JP2006097619A

JP2006097619A - 圧縮機

Info

Publication number: JP2006097619A
Application number: JP2004286488A
Authority: JP
Inventors: Takehiro Nishikawa; 剛弘西川; Kosuke Ogasawara; 弘丞小笠原; Takao Kanayama; 孝男金山; Yoshiaki Hiruma; 義明比留間; Manabu Takenaka; 学竹中; Masazumi Sakaniwa; 正純坂庭
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2006-04-13
Also published as: EP1643127A2; CN1755117A; EP1643127A3; CN100467869C

Abstract

【課題】冷媒リークを改善して、圧縮機の性能の向上を図る。
【解決手段】内部に圧縮空間２１が構成されるシリンダ８から構成された圧縮要素３と、シリンダ８内の圧縮空間２１に連通する吸込ポート及２７び吐出ポート２８と、シリンダ８の開口を閉塞する支持部材７と、支持部材７に形成された軸受としての主軸受１３に支持されて回転する回転軸５と、回転軸５の軸方向に交差する一面が上死点３３Ａと下死点３３Ｂの間で連続して傾斜すると共に、シリンダ８内に配置されて回転軸５により回転駆動され、吸込ポート２７から吸い込まれた流体を圧縮して吐出ポート２８より吐出する圧縮部材９と、吸込ポート２７と吐出ポート２８間に配置されて圧縮部材９の一面３３に当接し、シリンダ８内の圧縮空間２１を低圧室ＬＲと高圧室ＨＲとに区画するベーン１１と、圧縮部材９とは反対側の軸受（主軸受１３）端部に設けられ、回転軸５に当接する軸封シール５０とを備えた。
【選択図】図１５

Description

本発明は、冷媒や空気などの流体を圧縮して吐出する圧縮機に関するものである。

従来より例えば冷凍機においては圧縮機を用いて冷媒を圧縮し、回路内を循環させる方式が採られている。この場合の圧縮機の方式としては、回転式圧縮機と称されるロータリ圧縮機（例えば、特許文献１参照。）やスクロール圧縮機、スクリュー圧縮機などがある。

上記ロータリ圧縮機は構造が比較的簡単で生産コストが安価である利点があるものの、振動とトルク変動が大きくなる問題がある。また、スクロール圧縮機やスクリュー圧縮機はトルク変動は小さいものの、加工性が悪く、コストが高騰する問題があった。

そこで、シリンダ内に回転する圧縮部材としての斜板を設け、この斜板の上下に構成される圧縮空間をベーンで区画して流体を圧縮する方式も開発されている（例えば、特許文献２参照。）。係る方式の圧縮機によれば、構造比較的簡単にして振動の少ない圧縮機を構成できる利点がある。
特開平５−９９１７２号公報特表２００３−５３２００８号公報

しかしながら、上記特許文献２のような構造の場合、シリンダ内全域において圧縮部材（斜板）の上下で高圧室と低圧室とが隣接するかたちとなるため、高低圧差が大きくなり、冷媒リークによる効率悪化が問題となる。

特に、圧縮部材の駆動要素側となる面に構成された圧縮空間内の冷媒が回転軸と当該回転軸の軸受との間からリークし易く、圧縮機の性能の低下を招くと云う問題が生じていた。

本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、冷媒リークを改善して、圧縮機の性能の向上を図ることを目的とする。

請求項１の発明の圧縮機は、内部に圧縮空間が構成されるシリンダから構成された圧縮要素と、シリンダ内の圧縮空間に連通する吸込ポート及び吐出ポートと、シリンダの開口を閉塞する支持部材と、この支持部材に形成された軸受に支持されて回転する回転軸と、この回転軸の軸方向に交差する一面が上死点と下死点の間で連続して傾斜すると共に、シリンダ内に配置されて回転軸により回転駆動され、吸込ポートから吸い込まれた流体を圧縮して吐出ポートより吐出する圧縮部材と、吸込ポートと吐出ポート間に配置されて圧縮部材の一面に当接し、シリンダ内の圧縮空間を低圧室と高圧室とに区画するベーンと、圧縮部材とは反対側の軸受端部に設けられ、回転軸に当接する軸封シールとを備えたものである。

請求項２の発明の圧縮機は、内部に圧縮空間が構成されるシリンダから構成された圧縮要素と、シリンダ内の圧縮空間に連通する吸込ポート及び吐出ポートと、シリンダの開口を閉塞する支持部材と、この支持部材に形成された軸受に支持されて回転する回転軸と、この回転軸の軸方向に交差する一面が上死点と下死点の間で連続して傾斜すると共に、シリンダ内に配置されて回転軸により回転駆動され、吸込ポートから吸い込まれた流体を圧縮して吐出ポートより吐出する圧縮部材と、吸込ポートと吐出ポート間に配置されて圧縮部材の一面に当接し、シリンダ内の圧縮空間を低圧室と高圧室とに区画するベーンと、軸受に対応する位置の回転軸に設けられたピストンリングシールとを備えたものである。

