JPH0374593A - ロータリ式圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ロータリ式圧縮機に係り、特に、シリング内
に具備されたロータリピストンとシリンダとの間におけ
る流体の洩れ防止対策に関するものである。

（従来の技術） 一般に、冷凍機その他空調機器の冷媒回路中に具備され
ている圧縮機のうち今日、多用されているロータリ式圧
縮機は、特開昭６３−１６７０９５号公報及び第６図に
示すように、密閉ケーシング（ａ）に圧縮機＋ｌｌ１（
ｂ）が収納されており、該密閉ケーシング（ａ）の内壁
に固定された円筒状のシリン１．　（ｃ）内にロータリ
ピストン（ｄ）が設けられて構成されている。そして、
シリンダ（Ｃ）の上下両端面にはサイドケース（ｅ）。

（ｅ）が取付けられており、上記ロータリピストン（ｄ
）はその外周面の一部がシリンダ（Ｃ）の内周面に接す
ると共に、シリンダ（ｃ）に出没自在に設けられたブレ
ード（ｆ）の先端が上記ロータリピストン（ｄ）の外周
面に押圧されて、上記シリンダ（Ｃ）とロータリピスト
ン（ｄ）との間に高圧及び低圧の２室の圧縮室（ｇ）が
形成されている。また、上記ロータリピストン（ｄ）は
中央に軸孔（ｈ）が穿設され、該軸孔（ｈ）に、圧縮機
の駆動系から延びるクランク軸（ｉ）の下端部が挿入さ
れている。詳しくは、このクランク軸（ｉ）の下端部は
、該クランク軸（ｉ）の袖心より偏心されたカム（ｊ）
で形成されており、該カム（ｊ）が偏心部軸受となって
上記ロータリピストン（ｄ）の軸孔（ｈ）の内周面に当
接されている。このような構成により、その駆動時には
クランク軸（ｉ）の回転に伴って、ロータリピストン（
ｄ）が圧縮室（ｇ）を収縮させて、流入した冷媒を圧縮
するようにしている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述したようなロータリ式圧縮機においては
、その駆動時に、圧縮室容積を小さくしていく圧縮行程
により圧縮作用を威すものであるが、この圧縮行程の最
終段階においては、高圧側の圧縮室と低圧側の圧縮室と
の圧力差がかなり人きくなるために高圧側圧縮室の冷媒
がロータリピストンをシリンダから離隔させようとする
力が働くことになり、シリンダとロータリピストンとの
接触部に僅かでも間隙が生じると高圧側圧縮室の高圧冷
媒が該間隙から低圧側圧縮室へ洩れ出てしまう。この様
な冷媒洩れが発生した場合、圧縮機効率が低下し、空調
機器の能力低下に繋るという課題を有していた。

この点に鑑みられて、従来この圧縮行程の最終段階即ち
、高圧側圧縮室内の冷媒の最高圧付近でロータリピスト
ンとシリンダとの幾何学的間隔を小さくシ、上記洩れが
生じないようにした構成がある。このものは、第５図に
示すように、シリンダ（Ｃ）の中心（Ｏ４）に対してク
ランク軸（ｉ）の回転中心（Ｏ５）を高圧側（第５図の
左側）に所定の偏心量（第５図の寸法１）をもって偏心
させた構成とし、冷媒圧縮時で高圧側圧縮室と低圧側圧
縮室との差圧が大きい状態（第５図に示すような状態）
において、上記偏心ｍｌ？によってロークリピストン（
ｄ）をシリンダ（Ｃ）の内壁に向って押付け、上記間隙
が生じることを抑制して、高圧側圧縮室から低圧側圧縮
室への冷媒の洩れを低減させるようにしたものである。

しかし、この様な構成にあっては、上記偏心量ｇの設定
に高精度を必要とし、組立て精度の維持に工数が掛るば
かりでなく、そのバラツキによって一定の圧縮能力を得
難いといった課題を有しているものであった。

そこで、本発明は高い加工精度を必要とすることなく、
シリンダとロータリピストンとの間に間隙が生じること
を抑制して、高圧側圧縮室から低圧側圧縮室への流体洩
れを抑制するロータリ式圧縮機を得ることを目的とする
。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を連成するために本発明は、圧縮室内の流体
圧力と、クランク軸から作用する回転力とによってロー
タリピストンをシリンダ側へ押圧する押圧力を生ぜせし
めるようにした。そして、その具体的な手段は、以下に
述べるとおりである。

