JPH10141268A - 回転式圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷凍サイクル等に使用する回転式圧縮機に関
し、ピストンとベーンの摩擦を低減し、信頼性を向上す
ることを目的とする。 【解決手段】 シリンダ４の端面に固定された主軸受７
及び副軸受８と、主軸受７及び副軸受８内を回転摺動す
る主軸３ａと副軸３ｂ及びクランク３ｃを有するシャフ
ト３と、クランクの３ｃ外側に配設されたピストン５
と、シリンダ溝部に往復動自在に収納されピストン５に
接する先端面の全摺動面のうち一部２０ａの表面粗さが
残りの摺動部２０ｂの表面粗さと異なるベーン２０とか
ら構成することにより、ピストンとベーンの摺動速度が
高くなりすぎることを防止し、摩耗を防止できるので高
い信頼性が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍サイクル等に
使用する回転式圧縮機に関し、特に信頼性向上に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の回転式圧縮機としては特開昭６２
−１９９９９０号公報に示されているものがある。

【０００３】以下図面を参照しながら上記従来の回転式
圧縮機の一例について説明する。図１１は従来の回転式
圧縮機の縦断面図であり、図１２は図１１のＣ−Ｃ線断
面図である。

【０００４】図１１、図１２において、１は密閉ケーシ
ング、１ａは冷媒ガス空間、２は電動機部であり、３は
シャフトであり、主軸３ａ、副軸３ｂ、クランク３ｃよ
りなる。４はシリンダであり、５はシャフトのクランク
３ｃに回転自在に収納されるピストンであり、６はシリ
ンダに設けられた溝内を往復運動するベーンである。

【０００５】７は主軸受、８は副軸受であり、シリンダ
４の端面に固定される。シリンダ４、ピストン５、ベー
ン６、主軸受７、副軸受８により構成される機械部本体
９はシャフト３を介して電動機部２に連結している。

【０００６】また、１０はベーン６の背面とシリンダ４
間に設けられたスプリングである。１１ａ，１１ｂはそ
れぞれシリンダ４内でピストン５、ベーン６、主軸受
７、副軸受８により構成される吸入室と圧縮室である。
１２は副軸３ｂに固定されるコイルバネ１２ａと副軸受
８に固定されるガイド管１２ｂで形成される給油機構で
ある。

【０００７】１４は吸入管であり、副軸受８、シリンダ
４の吸入通路１５を介して吸入室１１ａと連通してい
る。１６は吐出部であり吐出弁（図示せず）を介して密
閉ケーシング１内と連通している。１７は吐出口であり
密閉ケーシング１内に開放している。１８は密閉ケーシ
ング１内の循環油である。

【０００８】以上のように構成された回転式圧縮機につ
いて、以下その動作を説明する。冷却システム（図示せ
ず）から冷媒ガスは、吸入管１４、吸入通路１５より導
かれシリンダ４内の吸入室１１ａに至る。吸入室１１ａ
に至った冷媒ガスは、シャフト３のクランク３ｃに回転
自在に収納されたピストン５とベーン６により仕切られ
た圧縮室１１ｂで、電動機部２の回転に伴うシャフト３
の回転により漸次圧縮される。

【０００９】このとき、ピストン５はシャフト中心の周
りを旋回運動（公転）を行っている。また、ピストン５
は、クランク３ｃに対し回転自在であることから、ピス
トン５はクランク３ｃの周りを回転運動（自転）を行
い、ピストン５とベーン６はこれらの公転と自転により
線接触した状態で摺動し、接触点は常にベーン先端面上
を移動している。

【００１０】圧縮された冷媒ガスは、吐出部１６、吐出
弁（図示せず）を介して密閉ケーシング１内に一旦吐出
された後、吐出口１７を介し冷却システムに吐出され
る。

【００１１】また、密閉ケーシング１内の下部に溜まっ
た潤滑油１８は、給油機構１２の副軸３ｂに固定された
コイルバネ１２ａの回転を伴い、ガイド管１２ｂ内のコ
イルバネ１２ａを介して副軸３ｂに至り、摺動部を潤滑
する。また、ベーン６とシリンダ４間については、ベー
ン６が往復運動する際に密閉ケーシング１内に溜められ
た潤滑油１８に浸ることによりベーン６への給油がなさ
れ、ベーン６とシリンダ４間の摺動部が潤滑、シールさ
れている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、ピストンとベーンの滑り速度が大きくなる
と、ベーンやピストンが摩耗し、信頼性が低下する恐れ
があった。

【００１３】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
で、ベーンとピストンの滑り速度を小さくすることで、
摩耗を防止し、信頼性の高い回転式圧縮機を提供するこ
とを目的とする。

