JP2588562B2 - 圧縮機 - Google Patents

圧縮機

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JP2588562B2
JP2588562B2 JP63021167A JP2116788A JP2588562B2 JP 2588562 B2 JP2588562 B2 JP 2588562B2 JP 63021167 A JP63021167 A JP 63021167A JP 2116788 A JP2116788 A JP 2116788A JP 2588562 B2 JP2588562 B2 JP 2588562B2
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roller
wave plate
piston
magnetic material
housing
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滋 久永
真樹 清水
稲垣  光夫
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Denso Corp
Soken Inc
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Denso Corp
Nippon Soken Inc
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は圧縮機、特に回転シャフトと一体的に回転す
る円板形状のカムにより、シリンダ内のピストンを往復
動させる型の圧縮機に関し、例えば自動車空調装置の冷
媒圧縮用に供して有効な圧縮機に関するものである。
〔従来の技術〕
従来より、回転シャフトと一体のウェーブプレートを
用いてそのウェーブプレートの屈曲変化をローラーを介
してピストンに伝えるいわゆるウェーブプレート型圧縮
機が知られている(実開昭57−114184号公報参照)。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来この種の圧縮機ではローラーとしてころ軸受用こ
ろ材が通常用いられているが、これは、ローラーには大
きな圧縮力が働くために高い強度を必要とするととも
に、ころがり疲労に耐えるため高い硬度を必要とするた
めである。
この種の圧縮機について本発明者等が検討したとこ
ろ、第6図に示すようにウェーブプレート100ローラー2
00、ピストン305の間には軸方向に数μから数10μの間
隙Cが設けてある。これは運転中においてローラー200
の円滑な自転を促すためである。ところでこのピストン
305は複動式であるため、その前後両側に圧力室を有し
ている。そしてこれら両圧力室は圧縮行程・吸入行程を
交互に繰り返し、一方の圧力室が圧縮行程にある時は他
方の圧力室は吸入行程にあるという関係にある。運転中
ピストン305は吸入行程の圧力室側へ押し付けられるた
め、前記軸方向隙間は吸入行程の圧力室側のローラーと
ウェーブプレートの間に生ずる。次に、一方の圧力室の
圧縮行程が終了すると吸入行程に移行し、この圧縮室内
の圧力は急減する。同時に他方の圧力室は吸入行程から
圧縮行程に移行し、この圧力室内は徐々に昇圧する。す
なわち両圧力室の圧力差によるピストン305に働く力の
方向が逆転し、この力がピストン305の慣性力に打勝つ
と、今まで離れていたローラー200がウェーブプレート1
00に接触し、今まで接触していたローラーはウェーブプ
レートから離れ、隙間が生じ、隙間が反対側に移行する
ことになる。
この際、離れていたローラー200がウェーブプレート1
00に接触する時に鋭い衝突音を発生させ、これが繰り返
されるため、運転者に不快感を与えるという問題点があ
った。
本発明は上記の問題点に鑑み、ローラーとウェーブプ
レートとを常に接触させ両者間の衝突音の発生を未然に
防止しようとするものである。
さらに本発明はローラーとウェーブプレートとを常に
接触させつつしかも両者間の焼付きを防止しようとする
ものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明によれば、上記の衝突音発生の防止は、ローラ
ーを磁性材料で構成し、ローラーとウェーブプレートと
を常に吸引接触させることによって解決される。すなわ
ち本発明は内部にシリンダ部を有するハウジングと、こ
のハウジングに回転自在に支持されたシャフトと、この
シャフトと一体回転するウェーブプレートと、前記シリ
ンダ部内を往復動するピストンと、このピストンと前記
ウェーブプレートとの間に介在し前記ウェーブプレート
の屈曲変化を前記ピストンに伝えるローラーとを備えた
圧縮機において、前記ローラーを磁性材料で構成したこ
とを特徴とする。
また本発明によれば上記の焼付きの防止は、ローラー
の寸法を特定の値とすることにより解決される。すなわ
ち本発明はまた、内部にシリンダ部を有するハウジング
と、このハウジングに回転自在に支持されたシャフト
と、このシャフトと一体回転するウェーブプレートと、
前記シリンダ部内を往復動するピストンと、このピスト
ンと前記ウェーブプレートとの間に介在し前記ウェーブ
プレートの屈曲変化を前記ピストンに伝えるローラーと
を備えた圧縮機において、前記ローラーを磁性材料で構
成するとともに、このローラーの長さlと外径Dとの寸
