JP2014098382A - ロータリ圧縮機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ロータリ圧縮機100の下ローラ11は、内周側ローラ11bと外周側ローラ11aとで構成されている。そして、内周側ローラ11bは、副軸側偏心部4dの中心軸方向に分割された複数のリング体11cで構成されている。また、クランク軸4は、副軸側偏心部4dの反偏心側の外周面を副軸4bの外周面よりも内側に形成され、リング体11cを副軸側偏心部4dの偏心方向へ移動させるための逃がし部4gが形成されている。
【選択図】図2
Description
しかしながら、従来のロータリ圧縮機でクランク軸の偏心部の偏心量を大きくしようとした場合、以下のような課題が生じてしまう。
図1は、本発明の実施の形態1に係るロータリ圧縮機を示す縦断面図である。また、図2は、このロータリ圧縮機の偏心部近傍を示す要部拡大図(縦断面図)である。
ロータリ圧縮機100は、密閉容器1内に、固定子2aと回転子2bとからなる電動機部2と、電動機部2により駆動される圧縮機構部3とを収納している。電動機部2の回転力は、クランク軸4を介して圧縮機構部3に伝達される。また、密閉容器1内には、圧縮機構部3を潤滑する潤滑油(冷凍機油)が貯留されている。
なお、主軸4a、副軸4b及び中間軸4eは、電動機部2の回転子2bの回転中心と同軸上に配置されるものであり、本発明の中心軸部に相当する。
つまり、上ローラ10は、主軸側偏心部4cの外周面に回転自在に設けられた内周側ローラ10bと、該内周側ローラ10bの外周面に設けられた外周側ローラ10aとで構成されている。また、内周側ローラ10bは、主軸側偏心部4cの中心軸方向に分割された複数のリング体10cで構成されている。換言すると、内周側ローラ10bは、主軸側偏心部4cの中心軸方向に積層された複数のリング体10cで構成されている。また、本実施の形態1では、外周側ローラ10aにおける主軸側偏心部4cの中心軸方向の長さは、内周側ローラ10bにおける主軸側偏心部4cの中心軸方向の長さよりも大きくなっている。そして、外周側ローラ10aの端部と主軸受5及び仕切板9との間のクリアランスを適切な量に保っている。つまり、外周側ローラ10aにおける主軸側偏心部4cの中心軸方向の長さは、上シリンダ7における主軸側偏心部4cの中心軸方向の長さよりも若干小さい値となっている。
なお、一般的な圧縮機構部のうち、本実施の形態1に係る圧縮機構部3と同一の機能を有する構成については同一の符号を用いて述べることとする。
(1)図3(a)に示すように、先ず上シリンダ7と主軸受5とをボルト16で締結して固定する。ボルト16は、複数本使用する。一方、図3(b)に示すように、上ローラ10に主軸4aをくぐらせ、上ローラ10を主軸側偏心部4cに組み付ける。
(2)図4に示すように、上ローラが組み付けられたクランク軸4の主軸4aを、主軸受5に上シリンダ7側から挿入する。このとき、上ベーン12を上シリンダ7に組み込む(図に示していない)。
(3)図5に示すように、仕切板9に副軸4b及び副軸側偏心部4dをくぐらせ、中間軸4eに組み付ける。この状態では、矢印で示すように、仕切板9に副軸4b及び副軸側偏心部4dをくぐらせただけなので、仕切板9の中心と上シリンダ7の中心が一致していない。
(4)図6に示すように、仕切板9を軸直角方向に移動させて、上シリンダ7と仕切板9の中心が合うように仕切板9をセットする。また、仕切板9に設けられたボルト通し穴9a、上シリンダ7のボルト通し穴7a及び主軸受5のボルト通し穴5aの位置を合わせる。後述のボルト14を通せるようにするためである。
(5)図7に示すように、下ローラ11に副軸4bをくぐらせた後、下ローラ11を副軸側偏心部4dに組み付ける。
(6)図8に示すように、下シリンダ8と副軸受6とをボルト15(複数本)で固定する。また、下ベーン13を下シリンダ8に組み込む。(図に示していない。)そして、クランク軸4の副軸4bを副軸受6に挿入する。また、仕切板9に設けられたボルト通し穴9b、下シリンダ8のボルト通し穴8b及び副軸受6のボルト通し穴6bの位置を合わせる。後述のボルト17を通せるようにするためである。