請求項３の発明の圧縮機は、請求項３の発明においてピストンリングシールを、圧縮部材の一面側の軸受端部に対応する位置の回転軸に設けたものである。

請求項１の発明の圧縮機によれば、圧縮部材とは反対側の軸受端部に回転軸に当接する軸封シールを設けたので、当該軸封シールにより軸受の内面で十分にシールを行い、回転軸と軸受との間のクリアランスからガスリークする不都合を未然に回避することができるようになる。

これにより、体積効率を改善し、圧縮機の性能の向上を図ることができるようになる。

請求項２の発明の圧縮機によれば、軸受に対応する位置の回転軸にピストンリングシールを設けたので、回転軸と軸受との間のクリアランスからガスリークする不都合を未然に回避することができるようになる。また、請求項３の如くピストンリングシールを、圧縮部材の一面側の軸受端部に対応する位置の回転軸に設けることで、軸受端部における摺動ロスを低減し、且つ、シール性の向上による体積効率の改善を同時に実現して、性能の向上を図ることができるようになる。

更に、ピストンリングシールを複数設けることで、シール性をより一層向上させることができるようになる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳細に説明する。尚、以後説明する各実施例の圧縮機Ｃは、例えば冷凍機の冷媒回路を構成し、冷媒を吸い込んで圧縮し、回路内に吐出する役割を果たすものである。

図１は本発明の第１の実施例の圧縮機Ｃの縦断側面図、図２はもう一つの縦断側面図、図３は圧縮機Ｃの圧縮要素３の斜視図、図４は圧縮機Ｃの圧縮要素３のもう一つの斜視図、図５は圧縮機Ｃの圧縮要素３の平面図、図６は圧縮機Ｃの圧縮要素３の底面図をそれぞれ示している。各図において、１は密閉容器であり、この密閉容器１内には上側に駆動要素２が、下側にこの駆動要素２の回転軸５により駆動される圧縮要素３がそれぞれ収納されている。

駆動要素２は、密閉容器１の内壁に固定され、固定子コイルが巻装された固定子４と、この固定子４の内側で中央に回転軸５を有する回転子６とで構成された電動モータである。尚、この駆動要素２の固定子４の外周部と密閉容器１間には所々上下を連通する隙間１０が形成されている。

圧縮要素３は、密閉容器１の内壁に固定された支持部材７と、この支持部材７の下側にボルトにより取り付けられたシリンダ８と、このシリンダ８内に配置された後述する圧縮部材９と、ベーン１１、吐出バルブ１２と、シリンダ８の下側にボルトにより取り付けられた副支持部材２２等から構成されている。支持部材７の上面中央部には同心状に上方に突出し、そこに回転軸５の主軸受１３が形成されている。また、下面中央部は同心円柱状の突出部材１４がボルトにより固定されており、この突出部材１４の下面１４Ａは平滑面とされている。即ち、支持部材７は密閉容器１の内壁に固定された主部材１５と、主部材１５の上方に突出する主軸受１３と、主部材１５の下方にボルトにより固定された突出部材１４により構成されている。

支持部材７の突出部材１４内にはスロット１６が形成され、このスロット１６内に前記ベーン１１が上下往復動自在に挿入される。このスロット１６の上部にはベーン１１に密閉容器１内の高圧を背圧として印加するための背圧室１７が形成されると共に、スロット１６内にはベーン１１の上面を下方に押圧する付勢手段としてのコイルバネ１８が配置されている。

そして、シリンダ８の上開口部は上記支持部材７により閉塞され、これにより、当該シリンダ８内部（前記圧縮部材９と支持部材７の突出部材１４の間のシリンダ８内部）には圧縮空間２１が構成される。また、シリンダ８には吸込通路２４が形成されると共に、密閉容器１には吸込配管２６が取り付けられてこの吸込通路２４に接続されている。シリンダ８には圧縮空間２１に連通する吸込ポート２７と吐出ポート２８が形成されており、吸込通路２４は吸込ポート２７に連通し、吐出ポート２８はシリンダ８の側面にて密閉容器１内に連通している。また、前記ベーン１１はこの吸込ポート２７と吐出ポート２８の間に位置している。

前記回転軸５は、支持部材７に形成された主軸受１３と副支持部材２２に形成された副軸受２３に支持されて回転する。即ち、回転軸５は係る支持部材７、シリンダ８、及び副支持部材２２の中央に挿通され、上下方向の中央部を主軸受１３により回転自在に軸支されると共に、下方は副支持部材２２の副軸受２３にて回転自在に軸支されている。そして、圧縮部材９は係る回転軸５の下部に一体に形成され、シリンダ８内に配置されている。

