JP2014066195A - ロータリ圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮効率の低下とピストンの損傷の両方を防止する。
【解決手段】ロータリ圧縮機（1）は、上下方向に延びるシリンダ（32）と、そのシリンダ（32）に収容されてシリンダ（32）との間に圧縮室（40）を形成するピストン（35）と、圧縮室（40）の上端を閉塞するフロントヘッド（33）と、圧縮室（40）の下端を閉塞する押付板（51）と備えている。この押付板（51）は、シリンダ（32）の内周面に対して上下方向に摺動可能に構成され、押付部（52）によってピストン（35）の下端面へ押し付けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロータリ圧縮機に関し、特に、圧縮効率の低下及びピストンの損傷の防止策に係るものである。

従来より、空調機等の冷凍装置に用いられるロータリ圧縮機が知られている。例えば、特許文献１に開示のロータリ圧縮機は、冷媒回路に接続され、シリンダと、そのシリンダ内に収容されたピストンと、そのピストンに連結された駆動軸と、シリンダの両端を塞いでシリンダとピストンとの間に圧縮室を形成する一対の端板とを備えている。ロータリ圧縮機では、駆動軸が回転すると、ピストンが偏心回転して、圧縮室へ導入されたガス冷媒が圧縮される。

特開２００７−２１１６７２号公報

従来のロータリ圧縮機では、シリンダ内において、ピストンと端板との隙間を大きくし過ぎると、この隙間を介した冷媒の漏れ量が増大し、圧縮効率が低下してしまう。しかし、逆にピストンと端板との隙間を小さくし過ぎると、各部の変形（ボルト締結による変形、圧縮動作中の熱膨張、圧縮動作中の圧力変形等）によって、ピストンと端板との隙間が無くなって摺動抵抗が増大し、その結果、ピストンの損傷を引き起こしてしまう。そのため、ピストンと端板との隙間を適正な大きさにしなければならず、組立時に隙間の管理を要していた。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、組立時にピストンと端板との隙間の管理を行うことなく、圧縮効率の低下とピストンの損傷の両方を防ぐロータリ圧縮機を提供することにある。

第１の発明は、シリンダ（32）と、該シリンダ（32）に収容され該シリンダ（32）との間に圧縮室（40）を形成するピストン（35）と、該ピストン（35）に連結され該ピストン（35）を偏心回転させる駆動軸（31）と、上記圧縮室（40）の両端を閉塞する一対の閉塞板（33,51）とを有する圧縮機構（30）を備えたロータリ圧縮機（1）を対象としている。そして、上記圧縮機構（30）は、上記一対の閉塞板（33,51）の内、少なくとも一方の閉塞板（51）が上記シリンダ（32）に収容されて該シリンダ（32）の内周面に対して該シリンダ（32）の軸方向に摺動可能に構成され、該摺動可能な閉塞板（51）を上記ピストン（35）の端面へ押し付ける押付部（52）を有していることを特徴とする。

上記第１の発明では、摺動可能な閉塞板（51）がピストン（35）の端面へ押し付けられている。そのため、その押付力を所定値にすると、ピストン（35）の両側の隙間が無い状態が形成され、その隙間を介した流体の漏れが抑制される。

さらに、上記第１の発明では、圧縮動作中におけるピストン（35）の熱膨張等、ピストン（35）と両側の閉塞板（33,51）とを更に近づける変形が起きても、摺動可能な閉塞板（51）が上記押付力を保持しながらピストン（35）から離れる方向に摺動する。そのため、ピストン（35）が両側の閉塞板（33,51）に過剰な力で挟まれることがなく、ピストン（35）と両側の閉塞板（33,51）との間の摺動抵抗の増大が回避される。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記押付部（52）は、上記摺動可能な閉塞板（51）を挟んで上記ピストン（35）の反対側に形成された背圧空間（53）の背圧によって、上記摺動可能な閉塞板（51）を上記ピストン（35）の端面へ押し付けることを特徴とする。

上記第２の発明では、背圧空間（53）の背圧が摺動可能な閉塞板（51）の背面に作用することによって、摺動可能な閉塞板（51）に押付力が付与される。

第３の発明は、上記第２の発明において、上記背圧空間（53）は、上記圧縮室（40）で圧縮される前の流体が流入する低背圧空間（53b）と、上記圧縮室（40）で圧縮された流体が流入する高背圧空間（53c）とを有していることを特徴とする。

上記第３の発明では、背圧空間（53）に低背圧空間（53b）と高背圧空間（53c）とが区画形成されている。そして、低背圧空間（53b）の低圧と高背圧空間（53c）の高圧の両方が摺動可能な閉塞板（51）の背面に作用することによって、摺動可能な閉塞板（51）に押付力が付与される。

