JP2009250053A - ロータリ圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成により、ローラの適度な摺動状態を保ちつつ確実なシール効果を得ることができるロータリ圧縮機を提供する。
【解決手段】ロータリ圧縮機１は、シリンダ室３０が形成されたシリンダ本体３と、筒状のローラ８１を有するピストン８と、シリンダ本体３を挟むように配置された二つのヘッド部材４と、板部材５とを備える。板部材５は、二つのヘッド部材４の一方である第１ヘッド部材４ａとシリンダ本体３との間において、接触部５ｔがローラ８１の端面８１ｓの全周にわたって接触可能となるようにヘッド部材４とシリンダ本体３とによって支持されており、ローラ８１との接触状態を維持しつつシリンダ本体３の軸方向Ｄに関して撓み変形できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダ本体とローラとを有するロータリ圧縮機に関する。

ロータリ圧縮機においては、ピストンのローラと、ヘッド部材との間の隙間が広いと、ローラ内部からオイル及びガスがローラ外部へと漏洩し、圧縮機の圧縮効率が低下してしまう。そのため、通常は、ローラとヘッド部材との間の隙間を狭くした上で、この隙間にオイルを介在させて、この隙間をシールしている。一方で、この隙間を小さくし過ぎると、ローラとヘッド部材との間の摺動状態が悪化し、ローラにおいてロックや磨耗が発生してしまう。

そこで、例えば、特許文献１のロータリ式圧縮機においては、シリンダブロックの両端にサイドプレートが配され、このサイドプレートに設けた軸受けにはシリンダブロックの内部で回転するロータシャフトが支えられ、サイドプレートのロータ摺動面側には環状溝が形成され、この環状溝にはシールリングが遊嵌合状態で装着されている。これにより、ベーンが圧縮行程中にあるときは、環状溝に潤滑油が充満して、シールリングが環状溝の外側とロータ摺動面側とに対して押圧されるので、シールリングとロータ摺動面との摺動状態を適度なものに保ちつつ、シール効果を得ることができる。

特開昭５９−５１１９２号公報

しかし、特許文献１の技術を用いる場合には、シールリングを装着するためにサイドプレートに環状溝を形成する必要があり、また、シールリングの形態に関しても、スリットの形成や弾性体の取り付けが必要になるため、圧縮機内部の構成部材の構成が複雑なものとなる。一方、ロータリ圧縮機の構成は簡易なものであることが望ましい。

そこで、この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、簡易な構成により、ローラの適度な摺動状態を保ちつつ確実なシール効果を得ることができるロータリ圧縮機を提供することを目的とする。

第１の発明にかかるロータリ圧縮機は、シリンダ室が形成された筒状のシリンダ本体と、前記シリンダ室の内部に配置される筒状のローラと、前記シリンダ本体を挟むように配置された二つのヘッド部材と、前記二つのヘッド部材の少なくとも一方と前記シリンダ本体との間において、その一部が前記ローラの端面の全周にわたって接触可能となるように前記ヘッド部材と前記シリンダ本体とによって支持された板部材と、を備え、前記板部材は、前記ローラとの接触状態を維持しつつ前記シリンダ本体の軸方向に関して撓み変形できることを特徴とする。

この構成によると、二つのヘッド部材の少なくとも一方とシリンダ本体との間において、その一部がローラの端面の全周にわたって接触可能となるようにヘッド部材とシリンダ本体とによって支持された板部材が備えられていることにより、ローラとヘッド部材との間におけるシール効果が確実に得られ、圧縮効率の低下が抑えられる。また、板部材は、ローラとの接触状態を維持しつつシリンダ本体の軸方向に関して撓み変形できるので、例えば、熱の影響によりローラが軸方向に関して膨張したり、ローラがヘッド部材側に移動したりしても、シール効果は確保されながら、その変形や移動が板部材により許容され、ローラと板部材との摺動状態が適度なものに保たれる。また、板状に形成された板部材をヘッド部材とシリンダ本体とによって支持するので、圧縮機の構成を簡易なものとすることができる。以上のことから、簡易な構成により、ローラの適度な摺動状態を保ちつつ確実なシール効果を得ることができる。

なお、上記の“接触可能”には、（１）非運転状態及び運転状態の両方において接触すること、並びに、（２）非運転状態においては接触せず運転状態においてのみ接触すること、の両方の意味が含まれるものとする。また、板部材とローラとの“接触”には、直接的な接触の他、潤滑油を介した両者の接触が含まれるものとする。また、多段式の圧縮機において、“ヘッド部材”にはミドルプレートが含まれるものとする。

第２の発明にかかるロータリ圧縮機においては、前記板部材には開口が形成されており、運転状態においては、前記ヘッド部材と前記板部材との間に、前記ローラ内部からの潤滑油及びガスの少なくとも一方が前記開口から入り込むことで、前記板部材の一部が前記端面に対して押し付けられる。

これによると、潤滑油及びガスの少なくとも一方によって板部材がローラに押し付けられるので、より確実なシール効果が得られる。なお、“前記ヘッド部材と前記板部材との間に、前記ローラ内部からの潤滑油及びガスの少なくとも一方が前記開口から入り込むことで、前記板部材の一部が前記端面に対して押し付けられる”としているが、この表現には、運転状態における、潤滑油及びガスの少なくとも一方の作用のみによって板部材の一部が端面に対して押し付けられることの他、例えば、板部材が元々撓んだ形状を有していることにより、非運転状態において既に板部材の一部が端面に対して押し付けられており、これに加えて、運転状態における、潤滑油及びガスの少なくとも一方の作用によって、板部材の一部が端面に対してさらに強く押し付けられることも含まれる。

