JP2017066919A - 圧縮機 - Google Patents
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Abstract
【課題】吸入側におけるローラの外周面とシリンダの内周面との間の隙間を小さくし、容積効率を高める。
【解決手段】シリンダがシャフトの軸受け中心に対して吸入側に偏心した圧縮機において、ローラ41の外周面の一部を、ローラ41の内周面の中心O3からの距離D2が中心O3周りの角度に対して連続的に変化するような形状とする。ブレード42の延在方向に延びる直線L4よりも吸入側における距離D2の平均値は、直線L4よりも吐出側における距離D2の平均値よりも長い。
【選択図】図5
【解決手段】シリンダがシャフトの軸受け中心に対して吸入側に偏心した圧縮機において、ローラ41の外周面の一部を、ローラ41の内周面の中心O3からの距離D2が中心O3周りの角度に対して連続的に変化するような形状とする。ブレード42の延在方向に延びる直線L4よりも吸入側における距離D2の平均値は、直線L4よりも吐出側における距離D2の平均値よりも長い。
【選択図】図5
Description
本発明は、冷媒を圧縮するための圧縮機に関するものである。
特許文献1には、圧縮室が形成されたシリンダと、シリンダの圧縮室に配置されるローラと、シリンダとローラとの間の空間を高圧室と低圧室とに仕切る仕切り板とを備えた圧縮機が開示されている。ローラは、クランク軸の偏心部に装着されており、クランク軸の回転に伴って、圧縮室の周壁面に沿って移動する。このような圧縮機では、高圧室と低圧室との圧力差が大きくなると、ローラの外周面と圧縮室の周壁面との間の隙間からの冷媒や潤滑油が漏れやすくなる。
特許文献1の圧縮機では、クランク軸の中心が、シリンダの内径(圧縮室)の中心と一致せず、仕切り板の軸線に対して高圧室側に位置するように組み立てる偏心組み立てが行われている。これにより、ローラが上死点にある位置からのクランク軸の回転角度が180°よりも大きくなり、高圧室と低圧室との圧力差が比較的大きくなるときに、ローラの外周面と圧縮室の周壁面との間の隙間が最も小さくなる。したがって、高圧室と低圧室との圧力差が比較的大きくなるときの、ローラの外周面と圧縮室の周壁面との間の隙間からの冷媒や潤滑油の漏れ量を少なくし、容積効率を高めることができる。
しかしながら、上述のような偏心組み立てを行うと、ローラが上死点にある位置からクランク軸の回転角度が180°となるまでのローラの外周面と圧縮室の周壁面との間の隙間(吸入側の隙間)は大きくなる。このとき高圧室と低圧室との圧力差は比較的小さいが、圧縮機の容積効率をさらに高めることが望まれているので、吸入側の隙間を小さくして吸入側の隙間からの冷媒や潤滑油の漏れ量も少なくする必要がある。
そこで、本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、吸入側におけるローラの外周面と圧縮室の周壁面との間の隙間を小さくし、容積効率を高めることができる圧縮機を提供することを目的とする。
第1の発明に係る圧縮機は、圧縮室および前記圧縮室に連通したブレード収容部を有するシリンダと、前記圧縮室および前記ブレード収容部の内側に配置されるピストンと、偏心部を有する駆動軸とを備え、前記ピストンは、前記圧縮室に配置され且つ前記駆動軸の前記偏心部に取り付けられた環状のローラと、前記ローラの外周面から延在し且つ前記ブレード収容部に対して進退可能に配置されたブレードとを有し、前記シリンダが前記駆動軸の軸受け中心に対して吸入側に偏心しており、前記ローラの外周面の少なくとも一部分は、前記ローラの内周面の中心からの距離が前記中心周りの角度に対して連続的に変化し、前記ブレードの延在方向に延びる第1直線よりも吸入側における前記距離の平均値は、前記第1直線よりも吐出側における前記距離の平均値よりも長いことを特徴とする。
この圧縮機では、シリンダを駆動軸の軸受け中心に対して吸入側に偏心させる偏心組み立てを行っていても、吸入側におけるローラの外周面と圧縮室の周壁面との間の隙間を小さくし、容積効率を向上させることができる。
第2の発明に係る圧縮機は、第1の発明に係る圧縮機において、前記ローラの外周面の少なくとも一部分にレーザ加工が施されていることを特徴とする。
この圧縮機では、ローラの外周面にレーザ加工を施して膨張させることで、容易に、ローラの内周面の中心からローラの外周面までの距離が中心周りの角度に対して連続的に変化するような形状に加工することができる。
第3の発明に係る圧縮機は、第1または第2の発明に係る圧縮機において、前記ブレード収容室の延在方向に延びる第2直線に直交する面における前記シリンダの前記圧縮室の断面は、前記第2直線よりも吸入側の面積の平均値が、前記第2直線よりも吐出側の面積の平均値よりも小さいことを特徴とする。
