JP3904785B2 - 揺動ピストン形圧縮機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、揺動ピストン形圧縮機に係り、特に空気調和機、冷蔵庫、冷凍機等に用いられる揺動ピストン形圧縮機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の揺動ピストン形圧縮機の構成は、例えば、特開平6−147164号公報に示すように、揺動ピストンのブレード部を揺動及び進退運動させる揺動ブッシュのシリンダ軸方向長さは吸込側、吐出側で同じであった。
【0003】
また、揺動ブッシュの材質は工具鋼のような硬度の高い素材を使用し、表面処理が施されていないものであった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、揺動ブッシュのシリンダ軸方向長さが吸込側と吐出側とで同じであり、高温、高圧、高速の厳しい運転条件になると、低温低圧の吸込ガスが通る吸込穴近辺に設けられた吸込側の揺動ブッシュに比べ、高温高圧のガスを吐出する吐出側に設けられた揺動ブッシュの温度が著しく高温になる。そのため、両揺動ブッシュに大きな温度差が発生し、常温で同一の大きさに設定されているクリアランスが、揺動ブッシュの熱膨張により、高温となる吐出側が小さくなり、両端面を閉鎖している端板と揺動ブッシュ端面とに供給される油の量が不十分となり、強い当たりや摩耗といった信頼性を低下させる原因となっていた。
【0005】
また、揺動ブッシュの硬度が高く、摺動面がかまぼこ形のR形状であるため、揺動ブッシュがシリンダ内で摺動する際、揺動ブッシュとシリンダ内径のR形状との微少な形状差により摺動面積が線接触等のような極小状態となり、面圧が高く、硬度の高い揺動ブッシュによってシリンダ内が摩耗し、あるいは、摩耗に至らなくても機械ロスが大きくなり、圧縮機性能の低下を来す原因となっていた。
【0006】
本発明の目的は、揺動ブッシュの熱膨張差によるクリアランスの偏差をなくして摺動特性を向上させ、機械ロスを低減しうる揺動ピストン形圧縮機を提供することにある。
【0007】
また、本発明の目的は、揺動ブッシュと端板間との摺動性を向上させ、信頼性の高い揺動ピストン形圧縮機を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の揺動ピストン形圧縮機に係る発明の構成は、シリンダと、このシリンダの両端面を閉塞する端板と、前記シリンダ、端板とに囲まれシリンダ内で公転運動をするローラ部、及びこのローラ部の外周面から突出するブレード部を持つ揺動ピストンと、前記ブレード部を揺動運動及び進退運動を可能に支持し、吸込側及び吐出側に位置する揺動ブッシュとを備える揺動ピストン形圧縮機において、前記吐出側に位置する揺動ブッシュのシリンダ軸方向長さを、圧縮機の運転前において、吸込側に位置する揺動ブッシュのシリンダ軸方向長さより短く設定するものである。
【0009】
また、本発明の揺動ピストン形圧縮機に係る他の発明の構成は、吐出側に位置する揺動ブッシュのシリンダ軸方向長さを、圧縮機の運転前において、吸込側に位置する揺動ブッシュのシリンダ軸方向長さより短くし、定常運転時において、前記吸込側及び吐出側の揺動ブッシュの長さが同等もしくはほぼ等しくなるように設定するものである。
【0010】
さらに、本発明の揺動ピストン形圧縮機に係る他の発明の構成は、吸込側及び吐出側に位置する揺動ブッシュのシリンダ軸方向長さを、圧縮機の定常運転時における熱膨張差分だけ、吸込側に位置する揺動ブッシュのシリンダ軸方向長さより短く設定するものである。
【0011】
さらに、本発明の揺動ピストン形圧縮機に係る他の発明の構成は、吸込側及び吐出側に位置する揺動ブッシュに、馴染み性のある表面処理を施すものである。
【0012】
より詳しくは、前記馴染み性のある表面処理を、リン酸マンガン処理、二流化モリブデン処理、浸硫窒化処理とするものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を、図を用いて説明する。
図1は、本発明に係る揺動ピストン形圧縮機の実施例の縦断面図、図2は、図1の圧縮機構部のA−A´矢視断面図である。
