JPH10169583A - ロータリー圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブレード全体を圧縮気体及びミスト状の潤滑
油に晒し、ブレードの摺動抵抗を低減して摩擦熱による
焼付きを防止する。 【解決手段】 ローラ（２０）に一体に突設され、シリ
ンダのブレード摺動溝に挿入されて回動挟持体（２２）
で摺動及び揺動可能に挟持されるブレード（２１）に、
溝（２８）をブレード（２１）先端側に開口するように
形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、偏心回転可能なロ
ーラにブレードが一体に突設されたピストンを備えたロ
ータリー圧縮機の改良に関し、特にブレード周りの潤滑
及び冷却対策に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、例えば特開平７−２７０７４号
公報等に開示されているようなロータリー圧縮機では、
図８〜１０に示すように、シリンダ（ａ）のシリンダ室
（ｂ）に配置されるピストン（ｃ）がローラ（ｄ）とブ
レード（ｅ）との一体物であり、上記ローラ（ｄ）から
一体に突出するブレード（ｅ）は上記シリンダ（ａ）に
形成されたブレード摺動溝（ｆ）に挿入され、該ブレー
ド摺動溝（ｆ）内に配置された回動挟持体（ｇ）を構成
する２つの挟持部材（ｈ），（ｈ）で摺動及び揺動可能
に挟持されている。

【０００３】そして、上記シリンダ室（ｂ）を上記ブレ
ード（ｅ）で吸入室（ｉ）と圧縮室（ｊ）とに区画し、
上記ローラ（ｄ）の偏心回転運動と上記ブレード（ｅ）
の摺動及び揺動運動とにより、気体を上記吸入室（ｉ）
に吸入する一方、上記圧縮室（ｊ）で圧縮するようにな
っている。なお、図９では、ローラ（ｄ）が上死点にあ
り、シリンダ（ｂ）全体が吸入室（ｉ）になっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ブレード
（ｅ）は２つの挟持部材（ｈ），（ｈ）に挟持されて摺
動することから、ブレード（ｅ）の摺動をスムーズに行
わせることが当然に要求される。

【０００５】しかし、上記ブレード（ｅ）と各挟持部材
（ｈ）とは常に面接触していることから、摺動抵抗を低
減するとはいってもそれには自ずと限界があり、必ずし
も満足の行くものではなかった。

【０００６】また、摺動抵抗の低減効果が余り期待でき
ないということは、高速、高荷重の下で摺動するブレー
ド（ｅ）においては摩擦熱が発生し易いということでも
あり、摩擦熱がこもると焼付きが発生して信頼性が低下
することになる。

【０００７】特に、ブレード（ｅ）の各挟持部材（ｈ）
に対する摺接箇所は、ローラ（ｄ）の偏心回転運動に伴
って変わり、ブレード（ｅ）の先端側と基端側とには交
互に各挟持部材（ｈ）で覆われない箇所が生ずるが、常
に各挟持部材（ｈ）で覆われている箇所も生ずる。そし
て、ブレード（ｅ）の先端側及び基端側は各挟持部材
（ｈ）で覆われなくなった時には、圧縮気体及びそれに
混合されているミスト状の潤滑油に晒されて冷却されか
つ潤滑性が補充されるが、常に各挟持部材（ｈ）で覆わ
れている箇所は圧縮気体及びミスト状の潤滑油に晒され
ず、どうしても摩擦熱がこもって焼付きが発生してしま
うことは否めない。

【０００８】その箇所とは、ブレード（ｅ）の最大スト
ークであるローラ（ｄ）が上死点（図９参照）にある時
と下死点にある時（図１０参照）において、各挟持部材
（ｈ）で覆われているＳ１領域である。つまり、前者の
場合にはブレード（ｅ）先端側のＳ２領域が各挟持部材
（ｈ）からブレード摺動溝（ｆ）に露出するが、後者の
場合には逆にブレード（ｅ）基端側のＳ３領域が各挟持
部材（ｈ）からブレード摺動溝（ｆ）に露出し、したが
って、ブレード（ｅ）の先端側のＳ２領域と基端側のＳ
３領域を除くＳ１領域が常に各挟持部材（ｈ）で覆われ
ている箇所となる。

【０００９】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、ブレード全体を圧縮気
体及びそれに混合されているミスト状の潤滑油に晒し、
ブレードの摺動抵抗を低減して摩擦熱による焼付きを防
止することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、ブレードと該ブレードを摺動及び揺動可
能に挟持する回動挟持体との間に非摺接部を設けたこと
を特徴とする。

