JP4232705B2 - スイング圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍装置等に使用されるスイング圧縮機に関し、特に、ピストンの吐出終了位置において吐出口に対応する部分の構造に係る。

従来より、スイング圧縮機として、例えば、特許文献１に開示されるように、吸入口および吐出口が開口するシリンダ室を有するシリンダと、該シリンダの軸方向両側にシリンダ室を閉鎖するように配置されたサイドハウジングと、上記シリンダ室内に配設され、内周部が駆動軸の偏心軸部に回転可能に嵌合された環状のピストンと、該ピストンの外周部に突出状に結合され、上記シリンダ室を吸入口に通じる低圧室と吐出口に通じる高圧室とに区画するブレードと、上記シリンダにそのシリンダ室に臨んで形成された孔内に揺動自在に設けられ、上記ブレードの突出先端側を揺動自在にかつ進退自在に支持する揺動ブッシュとを備え、上記駆動軸の回転に伴い上記ブレードを介して揺動ブッシュを支点にシリンダ室内でピストンを公転させ、このピストンの公転毎に上記吸入口から吸入した冷媒ガスなどの流体を圧縮して吐出口から吐出するようにしたものは知られている。そして、上記吸入口および吐出口は、共にシリンダに形成され、その軸方向と直交する方向でシリンダ室に開口している。また、上記揺動ブッシュの孔は、シリンダ室をブレードにより低圧室と高圧室とに区画する上で、ピストンの公転毎の圧縮終了位置でシリンダ室に臨むように設けられている。
特開平６−１４７１６４号公報

ところが、上記従来のものでは、ピストンの公転毎の圧縮終了位置でシリンダに揺動ブッシュの孔が設けられているので、シリンダの強度低下を防止するためには、その孔から離れた位置に吐出口をシリンダに開口させる必要がある。しかし、吐出口がピストンの公転毎の圧縮終了位置（孔の付近）から離れていると、吐出弁の吐出開始角が早くなり、吐出弁の閉じ切り後にピストンが圧縮終了位置まで公転してピストンの無効動力を大幅に招く恐れがあり、スイング圧縮機の効率悪化が危惧される。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、吐出口をピストンの圧縮終了位置に可及的に近付けて開口可能な構成とすることで、吐出弁の吐出開始角を遅延させてピストンの無効動力を低減させ、スイング圧縮機の高効率化を図ることにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明が講じた解決手段は、吸入口(21)および吐出口(22)が開口するシリンダ室(6a)を有するシリンダ(6) と、該シリンダ(6) の軸方向両側にシリンダ室(6a)を閉鎖するように配置され、その軸方向両側のうちの少なくとも一側に上記吐出口(22)が形成されたサイドハウジング(7),(8) と、上記シリンダ室(6a)内に配設され、内周部が駆動軸(5) の偏心軸部(5a)に回転可能に嵌合された環状のピストン(9) と、該ピストン(9) の外周部に突出状に結合され、上記シリンダ室(6a)を吸入口(21)に通じる低圧室(34)と吐出口(22)に通じる高圧室(35)とに区画するブレード(31)と、断面が円形で上記シリンダ(6) を軸方向へ貫通すると共に一部が上記シリンダ室(6a)に臨んで開口して開口部(24a)を形成するブッシュ孔(24)と、上記シリンダ(6) のブッシュ孔(24)内に揺動自在に設けられ、上記ブレード(31)の突出先端側を揺動自在にかつ進退自在に支持する揺動ブッシュ(32)とを備え、上記駆動軸(5) の回転に伴い上記ブレード(31)を介して揺動ブッシュ(32)を支点にシリンダ室(6a)内でピストン(9) を公転させ、このピストン(9) の公転毎に上記吸入口(21)から吸入した流体を圧縮して吐出口(22)から吐出するように構成されたスイング圧縮機(1) を前提とする。そして、上記吐出口(22)は、その一部が上記シリンダ(6) のうち開口部(24a)へ向かって突出する部位および該部位と摺動する揺動ブッシュ(32)に対してシリンダ(6) の軸方向から視てオーバラップするように設けられ、上記シリンダ(6) とオーバラップする部分が上記揺動ブッシュ(32)とオーバラップする部分よりも面積上大きな比率を占めており、更に、上記吐出口(22)は、上記シリンダ(6) の軸方向から視て上記ブレード(31)とオーバラップしない位置に設けられており、上記吐出口(22)とオーバーラップするシリンダ(6) と揺動ブッシュ(32)のうちのシリンダ(6) だけに切欠部(51)が設けられ、上記切欠部(51)は、上記ピストン(9) の圧縮終了位置で上記高圧室(35)が吐出口(22)に通じるように吐出口(22)側のシリンダ面を切り欠くことによって形成されるものである。

