JP2012189002A

JP2012189002A - 圧縮機

Info

Publication number: JP2012189002A
Application number: JP2011053293A
Authority: JP
Inventors: Takahide Ito; 隆英伊藤; Taichi Tateishi; 太一舘石
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2011-03-10
Filing date: 2011-03-10
Publication date: 2012-10-04

Abstract

【課題】揺動ブレードを備える圧縮機を提供すること。
【解決手段】この圧縮機１は、ロータ４１１およびシリンダ４１２と、シリンダ４１２内に揺動可能に配置されると共にロータ４１１の外周面およびシリンダ４１２の内周面の間に介在してシリンダ４１２内を２つの圧縮室Ｓ、Ｓ’に仕切る揺動ブレード４１６とを備える。また、揺動ブレード４１６が、ロータ４１１の外周面に付勢しつつロータ４１１の外周面に対して摺動することによりロータ４１１の偏心回転に追従して揺動する。また、ロータ４１１に対する揺動ブレード４１６の摺動面４１６４が、シリンダ４１２の内周面に沿った円弧断面形状を有する。
【選択図】図３

Description

この発明は、圧縮機に関し、さらに詳しくは、揺動ブレードを備える圧縮機に関する。

一般的な圧縮機は、ロータおよびシリンダと、ロータの外周面およびシリンダの内周面の間に介在してシリンダ内を２つの圧縮室に仕切るブレードとを備えている。従来の圧縮機では、ブレードがシリンダの径方向に進退変位しつつロータに付勢する構造を有している。

一方、アイデア段階ではあるが、シリンダ内に揺動可能に配置されてロータに付勢する揺動ブレードが提案されている。かかる揺動ブレードを備える圧縮機として、例えば、特許文献１、２に記載される技術が提案されている。

実開昭６３−２００６９５号公報特開平０５−０７１４８５号公報

しかしながら、特許文献１、２の圧縮機は、実際には稼動せず、あるいは、稼動にあたり大きな駆動力を必要とする。

そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、揺動ブレードを備える圧縮機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、この発明にかかる圧縮機は、ロータおよびシリンダと、前記シリンダ内に揺動可能に配置されると共に前記ロータの外周面および前記シリンダの内周面の間に介在して前記シリンダ内を２つの圧縮室に仕切る揺動ブレードとを備え、前記揺動ブレードが、前記ロータの外周面に付勢しつつ前記ロータの外周面に対して摺動することにより前記ロータの偏心回転に追従して揺動し、且つ、前記ロータに対する前記揺動ブレードの摺動面が、前記シリンダの内周面に沿った円弧断面形状を有することを特徴とする。

また、この発明にかかる圧縮機では、前記揺動ブレードがピン孔を有すると共に前記ピン孔に挿入されたブレードピンを介して支持され、前記シリンダが前記揺動ブレードの支点側の縁部を摺動可能に支持する円筒ヒンジを有し、且つ、前記ブレードピンが前記ピン孔の内径よりも小さい外径を有することにより、前記揺動ブレードの支点側の縁部が前記円筒ヒンジに当接することが好ましい。

また、この発明にかかる圧縮機では、前記シリンダが前記揺動ブレードを収納する収納室を有し、且つ、前記ロータが上死点にあるときに、前記揺動ブレードと前記収納室の内壁面と前記シリンダの内周面を延長した仮想面とで囲まれる空間の容積Ｖｔが、前記シリンダの吸入容積Ｖｓに対して０≦Ｖｔ／Ｖｓ≦０．０５の関係を有することが好ましい。

また、この発明にかかる圧縮機では、前記シリンダが前記揺動ブレードを収納する収納室を有し、且つ、前記揺動ブレードが前記収納室側の面に圧力導入部を有することが好ましい。

また、この発明にかかる圧縮機では、前記揺動ブレードに潤滑油を供給するための潤滑油路を備えることが好ましい。

この発明にかかる圧縮機では、揺動ブレードの摺動面がシリンダの内周面に沿った円弧断面形状を有するので、揺動ブレードの摺動面が平面形状を有する構成と比較して、ロータと揺動ブレードとの接触面圧が減少する。これにより、ロータへの負荷が軽減される利点がある。

図１は、この発明の実施の形態にかかる圧縮機を示す断面図である。図２は、図１に記載した圧縮機の圧縮機構を示す透斜視図である。図３は、図２に記載した圧縮機構の内部構造を示す平面図である。図４は、図２に記載した圧縮機構の作用を示す説明図である。図５は、図２に記載した圧縮機構の作用を示す説明図である。図６は、図２に記載した圧縮機構の作用を示す説明図である。図７は、図２に記載した圧縮機構の揺動ブレードを示す拡大図である。図８は、図７に記載した揺動ブレードのブレード本体を示す斜視図である。図９は、図２に記載した圧縮機構の作用を示す説明図である。図１０は、図２に記載した圧縮機構の軸受を示す斜視図である。図１１は、図２に記載した圧縮機構の軸受を示す斜視図である。図１２は、図２に記載した圧縮機構の変形例を示す斜視図である。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施の形態の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。また、この実施の形態に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。

