JP6076643B2 - ロータリ流体機械及びその組立方法 - Google Patents
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Description
そこで、クランク軸の剛性を高めるために、引用文献1には第一クランクピンと第二クランクピンを連結している中間軸の肉厚を大きくすることで中間軸断面積を大きくする技術が開示されている。また、引用文献2には中間軸に、中間軸から張り出した第一接続部及び第二接続部を設けることで中間軸に与える荷重を支える技術が開示されている。
また、特許文献2には、中間軸から張り出した第一接続部及び第二接続部を設ける技術が開示されているが、それぞれの接続部は中間軸と別に設けられているため、中間軸を鋳造で一体に成形することができないという問題がある。
本発明にかかるロータリ流体機械は、第一クランク軸部、該第一クランク軸部に対して第一方向に偏心して接続された第一クランクピン、前記第一クランク軸部と同一軸線を有する第二クランク軸部、該第二クランク軸部に対して前記第一方向と反対の第二方向に偏心して接続された第二クランクピン、及び、前記第一クランクピンと前記第二クランクピンを接続する中間軸を備えたクランク軸と、前記第一クランクピンに対応する第一シリンダと前記第二クランクピンに対応する第二シリンダとを仕切るとともに、前記中間軸が挿通されて位置する孔部が形成されたセパレータプレートと、を備えたロータリ流体機械において、前記中間軸は、前記第一クランク軸部、前記第一クランクピンまたは前記第二クランクピンのいずれか2つの軸線を含む縦断面にて、前記第一方向側に位置する第一側辺を有し、該第一側辺は、前記第一クランクピンと接続される第一側辺側第一接続点と、前記第二クランクピンと接続される第一側辺側第二接続点とを連続的に結ぶように設けられ、前記第一側辺側第一接続点は、前記第一方向側に前記第一側辺側第二接続点よりも変位した位置に設けられ、前記中間軸は、鋳造品の非加工表面を有することを特徴とする。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1ないし図5を用いて説明する。
本実施形態に係るロータリ圧縮機は、密閉ハウジングと電動モータ部と圧縮機構部とを備えている。モータ部と圧縮機構部はクランクシャフトにより結合されている。密閉ハウジングに収容されたモータ部は、モータロータ及びモータステータを有しており、モータ部上部には圧縮機の摺動部潤滑性能低下を抑制するための油分離板を有している。
上述した圧縮機構部は、クランク軸1と、セパレータプレート13と、シリンダ部とを備えている。
シリンダ部は、上部シリンダ2と下部シリンダ4に分かれ、ブレード収容溝を有している。
クランク軸1は、図1において上方に位置するとともに軸線L1を有する上部クランク軸部3と、下方に位置するとともに上部クランク軸部3と共通の軸線L1を有する下部クランク軸部11とを備えている。上部クランク軸部3は、主軸受け15に支持されており、また下部クランク軸部11は副軸受け17に支持されている。
上部クランク軸部3と下部クランク軸部11との間には、上部クランクピン5及び下部クランクピン9が接続されている。上部クランクピン5は、その軸線L2が上部クランク軸部3の軸線L1に対して偏心するように位置している。ここで、クランク軸1の軸線すなわちクランク軸3,11の軸線L1に対して上部クランクピン5の軸線L2が偏心している方向を第一方向A、この第一方向Aに対して反対方向を第二方向Bとする。下部クランクピン9は、その軸線L3が下部クランク軸部11の軸線L1に対して第二方向Bに偏心して位置している。
また、上部クランクピン5には上部ピストン22が、下部クランクピン9には下部クランクピン24がそれぞれ嵌め合わされている。
上部クランクピン5と下部クランクピン9との間には、中間軸7が設けられ、この中間軸7によって、互いに偏芯する上部クランクピン5と下部クランクピン9とが接続されている。
また、クランク軸部3、11やクランクピン5、9の表面は機械加工されているのに対して、中間軸7は、鋳造による成形後の表面を有している。
また、第二側辺Yを、上部クランクピン5と接続される中間軸右上点(第二側辺Y側第一接続点)cと、下部クランクピン9と接続される中間軸右下点(第二側辺Y側第二接続点)dとを連続的に結ぶように設けている。さらに、中間軸右下点dを、第二方向B側に中間軸右上点cよりも変位した位置に設ける、つまり両側辺を斜め形状にしてもよい。
先ず、図4(a)に示すように、セパレータプレート13の孔部内に、下部クランク軸部11から下部クランクピン9と中間軸7が接する面まで、クランク軸1とセパレータプレート13とを相対的に移動させて挿入する(軸部挿入工程)。