第３の発明にかかるロータリ圧縮機においては、前記板部材において、前記一部が、前記ローラ側に凸状となるように形成されている。これによると、ローラに対して、板部材の一部がより確実に接触するので、さらに確実なシール効果が得られる。

第４の発明にかかるロータリ圧縮機においては、前記板部材において、前記開口の周辺部が、前記ローラの側へ折れ曲がっている。これによると、潤滑油及びガスの少なくとも一方が、ヘッド部材と板部材との間に入り込みやすくなり、さらに確実なシール効果が得られる。

以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。

第１の発明では、簡易な構成により、ローラの適度な摺動状態を保ちつつ確実なシール効果を得ることができる。

第２の発明では、潤滑油及びガスの少なくとも一方によって板部材がローラに押し付けられるので、より確実なシール効果が得られる。

第３の発明では、ローラに対して、板部材の一部がより確実に接触するので、さらに確実なシール効果が得られる。

第４の発明では、潤滑油及びガスの少なくとも一方が、ヘッド部材と板部材との間に入り込みやすくなり、さらに確実なシール効果が得られる。

以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るロータリ圧縮機を示す断面概略図である。図２は、図１のロータリ圧縮機のシリンダ本体部分を拡大して示す断面概略図である。図３は、図１のロータリ圧縮機のシリンダ本体の上部付近を拡大して示す断面概略図である。図４は、図１のロータリ圧縮機のＫ部分を拡大して示す拡大断面概略図である。図５は、図４のロータリ圧縮機の運転状態におけるＨ部分を拡大して示す拡大断面概略図である。なお、図２は、図１のＡ−Ａ’矢視断面図であって、一部の構成部材を省略したものである。また、図３は、図１のＢ−Ｂ’矢視断面図であって、一部の構成部材を省略したものである。また、図１は、図２及び図３のＧ−Ｇ’矢視断面の概略図に相当する。

（全体構成）
まず、本実施形態に係るロータリ圧縮機１の全体構成について説明する。ロータリ圧縮機１は、筒状のケーシング２と、シリンダ本体３と、ピストン８と、二つのヘッド部材４と、板部材５と、を含んで構成されている（図１参照）。また、ピストン８は、ブレード８２及びローラ８１を有し、シリンダ本体３に形成されたシリンダ室３０に収容されている（図２参照）。そして、ロータリ圧縮機１は、吸入管２２から吸入される冷媒ガスを、圧縮室であるシリンダ室３０で圧縮して、その後、圧縮後の冷媒ガスをシリンダ室３０からケーシング２の放出空間２４に吐出し、さらに吐出管２１からケーシング２の外部へと送り出すように構成されている。なお、ロータリ圧縮機１は、図１に示すように、駆動軸７の軸方向（図１の矢印Ｄ方向参照）が上下方向に沿うように配置されているものとする。

ケーシング２の内部には、モータ９、シリンダ本体３等が配置されている。本実施形態において、ロータリ圧縮機１は単段型であり、シリンダ本体の数は一つとなっている。また、ケーシング２の内部において、シリンダ本体３及び二つのヘッド部材４の下方の端部（すなわち底部）には、潤滑油が溜められる油溜まり部２３が形成されている。なお、図１のドットで示した部分は、油溜まり部２３に貯留されている油を示している。

モータ９は、ステータと、ステータの内部に配置されたロータとからなる。そして、モータ９の下方には、シリンダ室３０が形成されたシリンダ本体３、二つのヘッド部材４等が配置されており、モータ９に取り付けられた駆動軸７の回転に伴い、ピストン８のローラ８１がシリンダ室３０内で回転するようになっている。

また、ケーシング２内部において、シリンダ本体３及び二つのヘッド部材４の上方には、シリンダ室３０において圧縮された圧縮ガスが放出される空間である放出空間２４が形成されている（図１参照）。

また、ケーシング２内部において、シリンダ室３０の径方向（図１の矢印Ｃ方向参照）外側に対応した領域には、油溜まり部２３と放出空間２４とを連絡する、複数のオイル戻し通路６が形成されている。また、板部材５は、ヘッド部材４とシリンダ本体３とによって支持されている（図１等参照）。板部材５の詳細については後述する。

（シリンダ本体、シリンダ室）
次に、シリンダ本体３及びシリンダ室３０について説明する。シリンダ本体３は、ケーシング２内部に収められている（図１、図２参照）。シリンダ本体３は円筒状に形成されており、シリンダ本体３の内側には、シリンダ室３０が形成されている。そして、シリンダ本体３は、シリンダ室３０を区画する内周面の、径方向に関する断面形状が円形となるように形成されている（図２参照）。

シリンダ本体３には、シリンダ室３０へと連通する吸入孔３４が形成されている（図１、２参照）。吸入孔３４は、吸入される吸入ガス（冷媒ガス）の流路となるものであり、シリンダ本体３の径方向（図１のＣ方向参照）に関してシリンダ本体３を貫通するように形成されている。また、シリンダ本体３には、吸入用開口部が形成され、吸入孔３４は、吸入用開口部においてシリンダ室３０に開口している。そして、吸入孔３４には、ケーシング２の外部に配置されたアキュムレータ（図示せず）から伸びる吸入管２２が接続されている（図１、図２参照）。以上のようにして、シリンダ室３０とアキュムレータとが接続されている。

