圧縮機
【課題】圧縮要素におけるベーンの内側端部と回転軸との間の僅かな隙間から、圧縮中の冷媒ガスがリークするのを抑えると共に、ベーンと回転軸との摺動部の摩耗をなくすようにした圧縮機を提供する。
【解決手段】密閉容器１内に駆動要素２と圧縮要素３とが配設された圧縮機であり、圧縮要素３における支持部材７は回転軸５を回転自在に支持すると共に、ベーン１１をコイルバネ１８を介して上下動可能に装着する。回転軸５は下部に縮径部５ａを形成し、その下端部はシリンダ８の圧縮空間２２を回転するスワッシュ部材９（圧縮部材）に軸着する。回転軸５の縮径部５ａに円筒状のローラ１９を嵌合し、このローラ１９が非回転で縮径部５ａに沿って上下動するように前記ベーン１１の内側端部に一体に固定する。回転軸５に対するベーン１１の接触を回避することで、回転軸５とベーン１１の内側端部との間の僅かな隙間から圧縮中の冷媒ガスがリークするのを抑えることができる。又、従来生じていたベーン１１と回転軸５との摺動部の磨耗をなくすことができる。
【解決手段】密閉容器１内に駆動要素２と圧縮要素３とが配設された圧縮機であり、圧縮要素３における支持部材７は回転軸５を回転自在に支持すると共に、ベーン１１をコイルバネ１８を介して上下動可能に装着する。回転軸５は下部に縮径部５ａを形成し、その下端部はシリンダ８の圧縮空間２２を回転するスワッシュ部材９（圧縮部材）に軸着する。回転軸５の縮径部５ａに円筒状のローラ１９を嵌合し、このローラ１９が非回転で縮径部５ａに沿って上下動するように前記ベーン１１の内側端部に一体に固定する。回転軸５に対するベーン１１の接触を回避することで、回転軸５とベーン１１の内側端部との間の僅かな隙間から圧縮中の冷媒ガスがリークするのを抑えることができる。又、従来生じていたベーン１１と回転軸５との摺動部の磨耗をなくすことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒ガス等の流体を圧縮して吐出する密閉型の圧縮機であって、特に回転軸と共に同心軸回転してシリンダ内の冷媒ガス等を圧縮する圧縮部材に特徴を有する圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機としては、従来種々の方式・形態のものが知られており、そのうち回転式圧縮機（ロータリ圧縮機）は密閉容器内に駆動要素と圧縮要素とが配置され、駆動要素における電動モータのステータに通電してロータを軸回転させ、このロータに軸着されている回転軸によって圧縮要素におけるシリンダ内でローラを偏心回転させ、このローラの外周面に常時当接しているベーンによりシリンダ内が低圧室と高圧室とに区分されており、低圧室に吸入した冷媒ガスガスを圧縮して密閉容器内に吐出すると共に、この密閉容器から高圧冷媒ガスを吐出させて冷媒回路に供給するように構成したものである（例えば、特許文献１）。
【０００３】
上記従来の回転式圧縮機は、前記駆動要素のロータに軸着された回転軸の端部近傍に、当該回転軸に偏心する偏心円盤部を設け、この偏心円盤部の外周にローラを回転自在に配設している。そして、前記のように回転軸が軸回転すると、偏心円盤部の偏心回転に伴ってローラがシリンダの円形空間（圧縮空間）の内周面に沿って摺動回転し、シリンダ内の冷媒ガスを低圧室から高圧室に移動させながら圧縮するのである。
【０００４】
このような構造の回転式圧縮機では、回転軸に偏心円盤部を形成しなければならず、且つこの偏心円盤部の外周にローラを回転自在に設ける必要があることから、加工性が低下し且つ部品が増えてコストアップの原因の一つになっている。又、偏心円盤部を介してローラが偏心回転するため、振動とトルク変動が大きくなる傾向がある。
【０００５】
上記従来構造の回転圧縮機における加工性の低下、部品の増大及び振動とトルク変動の増大を防止するために、回転軸の偏心円盤部とローラとの組み合わせを用いず、回転軸に対して同心軸に圧縮部材を取り付け、この圧縮部材をシリンダの圧縮空間内を回転させることで吸入した冷媒ガスを圧縮できるようにした圧縮機が知られている（例えば、特許文献２）。
【０００６】
回転軸と同心軸回転する圧縮部材を備えた上記圧縮機は、圧縮部材として傾斜板が用いられており、この傾斜板の両面側で冷媒ガスを圧縮するためシリンダの圧縮空間に吸入冷媒ガスを導く吸入路及び圧縮後の冷媒ガスを吐出するための吐出路を２つずつ設けなければならない。従って、圧縮部材の上下で高圧室と低圧室とが隣接する形となるため、高低圧差が大きくなり冷媒リークによる効率悪化が問題となる。これを防止するために、本出願人は圧縮部材を比較的肉厚な部材で形成し、片面側で冷媒ガスを圧縮するようにした圧縮機を開発して先に特許出願した（特願２００４−００３１４２号）。
【特許文献１】特開平６−３０７３６３号公報
【特許文献２】特願２００４−００３１４２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記先願に係る圧縮機は、概略説明すると駆動機構の回転軸に対してほぼ円柱状の圧縮部材を同心軸に設け、この圧縮部材の上面に傾斜面を形成することにより冷媒ガスを圧縮できるようにしたもので、駆動要素のステータに通電してロータを回転させ、このロータに軸着されている回転軸によって圧縮要素におけるシリンダ内で圧縮部材を同心回転させ、この圧縮部材の傾斜面に常時当接しているベーンを介してシリンダ内が低圧室と高圧室とに区分されており、低圧室に吸入した冷媒ガスを圧縮して密閉容器内に吐出すると共に、この密閉容器から高圧冷媒ガスを吐出させて冷媒回路に供給するように構成したものである。
【０００８】
この先願に係る圧縮機において、圧縮要素は密閉容器に固定されて駆動要素のロータに固定された回転軸を貫通して軸支する支持部材と、この支持部材に固定されて圧縮空間を形成するシリンダと、回転軸に同心軸固定されてシリンダの圧縮空間内を回転し一面が回転軸を中心として一周すると最も高くなる上死点から最も低くなる下死点を経て上死点に戻る略正弦波形状の傾斜面に形成された圧縮部材と、前記支持部材に設けられたベーンスロットにバネを介して装着され先端が圧縮部材の傾斜面に常時当接して圧縮空間内を低圧室と高圧室とに区分するベーンとを備えている。
【０００９】
前記支持部材のベーンスロットにバネを介して装着されているベーンは、略矩形板状であってその内側端部は回転軸に接触し、外側端部はシリンダの圧縮空間を形成している内周壁に接触し、下端部は圧縮部材の傾斜面に接触しながらベーンスロットに沿って上下動する。ベーンの内側端部と回転軸との接触部分にはオイルが供給されてシールされているが、そこに僅かな隙間が生じることがある。ベーンの内側端部と回転軸との間に僅かな隙間が生じると、シリンダの圧縮空間で圧縮されている冷媒ガスがリークし、圧縮性能を低下させる問題があった。又、ベーンの内側端部と回転軸との接触により摺動部の摩耗が増加する問題もある。