請求項（１）に係る発明は、ｍ１図および第２図に示す
ように、ケーシング（１〉内に、流体の吸入口（３ｂ）
と吐出口（３Ｃ）とが開設された円筒状のシリンダ（３
）が配設され、該シリンダ（３）内にクランク軸（９）
が導入される一方、上記シリンダ（３）内において外周
面（４ａ〉がシリンダ（３）内周面（３ｄ〉に接して回
転するロータリピストン（４）が配設され、該ロータリ
ピストン（４）の中心（Ｏ３）がクランク軸（９）の軸
心（Ｏ１）より偏心して設けられ、上記シリンダ（３）
には先端がロータリピストン（４）の外周面（４ａ）に
接するブレード（８）が設けられているロータリ式圧縮
機を対象としている。そして、上記ロータリピストン（
４）の軸孔（４ｂ）には偏心ブツシュ（１０）が嵌合さ
れる一方、該偏心ブツシュ（１０）とクランク軸（９）
とはクランク軸（９）の軸心（Ｏ１）より偏心した偏心
ピン（９ｂ）によって回転自在に連結されている。更に
、偏心ピン（９ｂ〉は、上記クランク軸（９）の軸心（
Ｏ１）とロータリピストン（４）の中心（Ｏ３）とを通
る中心線（ｇ１）に対してロータリピストン（４）の回
転方向側に位置し、且つ中心線（１１）に直交してロー
タリピストン中心（Ｏ３）を通る直交線（ρ２）に対し
てクランク軸（９）の軸心（Ｏ＋　）位置の反対側に軸
心（Ｏ２）が位置するように設定している。

請求項（′２Ｊに係る発明は、上記請求項（１）記載の
ロータリ式圧縮機において、ロータリピストン（４）が
シリンダ（３）に対する偏心量が可変となるように偏心
ピン（９ｂ）の軸心（Ｏ２）を中心に回転自在に支持さ
れた構成としている。

（作用） 上記構成による本発明の作用を以下に述べる。

先ず、請求項（１）に係る発明においては、ロークリピ
ストン（４）を回転駆動すると、シリンダ（３）とロー
タリピストン（４）との間に形成された圧縮室に冷媒等
が流入して圧縮され、シリンダ（３）外に吐出する。一
方、第４図に示すように、ロータリピストン（４）には
高圧側の圧縮室から流体圧（ＦＣ＞が作用していると共
に、偏心ブツシュ（１０）にはクランク軸（９）からの
回転力（ＦＴ　）が作用していることで両刀の合力（Ｆ
Ｃ）がロータリピストン（４）をシリンダ（３）に対し
て偏心方向に向って作用する。この合力（ＦＣ）によっ
てロータリピストン（４）の外周面（４ａ）をシリンダ
（３）の内周面（３ｄ）に押圧し、両者間に間隙が生じ
ることを抑制して、高圧側圧縮室から低圧側圧縮室への
流体の洩れを防止する。

一方、請求項（■に係る発明においては、圧縮機が液圧
縮状態となったり、圧縮室内に異物が混入した場合に、
ロータリピストン（４）はシリンダ（３）の内周面（３
ｄ）から離間して液体および異物を回避することでシリ
ンダ（３）内での回転運動を維持する。

（実施ＩＰＪ） 次に、本発明における一実施例について図面に沿って説
明する。

第２図において、（１）は密閉ケーシング、（２）は該
密閉ケーシング（１）内に収納され、冷媒ガスを圧縮す
る縦型ロークリ式圧縮機の圧縮機構である。該圧縮機構
（２）は固定翼形であり、円筒状のシリンダ（３）内に
ロータリピストン（４）が設けられて構成されている。