(7)図9に示すように、副軸受6の外側からボルト17(複数本)を通して上シリンダ7の雌ネジ部に螺合させ、下シリンダ8と上シリンダ7とで仕切板9を挟むように、下シリンダ8と上シリンダ7とを固定する。同様に、主軸受5の外側からボルト14(複数本)を通して下シリンダ8の雌ネジ部に螺合させ、上シリンダ7と下シリンダ8とで仕切板9を挟むように、上シリンダ7と下シリンダ8とを固定する。
上ローラ10においては、外周側ローラ10aの外周面と上シリンダ7のシリンダ室内周面との間のクリアランス、外周側ローラ10aと主軸受5及び仕切板9との間のクリアランス等により、外周側ローラ10aは上下左右方向にある程度移動可能となっている。また、内周側ローラ10bの外周面と主軸側偏心部4cの内周面との間のクリアランス、内周側ローラ10bと主軸受5及び仕切板9との間のクリアランス等により、内周側ローラ10bも上下左右方向にある程度移動可能となっている。このため、外周側ローラ10a及び内周側ローラ10bの移動量が大きくなりすぎると、ロータリ圧縮機100の運転中、内周側ローラ10b(より詳しくはリング体10c)が外周側ローラ10aの内周面側で傾き、外周側ローラ10aが主軸側偏心部4cに固定されてしまうことが考えられる。外周側ローラ10aが主軸側偏心部4cに固定されてしまうと、外周側ローラ10a外周面の回転速度が増大してしまうので、上ベーン12と外周側ローラ10a外周面との間の摺動損失、上ベーン12と外周側ローラ10a外周面との間の摺動による外周側ローラ10a外周面の損傷、上ベーン12と外周側ローラ10aとの焼き付き等が懸念される。
下ローラ11においても同様の事が懸念される。
外周側ローラ10a,11aの内周面側で内周側ローラ10b,11bが傾くことを防止できる構成は、実施の形態2に示した構成に限定されるものではない。外周側ローラ10a,11aと内周側ローラ10b,11bとが一体で動きやすい構成にすることにより、外周側ローラ10a,11aの内周面側で内周側ローラ10b,11bが自由に動きづらくなり、外周側ローラ10a,11aの内周面側で内周側ローラ10b,11bが傾くことを防止できる。
本実施の形態3では、外周側ローラ10a,11aの内周面側で内周側ローラ10b,11bが傾くことを防止できる構成の幾つかを例示する。
上述のように、クランク軸4の主軸4aには、電動機部2の回転子2bが取り付けられている。このため、主軸側偏心部4c及び副軸側偏心部4dの回転に伴って主軸4aに遠心力が作用し、この遠心力に起因する曲げモーメントによって主軸4aが撓むと、回転子2bの振れ回りを招いてしまう場合がある。そして、その結果、圧縮機構部3や電動機部2の加振力が大きくなり、振動や騒音の増大を招いてしまう場合がある。したがって、このような振れ回りを防止するために、クランク軸4の主軸4aを太く構成する必要が生じる場合がある。しかしながら、主軸4aを太く構成した際、内周側ローラ10bの反偏心側の外周面が主軸4aの外周面よりも内側に配置されることとなり、主軸4a側から外周側ローラ10aを組み付けられない場合が生じてくる。このような場合、クランク軸4を以下のように構成するとよい。なお、本実施の形態4で特に記述しない構成については、実施の形態1〜実施の形態3と同様とする。
図14に示すように、本実施の形態4に係るクランク軸4は、回転子2bの振れ回りを防止する等の目的のため、主軸4aの外径が副軸4bの外径よりも太くなっている。そして、クランク軸4及びローラ(上ローラ10及び下ローラ11)の各部の寸法が、下記式(1)〜(6)のように定義されている。
Rc−e<R …(1)
Rc−e<r …(2)
Rc−e<rm …(3)
Ri−e<R …(4)
Ri−e>r …(5)
Ri−e>rm …(6)
となっている。
Claims (14)
- 固定子及び回転子を有する電動機と、
前記回転子の回転中心と同軸上に配置された複数の中心軸部、及び、これら中心軸部の間に設けられて該中心軸部の中心軸から偏心した中心軸上に配置された少なくとも1つの偏心部を有し、前記中心軸部の一端が前記回転子に固定されたクランク軸と、
前記偏心部に回転自在に取り付けられたローラ、円筒状のシリンダ室が形成され、該シリンダ室に前記偏心部及び前記ローラが配置されたシリンダ、及び、前記シリンダ室内を圧縮室と吸入室の2つの空間に仕切るベーンが、前記偏心部と同数設けられた圧縮機構部と、
前記電動機、前記クランク軸及び前記圧縮機構部を収納する密閉容器と、
を備えたロータリ圧縮機であって、
前記ローラの少なくとも1つは、前記偏心部の外周面に回転自在に設けられた内周側ローラと、該内周側ローラの外周面に設けられた一体物の外周側ローラとで構成され、