この圧縮機では、ピストン側だけでなくシリンダ側も、吸入側におけるローラの外周面と圧縮室の周壁面との間の隙間を小さくするような形状とすることで、それぞれの部品の加工量を小さくできるので、加工のばらつきを抑えることができる。
第4の発明に係る圧縮機は、第3の発明に係る圧縮機において、前記シリンダの前記圧縮室を画定する壁面の少なくとも一部分にレーザ加工が施されていることを特徴とする。
この圧縮機では、シリンダの圧縮室を画定する壁面にレーザ加工を施して膨張させることで、容易に、第2直線よりも吸入側の面積の平均値が、第2直線よりも吐出側の面積の平均値よりも小さくなるような形状に加工することができる。
以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
第1の発明では、シリンダを駆動軸の軸受け中心に対して吸入側に偏心させる偏心組み立てを行っていても、吸入側におけるローラの外周面と圧縮室の周壁面との間の隙間を小さくし、容積効率を向上させることができる。
第2の発明では、ローラの外周面にレーザ加工を施して膨張させることで、容易に、ローラの内周面の中心からローラの外周面までの距離が中心周りの角度に対して連続的に変化するような形状に加工することができる。
第3の発明では、ピストン側だけでなくシリンダ側も、吸入側におけるローラの外周面と圧縮室の周壁面との間の隙間を小さくするような形状とすることで、それぞれの部品の加工量を小さくできるので、加工のばらつきを抑えることができる。
第4の発明では、シリンダの圧縮室を画定する壁面にレーザ加工を施して膨張させることで、容易に、第2直線よりも吸入側の面積の平均値が、第2直線よりも吐出側の面積の平均値よりも小さくなるような形状に加工することができる。
以下、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態は、1シリンダ型のロータリ圧縮機に本発明を適用した一例である。
図1に示すように、本実施形態の圧縮機1は、密閉ケーシング2と、密閉ケーシング2内に配置される圧縮機構10および駆動機構6を備えている。なお、図1は、駆動機構6の断面を示すハッチングを省略して表示している。この圧縮機1は、例えば、空調装置などの冷凍サイクルに組み込まれて使用され、後述する吸入管3から導入された冷媒(例えばR32)を圧縮して排出管4から排出する。図1の上下方向を単に上下方向として、圧縮機1について以下説明する。
本実施形態は、1シリンダ型のロータリ圧縮機に本発明を適用した一例である。
図1に示すように、本実施形態の圧縮機1は、密閉ケーシング2と、密閉ケーシング2内に配置される圧縮機構10および駆動機構6を備えている。なお、図1は、駆動機構6の断面を示すハッチングを省略して表示している。この圧縮機1は、例えば、空調装置などの冷凍サイクルに組み込まれて使用され、後述する吸入管3から導入された冷媒(例えばR32)を圧縮して排出管4から排出する。図1の上下方向を単に上下方向として、圧縮機1について以下説明する。
密閉ケーシング2は、両端が塞がれた円筒状の容器であり、その上部には、圧縮された冷媒を排出するための排出管4と、駆動機構6の後述する固定子7bのコイルに電流を供給するためのターミナル端子5が設けられている。なお、図1では、コイルとターミナル端子5とを接続する配線は省略して表示している。また。密閉ケーシング2の側部には、圧縮機1に冷媒を導入するための吸入管3が設けられている。また、密閉ケーシング2内の下部には、圧縮機構10の摺動部の動作を滑らかにするための潤滑油Lが貯留されている。密閉ケーシング2の内部には、駆動機構6と、圧縮機構10とが上下に並んで配置されている。
駆動機構6は、圧縮機構10を駆動するために設けられており、駆動源となるモータ7と、このモータ7に取り付けられたシャフト8とから構成されている。
モータ7は、密閉ケーシング2の内周面に固定されている略円環状の固定子7bと、この固定子7bの径方向内側にエアギャップを介して配置される回転子7aとを備えている。回転子7aは磁石(図示省略)を有し、固定子7bはコイルを有している。モータ7は、コイルに電流を流すことによって発生する電磁力によって、回転子7aを回転させる。また、固定子7bの外周面は、全周にわたって密閉ケーシング2の内周面に密着しているわけではなく、固定子7bの外周面には、上下方向に延び且つモータ7の上下の空間を連通させる複数の凹部(図示省略)が、周方向に並んで形成されている。