【００１１】具体的には、本発明は、図６及び図７に示
すように、偏心回転可能なローラ（２０）に矩形板状の
ブレード（２１）が半径方向外方に一体に突設されたピ
ストン（１９）を備え、上記ローラ（２０）をシリンダ
（１２）のシリンダ室（１１）に配置するとともに、上
記ブレード（２１）を上記シリンダ（１２）に形成され
たブレード摺動溝（１２ｄ）に挿入して回動挟持体（２
２）で摺動及び揺動可能に挟持し、上記ローラ（２０）
をシリンダ室（１１）で偏心回転させるとともに、上記
ブレード（２１）を摺動させつつ揺動させることによ
り、上記シリンダ室（１１）をブレード（２１）で吸入
室（１１ａ）と圧縮室（１１ｂ）とに区画し、気体を吸
入室（１１ａ）に吸入する一方、圧縮室（１１ｂ）で圧
縮するロータリー圧縮機を対象とし、次のような解決手
段を講じた。

【００１２】すなわち、本発明の第１の解決手段は、図
１〜５に示すように、上記ブレード（２１）と回動挟持
体（２２）との間に空間をブレード（２１）先端側に開
口するよう設けたことを特徴とする。

【００１３】本発明の第２の解決手段は、第１の解決手
段において、図１〜４に示すように、ブレード（２１）
又は回動挟持体（２２）に形成された溝（２８，２９，
３１）で空間を構成したことを特徴とする。

【００１４】本発明の第３の解決手段は、第１の解決手
段において、図５に示すように、回動挟持体（２２）に
形成された切欠部（３０）で空間を構成したことを特徴
とする。

【００１５】上記の構成により、本発明の第１〜３の解
決手段では、ローラ（２０）がシリンダ（１１）で偏心
回転し、この偏心回転運動に伴いブレード（２１）がブ
レード摺動溝（１２ｄ）内で回動挟持体（２２）に挟持
されて摺動しつつ揺動する。これにより、上記シリンダ
室（１１）がブレード（２１）によって吸入室（１１
ａ）と圧縮室（１１ｂ）とに区画され、吸入室（１１
ａ）に吸入された気体が圧縮室（１１ｂ）で圧縮され
る。

【００１６】この際、上記ブレード（２１）と回転挾持
体（２２）との間の空間（溝（２８，２９，３１）、切
欠部（３０））には、上記ブレード摺動溝（１２ｄ）内
の圧縮気体及びそれに混合されているミスト状の潤滑油
（Ｏ）がブレード（２１）先端側から流入し、ブレード
（２１）と回転挟持体（２２）とが常に圧縮気体及びミ
スト状の潤滑油（Ｏ）に晒されて冷却されかつ潤滑性が
確保される。よって、ブレード（ｅ）が高速、高荷重の
下で摺動する条件下でも、該ブレード（２１）の摺動抵
抗は低くてブレード（ｅ）には摩擦熱が発生し難く、摩
擦熱がこもることによる焼付きが防止されて信頼性が向
上する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて説明する．図６及び図７は、本発明の
実施の形態に係るロータリー圧縮機の全体構成を示す。
図６及び図７において、（１）はケーシングであって、
該ケーシング（１）は、円筒形の中間筒体（２）の上端
開口部を上蓋（３）で、下端開口部を下蓋（４）でそれ
ぞれ覆って内部が密閉された密閉構造に構成され、上記
中間筒体（２）の下端寄りにはケーシング（１）内に気
体を導入する吸入管（５）が接続されているとともに、
上記上蓋（３）にはケーシング（１）内で圧縮された高
圧の圧縮気体を外部に吐出する吐出管（６）が接続され
ている。

【００１８】上記ケーシング（１）の下端寄りには、気
体を吸入圧縮する圧縮機構（７）が上記吸入管（５）に
対応して配置されているとともに、その上方には該圧縮
機構（７）を作動させる駆動機構（８）が内部空間のほ
ぼ全域を占めるように配置されている。そして、上記ケ
ーシング（１）の下端部分の空間（下蓋（４）部分）を
潤滑油（Ｏ）を貯溜する油溜め部（９）とし、その他の
空間を圧縮気体を貯溜する貯溜空間（１０）としてい
る。