該シリンダ（３）は密閉ケーシング（１）に固定支持さ
れ、シリンダ（３）の上下両端面にはサイドケース（５
）、　　（６）が取付けられている。

そして、第１図にも示すように、上記ロータリピストン
（４）は外周面（４ａ）の一部がシリンダ（３）の内周
面（３ｄ）に接するように設けられて上＝己シリンダ（
３）とロータリピストン（４）との間に圧縮室（７）が
形成されている。また、上記シリンダ（３）にはブレー
ド溝（３ａ）が形成され、該ブレード溝（３ａ）にはブ
レード（８）が、シリンダ（３）内に出没自在に設けら
れている。尚、該ブレード（８）の上面にはサイドケー
ス（５）との間に平板状のシール材（８ａ）が介在され
て該ブレード（８）周辺からの冷媒ガスの洩出が防止さ
れている。そして、該ブレード（８）は第１図に示すよ
うに、スプリング（図示省略）および密閉ケーシング（
１）の内部空間圧力により、その先端がロータリピスト
ン（４）の外周面（４ａ）に押圧され、該ブレード（８
）とロータリピストン（４）により上記圧縮室（７）は
吸入口（３ｂ）側の低圧側圧縮室（７ａ）と吐出口（３
ｃ）側の高圧側圧縮室（７ｂ）とに区画形成されている
。

そして、本発明の特徴とするところは、この圧縮機構（
２）に動力を伝達する動力伝達機構の構成にある。

この動力伝達機構は、上記ロータリピストン（４）の中
央に軸孔（４ｂ〉が穿設され、該軸孔（４ｂ）にクラン
ク軸（９）が偏心ブツシュ（ｌＯ）を介して嵌入された
構成となっている。以下、この動力伝達機構について詳
述する。

クランク軸（９〉は、圧縮機構（２）の上方に位置する
駆動源こしてのモータ（図示省略）から下方に延設され
、その下端がロータリピストン（４）の軸孔（４ｂ）内
部まで延びている。そして、この下端には第３図にも示
すように、クランク軸（９〉の側面から突出片（９ａ）
が突設されている。この突出片（９ａ）は上記クランク
軸（９）の側面に対して垂直な一方向へ平面三日月形に
突出されて成り、その上下面が水平面で形成されている
。更に、該突出片（９ａ）には、該突出片（９ａ）の下
面から下方へ延びる小径円筒状の偏心ピン（９ｂ）が突
設されている。従って、この偏心ピン（９ｂ）の軸心（
Ｏ２）はクランク軸（９）の軸心（Ｏ１）より所定寸法
（第３図の寸法ｍ）だけ偏心されていることになる。ま
た、この偏心ピン（９ｂ）は、その下端が上記下側のサ
イドケース（６）と干渉しないような位置に設定されて
いる。

また、偏心ブツシュ（１０）は、上記ロータリピストン
（４）の軸孔（４ｂ）ε略同径を有した平盤状の本体部
（１０ａ）を有し、該本体部（１０ａ）の下面で、その
嵌入時には上記クランク軸（９）の９−心（Ｏ１）と同
一直線上の軸心を持つ円筒状の突起（１０ｂ）が突設さ
れている。また、上記本体部（１０ａ）には、その上下
方向に貫通された偏心ピン挿入孔（１０ｃ）が突起（１
０ｂ）に対して上述した偏心量ｍと同寸法を存して偏心
されて穿設されている。この偏心ピン挿入孔（１Ｏｃ）
は上記偏心ピン（９ｂ）の外径と略同−の内径に設定さ
れている。

そして、上述したクランク軸（９）と偏心ブツシュ（１
０）とは、偏心ブツシュ（１０〉の偏心ピン挿入孔（１
０ｃ）にクランク軸（９）の偏心ピン（９ｂ）が挿入さ
れてロータリピストンの中心（Ｏ３）がクランク軸の軸
心（Ｏ１）より偏心して連結されている。即ち、この偏
心ブツシュ（１０）と上記クランク軸（９）とは相対回
転自在に連結され、ロータリピストン（４）はシリンダ
（３）に対する偏心量が可変となるように偏心ピン（９
ｂ）の軸心（Ｏご）を中心に回動自在に支持されている
。

そして、本発明の最大の特徴は上記偏心ピン（９ｂ）の
位置にある。第１図に示すように、偏心ピン（９ｂ）の
軸心（Ｏ２）は、上記クランク軸（９〉の軸心（Ｏ１）
とロータリピストン（４）の中心（Ｏ３〉とを結んだロ
ータリピストン（４）半径方向の中心線（ρ１〉に対し
てロータリピストン（４）の回転方向側（第１図におい
て中心線ｌ富より上方側）に位置し、且つ上記中心線（
ｐ１）に直交してロータリピストン中心（Ｏ３）を通る
直交線（Ｄ２）に対してクランク軸心（Ｏ１）位置の反
対側（第１図において直交線ｆ！２より左側）に位置す
るように設定されている。

