JP3904785B2

JP3904785B2 - 揺動ピストン形圧縮機

Info

Publication number: JP3904785B2
Application number: JP36418099A
Authority: JP
Inventors: 竜也若菜; 茂也川南; 健一大島; 年大木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2007-04-11
Anticipated expiration: 2019-12-22
Also published as: JP2001182673A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、揺動ピストン形圧縮機に係り、特に空気調和機、冷蔵庫、冷凍機等に用いられる揺動ピストン形圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の揺動ピストン形圧縮機の構成は、例えば、特開平６−１４７１６４号公報に示すように、揺動ピストンのブレード部を揺動及び進退運動させる揺動ブッシュのシリンダ軸方向長さは吸込側、吐出側で同じであった。
【０００３】
また、揺動ブッシュの材質は工具鋼のような硬度の高い素材を使用し、表面処理が施されていないものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、揺動ブッシュのシリンダ軸方向長さが吸込側と吐出側とで同じであり、高温、高圧、高速の厳しい運転条件になると、低温低圧の吸込ガスが通る吸込穴近辺に設けられた吸込側の揺動ブッシュに比べ、高温高圧のガスを吐出する吐出側に設けられた揺動ブッシュの温度が著しく高温になる。そのため、両揺動ブッシュに大きな温度差が発生し、常温で同一の大きさに設定されているクリアランスが、揺動ブッシュの熱膨張により、高温となる吐出側が小さくなり、両端面を閉鎖している端板と揺動ブッシュ端面とに供給される油の量が不十分となり、強い当たりや摩耗といった信頼性を低下させる原因となっていた。
【０００５】
また、揺動ブッシュの硬度が高く、摺動面がかまぼこ形のＲ形状であるため、揺動ブッシュがシリンダ内で摺動する際、揺動ブッシュとシリンダ内径のＲ形状との微少な形状差により摺動面積が線接触等のような極小状態となり、面圧が高く、硬度の高い揺動ブッシュによってシリンダ内が摩耗し、あるいは、摩耗に至らなくても機械ロスが大きくなり、圧縮機性能の低下を来す原因となっていた。
【０００６】
本発明の目的は、揺動ブッシュの熱膨張差によるクリアランスの偏差をなくして摺動特性を向上させ、機械ロスを低減しうる揺動ピストン形圧縮機を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の目的は、揺動ブッシュと端板間との摺動性を向上させ、信頼性の高い揺動ピストン形圧縮機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の揺動ピストン形圧縮機に係る発明の構成は、シリンダと、このシリンダの両端面を閉塞する端板と、前記シリンダ、端板とに囲まれシリンダ内で公転運動をするローラ部、及びこのローラ部の外周面から突出するブレード部を持つ揺動ピストンと、前記ブレード部を揺動運動及び進退運動を可能に支持し、吸込側及び吐出側に位置する揺動ブッシュとを備える揺動ピストン形圧縮機において、前記吐出側に位置する揺動ブッシュのシリンダ軸方向長さを、圧縮機の運転前において、吸込側に位置する揺動ブッシュのシリンダ軸方向長さより短く設定するものである。
【０００９】
また、本発明の揺動ピストン形圧縮機に係る他の発明の構成は、吐出側に位置する揺動ブッシュのシリンダ軸方向長さを、圧縮機の運転前において、吸込側に位置する揺動ブッシュのシリンダ軸方向長さより短くし、定常運転時において、前記吸込側及び吐出側の揺動ブッシュの長さが同等もしくはほぼ等しくなるように設定するものである。
【００１０】
さらに、本発明の揺動ピストン形圧縮機に係る他の発明の構成は、吸込側及び吐出側に位置する揺動ブッシュのシリンダ軸方向長さを、圧縮機の定常運転時における熱膨張差分だけ、吸込側に位置する揺動ブッシュのシリンダ軸方向長さより短く設定するものである。
【００１１】
さらに、本発明の揺動ピストン形圧縮機に係る他の発明の構成は、吸込側及び吐出側に位置する揺動ブッシュに、馴染み性のある表面処理を施すものである。
【００１２】
より詳しくは、前記馴染み性のある表面処理を、リン酸マンガン処理、二流化モリブデン処理、浸硫窒化処理とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を、図を用いて説明する。
図１は、本発明に係る揺動ピストン形圧縮機の実施例の縦断面図、図２は、図１の圧縮機構部のＡ−Ａ´矢視断面図である。
密閉容器１内に、ステータ２とロータ３とからなる電動機部と、ロータ３に連結され、偏心部４ａ、４ｂを有するクランク軸４により駆動される圧縮機構部とが配設されている。圧縮機構部は、シリンダ５、５ａと、端板６、６ａ、６ｂと、揺動ピストン７、７ａとを備えている。揺動ピストン７は、ローラ部７ｃとブレード部７ｄとによって一体的に形成されており、ローラ部７ｃは偏心部４ａに嵌合されて、クランク軸４の回転に伴い偏心して公転運動をする。ブレード部７ｄは、対の揺動ブッシュ８ａ、８ｂにより揺動運動と進退運動とが可能に支持されている。揺動ピストン７ａについても同様の構成である。
【００１４】
吸込パイプ９及び吐出パイプ１５は、外部の冷凍サイクル（図示せず）と連結されている。吸込パイプ９より吸い込まれた冷媒ガスは、端板６の吸込口（図示せず）からシリンダ５の吸込切欠溝１０を通ってシリンダ５内へ吸い込まれ、圧縮室１１の容積変化により圧縮されて、シリンダ５の吐出切欠溝１２と端板６の吐出口１３とを通り、吐出弁１４を押し上げて圧縮機構部品に設けられた吐出サイレンサ（図示せず）を介して密閉容器１内に吐出される。シリンダ５ａは、端板６ｂに設けた上記吸込切欠溝１０に連通する吸込口（図示せず）、シリンダ５ａの吸込切欠溝１０から冷媒ガスを吸い込み、シリンダ５と同様に冷媒ガスを圧縮し、吐出口１３ａを通り、吐出弁１４ａを押し上げて圧縮機構部品に設けられた吐出サイレンサ（図示せず）を介して密閉容器１内に吐出される。密閉容器１内の圧縮された冷媒ガスは、吐出パイプ１５から外部の冷凍サイクルへ吐出される。
