JP2005207302A - スイング圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】偏心部の外周面とローラ内周面との摺動面における油の粘性せん断損失を小さくして、機械損失を低減することが可能であると共に、さらに安価で高精度に構成可能なスイング圧縮機を提供する。
【解決手段】ローラ２の内周部において偏心部５が摺動する摺動面１４の軽負荷部分を、他の部分よりも狭幅な狭幅部１６にする。狭幅部１６は、ローラ２におけるブレード連設部中心Ｏを基点とし、それから駆動軸１の回転方向に３０°変位した点Ａから１８０°変位した点Ｂまでの範囲内に形成する。ピストン４が水平面内を公転するように配置し、上記ローラ２の狭幅部１６は、摺動面１４の上側部分を切除した態様で、油溜りとする。ピストン４は焼結材により形成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、スイング圧縮機に関するものである。

シリンダ室内にローラを内装すると共に、ローラに接触するブレードを、シリンダに往復動自在に支持し、駆動軸の偏心部を上記ローラに挿嵌した構造のロータリ圧縮機が知られている。この圧縮機においては、上記駆動軸を回転駆動することによりローラを回転させ、圧縮したガス冷媒を吐出するようになっている。そして、この種の圧縮機において、偏心部の外周面とローラ内周面との摺動面における油の粘性せん断損失を小さくして、機械損失を低減するため、次のような対策を施すことが、特許文献１により公知である。この対策は、摺動面のうち、荷重が最大となるときに荷重量の少ない反負荷側において、摺動面の軸方向幅を縮小させる縮小摺動部を設けるというものである。
特許第２５４１１８２号明細書（図３）

ところで、上記のように駆動軸の偏心部に縮小摺動部を形成するのは、主として機械加工による。この場合、偏心部の加工は、駆動軸を偏心させた状態で、正確な位置決め作業を行う必要があり、極めて煩雑である。従って、上記縮小摺動部の加工には、極めて多くの手数を要し、結果として、圧縮機はコストの高いものとなっている。

この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、偏心部の外周面とローラ内周面との摺動面における油の粘性せん断損失を小さくして、機械損失を低減することが可能であると共に、さらに安価で高精度に構成可能なスイング圧縮機を提供することにある。

そこで請求項１のスイング圧縮機は、ピストン４をローラ２とこのローラ２と一体に形成されたブレード３とによって構成し、ブレード３がシリンダ６に揺動可能に保持されると共に、ローラ２内に駆動軸１の偏心部５を配置し、駆動軸１の回転によりピストン４がシリンダ室８内で公転する動作を行うスイング圧縮機において、上記ローラ２の内周部において上記偏心部５が摺動する摺動面１４の軽負荷部分を、他の部分よりも狭幅な狭幅部１６にしたことを特徴としている。

請求項２のスイング圧縮機は、上記狭幅部１６は、上記ローラ２におけるブレード連設部中心Ｏを基点とし、それから駆動軸１の回転方向に３０°変位した点Ａから１８０°変位した点Ｂまでの範囲内に形成したことを特徴としている。

請求項３のスイング圧縮機は、上記ピストン４が水平面内を公転するように配置し、上記ローラ２の狭幅部１６は、摺動面１４の上側部分を切除した態様で形成されていることを特徴としている。

請求項４のスイング圧縮機は、上記ピストン４は焼結材により形成されていることを特徴としている。

請求項１のスイング圧縮機によれば、摩耗、焼き付きの影響の少ない軽負荷部分の摺動面１４において、狭幅部１６を形成することにより、摺動面積を縮小させて、偏心部５の摺動面と上記ローラ２の摺動面１４の狭幅部１６との間における油の粘性せん断損失を小さくできるので、全体として圧縮機の駆動時の機械損失を低減できると共に、潤滑不良による問題も解消できる。しかも、摺動面１４を形成するのには、概略円筒状のピストン４の内周面を加工すればよいので、従来のように偏心部５を加工するのに比較して、加工作業を容易かつ安価に、かつ高精度に行えることになる。

請求項２のスイング圧縮機によれば、狭幅部１６の始点Ａを軽負荷部分の基点となるブレード３の連設部Ｏから３０°ずらせてあるので、吐出動作時に、ブレード３の連設部Ｏの近傍に荷重が作用しても、充分な耐久性を確保でき、安全性を確保することができる。

請求項３のスイング圧縮機によれば、ローラ２の狭幅部１６は、水平配置されるローラ２の軸方向上側部分に切除部１７を設ける態様で形成されているので、切除部１７が、圧縮機の動作中に油溜りとして機能し、偏心部５の外周面とローラ２の内周面との摺動面における潤滑不足の発生を防止でき、摺動による摩耗や焼き付きの発生を防止できる。

請求項４のスイング圧縮機によれば、ピストン４が多孔質の焼結材から成るので、ピストン４の表面及び内部に形成された孔に潤滑油が保持され、十分な潤滑性を確保できる。しかも、焼結材では、ピストン４としては、後加工を省略することもできるので、ピストン４の製造コストを低減できる。特に、狭幅部１６を、切除部１７を設けることにより形成する場合には、成形時に切除部１７を同時に形成できるので、製品精度を向上できるし、製品コストも低減することができる。

