JP3627454B2 - ２気筒回転式圧縮機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和装置あるいは冷蔵庫などに用いられる２気筒回転式圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術として、実開昭第６２−１８６号公報に開示されている２気筒回転式圧縮機を例にとり、図面とともに説明する。
【０００３】
図４において、密閉容器１０１内に、電動機部１０２と、この電動機部１０２によって駆動される中間仕切板１０６を介して軸方向に設置された２個の圧縮機構部１０３ａ，１０３ｂと、前記電動機部１０２の回転力をこれら圧縮機構部１０３ａ，１０３ｂに伝達するための互いに１８０度対向する２個の偏心軸部１０５ａ，１０５ｂを有するクランク軸１０４とが設置されている。
【０００４】
各圧縮機構部１０３ａ，１０３ｂは、各々、シリンダ１０７ａ，１０７ｂと、これらシリンダ１０７ａ，１０７ｂに設けられたベーン溝１０８ａ，１０８ｂに摺動自在に設置されたベーン１０９ａ，１０９ｂと、前記クランク軸１０４の偏心軸部１０５ａ，１０５ｂに回転自在に嵌合して設置されたピストン１１０ａ，１１０ｂとで構成されている。
【０００５】
また、各圧縮機構部１０３ａ，１０３ｂの軸方向両端には、前記クランク軸１０４の主軸受１１１と副軸受１１２とが設置されている。
【０００６】
さらに、ベーン１０９ａ，１０９ｂの一端には弾性部材１１３ａ，１１３ｂが設置されており、その力は、ベーン１０９ａ，１０９ｂを各々ピストン１１０ａ，１１０ｂの外周に押しつけるように作用する。そして、シリンダ１０７ａ，１０７ｂ内は、吸入室側空間と吐出室側空間とに仕切られている。
【０００７】
上記構成により、電動機部１０２が駆動することによって、その回転力がクランク軸１０４を介して互いに１８０度対向する２個の偏心軸部１０５ａ，１０５ｂに伝達し、その結果、各々ピストン１１０ａ，１１０ｂがシリンダ１０７ａ，１０７ｂ内で偏心回転運動を行う。
【０００８】
その結果、吸入孔（図示せず）から各々吸入された低圧冷媒ガスは、ピストン１１０ａ，１１０ｂの偏心回転運動に伴って圧縮され、吐出孔（図示せず）から高圧冷媒ガスとなって、一旦、密閉容器１０１内部に吐出される。この高圧冷媒ガスは、前記ベーン１０９ａ，１０９ｂの一端に作用し、その圧力による力は、前記弾性部材１１３ａ，１１３ｂによる力とともに、ピストン１１０ａ，１１０ｂの外周に押しつけられるように作用する。
【０００９】
その後、高圧冷媒ガスは、電動機１０２の隙間を通って、吐出管１１４から密閉容器１０１外部へと吐出される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、ベーン１０９ａ，１０９ｂがピストン１１０ａ，１１０ｂに押しつけられる力は、各々ベーン１０９ａ，１０９ｂの一端に設置された弾性部材１１３ａ，１１３ｂによる力と、同じくベーン１０９ａ，１０９ｂの一端に作用する高圧冷媒ガスの圧力による力との和となるが、このうち、弾性部材１１３ａ，１１３ｂによる押しつけ力は、ピストン１１０ａ，１１０ｂの偏心回転運動によって、ベーン１０９ａ，１０９ｂが並進往復運動し、弾性部材１１３ａ，１１３ｂ自身が伸縮するのに伴って変化する。
【００１１】
ピストン１１０ａ，１１０ｂがシリンダ１０７ａ，１０７ｂに設けられたベーン溝１０８ａ，１０８ｂ方向の角度と１８０度反対側になったとき、弾性部材１１３ａ，１１３ｂが最も伸びた状態（以下、この状態を下死点という。）となり、その逆に、ピストン１１０ａ，１１０ｂがベーン溝１０８ａ，１０８ｂ方向の角度になったとき、弾性部材１１３ａ，１１３ｂが最も縮んだ状態（以下、この状態を上死点という。）となる。従って、下死点では、ベーン１０９ａ，１０９ｂがピストン１１０ａ，１１０ｂに押しつけられる力が最も弱くなり、逆に上死点では最も強くなる。