次に、この圧縮機の作用について説明する。先ず、モー
タを起動させ、クランク軸（９）の回転に伴ってロータ
リピストン（４）を第１図の矢印Ａの方向へ回転させる
と、冷媒ガスが吸入口（３ｂ）より低圧側圧縮室（７ａ
）に吸込まれ、ロータリピストン（４）の回転に伴って
圧縮された後、吐出口（３Ｃ）より密閉ケーシング（１
）内に吐出されて冷媒配管側へ流出される。

そして、本発明の特徴とする作用であるロータリピスト
ン（４）および偏心ピン（９ｂ）に作用する力について
説明すると、第１図および第４図に示すように、ロータ
リピストン（４）には高圧側圧縮室（７ｂ）側の高圧冷
媒により、その回転を規制される方向に働くガス圧力Ｆ
Ｃと、クランク軸（９）が偏心ピン（９ｂ）を介して偏
心ブッシュ（１０）を回転させようとする回転力ＦＴの
２力が作用している。そして、この２力の作用方向とし
ては、上記ガス圧力ＦＣは、ロータリピストンの中心（
Ｏ３）に向って作用し、上記中心線（ｇ１）に直角に作
用する。一方、回転力ＦＴはロータリピストン中心（Ｏ
３）から偏心ピン軸心（Ｏ２）へ向かう方向に作用する このように、上記回転力は第４図の如く、シリンダ（３
）とロータリピストン（４）との偏心方向（中心線ｆＪ
＋）を挾んで所定の鈍角θを存して作用している。従っ
て、その合力ＦＣがロータリピストンに作用することに
なる。そして、この合力ＦＣは第４図からも解るように
、上記鈍角θがシリンダ（３）とロータリピストン（４
）との偏心方向を挾んでいることにより、回転力ＦＴは
中心線（ｇ１）の方向と該中心線（１１＋　）に垂直な
方向との力に分けられ、この中心線（１１）の方向の力
がロータリピストン（４）をシリンダ（３）へ押付ける
力として作用することになる。更に、この合力ＦＣは、
第４図に如く偏心ピン軸心（Ｏ２）とロータリピストン
中心（Ｏ３）とを結ぶ直線（ｇ３）および上記中心線（
ＩＩ＋）とでなす角をψとすると、ＦＧｔａｎψの大き
さとなり、ガス圧縮仕事に比例してその大きさは変化す
るために、高低差圧に変動が生じてもそれに追従した抑
圧力ＦＣが得られ、高圧側圧縮室（７ｂ）をシールする
ことになる。

このように、本例の構成にあっては、ガス圧力ＦＣと回
転力ＦＴとを利用して、ロータリピストン（４）をシリ
ンダ（３）へ押付けることにより、両者間に間隙が生じ
て高圧側圧縮室（７ｂ）から低圧側圧縮室（７ａ）へ冷
媒が洩出ることを抑制し、圧縮効率を高め、ひいては圧
縮機の性能が向上できる。また、この合力ＦＣは高圧側
圧縮室（７ｂ）の内圧が低圧側圧縮室（７ａ）に比べて
僅かでも高くなると発生し、冷媒の圧縮が開始されると
、常にロータリピストン（４）はシリンダ（３）側への
押圧力が作用されることになるために、〇−タリピスト
ン外周ｉ？１ｉ（４ａ）およびシリンダ内周面（３ｄ）
に加工誤差がある場合でもそのシールが可能であるため
に、両者の製造時には高い加工精度を必要とせず製造工
程の簡略化が図れる。

また、圧縮室（７）内に液冷媒が流入して液圧縮状態が
発生したり、異物が混入した場合にあっては、偏心ピン
（９ｂ）の軸心（Ｏ２）を中心にロータリピストン（４
）が回動可能であるのでロータリピストン（４）の外周
１ｆｉｌｉ（４ａ）がシリンダ（３）の内周面（３ｄ）
から離間することによって液冷媒および異物を回避する
ことになる。

