WO2018168344A1 - ロータリー式圧縮機 - Google Patents

Abstract

ベーン溝１の低圧室側溝面に、ベーンバネ孔３と連通する油溝６を設け、シャフト４０のシャフト中心とピストン３２Ａ、３２Ｂのピストン中心との偏芯量をＥｓ、シリンダ３１のシリンダ中心Oからベーン溝１の内方端１ｂまでの距離をＲ、ベーン溝１の内方端１ｂから外方端１ａまでの距離をＷ、シリンダ中心Oから油溝６までの距離をＬとした時、Ｒ＋Ｗ－２Ｅｓ　≦　Ｌ　≦　Ｒ＋２Ｅｓの条件を満たす位置に油溝６を配置したことにより、ベーン３３およびベーン溝１の面圧を抑制しつつ、ベーン３３およびベーン溝１の低圧室側の面に十分なオイルを供給することができるロータリー式圧縮機を提供する。

Description

ロータリー式圧縮機

　本発明は空気調和機の室外機や冷凍機に用いられるロータリー式圧縮機に関するものである。

　一般に、空気調和機の室外機や冷凍機に用いられるロータリー式圧縮機は、密閉容器内に電動機部と圧縮機構部とを備え、電動機部と圧縮機構部とをシャフトによって連結し、シャフトの偏芯部に取り付けたピストンを、シャフトの回転によって公転運動させる。圧縮機構部は、シリンダと、シリンダ内に配置されるピストンと、シリンダ内を仕切るベーンとを有する。シリンダには、ベーンが配置されるベーン溝と、ベーン溝の外方端に連接するベーン溝油孔と、ベーンの摺動方向を軸心とするベーンバネ孔とが形成され、ベーンバネでベーンの背面を押圧することで、ベーンをベーン溝の内方端から突出させる。
　ベーンの後端側の面は、ベーン溝油孔から供給されるオイルで潤滑され、ベーンの先端側の面は、圧縮室内のオイルで潤滑されるが、ベーンにはオイルが供給されない面が発生する。
　特許文献１や特許文献２は、ベーン溝の全面に油溝を形成することを開示している。このように、ベーン溝の全面に油溝を形成することで、ベーンの全面にオイルを供給することができる。
　しかし、多数の油溝を形成することで、シール性が低下するとともに、摺動損失が増えるため、能力が低下あるいは入力が上昇してしまうという問題がある。また、油溝のエッジによる引っかかりを生じ、局部的な異常摩耗を生じてしまう可能性がある。また、油溝の形成によってベーン溝で受けられる面圧が大きくなってしまうという問題がある。
　特許文献３は、ベーン溝の低圧室側溝面にのみ、ベーン溝油孔と連通する一つの油溝を設けることを開示している。
　ベーンは、一方の面に低圧が作用し他方の面に高圧が作用するため、低圧が作用する面に大きな荷重が作用する。従って、ベーン溝の低圧室側溝面にのみ一つの油溝を設けることで、シール性の低下やエッジによる引っかかり、更には面圧が大きくなるという問題がなく、摩耗の激しい側のベーンの面とベーン溝面との摩耗を防止できる。

特開昭６３－１８９６８１号公報 特開平３－１８５２９２号公報 実願昭５７－１６５９０３号（実開昭５９－７００９４号）のマイクロフィルム

　特許文献３では、ベーン溝の低圧室側溝面に油溝を設けることを開示しているが、ベーン溝の低圧室側溝面に油溝を設ける最適な位置については開示していない。
　ベーンおよびベーン溝の低圧室側溝面の圧縮室に近い部分には、大きな荷重が加わるため、面圧を抑制する上では、ベーン溝に油溝を設けない方が良いが、その反面で十分な潤滑を確保する必要がある。
　従って、ベーンおよびベーン溝の面圧を抑制しつつ、ベーンおよびベーン溝の低圧室側の面にオイルが十分に供給される位置に油溝を形成する必要がある。

　そこで本発明は、ベーンおよびベーン溝の面圧を抑制しつつ、ベーンおよびベーン溝の低圧室側の面に十分なオイルを供給することができるロータリー式圧縮機を提供することを目的とする。