【００１５】
図２において、７は揺動ピストン、８ａは吸込側揺動ブッシュ、８ｂは吐出側揺動ブッシュを示している。運転前の常温時に、吐出側揺動ブッシュ８ｂは吸込側揺動ブッシュ８ａに比べてシリンダ５の軸方向長さが短くなるように設定され、したがって吐出側揺動ブッシュ８ｂと端板６、６ａとのクリアランスが大きくなるように設定されている。一方、圧縮機は起動されると圧縮室内は徐々に高温となるが、吸込側揺動ブッシュ８ａは吸込ガスにより冷却され、吐出側揺動ブッシュ８ｂは高温の吐出ガスにより加熱される。このとき、吸込側揺動ブッシュ８ｂは、吐出ポート１３及び１３ａに近接しており、しかも、シリンダ５の外周から露呈していないため、シリンダ５の外周よりも高温の理論吐出ガス温度に近い高温ガスに曝される。これに伴い、吸込側揺動ブッシュ８ａと吐出側揺動ブッシュ８ｂとの間における加熱温度差が大きくなる。吸込側及び吐出側双方の揺動ブッシュ８ａ、８ｂは、それぞれの加熱温度に応じて熱膨張を行うが、クリアランスの設定を吸込側揺動ブッシュ８ａを小さくし、吐出側揺動ブッシュ８ｂを大きくしているので、両者間の加熱温度の差による熱膨張差は吸収される。
【００１６】
上記理由によって、端板６、６ａと揺動ブッシュ８ａ、８ｂ間のシリンダ５、５ａの軸方向クリアランスを、低温の吸込側及び高温の吐出側を同等（もしくは、ほぼ同等）にすることができる。なお、端板６、６ｂ、６ｃのシリンダ５、５ａへの取付面には、研磨加工が施されている。
【００１７】
また、揺動ブッシュ８ａ及び８ｂの表面に、馴染み性のある表面処理を施すことにより、機械加工時に発生する表面の凹凸や形状精度の悪い部分を覆うことができる。この表面処理を施すことによって圧縮機の運転後には、揺動ブッシュ８ａ及び８ｂの表面は摺動面の形態に合った形に馴染み、揺動ブッシュ８ａ及び８ｂの摺動面は摺動性のよい形状となる。さらに、前述の揺動ブッシュ８ａ、８ｂの温度差による熱膨張差を表面処理の馴染み性により吸収し、摺動面のクリアランスが等しく、かつ適正なものに調整される。
【００１８】
次に、具体的な実施例によって説明する。
〔実施例１〕
図３及び図４は、図３は、図２のＢ−Ｂ´断面における常温時（運転前）の揺動ブッシュ８ａ、８ｂのクリアランス設定状態を示し、図４は、高温時（定常運転時）のクリアランスの状態を示す。また、図５は、クリアランスを説明するための模式図である。
【００１９】
すなわち、図３に示すように、吸込側揺動ブッシュ８ａの長さ（Ｈｓ）、クリアランス（ＣＬｓ）と、吐出側揺動ブッシュ８ｂの長さ（Ｈｄ）、クリアランス（ＣＬｄ）とは、Ｈｄ＜Ｈｓ、ＣＬｄ＞ＣＬＳの関係にあるように設定する。かつ、Ｈｄ、Ｈｓの材料特性から定常運転の高温時における伸び、すなわち熱膨張を考慮してそれぞれの長さが設定される。なお、ＣＬｄ、ＣＬＳでは図５では、端板６、６ａ側に設けてあるが、端板６ｂ側になるようにしてもよい。
【００２０】
圧縮機が起動され、圧縮機内部が徐々に温度上昇すると吐出側揺動ブッシュ８ｂが吐出ガスで加熱され、吸込側揺動ブッシュ８ａと吐出側揺動ブッシュ８ｂとの間に加熱温度に差が生じる。
圧縮機内部が高温（定常運転時）になると、図４に示すように、揺動ブッシュ８ａ、８ｂと端板６、６ａとのクリアランスは、吸込側と吐出側との温度差による熱膨張差があっても、常温での揺動ブッシュ８ａ、８ｂの長さを、圧縮機の高温時の熱膨張を考慮して設定されているため、揺動ブッシュ８ａ、８と端板６、６ａとのクリアランスが同等（もしくは、ほぼ同等）になり、両者のクリアランスを適正にすることができる。
【００２１】
したがって、圧縮機の定常運転時において、揺動ブッシュ８ａ、８ｂ及び端板６、６ａ間の摺動性が向上し、異常摩耗や吐出側揺動ブッシュ８ｂと端板６、６ａとのクリアランスがなくなることによる片当たりを防止できる。さらに、摺動ロスを低減できることにより高性能の圧縮機を提供することができる。
【００２２】
〔実施例２〕
揺動ブッシュ８ａ、８ｂの摺動表面を、機械加工時に発生し易い表面の凹凸や加工精度の悪い部分を馴染み性のある表面処理で覆うものである。揺動ブッシュ８ａ、８ｂの摺動表面は、揺動ピストン７、７ａ及びシリンダ５、５ａと運転により摺動することで、揺動ブッシュ８ａ、８ｂの馴染み性のある表面層が短時間で摺動形態に合った形状に馴染み、摺動部の漏れ、異常摩耗を防止することができ、信頼性が高く、かつ高性能の圧縮機を提供することができる。
なお、馴染み性のある表面処理としては、リン酸マンガン処理、二流化モリブデン処理、浸硫窒化処理などの各処理によって表面に化成被膜を形成する。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、揺動ブッシュと端板の摺動性を向上し、異常摩耗や片当たりを防止でき、高信頼性で高性能の揺動ピストン形圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る揺動ピストン形圧縮機の実施例の縦断面図である。
【図２】図１の圧縮機構部のＡ−Ａ´矢視断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ´断面における常温時（運転前）の揺動ブッシュのクリアランス設定の状態を示す図である。
【図４】高温時（定常運転時）のクリアランスの状態を示す図である。
【図５】クリアランスを説明するための模式図である。
【符号の説明】
１…シリンダ
２…ステータ
３…ロータ
４…クランク軸、４ａ、４ｂ…偏心部
５、５ａ…シリンダ
６、６ａ、６ｂ…端板
７、７ａ…揺動ピストン、７ｃ…ローラ部、７ｄ…ブレード部
８ａ、８ｂ…揺動ブッシュ
９…吸込パイプ
１０…吸込切欠溝
１１…圧縮室
１２…吐出切欠溝
１３、１３ａ…吐出口
１４、１４ａ…吐出弁
１５…吐出パイプ

