(57)【要約】【課題】運転時の圧縮ガス圧および遠心力によるシャフトの撓みを抑制できる圧縮機を提供する。【解決手段】第１、第２付勢部材７１、７２は、ローラ２７が受けるシリンダ２１内の圧縮ガス圧をキャンセルする方向に、ローラ２７を付勢する。このため、運転時の圧縮ガス圧によるシャフト１２の撓みを抑制できる。【選択図】図２
2012102665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮要素（２）と、
上記圧縮要素（２）をシャフト（１２）を介して駆動するモータ（３）と
を備え、
上記圧縮要素（２）は、
シリンダ（２１）と、
上記シャフト（１２）に外嵌され上記シリンダ（２１）内に配置されると共にブレード（２８）が固定された揺動するローラ（２７）と、
上記ローラ（２７）が受ける上記シリンダ（２１）内の圧縮ガス圧をキャンセルする方向に、上記ローラ（２７）を付勢する第１付勢部材（７１）と
を有することを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載の圧縮機において、
上記ローラ（２７）が受ける上記シリンダ（２１）内の圧縮ガス圧をキャンセルする方向に、上記ローラ（２７）を付勢する第２付勢部材（７２）を有し、
上記第２付勢部材（７２）は、上記第１付勢部材（７１）が上記ローラ（２７）に付勢する方向とは異なる方向に、上記ローラ（２７）を付勢することを特徴とする圧縮機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の圧縮機において、
上記第１付勢部材（７１）は、上記ローラ（２７）によるガスの圧縮行程の一部において、上記ローラ（２７）が受ける上記シリンダ（２１）内の圧縮ガス圧をキャンセルする方向とは反対方向に上記ローラ（２７）を付勢することを特徴とする圧縮機。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一つに記載の圧縮機において、
上記圧縮要素（２）は、上記シリンダ（２１）の端面に取り付けられた端板（５０ａ）を有し、
上記第１付勢部材（７１）は、上記端板（５０ａ）に取り付けられていることを特徴とする圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばエアコンや冷蔵庫などに用いられる圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧縮機としては、圧縮要素と、圧縮要素をシャフトを介して駆動するモータとを備えたものがある（特開２００９−２２９８号公報：特許文献１参照）。
【０００３】
上記圧縮要素は、シリンダと、上記シャフトに外嵌され上記シリンダ内に配置されたローラとを有している。このローラには、ブレードが固定されている。
【０００４】
しかしながら、上記従来の圧縮機では、上記ローラは、運転時に、上記シリンダ内の圧縮ガス圧を受けており、この圧縮ガス圧により、シャフトが撓む問題があった。なお、このとき、シャフトは、圧縮ガス圧に比べて非常に小さなローラの遠心力をも受けていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、この発明の課題は、運転時の圧縮ガス圧および遠心力によるシャフトの撓みを抑制できる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】
【０００７】
上記課題を解決するため、この発明の圧縮機は、
圧縮要素と、
上記圧縮要素をシャフトを介して駆動するモータと
を備え、
上記圧縮要素は、
シリンダと、
上記シャフトに外嵌され上記シリンダ内に配置されると共にブレードが固定された揺動するローラと、
上記ローラが受ける上記シリンダ内の圧縮ガス圧をキャンセルする方向に、上記ローラを付勢する第１付勢部材と
を有することを特徴としている。
【０００８】
この発明の圧縮機によれば、上記第１付勢部材は、上記ローラが受ける上記シリンダ内の圧縮ガス圧をキャンセルする方向に、上記ローラを付勢するので、運転時の圧縮ガス圧によるシャフトの撓みを抑制できる。なお、このとき、圧縮ガス圧に比べて非常に小さなローラの遠心力によるシャフトの撓みをも、抑制できる。このため、モータのロータに取り付けるバランスウェイトの使用量を低減でき、曲げモーメントの負荷を低減できることで、モータのロータの振れ回りによる振動を低減できると共に、シャフトの片当たりを防止できる。