第４の発明は、上記第２または第３の発明にいて、上記圧縮機構（30）は、上記圧縮室（40）を低圧室（40a）と高圧室（40b）とに区画するブレード（35b）と、上記低圧室（40a）に開口する流体の吸入通路（43）と、上記高圧室（40b）に開口する流体の吐出ポート（44）とを有し、上記駆動軸（31）の軸心を原点とし、該原点から上記ピストン（35）の上死点へ向かう方向をＹ軸の正方向とし、該Ｙ軸に直交し且つ原点から上記吸入通路（43）側の方向をＸ軸の正方向とするＸＹ座標において、上記吐出ポート（44）が第２象限に位置すると共に、上記背圧空間（53）における背圧の作用中心が第２象限に位置することを特徴とする。

摺動可能な閉塞板（51）には、背圧空間（53）の背圧による押付力とは反対方向に、圧縮室（40）の圧力によるガス力が作用する。ガス力は、駆動軸（31）が回転する間、その作用中心が耐えず変化しており、その作用中心が第２象限にある時に最も大きくなる。そのため、摺動可能な閉塞板（51）は、ガス力の作用中心が第２象限にある時に、第２象限に位置する部分がピストン（35）から離れる方向に傾く傾向にある。

しかし、上記第４の発明では、背圧（押付力）の作用中心が第２象限にある。そのため、摺動可能な閉塞板（51）は、この背圧（押付力）によって安定的に支持され、ガス力による上記方向の傾きが抑えられる。

第５の発明は、上記第２乃至第４の何れか１の発明において、上記シリンダ（32）の一端には、上記摺動可能な閉塞板（51）との間に上記背圧空間（53）を形成する端板（34）が上記シリンダ（32）に一体に形成され、上記シリンダ（32）の他端には、上記摺動可能な閉塞板（51）以外の閉塞板（33）が上記シリンダ（32）にボルト締結されていることを特徴とする。

上記第５の発明では、シリンダ（32）の一端で、端板（34）とシリンダ（32）とが一体に形成されている。そのため、シリンダ（32）の他端で、閉塞板（33）をシリンダ（32）にボルトで強固に締結しなくても、シリンダ（32）の位置ずれを無くすことができ、閉塞板（33）の締結力を小さく抑えることができる。その結果、ボルト締結による閉塞板（33）の局所変形が抑えられ、閉塞板（33）とピストン（35）との隙間を均一化して、該隙間を押付力によって確実に無くすことができる。

第６の発明は、上記第５の発明において、上記摺動可能な閉塞板（51）は、上記端板（34）側の角部（62）が面取りされていることを特徴とする。

端板（34）とシリンダ（32）とを一体に形成すると、加工上、シリンダ（32）内の端板（34）側のコーナ部に隅Ｒが形成されてしまう。そのため、摺動可能な閉塞板（51）が端板（34）側へ摺動すると、摺動可能な閉塞板（51）がその隅Ｒに干渉する虞がある。しかし、上記第６の発明では、摺動可能な閉塞板（51）の端板（34）側の角部（62）が面取りされているため、摺動可能な閉塞板（51）が隅Ｒに干渉することが回避される。

第７の発明は、上記第１乃至第６の何れか１の発明において、冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路に接続され、該冷媒回路には、冷媒としてＲ３２が充填されていることを特徴とする。

上記第７の発明では、圧縮室（40）内でＲ３２が圧縮される。Ｒ３２は、他の冷媒よりも比熱比が大きい。そのため、Ｒ３２を圧縮すると、Ｒ３２は比較的高温となり、ピストン（35）の熱膨張量が大きくなってしまう。しかし、第７の発明では、摺動可能な閉塞板（51）が押付力を保持しながらピストン（35）から離れる方向に摺動する。そのため、ピストン（35）が両側の閉塞板（33,51）に過剰な力で挟まれることがなく、ピストン（35）と両側の閉塞板（33,51）との間の摺動抵抗の増大が容易に回避される。

第１の発明によれば、摺動可能な閉塞板（51）を所定の押付力でピストン（35）の端面へ押し付けるようにした。こうすることで、ピストン（35）の両側の隙間を無くして、流体の漏れを抑制することができ、圧縮効率の低下を防止することができる。

さらに、圧縮動作中におけるピストン（35）の熱膨張等、ピストン（35）と両側の閉塞板（33,51）とを更に近づける変形が起きても、摺動可能な閉塞板（51）が上記押付力を保持しながらピストン（35）から離れる方向に摺動する。そのため、ピストン（35）と閉塞板（33,51）との間の摺動抵抗の増大を抑えることができ、焼付や磨耗等、ピストン（35）の損傷を防止することができる。