シャフト8は、モータ7の駆動力を圧縮機構10に伝達するために設けられており、回転子7aの内周面に固定されて、回転子7aと一体的に回転する。また、シャフト8は、後述する圧縮室31内となる位置に、偏心部8aを有している。偏心部8aは、円柱状に形成されており、その軸心がシャフト8の回転中心から偏心している。この偏心部8aには、圧縮機構10の後述するローラ41が装着されている。
また、シャフト8の下側略半分の内部には、上下方向に延びる給油路8bが形成されている。この給油路8bの下端部には、シャフト8の回転に伴って潤滑油Lを給油路8b内に吸い上げるための螺旋羽根形状のポンプ部材(図示省略)が挿入されている。さらに、シャフト8には、給油路8b内の潤滑油Lをシャフト8の外側に排出するための複数の排出孔8cが形成されている。
圧縮機構10は、密閉ケーシング2の内周面に固定されるフロントヘッド20と、フロントヘッド20の上側に配置されるマフラー11と、フロントヘッド20の下側に配置されるシリンダ30と、シリンダ30の内部に配置されるピストン40と、シリンダ30の下側に配置されるリアヘッド50とを備えている。詳細は後述するが、図2に示すように、シリンダ30は、略円環状の部材であって、その中央部に圧縮室31が形成されている。シリンダ30は、リアヘッド50と共に、フロントヘッド20の下側にボルトにより固定されている。なお、図2は、シリンダ30に形成されているボルト孔は省略して表示している。
図1および図3に示すように、フロントヘッド20は、略円環状の部材であって、その中央部に、シャフト8が回転可能に挿通される軸受け孔21が形成されている。フロントヘッド20の外周面は、密閉ケーシング2の内周面にスポット溶接などによって固定されている。フロントヘッド20の下面は、シリンダ30の圧縮室31の上端を閉塞している。フロントヘッド20には、圧縮室31において圧縮された冷媒を吐出するための吐出孔22が形成されている。吐出孔22は、上下方向から視て、シリンダ30の後述するブレード収容部33の近傍に形成されている。図示は省略するが、フロントヘッド20の上面には、圧縮室31内の圧力に応じて吐出孔22を開閉する弁機構が取り付けられている。また、フロントヘッド20のシリンダ30よりも径方向外側の部分には、複数の油戻し孔23が周方向に並んで形成されている。フロントヘッド20は、金属材料で形成されている。
リアヘッド50は、略円環状の部材であって、その中央部にシャフト8が回転可能に挿通される軸受け孔51が形成されている。リアヘッド50の軸受け孔51は、フロントヘッド20の軸受け孔21と上下方向に並ぶ位置に形成されている。リアヘッド50の上端面は、シリンダ30の圧縮室31の下端を閉塞している。リアヘッド50は、金属材料で形成されている。
マフラー11は、フロントヘッド20の吐出孔22から冷媒が吐出される際の騒音を低減するために設けられている。マフラー11は、フロントヘッド20の上面にボルトによって取り付けられ、フロントヘッド20との間にマフラー空間Mを形成している。また、図示は省略するが、マフラー11には、マフラー空間M内の冷媒を排出するためのマフラー吐出孔が形成されている。
図1および図2に示すように、シリンダ30には、上述した圧縮室31と、圧縮室31内に冷媒を導入するための吸入孔32と、ブレード収容部33が形成されている。シリンダ30は、鉄系金属材料で形成されている。なお、図2は、図1のA−A線断面図であって、フロントヘッド20の吐出孔22は本来表れないが、説明の便宜上表示している。
吸入孔32は、シリンダ30の径方向に延びている。吸入孔32の一端は、圧縮室31の周壁面に開口した吸入口32aとなっている。また、吸入孔32の吸入口32a側とは反対側の端部には、吸入管3の先端が内嵌されている。
ブレード収容部33は、シリンダ30を上下方向に貫通しており、圧縮室31と連通している。ブレード収容部33は、圧縮室31の径方向に延びている。ブレード収容部33は、上下方向から視て、吸入孔32とフロントヘッド20の吐出孔22との間の位置に形成されている。このブレード収容部33内には、一対のブッシュ34が配置されている。一対のブッシュ34は、略円柱状の部材を半分割した形状に形成されている。この一対のブッシュ34の間にピストン40の一部であるブレード42が配置されている。一対のブッシュ34は、その間にブレード42が配置された状態で、ブレード収容部33内において周方向に揺動可能となっている。
