JPH10259786A - ロータリ圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷凍冷蔵庫や空調機に使用されるローラ溝付
きロータリ圧縮機において、ベーンの先端Ｒ部が滑らか
にローラ溝の中で摺動でき、信頼性が高いロータリ圧縮
機を実現すること。 【解決手段】 ベーン３２のエッジ３５、３６を常にロ
ーラ溝３３の外に位置させること、あるいは、ローラ溝
３３の肩部３７，３８にＲを付けること、あるいは、ベ
ーン３２の先端Ｒ部３４の中心を吐出室側に近づけるこ
と、あるいは、ベーン３２の先端Ｒ部３４の肩部にＲ部
を設けてエッジ３５，３６を無くすことにより、ベーン
３２の先端Ｒ部３４の両端に形成されるエッジ３５，３
６にうち、少なくとも吸入室側のエッジがローラ溝３３
と接触摺動しないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冷凍冷蔵庫や空調機
等に用いられるロータリ圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロータリ圧縮機はそのコンパクト性や構
造が簡単なことから、冷凍冷蔵庫や空調機などに多く使
用されている。圧縮機の主要構成部品であるベーンやロ
ーラなどの圧縮機構部は、例えば、川平著、密閉型冷凍
機（平成５年）第１４貢、図６．１に記載されている。

【０００３】以下に、従来のロータリ圧縮機の圧縮機構
部の構成を図９，図１０を用いて説明する。密閉容器内
（図示せず）には、クランク軸１とシリンダ２と先端に
Ｒ部を有するベーン３とローラ４とからなる圧縮機構部
が構成されている。クランク軸１は、クランク軸１とシ
リンダ２の中心Ｑからｅだけ偏心したＰを中心とする偏
心部５を有しており、ローラ４は偏心部５に嵌合されて
いる。ベーン３はシリンダ２のベーン溝６に挿入されて
おり、かつその先端は、スプリング７によるばね力およ
びシリンダ２の内外の圧力差による力によってローラ４
の外周面に押し付けられており、シリンダ２とローラ４
により形成される空間を吸入室８と吐出室９に分割して
いる。

【０００４】このように構成された従来のロータリ圧縮
機は、電動機（図示せず）によりクランク軸１が回転す
ることにより、ローラ４の中心はクランク軸１の偏心部
５とともに偏心回転し、それと同時に、ローラ４は偏心
部５のまわりを不規則な向きと速度で自転回転運動す
る。また、ベーン３はベーン溝６に沿って往復運動し、
ベーン３の先端Ｒ部とローラ４の外周面は接触摺動をす
る。

【０００５】以上のような構成ではベーン３の先端Ｒ部
とローラ４の外周面の摺動条件は線接触であるため摺動
面圧が高く、また、摺動速度がゼロとなる瞬間があり油
膜が形成されにくいため、摩耗が問題となっていた。

【０００６】これを改善する目的で、例えば実開昭５５
−１８０９８９号等に記載されているように、ローラ４
外周面に図１０に示すようなＲ形状のローラ溝１０を設
け、ベーン３の先端Ｒ部をローラ溝１０に押圧すること
により、ベーン３の先端Ｒ部の摺動条件を面接触とし、
摺動条件を改善して摩耗を低減する構成が考案されてい
る。このような構成の場合、ベーン３の先端Ｒ部とロー
ラ溝１０は揺動運動による接触摺動を行う。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、図１０に
示したローラにローラ溝を設けた従来のロータリ圧縮機
において、ローラの偏心回転に伴いベーンの先端のＲ部
とローラ溝は揺動運動による接触摺動を行うが、ベーン
先端のエッジ部分がローラ溝と一時的にでも接触摺動す
る場合、ローラ溝を激しく摩耗させる可能性がある。ま
た、ベーンの吸入室側と吐出室側の側面の圧力差によ
り、ローラ溝では吐出室側よりも吸入室側の摺動面圧が
高くなる。従って、ローラ溝とベーンの先端Ｒ部の摺動
条件は、ローラ溝の吐出室側よりも吸入室側でより厳し
くなる傾向がある。

