JP5797450B2 - 圧縮機の製造方法。 - Google Patents

Description

本発明の実施の形態は、圧縮機と圧縮機の製造方法及びこの圧縮機を備えた冷凍サイクル装置に関する。

一般的な圧縮機として、圧縮機構部のシリンダ室内を、ローラが偏心回転することで、流体を圧縮するロータリ型の圧縮機が知られている。このような圧縮機の圧縮機構部は、内周面に囲まれたシリンダ室を有するシリンダ部と、回転軸を支持するとともに、シリンダ室を閉塞する閉塞部材と、ローラの外周面に当接しシリンダ室内を吸込み側と吐出側とに二分するブレードを有している。

一般的にブレードは、略矩形状の平板であり、ローラの外周面に当接する先端面を有している。ブレードの先端面は偏心回転するローラの外周面に常時当接するために、一定の曲率を有する凸面となっている。
一般的なブレードの先端面は、研磨工具を先端面に当接させ、ブレードに対して相対的に往復摺動運動させることにより研磨される。

特開平２００５−１４０１２３号公報

しかし、研磨工具とブレードの先端面とを相対的に往復摺動運動させる場合、研磨速度を高速化することができず、必要な表面粗さを得るのが困難であった。
本発明は上記課題を解決するためのものであり、先端面の表面粗さが小さいブレードを備えた圧縮機を提供する。

上記課題を解決するため本発明の実施形態の圧縮機は、シリンダ室とブレード溝を有するシリンダと、シリンダ室内を偏心回転するローラと、シリンダ室内を吸込み室側と吐出室側とに二分するブレードを有している。ブレードはローラの外周面に当接する先端面を有し、シリンダのブレード溝内を往復摺動するように配置されている。
そして、ブレードの往復摺動方向長さが、前記先端面の曲率半径の２倍よりも小さく形成されている。ブレードの先端面は、先端面の曲率半径と同一の半径に形成された内周研磨面を有する研磨工具によって研磨される。

第１の実施形態に係る圧縮機の縦断面図。 第１の実施形態に係るシリンダ室内の要部の概略を示す上面図。 第１の実施形態に係るブレードの研磨方法の概略を示す斜視図。 第１の実施形態に係るブレードの研磨方法の概略を示す上面図。 第３の実施形態に係る冷凍サイクル装置の概略図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１の実施形態）
図１に本実施形態の圧縮機１００の縦断面図を示す。
第１の実施形態の圧縮機１００は冷媒を圧縮する密閉型のロータリ圧縮機であり、縦長円筒状の密閉ケース１の内部に、下方に配置された圧縮機構部２と上方に配置された電動機部３を備えている。圧縮機構部２と電動機部３は、回転軸９によって連結されており、電動機部３で発生した回転動力は回転軸９を介して圧縮機構部２に伝達される。

圧縮機構部２は、円筒状の内周面に囲まれたシリンダ室４を有するシリンダ５と、シリンダ室４を上方から閉塞し回転軸９を回転可能に支持するための主軸受６と、シリンダ室４を下方から閉塞し回転軸を支持するための副軸受７を備えている。シリンダ室４内には回転軸９の中途部に設けられた軸偏心部８と、軸偏心部８に嵌合されるローラ１０が偏心回転及び自転可能に配されている。
ローラ１０は、凹凸がなく滑らかに形成された外周面１０ａを有する略円筒形状に形成されている。また、シリンダ５にはシリンダ室４に開口したブレード溝１１が穿設されており、このブレード溝１１には略矩形状のブレード１２が往復移動自在に配されている。また、ブレード１２はローラ１０の外周面に常時当接する先端面１２ａを有している。

ブレード１２は、基端がバネ３０により押圧され、先端面１２ａがローラ１０の外周面１０ａに当接されたまま、ローラ１０の偏心回転に追従しブレード溝１１内を往復移動し、シリンダ室４内を低圧の吸込側と高圧の吐出側とに二分している。
シリンダ室４の吸込み側には、密閉ケース１外部から冷媒を吸込むための吸込み通路５ａ（図２参照）が設けられており、この吸込み通路５ａは密閉ケース１外部の気液分離器４０に連通している。また、主軸受６には図示しない吐出通路が設けられており、この吐出通路は吐出方向にのみ開閉可能な吐出弁１４によって閉塞されている。また、主軸受６の上部には吐出マフラ１５が設けられており、吐出通路を覆っている。
密閉ケース１内の下方には潤滑油３１が貯留されており、この潤滑油３１が圧縮機構部２のシリンダ室４内や主軸受６及び副軸受７と回転軸９との各摺動面に供給されるようになっている。