法比l/Dを0.7〜1.0の範囲としたことを特徴としてい
る。
〔作 用〕
上記の構成よりなる本発明においては、ローラーの磁
性によりこのローラーとウェーブプレートとは常に吸引
により接触しているので、ピストンの往復動によって
も、ローラーとウェーブプレートとが衝突して衝突音を
発生することがなくなる。
また、ローラーの長さと外径との寸法比が特定の値で
あることにより、ローラーとウェーブプレートとは常に
接触するものでありながら、両者間の焼付きを防止する
作用を有している。
〔実施例〕
第1図は本発明圧縮機の一実施例を示す。図中300は
シャフトでハウジング301により回転自在に支持されて
いる。302はフロントハウジングで、このフロントハウ
ジング上に図示しないマグネットクラッチが搭載され、
このマグネットクラッチを介して自動車走行用エンジン
の回転力がシャフト300に伝達される。303はフロントハ
ウジング302とシャフト300との間に介在するオイルシー
ルでハウジング内部の油等がシャフト300に沿って外部
に流出するのを防止する。
ハウジング301には複数のシリンダ部304が形成されて
おり、このシリンダ部304内にピストン305が摺動自在に
配設されている。そして、シリンダ部304とピストン305
端部とにより形成される空間が圧力差306となり、圧力
室306はピストン305の変位に応じてその容積を変動す
る。
307,308はハウジング301の両端を覆うエンドプレート
で、一方のエンドプレート307外方にはフロントハウジ
ング302が配設され、他方のエンドプレート308の外方に
はリヤハウジング309が配設される。なおフロントハウ
ジング302及びリヤハウジング309内にはそれぞれ吐出室
311及び吸入室310が形成されており、この両室311,310
はエンドプレート307,308に形成された吐出孔及び吸入
孔を介して各圧力室306に連通している。
100はウェーブプレートで第2図の展開図に示すよう
な凹凸サイクルを2つ持つ波形形状となっている。
ウェーブプレート100上を転がるローラー200の変移を
受け、ピストン305はシリンダ部304内を往復移動し、そ
れにより圧力室306の容積変動を行なう。圧力室306は容
積膨張する吸入行程では、吸入室310より冷媒を導入す
る。逆に、圧力室306が容積減少する圧縮行程では、圧
縮室306内の冷媒は圧縮され、吐出孔より吐出室311へ吐
出される。
ローラー200には大きな圧縮力が負荷するとともに、
ウェーブプレート100とはころがり接触するために耐表
面疲労特性を必要とする。
そのため、ローラー200の材質を高強度高硬度かつ強
磁力を有する特殊な磁性材料とする。すなわち、硬磁性
材料のFe−Cr−Co磁石とするか、または下表に示すよう
な組成および磁気特性を有する、半硬質磁性材料のバイ
カロイ、Fe−Mn−Ti,Fe−Mn−Ti−Cu、アルニコ合金、C
o−Cr鋼、もしくはマルエージング鋼とする。
上記磁性材料によるローラー200の必要磁力はローラ
ー自重の慣性力に打ち勝ってウェーブプレート100に吸
引しているだけのものでよい。しかしながら自動車空調
用圧縮機はその運転回転数範囲は低速から高速まで極め
て広い。そのためローラー自重による慣性力が大きくな
る高速時においても所期の目的を達するためには、前記
磁力はできるだけ大きいことが望ましい。
そこで、本発明者らは限られた上記磁性材料で最大限
の磁力による吸引力を引き出すために、ローラーの形状
について検討した。
第3図に示すようにローラー200の吸引力は鉄鋼材か
らなるウェーブプレート100内を透過する磁界Xの強さ
に比例する。しかしながら、磁性材料からなるローラー
200の内部にもN極からS極へ至る反磁場Yが存在し、
この反磁場Yは吸引力に寄与するローラー外部の磁界の
強さを減少させる。この反磁場の影響を小さくするため
には、ローラーの長さ:lとローラーの径:Dとの寸法比l/
Dを大きくとれば良いことが知られている。
しかし、ローラーの径:Dは運転条件および磁性材料の
許容面圧さらに取付空間から制約を受けるため、長さl
をできるだけ大きくとれば良いことになる。
そこで本発明者らがl/Dを種々検討評価したところ、l
/Dの大なるローラーについては、油膜切れに起因する、
焼付き現象という新たな問題点が引き起こされることが
明らかとなった。
この点につき、第4図によって以下説明する。ローラ
ー200はウェーブプレート100上に、シャフト300軸線を
中心とする放射線にローラー200の軸線が一致するよう
に配置される。ウェーブプレート100が回転するとその
上をローラー200が転がることになるが、このローラー2
00の自転回転数nは、 (ただし、R;シャフト300の軸心からローラー200が配置
されている位置までの距離、N;ウェーブプレート100の
回転数)で表わされる。しかし、ローラーは長さlを持
つために、シャフト軸心に近い側ではR1、遠い側ではR2
とRは一義的には決まらない。すなわち、ローラーの軸
線上には必ず、遅れ側・進み側いずれかの滑り現象が存
在し、完全な転がり運動はあり得ない。さらに、本発明
者らが確認したところによると、ローラーの自転回転数
はほぼ となり、それより遠い即ち、ローラー全長にわたって遅
れのすべり運動をしていることになる。その時、R2での
すべり速度はv=2π(R2−R1)・N=2πl・Nとな
