JP2015017545A - 回転式圧縮機及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】偏芯量に関する制約を回避しつつ、クランクシャフトの剛性を確保することができる回転式圧縮機及びその製造方法を提供する。
【解決手段】クランクシャフト１０８は、クランクシャフト１０８を軸方向から見たときに、円形のクランクシャフト１０８の軸受挿入部１２１、１２５の一部分と、円形の偏芯部１２２の一部分とが重なり合っているように見えるダルマ形状を呈し、偏芯部１２２の外周面に、クランクシャフト１０８の軸方向に垂直な断面の外周が円形で、内周が前記ダルマ形状と同じ形状であるローラ１１３を装着した回転式圧縮機１００を提供する。
【選択図】図１

Description

この発明は、圧縮機構部からの冷媒等の媒体の漏れが少ない回転式圧縮機とその製造方法に関するものである。

従来、単気筒または多気筒回転式圧縮機は、電動要素（モータ）と回転圧縮要素を有する圧縮装置を密閉容器に収納し、電動要素と圧縮装置とを、偏芯部を有するクランクシャフトで連結している。
このクランクシャフトの偏芯部には、回転自在のローラが装着されている。
これらの圧縮機では、圧縮した冷媒の吐出量を増大させる方法の一つとして、クランクシャフトの偏芯部の偏芯量を大きくする工夫がされている。

ローラをクランクシャフトの偏芯部に装着するためには、偏芯部の端と主軸とが面一になるまでしか偏芯部を偏芯させることができないという問題があり、クランクシャフトの偏芯部が主軸に対して面一を超えてオーバーハングするほどの偏芯量をとることはできなかった。
そこで、この制約を回避し、より偏芯量を大きく取る手法として、例えば特許文献１のような技術が提案されていた。
そこでは、クランクシャフトの偏芯部に隣接して、偏芯部の軸方向の幅と同一幅の切り欠きを設けることで、上述の制約を回避しつつ偏芯量を大きくできるようにしている。

特開昭６１−１０８８８７号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、クランクシャフト側に切り欠きを設けるためクランクシャフトが部分的に細くなり、剛性が低下するという問題があった。
また、クランクシャフトの両端の支持部の間隔が長くなってしまうため、これによってもクランクシャフトの剛性が低下してしまう。
これにより、運転時に圧縮された冷媒から受ける力によりクランクシャフトが撓み、シリンダ内壁とローラとの隙間が広がり、この隙間から冷媒が漏れることで圧縮効率が低下するという問題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、偏芯量に関する制約を回避しつつ、クランクシャフトの剛性を確保することができる回転式圧縮機とその製造方法を提供することを目的とする。

この発明に係る回転式圧縮機は、
クランクシャフトの偏芯部の回転により、圧縮室内に吸入した媒体を圧縮して吐出する回転式圧縮機において、
前記クランクシャフトは、前記クランクシャフトを軸方向から見たときに、円形の前記クランクシャフトの軸受挿入部の一部分と、円形の前記偏芯部の一部分とが重なり合っているように見えるダルマ形状を呈し、
前記偏芯部の外周面に、前記クランクシャフトの軸方向に垂直な断面の外周が円形で、内周が前記ダルマ形状と同じ形状であるローラを装着したものである。

また、この発明に係る回転式圧縮機の製造方法は、
クランクシャフトの偏芯部の回転により、圧縮室内に吸入した媒体を圧縮して吐出する回転式圧縮機の製造方法において、
軸方向から見たときに、円形の前記クランクシャフトの軸受挿入部の一部分と、円形の前記偏芯部の一部分とが重なり合っているダルマ形状を呈する前記クランクシャフトに、
前記クランクシャフトの軸方向に垂直な断面の外周が円形で、内周が前記ダルマ形状と同一形状であるローラを、
前記クランクシャフトの前記ダルマ形状と前記ローラの前記ダルマ形状が同じ向きとなるように前記軸受挿入部から前記クランクシャフトに通して、前記偏芯部の外周面に装着するものである。

