JP2010084575A - ロータリー式圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータリー式の圧縮機のブレードを押圧するコイルバネを確実に保持し、他の部材との干渉による折損や摩耗を抑えることのできるロータリー式圧縮機を提供することを目的とする。
【解決手段】コイルバネ２８の後端部２８ｂの一定長を、挿入孔２６に形成された螺旋状のサポート溝５１にねじ込んで保持し、コイルバネ２８が、特に圧縮時に側方に膨らんで撓むのを抑制する。その結果、コイルバネ２８と他の部材との干渉によるコイルバネ２８の折損や摩耗を抑え、コイルバネ２８の耐久性を高める。
【選択図】図３

Description

本発明は、冷凍装置に用いられるロータリー式圧縮機に関する。

冷凍装置に用いられるロータリー式の圧縮機は、密閉された容器内に、円筒状の内壁面を有したシリンダと、シリンダの中心に設けられたシャフトに対し、偏心して設けられたピストンロータと、を備える。
そして、シリンダとピストンロータとの間に形成された圧縮室に、吸入ポートから冷媒が吸入され、ピストンロータの回転により、圧縮室容積が減少して、冷媒を圧縮して吐出ポートから吐出する。

図６に示すように、このようなロータリー式の圧縮機１において、シリンダ２の内壁面２ａから突出して、ピストンロータ３の外周面３ａに先端部４ａが押し付けられる板状のブレード（ベーンとも称される）４が設けられている。このブレード４は、シリンダ２とピストンロータ３との間の空間を、吸入ポート側と吐出ポート側とに区切るものであり、シリンダ２の径方向に進退自在に設けられ、さらに、その先端部４ａがピストンロータ３の外周面３ａに常に押し付けられるよう、後端部４ｂがコイルバネ５によって押圧されている（例えば、特許文献１、２参照。）。

実開平１−１１８１８３号公報 実開平２−３９５８９号公報

しかしながら、上記したような従来の構成によれば、コイルバネ５は、圧縮機１の組立作業時等において、例えば先端部５ａが斜めになってしまうと、圧縮時に側方に膨らんで撓むことがある。すると、コイルバネ５が挿入されたシリンダ２の挿入孔６にコイルバネ５が擦れ、コイルバネ５の折損や摩耗等の原因となる。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、コイルバネを確実に保持し、他の部材との干渉による折損や摩耗を抑えることのできるロータリー式圧縮機を提供することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明のロータリー式圧縮機は、内部に冷媒が供給されるシリンダと、シリンダ内でシリンダの中心に対して偏心して回転駆動される、シリンダ内径よりも小さな外径を有したピストンロータと、シリンダの内壁面からシリンダの径方向に進退し、シリンダとピストンロータとの間に形成される空間を２分割するブレードと、ブレードの先端部がピストンロータに常に接触するよう、ブレードの後端部を押圧するコイルバネと、を備え、コイルバネの少なくとも後端部が、シリンダに形成された穴に挿入され、かつ穴の内周面に形成された螺旋状の溝にねじ込まれていることを特徴とする。
このようにして、コイルバネの後端部を、シリンダに形成された穴の螺旋状の溝にねじ込むことで、コイルバネを確実に保持できる。このとき、螺旋状の溝には、少なくとも２巻以上、コイルバネをねじ込むのが好ましく、また、螺旋状の溝を形成する範囲の長さの上限は、ブレードが後退して最圧縮状態となったコイルバネのバネ長の３０％以下とするのが好ましい。

また、本発明は、コイルバネの先端部が、ブレードの後端部に形成された凹部に挿入され、かつ凹部の内周面に形成された螺旋状の溝にねじ込まれていることを特徴とするロータリー式圧縮機とすることもできる。
この場合、コイルバネの先端部を、ブレードの後端部に形成された凹部の螺旋状の溝にねじ込むことで、コイルバネを確実に保持できる。このとき、螺旋状の溝には、少なくとも２巻以上、コイルバネをねじ込むのが好ましく、また、螺旋状の溝を形成する範囲の長さの上限は、ブレードが後退して最圧縮状態となったコイルバネのバネ長の３０％以下とするのが好ましい。

さらに、本発明は、コイルバネの先端部に、ブレードの後端部に形成された棒状の凸部が挿入されていることを特徴とするロータリー式圧縮機とすることもできる。
このようにして、コイルバネの先端部に、ブレードの後端部に形成された凸部を挿入することで、コイルバネを確実に保持できる。このとき、コイルバネの先端部に挿入する凸部の長さは、ブレードが後退して最圧縮状態となったコイルバネのバネ長の９０％以下とするのが好ましい。
また、凸部は、基端部側の一定長がコイルバネの内径に対応した一定径とされ、先端部側は、先端に行くに従いその外径が漸次縮小するテーパ状とするのが好ましい。この場合、凸部の一定径の部分の長さは、コイルバネの少なくとも２巻以上とするのが好ましい。

