JP2001182673A - 揺動ピストン形圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 揺動ブッシュの熱膨張差によるクリアランス
の偏差をなくして摺動特性をよくして機械ロスを低減
し、また、揺動ブッシュと端板間との摺動性を向上させ
て信頼性の高い揺動ピストン形圧縮機を提供する。 【解決手段】 シリンダと、シリンダの両端面を閉塞す
る端板と、シリンダ、端板とに囲まれシリンダ内で公転
運動をするローラ部、及びローラ部の外周面から突出す
るブレード部を持つ揺動ピストンと、ブレード部を揺動
運動及び進退運動を可能に支持し、吸込側及び吐出側に
位置する揺動ブッシュ８ａ、８ｂとを備える揺動ピスト
ン形圧縮機において、吐出側に位置する揺動ブッシュ８
ｂのシリンダ軸方向長さを、圧縮機の運転前において、
吸込側に位置する揺動ブッシュ８ａのシリンダ軸方向長
さより短く設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、揺動ピストン形圧
縮機に係り、特に空気調和機、冷蔵庫、冷凍機等に用い
られる揺動ピストン形圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の揺動ピストン形圧縮機の構成は、
例えば、特開平６−１４７１６４号公報に示すように、
揺動ピストンのブレード部を揺動及び進退運動させる揺
動ブッシュのシリンダ軸方向長さは吸込側、吐出側で同
じであった。

【０００３】また、揺動ブッシュの材質は工具鋼のよう
な硬度の高い素材を使用し、表面処理が施されていない
ものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、揺
動ブッシュのシリンダ軸方向長さが吸込側と吐出側とで
同じであり、高温、高圧、高速の厳しい運転条件になる
と、低温低圧の吸込ガスが通る吸込穴近辺に設けられた
吸込側の揺動ブッシュに比べ、高温高圧のガスを吐出す
る吐出側に設けられた揺動ブッシュの温度が著しく高温
になる。そのため、両揺動ブッシュに大きな温度差が発
生し、常温で同一の大きさに設定されているクリアラン
スが、揺動ブッシュの熱膨張により、高温となる吐出側
が小さくなり、両端面を閉鎖している端板と揺動ブッシ
ュ端面とに供給される油の量が不十分となり、強い当た
りや摩耗といった信頼性を低下させる原因となってい
た。

【０００５】また、揺動ブッシュの硬度が高く、摺動面
がかまぼこ形のＲ形状であるため、揺動ブッシュがシリ
ンダ内で摺動する際、揺動ブッシュとシリンダ内径のＲ
形状との微少な形状差により摺動面積が線接触等のよう
な極小状態となり、面圧が高く、硬度の高い揺動ブッシ
ュによってシリンダ内が摩耗し、あるいは、摩耗に至ら
なくても機械ロスが大きくなり、圧縮機性能の低下を来
す原因となっていた。

【０００６】本発明の目的は、揺動ブッシュの熱膨張差
によるクリアランスの偏差をなくして摺動特性を向上さ
せ、機械ロスを低減しうる揺動ピストン形圧縮機を提供
することにある。

【０００７】また、本発明の目的は、揺動ブッシュと端
板間との摺動性を向上させ、信頼性の高い揺動ピストン
形圧縮機を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の揺動ピストン形圧縮機に係る発明の構成
は、シリンダと、このシリンダの両端面を閉塞する端板
と、前記シリンダ、端板とに囲まれシリンダ内で公転運
動をするローラ部、及びこのローラ部の外周面から突出
するブレード部を持つ揺動ピストンと、前記ブレード部
を揺動運動及び進退運動を可能に支持し、吸込側及び吐
出側に位置する揺動ブッシュとを備える揺動ピストン形
圧縮機において、前記吐出側に位置する揺動ブッシュの
シリンダ軸方向長さを、圧縮機の運転前において、吸込
側に位置する揺動ブッシュのシリンダ軸方向長さより短
く設定するものである。

【０００９】また、本発明の揺動ピストン形圧縮機に係
る他の発明の構成は、吐出側に位置する揺動ブッシュの
シリンダ軸方向長さを、圧縮機の運転前において、吸込
側に位置する揺動ブッシュのシリンダ軸方向長さより短
くし、定常運転時において、前記吸込側及び吐出側の揺
動ブッシュの長さが同等もしくはほぼ等しくなるように
設定するものである。