また、シリンダ本体３には、吸入孔３４の他に、シリンダ室３０に開口する孔状部３８が形成されている（図２参照）。孔状部３８は、ブッシュ用潤滑油流路３７、及び、二つの受け入れ用凹部３３を含むように形成されている。二つの受け入れ用凹部３３は、後述する二つのブッシュ３５を受け入れるための凹部であり、二つのブッシュ３５に沿った形状を有している。ブッシュ用潤滑油流路３７は、駆動軸７の軸方向に沿って形成された潤滑油のための流路であり、油溜まり部２３に接続されている。本実施形態においては、油溜まり部２３の潤滑油が、サイフォン方式により、ブッシュ用潤滑油流路３７へと汲み上げられる。なお、ブッシュ用潤滑油流路に対して、油溜まり部２３の潤滑油がポンプ機構によって汲み上げられてもよい。また、本実施形態のロータリ圧縮機１は単段型のものであり、シリンダ本体３の数は一つであるが、シリンダ本体の数は複数であってもよい（後述する第２実施形態参照）。

また、シリンダ本体３には、ボルト孔３９ａ〜３９ｅが貫通形成されている（図２参照）。後述する二つのヘッド部材４は、シリンダ本体３に対してボルト止めされるものであり、ボルト孔３９ａ〜３９ｅは、その二つのヘッド部材４をボルト止めする際に用いられる。なお、図２は図１のＡ−Ａ’矢視断面図であるが、ボルト孔３９ａ〜３９ｅに挿入されたボルトを省略して示している。

（吸入室及び吐出室について）
シリンダ室３０は、ピストン８により吸入室３０ｋと吐出室３０ｓとに区画される（図２参照）。そして、吸入孔３４及び吐出孔４１は、それぞれ、吸入室３０ｋ及び吐出室３０ｓに連続している（図２参照）。また、ピストン８のブレード８２は、吸入用開口部と吐出孔４１とに挟まれる位置に配置されている（図２参照）。

吐出室３０ｓは、吐出孔４１に通じる高圧室であり、吸入室３０ｋは、吸入用開口部に通じる低圧室である。具体的に図を参照して説明すると、図２において、ブレード８２及びローラ８１の右下側が吸入室３０ｋとなり、ブレード８２及びローラ８１の左上側が吐出室３０ｓとなる。すなわち、吸入室３０ｋ、及び、吐出室３０ｓは、ピストン８の回転に伴い、その体積が変化する（例として、図２に示す状態においては、一時的に、吸入室３０ｋの体積と吐出室３０ｓの体積とが一致している）。

（ヘッド部材、マフラー部材）
次に、ヘッド部材４及びマフラー部材３６について説明する。二つのヘッド部材４は、シリンダ本体３に対し、軸方向Ｄに関してシリンダ本体３を挟むように取り付けられている（図１参照）。二つのヘッド部材４は、具体的には、上方の第１ヘッド部材４ａ及び下方の第２ヘッド部材４ｂからなる。上記のようにシリンダ本体３は円筒状に形成されているため、二つのヘッド部材４は、シリンダ本体３に取り付けられた状態においてシリンダ室３０に面し、シリンダ室３０の両開放部を遮断する（図１参照）。また、二つのヘッド部材４のそれぞれにおける中央部には、軸受け孔４ｈ，４ｊが貫通形成されており、この軸受け孔４ｈ，４ｊによって、駆動軸７が軸受け支持されている（図１参照）。

また、二つのヘッド部材４のうち、一方の第１ヘッド部材４ａには、マフラー部材３６がボルト３６ｖによって取り付けられている。また、第１ヘッド部材４ａには、シリンダ室３０へと連通する吐出孔４１が形成されている（図１、図２参照）。そして、吐出孔４１は、マフラー部材３６の内部とシリンダ室３０とを連絡する。また、マフラー部材３６には、吐出孔３６ｂが形成されており、マフラー部材３６の内部空間のガスは、吐出孔３６ｂを通って、減音作用を受けつつ放出空間２４へと放出される。

吐出孔４１には、シリンダ室３０内の圧力が所定値以上（本実施形態においては、マフラー部材３６の内部空間の圧力値よりも少し高い値）になったときに開く吐出弁４０ｖと、弁押さえ部材４０ｔとが設けられている（図１参照）。弁押さえ部材４０ｔは、吐出弁４０ｖの最大開き角度を制限するための部材である。

また、上記のように、二つのヘッド部材４は、シリンダ本体３に対してボルト止めされる。そして、ボルト孔３９ａ〜３９ｅは、そのボルト止めの際に用いられる。より具体的には、第１ヘッド部材４ａ及び第２ヘッド部材４ｂは、シリンダ本体３に対して複数のボルト（図示せず）によって止められる。そして、第１ヘッド部材４ａを止めるために、第１ヘッド部材４ａに挿入されるそれぞれのボルトは、シリンダ本体３を貫通し、第２ヘッド部材４ｂに対しても挿入される。すなわち、同一のボルトによって、第１ヘッド部材４ａ、シリンダ本体３、及び、第２ヘッド部材４ｂが結合している。なお、第１ヘッド部材４ａを止めるためのそれぞれのボルトは、シリンダ本体３を貫通しないものであってもよい。

（ピストン）
次に、ピストン８について説明する。ピストン８は、ローラ８１、及び、ブレード８２を有して構成される。ローラ８１は、筒状に形成されており、シリンダ室３０の内部に配置されている。また、ローラ８１は、シリンダ室３０に入るような大きさで円筒状に形成されており、シリンダ室３０内で回転移動することにより吸入された冷媒ガスを圧縮する。ブレード８２は、ローラ８１に設けられているものであり、ローラ８１の外周面から半径方向に突出する板状部材である。ブレード８２とローラ８１とは一体形成されている。なお、ブレードとローラとは別部材であってもよく、両者が溶接により連結して構成されていてもよい。また、ブレードとローラとは、凹凸嵌合構造や、接着剤により連結されていてもよい。