　請求項１記載の本発明のロータリー式圧縮機は、密閉容器内に電動機部と圧縮機構部とを備え、前記電動機部と前記圧縮機構部とはシャフトによって連結され、前記圧縮機構部は、シリンダと、前記シリンダ内に配置されるピストンと、前記シリンダ内を仕切るベーンとを有し、前記シリンダには、前記ベーンが配置されるベーン溝と、前記ベーン溝の外方端に連接するベーン溝油孔と、前記ベーンの摺動方向を軸心とするベーンバネ孔とを形成し、前記ベーンバネ孔には、ベーンバネを配置し、前記ベーンバネで前記ベーンの背面を押圧することで、前記ベーンを前記ベーン溝の内方端から突出させるロータリー式圧縮機であって、前記ベーン溝の低圧室側溝面に、前記ベーンバネ孔と連通する油溝を設け、前記シャフトのシャフト中心と前記ピストンのピストン中心との偏芯量をＥｓ、前記シリンダのシリンダ中心から前記ベーン溝の前記内方端までの距離をＲ、前記ベーン溝の前記内方端から前記外方端までの距離をＷ、前記シリンダ中心から前記油溝までの距離をＬとした時、Ｒ＋Ｗ－２Ｅｓ　≦　Ｌ　≦　Ｒ＋２Ｅｓの条件を満たす位置に前記油溝を配置したことを特徴とする。
　請求項２記載の本発明のロータリー式圧縮機は、請求項１に記載のロータリー式圧縮機において、前記油溝を、前記ベーンバネ孔の前記軸心に直交する方向に形成した一つの縦溝としたことを特徴とする。
　請求項３記載の本発明のロータリー式圧縮機は、請求項２に記載のロータリー式圧縮機において、前記油溝を、前記シリンダの一方の面及び他方の面に連通させたことを特徴とする。
　請求項４記載の本発明のロータリー式圧縮機は、請求項２又は請求項３に記載のロータリー式圧縮機において、前記シリンダ中心から前記ベーンバネ孔の先端位置までの距離をＭとした時、Ｌ＞Ｍの条件を満たす位置に前記油溝を配置したことを特徴とする。

　本発明によれば、ベーンおよびベーン溝の低圧室側の面に十分なオイルを供給することができるとともに、ベーンおよびベーン溝の面圧を抑制することができる。

本発明の実施の形態によるロータリー式圧縮機の断面図 同ロータリー式圧縮機に用いるシリンダの斜視図 （ａ）同ロータリー式圧縮機に用いるシリンダの平面図、（ｂ）図３（ａ）の要部拡大図、（ｃ）同シリンダの断面図、（ｄ）図３（ｃ）のシリンダに対して上死点にあるベーンの位置を示す図、（ｅ）図３（ｃ）のシリンダに対して下死点にあるベーンの位置を示す図

　本発明の第１態様は、ベーン溝の低圧室側溝面に、ベーンバネ孔と連通する油溝を設け、シャフトのシャフト中心とピストンのピストン中心との偏芯量をＥｓ、シリンダのシリンダ中心からベーン溝の内方端までの距離をＲ、ベーン溝の内方端から外方端までの距離をＷ、シリンダ中心から油溝までの距離をＬとした時、Ｒ＋Ｗ－２Ｅｓ　≦　Ｌ　≦　Ｒ＋２Ｅｓの条件を満たす位置に油溝を配置したものである。第１態様によれば、ベーンおよびベーン溝の低圧室側の面に十分なオイルを供給することができるとともに、ベーンおよびベーン溝の面圧を抑制することができる。

　本発明の第２態様は、第１態様に加え、油溝を、ベーンバネ孔の軸心に直交する方向に形成した一つの縦溝としたものである。第２態様によれば、一つの縦溝で油溝を形成することで、シール性の低下やエッジによる引っかかり、更には面圧が大きくなるという問題がなく、摩耗の激しい側のベーンの面とベーン溝面との摩耗を防止できる。

　本発明の第３態様は、第２態様に加え、油溝を、シリンダの一方の面及び他方の面に連通させたものである。第３態様によれば、ベーンの上端から下端まで、確実にオイルを供給することができる。

　本発明の第４態様は、第２又は第３態様に加え、シリンダ中心からベーンバネ孔の先端位置までの距離をＭとした時、Ｌ＞Ｍの条件を満たす位置に油溝を配置したものである。第４態様によれば、油溝にオイルを確実に供給することができる。