【００１０】さらに、本発明の揺動ピストン形圧縮機に
係る他の発明の構成は、吸込側及び吐出側に位置する揺
動ブッシュのシリンダ軸方向長さを、圧縮機の定常運転
時における熱膨張差分だけ、吸込側に位置する揺動ブッ
シュのシリンダ軸方向長さより短く設定するものであ
る。

【００１１】さらに、本発明の揺動ピストン形圧縮機に
係る他の発明の構成は、吸込側及び吐出側に位置する揺
動ブッシュに、馴染み性のある表面処理を施すものであ
る。

【００１２】より詳しくは、前記馴染み性のある表面処
理を、リン酸マンガン処理、二流化モリブデン処理、浸
硫窒化処理とするものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を、図を用
いて説明する。図１は、本発明に係る揺動ピストン形圧
縮機の実施例の縦断面図、図２は、図１の圧縮機構部の
Ａ−Ａ´矢視断面図である。密閉容器１内に、ステータ
２とロータ３とからなる電動機部と、ロータ３に連結さ
れ、偏心部４ａ、４ｂを有するクランク軸４により駆動
される圧縮機構部とが配設されている。圧縮機構部は、
シリンダ５、５ａと、端板６、６ａ、６ｂと、揺動ピス
トン７、７ａとを備えている。揺動ピストン７は、ロー
ラ部７ｃとブレード部７ｄとによって一体的に形成され
ており、ローラ部７ｃは偏心部４ａに嵌合されて、クラ
ンク軸４の回転に伴い偏心して公転運動をする。ブレー
ド部７ｄは、対の揺動ブッシュ８ａ、８ｂにより揺動運
動と進退運動とが可能に支持されている。揺動ピストン
７ａについても同様の構成である。

【００１４】吸込パイプ９及び吐出パイプ１５は、外部
の冷凍サイクル（図示せず）と連結されている。吸込パ
イプ９より吸い込まれた冷媒ガスは、端板６の吸込口
（図示せず）からシリンダ５の吸込切欠溝１０を通って
シリンダ５内へ吸い込まれ、圧縮室１１の容積変化によ
り圧縮されて、シリンダ５の吐出切欠溝１２と端板６の
吐出口１３とを通り、吐出弁１４を押し上げて圧縮機構
部品に設けられた吐出サイレンサ（図示せず）を介して
密閉容器１内に吐出される。シリンダ５ａは、端板６ｂ
に設けた上記吸込切欠溝１０に連通する吸込口（図示せ
ず）、シリンダ５ａの吸込切欠溝１０から冷媒ガスを吸
い込み、シリンダ５と同様に冷媒ガスを圧縮し、吐出口
１３ａを通り、吐出弁１４ａを押し上げて圧縮機構部品
に設けられた吐出サイレンサ（図示せず）を介して密閉
容器１内に吐出される。密閉容器１内の圧縮された冷媒
ガスは、吐出パイプ１５から外部の冷凍サイクルへ吐出
される。

【００１５】図２において、７は揺動ピストン、８ａは
吸込側揺動ブッシュ、８ｂは吐出側揺動ブッシュを示し
ている。運転前の常温時に、吐出側揺動ブッシュ８ｂは
吸込側揺動ブッシュ８ａに比べてシリンダ５の軸方向長
さが短くなるように設定され、したがって吐出側揺動ブ
ッシュ８ｂと端板６、６ａとのクリアランスが大きくな
るように設定されている。一方、圧縮機は起動されると
圧縮室内は徐々に高温となるが、吸込側揺動ブッシュ８
ａは吸込ガスにより冷却され、吐出側揺動ブッシュ８ｂ
は高温の吐出ガスにより加熱される。このとき、吸込側
揺動ブッシュ８ｂは、吐出ポート１３及び１３ａに近接
しており、しかも、シリンダ５の外周から露呈していな
いため、シリンダ５の外周よりも高温の理論吐出ガス温
度に近い高温ガスに曝される。これに伴い、吸込側揺動
ブッシュ８ａと吐出側揺動ブッシュ８ｂとの間における
加熱温度差が大きくなる。吸込側及び吐出側双方の揺動
ブッシュ８ａ、８ｂは、それぞれの加熱温度に応じて熱
膨張を行うが、クリアランスの設定を吸込側揺動ブッシ
ュ８ａを小さくし、吐出側揺動ブッシュ８ｂを大きくし
ているので、両者間の加熱温度の差による熱膨張差は吸
収される。