このように、第１の発明によれば、従来のように組立時にピストン（35）の両側の隙間を管理することなく、容易に圧縮効率の低下とピストン（35）の損傷の両方を防ぐことができる。

第２の発明によれば、摺動可能な閉塞板（51）の背面側に背圧空間（53）を形成し、この背圧空間（53）の背圧によって、所定の押付力を発生させるようにした。こうすることで、小さいスペースで且つ容易に、圧縮効率の低下とピストン（35）の損傷の両方を防ぐことができる。

第３の発明によれば、低背圧空間（53b）の低圧と高背圧空間（53c）の高圧とによって、押付力を発生させるようにした。これにより、単一の空間の圧力によって押付力を発生させる場合に比べて、所定の押付力を精度良く生じさせることができ、圧縮効率の低下とピストン（35）の損傷の両方をより確実に防止することができる。

第４の発明によれば、駆動軸（31）の軸心を原点とし、その原点からピストン（35）の上死点へ向かう方向をＹ軸の正方向とし、そのＹ軸に直交し且つ原点から吸入通路（43）側の方向をＸ軸の正方向とするＸＹ座標において、背圧空間（53）の背圧による押付力の作用中心を、吐出ポート（44）と同じ第２象限にした。こうすることで、摺動可能な閉塞板（51）の傾きを抑制することができ、圧縮効率の低下とピストン（35）の損傷の両方を防止するロータリ圧縮機（1）の安定性を向上させることができる。

第５の発明によれば、シリンダ（32）の一端で、端板（34）とシリンダ（32）とを一体に形成するようにした。これにより、シリンダ（32）の他端で、ボルト締結される閉塞板（33）の締結力を小さく抑えることができる。その結果、ボルト締結による閉塞板（33）の局所変形を抑えることができ、閉塞板（33）とピストン（35）との隙間を均一化して、該隙間を押付力によって確実に無くし、圧縮効率の低下とピストン（35）の損傷の両方をより確実に防止することができる。

第６の発明によれば、摺動可能な閉塞板（51）の端板（34）側の角部（62）を面取りするようにした。これにより、加工上（シリンダ（32）と端板（34）とを一体形成する上で）、シリンダ（32）内の端板（34）側のコーナ部に隅Ｒが形成されても、摺動可能な閉塞板（51）がこの隅Ｒに干渉するのを回避することができ、摺動可能な閉塞板（51）の動きを安定化させることができる。

第７の発明によれば、ロータリ圧縮機（1）を冷媒回路に接続し、冷媒としてＲ３２を循環させるようにした。Ｒ３２は、他の冷媒よりも比熱比が大きい。そのため、Ｒ３２を圧縮すると、Ｒ３２は比較的高温となり、ピストン（35）の熱膨張量が大きくなってしまう。しかし、第７の発明では、摺動可能な閉塞板（51）が押付力を保持しながらピストン（35）から離れる方向に摺動する。そのため、ピストン（35）が両側の閉塞板（33,51）に過剰な力で挟まれることがなく、ピストン（35）と両側の閉塞板（33,51）との間の摺動抵抗の増大を容易に回避して、圧縮効率の低下とピストン（35）の損傷の両方を防止することができる。

図１は、実施形態１に係るロータリ圧縮機の縦断面図である。 図２は、図１のII−II断面の一部を拡大した断面図である。 図３は、図１の圧縮機構の周辺を拡大した断面図である。 図４は、図１のIV−IV断面の一部を拡大した断面図である。 図５は、実施形態１に係るロータリ圧縮機の動作状態図である。 図６は、圧縮動作中のピストンの押付状態を示す状態図である。 図７は、駆動軸の回転角と各室の圧力が作用する面積（押付板側の面積）との関係を示すグラフである。 図８は、駆動軸の回転角と各室の圧力との関係を示すグラフである。 図９は、駆動軸の回転角とガス力との関係を示すグラフである。 図１０は、ガス力の作用中心の変化を示すグラフである。 図１１は、実施形態１の変形例に係るロータリ圧縮機の圧縮機構の周辺を拡大した断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

《発明の実施形態１》
本実施形態のロータリ圧縮機（1）は、冷媒（この場合、Ｒ３２）が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路（図示省略）に接続され、冷媒を圧縮するものである。図１に示すように、ロータリ圧縮機（1）は、ケーシング（10）と、該ケーシング（10）内に収納された圧縮機構（30）と電動機（20）とを備えている。このロータリ圧縮機（1）は、圧縮機構（30）において圧縮された冷媒がケーシング（10）の内部空間（S1）に吐出され、内部空間（S1）が高圧となる所謂高圧ドーム型に構成されている。

