JP6398012B2 - 回転式圧縮機用クランクシャフト及びこれを備える回転式圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は圧縮機分野に関し、特に回転式圧縮機用クランクシャフト及びこれを備える回転式圧縮機に関する。

関連技術において、以下のことが指摘されている。回転式圧縮機の偏心部が円柱形であり、ピストンが偏心部の外周面上に嵌められて設けられ、且つピストンの内円周面の全体は偏心部の外円周面の全体に接触している。偏心部は、ピストルが回転するように動かす場合に、摩擦による損失が存在するため、偏心部に油孔が設けられ、偏心部とピストルとの間の潤滑状況を改善する。

しかしながら、回転式圧縮機が運転する過程において、ピストルは、高低圧力差による気体圧を受け、ピストンと偏心部との間の油膜を介して偏心部に伝達する。異なる領域にあるため、偏心部の外円周面の荷重の大きさも異なり、また、油孔の位置は、油膜の分布に影響を与え、更に油膜の荷重までを破壊し、異常な磨耗が生じることになる。なお、偏心部は、ピストンが回転するように動かす場合に摩擦による損失が存在するため、回転式圧縮機の作動荷重が高まる。

本発明は、従来技術における少なくとも一つの技術的課題を解決することを目的とする。このために、本発明は、使用寿命の長い回転式圧縮機用クランクシャフトを提供する。

本発明は、上記クランクシャフトを備える回転式圧縮機を更に提供する。

本発明の第１態様の実施形態に係る回転式圧縮機用クランクシャフトは、給油通路が設けられた本体と、偏心部とを備え、該偏心部が、前記本体に嵌められて設けられ、前記偏心部の中心軸線が前記本体の中心軸線に対して偏心するように設けられ、前記偏心部に前記給油通路と連通され且つ前記偏心部の外周壁を貫通する排油孔が設けられ、前記本体の前記中心軸線が前記本体の前記中心軸線に垂直な基準平面に投影された投影点をＯとし、前記偏心部の前記中心軸線が前記基準平面に投影された投影点をＡとし、前記排油孔の中心軸線と前記偏心部の前記外周壁との交点をＢとし、該交点Ｂと前記投影点Ｏとを結び線分ＢＯと、前記投影点Ｏと前記投影点Ａとを結ぶ線分ＯＡとの間の夾角をθとし、該夾角θが、

を満たす。ただし、ｅは、前記本体と前記偏心部との間の偏心距離であり、Ｒは前記偏心部の半径である。

本発明の実施形態に係る回転式圧縮機用クランクシャフトは、上記関係式を満たす夾角θを設けることにより、クランクシャフトが回転式圧縮機に適用される場合、偏心部と、偏心部外に嵌められて設けられたピストンとの間の油膜の分布及び油膜の荷重に影響を与えることはなく、偏心部とピストルとの間の潤滑及び荷重を確保し、磨耗を防止することができる。

本発明の変形例として、前記交点Ｂと前記投影点Ａとを結ぶ線分ＢＡと、前記投影点Ｏと前記投影点Ａとを結ぶ前記線分ＯＡの延長線との間の夾角をβとし、該狭角βが、３０°≦β≦１５０°を満たしていてもよい。