【００１６】上記理由によって、端板６、６ａと揺動ブ
ッシュ８ａ、８ｂ間のシリンダ５、５ａの軸方向クリア
ランスを、低温の吸込側及び高温の吐出側を同等（もし
くは、ほぼ同等）にすることができる。なお、端板６、
６ｂ、６ｃのシリンダ５、５ａへの取付面には、研磨加
工が施されている。

【００１７】また、揺動ブッシュ８ａ及び８ｂの表面
に、馴染み性のある表面処理を施すことにより、機械加
工時に発生する表面の凹凸や形状精度の悪い部分を覆う
ことができる。この表面処理を施すことによって圧縮機
の運転後には、揺動ブッシュ８ａ及び８ｂの表面は摺動
面の形態に合った形に馴染み、揺動ブッシュ８ａ及び８
ｂの摺動面は摺動性のよい形状となる。さらに、前述の
揺動ブッシュ８ａ、８ｂの温度差による熱膨張差を表面
処理の馴染み性により吸収し、摺動面のクリアランスが
等しく、かつ適正なものに調整される。

【００１８】次に、具体的な実施例によって説明する。 〔実施例１〕図３及び図４は、図３は、図２のＢ−Ｂ´
断面における常温時（運転前）の揺動ブッシュ８ａ、８
ｂのクリアランス設定状態を示し、図４は、高温時（定
常運転時）のクリアランスの状態を示す。また、図５
は、クリアランスを説明するための模式図である。

【００１９】すなわち、図３に示すように、吸込側揺動
ブッシュ８ａの長さ（Ｈｓ）、クリアランス（ＣＬｓ）
と、吐出側揺動ブッシュ８ｂの長さ（Ｈｄ）、クリアラ
ンス（ＣＬｄ）とは、Ｈｄ＜Ｈｓ、ＣＬｄ＞ＣＬＳの関
係にあるように設定する。かつ、Ｈｄ、Ｈｓの材料特性
から定常運転の高温時における伸び、すなわち熱膨張を
考慮してそれぞれの長さが設定される。なお、ＣＬｄ、
ＣＬＳでは図５では、端板６、６ａ側に設けてあるが、
端板６ｂ側になるようにしてもよい。

【００２０】圧縮機が起動され、圧縮機内部が徐々に温
度上昇すると吐出側揺動ブッシュ８ｂが吐出ガスで加熱
され、吸込側揺動ブッシュ８ａと吐出側揺動ブッシュ８
ｂとの間に加熱温度に差が生じる。圧縮機内部が高温
（定常運転時）になると、図４に示すように、揺動ブッ
シュ８ａ、８ｂと端板６、６ａとのクリアランスは、吸
込側と吐出側との温度差による熱膨張差があっても、常
温での揺動ブッシュ８ａ、８ｂの長さを、圧縮機の高温
時の熱膨張を考慮して設定されているため、揺動ブッシ
ュ８ａ、８と端板６、６ａとのクリアランスが同等（も
しくは、ほぼ同等）になり、両者のクリアランスを適正
にすることができる。

【００２１】したがって、圧縮機の定常運転時におい
て、揺動ブッシュ８ａ、８ｂ及び端板６、６ａ間の摺動
性が向上し、異常摩耗や吐出側揺動ブッシュ８ｂと端板
６、６ａとのクリアランスがなくなることによる片当た
りを防止できる。さらに、摺動ロスを低減できることに
より高性能の圧縮機を提供することができる。

【００２２】〔実施例２〕揺動ブッシュ８ａ、８ｂの摺
動表面を、機械加工時に発生し易い表面の凹凸や加工精
度の悪い部分を馴染み性のある表面処理で覆うものであ
る。揺動ブッシュ８ａ、８ｂの摺動表面は、揺動ピスト
ン７、７ａ及びシリンダ５、５ａと運転により摺動する
ことで、揺動ブッシュ８ａ、８ｂの馴染み性のある表面
層が短時間で摺動形態に合った形状に馴染み、摺動部の
漏れ、異常摩耗を防止することができ、信頼性が高く、
かつ高性能の圧縮機を提供することができる。なお、馴
染み性のある表面処理としては、リン酸マンガン処理、
二流化モリブデン処理、浸硫窒化処理などの各処理によ
って表面に化成被膜を形成する。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
揺動ブッシュと端板の摺動性を向上し、異常摩耗や片当
たりを防止でき、高信頼性で高性能の揺動ピストン形圧
縮機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る揺動ピストン形圧縮機の実施例の
縦断面図である。

