JPH06323273A - ローリングピストン型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】ベーン７とローラ６とを一体化して、従来の線
接触による荷重支持に対し面接触による荷重支持を行う
構造とし、更に、ベーン７を面接触で荷重支持する部材
がベーン７の平面にならって方向を変え得る構造とす
る。 【効果】耐久性の高いローリングピストン型圧縮機を提
供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はローラとベーンとを一体
とした形式のローリングピストン型の容積型機械に係
り、特に、気体の圧縮を行うのに好適なローリングピス
トン型圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のローラとベーンとを一体とした形
式のローリングピストン型圧縮機において、ベーンをシ
リンダで支持する構造は、例えば、文献「容積型圧縮
機」(192ページ 図16.10 産業図書(株)出版 伊藤茂 他
著、）に記載されている様に、ベーンの板面に滑動可
能に当接する平面部とシリンダに形成された円筒穴部に
滑動可能に当接する外周円筒面部と有する二つの滑動部
材によりベーンを挾み込みシリンダの円筒穴部で支持す
る構造であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術では、
圧力による荷重が作用した場合にローラとベーンとの一
体部品は、ローラ部の内周円筒面がクランクシャフトの
クランクピンの外周円筒面に、ベーン部の平面が滑動部
材の平面にそれぞれ押しつけられて支持されるが、それ
ら面同士の完全な密着が２か所で同時に発生する事は、
各部品の加工誤差や組立て誤差および運転中の荷重や温
度分布による変形が必ずあるために、ほとんど期待出来
ない。すなわち、必ずいずれかの面において片当たりが
発生し、局部的な面圧の増大により摺動面において摩耗
や焼き付きが発生して圧縮機の信頼性を低下させるとい
う問題があった。

【０００４】本発明の目的は、片当たりの発生を防止
し、ローラとベーンとを一体としてそれらが線接触で摺
動する事の無い様にしたこの形式のローリングピストン
型圧縮機を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、ベーン
の板面に滑動可能に当接する滑動部材を、シリンダの円
筒状内周面の中心軸と平行な一軸線廻りの揺動運動だけ
でなくベーンの進退方向の一軸線廻りの揺動運動も可能
な様に支持することにある。

【０００６】

【作用】まず、上記の課題を解決するための手段の構造
により、ローラとベーンとの一体部品はベーンの進退方
向の一軸線廻りの回転が滑動部材により拘束されずクラ
ンクシャフトのクランクピンの外周円筒面の方向にのみ
拘束される事に成り、圧力による荷重が作用すると、ま
ず、ローラ部の内周円筒面がクランクシャフトのクラン
クピンの外周円筒面に押しつけられ片当たりのない完全
な密着が発生する。同時にローラとベーンとの一体部品
のベーンの進退方向の一軸線廻りの回転位置がローラ部
の内周円筒面がクランクシャフトのクランクピンの外周
円筒面に平行になる事により決定される。ベーンの板面
と滑動部材の平面部との片当たりのない完全な密着は、
滑動部材がベーンの進退方向の一軸線廻りに揺動してベ
ーンの板面方向にならう事により保証される。

【０００７】以上の結果、ローラとベーンの周辺におけ
る摺動部が全て面接触により面圧の小さい状態で摺動す
るローリングピストン型圧縮機を構成する事が可能とな
る。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図１０に
より説明する。図１は本発明の第１の実施例のローリン
グピストン型圧縮機を示す側断面図を示す図で、図２は
図１におけるＡ−Ａ断面図、図３は第１の実施例におけ
る第１滑動部材と第２滑動部材と気密部材と円筒面滑動
部材の斜視図、図４は本発明の第２の実施例のローリン
グピストン型圧縮機を示す側断面図、図５は図４におけ
るＢ−Ｂ断面図、図６は本発明の第３の実施例のローリ
ングピストン型圧縮機を示す側断面図、図７は図６にお
けるＣ−Ｃ断面図、図８は第３の実施例における球面滑
動部材の斜視図、図９は本発明の第４の実施例のローリ
ングピストン型圧縮機を示す側断面図、図１０は図９に
おけるＤ−Ｄ断面図である。

