(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
以上のロータリー式圧縮機において、押しのけ量が大きいと、軸受5A、5Bの間に生じるシャフト4の撓み(変形)が大きくなる。特に、二つのピストンロータ3A,3Bを備えるロータリー式圧縮機では、
図12に示すように、偏心部4A、4Bの間の小径な連結部4Cに変曲点があるように撓む。このようなシャフト4の変形は、シリンダ2A,2Bとピストンロータ3A,3Bの間に冷媒の漏れ隙間を増加させるおそれがある。なお、
図12は変形の程度を誇張して描いている。
これに対して特許文献1は、
図13に連結部(4C)を支持する軸受7を設けることを提案している。特許文献1は、ピストンロータ3A,3Bの間に設けられる仕切り板8と軸受7を一体的に設けておいる。ただし、通常は一体的に形成される仕切り板8を、
図13に示すように、分割している。仕切り板8は、ピストンロータ3A,3Bに接して気密性が要求されるところ、特許文献1のように仕切り板8を分割すると、分割部分に冷媒の漏れ隙間が生じるおそれがある。なお、特許文献1が仕切り板8を分割するのは、そうしないと、連結部4Cと仕切り板8の間にリング状に一体的に形成される軸受7を挿入することができないからである。
本発明は、このような課題に基づいてなされたもので、シャフトの連結部を支持する軸受を設けながらも、冷媒の漏れ隙間を生じさせることのないシャフトの支持構造を備えるロータリー式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】
【0006】
かかる目的のもとになされた本発明のロータリー式圧縮機は、内部に冷媒が供給され、各々独立した第1シリンダ及び第2シリンダと、第1シリンダと第2シリンダを仕切る仕切り板と、駆動源によりその中心軸周りに回転駆動され、第1シリンダ、仕切り板及び第2シリンダを貫通するシャフトと、シャフトの中心軸に対し各々が直交する方向に偏心して設けられ、第1シリンダ及び第2シリンダの内部で第1シリンダ及び第2シリンダの中心に対して偏心して回転駆動される第1ピストンロータ及び第2ピストンロータと、を備える。
そして本発明のロータリー式圧縮機において、シャフトは、第1ピストンロータが保持される第1偏心部と、第2ピストンロータが保持される第2偏心部と、を備え、仕切り板は、シャフトが貫通するシャフト貫通孔を備え、第1偏心部と第2偏心部の間のシャフトの周囲であって、仕切り板のシャフト貫通孔の内部に、シャフトを支持し、180度以下の中心角を有す
る複数の分割軸受を設けることを特徴とする。
【0007】
本発明のロータリー式圧縮機は、仕切り板を分割するのではなく、第1偏心部と第2偏心部の間においてシャフトを支持する軸受を分割することで、シャフトの周囲であって、仕切り板のシャフト貫通孔の内部に軸受を装着することを可能にした。したがって、本発明のロータリー式圧縮機によると、仕切り板からの冷媒の漏れを防止しつつ、シャフトの連結部に変形が生じるのを防止できる。
【0008】
本発明において、分割軸受によりシャフトを支持する形態
について説明する。
この形態は、複数、典型的には2つの分割軸受により、シャフトの全周囲を支持する
ものであり、
この形態はシャフトの全周囲を支持するので、シャフトの変形防止をより確実に行うことができる利点がある
。
【0009】
以上の
本発明において、分割軸受には、第1偏心部又は第2偏心部との干渉を避ける切欠きを形成することが好ましい。後述する実施形態にて示すように、中心角が180度近傍の二つの分割軸受を設ける場合に、第1偏心部又は第2偏心部と干渉すると、分割軸受を所定位置に装着することができないからである
。
【0010】