【０００９】
また、一実施形態の圧縮機では、
上記ローラが受ける上記シリンダ内の圧縮ガス圧をキャンセルする方向に、上記ローラを付勢する第２付勢部材を有し、
上記第２付勢部材は、上記第１付勢部材が上記ローラに付勢する方向とは異なる方向に、上記ローラを付勢する。
【００１０】
この実施形態の圧縮機によれば、上記第２付勢部材を有するので、運転時のシャフトの撓みを一層確実に抑制する。
【００１１】
また、一実施形態の圧縮機では、上記第１付勢部材は、上記ローラによるガスの圧縮行程の一部において、上記ローラが受ける上記シリンダ内の圧縮ガス圧をキャンセルする方向とは反対方向に上記ローラを付勢する。
【００１２】
この実施形態の圧縮機によれば、上記第１付勢部材は、上記ローラによるガスの圧縮行程の一部において、圧縮ガス圧のキャンセル方向とは反対方向に、上記ローラを付勢するので、第１付勢部材は、常に、ローラを一定方向に付勢する（例えば、ローラに対して引張作用を有する）必要がなく、第１付勢部材の選定や設置の設計範囲が広がる。
【００１３】
また、一実施形態の圧縮機では、
上記圧縮要素は、上記シリンダの端面に取り付けられた端板を有し、
上記第１付勢部材は、上記端板に取り付けられている。
【００１４】
この実施形態の圧縮機によれば、上記第１付勢部材を上記シリンダでなく上記端板に取り付けているので、第１付勢部材の設置が容易になる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の圧縮機によれば、上記第１付勢部材は、上記ローラが受ける上記シリンダ内の圧縮ガス圧および遠心力をキャンセルする方向に、上記ローラを付勢するので、運転時の圧縮ガス圧によるシャフトの撓みを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の圧縮機の第１実施形態を示す断面図である。
【図２】圧縮機の要部の平面図である。
【図３】ローラのシリンダに対する位置関係を説明する説明図である。
【図４】ローラの公転角度とローラが受ける荷重との関係を示すグラフである。
【図５】ローラが受けるＸ方向およびＹ方向の荷重を示すグラフである。
【図６】本発明の圧縮機の第２実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１は、この発明の圧縮機の第１実施形態である縦断面図を示している。この圧縮機は、密閉容器１と、この密閉容器１内に配置された圧縮要素２と、上記密閉容器１内に配置され、上記圧縮要素２をシャフト１２を介して駆動するモータ３とを備えている。
【００１９】
この圧縮機は、いわゆる縦型の高圧ドーム型のロータリ圧縮機であって、上記密閉容器１内に、上記圧縮要素２を下に、上記モータ３を上に、配置している。このモータ３のロータ６によって、上記シャフト１２を介して、上記圧縮要素２を駆動するようにしている。
【００２０】
上記圧縮要素２は、アキュームレータ１０から吸入管１１を通して冷媒ガスを吸入する。この冷媒ガスは、この圧縮機とともに、冷凍システムの一例としての空気調和機を構成する図示しない凝縮器、膨張機構、蒸発器を制御することによって得られる。この冷媒は、例えば、二酸化炭素やＨＣやＲ４１０Ａ等のＨＦＣ、Ｒ２２等のＨＣＦＣである。
【００２１】
上記圧縮機は、圧縮した高温高圧の冷媒ガスを、上記圧縮要素２から吐出して密閉容器１の内部に満たすと共に、上記モータ３のステータ５と上記ロータ６との間の隙間を通して、上記モータ３を冷却した後、上記モータ３の上側に設けられた吐出管１３から外部に吐出するようにしている。
【００２２】
上記密閉容器１内の高圧領域の下部には、潤滑油が溜められた油溜まり部９が形成されている。この潤滑油は、上記油溜まり部９から、上記シャフト１２に設けられた（図示しない）油通路を通って、上記圧縮要素２や上記モータ３のベアリング等の摺動部に移動して、この摺動部を潤滑する。この潤滑油は、例えば、（ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコール等の）ポリアルキレングリコール油や、エーテル油や、エステル油や、鉱油である。