前述した圧縮部材９は上述の如くシリンダ８内に配置されて、回転軸５により回転駆動され、吸込ポート２７から吸い込まれた流体（本実施例では冷媒）を圧縮して吐出ポート２８より密閉容器１内に吐出するためのものであり、全体としては回転軸５と同心の略円柱状を呈している。図７は圧縮機Ｃの圧縮部材９を含む回転軸５の側面図、図８乃至図１３は圧縮部材９の斜視図をそれぞれ示している。図７乃至図１３に示されるように、圧縮部材９は一側の肉厚部３１と他側の肉薄部３２とが連続した形状を呈して、回転軸５の軸方向に交差する上面３３（一面）が肉厚部３１にて高く、肉薄部３２にて低い傾斜面とされている。即ち、上面３３は、最も高くなる上死点３３Ａから最も低くなる下死点３３Ｂを経て上死点３３Ａに戻る上死点３３Ａから下死点３３Ｂの間で連続して傾斜する形状を呈している。

この圧縮部材９の上面３３は、上死点３３Ａと下死点３３Ｂの間の中間点３３Ｃを中心とした所定範囲に構成された第１の曲面３４、３４と、上死点３３Ａと下死点３３Ｂを経て各第１の曲面３４、３４間を結ぶ第２の曲面３５、３５とから構成されている。

ここで、圧縮部材９の上面３３の形状について説明する。図１４は回転軸５の中心からの距離が同一となる点を結んだ線８０の上死点３３Ａから下死点３３Ｂまでの線を展開した図である。図１４に示すように、回転軸５の中心からの距離が同一となる点を結んだ線８０は、第１の曲面３４では直線８２となり、第２の曲面３５では上死点３３Ａ及び下死点３３Ｂに漸近する曲線８４となる。この回転軸５の中心からの距離が同一となる点を結んだ線８０は、回転軸５の中心からの距離が近くなるほど急峻で、遠くなるほど緩慢な傾斜となり、圧縮部材９の上面３３はこれらの線８０の集まりにより構成されている。

前記曲線８４は、上死点３３Ａ及び下死点３３Ｂの付近では正弦波形状（曲線８４Ａ）を呈し、直線８２との接続点付近では直線８２と正弦波形状の曲線とを滑らかに結ぶ曲線８４Ｂとされている。即ち、本実施例の圧縮部材９の上面は、下死点３３Ｂを０°とする回転角度において、３２５°〜３５°とこれと対称となる１４５°〜２１５°に正弦波形状の曲線８４Ａからなる曲面、６０°〜１２０°とこれと対称となる２４０°〜３００°に直線８２からなる第１の曲面３４、そして、これらを接続する３５°〜６０°、１２０°〜１４５°、２１５°〜２４０°、及び、３００°〜３２５°の範囲が正弦波形状の曲線８４Ａと直線８２とを滑らかに接続する曲線８４Ｂからなる曲面にて構成されている。尚、本実施例の圧縮部材９の上面３３は、３２５°〜３５°と１４５°〜２１５°に正弦波形状の曲線８４Ａにて構成される曲面、６０°〜１２０°と２４０°〜３００°を直線８２にて構成される第１の曲面３４からなるものとしたが、本発明は当該回転角度の範囲に限らず、上死点３３Ａと下死点３３Ｂの間の中間点３３Ｃを中心とした所定範囲に第１の曲面、上死点３３Ａと下死点３３Ｂを経て各第１の曲面３４、３４間を結ぶ第２の曲面とから圧縮部材９の上面３３を構成するものであれば構わない。

また、第１の曲面３４の傾きは、線８０を上死点３３Ａと下死点３３Ｂとの間の全範囲で直線とした場合の傾きより急峻であり、上死点３３Ａと下死点３３Ｂとの間の全範囲で正弦波形状の曲線とした場合における中間点の傾きよりも緩慢とされている。

このように、回転軸５の中心からの距離が同一となる点を結んだ線８０が直線となるように第１の曲面３４を構成することで、圧縮部材９の上面３３の加工を容易に行うことができ、コストの低減を図ることができるようになる。また、第１の曲面３４の傾きを線８０を上死点３３Ａと下死点３３Ｂとの間の全範囲で直線とした場合の傾きより急峻とすることで、ベーン１１の上死点３３Ａ及び下死点３３Ｂ付近における移動を滑らかにすることができる。更に、上死点３３Ａと下死点３３Ｂとの間の全範囲で正弦波形状の曲線とした場合における中間点の傾きよりも緩慢とすることで、ベーン１１による摺動ロスを低減することができる。これにより、圧縮機Ｃの性能を改善し、高効率な圧縮を実現することができるようになる。

