JPH08303375A - ロータリ圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】クランク軸の低速回転時にのみローラの内径部
に当接して摺動し、高速回転時にはローラの内径部より
離脱するように、クランク軸偏心部に当接部材を備え
た。また、ばね当接部材、重心、クランク軸の偏心方向
に対する当接部材の稼動方向の角度、熱応動型金属によ
る当接部材の反応温度を適切にし、ローラ内径への当接
力および当接部材がローラの内径部から離脱するクラン
ク軸の回転速度を調節可能とした。 【効果】クランク軸の低速回転時に、ベーンとローラが
一方向に摺動し易くなり、油膜圧力が効果的に発生し、
ベーンとローラが直接金属接触する確率を小さくし、耐
摩耗性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はロータリ圧縮機に係り、
特に空気調和機、冷凍庫等の冷凍機に用い、信頼性を向
上させるのに好適なロータリ圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、図５の従来例におけるロータリ圧
縮機の縦断面図、図６の従来例におけるロータリ圧縮機
の要部の断面図を用いて説明する。

【０００３】ロータリ圧縮機は、回転子１０は固定子９
から回転力を受けクランク軸３を回転させる。クランク
軸３の偏心部３ａに回転自在に嵌入されているローラ６
が、シリンダ４、主軸受２、副軸受７により構成される
圧縮室１５内で偏心回転し、ローラ６の外周に当接する
ベーン５がローラ６の偏心回転に追随し、圧縮室１５を
低圧室と高圧室に仕切って往復運動することにより、吸
い込み、圧縮、吐出の工程を繰り返す。

【０００４】ロータリ圧縮機は、小型・軽量・高効率な
圧縮方式として広く採用されている。特徴となる構造
は、ベーン５とローラ６の摺動構造があり、その信頼性
を高めるために様々な工夫と開発が行われている。例え
ば、特開平２−７５７８６号公報の技術がしられてい
る。ベーン５の素材を改善して耐摩耗性の向上を図る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以下、図５従来例にお
けるロータリ圧縮機の縦断面図、図６の従来例における
ロータリ圧縮機の要部の断面図、図７従来例におけるベ
ーンとローラ間の相対摺動速度の例を用いて説明する。

【０００６】従来技術は、材料で改善を図った技術で、
シリコンカーバイト系セラミックスをベーン５の材料と
して使用しており、その部品自身の耐摩耗性は向上する
と考えられる。しかし相手材への影響度を十分考慮する
必要があり、相手材の耐摩耗性の向上や高硬度材の高精
度仕上げなどの面で生産性に劣ることは否めないもので
あった。

【０００７】ロータリ圧縮機のベーン５に対するローラ
６の相対的な動きは次のようになる。クランク軸３の回
転方向を正転方向とすると、ベーン５とローラ６の当接
部の摩擦力により、クランク軸３の一回転中のある角度
範囲では正転方向に付加力が生じ、また別のある角度範
囲においては逆転方向への付加力が生じる。また、ロー
ラ６とクランク軸３の偏心部３ａとの嵌入部の摩擦力に
より、ローラ６は正転方向に付加力を受ける。さらに、
ローラ６とシリンダ４の内径部との当接部では逆転方向
への付加力が生じ、ローラ６と主軸受２および副軸受７
の当接面での摩擦力は、正転、逆転に対して制動力とし
て働く。ローラ６は、これらの力の合力を受ける結果、
図７に示すようにベーン５に対して正方向に回転する角
度と逆方向に回転する角度が生じる場合がある。また、
クランク軸３の回転速度が低い場合、ローラ６とクラン
ク軸偏心部３ａからローラ６への正転方向の付加力が小
さくなるため、ベーン５に対してローラ６が逆方向に回
転する区間が生じる現象が起こり易くなる。その場合、
正、逆の回転方向が入れ替わるときにはベーン５に対し
てローラ６が停止する時点が存在する。

【０００８】ベーン５とローラ６が相対的に摺動してい
るときには油膜圧力が発生し、油膜を介するためベーン
５とローラ６が直接金属接触する確率が小さくなり摩耗
を防ぐことができる。しかし、停止するときには油膜圧
力が発生せず直接金属接触する確率が大きくなる。

