JP2013007331A - 多気筒回転式圧縮機 - Google Patents

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Abstract

【課題】板厚の薄い仕切板を備えた多気筒回転式圧縮機を提供する。
【解決手段】2枚の分割板42を向かい合わせて接触させて、それぞれの分割板42の分割面の両端部の突起部47に設けた穴44を連通させて、分割板42を固定するための締結穴46を形成し、この締結穴46より大きい断面を有する締結部材43に所定の荷重をかけて、締結部材43を締結穴46に圧入することで、2枚の分割板42同士を固定して仕切板41を形成する。
【選択図】図5

Description

この発明は、2枚の分割板で構成される仕切板を備えた多気筒回転式圧縮機に関するものである。
従来、複数の圧縮室間を仕切る仕切板を2枚の分割板に分割し、この分割板でクランク軸を左右から挟み込み、締結部材で締結して組み立てることのできる圧縮機用の仕切板が提案されている。
このような仕切板を備える、組み立てが容易で冷媒の漏れの少ない多気筒回転式圧縮機として、例えば特許文献1に記載するような多気筒回転式圧縮機が提案されている。
特開昭54−121405号公報(2頁 16〜45行、図2,図3)
従来の多気筒回転式圧縮機では、圧縮機運転中にローラの摺動による仕切板をずらそうとする力の影響で仕切板の分割面に隙間が生じて冷媒が漏れることのないように、仕切板を構成する2枚の分割板をボルトとナットを用いて固定していた。
この固定に必要な締結力を得る為に、ボルトの直径を大きくしてボルトの軸力を上げていたが、ボルトの直径を大きくすると必然的に仕切板の板厚は厚くなる。
これは、ボルトの頭部やナットの直径が仕切板の板厚を超えると、仕切板の上下に隣接するシリンダブロックと圧接固定できなくなることから、ボルトの頭部やナットの直径に合わせて仕切板の板厚を厚くする必要があるからである。
板厚が厚い仕切板を用いた圧縮機は、クランク軸を支持する軸受間の距離が長くなるので、クランク軸の強度を確保する為にクランク軸の軸径を太くする必要があり、圧縮機のコストが上がり圧縮効率も低下するという課題があった。
また、分割板にボルト座面部の加工やネジ穴加工などの複雑な加工を施す必要があり、また組み立て工程ではナットを組み付けて、必要な締付トルクを与えて締結する必要があるなど、煩雑な製造工程を設けなければならないことから、更にコストが高くなり、生産効率も悪く、また組み立て不良による不良品が発生するという課題があった。
この発明は上述のような課題を解決する為になされたものであり、ボルトとナットを使用しなくても分割板を必要な締結力で固定し、板厚の薄い仕切板を備えた生産効率が高く安価で高性能な多気筒回転式圧縮機の提供を目的とする。
この発明に係る多気筒回転式圧縮機は、
クランク軸によって駆動される圧縮機構部と、
2枚の分割板を向かい合わせて、それぞれの分割板の分割面の両端部の突起部に設けた穴を連通させて形成させる締結穴に締結部材を貫通させて、分割板同士を固定して圧縮機構部の隣接する圧縮室間を仕切る仕切板とを備えた多気筒回転式圧縮機において、
締結部材を、締結穴に圧入するものである。
この発明に係る多気筒回転式圧縮機は、
締結部材を締結穴に圧入するものなので、
仕切板を構成する2枚の分割板同士を必要な締結力で固定して、仕切板の板厚を薄くすることができる。
この発明の実施の形態1に係る多気筒回転式圧縮機の縦断面図である。 この発明の実施の形態1に係る多気筒回転式圧縮機の横断面図である。 この発明の実施の形態1に係る2枚の分割板で構成される仕切板の平面図である。 この発明の実施の形態1に係る2枚の分割板を固定するための締結部材の斜視図である。 この発明の実施の形態1に係る締結部材で固定された仕切板の模式図である。 この発明の実施の形態1に係る締結部材の形状の一例を示す斜視図である。 この発明の実施の形態1に係る仕切板の突起部を、締結部材の頭部側から見た図である。 この発明の実施の形態1に係る仕切板の穴断面の一例を示す図である。 この発明の実施の形態2に係る2枚の分割板で構成される仕切板の平面図である。 