　以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。
　図１は、本実施例によるロータリー式圧縮機の断面図である。
　本実施例によるロータリー式圧縮機は、密閉容器１０内に電動機部２０と圧縮機構部３０とを備えている。電動機部２０と圧縮機構部３０とはシャフト４０によって連結されている。
　電動機部２０は、密閉容器１０内面に固定される固定子２１と、固定子２１内で回転する回転子２２とから構成される。
　本実施例によるロータリー式圧縮機は、圧縮機構部３０として、第１圧縮機構部３０Ａと第２圧縮機構部３０Ｂとを有している。
　第１圧縮機構部３０Ａは、第１シリンダ３１Ａと、第１シリンダ３１Ａ内に配置される第１ピストン３２Ａと、第１シリンダ３１Ａ内を仕切るベーン３３（図２参照）とを有し、第１ピストン３２Ａが第１シリンダ３１Ａ内で公転運動することで、低圧の冷媒ガスを吸入して圧縮する。
　第１圧縮機構部３０Ａと同様に、第２圧縮機構部３０Ｂは、第２シリンダ３１Ｂと、第２シリンダ３１Ｂ内に配置される第２ピストン３２Ｂと、第２シリンダ３１Ｂ内を仕切るベーン３３（図２参照）とを有し、第２ピストン３２Ｂが第２シリンダ３１Ｂ内で公転運動することで、低圧の冷媒ガスを吸入して圧縮する。

　第１シリンダ３１Ａの一方の面には主軸受５１を配置し、第１シリンダ３１Ａの他方の面には中板５２を配置している。
　また、第２シリンダ３１Ｂの一方の面には中板５２を配置し、第２シリンダ３１Ｂの他方の面には副軸受５３を配置している。
　すなわち、中板５２は第１シリンダ３１Ａと第２シリンダ３１Ｂとを仕切る。中板５２は、シャフト４０の径よりも大きな開口部を有する。
　シャフト４０は、回転子２２を取り付けて主軸受５１で支持される主軸部４１と、第１ピストン３２Ａを取り付ける第１偏芯部４２と、第２ピストン３２Ｂを取り付ける第２偏芯部４３と、副軸受５３で支持される副軸部４４とで構成される。
　第１偏芯部４２と第２偏芯部４３とは１８０度の位相差を持って形成され、第１偏芯部４２と第２偏芯部４３との間には、連結軸部４５を形成している。

　第１圧縮室３４Ａは、主軸受５１と中板５２との間で、第１シリンダ３１Ａ内周面と第１ピストン３２Ａ外周面との間に形成される。また、第２圧縮室３４Ｂは、中板５２と副軸受５３との間で、第２シリンダ３１Ｂ内周面と第２ピストン３２Ｂ外周面との間に形成される。
　第１圧縮室３４Ａと第２圧縮室３４Ｂとの容積は同一である。すなわち、第１シリンダ３１Ａ内径と、第２シリンダ３１Ｂ内径とは同一であり、第１ピストン３２Ａ外径と第２ピストン３２Ｂ外径とは同一である。また、第１シリンダ３１Ａ内周高さと、第２シリンダ３１Ｂ内周高さとは同一であり、第１ピストン３２Ａ高さと第２ピストン３２Ｂ高さとは同一である。
　密閉容器１０内の底部にはオイル溜め１１が形成され、シャフト４０の下端部にはオイルピックアップ１２を設けている。
　また、図示はしないが、シャフト４０の内部には軸方向に給油路が形成され、給油路には、圧縮機構部３０の摺動面にオイルを供給するための連通路が形成されている。

　密閉容器１０の側面には、第１吸入管１３Ａと第２吸入管１３Ｂとが接続され、密閉容器１０の上部には吐出管１４が接続されている。
　第１吸入管１３Ａは第１圧縮室３４Ａに、第２吸入管１３Ｂは第２圧縮室３４Ｂに、それぞれ接続されている。第１吸入管１３Ａおよび第２吸入管１３Ｂの上流側には、アキュムレータ１５を設けている。アキュムレータ１５は、冷凍サイクルから戻ってきた冷媒を、液冷媒とガス冷媒に分離する。第１吸入管１３Ａおよび第２吸入管１３Ｂにはガス冷媒が流れる。
　シャフト４０の回転によって、第１ピストン３２Ａおよび第２ピストン３２Ｂは、第１圧縮室３４Ａおよび第２圧縮室３４Ｂ内で公転運動を行う。
　第１ピストン３２Ａおよび第２ピストン３２Ｂの公転運動によって、第１吸入管１３Ａおよび第２吸入管１３Ｂから第１圧縮室３４Ａおよび第２圧縮室３４Ｂに吸入されたガス冷媒は、第１圧縮室３４Ａおよび第２圧縮室３４Ｂで圧縮された後に密閉容器１０内に吐出され、電動機部２０を通過して上昇する間にオイルを分離し、吐出管１４から密閉容器１０外に吐出される。
　また、シャフト４０の回転によって、オイル溜め１１から吸い上げたオイルは、連通路から圧縮機構部３０に供給され、圧縮機構部３０の摺動面の潤滑を行う。