ケーシング（10）は、上下方向に延びる円筒状の胴部（11）と、該胴部（11）の上端を閉塞する上部鏡板（12）と、該胴部（11）の下端を閉塞する下部鏡板（13）とを備えている。胴部（11）の下部には、吸入管（14）が設けられ、上部鏡板（12）には、吐出管（15）と電動機（20）へ電力を供給するターミナル（16）とが設けられている。また、下部鏡板（13）の内部には、圧縮機構（30）の各摺動部を潤滑するための油が貯留された油溜まり部（17）が形成されている。

電動機（20）は、ケーシング（10）内において、胴部（11）の上部に配置されている。電動機（20）は、胴部（11）内に固定されたステータ（21）と、そのステータ（21）の内側に配置されたロータ（22）とを備えている。

圧縮機構（30）は、ケーシング（10）内において、電動機（20）の下方に配置されている。圧縮機構（30）は、駆動軸（31）、シリンダ（32）、フロントヘッド（33）、リアヘッド（34）、及びピストン（35）を備えている。

駆動軸（31）は、上下方向に延びるように配置されている。駆動軸（31）の上部は、電動機（20）のロータ（22）に連結されている。一方、駆動軸（31）の下部は、上から下に向かって順に、主軸部（31a）と偏心部（31b）と副軸部（31c）とを有している。偏心部（31b）は、駆動軸（31）の軸心に対して偏心しており、主軸部（31a）及び副軸部（31c）よりも大径に形成されている。

また、駆動軸（31）には、油ポンプ（31d）と給油路（図示省略）とが設けられている。油ポンプ（31d）は駆動軸（31）の下端部に設けられ、駆動軸（31）の回転に伴って油溜まり部（17）に貯留された油を汲み上げるように構成されている。給油路は、駆動軸（31）の内部に上下方向に形成され、油ポンプ（31d）によって汲み上げられた油を各軸受部（33a,34a）やシリンダ（32）内へ供給するように構成されている。

シリンダ（32）は、略円筒状に形成され、その軸が上下方向に延びるように配置されている。このシリンダ（32）には、駆動軸（31）の偏心部（31b）が挿入されている。

フロントヘッド（33）は、シリンダ（32）の上端にボルトで締結されている。フロントヘッド（33）には、駆動軸（31）の主軸部（31a）を回転自在に支持する円筒状の主軸受部（33a）が形成されている。このフロントヘッド（33）は、シリンダ（32）とピストン（35）との間に形成される圧縮室（40）の上端を閉塞するものであり、本発明の閉塞板を構成している。

リアヘッド（34）は、シリンダ（32）の下端にボルトで締結されている。このリアヘッド（34）には、駆動軸（31）の副軸部（31c）を回転自在に支持する円筒状の副軸受部（34a）が形成されている。このリアヘッド（34）は、後述する摺動可能な押付板（51）との間に背圧空間（53）を形成するものであり、本発明の端板を構成している。

ピストン（35）は、シリンダ（32）内において、フロントヘッド（33）と押付板（51）（後述）との間に配置されている。図２に示すように、ピストン（35）は、ピストン本体（35a）とブレード（35b）とを有している。

ピストン本体（35a）は、略円筒状に形成され、内部に駆動軸（31）の偏心部（31b）が摺動可能に嵌め込まれている。このピストン本体（35a）は、駆動軸（31）が回転することによって偏心回転する。

ブレード（35b）は、ピストン本体（35a）に一体に形成され、ピストン本体（35a）の外周面から径方向外方へ突出している。このブレード（35b）は、シリンダ（32）の内周面から径方向外方へ延びるブッシュ溝（41）に設けられた一対の揺動ブッシュ（42a,42b）に挟み込まれており、圧縮室（40）を低圧室（40a）と高圧室（40b）とに区画している。

また、シリンダ（32）には、吸入通路（43）が形成されている。吸入通路（43）は、シリンダ（32）の内周面と外周面との間に貫通形成されており、その外周端（流入端）が吸入管（14）に接続され、その内周端（流出端）が低圧室（40a）に開口している。

また、シリンダ（32）には、吐出ポート（44）が形成されている。この吐出ポート（44）は、図２に示すＸＹ座標（具体的には、駆動軸（31）の軸心を原点とし、該原点からピストン（35）の上死点（駆動軸（31）の回転角が０°の時のピストン（35）の位置）へ向かう方向をＹ軸の正方向とし、該Ｙ軸に直交し且つ原点から吸入通路（43）側の方向をＸ軸の正方向とするＸＹ座標）において、第２象限に形成されている。吐出ポート（44）は、高圧室（40b）に開口し、さらに、ケーシング（10）の内部空間（S1）に開口するフロントヘッド（33）内の吐出通路（図示省略）に連通している。フロントヘッド（33）には、この吐出通路を開閉するための吐出弁（図示省略）が設けられている。

