JPS6355388A

JPS6355388A - ロ−タリ形圧縮機

Info

Publication number: JPS6355388A
Application number: JP19710386A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Hatake; 裕章畠; Kazuo Ikeda; 和雄池田; Hiroshi Iwata; 博岩田; Hirokatsu Kosokabe; 弘勝香曽我部
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-08-25
Filing date: 1986-08-25
Publication date: 1988-03-09

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ロータリ形圧縮機に係り、特に高速運転時の
ベーン飛びによる騒音発生を防止するのに好適なロータ
リ形圧縮機に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のロータリ形圧縮機の構造を第６図ないし第８図を
参照して説明する。

第６図は、従来のロータリ形圧縮機の横断面図第７図は
、第６図のベーン部の作用を説明する拡大図、第８図は
、従来のロータリ形圧縮機に使用されるベーンの押付力
の特性線図である。

第６図において、０はシリンダ１の中心で、これより距
離Ｅだけ偏心したＰに中心を有する偏心クランク部２に
はローラ３が嵌着されており、電動機（図示せず）に直
結する回転軸４の回転にともない、冷媒ガスを吸込口５
から吐出口６へ連続的に送るようになっている。

シリンダ１に形設されたベーン溝１ａにはべ一ン７が挿
入され、このベーン７は、ばね定数が一定の線形特性を
有するベーンスプリング８によフて押付力を得て常にロ
ーラ３の外周に当接し、前記ローラ３の回転に追従して
シリンダｌ内を往復動し、前記シリンダ１内を吸込室１
０と圧縮室１１とに仕切り、圧縮されたガスが吸込室ｌ
Ｏｊこ戻らないようにしている。

吐出弁９は、シリンダ１内のガスが吐出されたガスと同
一圧力となるまでは開かないようにして吐出ガスの逆流
を防いでいる。

このよ゛うな構成のロータリ形圧縮機においては。

回転軸４が高速回転になると、ベーン７の往復動にとも
なう慣性力か増大し、その往復動の上死点（回転角θ＝
００）付近で、ベーン７がローラ３の外周から離れる。

いわゆるベーン飛び現象が発生し、騒音の増加を招き、
圧縮不良をひきおこすという問題があった。

なお、このような従来のロータリ形圧縮機については、
用平睦義著「密閉形冷凍機」、日本冷凍協会昭和５６年
７月３０日発行、Ｐ１３〜１７に記載されている。

〔発明か解決しようとする問題点〕

従来のロータリ形圧縮機におけるベーン飛び現象を第７
図および第８図を参照して説明する。

第７図において、ベーン７の先端がシリンダ３に当接し
押付けるベーン先端押付力Ｆｎは、ベーンスプリング８
のスプリング押付力Ｆｋ、シリンダ内外差圧による押付
力Ｆａ、およびベーン慣性力Ｆｍの和として下式のよう
に表わされる。

Ｆｎ　＝　Ｆｋ＋　Ｆｄ＋　ＦｍここでＦｋ、　Ｆａ　、　Ｆ−は下式の如くである。

Ｆｋ＝　ｋ　（ｘｏｘ）Ｆｍ＝−ｍＯＸこれらの式において、ｂはベーン７の厚さ、ｒｖは、ベ
ーン７の先端半径、ｍ、）はベーン７の質量、Ｘはベー
ン７の往復動の変位、ｋは、ベーンスプリング８のばね
定数、Ｘｏはベーンスプリング８の最大たわみ（θ＝Ｏ
）、Ｐｄは吐出圧力、Ｐｃ　は圧縮室内圧力、Ｐｌは吸
込室内圧力である。また、αは、ローラ３中心Ｐのベー
ン先端半径ｒｖ　の中心から見た偏り角であり、で表わされる。ｒはローラ３外周の半径、θは回転軸４
の回転角である。θ＝０°から３６００までの一回転に
おけるＦｋ％Ｆｍ、Ｆｄ　を第８図□に示す。

第８図は、横軸に回転角θをとり、縦軸に押付力をとっ
て、ベーン押付力Ｆｎ、スプリング押付力Ｆｈ、シリン
ダ内外差圧による押付力Ｆｄ１ベーン慣性力Ｆｒｎの特
性を示している。線図中、実線は低速運転時、破線は高
速運転時の特性を示す。

スプリング押付力Ｆｋは、上死点付近（θ＝０°）でも
っとも大す＜、下死点（θ＝１８０°）でもっとも小さ
くなるサインカーブ状の傾向である。シリンダ内外差圧
による押付力Ｆｄは、回転角が太き（なりシリンダ内圧
が高まるにつれ減少する傾向を示す。また、ベーン慣性
力ＦＩＴｌは、上死点付近（θ＝０°）で負となり、ベ
ーン７とローラ３とを離れさせる方向に働き、下死点付
近（θ＝ｔＳＯ°）で正となり、ベーン７とローラ３と
を押し付ける方向に作用する。