本発明の変形例として、前記偏心部の前記外周壁に凹部が形成されていてもよい。

本発明の変形例として、前記凹部の前記偏心部の軸方向における両端が、それぞれ前記偏心部の軸方向の両端面を貫通してもよい。

本発明の変形例として、前記凹部は、前記偏心部の前記外周壁の一部が内方に凹んで形成されていてもよい。

本発明の変形例として、前記排油孔が前記凹部を貫通してもよい。

本発明の変形例として、前記凹部が１以上であってもよい。

本発明の第２態様の実施形態に係る回転式圧縮機は、本発明の上記第１態様の実施形態に係る回転式圧縮機用クランクシャフトを備える。

本発明の付加的な特徴と利点は、一部が下記の説明の中にあり、一部が下記の説明により明らかになり、又は本発明の実践により理解される。

本発明の上記及び／又は付加的な特徴と利点は、下記図面に合わせて実施形態を説明することにより、明らかになり、理解され易くなる。その中で、
本発明の実施形態に係る回転式圧縮機用クランクシャフトの部分斜視図である。 図１におけるＡ−Ａ線断面図である。 本発明の他の実施形態に係る回転式圧縮機用クランクシャフトの部分斜視図である。 図３におけるＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の更なる他の実施形態に係る回転式圧縮機用クランクシャフトの部分斜視図である。 図５におけるＣ−Ｃ線断面図である。

１００ クランクシャフト
１ 本体
１１ 給油通路
２ 偏心部
２１ 排油孔
２２ 凹部

以下に、本発明の実施形態を詳細に説明する。上記実施形態の一例が図面に示されるが、同一又は類似する符号は、常に、相同又は類似の部品、或いは、相同又は類似の機能を有する部品を表す。以下に、図面を参照しながら説明される実施形態は例示的なものであり、本発明を解釈するためだけに用いられ、本発明を限定するものと理解してはいけない。

本発明の説明において、「中心」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「厚み」、「上」、「下」、「左」、「右」、「鉛直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」、「軸方向」、「半径方向」、「周方向」などの用語が示す方位又は位置関係は、図面に示す方位又は位置関係に基づき、本発明を便利に又は簡単に説明するために使用されるものであり、指定された装置又は部品が特定の方位にあり、特定の方位において構造され操作されると指示又は暗示するものではないので、本発明に対する限定と理解されるものではない。

なお、「第１」、「第２」の用語は目的を説明するためだけに用いられるものであり、比較的な重要性を指示又は暗示するか、或いは示された技術的特徴の数を黙示的に指示すると理解されるものではない。そこで、「第１」、「第２」が限定されている特徴は一つ又はより多くの当該特徴を含むことを明示又は暗示するものである。本発明の説明において、別途の説明がない限り、「複数」とは、二つ又は二つ以上のことを意味する。

なお、本発明の説明において、明確な規定と限定がない限り、「取り付け」、「互いに接続」、「接続」の用語の意味は広く理解されるべきである。例えば、固定接続や、着脱可能な接続や、或いは一体的な接続でも可能である。直接的に接続することや、中間媒体を介して間接的に接続することや、二つの部品の内部が連通することも可能である。普通の当業者にとって、具体的な場合によって上記用語の本発明においての具体的な意味を理解することができる。

以下に、図１から図６を参照して本発明の実施形態に係る回転式圧縮機用クランクシャフト１００を説明する。クランクシャフト１００は回転式圧縮機、例えばローリングピストン圧縮機又はスイング圧縮機等に用いられる。

図１、図３及び図５に示すように、本発明の第１態様の実施形態に係る回転式圧縮機用クランクシャフト１００は、本体１と偏心部２とを備える。

具体的には、本体１に給油通路１１が設けられ、例えば、給油通路１１は、本体１の軸方向に延伸し且つ本体１の軸方向の両端面を貫通することができるが、これに限定されるものではない。クランクシャフト１００は回転式圧縮機に適用された場合、給油通路１１が、回転式圧縮機の油槽内の潤滑油を回転式圧縮機内の各摩擦対に供給して潤滑することができる。

偏心部２は円柱体形状に形成され、偏心部２は本体１に嵌められて設けられ、偏心部２の中心軸線が本体１の中心軸線に対して偏心するように設けられる。即ち、クランクシャフト１００の横断面に、偏心部２の中心軸線と本体１の中心軸線とがお互いに離間されている。また、偏心部２と本体１とが一体的に成形されることが好ましい。