次に、この発明のスイング圧縮機の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図３はスイング圧縮機の要部の平面簡略図である。このスイング圧縮機は、例えば、ＨＦＣ系冷媒を用いる冷凍機の圧縮機として用いられるものである。このスイング圧縮機は、略円筒状のローラ２と、このローラ２の径方向外側に突出するブレード３とが一体的に形成されてなるピストン４を有する。このピストン４のローラ２は、駆動軸１に一体的に形成された偏心部５に嵌合している。上記ピストン４は、シリンダ６に形成されて略円形の断面を有するシリンダ室８内に収容されている。上記シリンダ６には、上記シリンダ室８に接してブッシュ嵌合穴７が形成されていて、このブッシュ嵌合穴７に、略半円柱形状のブッシュ９、９を嵌合している。このブッシュ９、９は、ブッシュ９、９の平坦面を互いに対向させて、この平坦面で上記ピストン４のブレード３の両側面を摺動可能に挟んでいる。上記シリンダ室８はピストン４のローラ２およびブレード３によって２つの室に区画されていて、上記ブレード３の図３において右側の室は、吸入口１１がシリンダ室８の内周面に開口して、吸入室１２を形成している（図３（ｂ）参照）。一方、上記ブレード３の図３において左側の室は、図示しない吐出口がシリンダ室８の内周面に開口して、吐出室１３を形成している（図３（ｂ）参照）。

次に、上記構成のスイング圧縮機の動作について、図３（ａ）〜（ｄ）に基づいて説明する。まず、図３（ａ）に示す状態から、偏心部５が駆動軸１の周りに偏心回転して、この偏心部５に嵌合したローラ２が、外周面をシリンダ室８の内周面に接して公転する。通常の場合、この圧縮機は、水平に配置され、上記ローラ２は水平面内を公転する。上記ローラ２がシリンダ室８内で公転するに伴って、上記ブレード３は両側面をブッシュ９、９によって保持されて進退動する。そうすると、上記吸入口１１から低圧のＨＦＣ系冷媒を吸入室１２に吸入しながら（図３（ｂ）（ｃ））、上記吐出室１３で圧縮して高圧にした後、吐出口（図示せず）から高圧のＨＦＣ系冷媒を吐出する（図３（ｃ）〜（ａ））。なお、このＨＦＣ系冷媒には潤滑油としての合成油が混合されていて、スイング圧縮機が圧縮動作すると、スイング圧縮機内部の摺動面、例えばローラ２の内周面と偏心部５の外周面、ローラ２の外周面とシリンダ室８の内周面等が、上記冷媒に混合された潤滑油によって潤滑される。

上記スイング圧縮機のピストン４は、鉄系の焼結材によって形成されている。上記ブッシュ９、９もまた、鉄系の焼結材によって形成されていている。

そして、図１及び図２に示すように、上記ローラ２の内周面には、偏心部５が摺動する摺動面１４が形成されている。図２（ｂ）に示すように、この摺動面１４には、ローラ２の軸方向幅が広幅な広幅部１５と、それよりも狭幅な狭幅部１６とが形成されている。この狭幅部１６は、水平配置されるローラ２の軸方向上側部分に切除部（ウッドラフ）１７を設ける態様で形成されている。すなわち、通常の幅Ｗの摺動面１４（広幅部１５）の上側部分を所定幅ｗ（幅Ｗの２０％程度）だけ切除した態様で設けられている。そして、上記狭幅部１６は、ローラ２におけるブレード３の連設点Ｏから、駆動軸１の回転方向に３０°だけ進んだ点Ａを始点とし、それから駆動軸１の回転方向に１５０°進んだ点Ｂを終点とする範囲に設けられている。その理由は、次の通りである。

すなわち、図３（ａ）に示す状態から図３（ｃ）に示す状態に至るまでの公転動作過程においては、ローラ２の吸入室１２側（図において右側）の摺動面１４は、軽負荷部分となり、負荷はほとんど作用しない。また、図３（ｃ）に示す状態から図３（ａ）に示す状態に至るまでの公転動作過程においては、ローラ２の吐出室１３側（図において左側）の摺動面１４に負荷は作用するものの、ローラ２の吸入室１２側（図において右側）の摺動面１４には、負荷はほとんど作用しない。従って、摺動面１４におけるこの部分、つまりローラ２におけるブレード３の連設部Ｏを基点とし、それから駆動軸１の回転方向に進んだ点Ｂに至るまでの１８０°の範囲は軽負荷部分となる。そのため、この軽負荷部分に狭幅部１６を形成して、偏心部５の外周面とローラ２の内周面との摺動面における油の粘性せん断損失を小さくして、機械損失を低減するのである。そして、上記狭幅部１６の始点Ａを軽負荷部分の基点となるブレード３の連設部Ｏから３０°ずらせてあるのは、吐出動作時（図３（ｄ））に、ブレード３の連設部Ｏの近傍に荷重が作用するのを考慮し、安全性を確保するためである。

