JP2000283062A - ロータリ圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブレード一体ピストン型のロータリ圧縮機に
おいて、吐出流速の大きい吐出開始直後の圧損によるオ
ーバーシュート損失が抑制できない。 【解決手段】 吐出口３０１をフレーム３またはシリン
ダヘッド７の軸方向から見て圧縮室側に最も揺動したと
きのブレード５０１側面に接する位置に設けることによ
り、吐出圧到達前後にブレード５０１によって吐出口３
０１が閉塞されるのを避け、吐出圧到達直後の吐出抵抗
増大を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍空調装置に用
いるブレードを一体的に設けたピストンを備えたロータ
リ圧縮機、特にその吐出口に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図7、図8、図9は、例えば特開平9-88854
号公報に示された従来のブレード一体ピストン型のロー
タリ圧縮機の吐出口付近の横断平面図と縦断側面図及び
全体の縦断側面図である。 図において、吸入口及び吐
出口301,701が開口するシリンダ室402を有するシリンダ
4と、シリンダ室402内を圧縮室402aと低圧室402bに区画
して往復且つ揺動運動するブレード501を一体的に形成
されシリンダ室402内で偏心して揺動を伴う公転運動す
るピストン5と、シリンダ4のシリンダ室402外周に形成
された円筒穴部401に回転自在に嵌入されブレード501を
往復且つ揺動自在に支持するガイド28と、ピストン5の
内周面に嵌入されてピストン5を公転させる駆動軸6と、
シリンダ室402の両端面開口部を閉塞するように配置さ
れ駆動軸6を回転自在に支持するフレーム3とシリンダヘ
ッド7を密閉容器1内に備え、駆動軸6の回転によりピス
トン5が公転し吸入口からシリンダ室402内に吸入した流
体を圧縮して吐出口301,701から吐出する。

【０００３】同公報によれば、吐出口をピストンの圧縮
終了位置に可及的に近付けて開口可能な構成とすること
により吐出弁が吐出を開始するクランク角を遅延させて
ピストンの無効動力を低減させるため、図7、図8に示す
ように吐出口301、701は軸方向から見て少なくとも一部
がブレード501より圧縮室402a側のガイド28外周部及び
その外周部に対向するシリンダ4の部位にオーバーラッ
プするように設けられており、ピストン5の圧縮終了位
置で圧縮室402aが吐出口301、701に通じるようにガイド
28外周部の吐出口301、701とのオーバーラップ部及びシ
リンダ4の吐出口301、701とのオーバーラップ部に、両
オーバーラップ部にまたがって吐出口301、701側のガイ
ド28外周部及びシリンダ4面をそれぞれ切欠いて切欠き
部404が設けられている。

【０００４】この変形例として、ガイド外周部の吐出口
とのオーバーラップ部及びシリンダの吐出口とのオーバ
ーラップ部のうちシリンダのオーバーラップ部の方が面
積で大きな比率を占め、ピストンの圧縮終了位置で圧縮
室が吐出口に通じるように設ける切欠き部を、シリンダ
の吐出口とのオーバーラップ部のシリンダ面のみを切欠
くようにするものが示されている。 また、吐出口はピ
ストンの圧縮終了位置で軸方向から見て少なくとも一部
がピストンの外周部にオーバーラップするように設けら
れており、この位置で圧縮室が吐出口に通じるように吐
出口側のピストン外周部の吐出口とのオーバーラップ部
を切欠いて切欠き部が設けられているもの、吐出口は軸
方向から見て少なくとも一部がブレードより圧縮室側の
ガイド外周部及びその外周部に対向するシリンダの部位
及びピストンの圧縮終了位置でピストンの外周部にオー
バーラップするように設けられており、ピストンの圧縮
終了位置で圧縮室が吐出口に通じるようにシリンダの吐
出口とのオーバーラップ部及びピストンの吐出口とのオ
ーバーラップ部に、両オーバーラップ部にまたがって吐
出口側のガイド外周部及びシリンダ面をそれぞれ切欠い
て切欠き部が設けられているものも示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図7、図8、図9に示す
従来のブレード一体ピストン型のロータリ圧縮機あるい
はその変形例においては、吐出弁が吐出を開始するクラ
ンク角を遅延させピストンの無効動力を低減させるため
に吐出口をピストンの圧縮終了位置に可及的に近づけて
開口可能とすることを目的としている。 その意図する
ところは、ピストン外周とシリンダ内周のシール点が吐
出ポートを通過して吐出ポートが低圧室側に連通した後
にも圧縮室の圧縮が継続して生じる動力損失の抑制であ
る。