【００１０】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、圧縮要素におけるベーンの内側端部と回転軸との間の僅かな隙間から、圧縮中の冷媒ガスがリークするのを抑えると共に、ベーンと回転軸との摺動部の摩耗をなくすようにした圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１の圧縮機は、密閉容器内に駆動要素と、この駆動要素により駆動される圧縮要素とが配置され、前記圧縮要素は前記密閉容器に固定され前記駆動要素のロータに固定した回転軸を貫通させて軸支する支持部材と、この支持部材に固定されて圧縮空間を形成するシリンダと、前記回転軸に同心軸固定されて前記シリンダの圧縮空間内を回転し一面が前記回転軸を中心として一周すると最も高くなる上死点から最も低くなる下死点を経て上死点に戻る略正弦波形状の傾斜面に形成された圧縮部材と、前記支持部材に設けられたベーンスロットにバネを介して装着され先端が前記圧縮部材の傾斜面に常時当接して前記圧縮空間内を低圧室と高圧室とに区分するベーンとを備え、前記低圧室に吸入した流体を前記圧縮部材により圧縮して前記高圧室から吐出する圧縮機であって、前記回転軸の下部に非回転の円筒状のローラを回転軸に沿って上下動可能に嵌合し、このローラは前記ベーンの内側端部に一体に固定されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る請求項２の圧縮機は、請求項１において、前記回転軸の下部に縮径部を設けると共に、その縮径部の下端に取付部を設け、前記圧縮部材の上面中央部に前記支持部材の軸孔とほぼ同じ内径を有する凹陥部を設けると共に、その凹陥部の底面に受け部を設け、この受け部に前記取付部を係止させることで回転軸を圧縮部材に軸着し、前記回転軸の縮径部と前記圧縮部材の凹陥部との間に生じた隙間、及び回転軸の縮径部と前記支持部材の軸孔との間に生じた隙間を通って前記ローラが回転軸の縮径部に沿って上下動することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る請求項３の圧縮機は、請求項１又は請求項２において、前記ローラは内径が前記回転軸の外径又は縮径部より大きく形成され、回転軸又は縮径部に対して非接触で上下動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上記請求項１の発明によれば、回転軸の下部に非回転の円筒状のローラを回転軸に沿って上下動可能に嵌合し、このローラは前記ベーンの内側端部に一体に固定されているので、ベーンの内側端部と回転軸との間にローラが介在し、ベーンの内側端部と回転軸との間及びベーンの内側端部とローラとの間に隙間が生じることがない。これにより、シリンダの圧縮空間で圧縮されている冷媒ガスがリークするのを抑えることができ、圧縮機の圧縮性能を向上させることができる。又、ベーンと回転軸との摺動部の摩耗をなくすことができる。
【００１５】
上記請求項２の発明によれば、回転軸の下部に縮径部を設け、その縮径部の下端に設けた取付部を、圧縮部材の上面中央部に設けた支持部材の軸孔とほぼ同じ内径を有する凹陥部の受け部に係止することで回転軸を圧縮部材に容易に軸着することができ、且つ回転軸の縮径部と圧縮部材の凹陥部との間に生じた隙間、及び回転軸の縮径部と支持部材の軸孔との間に生じた隙間を通ってローラが回転軸の縮径部に沿って上下動することができる。これにより、回転軸に対するローラの組み付けを容易にすると共に、ローラが上下動するための隙間を容易に形成することができる。
【００１６】
上記請求項３の発明によれば、ローラは内径が回転軸又は縮径部の外径より大きく形成され、回転軸又は縮径部に対して非接触で上下動するので摩耗を防止すると共に、ローラの上下動に対する抵抗を抑えることができる。これにより、ベーンの円滑且つ確実な動きを保証することができ、圧縮機の圧縮性能を更に向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明に係る圧縮機の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る圧縮機の実施形態を示すもので、ベーンが押し上げられた状態での概略縦断面図である。図２は本発明に係る圧縮機の実施形態を示すもので、ベーンが押し下げられた状態での概略縦断面図である。図３は本発明に係る圧縮機の実施形態における概略横断面図である。図１において、１は鉄製の密閉容器であり、円筒状の胴部１ａと、この胴部１ａの上端に溶接されたキャップ部１ｂと、胴部１ａの下端に溶接されたボトム部１ｃとから構成されている。この密閉容器１内の上方部には駆動要素２が、下方部には駆動要素２により駆動される圧縮要素３がそれぞれ配置されている。
【００１８】
上記駆動要素２は、密閉容器１の胴部１ａの内壁に固定されたステータ４と、このステータ４の内側に配設されたロータ６とから電動モータが構成されており、ロータ６の中心軸部には回転軸５の上端部が軸着されている。密閉容器１のキャップ部１ｂには複数の端子２ａが取付部材２ｂを介して装着され、これらの端子２ａとステータ４とが内部リード線（図略）で接続されると共に、端子２ａには外部電源からの外部リード線（図略）が接続されてステータ４に通電するように構成されている。尚、駆動要素２のステータ４の外周部と密閉容器１の胴部１ａとの間には、上下の空間部を連通する隙間１０が複数箇所に形成されている。
【００１９】
上記圧縮要素３は、密閉容器１の胴部１ａの内壁に固定された支持部材７と、この支持部材７の下にボルト（図略）により取り付けられたシリンダ８と、このシリンダ８内に配置された圧縮部材９（本実施形態では、スワッシュ部材と称する）と、支持部材７に対して上下動可能に装着された略矩形板状のベーン１１と、シリンダ８の切欠部８ｂ（図３）の側面に取り付けられた吐出バルブ１２等から構成されている。
【００２０】
前記支持部材７は上部材Ｒと下部材Ｓとから構成され、上部材Ｒの上面中央部には主軸受け部となる突出部１３が同心円柱状に形成され、下面中央部には同心円柱状に内方に窪ませて凹陥部１５が形成されており、この凹陥部１５に下部材Ｓの上端部が嵌着固定されている。又、上部材Ｒには突出部１３の上面から凹陥部１５の底面に貫通する上部軸孔７ａが設けられ、下部材Ｓには上面から下面に貫通する下部軸孔７ｂが設けられ、この下部軸孔７ｂは上部軸孔７ａと同軸心であって、内径が同一径に形成されて連通するようになっている。
【００２１】
図２に示すように、上記上部材Ｒと下部材Ｓにはベーンスロット１６と、バネ装着孔１７とが上下方向に連通して設けられており、前記ベーン１１がコイルバネ１８を介して上下動可能に装着されている。コイルバネ１８はバネ装着孔１７内に挿入されており、下端はベーン１１の上端部に固定され、上端はバネ装着孔１７の上方のバネ受け部１４に固定されてベーン１１を常時下方に付勢している。尚、ベーンスロット１６の内側端部は上部軸孔７ａ及び下部軸孔７ｂに開口している。又、ベーン１１の内側端部には円筒状のローラ１９（図４参照）が一体に固定されている。
【００２２】
更に、支持部材７の上部材Ｒには、図１に示すように管接続口７ｃが設けられ、この管接続口７ｃに密閉容器１の胴部１ａに取り付けられた吸込配管２０の端部が接続固定されている。管接続口７ｃは上部材Ｒの内部に形成した通路７ｄに連通しており、この通路７ｄは下部材Ｓに貫設した吸入口７ｅに連通している。
【００２３】
前記回転軸５は支持部材７の上部軸孔７ａ、下部軸孔７ｂに回転自在に挿通されており、下部に上部の外径より小径に形成された縮径部５ａを有し、この縮径部５ａに前記ローラ１９が嵌合している。ローラ１９の内径は縮径部５ａの外径にほぼ等しく、ローラ１９の外径は上部軸孔７ａ、下部軸孔７ｂの内径にほぼ等しく設定される。これにより、前記ベーン１１が上下動すると、このベーン１１と共にローラ１９が回転軸５の縮径部５ａに沿って上下動する。又、図４のように回転軸５の縮径部５ａの下端には取付部５ｂが設けられ、この取付部５ｂを前記スワッシュ部材９に設けられた受け部９ｅに係止することで、回転軸５の下端部をスワッシュ部材９に軸着できるようにしてある。