ローラ８１の内側には、クランクピン７２が、ローラ８１の内部で回転可能となるように嵌め込まれている。そして、駆動軸７及びクランクピン７２の回転中心となる潤滑油流路７１は、クランクピン７２の円中心に対して偏心した位置に形成されており、駆動軸７は、クランクピン７２と一体に形成されており（図１、図２参照）、クランクピン７２と駆動軸７とは一体として回転するようになっている。

一方、クランクピン７２とローラ８１とは互いに固定されていない。このため、駆動軸７の回転に伴ってクランクピン７２は回転（一体として自転）するが、ローラ８１は、駆動軸７の回転に伴い、クランクピン７２と一体として自転するわけではなく、その外周面の一部においてシリンダ本体３の内周面に接触（又は近接）しつつ、シリンダ本体３の内周面に沿って駆動軸７の周囲を公転する。シリンダ室３０においては、この公転毎に、吸入孔３４から吸入した冷媒ガスが圧縮されて吐出孔４１から吐出される。なお、本実施形態において、駆動軸７とクランクピン７２とは一体に形成されているが、駆動軸は、クランクピンとは別体であって且つクランクピンに形成された軸孔に対して挿入されていてもよく、この場合において、クランクピン７２は、駆動軸７に対して、これらが一体として回転するように接着等によって取り付けられていてもよい。

また、駆動軸７の中央部には、油溜まり部２３に連通している潤滑油流路７１が形成されている（図１参照）。この潤滑油流路７１の入口側にはポンプ部７３が設けられており、潤滑油は、ポンプ部７３によって潤滑油流路７１内部へ汲み上げられる。また、潤滑油流路７１からは、第１油路７１ｂ、第２油路７１ｄが分岐して形成されている。第１油路７１ｂは、クランクピン７２とローラ８１との接触面（ローラ内部摺動部分とする）に開口している。そして、第１油路７１ｂは、（i）ローラ内部摺動部分、（ii）ローラ８１と板部材５との間の摺動部、及び、（iii）ローラ８１と第２ヘッド部材４ｂとの間の摺動部、への油路となる。また、第２油路７１ｄは、ガス抜き穴であり、潤滑油流路７１内に溜まったガス及び余剰油の排出路となる。なお、本実施形態においては、（i）ローラ内部摺動部分、（ii）ローラ８１と板部材５との間の摺動部、及び、（iii）ローラ８１と第２ヘッド部材４ｂとの間の摺動部への油路が、第１油路７１ｂ一つのみであるが、このような形態には限られず、例えば、（i）ローラ内部摺動部分への油路、（ii）ローラ８１の上面部と板部材５との間の摺動部への油路、及び、（iii）ローラ８１の下面部と第２ヘッド部材４ｂとの間の摺動部への油路、の三つの油路が形成されていてもよい。

（ブッシュ）
次に、ブッシュについて説明する。シリンダ本体３に形成された二つの受け入れ用凹部３３には、二つのブッシュ３５が配置される（図２参照）。二つのブッシュ３５は、それぞれが半円柱形状となっている。ピストン８におけるブレード８２は、孔状部３８内に挿入されており、二つのブッシュ３５は、ブレード８２の両側面を両側から挟むように配置される。また、二つのブッシュ３５は、シリンダ本体３の周方向（図２の矢印方向Ｆ参照）に関してブレード８２を挟みつつ、二つの受け入れ用凹部３３に配置される。また、二つのブッシュ３５は、ローラ８１の動作（クランクピン７２の周囲における公転動作）に応じて、二つの受け入れ用凹部３３の壁面に沿って回転移動する。この二つのブッシュ３５の回転移動は、一方向に回転し続けるものではなく、右回り、左回りの回転移動を交互に行なうもの（揺動）である。

（オイル戻し通路）
次に、オイル戻し通路６について説明する。複数のオイル戻し通路６は、ケーシング２内部において、シリンダ室３０の径方向外側に対応した領域に形成されており、油溜まり部２３と放出空間２４とを連絡するものである（図１の矢印Ｅ参照）。複数のオイル戻し通路６は、具体的には、四つのオイル戻し通路６ａ〜６ｄからなる。本実施形態では、複数のオイル戻し通路６は、シリンダ本体３において、軸方向Ｄに沿って形成された貫通孔からなる（図１、２参照）。

（板部材）
次に、板部材５について説明する。なお、図３において、板部材５として示す網掛け部分は、板部材５の断面ではなく、上方から見た板部材５を表わしている。また、図３は、図１のＢ−Ｂ’矢視断面図であるが、ロータリ圧縮機１から、マフラー部材３６、第１ヘッド部材４ａ、ピストン８、駆動軸７、クランクピン７２、及び、二つのブッシュ３５を省略して示している。

板部材５は、第１ヘッド部材４ａとシリンダ本体３との間において、その一部がローラ８１の端面８１ｓの全周にわたって接触可能となるようにヘッド部材４とシリンダ本体３とによって支持されている。そして、板部材５は、ローラ８１との接触状態を維持しつつシリンダ本体３の軸方向Ｄに関して撓み変形できるようになっている。

板部材５の材料としては、例えば鉄系の素材（スウェーデン鋼、ＳＰＨＣ、ＳＰＣＣ等）を用いる。板部材の材料としては繰り返し曲げに強いものが望ましい。また、板部材５は、ピストン８側の面の表面において、錫鍍金を施されている。これにより、板部材５とローラ８１の摺動部における初期なじみ性が高められている。なお、板部材５においては、錫鍍金の代わりに樹脂コーティングされていてもよいし、弾性体が取り付けられていてもよい。また、これらの鍍金等はなくてもよい。