［圧縮機］
図１は、この発明の実施の形態にかかる圧縮機を示す断面図である。同図は、一例として、ツインロータリ型圧縮機の軸方向断面図を示している。

この圧縮機１は、例えば、空気調和機に適用される。空気調和機は、例えば、室外に配置される室外ユニットと、室内に配置される室内ユニットとを含み構成され、室外ユニットおよび室内ユニットの間に作動流体（冷媒ガス）を循環させて室内および室外にて熱交換を行うことにより、室内の冷房、暖房および冷暖房を行い得る。かかる空気調和機において、圧縮機１は、室外ユニットに配置され、作動流体を吸入・圧縮して室外ユニットおよび室内ユニットの外部要素に供給する。

圧縮機１は、ハウジング２と、駆動装置３と、圧縮機構４と、アキュムレータ５とを備える（図１参照）。

ハウジング２は、密閉構造を有する略円筒形状の容器であり、その軸方向を鉛直に立てて配置される。また、ハウジング２は、その内部に駆動装置３および圧縮機構４を収容する。また、ハウジング２は、作動流体の吸入口となる一対の吸入管２１、２２を側部に有し、また、作動流体の吐出口となる吐出管２３を頂部に有する。また、ハウジング２は、駆動装置３および圧縮機構４の潤滑油を溜める油溜２４を底部に有する。

駆動装置３は、圧縮機構４を駆動する装置であり、例えば、スロットモータにより構成される。この駆動装置３は、固定子３１および回転子３２と、シャフト３３とを有する。固定子３１および回転子３２は、通電により動力を発生するモータであり、固定子３１にてハウジング２の内壁面に固定される。シャフト３３は、駆動装置３の出力軸であり、その軸方向を鉛直に立てて配置される。また、駆動装置３は、配線（図示省略）を介して外部電源に接続されて、電力供給を受ける。

圧縮機構４は、作動流体を圧縮する機械要素であり、ハウジング２内に収容されて駆動装置３の下方に配置される。また、圧縮機構４は、駆動装置３のシャフト３３の下端部に連結される。この実施の形態では、圧縮機構４が、ツインロータリ型圧縮機構であり、第一圧縮部４１および第二圧縮部４２を有する。これらの圧縮部４１、４２は、ロータ４１１、４２１およびシリンダ４１２、４２２をそれぞれ有し、シャフト３３の軸方向に上下段に配置されてシャフト３３にそれぞれ連結される。

アキュムレータ５は、作動流体を気液分離するセパレータであり、ハウジング２の外部に配置される。このアキュムレータ５は、本体部５１と、第一吸入管５２と、第二吸入管５３とを有する。本体部５１は、密閉構造を有する略円筒形状の容器であり、頂部に作動流体の入口を有する。第一吸入管５２は、一方の端部にて第一圧縮部４１のシリンダ４１２に接続され、他方の端部にて本体部５１に連通する。第二吸入管５３は、一方の端部にて第二圧縮部４２のシリンダ４２２に接続され、他方の端部にて本体部５１に連通する。

この圧縮機１では、駆動装置３が駆動力を発生すると、この駆動力がシャフト３３を介して圧縮機構４の第一圧縮部４１および第二圧縮部４２にそれぞれ伝達される。また、アキュムレータ５が、作動流体を本体部５１から各吸入配管５２、５３を介して圧縮機構４の第一圧縮部４１および第二圧縮部４２にそれぞれ供給する。第一圧縮部４１および第二圧縮部４２では、ロータ４１１、４２１が回転すると、各シリンダ４１２、４２２内の作動流体が圧縮される。そして、この作動流体が、吐出管２３からハウジング２の外部に吐出されて外部装置（図示省略）に供給される。

また、この圧縮機１では、シャフト３３が回転すると、その遠心力により潤滑油が汲み上げられて駆動装置３および圧縮機構４に供給される。このとき、潤滑油が、ハウジング２の油溜２４からシャフト３３内の油路３３１を通って上昇して、駆動装置３の回転子３２、圧縮機構４の第一圧縮部４１、第二圧縮部４２などに供給される。これにより、駆動装置３および圧縮機構４の潤滑が行われる。その後に、潤滑油がハウジング２内を下降して油溜２４に戻り、圧縮機１内を循環する。

［圧縮機構］
図２は、図１に記載した圧縮機の圧縮機構を示す透斜視図である。同図は、圧縮機構の圧縮部を示している。図３は、図２に記載した圧縮機構の内部構造を示す平面図である。

なお、この実施の形態では、圧縮機構４を構成する第一圧縮部４１および第二圧縮部４２のうち、第一圧縮部４１を一例として説明する。この第一圧縮部４１の構成は、第二圧縮部４２にも同様に適用できる（図示省略）。また、第一圧縮部４１の構成は、シングルロータリ型の圧縮機構にも同様に適用できる（図示省略）。

