JPH07208366A - ロータリ圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】従来、別体部品であるベーンとローラとを一体
化した構造とし、かつ多気筒とする。 【効果】耐久性が高く、低振動のロータリ圧縮機を提供
する事が出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はロータリ型の容積型機械
に係り、特に、冷凍機や空気調和機の冷凍サイクル用と
して用いるのに好適なロータリ圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のロータリ圧縮機は、例えば、実開
平3−129794 号公報に記載されている様に、ローラとベ
ーンとは完全に別体となっており、シリンダに設けられ
たベーンスロットに滑動可能に組み込まれたベーンの先
端円弧部を背圧やばね力によりローラの円筒外周に線接
触により押しつけて気密を維持する構造であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術では、
ベーンの先端円弧部がローラの円筒外周に線接触により
押しつけられるので局部的な面圧が非常に高く、過酷な
運転状態では摩耗・焼き付きが発生して圧縮機の信頼性
を低下させるという問題があった。また、ロータリ圧縮
機はスクロール型圧縮機に比較してトルク変動が大きく
振動が大きいという問題があった。

【０００４】本発明の目的は、ロータリ圧縮機でベーン
先端とローラ外周とが線接触しながら摺動するのを避け
るとともに、トルク変動を低減し高信頼性かつ低振動の
ロータリ圧縮機を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記本発明の目的は、ベ
ーンとローラとを、ベーンの平行な二平面とローラの円
筒状外周面の中心軸とが互いに平行となる状態で結合も
しくは一体成形し、更にベーンを、シリンダの円筒状内
周面の中心軸と平行なシリンダ上の一軸線廻りの揺動運
動と前記一軸線を含む平面内での進退運動が可能な様
に、シリンダにより支持する構造とし、かつ、そのベー
ンとローラの一体部材及びシリンダの対を複数として多
気筒化し、更に、その気筒数をｎ気筒とした時にそれぞ
れの気筒における圧縮室の位相を約（３６０／ｎ）度ず
つずらす事により達成される。

【０００６】

【作用】上記の課題を解決するための手段の構造によれ
ば、ローラの中心が駆動機構により公転運動をした時、
ローラはその中心軸廻りに微小量だけ揺動して結合もし
くは一体成形されたベーンをシリンダの円筒状内周面の
中心軸と平行なシリンダ上の一軸線の方向に向ける事が
可能である。この時、ベーンは前記シリンダ上の一軸線
に対してその廻りに微小量だけ揺動しながら進退運動を
繰り返す。ベーンの上記揺動運動と進退運動が可能な様
にシリンダがベーンを支持する構造とする事により、ベ
ーンとローラとを結合もしくは一体成形してもローラと
シリンダとの間の空間をベーンによって仕切る事が出
来、ベーンとローラとが全く摺動を行わずそれらの間で
摩耗が発生しないロータリ圧縮機を構成する事が可能と
なり、信頼性の向上を図る事が出来る。

【０００７】また、ベーンとローラとを結合もしくは一
体成形した場合、その一体部材の揺動運動、特にローラ
部の慣性モーメントにより慣性力に起因するトルク変動
が発生するが、この課題を解決するための手段の構造で
は多気筒（ｎ気筒）とし、かつ、その位相を（３６０／
ｎ）度ずつずらす事により別の気筒で圧縮仕事に伴って
発生するトルク変動と前記慣性力に起因して発生するト
ルク変動とを互いに打ち消し合わせて全体のトルク変動
幅を縮小でき、単に多気筒化する以上に振動の低減を図
る事が出来る。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図６によ
り説明する。図１は本発明の一実施例の二気筒ロータリ
圧縮機の側断面図、図２は図１におけるＩ−Ｉ断面図、
図３は圧縮機駆動用のモータを９０°ずつ回転させた場
合の図２における各部品の動きを説明した図、図４は本
発明の一実施例として示した二気筒ロータリ圧縮機のト
ルク変動を示した図、図５は従来のロータリ圧縮機のポ
ンプ部分の断面図、図６は従来のロータリ圧縮機の単気
筒及び二気筒におけるトルク変動を示した図である。

