JP3518210B2 - ロータリー圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、ローラがシリンダ
室で偏心回転するロータリー圧縮機の改良に関し、特に
圧縮気体の洩れ対策に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】ロータリー圧縮機では、クランク軸の偏
心軸部に挿着されたローラがシリンダのシリンダ室に配
置され、上記クランク軸を軸心回りに回転させて上記ロ
ーラをシリンダ室で偏心回転させるとともに、その偏心
回転運動により上記シリンダに形成されたブレード摺動
溝にブレードを摺動させつつ揺動させることにより、上
記シリンダ室を吸入室と圧縮室とに区画し、気体を吸入
室に吸入する一方、圧縮室で圧縮するようになってい
る。 【０００３】このようなロータリー圧縮機は、例えば特
開平８−１５１９８９号公報等に開示されているような
ローラとブレードとが別体である圧縮機や、特開平７−
２７０７４号公報等に開示されているようなローラとブ
レードとが一体物である圧縮機とに大別される。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の如き
ロータリー圧縮機の圧縮機構では、圧縮室と吸入室とは
一方側がブレードで仕切られているが、他方側はローラ
とシリンダとで仕切るようになっている。このローラと
シリンダとは、摩減等を考慮してできるだけ接触しない
ようにすることが望ましく、実際には僅かな隙間を隔て
て対峙するようになっている。 【０００５】しかし、図４（ａ）〜（ｃ）に示すよう
に、ローラ（ａ）の外周壁（ｂ）やシリンダ（ｃ）の内
周壁（ｄ）は、一般にはエンドミルで研削加工されるこ
とから、図示のように所定角度で直線的に傾斜したテー
パ面に仕上げられ、ローラ（ｄ）がシリンダ（ｃ）に僅
かな隙間（ｅ）をあけて接近した状態で、両者間に断面
略三角形状の空間（ｆ）が形成され（図４（ｂ）参
照）、この空間（ｆ）に相当する容積の圧縮気体が圧縮
室から吸入室に洩れて圧力損失の原因となる。このよう
に、ローラ（ａ）の外周壁（ｂ）やシリンダ（ｃ）の内
周壁（ｄ）がテーパ面に仕上げられるのは、エンドミル
は基端側が研削盤の駆動部に挿着されて片持ち支持状態
で高速回転し、ローラ（ａ）の外周壁（ｂ）やシリンダ
（ｃ）の内周壁（ｄ）に押し付けられるため撓みが生ず
ることに起因するものである。 【０００６】また、図４（ｃ）に示すように、ローラ
（ａ）とシリンダ（ｃ）とが接触すると、尖鋭のエッジ
が線接触状態で当たり、応力が集中してローラ（ａ）が
欠損し易くなる。なお、図４（ａ）〜（ｃ）中、（ｇ）
及び（ｈ）はシリンダ室を密閉するフロントヘッド及び
リヤヘッドである。 【０００７】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、ローラとシリンダとの
間からの気体洩れを低減するとともに、ローラの欠損を
なくそうとすることである。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、ローラの外周壁の形状を工夫したことを
特徴とする。 【０００９】具体的には、本発明は、図１〜３に示すよ
うに、クランク軸（２６）の偏心軸部（２６ｂ）に挿着
されたローラ（２０）をシリンダ（１２）のシリンダ室
（１１）に配置するとともに、ブレード（２１）を上記
シリンダ（１２）に形成されたブレード摺動溝（１２
ｄ）に挿入して回動挟持体（２２）で摺動及び揺動可能
に挟持し、上記クランク軸（２６）を軸心（Ｐ）回りに
回転させて上記ローラ（２０）をシリンダ室（１１）で
偏心回転させるとともに、上記ブレード（２１）を摺動
させつつ揺動させることにより、上記シリンダ室（１
１）をブレード（２１）で吸入室（１１ａ）と圧縮室
（１１ｂ）とに区画し、気体を吸入室（１１ａ）に吸入
する一方、圧縮室（１１ｂ）で圧縮するロータリー圧縮
機を前提とし、次のような解決手段を講じた。 【００１０】すなわち、本発明の解決手段は、上記ロー
ラ（２０）の外周壁（２０ｂ）を中央部が全周に亘って
外側方に突出した凸状湾曲面に形成したことを特徴とす
る。 【００１１】上記の構成により、本発明の解決手段で
は、ローラ（２０）がシリンダ室（１１）を偏心回転
し、この偏心回転運動に伴いブレード（２１）がブレー
ド摺動溝（１２ｄ）内で回動挟持体（２２）に挟持され