第一圧縮部４１は、ロータ４１１およびシリンダ４１２と、偏心シャフト４１３と、上部軸受４１４および下部軸受４１５と、揺動ブレード４１６とを有する（図２参照）。

ロータ４１１およびシリンダ４１２は、第一圧縮部４１のロータ−シリンダ機構を構成する（図２および図３参照）。また、ロータ４１１がシリンダ４１２内に偏心回転可能に配置される。偏心シャフト４１３は、ロータ４１１に連結され、駆動装置３からの動力供給により回転してロータ４１１を駆動する。上部軸受４１４および下部軸受４１５は、偏心シャフト４１３の軸受であり、シリンダ４１２の上下端部に組み付けられて偏心シャフト４１３を支持する。

揺動ブレード４１６は、ロータ４１１の外周面とシリンダ４１２の内周面との間に介在して、シリンダ４１２内（ロータ４１１の外周面とシリンダ４１２の内周面との間の空間）を２つの圧縮室Ｓ、Ｓ’に仕切る（図２および図３参照）。この揺動ブレード４１６は、ブレード本体４１６１と、ブレードピン４１６２と、付勢部材４１６３とを有する。

例えば、この実施の形態では、ブレード本体４１６１が、円弧状に湾曲した矩形の板状部材から成る。また、ブレード本体４１６１が、シリンダ４１２の内壁側にてブレードピン４１６２により揺動可能に支持される。具体的には、ブレード本体４１６１が一方の縁部にピン孔を有し、このピン孔にブレードピン４１６２が挿入される。また、上部軸受４１４および下部軸受４１５がブレードピン４１６２の両端部を支持することにより、ブレードピン４１６２が長手方向をシリンダ４１２の軸方向に向けて配置される。また、ブレード本体４１６１がブレードピン４１６２に回転可能に支持される。これにより、ブレード本体４１６１が、ブレードピン４１６２を軸として、シリンダ４１２の軸方向に垂直な平面内を揺動できる。

また、ブレード本体４１６１が、支点側（ブレードピン４１６２側）の縁部にてシリンダ４１２の内壁面に密接し、その片側面（円弧形状の内周面）にてロータ４１１の外周面に付勢する。これにより、ブレード本体４１６１と、ロータ４１１の外周面と、シリンダ４１２の内周面と、上部軸受４１４の端面および下部軸受４１５の端面とに区画された２つの圧縮室Ｓ、Ｓ’が形成される。

具体的には、シリンダ４１２が、ブレード本体４１６１を収納するための収納室４１２１を内壁に有する。この収納室４１２１は、シリンダ４１２の内壁に形成された凹部であり、ブレード本体４１６１をシリンダ４１２の内周面よりも径方向外側に収納できる。また、この収納室４１２１にブレードピン４１６２が配置され、このブレードピン４１６２により揺動ブレード４１６が揺動可能に支持される。また、収納室４１２１の壁面の一部が円筒ヒンジ４１２２を有し、ブレード本体４１６１の支点側の縁部がこの円筒ヒンジに摺動可能に当接する。したがって、ブレード本体４１６１は、ブレードピン４１６２と収納室４１２１の円筒ヒンジ４１２２とにより揺動可能に支持される。なお、この支持構造については、後述する。

また、ブレード本体４１６１が、その揺動側の端部を作動流体の吐出口４１８側に傾斜させつつ、その円弧形状の内周面をロータ４１１側に向けて配置されて、ロータ４１１の外周面に付勢する。また、付勢部材４１６３が、シリンダ４１２の内壁とブレード本体４１６１との間に介在して配置される。この付勢部材４１６３は、例えば、コイルバネなどの弾性体である。ここで、圧縮機構４の稼動時には、吸入口４１７側の作動流体と吐出口４１８側の作動流体との差圧（揺動ブレード４１６に仕切られた圧縮室Ｓ、Ｓ’間の差圧）により、上記の付勢力が発生する。また、圧縮機構４の始動時には、付勢部材４１６３がブレード本体４１６１をロータ４１１の外周面に押圧することにより、上記の付勢力が発生する。これにより、揺動ブレード４１６が、ロータ４１１の外周面に付勢しつつ摺動し、また、ロータ４１１の偏心回転に追従して揺動する。

なお、この実施の形態では、シリンダ４１２が作動流体の吸入口４１７を有し、この吸入口４１７がシリンダ４１２を径方向に貫通してシリンダ４１２に連通する。また、上部軸受４１４が作動流体の吐出口４１８を有し、この吐出口４１８が上部軸受４１４を貫通してシリンダ４１２の収納室４１２１に連通する。また、上部軸受４１４が、作動流体の吐出口４１８を開閉する吐出弁４１９を有する。この吐出弁４１９は、シリンダ４１２内外における作動流体の圧力差により開閉動作する。