この発明の実施の形態2に係る締結部材で固定された仕切板の模式図である。 この発明の実施の形態2に係る仕切板の突起部の平面模式図及び断面図である。 この発明の実施の形態3に係る仕切板の模式図と突起部の断面図である。 この発明の実施の形態3に係る締結部材で固定された仕切板の平面模式図及び突起部の断面図である。 この発明の実施の形態4に係る締結部材の斜視図である。 この発明の実施の形態4に係る締結部材の脱落防止用の留具の斜視図である。 この発明の実施の形態4に係る仕切板の突起部とその周辺の部品の配置を示す断面図である。 この発明の実施の形態5に係る締結部材で固定された仕切板の模式図である。
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1を図を用いて説明する。
図1は、多気筒回転式圧縮機100の縦断面図である。
図2は、図1の多気筒回転式圧縮機100のA−A線の横断面図である。
本実施の形態では、圧縮室を2室有する2シリンダ式の冷凍・空調機用ロータリ圧縮機を例に挙げて説明する。
多気筒回転式圧縮機100は、密閉容器であるシェル1と、シェル1の内部に設置された駆動源であるモータ2と、同じくシェル1の内部に設置された圧縮機構部3とを備える。シェル1の上部には、圧縮された冷媒を圧縮機外部へ吐出する吐出パイプ4が設けられている。シェル1の中間部には、モータ2と圧縮機構部3が固定されており、圧縮機構部3へ冷媒を導く吸入パイプ5が固定されている。
モータ2は、固定子2aと回転子2bを有しており、回転子2bはクランク軸6に取り付けられている。モータ2で発生した回転トルクはクランク軸6を通して圧縮機構部3に伝達される。
圧縮機構部3は、クランク軸6、第1枠体31a、第1シリンダブロック40a、第1バネ8、第1ベーン9、第1ローラ32a、仕切板41、第2シリンダブロック40b、第2枠体31b、第2バネ、第2ベーン、第2ローラ32bを有している。
そして、第1枠体31a、第2枠体31b、第1シリンダブロック40a、第2シリンダブロック40b、仕切板41のそれぞれに設けられた貫通穴に、短いボルト13と長いボルト14を貫通させてボルト締結することで、圧縮機構部3を構成するこれらの部品を圧着固定している。
クランク軸6は、ロータ嵌合部61、第1軸受挿入部62a、第1偏心部63a、中間部64、第2偏心部63b、第2軸受挿入部62bを有している。第1偏心部63aと第2偏心部63bは、偏心位相が180度異なっており、それぞれの外周面には第1ローラ32aと第2ローラ32bが装着されている。
第1枠体31aの下面、第1シリンダブロック40aの内周面、仕切板41の上面、及び第1ローラ32aの外周面で囲まれる空間が第1圧縮室21aとなる。仕切板41の下面、第2シリンダブロック40bの内周面、第2枠体31bの上面、及び第2ローラ32bの外周面で囲まれる空間が第2圧縮室21bとなる。
このように仕切板41は、第1シリンダブロック40aと第2シリンダブロック40bの間に配置されており、隣接する第1圧縮室21aと第2圧縮室21bを仕切る役割を果たしている。
また、第1ベーン9及び第2ベーンは、第1圧縮室21a及び第2圧縮室21bを低圧部分23と高圧部分24に分ける機能を持つ。
次に、仕切板41を構成する分割板42の構造と、締結部材43について図を用いて説明する。
図3は、2枚の分割板42で構成される仕切板41の模式図である。
図4は、2枚の分割板42を固定するための締結部材43の斜視図である。
分割板42は、分割面側に半円状の切欠き45を有し、2枚の分割板42がクランク軸6の中間部64を左右から切欠き45の部分で挟み込むようにして組み立てられて仕切板41を形成する。
分割板42の分割面の両端には、分割板42を互いに固定する為の突起部47があり、この突起部47には穴44が設けられている。
締結部材43は頭部43aと軸部43bから構成されており、軸部43bの先端は挿入を容易にするためテーパ形状となっている。
穴44の、中心軸に対して垂直な断面(以降、穴断面という)は、この締結部材43の軸部43bの軸方向に対して垂直な断面(以降、軸断面という)よりわずかに小さく形成されている。
次に、仕切板41の組み立て方法について図を用いて説明する。