シリンダ30は、シャフト8の軸受け中心に対して吸入側に偏心するように偏心組み立てされている。すなわち、図4に示すように、シリンダ30の圧縮室31を画定する内周面の中心O1は、軸受け中心O2(すなわち、フロントヘッド20の軸受け孔21、リアヘッド50の軸受け孔51、およびシャフト8の中心)よりも吸入孔32が形成されている側(図4中右側)に位置している。より詳細には、シリンダ30の内周面の中心O1は、ブレード収容部33の中心を通り且つブレード収容部33の延在方向に沿う直線L1と、平面視において直線L1と直交する直線の中で圧縮室31の幅が最も広い部分を通る直線L2との交点に位置している。そして、軸受け中心O2は、直線L2上の直線L1よりも吐出孔22が形成されている側(図4中左側)に位置している。シリンダ30の内周面の中心O1と軸受け中心O2との間の距離D1は10μm〜30μm程度(本例では25μm)である。
ピストン40は、鉄系金属材料からなり、円環状のローラ41と、このローラ41の外周面から径方向外側に延在するブレード42とから構成されている。図2に示すように、ローラ41は、偏心部8aの外周面に相対回転可能に装着されて、圧縮室31内に配置されている。ブレード42は、ブレード収容部33に配置された一対のブッシュ34の間に進退可能に配置されている。
また、ローラ41の外径は、偏心部8aに装着された状態でローラ41の外周面と、圧縮室31の周壁面との間に、微小な隙間(以下、この隙間を径方向隙間dと称する)が生じるような大きさとなっている。そのため、図2(b)〜図2(d)に示すように、ブレード42がブレード収容部33から圧縮室31側に出ている状態では、ローラ41の外周面と圧縮室31の周壁面との間に形成される空間は、ブレード42によって低圧室31aと高圧室31bに区画される。
次に、図5を参照しつつ、ピストン40の形状について詳細に説明する。本実施形態のピストン40は、ローラの外周面がローラの内周面の中心から等距離にある従来の形状のローラの外周面にレーザ焼き入れ加工を施すことで、ローラ41の内周面の中心O3からローラ41の外周面までの距離D2が中心O3周りの角度に対して連続的に変化するような形状となっている。具体的には、ローラ41の外周面におけるブレード42が設けられている箇所よりも吸入孔32側(図5において右側)から、ローラ41の内周面の中心O3からブレード42の延在方向に延びる直線とのなす角度が約270°となる部分までレーザ光を照射して、焼き入れ加工が施されている。鉄系金属材料で形成されているピストン40にレーザ光を照射して再結晶温度以上とすることで、レーザ光が照射された部分の組成が変化し、体積が膨張する。体積膨張の度合いはレーザ出力が大きいほど大きくなるので、レーザ出力を調整しながら焼き入れ加工を施すことで、距離D2を無段階に変化させることができる。ブレード42の延在方向に延びる直線L4よりも吸入側(図5中右側)における距離D2の平均値は、直線L4よりも吐出側(図5中左側)における距離D2の平均値よりも長い。
ここで、図5に示すローラ41の外周面のより具体的な形状について説明する。ローラ41は、内周面の半径が12.5mm、外周面の半径が18mmの従来の形状のローラを基に形成されているものとする。図5において、従来の形状のローラの外周面は破線で示している。なお、図5においては説明のため、従来の形状との差を強調して描いている。実際には、従来の形状との差は数μm〜数十μm程度である。ローラ41の外周面は、ローラ41の内周面の中心O3から放射状に延びる直線上において、図5に示す中心O3周りの渦巻状のなめらかな曲線C1からの距離が等距離(本例では18mm)となる点を結んだ曲線に一致している。
すなわち、例えば、ローラ41の内周面の中心O3からブレード42の延在方向に延びる直線を0°とし、中心O3周りの角度θ2が10°、30°、50°、70°、90°、110°、130°、150°、170°、190°、210°、230°、250°270°、290°、310°、330°、350°となる18本の直線L5を引くと、θ2=230°の直線L5は、中心O3からの距離が0.002mmの箇所で曲線C1と交わっており、中心O3からの距離が18.002mm(=0.002mm+18mm)の箇所でローラ41の外周面と交わっている。θ2=210°の直線L5は、中心O3からの距離が0.004mmの箇所で曲線C1と交わっており、中心O3からの距離が18.004mm(=0.004mm+18mm)の箇所でローラ41の外周面と交わっている。θ2=190°の直線L5は、中心O3からの距離が0.006mmの箇所で曲線C1と交わっており、中心O3からの距離が18.006mm(=0.006mm+18mm)の箇所でローラ41の外周面と交わっている。また、θ2=10°の直線L5は、中心O3からの距離が0.024mmの箇所で曲線C1と交わっており、中心O3からの距離が18.024mm(=0.024mm+18mm)の箇所でローラ41の外周面と交わっている。