この結果、べ゛−ン押付力Ｆ、は、θ＝３６０°（０°
）付近で最小となり飛びやすくなることかわかる。

しかし、低速域では実線のように、ベーン慣性力Ｆｍの
絶対値は、シリンダ内外差圧による押付力Ｆｄおよびス
プリング押付力Ｆｋの和にくらべて小さく、ベーン押付
力Ｆｎは常に正嶺域でローラ３を押し付ける方向であり
ベーン飛び現象は生じない。

しかし、高速回転すると、ベーン慣性力Ｆ□は回転数の
２乗に比例して増加し第８図の破線のように痘る。その
結果、ベーン押付力Ｆ。は上死点付近すなわちθ；３６
０°（０°）付近で負となり、ベーン飛び現象が発生す
る。

したがって、ローラ３とべ〜ン７とが離反し再接触する
際に衝突音を発生して騒音か増加するとともに、圧縮室
１１側から吸込室１０側へ冷媒ガスが漏洩するため冷力
が低下することになる。

このように、ばね定数が一定の線形特性を有するベーン
スプリング８を使用した従来のロータリ形圧縮機では、
高速領域においてベーン飛び現象が発生しやすくなり、
ベーン飛びが生じたときには、ベーン７とローラ３との
衝突音による騒音が増加するという問題があった。

本発明は、前述の従来技術の問題点を解決するためにな
されたもので、ベーン飛び現象を防止し、高速域におけ
るベーンとローラとの衝突による騒音の増加を防ぎ、低
騒音のロータリ形圧縮機を提供することを、その目的と
している。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係るロータリ圧縮
機の構成は、回転軸の偏心クランク部に嵌着されたロー
ラと、このローラと偏心クランク部とを収納するシリン
ダと、このシリンダに形設されたベーン溝に挿入された
ベーンと、このベーンの一端に設けられたばねとからな
り−１このばねにより前記ベーンの他端を前記ローラの
外周に当接させて、前記ベーンが前記ローラの回転に追
従してシリンダ内を往復動し、前記シリンダ内を圧縮室
と吸込室とに仕切るようにしたロータリ形圧縮機におい
て、前記ばねを、前記ベーンの往復動の上死点付近で押
付力を増加しうる特性の非線形ばねとしたものである。

〔作用〕

上記手段による非線形はねは、ローラに対して上死点付
近のはね定数が高まり、上死点付近におけるスプリング
押付力を高めることができる。それによって、ベーン飛
び現象を抑えることができローラとベーンとの衝突を防
止できる。

〔実施例〕

以下、本発明の各実施例を第１図ないし第５図を参照し
て説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係るロータリ形圧縮機の
横断面図、第２図は、第１図のロータリ形圧縮機に供せ
られる非線形ばねの一例である円錐コイルばねの側面図
、第３図は、同じく非線形ばねの他の例である円筒コイ
ルばねの側面図、第４図は、コイルばねの特性図、第５
図は、ベーンの押付力を説明する押付力線図である。

第１図の図中、第６図と同一符号のものは、従来技術と
同等部分であるから、その説明を省略する。

第１図の実施例が従来技術と異なるところは、ベーンス
プリング１２である□。従来技術のベーンスプリング８
（第６図参照）ははね定数が一定の線形特性を有するも
のであったが、第１図のベーンスプリング１２は、第２
図、第３図に示すはね定数か非線形特性を有するコイル
はねである。第２図あるいは第３図に示す非線形はねに
より、ベーン７は、常にローラ３の外周に当接し、回転
軸４の回転によるローラ３の偏心回転に追従してシリン
ダ１内を往復動し、シリンダ１内を吸込室１０と圧縮室
１１とに仕切っている。

第１図において羽根のついた矢印は偏心クランク部２、
ローラ３の回転方向を示し、矢印は冷媒ガスが吸込口５
から吸込まれ、圧縮されて吐出口６から吐出されるガス
の流れを示している。

第２図は、円錐形状をした非線形特性の円錐コイルばね
１２Ａである。コイル径の大きい部分から接着してゆく
ため、非線形特性を得ることができる。

第３図は、円筒コイルばねの一端あるいは両端（図では
一端の例を示す）を円錐形あるいはテーパ形状（図では
テーパ形状の例を示す）にした非線形特性の円筒コイル
はね１２Ｂである。この円筒コイルばね１２Ｂは、円筒
フィルばね部分のはね長さを調整することによりばね定
数が増加し始める点を任意に設定できる。

このような非線形特性のコイルばねの特性と、非線形特
性のベーンスプリング１２をロータＩＪ形圧縮機に用い
た場合の一回転中におけるベーンの押付力とについて第
４図、第５図を参照して説明する。

