JP2006200527A - 圧縮機 - Google Patents

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Abstract

【課題】運転中、ロータの振れ回りを抑制して、ロータの振動および騒音を減少した圧縮機を提供することにある。
【解決手段】モータのロータ6によって、駆動軸12を介して、圧縮部を駆動させる。上記駆動軸12の一端部は、上記圧縮部に支持され、上記駆動軸12の自由端側である他端部は、上記ロータ6を取り付けている。上記駆動軸12の自由端の上記ロータ6の端面に、第1のバランスウエイト71を設けている。上記駆動軸12の中心12aを、上記ロータ6の中心6aに対して、上記第1のバランスウエイト71側に変位させている。圧縮機の運転中、上記ロータ6の中心6aの偏心量は、上記ロータ6の上記駆動軸12の撓みによる移動量と、略釣り合う。
【選択図】図3

Description

この発明は、例えば、空気調和機等に使用されるロータリ圧縮機等の圧縮機に関する。
従来より、圧縮機は、モータのロータによって、駆動軸を介して、圧縮部を駆動している。上記駆動軸の一端部は、上記圧縮部のハウジングに支持され、上記駆動軸の自由端側である他端部は、上記ロータを取り付けている。上記駆動軸の一端部に、上記圧縮部のローラを嵌合する偏心ピンを設けている。
上記偏心ピンに遠い側の上記ロータの端面には、上記駆動軸に関して上記偏心ピンと同じ側に、第1のバランスウエイトが設けられている。上記偏心ピンに近い側の上記ロータの端面には、上記駆動軸に関して上記第1のバランスウエイトと反対側に、第2のバランスウエイトが設けられている。
図4に示すように、上記駆動軸101の他端部(自由端側)からみて、上記ロータ102の中心と、上記駆動軸101の中心とは、同心である(特開平6−2689号公報:特許文献1参照)。
しかしながら、上記従来の圧縮機では、図4に示すように、上記ロータ102の中心と、上記駆動軸101の中心とは、同心であるので、圧縮機の運転中、上記ロータ102の回転によって、矢印A方向に示すように、上記第1のバランスウエイト103の遠心力が生じる。
この第1のバランスウエイト103の遠心力によって、上記駆動軸101の自由端側が撓んだ状態で、上記ロータ102が振れ回る。そして、このロータ102の振れ回りによって、上記ロータ102には、振動および騒音が生じる。
特開平6−2689号公報(図12)
そこで、この発明の課題は、運転中、ロータの振れ回りを抑制して、ロータの振動および騒音を減少した圧縮機を提供することにある。
上記課題を解決するため、この発明の圧縮機は、
圧縮部と、モータと、このモータのロータを自由端側に設けると共にこのモータに関して上記圧縮部側に偏心ピンを有する駆動軸とを備え、
上記ロータの軸方向先端側に設けた第1のバランスウエイトと上記ロータの中心との間に、上記駆動軸の中心を設定することにより、上記第1のバランスウエイトの遠心力による上記駆動軸の撓みを低減するようにしたことを特徴としている。
この発明の圧縮機によれば、上記ロータの軸方向先端側に設けた第1のバランスウエイトと上記ロータの中心との間に、上記駆動軸の中心を設定することにより、上記第1のバランスウエイトの遠心力による上記駆動軸の撓みを低減するようにしているので、上記ロータの振れ回りが抑制され、上記ロータの振動および騒音が減少する。
また、この発明の圧縮機は、
圧縮部のローラに嵌合する偏心ピンを有する駆動軸の自由端側に設けたモータのロータが回転することにより、上記駆動軸に撓みが生じる圧縮機において、
上記ロータの軸方向先端側に設けた第1のバランスウエイトと上記ロータの中心との間に、上記駆動軸の中心を設定することにより、上記第1のバランスウエイトの遠心力による上記駆動軸の撓みを低減するようにしたことを特徴としている。
この発明の圧縮機によれば、上記ロータの軸方向先端側に設けた第1のバランスウエイトと上記ロータの中心との間に、上記駆動軸の中心を設定することにより、上記第1のバランスウエイトの遠心力による上記駆動軸の撓みを低減するようにしているので、上記ロータの振れ回りが抑制され、上記ロータの振動および騒音が減少する。
また、この発明の圧縮機は、
圧縮部のローラに嵌合する偏心ピンの両側における駆動軸を上記圧縮部のハウジングで支持する一方、上記駆動軸の自由端側にモータのロータを取り付けると共に、上記圧縮部に遠い側の上記ロータの端面側に設けた第1のバランスウエイトは、上記偏心ピンの偏心方向と同じ方向に設置される一方、上記圧縮部に近い側の上記ロータの端面側に設けた第2のバランスウエイトは、上記偏心ピンの偏心方向と逆方向に設置された圧縮機において、
上記駆動軸の中心を、上記ロータの中心に対して、上記第1のバランスウエイト側に変位させていることを特徴としている。