【００１２】
なお、圧縮機構部１０３ａと１０３ｂは、それぞれピストン１１０ａ，１１０ｂが、１８０度対向するクランク軸１０４の偏心軸部１０５ａ，１０５ｂに回転自在に勘合しているので、一方の圧縮機構部で上死点の状態のとき、他方の圧縮機構部では下死点の状態となる。
【００１３】
また、ベーン１０９ａ，１０９ｂの一端には、上記弾性部材１１３ａ，１１３ｂによる力に加えて、高圧冷媒ガスによる力が、ピストン１１０ａ，１１０ｂの外周に押しつけられる方向に作用する。
【００１４】
上記のような構成のために、圧縮機が極めて高い負荷で運転されるとき、すなわち高圧冷媒ガスの圧力と低圧冷媒ガスの圧力との差が大きいとき、上死点の状態では、非常に強い力でベーン１０９ａ，１０９ｂがピストン１１０ａ，１１０ｂに押しつけられることになる。このような運転状態が続くことにより、ベーン１０９ａ，１０９ｂの先端の摩耗が異常に進行し、その結果、信頼性の低下を招いていた。特に近年、従来の冷媒に代わって用いられつつあるＨＦＣ系の冷媒を用いた圧縮機では、一般的に摺動条件がより厳しくなることが知られており、前記ベーン１０９ａ，１０９ｂ先端の摩耗は大きな課題の一つとなっていた。
【００１５】
また、弾性部材１１３ａ，１１３ｂは繰り返し伸縮されるので、十分な安全率を見込んだ設計を行わないと、疲労によって折損してしまうという課題を有していた。
【００１６】
さらに、圧縮機の始動時には、比較的大きなトルクが必要となるために、例えば特開昭第６２−２９７８８号公報に開示されているように、弾性部材を一方の圧縮機構部のベーンのみに設置し、他方の圧縮機構部のベーンには設置せず、密閉容器内部の高圧冷媒ガスの圧力による力のみを作用させて、始動トルクを低減させるという技術がある。しかしながら、このような方法では、高圧冷媒ガスの圧力が小さいような場合、ベーンがピストンの外周部に押しつけられる力が小さ過ぎ、その結果、このベーンとピストンとの間から冷媒ガスが漏れ、圧縮効率の低下を招く恐れがあった。
【００１７】
本発明は、上記のような従来の課題を解決するものであり、比較的簡単な構造によってベーンをピストンに確実かつ適度な力で押しつけることのできる２気筒回転式圧縮機を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、各ベーンのシリンダ外周方向側端部に円弧状連結部材の端部をそれぞれベーン端部に対して回転自在に連結し、前記円弧状連結部材はその中間部分外周側で前記密閉容器内壁に当接してなるものである。この連結部材によって、一方の圧縮機構部のベーンが、クランク軸の偏心軸部に回転自在に勘合したピストンの偏心回転運動によって、押し上げられることにより、その動作が連結部材を介して他方の圧縮機構部のベーンを押し下げ、その結果、ピストンに押しつけられる。これにより、ベーンをピストンに押しつけるための弾性部材が不要となるばかりでなく、ベーンをピストンに確実にかつ適度な力で押しつけることができる。
【００１９】
本発明は、各ベーンのシリンダ外周方向側端部に円弧状連結部材の端部をそれぞれベーン端部に対して回転自在に連結し、前記円弧状連結部材はその中間部分外周側で前記密閉容器内壁に当接してなるものである。そして、この構成によれば、一方の圧縮機構部のベーンが、クランク軸の偏心軸部に回転自在に勘合したピストンの偏心回転運動によって押し上げられ、その動作がベーンの一端に回転自在に接続された円弧状の連結部材に伝達する。この円弧状の連結部材の他端は、他方の圧縮機構部のベーンの一端と回転自在に接続されており、また、連結部材の一部を密閉容器内壁に当接させているので、前記円弧状の連結部材の動作によって、他方の圧縮機構部のベーンを押し下げ、その結果、ベーンはピストンに押しつけられる。