【００２４】
前記シリンダ８は、図１のように中央部に上下に貫通する空所が設けられ、この空所の上端部は前記支持部材７の下部材Ｓが嵌着して閉塞され、空所の下端部はシリンダ８の下面に固定したカバー板部材２１により閉塞されることで圧縮空間２２が構成されている。この圧縮空間２２に前記下部材Ｓの吸入口７ｅが開口しており、前記吸込配管２０から供給される冷媒ガスは、支持部材７の通路７ｄを通って吸入口７ｅから圧縮空間２２内に吸い込まれる。
【００２５】
図３に示すように、前記支持部材７の下部材Ｓの下端縁部には、下面側から外周面側に抜ける吐出口７ｆが設けられ、この吐出口７ｆの下面側は前記圧縮空間２２に開口し、外周面側は上記シリンダ８の内部に設けられた通路８ａに連通しており、この通路８ａはシリンダ８の切欠部８ｂに開口している。そして、シリンダ８の切欠部８ｂの側面には前記吐出バルブ１２が取り付けられ、この吐出バルブ１２によって通路８ａが開閉される。これにより、圧縮空間２２内で圧縮された高圧冷媒ガスは、支持部材７における下部材Ｓの吐出口７ｆからシリンダ８の通路８ａを通り、吐出バルブ１２を開いて切欠部８ｂ側に吐出される。
【００２６】
又、図示は省略したが前記支持部材７の上部材Ｒには、シリンダ８の切欠部８ｂに対応させて切欠部が設けられ、この切欠部から密閉容器１内に通じる通孔が設けられている。これにより、上記シリンダ８の切欠部８ｂに吐出された高圧冷媒ガスは、上部材Ｒの切欠部及び通孔を介して密閉容器１内に吐出される。
【００２７】
前記スワッシュ部材９は、前記シリンダ８の圧縮空間２２内に回転自在に配置され、図５に示すように全体形状としては略円柱状を呈しており、一側の肉厚部９ａとこれに対向する他側の肉薄部９ｂとを有し、円周方向に沿う上面９ｃは肉厚部９ａにて高く、肉薄部９ｂにて低い連続傾斜面に形成されている。このスワッシュ部材９は、上面９ｃの上面中央部に前記支持部材７の上部軸孔７ａ、下部軸孔７ｂと同じ内径を有する凹陥部９ｄが設けられ、この凹陥部９ｄの底面に前記回転軸５の取付部５ｂを係止する受け部９ｅが設けられている。これにより、回転軸５の縮径部５ａとスワッシュ部材９の凹陥部９ｄとの間に生じた隙間にローラ１９が入り込むことができ、結果としてローラ１９は回転軸５における縮径部５ａの全長に亘って上下動できることになる。
【００２８】
又、図１及び図２に示すようにスワッシュ部材９は、下面の中央部に設けた円筒状の突出部９ｆを前記カバー板部材２１に設けた軸孔２１ａに回転自在に嵌挿してあり、これにより回転軸５の副軸受け部が構成される。更に、スワッシュ部材９の突出部９ｆの下端部にはオイルポンプ２３が取り付けられている。
【００２９】
図６（ａ）〜（ｃ）はそれぞれスワッシュ部材９の回転角度を変えた側面図が示されている。スワッシュ部材９の上面９ｃは、回転軸５を中心として円周方向に一周すると最も高くなる上死点Ｐから最も低くなる下死点Ｑを経て上死点Ｐに戻る略正弦波形状を呈している。又、回転軸５を通る上面９ｃの縦断面は、３６０度何れの角度の切断面においても全て水平（図１及び図２参照）であり、この上面９ｃと前記支持部材７における下部材Ｓの下面との間が圧縮空間２２となる。
【００３０】
そして、スワッシュ部材９の上死点Ｐは、支持部材７における下部材Ｓの下面に微少なクリアランスを介して移動自在に対向している。このクリアランスは密閉容器１内に封入されているオイルによってシールされる。前記ベーン１１は、図６のように下端が断面Ｒ状に形成されてスワッシュ部材９の上面９ｃに常時当接し、シリンダ８内の圧縮空間２２を低圧室と高圧室とに区分している。前記コイルバネ１８は、ベーン１１を下向きに付勢することで、ベーン１１の下端稜線部分がスワッシュ部材９の上面９ｃから離れないように保持し、且つベーン１１が支持部材７のベーンスロット１６に沿って円滑に上下動するのを制御する作用をなす。
【００３１】
又、スワッシュ部材９の外周面は、密閉空間２２を構成しているシリンダ８の内壁面との間に微少なクリアランスを形成し、これによりスワッシュ部材９は回転自在とされている。このスワッシュ部材９の外周面とシリンダ８の内壁面との間のクリアランスもオイルによってシールされる。冷媒ガスのリークを抑えるためである。尚、スワッシュ部材９の外周面には、シール部材を嵌着するための凹溝９ｇが円周方向に沿って設けられ、スワシュ部材９の下面側には、前記肉厚部９ｂに対応させて適宜の大きさの凹部９ｈ（図１及び図２）が設けられている。この凹部９ｈは肉厚部９ｂの重量を減少させることで、スワッシュ部材９の回転トルクの変動を抑えるようにしてある。
【００３２】
前記密閉容器１におけるキャップ部１ｂの上端には、図１及び図２に示すように吐出配管２４が取り付けられている。前記のように支持部材７の通孔から密閉容器１内に吐出された高圧冷媒ガスは、前記駆動要素２におけるステータ４とロータ６との間の僅かな隙間を通って密閉容器１内の上部領域に流入し、吐出配管２４から外部に吐出される。吐出配管２４から吐出された高圧冷媒ガスは、図示を省略した冷媒回路に供給され、この冷媒回路を循環して低圧となった冷媒ガスは、前記吸込配管２０から圧縮機に戻される。
【００３３】
尚、密閉容器１の内底部はオイル溜め２５とされ、このオイル溜め２５内のオイルが前記オイルポンプ２３により汲み上げられる。汲み上げられたオイルは、スワッシュ部材９及び回転軸５の同心軸回転による遠心力によって、回転軸５に形成されている軸線方向の通孔に沿って上昇し、回転軸５の要所に設けられているオイル孔（図略）から前記圧縮要素３のクリアランス等に供給される。又、密閉容器１内には例えば二酸化炭素、Ｒ１３４ａ、或はＨＣ系の冷媒ガスが所定量封入される。
【００３４】
以上のように構成された本発明に係る圧縮機の動作に付いて説明する。この圧縮機は、駆動要素２のステータ４のコイルに通電するとロータ６が回転する。このロータ６の回転は、回転軸５を介してスワッシュ部材９に伝達され、これによりスワッシュ部材９はシリンダ８の圧縮空間２２内を回転する。ここで、スワッシュ部材９の上面９ｃの上死点Ｐがベーン１１を境にして吐出側にあり、吸入側でシリンダ８、支持部材７、スワッシュ部材９及びベーン１１で囲まれた空間（低圧室）内に吸込配管２０、支持部材７の通路７ｄ及び吸入口７ｅを介して冷媒ガスが吸い込まれているものとする。
【００３５】
この状態からスワッシュ部材９が回転していくと、上死点Ｐがベーン１１、吸入口７ｅを過ぎた段階からスワッシュ部材９の上面９ｃの傾斜により低圧室の体積は狭められていき、高圧室内の冷媒ガスは圧縮されていく。そして、上死点Ｐが支持部材７の吐出口７ｆを通過するまでの間、圧縮された高圧冷媒ガスは吐出口７ｆから吐出される。そして、上死点Ｐが支持部材７の吸入口７ｅを通過した後、吸入側で低圧室の体積は拡大していくので冷媒ガスが低圧室内に吸い込まれることになる。このような動作が繰り返し行われて、冷媒ガスが圧縮される。
【００３６】