次に、図4(b)に示すように、クランク軸1とセパレータプレート13とを相対的に傾斜させる。傾斜の際に下部クランクピン9の左上端点eを支点として傾斜させることによりセパレータプレート13の位置がずれるのを防ぐことができる。
次に、図4(c)に示すように、第一側辺Xに沿って中間軸7とセパレータプレート13とを第一側辺Xに沿わせながら相対的に孔部内に挿入する(軸部挿入工程)。中間軸7とセパレータプレート13とを第一側辺Xに沿わせながら相対的に孔部内に挿入する際に、セパレータプレート13と中間軸7が接しない程度の隙間を設けて挿入するとよい。
次に、図4(d)に示すように、図4(b)により相対的に傾斜させたクランク軸1とセパレータプレート13との傾斜を解除する。傾斜を解除する際は、セパレータプレートの端点が中間軸左上点aと一致するように動かすとよい。
そして、図4(e)に示すように、セパレータプレート13の孔部内に中間軸7を位置させる(中間軸位置決め工程)。セパレータプレート13の孔部内に中間軸7を位置させる際は、セパレータプレートがクランク軸1の軸線L1に対して略垂直となるように動かすとよい。
なお、上述のように下部クランク軸部11からではなく上部クランク軸部3からセパレータプレート13を挿入するようにしてもよい。
中間軸左上点a(または及び中間軸右上点c)を、第一方向A側に中間軸左下点b(または及び中間軸右下点d)よりも変位した位置に設けて、第一側辺Xをクランク軸1の軸線に対して傾斜させることとしたので、クランク軸1に対して略平行な側辺とされた図2(a)及び図3(a)の従来形状と比較して、中間軸7の断面積を大きくすることができる。このように中間軸7のたわみを低減することで、クランク軸1の主軸受け15及び副軸受け17への片当たりが低減できる。クランク軸1の軸受けへの片当たりを低減することで、軸受摩擦損失の増加を抑止し、かつ異常摩耗・焼付きによる信頼性低下を抑止することができる。また、ローリングピストンが傾き、シリンダ内周面や、セパレータプレート13との摩擦損失増加を抑止しかつ騒音及び振動の増加を抑止することができる。
次に、本発明の第2実施形態について、図2(c)及び図3(b)を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第1実施形態に対して、中間軸7の形状が異なる。その他の点については第1実施と同様であるので説明は省略する。
本実施形態において、第二方向B側に位置する中間軸7の第二側辺Yは、中間軸右上点cよりも変位した位置にある中間軸右下点dを起点として下部クランク軸部11の軸線に対して略平行に延在している。
次に、本発明の第3実施形態について、図2(d)、図3(c)及び図5を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第1実施形態及び第2実施形態に対して、中間軸7の形状が異なる。その他の点については第1実施と同様であるので説明は省略する。
中間軸7形状の両側辺間の最大距離がセパレータプレート13の孔部の径と略等しい形状となっている。ここで、両側辺間の最大距離であるため、図2の(d)における破線で示した形状であってもよい。また、図5は本実施形態においてセパレータプレートを挿入した図であり、三角形状断面部分8だけ中間軸が大きくなっている。
また、上述した各実施例では、ロータリ圧縮機であるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば膨張器(エクスパンダ)でもよい。
[その他の実施形態]
次に、本発明のその他の実施形態について説明する。
上記第1および第2実施形態では、2気筒ロータリ圧縮機および単気筒ロータリ圧縮機に適用した例について説明したが、以下に圧縮機にも同様に適用することができ、これらの圧縮機も本発明に包含されるものとする。
(1)多気筒ロータリ圧縮機
上記実施形態においては、2気筒ロータリ圧縮機について説明したが、3気筒以上の多気筒ロータリ圧縮機に適用してもよい。
(2)多段ロータリ圧縮機
上記実施形態においては、2気筒ロータリ圧縮機について説明したが、一方の気筒を低段側、他方の気筒を高段側とし、低段側の圧縮機構により圧縮した中間圧のガスを、高段側の圧縮機構により吸入し、更に高圧ガスに圧縮する構成として多段ロータリ圧縮機に適用してもよい。
(3)他型式の圧縮機構と組み合わせた多段圧縮機