本発明によれば、コイルバネの先端部または後端部の一定長をネジ溝や凸部によって保持されているため、コイルバネが、特に圧縮時に側方に膨らんで撓むのを抑制できる。その結果、コイルバネと他の部材との干渉によるコイルバネの折損や摩耗を抑えることができ、コイルバネの耐久性を高めることができ、圧縮機の信頼性を高めることができる。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本実施の形態におけるロータリー式の圧縮機１０の構成を示す図である。
この図１に示すように、圧縮機１０は、図１において上下方向に中心軸を有した円筒状の密閉型のケース１１内に、ディスク状のシリンダ２０Ａ、２０Ｂが上下２段に設けられた、いわゆる２気筒タイプである。シリンダ２０Ａ、２０Ｂの中央部には、それぞれ、上下方向に軸線を有した円筒状のシリンダ内壁面２０Ｓが形成されている。

シリンダ２０Ａ、２０Ｂの内方には、シリンダ内壁面２０Ｓの内径よりも小さな外径を有したピストンロータ２１Ａ、２１Ｂが配置されている。ピストンロータ２１Ａ、２１Ｂのそれぞれは、ケース１１の中心軸に沿ったシャフト２３の偏心部に挿入固定されている。これにより、シリンダ２０Ａ、２０Ｂのシリンダ内壁面２０Ｓとピストンロータ２１Ａ、２１Ｂの外周面との間には、それぞれ三日月状の断面を有した空間Ｒが形成されている。
ここで、上段側のピストンロータ２１Ａと、下段側のピストンロータ２１Ｂとは、その位相が互いに異なるように設けられている。
また、上下のシリンダ２０Ａ、２０Ｂの間には、ディスク状の仕切板２４が設けられている。仕切板２４により、上段側のシリンダ２０Ａ内の空間Ｒと、下段側のシリンダ２０Ｂの空間Ｒとが互いに連通せずに圧縮室Ｒ１と圧縮室Ｒ２とに仕切られている。

図２に示すように、上下のシリンダ２０Ａ、２０Ｂには、圧縮室Ｒ１、Ｒ２を、それぞれ２つに区切るブレード２５が設けられている。ブレード２５は、シリンダ２０Ａ、２０Ｂのそれぞれにおいて、シリンダ２０Ａ、２０Ｂの径方向に延在して形成された挿入孔２６に、ピストンロータ２１Ａ、２１Ｂに対して接近・離間する方向に進退自在に保持されている。そして、ブレード２５は、その後端部２５ａが、コイルバネ２８によって押圧されており、先端部２５ｂがピストンロータ２１Ａ、２１Ｂに常に押し付けられている。

図１に示したように、シャフト２３は、上下のシリンダ２０Ａ、２０Ｂにボルト２９によって固定された上下の軸受け２９Ａ、２９Ｂにより、その軸線周りに回動自在に支持されている。これにより、シャフト２３が回転すると、上下のピストンロータ２１Ａ、２１Ｂがシリンダ２０Ａ、２０Ｂ内で、偏心転動する。このとき、ブレード２５は、コイルバネ２８により押圧されているため、先端部２５ｂがピストンロータ２１Ａ、２１Ｂの動きに追従して進退し、ピストンロータ２１Ａ、２１Ｂに常に押し付けられる。

シャフト２３は、軸受け２９Ａから上方に突出して延びており、その突出部には、シャフト２３を回転させるためのモータ３６のモータ回転子３７が一体に設けられている。モータ回転子３７の外周部に対向して、モータ固定子３８が、ケース１１の内周面に固定して設けられている。

ケース１１の側方には、シリンダ２０Ａ、２０Ｂの外周面に対向する位置に、開口部１２Ａ、１２Ｂが形成されている。この開口部１２Ａ、１２Ｂには、筒状のスリーブ１３Ａ、１３Ｂが挿入され、ロウ付けにより固定されている。スリーブ１３Ａ、１３Ｂの他端は、ケース１１の外部に突出している。シリンダ２０Ａ、２０Ｂには、開口部１２Ａ、１２Ｂに対向した位置に、シリンダ内壁面２０Ｓの所定位置まで連通する吸入ポート３０Ａ、３０Ｂが形成されている。そして、吸入ポート３０Ａ、３０Ｂには、筒状のパイプ１７Ａ、１７Ｂの先端部がスリーブ１３Ａ、１３Ｂを通して挿入されている。このパイプ１７Ａ、１７Ｂの後端は、ケース１１の外部に突出したスリーブ１３Ａ、１３Ｂの他端とほぼ同位置に位置している。