図5は、締結部材43で固定された仕切板41の模式図である。
まず、2枚の分割板42を向かい合わせて接触させて、穴44を互いに連通させ、締結穴46を形成させる。
そして、締結部材43の頭部43aに荷重を加えて、締結部材43を締結穴46に圧入する。締結部材43は弾性変形し、締結部材43と締結穴46の内壁面との接触圧力が締結力となり2枚の分割板42同士を固定する。
このように、圧入工法によって組み立てるので、圧入部分の締め代と圧入部分の長さを調節することで分割板42の締結力を調節することができる。
よって、ボルトの直径を大きくして分割板の固定に必要な締結力を得なくても、締結部材43を用いて分割板42を、必要な締結力で固定できるので、仕切板41の板圧を薄くすることが可能となる。
また、クランク軸6を支持する第1枠体31aと第2枠体31bの間の距離が短くなるので、クランク軸6を細くすることができ、圧縮機のコストが下がり、圧縮効率が向上する。
また分割板42にボルト座面部の加工やネジ穴加工を施す必要がないことから、更なるコストの削減や生産効率の向上が期待できる。
また、締結部材の頭部の形状を変化させることで、更に板厚が薄い仕切板を提供することができる。
例えば、ボルトの頭部やナットは、一般的にボルトの直径に合わせて大きさが定まっており、ボルトの軸中心から一定の長さの径を持つ円形状またはそれに類する形状である。
仕切板の板厚は、このボルトの頭部とナットの直径を下回るものは使用できないので、このボルトの頭部とナットの直径が仕切板の板厚に大きく影響していた。
本実施の形態の発明の締結部材は、ボルトのようにトルクを付加して回転させながら挿入するものではないため、頭部の形状は軸中心から一定の長さを持つ円形状である必要はなく、ある程度自由に形状や大きさを定めることができる。
図6は、長方形の頭部70aを有する締結部材70の斜視図である。
図7は、締結部材70で固定された仕切板41の突起部47を、頭部70a側から見た図である。
締結部材70の頭部70aは長方形であり、クランク軸方向に平行な長さ(d1)の長さは、仕切板41の板厚と概略同一となっている。
仕切板41の上下は、第1シリンダブロック40aと第2シリンダブロック40bとで挟まれるため、このような形状の頭部70aにすることで締結部材70が回転することを防止することができる。
このように締結部材70の頭部70aは、従来のようにボルトの直径に合わせて大きさが決まるものではなく、仕切板41の板厚に合わせて形状を調整できるものなので、従来のようにボルトの直径やナットの直径によって、仕切板の板厚が影響されることはない。
これにより、更に板厚を薄くできるという効果を有する。
次に仕切板を更に薄くできる他の一例を図を用いて説明する。
図8(a)、(b)は、仕切板の突起部に設けられた穴の穴断面の一例を示す図である。
図8(c)は、穴72に圧入される締結部材71の形状を示す斜視図である。
図8(b)の穴72の穴断面のクランク軸方向に平行な長さ(d4)は、クランク軸方向に垂直な長さ(d3)より短く形成されている。
締結部材71は、この穴72の形状に対応した軸部71bと、頭部71aを有している。
また、図8(a)と同等の締結力を維持する為に、図8(b)の穴72の内壁面積や圧入代は、図8(a)と比較して少なくならないように設計されている。
このように、仕切板41の板厚に影響するd4の長さを短くすることによって、図8(a)に示す穴44の形状よりも更に仕切板の板厚を薄くすることが可能になる。
穴の軸断面は、図8(b)に示すような四角形状でも良いし、楕円やその他の形状でも十分な圧入代と圧入部分の長さを有するものであれば問題はない。
また、真空運転モードといわれる圧縮機構部3が異常加熱される状態でも分割板42の位置関係を維持する為には、締結部材43の線膨張係数を分割板42の線膨張係数と等しくすることが望ましい。
この真空運転モードとは、圧縮機の冷媒流路の上流側が何らかの理由で閉塞した状態で、圧縮機を運転した場合に生じる異常な運転状態であり、冷媒が吸入されない状態で圧縮を続けるために圧縮室内部が部分的に真空に近くなる状態をいう。
この時、ローラとベーンの摺動部が冷媒によって冷却されないので、ローラが通常運転時以上に過熱することで圧縮機構部3が異常加熱する。