　図２は、本実施例によるロータリー式圧縮機に用いるシリンダの斜視図である。
　図２（ａ）はベーンが配置された状態を示すシリンダの斜視図、図２（ｂ）はベーンを外した状態を示すシリンダの斜視図、図２（ｃ）はベーンの斜視図、図２（ｄ）はベーン溝の低圧室側溝面を示す斜視図である。
　本実施例では、圧縮機構部３０として、第１圧縮機構部３０Ａと第２圧縮機構部３０Ｂとを有し、第１圧縮機構部３０Ａは第１シリンダ３１Ａを、第２圧縮機構部３０Ｂは第２シリンダ３１Ｂを有しているが、第１シリンダ３１Ａと第２シリンダ３１Ｂとは同一構成であるため、図２ではシリンダ３１として説明する。

　シリンダ３１には、ベーン３３が配置されるベーン溝１と、ベーン溝１の外方端１ａに連接するベーン溝油孔２と、ベーン３３の摺動方向を軸心とするベーンバネ孔３とを形成している。ベーンバネ孔３にはベーンバネ（図示せず）が配置され、ベーンバネでベーン３３の背面を押圧することで、ベーン３３をベーン溝１の内方端１ｂから突出させる。なお、シリンダ３１には、ベーン溝１の一方側に低圧の冷媒ガスを吸入する吸入口４を形成し、ベーン溝１の他方側に高圧の冷媒ガスを吐出する吐出口５を形成している。
　ベーン溝１は、吸入口４に近い側の低圧室側溝面１ｘと、吐出口５に近い側の高圧室側溝面１ｙとで構成される。
　ベーンバネ孔３は、ベーン溝油孔２と直交する方向に形成され、ベーン溝油孔２を貫通して設けている。ベーンバネ孔３は、低圧室側溝面１ｘおよび高圧室側溝面１ｙの一部に形成されている。

　ベーン溝１の低圧室側溝面１ｘには、ベーンバネ孔３と連通する油溝６を設けている。油溝６は、ベーンバネ孔３の軸心に直交する方向に形成した一つの縦溝とすることが好ましい。
　油溝６は、シリンダ３１の一方の面から他方の面に至り、一方の面（上端）と他方の面（下端）と連通している。このように、油溝６をシリンダ３１の一方の面と他方の面に連通させることで、ベーン３３の上端から下端まで、確実にオイルを供給することができる。

　図３（ａ）は本実施例によるロータリー式圧縮機に用いるシリンダの平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の要部拡大図、図３（ｃ）は同シリンダの断面図、図３（ｄ）は図３（ｃ）のシリンダに対して上死点にあるベーンの位置を示す図、図３（ｅ）は図３（ｃ）のシリンダに対して下死点にあるベーンの位置を示す図である。
　図３（ａ）に示すように、シリンダ３１の中心をＯ、シリンダ中心Ｏを通るシリンダ３１の半径をＲとすると、シリンダ中心Ｏからベーン溝１の内方端１ｂまでの距離は半径Ｒである。
　図３（ｂ）に示すように、ベーン溝１の内方端１ｂから外方端１ａまでの距離をＷ、シリンダ中心Ｏから油溝６の中心位置までの距離をＬとする。
　なお、図１に示すシャフト４０のシャフト中心とピストン３２Ａ、３２Ｂのピストン中心との偏芯量をＥｓとする。
　偏芯量Ｅｓとしたとき、ベーン３３は、図３（ｄ）（ｅ）に示すように偏芯量Ｅｓの２倍だけ移動する。
　図３（ｄ）に示すように、ベーン３３の後端部分３３ａには、ベーン溝油孔２からオイルが供給される。
　また、図３（ｅ）に示すように、ベーン３３は、シリンダ３１内に突出することでベーン３３の前端部分３３ｂにはオイルが供給される。
　また、図３（ｄ）に示すように、ベーン３３の中心部分３３ｃには、ベーンバネ孔３からオイルが供給される。
　従って、図３（ｅ）に示すベーン３３の中央上下部分３３ｄ、３３ｅに、油溝６からオイルを供給する必要がある。