【００２３】
上記モータ３は、上記ロータ６と、このロータ６の外周側を囲むように配置された上記ステータ５とを有する。
【００２４】
上記ロータ６は、円筒形状のロータ本体６１０と、このロータ本体６１０に埋設された複数の磁石６２０とを有する。ロータ本体６１０は、例えば積層された電磁鋼板からなる。ロータ本体６１０の中央の孔部には、上記シャフト１２が取り付けられている。磁石６２０は、平板状の永久磁石である。複数の磁石６２０は、ロータ本体６１０の周方向に等間隔の中心角度で、配列されている。
【００２５】
上記ステータ５は、円筒形状のステータコア５１０と、このステータコア５１０に巻き付けられたコイル５２０とを有する。ステータコア５１０は、積層された複数の鋼板からなり、密閉容器１に、焼き嵌めなどによって、嵌め込まれている。コイル５２０は、ステータコア５１０の各ティース部にそれぞれ巻かれており、このコイル５２０は、いわゆる集中巻きである。
【００２６】
上記圧縮要素２は、上記密閉容器１の内面に取り付けられるシリンダ２１と、このシリンダ２１の上下の開口端のそれぞれに取り付けられている上側の端板５０および下側の端板６０とを備える。上記シリンダ２１、上記上側の端板５０および上記下側の端板６０によって、シリンダ室２２を形成する。
【００２７】
上記上側の端板５０は、円板状の本体部５１と、この本体部５１の中央に上方へ設けられたボス部５２とを有する。上記本体部５１および上記ボス部５２は、上記シャフト１２に挿通されている。
【００２８】
上記本体部５１には、上記シリンダ室２２に連通する吐出口５１ａが設けられている。上記本体部５１に関して上記シリンダ２１と反対側に位置するように、上記本体部５１に吐出弁３１が取り付けられている。この吐出弁３１は、例えば、リード弁であり、上記吐出口５１ａを開閉する。
【００２９】
上記本体部５１には、上記シリンダ２１と反対側に、上記吐出弁３１を覆うように、カップ型のマフラカバー４０が取り付けられている。このマフラカバー４０は、（ボルト等の）固定部材３５によって、上記本体部５１に固定されている。上記マフラカバー４０は、上記ボス部５２に挿通されている。
【００３０】
上記マフラカバー４０および上記上側の端板５０によって、マフラ室４２を形成する。上記マフラ室４２と上記シリンダ室２２とは、上記吐出口５１ａを介して、連通されている。
【００３１】
上記マフラカバー４０は、孔部４３を有する。この孔部４３は、上記マフラ室４２と上記マフラカバー４０の外側とを連通する。
【００３２】
上記下側の端板６０は、円板状の本体部６１と、この本体部６１の中央に下方へ設けられたボス部６２とを有する。上記本体部６１および上記ボス部６２は、上記シャフト１２に挿通されている。
【００３３】
上記シャフト１２の一端側は、上記ロータ６に固定され、シャフト１２の他端側は、軸受としての上下の端板５０，６０に支持されている。すなわち、上記シャフト１２は、片持ちである。上記シャフト１２の他端側（支持端側）は、上記シリンダ室２２の内部に進入している。
【００３４】
上記シャフト１２の支持端側は、上記圧縮要素２の上記シリンダ室２２内に配置された偏心部２６を有する。この偏心部２６には、ローラ２７が外嵌されている。このローラ２７は、上記シリンダ室２２内で、公転可能（揺動可能）に配置され、このローラ２７の公転運動で圧縮作用を行うようにしている。
【００３５】
図２に示すように、上記ローラ２７に固定されたブレード２８で上記シリンダ室２２内を仕切っている。すなわち、上記ブレード２８の右側の室は、上記吸入管１１が上記シリンダ室２２の内面に開口して、吸入室（低圧室）２２ａを形成している。一方、上記ブレード２８の左側の室は、（図１に示す）上記吐出口５１ａが上記シリンダ室２２の内面に開口して、吐出室（高圧室）２２ｂを形成している。
【００３６】
上記ブレード２８の両面には、半円柱状のブッシュ２５，２５が密着して、シールを行っている。上記ブレード２８と上記ブッシュ２５，２５との間は、上記潤滑油で潤滑を行っている。
【００３７】
上記偏心部２６が、上記シャフト１２と共に、偏心回転して、上記偏心部２６に外嵌された上記ローラ２７が、このローラ２７の外周面を上記シリンダ室２２の内周面に接して、公転する。
【００３８】