しかし、材料選定の都合で線膨張係数を同一にできない場合では、締結部材43の線膨張係数を仕切板41の線膨張係数より大きくすることで、異常加熱状態でも分割板42の位置関係を保つことができる。この理由を以下にて説明する。
締結部材43の線膨張係数が仕切板41の線膨張係数より小さい場合では、圧縮機構部3が加熱されて、締結部材43と仕切板41がほぼ同温度となった時に、仕切板41が締結部材43よりも大きく線膨張する。この時、締結部材43が仕切板41の熱による膨張を拘束して、仕切板41がこの拘束による応力を受けて塑性変形し、その後に冷却をしても、この塑性変形により仕切板を構成する分割板同士の位置がずれたままとなり、圧縮機の機能低下をおこす原因となるからである。
よって、締結部材43の線膨張係数を仕切板41の線膨張係数より大きくすると、締結部材43が仕切板41の線膨張を拘束しないので、仕切板41が変形することを防ぐことができ、分割板42の位置関係を保つことができる。
この発明の実施の形態1に係る多気筒回転式圧縮機100によれば、分割板42同士を締結部材43の圧入によって固定することで、直径の大きなボルトやナットを用いなくても、必要な締結力を確保することができ、仕切板41の板厚を薄くすることができる。
また、トルク量を管理するなどの煩雑な工程が必要無く、穴44に締結部材43を圧入するという単純な工程で分割板42を締結できるので、生産工程における組み立て不良の発生を低減することができるという利点も有する。
これにより、生産効率が高く安価で高性能な多気筒回転式圧縮機100を提供することができる。
実施の形態2.
以下、この発明の実施の形態2を実施の形態1と異なる部分を中心に図を用いて説明する。
図9は、分割板42と分割板242で構成される仕切板241の模式図である。
図10は、締結部材43で固定された仕切板241の模式図である。
分割板242の分割面の両端の突起部247に設けられた穴244の穴断面(第1の断面)は、締結部材43の軸断面よりわずかに大きく形成されている。
また実施の形態1と同様に突起部47の穴44の穴断面(第2の断面)は、締結部材43の軸断面よりわずかに小さく形成されている。
次に、この仕切板241の組み立て方法を説明する。
まず、分割板42と分割板242を向かい合わせて、分割面に段差が生じないよう接触させて、簡易治具(図示しない)で仮固定する。
次に、締結部材43を、穴244(第1の穴)に先に挿入してから、穴44(第2の穴)に圧入する。
締結部材43は穴44内で弾性変形し、分割板42と分割板242を固定する。
その後、仮固定していた簡易治具を取り外す。
図11(a)は、締結部材43で固定された仕切板241の要部模式図である。
図11(b)は仕切板241の突起部のB−B線の断面図である。
図11(c)は仕切板241の突起部のC−C線の断面図である。
締結部材43と分割板42は圧入によって固定されており、分割板242は、締結部材43の頭部43aと分割板42に挟まれて固定されている。
このように、穴244の穴断面が、締結部材43の軸断面よりわずかに大きく形成されていることで、穴44と穴244の突起部における位置が加工精度により多少ずれる場合でも、締結部材43と穴244の内壁面の全周との間にできる隙間(d5)でその位置ずれを吸収することができ、仕切板41の分割面における段差を防止することができる。
分割板242は、分割板42と締結部材43の頭部43aとで挟まれて固定されている状態であるが、圧入代と圧入の長さを調節することで分割板同士の締結力は十分に保持されるので、分割板242がずれて分割面に段差が生じることはない。
また組み立て時において、分割面に平行で且つクランク軸方向に直交する方向に、d5の長さの分だけ分割板242と分割板42が位置ずれしたとしても、この方向のずれは冷媒もれが生じず、圧縮機の性能に影響を及ぼさないため、クランク軸方向の位置関係の調整ほど厳密な精度は要求されない。
この発明の実施の形態2に係る多気筒回転式圧縮機によれば、分割面における冷媒等の漏れを低減することができ、且つ仕切板の板厚を薄くすることができる。
これにより、生産効率が高く安価で高性能な多気筒回転式圧縮機を提供することができる。
実施の形態3.