ケース１１の外部に、圧縮機１０に供給するに先立ち冷媒を気液分離するためのアキュムレータ１４が、ステー１５を介してケース１１に固定されている。
アキュムレータ１４には、アキュムレータ１４内の冷媒を圧縮機１０に吸入させるための吸入管１６Ａ、１６Ｂが設けられている。吸入管１６Ａ、１６Ｂの先端部は、パイプ１７Ａ、１７Ｂに挿入されている。そして、これら吸入管１６Ａ、１６Ｂの先端部、パイプ１７Ａ、１７Ｂの後端部、スリーブ１３Ａ、１３Ｂの他端は、その全周がロウ付け固定されている。

このような圧縮機１０においては、アキュムレータ１４の吸入口１４ａからアキュムレータ１４内に冷媒を取り込み、アキュムレータ１４内で冷媒を気液分離して、その気相を吸入管１６Ａ、１６Ｂから、パイプ１７Ａ、１７Ｂ、シリンダ２０Ａ、２０Ｂの吸入ポート３０Ａ、３０Ｂを介し、シリンダ２０Ａ，２０Ｂの内壁面２０Ｓの内部空間である圧縮室Ｒ１、Ｒ２に供給する。
そして、ピストンロータ２１Ａ、２１Ｂの偏心転動により、圧縮室Ｒ１、Ｒ２の容積が徐々に減少して冷媒が圧縮される。シリンダ２０Ａ、２０Ｂの所定の位置には、冷媒を吐出する吐出穴（図示無し）が形成されており、この吐出穴にはリード弁（図示無し）が備えられている。これにより、圧縮された冷媒の圧力が高まると、リード弁を押し開き、冷媒をシリンダ２０Ａ、２０Ｂの外部に吐出する。吐出された冷媒は、上下のマフラー室４１を経て、ケース１１の上部に設けられた吐出口４２から外部の図示しない配管に排出される。

ここで、上記コイルバネ２８の保持構造について説明する。図３は、コイルバネ２８の保持構造の一例を示す図である。
図３に示すように、コイルバネ２８は、先端部２８ａが、ブレード２５の後端部２５ａに形成された凹部５０に挿入され、その位置がずれないようになっている。
コイルバネ２８の後端部２８ｂは、一定長が、挿入孔２６に形成された、コイルバネ２８の線径、線ピッチに合致した螺旋状のサポート溝（溝）５１にねじ込まれて保持されている。サポート溝５１により、コイルバネ２８の後端部２８ｂを保持する長さは、コイルバネ２８の少なくとも２巻分の長さ以上とするのが好ましく、また、サポート溝５１を形成する範囲の長さの上限は、ブレード２５が後退して最圧縮状態となったコイルバネ２８のバネ長の３０％以下とするのが好ましい。
このようにすることで、コイルバネ２８を、後端部２８ｂ側において保持することができ、特に圧縮時にコイルバネ２８が側方に膨らんで撓むのを抑制できる。

上述したような圧縮機１０によれば、コイルバネ２８の後端部２８ｂの一定長が、挿入孔２６に形成された螺旋状のサポート溝５１にねじ込まれて保持されているため、コイルバネ２８が、特に圧縮時に側方に膨らんで撓むのを抑制できる。その結果、コイルバネ２８と他の部材との干渉によるコイルバネ２８の折損や摩耗を抑えることができ、コイルバネ２８の耐久性を高めることができ、圧縮機１０の信頼性を高めることができる。

なお、図３に示したコイルバネ２８の保持構造に代えて、以下の図４あるいは図５に示すような保持構造とすることも可能である。
すなわち、図４に示すように、コイルバネ２８は、先端部２８ａが、ブレード２５の後端部２５ａに形成された凹部５２に挿入されている。凹部５２には、コイルバネ２８の線径、線ピッチに合致した螺旋状のサポート溝（溝）５３が、コイルバネ２８の１巻以上にわたって形成され、このサポート溝５３にコイルバネ２８の先端部２８ａがねじ込まれることで、その位置がずれないようになっている。
コイルバネ２８の後端部２８ｂは、サポート溝５１の形成されていない筒状の挿入孔２６に、その一定長が挿入されて保持されている。
このようにすることで、コイルバネ２８を、先端部２８ａ側において保持することができ、特に圧縮時にコイルバネ２８が側方に膨らんで縮むのを抑制できる。