【００１４】さらに、通常の運転状態においてはローラ
ーとピストンとベーンの滑り速度が小さくなるクランク
角、即ち、シリンダ中心に対するクランク中心とベーン
のなす角が９０度と２７０度近傍では滑り速度が零にな
り、このため油膜が薄くなることで金属接触が増大し摩
耗が発生する恐れがあった。

【００１５】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、クランク角９０度と２７０度にベーンとピストンの
間に温度の低い潤滑油を供給することで、滑り速度が低
いときにも油膜が薄くなることを防止することを目的と
する。また、クランク角９０度と２７０度のベーン接触
幅を広くすることで、接触圧力を低減し油膜が薄くなる
ことを防止し、摩耗を防止することを目的とする。

【００１６】さらに、圧縮機の起動時において冷却シス
テムから液冷媒が圧縮機内に流入した場合、ベーンとピ
ストン間の潤滑油は洗い流されるが、従来はこの部分の
給油はベーンとシリンダー間のクリアランスから行って
いるため、摺動部に十分潤滑油が供給されるまでには時
間がかかり、ベーンとピストンは長時間潤滑油無しの状
態で摺動することになり摩耗が発生する可能性があっ
た。

【００１７】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、直接ベーンとピストンの間に給油し液冷媒の流入に
より油膜が失われた場合にも速やかに油膜を生成し、摩
耗を防止することを目的とする。

【００１８】さらに、ピストンとベーンが線接触してい
る部分で圧縮室と吸入室の間をシールしているのでこの
間の圧力差が大きくなるクランク角２７０度付近ではも
れが発生し効率が低下する可能性があった。

【００１９】本発明は、上記上来の課題を解決するもの
で、クランク角２７０度でのベーンとピストンの接触幅
を広くすることで、ベーンとピストン接触部でのシール
を確実なものとし、効率の低下を防止できる回転式圧縮
機を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、密閉ケーシングと電動機部と、シリンダ
と、シリンダの端面に固定された主軸受及び副軸受と、
主軸受及び副軸受内を回転摺動する主軸と副軸及びクラ
ンクを有するシャフトと、クランクの外側に配設された
ピストンと、シリンダ溝部に往復動自在に収納されピス
トンに接する先端面の全摺動面のうち一部の表面粗さが
残りの摺動部の表面粗さと異なるベーンとからなるの
で、ベーンとピストンの滑り速度を小さくすることで、
摩耗を防止できる。

【００２１】また、密閉ケーシングと電動機部と、シリ
ンダと、シリンダの端面に固定された主軸受及び副軸受
と、主軸受及び副軸受内を回転摺動する主軸と副軸及び
クランクを有するシャフトと、クランクの外側に配設さ
れたピストンと、シリンダ溝部に往復動自在に収納され
るベーンと、シリンダーの中心に対するピストンの中心
方向がベーンの往復方向と直角となるときのベーン先端
位置に当接する主軸受あるいは副軸受の端面に一端を開
口しかつ他端を密閉ケーシング底部に貯溜した潤滑油に
開口する連通路とからなるので、クランク角９０度と２
７０度にベーンとピストンの間に温度の低い潤滑油を供
給することで、滑り速度が低いときにも油膜が薄くなる
ことを防止し摩耗を防止するとともに、直接ベーンとピ
ストンの間に給油し液冷媒の流入により油膜を失われた
場合にも速やかに油膜を生成し、摩耗を防止することが
できる。

【００２２】さらに、密閉ケーシングと電動機部と、シ
リンダと、シリンダの端面に固定された主軸受及び副軸
受と、主軸受及び副軸受内を回転摺動する主軸と副軸及
びクランクを有するシャフトと、クランクの外側に配設
されたピストンと、シリンダ溝部に往復動自在に収納さ
れ、かつピストンと当接する先端面のうち摺動方向の中
心線近傍は曲率中心を先端面に対してベーン側に有する
曲面であり、また中心線から離れた両端部は曲率中心を
先端面に対してピストン側に有する曲面であるベーンと
からなるので、クランク角９０度と２７０度の接触幅を
広くすることで、接触圧力を低減し油膜が薄くなること
を防止し摩耗を防止することができる上に、クランク角
２７０度でのベーンとピストンの接触幅を広くすること
で、ベーンとピストン接触部でのシールを確実なものと
し効率の低下を防止することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の発明は、
密閉ケーシングと電動機部と、シリンダと、シリンダの
端面に固定された主軸受及び副軸受と、主軸受及び副軸
受内を回転摺動する主軸と副軸及びクランクを有するシ
ャフトと、クランクの外側に配設されたピストンと、シ
リンダ溝部に往復動自在に収納されピストンに接する先
端面の全摺動面のうち一部の表面粗さが残りの摺動部の
表面粗さと異なるベーンとからなるので、ベーンとピス
トンの滑り速度を小さくすることで、摩耗を防止する作
用を有する。