【０００８】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、少なくともベーンの吸入室側のエッジが、ローラ溝
と接触摺動するのを防止して信頼性の高いロータリー圧
縮機を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、ローラの揺動角ξ、ベーンの先端Ｒ部
の先端とエッジがベーンの先端Ｒ部の中心のまわりに成
す角α、ローラ溝の底とローラ溝の肩部がベーンの先端
Ｒ部の中心のまわりに成す角βが、αーβ＞ξを満たす
ような構成とすることにより、あるいは、ローラ溝の肩
部にＲ部を成形することにより、ベーンの先端Ｒ部とロ
ーラ溝が揺動運動する際、ベーンのエッジがローラ溝と
接触摺動しないようにする。

【００１０】あるいは、ベーンの先端Ｒ部の中心をベー
ンの吸入室側と吐出室側の両側面から等しい距離の位置
よりも吐出室側の側面に近づけた位置とすることによ
り、ベーンの先端Ｒ部とローラ溝が揺動運動する際、ベ
ーンの吸入室側のエッジがローラ溝と接触摺動しないよ
うにする。また、このとき、ローラ溝の吐出室側肩部に
Ｒ部を設けて、ベーンの吐出室側エッジがローラ溝に接
触摺動しないようにする。

【００１１】あるいは、ベーンのエッジのうち少なくと
も前記吸入室側のエッジにＲ部を設け、ベーンのエッジ
によりローラ溝が摩耗するのを防止する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図１から図８を用いて説明する。

【００１３】本発明の実施の形態のロータリー圧縮機の
構成はローラとベーンなど一部を除いて図９、図１０で
説明した従来例と概略同様な構成であり、本発明の実施
の形態において前述の従来例について説明した構成部分
と同様な部分については、同一符号を付し、その説明を
省略する。 （実施の形態１）図１にローラ２１の揺動角ξが吸入室
８側に最大となるときのベーン２２とローラ２１の位置
関係を、図２に図１のＡで示した範囲のローラ溝２３付
近の拡大図を示す。ローラ溝２３はベーン２２の先端Ｒ
部２４の半径Ｒｖとほぼ同一の半径を有するＲ形状をし
ており、ベーン２２の先端Ｒ部２４が揺動可能にはめ込
まれている。２４ａはベーン２２の先端Ｒ部２４の先
端、２５と２６はそれぞれベーン２２の吸入室８側と吐
出室９側のエッジ、２３ａはローラ溝２３の底、２７と
２８はそれぞれローラ溝２３の吸入室８側と吐出室９側
の肩部であり、ベーン２２の先端Ｒ部２４の先端２４ａ
とエッジ２５，２６が先端Ｒ部２４の中心Ｏのまわりに
成す角をα、ローラ溝２３の底２３ａと肩部２７，２８
がＯのまわりに成す角をβとする。

【００１４】本実施の形態では、ローラ２１の揺動角ξ
の最大値ξｍａｘに対してαーβ＞ξｍａｘが成り立つ
構成にしている。なお、Ｒｒをローラ２１の半径、ｅを
偏心量、ｈをローラ溝２３の底の深さとした場合に、ロ
ーラ２１の揺動角ξｍａｘは次式で表される。

【００１５】

【数１】

【００１６】このような構成により、クランク軸１の回
転に伴い、ローラ２１はクランク軸１および偏心部５の
動きにつれて偏心揺動運動を行い、ベーン２２の先端Ｒ
部２４とローラ溝２３は揺動運動による接触摺動を行う
が、ローラ２１の揺動角ξが吸入室８側へ最大となって
も、図２に示すように、ベーン２２の吸入室８側のエッ
ジ２５はベーン２２の先端Ｒ部２４とローラ溝２３の接
触部であるローラ溝２３の吸入室８側の肩部２７と吐出
室側９側の肩部２８の間にはない。同様に、ローラ２１
の揺動角ξが吐出室９側へ最大となってもベーン２２の
吐出室９側のエッジ２６はローラ溝２３の吸入室８側の
肩部２７と吐出室側９側の肩部２８の間にはない。従っ
て、ローラ２１の揺動運動に際してベーン２２のエッジ
２５、２６は常にローラ溝２３の吸入室８側の肩部２７
と吐出室側９側の肩部２８の間にはないため、ローラ溝
２３とベーン２２のエッジ２５，２６の接触摺動による
摩耗を防止でき、信頼性の高いロータリ圧縮機を得るこ
とができる。