すなわち、ローラ41の外周面は、ローラ41の内周面の中心O3として連続的に中心O3からの距離D2が変わっていると言える。また、ローラ41の外周面は、半径は変化せず、その中心が曲線C1の軌跡をたどったときにできる軌跡であるとも言える。なお、説明を簡単にするため、説明上、直線L5は20°間隔としているが、実際にはさらに細かな間隔とすることで、なめらかなローラ外周面形状を得る。
続いて、図6を参照しつつ、シリンダ30の形状について詳細に説明する。本実施形態のシリンダ30は、シリンダの内周面がシリンダの内周面の中心から等距離にある従来の形状のシリンダの内周面にレーザ焼き入れ加工を施すことで、シリンダ30の内周面の中心O1からシリンダ30の外周面までの距離D3が中心O1周りの角度に対して連続的に変化するような形状となっている。ピストン40のローラ41の外周面と同様に、シリンダ30の内周面におけるブレード収容部33よりも吸入孔32側(図6において右側)から、シリンダ30の内周面の中心O1からブレード収容部33の延在方向に延びる直線とのなす角度が約270°となる部分までレーザ出力を調整しながらレーザ光を照射して、距離D3を無段階に変化させる。ブレード収容部33の延在方向に沿う直線L1に直交する面におけるシリンダ30の圧縮室31の断面は、直線L1よりも吸入孔32側(図6中右側)の面積(直線L1が通る位置から右側へシリンダ30の内周面に至る部分の面積)の平均値が、直線L1よりも吐出孔22側(図6中左側)の面積(直線L1が通る位置から左側へシリンダ30の内周面に至る部分の面積)の平均値よりも小さい。
ここで、図6に示すシリンダ30の内周面のより具体的な形状について説明する。シリンダ30は、内周面の半径が23mmの従来の形状のシリンダを基に形成されているものとする。図6においては、従来の形状のシリンダ30の内周面は破線で示している。なお、図6においては説明のため、従来の形状との差を強調して描いている。実際には、従来の形状との差は数μm〜数十μm程度である。シリンダ30の内周面は、シリンダ30の内周面の中心O1からある方向に関する距離が、所定距離(本例では23mm)から、中心O1からある方向とは点対称の方向に関して、図6に示す中心O1周りの渦巻状のなめらかな曲線C2までの距離を引いた距離となる点を結んだ曲線に一致している。
すなわち、例えば、シリンダ30の内周面の中心O1からブレード収容部33の延在方向に延びる直線を0°とし、中心O1周りの角度θ3が10°、30°、50°、70°、90°、110°、130°、150°、170°、190°、210°、230°、250°270°、290°、310°、330°、350°となる18本の直線L6を引くと、θ3=50°の直線L6上は、中心O1からの距離が0.002mmの箇所で曲線C2と交わっており、θ3=50°の直線L6とは点対称な方向に延びるθ3=230°の直線L6は、中心O1からの距離が22.998mm(=23mm−0.002mm)の箇所でシリンダ30の内周面と交わっている。θ3=30°の直線L6は、中心O1からの距離が0.004mmの箇所で曲線C2と交わっており、θ3=30°の直線L6とは点対称な方向に延びるθ3=210°の直線L6は、中心O1からの距離が22.996mm(=23mm−0.004mm)の箇所でシリンダ30の内周面と交わっている。θ3=10°の直線L6は、中心O1からの距離が0.006mmの箇所で曲線C2と交わっており、θ3=10°の直線L6とは点対称な方向に延びるθ3=190°の直線L6は、中心O1からの距離が22.994mm(=23mm−0.006mm)の箇所でシリンダ30の内周面と交わっている。また、θ3=190°の直線L6は、中心O1からの距離が0.024mmの箇所で曲線C2と交わっており、θ3=190°の直線L6とは点対称な方向に延びるθ3=10°の直線L6は、中心O1からの距離が22.976mm(=23mm−0.024mm)の箇所でシリンダ30の内周面と交わっている。なお、説明を簡単にするため、説明上、直線L6は20°間隔としているが、実際にはさらに細かな間隔とすることで、なめらかなシリンダ内周面形状を得る。
ここで、図7を参照しつつ、圧縮室31の周壁面(シリンダ30の内周面)とローラ41の外周面との間の径方向隙間dの大きさについて説明する。図7において実線で示すグラフは、シリンダおよびローラの形状が従来の形状、すなわちシリンダの内周面はシリンダの内周面の中心から等距離にあり、ローラの外周面はローラの内周面の中心から等距離にある場合の径方向隙間dを示している。上述のように、シリンダが、シャフトの軸受け中心に対して吸入側に偏心するように偏心組み立てされていることで、シャフトの回転に伴いローラが変位するのにしたがって径方向隙間dの大きさが変化する。具体的には、シリンダおよびローラの形状が従来の形状である場合には、径方向隙間dは、クランク角θ1(ピストンが上死点にある状態を0°としたときのシャフトの回転角度)が90°となる部分で0.06mm程度と最も大きくなっており、その後徐々に小さくなり、クランク角θ1が270°となる部分で0.01mm程度と最も小さくなっている。偏心組み立てを行うことで、高圧室31bと低圧室31aとの圧力差が最も大きくなる部分の近傍(クランク角θ1が270°の部分)での径方向隙間dを小さくすることができる。一方、シリンダおよびローラの形状が従来の形状である場合には、径方向隙間dの最大値が0.06mm程度と大きくなる。