り、すなわち、lが大きい程すべち速度vが大きいこと
になる。ローラー200とウェーブプレート100の間には微
小な膜厚の油膜が存在し、互いの金属面が接触し焼付く
のを防いでいるが、すべり速度vが大きくなると、そこ
に油膜の粘性抵抗に反する仕事熱が発生し、油膜の粘度
を低下させ油膜切れが起き焼付きに到るものと考えられ
る。
本発明者らは、上記問題点について必要吸引力を保持
しつつ、焼付きを防止するものとして、寸法比l/Dを0.7
〜1.0の範囲に限定すれば解決することを見出した。
上記のような検討結果に基づき、本実施例においては
上記l/Dを1.0とする。
以上のように、本実施例においては、ローラー200を
硬磁性材料または半硬質磁性材料で構成しかつローラー
200の長さlと外径Dの寸法比l/Dを1.0としているた
め、ローラー200はピストン305の変移および圧力室306
の圧力の如何に拘らず、常に鉄鋼製のウェーブプレート
100に接触し、自転・摺動し、また高速運転時において
も焼付きを起こすことなく、騒音を低減させることが可
能となる。
なお、吸入室310には冷凍サイクルの図示しない蒸発
器より低温低圧の冷媒が導入され、吐出室311からは高
温高圧の圧縮冷媒が図示しない凝縮器へ向けて吐出され
る。
第5図に通常のSUJ2材のころ軸受用ローラーで運転し
たときと、磁性材料のローラーで運転したときの騒音周
波数分析の結果比較を示す。
同図から、通常のSUJ2材のころ軸受用ローラーで運転
した場合に比べ、本実施例のように磁性材のローラーで
運転した場合は騒音防止効果が顕著であることがわか
る。
なお、本発明の他の実施例として、ローラー200を上
記のような磁性材料で構成するとともに、ピストン305
とローラー200との間に衝突エネルギーを吸収する、例
えばポリイミドのような樹脂からなるシューを構成する
ものが考えられる。
〔発明の効果〕
本発明は、上記構成のような構成により、ローラーを
常にウェーブプレートを接触させ、圧縮機の騒音を低減
させることが可能となる。すなわち、機械的拘束が比較
的少なく、かつ騒音放射面積の大きいウェーブプレート
とローラーとの衝突を回避することによって、不快な鋭
い衝突音の発生を未然に防ぐことができる。
また、ローラーの長さと外径との寸法比を特定の値と
することにより、ローラーとウェーブプレートとは常に
接触しながらもその間に焼付きを生じないものとなり、
圧縮機の性能を維持するとともにその耐用寿命を延長さ
せることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例全体を示す縦断面図、第2図
は同上実施例におけるウェーブプレートの展開図、第3
図は同上実施例におけるローラーがウェーブプレートに
吸引される原理を示す説明図、第4図は同上実施例にお
けるローラーのウェーブプレート上の配置を説明する平
面図、第5図は本発明の効果を示す、運転時における騒
音の周波数分析結果を示すグラフ、第6図は従来の圧縮
機におけるウェーブプレートとローラー及びピストンの
位置関係を示す説明図である。 100……ウェーブプレート、200……ローラー、 300……シャフト、301……ハウジング、 304……シリンダ部、305……ピストン、 306……圧力室、310……吸引室、 311……吐出室。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内部にシリンダ部を有するハウジングと、
    このハウジングに回転自在に支持されたシャフトと、こ
    のシャフトと一体回転するウェーブプレートと、前記シ
    リンダ部内を往復動するピストンと、このピストンと前
    記ウェーブプレートとの間に介在し前記ウェーブプレー
    トの屈曲変化を前記ピストンに伝えるローラーとを備え
    た圧縮機において、前記ローラーを磁性材料で構成した
    ことを特徴とする圧縮機。
  2. 【請求項2】前記ローラーを構成する磁性材料は、高強
    度で高硬度かつ強磁力を有するFe−Cr−Co系硬磁性材料
    またはバイカロイ、Fe−Mn−Ti,Fe−Mn−Ti−Cu、アル
    ニコ合金、Co−Cr鋼、もしくはマルエージング鋼の半硬
    質磁性材料中の一種とした特許請求の範囲第1項記載の
    圧縮機。
  3. 【請求項3】内部にシリンダ部を有するハウジングと、
    このハウジングに回転自在に支持されたシャフトと、こ
    のシャフトと一体回転するウェーブプレートと、前記シ
    リンダ部内を往復動するピストンと、このピストンと前
    記ウェーブプレートとの間に介在し前記ウェーブプレー
    トの屈曲変化を前記ピストンに伝えるローラーとを備え
    た圧縮機において、前記ローラーを磁性材料で構成し、
    かつその長さlと外径Dとの寸法比l/Dを0.7〜1.0の範
    囲としたことを特徴とする圧縮機。
JP63021167A 1988-02-02 1988-02-02 圧縮機 Expired - Lifetime JP2588562B2 (ja)

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JPH01200086A JPH01200086A (ja) 1989-08-11
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