て摺動しつつ揺動する。これにより、上記シリンダ室
（１１）がブレード（２１）によって吸入室（１１ａ）
と圧縮室（１１ｂ）とに区画され、吸入室（１１ａ）に
吸入された気体が圧縮室（１１ｂ）で圧縮される。 【００１２】この際、上記ローラ（２０）がシリンダ
（１２）に僅かな隙間（Ｃ）をあけて接近して圧縮室
（１１ｂ）を形成し、図１（ｂ）に示すように、ローラ
（２０）とシリンダ（１２）との間に空間（２８）が形
成される。この空間（２８）の容積は、ローラ（２０）
の外周壁（２０ｂ）が凸状湾曲面に形成されて外側方に
突出している分だけ、図４（ｂ）に示す従来例の空間
（ｆ）に比べて小さく、圧縮室（１１ｂ）から吸入室
（１１ａ）に洩れる圧縮気体が少なくなり、圧力損失が
低減される。 【００１３】また、図１（ｃ）に示すように、ローラ
（２０）とシリンダ（１２）とが接触しても、湾曲面に
よって面接触に近い接触状態で当たり、図４（ｃ）に示
す従来例の線接触状態の当たりに比べて応力が集中せ
ず、ローラ（２０）が欠損しない。 【００１４】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて説明する。 【００１５】図２及び図３は、本発明の実施の形態に係
るロータリー圧縮機の全体構成を示す。図２及び図３に
おいて、（１）はケーシングであって、該ケーシング
（１）は、円筒形の中間筒体（２）の上端開口部を上蓋
（３）で、下端開口部を下蓋（４）でそれぞれ覆って内
部が密閉された密閉構造に構成され、上記中間筒体
（２）の下端寄りにはケーシング（１）内に気体を導入
する吸入管（５）が接続されているとともに、上記上蓋
（３）にはケーシング（１）内で圧縮された高圧の圧縮
気体を外部に吐出する吐出管（６）が接続されている。 【００１６】上記ケーシング（１）の下端寄りには、気
体を吸入圧縮する圧縮機構（７）が上記吸入管（５）に
対応して配置されているとともに、その上方には該圧縮
機構（７）を作動させる駆動機構（８）が内部空間のほ
ぼ全域を占めるように配置されている。そして、上記ケ
ーシング（１）の下端部分の空間（下蓋（４）部分）を
潤滑油（Ｏ）を貯溜する油溜め部（９）とし、その他の
空間を圧縮気体を貯溜する貯溜空間（１０）としてい
る。 【００１７】上記圧縮機構（７）は、横断面円形のシリ
ンダ室（１１）を有するシリンダ（１２）を備えてな
り、該シリンダ（１２）の上下両面には、中央にボス状
の軸受部（１３ａ）を有するフロントヘッド（１３）
と、同じく中央にボス状の軸受部（１４ａ）を有するリ
ヤヘッド（１４）とが複数本のボルト（１５），（１
５），…で締結され、上記シリンダ室（１１）を密閉し
ている。また、上記シリンダ（１２）はケーシング
（１）の中間筒体（２）内壁に固定され、ケーシング
（１）内に水平に安定して支持されている。なお、上記
フロントヘッド（１３）の軸受部（１３ａ）周りには、
マフラー部材（１６）が円環状の隙間をあけて取り付け
られている。 【００１８】上記シリンダ（１２）には吸入ポート（１
２ａ）が開設され、該吸入ポート（１２ａ）により上記
吸入管（５）とシリンダ室（１１）とを連通している。
また、上記シリンダ（１２）の吸入ポート（１２ａ）側
方には吐出ポート（１２ｂ）が開設され、該吐出ポート
（１２ｂ）はその背面側に形成された凹所（１２ｃ）に
連通し、該凹所（１２ｃ）は、上記フロントヘッド（１
３）に形成された貫通孔（図示せず）によって上記貯溜
空間（１０）に連通しており、これにより、上記シリン
ダ室（１１）が貯溜空間（１０）に連通している。 【００１９】上記凹所（１２ｃ）には、板ばね状の吐出
弁（１７）が上記吐出ポート（１２ｂ）を開閉可能にピ
ン（１８）で支持されて配置され、上記貯溜空間（１
０）に吐出された圧縮気体がシリンダ室（１１）に逆流
しないようになされている。 【００２０】上記シリンダ（１２）のシリンダ室（１
１）にはピストン（１９）が配置され、該ピストン（１
９）は、円形の挿着孔（２０ａ）を有する円環状のロー
ラ（２０）と、該ローラ（２０）の側壁に半径方向外方
に一体に突設された矩形板状のブレード（２１）とで構
成され、上記ローラ（２０）は、後述するクランク軸
（２６）によってシリンダ室（１１）に偏心配置されて
いる。 【００２１】上記シリンダ（１２）の吸入ポート（１２
ａ）と吐出ポート（１２ｂ）との間には、シリンダ半径
方向外方に延びるブレード摺動溝（１２ｄ）が形成さ