上記のように構成された圧縮機１００の運転を以下に説明する。
圧縮機１００外部から電動機部３に駆動電流が供給されると、回転軸９が回転し、圧縮機構部２のシリンダ５のシリンダ室４内で、軸偏心部８及びローラ１０が偏心回転する。そして、圧縮機１００外部に設けられた気液分離器４０を介して吸込み通路５ａから吸込まれた低温低圧の冷媒が圧縮機構部２のシリンダ室４の吸込み側へ吸込まれる。シリンダ室４内へ吸込まれた冷媒は、ローラ１０の偏心回転により圧縮されて高温高圧の冷媒となり、シリンダ室４の吐出側から吐出通路と吐出マフラ１５を介して密閉ケース１内へ吐出され、密閉ケース１の上部に設けられた吐出管３２から密閉ケース1外部へ吐出されるようになっている。

図１の圧縮機構部２の主要部の概略を上面図２に示す。ローラ１０は外周半径Ｒｒを有しており、回転軸９の軸心Ｏに対して、所定の偏心量ｘだけ偏心した中心Ｏ´を有する軸偏心部８に嵌合されている。
ブレード溝１１に収められるブレード１２は、長さＬと幅Ｔを有しており、さらに先端面１２ａは曲率半径Ｒｂの凸面形状として形成される。ここで、ブレード１２の長さＬは先端面１２ａの曲率半径Ｒｂの２倍よりも小さく形成されている（Ｌ＜２Ｒｂ）。
また、ブレード１２の長さＬは偏心量ｘに対して、Ｌ＞２ｘの関係にあり、ブレード１２はローラ１０の偏心回転に追従し往復運動しても、ブレード溝１１から脱落しないようになっている。

また、ローラ１０の外周半径Ｒｒよりも、ブレード１２の先端面１２ａの曲率半径Ｒｂが大きく形成されている（Ｒｒ＜Ｒｂ）。これにより、ローラ１０の外周面１０ａとブレード１２の先端面１２ａとの間で多量の潤滑油３０が保持され、高い潤滑性を得ることができる。これにより、ローラ１０の自転に伴う外周面１０ａと先端面１２ａとの摩擦損失が低減され、摩耗の発生率も低減することができる。特に、ブレード１２の先端面１２ａでの潤滑油３０の油切れを生じやすいとされるローラ自転数の少ない運転条件下においても、潤滑油３０の油切れを防止することができ、摩擦損失を低減し摩耗の発生も低減することができる。

第１の実施形態における圧縮機１００に設けられたブレード１２の長さＬ及び幅Ｔとブレード１２の先端面１２ａの曲率半径Ｒｂは、以下の関係（数１）を満たしており、ブレード１２の対角線が、半径Ｒｂの円内に納まる寸法となっている。

ローラ１０の外周面１０ａに常に当接するブレード１２の先端面１２ａには、摩耗を防止するために、ローラ１０の外周面１０ａよりも硬い表面処理がなされている。このため、ブレード１２の先端面１２ａは製造時の仕上げ工程において、専用の加工具である研磨工具５０によって研磨される。

（製造方法）
研磨工具５０は、図３に示すように、加工後のブレード１２の先端面１２ａの曲率半径Ｒｂと同一の半径Ｒｂに形成された円筒内面状の内周研磨面５０ａを有している。
ブレード１２の先端面１２ａが研磨される際には、ブレード１２が研磨工具５０の円筒内に挿入される。図４に示すように、内周研磨面５０ａへブレード１２の先端面１２ａが当接され、研磨工具５０が軸中心に対して回転することで、先端面１２ａが内周研磨面５０ａにより研磨される。
尚、研磨工具５０を軸方向に延長することで、ブレード１２を研磨工具５０の軸方向に連結し、複数枚のブレード１２を同時に研磨しても良い。さらに、ブレード１２の長さＬを、先端面１２ａの曲率半径Ｒｂよりも小さくすることで、ブレード１２を研磨工具５０内に円周方向に複数配置し、より多くのブレード１２を同時に研磨しても良い。