図４および図５は、図２に記載した圧縮機構の作用を示す説明図である。これらの図は、圧縮機構の稼働時におけるロータおよび揺動ブレードの作用を模式的に示している。また、図４は、圧縮室Ｓにおける作動流体の吸入行程（圧縮室Ｓ’における作動流体の圧縮行程）を示し、図５は、圧縮室Ｓにおける作動流体の圧縮行程（圧縮室Ｓ’における作動流体の吸入行程）を示している。

この圧縮機構４（第一圧縮部４１）は、２サイクル機構であり、ロータ４１１が２回転して作動流体を圧縮する。ここでは、圧縮室Ｓの作動流体に着目して圧縮機構４の作用を説明する（図４および図５参照）。

図４（ａ）では、ロータ４１１が上死点にある。また、ロータ４１１が揺動ブレード４１６（ブレード本体４１６１）の支点側の端部に当接し、揺動ブレード４１６がロータ４１１に押し込まれて収納室４１２１に収納される。このとき、一方の圧縮室Ｓの容積が最小となり、他方の圧縮室Ｓ’の容積が最大となる。

図４（ｂ）では、ロータ４１１が、図４（ａ）の位置からシリンダ４１２の内周面に沿って反時計回りに偏心回転する。また、揺動ブレード４１６が、その揺動側の端部にてロータ４１１に付勢しつつロータ４１１に追従して旋回し、シリンダ４１２の内径方向に突出する。すると、圧縮室Ｓの容積が増加して、作動流体が吸入口４１７から圧縮室Ｓに吸入される。図４（ｃ）および（ｄ）では、ロータ４１１がさらに偏心回転して、圧縮室Ｓの容積がさらに増加する。また、ロータ４１１が揺動ブレード４１６をシリンダ４１２の径方向外側に押し込むことにより、揺動ブレード４１６がシリンダ４１２の外径方向に変位する。また、ロータ４１１が揺動ブレード４１６の前方を通過するときに、ブレード本体４１６１が収納室４１２１に押し込まれて収納される。

図５（ｅ）では、ロータ４１１が一回転して図４（ａ）の位置に戻り、揺動ブレード４１６が収納室４１２１に収納される。このとき、圧縮室Ｓの容積が最大となり、他方の圧縮室Ｓ’の容積が最小となる。図５（ｆ）〜（ｈ）では、ロータ４１１の変位により圧縮室Ｓの容積が減少して、作動流体が圧縮される。このときのロータ４１１および揺動ブレード４１６の動作は、図４（ｂ）〜（ｄ）のときと同じである。そして、この圧縮された作動流体が吐出口４１８から圧縮機構４の外部（ハウジング２内）に吐出される。

また、ロータ４１１が連続回転することにより、作動流体の吸入行程（図４（ａ）〜図４（ｄ））および圧縮行程（図５（ｅ）〜図５（ｈ））が繰り返される。また、これらの吸入行程および圧縮行程が２つの圧縮室Ｓ、Ｓ’で交互かつ並行して行われる。これにより、圧縮された作動流体が連続的に供給される。

図６は、図２に記載した圧縮機構の作用を示す説明図である。同図において、実施例は、揺動ブレード４１６を有する圧縮機構４（図２参照）の特性を示し、従来例は、シリンダの径方向に進退変位するブレードを有する圧縮機構（図示省略）の特性を示している。

図６に示すように、揺動ブレード４１６を有する圧縮機構４では、従来例と比較して、作動流体の吸入容積がロータ４１１の外径に比例して増加する。すなわち、従来例では、ブレードがシリンダの径方向に進退変位するため、長尺なブレードをシリンダの外径方向に収納する必要がある。このため、シリンダの外径を一定とすると、ロータを拡径しても、作動流体の吸入容積に限界がある。一方で、揺動ブレード４１６を有する圧縮機構４では、揺動ブレード４１６をシリンダの周方向に収納できる（図３参照）。したがって、シリンダ４１２の外径を拡張することなく、圧縮機構４の小型化と大容量化とを両立できる。

［圧縮機構の揺動ブレード］
図７は、図２に記載した圧縮機構の揺動ブレードを示す拡大図である。同図において、実線は、揺動ブレードが収納室に収納されたときの様子で示し、点線は、揺動ブレードがシリンダ内に突出しているときの様子を示している。また、一点鎖線は、シリンダの内周面の延長線であり、ロータの偏心回転の軌跡に略一致する。また、図８は、図７に記載した揺動ブレードのブレード本体を示す斜視図である。同図は、揺動ブレードのブレード本体を背面側から見た様子を示している。

上記のように、圧縮機構４の稼働時には、ロータ４１１がシリンダ４１２の内周面に沿って偏心回転して、作動流体を吸入および圧縮する（図４および図５参照）。また、揺動ブレード４１６がロータ４１１の外周面に対して付勢しつつ摺動する。これにより、揺動ブレード４１６がロータ４１１の偏心回転に追従して揺動する。

