係るシリンダ室内の要部縦断面の概略図。
【図４】第３の実施形態に係るシリンダ室内の要部縦断面の概略図。
【図５】第４の実施形態に係る冷凍サイクル装置の概略図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１の実施形態）
図１に本実施形態の圧縮機１００の縦断面図を示す。
第１の実施形態の圧縮機１００は冷媒を圧縮する密閉型のロータリ圧縮機であり、縦長円筒状の密閉ケース１の内部に、下方に配置された圧縮機構部２と上方に配置された電動機部３を備えている。圧縮機構部２と電動機部３は、回転軸９によって連結されており、電動機部３で発生した回転動力は回転軸９を介して圧縮機構部２に伝達される。
【００１０】
圧縮機構部２は、一体型シリンダ２０を有している。一体型シリンダ２０は、下方に位置するシリンダ部５と、シリンダ部５の上方に配され回転軸９を回転可能に支持するための主軸受部６とが一体に形成され構成されている。
一体型シリンダ２０は、シリンダ部５の下方端面からエンドミル加工などの切削加工によって穿設された空洞部であるシリンダ室４が設けられている。このシリンダ室４内には回転軸９の中途部に設けられた軸偏心部８と、軸偏心部８に嵌合されるローラ１０が偏心回転と自転可能に配される。シリンダ室４の下方開口部は、閉塞部材であり、回転軸９の支持部材でもある副軸受７によって閉塞される。
【００１１】
即ち、シリンダ室４は、シリンダ部５の内周面４ａと、主軸受部６の底部内面６ａと、閉塞部材である副軸受部６とによって閉塞されている。
また、ローラ１０は、シリンダ室４の内周面４ａに対面し凹凸がなく滑らかに形成された外周面１０ａと、軸受部に対向する平面である一端側面１０ｂと、前記閉塞部材に対向する平面である他端側面１０ｃを有する略円筒形状に形成されている。
【００１２】
シリンダ部５には、シリンダ室４に開口したブレード溝１１が穿設されており、略矩形状のブレード１２が往復移動自在に配されている。
ブレード１２は基端がバネ３０により押圧され、先端面１２ａがローラ１０の外周面１０ａに当接されたまま、ローラ１０の偏心回転に伴ってブレード溝１１内を往復移動する。これにより、シリンダ室４内を低圧の吸込側と高圧の吐出側とに二分している。
シリンダ室４の吸込み側には、密閉ケース１外部から冷媒を吸込むための図示しない吸込み口が設けられており、この吸込み口は密閉ケース１外部の気液分離器４０に連通している。また、主軸受部６には図示しない吐出通路が設けられており、この吐出通路は吐出方向にのみ開閉可能な吐出弁１４によって閉塞されている。また、主軸受部６の上部には吐出マフラ１５が設けられており、吐出通路を覆っている。
密閉ケース１内の下方には潤滑油３１が貯留されており、圧縮機構部２内のシリンダ室４や主軸受部６及び副軸受７の摺動面に供給されるようになっている。
【００１３】
ここで、図２に示すように、シリンダ室４の内周面４ａと主軸受部６の底部内面６ａとによって境界角部１６が形成される。境界角部１６は、シリンダ室４が加工成形される際に研削工具の先端形状が転写されるために、曲率を有する曲面として内周面４ａの略全周に亘り形成される。この転写された曲面の曲率半径をＲｃとする。
シリンダ室４内に設けられるローラ１０は、主軸受部６に対向する一端側面１０ｂと外周面１０ａの交わるコーナー部の全周に亘り構成される第１角部１８と、副軸受７側の他端側面１０ｃと外周面１０ａの交わるコーナー部の全周に亘り構成される第２角部１９を有している。ここで、第１角部１８は曲率半径Ｒｒ１で構成されており、第２角部１９は曲率半径Ｒｒ２で構成されている。
【００１４】
ローラ１０の外周面１０ａとシリンダ室４の内周面４ａの間隙Ｃｓと、ローラ１０の一端側面１０ｂと主軸受部６底部内面６ａとの間隙Ｃｔは、潤滑油３１による油膜で満たされており、ローラ１０の摺動回転が良好で、シリンダ室４内の気密性が保持されている。
【００１５】
境界角部１６にエンドミルなどの切削工具刃物の先端形状が転写された境界角部１６を有するシリンダ室４内をローラ１０が摺動回転する圧縮機について、一般的に、ローラ１０とシリンダ室４との間隙Ｃｔ、Ｃｓを最小とするために、第１角部１８の曲率半径Ｒｒ１と境界角部１６の曲率半径Ｒｃとが等しく（Ｒｒ１＝Ｒｃ）なるように形成される。しかし、この場合、ローラ１０の外周面１０ａと主軸受部６の底部内面６ａとブレード１２の先端面１２ａとで囲まれた空間Ｕが大となり、シリンダ室４の吸込側と吐出側との高い気密性を維持できなくなる。特にシリンダ室４が小さく形成され、切削工具の大きさが相対的に大きくなる場合には、ローラ１０の外周面１０ａと主軸受部６の底部内面６ａとブレード１２の先端面１２ａとで囲まれた空間Ｕの大きさによる気密性への影響は顕著となる。