密閉容器1内に、ステータ2とロータ3とからなる電動機部と、ロータ3に連結され、偏心部4a、4bを有するクランク軸4により駆動される圧縮機構部とが配設されている。圧縮機構部は、シリンダ5、5aと、端板6、6a、6bと、揺動ピストン7、7aとを備えている。揺動ピストン7は、ローラ部7cとブレード部7dとによって一体的に形成されており、ローラ部7cは偏心部4aに嵌合されて、クランク軸4の回転に伴い偏心して公転運動をする。ブレード部7dは、対の揺動ブッシュ8a、8bにより揺動運動と進退運動とが可能に支持されている。揺動ピストン7aについても同様の構成である。
【0014】
吸込パイプ9及び吐出パイプ15は、外部の冷凍サイクル(図示せず)と連結されている。吸込パイプ9より吸い込まれた冷媒ガスは、端板6の吸込口(図示せず)からシリンダ5の吸込切欠溝10を通ってシリンダ5内へ吸い込まれ、圧縮室11の容積変化により圧縮されて、シリンダ5の吐出切欠溝12と端板6の吐出口13とを通り、吐出弁14を押し上げて圧縮機構部品に設けられた吐出サイレンサ(図示せず)を介して密閉容器1内に吐出される。シリンダ5aは、端板6bに設けた上記吸込切欠溝10に連通する吸込口(図示せず)、シリンダ5aの吸込切欠溝10から冷媒ガスを吸い込み、シリンダ5と同様に冷媒ガスを圧縮し、吐出口13aを通り、吐出弁14aを押し上げて圧縮機構部品に設けられた吐出サイレンサ(図示せず)を介して密閉容器1内に吐出される。密閉容器1内の圧縮された冷媒ガスは、吐出パイプ15から外部の冷凍サイクルへ吐出される。
【0015】
図2において、7は揺動ピストン、8aは吸込側揺動ブッシュ、8bは吐出側揺動ブッシュを示している。運転前の常温時に、吐出側揺動ブッシュ8bは吸込側揺動ブッシュ8aに比べてシリンダ5の軸方向長さが短くなるように設定され、したがって吐出側揺動ブッシュ8bと端板6、6aとのクリアランスが大きくなるように設定されている。一方、圧縮機は起動されると圧縮室内は徐々に高温となるが、吸込側揺動ブッシュ8aは吸込ガスにより冷却され、吐出側揺動ブッシュ8bは高温の吐出ガスにより加熱される。このとき、吸込側揺動ブッシュ8bは、吐出ポート13及び13aに近接しており、しかも、シリンダ5の外周から露呈していないため、シリンダ5の外周よりも高温の理論吐出ガス温度に近い高温ガスに曝される。これに伴い、吸込側揺動ブッシュ8aと吐出側揺動ブッシュ8bとの間における加熱温度差が大きくなる。吸込側及び吐出側双方の揺動ブッシュ8a、8bは、それぞれの加熱温度に応じて熱膨張を行うが、クリアランスの設定を吸込側揺動ブッシュ8aを小さくし、吐出側揺動ブッシュ8bを大きくしているので、両者間の加熱温度の差による熱膨張差は吸収される。
【0016】
上記理由によって、端板6、6aと揺動ブッシュ8a、8b間のシリンダ5、5aの軸方向クリアランスを、低温の吸込側及び高温の吐出側を同等(もしくは、ほぼ同等)にすることができる。なお、端板6、6b、6cのシリンダ5、5aへの取付面には、研磨加工が施されている。
【0017】
また、揺動ブッシュ8a及び8bの表面に、馴染み性のある表面処理を施すことにより、機械加工時に発生する表面の凹凸や形状精度の悪い部分を覆うことができる。この表面処理を施すことによって圧縮機の運転後には、揺動ブッシュ8a及び8bの表面は摺動面の形態に合った形に馴染み、揺動ブッシュ8a及び8bの摺動面は摺動性のよい形状となる。さらに、前述の揺動ブッシュ8a、8bの温度差による熱膨張差を表面処理の馴染み性により吸収し、摺動面のクリアランスが等しく、かつ適正なものに調整される。
【0018】
次に、具体的な実施例によって説明する。
〔実施例1〕
図3及び図4は、図3は、図2のB−B´断面における常温時(運転前)の揺動ブッシュ8a、8bのクリアランス設定状態を示し、図4は、高温時(定常運転時)のクリアランスの状態を示す。また、図5は、クリアランスを説明するための模式図である。
【0019】
すなわち、図3に示すように、吸込側揺動ブッシュ8aの長さ(Hs)、クリアランス(CLs)と、吐出側揺動ブッシュ8bの長さ(Hd)、クリアランス(CLd)とは、Hd<Hs、CLd>CLSの関係にあるように設定する。かつ、Hd、Hsの材料特性から定常運転の高温時における伸び、すなわち熱膨張を考慮してそれぞれの長さが設定される。なお、CLd、CLSでは図5では、端板6、6a側に設けてあるが、端板6b側になるようにしてもよい。
【0020】
圧縮機が起動され、圧縮機内部が徐々に温度上昇すると吐出側揺動ブッシュ8bが吐出ガスで加熱され、吸込側揺動ブッシュ8aと吐出側揺動ブッシュ8bとの間に加熱温度に差が生じる。