【００１９】上記圧縮機構（７）は、横断面円形のシリ
ンダ室（１１）を有するシリンダ（１２）を備えてな
り、該シリンダ（１２）の上下両面には、中央にボス状
の軸受部（１３ａ）を有するフロントヘッド（１３）
と、同じく中央にボス状の軸受部（１４ａ）を有するリ
ヤヘッド（１４）とが複数本のボルト（１５），（１
５），…で締結され、上記シリンダ室（１１）を密閉し
ている。また、上記シリンダ（１２）はケーシング
（１）の中間筒体（２）内壁に固定され、ケーシング
（１）内に水平に安定して支持されている。なお、上記
フロントヘッド（１３）の軸受部（１３ａ）周りには、
マフラー部材（１６）が円環状の隙間をあけて取り付け
られている。

【００２０】上記シリンダ（１２）には吸入ポート（１
２ａ）が開設され、該吸入ポート（１２ａ）により上記
吸入管（５）とシリンダ室（１１）とを連通している。
また、上記シリンダ（１２）の吸入ポート（１２ａ）側
方には吐出ポート（１２ｂ）が開設され、該吐出ポート
（１２ｂ）はその背面側に形成された凹所（１２ｃ）に
連通し、該凹所（１２ｃ）は、上記フロントヘッド（１
３）に形成された貫通孔（図示せず）によって上記貯溜
空間（１０）に連通しており、これにより、上記シリン
ダ室（１１）が貯溜空間（１０）に連通している。

【００２１】上記凹所（１２ｃ）には、板ばね状の吐出
弁（１７）が上記吐出ポート（１２ｂ）を開閉可能にピ
ン（１８）で支持されて配置され、上記貯溜空間（１
０）に吐出された圧縮気体がシリンダ室（１１）に逆流
しないようになされている。

【００２２】上記シリンダ（１２）のシリンダ室（１
１）にはピストン（１９）が配置され、該ピストン（１
９）は、円形の挿着孔（２０ａ）を有する円環状のロー
ラ（２０）と、該ローラ（２０）の側壁に半径方向外方
に一体に突設された矩形板状のブレード（２１）とで構
成され、上記ローラ（２０）は、後述するクランク軸
（２６）によってシリンダ室（１１）に偏心配置されて
いる。

【００２３】上記シリンダ（１２）の吸入ポート（１２
ａ）と吐出ポート（１２ｂ）との間には、シリンダ半径
方向外方に延びるブレード摺動溝（１２ｄ）が形成さ
れ、該ブレード摺動溝（１２ｄ）の手前側には真円形状
の膨出凹部（１２ｅ）が形成され、該膨出凹部（１２
ｅ）には、回動挟持体（２２）を構成する２つの半円ブ
ロック形状の挟持部材（２３），（２３）が回動中心
（Ｑ）回りに回動可能に配置されている。そして、上記
ピストン（１９）のブレード（２１）は、上記ブレード
摺動溝（１２ｄ）に挿入されて上記挟持部材（２３），
（２３）で両側からシリンダ半径方向に摺動可能に挟持
されているとともに、回動挟持体（２２）の自転により
その回動中心（Ｑ）回りに揺動するようになっている。

【００２４】一方、上記駆動機構（８）は、ステータ
（２４）とローラ（２５）とで構成された電動モータを
備えてなり、上記ステータ（２４）はケーシング（１）
の中間筒体（２）内壁に固定支持され、上記ローラ（２
５）はステータ（２４）の内側に周方向に隙間をあけて
同心円状に配置されている。さらに、上記ロータ（２
５）の内側にはクランク軸（２６）の上半部分が軸心
（Ｐ）回りに回転一体に装着され、該クランク軸（２
６）の下半部分は上記フロントヘッド（１３）及びリヤ
ヘッド（１４）の両軸受部（１３ａ），（１４ａ）に回
転可能に嵌挿支持されている。また、上記クランク軸
（２６）には軸心方向に延びる油通路（２６ａ）が形成
され、クランク軸（２６）の下端には遠心式の油ポンプ
（２７）が装着されている。該油ポンプ（２７）は上記
油溜め部（９）の潤滑油（Ｏ）に常時浸漬され、クラン
ク軸（２６）の回転に応じて潤滑油（Ｏ）を上記油通路
（２６ａ）に吸い上げて上記圧縮機構（７）及び駆動機
構（８）の各摺動箇所に供給するようになっている。