冷媒ガスの圧縮動作において、前記ベーン１１はスワッシュ部材９の前記上面９ｃに密接しつつ上下方向に往復動される。図１はベーン１１がスワッシュ部材９の前記上死点Ｐにより最大限押し上げられた状態を示しており、この時ベーン１１は前記支持部材７のベーンスロット１６内に入り込んで、下端の稜線部分がほぼ下部材Ｓの下面内に位置にし、ベーン１１と共に上昇した前記ローラ１９の上端は、ほぼ回転軸５における縮径部５ａの最上位に位置している。図２はベーン１１がスワッシュ部材９の下死点Ｑに対して前記コイルバネ１８により最大限押し下げられた状態を示しており、この時ベーン１１は支持部材７のベーンスロット１６から突出して下端の稜線部分が下死点Ｑに密接し、ベーン１１と共に下降したローラ１９の下端部は、ほぼスワッシュ部材９の前記凹陥部９ｄの底面に位置している。
【００３７】
前記支持部材７の上部軸孔７ａ、下部軸孔７ｂには、前記オイル溜め２５から汲み上げたオイルが回転軸５のオイル孔（図略）から供給されるため、回転軸５と上部軸孔７ａとの間の微少なクリアランス、縮径部５ａとローラ１９の内壁面との間の微少なクリアランス及びローラ１９の外壁面と下部軸孔７ｂとの間の微小なクリアランスはオイルによってシールされる。又、ローラ１９はベーン１１の内側端部に一体に固定されているため、ローラ１９とベーン１１との間に隙間が生じることはない。これにより、前記シリンダ８の圧縮空間２２内で圧縮される冷媒ガスのリークを抑えることができ、圧縮機の圧縮性能を向上させることが可能となる。又、従来生じていたベーン１１と回転軸５との摺動部の摩耗をなくすことができる。
【００３８】
上記ローラ１９と縮径部５ａとの関係において、ローラ１９の内径を縮径部５ａの外径より大きく形成するか、又は縮径部５ａの外径をローラ１９の内径より小さく形成すれば、ローラ１９は縮径部５ａに対して非接触となる。これにより、ベーン１１と共に上下動するローラ１９は、縮径部５ａに対して非回転且つ非接触となるため、摩耗を防止すると共にローラ１９の上下動に対する抵抗を抑えることができる。結果として、ベーン１１の円滑且つ確実な動きを保証することができ、圧縮機の圧縮性能を更に向上させることが可能となる。
【００３９】
前記シリンダ８の圧縮空間２２内で圧縮された高圧冷媒ガスは、前記のように支持部材７における下部材Ｓの吐出口７ｆからシリンダ８の通路８ａを通り、吐出バルブ１２を開いてシリンダ８の切欠部８ｂ側に吐出され、次いで支持部材７の切欠部及び通孔を通って密閉容器１内に吐出される。密閉容器１内に吐出された高圧冷媒ガスは、駆動要素２のステータ４とロータ６との僅かな隙間を通過し、密閉容器１内の上部領域に移動してオイルと分離され、吐出配管２４から吐出して冷媒回路に供給される。一方、高圧冷媒ガスから分離されたオイルは、密閉容器１とステータ４との間に形成されている前記隙間１０から流下し、密閉容器１における内底部のオイル溜め２５に戻る。
【００４０】
上記実施形態では、回転軸５の下部に縮径部５ａを形成し、この縮径部５ａに沿ってローラ１９が上下動する構成のものを説明したが、本発明はこれに限定されることなく、縮径部を形成しない回転軸で実施することも可能である。その場合には、ローラの外径が大きくなるため、その外径に合わせて支持部材に設ける軸孔の内径を一部拡径変更し、且つスワッシュ部材に設ける凹陥部の内径も拡径変更して回転軸の下端部に沿ってローラが上下動できるように構成すればよい。又、上記実施形態では、支持部材７を上部材Ｒと下部材Ｓとから構成したが、上部材Ｒと下部材Ｓとに分割せずに一体の支持部材を用いて実施することも可能である。
【００４１】
本発明に係る圧縮機は、小型で構造が簡単でありながら十分な圧縮機能を発揮することが可能である。前記のようにスワッシュ部材９は外周面に凹溝９ｇを設けてあり、この凹溝９ｇにシール部材を嵌着することで圧縮空間２０の内壁面との間のシールを十分に確保することができる。これにより、更なる冷媒ガスリークの抑制が期待でき、圧縮効率の高い運転が可能となる。又、スワッシュ部材９の肉厚部９ａはフライホイールの役割を果たすので、トルク変動も少なくなる。
【００４２】
上記実施形態では、カバー板部材２１は回転軸５の副軸受け部となる軸孔２１ａを有しているので、回転軸５の副軸受け用の支持部材を別途設ける必要がなくなり、部品点数の削減と更なる小型化が可能となる。
【００４３】
尚、上記実施形態では、冷凍機の冷媒回路に使用されて冷媒ガスを圧縮する圧縮機について説明したが、これに限定されずに例えば空気を吸い込んで圧縮するエアーコンプレッサ等にも本発明を有効に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、特に冷媒ガスを圧縮して冷凍機等の冷媒回路に供給するための圧縮機として最適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る圧縮機の実施形態を示すもので、ベーンが押し上げられた状態での概略縦断面図である。
【図２】本発明に係る圧縮機の実施形態を示すもので、ベーンが押し下げられた状態での概略縦断面図である。
【図３】本発明に係る圧縮機の実施形態を示す概略横断面図である。
【図４】本発明に係る圧縮機の実施形態における要部の分解破断斜視図である。
【図５】本発明に係る圧縮機の実施形態におけるスワッシュ部材の斜視図である。
【図６】本発明に係る圧縮機の実施形態におけるスワッシュ部材の回転角度を変えた側面図であり、（ａ）は肉薄部側から見た側面図、（ｂ）は肉薄部と肉厚部との中間位置から見た側面図、（ｃ）は肉厚部側から見た側面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 密閉容器
２ 駆動要素
３ 圧縮要素
４ ステータ
５ 回転軸
５ａ 縮径部
５ｂ 取付部
６ ロータ
７ 支持部材
７ａ 上部軸孔
７ｂ 下部軸孔
８ シリンダ
９ スワッシュ部材（圧縮部材）
９ｄ 凹陥部
９ｅ 受け部
１０ 隙間
１１ ベーン
１２ 吐出バルブ
１３ 突出部
１４ バネ受け部
１５ 凹陥部
１６ ベーンスロット
１７ バネ装着孔
１８ コイルバネ
１９ ローラ
２０ 吸込配管
２１ カバー板部材
２２ 圧縮空間
２３ オイルポンプ
２４ 吐出配管
２５ オイル溜め
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒ガス等の流体を圧縮して吐出する密閉型の圧縮機であって、特に回転軸と共に同心軸回転してシリンダ内の冷媒ガス等を圧縮する圧縮部材に特徴を有する圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機としては、従来種々の方式・形態のものが知られており、そのうち回転式圧縮機（ロータリ圧縮機）は密閉容器内に駆動要素と圧縮要素とが配置され、駆動要素における電動モータのステータに通電してロータを軸回転させ、このロータに軸着されている回転軸によって圧縮要素におけるシリンダ内でローラを偏心回転させ、このローラの外周面に常時当接しているベーンによりシリンダ内が低圧室と高圧室とに区分されており、低圧室に吸入した冷媒ガスガスを圧縮して密閉容器内に吐出すると共に、この密閉容器から高圧冷媒ガスを吐出させて冷媒回路に供給するように構成したものである（例えば、特許文献１）。
【０００３】
上記従来の回転式圧縮機は、前記駆動要素のロータに軸着された回転軸の端部近傍に、当該回転軸に偏心する偏心円盤部を設け、この偏心円盤部の外周にローラを回転自在に配設している。そして、前記のように回転軸が軸回転すると、偏心円盤部の偏心回転に伴ってローラがシリンダの円形空間（圧縮空間）の内周面に沿って摺動回転し、シリンダ内の冷媒ガスを低圧室から高圧室に移動させながら圧縮するのである。
