JP3534089B2 - ローリングピストン型圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明はローラとベーンとを
一体とした形式のローリングピストン型の容積型機械に
係り、特に、気体の圧縮を行うのに好適なローリングピ
ストン型圧縮機に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来のローリングピストン型圧縮機にお
ける摺動部の潤滑機構は、例えば、特開平4−308389 号
公報に記載されている様に、潤滑油は、吐出圧力等に維
持されているモータ室等の高圧室に貯油され、各摺動部
までの給油経路を通って差圧により供給される構造であ
った。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】まず、従来の技術で
は、潤滑油は差圧により摺動部に供給される構造である
ので、高圧の雰囲気中の摺動部との間には差圧が無いた
め潤滑油を供給し難く、圧縮機の信頼性が低下するとい
う問題がある。また、差圧により摺動部に供給された潤
滑油も最終的には低圧部に流出し、その中に溶解した冷
媒等の作動ガスが高圧部から低圧部に漏れる事となっ
て、圧縮機の性能が低下するという問題がある。 【０００４】次に、上記従来の技術では、油分離に適す
る大容積の空間を貯油空間にするのが一般的であるが、
差圧給油するにはこれを高圧室にしなければならず、耐
圧強度を保証するため容器の板厚を十分確保する必要か
ら圧縮機の軽量化が困難であるという問題がある。この
問題は、冷凍空調機器においてオゾン層保護のために将
来代替使用される事になる新冷媒が現在の冷媒よりも高
圧になる冷媒であった場合、より大きな問題となる可能
性がある。 【０００５】更に、従来の技術では、密閉型圧縮機など
でモータ室を貯油空間として用いる構造とした場合、モ
ータ室を高温，高密度の高圧室にしなければならず、モ
ータのコイル温度の上昇による信頼性や効率の低下、お
よび、高密度の雰囲気中で回転するモータロータ部の撹
拌損失による効率の低下が問題となる。 【０００６】本発明の目的は、従来の潤滑機構による上
記問題を改善し、軽量性，信頼性および性能の優れたロ
ーリングピストン型圧縮機を提供することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明の目的は、ローリ
ングピストン型圧縮機において板状のベーンをローラの
円筒状外周面から半径方向に突出して結合もしくは一体
成形させ、ベーンをローラの公転運動に伴い揺動運動と
共に進退運動させる構造とし、その際、シリンダの円筒
状内周面の中心軸と平行な中心軸を有し、そのシリンダ
の円筒状内周面と連通し、ベーンの支持部材が組み込ま
れた円筒孔部と、その円筒孔部と連通してローラの公転
運動に伴いその円筒孔部に挿入されたベーンの先端部が
揺動しながら進退する空間と、その空間を閉塞するクラ
ンクシャフトの軸受部を備えた第一及び第二のプレート
部材と、その第一のプレート部材に設けられ、ベーンが
前記空間から出ていくときにベーンの軸方向端面によっ
て開口し、ベーンが前記空間に入ってくるときにベーン
の軸方向端面により閉塞する、潤滑油が溜まった貯油空
間と連通する貯油部連絡通路と、第１のプレート部材に
設けられ、ベーンが前記空間から出ていくときにベーン
の軸方向端面によって閉塞し、ベーンが前記空間に入っ
てくるときにベーンの軸方向端面により開口する、軸受
部と連通する連絡通路と、を備えることにより達成され
る。 【０００８】 【発明の実施の形態】 まず、上記の課題を解決するた
めの構造に基づけば、貯油部と摺動部との間に差圧が十
分無くても、給油経路の途中のベーンの進退運動により
潤滑油を供給するための圧力を発生することが出来る。
また、潤滑油は高圧部から最終的に低圧部に漏らす必要
が無くなるので、これに伴う作動ガスの漏洩も減り効率