ここで、上死点付近では、吸入口４１７側の圧縮室Ｓ（Ｓ’）と吐出口４１８側の圧縮室Ｓ’（Ｓ）との差圧が大きいため、揺動ブレード４１６がロータ４１１側に強く押し付けられて、ロータ４１１が大きな負荷を受ける（図５（ｈ）〜図４（ａ）および図４（ｄ）〜図５（ｅ）参照）。この負荷は、特に、ロータ４１１が揺動ブレード４１６の支点側の端部に当接するときに最大となる。このため、圧縮機構４では、ロータ４１１への負荷を軽減するための工夫が必要となる。

そこで、この圧縮機構４では、ロータ４１１の外周面に対する揺動ブレード４１６の摺動面４１６４が、シリンダ４１２の内周面に沿った円弧断面形状を有する（図７参照）。ここで、揺動ブレード４１６の摺動面４１６４とは、揺動ブレード４１６の周面のうちロータ４１１の偏心回転によりロータ４１１の外周面に当接して摺動する部分をいう。

例えば、この実施の形態では、揺動ブレード４１６が、円弧状に湾曲した矩形の板状部材から成る（図８参照）。また、揺動ブレード４１６が、一定の肉厚ｔを有し、その両縁部（支点側の縁部および揺動側の縁部）にＲ面取加工を有する。また、揺動ブレード４１６が、その円弧形状の内周面をシリンダ４１２の内径側に向けて配置される（図２、図３および図７参照）。

また、圧縮機構４の稼働時には、揺動ブレード４１６が、その内周面側にてロータ４１１の外周面に当接して摺動する（図４および図５参照）。具体的には、揺動ブレード４１６が、Ｒ面取加工を有する揺動側の端部と、円弧断面形状を有する内周面と、ブレードピン４１６２による支点側の端部とで、ロータ４１１の外周面に順次当接して摺動する。したがって、これらの部分が、ロータ４１１に対する揺動ブレード４１６の摺動面４１６４となる。

また、揺動ブレード４１６の摺動面４１６４のうち円弧断面形状を有する内周面の曲率半径Ｒｂが、シリンダ４１２の内周面の半径Ｒｏに略等しい（図７参照）。具体的には、揺動ブレード４１６の摺動面４１６４の曲率半径Ｒｂと、シリンダ４１２の内周面の半径Ｒｏとが、１．００≦Ｒｂ／Ｒｏ≦１．０５の関係を有することが好ましい。

かかる構成では、揺動ブレード４１６の摺動面４１６４がシリンダ４１２の内周面に沿った円弧断面形状となるので、揺動ブレードの摺動面が平面形状を有する構成（図示省略）と比較して、ロータ４１１と揺動ブレード４１６との接触面圧が低減できる。これにより、ロータ４１１への負荷が軽減され、また、揺動ブレード４１６の耐摩耗性が向上する。

なお、上記の構成において、揺動ブレード４１６の摺動面４１６４の曲率半径Ｒｂのうち、ロータ４１１が揺動ブレード４１６の支点を通過するときに当接する部分の半径をＲｂｈとする（図７参照）。このとき、この半径Ｒｂｈがシリンダ４１２の内周面の半径Ｒｏに対して１．００≦Ｒｂｈ／Ｒｏの関係を有することが、好ましい。例えば、この実施の形態では、揺動ブレード４１６の支点における摺動面４１６４の半径Ｒｂｈが、シリンダ４１２の内周面の半径Ｒｏに対してＲｂｈ／Ｒｏ＝１．０に設定されている。また、ロータ４１１と揺動ブレード４１６との隙間が０．００３［ｍｍ］以下に設定されている。

かかる構成では、揺動ブレード４１６の支点位置にて、ロータ４１１と揺動ブレード４１６との接触面圧を効果的に低減できる。また、Ｒｂｈ／Ｒｏ≦１．０であるため、ロータ４１１が揺動ブレード４１６の支点を通過するときに、揺動ブレード４１６がロータ４１１の軌道上に突出しない。これにより、ロータ４１１が円滑に偏心回転できる。なお、このとき、揺動ブレード４１６の全体が収納室４１２１に完全に収納される必要はなく、揺動ブレード４１６の揺動側の端部がロータ４１１の軌道上に突出しても良い。

［揺動ブレードの支持構造］
この圧縮機構４では、上記のように、揺動ブレード４１６（ブレード本体４１６１）が、ブレードピン４１６２と収納室４１２１の円筒ヒンジ４１２２とにより揺動可能に支持される（図７参照）。この揺動ブレード４１６の支持構造は、以下のように構成される。

まず、ブレード本体４１６１が、ブレードピン４１６２を介して回転可能に支持される。具体的には、ブレード本体４１６１がピン孔４１６５を有し、このピン孔４１６５に挿入されたブレードピン４１６２により回転可能に支持される。また、シリンダ４１２が、揺動ブレード４１６の支点側の縁部を摺動可能に支持する円筒ヒンジ４１２２を有する。この円筒ヒンジ４１２２の内径は、ブレード本体４１６１の支点側の縁部の外径よりも大きく設定される。