以上の本発明において、複数の分割軸受の厚さの合計が、第1偏心部と第2偏心部の間隔よりも小さいことが好ましい。詳しくは実施の形態の欄で示すが、第1の形態においては、複数、典型的には二つの分割軸受を同じ向きにして重ねた状態で第1偏心部と第2偏心部の間に収める必要があるためである。
この場合、複数の軸受の厚さは一致してもよいし、相違してもよい。後者の場合、最大の荷重がシャフトに加わる向きに対応して、最も厚さの厚い分割軸受を設けることが好ましい。負荷される荷重が大きさに対応して、厚くて耐荷重の大きい方の分割軸受を配置するのである。
【発明の効果】
【0012】
本発明のロータリー式圧縮機によると、仕切り板からの冷媒の漏れを防止しつつ、シャフトの連結部に変形が生じるのを防止できる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
この
図1に示すように、圧縮機10は、上下方向に中心軸を有した円筒状の密閉型のハウジング11内に、ディスク状のシリンダ20A、20Bが上下2段に設けられた、いわゆる2気筒タイプのロータリー式圧縮機である。シリンダ20A、20Bの中央部には、それぞれ、上下方向に軸線を有した円筒状のシリンダ内壁面20Sが形成されている。
【0015】
シリンダ20A、20Bの内側には、シリンダ内壁面20Sの内径よりも小さな外径を有したピストンロータ21A、21Bが配置されている。ピストンロータ21A、21Bのそれぞれは、ハウジング11の中心軸に沿ったシャフト23の偏心部23A、23Bに挿入固定されている。偏心部23A、23Bは、各々円柱状の形状をなしているが、シャフト23とは軸心がずれるように形成されている。これにより、シリンダ20A、20Bのシリンダ内壁面20Sとピストンロータ21A、21Bの外周面との間には、それぞれ三日月状の断面を有した空間Rが形成されている。
ここで、シャフト23の偏心部23Aと偏心部23Bとが、その位相が互いに180度だけ相違して設けられており、上段側のピストンロータ21Aと、下段側のピストンロータ21Bとは、その位相が互いに180度だけ相違する。
【0016】
また、上下のシリンダ20A、20Bの間には、ディスク状の仕切り板24が設けられている。仕切り板24により、上段側のシリンダ20A内の空間Rと、下段側のシリンダ20Bの空間Rとが互いに連通せずに圧縮室R1と圧縮室R2とに仕切られる。仕切り板24は、中心部分には表裏を貫通するシャフト孔24aが形成されており、シャフト23はこのシャフト孔24aを貫通する。仕切り板24は所定位置に組み付けられると、シャフト23とは同軸上に配置されるが、偏心部23A、23Bとは偏心している。つまり、軸方向から視ると、仕切り板24と偏心部23A、23Bとは、部分的に干渉する。これが、詳しくは後述するように、軸受50をシャフト23の仕切り板24のシャフト孔24aの間に内部に挿入する困難さを引き起こす原因である。
【0017】
図2に示すように、上下のシリンダ20A、20Bには、圧縮室R1、R2を、それぞれ2つに区切るブレード25が設けられている。ブレード25は、シリンダ20A、20Bのそれぞれにおいて、シリンダ20A、20Bの径方向に延在して形成された挿入溝26に、ピストンロータ21A、21Bに対して接近・離間する方向に進退自在に保持されている。そして、ブレード25は、その後端部25aが、コイルバネ28によって押圧されており、先端部25bがピストンロータ21A、21Bに常に押し付けられている。
【0018】
図1に示すように、シャフト23は、上下のシリンダ20A、20Bにボルト29によって固定された上下の主軸受29A、29Bにより、その軸線周りに回動自在に支持されている。これにより、シャフト23が回転すると、上下のピストンロータ21A、21Bがシリンダ20A、20B内で、偏心転動する。このとき、ブレード25は、コイルバネ28により押圧されているため、先端部25bがピストンロータ21A、21Bの動きに追従して進退し、ピストンロータ21A、21Bに常に押し付けられる。
【0019】