【０００９】図１ないし図３に示す本発明の第１の実施
例で、シリンダ１には中央部に円筒状内周面１ａが形成
されており、その両端部を閉塞する様に第１プレート部
材２と第２プレート部材３がボルト４により固定されて
いる。第１プレート部材２と第２プレート部材３により
クランクシャフト５がシリンダの円筒状内周面１ａの中
心軸と回転軸が等しくなる様に軸受支持されている。ク
ランクシャフト５のクランクピン部５ａにはローラ６が
回転可能に嵌入されておりクランクシャフト５の回転に
よりクランクピン部５ａの中心が公転運動を行うと、ロ
ーラ６はその内周円筒面がクランクピン部５ａの外周円
筒面と摺動しながら、ローラ６の外周円筒面とシリンダ
の円筒状内周面１ａとの隙間を微小に維持しつつ公転運
動を行う。ローラ６の外周の１か所にはベーン７が溶接
等の方法で一体に固定されているが、その際、ベーン７
の平行な２平面がローラ６の中心軸と平行となる様に固
定されている。シリンダの円筒状内周面１ａの外側には
円筒状内周面１ａの中心軸と平行な中心軸を持つ円筒穴
部１ｂが形成されており、円筒穴部１ｂのシリンダ中心
側とその反対側とはそれぞれシリンダ中央部の円筒状内
周面１ａと円筒穴部１ｂの外側に設けた別の穴部１ｃに
連通している。ベーン７は円筒穴部１ｂと穴部１ｃとに
挿入されているが、ベーン７の両側に一つずつ出来る円
筒穴部１ｂとの間の空間の一方には、円筒穴部１ｂに滑
動可能に当接する円筒面部８ａとＶ字型の溝部８ｂとを
有する第１滑動部材８と、ベーン７の平面部に滑動可能
に当接する平面部９ａと第１滑動部材８のＶ字型の溝部
に滑動可能に当接するＶ字型の突起部９ｂとを有する第
２滑動部材９とが対になって組み込まれている。第１滑
動部材８と第２滑動部材９におけるＶ字型の溝部８ｂお
よび突起部９ｂは、いずれも二つの円錐面部により構成
されている。第１滑動部材８はその端面における気密性
を確保するため、軸方向長さをシリンダ１の軸方向長さ
より僅かな量だけ小さく設定してあり、円筒穴部１ｂの
両端部を閉塞する第１プレート部材２および第２プレー
ト部材３との間の隙間は微小である。第２滑動部材９の
軸方向長さは第１滑動部材８のＶ字型の溝部に沿って滑
動出来るように第１滑動部材８の軸方向長さより小さく
設定してある。その際、第２滑動部材９の両端面と第１
プレート部材２と第２プレート部材３との間の隙間にお
ける気密は第２滑動部材９の両端に設けられた溝部９ｃ
に組み込まれた気密部材１０により確保される。ベーン
７の両側に出来る円筒穴部１ｂとの間の空間の他の一方
には円筒穴部１ｂに滑動可能に当接する円筒面部１１ａ
とベーン７の平面部に滑動可能に当接する平面部１１ｂ
とを有する円筒面滑動部材１１が組み込まれている。円
筒面滑動部材１１はその端面における気密性を確保する
ため、軸方向長さを第１滑動部材８と同様にシリンダ１
の軸方向長さより僅かな量だけ小さく設定してある。な
お、シリンダ１には吸入配管１２が取り付けられており
円筒状内周面１ａに開口する吸入通路１ｄが形成されて
いる。また、シリンダ１には吐出ポート１ｅが形成さ
れ、吐出弁１３，吐出弁押さえ１４がボルト１５で取り
付けられている。更に、シリンダ１には吐出室カバー１
６がボルト１７で取り付けられており、シリンダ１との
間に吐出室１８を形成している。吐出室１８はシリンダ
１に形成した連絡穴１ｆにより穴部１ｃに連絡されてお
り、穴部１ｃの中の圧力は高圧の吐出圧に保たれてい
る。吐出室カバー１６には吐出配管１９が取り付けられ
ている。