【００１６】
そのため、本実施形態におけるローラ１０の第１角部１８の曲率半径Ｒｒ１は、境界角部１６の曲率半径Ｒｃよりも小さく（Ｒｒ１＜Ｒｃ）なるように形成されている。これにより、図２中の破線Ｘで示す境界角部１６の曲率半径Ｒｃと第１角部１８の曲率半径Ｒｒ１が等しい（Ｒｃ＝Ｒｒ１）場合に比べて、主軸受部６とローラ１０とブレード１２とで囲まれた空間Ｕが小さくなり、高い気密性を確保することができる。ここで、第１角部１８の曲率半径Ｒｒ１は、境界角部１６の曲率半径Ｒｃよりも小さく（Ｒｒ１＜Ｒｃ）、且つ、油膜により気密性が確保される間隙Ｃｔ、Ｃｓが保持され、境界角部１６と第１角部１８とが接触する程度で、干渉又は摩耗しない程度であることが望ましい。
また、ローラ１０の第２角部１９の曲率半径Ｒｒ２は、第１角部１８の曲率半径Ｒｒ１よりも小さく（Ｒｒ２＜Ｒｒ１）形成されており、図２の一点鎖線Ｙで示す第１角部１８と第２角部１９の曲率半径Ｒｒ１、Ｒｒ２が等しい場合に比べて、シリンダ室４の内周面４ａと副軸受７のシリンダ室閉塞面７ａとローラ１０の外周面１０ａによって囲まれる空間Ｖと、副軸受７のシリンダ室閉塞面７ａとブレード１２の先端面１２ａとローラ１０の外周面１０ａによって囲まれる空間Ｗを小さく形成することができる。
上記のように、空間Ｕ、Ｖ、Ｗが小さく形成されると、より気密性の高いシリンダ室４とすることができ、シリンダ室４内を低圧の吸込み側と高圧の吐出側に二分された圧縮機構部２とすることができる。
【００１７】
更に、ローラ１０の外周面１０ａには、ブレード１２に常時当接する溝部が設けられておらず、回転軸９が回転し、軸偏心部８とローラ１０とが偏心回転すると、ローラ１０は軸偏心部８の周囲で滑らかに自転するようになっている。これにより、ローラ１０の外周面１０ａが局部的にブレード１２の先端面１２ａに当接することがなく、外周面１０ａの一部分が摩耗し、摩耗粉が圧縮機構部２内へ飛散することがない。
また、ローラ１０が自転することにより、外周面１０ａとシリンダ室４の内周面４ａとの間隙Ｃｓに供給される潤滑油が多くなり、良好な潤滑性と気密性が得られる。
【００１８】
上記のように構成された圧縮機１００の運転を以下に説明する。
圧縮機１００外部から駆動電流が供給され、電動機部３が駆動すると、回転軸９が回転し、圧縮機構部２のシリンダ部５のシリンダ室４内で、軸偏心部８及びローラ１０が偏心回転する。そして、圧縮機１００の吸込口から吸込まれた低温低圧の冷媒が圧縮機構部２のシリンダ室４の吸込み側へ吸込まれる。シリンダ室４内へ吸込まれた冷媒は、ローラ１０の偏心回転により圧縮されて高温高圧の冷媒となり、シリンダ室の吐出側から吐出通路１３と吐出マフラを介して密閉ケース１内へ吐出され、密閉ケース１の上部に設けられた吐出管３２から密閉ケース1外部へ吐出される。
【００１９】
本実施形態のように、シリンダ部５と主軸受部６が一体として形成された一体型シリンダ２０を有する圧縮機であっても、ローラ１０の第１角部１８の曲率半径Ｒｒ１と切削工具刃物の先端形状が転写されたシリンダ室４の境界角部１６の曲率半径Ｒｃを、Ｒｒ１＜Ｒｃとし、曲率半径Ｒｒ１と第２角部１９の曲率半径Ｒｒ２をＲｒ１＜Ｒｒ２とすることで、機密性と潤滑性が高く、体積効率の高い圧縮機１００を提供することができる。
また、ローラ１０の外周面１０ａに溝部を設けず滑らかに自転可能とすることができ、ローラ１０が摩耗しない信頼性の高い圧縮機１００を提供することができる。
【００２０】
なお、第１の実施形態の一体型シリンダでは、主軸受部６を電動機部３側に配置したが、主軸受部６と副軸受７の上下を入れ替えて、閉塞部材である副軸受７を電動機部３側に配置した場合でも、同様の効果が得られる。
【００２１】
（第２の実施形態）
ここで、図３に第２の実施形態でのシリンダ室４内の要部縦断面の概略図を示す。本実施形態の圧縮機１００は第１の実施形態の圧縮機１００同様に、密閉ケース１内に圧縮機構部２と電動機部３と回転軸９を備えており、同様の構成について説明を省略する。
図３に示すように、一体型シリンダ２０の境界角部１６は主軸受部６側に凹陥した曲率半径Ｒｃの曲面として形成されている。
この凹陥した境界角部１６は、製造過程においてエンドミルなどの切削工具を用いてシリンダ室４を形成される際に、切削工具の送りを境界角部１６でのみ深くし、切削されることで形成される。
【００２２】
第１の実施形態での第１角部１８の曲率半径Ｒｒ１を図３の破線Ｚに示す。境界角部１６を凹陥させることによって、破線Ｚと比較して曲率半径Ｒｒ１を更に小さくすることができ、間隙Ｃｔ、Ｃｓを維持したまま、主軸受部６の底部内面６ａとローラ１０の外周面１０ａとブレード１２の先端面１２ａとで囲まれた空間Ｕをさらに狭めることができる。