【０００９】そして、インバータ等により可変周波数の
運転を行うロータリ圧縮機の場合、低速回転時にクラン
ク軸３の回転数が小さくなることによりローラ６に伝わ
るクランク軸３の回転方向の摩擦力が小さくなり、ロー
ラ６の停止現象が起こる頻度が多くなる。

【００１０】本発明の目的は、インバータ等により可変
周波数の運転を行うロータリ圧縮機の低速回転時におい
て、ベーン５のローラ６外周に当接する部分に油膜が形
成されやすいように摺動させる構造とすることにより、
基本的にベーン５とローラ６との摺動部分の耐摩耗性を
向上できるロータリ圧縮機を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】図１から図４を用いて説
明する。上記目的を達成するために、本発明のロータリ
圧縮機の構成は、冷凍機油１１を貯溜した密閉容器１内
に、電動機部１６と電動機部１６にクランク軸３で連結
された圧縮機構部１７とを収納し、圧縮機構部１７は、
シリンダ４とシリンダ４の両端面を閉塞する主軸受２及
び副軸受７とで形成された圧縮室１５と、圧縮室１５内
に主軸受２及び副軸受７に軸支されたクランク軸偏心部
３ａに嵌合されたローラ６と、ローラ６の外周に当接し
ローラ６の偏心回転に追従して往復運動し圧縮室１５を
低圧部と高圧部とに仕切るベーン５とからなり、インバ
ータ等により可変周波数の運転を行うロータリ圧縮機に
おいて、クランク軸偏心部３ａが、低速回転時にローラ
６内径面に当接し、高速回転時にローラ６内径より離脱
する当接部材２０もしくは２２を備えた。

【００１２】図１を参照して説明する。クランク軸偏心
部３ａが備えた当接部材２０が、ばね力によりローラ６
内径面側に当接部材２０の先端が押しつけられるように
されたばね２１を有し、当接部材２０の重心がローラ６
との当接側に対して、クランク軸３の軸心を挟んだ反対
側に位置し、当接部材２０は高速回転時には遠心力によ
りばね力に抗してローラ６内径面より離脱する。

【００１３】また、他の当接部材２２として、図４を用
いて説明する。クランク軸偏心部３ａが、一端をローラ
６内径面側に当接し他の一端をクランク軸偏心部３ａに
固定した当接部材２２を備え、当接部材２２が形状記憶
合金もしくはバイメタル等の熱応動型金属からなる。高
速回転時の摺動による温度上昇により、当接部材２２
が、ローラ６内径をを押し付ける押し付け力を減じる方
向に変形してローラ６内径面から離脱する。

【００１４】

【作用】図１は本発明の実施例のロータリ圧縮機の要部
の断面図、図３は本発明の他の実施例のロータリ圧縮機
の要部の断面図である。インバータ等により可変周波数
の運転を行うロータリ圧縮機において、クランク軸偏心
部３ａが、低速回転時にローラ６内径面に当接し高速回
転時にローラ６内径面より離脱する当接部材２０もしく
は２２を備えることで、低速回転時に当接部材２０もし
くは２２がローラ６内径面に当接することにより、ロー
ラ６内径面とクランク軸偏心部３ａ間の摩擦力が増加し
て、低速回転時に発生し易いローラ６の停止現象を抑制
し、ベーン５とローラ６が相対的に摺動するので油膜圧
力が発生して油膜を介するため、ベーン５とローラ６が
直接金属接触する確率が小さくなり摩耗を防ぐことがで
きる。

【００１５】また、高速回転時にはローラ６内径面より
当接部材２０もしくは２２が離脱することにより、高速
回転時におけるベーン５とローラ６間の相対摺動速度の
増加を緩和することができる。

【００１６】

【実施例】まず、従来のロータリ圧縮機の全体構成を図
５の従来例におけるロータリ圧縮機の縦断面図、図６従
来例におけるロータリ圧縮機の要部の断面図を用いて説
明する。