偏心部２に給油通路１１と連通され且つ偏心部２の外周壁を貫通する排油孔２１が設けられている。例えば、図２、図４及び図６に示すように、排油孔２１の内端が給油通路１１に連通され、排油孔２１の外端が偏心部２の外周壁を貫通することで、給油通路１１内の潤滑油が排油孔２１を介して偏心部２と、偏心部２の外に嵌められて設けられたピストンとの間に入り、偏心部２とピストンとの間の潤滑を改善し、摩擦による損失を減らす。なお、ここで、”内”という方向は、本体１の中心に向かう方向と理解されてもよい、その反対方向は“外”と定義され、即ち本体１の中心から離れる方向である。

そして、図２に示すように、本体１の中心軸線が本体１の中心軸線に垂直な基準平面に投影された投影点をＯとし、偏心部２の中心軸線が上記基準平面上に投影された投影点をＡとし、排油孔２１の中心軸線と偏心部２の外周壁との交点をＢとし、交点Ｂと投影点Ｏとを結ぶ線分ＢＯと、投影点Ｏと投影点Ａとを結ぶ線分ＯＡとの間の夾角をθとし、θは、

を満たす。

そのうち、ｅは本体１と偏心部２との間の偏心距離であり、Ｒは偏心部２の半径である。これにより、夾角θが上記の関係式を満たすようにすることにより、ピストンと偏心部２との有効的な潤滑及び荷重を確保することができる。

本発明の実施形態に係る回転式圧縮機用クランクシャフト１００は、上記関係式を満たす夾角θを設けることにより、クランクシャフト１００が回転式圧縮機に適用された場合に、偏心部２と偏心部２外に嵌められて設けられたピストンとの間の油膜の分布及び油膜の荷重に影響を与えることはなく、偏心部２とピストンとの間の潤滑及び荷重を確保し、異常な磨耗を防止し、クランクシャフト１００の使用寿命を更に向上させることができる。

本発明の他の実施形態によると、図２に示すように、交点Ｂと投影点Ａとを結ぶ線分ＢＡと、投影点Ｏと投影点Ａとを結ぶ線分ＯＡの延長線との間の夾角はβであり、偏心部２とピストンとの間の潤滑をより良く確保するために、βが３０°≦β≦１５０°を満たすようにしてもよい。

これにより、排油孔２１の荷重は相対的に小さいため、偏心部２の外周壁の負荷を受ける有効的な荷重エリアを破壊することはない。例えば、偏心部２の本体１の中心軸線に遠い部分の外周壁の油膜が保持され、部分的な圧縮強度運転温度摩擦係数のＰＶ値が過大であることが避けられ、回転式圧縮機の運転負荷が有効に低減される。

本発明の他の好ましい変形例として、偏心部２の外周壁に凹部２２が設けられ、図４と合わせて図３を参照して、凹部２２は、偏心部２の外周壁の一部が内方に凹んで形成され、凹部２２に対応する円心角は３６０°より小さい。よって、凹部２２を設けることにより、偏心部２の外周壁とピストンの内周壁との接触面積を有効に減らすことができ、上記両者間の摩擦を有効に減少させ、回転式圧縮機の運転時の負荷及び騒音を低減させ、回転式圧縮機のエネルギー効率を向上させる。

図３及び図４の一例において、凹部２２は一つであり、且つ凹部２２の偏心部２の軸方向における両端は、それぞれ偏心部２の軸方向の両端面を貫通する。よって、加工が便利となり、偏心部２の外周壁とピストンの内周壁との接触面積を更に減少させる。

勿論、本発明のその他の一例において、凹部２２が複数であってもよい。複数の凹部２２は、偏心部２の周方向にお互いに間隔をあけて設けられてもよいし、偏心部２の軸方向にお互いに間隔をあけて設けられてもよいし、更に、偏心部２の周方向及び軸方向にお互いに間隔をあけて設けられてもよい。理解することができるのは、凹部２２の偏心部２上の配置方式等は、実際の需要に応じて具体的に設けてよく、本発明は特に限定しない。