これにより、第１の実施形態の圧縮機よりも、更にブレード１２での機密性が高く、体積効率の高い圧縮機１００を提供することができる。
また、境界角部１６が凹陥することにより、潤滑油３１の油溜りとなりローラ１０の潤滑性が向上し、機械損失を低減することができる。
【００２３】
（第３の実施形態）
図４に第３の実施形態のシリンダ室４内の要部縦断面の概略図を示す。本実施形態の圧縮機１００について、第２の実施形態の圧縮機１００と同様の構成については説明を省略する。第２の実施形態と異なる構成として、図４に示すように、一体型シリンダ２０の境界角部１６が、シリンダ室４の内周面４ａ側に凹陥した曲率半径Ｒｃによって構成されている。
この場合でも、第２の実施形態と同様に、第１の実施形態の圧縮機よりも、更にブレード１２の機密性が高く、体積効率の高い圧縮機１００を提供することができる。また、境界角部１６が凹陥することにより、潤滑油３１の油溜りとなりローラ１０の潤滑性が向上する。
【００２４】
（第４の実施形態）
上記第１乃至第３の実施形態の圧縮機１００は、例えば空気調和機やヒートポンプ給湯機等の冷凍サイクル装置Ａに設けられる。第４の実施形態は圧縮機１００を用いた冷凍サイクル装置Ａに関するもので、冷凍サイクル装置Ａの概略を図５に示し説明する。
冷凍サイクル装置Ａは、圧縮機１００に接続された四方弁１０１と、第１熱交換器１０２と、膨張装置１０３と、第２熱交換器１０４とを備えており、順次冷媒配管で接続されている。この冷凍サイクル装置１００内には作動流体である冷媒が封入されている。
【００２５】
圧縮機１００で圧縮され吐出された冷媒は、四方弁１０１を介して実線矢印で示すように第１熱交換器１０２に供給される。このとき、第１熱交換器１０２は凝縮器として機能し、冷媒から凝縮熱を奪いつつ凝縮させる。
第１熱交換器１０２で凝縮された作動冷媒は、冷媒配管を介して膨張装置１０３で減圧されつつ第２熱交換器１０４に流動される。第２熱交換器１０４は蒸発器として機能し、冷媒から蒸発熱を奪いつつ蒸発させる。蒸発した作動冷媒は、冷媒配管と四方弁１０１を介して圧縮機１００に吸い込まれ、冷媒は以上の経路を循環し、冷凍サイクル装置Ａの運転は継続される。
【００２６】
また、四方弁１０１により流路が切替えられることで、冷媒は図５の破線矢印で示される経路を循環する。即ち、圧縮機１００から吐出された冷媒は、四方弁１０１から第２熱交換器１０４と、膨張装置１０３と、第１熱交換器１０２を順次流動し四方弁１０１を介して圧縮機１００へ吸込まれる経路を循環する。このとき、第１熱交換器１０２は蒸発器として機能し、第２熱交換器１０４は凝縮器として機能する。
【００２７】
上記のように、冷凍サイクル装置Ａに、体積効率が高く、信頼性の高い圧縮機１００を用いることで、性能が高く信頼性の高い冷凍サイクル装置を提供することができる。
【００２８】
なお、上記第１乃至第３の実施形態は、圧縮機構部が１段の圧縮機について説明したが、圧縮機構部を複数用いても良い。例えば、２段の圧縮機構部を設けて、一体型シリンダのシリンダ室を閉塞する閉塞部材として、２段の圧縮機構部を仕切る仕切り板を用いても良い。
また、密閉ケース内に圧縮機構部と電動機部が設けられた密閉型の圧縮機について説明したが、開放型のケース内に圧縮機構部を設け、ケース外に電動機部やエンジン等の駆動要素を配置して用いても良い。
【００２９】
また、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成できる。全ての構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１…密閉ケース、２…圧縮機構部、３…電動機部、４…シリンダ室、５…シリンダ部、６…主軸受部、７…副軸受、８…軸偏心部、９…回転軸、１０…ローラ、１０ａ…外周面、１１…ブレード溝、１２…ブレード、１２ａ…先端面、１４…吐出弁装置、１６…境界角部、１８…第１角部、１９…第２角部、２０…一体型シリンダ、３０…バネ、３１…潤滑油、４０…気液分離器、１００…圧縮機、１０１…四方弁、１０２…第１熱交換機、１０３…膨張装置、１０４…第２熱交換器、Ａ…冷凍サイクル装置
【図１】
2012154263.tif 000003
【図２】
2012154263.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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