JP2010116785A - ロータリ圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータリ圧縮機の圧縮機構部の摺動部におけるシール性、潤滑性能の向上、摺動抵抗の低減を実現すること。
【解決手段】上部軸受２でシリンダブロック７の内径に臨む部分８ａと、上部軸受２と対向するローリングピストン６上端面６ａとブレード１０上端面１０ａの内、少なくとも１箇所に凹部３０を設けたものである。この構成により、微小な凹部３０により油膜が形成され、シール性が向上、潤滑性能が向上し、さらに、摺動抵抗を低減できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷蔵庫、空気調和装置に使用して有効なロータリ圧縮機に関するものである。

従来のロータリ圧縮機の構成を図９及び図１０に基き説明する。図９は従来のロータリ圧縮機を示す縦断面図、図１０は図９におけるＡ−Ａ断面矢視図である。

図９及び図１０において、密閉ケーシング１の内部にはモータ２と、このモータ２によって駆動されるロータリ圧縮機構３が収容されている。モータ２のステータ２ａはケーシング１に固定され、ロータ２ｂはクランクシャフト４の上部に固定されている。ロータリ圧縮機構３はクランクシャフト４と、このクランクピン５に嵌合されたローリングピストン６と、ケーシング１に固定されたシリンダブロック７と、このシリンダブロック７の上端開口を閉塞する上部軸受８と、シリンダブロック７の下端開口を閉塞する下部軸受９と、シリンダブロック７に設けられたスロット内に出没自在に嵌挿されたブレード１０１と、このブレード１０１の背後に配設されてこれを押推する押えばね１１等からなる。

シリンダブロック７と上部軸受８と下部軸受９とによって形成されたシリンダ室１２内にローリングピストン６を収容し、このローリングピストン６の外周面にブレード１０の先端を当接せしめることによってこのブレード１０の片側に吸入室１３が、他側に圧縮室１４が形成されている。

クランクシャフト４は上部軸受８及び下部軸受９によってそれぞれ軸承されている。クランクシャフト４がモータ２によって回転駆動されると、ローリングピストン６はシリンダ室１２内で矢印方向に偏心回転運動し、これに伴って吸入室１３内に吸入管１８からガスが吸入され、圧縮室１４内のガスが圧縮される。

圧縮されたガスは上部軸受８に設けられた吐出ポート１９を通り、図示しない吐出弁を押し上げて上部軸受８とこの上面に取り付けられたカバー２０によって形成された吐出マフラ室２１内に入り、カバー２０に設けられた図示しない穴を経てモータ２の下方からモータ２の上方を通り、吐出管１５を経て外部に吐出される。

ケーシング１内底部には潤滑油１６が貯溜され、この潤滑油１６はクランクシャフト４内に組み込まれた油ポンプ１７によって吸引され、クランクシャフト４に設けられた給油通路を経てクランクシャフト４と上部軸受８及び下部軸受９との摺動面、クランクピン５とローリングピストン６との摺動面、ローリングピストン６とシリンダ７との摺動面等に給油される。

又、ブレード１０とスロットの下部は潤滑油１６中に浸漬され給油される。又、ローリングピストン６とシリンダ７との摺動面に給油された潤滑油及び吸入管１８から吸入されるガスに含まれる潤滑油が、圧縮室１４内でのガスの圧縮行程の中でシリンダ７の内周面、ローリングピストン６の外周面、ブレード１０１の先端又は側面、上下面に給油される。これらの給油によって、前記各部に油膜が形成されシール性を確保すると共に、潤滑油による摺動抵抗を低減している。

前記従来のロータリ圧縮機においては、各部品は切削加工や研削加工等により仕上げられており、加工痕が微細で鋭利な先端を保った形で、あるいは、一定方向の線状痕として
残っており、これによって油膜が保持できず油膜切れを起こしシール性が悪くなる。あるいは境界潤滑となって摺動抵抗が増大し、体積効率の低下や摺動損失の増大をまねいていた。

又、潤滑油１６の油面の低下に伴い、各摺動面への潤滑油が給油されなくなる為、潤滑不良及びこれに基づく焼き付き事故が発生する恐れがあり、その対策として、例えば、摺動部の表層部が窒化物層と、この窒化物層上に酸窒化物層からなる中間層を介して四三酸化鉄を主戊分とする多孔質酸化物層が形或された複合層になるように処理を行っているものがあった（例えば、特許文献１参照）。

図８は、特許文献１に記載された従来の摺動面に施された表面処理の状態を示した断面図である。図８中、４０は固体潤滑剤皮膜、４１は多孔質酸化鉄皮膜、４２は窒素拡散層、４３は素地、４４は炭化物である。
特開平３−１６２５５９号公報