圧縮機内部が高温(定常運転時)になると、図4に示すように、揺動ブッシュ8a、8bと端板6、6aとのクリアランスは、吸込側と吐出側との温度差による熱膨張差があっても、常温での揺動ブッシュ8a、8bの長さを、圧縮機の高温時の熱膨張を考慮して設定されているため、揺動ブッシュ8a、8と端板6、6aとのクリアランスが同等(もしくは、ほぼ同等)になり、両者のクリアランスを適正にすることができる。
【0021】
したがって、圧縮機の定常運転時において、揺動ブッシュ8a、8b及び端板6、6a間の摺動性が向上し、異常摩耗や吐出側揺動ブッシュ8bと端板6、6aとのクリアランスがなくなることによる片当たりを防止できる。さらに、摺動ロスを低減できることにより高性能の圧縮機を提供することができる。
【0022】
〔実施例2〕
揺動ブッシュ8a、8bの摺動表面を、機械加工時に発生し易い表面の凹凸や加工精度の悪い部分を馴染み性のある表面処理で覆うものである。揺動ブッシュ8a、8bの摺動表面は、揺動ピストン7、7a及びシリンダ5、5aと運転により摺動することで、揺動ブッシュ8a、8bの馴染み性のある表面層が短時間で摺動形態に合った形状に馴染み、摺動部の漏れ、異常摩耗を防止することができ、信頼性が高く、かつ高性能の圧縮機を提供することができる。
なお、馴染み性のある表面処理としては、リン酸マンガン処理、二流化モリブデン処理、浸硫窒化処理などの各処理によって表面に化成被膜を形成する。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、揺動ブッシュと端板の摺動性を向上し、異常摩耗や片当たりを防止でき、高信頼性で高性能の揺動ピストン形圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る揺動ピストン形圧縮機の実施例の縦断面図である。
【図2】図1の圧縮機構部のA−A´矢視断面図である。
【図3】図2のB−B´断面における常温時(運転前)の揺動ブッシュのクリアランス設定の状態を示す図である。
【図4】高温時(定常運転時)のクリアランスの状態を示す図である。
【図5】クリアランスを説明するための模式図である。
【符号の説明】
1…シリンダ
2…ステータ
3…ロータ
4…クランク軸、4a、4b…偏心部
5、5a…シリンダ
6、6a、6b…端板
7、7a…揺動ピストン、7c…ローラ部、7d…ブレード部
8a、8b…揺動ブッシュ
9…吸込パイプ
10…吸込切欠溝
11…圧縮室
12…吐出切欠溝
13、13a…吐出口
14、14a…吐出弁
15…吐出パイプ
Claims (3)
- シリンダと、このシリンダの両端面を閉塞する端板と、前記シリンダ、端板とに囲まれシリンダ内で公転運動をするローラ部、及びこのローラ部の外周面から突出するブレード部を持つ揺動ピストンと、前記ブレード部を揺動運動及び進退運動を可能に支持し、吸込側及び吐出側に位置する揺動ブッシュとを備える揺動ピストン形圧縮機において、
前記吐出側に位置する揺動ブッシュのシリンダ軸方向長さを、圧縮機の運転前において、吸込側に位置する揺動ブッシュのシリンダ軸方向長さより短く設定することを特徴とする揺動ピストン形圧縮機。 - シリンダと、このシリンダの両端面を閉塞する端板と、前記シリンダ、端板とに囲まれシリンダ内で公転運動をするローラ部、及びこのローラ部の外周面から突出するブレード部を持つ揺動ピストンと、前記ブレード部を揺動運動及び進退運動を可能に支持し、吸込側及び吐出側に位置する揺動ブッシュとを備える揺動ピストン形圧縮機において、
前記吐出側に位置する揺動ブッシュのシリンダ軸方向長さを、圧縮機の運転前において、吸込側に位置する揺動ブッシュのシリンダ軸方向長さより短くし、定常運転時において、前記吸込側及び吐出側の揺動ブッシュの長さが同等もしくはほぼ等しくなるように設定することを特徴とする揺動ピストン形圧縮機。 - シリンダと、このシリンダの両端面を閉塞する端板と、前記シリンダ、端板とに囲まれシリンダ内で公転運動をするローラ部、及びこのローラ部の外周面から突出するブレード部を持つ揺動ピストンと、前記ブレード部を揺動運動及び進退運動を可能に支持し、吸込側及び吐出側に位置する揺動ブッシュとを備える揺動ピストン形圧縮機において、
前記吐出側に位置する揺動ブッシュのシリンダ軸方向長さを、圧縮機の定常運転時における熱膨張差分だけ、吸込側に位置する揺動ブッシュのシリンダ軸方向長さより短く設定することを特徴とする揺動ピストン形圧縮機。
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