一般的なブレードの先端面は、ブレードと研磨工具を相対的に往復運動させることにより研磨されている。このため、研磨速度を高速化することができず、必要な表面粗さを得るのが困難で、研磨に要する時間が長く、製造効率が低い問題があった。それに対して、本実施形態のようにブレード１２の長さＬを先端面１２ａの曲率半径Ｒｂの２倍よりも小さくすることで、先端面１２ａは研磨工具５０の内周研磨面５０ａを用いて研磨することができ、研磨工具５０の高速回転により、高速での研磨を容易に行うことができる。これにより表面粗さの小さい先端面１２ａを容易に速く得ることができる。また、複数枚のブレード１２を同時に研磨することでより製造効率が向上する。
上記のように、ブレード１２の先端面１２ａを研磨することで、表面粗さの小さい先端面１２ａを容易に形成することができ、シリンダ室４内の気密性の高い圧縮機１００を容易に得ることができる。
上記のように、先端面１２ａの表面粗さが小さいブレード１２を、シリンダ室４のブレード溝１１に配することで、吸込み側と吐出側に仕切るブレード１２の気密性が向上し、圧縮機の性能を高くすることができる。また、ローラ１０の自転に伴う外周面１０ａとブレード１２の先端面１２ａとの摩擦損失が低減され、ローラ１０の外周面１０ａの摩耗発生率を低減することができ、信頼性の高い圧縮機とすることができる。
さらに、ブレード１２の先端面１２ａの曲率半径Ｒｂが、ローラ１０の外周半径Ｒｒよりも大きく形成されているため、ローラ１０の回転に伴い、ローラ１０の外周面１０ａとブレード１２の先端面１２ａとの間で潤滑油３０が多量に保持され、潤滑性が高く、摩擦損失が少なく、油切れを生じやすいとされるローラ自転数の少ない運転条件下においても、潤滑油３０の油切れを防止することができ、信頼性の高い圧縮機１００とすることができる。

（第２の実施形態）
上記第１の実施形態の圧縮機１００は、例えば空気調和機やヒートポンプ給湯機等の冷凍サイクル装置Ａに設けられる。以下に圧縮機１００を用いた冷凍サイクル装置Ａについて図６を用いて説明する。
冷凍サイクル装置Ａは、圧縮機１００に接続された四方弁１０１と、第１熱交換器１０２と、膨張装置１０３と、第２熱交換器１０４とを備えており、順次冷媒配管で接続されている。この冷凍サイクル装置Ａ内には作動流体である冷媒が封入されている。

圧縮機１００で圧縮され吐出された冷媒は、四方弁１０１を介して実線矢印で示すように第１熱交換器１０２に供給される。このとき、第１熱交換器１０２は凝縮器として機能し、冷媒から凝縮熱を奪いつつ凝縮される。
第１熱交換器１０２で凝縮された作動冷媒は、冷媒配管を介して膨張装置１０３で減圧されつつ第２熱交換器１０４に流動される。第２熱交換１０４は蒸発器として機能し、冷媒から蒸発熱を奪いつつ蒸発させる。蒸発した作動冷媒は、冷媒配管と四方弁１０１を介して圧縮機１００に吸い込まれる。以上の経路を冷媒が循環することで、冷凍サイクル装置Ａの運転が継続される。

また、四方弁１０１により流路が切替えられることで、冷媒は図６の破線矢印で示される経路を循環する。即ち、圧縮機１００から吐出された冷媒は、四方弁１０１から第２熱交換器１０４と、膨張装置１０３と、第１熱交換器１０２を順次流動し四方弁１０１を介して圧縮機１００へ吸込まれる経路を循環する。このとき、第１熱交換器１０２は蒸発器として機能し、第２熱交換器１０４は凝縮器として機能する。

上記のように、冷凍サイクル装置Ａに、製造性と信頼性が高い圧縮機１００を用いることで、性能が高く信頼性の高い冷凍サイクル装置を提供することができる。

また、密閉ケース内に圧縮機構部と電動機部が設けられた密閉型の圧縮機について説明したが、開放型のケース内に圧縮機構部を設け、ケース外にこの圧縮機構部を駆動する電動機部やエンジン等の駆動要素を配置して用いても良い。

また、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成できる。全ての構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。

１…密閉ケース、２…圧縮機構部、３…電動機部、４…シリンダ室、５…シリンダ部、６…主軸受、７…副軸受、８…軸偏心部、９…回転軸、１０…ローラ、１０ａ…外周面、１１…ブレード溝、１２…ブレード、１２ａ…先端面、１４…吐出弁、３０…バネ、３１…潤滑油、４０…気液分離器、
１００…圧縮機、１０１…四方弁、１０２…第１熱交換機、１０３…膨張装置、１０４…第２熱交換器、Ａ…冷凍サイクル装置

Claims (1)

1. シリンダ室とブレード溝を有するシリンダと、
   前記シリンダ室内を偏心回転するローラと、
   前記ローラの外周面に当接する先端面を有し、前記ブレード溝内を往復摺動して、前記シリンダ室内を吸込み室側と吐出室側とに二分するブレードと、
   を有する圧縮機構部を備えた圧縮機の製造方法において、
   前記ブレードの往復摺動方向長さの半分を、前記先端面の曲率半径よりも小さく形成するとともに、前記ブレードの先端面を該先端面の曲率半径と同一の半径に形成された内周研磨面を有する研磨工具によって研磨することを特徴とする圧縮機の製造方法。

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