また、図３に示すように、板部材５はリング状に形成されている。そして、板部材５の中央に形成された開口５ｈは円形であり、板部材５は、開口５ｈが駆動軸７と同心になるように配置されている。また、板部材５の板厚は約１ｍｍとなっている。板部材の板厚は、１ｍｍ以下であることが可撓性の観点から望ましい。なお、板部材の形状はこのようなものには限られない（例えば、後述する第１〜第３変形例参照）。また、板部材の板厚は、全体的に均一であってもよいし、開口５ｈの周辺部のみ板厚が薄く、ボルト固定される外周側の板厚が開口５ｈの周辺部よりも厚くてもよい。

また、板部材５には、ボルト孔５１ａ〜５１ｅが形成されている。ボルト孔５１ａ〜５１ｅは、シリンダ本体３に形成されたボルト孔３９ａ〜３９ｅに対応して形成されており、板部材５は、第１ヘッド部材４ａをシリンダ本体３に対して取り付けるために用いられる複数のボルトに貫かれ、第１ヘッド部材４ａとシリンダ本体３との間に挟まれて固定されている。そして、例えばボルト孔５１ａに挿入されたボルトは、シリンダ本体３のボルト孔３９ａに対して挿入される。本実施形態においては、板部材５の固定に関して、元々形成されているボルト孔を用いることができるので、シリンダ本体などの設計変更を伴わずに、簡易に板部材５を固定することができる。なお、板部材の固定方法としては、ボルト止めには限られず、リベット止め、接着、溶接などであってもよい。

なお、本実施形態においては、板部材５が、第１ヘッド部材４ａとシリンダ本体３との間において支持されているが、板部材は、二つのヘッド部材の少なくとも一方とシリンダ本体との間において、その一部がローラの端面８１ｓの全周にわたって接触可能となるようにヘッド部材とシリンダ本体とによって支持されていればよく、板部材は、第２ヘッド部材４ｂとシリンダ本体３との間において支持されていてもよい。また、板部材が複数あり、二つのヘッド部材４の両方とシリンダ本体３との間において支持されていてもよい（後述する第２実施形態参照）。

（ロータリ圧縮機の動作について）
次に、ロータリ圧縮機１の動作について説明する。なお、図１、図４は、非運転状態のロータリ圧縮機１を、図５は、運転状態のロータリ圧縮機１を表わしているものとする。なお、図５では、マフラー部材３６、ボルト３６ｖ、吐出弁４０ｖ、及び、弁押さえ部材４０ｔを省略している。

まず、運転を開始する前の非運転状態、すなわち、ピストン８が回転運動をしていない状態においては、板部材５とローラ８１とは接触していない状態であるとする（図１、図４参照）。

そして、運転状態、すなわち、ピストン８が回転運動をしている状態においては、ポンプ部７３の作用により、油溜まり部２３より汲み上げられた潤滑油は、潤滑油流路７１の内部に高圧状態で充填される。そして、潤滑油流路７１内の潤滑油は、第１油路７１ｂを通って、ローラ８１の上下の摺動部分、及び、ローラ内部摺動部分へと供給される。ここで、潤滑油流路７１からの潤滑油は、ローラ８１の上下の隙間を通ってローラ８１の外部へと送られる。ローラ８１の内部は、潤滑油の圧力によって高圧状態に保たれており、シリンダ室３０においては、ローラ８１の内部から外部に向かう方向に流体の漏れ流れが生じている。

そのため、運転状態においては、第１ヘッド部材４ａと板部材５との間に、ローラ８１内部からの潤滑油及びガスの少なくとも一方が開口５ｈから入り込む（図５の一点鎖線部Ｊ、及び、空間４ｓ参照）。そして、これにより、板部材５がその内周側において、ピストン８の方へ弾性的に撓み、板部材５の一部である接触部５ｔがローラ８１の端面８１ｓに対して押し付けられる（図５参照）。そして、接触部５ｔ（板部材５の一部）が、ローラ８１の端面８１ｓに対して、その全周にわたって接触する。その結果、ローラ８１内部と外部とを連絡する流路がシールされ、ローラ８１の内部と外部との間における流体の移動が制限される。そのため、圧縮機の圧縮効率の低下が抑制される。なお、板部材５とローラ８１との間には、潤滑油が介在している。そのため、板部材５とローラ８１との“接触”とは、厳密には、直接的な接触ではなく、潤滑油を介した接触である。なお、これらは潤滑油を介さずに直接的に接触してもよい。

また、板部材５とローラ８１とが接触している状態では、板部材５と第１ヘッド部材４ａとの間には隙間が生じる（図５の空間４ｓ参照）。そのため、板部材５の作用により、軸方向Ｄに関して第１ヘッド部材４ａ側への、ローラ８１の移動や変形が許容される。

そして、このように、板部材５と第１ヘッド部材４ａとの間には隙間（空間４ｓ）があるために、板部材５とローラ８１との接触が適度に調整される。そのため、これらの間の摩擦力が緩和され、良好な摺動性が得られる。