【００１７】なお、ローラ溝の形状は、ベーン２２の先
端Ｒ部２４と異なる半径を有するＲ形状や、長方形など
の多角形の断面を有するものでも、前述のローラ溝２３
の場合とローラ溝の肩部の位置が同じであれば、同様の
効果を得ることができる。 （実施の形態２）図３にローラ３１の揺動角ξが吸入室
８側に最大となるときのベーン３２とローラ３１の位置
関係を、図４に図３のＢで示した範囲のローラ溝３３付
近の拡大図を示す。ローラ溝３３はベーン３２の先端Ｒ
部３４の半径Ｒｖとほぼ同一の半径を有するＲ形状をし
ており、ローラ溝３３の肩部には、Ｋ１，Ｋ２から始ま
りローラ３３の外周面に終わるＲ部３７，３８を設けて
いる。また、ローラ溝３３にはベーン３２の先端Ｒ部３
４が揺動可能にはめ込まれている。３４ａはベーン３２
の先端Ｒ部３４の先端、３５と３６はそれぞれベーン３
２の吸入室８側と吐出室９側のエッジ、３３ａはローラ
溝３３の底であり、ベーン３２の先端Ｒ部３４の先端３
４ａとエッジ３５，３６が先端Ｒ部３４の中心Ｏのまわ
りに成す角をα、ローラ溝３３の底３３ａとＫ１，Ｋ２
がＯのまわりに成す角をそれぞれβ，β’とする。

【００１８】本実施の形態では、ローラ３１の揺動角ξ
の最大値ξｍａｘに対してαーβ＞ξｍａｘおよびαー
β’＞ξｍａｘが成り立つ構成にしている。なお、ξｍ
ａｘは（数１）により表される。このような構成によ
り、クランク軸１の回転に伴い、ローラ３１はクランク
軸１び偏心部５の動きにつれて偏心揺動運動を行い、ベ
ーン３２の先端Ｒ部３４とローラ溝３３は揺動運動によ
る接触摺動を行うが、ローラ３１の揺動角ξが吸入室８
側へ最大となるとき、図４に示すようにベーン３２の吸
入室８側のエッジ３５はベーン３２の先端Ｒ部３４とロ
ーラ溝３３の接触部であるＫ１からＫ２の間にはない。
同様に、ローラ３１の揺動角ξが吐出室９側へ最大とな
るとき、ベーン３２の吐出室９側のエッジ３６はＫ１か
らＫ２の間にはない。従って、ローラ３１の揺動運動に
際してベーン３２のエッジ３５、３６は常にＫ１からＫ
２の間にはないため、ローラ溝３３とベーン３２のエッ
ジ３５，３６の接触摺動による摩耗を防止でき、信頼性
の高いロータリ圧縮機を得ることができる。

【００１９】また、上記効果に加えて、ローラ溝３２の
肩部にＲ部３７，３８を設置することにより、運転中に
ベーン３２とローラ溝３３の隙間にオイルが供給されや
すくなり、ローラ溝３３とベーン３２の先端Ｒ部３４の
摩耗を低減できるという効果もあり、さらなるロータリ
圧縮機の信頼性向上につながる。