更に、この圧縮部材９の上死点３３Ａが支持部材７の突出部材１４の下面１４Ａに微小なクリアランスを介して移動自在に対向する。また、ベーン１１は、前述したように吸込ポート２７と吐出ポート２８の間に配置されると共に、圧縮部材９の上面３３に当接し、シリンダ８内の圧縮空間２１を低圧室ＬＲと高圧室ＨＲとに区画する。前記コイルバネ１８はこのベーン１１を常時上面３３側に付勢する。

一方、図１５乃至図１７に示すように、圧縮部材９の下面（他面）側の副軸受２３に対して、圧縮部材９の反対側となる軸受、即ち、圧縮部材９の上面３３側の軸受である主軸受１３端部には、回転軸５に当接する軸封シール５０が設けられている。この軸封シール５０は鉄板をＮＢＲ材等のゴム部材にて被覆することにより形成された支持部と、回転軸５に当接して、当該回転軸５と支持部材７との間に形成された隙間をシールするように設けられた当接部５２にて構成されており、当該当接部５２には内側（回転軸５）に付勢するためのバネ部材が取り付けられており、回転軸５に摺動自在に当接している。また、軸封シール５０の上面はカバー５３にて閉塞されており、軸封シール５０の脱落を防止している（図１及び図２では軸封シール５０及びカバー５３は図示せず）。尚、カバー５３は支持部材７の上面にボルトにより固定されている。この軸封シール５０により、主軸受１３側のシールを行うことで、主軸受１３の内面で十分にシールを行い、ガスリークを防ぐことができるようになる。このように、圧縮空間２１内の冷媒ガスが回転軸５と支持部材７の間の主軸受１３のクリアランスからリークする不都合を未然に回避することができるので、体積効率を改善することができるようになる。これにより、圧縮機１の性能の向上を図ることができるようになる。

前記シリンダ８の下開口部は副支持部材２２により閉塞され、前記圧縮部材９の下面（他面）と副支持部材２２の間（圧縮空間２１の背面側）には、空間５４が形成されている。この空間５４は、圧力調整手段５５を介して密閉容器１内と連通されている。この圧力調整手段５５は副支持部材２２内に軸心方向に形成され、圧縮部材９の下面と連通する孔５６と、孔５６と一端が連通すると共に、該孔５６から副支持部材２２の外側（密閉容器１側）に水平方向に延在し、他端が密閉容器１内と連通する連通孔５７と、該連通孔５７の他端（密閉容器１内と連通する端部）に挿入され、中心部に微小な通路（ノズル）が形成されたノズル部材５８にて構成されている（図１７）。

この圧力調整手段５５により、空間５４には密閉容器１内にされた冷媒が流れ込む。即ち、密閉容器１内の高圧冷媒が、圧力調整手段５５のノズル部材５８から流入して、連通孔５７、孔５６を経て空間５４に流入する。このとき、空間５４にはノズル部材５８に形成された微小な通路を通過する過程で、当該微小通路の通路抵抗により圧力が低下した冷媒が流入することとなる。これにより、圧縮部材９の下面側（他面側）の空間５４内の圧力は密閉容器１内の圧力より低い値となる。

ここで、空間５４を高圧とした場合、圧縮部材９は空間５４の圧力により、支持部材７側に強く押されて、受け面となる突出部材１４の下面１４Ａと圧縮部材９の上面３３の上死点３３Ａとに摩擦が生じ、これらが著しく摩耗するため、耐久性が非常に悪くなる。しかしながら、本発明の如く圧力調整手段５５により、空間５４の圧力を密閉容器１内の高圧より低い値とすることで、圧縮部材９の上面３３の上死点３３Ａが受け面となる突出部材１４の下面１４Ａ側に押される力を軽減、若しくは、突出部材１４の下面１４Ａと圧縮部材９の上面３３の上死点３３Ａとを接触させずに僅かにクリアランスを有した状態とすることができるようになる。これにより、圧縮部材９の上面３３の耐久性を改善し、信頼性の向上と、機械損失の低減を図ることができるようになる。

尚、圧縮部材９の上死点３３Ａと支持部材７の突出部材１４の下面１４Ａとの間のクリアランスは、密閉容器１内に封入されたオイルによってシールすることで、ガスのリークを回避することができ、高効率な運転を維持することができる。