（ピストン押付構造）
図３に示すように、本実施形態のロータリ圧縮機（1）には、圧縮効率の低下とピストン（35）の損傷の両方を防止するため、ピストン押付構造（50）が設けられている。このピストン押付構造（50）は、押付板（51）と押付部（52）とを備えている。

押付板（51）は、ピストン（35）の下方に配置され、ピストン（35）の下端面に押し付けられて、圧縮室（40）の下端を閉塞するものであり、本発明の閉塞板を構成している。この押付板（51）は、板状部材（51a）と外周シール材（51b）とを有している。

板状部材（51a）は、略円環状の板材であって、その外径がシリンダ（32）の内径よりも若干小さくなるように形成されている。この板状部材（51a）は、ピストン（35）の下方において、駆動軸（31）の副軸部（31c）が挿入され、ピストン（35）の下端面に対向に配置されている。

外周シール材（51b）は、リング状のゴム材であって、板状部材（51a）の外周面に全周に亘って形成された外周溝に嵌め込まれている。この外周シール材（51b）は、シリンダ（32）の内周面に当接し、シリンダ（32）の内周面と板状部材（51a）の外周面との間の隙間を塞いでいる。この外周シール材（51b）は、板状部材（51a）が上下方向（シリンダ（32）の軸方向）に移動すると、その移動に伴ってシリンダ（32）の内周面を摺動する。つまり、押付板（51）は、シリンダ（32）の内周面に対して上下方向（シリンダ（32）の軸方向）に摺動可能に構成されている。

シリンダ（32）の内部空間は、この押付板（51）によって上下２つの空間に仕切られている。押付板（51）の上側（押付板（51）を基準にピストン（35）と同じ側）には、圧縮室（40）が形成されている。押付板（51）の下側（押付板（51）を挟んでピストン（35）の反対側）には、背圧空間（53）が形成されている。

押付部（52）は、押付板（51）をピストン（35）の下端面へ押し付けるものである。本実施形態の押付部（52）は、背圧空間（53）を有しており、背圧空間（53）の圧力（背圧）を押付板（51）の下面に作用させることによって、押付板（51）をピストン（35）の下端面へ押し付けるように構成されている。

背圧空間（53）は、リング状に形成された２つのシール材（54,55）によって、３つの空間（53a,53b,53c）に区画されている。具体的には、副軸部（31c）の外周側に内側シール材（54）が設けられ、その内側シール材（54）の外周側に外側シール材（55）が設けられている。そして、内側シール材（54）の内周側に内側空間（53a）、内側シール材（54）と外側シール材（55）との間に中間空間（53b）、外側シール材（55）の外周側に外側空間（53c）がそれぞれ形成されている。

中間空間（53b）は、低圧側連絡路（56）を介して吸入通路（43）に連通している。この中間空間（53b）は、圧縮室（40）で圧縮される前の冷媒や低圧の油が流入して内部が低圧（概ね吸入圧）になるように構成されており、本発明の低背圧空間を構成している。

内側空間（53a）は、駆動軸（31）の内部に形成された給油通路（図示省略）を介して、ケーシング（10）の内部空間（S1）に連通している。この内側空間（53a）は、高圧の油が流入して内部が高圧になるように構成されている。

外側空間（53c）は、高圧側連絡路（57）を介してケーシング（10）の内部空間（S1）に連通している。この外側空間（53c）は、圧縮室（40）で圧縮された冷媒や高圧の油が流入して内部が高圧（概ね吐出圧）になるように構成されており、本発明の高背圧空間を構成している。

これら３つの空間（53a,53b,53c）の圧力が押付板（51）の下面に作用すると、押付板（51）をピストン（35）の下端面へ押し付ける力（以下、押付力Ａと言う）が生じる。

背圧空間（53）は、図２のＸＹ座標において、背圧の作用中心（押付力Ａの作用中心）が第２象限に位置するように形成されている。具体的には、図４に示すように、２つのシール材（54,55）が、その中心が第４象限に位置するように配置されている。そして、中間空間（53b）の低圧の作用中心が第４象限に位置する一方、外側空間（53c）の高圧の作用中心が第２象限に位置することによって、背圧全体の作用中心（押付力Ａの作用中心）が第２象限に位置する状態が形成されている。

−運転動作−
次に、上記ロータリ圧縮機（1）の運転動作について説明する。

図１に示すように、上記ロータリ圧縮機（1）では、電動機（20）を起動してロータ（22）を回転させると、駆動軸（31）が回転し、偏心部（31b）が偏心回転する。そして、この偏心部（31b）の偏心回転に伴って、シリンダ（32）内のピストン（35）が偏心回転すると、圧縮室（40）では、冷媒（この場合、Ｒ３２）が吸入されて圧縮される。