【図２】図１の圧縮機構部のＡ−Ａ´矢視断面図であ
る。

【図３】図２のＢ−Ｂ´断面における常温時（運転前）
の揺動ブッシュのクリアランス設定の状態を示す図であ
る。

【図４】高温時（定常運転時）のクリアランスの状態を
示す図である。

【図５】クリアランスを説明するための模式図である。

【符号の説明】

１…シリンダ ２…ステータ ３…ロータ ４…クランク軸、４ａ、４ｂ…偏心部 ５、５ａ…シリンダ ６、６ａ、６ｂ…端板 ７、７ａ…揺動ピストン、７ｃ…ローラ部、７ｄ…ブレ
ード部 ８ａ、８ｂ…揺動ブッシュ ９…吸込パイプ １０…吸込切欠溝 １１…圧縮室 １２…吐出切欠溝 １３、１３ａ…吐出口 １４、１４ａ…吐出弁 １５…吐出パイプ

フロントページの続き (72)発明者 大島 健一 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者 大木 年 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダと、このシリンダの両端面を閉
   塞する端板と、前記シリンダ、端板とに囲まれシリンダ
   内で公転運動をするローラ部、及びこのローラ部の外周
   面から突出するブレード部を持つ揺動ピストンと、前記
   ブレード部を揺動運動及び進退運動を可能に支持し、吸
   込側及び吐出側に位置する揺動ブッシュとを備える揺動
   ピストン形圧縮機において、 前記吐出側に位置する揺動ブッシュのシリンダ軸方向長
   さを、圧縮機の運転前において、吸込側に位置する揺動
   ブッシュのシリンダ軸方向長さより短く設定することを
   特徴とする揺動ピストン形圧縮機。
2. 【請求項２】 シリンダと、このシリンダの両端面を閉
   塞する端板と、前記シリンダ、端板とに囲まれシリンダ
   内で公転運動をするローラ部、及びこのローラ部の外周
   面から突出するブレード部を持つ揺動ピストンと、前記
   ブレード部を揺動運動及び進退運動を可能に支持し、吸
   込側及び吐出側に位置する揺動ブッシュとを備える揺動
   ピストン形圧縮機において、 前記吐出側に位置する揺動ブッシュのシリンダ軸方向長
   さを、圧縮機の運転前において、吸込側に位置する揺動
   ブッシュのシリンダ軸方向長さより短くし、定常運転時
   において、前記吸込側及び吐出側の揺動ブッシュの長さ
   が同等もしくはほぼ等しくなるように設定することを特
   徴とする揺動ピストン形圧縮機。
3. 【請求項３】 シリンダと、このシリンダの両端面を閉
   塞する端板と、前記シリンダ、端板とに囲まれシリンダ
   内で公転運動をするローラ部、及びこのローラ部の外周
   面から突出するブレード部を持つ揺動ピストンと、前記
   ブレード部を揺動運動及び進退運動を可能に支持し、吸
   込側及び吐出側に位置する揺動ブッシュとを備える揺動
   ピストン形圧縮機において、 前記吸込側及び吐出側に位置する揺動ブッシュのシリン
   ダ軸方向長さを、圧縮機の定常運転時における熱膨張差
   分だけ、吸込側に位置する揺動ブッシュのシリンダ軸方
   向長さより短く設定することを特徴とする揺動ピストン
   形圧縮機。
4. 【請求項４】 シリンダと、このシリンダの両端面を閉
   塞する端板と、前記シリンダ、端板とに囲まれシリンダ
   内で公転運動をするローラ部、及びこのローラ部の外周
   面から突出するブレード部を持つ揺動ピストンと、前記
   ブレード部を揺動運動及び進退運動を可能に支持し、吸
   込側及び吐出側に位置する揺動ブッシュとを備える揺動
   ピストン形圧縮機において、 前記吸込側及び吐出側に位置する揺動ブッシュに、馴染
   み性のある材料で表面処理を施すことを特徴とする揺動
   ピストン形圧縮機。
5. 【請求項５】 前記馴染み性のある表面処理を、リン酸
   マンガン処理、二流化モリブデン処理、浸硫窒化処理と
   することを特徴とする請求項４記載の揺動ピストン形圧
   縮機。