【００２４】請求項２記載の発明は、密閉ケーシングと
電動機部と、シリンダと、シリンダの端面に固定された
主軸受及び副軸受と、主軸受及び副軸受内を回転摺動す
る主軸と副軸及びクランクを有するシャフトと、クラン
クの外側に配設されたピストンと、シリンダ溝部に往復
動自在に収納されるベーンと、シリンダーの中心に対す
るピストンの中心方向がベーンの往復方向と直角となる
ときのベーン先端位置に当接する主軸受あるいは副軸受
の端面に一端を開口しかつ他端を密閉ケーシング底部に
貯溜した潤滑油に開口する連通路とからなるので、クラ
ンク角９０度と２７０度にベーンとピストンの間に温度
の低い潤滑油を供給することで、滑り速度が低いときに
も油膜が薄くなることを防止し摩耗を防止するととも
に、直接ベーンとピストンの間に給油し液冷媒の流入に
より油膜が失われた場合にも速やかに油膜を生成し、摩
耗を防止する機能を有する。

【００２５】請求項３記載の発明は、密閉ケーシングと
電動機部と、シリンダと、シリンダの端面に固定された
主軸受及び副軸受と、主軸受及び副軸受内を回転摺動す
る主軸と副軸及びクランクを有するシャフトと、クラン
クの外側に配設されたピストンと、シリンダ溝部に往復
動自在に収納されかつピストンと当接する先端面のうち
摺動方向の中心線近傍は曲率中心を先端面に対してベー
ン側に有する曲面とすると共に中心線から離れた両端部
は曲率中心を先端面に対してピストン側に有する曲面で
あるベーンとからなるので、クランク角９０度と２７０
度のベーン接触幅を広くすることで、接触圧力を低減し
油膜が薄くなることを防止し摩耗を防止することができ
る上に、クランク角２７０度でのベーンとピストンの接
触幅を広くすることで、ベーンとピストン接触部でのシ
ールを確実なものとし効率の低下を防止する機能を有す
る。

【００２６】以下本発明の実施の形態について、図１か
ら図１０を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は回転式圧縮機の横断面図であ
る。図２はベーンの外観図、図３はベーンとピストンの
滑り速度を示す特性図である。

【００２７】２０はベーンであり、ピストンに当接する
先端面のうち、クランク角２７０度でピストンに接する
位置近傍部２０ａの表面粗さを残りの摺動部２０ｂの表
面粗さより大きくなっている。

【００２８】以上のように構成された回転式圧縮機につ
いて、以下その動作を説明する。ピストンは公転運動
と、クランクやベーン等との間の作用力のため自転して
おり、ベーンとピストン間の滑りが生じている。滑りが
存在することで、摺動部には潤滑油が引き込まれ、油膜
圧力が発生する一方、滑り速度があまりに大きくなると
摩耗が進む可能性がある。

【００２９】従来、滑り速度がもっとも大きくなるのは
クランク角２７０度から３６０度の間であるが、本実施
例においてはクランク角２７０度におけるベーンの接触
部２０ａの表面粗さを他の部分２０ｂより大きくするこ
とで、このクランク角での摩擦係数は他の部分より大き
くなり、滑りを抑制する方向の摩擦力がより大きく作用
し、滑り速度が大きかった２７０度から３６０度の間の
滑り速度は小さくすることができ、摩耗が防止できる。

【００３０】（実施の形態２）図４は回転式圧縮機の縦
断面図である。図５、６、７、８はそれぞれクランク角
０、１８０、２７０、３６０度におけるＢ−Ｂ線におけ
る要部断面図である。

【００３１】２１は副軸２２内に設けた連通路であり、
シリンダー４の中心４ａに対する前記ピストン５の中心
５ａの方向がベーン６の往復方向と直角となるときのベ
ーン６先端位置に当接する副軸受２２の端面の開口部２
１ａに一端を開口し、他端は密閉ケーシング１底部に貯
溜した潤滑油１８中の開口部２１ｂで開口する。