シャフト23は、ピストンロータ21A、21Bの各々が嵌め合わされる、偏心部23A、23Bを備えている。偏心部23A、23Bは、前述したように、その位相が互いに180度だけ相違するように形成されており、両者はその間の連結部23Cにより繋がれている。連結部23Cの周囲であって仕切り板24のシャフト孔24aの内部には、軸受50が設けられている。軸受50が連結部23Cと仕切り板24の間にあって隙間なく設けられるので、シャフト23の回転時に軸受50は連結部23Cの変形を防止する役割を果たす。
【0020】
シャフト23は、主軸受29Aから上方に突出して延びており、その突出部には、シャフト23を回転させるためのモータ36の回転子37が一体に設けられている。回転子37の外周部に対向して、固定子38が、ハウジング11の内周面に固定して設けられている。
【0021】
図3、
図4に示すように、軸受50は、リング状の部材を半割にした形態をなしており、2つの分割軸受50A、50Bからなる。分割軸受50A、50Bは、
図4に示すように、各々の中心角が180度の円弧状の内縁51A、51B、及び、外縁52A、52Bを有している。なお、本発明において、中心角が180度以下の分割軸受とは、あくまで単体としての中心角を言うのであって、複数を組み合わせた場合の中心角ではない。
分割軸受50A、50Bは、互いの内縁51A、51Bを対向させることでリング状に組み合わせてシャフト23の連結部23Cの周囲であって、偏心部23Aと偏心部23Bの間の所定位置に装着される。そうすると、連結部23Cが内縁51A、51Bで支持され、また、外縁52A、52Bが仕切り板24に支持されることで、連結部23Cを支持する軸受構造が形成される。
【0022】
軸受50が上述した所定位置に装着された状態では、
図3からも理解できるように、仕切り板24と偏心部23Aが、また、仕切り板24と偏心部23Bが、干渉する。このことは、軸受50軸受50を2つの分割軸受50A、50Bに分割したとしても、これらを所定位置に装着するのが容易でないことを示唆している。つまり、シャフト23と仕切り板24が同軸上に配置されていると、シャフト23と仕切り板24の間に、分割軸受50A、50Bを挿入するのに足りる間口が確保されない。そこで、この間口を確保するために、本実施形態では、以下の手順で分割軸受50A、50Bを所定位置に装着する。
【0023】
<
図5(a)〜(e)>
はじめに、
図5(a)に示すように、2つの分割軸受50A、50Bを同じ向きにして重ねておく。これは、平面視した面積を1つ分の分割軸受50A、50Bにすることで、シャフト23と仕切り板24の間に設ける挿入間口53の開口面積を抑える。
一方、シャフト23と仕切り板24については、
図5(b)、(c)に示すように、偏心量が最も大きくなるように、互いに偏心させておく。このとき、軸方向についてみれば、仕切り板24は、偏心部23Aと偏心部23Bの間に置かれる。そうすると、シャフト23と仕切り板24の間に、2つの分割軸受50A、50Bを挿入する挿入間口53が確保される。この挿入間口53は、1つ分の分割軸受50A、50Bを受け入れる開口面積を有している。
【0024】
次に、分割軸受50A、50Bを重ねたままで挿入間口53に挿入する。
挿入間口53は径方向に余裕があるが、次の手順のために、
図5(d)、(e)に示すように、仕切り板24のシャフト23に対する相対的な位置を移動させることで、仕切り板24をシャフト23と同軸上に配置する。そうすることで、シャフト23の中心軸を挟んで、分割軸受50A、50Bが挿入されている側とは反対側にスペースを形成する。このスペースは、分割軸受50A、50Bの一方(この例では分割軸受50A)を移動させるために形成される。
【0025】
ここで、分割軸受50A、50Bは、内縁51A、51Bの両端に、切欠き43A,43Bを設けている。これは、