【００２０】
また本発明は、円弧状の連結部材を弾性部材としたものである。そして、この構成によれば、円弧状の弾性部材の剛性を適当に設定してやることにより、ベーンをピストンに最適かつ一定の力で押しつけてやることができる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００２２】
（実施例１）
図１において、密閉容器１内に、電動機部２と、この電動機部２によって駆動される中間仕切板６を介して軸方向に設置された２個の圧縮機構部３ａ，３ｂと、前記電動機部２の回転力をこれら圧縮機構部３ａ，３ｂに伝達するための互いに１８０度対向する２個の偏心軸部５ａ，５ｂを有するクランク軸４とが設置されている。
【００２３】
各圧縮機構部３ａ，３ｂは、各々、シリンダ７ａ，７ｂと、これらシリンダ７ａ，７ｂに設けられたベーン溝８ａ，８ｂに摺動自在に設置されたベーン９ａ，９ｂと、前記クランク軸４の偏心軸部５ａ，５ｂに回転自在に嵌合して設置されたピストン１０ａ，１０ｂとで構成されている。
【００２４】
また、各圧縮機構部３ａ，３ｂの軸方向両端には、前記クランク軸４の主軸受１１と副軸受１２とが設置されている。
【００２５】
さらに、ベーン９ａ，９ｂの一端には、凹部１３ａ，１３ｂが設けてあり、連結部材１４の両端部１４ａ，１４ｂが回転自在に接続されているとともに、この連結部材１４の軸方向高さ中央部に支持点１５を設けている。ベーン９ａ，９ｂの凹部１３ａ，１３ｂが設けられている一端と反対の端部は、各々ピストン１０ａ，１０ｂの外周と接しており、各シリンダ７ａ，７ｂ内は、吸入室側空間と吐出室側空間とに仕切られている。
【００２６】
上記構成により、電動機部２が駆動することによって、その回転力がクランク軸４を介して互いに１８０度対向する２個の偏心軸部５ａ，５ｂに伝達し、その結果、各々ピストン１０ａ，１０ｂがシリンダ７ａ，７ｂ内で偏心回転運動を行う。その結果、吸入孔（図示せず）から各々吸入された低圧冷媒ガスは、ピストン１０ａ，１０ｂの偏心回転運動に伴って圧縮される。その後、圧縮機構部３ａで圧縮された冷媒ガスは、吐出孔（図示せず）から高圧冷媒ガスとなって、一旦、主軸側吐出空間１６に吐出される。また、圧縮機構部３ｂで圧縮された冷媒ガスは、吐出孔（図示せず）から同じく高圧冷媒ガスとなって、一旦、副軸側吐出区間１７に吐出された後、連通孔１８と通って、前記主軸側吐出空間１６に吐出される。その後、環状隙間１９から密閉容器１内部に吐出され、電動機２の隙間を通って、吐出管２０から密閉容器１外部へと吐出される。
【００２７】
また、ピストン１０ａ，１０ｂがシリンダ７ａ，７ｂ内偏心旋回運動するのに伴って、ベーン９ａ，９ｂが往復並進運動を行う。一方の圧縮機構部３ａ（３ｂ）のベーン９ａ（９ｂ）が、ピストン１０ａ（１０ｂ）によって押し上げられると、ベーンの凹部１３ａ（１３ｂ）を介して、連結部材１４の一端１４ａ（１４ｂ）にその動きが伝達される。連結部材１４の軸方向高さ中央部には支持点１５が設けられているので、前記動きは連結部材１４の他端１４ｂ（１４ａ）を経て、他方の圧縮機構部３ｂ（３ａ）のベーンの凹部１３ｂ（１３ａ）を押し下げるように伝達される。その結果、ベーン９ｂ（９ａ）は押し下げられ、ベーン９ｂ（９ａ）の一端はピストン１０ｂ（１０ａ）に押しつけられる。また、クランク軸４の回転に伴って、これらの動作が交互に繰り返される。
【００２８】
従って、一方のピストンがベーンを押し上げることにより、連結部材を介して確実に他方のベーンがピストンに押しつけられるので、従来のようにベーンをピストンに押しつけるための弾性部材が不要となり、またこの弾性部材の折損などの課題は生じない。