実施形態のハウジング内の電動モータの上部に、電動モータによって駆動されるロータリ圧縮機構とは他型式の第の圧縮機構を設け、ロータリ圧縮機構が低段側圧縮機構、第2の圧縮機構を高段側圧縮機構とし、低段側ロータリ圧縮機構で圧縮した中間圧のガスをハウジング内に吐き出し、そのガスを第2の圧縮機構である高段側圧縮機構により吸入して2段圧縮するタイプの多段圧縮機にも適用することができる。
この多段圧縮機の代表的な例として、第2の圧縮機構をスクロール圧縮機構としたものが既に実用化されている。
これらの圧縮機に適用した場合においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
2 上部シリンダ
3 上部クランク軸部(第一クランク軸部)
4 下部シリンダ
5 上部クランクピン(第一クランクピン)
7 中間軸
8 三角形状断面部分
9 下部クランクピン(第二クランクピン)
11 下部クランク軸部(第二クランク軸部)
13 セパレータプレート
15 主軸受け
17 副軸受け
19 上部吸込みパイプ
20 下部吸込みパイプ
22 上部ピストン
24 下部ピストン
L1 上部・下部クランク軸部軸線
L2 上部クランクピン軸線
L3 下部クランクピン軸線
A 第一方向
B 第二方向
X 第一側辺
Y 第二側辺
a 第一側辺X側第一接続点
b 第一側辺X側第二接続点
c 第二側辺Y側第一接続点
d 第二側辺Y側第二接続点
e 下部クランクピン左上端点
Claims (5)
- 第一クランク軸部、該第一クランク軸部に対して第一方向に偏心して接続された第一クランクピン、前記第一クランク軸部と同一軸線を有する第二クランク軸部、該第二クランク軸部に対して前記第一方向と反対の第二方向に偏心して接続された第二クランクピン、及び、前記第一クランクピンと前記第二クランクピンを接続する中間軸を備えたクランク軸と、
前記第一クランクピンに対応する第一シリンダと前記第二クランクピンに対応する第二シリンダとを仕切るとともに、前記中間軸が挿通されて位置する孔部が形成されたセパレータプレートと、
を備えたロータリ流体機械において、
前記中間軸は、前記第一クランク軸部、前記第一クランクピンまたは前記第二クランクピンのいずれか2つの軸線を含む縦断面上に、前記第一方向側に位置する第一側辺を有し、
該第一側辺は、前記第一クランクピンと接続される第一側辺側第一接続点と、前記第二クランクピンと接続される第一側辺側第二接続点とを連続的に結ぶように設けられ、
前記第一側辺側第一接続点は、前記第一方向側に前記第一側辺側第二接続点よりも変位した位置に設けられ、
前記中間軸は、鋳造品の非加工表面を有することを特徴とするロータリ流体機械。 - 前記中間軸は、前記縦断面にて、前記第二方向側に位置する第二側辺を有し、
該第二側辺は、前記第一クランクピンと接続される第二側辺側第一接続点と、前記第二クランクピンと接続される第二側辺側第二接続点とを連続的に結ぶように設けられ、
前記第二側辺側第二接続点は、前記第二方向側に前記第二側辺側第一接続点よりも変位した位置に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のロータリ流体機械。 - 前記縦断面にて、前記第二方向側に位置する前記中間軸の第二側辺は、前記第二方向側に前記第一接続点よりも変位した位置にある前記第二接続点を起点として前記第二クランク軸部の軸線に対して略平行に延在することを特徴とする請求項1に記載のロータリ流体機械。
- 前記縦断面にて、前記クランク軸の軸線に直交する方向における前記中間軸の前記第一側辺と、前記縦断面にて前記第二方向側に位置する第二側辺との間の最大距離が、前記セパレータプレートの前記孔部の径と略等しいことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のロータリ流体機械。
- 請求項1から4のいずれかに記載されたロータリ流体機械の組立方法において、
前記セパレータプレートの前記孔部内に、前記第一クランク軸部又は第二クランク軸部から前記第一クランクピン又は第二クランクピンと前記中間軸が接する面まで前記クランク軸と前記とを相対的に移動させて挿入する軸部挿入工程と、
前記クランク軸と前記セパレータプレートとを相対的に傾斜させて、前記第一側辺に沿って前記中間軸と前記セパレータプレートとを前記第一側辺に沿わせながら相対的に前記孔部内に挿入する中間軸挿入工程と、
前記クランク軸と前記セパレータプレートとの相対的な傾斜を解除して、前記セパレータプレートの前記孔部内に前記中間軸を位置させる中間軸位置決め工程と、
を有することを特徴とするロータリ流体機械の組立方法。
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