【０００６】しかし、吐出口周りに起因する動力損失と
しては、上記のような圧縮・吐出過程完了時の無効圧縮
による損失よりも吐出開始直後に吐出抵抗によって生じ
る吐出圧損の方が大きい。 図10は横軸の容積に対して
圧縮・吐出過程の圧縮室内の圧力を縦軸で示した所謂Ｐ
Ｖ線図を模式的に示したものである。 図において、A点
で圧縮室内の圧力が冷凍サイクルの回路の高圧Pdに達す
ると吐出弁が開き圧縮室内の流体が吐出を開始する。 A
点は、回路の運転条件にもよるがクランク角で180゜〜2
70゜程度である。 この時、吐出口の抵抗によって圧縮
室内の圧力がPdよりも高くなる分の動力がオーバーシュ
ート損失と呼ばれる損失となる。 これに対して、圧縮
室の容積が０に近づくB点（クランク角360゜）付近で生
じるのが圧縮・吐出過程完了時の無効圧縮損失である。
一般にブレード一体ピストン型も含めてシリンダ室内で
ピストンが偏心・公転するロータリ圧縮機においては圧
縮室の容積変化率の絶対値はクランク角180゜前後で最
大となり、360゜付近ではほぼ零であるので、流速が大
きくなる分B点付近の損失よりもA点付近の損失の方が大
きくなる。

【０００７】したがって、圧縮機の効率低下を防止する
ためには、圧縮・吐出過程完了時の無効圧縮損失低減よ
りも吐出開始直後のオーバーシュート損失の低減を図る
方が効果的である。 オーバーシュート損失の低減のた
めに吐出圧損を減らすには吐出口の流路面積を確保する
必要があるが、そのために吐出口径の拡大だけを行なう
と圧縮完了時にも吐出され切らない流体の再膨張による
損失、所謂デッドボリューム損失の増大を招いてしまう
ので、必要最小限の吐出口径で出来るだけ他の部品によ
る閉塞を避けて流路面積を確保しなければならない。
従来のブレード一体ピストン型のロータリ圧縮機では、
圧縮室内の圧力が高圧に達して吐出を開始した直後の吐
出口流路面積を確保して圧損を低減するための吐出口位
置決定が、ブレードが一体であることを考慮に入れて、
行われていたとは言いがたい面があった。 このため圧
縮・吐出過程完了時の無効圧縮損失は低減されていても
損失のより大きな吐出開始直後の圧損が充分には低減さ
れないという問題点があった。

【０００８】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、ブレードが一体であることによ
る特徴を考慮しながら、過剰に吐出口径を拡大すること
なく吐出開始直後の吐出口流路面積を確保して圧損を低
減し、高効率のブレード一体ピストン型のロータリ圧縮
機を得ることを目的とする。

【０００９】また損失として圧縮・吐出過程完了時の無
効圧縮損失はオーバーシュート損失よりも小さいが、圧
縮・吐出完了直前の圧縮室が無効圧縮空間となると、被
圧縮流体に混入している潤滑油の圧縮などが生じ騒音の
発生源となることがあるので、圧縮・吐出完了までは圧
縮室が密閉されることなく吐出口との間に最小限の流路
が確保されている必要がある。

【００１０】したがって、この発明では吐出開始直後の
吐出口流路面積を確保して圧損を低減しながら、圧縮・
吐出完了まで最小限の流路が確保されて、オーバーシュ
ート損失の低減とともに油圧縮を回避し、高効率で低騒
音のブレード一体ピストン型のロータリ圧縮機を得るこ
とも目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成させる
ために、この発明に係わる請求項１のブレード一体ピス
トン型のロータリ圧縮機は、ピストンに一体的に設けら
れたブレ−ドを備えたロータリ圧縮機において、吐出口
が、フレームまたはシリンダヘッドの軸方向から見て圧
縮室側に最も揺動したときのブレード側面に接し、かつ
吐出口中心のシリンダ中心からの距離が、シリンダ内半
径から吐出口半径を減じた値以上で、シリンダ内半径以
下となる位置で、少なくともフレ−ム及びシリンダヘッ
ドのどちらか一方に設けられているものである。

【００１２】また、この発明に係わる請求項２のロータ
リ圧縮機は、ピストンに一体的に設けられたブレ−ドを
備えたロータリ圧縮機において、吐出口が、フレームま
たはシリンダヘッドの軸方向から見て圧縮室側に最も揺
動したときのブレード側面とシリンダ内周面に接する位
置で、少なくともフレ−ム及びシリンダヘッドのどちら
か一方に設けられているものである。