上記スイング圧縮機によれば、駆動軸１の回転時において、駆動軸１の偏心部５が摺接するローラ２の摺動面に作用する荷重量が大となるときの負荷側においては、この荷重に耐えうるだけの十分な摺動面積を確保して、この荷重量の多い偏心部５の摺動面と前記ローラ３４の摺動面１４の広幅部１５との間の油膜厚を十分確保できるので、この摺動による摩耗、焼き付きを防止できる。しかも、摩耗、焼き付きの影響の少ない摺動面１４の荷重量の少ない軽負荷部分の摺動面１４において、上記狭幅部１６を形成することにより、摺動面積を縮小させて、偏心部５の摺動面と上記ローラ２の摺動面１４の狭幅部１６との間における油の粘性せん断損失を小さくできるので、全体として圧縮機の駆動時の機械損失を低減できると共に、潤滑不良による問題も解消できる。

しかも、摺動面１４を形成するのには、概略円筒状のピストン４の内周面を加工すればよいので、従来のように偏心部５を加工するのに比較して、加工作業を容易かつ安価に、しかも高精度に行えることになる。また、上記狭幅部１６の始点Ａを軽負荷部分の基点となるブレード３の連設部Ｏから３０°ずらせてあるので、吐出動作時（図３（ｄ））に、ブレード３の連設部Ｏの近傍に荷重が作用しても、充分な耐久性を確保でき、安全性を確保することができる。

上記ローラ２の狭幅部１６は、水平配置されるローラ２の軸方向上側部分に切除部（ウッドラフ）１７を設ける態様で形成されている。従って、この切除部１７は、圧縮機の動作中に油溜りとして機能し、偏心部５の外周面とローラ２の内周面との摺動面における潤滑不足の発生を防止でき、摺動による摩耗や焼き付きの発生を防止できる。また、ピストン４が多孔質の焼結材から成るので、ピストン４の表面及び内部に形成された孔に潤滑油が保持され、十分な潤滑性を確保できる。しかも、焼結材では、ピストン４としては、後加工を省略することもできるので、ピストン４の製造コストを低減できる。特に、狭幅部１６を、切除部１７を設けることにより形成する場合には、成形時に切除部１７を同時に形成できるので、製品精度を向上できるし、製品コストも低減することができる。

以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、上記実施の形態では、ローラ２の狭幅部１６は、ローラ２の通常の摺動面１４の軸方向上側部分に切除部１７を設ける態様で形成されているが、図４に示すように、ローラ２の通常の摺動面１４の上下両側部分に切除部１７、１７を設けることによって形成してもよい。また、図５に示すように、ローラ２の通常の摺動面１４の中央部分に凹陥部１９を形成することで、狭幅部１６を形成する場合もある。この場合には、凹陥部が１９油溜りとして機能し、偏心部５の外周面とローラ２の内周面との摺動面における潤滑不足の発生を防止でき、摺動による摩耗や焼き付きの発生を防止できる。

この発明のスイング圧縮機のローラの実施形態を示す斜視図である。 上記ローラを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は摺動面の展開図である。 スイング圧縮機の動作状態を示す平面略図である。 ローラの摺動面の変更例を示す展開図である。 ローラの摺動面の他の変更例を示す展開図である。

符号の説明

１・・駆動軸、２・・ローラ、３・・ブレード、４・・ピストン、５・・偏心部、６・・シリンダ、８・・シリンダ室、１４・・摺動面、１５・・広幅部、１６・・狭幅部、１７・・切除部、１９・・凹陥部、Ｏ・・ブレード連設部中心

Claims (4)

1. ピストン（４）をローラ（２）とこのローラ（２）と一体に形成されたブレード（３）とによって構成し、ブレード（３）がシリンダ（６）に揺動可能に保持されると共に、ローラ（２）内に駆動軸（１）の偏心部（５）を配置し、駆動軸（１）の回転によりピストン（４）がシリンダ室（８）内で公転する動作を行うスイング圧縮機において、上記ローラ（２）の内周部において上記偏心部（５）が摺動する摺動面（１４）の軽負荷部分を、他の部分よりも狭幅な狭幅部（１６）にしたことを特徴とするスイング圧縮機。
2. 上記狭幅部（１６）は、上記ローラ（２）におけるブレード連設部中心（Ｏ）を基点とし、それから駆動軸（１）の回転方向に３０°変位した点（Ａ）から１８０°変位した点（Ｂ）までの範囲内に形成したことを特徴とする請求項１のスイング圧縮機。
3. 上記ピストン（４）が水平面内を公転するように配置し、上記ローラ（２）の狭幅部（１６）は、摺動面（１４）の上側部分を切除した態様で形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のスイング圧縮機。
4. 上記ピストン（４）は焼結材により形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかのスイング圧縮機。