また、図５に示すように、ブレード２５の後端部２５ａに棒状の凸部５４が形成されており、この凸部５４が、コイルバネ２８の先端部２８ａに挿入されている。凸部５４は、基端部５４ａ側の一定長が、コイルバネ２８の内径に対応した一定径の棒状とされ、先端部５４ｂ側は、その外径が漸次縮小するテーパ状とされている。ここで、凸部５４は、ブレード２５が後退して最圧縮状態となったコイルバネ２８のバネ長の９０％以下とするのが好ましい。凸部５４が長すぎるとブレード２５が後退してコイルバネ２８が最圧縮状態となったときに、凸部５４とケース１１の内面とが干渉する可能性を避けるためである。また、凸部５４において、一定径の棒状とする基端部５４ａ側の長さは、コイルバネ２８の少なくとも２巻分の長さ以上とするのが好ましい。
このようにすることで、コイルバネ２８を、先端部２８ａ側において保持することができ、特に圧縮時にコイルバネ２８が側方に膨らんで縮むのを抑制できる。また、凸部５４の先端部５４ｂ側は、テーパ状とされているため、コイルバネ２８と干渉するのを回避できる。

上記実施の形態においては、２段のシリンダ２０Ａ、２０Ｂを備える２気筒の圧縮機１０を例に挙げたが、本発明は、１気筒、あるいは３気筒以上の圧縮機にも同様に適用することが可能であるのは言うまでもない。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

本実施の形態におけるロータリー式の圧縮機の構成を示す断面図である。 圧縮機のシリンダおよびピストンロータを示す図であり、圧縮機の軸線に直交した面における断面図である。 コイルバネの保持構造の一例を示す図であり、圧縮機の軸線に沿った面における断面拡大図である。 コイルバネの保持構造の他の一例を示す図であり、圧縮機の軸線に沿った面における断面拡大図である。 コイルバネの保持構造のさらに他の一例を示す図であり、圧縮機の軸線に沿った面における断面拡大図である。 従来のコイルバネの保持構造を示す断面図である。

符号の説明

１０…圧縮機、１１…ケース、２０Ａ，２０Ｂ…シリンダ、２０Ｓ…内壁面、２１Ａ、２１Ｂ…ピストンロータ、２３…シャフト、２５…ブレード、２５ａ…後端部、２５ｂ…先端部、２６…挿入孔、２８…コイルバネ、２８ａ…先端部、２８ｂ…後端部、５０…凹部、５１…サポート溝（溝）、５２…凹部、５３…サポート溝（溝）、５４…凸部、５４ａ…基端部、５４ｂ…先端部

Claims (4)

1. 内部に冷媒が供給されるシリンダと、
   前記シリンダ内で前記シリンダの中心に対して偏心して回転駆動される、前記シリンダ内径よりも小さな外径を有したピストンロータと、
   前記シリンダの内壁面から前記シリンダの径方向に進退し、前記シリンダと前記ピストンロータとの間に形成される空間を２分割するブレードと、
   前記ブレードの先端部が前記ピストンロータに常に接触するよう、前記ブレードの後端部を押圧するコイルバネと、を備え、
   前記コイルバネの少なくとも後端部が、前記シリンダに形成された穴に挿入され、かつ前記穴の内周面に形成された螺旋状の溝にねじ込まれていることを特徴とするロータリー式圧縮機。
2. 内部に冷媒が供給されるシリンダと、
   前記シリンダ内で前記シリンダの中心に対して偏心して回転駆動される、前記シリンダ内径よりも小さな外径を有したピストンロータと、
   前記シリンダの内壁面から前記シリンダの径方向に進退し、前記シリンダと前記ピストンロータとの間に形成される空間を２分割するブレードと、
   前記ブレードの先端部が前記ピストンロータに常に接触するよう、前記ブレードの後端部を押圧するコイルバネと、を備え、
   前記コイルバネの先端部が、前記ブレードの後端部に形成された凹部に挿入され、かつ前記凹部の内周面に形成された螺旋状の溝にねじ込まれていることを特徴とするロータリー式圧縮機。
3. 内部に冷媒が供給されるシリンダと、
   前記シリンダ内で前記シリンダの中心に対して偏心して回転駆動される、前記シリンダ内径よりも小さな外径を有したピストンロータと、
   前記シリンダの内壁面から前記シリンダの径方向に進退し、前記シリンダと前記ピストンロータとの間に形成される空間を２分割するブレードと、
   前記ブレードの先端部が前記ピストンロータに常に接触するよう、前記ブレードの後端部を押圧するコイルバネと、を備え、
   前記コイルバネの先端部に、前記ブレードの後端部に形成された棒状の凸部が挿入されていることを特徴とするロータリー式圧縮機。
4. 前記凸部は、基端部側の一定長が前記コイルバネの内径に対応した一定径とされ、先端部側は、先端に行くに従いその外径が漸次縮小するテーパ状とされていることを特徴とする請求項３に記載のロータリー式圧縮機。

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