また、ブレードピン４１６２の外径Ｒｐ１が、ピン孔４１６５の内径Ｒｐ２よりも小さく設定される。具体的には、ブレードピン４１６２の外径Ｒｐ１とピン孔４１６５の内径Ｒｐ２とが、０．００５［ｍｍ］≦Ｒｐ２−Ｒｐ１≦０．０５［ｍｍ］の関係を有する。例えば、この実施の形態では、Ｒｐ２−Ｒｐ１＝０．０１０［ｍｍ］に設定されている。このため、ブレード本体４１６１のピン孔４１６５とブレードピン４１６２との間に隙間があり、ブレード本体４１６１がガタをもって支持される。

また、ブレード本体４１６１の支点側の縁部と円筒ヒンジ４１２２とが当接するように、ブレード本体４１６１のピン孔４１６５とブレードピン４１６２との隙間が設定される。具体的には、ブレードピン４１６２の外径Ｒｐ１と、ピン孔４１６５の内径Ｒｐ２と、ブレード本体４１６１の支点側の縁部の外径と、円筒ヒンジ４１２２の内径および位置が調整されて、ブレード本体４１６１と円筒ヒンジ４１２２との位置関係が調整される。

かかる構成では、揺動ブレード４１６の揺動時にて、ブレード本体４１６１の支点側の縁部が円筒ヒンジ４１２２に適正に当接する。これにより、揺動ブレード４１６と円筒ヒンジ４１２２との間のシール性が向上して、圧縮室Ｓ、Ｓ’の気密性が向上する。

［揺動ブレードの背面空間］
図９は、図２に記載した圧縮機構の作用を示す説明図である。同図は、圧縮機構のトップボリューム比（トップボリュームＶｔ／吸入容積Ｖｓ）と性能比（実出力／定格出力）との関係を示している。

まず、ロータ４１１が上死点にあるときに、ブレード本体４１６１と、収納室４１２１の内壁面と、シリンダ４１２の内周面を延長した仮想面とで囲まれる空間Ｘの容積Ｖｔを、トップボリュームと呼ぶ。ロータ４１１の上死点とは、一方の圧縮室Ｓの容積が最大となり、他方の圧縮室Ｓ’の容積が最小となるときのロータ４１１の位置をいう。

一般に、シリンダのトップボリューム比Ｖｔ／Ｖｓが増加すると、再膨張損失が増加して、圧縮機構の実出力が低下する傾向にある（図９参照）。この傾向は、トップボリューム比Ｖｔ／ＶｓがＶｔ／Ｖｓ＞０．０５となるあたりから顕著となる。

そこで、この圧縮機構４では、トップボリュームＶｔとシリンダ４１２の吸入容積Ｖｓとが０≦Ｖｔ／Ｖｓ≦０．０５の関係を有する（図７参照）。例えば、この実施の形態では、ブレード本体４１６１が収納室４１２１の内壁面形状に沿った背面形状を有している（図７参照）。かかる構成では、ブレード本体４１６１の背面空間の容積が減少して、トップボリューム比Ｖｔ／Ｖｓが減少する。これにより、再膨張損失が減少して、圧縮機構の実出力が向上する。

［揺動ブレードの圧力導入部］
この圧縮機構４では、ブレード本体４１６１が収納室４１２１側の面に圧力導入部４１６６を有する（図８参照）。

例えば、この実施の形態では、ブレード本体４１６１が収納室４１２１の内壁面形状に沿った背面形状を有する（図７参照）。具体的には、圧縮機構４の軸方向断面視にて、ブレード本体４１６１の背面形状の曲率半径と、収納室４１２１の内壁面形状の曲率半径とが等しく設定される。このため、ブレード本体４１６１が収納室４１２１に収納されたときに、ブレード本体４１６１の背面が収納室４１２１の内壁面に密着できる。これにより、圧縮機構４のトップボリューム比Ｖｔ／Ｖｓが低減される。

また、ブレード本体４１６１の背面に、圧力導入部４１６６が形成される。この圧力導入部４１６６は、例えば、圧力導入溝、未加工の鋳造面などにより構成される。この実施の形態では、ブレード本体４１６１が、エンドミル加工により形成された矩形断面の圧力導入溝を圧力導入部４１６６として有している。また、この圧力導入溝が、ブレード本体４１６１の背面の中央部からブレード本体４１６１の周方向に延在して揺動側の端部に開口している。

ここで、圧縮機構４の稼働時には、上記のように、ブレード本体４１６１がロータ４１１の外周面に付勢しつつ摺動してロータ４１１の回転に追従する（図３〜図５参照）。また、ブレード本体４１６１は、吐出口４１８側にある高圧の作動流体に押圧されて、ロータ４１１に付勢する。このとき、ブレード本体４１６１の背面が収納室４１２１の内壁面に完全に密着すると、ブレード本体４１６１がロータ４１１側に変位し難くなる。