以下、この発明の実施の形態3を実施の形態2と異なる部分を中心に図を用いて説明する。
図12(a)は、分割板74と分割板342で構成される仕切板341の要部模式図である。
図12(b)は、分割板74と分割板342で構成される仕切板341の突起部のD−D線の断面図である。
図12(C)は、分割板74と分割板342で構成される仕切板341の突起部のE−E線の断面図である。
実施の形態2では、締結部材43を、穴244(第1の穴)に挿入し、穴44(第2の穴)の穴全周に圧入したが、本実施の形態では締結部材71を、穴344(第1の穴)の側面に圧入し、穴72(第2の穴)穴全周に圧入するものである。
また本実施の形態で用いる仕切板の突起部の穴344と穴44の穴断面の形状と、それに対応する締結部材71の軸断面の形状は、長方形に限るものである。
穴344の穴断面の、クランク軸方向に垂直な長さは、締結部材71の軸部71bの軸断面のクランク軸方向に垂直な長さよりわずかに小さく設計されている。
分割板342の分割面の両端の突起部347に設けられた穴344の穴断面の、クランク軸方向に平行な長さは、締結部材71の軸部71bの軸断面のクランク軸方向に平行な長さよりわずかに大きく設計されている。
図13(a)は、締結部材71で固定された仕切板341の突起部の要部模式図である。
図13(b)は、締結部材71で固定された仕切板341の突起部のF−F線の断面図である。
図13(C)は、締結部材71で固定された仕切板341の突起部のG−G線の断面図である。
次に、この仕切板341の組み立て方法を説明する。
まず、分割板74と分割板342を向かい合わせて、分割面に段差が生じないよう接触させて、簡易治具(図示しない)で仮固定する。
次に、締結部材71を、穴344(第1の穴)と、穴72(第2の穴)に圧入する。
この時、締結部材71は、穴344のクランク軸方向に平行な側面に圧入されているが、穴72の上面または下面の少なくともいずれか一方との間に隙間(d6)を有しており、また穴72全周とは圧入されている状態である。
こうして、締結部材71は穴72と穴344内で弾性変形して分割板74と分割板342を固定する。
その後、仕切板341を仮固定していた簡易治具を取り外す。
このように、穴344の穴断面のクランク軸方向に平行な長さが、締結部材71の軸部71bの軸断面のクランク軸方向に平行な長さよりわずかに大きく形成されているために、穴72と穴344の位置が加工精度により多少ずれたとしても、締結部材71と、穴344の上面と下面の少なくともいずか一方との間に形成される隙間(d6)でその位置ずれを吸収することができるので、分割板74と分割板342の分割面における段差をなくすことが可能となる。
更に、分割板342と分割板74の両方が、締結部材71との圧入部を有しているため、実施の形態2に比べて更に強固な締結力を得ることができる。
この発明の実施の形態3に係る多気筒回転式圧縮機によれば、分割板間の締結力を更に強固にすることで、分割面における冷媒等の漏れを低減することができ、且つ仕切板の板厚を薄くすることができる。
これにより、生産効率が高く安価で高性能な多気筒回転式圧縮機を提供することができる。
実施の形態4.