【０００９】図１ないし図４に示す本発明の一実施例で
ある二気筒ロータリ圧縮機で、第一シリンダ１及び第二
シリンダ２にはそれぞれ中央部に孔部１ａ，２ａが形成
されており、その両端部を閉塞する様に第一プレート部
材３，第二プレート部材４，第三プレート部材５とがボ
ルト６により固定されている。その際、第一プレート部
材３，第三プレート部材５の中央部のボス部３ａ，５ａ
に形成された孔部３ｂ，５ｂの中心軸の各々が、第一シ
リンダ１及び第二シリンダ２の孔部１ａ，２ａの共通中
心軸と同軸となる様に固定されている。第三プレート部
材５，第一シリンダ１，第二プレート部材４，第二シリ
ンダ２とが固定された第一プレート部材３の外周部はチ
ャンバ７に固定されている。チャンバ７には、また、圧
縮機駆動用モータのステータ部８が固定されており、ス
テータ部８の内周には、その外周と微小な隙間を持った
ロータ部９が組み込まれ全体として圧縮機用モータを形
成している。孔部３ｂ，５ｂにはクランクシャフト１０
が軸受支持されており、クランクシャフト１０の端部に
はロータ部９が固定されている。クランクシャフト１０
には第一シリンダ１と第二シリンダ２の孔部１ａ，２ａ
中に対応した位置にクランクシャフト１０の中心軸と偏
心した円筒形状のクランクピン部１０ａ，１０ｂが偏心
方向を１８０°ずらして形成されている。第一シリンダ
１と第二シリンダ２の孔部１ａ，２ａ中にはそれぞれ円
筒形状のローラ１１，１２がクランクピン部１０ａ，１
０ｂにより回転支持されて組み込まれている。

【００１０】ローラ１１，１２の外周の一か所にはそれ
ぞれベーン１３，１４が一体に溶接等の方法で固定され
ているが、その際にベーン１３，１４の平行な二平面が
それぞれローラ１１，１２の円筒面の中心軸と平行とな
る様に固定されている。第一シリンダ１，第二シリンダ
２の円筒状内周面１ａ，２ａの外側には円筒状内周面１
ａ，２ａの中心軸と平行な中心軸を持つ孔部１ｂ，２ｂ
が形成されており、孔部１ｂ，２ｂのシリンダ中心側と
その反対側とはそれぞれシリンダ中央部の空間と孔部１
ｂ，２ｂの外側に設けた別の空間１５，１６に連通して
いる。ベーン１３，１４はそれぞれ孔部１ｂ，２ｂに挿
入されているが、ベーン１３と孔部１ｂ及び、ベーン１
４と孔部２ｂとの間にはベーン１３、あるいは１４の平
面部に滑動可能に当接する平面部と孔部１ｂあるいは２
ｂの円筒状内周面に滑動可能に当接する円筒面とを有す
る滑動部材１７がベーン１３，１４をはさみ込んだ状態
で組み込まれており、この結果、ベーン１３，１４は孔
部１ｂ，２ｂの中心軸を含む平面内の進退運動と中心軸
廻りの揺動運動とが可能に、第一シリンダ１，第二シリ
ンダ２により支持されている。ベーン１３，１４のロー
ラ１１，１２との結合部と反対側の先端部はそれぞれ空
間１５，１６の中で運動し第一シリンダ１，第二シリン
ダ２と干渉する事は無い。

【００１１】さて、圧縮機駆動用モータのロータ部９が
回転すると、これに固定されたクランクシャフト１０も
回転する。これに伴いクランクシャフト１０に偏心して
形成されたクランクピン部１０ａ，１０ｂも回転し、ロ
ーラ１１，１２に公転運動が与えられる。図３は圧縮機
駆動用モータのロータ部９が９０°ずつ回転した時のロ
ーラ１１とこれに一体になったベーン１３の運動を示し
た図であるが、ローラ１１は一体となったベーン１３が
常にシリンダの孔部１ｂの中心方向を向くようにクラン
クシャフト１０のクランクピン部１０ａの中心廻りに図
３の面内で若干の角度だけ揺動運動を行いながらその中
心が公転運動をする。ベーン１３は第一シリンダ１の孔
部１ｂの中心軸を含む平面内の進退運動と中心軸廻りの
揺動運動を行うが、ベーン１３と第一シリンダ１の孔部
１ｂとの間の隙間のシールは滑動部材１７が挿入される
事により保たれる。従って、第一シリンダ１，ローラ１
１，ベーン１３および第一プレート部材３，第二プレー
ト部材４により密閉空間である圧縮室が形成され、圧縮
機駆動用モータのロータ部９の回転に伴い、図３の様に
その容積の増減を繰り返す。また、同様に第二シリンダ
２内でもクランクピン部１０ｂが１０ａに対して１８０
度偏心方向がずれている事と第二シリンダ２の孔部２ｂ
が第一シリンダ１の孔部１ｂと同一方向に形成されてい
る事により、第一シリンダ１内と１８０度位相がずれた
状態で容積の増減が繰り返される。