が向上する。 【０００９】次に、ベーンをローラと結合もしくは一体
成形しているので、ベーンとローラとの接触を確保する
ためにベーン先端部に高圧の背圧を加える必要が無く、
ベーンの先端部を収納した空間を低圧にする事が可能で
ある。ベーンの先端部を収納した空間が低圧になると、
貯油空間を低圧にしても給油に差し支えがなくなり、貯
油空間を取り囲む容器の必要耐圧強度が低減され、圧縮
機の軽量化が可能になる。 【００１０】更に、密閉型圧縮機などでは、一般に貯油
空間として用いているモータ室が低圧室に出来るので、
モータ室内が低温，低密度となり、モータのコイル温度
の低下による信頼性や効率の向上、および、モータロー
タ部の雰囲気ガスの低密度化に伴う撹拌損失の減少によ
り効率の向上が図れる。以下、本発明の実施例を図１な
いし図６により説明する。図１は本発明の第一の参考例
のローリングピストン型圧縮機を示す断面図で、図２は
図１におけるＡ−Ａ断面図、図３は圧縮機駆動用のモー
タを９０°ずつ回転させた場合の図２の各部品の動きの
説明図、図４は本発明の第二の参考例のローリングピス
トン型圧縮機を示す断面図で、図５は本発明の実施例の
ローリングピストン型圧縮機を示す側断面図、図６は圧
縮機駆動用のモータを９０°ずつ回転させた場合の図５
のＢ−Ｂ断面内各部品の動きの説明図である。 【００１１】図１ないし図３に示す本発明の第一の参考
例において、シリンダ１には中央部に円筒状内周面１ａ
が形成されており、その両端部を閉塞する様に第一プレ
ート部材２と第二プレート部材３とがボルト４により固
定されている。第一プレート部材２と第二プレート部材
３には、それぞれ中央に軸受部２ａ，３ａが形成されて
おり、クランクシャフト５を回転支持している。その
際、第一プレート部材２と第二プレート部材３はクラン
クシャフト５の回転軸がシリンダの円筒状内周面１ａの
中心軸と一致する様にシリンダ１に固定されている。ク
ランクシャフト５には圧縮機駆動用モータのロータ部６
が固定されている。シリンダ１の外周部はチャンバ７に
固定されており、チャンバ７には圧縮機駆動用モータの
ステータ部８がロータ部６と同軸となる様に固定されて
いる。クランクシャフト５には、シリンダの円筒状穴部
１ａの内部にある部分にクランクピン部５ａが形成され
ており、クランクピン部５ａの円筒状外周面にはローラ
９の円筒状内周面が回転可能に嵌入されている。ローラ
９の円筒状外周とシリンダの円筒状内周面１ａとの間の
隙間は微小になる様に各部寸法が決められている。ま
た、ローラ９の円筒状外周の一か所にはベーン１０が一
体に溶接等の方法で固定されているが、その際にベーン
１０の互いに平行な二平面がローラ９の中心軸に対して
平行となる様に固定されている。シリンダの円筒状内周
面１ａの下方外側には円筒状内周面１ａの中心軸と平行
な中心軸を持つ円筒孔部１ｂが形成されており、円筒孔
部１ｂのシリンダ中心側とその反対側とはそれぞれシリ
ンダ中央部の空間と円筒孔部１ｂの外側に設けた別の孔
部１ｃに連通している。ベーン１０は円筒孔部１ｂと孔
部１ｃとに挿入されているが、ベーン１０と円筒孔部１
ｂとの間にはベーン１０の平面部に滑動可能に当接する
平面部と円筒孔部１ｂの円筒面部に滑動可能に当接する
円筒面部とを有する滑動部材１１がベーン１０をはさみ
込んで組み込まれており、この結果、ベーン１０は円筒
孔部１ｂの中心軸に向かう進退運動と中心軸廻りの揺動
運動とが可能に、シリンダ１により支持されている。ベ
ーン１０のローラ９との結合部と反対側の先端部は孔部
１ｃの中で運動しシリンダ１と干渉する事は無い。 【００１２】以上の構成とする事により、圧縮機駆動用
モータによりクランクシャフト５が回転すると、ローラ
９はクランクピン部５ａと共に公転運動を行う。図３は
クランクシャフト５が９０°ずつ回転した時のローラ９
とこれに一体になったベーン１０の運動を示した図であ
るが、ローラ９は一体となったベーン１０が常にシリン