【００３２】以上のように構成された回転式圧縮機につ
いて、以下その動作を説明する。クランク角９０度にお
いて連通路２１の開口部２１ａは圧縮室１１ｂに開口
し、連通路を介して圧縮室１１ｂと密閉ケーシング１底
部の潤滑油１８が連通する。また、クランク角２７０度
において、連通路２１の開口部２１ａは吸入室１１ａに
開口し、連通路を介して吸入室１１ａと密閉ケーシング
１底部の潤滑油１８が連通する。これらの場合、圧縮室
１１ｂおよび吸入室１１ａ内の方が密閉ケーシング１内
空間１ａより圧力が低いため、連通路２１を通って潤滑
油が流入する。一方、０度や１８０度といったこれ以外
のクランク角では開口部２１ａはピストン５あるいはベ
ーン６により封止されているため、潤滑油の流入はな
い。

【００３３】通常の運転条件ではクランク角９０度と２
７０度近傍でピストンとベーンの滑り速度が零となる
が、このような油膜生成能力が小さくなり油膜が薄くな
る場合には、開口部２１ａから流入した潤滑油が開口部
近傍のピストン５とベーン６の接触部に供給される。供
給される潤滑油は、圧縮室内に比べ温度が低く粘度の高
いために、ベーンとピストンの摺動部の油膜厚さが厚く
なり、金属接触の発生は低減されるため摩耗を防止する
ことができる。

【００３４】なお、９０度、２７０度以外の滑り速度が
存在する領域では油膜の生成能力が高いが、連通路２１
開口部２１ａが封止されているため、給油は行われな
い。

【００３５】また、圧縮機の起動時等に冷却システムか
ら液冷媒が流入し、ピストンとベーンの間の油膜が失わ
れた場合にも、摺動部へ直接循環油を供給することがで
きるため速やかに油膜を生成することができるため、油
膜が無い状態で長時間運転されることはなく、摩耗を防
止することができる。

【００３６】なお、以上の説明は連通路２１を副軸受２
２内に設けたが、これ以外の主軸受等に設けても同様に
実施し可能である。

【００３７】（実施の形態３）図９は回転式圧縮機の要
部断面図である。図１０はベーンを示すが外観図であ
る。

【００３８】２４はベーンであり、クランク角９０度と
２７０度におけるピストンとの接触部２４ａ、２４ｂを
境に異なる曲率となっている。２４ａと２４ｂの間の２
４ｄでは先端面よりベーン側の２４ｃを中心とした曲面
となっている。また、ベーン先端面の両端２４ｅ、２４
ｆの曲率はピストン外径と略一致し、曲率中心はそれぞ
れ９０度と２７０度でのピストンの中心であり、先端面
よりピストン側にある。従って、曲面の接続部２４ａ、
２４ｂでは接続部での法線上に両曲面の曲率の中心が位
置することから、それぞれの曲面は滑らかにつながって
いる。

【００３９】以上のように構成された回転式圧縮機につ
いては、以下その動作を説明する。ベーンとピストンは
線接触しながら、接触部は２４ｄ上を２４ａと２４ｂの
間を往復する。通常の運転条件ではクランク角９０度と
２７０度近傍でピストンとベーンの滑り速度が零となり
油膜生成能力が小さくなり油膜が薄くなるが、９０度と
２７０度では２４ｅ、２４ｆもピストンに接触し、ピス
トンとベーンの接触幅は大きくなり、面圧を低減でき油
膜の生成を促進できる。

【００４０】また、クランク角２７０度辺りでは圧縮室
内の圧力が大きく、吸入室との圧力差も大きくなる。と
ころが、吸入室と圧縮室の間のベーンとピストンの接触
部分には２４ｅが含まれ面接触となっているため、シー
ル距離が長くなり、もれによるが効率の悪化を防止する
ことができる。

【００４１】なお、以上の説明は曲面の接続部をベーン
にピストンがクランク角９０度および２７０度で接する
位置としたが、これ以外の角度で接する位置を接続部と
しても同様に実施可能である。

【００４２】

【発明の効果】以上のように本発明は、密閉ケーシング
と電動機部と、シリンダと、シリンダの端面に固定され
た主軸受及び副軸受と、主軸受及び副軸受内を回転摺動
する主軸と副軸及びクランクを有するシャフトと、クラ
ンクの外側に配設されたピストンと、シリンダ溝部に往
復動自在に収納されたピストンに接する先端面の全摺動
面のうち一部の表面粗さが残りの摺動部の表面粗さと異
なるベーンとからなるので、ベーンとピストンの滑り速
度を小さくすることで、摩耗を防止する効果が得られ
る。