【００１３】また、この発明に係わる請求項３のロータ
リ圧縮機は、請求項１または請求項２のロ−タリ圧縮機
において、吐出口に、軸方向から見て圧縮・吐出完了時
の圧縮室とオーバーラップする座ぐり部を設けたもので
ある。

【００１４】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下この発明の実
施の形態を図を参考にしながら説明する。 図1は本発明
に係るブレード一体ピストン型のロータリ圧縮機を示す
縦断面図、図2はその圧縮機構部を示す横断面図であ
る。 図1、図2において、圧縮機構部はガイド28を回転
自在に嵌入する円筒穴部401と該円筒穴部401の半径方向
外側に形成されたブレードの運動空間403と吸入口405及
び吐出口301が開口するシリンダ室402とを有するシリン
ダ４、前記シリンダ室内で揺動を伴う運動をするピスト
ン5、偏心軸部601がピストン5の内周面502に回転自在に
嵌入されピストン5を公転運動させる駆動軸6、前記ピス
トン5に一体的に設けられシリンダ室402を吸入口405に
通じる低圧室402bと吐出口301に通じる圧縮室402aとに
区画してその長さが駆動軸6の回転角度すなはちクラン
ク角180°の位置においてガイド28よりもその先端が半
径方向外側に突出するように形成されたブレード501、
シリンダ4に形成された前記円筒穴部401に回転自在に嵌
入されブレード501を往復且つ揺動自在に支持するガイ
ド28、駆動軸6を回転自在に支持しシリンダ室402の両端
面開口部を閉塞するフレーム3及びシリンダヘッド7から
構成されている。

【００１５】上記のように構成されたブレード一体ピス
トン型のロータリ圧縮機においては、駆動軸6の回転に
よりピストン5はブレード501を介してガイド28の外周面
の中心点を支点に揺動運動するようにシリンダ室402の
内壁に沿って公転運動し、この公転運動により密閉容器
1に設けられた吸入管23からシリンダ4に取付けられた吸
入パイプ27を経由して吸入口405からシリンダ室402内に
冷媒ガス等の圧縮性流体が回路より吸入され、これを圧
縮するようになっている。 圧縮された流体は、所定の
高圧に達すると吐出口301から吐出弁25を押し上げて一
旦フレーム3の背面とカバー9の間の空間に吐出され、吐
出プレート17に取付けられた吐出パイプ18を通って密閉
容器1に設けられた吐出管21から回路へと吐出するよう
になっている。

【００１６】図3、図4は前述の吐出口301の配置された
位置を説明するための拡大図で、図3はブレード501の傾
きが最も大きくなるクランク角すなはち最大揺動角（ク
ランク角２７０°近傍）での位置関係、図4はピストン5
による圧縮・吐出行程が終了するクランク角すなはち吐
出完了角（クランク角３６０°近傍）での位置関係を示
している。

【００１７】本形態では、図3に示すように吐出口301は
軸方向から見て圧縮室側ヘの最大揺動角におけるブレー
ド501側面とシリンダ4のシリンダ室402内周面に接する
位置に設けられている。即ち、吐出口３０１は、軸方向
から見て圧縮室側ヘの最大揺動角におけるブレード501
側面と接する位置で、吐出口中心のシリンダ中心からの
距離が、シリンダ内半径から吐出口半径を減じた値とな
る位置に設けられている。 かかる位置に吐出口301を配
することにより、圧力が高圧に達して吐出を開始した
後、流量が多いために圧損を生じやすい吐出行程前半部
分で吐出口301がブレード501に閉塞され流路面積が減じ
るのを避けることができる。 これにより、オーバーシ
ュート損失を抑制し圧縮機の高効率化を図ることができ
る。

【００１８】更に、図4に示すように吐出口301には軸方
向から見て吐出完了角における圧縮室部分を包含する形
で吐出口３０１の入口を拡大する座ぐり部302が設けら
れている。 これにより吐出完了角付近で圧縮室と吐出
口との連通が途絶えることなく流路が確保されるので、
ガスの無効圧縮や油圧縮を回避することも可能となり、
圧縮機の低騒音化を図ることができる。座ぐり部302の
形状は、吐出口３０１の入口開口部を包含して、吐出完
了角における圧縮室部分を包含する形で吐出口３０１の
入口を拡大する形状であればよい。

【００１９】実施の形態２．図5、図6は別の実施の形態
について吐出口301の配置位置を説明するための拡大図
で、図3と同様に図5はブレード501の傾きが最も大きく
なる最大揺動角（クランク角２７０°近傍）での位置関
係、図6はピストン5による圧縮・吐出行程が終了する吐
出完了角（クランク角３６０°近傍）での位置関係を示
す図4に相当する図である。