　ベーン３３の上死点から下死点までの移動によって、ベーン３３の中央上下部分３３ｄ、３３ｅにオイルを供給するためには、Ｒ＋Ｗ－２Ｅｓ　≦　Ｌ　≦　Ｒ＋２Ｅｓの条件を満たす位置に油溝６を配置する。
　図３（ｃ）では、Ｒ＋Ｗ－２Ｅｓ　≦　Ｌの条件を矢印Ｘで、Ｌ　≦　Ｒ＋２Ｅｓの条件を矢印Ｙで示す。
　なお、シリンダ中心ＯからＲ＋Ｗ－２Ｅｓの位置より内方端１ｂ側では、低圧室側溝面１ｘに油溝６を設けない。シリンダ中心ＯからＲ＋Ｗ－２Ｅｓの位置より内方端１ｂ側に油溝６を設けないことで、低圧室側溝面１ｘの面圧を抑制することができる。また、シリンダ中心ＯからＲ＋２Ｅｓの位置より外方端１ａ側では、低圧室側溝面１ｘに油溝６を設けないことが好ましく、高圧室側溝面１ｙにも油溝６を設けないことが好ましい。
　また、図３（ｃ）に示すように、シリンダ中心Ｏからベーンバネ孔３の先端位置までの距離をＭとした時、Ｌ＞Ｍの条件を満たす位置に油溝６を配置する。この条件を満たす位置に油溝６を配置することで、油溝６にオイルを確実に供給することができる。
　油溝６は、ベーンバネ孔３の軸心に直交する方向に形成した一つの縦溝とすることが好ましく、一つの縦溝で油溝６を形成することで、シール性の低下やエッジによる引っかかり、更には面圧低下のような問題がなく、摩耗の激しい側のベーン３３の面とベーン溝１面との摩耗を防止できる。
　以上のように、本実施例によれば、Ｒ＋Ｗ－２Ｅｓ　≦　Ｌ　≦　Ｒ＋２Ｅｓの条件を満たす位置に油溝６を配置することで、ベーン３３の低圧室側の面に十分なオイルを供給することができるとともに、ベーン溝１の面圧を抑制することができる。

　本発明は、１シリンダのロータリー式圧縮機でも適用可能である。

　　１　ベーン溝
　　１ａ　外方端
　　１ｂ　内方端
　　１ｘ　低圧室側溝面
　　１ｙ　高圧室側溝面
　　２　ベーン溝油孔
　　３　ベーンバネ孔
　　４　吸入口
　　５　吐出口
　　６　油溝
　１０　密閉容器
　２０　電動機部
　２１　固定子
　２２　回転子
　３０　圧縮機構部
　３１　シリンダ
　３２Ａ　第１ピストン
　３２Ｂ　第２ピストン
　３３　ベーン
　４０　シャフト
　４１　主軸部
　４２　第１偏芯部
　４３　第２偏芯部
　４４　副軸部

Claims (4)

1. 　密閉容器内に電動機部と圧縮機構部とを備え、
   前記電動機部と前記圧縮機構部とはシャフトによって連結され、
   前記圧縮機構部は、シリンダと、前記シリンダ内に配置されるピストンと、前記シリンダ内を仕切るベーンとを有し、
   前記シリンダには、前記ベーンが配置されるベーン溝と、前記ベーン溝の外方端に連接するベーン溝油孔と、前記ベーンの摺動方向を軸心とするベーンバネ孔とを形成し、
   前記ベーンバネ孔には、ベーンバネを配置し、
   前記ベーンバネで前記ベーンの背面を押圧することで、前記ベーンを前記ベーン溝の内方端から突出させるロータリー式圧縮機であって、
   前記ベーン溝の低圧室側溝面に、前記ベーンバネ孔と連通する油溝を設け、
   前記シャフトのシャフト中心と前記ピストンのピストン中心との偏芯量をＥｓ、
   前記シリンダのシリンダ中心から前記ベーン溝の前記内方端までの距離をＲ、
   前記ベーン溝の前記内方端から前記外方端までの距離をＷ、
   前記シリンダ中心から前記油溝までの距離をＬとした時、
   Ｒ＋Ｗ－２Ｅｓ　≦　Ｌ　≦　Ｒ＋２Ｅｓ
   の条件を満たす位置に前記油溝を配置した
   ことを特徴とするロータリー式圧縮機。
2. 　前記油溝を、前記ベーンバネ孔の前記軸心に直交する方向に形成した一つの縦溝とした
   ことを特徴とする請求項１に記載のロータリー式圧縮機。
3. 　前記油溝を、前記シリンダの一方の面及び他方の面に連通させた
   ことを特徴とする請求項２に記載のロータリー式圧縮機。
4. 　前記シリンダ中心から前記ベーンバネ孔の先端位置までの距離をＭとした時、
   Ｌ＞Ｍ
   の条件を満たす位置に前記油溝を配置した
   ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のロータリー式圧縮機。

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