上記ローラ２７は、上記シリンダ室２２内で公転するに伴って、上記ブレード２８は、このブレード２８の両側面を上記ブッシュ２５，２５によって保持されて進退動する。すると、上記吸入管１１から低圧の冷媒ガスを上記吸入室２２ａに吸入して、上記吐出室２２ｂで圧縮して高圧にした後、（図１に示す）上記吐出口５１ａから高圧の冷媒ガスを吐出する。この吐出口５１ａから吐出された冷媒ガスは、マフラ室４２を経由して、マフラカバー４０の外側に排出される。
【００３９】
上記ローラ２７は、ローラ２７が受けるシリンダ２１内の圧縮ガス圧をキャンセルする方向に、第１付勢部材７１によって、付勢されている。第１付勢部材７１は、例えば引張りばねである。第１付勢部材７１の一端は、ブレード２８の先端に取り付けられ、第１付勢部材７１の他端は、シリンダ２１に取り付けられている。第１付勢部材７１は、例えば、シリンダ２１に設けられた（図示しない）凹部に、配置される。第１付勢部材７１は、シャフト１２の軸に直交する平面方向に延在するように、上記凹部に配置される。
【００４０】
上記ローラ２７は、上記第１付勢部材７１とは別の第２付勢部材７２によって、ローラ２７が受けるシリンダ２１内の圧縮ガス圧をキャンセルする方向に、付勢されている。第２付勢部材７２は、第１付勢部材７１がローラ２７に付勢する方向とは異なる方向に、ローラ２７を付勢する。第２付勢部材７２は、第１付勢部材７１と同様に、シリンダ２１およびブレード２８に取り付けられる。
【００４１】
ここで、図３に示すように、ローラ２７のシリンダ２１（シリンダ室２２）に対する位置関係について、定義する。ローラ２７が上死点の位置にあるときを、シリンダ室２２の中心を中心としたローラ２７の公転角度０°とし、ローラ２７が上死点から公転して下死点の位置にあるときを、シリンダ室２２の中心を中心としたローラ２７の公転角度１８０°とする。ローラ２７は、白抜きの矢印で示すように、順に、シリンダ２１内を揺動する。なお、上死点と下死点とを結ぶ方向をＹ方向とし、Ｙ方向に直交する方向をＸ方向とする。
【００４２】
そして、ローラ２７が１８０°の位置にあるとき、ローラ２７は、圧縮ガス圧により、ブレード２８がシリンダ室２２に進入する方向（図中、下側方向）に力を受ける。このため、第１付勢部材７１および第２付勢部材７２は、ローラ２７に対して、ブレード２８がシリンダ室２２から退出する方向（図中、上側方向）に付勢する。
【００４３】
一方、ローラ２７が０°の位置にあるとき、ローラ２７は、圧縮ガス圧により、ブレード２８がシリンダ室２２から退出する方向（図中、上側方向）に力を受ける。このため、第１付勢部材７１および第２付勢部材７２は、ローラ２７に対して、ブレード２８がシリンダ室２２に進入する方向（図中、下側方向）に付勢する。
【００４４】
次に、圧縮機の運転中に上記ローラ２７が受ける荷重についてのシミュレーションについて、説明する。
【００４５】
図４に、ローラの公転角度が変化したときのローラが受ける荷重を示す。第１付勢部材７１および第２付勢部材７２としてのばねが有る場合を実線で示し、第１付勢部材７１および第２付勢部材７２としてのばねが無い場合を二点鎖線で示す。横軸は、ローラの公転角度（図３参照）を示し、縦軸は、ローラに掛かる荷重を示す。
【００４６】
図４に示すように、ばねが無い場合は、ローラは、圧縮ガス圧や遠心力を受けて、例えば、公転角度２２０°のときに、１０００Ｎを超える大きな荷重となる。なお、圧縮ガス圧は、遠心力よりも大きい。一方、ばねが有る場合は、ローラ２７は、圧縮ガス圧や遠心力を受けるが、ばねのキャンセル方向の付勢により、例えば、公転角度２２０°のときに、８００Ｎよりも小さな荷重となる。つまり、ばねが有る場合は、ばねが無い場合に比べて、ローラが受ける荷重を、平均的に、低減できる。
【００４７】
図５に、ローラが受けるＸ方向およびＹ方向の荷重を示す。ばねが有る場合を実線で示し、ばねが無い場合を二点鎖線で示す。横軸は、ローラに掛かるＸ方向（図３参照）の荷重を示し、縦軸は、ローラに掛かるＹ方向（図３参照）の荷重を示す。
【００４８】
図５に示すように、ばねが有る場合は、ばねが無い場合に比べて、Ｘ方向およびＹ方向においてローラが受ける荷重を、平均的に、低減できる。
【００４９】