れ、該ブレード摺動溝（１２ｄ）の手前側には真円形状
の膨出凹部（１２ｅ）が形成され、該膨出凹部（１２
ｅ）には、回動挟持体（２２）を構成する２つの半円ブ
ロック形状の挟持部材（２３），（２３）が回動中心
（Ｑ）回りに回動可能に配置されている。そして、上記
ピストン（１９）のブレード（２１）は、上記ブレード
摺動溝（１２ｄ）に挿入されて上記挟持部材（２３），
（２３）で両側からシリンダ半径方向に摺動可能に挟持
されているとともに、回動挟持体（２２）の自転により
その回動中心（Ｑ）回りに揺動するようになっている。 【００２２】一方、上記駆動機構（８）は、ステータ
（２４）とローラ（２５）とで構成された電動モータを
備えてなり、上記ステータ（２４）はケーシング（１）
の中間筒体（２）内壁に固定支持され、上記ローラ（２
５）はステータ（２４）の内側に周方向に隙間をあけて
同心円状に配置されている。さらに、上記ロータ（２
５）の内側にはクランク軸（２６）の上半部分が軸心
（Ｐ）回りに回転一体に装着され、該クランク軸（２
６）の下半部分は上記フロントヘッド（１３）及びリヤ
ヘッド（１４）の両軸受部（１３ａ），（１４ａ）に回
転可能に嵌挿支持されている。また、上記クランク軸
（２６）には軸心方向に延びる油通路（２６ａ）が形成
され、クランク軸（２６）の下端には遠心式の油ポンプ
（２７）が装着されている。該油ポンプ（２７）は上記
油溜め部（９）の潤滑油（Ｏ）に常時浸漬され、クラン
ク軸（２６）の回転に応じて潤滑油（Ｏ）を上記油通路
（２６ａ）に吸い上げて上記圧縮機構（７）及び駆動機
構（８）の各摺動箇所に供給するようになっている。 【００２３】上記クランク軸（２６）の下端寄りには偏
心軸部（２６ｂ）が形成され、該偏心軸部（２６ｂ）は
上記シリンダ室（１１）に位置してピストン（１９）の
ローラ（２０）の挿着孔（２０ａ）に回転一体に挿着さ
れ、上記クランク軸（２６）の軸心（Ｐ）回りの回転に
より、上記ローラ（２０）をシリンダ室（１１）で偏心
回転させ、ブレード（２１）によりシリンダ室（１１）
を吸入室（１１ａ）と圧縮室（１１ｂ）とに区画するよ
うになっている。この吸入室（１１ａ）及び圧縮室（１
１ｂ）の容積は、ローラ（２０）の偏心回転運動により
漸次相対変化するものであり、ローラ（２０）が吸入ポ
ート（１２ａ）及び吐出ポート（１２ｂ）を同時に閉塞
する上死点の位置にある時は、シリンダ室（１１）全体
が吸入室（１１ａ）となる一方、それと１８０°反対の
下死点の位置にローラ（２０）がある時は、吸入室（１
１ａ）と圧縮室（１１ｂ）との容積がブレード（２１）
を境に均等になるようになっている。 【００２４】図１（ａ）に示すように、本発明の特徴と
して、上記ローラ（２０）の外周壁（２０ｂ）は、中央
部が全周に亘って外側方に突出した凸状湾曲面に形成さ
れている。一方、上記シリンダ（１２）の内周壁（１２
ｆ）は、エンドミルによる研削加工によりその加工法に
起因して所定角度で直線的に傾斜したテーパ面に形成さ
れている。なお、上記ローラ（２０）の外周壁（２０
ｂ）がシリンダ（１２）の内周壁（１２ｆ）のようには
所定角度で直線的に傾斜したテーパ面に形成されないの
は、研削工具をローラ（２０）の外周壁（２０ｂ）に対
して厚み方向に円弧を描くように往復移動させることに
よるものであり、これにより、ローラ（２０）の外周壁
（２０ｂ）中央部を全周に亘って外側方に突出させ、該
外周壁（２０ｂ）を凸状湾曲面に形成することができる
ものである。 【００２５】このように構成されたロータリー圧縮機
は、例えば空気調和装置の冷媒回路において冷媒ガスを
圧縮するために用いられる。この場合、冷媒ガスが蒸発
器から吸入管（５）を経てシリンダ室（１１）の吸入室
（１１ａ）に吸入され、吸入された冷媒ガスはローラ
（２０）の偏心回転運動に伴い圧縮室（１１ｂ）で圧縮
され、高圧状態となって吐出ポート（１２ｂ）からフロ
ントヘッド（１３）の軸受部（１３ａ）とマフラー部材
（１６）との間の隙間を経て貯溜空間（１０）に吐出さ
れ、吐出管（６）を経て凝縮器に吐出される。この間、
圧縮室（１１ｂ）では冷媒ガスは潤滑油（Ｏ）が混入さ
れた混合ガスの状態で圧縮されるため、貯溜空間（１
０）では潤滑油（Ｏ）がミスト状態で飛散しており、こ
のミスト状態の潤滑油（Ｏ）は冷媒ガスから分離して油
溜め部（９）に回収される。 【００２６】この際、図１（ｂ）に示すように、上記ロ
ーラ（２０）には、シリンダ（１２）との間に僅かな隙