【００１２】チャンバ７の両端開口部には第一サイドチ
ャンバ１８と第二サイドチャンバ１９とが溶接されて、
全体として密閉容器を形成している。作動気体は図２に
示す吸入口２０より圧縮機内に流入し、第一プレート部
材３に形成された吸入通路３ｃ，第一シリンダ１に形成
された吸入通路１ｃ、及び第二プレート部材４，第二シ
リンダ２に形成された吸入通路（図示せず）などを通過
した後、第一シリンダ１の吸入孔１ｄや第二シリンダ２
の吸入孔（図示せず）より第一シリンダ１内や第二シリ
ンダ２内へ吸入された後、圧縮室容積の増減により圧縮
室内で圧縮され、第一プレート部材３あるいは第三プレ
ート部材５に形成された吐出ポート（図示せず）から吐
出弁２１，２２，吐出弁押さえ２３，２４を通過して吐
き出される。その後、モータ室を通過して第二サイドチ
ャンバ１９に設けられた吐出口２５から圧縮機外に流出
する。

【００１３】本実施例では、ローラ１１とベーン１３及
びローラ１２とベーン１４とを一体にしているため、図
６に示した従来構造例であるローラ２６とベーン２７が
別体の構造に比べてローラとベーンが離脱するのを防止
するために必要であった予圧ばね２８と背圧が不要にな
るという効果がある。また、図６の構造ではベーン２７
先端とローラ２６外周の接触部、ベーン２７とシリンダ
２９のスリット部との接触部が線接触ないしそれに近い
接触形態となるので、予圧ばね２８と背圧およびベーン
２７に直接作用する圧縮気体の圧力により局部的な集中
荷重が作用するのに対して、本実施例の構造ではベーン
１３，１４に直接作用する圧縮気体の圧力は滑動部材１
７を介した第一シリンダ１及び第二シリンダ２の孔部１
ｂ，２ｂとクランクシャフトのクランクピン部１０ａ，
１０ｂとで支持する事になり、全て面接触によって支持
する事が出来る。すなわち、ベーン１３，１４周りの摺
動部の摺動面圧を従来構造に比べて大幅に低減し耐久性
を向上出来る。

【００１４】更に、本実施例では、シリンダに設けられ
たベーン１３，１４先端が運動を行う空間１５，１６
は、チャンバ７，第一サイドチャンバ１８，第二サイド
チャンバ１９に囲まれた高圧の密閉容器内と連通してい
るために高圧となっており、ミスト状の潤滑油が存在し
ている。この結果、空間１５，１６と圧縮室内との間に
は圧力勾配があり、滑動部材１７の円筒面とシリンダの
孔部１ｂ，２ｂの間や滑動部材１７の平面部とベーン１
３，１４平面部の間に冷媒の流れが出来て、その流れに
より潤滑油が供給されるため、その部分を潤滑出来る。
なお、この効果は単気筒の場合でも同様に得られる。