この発明による回転式圧縮機によれば、圧縮機のクランクシャフトの剛性を低下させることなく、偏芯部の偏芯量を偏芯部と軸受挿入部の境界に段差ができるほどに大きくすることができるので、圧縮装置の吐出量を、シリンダを大きくすることなしに増加させることができる。
また、クランクシャフトの軸受間の間隔を広げる必要が無いのでクランクシャフトの撓みに起因する圧縮効率の低下を起こさずに媒体の吐出量を増大させることができる。

また、本発明の回転式圧縮機の製造方法によれば、ローラをクランクシャフトの偏芯部に装着する際に、ローラに設けられた切欠をクランクシャフトの主軸部に押し当てながら装着することで、偏芯部が主軸部に対して偏芯方向に段差を生じるまでにオーバーハングしているクランクシャフトであってもローラを装着できる。

この発明の実施の形態１に係る回転式圧縮機の断面図である。 図１のＡ−Ａ線における断面図である。 この発明の実施の形態１に係る回転式圧縮機のクランクシャフトの正面図と側面図である。 この発明の実施の形態１に係る回転式圧縮機のクランクシャフトの偏芯部に装着するローラの側面図と正面図である。 この発明の実施の形態１に係るローラを装着したクランクシャフトの正面図と側面図である。 この発明の実施の形態１に係る組み立て中の圧縮装置と、その組立装置の使用状態を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る組立装置の動作シーケンスを示すフローチャートである。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係る回転式圧縮機を、図を用いて説明する。
図１は、この発明の実施の形態１に係る回転式圧縮機１００（以下、圧縮機１００という）の断面図である。
図２は、図１のＡ−Ａ線における断面図である。
圧縮機１００は、単気筒の圧縮機である。
実施の形態１の説明では単気筒の圧縮機１００を例に説明するが、気筒数は複数でも良い。

圧縮機１００は、密閉容器であるシェル１０１と、このシェル１０１の内部に設置した駆動源であるモータ１０２及び圧縮機構部である圧縮装置１０３を備えている。
シェル１０１は、上部シェル１０１ａと中間シェル１０１ｂと下部シェル１０１ｃからなる。
上部シェル１０１ａには、外部からモータ１０２に電力を供給するためのガラス端子１０４と、圧縮された冷媒を圧縮機外部へ吐出する吐出パイプ１０５を設けている。
中間シェル１０１ｂ内には、モータ１０２と圧縮装置１０３が固定されており、圧縮装置１０３へ冷媒を導く吸入パイプ１０６が中間シェル１０１ｂの壁面を貫通して固定されている。

吸入パイプ１０６は、吸入マフラ１０７に接続されており、吸入マフラ１０７内で冷媒の気液分離、及び冷媒中のゴミの除去が行われる。
モータ１０２は、固定子１０２ａと回転子１０２ｂを備え、回転子１０２ｂは、クランクシャフト１０８に取り付けられている。
モータ１０２で発生した回転トルクは、クランクシャフト１０８を通して圧縮装置１０３に伝達される。

圧縮装置１０３は、先述のモータ１０２の回転軸でもあるクランクシャフト１０８、軸受１０９ａが内周部に形成された枠体１０９、シリンダ１１０、バネ１１１、ベーン１１２、ローラ１１３を有しており、長ボルト１３３等により上下から締結されている。
また、枠体１０９の下端面、枠体１１６の上端面、シリンダ１１０の内周面及びローラ１１３の外周面で囲まれる空間が圧縮室１２６となる。

シリンダ１１０には、シリンダ１１０の径方向に伸縮するバネ１１１が取り付けられており、バネ１１１の押し付け力によりベーン１１２がローラ１１３の外周面に押し付けられる。
ベーン１１２は、圧縮室１２６を低圧部分１２８と高圧部分１２９に分ける機能を持つ。

図３（ａ）は、クランクシャフト１０８の正面図である。
図３（ｂ）は、図３（ａ）を紙面右側から見た図である。
クランクシャフト１０８は、ロータ嵌合部１２０、軸受挿入部１２１、偏芯部１２２、軸受挿入部１２５を備えている。
また、図に示すように、偏芯部１２２は軸受挿入部１２１、１２５に対して完全にオーバーハングした形状になっている。
すなわち、偏芯部１２２が、クランクシャフト１０８の軸受挿入部１２１、１２５に対して偏芯している方向の反対側では、軸受挿入部１２１、１２５から段下げされた状態になっている。
この状態のクランクシャフト１０８を、図３（ｂ）のようにその軸方向（紙面右側）から見ると、円形のクランクシャフト１０８の軸受挿入部１２５の一部分と、円形の偏芯部１２２の一部分とが重なり合ってダルマ形状に見える。