【００２０】本形態では、図5に示すように吐出口301は
軸方向から見て圧縮室側ヘの最大揺動角におけるブレー
ド501側面に接し、その中心がシリンダ4のシリンダ室40
2内周面上の位置に設けられている。即ち、吐出口３０
１は、軸方向から見て圧縮室側ヘの最大揺動角における
ブレード501側面に接する位置で、吐出口中心のシリン
ダ中心からの距離が、シリンダ内半径となる位置に設け
られている。 更に、図6に示すように吐出口301には軸
方向から見て吐出完了角における圧縮室部分を包含する
形で吐出口３０１の入口を拡大する座ぐり部302が設け
られている。座ぐり部302の形状は、吐出口３０１の入
口開口部を包含して、吐出完了角における圧縮室部分を
包含する形で吐出口３０１の入口を拡大する形状であれ
ばよい。

【００２１】かかる位置に吐出口301を配することによ
り、吐出行程前半部分で吐出口301がブレード501に閉塞
され流路面積が減じるのを避けることができるのは、図
3，図4の場合と同様である。 吐出口301がシリンダ４の
外周寄りに位置するため、シリンダ4，ガイド28により
吐出口301が閉塞される分吐出口径を大きくしなければ
ならないが、その分ガスの無効圧縮や油圧縮を回避する
ための座ぐり部302を小さくできる。

【００２２】また、上記実施の形態ではフレーム３側に
吐出口および座ぐり部を設けた場合について述べたが、
シリンダヘッド７側に吐出口および座ぐり部を設けて
も、あるいはフレーム３側，シリンダヘッド７側両方に
吐出口および座ぐり部を設けても同様である。シリンダ
ヘッド７側及び両方に設けた場合は、当然それに対応し
た吐出路が形成される。特に、両方に設けた場合は、オ
−バ−シュ−ト損失の抑制効果が大きい。

【００２３】上記実施の形態１、２においては、吐出口
３０１の位置を、吐出口３０１が軸方向から見て圧縮室
側ヘの最大揺動角におけるブレード501側面に接し、吐
出口中心のシリンダ中心からの距離が、シリンダ内半径
から吐出口半径を減じた値となる位置、及び吐出口３０
１が軸方向から見て圧縮室側ヘの最大揺動角におけるブ
レード501側面に接し、吐出口中心のシリンダ中心から
の距離が、シリンダ内半径となる位置に設けているが、
吐出口中心のシリンダ中心からの距離を両者の間として
もよく、同様な作用、効果が得られる。

【００２４】

【発明の効果】この発明に係わる請求項１のブレード一
体ピストン型のロータリ圧縮機は、ピストンに一体的に
設けられたブレ−ドを備えたロータリ圧縮機において、
吐出口が、フレームまたはシリンダヘッドの軸方向から
見て圧縮室側に最も揺動したときのブレード側面に接
し、かつ吐出口中心のシリンダ中心からの距離が、シリ
ンダ内半径から吐出口半径を減じた値以上で、シリンダ
内半径以下となる位置で、少なくともフレ−ム及びシリ
ンダヘッドのどちらか一方に設けられているので、ブレ
ードによって吐出口が閉塞されることがなくなり、吐出
流量の多い吐出圧到達直後の吐出抵抗増大を抑制するこ
とができ、オーバーシュート損失の少ない高効率なロー
タリ圧縮機を得ることができる。

【００２５】また、この発明に係わる請求項２のロータ
リ圧縮機は、ピストンに一体的に設けられたブレ−ドを
備えたロータリ圧縮機において、吐出口が、フレームま
たはシリンダヘッドの軸方向から見て圧縮室側に最も揺
動したときのブレード側面とシリンダ内周面に接する位
置で、少なくともフレ−ム及びシリンダヘッドのどちら
か一方に設けられているので、ブレードによる吐出口の
閉塞を避け、できるだけ小さい径の吐出口で吐出流量の
多い吐出圧到達直後の吐出抵抗の増大が抑制できオーバ
ーシュート損失の少ない高効率なロータリ圧縮機を得る
ことができる。

【００２６】また、この発明に係わる請求項３のロータ
リ圧縮機は、請求項１または請求項２のロ−タリ圧縮機
において、吐出口に、軸方向から見て圧縮・吐出完了時
の圧縮室とオーバーラップする座ぐり部を設けたので、
請求項１または請求項２の効果に加えて、吐出完了角付
近における油圧縮などを抑制し、高効率・低騒音のロー
タリ圧縮機を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１のブレード一体ピスト
ン型のロータリ圧縮機を示す縦断面図。