また、第１ヘッド部材４ａの内周側のピストン８側端部には、環状凹部４２が周方向Ｆに沿って陥入形成されており、これにより、板部材５の内周側の上面部が露出した状態になる。そのため、板部材５の上方に回り込んだ潤滑油及びガスが、板部材５の内周側を、ローラ８１側に押し付け易くなっている（図５のＪ参照）。また、駆動軸７の、板部材５の内周側先端部に対向する部分には、環状溝部７４が周方向Ｆに沿って形成されているので、ローラ８１内部の潤滑油及びガスが、板部材５の上方に回り込みやすくなっている（図５のＪ参照）。また、環状溝部７４の、環状突出部７６を挟んで、軸方向に関して第２ヘッド部材４ｂ側には、環状溝部７５が周方向Ｆに沿って形成されている。潤滑油及び潤滑油に溶け込んだ冷媒は、この環状溝部７５に溜まるため、圧縮行程および吸入行程において圧力変動が生じた場合であっても、潤滑油及び潤滑油に溶け込んだ冷媒が、止まることなく、安定して空間４ｓへと供給される。

上記のように、板部材５はその内周側が弾性的に撓む。そして、このことにより、（１）軸方向に関して第１ヘッド部材４ａ側へのピストン８の変位が許容される作用、（２）潤滑油等により板部材５が軸方向に関してピストン８側に押し付けられる作用（シール作用）、の二つの作用が得られる。

なお、本実施形態においては、板部材５は、ローラ８１の端面８１ｓに対して、非運転状態においては接触せず、運転状態においてのみ接触してシールするように構成されているが、このようなものには限られず、板部材は、ローラの端面８１ｓに対して、非運転状態及び運転状態の両方において接触してもよい。また、その場合（非運転状態において既に板部材とローラ端面とが接触している場合）においては、当初からシール作用は確保されているので、潤滑油及びガスの少なくとも一方が、ヘッド部材及び板部材の間に入り込まなくてもよい。但し、板部材には、ピストンの変位を許容するだけの可撓性は必要となる。

［本発明の特徴］
本実施形態にかかるロータリ圧縮機１には、以下のような特徴がある。

本実施形態のロータリ圧縮機１は、シリンダ室３０が形成された筒状のシリンダ本体３と、シリンダ室３０の内部に配置される筒状のローラ８１を有するピストン８と、シリンダ本体３を挟むように配置された二つのヘッド部材４と、二つのヘッド部材４の一方である第１ヘッド部材４ａとシリンダ本体３との間において、その一部である接触部５ｔがローラ８１の端面８１ｓの全周にわたって接触可能となるようにヘッド部材４とシリンダ本体３とによって支持された板部材５と、を備え、板部材５は、ローラ８１との接触状態を維持しつつシリンダ本体３の軸方向Ｄに関して撓み変形できる。

この構成によると、二つのヘッド部材４の一方である第１ヘッド部材４ａとシリンダ本体３との間において、その一部である接触部５ｔがローラ８１の端面８１ｓの全周にわたって接触可能となるようにヘッド部材４とシリンダ本体３とによって支持された板部材５が備えられていることにより、ピストン８のローラ８１とヘッド部材４との間におけるシール効果が確実に得られ、圧縮効率の低下が抑えられる。また、板部材５は、ローラ８１との接触状態を維持しつつシリンダ本体３の軸方向Ｄに関して撓み変形できるので、例えば、熱の影響によりローラ８１が軸方向Ｄに関して膨張したり、ローラ８１が第１ヘッド部材４ａ側に移動したりしても、シール効果は確保されながら、その変形や移動が板部材５により許容され、ピストン８のローラ８１と板部材５との摺動状態が適度なものに保たれる。また、板状に形成された板部材５をヘッド部材４とシリンダ本体３とによって支持するので、圧縮機の構成を簡易なものとすることができる。以上のことから、簡易な構成により、ローラの適度な摺動状態を保ちつつ確実なシール効果を得ることができる。

なお、上記の“接触可能”には、（１）非運転状態及び運転状態の両方において接触すること、並びに、（２）非運転状態においては接触せず運転状態においてのみ接触すること、の両方の意味が含まれるものとする。また、板部材５とローラ８１との“接触”には、直接的な接触の他、潤滑油を介した両者の接触が含まれるものとする。また、多段式の圧縮機において、“ヘッド部材”にはミドルプレートが含まれるものとする（後述する第２実施形態参照）。

また、本実施形態のように、二つのヘッド部材４及びシリンダ本体３を同一ボルトの貫通により固定している場合には、複数のボルトによる締め付けが周方向Ｆに関して不均一になり、ヘッド部材４とローラ８１との間の摩擦力が強すぎる箇所が部分的に生じる可能性がある。このような場合であっても、板部材５によって摺動状態が適切に緩和されるので、適度な摺動状態を維持することができる。

また、運転状態における、板部材５の上面と、第１ヘッド部材４ａの下面との間の隙間の大きさ（図５のＷ１参照）が大きいほど、ローラ８１の変位代（変位できる遊び部分）が大きいことになるので、ローラ８１の変位（ピストン８の移動、ピストンの熱による膨張などによる変位）を吸収する効果が高くなる。

また、本実施形態にかかるロータリ圧縮機１においては、板部材５には開口５ｈが形成されており、運転状態においては、ヘッド部材４と板部材５との間に、ローラ８１内部からの潤滑油及びガスの少なくとも一方が開口５ｈから入り込むことで、板部材５の一部である接触部５ｔが端面８１ｓに対して押し付けられる。これによると、潤滑油及びガスの少なくとも一方によって板部材５がローラ８１に押し付けられるので、より確実なシール効果が得られる。