ダの円筒孔部１ｂの中心線方向を向くようにクランクピ
ン部５ａの中心軸廻りに図３の面内で若干の角度だけ揺
動運動を行いながらその中心が公転運動をする。ベーン
１０はシリンダの円筒孔部１ｂの中心軸に向かった進退
運動と該中心軸廻りの揺動運動を行うが、ベーン１０と
シリンダの円筒孔部１ｂとの間の隙間のシールは滑動部
材１１が挿入される事により保たれる。従って、シリン
ダ１，ローラ９，ベーン１０，第一プレート部材２，第
二プレート部材３、および滑動部材１１とにより密閉空
間である圧縮室が形成され、圧縮機駆動用モータによる
クランクシャフト５の回転に伴い、図３の様にその容積
の増減を繰り返す。 【００１３】チャンバ７の両端開口部には第一サイドチ
ャンバ１２と第二サイドチャンバ１３とが溶接されて、
全体として密閉容器を形成している。作動気体は第一サ
イドチャンバ１２に取り付けられた吸入口１４より圧縮
機内に流入し、モータ室空間１５の中のステータ部８の
外周の隙間を通過した後、圧縮室容積の増大時に第一プ
レート部材２とシリンダ１に形成された吸入通路２ｂ，
１ｄから圧縮室内に吸入され、圧縮室容積の減少時に圧
縮され、第二プレート部材３に形成された吐出ポート
（図示せず）から吐出弁１６，吐出弁押さえ１７を通過
して吐き出される。その後、第二サイドチャンバ１３に
設けられた吐出口１８から圧縮機外に流出する。 【００１４】本参考例では特に、このように作動気体が
モータ室を通過した後圧縮室内に吸入される構造となっ
ており、モータ室空間１５は低圧であり潤滑油の貯油空
間として利用されている。シリンダの孔部１ｃの両軸端
部が第一プレート部材２と第二プレート部材３とにより
閉塞されて出来る空間１９は、第一プレート部材２に形
成された連絡通路２ｃによりモータ室空間１５の貯油部
と連絡され、更に第一プレート部材および第二プレート
部材に形成された連絡通路２ｄ，３ｂによりそれぞれ軸
受部２ａ，３ａに連絡されており、全体として貯油部か
ら軸受部２ａ，３ａへの潤滑経路が構成されている。第
一プレート部材の連絡通路２ｃには、貯油部から軸受部
２ａ，３ａへ向かう潤滑油の流れは許容するがその逆方
向の潤滑油の流れを制止する逆流防止弁２０が組み込ま
れている。この結果、ベーン１０の進退運動により空間
１９の容積が増大している時に逆流防止弁２０を通過し
て貯油部から空間１９に流入した潤滑油は、ベーン１０
の進退運動により空間１９の容積が減少している時に逆
流防止弁２０により貯油部に逆戻りする事が出来ず、連
絡通路２ｄ，３ｂを通って軸受部２ａ，３ａに押しださ
れ、クランクシャフト５が回転する際の潤滑を行う。そ
の後、その一部はローラ９の内部に流入し、ローラ９の
円筒状内周面とクランクピン部５ａの円筒状外周面との
間の潤滑や、ローラ９の軸方向端面と第一プレート部材
２および第二プレート部材３との間の潤滑を行い、別の
一部は第二プレート部材の軸受部３ａの奥部からクラン
クシャフト５の中央に形成された連絡通路５ｂを通って
モータ室空間１５に還流する。ベーン１０と滑動部材１
１との間の潤滑および滑動部材１１とシリンダの円筒孔
部１ｂとの間の潤滑には、ベーン１０の進退運動により
空間１９に一旦流入した潤滑油の一部が使われる。なお
連絡通路２ｄ，３ｂ等を形成する際の加工上の都合で、
本参考例では封止栓２１，２２が用いられており、また
図１において連絡通路２ｃ，２ｄは便宜上、同一断面内
に形成されているかの様に表示されているが、図２およ
び図３を見ても分かる様に、実際には互いに図１の紙面
垂直方向にずれた位置に形成されている。 【００１５】以上のように、本参考例によれば、まず、
差圧による給油を採用しておらず、貯油部と各摺動部と
の間に差圧が十分無くても確実な給油を行う事が出来て
圧縮機の信頼性が向上し、また、潤滑油を高圧部から最
終的に低圧部に漏らす必要が無くなるので、これに伴う
作動ガスの漏洩も減り圧縮機の効率も向上するという効
果がある。 【００１６】次に、本参考例によればベーンをローラと