また、凹部２２は、鋳造で一体的に形成されてもよいし、偏心部２の外周壁の所定領域をフライス工法で加工することにより形成されてもよい。

図６と合わせて図５を参照して、排油孔２１は凹部２２を貫通し、具体的には、排油孔２１の外端は凹部２２の内壁を貫通する。よって、部分的な圧縮強度運転温度摩擦係数のＰＶ値が過大になることを避け、回転式圧縮機の運転負荷を有効に低減させることができ、また、排油流通面積が拡大され、偏心部２とピストンとの間の潤滑がよりよく確保される。

本発明の実施形態に係る回転式圧縮機用クランクシャフト１００は、工法が簡単で、加工が便利である等の利点を有し、コストが有効に削減される。

本発明の第２態様の実施形態に係る回転式圧縮機は、本発明の上記第１態様の実施形態に係る回転式圧縮機用クランクシャフト１００を備える。

本発明の実施形態に係る回転式圧縮機のその他の構成は、例えばモータ等及び操作は、当業者にとって周知されたものであり、ここで詳しく説明しない。

本発明の説明において、「一実施形態」、「変形例」、「例示的な実施例」、「一例」、「具体的な一例」、或いは「他の例」などの用語を参考した説明とは、該実施形態或いは一例に合わせて説明された具体的な特徴、構成、材料或いは特徴が、本発明の少なくとも一つの実施形態或いは一例に含まれることを意味する。本明細書において、上記用語に対する例示的な説明は、必ずしも同じ実施形態或いは一例を示すことではない。又、説明された具体的な特徴、構成、材料或いは特徴は、いずれか一つ或いは複数の実施形態又は一例において適切な方式で結合することができる。

本発明の実施形態を示して説明したが、当業者にとって理解できるのは、本発明の原理及び主旨から逸脱しない限り、これらの実施形態に対して複数の種類の変化、修正、切り替え及び変形を行うことができる。本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその等価物により限定される。

Claims (8)

1. 給油通路が設けられた本体と、
   偏心部とを備え、
   該偏心部が前記本体に嵌められて設けられ、前記偏心部の中心軸線が前記本体の中心軸線に対して偏心するように設けられ、前記偏心部に前記給油通路と連通され且つ前記偏心部の外周壁を貫通する排油孔が設けられ、
   前記本体の前記中心軸線が前記本体の前記中心軸線に垂直な基準平面に投影された投影点をＯとし、前記偏心部の前記中心軸線が前記基準平面に投影された投影点をＡとし、前記排油孔の中心軸線と前記偏心部の前記外周壁との交点をＢとし、該交点Ｂと前記投影点Ｏとを結ぶ線分ＢＯと、前記投影点Ｏと前記投影点Ａとを結ぶ線分ＯＡとの間の夾角をθとし、該夾角θが、
   ｛数１｝
   
   

   

   を満たす回転式圧縮機用クランクシャフト。
   ただし、ｅは、前記本体と前記偏心部との間の偏心距離であり、Ｒは前記偏心部の半径である。
2. 前記交点Ｂと前記投影点Ａとを結ぶ線分ＢＡと、前記投影点Ｏと前記投影点Ａとを結ぶ前記線分ＯＡの延長線との間の夾角をβとし、該夾角βが、３０°≦β≦１５０°を満たす請求項１に記載の回転式圧縮機用クランクシャフト。
3. 前記偏心部の前記外周壁に凹部が形成されている請求項１又は請求項２に記載の回転式圧縮機用クランクシャフト。
4. 前記凹部の前記偏心部の軸方向における両端が、それぞれ前記偏心部の軸方向の両端面を貫通する請求項３に記載の回転式圧縮機用クランクシャフト。
5. 前記凹部は、前記偏心部の前記外周壁の一部が内方に凹んで形成されている請求項３に記載の回転式圧縮機用クランクシャフト。
6. 前記排油孔が前記凹部を貫通する請求項３に記載の回転式圧縮機用クランクシャフト。
7. 前記凹部が１以上である請求項３に記載の回転式圧縮機用クランクシャフト。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載の回転式圧縮機用クランクシャフトを備える回転式圧縮機。

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