【図２】 本発明の実施の形態１のブレード一体ピスト
ン型のロータリ圧縮機の圧縮機構部を示す横断面図。

【図３】 本発明の実施の形態１の吐出口近傍の最大揺
動角付近での状態を示す横断面図。

【図４】 本発明の実施の形態１の吐出口近傍の吐出完
了角付近での状態を示す横断面図。

【図５】 本発明の実施の形態２の吐出口近傍の最大揺
動角付近での状態を示す横断面図。

【図６】 本発明の実施の形態２の吐出口近傍の吐出完
了角付近での状態を示す横断面図。

【図７】 従来のブレード一体ピストン型のロータリ圧
縮機の吐出口付近を示す横断面図。

【図８】 従来のブレード一体ピストン型のロータリ圧
縮機の吐出口付近を示す縦断面図。

【図９】 従来のブレード一体ピストン型のロータリ圧
縮機を示す縦断面図。

【図１０】 ロータリ圧縮機における容積に対する圧力
変化を示す模式図。

【符号の説明】

1 密閉容器、3 フレーム、4 シリンダ、5 ピスト
ン、6 駆動軸、7 シリンダヘッド、28 ガイド、301
吐出口、302 座ぐり部、401 円筒穴部、402シリン
ダ室、402a 圧縮室、402b 低圧室、403 ブレード運
動空間、405 吸入口、501 ブレード。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 喜英 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 渡辺 英治 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 郡嶋 宗久 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 谷 真男 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 石井 稔 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸入口及び吐出口が開口するシリンダ室
   とブレード運動空間を有するシリンダと、前記シリンダ
   室内で偏心して揺動を伴う公転運動するピストンと、前
   記ピストンに一体的に設けられ前記シリンダ室内を圧縮
   室と低圧室とに区画して前記ブレード運動空間内で往復
   且つ揺動運動するブレードと、前記シリンダの前記シリ
   ンダ室と前記ブレード運動空間の間に形成された円筒穴
   部に回転自在に嵌入され前記ブレードを往復且つ揺動自
   在に支持するガイドと、前記ピストンの内周面に嵌入さ
   れて前記ピストンを公転させる駆動軸と、前記シリンダ
   室の両端面開口部を閉塞するように配置され前記駆動軸
   を回転自在に支持するフレームとシリンダヘッドとを密
   閉容器内に備え、前記駆動軸の回転により前記ピストン
   が揺動を伴う公転運動を行い、前記吸入口からシリンダ
   室内に吸入した流体を圧縮して吐出口から吐出するよう
   にしたロータリ圧縮機において、前記吐出口は、フレー
   ムまたはシリンダヘッドの軸方向から見て圧縮室側に最
   も揺動したときのブレード側面に接し、かつ吐出口中心
   のシリンダ中心からの距離がシリンダ内半径から吐出口
   半径を減じた値以上で、シリンダ内半径以下となる位置
   で、少なくともフレ−ム及びシリンダヘッドのどちらか
   一方に設けられていることを特徴とするロータリ圧縮
   機。
2. 【請求項２】 吸入口及び吐出口が開口するシリンダ室
   とブレード運動空間を有するシリンダと、前記シリンダ
   室内で偏心して揺動を伴う公転運動するピストンと、前
   記ピストンに一体的に設けられ前記シリンダ室内を圧縮
   室と低圧室とに区画して前記ブレード運動空間内で往復
   且つ揺動運動するブレードと、前記シリンダの前記シリ
   ンダ室と前記ブレード運動空間の間に形成された円筒穴
   部に回転自在に嵌入され前記ブレードを往復且つ揺動自
   在に支持するガイドと、前記ピストンの内周面に嵌入さ
   れて前記ピストンを公転させる駆動軸と、前記シリンダ
   室の両端面開口部を閉塞するように配置され前記駆動軸
   を回転自在に支持するフレームとシリンダヘッドとを密
   閉容器内に備え、前記駆動軸の回転により前記ピストン
   が揺動を伴う公転運動を行い、前記吸入口からシリンダ
   室内に吸入した流体を圧縮して吐出口から吐出するよう
   にしたロータリ圧縮機において、 前記吐出口は、フレームまたはシリンダヘッドの軸方向
   から見て圧縮室側に最も揺動したときのブレード側面と
   シリンダ内周面に接する位置で、少なくともフレ−ム及
   びシリンダヘッドのどちらか一方に設けられていること
   を特徴とするロータリ圧縮機。
3. 【請求項３】 前記吐出口に、軸方向から見て圧縮・吐
   出完了時の圧縮室とオーバーラップする座ぐり部を設け
   たことを特徴とする請求項１または請求項２記載のロー
   タリ圧縮機。