この発明の圧縮機によれば、圧縮機の運転中、上記ロータは、上記駆動軸の撓みによって、上記駆動軸の中心から離れた位置を軸として、回転する。このとき、上記駆動軸の中心を、上記ロータの中心に対して、上記第1のバランスウエイト側に変位させているので、上記ロータの駆動軸の撓みによる移動量と、上記ロータの中心の偏心量とが、略釣り合う。
このように、圧縮機の運転中、上記ロータの駆動軸の撓みによる移動量が、上記ロータの中心の偏心量によって打ち消され、上記ロータの中心が、上記ロータの回転中心となるので、上記ロータの振れ回りが抑制され、上記ロータの振動および騒音が減少する。
この発明の圧縮機によれば、上記駆動軸の中心を、上記ロータの中心に対して、上記第1のバランスウエイト側に変位させているので、圧縮機の運転中、上記ロータの振れ回りが抑制され、上記ロータの振動および騒音が減少する。
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。
(第1の実施形態)
図1は、この発明の圧縮機の第1実施形態である正面断面図を示している。この圧縮機は、いわゆる高圧ドーム型のロータリ圧縮機であって、ケーシング1内に圧縮部2を下にモータ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、駆動軸12を介して、上記圧縮部2を駆動するようにしている。
上記圧縮部2は、図示しないアキュムレータから吸入管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。
上記圧縮機は、圧縮した高温高圧の吐出ガスを、上記圧縮部2から吐出してケーシング1の内部に満たすと共に、上記モータ3のステータ5とロータ6との間の隙間を通して、上記モータ3を冷却した後、吐出管13から外部に吐出するようにしている。上記ケーシング1内の高圧領域の下部に、潤滑油9を溜めている。
上記圧縮部2は、シリンダ本体21と、このシリンダ本体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部材50および下側の端板部材60とを備える。上記シリンダ本体21、上記上側の端板部材50および上記下側の端板部材60によって、シリンダ室22を形成する。
上記上側の端板部材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、上記駆動軸12に挿通されている。上記本体部51には、上記シリンダ室22に連通する上記吐出口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本体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。
上記本体部51には、上記吐出弁31を覆うように、カップ型のマフラ本体40が取り付けられている。このマフラ本体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。上記マフラ本体40は、上記ボス部52に挿通されている。
上記マフラ本体40および上記上側の端板部材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。
上記マフラ本体40は、孔部43を有する。この孔部43は、上記マフラ室42と上記マフラ本体40の外側とを連通する。
上記下側の端板部材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、上記駆動軸12に挿通されている。
要するに、上記駆動軸12の一端部は、上記上側の端板部材50および上記下側の端板部材60に支持されている。すなわち、上記駆動軸12は、片持ちである。上記駆動軸12の一端部(支持端側)は、上記シリンダ室22の内部に進入している。
上記駆動軸12の支持端側には、上記圧縮部2側の上記シリンダ室22内に位置するように、偏心ピン26を設けている。この偏心ピン26は、ローラ27に嵌合している。このローラ27は、上記シリンダ室22内で、公転可能に配置され、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。
言い換えると、上記駆動軸12の一端部は、上記偏心ピン26の両側において、上記圧縮部2のハウジング7で支持されている。このハウジング7は、上記上側の端板部材50および上記下側の端板部材60を含む。
ここで、上記シリンダ室22の圧縮作用を説明する。
図2に示すように、上記ローラ27に一体に設けたブレード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。