シリンダ30およびローラ41を図5、6に示すような形状とすることで、本実施形態の圧縮室31の周壁面とローラ41の外周面との間の径方向隙間dは、図7において破線で示すように、シリンダおよびローラの形状が従来の形状である場合と同様に、クランク角θ1が270°となる部分で最も小さく、0.01mm程度となっている。径方向隙間dは、クランク角θ1が120°となる付近で最も大きくなり、0.03mm程度となる。すなわち、本実施形態での径方向隙間dの最大値は、シリンダおよびローラの形状が従来の形状である場合の径方向隙間dの最大値(0.06mm)に比べても十分に小さい。
ただし、径方向隙間dは、圧縮機構10の組立時に圧縮室31の周壁面とローラ41の外周面との間の隙間として測定されるものであり、圧縮機1の運転中は、回転数や圧力条件といった運転条件により変化する軸受部の油膜厚さ、ピストン40に作用する遠心力、熱膨張により、組立時から減少する。しかし、クランク角θ1に対する径方向隙間dの変化の傾向は、図7のようになる。
次に、圧縮機構10の動作について、図2(a)〜図2(d)を参照して説明する。
図2(a)は、ピストン40が上死点にある状態を示しており、図2(b)は、冷媒の圧縮が開始される際の状態を示している。図2(c)および図2(d)は、図2(a)の状態から、それぞれ、シャフト8が、180°(下死点)、270°回転した状態を示している。
図2(a)は、ピストン40が上死点にある状態を示しており、図2(b)は、冷媒の圧縮が開始される際の状態を示している。図2(c)および図2(d)は、図2(a)の状態から、それぞれ、シャフト8が、180°(下死点)、270°回転した状態を示している。
吸入管3から吸入孔32を介して圧縮室31に冷媒を供給しつつ、モータ7の駆動によりシャフト8を回転させると、図2(a)〜図2(d)に示すように、偏心部8aに装着されたローラ41は、圧縮室31の周壁面に沿って移動する。これにより、圧縮室31内で冷媒が圧縮される。冷媒が圧縮される工程について、以下、詳細に説明する。
図2(a)の状態から偏心部8aが図中の矢印方向に回転し、図2(b)に示すように、ローラ41の外周面が、吸入孔32におけるローラ41の移動方向下流側の端部(即ち、圧縮室31の周壁面における吸入口32aの下流側の端部(図中E1で示す部分))に最も近付く状態となったとき、ローラ41の外周面と圧縮室31の周壁面とによって形成される空間が、低圧室31aと高圧室31bとに区画される。その後、さらに偏心部8aが回転すると、図2(c)、図2(d)に示すように、低圧室31aの容積が大きくなるため、吸入管3から吸入孔32を介して低圧室31a内に冷媒が吸い込まれていく。同時に、高圧室31bの容積が小さくなるため、高圧室31bにおいて冷媒が圧縮される。
そして、高圧室31b内の圧力が所定の圧力以上になった時点で、フロントヘッド20に設けられた弁機構が開弁して、高圧室31b内の冷媒が吐出孔22を介してマフラー空間Mに吐出される。その後、図2(a)の状態に戻り、高圧室31bからの冷媒の吐出が完了する。この工程を繰り返すことにより、吸入管3から圧縮室31に供給された冷媒が連続的に圧縮されて排出される。マフラー空間Mに吐出された冷媒は、マフラー11のマフラー吐出孔(図示省略)から圧縮機構10の外に吐出される。
上述のような圧縮機構10から吐出された冷媒は、固定子7bと回転子7aとの間のエアギャップなどを通過した後、最終的に、排出管4から密閉ケーシング2の外に排出される。このとき、シャフト8の排出孔8cから圧縮室31内に供給された潤滑油Lの一部は、冷媒と共に吐出孔22からマフラー空間Mに吐出された後、マフラー11のマフラー吐出孔(図示省略)から圧縮機構10の外に吐出される。圧縮機構10の外に吐出された潤滑油Lの一部は、フロントヘッド20の油戻し孔23を通って密閉ケーシング2の下部の貯留部に戻される。また、圧縮機構10の外に吐出された潤滑油Lの他の一部は、冷媒と共に固定子7bと回転子7aとの間のエアギャップを通過した後、固定子7bの外周面に形成された凹部(図示省略)と密閉ケーシング2の内周面との間と、フロントヘッド20の油戻し孔23とを通って、密閉ケーシング2の下部の貯留部に戻される。