なお、ここでは、“ヘッド部材４と板部材５との間に、ローラ８１内部からの潤滑油及びガスの少なくとも一方が開口５ｈから入り込むことで、板部材５の一部が端面８１ｓに対して押し付けられる”としているが、この表現には、運転状態における、潤滑油及びガスの少なくとも一方の作用のみによって板部材５の一部である接触部５ｔが端面８１ｓに対して押し付けられることの他、例えば、板部材が元々撓んだ形状を有していることにより（後述する第１変形例〜第３変形例参照）、非運転状態において既に板部材の一部が端面に対して押し付けられており、これに加えて、運転状態における、潤滑油及びガスの少なくとも一方の作用によって、板部材の一部が端面に対してさらに強く押し付けられることも含まれる。

（変形例）
次に、本発明にかかるロータリ圧縮機の変形例について、上記の実施形態と異なる部分を中心に説明する。図６は、板部材の変形例を説明するための断面概略図であり、（ａ）は第１実施形態にかかる板部材、（ｂ）は第１変形例にかかる板部材、（ｃ）は第２変形例にかかる板部材、（ｄ）は第３変形例にかかる板部材を示す。なお、図６（ａ）には、比較参考のために、上記の実施形態にかかる板部材５を示している。

なお、以下においては、上記の実施形態と同様の部分については同一の符号により説明する。また、本実施形態において、符号１０５ｈ、２０５ｈ、３０５ｈを付した部分は、それぞれ、上記の実施形態において、符号５ｈを付した部分に対応し、これと同様の機能を有するので、これらの説明については省略する。

第１変形例にかかる板部材１０５においては、開口１０５ｈの周辺部（内周側）が、ピストン８の側へ折れ曲がっている。そして、接触部１０５ｔは、折れ曲がった周辺部の先端付近となっている。この構成により、潤滑油及びガスの少なくとも一方が、ヘッド部材４と板部材１０５との間に入り込みやすくなり、さらに確実なシール効果が得られる。

また、第２変形例にかかる板部材２０５は、その一部である接触部２０５ｔが、ピストン８側に凸状となるように形成されている。具体的には、開口２０５ｈの周辺部は、ピストン８側に向かって突出するように山なりに折れ曲がっており、その頂部が接触部２０５ｔとなっている。このため、ピストン８のローラ８１に対して、板部材２０５の一部である接触部２０５ｔがより確実に接触するので、さらに確実なシール効果が得られる。

第１変形例、第２変形例にかかる板部材についても、上記の実施形態にかかる板部材５と同様に、ローラ８１の端面８１ｓに対して、非運転状態においては接触せず、運転状態においてのみ接触してシールしてもよいし、ローラの端面８１ｓに対して、非運転状態及び運転状態の両方において接触してもよい。

また、第３変形例にかかる板部材３０５は、その一部である接触部３０５ｔが、シール面として形成されている。具体的には、第２変形例と同様に、開口３０５ｈの周辺部が、ピストン８側に向かって突出するように山なりに折れ曲がっている。そして、その頂部から内周側先端部にまで連続する面が、ローラ８１と接触する接触部３０５ｔとなっている。この板部材３０５は、非運転状態においてはローラ８１と接触せず、運転状態において開口３０５ｈの周辺部がピストン８側へ撓み、接触部３０５ｔが図における水平方向（軸方向Ｄに垂直な方向）にほぼ一致し、ローラ８１の端面８１ｓに対して、面接触する。これにより、さらに確実なシール効果が得られる。なお、板部材３０５とローラ８１とは、非運転状態において接触していてもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明にかかるロータリ圧縮機の第２実施形態について、上記の実施形態と異なる部分を中心に説明する。図７は、本発明の第２実施形態にかかるロータリ圧縮機を示す断面概略図である。

なお、上記の実施形態と同様の部分については図に同一の符号を付してその説明を省略する。また、本実施形態において、符号４０１、４０２、４２２、４２３、４２４、４０６、４０７、４７１を付した部分は、それぞれ、上記の実施形態において、符号１、２、２２、２３、２４、６、７、７１を付した部分に対応し、これらと同様の機能を有するので、これらの説明については適宜省略する。

また、本実施形態にかかるロータリ圧縮機４０１は、二段型の圧縮機であることが上記の実施形態とは異なる。そして、本実施形態において、符号（４０３ａ、４０３ｂ）、（４３０ａ、４３０ｂ）、（４３６ａ、４３６ｂ）、（４７２ａ、４７２ｂ）、（４０８ａ、４０８ｂ）、（４８１ａ、４８１ｂ）を付した部分は、それぞれ、上記の実施形態において、符号３、３０、３６、７２、８、８１を付した部分を二段にしたものに対応し、各段において、これらとほぼ同様の機能を有する。また、符号７１ｅを付した部分は、上記の実施形態において、７１ｂを付した部分に対応し、これと同様の機能を有する。

また、本実施形態にかかるロータリ圧縮機４０１は二段型であって、二つのシリンダ本体４０３ａ、４０３ｂを備えている。また、本実施形態において、ヘッド部材４０４には、上下二つの第１ヘッド部材４０４ａ、及び、ミドルプレート４０４ｃの三つの部材が含まれる。

二つのシリンダ本体４０３ａ、４０３ｂは、軸方向Ｄに関して、二つのヘッド部材４０４（二つの第１ヘッド部材４０４ａ）に挟まれており、また、二つのシリンダ本体４０３ａ、４０３ｂは、ミドルプレート４０４ｃ（ヘッド部材４０４）によって仕切られている。その結果、シリンダ本体４０３ａは、軸方向Ｄに関して、上側の第１ヘッド部材４０４ａ及びミドルプレート４０４ｃによって挟まれ、シリンダ本体４０３ｂは、軸方向Ｄに関して、ミドルプレート４０４ｃ及び下側の第１ヘッド部材４０４ａによって挟まれている。また、本実施形態において、下側の第１ヘッド部材４０４ａに形成された吐出孔４１から吐出された圧縮ガス及び潤滑油の混合体は、まずマフラー部材４３６ｂの内部空間へ入り、その後、図示しない放出経路を通って減音作用を受けつつ放出空間４２４へと放出される。