まず、圧縮室（40）へ冷媒を吸入する吸入行程について説明する。図５に示すように、駆動軸（31）が回転角０°の状態（上死点）（図５（Ａ）の状態）から僅かに回転して、ピストン（35）とシリンダ（32）の接触位置が吸入通路（43）の流出端を通過すると、低圧室（40a）への冷媒の吸入が開始される。冷媒の吸入は、吸入管（14）から吸入通路（43）を介して行われる。そして、駆動軸（31）の回転角が大きくなると、次第に、低圧室（40a）の容積が増大し、低圧室（40a）へ吸入される冷媒量が増加する（図５（Ｂ）〜（Ｈ）の状態）。そして、この冷媒の吸入行程は、駆動軸（31）の回転角が３６０°になるまで続き、その後、圧縮行程へと移行する。

続いて、圧縮室（40）で冷媒を圧縮する圧縮行程について説明する。駆動軸（31）が回転角０°の状態（上死点）（図５（Ａ）の状態）から僅かに回転して、ピストン（35）とシリンダ（32）の接触位置が再び吸入通路（43）の流出端を通過すると、低圧室（40a）における流体の閉じ込みが完了し、吸入通路（43）に繋がっていた低圧室（40a）が、吐出ポート（44）だけに繋がる高圧室（40b）となる。高圧室（40b）における流体の圧縮はこの状態から開始される。この状態から駆動軸（31）の回転角が大きくなると、高圧室（40b）の容積が減少し、それに伴って高圧室（40b）の圧力が上昇する。そして、高圧室（40b）の圧力が所定圧力を上回ると、吐出弁が開き、高圧室（40b）の冷媒が、吐出ポート（44）を介してケーシング（10）の内部空間（S1）へ吐出され、吐出管（15）を介してロータリ圧縮機（1）の外部へと吐出される。この冷媒の圧縮行程は、駆動軸（31）の回転角が３６０°になるまで続き、その後、吸入行程へと移行する。ロータリ圧縮機（1）では、この吸入行程と圧縮行程とを繰り返すことで、圧縮動作が連続的に行われる。

上述のように、圧縮動作が連続的に行われる間、背圧空間（53）の３つの空間（53a,53b,53c）は、それぞれ所定圧力に維持される。具体的に、中間空間（53b）には、圧縮前の低圧の冷媒や低圧の油が流入して、中間空間（53b）は低圧（概ね吸入圧）に維持される。一方、内側空間（53a）と外側空間（53c）とには、圧縮後の高圧の冷媒や高圧の油が流入して、これら２つの空間（53a,53c）は高圧（概ね吐出圧）に維持される。そして、図６に示すように、これら３つの空間（53a,53b,53c）の圧力が押付板（51）の下面に作用することによって、押付力Ａが生じると、押付板（51）は上向きに押し上げられ、押付板（51）がピストン（35）の下端面へ押し付けられると共にピストン（35）がフロントヘッド（33）の下面に押し付けられた状態が形成される。

上記押付状態において、押付板（51）には、押付力Ａとは反対方向に、ガス力Ｂが作用している。ガス力Ｂは、圧縮室（40）内の圧力によって押付板（51）の上面を下向きに押す力であり、低圧室（40a）のガス力Ｂ１と高圧室（40b）のガス力Ｂ２との和として得られる。

各室（40a,40b）のガス力Ｂ１、Ｂ２は、各室（40a,40b）内の圧力に、その圧力が作用する押付板（51）側の面積を乗算して求められるが、図７及び図８に示すように、各室（40a,40b）内の圧力と作用面積は、駆動軸（31）が１回転する間（駆動軸（31）の回転角が０°から３６０°になる間）にそれぞれ変化する。そのため、ガス力Ｂ１とＢ２との和であるガス力Ｂは、図９に示すように変化し、駆動軸（31）の回転角が約１７０°となる時に最大となる。押付力Ａは、上記押付状態を確実に形成し、且つ、ピストン（35）の上端面及び下端面に作用する当接力Ｃを低く抑えるため、ガス力Ｂの最大値よりも若干大きい値に設定されている。

また、図１０に示すように、ガス力Ｂは、駆動軸（31）が回転する間、その作用中心が耐えず変化しており、その作用中心が第２象限にある時に最も大きくなる。そのため、押付板（51）は、ガス力Ｂの作用中心が第２象限にある時に、第２象限に位置する部分が下方向に傾く虞がある。しかし、本実施形態では、図４に示すように、背圧の作用中心（押付力Ａの作用中心）が第２象限になるように、背圧空間（53）が形成されている。そのため、押付板（51）はこの押付力Ａによって下から支えられ、ガス力Ｂによる上記方向の傾きが抑制される。