しかしながら、前記従来の構成では、表面処理を行うために工数が増加するだけでなく、工程が複雑化し、それによって製造におけるコストが増加するという点に課題があった。

また、表面処理方法や各部品の寸法や形状の精度保持が容易ではないという課題もあった。

本発明は、上記従来の課題を解決し、安価で簡単な構成に基き潤滑性、シール性を向上したロータリ圧縮機を提供することを目的とする。

本発明は前記課題を解決するために、本発明のロータリ圧縮機は、上部軸受でシリンダブロックの内径に臨む部分と上部軸受と対向するローリングピストン上端面とブレード上端面の内、少なくとも１箇所に凹部を設けたことを特徴とするものである。

これによって、供給された潤滑油がこの微細な凹部に確実に保持され、油膜を形成することができ、シール性の向上、潤滑性の向上、摺動抵抗の向上により、圧縮機の性能を向上させることが可能になる。

本発明のロータリ圧縮機は、上部軸受のシリンダブロックに臨む部分、ローリングピストン上端面、ブレード上端面の内、少なくとも１箇所に凹部を設けたため、この微小な凹部を設けるという安価で簡単な構成により、油膜が効果的に保持、形成されるという潤滑性、そしてシール性が向上できる。

第１の発明は、シリンダブロックの上下端面に固定された上部軸受及び下部軸受と、前記シリンダブロックと前記上部軸受及び前記下部軸受で囲まれた空間内を回転摺動し且つクランクピンを有するクランクシャフトと、前記クランクピンに回転自在に装着されたローリングピストンと、このローリングピストンと前記シリンダブロックに設けられたスロット内を往復摺動するブレードとによって冷媒を圧縮する圧縮室を有するロータリ圧縮機であって、前記上部軸受で前記シリンダブロックの内径に臨む部分と前記上部軸受と対向するローリングピストン上端面とブレード上端面の内、少なくとも１箇所に凹部を設けた
ものである。

第２の発明は、特に、第１の発明のロータリ圧縮機における凹部の深さ方向の断面形状が円弧状としたものである。

第３の発明は、特に、第１の発明のロータリ圧縮機における凹部の深さ方向の断面形状が矩形状としたものである。

第４の発明は、特に、第２の発明のロータリ圧縮機における凹部がプレス加工によって形成されたものである。

第５の発明は、特に、第１の発明のロータリ圧縮機における凹部が略球状を成すショットを噴射することによって形成されたものである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態におけるロータリ圧縮機の要部を示す縦断面図であり、図２は同ロータリ圧縮機のブレードを示す平面図で、図３は同ロータリ圧縮機のローリングピストンを示す断面図、図４は同ロータリ圧縮機の圧縮機構部の上部を示す断面図、図５は同ロータリ圧縮機の要部を示す拡大斜視図である。

なお、前述の従来の構成と同一の構成要素には同一の符号を付与して説明を省略する。図１および図５において、本実施の形態のロータリ圧縮機は、シリンダブロック７の上下端面に固定された上部軸受２及び下部軸受３と、シリンダブロック７と上部軸受２及び下部軸受３で囲まれた空間内を回転摺動し且つクランクピン５を有するクランクシャフト４と、クランクピン５に回転自在に装着されたローリングピストン６と、このローリングピストン６とシリンダブロック７に設けられたスロット内を往復摺動するブレード１０とによって冷媒を圧縮する圧縮室を有するように構成される。

本実施の形態におけるロータリ圧縮機は、図４に示す上部軸受２でシリンダブロック７の内径に臨む部分８ａと、上部軸受２と対向する図３に示すローリングピストン６上端面６ａと図２に示すブレード１０上端面１０ａの内、少なくとも１箇所に図５に示す直径が０．１〜１０μｍの凹部３０を多数個設けたものである。

凹部３０はブレード１０、ローリングピストン６の摺動方向に対して、任意の方向に存在しているため、これらの移動に伴ってそれぞれのブレード１０、ローリングピストン６の上側端面１０ａ、６ａの全面に潤滑油が行き渡り、凹部３０内に油が確実に保持される。これにより、摺動損失の低減による性能向上が図れると同時に金属接触による摩耗を低減し、信頼性の向上を図ることができる。さらに、オイルシール性の向上によりシリンダブロック７室内での冷媒の漏れを少なくすることによりそれによる損失の低減を図ることができる。

（実施の形態２）
図６は本発明の第２の実施の形態におけるロータリ圧縮機の要部を示す縦断面図である。本実施の形態では、上部軸受２でシリンダブロック７の内径に臨む部分８ａと、上部軸受２と対向する図３に示すローリングピストン６上端面６ａと図２に示すブレード１０上端面１０ａの内、少なくとも１箇所に図５に示す直径が０．１〜１０μｍの凹部３０を設けたものであるが、特に、図６に示すように凹部３０の断面形状を円弧状としたことを特
徴とする。そしてこの構成によれば、凹部３０と平面部との境界線部が鈍角になり、加工後のバリの発生を抑制することができる。