他方、前記圧縮部材９の上面３３（一面）の硬度は、上死点３３Ａの受け面としての支持部材７の突出部材１４の下面１４Ａよりも高く成るように設定されている。ここで、圧縮部材９の上面３３及びベーン１１に使用する部材の材質及び加工方法の一例を図１８に示す。図１８に示すようにベーン１１として高速度工具鋼系材料（ＳＫＨ）を窒化処理したものを使用する場合には、回転軸５及び圧縮部材９の上面３３はクロムモリブデン鋼（ＳＣＭ）や炭素鋼（例えば、Ｓ４５Ｃ等）の表面を浸炭焼入れしたもの、又は、クロムモリブデン鋼や炭素鋼を高周波焼入れしたのもの、若しくは、ねずみ鋳鉄（ＦＣ）や球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ）を使用する。この場合、圧縮部材９の上面３３（一面）の硬度はベーン１１よりも低くなる。

また、ベーン１１として高速度工具鋼系材料をＰＶＤ処理したものを使用する場合には、回転軸５及び圧縮部材９の上面３３は上記クロムモリブデン鋼や炭素鋼の表面を浸炭焼入れしたもの、クロムモリブデン鋼や炭素鋼を高周波焼入れしたのもの、又は、ねずみ鋳鉄や球状黒鉛鋳鉄に加えて、ねずみ鋳鉄や球状黒鉛鋳鉄を窒化又は焼入れ処理したものを使用するものとする。この場合においても、上記同様に圧縮部材９の上面３３（一面）の硬度はベーン１１よりも低くなる。

このように、圧縮部材９の上面３３の硬度をベーン１１より低いものとすることで、ベーン１１が摩耗し難くなる。これにより、ベーン１１の耐久性を向上させることができるようになる。

また、圧縮部材９の上面３３の硬度を、当該圧縮部材９の上死点３３Ａの受け面としての突出部材１４の下面１４Ａより高くすることで、上死点３３Ａが突出部材１４の下面１４Ａに当接した場合においても、圧縮部材９の上面３３が摩耗し難くなり、圧縮部材９の耐久性を高めることができるようになる。

ここで、圧縮要素３を潤滑油などのオイルにて潤滑せずに、無潤滑とする場合には、ベーン１１と圧縮部材９の上面３３（一面）とに硬度差が生じるように構成する。即ち、図１８に示す如くベーン１１をカーボン系材料にて構成する場合、回転軸５及び圧縮部材９の上面３３としてクロムモリブデン鋼や炭素鋼の表面を浸炭焼入れしたもの、クロムモリブデン鋼や炭素鋼を高周波焼入れしたのもの、又は、ねずみ鋳鉄や球状黒鉛鋳鉄を窒化又は焼入れ処理したものを使用することで、これらの摺動部をオイルなどにより潤滑することなく、摺動させることができる。また、この場合も圧縮部材９の上面３３（一面）の硬度はベーン１１よりも低くなる。

同様に、ベーン１１をセラミック系材料にて構成する場合、回転軸５及び圧縮部材９の上面３３としてベーン１１と同じセラミック系材料や、上述のクロムモリブデン鋼や炭素鋼の表面を浸炭焼入れしたもの、クロムモリブデン鋼や炭素鋼を高周波焼入れしたのもの、若しくは、ねずみ鋳鉄や球状黒鉛鋳鉄を窒化又は焼き入れ処理したものを使用すれば、この場合も摺動部をオイルなどにより潤滑することなく、摺動させることができる。そして、この場合も圧縮部材９の上面３３（一面）の硬度はベーン１１よりも低くなる。

更に、ベーン１１をフッ素樹脂系材料、又は、高分子材料のポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）系材料にて構成する場合、回転軸５及び圧縮部材９の上面３３としてＡｌ（アルミニウム）を表面処理（アルマイト処理）したものや、上述のクロムモリブデン鋼や炭素鋼の表面を浸炭焼入れしたもの、クロムモリブデン鋼や炭素鋼を高周波焼入れしたのもの、若しくは、ねずみ鋳鉄や球状黒鉛鋳鉄を窒化又は焼入れ処理したものを使用すれば、この場合も上記と同様に摺動部をオイルなどにより潤滑することなく、摺動させることができる。この場合、圧縮部材９の上面３３の硬度はベーン１１よりも高くなる。

以上のように、ベーン１１をカーボン系材料、セラミック系材料、フッ素樹脂系材料、又はポリエーテルエーテルケトンにて構成した場合、圧縮部材９の上面３３をそれぞれ図１８に示す材料及び加工を施すことで、ベーン１１をカーボン系材料、セラミック系材料にて構成した場合には、圧縮部材９の上面３３の硬度はベーン１１の硬度より低くなり、フッ素樹脂系材料、又はポリエーテルエーテルケトンにて構成した場合には、圧縮部材９の上面３３の硬度はベーン１１の硬度より高くなる。

このように、ベーン１１をカーボン系材料、セラミック系材料、フッ素樹脂系材料、又はポリエーテルエーテルケトンにて構成し、且つ、圧縮部材９の上面３３とベーン１１との間で硬度差が生じるように構成することで、圧縮部材９及びベーン１１の耐摩耗性が向上して、耐久性を高めることができるようになる。