【０００４】
このような構造の回転式圧縮機では、回転軸に偏心円盤部を形成しなければならず、且つこの偏心円盤部の外周にローラを回転自在に設ける必要があることから、加工性が低下し且つ部品が増えてコストアップの原因の一つになっている。又、偏心円盤部を介してローラが偏心回転するため、振動とトルク変動が大きくなる傾向がある。
【０００５】
上記従来構造の回転圧縮機における加工性の低下、部品の増大及び振動とトルク変動の増大を防止するために、回転軸の偏心円盤部とローラとの組み合わせを用いず、回転軸に対して同心軸に圧縮部材を取り付け、この圧縮部材をシリンダの圧縮空間内を回転させることで吸入した冷媒ガスを圧縮できるようにした圧縮機が知られている（例えば、特許文献２）。
【０００６】
回転軸と同心軸回転する圧縮部材を備えた上記圧縮機は、圧縮部材として傾斜板が用いられており、この傾斜板の両面側で冷媒ガスを圧縮するためシリンダの圧縮空間に吸入冷媒ガスを導く吸入路及び圧縮後の冷媒ガスを吐出するための吐出路を２つずつ設けなければならない。従って、圧縮部材の上下で高圧室と低圧室とが隣接する形となるため、高低圧差が大きくなり冷媒リークによる効率悪化が問題となる。これを防止するために、本出願人は圧縮部材を比較的肉厚な部材で形成し、片面側で冷媒ガスを圧縮するようにした圧縮機を開発して先に特許出願した（特願２００４−００３１４２号）。
【特許文献１】特開平６−３０７３６３号公報
【特許文献２】特願２００４−００３１４２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記先願に係る圧縮機は、概略説明すると駆動機構の回転軸に対してほぼ円柱状の圧縮部材を同心軸に設け、この圧縮部材の上面に傾斜面を形成することにより冷媒ガスを圧縮できるようにしたもので、駆動要素のステータに通電してロータを回転させ、このロータに軸着されている回転軸によって圧縮要素におけるシリンダ内で圧縮部材を同心回転させ、この圧縮部材の傾斜面に常時当接しているベーンを介してシリンダ内が低圧室と高圧室とに区分されており、低圧室に吸入した冷媒ガスを圧縮して密閉容器内に吐出すると共に、この密閉容器から高圧冷媒ガスを吐出させて冷媒回路に供給するように構成したものである。
【０００８】
この先願に係る圧縮機において、圧縮要素は密閉容器に固定されて駆動要素のロータに固定された回転軸を貫通して軸支する支持部材と、この支持部材に固定されて圧縮空間を形成するシリンダと、回転軸に同心軸固定されてシリンダの圧縮空間内を回転し一面が回転軸を中心として一周すると最も高くなる上死点から最も低くなる下死点を経て上死点に戻る略正弦波形状の傾斜面に形成された圧縮部材と、前記支持部材に設けられたベーンスロットにバネを介して装着され先端が圧縮部材の傾斜面に常時当接して圧縮空間内を低圧室と高圧室とに区分するベーンとを備えている。
【０００９】
前記支持部材のベーンスロットにバネを介して装着されているベーンは、略矩形板状であってその内側端部は回転軸に接触し、外側端部はシリンダの圧縮空間を形成している内周壁に接触し、下端部は圧縮部材の傾斜面に接触しながらベーンスロットに沿って上下動する。ベーンの内側端部と回転軸との接触部分にはオイルが供給されてシールされているが、そこに僅かな隙間が生じることがある。ベーンの内側端部と回転軸との間に僅かな隙間が生じると、シリンダの圧縮空間で圧縮されている冷媒ガスがリークし、圧縮性能を低下させる問題があった。又、ベーンの内側端部と回転軸との接触により摺動部の摩耗が増加する問題もある。
【００１０】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、圧縮要素におけるベーンの内側端部と回転軸との間の僅かな隙間から、圧縮中の冷媒ガスがリークするのを抑えると共に、ベーンと回転軸との摺動部の摩耗をなくすようにした圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１の圧縮機は、密閉容器内に駆動要素と、この駆動要素により駆動される圧縮要素とが配置され、前記圧縮要素は前記密閉容器に固定され前記駆動要素のロータに固定した回転軸を貫通させて軸支する支持部材と、この支持部材に固定されて圧縮空間を形成するシリンダと、前記回転軸に同心軸固定されて前記シリンダの圧縮空間内を回転し一面が前記回転軸を中心として一周すると最も高くなる上死点から最も低くなる下死点を経て上死点に戻る略正弦波形状の傾斜面に形成された圧縮部材と、前記支持部材に設けられたベーンスロットにバネを介して装着され先端が前記圧縮部材の傾斜面に常時当接して前記圧縮空間内を低圧室と高圧室とに区分するベーンとを備え、前記低圧室に吸入した流体を前記圧縮部材により圧縮して前記高圧室から吐出する圧縮機であって、前記回転軸の下部に非回転の円筒状のローラを回転軸に沿って上下動可能に嵌合し、このローラは前記ベーンの内側端部に一体に固定されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る請求項２の圧縮機は、請求項１において、前記回転軸の下部に縮径部を設けると共に、その縮径部の下端に取付部を設け、前記圧縮部材の上面中央部に前記支持部材の軸孔とほぼ同じ内径を有する凹陥部を設けると共に、その凹陥部の底面に受け部を設け、この受け部に前記取付部を係止させることで回転軸を圧縮部材に軸着し、前記回転軸の縮径部と前記圧縮部材の凹陥部との間に生じた隙間、及び回転軸の縮径部と前記支持部材の軸孔との間に生じた隙間を通って前記ローラが回転軸の縮径部に沿って上下動することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る請求項３の圧縮機は、請求項１又は請求項２において、前記ローラは内径が前記回転軸の外径又は縮径部より大きく形成され、回転軸又は縮径部に対して非接触で上下動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上記請求項１の発明によれば、回転軸の下部に非回転の円筒状のローラを回転軸に沿って上下動可能に嵌合し、このローラは前記ベーンの内側端部に一体に固定されているので、ベーンの内側端部と回転軸との間にローラが介在し、ベーンの内側端部と回転軸との間及びベーンの内側端部とローラとの間に隙間が生じることがない。これにより、シリンダの圧縮空間で圧縮されている冷媒ガスがリークするのを抑えることができ、圧縮機の圧縮性能を向上させることができる。又、ベーンと回転軸との摺動部の摩耗をなくすことができる。
【００１５】
上記請求項２の発明によれば、回転軸の下部に縮径部を設け、その縮径部の下端に設けた取付部を、圧縮部材の上面中央部に設けた支持部材の軸孔とほぼ同じ内径を有する凹陥部の受け部に係止することで回転軸を圧縮部材に容易に軸着することができ、且つ回転軸の縮径部と圧縮部材の凹陥部との間に生じた隙間、及び回転軸の縮径部と支持部材の軸孔との間に生じた隙間を通ってローラが回転軸の縮径部に沿って上下動することができる。これにより、回転軸に対するローラの組み付けを容易にすると共に、ローラが上下動するための隙間を容易に形成することができる。
【００１６】