これにより、請求項１記載の発明では、吐出口(22)は、シリンダ(6) の吐出口(22)とのオーバラップ部分におけるシリンダ(6) 面を切り欠いた切欠部によってピストン(9) の圧縮終了位置に可及的に近付いて開口している。そのため、高圧室(35)内の流体は、ピストン(9) が圧縮終了位置に近付いても切欠部に沿って吐出口(22)から円滑に吐出されることになり、シリンダに吐出口を開口させるもののようにピストンの圧縮終了位置に開口する揺動ブッシュの孔から吐出口を離す必要がなく、吐出口(22)はピストン(9) の圧縮終了位置に可及的に近付けられて吐出弁(23)の吐出開始角を遅延させることが可能となって、吐出弁(23)の閉じ切り後にピストン(9) を圧縮終了位置まで公転させるピストン(9) の無効動力が低減する。しかも、切欠部がシリンダ(6) の吐出口(22)とのオーバラップ部分に設けられることから、揺動ブッシュ(32)のブレード(31)よりも低圧室(34)側の外周部およびその外周部に対向するシリンダ(6) の部位によって高圧室(35)側から揺動ブッシュ(32)に作用する荷重が支障なく受け止められ、切欠部による悪影響を及ぼすことなく揺動ブッシュ(32)の揺動が円滑に行える。

請求項３記載の発明が講じた解決手段は、上記請求項１記載の発明において、切欠部は、吐出口(22)側に近付くに従って末広がりとなるように形成されるものである。

請求項４記載の発明が講じた解決手段は、上記請求項１又は２記載の発明において、吐出口(22)は、上記シリンダ(6) とオーバラップする部分の面積が上記揺動ブッシュ(32)とオーバラップする部分の面積の４倍以上９倍以下となる位置に形成されるものである。

以上の如く、本発明におけるスイング圧縮機によれば、面積上大きな比率で吐出口(22)とオーバラップする吐出口側のシリンダ面でのオーバラップ部分に切欠部を設けたので、吐出口をピストンの圧縮終了位置に可及的に近付けて吐出弁の吐出開始角を遅延させ、吐出弁の閉じ切り後のピストンの無効動力を低減して、スイング圧縮機の高効率化を図ることができる。しかも、揺動ブッシュのブレードよりも低圧室側の外周部およびシリンダの対向部位によって高圧室側からの荷重を支障なく受け止めて、切欠部による悪影響を及ぼすことなく揺動ブッシュの揺動を円滑に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態と参考技術を図面に基づいて説明する。

図４は参考技術１に係るスイング圧縮機の全体構成を示し、このスイング圧縮機(1) は、密閉ケーシング(2) の内方上部にモータ(3) を配設しているとともに、該モータ(3) の下部側に圧縮要素(4) を配設し、上記モータ(3) から延びる駆動軸(5) で上記圧縮要素(4) が回転駆動されるようになっている。この圧縮要素(4) は、内部にシリンダ室(6a)を有するシリンダ(6) と、該シリンダ(6) の上下両開放部に対接して配設され、この上下両開放部を閉鎖するフロントヘッド(7) およびリヤヘッド(8) と、上記シリンダ室(6a)内に回転可能に配設されたピストン(9) とを備え、上記各ヘッド(7),(8) に設けた軸受部に上記駆動軸(5) の下部側が軸受支持されている。