【００２９】
なお、ベーン９ａ，９ｂの連結部材１４との接続部１３ａ，１３ｂを球面状の凹部とし、連結部材１４の両端１４ａ，１４ｂを球面状の凸部とすることにより、ベーン９ａ，９ｂと連結部材１４の接続部での面圧を低減することができ、この部分での摩耗を抑制することが可能となる。
【００３０】
さらに、連結部材１４の支持点１５を中間仕切板６の一部に設置することにより、別段支持点を設けるための部品を追加するなどの必要がない。
【００３１】
（実施例２）
図２に示す実施例において、実施例１に示した構成と同一箇所については、同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００３２】
同図において、ベーン９ａ，９ｂの一端には、凹部１３ａ，１３ｂが設けてあり、弾性部材２１ａ，２１ｂを介して、連結部材１４の両端部１４ａ，１４ｂが接続されているとともに、この連結部材１４の軸方向高さ中央部に支点１５を設けている。
【００３３】
上記構成により、ピストン１０ａ，１０ｂがシリンダ７ａ，７ｂ内偏心旋回運動するのに伴って、ベーン９ａ，９ｂが往復並進運動を行う。一方の圧縮機構部３ａ（３ｂ）のベーン９ａ（９ｂ）が、ピストン１０ａ（１０ｂ）によって押し上げられると、ベーンの凹部１３ａ（１３ｂ）から弾性部材２１ａ（２１ｂ）を介して、連結部材１４の一端１４ａ（１４ｂ）にその動きが伝達される。連結部材１４の軸方向高さ中央部には支持点１５が設けられているので、前記動きは連結部材１４の他端１４ｂ（１４ａ）から弾性部材２１ｂ（２１ａ）を介して、他方の圧縮機構部３ｂ（３ａ）のベーンの凹部１３ｂ（１３ａ）を押し下げるように伝達される。その結果、ベーン９ｂ（９ａ）は押し下げられ、ベーン９ｂ（９ａ）の一端はピストン１０ｂ（１０ａ）に押しつけられる。また、クランク軸４の回転に伴って、これらの動作が交互に繰り返される。
【００３４】
従って、一方のピストンがベーンを押し上げることにより、弾性部材と連結部材を介して確実に他方のベーンがピストンに押しつけられる。また、弾性部材自体の変位はほとんど変化せず、常に一定の力が作用するので、予めこの弾性部材の剛性を適当に設定してやることにより、ベーンをピストンに最適かつ一定の力で押しつけてやることができる。
【００３５】
さらに、部品公差、あるいは組立公差などによる部品同士の隙間などが生じても、この弾性部材２１ａ，２１ｂによってそれらが吸収されるので、部品加工あるいは組立が容易となる。
【００３６】
（実施例３）
図３に示す実施例において、実施例１に示した構成と同一箇所については、同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００３７】
同図において、ベーン９ａ，９ｂの一端には、凹部１３ａ，１３ｂが設けてあり、円弧状の連結部材２２の両端部が回転自在に接続されているとともに、この連結部材２２の一部を密閉容器１内壁に当接させている。
【００３８】
上記構成により、ピストン１０ａ，１０ｂがシリンダ７ａ，７ｂ内偏心旋回運動するのに伴って、ベーン９ａ，９ｂが往復並進運動を行う。一方の圧縮機構部３ａ（３ｂ）のベーン９ａ（９ｂ）が、ピストン１０ａ（１０ｂ）によって押し上げられると、ベーンの凹部１３ａ（１３ｂ）を介して、円弧状の連結部材２２の一端にその動きが伝達される。この連結部材２２の軸方向高さ中央付近は、密閉容器１の内壁に当接しているので、前記動きは連結部材２２の他端から、他方の圧縮機構部３ｂ（３ａ）のベーンの凹部１３ｂ（１３ａ）を押し下げるように伝達される。その結果、ベーン９ｂ（９ａ）は押し下げられ、ベーン９ｂ（９ａ）の一端はピストン１０ｂ（１０ａ）に押しつけられる。また、クランク軸４の回転に伴って、これらの動作が交互に繰り返される。