図４（ａ）は、図４（ｂ）を紙面右側から見た図である。
図４（ｂ）は、ローラ１１３の正面図である。
ローラ１１３は、クランクシャフト１０８の偏芯部１２２の外周面に装着するものである。
このローラ１１３の外周面は円筒形状である。
また内側には、クランクシャフト１０８の軸方向に対して垂直方向に切断したときの断面形状が、クランクシャフト１０８の側面図（図３（ｂ））と同じ形状である穴１１３ａを設けている。
図５（ａ）は、ローラ１１３を装着したクランクシャフト１０８の正面図である。
図５（ｂ）は、図５（ａ）を紙面右側から見た図である。
偏芯部１２２の外周面にローラ１１３を装着することにより、偏芯部１２２と軸受挿入部１２１、１２５との間の段差部分を塞いでクランクシャフト１０８の偏芯量を増加させることができる。
ローラ１１３は、偏芯部１２２の外周面を摺動しながら回転できる。

ローラ１１３の穴１１３ａの内、図４に示す破線で仕切った切欠１１３ａ１の部分は、ローラ１１３を偏芯部１２２に装着する時に利用する。
偏芯部１２２の外周面にローラ１１３を取り付けるには、切欠１１３ａ１の内面が軸受挿入部１２１または１２５のどちらか一方に沿うようにクランクシャフト１０８を挿入する。
そして、ローラ１１３の向きを整えて偏芯部１２２の外周面に取り付ける。
なお、穴１１３ａの寸法形状は、この穴１１３ａが、軸受挿入部１２１、１２５の少なくともどちらか一方と偏芯部１２２との境界部分を通過でき、穴１１３ａの切欠１１３ａ１を除く部分の中心軸と、ローラ１１３の中心軸を一致させることができ、ローラ１１３が偏芯部１２２の外周面上をスムーズに回転できればどのような形でも良い。
クランクシャフト１０８とローラ１１３を以上のように構成すると、軸受挿入部１２１、１２５の両方ともに特許文献１に記載の切欠部がないため、クランクシャフトの剛性低下が生じない。
また、枠体１０９、１１６との間隔も、特許文献１のように広がることもないため、クランクシャフトの剛性低下を起こさせずに、偏芯部を軸受挿入部に対して段差を生じるまで大きくオーバーハングさせて偏芯させることができる。

次に、組み立て装置を用いて、圧縮機１００の圧縮装置１０３を製造する方法について図を用いて説明する。
図６は組み立て中の圧縮装置１０３と、その組立装置２００の使用状態を示す図である。
組立装置２００は、主としてベース２０１、ワーク位置決め部品２０２、把持機構２０４から構成される。
圧縮装置１０３は、上下逆転した状態で、ベース２０１上で組み立てられる。
ベース２０１の上にあるワーク位置決め部品２０２は、シリンダ１１０の側面にこれを当てることでクランクシャフト１０８の中心軸の位置決めをするために使用する。

図７は、組立装置２００の動作シーケンスを示すフローチャートである。
フローチャートに従い組立装置２００の動作を説明する。
まず、ＳＴＥＰ１において、把持機構２０４を用いて、前工程で短ボルト１３４により固定されたシリンダ１１０と枠体１０９を、ベース２０１上に図１とは天地を反転させた状態で載置する。
把持機構２０４は、載置後、上方へ退避する。
ＳＴＥＰ２では、ベース２０１上のワーク位置決め部品２０２により、軸受１０９ａの中心軸が所定の位置となるようシリンダ１１０の位置決めをする。
次に、ＳＴＥＰ３において、シリンダ１１０にベーン１１２を取り付けた後、枠体１０９の軸受１０９ａにクランクシャフト１０８を挿入する。