上記請求項３の発明によれば、ローラは内径が回転軸又は縮径部の外径より大きく形成され、回転軸又は縮径部に対して非接触で上下動するので摩耗を防止すると共に、ローラの上下動に対する抵抗を抑えることができる。これにより、ベーンの円滑且つ確実な動きを保証することができ、圧縮機の圧縮性能を更に向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明に係る圧縮機の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る圧縮機の実施形態を示すもので、ベーンが押し上げられた状態での概略縦断面図である。図２は本発明に係る圧縮機の実施形態を示すもので、ベーンが押し下げられた状態での概略縦断面図である。図３は本発明に係る圧縮機の実施形態における概略横断面図である。図１において、１は鉄製の密閉容器であり、円筒状の胴部１ａと、この胴部１ａの上端に溶接されたキャップ部１ｂと、胴部１ａの下端に溶接されたボトム部１ｃとから構成されている。この密閉容器１内の上方部には駆動要素２が、下方部には駆動要素２により駆動される圧縮要素３がそれぞれ配置されている。
【００１８】
上記駆動要素２は、密閉容器１の胴部１ａの内壁に固定されたステータ４と、このステータ４の内側に配設されたロータ６とから電動モータが構成されており、ロータ６の中心軸部には回転軸５の上端部が軸着されている。密閉容器１のキャップ部１ｂには複数の端子２ａが取付部材２ｂを介して装着され、これらの端子２ａとステータ４とが内部リード線（図略）で接続されると共に、端子２ａには外部電源からの外部リード線（図略）が接続されてステータ４に通電するように構成されている。尚、駆動要素２のステータ４の外周部と密閉容器１の胴部１ａとの間には、上下の空間部を連通する隙間１０が複数箇所に形成されている。
【００１９】
上記圧縮要素３は、密閉容器１の胴部１ａの内壁に固定された支持部材７と、この支持部材７の下にボルト（図略）により取り付けられたシリンダ８と、このシリンダ８内に配置された圧縮部材９（本実施形態では、スワッシュ部材と称する）と、支持部材７に対して上下動可能に装着された略矩形板状のベーン１１と、シリンダ８の切欠部８ｂ（図３）の側面に取り付けられた吐出バルブ１２等から構成されている。
【００２０】
前記支持部材７は上部材Ｒと下部材Ｓとから構成され、上部材Ｒの上面中央部には主軸受け部となる突出部１３が同心円柱状に形成され、下面中央部には同心円柱状に内方に窪ませて凹陥部１５が形成されており、この凹陥部１５に下部材Ｓの上端部が嵌着固定されている。又、上部材Ｒには突出部１３の上面から凹陥部１５の底面に貫通する上部軸孔７ａが設けられ、下部材Ｓには上面から下面に貫通する下部軸孔７ｂが設けられ、この下部軸孔７ｂは上部軸孔７ａと同軸心であって、内径が同一径に形成されて連通するようになっている。
【００２１】
図２に示すように、上記上部材Ｒと下部材Ｓにはベーンスロット１６と、バネ装着孔１７とが上下方向に連通して設けられており、前記ベーン１１がコイルバネ１８を介して上下動可能に装着されている。コイルバネ１８はバネ装着孔１７内に挿入されており、下端はベーン１１の上端部に固定され、上端はバネ装着孔１７の上方のバネ受け部１４に固定されてベーン１１を常時下方に付勢している。尚、ベーンスロット１６の内側端部は上部軸孔７ａ及び下部軸孔７ｂに開口している。又、ベーン１１の内側端部には円筒状のローラ１９（図４参照）が一体に固定されている。
【００２２】
更に、支持部材７の上部材Ｒには、図１に示すように管接続口７ｃが設けられ、この管接続口７ｃに密閉容器１の胴部１ａに取り付けられた吸込配管２０の端部が接続固定されている。管接続口７ｃは上部材Ｒの内部に形成した通路７ｄに連通しており、この通路７ｄは下部材Ｓに貫設した吸入口７ｅに連通している。
【００２３】
前記回転軸５は支持部材７の上部軸孔７ａ、下部軸孔７ｂに回転自在に挿通されており、下部に上部の外径より小径に形成された縮径部５ａを有し、この縮径部５ａに前記ローラ１９が嵌合している。ローラ１９の内径は縮径部５ａの外径にほぼ等しく、ローラ１９の外径は上部軸孔７ａ、下部軸孔７ｂの内径にほぼ等しく設定される。これにより、前記ベーン１１が上下動すると、このベーン１１と共にローラ１９が回転軸５の縮径部５ａに沿って上下動する。又、図４のように回転軸５の縮径部５ａの下端には取付部５ｂが設けられ、この取付部５ｂを前記スワッシュ部材９に設けられた受け部９ｅに係止することで、回転軸５の下端部をスワッシュ部材９に軸着できるようにしてある。
【００２４】
前記シリンダ８は、図１のように中央部に上下に貫通する空所が設けられ、この空所の上端部は前記支持部材７の下部材Ｓが嵌着して閉塞され、空所の下端部はシリンダ８の下面に固定したカバー板部材２１により閉塞されることで圧縮空間２２が構成されている。この圧縮空間２２に前記下部材Ｓの吸入口７ｅが開口しており、前記吸込配管２０から供給される冷媒ガスは、支持部材７の通路７ｄを通って吸入口７ｅから圧縮空間２２内に吸い込まれる。
【００２５】
図３に示すように、前記支持部材７の下部材Ｓの下端縁部には、下面側から外周面側に抜ける吐出口７ｆが設けられ、この吐出口７ｆの下面側は前記圧縮空間２２に開口し、外周面側は上記シリンダ８の内部に設けられた通路８ａに連通しており、この通路８ａはシリンダ８の切欠部８ｂに開口している。そして、シリンダ８の切欠部８ｂの側面には前記吐出バルブ１２が取り付けられ、この吐出バルブ１２によって通路８ａが開閉される。これにより、圧縮空間２２内で圧縮された高圧冷媒ガスは、支持部材７における下部材Ｓの吐出口７ｆからシリンダ８の通路８ａを通り、吐出バルブ１２を開いて切欠部８ｂ側に吐出される。
【００２６】
又、図示は省略したが前記支持部材７の上部材Ｒには、シリンダ８の切欠部８ｂに対応させて切欠部が設けられ、この切欠部から密閉容器１内に通じる通孔が設けられている。これにより、上記シリンダ８の切欠部８ｂに吐出された高圧冷媒ガスは、上部材Ｒの切欠部及び通孔を介して密閉容器１内に吐出される。
【００２７】
前記スワッシュ部材９は、前記シリンダ８の圧縮空間２２内に回転自在に配置され、図５に示すように全体形状としては略円柱状を呈しており、一側の肉厚部９ａとこれに対向する他側の肉薄部９ｂとを有し、円周方向に沿う上面９ｃは肉厚部９ａにて高く、肉薄部９ｂにて低い連続傾斜面に形成されている。このスワッシュ部材９は、上面９ｃの上面中央部に前記支持部材７の上部軸孔７ａ、下部軸孔７ｂと同じ内径を有する凹陥部９ｄが設けられ、この凹陥部９ｄの底面に前記回転軸５の取付部５ｂを係止する受け部９ｅが設けられている。これにより、回転軸５の縮径部５ａとスワッシュ部材９の凹陥部９ｄとの間に生じた隙間にローラ１９が入り込むことができ、結果としてローラ１９は回転軸５における縮径部５ａの全長に亘って上下動できることになる。
【００２８】
又、図１及び図２に示すようにスワッシュ部材９は、下面の中央部に設けた円筒状の突出部９ｆを前記カバー板部材２１に設けた軸孔２１ａに回転自在に嵌挿してあり、これにより回転軸５の副軸受け部が構成される。更に、スワッシュ部材９の突出部９ｆの下端部にはオイルポンプ２３が取り付けられている。
【００２９】
図６（ａ）〜（ｃ）はそれぞれスワッシュ部材９の回転角度を変えた側面図が示されている。スワッシュ部材９の上面９ｃは、回転軸５を中心として円周方向に一周すると最も高くなる上死点Ｐから最も低くなる下死点Ｑを経て上死点Ｐに戻る略正弦波形状を呈している。又、回転軸５を通る上面９ｃの縦断面は、３６０度何れの角度の切断面においても全て水平（図１及び図２参照）であり、この上面９ｃと前記支持部材７における下部材Ｓの下面との間が圧縮空間２２となる。