【００１０】以上の構成とする事により、シリンダ１，
第１プレート部材２，第２プレート部材３，ローラ６，
ベーン７，第１滑動部材８，第２滑動部材９，気密部材
１０，円筒面滑動部材１１により密閉空間である作動室
２０，２１が形成される。それらの容積はクランクシャ
フト５が図１において時計方向に回転している時に、そ
れぞれ、増大中，減少中の状態であるが、この容積変化
を利用して作動ガスの吸入，圧縮，吐出を行う事ができ
る。作動ガスは吸入配管１２から圧縮機内に入り、吸入
通路１ｄを通過して作動室２０の様に容積が増大しつつ
ある作動室に吸入され、次に作動室２１の様に容積が減
少しつつある作動室で圧縮され、吐出弁１３と吐出弁押
さえ１４を介して吐出ポート１ｅから吐出室１８に吐き
出され、吐出配管１９から圧縮機外に出て行く。運転中
にベーン７は円筒穴部１ｂの中心軸に向かった進退運動
と中心軸廻りの揺動運動とを行うがローラ６との結合部
と反対側の先端部は穴部１ｃの中で運動しシリンダ１と
干渉する事は無い。

【００１１】本第１の実施例では、特に、ベーン７の両
側に出来る円筒穴部１ｂとの間の空間の中で、圧縮行程
においてベーン７が押しつけられる方向である吸入通路
１ｄ側の空間の方に第１滑動部材８と第２滑動部材９を
対とした滑動部材が組み込まれている。軸方向長さが短
いために第２滑動部材９は第１滑動部材８に対してシリ
ンダ１の軸方向長さの間で円錐面で構成されるＶ字型の
溝部に沿って滑動可能であり、ベーン７はシリンダの円
筒穴部１ｂの中心軸に向かった進退運動と中心軸廻りの
回転運動ばかりでなく、円錐面の中心軸廻りの回転運動
も可能である。したがって、圧縮行程において各部材の
表面に作用する圧力により、ローラ６とベーン７との一
体部品が図１の右方向に押しつけられた時、その一体部
品のベーン７の進退方向の一軸線廻りの回転はクランク
シャフトのクランクピン部５ａの外周円筒面の方向にの
み拘束される事になり、ローラ６の内周円筒面がクラン
クシャフトのクランクピン５ａの外周円筒面に押しつけ
られ片当たりをせずに密着する。ローラ６の姿勢が決ま
る事によりこれと一体となったベーン７の姿勢が決まる
が、ベーン７の板面に対して第２滑動部材９の平面部が
ならう事により、ベーン７と第２滑動部材９とは片当た
りのない密着を行う。

【００１２】すなわち、第１の実施例によれば、まず、
ローラ６とベーン７との一体部品を全て片当たりの無い
面接触の摺動面で支える事が可能となり、摺動面圧が小
さくなる。

【００１３】また第１の実施例によれば、第１滑動部材
８と第２滑動部材９とがＶ字型の溝部８ｂとＶ字型の突
起部９ｂとを互いに接触させて組み合わされており、ベ
ーン７との接触面に垂直な方向にもベーン７の進退運動
方向にも第１滑動部材８と第２滑動部材９との間のがた
が存在せず、がたつきの無いスムースな運転が可能とな
るという効果がある。

【００１４】更に第１の実施例によれば、第２滑動部材
の両端の溝部９ｃに気密部材１０が組み込まれているの
で、吸入行程にある作動室２０とシリンダの穴部１ｃと
の間の気密性が確保でき、シリンダの穴部１ｃの部分の
圧力を高圧の吐出圧とした場合でも作動室２０への漏れ
を防止し高い性能を確保できるという効果がある。