更に、圧縮部材９の上面３３の硬度を、当該圧縮部材９の上死点３３Ａの受け面としての突出部材１４の下面１４Ａより高くすることで、上死点３３Ａが突出部材１４の下面１４Ａに当接した場合においても、圧縮部材９の上面３３が摩耗し難くなり、圧縮部材９の耐久性を高めることができるようになる。

特に、ベーン１１を上述したカーボン系材料、セラミック系材料、フッ素樹脂系材料、又はポリエーテルエーテルケトンにて構成することで、ベーン１１や圧縮部材９等の摺動部への給油が不足した場合にも良好な摺動性を保持することができるようになる。即ち、圧縮要素３の摺動部をオイルにより潤滑せずに、無潤滑とすることも可能となる。これにより、無潤滑仕様の圧縮機にも適用できるようになり、汎用性を高めることが出来るようになる。

また、圧縮部材９の周面はシリンダ８の内壁との間に微少なクリアランスを構成し、これにより、圧縮部材９は回転自在とされている。そして、この圧縮部材９の周面とシリンダ８の内壁との間もオイルによってシールされる。

前記吐出ポート２８の外側にはシリンダ８の圧縮空間２１の側面に位置して前記吐出バルブ１２が取り付けられると共に、密閉容器１の上端には吐出配管３７が取り付けられている。そして、密閉容器１内下部にオイル溜め３６が構成されている。そして、回転軸５の下端にはオイルポンプ４０が設けらており、一端がオイル溜め３６内に浸漬されている。そして、当該オイルポンプ４０により吸い上げられたオイルは、回転軸５内中心に形成されたオイル通路４２及びオイル通路４２から回転軸５の軸方向となる圧縮部材９の側面に渡って形成された圧縮部材用オイル孔４４、４５を介して圧縮要素３の摺動部等に供給される。また、密閉容器１内には例えばＣＯ₂（二酸化炭素）、Ｒ−１３４ａ、或いは、ＨＣ系の冷媒が所定量封入される。

以上の構成で、駆動要素２の固定子４の固定子コイルに通電されると、回転子６が下から見て時計回り方向に回転する。この回転子６の回転は回転軸５を介して圧縮部材９に伝達され、これにより、圧縮部材９はシリンダ８内において下から見て時計回り方向に回転する。今、圧縮部材９の上面３３の上死点３３Ａが吐出ポート２８のベーン１１側にあり、ベーン１１の吸込ポート２７側でシリンダ８、支持部材７、圧縮部材９及びベーン１１で囲まれた空間（低圧室ＬＲ）内に吸込配管２６及び吸込通路２４を介して吸込ポート２７から冷媒回路内の冷媒が吸い込まれているものとする。

そして、その状態から圧縮部材９が回転していくと、上死点３３Ａがベーン１１、吸込ポート２７を過ぎた段階から上面３３の傾斜により上記空間の体積は狭められていき、空間（高圧室ＨＲ）内の冷媒は圧縮されていく。そして、上死点３３Ａが吐出ポート２８を通過するまで圧縮された冷媒は吐出ポート２８から吐出され続ける。一方、上死点３３Ａが吸込ポート２７を通過した後、ベーン１１の吸込ポート２７側でシリンダ８、支持部材７、圧縮部材９及びベーン１１で囲まれた空間（低圧室ＬＲ）の体積は拡大していくので、吸込配管２６及び吸込通路２４を介して吸込ポート２７から冷媒回路内の冷媒が圧縮空間２１内に吸い込まれていく。

吐出ポート２８からは吐出バルブ１２を介して、冷媒が密閉容器１内に吐出される。そして、密閉容器１内に吐出された高圧冷媒は、駆動要素２の固定子４と回転子６とのエアギャップを通過し、密閉容器１内の上部（駆動要素２の上方）にてオイルと分離し、吐出配管３７より冷媒回路に吐出される。一方、分離したオイルは、密閉容器１と固定子４の間に形成された隙間１０から流下し、オイル溜め３６に戻ることとなる。

このような構成により、圧縮機Ｃは小型で構造簡単でありながら、十分な圧縮機能を発揮することができるようになる。特に、従来の如くシリンダ８内全域で高圧と低圧とが隣接することも無くなると共に、圧縮部材９は連続する肉厚部３１と肉薄部３２を有して上面３３（一面）が傾斜する形状を呈しているので、高圧室ＨＲに対応することになる肉厚部３２においてシリンダ８の内壁との間のシール寸法を十分に確保することができる。

これらにより、圧縮部材９とシリンダ８間における冷媒リークの発生を効果的に防止できるようになり、効率的な運転が可能となる。また、圧縮部材９の肉厚部３１はフライホールの役割を果たすので、トルク変動も少なくなる。また、圧縮機Ｃは所謂内部高圧型の圧縮機であるので構造の更なる簡素化が図れる。