間（Ｃ）をあけて接近し、ブレード（２１）とでシリン
ダ室（１１）に吸入室（１１ａ）と圧縮室（１１ｂ）と
を形成する。そして、ローラ（２０）とシリンダ（１
２）との間には空間（２８）が形成されるが、この空間
（２８）の容積は、ローラ（２０）の外周壁（２０ｂ）
が凸状湾曲面に形成されて外側方に突出している分だ
け、図４（ｂ）に示す従来例の空間（ｆ）に比べて小さ
く、これにより圧縮室（１１ｂ）から吸入室（１１ａ）
に洩れる冷媒ガスを少なくでき、圧力損失を低減するこ
とができる。 【００２７】また、図１（ｃ）に示すように、ローラ
（２０）とシリンダ（１２）とが接触しても、湾曲面に
よって面接触に近い接触状態で当たり、図４（ｃ）に示
す従来例の線接触状態の当たりに比べて応力集中を緩和
でき、ローラ（２０）の欠損を防止することができる。 【００２８】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シリンダ室（１１）を偏心回転するローラ（２０）の外
周壁（２０ｂ）を、中央部が全周に亘って外側方に突出
した凸状湾曲面に形成したので、ローラ（２０）とシリ
ンダ（１２）との間に形成される空間（２８）の容積を
小さくすることができ、圧縮室（１１ｂ）からの気体洩
れを少なくして圧力損失を低減することができる。ま
た、ローラ（２０）とシリンダ（１２）とが接触した場
合でも、面接触に近い接触状態にて応力集中を緩和で
き、ローラ（２０）の欠損を防止することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施の形態に係るロータリー圧縮機に
おいて圧縮機構のローラとシリンダとの位置関係を示
し、（ａ）はローラの外周壁形状とシリンダの内周壁形
状との関係を示す断面図、（ｂ）は図３のＩ−Ｉ線にお
いてローラとシリンダとの間に形成された空間を示す断
面図、（ｃ）はローラがシリンダに接触した状態を示す
断面図である。 【図２】ロータリー圧縮機の全体構成を示す縱断面図で
ある。 【図３】図２のIII −III 線における断面図である。 【図４】従来例の図１相当図である。 【符号の説明】 （１１） シリンダ室 （１１ａ） 吸入室 （１１ｂ） 圧縮室 （１２） シリンダ （１２ｄ） ブレード摺動溝 （２０） ローラ （２０ｂ） 外周壁 （２１） ブレード （２２） 回動挟持体 （２６） クランク軸 （２６ｂ） 偏心軸部

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−27074（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−202874（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−323273（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−151989（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−5591（ＪＰ，Ａ) 実開 昭52−168305（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04C 18/356 F04C 18/32

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 クランク軸（２６）の偏心軸部（２６
   ｂ）に挿着されたローラ（２０）をシリンダ（１２）の
   シリンダ室（１１）に配置するとともに、ブレード（２
   １）を上記シリンダ（１２）に形成されたブレード摺動
   溝（１２ｄ）に挿入して回動挟持体（２２）で摺動及び
   揺動可能に挟持し、上記クランク軸（２６）を軸心
   （Ｐ）回りに回転させて上記ローラ（２０）をシリンダ
   室（１１）で偏心回転させるとともに、上記ブレード
   （２１）を摺動させつつ揺動させることにより、上記シ
   リンダ室（１１）をブレード（２１）で吸入室（１１
   ａ）と圧縮室（１１ｂ）とに区画し、気体を吸入室（１
   １ａ）に吸入する一方、圧縮室（１１ｂ）で圧縮するロ
   ータリー圧縮機であって、 上記ローラ（２０）の外周壁（２０ｂ）は、中央部が全
   周に亘って外側方に突出した凸状湾曲面に形成されてい
   ることを特徴とするロータリー圧縮機。