前記内周側ローラは、前記偏心部の中心軸方向に分割された複数のリング体で構成されており、
前記偏心部の反偏心側の外周面は、前記中心軸部の外周面よりも該偏心部の中心軸寄りに形成され、
前記偏心部の両端部のうちの少なくとも一方側には、前記中心軸部における前記偏心部との境界部に、前記リング体を前記偏心部の偏心方向へ移動させるための逃がし部が形成されていることを特徴とするロータリ圧縮機。 - 前記外周側ローラにおける前記偏心部の中心軸方向の長さは、前記内周側ローラにおける前記偏心部の中心軸方向の長さよりも大きいことを特徴とする請求項1に記載のロータリ圧縮機。
- 前記中心軸部は、前記回転子が取り付けられた主軸と、前記偏心部に対して前記主軸と反対側に配置された副軸と、を備え、
前記主軸の半径をR、前記副軸の半径をr、前記偏心部の偏心量をe、前記偏心部の半径をRc、及び、前記内周側ローラの外周部の半径をRiと定義した場合、
Rc−e<R、Rc−e<r、Ri−e<R、且つ、Ri−e>r
となっていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のロータリ圧縮機。 - 前記クランク軸の前記偏心部、前記ローラ、前記シリンダ、及び、前記ベーンが複数設けられ、
前記中心軸部は、前記偏心部の間に配置された中間軸を備え、
前記中間軸の半径をrmと定義した場合、
Rc−e<rm、且つ、Ri−e>rm
となっていることを特徴とする請求項3に記載のロータリ圧縮機。 - 前記中間軸の両端における前記偏心部との境界部に、前記外周側ローラを移動させるための逃がし部が形成されていることを特徴とする請求項4に記載のロータリ圧縮機。
- 前記中間軸の長さが前記外周側ローラの高さよりも大きくなっていることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載のロータリ圧縮機。
- 前記内周側ローラが前記偏心部に設けられた状態においては、
前記内周側ローラの反偏心側の外周面が前記中心軸部の外周面よりも外側に配置されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のロータリ圧縮機。 - 前記クランク軸の前記偏心部、前記ローラ、前記シリンダ、及び、前記ベーンが複数設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のロータリ圧縮機。
- 前記逃がし部は、前記中心軸部の外周面と前記偏心部の反偏心側の外周面とを接続する傾斜面を有することを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載のロータリ圧縮機。
- 前記逃がし部は、前記中心軸部の外周面から前記偏心部の反偏心側の外周面側に凹んだ段部を有することを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載のロータリ圧縮機。
- 前記内周側ローラは前記外周側ローラに圧入されていることを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれか一項に記載のロータリ圧縮機。
- 前記内周側ローラの外周面及び前記外周側ローラの内周面は、前記内周側ローラの内周面及び前記外周側ローラの外周面よりも面粗度が粗いことを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれか一項に記載のロータリ圧縮機。
- 前記内周側ローラの外周面及び前記外周側ローラの内周面には凹凸が形成され、前記内周側ローラの凹凸と前記外周側ローラの凹凸とが噛み合っていることを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれか一項に記載のロータリ圧縮機。
- 前記内周側ローラの外周面及び前記外周側ローラの内周面には、前記偏心部の中心軸方向に延びる凹溝が形成され、
前記内周側ローラの凹溝と前記外周側ローラの凹溝との間にキーが設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれか一項に記載のロータリ圧縮機。
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