図4(b)より明らかなように、切欠き43A,43Bを設けないと、分割軸受50A、50Bが偏心部23A,23Bと干渉してしまい、分割軸受50A、50Bを挿入間口53に挿入できなくなるからである。
このように、分割軸受50A、50Bを2分割にし、かつ中心角を180度にする場合には、偏心部23A,23Bと干渉の干渉を避けるための切欠きを設けることが必要である。
【0026】
<
図6(a)〜(c)参照>
次に、
図6(a)に示すように、分割軸受50A、50Bのうち、挿入間口53の手前側に位置する分割軸受50Aを、先に形成されたスペースに向けて、シャフト23の中心軸を中心にして180度だけ回転、移動させる。そうすると、分割軸受50Aと分割軸受50Bは重なりが解消されるので、分割軸受50Aと分割軸受50Bを軸方向に相対的に移動させることで、
図6(b)、(c)に示すように、連結部23Cの周囲を取り囲む軸受50が形成される。通常は、分割軸受50Aを軸方向に押し込むことで、軸受50を偏心部23Bに突き当てる。ただし、軸受50の軸方向の位置は任意であり、偏心部23Aの側に軸受50を突き当てるようにしてもよいし、偏心部23A、24Bの両者と隙間を設けるように軸受50を配置させてもよい。
【0027】
ここで、分割軸受50A、50Bを重ねて挿入間口53に挿入し、その後、分割軸受50A(または50B)を回転させるためには、2つの分割軸受50A、50Bを重ねたときの厚さ(合計厚さ)と、偏心部23Aと偏心部24Bの間隔と、の間に以下の関係を満足する必要がある。
つまり、
図7にも示すように、分割軸受50A、50Bの各々の厚さをTA,TBとし、合計厚さをT(=TA+TB)とし、偏心部23Aと偏心部24Bの間隔をLとすると、式(1)を満足する。そうでなければ、重ねられた分割軸受50A、50Bを偏心部23Aと偏心部24Aの間に挿入することができない。
T(=TA+TB)<L … (1)
【0028】
式(1)より、TAとTBは等しくてもよいし、相違してもよく、
図7は相違する例を示している。
TAとTBが等しいと、分割軸受50A、50Bの各々の耐荷重を等しくできる。ただし、通常、シャフト23に加わる荷重は向きによって相違し、
図12に示すように、最大の撓みは特定の向きに生ずるので、この向きに対応する領域に設ける分割軸受50A又は50Bの耐荷重を大きくすればよい。したがって、例えばTA>TBとする場合には、最大の変形を生じさせる荷重の向きに対応する位置に分割軸受50Aを配置することが有効である。本発明者らの検討によると、シャフト23をはじめとする圧縮機10の仕様によっては、最大変形が生ずる向きとは異なる向きの変形が微小な場合があるので、そのような場合には、
図8に示すように、最大変形が生ずる向きAに対応して、一つの分割軸受50Cだけを設けることができる。
【0029】
最大変形が生ずる向きは、以下説明するように、シリンダ20A,20Bにおける位置に依存する。シリンダ20A、20Bに設けられるブレード25の位置を0度としたとき、
図9に示すように、吸入ポート30A、30B方向回りの90度近傍の位置(以下、基準位置)に生ずる。したがって、一つの分割軸受50Cだけを設ける場合には、
図9に示すように、基準位置を中心にして±90度、好ましくは±45度の範囲に設けることが推奨される。
この場合の分割軸受50Cは、180度以下の範囲で中心角が設定される。
【0030】
ハウジング11の側方には、シリンダ20A、20Bの外周面に対向する位置に、開口部12A、12Bが形成されている。この開口部12A、12Bには、筒状のスリーブ13A、13Bが挿入され、ロウ付けにより固定されている。スリーブ13A、13Bの他端は、ハウジング11の外部に突出している。シリンダ20A、20Bには、開口部12A、12Bに対向した位置に、シリンダ内壁面20Sの所定位置まで連通する吸入ポート30A、30Bが形成されている。そして、吸入ポート30A、30Bには、筒状のパイプ17A、17Bの先端部がスリーブ13A、13Bを通して挿入されている。このパイプ17A、17Bの後端は、ハウジング11の外部に突出したスリーブ13A、13Bの他端とほぼ同位置に位置している。