【００２５】上記クランク軸（２６）の下端寄りには偏
心軸部（２６ｂ）が形成され、該偏心軸部（２６ｂ）は
上記シリンダ室（１１）に位置してピストン（１９）の
ローラ（２０）の挿着孔（２０ａ）に回転一体に挿着さ
れ、上記クランク軸（２６）の軸心（Ｐ）回りの回転に
より、上記ローラ（２０）をシリンダ室（１１）で偏心
回転させ、ブレード（２１）によりシリンダ室（１１）
を吸入室（１１ａ）と圧縮室（１１ｂ）とに区画するよ
うになっている。この吸入室（１１ａ）及び圧縮室（１
１ｂ）の容積は、ローラ（２０）の偏心回転運動により
漸次相対変化するものであり、ローラ（２０）が吸入ポ
ート（１２ａ）及び吐出ポート（１２ｂ）を同時に閉塞
する上死点の位置にある時は、シリンダ室（１１）全体
が吸入室（１１ａ）となる一方、それと１８０°反対の
下死点の位置にローラ（２０）がある時は、吸入室（１
１ａ）と圧縮室（１１ｂ）との容積がブレード（２１）
を境に均等になるようになっている。

【００２６】図１及び図２に示すように、本発明の特徴
として、上記ピストン（１９）のブレード（２１）両側
面には、空間としての横長矩形の溝（２８），（２８）
がブレード（２１）先端側に開口するよう先端から中程
に亘って形成され、上記ブレード（２１）と回転挟持体
（２２）の各挟持部材（２３）とは上記溝（２８）部分
で互いに接触せず、ブレード摺動溝（１２ｄ）内の圧縮
気体やそれにミスト状の混合されている潤滑油（Ｏ）に
常に晒されるようになっている。

【００２７】図３〜５は上記空間の別の形態を示す第１
〜３変形例であり、図３に示す第１変形例は、楔形の溝
（２９），（２９）をブレード（２１）にその先端側に
開口するよう先端から中程に亘って形成したものであ
る。

【００２８】図４に示す第２変形例は、切欠部（３０）
をブレード（２１）にその先端側に開口するよう先端か
ら中程に亘って横長矩形に切欠き形成したものである。

【００２９】図５に示す第３変形例は、横長矩形の溝
（３１），（３１）を回転挟持体（２２）の両挟持部材
（２３），（２３）の各々の側面にブレード（２１）先
端側に開口するよう先端から中程に亘って形成したもの
である。

【００３０】これらの各例は空間の形態が異なるが、い
ずれも同様に機能するものである。

【００３１】このように構成されたロータリー圧縮機
は、例えば空気調和装置の冷媒回路において冷媒ガスを
圧縮するために用いられる。この場合、冷媒ガスが蒸発
器から吸入管（５）を経てシリンダ室（１１）の吸入室
（１１ａ）に吸入され、吸入された冷媒ガスはローラ
（２０）の偏心回転運動に伴い圧縮室（１１ｂ）で圧縮
され、高圧状態となって吐出ポート（１２ｂ）からフロ
ントヘッド（１３）の軸受部（１３ａ）とマフラー部材
（１６）との間の隙間を経て貯溜空間（１０）に吐出さ
れ、吐出管（６）を経て凝縮器に吐出される。この間、
圧縮室（１１ｂ）では冷媒ガスは潤滑油（Ｏ）が混入さ
れた混合ガスの状態で圧縮されるため、貯溜空間（１
０）では潤滑油（Ｏ）がミスト状態で飛散しており、こ
のミスト状態の潤滑油（Ｏ）は冷媒ガスから分離して油
溜め部（９）に回収される。

【００３２】この際、ブレード（２１）は、ローラ（２
０）の偏心回転運動に伴い回動挟持体（２２）の挟持部
材（２３），（２３）間を摺動しながら回動挟持体（２
２）の回動中心（Ｑ）を中心として揺動する。

【００３３】そして、摺動溝（１２ｄ）内の圧縮気体及
びそれに混合されているミスト状の潤滑油（Ｏ）がブレ
ード（２１）先端側から、図１及び図２に示す実施の形
態ではブレード（２１）の溝（２８）に流入し、図３に
示す第１変形例ではブレード（２１）の溝（２９）に流
入し、図４に示す第２変形例ではブレード（２１）の切
欠部（３０）に流入し、図５に示す第３変形例では各挟
持部材（２３）の溝（３１）に流入する。