以上のように、本実施形態の圧縮機1では、シリンダ30がシャフト8の軸受け中心に対して吸入側に偏心しており、ローラ41の外周面の一部分は、ローラ41の内周面の中心O3からの距離D2が中心O3周りの角度に対して連続的に変化している。そして、ブレード42の延在方向に延びる直線L4よりも吸入側における距離D2の平均値は、直線L4よりも吐出側における距離D2の平均値よりも長い。したがって、シリンダ30をシャフト8の軸受け中心に対して吸入側に偏心させる偏心組み立てを行っていても、吸入側におけるローラ41の外周面とシリンダ30の圧縮室31の周壁面との間の径方向隙間dを小さくし、容積効率を向上させることができる。
また、本実施形態の圧縮機1では、ローラ41の外周面の一部分にレーザ加工が施されている。したがって、ローラ41の外周面にレーザ加工を施して膨張させることで、容易に、ローラ41の内周面の中心O3からローラ41の外周面までの距離D2が中心O3周りの角度に対して連続的に変化するような形状に加工することができる。
また、本実施形態の圧縮機1では、ブレード収容部33の延在方向に延びる直線L1に直交する面におけるシリンダ30の圧縮室31の断面は、直線L1よりも吸入側の面積の平均値が、直線L1よりも吐出側の面積の平均値よりも小さい。したがって、ピストン40側だけでなくシリンダ30側も、吸入側におけるローラ41の外周面と圧縮室31の周壁面との間の径方向隙間dを小さくするような形状とすることで、それぞれの部品の加工量を小さくできるので、加工のばらつきを抑えることができる。
さらに、本実施形態の圧縮機1では、シリンダ30の圧縮室31を画定する壁面の一部分にレーザ加工が施されている。したがって、シリンダ30の圧縮室31を画定する壁面にレーザ加工を施して膨張させることで、容易に、直線L1よりも吸入側の面積の平均値が、直線L1よりも吐出側の面積の平均値よりも小さくなるような形状に加工することができる。
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
例えば、上述の実施形態では、ブレード収容部33の延在方向に延びる直線L1に直交する面におけるシリンダ30の圧縮室31の断面は、直線L1よりも吸入側の面積の平均値が、直線L1よりも吐出側の面積の平均値よりも小さい場合について説明したが、シリンダ30の形状はこれに限定されるものではなく、シリンダ30の内周面がシリンダ30の内周面の中心から等距離にある従来の形状であってもよい。このように、シリンダ30が従来の形状であり、ローラ41の外周面の形状のみを従来の形状から図5に示す形状に変形させた場合(変形例1)、圧縮室31の周壁面とローラ41の外周面との間の径方向隙間dは、図7において一点鎖線で示すように、クランク角θ1が100°となる部分で最も大きくなり、0.045mm程度となり、クランク角θ1が270°となる部分で最も小さく、0.01mm程度となっている。すなわち、この場合の径方向隙間dの最大値は、上述の実施形態の場合の径方向隙間dの最大値(0.03mm)よりは大きいが、シリンダおよびローラの形状が従来の形状である場合の径方向隙間dの最大値(0.06mm)に比べて十分に小さい。
また、ローラ41の外周面の加工量を上述の実施形態より大きくすることで、シリンダ30の内周面がシリンダ30の内周面の中心から等距離にある従来の形状であっても、上述の実施形態と同様の径方向隙間dを得ることもできる(図8に示す変形例2)。
さらに、径方向隙間dがもっとも小さくなるクランク角θ1は270°には限定されない。例えば、300°で径方向隙間dがもっとも小さくなる設定において、ローラ41の外周面やシリンダ30の内周面に実施形態と同様の加工を適用することにより、図7に示す従来の形状と比較して、圧縮室31の吸入側と吐出側の差圧が大きいクランク角、および差圧が小さいクランク角、いずれにおいても、小さい径方向隙間dを実現できる(図9に示す変形例3)。
また、上述の実施形態では、ローラの外周面の一部分にレーザ加工が施されており、ローラ41の外周面のレーザ加工が施された部分は、ローラ41の内周面の中心O3からの距離D2が中心O3周りの角度に対して連続的に変化している場合について説明したが、これには限定されない。すなわち、ローラ41の外周面の全体にレーザ加工が施されており、ローラ41の外周面の全体で、ローラ41の内周面の中心O3からの距離D2が中心O3周りの角度に対して連続的に変化していてもよい(図10に示す変形例4:図中一点鎖線はローラ41の外周面の全体にレーザ加工を施し、シリンダ30の内周面は従来形状の場合を示す)。また、例えば切削加工等、レーザ加工以外の加工を施すことで、ローラ41の内周面の中心O3からローラ41の外周面までの距離D2が中心O3周りの角度に対して連続的に変化するような形状としてもよい。