を一体化しているので、それら同士の接触を維持するた
めにベーンの先端部に高圧の背圧を加える必要が無く、
ベーンの先端部を収納した空間を低圧にする事が可能で
ある。ベーンの先端部を収納した空間が低圧になると、
給油に差し支えが無くなるので貯油部のあるモータ室空
間の低圧化が可能となり、これを取り囲む容器の必要耐
圧強度が低減され、圧縮機の軽量化が可能になるという
効果がある。 【００１７】更に、モータ室が低圧室に出来るので、モ
ータ室内の気体が低温，低密度となり、モータのコイル
温度の低下による圧縮機の効率が向上し、また、モータ
ロータ部の雰囲気ガスの低密度化に伴う撹拌損失の減少
により圧縮機効率が向上する。 【００１８】図４に本発明の第二の参考例を示す。第二
の参考例は第一の参考例とほとんど構成が同じである
が、第一の参考例の第一プレート部材の連絡通路２ｃに
逆流防止弁２０が組み込まれていたのに対し、第二の参
考例の第一プレート部材２の連絡通路２ｃにはオリフィ
ス２３が組み込まれている。オリフィス２３の流路形状
は貯油部から空間１９への方向に向かって断面積の減少
するテーパ形状にしてあり、給油経路全体において、貯
油部から各摺動部への方向の潤滑油の流れの通路抵抗に
比べ各摺動部から貯油部への方向の潤滑油の流れの通路
抵抗が大きくなる様にしてある。この結果、ベーン１０
の進退運動により空間１９の容積が増大している時にオ
リフィス２３を通って貯油部から空間１９に流入する潤
滑油の量に比べて、空間１９の容積が減少している時に
オリフィス２３を通って貯油部に逆戻りする潤滑油の量
は少なく、その差が連絡通路２ｄ，３ｂを通って軸受部
２ａ，３ａに供給される事になる。 【００１９】したがって、第一の参考例と同様の給油機
構を構成する事が可能である事から同様の効果が得られ
るが、第二の参考例では特に、逆流防止弁に代えてシン
プルで可動部のないオリフィスを採用する事により、圧
縮機がより安価になる。 【００２０】図５および図６に本発明の実施例を示す。
この実施例も第二の参考例と同様に第一の参考例の給油
経路のみ変更したものであるが、それに関連してシリン
ダ２４の孔部２４ｃを広くし、長さを増やしたベーン２
５を収納出来る様にしてある。第一プレート部材２６に
形成されて一端が貯油部に開口する連絡通路２６ｃの他
の一端は、シリンダの孔部２４ｃの両軸端部が第一プレ
ート部材２６と第二プレート部材２７とにより閉塞され
て出来る空間２８に連絡しているが、その開口部は図６
(ｄ)に示すように、ベーン２５が空間２８に入って来て
空間２８の容積が減少している間にベーン２５の軸方向
端面により閉塞され、図６(ｂ)に示すように、ベーン２
５が空間２８から出て行き空間２８の容積が増加してい
る間に全開状態となる。一方、第一プレート部材２６に
形成されて一端が軸受部２６ａに開口する連絡通路２６
ｄの他の一端も空間２８に連絡しているが、その開口部
は図６(ｂ)に示すように、ベーン２５が空間２８から出
て行き空間２８の容積が増加している間にベーン２５の
軸方向端面により閉塞され、ベーン２５が空間２８に入
って来て空間２８の容積が減少している間に全開状態と
なる。第二プレート部材２７に形成されて一端が軸受部
２７ａに開口する連絡通路２７ｂの他の一端も空間２８
に連絡しているが、その開口部は連絡通路２６ｄの開口
部に対向した位置に形成されており(図示せず)連絡通路
２６ｄの開口部と全く同様に開閉される構造となってい
る。この結果、ベーン２５が出て行き空間２８の容積が
増加している間は、空間２８と貯油部との連通状態のみ
が良好となり潤滑油が空間２８に吸入される。また、ベ
ーン２５が入って来て空間２８の容積が減少している間
は、空間２８と軸受部２６ａ，２７ａとの連通状態のみ
が良好となり潤滑油が軸受部２６ａ，２７ａに供給され
る。なお図５において、連絡通路２６ｃ，２６ｄは便宜
上、同一断面内に形成されているかの様に表示されてい
るが、図６を見ても分かる様に、実際には互いに図５の