−実施形態の効果−
本実施形態では、摺動可能な押付板（51）を所定の押付力Ａでピストン（35）の下端面へ押し付けるようにした。こうすることで、ピストン（35）の上下の隙間を無くして、冷媒の漏れを抑制することができ、圧縮効率の低下を防止することができる。

さらに、圧縮動作中におけるピストン（35）の熱膨張等、ピストン（35）と上側のフロントヘッド（33）、ピストン（35）と下側の押付板（51）を更に近づける変形が起きても、押付板（51）が押付力Ａを保持しながら下向き（ピストン（35）から離れる方向）に摺動する。そのため、ピストン（35）が両側のフロントヘッド（33）及び押付板（51）に過剰な力で挟まれることがなく、ピストン（35）と両側のフロントヘッド（33）及び押付板（51）との間の摺動抵抗の増大を抑えることができる。その結果、焼付や磨耗等、ピストン（35）の損傷を防止することができる。

このように、本実施形態では、従来のように組立時にピストン（35）の上下の隙間を管理することなく、容易に圧縮効率の低下とピストン（35）の損傷の両方を防ぐことができる。

また、本実施形態では、押付板（51）の背面側に背圧空間（53）を形成し、この背圧空間（53）の背圧によって、所定の押付力Ａを発生させるようにした。こうすることで、小さいスペースで且つ容易に、圧縮効率の低下とピストン（35）の損傷の両方を防ぐことができる。

また、本実施形態では、背圧空間（53）を３つの空間（53a,53b,53c）に区画し、中間空間（53b）の低圧と内側空間（53a）及び外側空間（53c）の高圧とによって、押付力Ａを発生させるようにした。これにより、単一の空間の圧力によって押付力Ａを発生させる場合に比べて、所定の押付力Ａを精度良く生じさせることができ、圧縮効率の低下とピストン（35）の損傷の両方をより確実に防止することができる。

また、本実施形態では、駆動軸（31）の軸心を原点とし、その原点からピストン（35）の上死点へ向かう方向をＹ軸の正方向とし、そのＹ軸に直交し且つ原点から吸入通路（43）側の方向をＸ軸の正方向とするＸＹ座標において、背圧空間（53）の背圧による押付力Ａの作用中心を、吐出ポート（44）と同じ第２象限にした。こうすることで、摺動可能な押付板（51）の傾きを抑制することができ、圧縮効率の低下とピストン（35）の損傷の両方を防止するロータリ圧縮機（1）の安定性を向上させることができる。

また、本実施形態では、ロータリ圧縮機（1）を冷媒回路に接続し、冷媒としてＲ３２を循環させるようにした。Ｒ３２は、他の冷媒よりも比熱比が大きい。そのため、Ｒ３２を圧縮すると、Ｒ３２は比較的高温となり、ピストン（35）の熱膨張量が大きくなってしまう。しかし、本実施形態では、押付板（51）が押付力Ａを保持しながら下向き（ピストン（35）から離れる方向）に摺動する。そのため、ピストン（35）が両側のフロントヘッド（33）及び押付板（51）に過剰な力で挟まれることがなくなり、ピストン（35）と上側のフロントヘッド（33）、及び下側の押付板（51）との間の摺動抵抗の増大を容易に回避して、圧縮効率の低下とピストン（35）の損傷の両方を防止することができる。

〈実施形態１の変形例〉
上記実施形態では、リアヘッド（34）をシリンダ（32）にボルトで締結しているが、本変形例では、図１１に示すように、リアヘッド（34）をシリンダ（32）と一体に形成するようにした。

シリンダ（32）の下端で、リアヘッド（34）とシリンダ（32）を一体に形成すると、シリンダ（32）の上端で、フロントヘッド（33）をシリンダ（32）にボルトで強固に締結しなくても、シリンダ（32）の位置ずれ（横方向の位置ずれ）を無くすことができ、フロントヘッド（33）の締結力を小さく抑えることができる。その結果、ボルト締結によるフロントヘッド（33）の局所変形を抑えることができ、フロントヘッド（33）とピストン（35）との隙間を均一化して、該隙間を押付力Ａによって確実に無くし、圧縮効率の低下とピストン（35）の損傷の両方をより確実に防止することができる。

また、リアヘッド（34）とシリンダ（32）とを、例えば、切削加工によって一体形成すると、シリンダ（32）内のリアヘッド（34）側のコーナ部に隅Ｒ（61）が形成され、その隅Ｒ（61）が摺動する押付板（51）に干渉する虞が生じてしまう。しかし、本変形例では、押付板（51）の下側（リアヘッド（34）側）の角部（62）が面取りされている。そのため、押付板（51）が下側へ摺動する際に、押付板（51）の角部（62）が隅Ｒ（61）に干渉するのを回避することができ、押付板（51）の摺動動作を安定化させることができる。