以下、この発明の実施の形態4を実施の形態1と異なる部分を中心に図を用いて説明する。
図14は、分割板を締結するための締結部材471の斜視図である。
図15は、締結部材471の脱落防止用の留具450の斜視図である。
図16は、締結部材471で固定された仕切板の突起部の断面図である。
締結部材471はその先端にクランク軸方向に平行に貫通する留穴449を有している。
留具450は、締結部材471の脱落防止用の留め具であり、その全長は仕切板の板圧と概略同一である。また先端部はテーパ形状になっている。
次に、この締結部材471と留具450を用いて分割板を組み立てる方法を説明する。
まず、分割板を向かい合わせて接触させて、締結部材471の頭部471aに荷重を与えて、互いに連通する穴72に締結部材471を圧入する。
締結部材471を完全に圧入すると、締結部材471の先端に設けられた留穴449が、挿入した側と反対側の突起部を貫通して出てくるので、ここで留具450をクランク軸方向の上方から留穴449に挿入する。
留具450の先端がテーパ形状であるため、挿入は容易である。
また、圧縮機の組み立て後は、留具450の両端は第1のシリンダブロック40aと第2のシリンダブロック40bで挟まれるので、仕切板の板圧と概略同一の全長を有する留具450が、留穴449から抜けて落ちることはない。
このように、2枚の分割板は圧入工法で固定され、更に頭部471aと留具450で締結状態を保持される。
従って、従来のボルトによる締結方法では、圧縮機の運転中に仕切板に何らかの過大な力が働いた場合や、運転中の振動などにより、ボルトが緩むことがあったが、本実施の形態の発明の締結部材471に留具450を用いると、締結部材471の緩みが生じることはないので、仕切板の分割面に隙間が生じることを防止することができる。
この発明の実施の形態4に係る多気筒回転式圧縮機によれば、分割板に過大な力が働く場合でも、分割面おける冷媒等の漏れを低減することができ、且つ仕切板の板厚を薄くすることができる。
これにより、生産効率が高く安価で高性能な多気筒回転式圧縮機を提供することができる。
実施の形態5.
以下、この発明の実施の形態5を実施の形態1と異なる部分を中心に図を用いて説明する。
図17は、締結部材543で固定された2枚の分割板42で構成される仕切板の模式図である。
分割板42を向かい合わせて接触させた状態で、互いに連通する穴44にリベットである締結部材543を圧入してから、締結部材543の先端をハンマーなどで塑性変形させることで固定して、更に強い締結力を得るものである。
締結部材543の先端部の変形を容易にするために、軸の先端を加熱して挿入してもよい。
この発明の実施の形態5に係る多気筒回転式圧縮機によれば、分割板間の締結力を更に強固にすることで、分割面における冷媒等の漏れを低減することができ、且つ仕切板の板厚を薄くすることができる。
これにより、生産効率が高く安価で高性能な多気筒回転式圧縮機を提供することができる。
100 多気筒回転式圧縮機、2 モータ、3 圧縮機構部、
40a,40b シリンダブロック、41,241,341 仕切板、
42,242,342 分割板、43,71,471,543 締結部材、
44,244,344 穴、46 締結穴、47,247,347 突起部、
6 クランク軸、449 留穴、450 留具。

Claims (10)

  1. クランク軸によって駆動される圧縮機構部と、
    2枚の分割板を向かい合わせて、それぞれの前記分割板の分割面の両端部の突起部に設けた穴を連通させて形成させる締結穴に締結部材を貫通させて、前記分割板同士を固定して前記圧縮機構部の隣接する圧縮室間を仕切る仕切板とを備えた多気筒回転式圧縮機において、
    前記締結部材は、前記締結穴に圧入される多気筒回転式圧縮機。
  2. 前記穴のうち、前記締結部材を先に挿入する側の第1の穴の、中心軸に対して垂直な第1の断面が、他方の第2の穴の中心軸に対して垂直な第2の断面より大きい請求項1に記載の多気筒回転式圧縮機。
  3. 前記締結部材を、前記第2の穴の全周および前記第1の穴のクランク軸方向に平行な側面に圧入し、前記第1の穴の上面または下面の少なくともいずれか一方は、前記締結部材との間に隙間を有する請求項2に記載の多気筒回転式圧縮機。
  4. 前記第1の断面および第2の断面は、前記クランク軸方向に平行な長さが、前記クランク軸方向に垂直な長さより小さい請求項2または請求項3に記載の多気筒回転式圧縮機。
  5. 前記締結部材は、前記クランク軸と平行に貫通する留穴を先端に有し、前記留穴に貫通する留具を有する請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の多気筒回転式圧縮機。
  6. 前記留具は、一端がテーパ形状である請求項5に記載の多気筒回転式圧縮機。
  7. 前記留具は、全長が前記仕切板の板厚と概略同一である請求項5または請求項6に記載の多気筒回転式圧縮機。
  8. 前記締結部材は、先端部がテーパ形状である請求項1乃至請求項7のいずか1項に記載の多気筒回転式圧縮機。
  9. 前記締結部材は、リベットである請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の多気筒回転式圧縮機。
  10. 前記締結部材の線膨張係数は、前記仕切板の線膨張係数より大きい請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の多気筒回転式圧縮機。
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