上記ブレード28の両面には、半円形状のブッシュ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9で潤滑を行っている。
そして、上記偏心ピン26が、上記駆動軸12と共に、偏心回転して、上記偏心ピン26に嵌合した上記ローラ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。
上記ローラ27が、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。
その後、図1に示すように、上記吐出口51aから吐出された冷媒ガスは、上記マフラ室52を経由して、上記マフラ本体40の外側に排出される。
図1に示すように、上記ロータ6は、上記駆動軸12の自由端側である他端部に取り付けられている。上記偏心ピン26に遠い側の上記ロータ6の端面には、第1のバランスウエイト71が設けられている。つまり、この第1のバランスウエイト71は、上記圧縮部2に対向する上記ロータ6の端面と反対側の上記ロータ6の端面に取り付けられている。この第1のバランスウエイト71は、上記駆動軸12に関して上記偏心ピン26の中心と同じ側に位置している。すなわち、上記第1のバランスウエイト71は、上記偏心ピン26の偏心方向と同じ方向に偏心している。
上記偏心ピン26に近い側の上記ロータ6の端面には、第2のバランスウエイト72が設けられている。つまり、この第2のバランスウエイト72は、上記圧縮部2に対向する上記ロータ6の端面に取り付けられている。この第2のバランスウエイト72は、上記駆動軸12に関して上記第1のバランスウエイト71と反対側に位置している。すなわち、上記第2のバランスウエイト72は、上記偏心ピン26の偏心方向と逆方向に設置されている。
図3に示すように、上記第1のバランスウエイト71は、略円弧状に形成されている。また、図示しないが、上記第2のバランスウエイト72も同様に、略円弧状に形成されている。
そして、上記駆動軸12の中心12aを、上記ロータ6の中心6aに対して、上記第1のバランスウエイト71側に変位させている。なお、図3では、わかりやすいように、上記ロータ6の中心6aと上記駆動軸12の中心12aとの間の距離(上記ロータ6の中心6aの偏心量)を、誇張してえがいている。また、従来の駆動軸101の位置を、仮想線にて示している。
そして、圧縮機の運転中、上記駆動軸12の中心(軸)12aは、上記ロータ6の回転によって生じる上記第1のバランスウエイト71の(矢印B方向の)遠心力により撓んで、上記第1のバランスウエイト71の方向に移動する。このとき、上記駆動軸12の中心12aの移動量は、上記ロータ6の中心6aと上記駆動軸12の中心12aとの間の距離(上記ロータ6の中心6aの偏心量)と、略釣り合う。
したがって、圧縮機の運転中、上記ロータ6の中心6aが上記ロータ6の回転中心となるので、上記ロータ6の振れ回りが抑制され、上記ロータ6の振動および騒音が減少する。すなわち、上記ロータ6の軸方向先端側に設けた上記第1のバランスウエイト71と上記ロータ6の中心6aとの間に、上記駆動軸12の中心12aを設定することにより、上記第1のバランスウエイト71の遠心力による上記駆動軸12の撓みを低減するようにしている。
要するに、上記ロータ6の中心6aの偏心量は、上記駆動軸12の撓みを補正するような量である。詳しく述べると、上記ロータ6の中心6aの偏心量は、運転周波数と極数+1の積の値と上記ロータ6の固有周波数とが一致する運転周波数における上記駆動軸12の撓み量である。例えば、この偏心量は、数μm〜1mm未満である。なお、通常のロータリタイプの圧縮機において、この偏心量が、数μm〜200μmであっても、上記駆動軸12の撓みを補正し得る。また、上記ロータ6の偏心方向は、上記駆動軸12の撓み量をキャンセルする方向である。
このように、本発明では、上記ロータ6の固有周波数と、振れ回りにより発生する加振力の周波数とが一致する運転周波数時に、上記ロータ6の振れ回りが抑制され、加振力が減少し、上記ロータ6の振動および騒音が減少する。
これに対して、図4に示す従来例では、上記ロータ102の中心と上記駆動軸101の中心とは、同心であるので、圧縮機の運転中、上記駆動軸101が撓んだ状態で、上記ロータ102が振れ回る。そして、このロータ102の振れ回りにより、運転周波数と極数+1の積の周波数の加振力が発生する。この加振力が上記ロータ102の固有周波数と一致することで、上記ロータ102は共振して、騒音が発生する。
(第2の実施形態)
図5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(図1)と相違する点を説明すると、この第2の実施形態では、圧縮部の構成、および、圧縮部とモータの位置関係が、相違している。なお、図1の上記第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。