【００３０】
そして、スワッシュ部材９の上死点Ｐは、支持部材７における下部材Ｓの下面に微少なクリアランスを介して移動自在に対向している。このクリアランスは密閉容器１内に封入されているオイルによってシールされる。前記ベーン１１は、図６のように下端が断面Ｒ状に形成されてスワッシュ部材９の上面９ｃに常時当接し、シリンダ８内の圧縮空間２２を低圧室と高圧室とに区分している。前記コイルバネ１８は、ベーン１１を下向きに付勢することで、ベーン１１の下端稜線部分がスワッシュ部材９の上面９ｃから離れないように保持し、且つベーン１１が支持部材７のベーンスロット１６に沿って円滑に上下動するのを制御する作用をなす。
【００３１】
又、スワッシュ部材９の外周面は、密閉空間２２を構成しているシリンダ８の内壁面との間に微少なクリアランスを形成し、これによりスワッシュ部材９は回転自在とされている。このスワッシュ部材９の外周面とシリンダ８の内壁面との間のクリアランスもオイルによってシールされる。冷媒ガスのリークを抑えるためである。尚、スワッシュ部材９の外周面には、シール部材を嵌着するための凹溝９ｇが円周方向に沿って設けられ、スワシュ部材９の下面側には、前記肉厚部９ｂに対応させて適宜の大きさの凹部９ｈ（図１及び図２）が設けられている。この凹部９ｈは肉厚部９ｂの重量を減少させることで、スワッシュ部材９の回転トルクの変動を抑えるようにしてある。
【００３２】
前記密閉容器１におけるキャップ部１ｂの上端には、図１及び図２に示すように吐出配管２４が取り付けられている。前記のように支持部材７の通孔から密閉容器１内に吐出された高圧冷媒ガスは、前記駆動要素２におけるステータ４とロータ６との間の僅かな隙間を通って密閉容器１内の上部領域に流入し、吐出配管２４から外部に吐出される。吐出配管２４から吐出された高圧冷媒ガスは、図示を省略した冷媒回路に供給され、この冷媒回路を循環して低圧となった冷媒ガスは、前記吸込配管２０から圧縮機に戻される。
【００３３】
尚、密閉容器１の内底部はオイル溜め２５とされ、このオイル溜め２５内のオイルが前記オイルポンプ２３により汲み上げられる。汲み上げられたオイルは、スワッシュ部材９及び回転軸５の同心軸回転による遠心力によって、回転軸５に形成されている軸線方向の通孔に沿って上昇し、回転軸５の要所に設けられているオイル孔（図略）から前記圧縮要素３のクリアランス等に供給される。又、密閉容器１内には例えば二酸化炭素、Ｒ１３４ａ、或はＨＣ系の冷媒ガスが所定量封入される。
【００３４】
以上のように構成された本発明に係る圧縮機の動作に付いて説明する。この圧縮機は、駆動要素２のステータ４のコイルに通電するとロータ６が回転する。このロータ６の回転は、回転軸５を介してスワッシュ部材９に伝達され、これによりスワッシュ部材９はシリンダ８の圧縮空間２２内を回転する。ここで、スワッシュ部材９の上面９ｃの上死点Ｐがベーン１１を境にして吐出側にあり、吸入側でシリンダ８、支持部材７、スワッシュ部材９及びベーン１１で囲まれた空間（低圧室）内に吸込配管２０、支持部材７の通路７ｄ及び吸入口７ｅを介して冷媒ガスが吸い込まれているものとする。
【００３５】
この状態からスワッシュ部材９が回転していくと、上死点Ｐがベーン１１、吸入口７ｅを過ぎた段階からスワッシュ部材９の上面９ｃの傾斜により低圧室の体積は狭められていき、高圧室内の冷媒ガスは圧縮されていく。そして、上死点Ｐが支持部材７の吐出口７ｆを通過するまでの間、圧縮された高圧冷媒ガスは吐出口７ｆから吐出される。そして、上死点Ｐが支持部材７の吸入口７ｅを通過した後、吸入側で低圧室の体積は拡大していくので冷媒ガスが低圧室内に吸い込まれることになる。このような動作が繰り返し行われて、冷媒ガスが圧縮される。
【００３６】
冷媒ガスの圧縮動作において、前記ベーン１１はスワッシュ部材９の前記上面９ｃに密接しつつ上下方向に往復動される。図１はベーン１１がスワッシュ部材９の前記上死点Ｐにより最大限押し上げられた状態を示しており、この時ベーン１１は前記支持部材７のベーンスロット１６内に入り込んで、下端の稜線部分がほぼ下部材Ｓの下面内に位置にし、ベーン１１と共に上昇した前記ローラ１９の上端は、ほぼ回転軸５における縮径部５ａの最上位に位置している。図２はベーン１１がスワッシュ部材９の下死点Ｑに対して前記コイルバネ１８により最大限押し下げられた状態を示しており、この時ベーン１１は支持部材７のベーンスロット１６から突出して下端の稜線部分が下死点Ｑに密接し、ベーン１１と共に下降したローラ１９の下端部は、ほぼスワッシュ部材９の前記凹陥部９ｄの底面に位置している。
【００３７】
前記支持部材７の上部軸孔７ａ、下部軸孔７ｂには、前記オイル溜め２５から汲み上げたオイルが回転軸５のオイル孔（図略）から供給されるため、回転軸５と上部軸孔７ａとの間の微少なクリアランス、縮径部５ａとローラ１９の内壁面との間の微少なクリアランス及びローラ１９の外壁面と下部軸孔７ｂとの間の微小なクリアランスはオイルによってシールされる。又、ローラ１９はベーン１１の内側端部に一体に固定されているため、ローラ１９とベーン１１との間に隙間が生じることはない。これにより、前記シリンダ８の圧縮空間２２内で圧縮される冷媒ガスのリークを抑えることができ、圧縮機の圧縮性能を向上させることが可能となる。又、従来生じていたベーン１１と回転軸５との摺動部の摩耗をなくすことができる。
【００３８】
上記ローラ１９と縮径部５ａとの関係において、ローラ１９の内径を縮径部５ａの外径より大きく形成するか、又は縮径部５ａの外径をローラ１９の内径より小さく形成すれば、ローラ１９は縮径部５ａに対して非接触となる。これにより、ベーン１１と共に上下動するローラ１９は、縮径部５ａに対して非回転且つ非接触となるため、摩耗を防止すると共にローラ１９の上下動に対する抵抗を抑えることができる。結果として、ベーン１１の円滑且つ確実な動きを保証することができ、圧縮機の圧縮性能を更に向上させることが可能となる。
【００３９】
前記シリンダ８の圧縮空間２２内で圧縮された高圧冷媒ガスは、前記のように支持部材７における下部材Ｓの吐出口７ｆからシリンダ８の通路８ａを通り、吐出バルブ１２を開いてシリンダ８の切欠部８ｂ側に吐出され、次いで支持部材７の切欠部及び通孔を通って密閉容器１内に吐出される。密閉容器１内に吐出された高圧冷媒ガスは、駆動要素２のステータ４とロータ６との僅かな隙間を通過し、密閉容器１内の上部領域に移動してオイルと分離され、吐出配管２４から吐出して冷媒回路に供給される。一方、高圧冷媒ガスから分離されたオイルは、密閉容器１とステータ４との間に形成されている前記隙間１０から流下し、密閉容器１における内底部のオイル溜め２５に戻る。
【００４０】
上記実施形態では、回転軸５の下部に縮径部５ａを形成し、この縮径部５ａに沿ってローラ１９が上下動する構成のものを説明したが、本発明はこれに限定されることなく、縮径部を形成しない回転軸で実施することも可能である。その場合には、ローラの外径が大きくなるため、その外径に合わせて支持部材に設ける軸孔の内径を一部拡径変更し、且つスワッシュ部材に設ける凹陥部の内径も拡径変更して回転軸の下端部に沿ってローラが上下動できるように構成すればよい。又、上記実施形態では、支持部材７を上部材Ｒと下部材Ｓとから構成したが、上部材Ｒと下部材Ｓとに分割せずに一体の支持部材を用いて実施することも可能である。
【００４１】