（実施の形態３）
図７は本発明の第３の実施の形態におけるロータリ圧縮機の要部を示す縦断面図である。本実施の形態では、上部軸受２でシリンダブロック７の内径に臨む部分８ａと、上部軸受２と対向する図３に示すローリングピストン６上端面６ａと図２に示すブレード１０上端面１０ａの内、少なくとも１箇所に図５に示す直径が０．１〜１０μｍの凹部３０を設けたものであるが、特に、図７に示すように凹部３０の深さ方向の断面形状を矩形状としたことを特徴とする。そしてこの構成によれば、凹部３０の深さおよび幅を管理することができるため、オイル保持量のより詳細な最適化が可能になる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、上部軸受２でシリンダブロック７の内径に臨む部分８ａと、上部軸受２と対向する図３に示すローリングピストン６上端面６ａと図２に示すブレード１０上端面１０ａの内、少なくとも１箇所に図５に示す直径が０．１〜１０μｍの凹部３０を設けたものであるが、凹部３０をプレス加工によって形成したものである。そしてこの構成によれば、凹部３０の位置、深さ、および幅を管理することができるため、オイル保持量のより詳細な最適化が可能になる。

（実施の形態５）
本実施の形態では、上部軸受２でシリンダブロック７の内径に臨む部分８ａと、上部軸受２と対向する図３に示すローリングピストン６上端面６ａと図２に示すブレード１０上端面１０ａの内、少なくとも１箇所に図５に示す直径が０．１〜１０μｍの凹部３０を設けたものであるが、凹部３０が、略球状を成すショットを噴射し、０．１〜１０μの径の凹部を設けたものである。そしてこの構成によれば不規則な深さの凹部に供給され確実に保持されるので、摺動面の潤滑性能を向上させ、かつ、凹部が不連続であることでシール性をさらに向上させることができる。

前述したように、本発明にかかるロータリ圧縮機は、漏れによる損失を改善することができるため、ＣＯ_２冷媒用圧縮機、空気圧縮の用途にも適用が可能である。

本発明の第１の実施の形態におけるロータリ圧縮機の要部を示す縦断面図 同ロータリ圧縮機のブレードを示す平面図 同ロータリ圧縮機のローリングピストンを示す断面図 同ロータリ圧縮機の圧縮機構部の上部を示す断面図 同ロータリ圧縮機の要部を示す拡大斜視図 本発明の第２の実施の形態におけるロータリ圧縮機の要部を示す縦断面図 本発明の第３の実施の形態におけるロータリ圧縮機の要部を示す縦断面図 従来のロータリ圧縮機における摺動面に施された表面処理の状態を示した断面図 従来のロータリ圧縮機を示す縦断面図 従来のロータリ圧縮機を示し図９におけるＡ−Ａ断面矢視図

符号の説明

１ 密閉ケーシング
２ モータ
３ ロータリ圧縮機構
４ クランクシャフト
５ クランクピン
６ ローリングピストン
７ シリンダブロック
８ 上部軸受
９ 下部軸受
１０ ブレード
１１ 押えばね
１２ シリンダ室
１３ 吸入室
１４ 圧縮室
１５ 吐出管
１６ 潤滑油
１７ 油ポンプ
１８ 吸入管
１９ 吐出ポート
２０ カバー
２１ マフラ室
３０ 凹部

Claims (5)

1. シリンダブロックの上下端面に固定された上部軸受及び下部軸受と、前記シリンダブロックと前記上部軸受及び前記下部軸受で囲まれた空間内を回転摺動し且つクランクピンを有するクランクシャフトと、前記クランクピンに回転自在に装着されたローリングピストンと、このローリングピストンと前記シリンダブロックに設けられたスロット内を往復摺動するブレードとによって冷媒を圧縮する圧縮室を有するロータリ圧縮機であって、前記上部軸受で前記シリンダブロックの内径に臨む部分と前記上部軸受と対向するローリングピストン上端面とブレード上端面の内、少なくとも１箇所に凹部を設けたことを特徴とするロータリ圧縮機。
2. 凹部の深さ方向の断面形状が円弧状であ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. 凹部の深さ方向の断面形状が矩形状であることを特徴とする請求項１に記載のロータリ圧縮機。
4. 凹部がプレス加工によって形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のロータリ圧縮機。
5. 凹部が略球状を成すショットを噴射することによって形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載のロータリ圧縮機。