上記ケーシング1内に下から上に順に、モータ3、および、圧縮部220を配置している。
上記モータ3は、上記圧縮部220に吸入されるべき低圧の冷媒ガスが満たされる上記ケーシング1内の領域に配置されている。具体的には、上記ケーシング1内は、上記圧縮部220を挟んで高圧領域Hと低圧領域Lとに区画され、上記モータ3は、上記低圧領域Lに配置されている。この圧縮機は、いわゆる、低圧ドーム型である。
上記圧縮部3は、上記ケーシング1に取り付けられる本体部221と、この本体部221に固定され支持される固定スクロール222と、この固定スクロール222に噛み合う旋回スクロール223とを有する。
上記本体部221は、例えば軸受を介して、上記モータ3の上記ロータ6に固定された駆動軸212を挿通しつつ、この駆動軸212の一端側を保持している。上記固定スクロール222は、鏡板に渦捲き状のラップを有し、上記旋回スクロール223と互いに噛み合って複数の圧縮室224を形成する。
上記旋回スクロール223は、上記駆動軸212の一端の偏心ピン226に空転自在に取り付けられ、上記駆動軸212の回転により、旋回する。
上記本体部221は、上記低圧領域Lと上記圧縮室224とを連通する吸入孔221aを有し、上記固定スクロール222は、上記高圧領域Hと上記圧縮室224とを連通する吐出孔222aを有する。
上記モータ3の上記ロータ6の先端側(下端)には、上記駆動軸212の中心212aに関して上記偏心ピン226の偏心方向と同じ方向に、第1のバランスウエイト271が設けられている。
上記駆動軸212の上記偏心ピン226側には、上記駆動軸212の中心212aに関して上記偏心ピン226の偏心方向と逆方向に、第2のバランスウエイト272が設けられている。
そして、上記第1の実施形態と同様に、上記第1のバランスウエイト271と上記ロータ6の中心6aとの間に、上記駆動軸212の中心212aを設定している。
上記ケーシング1には、冷媒ガスの吸入管11、および、冷媒ガスの吐出管13が設けられている。上記吸入管11は、上記モータ3の上記ステータ21と上記圧縮部3との間の上記低圧領域Lに開口している。上記吐出管13は、上記高圧領域Hに開口している。
次に、上記圧縮機の作用を説明する。
冷媒ガスは、上記吸入管11から上記ケーシング1内の上記低圧領域Lに吸入され、上記吸入孔221aから上記圧縮室224に吸入され、上記モータ3の運転により圧縮される。そして、圧縮された冷媒ガスは、上記吐出孔222aから上記ケーシング1内の上記高圧領域Hに吐出され、上記吐出管13から上記ケーシング1の外側へ吐出される。
上記構成のスクロールタイプの圧縮機によれば、上記第1のバランスウエイト271と上記ロータ6の中心6aとの間に、上記駆動軸212の中心212aを設定しているので、上記第1のバランスウエイト271の遠心力による上記駆動軸212の撓みを低減する。したがって、上記ロータ6の振れ回りが抑制され、上記ロータ6の振動および騒音が減少する。
(第3の実施形態)
図6は、この発明の圧縮機の第3の実施形態を示している。上記第1の実施形態(図1)と相違する点を説明すると、この第3の実施形態では、圧縮部の構成が相違している。なお、図1の上記第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。
この第3の実施形態の圧縮部320は、シリンダ本体321と、このシリンダ本体321のシリンダ室321aに進退自在に嵌合するピストン322と、このピストン322に連結される連接棒323とを有する。
上記連接棒323の一端は、上記ピストン322に連結され、上記連接棒323の他端は、上記モータ3の上記ロータ6に固定された駆動軸212に連結されている。
上記駆動軸312は、上記ロータ6に関して上記圧縮部320側の端部に、偏心ピン326を有する。この偏心ピン326に、上記連接棒323の他端が連結されている。つまり、上記連接棒323は、上記駆動軸312の回転運動を、上記ピストン322の往復直線運動に変換する。
上記モータ3の上記ロータ6の先端側(上端)には、上記駆動軸312の中心312aに関して上記偏心ピン326の偏心方向と同じ方向に、第1のバランスウエイト371が設けられている。
上記モータ3の上記ロータ6の基端側(下端)には、上記駆動軸312の中心312aに関して上記偏心ピン326の偏心方向と逆方向に、第2のバランスウエイト372が設けられている。
そして、上記第1の実施形態と同様に、上記第1のバランスウエイト371と上記ロータ6の中心6aとの間に、上記駆動軸312の中心312aを設定している。
次に、上記圧縮機の作用を説明する。