また、図３に示すように、上記シリンダ室(6a)の内周壁は、断面略円形状に形成されており、上記ピストン(9) は円環状に形成され、その内周側には、偏心軸部(5a)が回転自在に嵌合されている。上記偏心軸部(5a)の軸心は、駆動軸(5) の中心点より所定量オフセットされていて、駆動軸(5) の回転時にはピストン(9) が自転することなくその外周面の一箇所でシリンダ室(6a)の外周壁に接触又は近接しつつ外周壁に沿って公転するようになっている。また、上記駆動軸(5) の中心側には、上記ケーシング(2) における底部油溜め(2a)に開口する給油路(10)が設けられている。この給油路(10)は、その入口側にポンプ要素(11)が設けられていると共に、上記偏心軸部(5a)とピストン(9) との摺接面つまりシリンダ室(6a)内に中間出口が開口されてなり、上記ポンプ要素(11)で底部油溜め(2a)から汲み上げた潤滑油を給油路(10)を介して中間出口より上記シリンダ室(6a)内に供給するようにしている。

さらに、上記シリンダ(6) にはそのシリンダ室(6a)の外周壁に開口する吸入口(21)が設けられ、該吸入口(21)には密閉ケーシング(2) の外部から吸入管(2b)が接続されている。また、図２に示すように、上記フロントヘッド(7) およびリヤヘッド(8) にはそのシリンダ室(6a)の上下両壁にそれぞれ開口する円形状の吐出口(22),(22) が設けられ、該各吐出口(22)にはシリンダ室(6a)（詳しくは後述する高圧室(35)）内の圧力が所定値以上になったときに開く吐出弁(23)が設けられている。該各吐出弁(23)は、吐出口(22)を開閉する弁体(23a) と、該弁体(23a) の所定量以上の開放を当接により規制する弁押え(23b) とを備えてなる。さらに、シリンダ(6) には吸入口(21)と各吐出口(22)との間の位置に軸方向に貫通する円柱形状のブッシュ孔(24)が形成され、該ブッシュ孔(24)は、円周の一部でシリンダ室(6a)に臨んで開口する開口部(24a) を有してなる。尚、図４中(2c)は、密閉ケーシング(2) の上部に接続した外部吐出管である。

上記ピストン(9) にはその外周面から半径方向に突出して延びるブレード(31)が一体的に設けられている。該ブレード(31)は、ピストン(9) と一体形成され、あるいは別部材からなりかつ両者を凹凸嵌合構造または接着剤等により連結して構成されている。上記ブレード(31)の突出先端側は上記ブッシュ孔(24)内に挿入されている一方、ブッシュ孔(24)内には断面が略半円形状の一対の揺動ブッシュ(32),(32) が揺動自在に配置され、該両揺動ブッシュ(32),(32) は、ブレード(31)の突出先端側を挟んだ状態のまま該ブレード(31)がブッシュ孔(24)内を進退移動するのを許容するとともにブレード(31)と一体にブッシュ孔(24)内で揺動するように設けられている。そして、上記ブレード(31)は、シリンダ(6) の内周面とピストン(9) の外周面との間のシリンダ室(6a)を吸入口(21)に通じる低圧室(34)と各吐出口(22)に通じる高圧室(35)とに区画しており、この状態でピストン(9) がブレード(31)を介して揺動ブッシュ(32)を支点に揺動するようにシリンダ室(6a)の外周壁に沿って公転し、この公転毎に吸入口(21)から吸入した冷媒ガス等の流体を圧縮して各吐出口(22)から吐出するように構成されている。また、上記各吐出口(22)近傍には、両ヘッド(7),(8) およびシリンダ(6) を貫通する貫通孔(36)が形成され、この貫通孔(36)を介して下側の吐出口(22)から吐出した流体が上側つまり圧縮要素(4) の上方に導かれるようになっている。この場合、ブッシュ孔(24)は、シリンダ室(6a)をブレード(31)により低圧室(34)と高圧室(35)とに区画する上で、ピストン(9) の公転毎の圧縮終了位置でシリンダ室(6a)に臨むように設けられている。