【００１７】図５に示すロータリ圧縮機は、冷凍機油１
１を貯溜した密閉容器１の上部に電動機部１６、その下
部に電動機部１６にクランク軸３で連結された圧縮機構
部１７が収納されている。圧縮機構部１７は主軸受２、
クランク軸３、シリンダ４、ベーン５、ローラ６、副軸
受７を主構成要素としている。シリンダ４は、密閉容器
１に溶接などにより固定され、クランク軸３が回転自在
に嵌入されている。クランク軸３の偏心部３ａにはロー
ラ６が回転自在に嵌入されている。シリンダ４のベーン
溝４ａにはベーン５が摺動自在に嵌入されている。ベー
ン５はばね８によりローラ６外周に押しつけられてい
る。主軸受２および副軸受７はクランク軸３を支持する
とともにシリンダ４の両端面を閉塞して、図６に示す圧
縮室１５を形成している。この圧縮室１５内にクランク
軸偏心部３ａに嵌合されたローラ６と、ローラ６の外周
に当接し、ローラ６の偏心回転に追従して往復運動し
て、圧縮室１５を低圧部と高圧部とに仕切るベーン５が
装備されている。

【００１８】電動機部１６は固定子９および回転子１０
よりなり、固定子９は密閉容器１に焼嵌めなどにより固
定されており、回転子１０はクランク軸３に焼嵌めなど
により固定されている。

【００１９】またインバータ等により、必要な能力にあ
わせ電動機の回転数を制御した運転を行う。

【００２０】次に本発明の実施例を図１から図４を参照
して説明する。

【００２１】図１は本発明の一実施例の要部の断面図、
図２は本発明の一実施例のロータリ圧縮機の縦断面図、
図３および図４は他の実施例の要部の断面図である。

【００２２】第一の実施例を図１から図３をを参照して
説明する。図１に示すクランク軸偏心部３ａに、ばね２
１を介して固定された当接部材２０が摺動自在に嵌入さ
れている。当接部材２０の重心はローラ６内径への当接
側に対し、クランク軸３の軸心を挟んだ反対側に位置す
る。当接部材２０はばね２１によりローラ６内径に押し
付けられていて、クランク軸３の高速回転時には、当接
部材２０の遠心力がばね力に抗して、当接部材２０の当
接部が、ローラ６内径面より離脱する。

【００２３】また、ばね２１のばね力、当接部材２０の
重量および重心、クランク軸３の偏心方向に対する当接
部材２０の稼動方向の角度などを変化させることによ
り、当接部材２０の遠心力とばね力の力関係を変化させ
て、当接部材２０のローラ６内径への押し付け力と当接
部材２０が離脱するクランク軸３の回転数を、適切な押
し付け力と回転数に調節する。

【００２４】特に、当接部材２０の稼動方向をクランク
軸３の偏心方向に対し平行にすると、図３に示すように
当接部材２０の当接部側がクランク軸３の反偏心方向の
場合、当接部材２０の重心とクランク軸３の軸心との距
離が最大となり当接部材２０が付加する押し付け力が最
小になり、当接部材２０の当接部がローラ６から離脱す
る際のクランク軸３の回転数も最小になる。一方、当接
部材２０の当接部側がクランク軸３の偏心方向の場合、
当接部材２０の重心とクランク軸３の軸心との距離が最
小となり当接部材２０がローラ６内径に付加する押し付
け力が最大になり、当接部材２０の当接部がローラ６か
ら離脱する際のクランク軸３の回転数も最大になる。

【００２５】第２の実施例を図４を参照して説明する。
クランク軸偏心部３ａが、一端をローラ６内径面側に当
接し他の一端をクランク軸偏心部３ａに固定した当接部
材２２を備え、当接部材２２が形状記憶合金もしくはバ
イメタル等の熱応動型金属からなる。高速回転時の温度
上昇により当接部材２２が押し付け力を減じる方向に変
形してローラ６内径面から離脱する。

【００２６】第１の実施例もしくは第２の実施例の構成
により、クランク軸偏心部３ａに備えた当接部材２０も
しくは２２が、低速回転時にのみローラ６の内径に押し
付けられ、高速回転時にはローラ６の内径より離脱す
る。