上記ピストン322が上記シリンダ室321aで下死点の位置から上死点の位置に移動するときに、冷媒ガスが上記シリンダ室321aへ吸引される。その後、上記ピストン322が上死点の位置から下死点の位置に移動するときに、冷媒ガスは上記シリンダ室321aで圧縮されて上記シリンダ室321aの外側に吐出される。
なお、上記シリンダ室321aが負圧のときに開くように上記シリンダ本体321に取り付けられた弁によって、冷媒ガスは上記シリンダ室321aに吸入される。一方、上記シリンダ室321aが正圧のときに開くように上記シリンダ本体321に取り付けられた弁によって、冷媒ガスは上記シリンダ室321aから吐出される。
上記構成のレシプロタイプの圧縮機によれば、上記第1のバランスウエイト371と上記ロータ6の中心6aとの間に、上記駆動軸312の中心312aを設定しているので、上記第1のバランスウエイト371の遠心力による上記駆動軸312の撓みを低減する。したがって、上記ロータ6の振れ回りが抑制され、上記ロータ6の振動および騒音が減少する。
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のバランスウエイト71,271,371および上記第2のバランスウエイト72,272,372の少なくとも一方を、上記駆動軸12,212,312に、設けてもよい。
本発明の圧縮機の第1実施形態を示す正面断面図である。 圧縮機の要部の平面図である。 圧縮機の駆動軸の自由端側からみたロータの平面図である。 従来の圧縮機の駆動軸の自由端側からみたロータの平面図である。 本発明の圧縮機の第2実施形態を示す正面断面図である。 本発明の圧縮機の第3実施形態を示す正面断面図である。
符号の説明
1 ケーシング
2,220,320 圧縮部
3 モータ
5 ステータ
6 ロータ
6a (ロータの)中心
7 ハウジング
9 潤滑油
12,212,312 駆動軸
12a,212a,312a (駆動軸の)中心
21 シリンダ本体
22 シリンダ室
22a 吸入室
22b 吐出室
25 ブッシュ
26,226,326 偏心ピン
27 ローラ
28 ブレード
31 吐出弁
40 マフラ本体
42 マフラ室
43 孔部
50 (上側の)端板部材
51 本体部
51a 吐出口
52 ボス部
60 (下側の)端板部材
61 本体部
62 ボス部
71,271,371 第1のバランスウエイト
72,272,372 第2のバランスウエイト
221 本体部
222 固定スクロール
223 旋回スクロール
224 圧縮室
321 シリンダ本体
321a シリンダ室
322 ピストン
323 連接棒

Claims (3)

  1. 圧縮部(2,220,320)と、モータ(3)と、このモータ(3)のロータ(6)を自由端側に設けると共にこのモータ(3)に関して上記圧縮部(2,220,320)側に偏心ピン(26,226,326)を有する駆動軸(12,212,312)とを備え、
    上記ロータ(6)の軸方向先端側に設けた第1のバランスウエイト(71,271,371)と上記ロータ(6)の中心(6a)との間に、上記駆動軸(12,212,312)の中心(12a,212a,312a)を設定することにより、上記第1のバランスウエイト(71,271,371)の遠心力による上記駆動軸(12,212,312)の撓みを低減するようにしたことを特徴とする圧縮機。
  2. 圧縮部(2)のローラ(27)に嵌合する偏心ピン(26)を有する駆動軸(12)の自由端側に設けたモータ(3)のロータ(6)が回転することにより、上記駆動軸(12)に撓みが生じる圧縮機において、
    上記ロータ(6)の軸方向先端側に設けた第1のバランスウエイト(71)と上記ロータ(6)の中心(6a)との間に、上記駆動軸(12)の中心(12a)を設定することにより、上記第1のバランスウエイト(71)の遠心力による上記駆動軸(12)の撓みを低減するようにしたことを特徴とする圧縮機。
  3. 圧縮部(2)のローラ(27)に嵌合する偏心ピン(26)の両側における駆動軸(12)を上記圧縮部(2)のハウジング(7)で支持する一方、上記駆動軸(12)の自由端側にモータ(3)のロータ(6)を取り付けると共に、上記圧縮部(2)に遠い側の上記ロータ(6)の端面側に設けた第1のバランスウエイト(71)は、上記偏心ピン(26)の偏心方向と同じ方向に設置される一方、上記圧縮部(2)に近い側の上記ロータ(6)の端面側に設けた第2のバランスウエイト(72)は、上記偏心ピン(26)の偏心方向と逆方向に設置された圧縮機において、
    上記駆動軸(12)の中心(12a)を、上記ロータ(6)の中心(6a)に対して、上記第1のバランスウエイト(71)側に変位させていることを特徴とする圧縮機。
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