《その他の実施形態》
上記実施形態では、押付部（52）に背圧空間（53）が形成され、この背圧空間（53）の背圧によって、押付板（51）をピストン（35）の下端面へ押し付けている。しかし、押付部（52）の構造はこれに限らず、例えば、バネ材やゴム材等の弾性部材を設け、この弾性部材の弾性力によって、押付板（51）をピストン（35）の下端面へ押し付けるようにしても構わない。

また、上記実施形態では、圧縮室（40）の上端及び下端を閉塞する一対の閉塞板の内、下端の閉塞板だけを摺動可能な押付板（51）で構成するようにしている。しかし、一対の閉塞板の構成はこれに限らず、上端の閉塞板だけを摺動可能な押付板で構成しても良いし、両側の閉塞板を摺動可能な押付板で構成しても良い。

以上説明したように、本発明は、シリンダの内部でピストンを偏心回転させて、圧縮室へ導入された冷媒を圧縮するロータリ圧縮機について有用である。

1 ロータリ圧縮機
30 圧縮機構
32 シリンダ
31 駆動軸
33 フロントヘッド（閉塞板）
34 リアヘッド（端板）
35 ピストン
35b ブレード
40 圧縮室
40a 低圧室
40b 高圧室
43 吸入通路
44 吐出ポート
51 押付板（閉塞板）
52 押付部
53 背圧空間
53b 中間空間（低背圧空間）
53c 外側空間（高背圧空間）
62 角部

Claims (7)

1. シリンダ（32）と、該シリンダ（32）に収容され該シリンダ（32）との間に圧縮室（40）を形成するピストン（35）と、該ピストン（35）に連結され該ピストン（35）を偏心回転させる駆動軸（31）と、上記圧縮室（40）の両端を閉塞する一対の閉塞板（33,51）とを有する圧縮機構（30）を備えたロータリ圧縮機であって、
   上記圧縮機構（30）は、上記一対の閉塞板（33,51）の内、少なくとも一方の閉塞板（51）が上記シリンダ（32）に収容されて該シリンダ（32）の内周面に対して該シリンダ（32）の軸方向に摺動可能に構成され、該摺動可能な閉塞板（51）を上記ピストン（35）の端面へ押し付ける押付部（52）を有している
   ことを特徴とするロータリ圧縮機。
2. 請求項１において、
   上記押付部（52）は、上記摺動可能な閉塞板（51）を挟んで上記ピストン（35）の反対側に形成された背圧空間（53）の背圧によって、上記摺動可能な閉塞板（51）を上記ピストン（35）の端面へ押し付ける
   ことを特徴とするロータリ圧縮機。
3. 請求項２において、
   上記背圧空間（53）は、上記圧縮室（40）で圧縮される前の流体が流入する低背圧空間（53b）と、上記圧縮室（40）で圧縮された流体が流入する高背圧空間（53c）とを有している
   ことを特徴とするロータリ圧縮機。
4. 請求項２または３において、
   上記圧縮機構（30）は、上記圧縮室（40）を低圧室（40a）と高圧室（40b）とに区画するブレード（35b）と、上記低圧室（40a）に開口する流体の吸入通路（43）と、上記高圧室（40b）に開口する流体の吐出ポート（44）とを有し、
   上記駆動軸（31）の軸心を原点とし、該原点から上記ピストン（35）の上死点へ向かう方向をＹ軸の正方向とし、該Ｙ軸に直交し且つ原点から上記吸入通路（43）側の方向をＸ軸の正方向とするＸＹ座標において、上記吐出ポート（44）が第２象限に位置すると共に、上記背圧空間（53）における背圧の作用中心が第２象限に位置する
   ことを特徴とするロータリ圧縮機。
5. 請求項２乃至４の何れか１項において、
   上記シリンダ（32）の一端には、上記摺動可能な閉塞板（51）との間に上記背圧空間（53）を形成する端板（34）が上記シリンダ（32）に一体に形成され、
   上記シリンダ（32）の他端には、上記摺動可能な閉塞板（51）以外の閉塞板（33）が上記シリンダ（32）にボルト締結されている
   ことを特徴とするロータリ圧縮機。
6. 請求項５において、
   上記摺動可能な閉塞板（51）は、上記端板（34）側の角部（62）が面取りされている
   ことを特徴とするロータリ圧縮機。
7. 請求項１乃至６の何れか１項において、
   冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路に接続され、
   該冷媒回路には、冷媒としてＲ３２が充填されている
   ことを特徴とするロータリ圧縮機。

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