【００１５】次に図４と図５に本発明の第２の実施例を
示す。以下、本発明の第２の実施例が第１の実施例に比
べて、変わっている点について説明する。第２の実施例
では、ベーン７の先端部が収納されたシリンダ２２の穴
部２２ｃは連絡穴２２ｆにより吸入通路２２ｄと連絡さ
れて低圧の吸入圧となっているので、吸入行程にある作
動室２３との間の気密性は必要で無い。また、本第２の
実施例では、第１滑動部材２５の軸方向長さが第２滑動
部材２６の軸方向長さより小さく設定されており、第１
の実施例と逆になっている。しかし、第１滑動部材２５
がシリンダの円筒穴部２２ｂに対して軸方向に滑動する
事により第２滑動部材２６はやはり第１滑動部材２５の
Ｖ字型の溝部に沿って相対的に滑動でき、ベーン７の板
面にならってその平面部の方向を変える事ができる。前
述の様に穴部２２ｃと作動室２３との間の気密性は必要
で無いので、本実施例で軸方向長さの短い方の第１滑動
部材２５に第１の実施例における溝部９ｃの様な溝部は
形成されておらず、気密部材１０の様なシール部品も持
っていない。なお、ベーン７はローラ６と一体になって
おり、従来の別体型ローリングピストン型圧縮機と異な
りベーン７をローラ６に押しつけるための背圧は必要で
無く、穴部２２ｃの圧力が高圧で無ければならない理由
は何も無い。

【００１６】その他の構造は第１の実施例と同様であ
り、片当たりの防止や部品同士のがたつき防止といった
効果が第１の実施例と全く同様に得られるのに加えて、
本第２の実施例によれば、第１の実施例に比べて部品点
数が少なくより簡単な構造で済むという効果がある。

【００１７】次に図６ないし図８に本発明の第３の実施
例を示す。以下、本発明の第３の実施例が第１の実施例
あるいは第２の実施例に比べて、変わっている点につい
て説明する。第３の実施例において、ベーン７とローラ
６の一体部品を直接支えているのは、クランクシャフト
のクランクピン５ａと球面滑動部材２７である。球面滑
動部材２７はベーン７の平面部に滑動可能に当接する平
面部２７ａと球面座２８の凹球面部２８ａに滑動可能に
当接する凸球面部２７ｂとからなる部材である。球面座
２８は球面座取付け穴２９ｇに挿入されてた状態で固定
用ナット３０によりシリンダ２９に取り付けられてい
る。ベーン７の球面滑動部材２７と反対側には円筒面滑
動部材１１が第１の実施例あるいは第２の実施例と同様
に組み込まれている。なお、球面座２８には吸入通路２
８ｂが形成されており、その凹球面部２８ａの球心が円
筒面滑動部材１１の円筒面部１１ａと滑動可能に当接す
るシリンダの円筒穴部２９ｂの中心軸上に位置するよう
にシリンダ２９に取り付けられている。球面滑動部材２
７は球面座２８と球面で接触しているので、その平面部
をどの方向にも向ける事が可能であるが、第１の実施例
あるいは第２の実施例では第１滑動部材と第２滑動部材
が対で必要であったのに対し、球面滑動部材２７は単独
でその機能を果たす事ができる。球面滑動部材２７と第
１プレート部材２あるいは第２プレート部材３との間に
は隙間ができるが、ベーン７の先端部が収納されたシリ
ンダ２９の穴部２９ｃは連絡穴２９ｆにより吸入通路２
９ｄと連絡されて低圧の吸入圧となっているので、吸入
行程にある作動室３１との間の気密性は必要が無い。

【００１８】このようにする事により、圧縮の過程で各
部材の表面に作用する圧力により、ローラ６とベーン７
との一体部品が図６の右方向に押しつけられた時、その
一体部品のベーン７の進退方向の一軸線廻りの回転はク
ランクシャフトのクランクピン部５ａの外周円筒面の方
向にのみ拘束される事になり、ローラ６の内周円筒面が
クランクシャフトのクランクピン５ａの外周円筒面に押
しつけられ片当たりをせずに密着する。ローラ６の姿勢
が決まる事によりこれと一体となったベーン７の姿勢が
決まるが、ベーン７の板面に対して球面滑動部材２７の
平面部２７ａがならう事により、ベーン７と球面滑動部
材２７とは片当たりのない密着を行う。

【００１９】すなわち、第３の実施例によれば、第１の
実施例あるいは第２の実施例と同様に片当たりの防止や
部品同士のがたつき防止といった効果が得られるのに加
えてより簡単となる。