そこで、この圧縮機構４は、ブレード本体４１６１の背面に圧力導入部４１６６を有し、この圧力導入部４１６６に高圧の作動流体を導入して、揺動ブレード４１６のロータ４１１に対する付勢力を補助している。なお、圧縮機構４の始動時には、付勢部材４１６３がブレード本体４１６１をロータ４１１の外周面に押圧することにより、ブレード本体４１６１がロータ４１１に付勢される。

［揺動ブレードへの潤滑油路］
図１０および図１１は、図２に記載した圧縮機構の軸受を示す斜視図である。これらの図において、図１０は、上部軸受を圧縮機構の外部から見た図を示し、図１１は、上部軸受を圧縮機構の内部から見た図を示している。

この圧縮機構４は、揺動ブレード４１６に潤滑油を供給するための潤滑油路を有する（図１０および図１１参照）。

例えば、この実施の形態では、上部軸受４１４が、偏心シャフト４１３を支持するための軸受部４１４１と、シリンダ４１２に対して嵌め合わされるフランジ部４１４２とを有する（図２および図１０参照）。また、上部軸受４１４が、そのフランジ部４１４２に貫通孔４１４３を有する。この貫通孔４１４３は、上部軸受４１４のフランジ部４１４２を軸方向に貫通して、圧縮機構４の外部とシリンダ４１２の収納室４１２１とを連通させる。また、貫通孔４１４３には、揺動ブレード４１６のブレードピン４１６２が挿入されて支持される。

圧縮機構４の稼働時には、ハウジング２内の潤滑油が上部軸受４１４の貫通孔４１４３からシリンダ４１２の収納室４１２１に浸入し、ブレードピン４１６２を伝って揺動ブレード４１６に供給される。これにより、揺動ブレード４１６とブレードピン４１６２との当接面、揺動ブレード４１６とロータ４１１との摺動面、ならびに、揺動ブレード４１６と円筒ヒンジ４１２２との摺動面の潤滑が行われる。さらに、この潤滑油がシリンダ４１２内に拡散することにより、ロータ４１１とシリンダ４１２との摺動面の潤滑が行われる。

なお、揺動ブレード４１６への潤滑油の供給量は、例えば、貫通孔４１４３の径の変更、貫通孔４１４３とブレードピン４１６２との嵌合隙間の変更などにより、任意に調整できる。また、揺動ブレード４１６への潤滑油路は、例えば、ブレードピン４１６２に設けられた給油溝あるいは給油孔などにより構成されても良い（図示省略）。また、潤滑油路は、下部軸受４１５に形成されても良い（図示省略）。

［適用例］
図１２は、図２に記載した圧縮機構の変形例を示す斜視図である。

この圧縮機構４は、作動流体として、例えば、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ４１０Ａなどの冷媒ガスを採用する。このため、作動流体の吐出口４１８が、上部軸受４１４のフランジ部４１４２に形成され、圧縮機構４の設置状態にて鉛直上方に位置している（図２、図１０および図１１参照）。また、吐出弁４１９が吐出口４１８に配置されて、作動流体の逆流が防止されている。

しかし、これに限らず、圧縮機構４は、作動流体の吐出口４１８をシリンダ４１２の側面に有しても良い（図１２参照）。例えば、圧縮機構４が液体ポンプであり、作動流体として液体を採用する場合が想定される。図１２に示す構成では、作動流体の吐出口４１８が、揺動ブレード４１６の背面からシリンダ４１２の側面に貫通して配置されている。また、吐出弁４１９が省略されている。かかる構成では、ロータ４１１が上死点位置にあるときに、揺動ブレード４１６が収納室４１２１に収納されて吐出口４１８を塞ぐ。これにより、作動流体の逆流が防止される。

［効果］
以上説明したように、この圧縮機１（圧縮機構４）は、ロータ４１１およびシリンダ４１２と、シリンダ４１２内に揺動可能に配置されると共にロータ４１１の外周面およびシリンダ４１２の内周面の間に介在してシリンダ４１２内を２つの圧縮室Ｓ、Ｓ’に仕切る揺動ブレード４１６とを備える（図２および図３参照）。また、揺動ブレード４１６が、ロータ４１１の外周面に付勢しつつロータ４１１の外周面に対して摺動することによりロータ４１１の偏心回転に追従して揺動する（図４および図５参照）。また、ロータ４１１に対する揺動ブレード４１６の摺動面４１６４が、シリンダ４１２の内周面に沿った円弧断面形状を有する（図７参照）。

かかる構成では、揺動ブレード４１６の摺動面４１６４がシリンダ４１２の内周面に沿った円弧断面形状を有するので、揺動ブレードの摺動面が平面形状を有する構成（例えば、特許文献１参照。）と比較して、ロータ４１１と揺動ブレード４１６との接触面圧が減少する。これにより、ロータ４１１への負荷が軽減される利点があり、また、揺動ブレード４１６の耐摩耗性が向上する利点がある。