【００２０】なお、Ｒ部３７，３８の半径を同じにして
も良い。また、ローラ溝３３のＲ部３７，３８を面取り
部としても同様の効果を得ることができる。 （実施の形態３）図５にローラ４１の揺動角ξが吸入室
８側に最大となるときのベーン４２とローラ４１の位置
関係を、図６に図５のＣで示した範囲のローラ溝４３付
近の拡大図を示す。ベーン４２の先端Ｒ部４４の中心Ｏ
はベーンの吸入室８側と吐出室９側の両側面から等しい
距離の位置よりも吐出室９側にｓだけ近づけた位置とす
る。ローラ溝４３はベーン４２の先端Ｒ部４４の半径Ｒ
ｖとほぼ同一の半径を有するＲ形状をしており、ローラ
溝４３の吐出室９側の肩部にはＫ３から始まりローラ４
３の外周面に終わるＲ部４８を設けている。また、ロー
ラ溝４３にはベーン４２の先端Ｒ部４４が揺動可能には
め込まれている。４４ａはベーン３２の先端Ｒ部４４の
先端、４５と４６はそれぞれベーン４２の吸入室８側と
吐出室９側のエッジ、４３ａはローラ溝４３の底、４７
はローラ溝４３の吸入室８側の肩部であり、ベーン４２
の先端Ｒ部４４の先端４４ａとエッジ４５，４６が先端
Ｒ部４４の中心Ｏのまわりに成す角をそれぞれα，
α’、ローラ溝４３の底４３ａと肩部４７がＯのまわり
に成す角をβ、ローラ溝４３とＫ３がＯのまわりに成す
角をβ’とする。

【００２１】本実施の形態では、ローラ４１の揺動角ξ
の最大値ξｍａｘに対してαーβ＞ξｍａｘおよびα’
ーβ’＞ξｍａｘが成り立つ構成にしている。なお、ξ
ｍａｘは（数１）により表される。このような構成によ
り、クランク軸１の回転に伴い、ローラ４１はクランク
軸１び偏心部５の動きにつれて偏心揺動運動を行い、ベ
ーン４２の先端Ｒ部４４とローラ溝４３は揺動運動によ
る接触摺動を行うが、ローラ４１の揺動角ξが吸入室８
側へ最大となるとき、図６に示すようにベーン４２の吸
入室８側のエッジ４５はベーン４２の先端Ｒ部４４とロ
ーラ溝４３の接触部であるローラ溝４３の吸入室８側の
肩部４７からＫ３の間にはない。同様に、ローラ４１の
揺動角ξが吐出室９側へ最大となるとき、ベーン４２の
吐出室９側のエッジ４６はローラ溝４３の吸入室８側の
肩部４７からＫ３の間にはない。従って、ローラ４１の
揺動運動に際してベーン４２のエッジ４５、４６は常に
ローラ溝４３の吸入室８側の肩部４７からＫ３の間には
ないため、ローラ溝４３とベーン４２のエッジ４５，４
６の接触摺動による摩耗を防止でき、信頼性の高いロー
タリ圧縮機を得ることができる。 （実施の形態４）図７にローラ５１の揺動角ξが吸入室
８側に最大となるときのベーン５２とローラ５１の位置
関係を、図８に図７のＤで示した範囲のローラ溝５３付
近の拡大図を示す。ベーン５２の先端Ｒ部５４の吸入室
８側と吐出室９側の肩部にはＫ４，Ｋ５から始まりベー
ン５２の側面に終わるＲ部５５，５６を設けている。ロ
ーラ溝５３はベーン５２の先端Ｒ部５４の半径Ｒｖとほ
ぼ同一の半径を有するＲ形状をしており、ローラ溝５３
にはベーン５２の先端Ｒ部５４が揺動可能にはめ込まれ
ている。

【００２２】このような構成にすることにより、ベーン
５２の先端Ｒ部５４のエッジがなくなるため、ローラ溝
５３がベーン５２のエッジによって摩耗するのを防止で
き、信頼性の高いロータリ圧縮機を得ることができる。

【００２３】なお、ベーン５２の先端Ｒ部５４の肩部の
Ｒ部５５，５６の半径を同じにしても同様の効果を得る
ことができることは言うまでもない。また、Ｒ部５５，
５６の代わりにＲ形状と組み合わせたなだらかな面取り
部を設けても同様の効果を得ることができる。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、ローラの偏心揺動運動の際に、ベーンの先端Ｒ部と
側面の交点であるエッジのうち、少なくとも吸入室側エ
ッジがローラ溝と接触摺動しないように構成することに
より、ローラ溝の摩耗を低減することが可能であり、こ
れにより、信頼性の高いロータリ圧縮機を実現できるも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１のローラの揺動角が吸入
室側に最大となるときのベーンとローラの位置関係を示
す図