また、支持部材７（支持部材７の突出部材１４）にベーン１１のスロット１６を構成し、更にコイルバネ１８を当該支持部材７内に設けているので、精度が必要となるシリンダ８にベーン取付構造を形成する必要が無くなり、加工性が改善される。更に、実施例の如く圧縮部材９を回転軸５に一体に形成すれば、部品点数の削減を計ることができるようになる。

尚、本実施例では、空間５４と密閉容器１内とを副支持部材２２内に圧縮部材９の下面と連通する軸心方向に形成された孔５６と、孔５６と一端が連通すると共に、この孔５６から副支持部材２２の外側に水平方向に延在し、他端が密閉容器１内と連通する連通孔５７と、この連通孔５７の他端に挿入され、中心部に微小な通路（ノズル）が形成されたノズル部材５８にて構成される圧力調整手段５５を介して連通させ、密閉容器１内の高圧冷媒をノズル部材５８に形成された微小な通路を通過させることで、圧力を低下させて、圧縮部材９の下面側となる空間５４内の圧力を密閉容器１内の圧力より低い値となるようにしたが、これに限らず、圧力調整手段は、例えば、副支持部材２２を軸心方向に貫通する孔にて空間５４と密閉容器１内とを連通させ、密閉容器１側の開口を中心部に微小な通路（ノズル）が形成されたノズル部材を挿入するものとしても構わない。

尚、実施例１では圧縮部材９とは反対側の軸受である主軸受１３端部に軸封シール５０を設けて、圧縮空間２１内の冷媒ガスが回転軸５と支持部材７の間の主軸受１３のクリアランスからリークする不都合を未然に回避するものとしたが、これに限らず、軸受に対応する位置の回転軸５にピストンリングシールを設けるものとしても構わない。

ここで、図１９及び図２０は、この場合の圧縮機Ｃの一例であり、図１９は回転軸５及び圧縮要素３の縦断側面図、図２０はシリンダ８が取り付けられた状態の回転軸５の斜視図をそれぞれ示している。図１９及び図２０に示すように、圧縮部材９の下面（他面）側の副軸受２３に対して、圧縮部材９の反対側となる軸受、即ち、圧縮部材９の上面３３側の軸受である主軸受１３端部に対応する位置の回転軸５の外周面に溝６１を形成し、この溝６１内に当該ピストンリングシール６０を取り付けるものとする。このピストンリングシール６０は、３ｍｍ〜１０ｍｍ程度の幅を有するリング形状であり、ゴム部材などの伸縮性及び耐久性に優れた素材により構成されている。尚、ピストンリング６０の幅は溝６１の深さ（幅）と同じか、若しくは、それ以下（実施例のピストンリングシール６０は３ｍｍ〜１０ｍｍ程度の幅）に設定されている。即ち、ピストンリング６０の外径は回転軸５の外径以下に設定されているため、ピストンリング６０を溝６１内に取り付けた状態では、回転軸５の外周面からピストンリング６０の外周縁が突出することなく収納される。

そして、圧縮機Ｃが起動して、密閉容器１内が高圧となると、ピストンリングシール６０は上方から加わる密閉容器１内の高圧により、下方に押され、且つ、膨張する（外側に押し出される）ため、支持部材７と回転軸５の間の隙間がピストンリングシール６０により十分にシールされる。

このように、ピストンリングシール６０により、主軸受１３の内面で、十分にシールを行い、圧縮空間２１内の冷媒ガスが回転軸５と支持部材７の間の主軸受１３のクリアランスからリークする不都合を未然に回避することができるので、主軸受１３の端部における摺動ロスを低減し、且つ、シール性の向上による体積効率の改善を同時に実現することができるようになる。これにより、圧縮機Ｃの性能の向上を図ることができるようになる。

また、本実施例では上記ピストンリングシール６０を主軸受１３に対応する位置に一つ設けるものとしたが、ピストンリングシール６０の設置位置は上記に限らず、副軸受２３に対応する回転軸５にも取り付けるものとしても構わない。また、当該ピストンリングシール６０を複数本用いても良い。これらにより、回転軸５と主軸受１３若しくは回転軸５と副軸受２３間のシール性をより一層向上させて、高性能の圧縮機を提供することができるようになる。

尚、上記各実施例では冷凍機の冷媒回路に使用されて冷媒を圧縮する圧縮機を例にとって説明したが、それに限らず、空気を吸い込んで圧縮し、吐出する所謂エアーコンプレッサにも本発明は有効である。また、各実施例では、縦型の密閉容器内の上下方向に駆動要素と圧縮要素とを収納する縦型の圧縮機を用いて説明したが、これに限らず、横型の圧縮機を用いても本発明は有効である。