【００２０】最後に図９および図１０に本発明の第４の
実施例を示す。第４の実施例は第３の実施例の構造を若
干変更したものであり、以下変更点について説明する。
第３の実施例では、吸入配管１２からシリンダや球面座
の吸入通路２９ｄ，２８ｂを通って作動ガスが直接作動
室３１に吸入される吸入経路が構成されているが、第４
の実施例のシリンダ３３や球面座３４には、その様な吸
入通路は形成されておらず、作動ガスは吸入配管３５か
ら一度シリンダ３３の穴部３３ｃに流入した後、球面滑
動部材２７と第１プレート部材２あるいは第２プレート
部材３との間の隙間を通って作動室３６に吸入される。
球面滑動部材２７と第１プレート部材２あるいは第２プ
レート部材３との間の隙間は、第３の実施例の吸入通路
２９ｄなどに比べて十分な開口面積を持っているので、
これと別の吸入経路を追加構成する必要が無く、構造は
よりシンプルになる。

【００２１】すなわち、第４の実施例によれば、第１の
実施例ないし第３の実施例と同様に片当たりの防止や部
品同士のがたつき防止といった効果が得られるのに加え
て、より一層簡単で信頼性が高く、しかも安価な構造と
なる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、ローラとベーンとが一
体である形式のローリングピストン型圧縮機において、
片当りによる局部的摺動面圧の増大を防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のローリングピストン型
圧縮機を示す断面図。

【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図。

【図３】第１の実施例における第１滑動部材と第２滑動
部材と気密部材と円筒面滑動部材の斜視図。

【図４】本発明の第２の実施例のローリングピストン型
圧縮機を示す断面図。

【図５】図４におけるＢ−Ｂ断面図。

【図６】本発明の第３の実施例のローリングピストン型
圧縮機を示す断面図。

【図７】図６におけるＣ−Ｃ断面図。

【図８】第３の実施例における球面滑動部材の斜視図。

【図９】本発明の第４の実施例のローリングピストン型
圧縮機を示す断面図。

【図１０】図９におけるＤ−Ｄ断面図。

【符号の説明】

５…クランクシャフト、５ａ…クランクピン部、６…ロ
ーラ、７…ベーン、１１…円筒面滑動部材、１３…吐出
弁、１４…吐出弁押さえ、１５…ボルト、１６…吐出室
カバー、１７…ボルト、１８…吐出室、１９…吐出配
管、２７…球面滑動部材、３０…固定用ナット、３３…
シリンダ、３３ａ…円筒状内周面、３３ｂ…円筒穴部、
３３ｃ…穴部、３３ｅ…吐出ポート、３３ｇ…球面座取
付け穴、３４…球面座、３４ａ…凹球面部、３５…吸入
配管、３６…作動室、３７…作動室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状内周面を持つシリンダと、前記シリ
   ンダの円筒状内周面の両端部を閉塞する複数のサイドプ
   レートと、前記シリンダと前記複数のサイドプレートと
   に囲まれた空間の中でその円筒状外周面が前記シリンダ
   の円筒状内周面と常に微小な隙間を維持しながら公転運
   動をするローラと、前記ローラに公転運動を与える駆動
   機構と、前記ローラの円筒状外周面から半径方向に突出
   して結合もしくは一体成形された板状のベーンと、前記
   シリンダの円筒状内周面の外側に前記円筒状内周面の中
   心軸と平行な中心軸を持って形成され前記ベーンが挿入
   される円筒穴部と、前記ベーンの両側の前記円筒穴部と
   の間に出来る二つの空間に組み込まれ前記円筒穴部に滑
   動可能に当接する円筒面部と前記ベーンの平面部に滑動
   可能に当接する平面部とを有する二つの滑動部材とを構
   成要素に持つローリングピストン型圧縮機において、前
   記滑動部材の少なくとも一つは、前記円筒穴部に滑動可
   能に当接する円筒面部と二つの円錐面からなるＶ字型の
   溝部とを有する第１の滑動部材と、前記ベーンの平面部
   に滑動可能に当接する平面部と前記第１の滑動部材のＶ
   字型の溝部に滑動可能に当接する二つの円錐面からなる
   Ｖ字型の突起部とを有する第２の滑動部材とを組み合わ
   せる事により形成される構造である事を特徴とするロー
   リングピストン型圧縮機。