また、本実施形態において、ロータリ圧縮機４０１には、板部材４０５ａ〜４０５ｄの四つ板部材が配置されている。そして、板部材４０５ａは、上側の第１ヘッド部材４０４ａとシリンダ本体４０３ａとの間に配置されており、板部材４０５ｂは、シリンダ本体４０３ａとミドルプレート４０４ｃとの間に配置されており、板部材４０５ｃは、ミドルプレート４０４ｃとシリンダ本体４０３ｂとの間に配置されており、板部材４０５ｄは、シリンダ本体４０３ｂと下側の第１ヘッド部材４０４ａとの間に配置されている。ロータリ圧縮機１０１はこのように構成されていてもよい。

なお、板部材の配置は、このようなものには限られず、例えば、上記の実施形態と同様に、ピストン４０８ａ、４０８ｂの上側にのみ配置されていてもよいし、ピストン４０８ａ、４０８ｂの下側にのみ配置されていてもよい。また、板部材は、ピストン４０８ａの上側及びピストン４０８ｂの下側に、または、ピストン４０８ａの下側及びピストン４０８ｂの上側に配置されていてもよい。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

例えば、上記の実施形態において、板部材は、開口が駆動軸と同心になるように配置されているが、板部材の一部がローラの端面の全周に亘って接触可能となるようにヘッド部材とシリンダ本体とによって支持されている限り、板部材は、駆動軸に対して偏心した状態で配置されていてもよい。

また、上記の実施形態では、ピストンがローラ及びブレードからなり、二つのブッシュによってブレードが挟まれる揺動型のロータリ圧縮機について説明したが、本発明は、その他のロータリ式圧縮機、例えば、スライドベーン形の圧縮機等にも適用することができる。

本発明を利用すれば、簡易な構成により、ローラの摺動状態を適度に保ちつつシール性を確保できるロータリ圧縮機が得られる。

本発明の第１実施形態に係るロータリ圧縮機を示す断面概略図である。 図１のロータリ圧縮機のシリンダ本体部分を拡大して示す断面概略図である。 図１のロータリ圧縮機のシリンダ本体の上部付近を拡大して示す断面概略図である。 図１のロータリ圧縮機のＫ部分を拡大して示す拡大断面概略図である。 図４のロータリ圧縮機の運転状態におけるＨ部分を拡大して示す拡大断面概略図である。 板部材の変形例を説明するための断面概略図であり、（ａ）は第１実施形態にかかる板部材、（ｂ）は第１変形例にかかる板部材、（ｃ）は第２変形例にかかる板部材、（ｄ）は第３変形例にかかる板部材を示す。 本発明の第２実施形態にかかるロータリ圧縮機を示す断面概略図である。

１ ロータリ圧縮機
２ ケーシング
２１ 吐出管
２２ 吸入管
２３ 油溜まり部
２４ 放出空間
３ シリンダ本体
３０ シリンダ室
３０ｋ 吸入室
３０ｓ 吐出室
３３ 受け入れ用凹部
３４ 吸入孔
３５ ブッシュ
３６ マフラー部材
３６ｂ 吐出孔
３６ｖ ボルト
３７ ブッシュ用潤滑油流路
３８ 孔状部
３９ａ〜３９ｅ ボルト孔
４，４ａ，４ｂ ヘッド部材
４ｈ，４ｊ 軸受け孔
４ｓ 空間
４０ｔ 弁押さえ部材
４０ｖ 吐出弁
４１ 吐出孔
５ 板部材
５ｈ 開口
５ｔ 接触部（板部材の一部）
５１ａ〜５１ｅ ボルト孔
６ オイル戻し通路
７ 駆動軸
７１ 潤滑油流路
７１ｂ 第１油路
７１ｄ 第２油路
７２ クランクピン
７３ ポンプ部
８ ピストン
８１ ローラ
８１ｓ 端面
８２ ブレード
９ モータ

Claims (4)

1. シリンダ室（３０）が形成された筒状のシリンダ本体（３）と、
   前記シリンダ室の内部に配置される筒状のローラ（８１）を有するピストン（８）と、
   前記シリンダ本体を挟むように配置された二つのヘッド部材（４）と、
   前記二つのヘッド部材の少なくとも一方と前記シリンダ本体との間において、その一部が前記ローラの端面の全周にわたって接触可能となるように前記ヘッド部材と前記シリンダ本体とによって支持された板部材（５）と、を備え、
   前記板部材は、前記ローラとの接触状態を維持しつつ前記シリンダ本体の軸方向に関して撓み変形できることを特徴とするロータリ圧縮機（１）。
2. 前記板部材には開口（５ｈ）が形成されており、
   運転状態においては、前記ヘッド部材と前記板部材との間に、前記ローラ内部からの潤滑油及びガスの少なくとも一方が前記開口から入り込むことで、前記板部材の一部が前記端面に対して押し付けられることを特徴とする請求項１に記載のロータリ圧縮機。
3. 前記板部材において、前記一部が、前記ピストン側に凸状となるように形成されていることを特徴とする請求項２に記載のロータリ圧縮機。
4. 前記板部材において、前記開口の周辺部が、前記ピストンの側へ折れ曲がっていることを特徴とする請求項２に記載のロータリ圧縮機。

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