【００３４】したがって、ブレード（２１）と回動挟持
体（２２）の各挟持部材（２３）との摺動箇所を、上記
溝（２８，２９，３１）又は切欠部（３０）に流入した
圧縮気体及びミスト状の潤滑油（Ｏ）に常に晒すことが
でき、ブレード（２１）を効率良く冷却することができ
るとともに潤滑性を十分に確保することができ、これに
より、ブレード（２１）が高速、高荷重の下で摺動する
条件下でも、該ブレード（２１）の摺動抵抗を低く抑え
てブレード（２１）に対する摩擦熱の発生を少なくで
き、摩擦熱がこもることによる焼付きを防止して信頼性
を向上させることができる。

【００３５】なお、上記実施例では、ブレード（２１）
と回動挟持体（２２）の各挟持部材（２３）とを接触し
ないようにする空間として４種類の形態を示したが、こ
れに限らず、例えばブレード（２１）の両側面又は各挟
持部材（２３）の側面に複数本の細い線状の溝を形成す
るなど、ブレード摺動溝（１２ｄ）内の圧縮気体及びミ
スト状の潤滑油（Ｏ）をブレード（２１）先端側から基
端側に亘って流入できる形態であればその形態は問わな
い。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ブレード（２１）又は回動挟持体（２２）に溝（２８，
２９，３１）を形成したり、回動挟持体（２２）に切欠
部（３０）を形成するなどして、ブレード（２１）と回
動挟持体（２２）との間にブレード（２１）先端側に開
口する空間を設けた。したがって、ブレード摺動溝（１
２ｄ）内のブレード（２１）先端側から空間に流入した
圧縮気体及びミスト状の潤滑油（Ｏ）によってブレード
（２１）と回動挟持体（２２）との摺動部分を常に冷却
するとともに該摺動部分の潤滑性を確保でき、低摺動抵
抗及び低摩擦熱によって該摺動部分の焼付きを防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るロータリー圧縮機に
おける圧縮機構を構成するピストンのブレードの斜視図
である。

【図２】本発明の実施の形態に係るロータリー圧縮機に
おける圧縮機構を構成するピストンのブレードを回動挟
持体に装着した状態を示す平面図である。

【図３】第１変形例として楔形の溝を形成したブレード
の側面図である。

【図４】第２変形例として切欠部を形成したブレードの
斜視図である。

【図５】第３変形例として溝を形成した回動挟持体の斜
視図である。

【図６】ロータリー圧縮機の全体構成を示す縱断面図で
ある。

【図７】図６のVII −VII 線における断面図である。

【図８】従来例のブレードの斜視図である。

【図９】従来例においてピストンが上死点に達した際の
ブレードの回動挟持体に対する装着状態を示す平面図で
ある。

【図１０】従来例においてピストンが下死点に達した際
のブレードの回動挟持体に対する装着状態を示す平面図
である。

【符号の説明】

（１１） シリンダ室 （１１ａ） 吸入室 （１１ｂ） 圧縮室 （１２） シリンダ （１２ｄ） ブレード摺動溝 （１９） ピストン （２０） ローラ （２１） ブレード （２２） 回動挟持体 （２８，２９，３１） 溝（空間） （３０） 切欠部（空間）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 偏心回転可能なローラ（２０）に矩形板
   状のブレード（２１）が半径方向外方に一体に突設され
   たピストン（１９）を備え、 上記ローラ（２０）をシリンダ（１２）のシリンダ室
   （１１）に配置するとともに、上記ブレード（２１）を
   上記シリンダ（１２）に形成されたブレード摺動溝（１
   ２ｄ）に挿入して回動挟持体（２２）で摺動及び揺動可
   能に挟持し、 上記ローラ（２０）をシリンダ室（１１）で偏心回転さ
   せるとともに、上記ブレード（２１）を摺動させつつ揺
   動させることにより、上記シリンダ室（１１）をブレー
   ド（２１）で吸入室（１１ａ）と圧縮室（１１ｂ）とに
   区画し、気体を吸入室（１１ａ）に吸入する一方、圧縮
   室（１１ｂ）で圧縮するロータリー圧縮機であって、 上記ブレード（２１）と回動挟持体（２２）との間に
   は、空間がブレード（２１）先端側に開口するよう設け
   られていることを特徴とするロータリー圧縮機。
2. 【請求項２】 空間は、ブレード（２１）又は回動挟持
   体（２２）に形成された溝（２８，２９，３１）である
   ことを特徴とする請求項１記載のロータリー圧縮機。
3. 【請求項３】 空間は、回動挟持体（２２）に形成され
   た切欠部（３０）であることを特徴とする請求項１記載
   のロータリー圧縮機。