さらに、上述の実施形態では、シリンダ30の圧縮室31を画定する壁面の一部分にレーザ加工が施されている場合について説明したが、レーザ加工は圧縮室31を画定する壁面の全体に施されていてもよい(図10に示す変形例4:図中破線はローラ41の外周面、及びシリンダ30の圧縮室31を画定する壁面の全体にレーザ加工を施す場合を示す)。また、例えば切削加工等、レーザ加工以外の加工が施されていてもよい。
さらに、上述の実施形態では、1シリンダ型のロータリ圧縮機に適用しているが、2シリンダ型のロータリ圧縮機に適用してもよい。
本発明を利用すれば、吸入側におけるローラの外周面と圧縮室の周壁面との間の隙間を小さくし、容積効率を高めることができる。
1 圧縮機
8 シャフト(駆動軸)
8a 偏心部
30 シリンダ
31 圧縮室
33 ブレード収容部
40 ピストン
41 ローラ
42 ブレード
8 シャフト(駆動軸)
8a 偏心部
30 シリンダ
31 圧縮室
33 ブレード収容部
40 ピストン
41 ローラ
42 ブレード
Claims (4)
- 圧縮室および前記圧縮室に連通したブレード収容部を有するシリンダと、
前記圧縮室および前記ブレード収容部の内側に配置されるピストンと、
偏心部を有する駆動軸とを備え、
前記ピストンは、前記圧縮室に配置され且つ前記駆動軸の前記偏心部に取り付けられた環状のローラと、前記ローラの外周面から延在し且つ前記ブレード収容部に対して進退可能に配置されたブレードとを有し、
前記シリンダが前記駆動軸の軸受け中心に対して吸入側に偏心しており、
前記ローラの外周面の少なくとも一部分は、前記ローラの内周面の中心からの距離が前記中心周りの角度に対して連続的に変化し、前記ブレードの延在方向に延びる第1直線よりも吸入側における前記距離の平均値は、前記第1直線よりも吐出側における前記距離の平均値よりも長いことを特徴とする圧縮機。 - 前記ローラの外周面の少なくとも一部分にレーザ加工が施されていることを特徴とする請求項1に記載の圧縮機。
- 前記ブレード収容室の延在方向に延びる第2直線に直交する面における前記シリンダの前記圧縮室の断面は、前記第2直線よりも吸入側の面積の平均値が、前記第2直線よりも吐出側の面積の平均値よりも小さいことを特徴とする請求項1又は2に記載の圧縮機。
- 前記シリンダの前記圧縮室を画定する壁面の少なくとも一部分にレーザ加工が施されていることを特徴とする請求項3に記載の圧縮機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015190966A JP2017066919A (ja) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | 圧縮機 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2015190966A JP2017066919A (ja) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | 圧縮機 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2017066919A true JP2017066919A (ja) | 2017-04-06 |
Family
ID=58494267
Family Applications (1)
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JP2015190966A Pending JP2017066919A (ja) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | 圧縮機 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2017066919A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108343608A (zh) * | 2018-04-26 | 2018-07-31 | 广东美芝制冷设备有限公司 | 压缩机 |
-
2015
- 2015-09-29 JP JP2015190966A patent/JP2017066919A/ja active Pending
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