また、上記各実施例では、密閉容器１内の上側に駆動要素２、下側に圧縮要素３を収納する縦型の圧縮機Ｃを用いて説明したが、これに限らず、密閉容器内の上側に圧縮要素、下側に駆動要素が収納された縦型の圧縮機や、横型の圧縮機に適用しても本発明は有効である。

更に、上記各実施例では圧縮空間２１を圧縮部材９の上面３３側の圧縮部材９の駆動要素２側に設けるものとしたが、圧縮空間２１を駆動要素２とは反対側の面に設けるものとしても構わない。

本発明の第１の実施例の圧縮機の縦断側面図である。図１の圧縮機のもう一つの縦断側面図である。図１の圧縮機の圧縮要素の斜視図である。図１の圧縮機の圧縮要素のもう一つの斜視図である。図１の圧縮機の圧縮要素の平面図である。図１の圧縮機の圧縮要素の底面図である。図１の圧縮機の圧縮部材を含む回転軸の側面図である。図１の圧縮機の圧縮部材の第１の斜視図である。図１の圧縮機の圧縮部材の第２の斜視図である。図１の圧縮機の圧縮部材の第３の斜視図である。図１の圧縮機の圧縮部材の第４の斜視図である。図１の圧縮機の圧縮部材の第５の斜視図である。図１の圧縮機の圧縮部材の第６の斜視図である。図１の圧縮機の圧縮部材の上面を側面から見た場合の傾斜を示す拡大図である。図１の圧縮機の回転軸及び圧縮要素の縦断側面図である。図１５のシリンダが取り付けられた状態の回転軸の斜視図である。図１の圧縮機の圧縮要素のもう一つの縦断側面図である。圧縮部材の一面とこの受け面及びベーンに使用する部材の材質と加工方法を示す図である。本発明の第２の実施例の圧縮機の圧縮要素の縦断側面図である。図１９の圧縮機の圧縮要素の斜視図である。

符号の説明

Ｃ圧縮機
１密閉容器
２駆動要素
３圧縮要素
４固定子
５回転軸
６回転子
７支持部材
８シリンダ
９圧縮部材
１１ベーン
１３主軸受
１６スロット
１８コイルバネ
２１圧縮空間
２２副支持部材
２３副軸受
２４吸込通路
２６吸込配管
２７吸込ポート
２８吐出ポート
３１肉厚部
３２肉薄部
３３上面
３４平面
３５曲面
３６オイル溜め
３７、３８吐出配管
４０オイルポンプ
４２オイル通路
４４、４５圧縮部材用オイル孔
５０軸封シール
５２当接部
５３カバー
６０ピストンリングシール
６１溝
８０線
８２直線
８４、８４Ａ、８４Ｂ曲線

Claims

内部に圧縮空間が構成されるシリンダから構成された圧縮要素と、
前記シリンダ内の圧縮空間に連通する吸込ポート及び吐出ポートと、
前記シリンダの開口を閉塞する支持部材と、
該支持部材に形成された軸受に支持されて回転する回転軸と、
該回転軸の軸方向に交差する一面が上死点と下死点の間で連続して傾斜すると共に、前記シリンダ内に配置されて前記回転軸により回転駆動され、前記吸込ポートから吸い込まれた流体を圧縮して前記吐出ポートより吐出する圧縮部材と、
前記吸込ポートと吐出ポート間に配置されて前記圧縮部材の一面に当接し、前記シリンダ内の圧縮空間を低圧室と高圧室とに区画するベーンと、
前記圧縮部材とは反対側の前記軸受端部に設けられ、前記回転軸に当接する軸封シールとを備えたことを特徴とする圧縮機。
内部に圧縮空間が構成されるシリンダから構成された圧縮要素と、
前記シリンダ内の圧縮空間に連通する吸込ポート及び吐出ポートと、
前記シリンダの開口を閉塞する支持部材と、
該支持部材に形成された軸受に支持されて回転する回転軸と、
該回転軸の軸方向に交差する一面が上死点と下死点の間で連続して傾斜すると共に、前記シリンダ内に配置されて前記回転軸により回転駆動され、前記吸込ポートから吸い込まれた流体を圧縮して前記吐出ポートより吐出する圧縮部材と、
前記吸込ポートと吐出ポート間に配置されて前記圧縮部材の一面に当接し、前記シリンダ内の圧縮空間を低圧室と高圧室とに区画するベーンと、
前記軸受に対応する位置の前記回転軸に設けられたピストンリングシールとを備えたことを特徴とする圧縮機。
前記ピストンリングシールを、前記圧縮部材の一面側の前記軸受端部に対応する位置の前記回転軸に設けたことを特徴とする請求項２の圧縮機。