【００３９】
従って、一方のピストンがベーンを押し上げることにより、円弧状の連結部材を介して確実に他方のベーンがピストンに押しつけられるので、従来のようにベーンをピストンに押しつけるための弾性部材が不要となる。
【００４０】
また、円弧状の連結部材２２自体に弾性を持たせてやることにより、ベーンをピストンに最適かつ一定の力で押しつけてやることができる。また、部品公差、あるいは組立公差などによる部品同士の隙間などが生じても、この弾性部材２２によってそれらが吸収されるので、部品加工あるいは組立が容易となる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、各圧縮機構部のベーンの一端同士を円弧状の連結部材で接続するとともに、この連結部材の一部を密閉容器内壁に当接させているので、一方の圧縮機構部のベーンが、ピストンの偏心回転運動によって押し上げられ、その動作がベーンの一端に回転自在に接続された円弧状の連結部材に伝達し、他方の圧縮機構部のベーンを押し下げ、その結果、ベーンはピストンに押しつけられる。従って、ベーンをピストンに確実に押しつけることができる。
【００４２】
また、円弧状の連結部材自体に弾性を持たせているので、予めこの円弧状の連結部材の剛性を適当に設定してやることにより、ベーンをピストンに最適かつ一定の力で押しつけてやることができ、ベーン先端の摩耗の進行を低減することができる。また、部品公差、あるいは組立公差などによる部品同士の隙間などが生じても、この弾性部材によってそれらが吸収されるので、部品加工あるいは組立が容易となる。
【００４３】
以上、説明したように、従来のように、ベーンをピストンに押しつけるための弾性部材を用いなくても、比較的簡単な構造によってベーンをピストンに確実かつ適度な一定力で押しつけることができるという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す２気筒回転式圧縮機の縦断面図
【図２】本発明の第２の実施例を示す２気筒回転式圧縮機の要部縦断面図
【図３】本発明の第３の実施例を示す２気筒回転式圧縮機の要部縦断面図
【図４】従来の２気筒回転式圧縮機の縦断面図
【符号の説明】
１ 密閉容器
６ 中間仕切板
９ａ，９ｂ ベーン
１０ａ，１０ｂ ピストン
１３ａ，１３ｂ ベーン凹部
１４ 連結部材
１４ａ，１４ｂ 連結部材凸部
１５ 連結部材支持点
２１ａ，２１ｂ 弾性部材
２２ 円弧状連結部材

Claims (2)

1. 密閉容器内に、電動機部と、中間仕切板を介して軸方向に設置された２個の圧縮機構部と、前記電動機部の回転力をこの圧縮機構部に伝達するための互いに１８０度対向する２個の偏芯軸部を有するクランク軸とを設置し、前記各圧縮機構部を、前記それぞれの偏芯軸部を収納する円筒形状の気筒を有するシリンダと、このシリンダに径方向に貫通して設けられた溝に摺動自在に設置されたベーンと、前記クランク軸の偏芯軸部に回転自在に嵌合して設置されたピストンとで構成し、前記ベーンはシリンダ内周方向側端部が前記ピストンの外周面に接する様に配置され、これら２個の圧縮機構部の軸方向両端に、前記クランク軸を軸承する主軸受と副軸受とを設置してなる２気筒回転式圧縮機であって、前記各ベーンのシリンダ外周方向側端部には円弧状連結部材の端部がそれぞれベーン端部に対して回転自在に連結され、前記円弧状連結部材はその中間部分外周側で前記密閉容器内壁に当接されてなることを特徴とする２気筒回転式圧縮機。
2. 円弧状の連結部材を弾性部材とした請求項１記載の２気筒回転式圧縮機。

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