本発明に係る圧縮機は、小型で構造が簡単でありながら十分な圧縮機能を発揮することが可能である。前記のようにスワッシュ部材９は外周面に凹溝９ｇを設けてあり、この凹溝９ｇにシール部材を嵌着することで圧縮空間２０の内壁面との間のシールを十分に確保することができる。これにより、更なる冷媒ガスリークの抑制が期待でき、圧縮効率の高い運転が可能となる。又、スワッシュ部材９の肉厚部９ａはフライホイールの役割を果たすので、トルク変動も少なくなる。
【００４２】
上記実施形態では、カバー板部材２１は回転軸５の副軸受け部となる軸孔２１ａを有しているので、回転軸５の副軸受け用の支持部材を別途設ける必要がなくなり、部品点数の削減と更なる小型化が可能となる。
【００４３】
尚、上記実施形態では、冷凍機の冷媒回路に使用されて冷媒ガスを圧縮する圧縮機について説明したが、これに限定されずに例えば空気を吸い込んで圧縮するエアーコンプレッサ等にも本発明を有効に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、特に冷媒ガスを圧縮して冷凍機等の冷媒回路に供給するための圧縮機として最適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る圧縮機の実施形態を示すもので、ベーンが押し上げられた状態での概略縦断面図である。
【図２】本発明に係る圧縮機の実施形態を示すもので、ベーンが押し下げられた状態での概略縦断面図である。
【図３】本発明に係る圧縮機の実施形態を示す概略横断面図である。
【図４】本発明に係る圧縮機の実施形態における要部の分解破断斜視図である。
【図５】本発明に係る圧縮機の実施形態におけるスワッシュ部材の斜視図である。
【図６】本発明に係る圧縮機の実施形態におけるスワッシュ部材の回転角度を変えた側面図であり、（ａ）は肉薄部側から見た側面図、（ｂ）は肉薄部と肉厚部との中間位置から見た側面図、（ｃ）は肉厚部側から見た側面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 密閉容器
２ 駆動要素
３ 圧縮要素
４ ステータ
５ 回転軸
５ａ 縮径部
５ｂ 取付部
６ ロータ
７ 支持部材
７ａ 上部軸孔
７ｂ 下部軸孔
８ シリンダ
９ スワッシュ部材（圧縮部材）
９ｄ 凹陥部
９ｅ 受け部
１０ 隙間
１１ ベーン
１２ 吐出バルブ
１３ 突出部
１４ バネ受け部
１５ 凹陥部
１６ ベーンスロット
１７ バネ装着孔
１８ コイルバネ
１９ ローラ
２０ 吸込配管
２１ カバー板部材
２２ 圧縮空間
２３ オイルポンプ
２４ 吐出配管
２５ オイル溜め
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に駆動要素と、この駆動要素により駆動される圧縮要素とが配置され、前記圧縮要素は前記密閉容器に固定され前記駆動要素のロータに固定した回転軸を貫通させて軸支する支持部材と、この支持部材に固定されて圧縮空間を形成するシリンダと、前記回転軸に同心軸固定されて前記シリンダの圧縮空間内を回転し一面が前記回転軸を中心として一周すると最も高くなる上死点から最も低くなる下死点を経て上死点に戻る略正弦波形状の傾斜面に形成された圧縮部材と、前記支持部材に設けられたベーンスロットにバネを介して装着され先端が前記圧縮部材の傾斜面に常時当接して前記圧縮空間内を低圧室と高圧室とに区分するベーンとを備え、前記低圧室に吸入した流体を前記圧縮部材により圧縮して前記高圧室から吐出する圧縮機であって、前記回転軸の下部に非回転の円筒状のローラを回転軸に沿って上下動可能に嵌合し、このローラは前記ベーンの内側端部に一体に固定されていることを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
前記回転軸の下部に縮径部を設けると共に、その縮径部の下端に取付部を設け、前記圧縮部材の上面中央部に前記支持部材の軸孔とほぼ同じ内径を有する凹陥部を設けると共に、その凹陥部の底面に受け部を設け、この受け部に前記取付部を係止させることで回転軸を圧縮部材に軸着し、前記回転軸の縮径部と前記圧縮部材の凹陥部との間に生じた隙間、及び回転軸の縮径部と前記支持部材の軸孔との間に生じた隙間を通って前記ローラが回転軸の縮径部に沿って上下動することを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記ローラは内径が前記回転軸又は縮径部の外径より大きく形成され、回転軸又は縮径部に対して非接触で上下動することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧縮機。
【請求項１】
密閉容器内に駆動要素と、この駆動要素により駆動される圧縮要素とが配置され、前記圧縮要素は前記密閉容器に固定され前記駆動要素のロータに固定した回転軸を貫通させて軸支する支持部材と、この支持部材に固定されて圧縮空間を形成するシリンダと、前記回転軸に同心軸固定されて前記シリンダの圧縮空間内を回転し一面が前記回転軸を中心として一周すると最も高くなる上死点から最も低くなる下死点を経て上死点に戻る略正弦波形状の傾斜面に形成された圧縮部材と、前記支持部材に設けられたベーンスロットにバネを介して装着され先端が前記圧縮部材の傾斜面に常時当接して前記圧縮空間内を低圧室と高圧室とに区分するベーンとを備え、前記低圧室に吸入した流体を前記圧縮部材により圧縮して前記高圧室から吐出する圧縮機であって、前記回転軸の下部に非回転の円筒状のローラを回転軸に沿って上下動可能に嵌合し、このローラは前記ベーンの内側端部に一体に固定されていることを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
前記回転軸の下部に縮径部を設けると共に、その縮径部の下端に取付部を設け、前記圧縮部材の上面中央部に前記支持部材の軸孔とほぼ同じ内径を有する凹陥部を設けると共に、その凹陥部の底面に受け部を設け、この受け部に前記取付部を係止させることで回転軸を圧縮部材に軸着し、前記回転軸の縮径部と前記圧縮部材の凹陥部との間に生じた隙間、及び回転軸の縮径部と前記支持部材の軸孔との間に生じた隙間を通って前記ローラが回転軸の縮径部に沿って上下動することを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記ローラは内径が前記回転軸又は縮径部の外径より大きく形成され、回転軸又は縮径部に対して非接触で上下動することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧縮機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１２５３６６（Ｐ２００６−１２５３６６Ａ）
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３１７９６６（Ｐ２００４−３１７９６６）
【出願日】平成１６年１１月１日（２００４．１１．１）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月１日（２００４．１１．１）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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