【図２】本発明の実施の形態１のローラの揺動角が吸入
室側に最大となるときのローラ溝付近の拡大図

【図３】本発明の実施の形態２のローラの揺動角が吸入
室側に最大となるときのベーンとローラの位置関係を示
す図

【図４】本発明の実施の形態２のローラの揺動角が吸入
室側に最大となるときのローラ溝付近の拡大図

【図５】本発明の実施の形態３のローラの揺動角が吸入
室側に最大となるときのベーンとローラの位置関係を示
す図

【図６】本発明の実施の形態３のローラの揺動角が吸入
室側に最大となるときのローラ溝付近の拡大図

【図７】本発明の実施の形態４のローラの揺動角が吸入
室側に最大となるときのベーンとローラの位置関係を示
す図

【図８】本発明の実施の形態４のローラの揺動角が吸入
室側に最大となるときのローラ溝付近の拡大図

【図９】従来のロータリ圧縮機の圧縮機構部

【図１０】従来のロータリ圧縮機のローラ溝付近の拡大
図

【符号の説明】

１ クランク軸 ２ シリンダ ３，２２，３２，４２，５２ ベーン ４，２１，３１，４１，５１ ローラ ５ 偏心部 ６ ベーン溝 ７ スプリング ８ 吸入室 ９ 吐出室 １０，２３，３３，４３，５３ ローラ溝 ２５，３５，４５ ベーンの吸入室側エッジ ２６，３６，４６ ベーンの吐出室側エッジ ５５ ベーンの吸入室側肩部のＲ部 ５６ ベーンの吐出室側肩部のＲ部 ２４，３４，４４，５４ ベーンの先端Ｒ部 ２７，４７ ローラの吸入室側肩部 ２８ ローラの吐出室側肩部 ３７ ローラの吸入室側肩部のＲ部 ３８，４８ ローラの吐出室側肩部のＲ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 生駒 光博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 西脇 文俊 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 新宅 秀信 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 鈴木 悦郎 大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５号 松下冷機株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉容器と、前記密閉容器内に配置さ
   れ、軸受及び偏心部を有するクランク軸とシリンダと先
   端にＲ部を設けたベーンと前記シリンダ内で偏心回転す
   るローラピストン（以降ローラと称す）とで構成され、
   吸入室と吐出室を有する圧縮機構部と、前記圧縮機構部
   を駆動する電動機部とを備え、前記ローラ外周の一部に
   凹溝部（以降ローラ溝と称す）が設けられ、前記ベーン
   の先端Ｒ部が前記ローラ溝に揺動可能に配置され、前記
   クランク軸が回転する際に、前記ベーンの先端Ｒ部と前
   記ベーンの吸入室側側面および吐出室側側面との交点
   （以降エッジと称す）のうち少なくとも前記吸入室側の
   エッジが前記ローラ溝と接触しないように構成されてい
   ることを特徴とするロータリ圧縮機。
2. 【請求項２】 前記ローラの揺動角ξ、前記ベーンの先
   端Ｒ部の先端と前記エッジが前記ベーンの先端Ｒ部の中
   心のまわりに成す角α、前記ローラ溝の底と前記ローラ
   溝の肩部が前記ベーンの先端Ｒ部の中心のまわりに成す
   角βが、αーβ＞ξを満たすことを特徴とする請求項１
   記載のロータリ圧縮機。
3. 【請求項３】 前記クランク軸が回転する際に前記ベー
   ンのエッジが前記ローラ溝と接触しないように、前記ロ
   ーラ溝の肩部にＲ部が設けられていることを特徴とする
   請求項１記載のロータリ圧縮機。
4. 【請求項４】 前記ベーンの先端Ｒ部の中心が前記ベー
   ンの前記吸入室側と前記吐出室側の両側面から等しい距
   離の位置よりも前記吐出室側の側面に近いことをことを
   特徴とする請求項１記載のロータリ圧縮機。
5. 【請求項５】 前記ローラ溝の前記吐出室側の肩部にＲ
   部が設けられていることを特徴とする請求項４記載のロ
   ータリ圧縮機。
6. 【請求項６】 前記ベーンのエッジにＲ部が設けられて
   いることを特徴とする請求項１記載のロータリ圧縮機。