【００２７】本実施例の効果を図１から図４を参照して
説明する。

【００２８】ローラ６とローラ６に当接する各部品間に
働く摩擦力により、ローラ６は正転、逆転への付加力を
受けるのに対し、クランク軸偏心部３ａに備えられた当
接部材２０もしくは２２が、ローラ６が逆方向に回転す
る区間が生じる現象が起こり易くなるクランク軸３の低
速回転時にのみ、ローラ６の内径部に当接して摺動しロ
ーラ６をクランク軸３の回転方向に回転し易くする。ま
た、ローラ６に付加する当接力と当接部材２０もしくは
２２がローラ６の内径部から離脱する際のクランク軸３
の回転速度は、第１の実施例の場合、当接部材２０を押
しつけるばね２１のばね力、当接部材２０の重量および
重心、クランク軸３の偏心方向に対する当接部材２０の
稼動方向の角度を調節することにより適切にする。ま
た、第２の実施例の場合、形状記憶合金もしくはバイメ
タル等の熱応動型金属による当接部材２２の反応温度を
調節することにより適切にする。

【００２９】このようにローラ６を正転させ易くするこ
とにより、ローラ６が逆方向に回転することを妨げ、ロ
ーラ６がベーン５に対して停止状態に陥ることを防ぐこ
とができる。

【００３０】その結果、常にベーン５とローラ６が相対
的に摺動し易くなり、油膜圧力が発生して油膜を介する
ことによってベーン５とローラ６が直接金属接触する確
率が小さくなり、耐摩耗性を向上させることができる。

【００３１】なお、クランク軸３の高速回転時には当接
部材２０もしくは２２がローラ６の内径部から離脱する
ことにより、高速回転時にベーン５とローラ６が相対的
に摺動する速度が多くなり耐摩耗性が低下することを、
防止することができる。

【００３２】

【発明の効果】本発明によればクランク軸の低速回転時
においてもベーンとローラが一方向に摺動し易くなり、
油膜圧力が効果的に発生し易くなり、ベーンとローラが
直接金属接触する確率を小さくすることができ、基本構
造的に耐摩耗性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のロータリ圧縮機の要部の断
面図。

【図２】本発明の実施例のロータリ圧縮機の縦断面図。

【図３】本発明の第二実施例のロータリ圧縮機の要部の
断面図。

【図４】本発明の第三実施例のロータリ圧縮機の要部の
断面図。

【図５】従来例におけるロータリ圧縮機の縦断面図。

【図６】従来例におけるロータリ圧縮機の要部の断面
図。

【図７】従来例におけるベーンとローラ間の相対摺動速
度特性図。

【符号の説明】

３ａ…偏心部、 ４…シリンダ、 ５…ベーン、 ６…ローラ、 １５…圧縮室空間、 ２０…当接部材、 ２１…ばね。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷凍機油を貯溜した密閉容器内に、電動機
   部と前記電動機部にクランク軸で連結された圧縮機構部
   とを収納し、前記圧縮機構部は、シリンダと前記シリン
   ダの両端面を閉塞する主軸受と副軸受とで形成された圧
   縮室と、前記圧縮室内に前記主軸受及び前記副軸受に軸
   支されたクランク軸の偏心部に嵌合されたローラと、前
   記ローラの外周に当接し前記ローラの偏心回転に追従し
   て往復運動し前記圧縮室を低圧部と高圧部とに仕切るベ
   ーンとからなり、可変周波数運転を行うロータリ圧縮機
   において、 前記クランク軸の偏心部が当接部材とばね力により前記
   ローラ内径面側に当接部材の先端が押しつけられるよう
   にされたばねを有し、前記当接部材の重心が前記ローラ
   の内径との当接側に対して回転軸の軸心を挟んだ反対側
   に位置することを特徴とするロータリ圧縮機。
2. 【請求項２】冷凍機油を貯溜した密閉容器内に、電動機
   部と前記電動機部にクランク軸で連結された圧縮機構部
   とを収納し、前記圧縮機構部は、シリンダと前記シリン
   ダの両端面を閉塞する主軸受と副軸受とで形成された圧
   縮室と、前記圧縮室内に前記主軸受及び前記副軸受に軸
   支されたクランク軸の偏心部に嵌合されたローラと、前
   記ローラの外周に当接し前記ローラの偏心回転に追従し
   て往復運動し前記圧縮室を低圧部と高圧部とに仕切るベ
   ーンとからなり、可変周波数の運転を行うロータリ圧縮
   機において、 前記クランク軸の偏心部が、一端を前記ローラ内径面側
   に当接し他の一端を前記クランク軸の偏心部に固定した
   当接部材を備え、前記当接部材が形状記憶合金もしくは
   熱応動型金属からなることを特徴とするロータリ圧縮
   機。