【0031】
ハウジング11の外部に、圧縮機10に供給するに先立ち冷媒を気液分離するためのアキュムレータ14が、ステー15を介してハウジング11に固定されている。
アキュムレータ14には、アキュムレータ14内の冷媒を圧縮機10に吸入させるための吸入管16A、16Bが設けられている。吸入管16A、16Bの先端部は、パイプ17A、17Bに挿入されている。そして、これら吸入管16A、16Bの先端部、パイプ17A、17Bの後端部、スリーブ13A、13Bの他端は、その全周がロウ付け固定されている。
【0032】
このような圧縮機10においては、アキュムレータ14の吸入口14aからアキュムレータ14内に冷媒を取り込み、アキュムレータ14内で冷媒を気液分離して、その気相を吸入管16A、16Bから、パイプ17A、17B、シリンダ20A、20Bの吸入ポート30A、30Bを介し、シリンダ20A,20Bのシリンダ内壁面20Sの内部空間である圧縮室R1、R2に供給する。
そして、ピストンロータ21A、21Bの偏心転動により、圧縮室R1、R2の容積が徐々に減少して冷媒が圧縮される。シリンダ20A、20Bの所定の位置には、冷媒を吐出する吐出穴(図示無し)が形成されており、この吐出穴にはリード弁(図示無し)が備えられている。これにより、圧縮された冷媒の圧力が高まると、リード弁を押し開き、冷媒をシリンダ20A、20Bの外部に吐出する。吐出された冷媒は、上下のマフラー室41を経て、ハウジング11の上部に設けられた吐出口42から外部の図示しない配管に排出される。
【0033】
以上の構成を備える圧縮機10によると、シャフト23の連結部23Cを軸受50により支持しているので、連結部23Cの変形を防止又は抑制することができる。また、軸受50を周囲から保持する仕切り板24は、分割面を有しない一体の板材で構成されているので、分割面から冷媒が漏れる恐れがない。
【0034】
また、本実施形態は、分割軸受50A、50Bに分割するとともに、挿入間口53に挿入する際に偏心部24A、24Bとの干渉を避けるために、切欠き43A、43Bを設け、さらに合計厚さTを偏心部24Aと偏心部24Bの間隔Lよりも小さくした。そうすることで、軸受50を連結部23Cの周囲であって、仕切り板24のシャフト孔24aの内側に装着することを可能にした。
【0035】
本発明は、連結部23Cの全周囲に亘って軸受50を設けることを必須とするものではなく、
図8、
図9にも示したように、連結部23Cの一部にのみ軸受を設けることを包含する。この場合の分割軸受50Cは、180度以下の範囲で中心角を設定することができる。つまり、分割軸受50A、50Bで設けた切欠き43A、43Bを設ける代わりに、中心角を例えば170度程度にすることで、挿入間口53に挿入する際の偏心部24A、24Bとの干渉を避けることができる。このような中心角度の調整は、2つの分割軸受50A、50Bにより軸受50を構成する場合にも有効である。
【0036】
以上本発明を圧縮機10の構成について説明したが、本願発明の主旨を逸脱しない範囲内であれば、各部の構成は適宜変更などを加えることが可能である。
例えば、圧縮機10は、二組のシリンダ20A、20Bとピストンロータ21A、21Bとを備える2気筒を例に挙げたが、3気筒以上の圧縮機にも本発明は適用できる。
また、
図10に示すように、分割軸受50A,50Bに給油路Hを設けることで、分割軸受50A、50Bよりも上方に位置するシャフト23の偏心部23A、及び、主軸受29Aへの給油を確保することができる。
さらに、2つの分割軸受50A、50Bの例を示したが、例えば中心角が60度の3つの分割軸受として本発明を実施することもできる。