【００４３】また、密閉ケーシングと電動機部と、シリ
ンダと、シリンダの端面に固定された主軸受及び副軸受
と、主軸受及び副軸受内を回転摺動する主軸と副軸及び
クランクを有するシャフトと、クランクの外側に配設さ
れたピストンと、シリンダ溝部に往復動自在に収納され
るベーンと、シリンダーの中心に対するピストンの中心
方向がベーンの往復方向と直角となるときのベーン先端
位置に当接する主軸受あるいは副軸受の端面に一端を開
口しかつ他端を密閉ケーシング底部に貯溜した潤滑油に
開口する連通路とからなるので、クランク角９０度と２
７０度にベーンとピストンの間に温度の低い潤滑油を供
給することで、滑り速度が低いときにも油膜が薄くなる
ことを防止し摩耗を防止するとともに、直接ベーンとピ
ストンの間に給油し液冷媒の流入により油膜が失われた
場合にも速やかに油膜を生成し、摩耗を防止する効果が
得られる。

【００４４】さらに、密閉ケーシングと電動機部と、シ
リンダと、シリンダの端面に固定された主軸受及び副軸
受と、主軸受及び副軸受内を回転摺動する主軸と副軸及
びクランクを有するシャフトと、クランクの外側に配設
されたピストンと、シリンダ溝部に往復動自在に収納さ
れかつピストンと当接する先端面のうち摺動方向の中心
線近傍は曲率中心を先端面に対してベーン側に有する曲
面であり、また、中心線から離れた両端部は曲率中心を
先端面に対してピストン側に有する曲面であるベーンと
からなるので、クランク角９０度と２７０度の接触幅を
広くすることで、接触圧力を低減し油膜を薄くなること
を防止し摩耗を防止することができる上に、クランク角
２７０度でのベーンとピストンの接触幅を広くすること
で、ベーンとピストン接触部でのシールを確実なものと
し効率の低下を防止する効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による回転式圧縮機を示
す縦断面図

【図２】同実施例の外観面図

【図３】同実施例における滑り速度を示す特性図

【図４】本発明の一実施の形態による回転式圧縮機を示
す縦断面図

【図５】同実施例によるＢ−Ｂ線における要部断面図

【図６】同実施例によるＢ−Ｂ線における要部断面図

【図７】同実施例によるＢ−Ｂ線における要部断面図

【図８】同実施例によるＢ−Ｂ線における要部断面図

【図９】本発明の一実施の形態による回転式圧縮機を示
す要部断面図

【図１０】同実施例による外観図

【図１１】従来の回転式圧縮機の縦断面図

【図１２】図１１のＣ−Ｃ線断面図

【符号の説明】

１ 密閉ケーシング ２ 電動機部 ３ シャフト ３ａ 主軸 ３ｂ 副軸 ３ｃ クランク ４ シリンダ ５ ピストン ６ ベーン ７ 主軸受 ８ 副軸受 １８ 潤滑油 ２０ ベーン ２１ 連通路 ２４ ベーン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉ケーシングと電動機部と、シリンダ
   と、前記シリンダの端面に固定された主軸受及び副軸受
   と、前記主軸受及び副軸受内を回転摺動する主軸と副軸
   及びクランクを有するシャフトと、前記クランクの外側
   に配設されたピストンと、前記シリンダ溝部に往復動自
   在に収納され前記ピストンに接する先端面の全摺動面の
   うち一部の表面粗さが残りの摺動部の表面粗さと異なる
   ベーンとからなる回転式圧縮機。
2. 【請求項２】 密閉ケーシングと電動機部と、シリンダ
   と、前記シリンダの端面に固定された主軸受及び副軸受
   と、前記主軸受及び副軸受内を回転摺動する主軸と副軸
   及びクランクを有するシャフトと、前記クランクの外側
   に配設されたピストンと、前記シリンダ溝部に往復動自
   在に収納されるベーンと、前記シリンダーの中心に対す
   る前記ピストンの中心方向がベーンの往復方向と直角と
   なるときのベーン先端位置に当接する前記主軸受あるい
   は前記副軸受の端面に一端を開口しかつ他端を密閉ケー
   シング底部に貯溜した潤滑油に開口する連通路とからな
   る回転式圧縮機。
3. 【請求項３】 密閉ケーシングと電動機部と、シリンダ
   と、前記シリンダの端面に固定された主軸受及び副軸受
   と、前記主軸受及び副軸受内を回転摺動する主軸と副軸
   及びクランクを有するシャフトと、前記クランクの外側
   に配設されたピストンと、前記シリンダ溝部に往復動自
   在に収納され、かつピストンと当接する先端面のうち摺
   動方向の中心線近傍は曲率中心を先端面に対してベーン
   側に有する曲面であり、また中心線から離れた両端部は
   曲率中心を先端面に対して前記ピストン側に有する曲面
   であるベーンとからなる回転式圧縮機。