また、この圧縮機１では、揺動ブレード４１６（ブレード本体４１６１）が、ピン孔４１６５を有し、このピン孔４１６５に挿入されたブレードピン４１６２を介して支持される（図７参照）。また、シリンダ４１２が、揺動ブレード４１６の支点側の縁部を摺動可能に支持する円筒ヒンジ４１２２を有する。また、ブレードピン４１６２が、ピン孔４１６５の内径よりも小さい外径を有することにより、揺動ブレード４１６の支点側の縁部が円筒ヒンジ４１２２に当接する。

かかる構成では、揺動ブレード４１６の揺動時にて、揺動ブレード４１６の支点側の縁部が円筒ヒンジ４１２２に適正に当接する。これにより、揺動ブレード４１６と円筒ヒンジ４１２２との間のシール性が向上して、圧縮室Ｓ、Ｓ’の気密性が向上する利点がある。また、かかる構成では、揺動ブレードをブレードピンのみで支持する構成（例えば、特許文献１参照。）あるいは揺動ブレードを円筒ヒンジのみで支持する構成（例えば、特許文献２参照。）と比較して、揺動ブレード４１６の支持構造の加工が容易という利点がある。例えば、揺動ブレード４１６と円筒ヒンジ４１２２との摺動面の表面硬度を高めることにより、これらの耐摩耗性を向上できる。

また、この圧縮機１では、ロータ４１１が上死点にあるときに、揺動ブレード４１６と収納室４１２１の内壁面とシリンダ４１２の内周面を延長した仮想面とで囲まれる空間Ｘの容積Ｖｔが、シリンダ４１２の吸入容積Ｖｓに対して０≦Ｖｔ／Ｖｓ≦０．０５の関係を有する（図７参照）。これにより、トップボリューム比Ｖｔ／Ｖｓが減少して、圧縮機１の性能が向上する利点がある。

また、この圧縮機１では、揺動ブレード４１６が収納室４１２１側の面に圧力導入部４１６６を有する（図８参照）。かかる構成では、圧力導入部４１６６に導入された作動流体の圧力により、揺動ブレード４１６のロータ４１１に対する付勢力が補助される。これにより、揺動ブレード４１６の動作が適正に確保される利点がある。

また、この圧縮機１は、揺動ブレード４１６に潤滑油を供給するための潤滑油路（例えば、上部軸受４１４の貫通孔４１４３）を備える（図１０および図１１参照）。これにより、揺動ブレード４１６を潤滑できる利点がある。

１圧縮機
２ハウジング
２１、２２吸入管
２３吐出管
２４油溜
３駆動装置
３１固定子
３２回転子
３３シャフト
３３１油路
４圧縮機構
５アキュムレータ
４１第一圧縮部
４１１ロータ
４１２シリンダ
４１２１収納室
４１２２円筒ヒンジ
４１３偏心シャフト
４１４上部軸受
４１４１軸受部
４１４２フランジ部
４１４３貫通孔
４１５下部軸受
４１６揺動ブレード
４１６１ブレード本体
４１６２ブレードピン
４１６３付勢部材
４１６４摺動面
４１６５ピン孔
４１６６圧力導入部
４１７吸入口
４１８吐出口
４１９吐出弁
４２第二圧縮部
４２１ロータ
４２２シリンダ
５１本体部
５２第一吸入管
５３第二吸入管
Ｓ、Ｓ’ 圧縮室
Ｘ空間

Claims

ロータおよびシリンダと、前記シリンダ内に揺動可能に配置されると共に前記ロータの外周面および前記シリンダの内周面の間に介在して前記シリンダ内を２つの圧縮室に仕切る揺動ブレードとを備え、
前記揺動ブレードが、前記ロータの外周面に付勢しつつ前記ロータの外周面に対して摺動することにより前記ロータの偏心回転に追従して揺動し、且つ、
前記ロータに対する前記揺動ブレードの摺動面が、前記シリンダの内周面に沿った円弧断面形状を有することを特徴とする圧縮機。
前記揺動ブレードがピン孔を有すると共に前記ピン孔に挿入されたブレードピンを介して支持され、前記シリンダが前記揺動ブレードの支点側の縁部を摺動可能に支持する円筒ヒンジを有し、且つ、前記ブレードピンが前記ピン孔の内径よりも小さい外径を有することにより、前記揺動ブレードの支点側の縁部が前記円筒ヒンジに当接する請求項１に記載の圧縮機。
前記シリンダが前記揺動ブレードを収納する収納室を有し、且つ、
前記ロータが上死点にあるときに、前記揺動ブレードと前記収納室の内壁面と前記シリンダの内周面を延長した仮想面とで囲まれる空間の容積Ｖｔが、前記シリンダの吸入容積Ｖｓに対して０≦Ｖｔ／Ｖｓ≦０．０５の関係を有する請求項１または２に記載の圧縮機。
前記シリンダが前記揺動ブレードを収納する収納室を有し、且つ、前記揺動ブレードが前記収納室側の面に圧力導入部を有する請求項１〜３のいずれか一つに記載の圧縮機。
前記揺動ブレードに潤滑油を供給するための潤滑油路を備える請求項１〜４のいずれか一つに記載の圧縮機。