尚、本例のものは空調機器に具備される圧縮機に関して
述べたが本発明は、これに限らず、種々の流体圧縮機に
適用可能である。

（発明の効果） 上述したように、本発明によれば以下に述べるような効
果を有する。

先ず、請求項（１）に係る発明においては、ロータリピ
ストンに作用する流体圧と、偏心ブツシュに作用するク
ランク軸からの回転力との合力がロークリピストンとシ
リンダとの偏心方向に向って作用するようにしたので、
簡単な構成でもって。−クリピストンの外周面を全回転
域に亘ってシリンダの内周面に押圧することができ、シ
リンダの加工や組立てに対して高精度を要することなく
両者間に間隙が生じることを抑制して、高圧側圧縮室か
ら低圧側圧縮室への流体の洩れを防止し、圧縮機の圧縮
効率の向上が図れる。

一方、請求項（２）に係る発明においては、圧縮機が液
圧縮状態となったり、圧縮室内に異物が混入した場合に
、ロークリピストンはシリンダの内周面から離間して液
体および異物を回避してシリンダ内での回転運動を維持
するために、圧縮機の信頼性の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の一実施例を示し、第１図はロ
ータリ式圧縮機の横断面図、第２図は圧縮機構周辺の縦
断面図、第３図は圧縮機の動力伝達系の構成を示す分解
斜視図、第４図はクランク軸の回転に伴って発生する力
を説明するための図である。第５図及び第６図は従来例
を示し、第５図は第１図相当図、第６図は第２図相当図
である。 （１）・・・密閉ケーシング （３）・・・シリンダ （３ｂ）・・・吸入口 （３Ｃ〉・・・吐出口 （３ｄ）・・・内周面 （４）・・・ロータリピストン （４ａ）・・・外周面 （４ｂ）・・・紬孔 （８）・・・ブレード （９）・・・クランク軸 （９ｂ）・・・偏心ピン （１０）・・・偏心ブツシュ （Ｏ１〉・・・クランク軸心 （Ｏ２）・・・偏心ピン軸心 （Ｏ３）・・・ロータリピストン中心 Ｕ＋：ｌ・・・中心線 （１２）・・・直交線 （１）・・・密閉ケーシング （３）・・・シリンダ （３ｂ）・・・吸入口 （３Ｃ）・・・吐出口 （３ｄ）・・・内周面 （４）・・・ロータリピストン （４ａ）・・・外周面 （４ｂ）　・・・奪自孔 （８）・・・ブレード （９）・・・クランク軸 （９ｂ）・・・偏心ピン （１０）・・・偏心ブツシュ ／ ／ （ｇ１）・・・中心線 （、ｆ　！　）・・・直交線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ケーシング（１）内に、流体の吸入口（３ｂ）と
   吐出口（３ｃ）とが開設された円筒状のシリンダ（３）
   が配設され、該シリンダ（３）内にクランク軸（９）が
   導入される一方、上記シリンダ（３）内において外周面
   （４ａ）がシリンダ（３）内周面（３ｄ）に接して回転
   するロータリピストン（４）が配設され、該ロータリピ
   ストン（４）の中心（Ｏ＿３）がクランク軸（９）の軸
   心（Ｏ＿１）より偏心して設けられ、上記シリンダ（３
   ）には先端がロータリピストン（４）の外周面（４ａ）
   に接するブレード（８）が設けられているロータリ式圧
   縮機において、 上記ロータリピストン（４）の軸孔（４ｂ）には偏心ブ
   ッシュ（１０）が嵌合される一方、該偏心ブッシュ（１
   ０）とクランク軸（９）とはクランク軸（９）の軸心（
   Ｏ＿１）より偏心した偏心ピン（９ｂ）によって回転自
   在に連結され、該偏心ピン（９ｂ）は、上記クランク軸
   （９）の軸心（Ｏ＿１）とロータリピストン（４）の中
   心（Ｏ＿３）とを通る中心線（ｌ＿１）に対してロータ
   リピストン（４）の回転方向側に位置し、且つ中心線（
   ｌ＿１）に直交してロータリピストン中心（Ｏ＿３）を
   通る直交線（ｌ＿２）に対してクランク軸（９）の軸心
   （Ｏ＿１）位置の反対側に軸心（Ｏ＿２）が位置するよ
   うに設定されていることを特徴とするロータリ式圧縮機
   。
2. （２）上記請求項（１）記載のロータリ式圧縮機におい
   て、ロータリピストン（４）はシリンダ（３）に対する
   偏心量が可変となるように偏心ピン（９ｂ）の軸心（Ｏ
   ＿２）を中心に回動自在に支持されていることを特徴と
   するロータリ式圧縮機。