Claims

シリンダと、このシリンダの両端面を閉塞する端板と、前記シリンダ、端板とに囲まれシリンダ内で公転運動をするローラ部、及びこのローラ部の外周面から突出するブレード部を持つ揺動ピストンと、前記ブレード部を揺動運動及び進退運動を可能に支持し、吸込側及び吐出側に位置する揺動ブッシュとを備える揺動ピストン形圧縮機において、
前記吐出側に位置する揺動ブッシュのシリンダ軸方向長さを、圧縮機の運転前において、吸込側に位置する揺動ブッシュのシリンダ軸方向長さより短く設定することを特徴とする揺動ピストン形圧縮機。
シリンダと、このシリンダの両端面を閉塞する端板と、前記シリンダ、端板とに囲まれシリンダ内で公転運動をするローラ部、及びこのローラ部の外周面から突出するブレード部を持つ揺動ピストンと、前記ブレード部を揺動運動及び進退運動を可能に支持し、吸込側及び吐出側に位置する揺動ブッシュとを備える揺動ピストン形圧縮機において、
前記吐出側に位置する揺動ブッシュのシリンダ軸方向長さを、圧縮機の運転前において、吸込側に位置する揺動ブッシュのシリンダ軸方向長さより短くし、定常運転時において、前記吸込側及び吐出側の揺動ブッシュの長さが同等もしくはほぼ等しくなるように設定することを特徴とする揺動ピストン形圧縮機。
シリンダと、このシリンダの両端面を閉塞する端板と、前記シリンダ、端板とに囲まれシリンダ内で公転運動をするローラ部、及びこのローラ部の外周面から突出するブレード部を持つ揺動ピストンと、前記ブレード部を揺動運動及び進退運動を可能に支持し、吸込側及び吐出側に位置する揺動ブッシュとを備える揺動ピストン形圧縮機において、
前記吐出側に位置する揺動ブッシュのシリンダ軸方向長さを、圧縮機の定常運転時における熱膨張差分だけ、吸込側に位置する揺動ブッシュのシリンダ軸方向長さより短く設定することを特徴とする揺動ピストン形圧縮機。