上記構成の圧縮機によれば、上記第１付勢部材７１および上記第２付勢部材７２は、上記ローラ２７が受ける上記シリンダ２１内の圧縮ガス圧をキャンセルする方向に、上記ローラ２７を付勢するので、運転時の圧縮ガス圧によるシャフト１２の撓みを抑制できる。なお、このとき、圧縮ガス圧に比べて非常に小さなローラの遠心力によるシャフトの撓みをも、抑制できる。このため、モータ３のロータ６に取り付けるバランスウェイトの使用量を低減でき、曲げモーメントの負荷を低減できることで、モータ３のロータ６の振れ回りによる振動を低減できると共に、シャフト１２の片当たりを防止できる。
【００５０】
また、上記第１付勢部材７１および上記第２付勢部材７２は、ローラ２７によるガスの圧縮行程の一部において、ローラ２７が受けるシリンダ２１内の圧縮ガス圧をキャンセルする方向とは反対方向にローラ２７を付勢するようにしてもよい。したがって、第１付勢部材７１および第２付勢部材７２は、常に、ローラ２７を一定方向に付勢する（例えば、ローラ２７に対して引張り作用を有する）必要がなく、第１付勢部材７１および第２付勢部材７２の選定や設置の設計範囲が広がる。
【００５１】
なお、上記第２付勢部材７２を省略して、上記第１付勢部材７１のみを設けるようにしてもよく、この第１付勢部材７１のみで、運転時のシャフト１２の撓みを抑制できる。
【００５２】
（第２の実施形態）
図６は、この発明の圧縮機の第２の実施形態を示している。上記第１の実施形態と相違する点を説明すると、この第２の実施形態では、第１付勢部材の取り付け位置が相違する。なお、上記第１の実施形態と同一の符号は、上記第１の実施形態と同じ構成であるため、その説明を省略する。
【００５３】
図６に示すように、第１付勢部材７１は、圧縮要素２の上側の端板５０Ａに取り付けられている。この端板５０Ａには、ブレード２８に対向する面に、凹部５０ａが設けられている。第１付勢部材７１は、シャフト１２の軸と同一方向に延在するように、凹部５０ａに配置されている。第１付勢部材７１の一端は、凹部５０ａの底面に取り付けられ、第１付勢部材７１の他端は、ブレード２８に取り付けられている。
【００５４】
したがって、上記第１付勢部材７１をシリンダ２１でなく上側の端板５０Ａに取り付けているので、第１付勢部材７１の設置が容易になる。なお、第１付勢部材７１を、上側の端板５０Ａでなく、下側の端板６０に取り付けてもよい。なお、第２付勢部材７２を省略しているが、第２付勢部材７２を第１付勢部材７１と同様に設置してもよい。
【００５５】
なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上記第１、上記第２の実施形態のそれぞれの特徴点を様々に組み合わせてもよい。また、第１、第２付勢部材を、ブレードでなく、ローラに直接に取り付けるようにしてもよい。また、第１、第２付勢部材は、引張りばね以外に、圧縮ガス圧をキャンセルする方向にローラを付勢すれば、圧縮ばねであってもよい。また、第１、第２付勢部材は、ばね以外に、ゴム等の弾性体であってもよい。また、第１、第２付勢部材は、圧縮ガス圧をキャンセルする方向にローラを付勢すれば、どのような位置であってもよい。また、付勢部材の数量を増加してもよい。また、付勢部材は、圧縮ガス圧にローラの遠心力を加えた力をキャンセルする方向に、ローラを付勢するようにしてもよい。また、圧縮要素として、ロータリタイプ以外に、スクロールタイプやレシプロタイプを用いてもよい。また、圧縮機として、縦置き型以外に、横置き型を用いてもよい。また、コイルを、複数のティース部にわたって巻いた、いわゆる分布巻きとしてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１  密閉容器
２  圧縮要素
３  モータ
５  ステータ
５１０  ステータコア
５２０  コイル
６  ロータ
６１０  ロータ本体
６２０  コイル
１２  シャフト
２１  シリンダ
２２  シリンダ室
２６  偏心部
２７  ローラ
２８  ブレード
５０，５０Ａ  上側の端板
５０ａ  凹部
６０  下側の端板
７１  第１付勢部材
７２  第２付勢部材
【図１】
2012102665.tif 000003
【図２】
2012102665.tif 000004
【図３】
2012102665.tif 000005
【図４】
2012102665.tif 000006
【図５】
2012102665.tif 000007
【図６】
2012102665.tif 000008