【００１５】一方、公知の技術として、従来のロータリ
圧縮機で、その気筒数を複数（ｎ気筒）とし、かつその
それぞれの気筒の位相を（３６０／ｎ）度ずつずらす事
によりトルク変動幅を縮小して振動を低減出来る事が知
られている。例えば、図６に示す従来のロータリ圧縮機
の単気筒及び二気筒における圧縮仕事に伴うトルク変動
を示した図によれば、単気筒のトルク変動線である図６
のＡに対し、二気筒のトルク変動線である図６のＢでは
１８０（３６０／ｎ）度位相のずれた単気筒の２本のト
ルク変動線図が互いの山と谷を打ち消し合って、その合
成波の振幅は単気筒の場合より縮小している事が分か
る。これに対し、本実施例ではローラ１１とベーン１
３、あるいはローラ１２とベーン１４の一体化された部
材が揺動運動をする事で発生する慣性力のトルク変動が
圧縮仕事に伴うトルク変動を更に打ち消す事が出来、従
来の多気筒型よりも更に低振動を実現出来る。即ち、本
発明の一実施例として図４に示した二気筒の場合のトル
ク変動を示した図で、従来機構と同様に現われる圧縮仕
事に伴うトルク変動線である図４のＡと本発明の構造に
より新たにローラ１１とベーン１３、あるいはローラ１
２とベーン１４の一体化された部材の揺動運動に伴って
発生する慣性力によるトルク変動線である図４のＢと
は、山と谷，谷と山とが重なる関係となる。その結果、
互いにトルク変動を打ち消し合って、その合成トルク変
動線である図４のＣにおける変動幅は、従来機構の二気
筒型のトルク変動線である図６のＢの変動幅よりも更に
小さくなり、一層の低振動化が図れる。

【００１６】特に、一般に振動の増大する高速回転時で
も、本実施例によれば、ローラ１１とベーン１３、ある
いはローラ１２とベーン１４の一体化された部材の揺動
運動に伴って発生する慣性力によるトルク変動がより増
大する事によって上記のトルク変動を打ち消し合う効果
が大きくなり低速回転時よりも更に振動を低減する事が
可能となる。

【００１７】なお、本実施例では二気筒を対象としてい
るが、３気筒以上の多気筒型であっても、気筒数をｎと
した時、そのそれぞれの気筒の位相を（３６０／ｎ）度
ずつずらす事により、同様の効果を得る事が出来る。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、ロータリ圧縮機で、耐
久性が高く、低振動のロータリ圧縮機を提供することが
出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の二気筒ロータリ圧縮機の側
断面図。

【図２】図１におけるＩ−Ｉ断面図。

【図３】圧縮機駆動用のモータを９０°ずつ回転させた
場合の図２における各部品の動きの説明図。

【図４】本発明の一実施例として示した二気筒ロータリ
圧縮機のトルク変動を示した説明図。

【図５】従来のロータリ圧縮機のポンプ部分の断面図。

【図６】従来のロータリ圧縮機の単気筒及び二気筒にお
けるトルク変動を示した説明図。

【符号の説明】

２…第二シリンダ、２ａ…円筒状内周面、３…第一プレ
ート部材、３ａ，５ａ…ボス部、３ｂ，５ｂ…孔部、４
…第二プレート部材、５…第三プレート部材、６…ボル
ト、７…チャンバ、８…モータのステータ部、９…モー
タのロータ部、１０…クランクシャフト、１０ａ，１０
ｂ…シャフトピン部、１１，１２…ローラ、１３，１４
…ベーン、１５，１６…空間、１８…第一サイドチャン
バ、１９…第二サイドチャンバ、２１，２２…吐出弁、
２３，２４…吐出弁押さえ、２５…吐出口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状内周面を持つ複数のシリンダと、前
   記複数のシリンダの各々の前記円筒状内周面の両端部を
   閉塞する複数のプレート部材と、前記シリンダと前記プ
   レート部材とに囲まれた複数の空間のそれぞれの中でそ
   の円筒状外周面が前記シリンダの前記円筒状内周面と常
   に微小な隙間を維持しながら公転運動をする複数のロー
   ラと、前記複数のローラの各々に公転運動を与える駆動
   機構部品と、前記シリンダの前記円筒状内周面と前記ロ
   ーラの前記円筒状外周面と前記プレート部材とにより囲
   まれた複数の空間を更に前記複数の空間に仕切る複数の
   ベーンとを構成要素に持ち、前記複数のローラの各々の
   公転運動に伴い前記複数の空間のそれぞれの容積が変化
   する事を利用して各々の圧縮室内で気体の圧縮を行う多
   気筒型のロータリ圧縮機において、前記ベーンと前記ロ
   ーラとは、前記ベーンの平行な二平面と前記ローラの前
   記円筒状外周面の中心軸とが互いに平行となる状態で、
   結合もしくは一体成形されており、前記ベーンは、前記
   シリンダの前記円筒状内周面の中心軸と平行な前記シリ
   ンダ上の一軸線廻りの揺動運動と前記一軸線を含む平面
   内での進退運動が可能な様に、前記シリンダにより支持
   される構造である事を特徴とするロータリ圧縮機。