紙面垂直方向にずれた位置に形成されている。 【００２１】したがって、各参考例と同様に給油機構を
構成する事が可能である事から参考例と同様の効果が得
られるが、本発明の実施例では特に、逆流防止弁や、オ
リフィス等の部品を組み込む事無しに上記の効果を得る
事が出来、更に安価な圧縮機を提供できる。 【００２２】 【発明の効果】本発明によれば、ベーンをローラとを一
体化したローリングピストン型圧縮機において、確実な
給油とモータ室空間の低圧化が可能となり、軽量で高効
率のローリングピストン型圧縮機を提供することが出来
る。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の第一の参考例を説明するローリングピ
ストン型圧縮機を示す側断面図。 【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図。 【図３】圧縮機駆動用のモータを９０°ずつ回転させた
場合の図２の各部品の動きの説明図。 【図４】本発明の第二の参考例のローリングピストン型
圧縮機を示す断面図。 【図５】本発明の実施例のローリングピストン型圧縮機
を示す断面図。 【図６】圧縮機駆動用のモータを９０°ずつ回転させた
場合の図５のＢ−Ｂ断面内各部品の動きの説明図。 【符号の説明】 １…シリンダ、２…第一プレート部材、２ａ…軸受部、
２ｃ…連絡通路、３…第二プレート部材、３ａ…軸受
部、３ｂ…連絡通路、４…ボルト、５…クランクシャフ
ト、５ａ…クランクピン部、５ｂ…油通路、６…モータ
のロータ部、７…チャンバ、８…モータのステータ部、
９…ローラ、１０…ベーン、１２…第一サイドチャン
バ、１３…第二サイドチャンバ、１４…吸入口、１５…
モータ室空間、１６…吐出弁、１７…吐出弁押さえ、１
８…吐出口、２０…逆流防止弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−202874（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−183288（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04C 18/32 F04C 29/02 311

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】円筒状内周面を持つシリンダと、そのシリ
   ンダの前記円筒状内周面の両端部を閉塞する複数のサイ
   ドプレートと、前記シリンダと前記複数のサイドプレー
   トとに囲まれた空間の中で公転運動をする円筒状外周面
   を有するローラと、そのローラに公転運動を与えるクラ
   ンクシャフトを有する駆動機構と、前記ローラの円筒状
   外周面から半径方向に突出する板状のベーンと、前記シ
   リンダの円筒状内周面の中心軸と平行な中心軸を有し、
   前記シリンダの円筒状内周面と連通し、前記ベーンの支
   持部材が組み込まれた円筒孔部と、その円筒孔部と連通
   して前記ローラの公転運動に伴いその円筒孔部に挿入さ
   れた前記ベーンの先端部が揺動しながら進退する空間
   と、その空間を閉塞する前記クランクシャフトの軸受部
   を備えた第一及び第二のプレート部材と、その第一のプ
   レート部材に設けられ、前記ベーンが前記空間から出て
   いくときに前記ベーンの軸方向端面によって開口し、前
   記ベーンが前記空間に入ってくるときに前記ベーンの軸
   方向端面により閉塞する、潤滑油が溜まった貯油空間と
   連通する貯油部連絡通路と、前記第１のプレート部材に
   設けられ、前記ベーンが前記空間から出ていくときに前
   記ベーンの軸方向端面によって閉塞し、前記ベーンが前
   記空間に入ってくるときに前記ベーンの軸方向端面によ
   り開口する、前記軸受部と連通する連絡通路と、を備え
   たローリングピストン型圧縮機。