第４図は、横軸にばねの変位量ΔＸ、縦軸にスプリング
押付力Ｆｋをとり、Ａは、従来のはね定数が一定の線形
特性を有するコイルはね、Ｂは、非線形特性のコイルば
ねのそれぞれはね押付力の線を示している。

ａ点は、上死点（θ＝０６）におけるはね変位量、ｂ点
は、下死点（θ＝１８０°）におけるはね変位量であり
、はね変位量は一回転の間にａ点からｂ点、ｂ点からａ
点に移動する。従来のコイルはねにくらべると非線形特
性のコイルばねは、ローラ３に対して上死点付近（ａ点
）のはね定数が高まる。図中、Ｃは、はね定数が増加し
始める点を示している。

第５図において、非線形特性のコイルばねをベーンスプ
リング１２として使用すると、ベーンスプリング＝１２
のスプリング押付力Ｆｋは、回転軸４が１回転する間に
第５図の実線に示すように上死点（θ＝０°）付近にお
いてのみ増加する。上死点以外の範囲では、破線に示し
た従来の線形特性のものとスプリング押付力Ｆｋは同じ
である。

この結果、ベーン７先端の押付力Ｆ、は、従来のベーン
スプリング８を用いた場合（破線）にくらべ、上死点付
近（θ＝０°）で増加し、ベーン飛び現象の発生を防止
することが可能となる。このため、高速域においてもベ
ーン飛びが生じないのでベーン７とローラ３との衝突音
が減少シ、３ｋＨｙ〜１０　ｋＨｚ帯域の高周波騒音を
低減することかできる。一方、上死点（θ＝０°）付近
以外では、ベーン押付力Ｆｎは従来のベーンスプリング
８を用いた場合とほぼ同じであり、ベーン７とローラ３
との間の摺動損失の増加を小さく抑えることができる。

本実施例によれば、高速領域において、ベーン７とロー
ラ３との摺動損失を増やすことなく、ベーン飛び現象を
生じないようにでさるので、ベーン７とａ−ラ３との衝
突による騒音の増加を防ぎ低騒音のロータリ形圧縮機を
提供することができる。

また、ベーン飛び時の冷媒ガスの圧軸室１１から吸込室
１０への冷媒ガスの漏洩をな（すことができるので、圧
縮機の効率低下、冷力低下を防止できるという付随的な
効果がある。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、ベーン飛び現象を
防止し、高速域におけるベーンとローラとの衝突による
騒音の増加を防ぎ、低騒音のロータリ形圧縮機を提供す
ることかでさる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係るロータリ形圧縮機の
横断面図、第２図は、第１図のロータリ形圧縮機に供せ
られる非線形ばねの一例である円錐コイルばねの側面図
、第３図は、同じく非線形ばねの他の例である円筒コイ
ルばねの側面図、第４図は、コイルばねの特性図、第５
図は、ベーンの押付力を説明する押付力線図、第６図は
、従来のロータリ形圧縮機の横断面図、第７図は、第６
図のベーン部の作用を説明する拡大図、第８図は、従来
のロータリ形圧縮機に使用されるベーンの押付力の特性
線図である。 ■・・・シリンダ、２・・・偏心クランク部、３・・・
ローラ、４・・・回転軸、７・・・ベーン、１０・・・
吸込室、１１・・・圧縮室、１２・・・ベーンスプリン
グ、１２Ａ・・・円錐コイルはね、１２Ｂ・・・円筒コ
イルばね。代理人　弁理士　小　川　勝　男〜第１　目！・・・　クランク“ ２　　　有晒１し７う〉７４子３１９．ローラ４・・・口幹細７・・　Ｎ−ン１０・・・暖色１／／・・・圧嶋冨、／２．・・〜−ンスアｙ′−２” 第４目へ享孜椋量羊５固茅６０算７目

Claims

【特許請求の範囲】１、回転軸の偏心クランク部に嵌着されたローラと、こ
のローラと偏心クランク部とを収納するシリンダと、こ
のシリンダに形設されたベーン溝に挿入されたベーンと
、このベーンの一端に設けられたばねとからなり、この
ばねにより前記ベーンの他端を前記ローラの外周に当接
させて、前記ベーンが前記ローラの回転に追従してシリ
ンダ内を往復動し、前記シリンダ内を圧縮室と吸込室と
に仕切るようにしたロータリ形圧縮機において、前記ば
ねを、前記ベーンの往復動の上死点付近で押付力を増加
しうる特性の非線形ばねとしたことを特徴とするロータ
リ形圧縮機。２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、非線形
ばねは、少なくとも一端に円錐形状部あるいはテーパー
形状部を有するコイルばねであるロータリ形圧縮機。