次にＳＴＥＰ４では、クランクシャフト１０８の偏芯部１２２にローラ１１３を挿入する。
この時、ローラ１１３の切欠１１３ａ１に軸受挿入部１２５を沿わせながら、かつ、ローラ１１３の穴１１３ａの切欠１１３ａ１を除いた部分の中心軸と偏芯部１２２の中心軸が一致するように、ローラ１１３の向きと位置を調整しながら、ローラ１１３を偏芯部１２２に挿入する。
次に、ＳＴＥＰ５では、枠体１１６に設けられた軸受１１６ａをクランクシャフト１０８に挿入する。
ＳＴＥＰ６では、軸受１０９ａと軸受１１６ａの中心が同軸となるように枠体１１６の位置決めを行う。
ＳＴＥＰ７は、長ボルト１３３により枠体１０９と枠体１１６を固定する。
これらの工程により、圧縮装置１０３が組み立てられる。

以上、本発明の実施の形態１に係る回転式圧縮機１００によれば、圧縮機１００のクランクシャフト１０８の剛性を低下させることなく、偏芯部１２２の偏芯量を偏芯部１２２と軸受挿入部１２１、１２５の境界に段差ができるほどに大きくすることができるので、圧縮装置１０３の吐出量を、シリンダを大きくすることなしに増加させることができる。
また、クランクシャフト１０８の軸受間の間隔を広げる必要が無いのでクランクシャフト１０８の撓みに起因する圧縮効率の低下を起こさずに媒体の吐出量を増大させることができる。
また、本発明の実施の形態１に係る回転式圧縮機１００の製造方法によれば、ローラ１１３をクランクシャフト１０８の偏芯部１２２に装着する際に、ローラ１１３に設けられた切欠１１３ａ１をクランクシャフト１０８の主軸部に押し当てながら装着することで、偏芯部１２２が主軸部に対して偏芯方向に段差を生じるまでにオーバーハングしているクランクシャフト１０８であってもローラ１１３を装着できる。

尚、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１００ 回転式圧縮機、１０１ シェル、１０１ａ 上部シェル、
１０１ｂ 中間シェル、１０１ｃ 下部シェル、１０２ モータ、１０２ａ 固定子、
１０２ｂ 回転子、１０３ 圧縮装置、１０４ ガラス端子、１０５ 吐出パイプ、
１０６ 吸入パイプ、１０７ 吸入マフラ、１０８ クランクシャフト、
１０９，１１６ 枠体、１０９ａ，１１６ａ 軸受、１１０ シリンダ、１１１ バネ、１１２ ベーン、１１３ ローラ、１１３ａ 穴、１１３ａ１ 切欠、
１２０ ロータ嵌合部、１２１，１２５ 軸受挿入部、１２２ 偏芯部、
１２６ 圧縮室、１２８ 低圧部分、１２９ 高圧部分、１３３ 長ボルト、
１３４ 短ボルト、２００ 組立装置、２０１ ベース、２０２ ワーク位置決め部品、２０４ 把持機構。

Claims (2)

1. クランクシャフトの偏芯部の回転により、圧縮室内に吸入した媒体を圧縮して吐出する回転式圧縮機において、
   前記クランクシャフトは、前記クランクシャフトを軸方向から見たときに、円形の前記クランクシャフトの軸受挿入部の一部分と、円形の前記偏芯部の一部分とが重なり合っているように見えるダルマ形状を呈し、
   前記偏芯部の外周面に、前記クランクシャフトの軸方向に垂直な断面の外周が円形で、内周が前記ダルマ形状と同じ形状であるローラを装着した回転式圧縮機。
2. クランクシャフトの偏芯部の回転により、圧縮室内に吸入した媒体を圧縮して吐出する回転式圧縮機の製造方法において、
   軸方向から見たときに、円形の前記クランクシャフトの軸受挿入部の一部分と、円形の前記偏芯部の一部分とが重なり合っているダルマ形状を呈する前記クランクシャフトに、
   前記クランクシャフトの軸方向に垂直な断面の外周が円形で、内周が前記ダルマ形状と同一形状であるローラを、
   前記クランクシャフトの前記ダルマ形状と前記ローラの前記ダルマ形状が同じ向きとなるように前記軸受挿入部から前記クランクシャフトに通して、前記偏芯部の外周面に装着する回転式圧縮機の製造方法。

Images