図１に示すように、上記各吐出口(22)は、そのうちの半円部分がブレード(31)よりも高圧室(35)側の揺動ブッシュ(32)の外周部およびその外周部上下両位置に対向するシリンダ(6) の周縁部（部位）に対してシリンダ(6) の軸方向から視てオーバラップするように設けられている。上記揺動ブッシュ(32)外周部上下両位置での各吐出口(22)とのオーバラップ部分およびシリンダ(6) 周縁部上下両位置での各吐出口(22)とのオーバラップ部分には、ピストン(9) の圧縮終了位置で上記高圧室(35)が各吐出口(22)に通じるように、該両オーバラップ部分間に跨がって揺動ブッシュ(32)外周部上下位置およびシリンダ(6) 周縁部上下位置（シリンダ(6) 面）をそれぞれ切り欠いた上下一対の切欠部(41),(41) が設けられている。該各切欠部(41)は、その両オーバラップ部分間に跨がる周面が吐出口(22)側に近付くに従い末広がりとなるような半円錐形状を呈している。

また、この参考技術１では、ブレード(31)よりも高圧室(35)側の揺動ブッシュ(32)の外周部上下両位置での吐出口(22)とのオーバラップ部分およびシリンダ(6) の周縁部上下両位置での吐出口(22)とのオーバラップ部分のうち、シリンダ(6) のオーバラップ部分の方が面積上大きな比率（例えば８０〜９０％の比率）を占めている。つまり、シリンダ(6) と吐出口(22)のオーバラップ部分の面積は、揺動ブッシュ(32)と吐出口(22)のオーバラップ部分の面積の例えば４倍から９倍となっている。

したがって、上記参考技術１では、吐出口(22)は、揺動ブッシュ(32)外周部上下両位置での吐出口(22)とのオーバラップ部分およびシリンダ(6) 周縁部上下両位置での吐出口(22)とのオーバラップ部分に跨がって設けた切欠部(41),(41) によってピストン(9) の圧縮終了位置に可及的に近付いて開口している。そのため、高圧室(35)内の流体は、ピストン(9) が圧縮終了位置に近付いても切欠部(41)に沿って吐出口(22)から円滑に吐出されることになり、シリンダに吐出口を開口するもののようにピストンの圧縮終了位置に開口する揺動ブッシュの孔から吐出口を離す必要がなく、ピストン(9) の圧縮終了位置に可及的に近付けた吐出口(22)により吐出弁(23)の吐出開始角を遅延させることが可能となって、吐出弁(23)の閉じ切り後にピストン(9) を圧縮終了位置まで公転させるピストン(9) の無効動力が低減し、よってスイング圧縮機(1) の高効率化を図ることができる。

しかも、切欠部(41)が、ブレード(31)よりも高圧室(35)側の揺動ブッシュ(32)外周部上下両位置での吐出口(22)とのオーバラップ部分およびシリンダ(6) 周縁部上下両位置での吐出口(22)とのオーバラップ部分に設けられることから、ブレード(31)よりも低圧室(34)側の揺動ブッシュ(32)の外周部およびその外周部に対向するシリンダ(6) の周縁部によって高圧室(35)側から揺動ブッシュ(32),(32) に作用する荷重が支障なく受け止められ、切欠部(41),(41) による悪影響を及ぼすことなく揺動ブッシュ(32)の揺動を円滑に行うことができる。

本発明の実施の形態について説明する。上記参考技術１では、切欠部(41),(41) をブレード(31)よりも高圧室(35)側の揺動ブッシュ(32)外周部上下両位置での吐出口(22)とのオーバラップ部分およびシリンダ(6) 周縁部上下両位置での吐出口(22)とのオーバラップ部分に跨がって設けた。それに対し、この実施の形態では、図５に示すように、そのシリンダ(6) 周縁部上下両位置でのオーバラップ部分のみに、ピストン(9) の圧縮終了位置で高圧室(35)が吐出口(22)に通じるように、該シリンダ(6) 周縁部上下位置をほぼ半円錐形状に切り欠いた上下一対の切欠部(51)（図では一方のみ示す）が設けられるようにしている。これによって、高圧室(35)内の流体を、シリンダ(6) の吐出口(22)とのオーバラップ部分の切欠部(51)に沿って吐出口(22)から円滑に吐出することができる上、揺動ブッシュ(32)のオーバラップ部分に対する切欠部の製作を不要にして切欠部(51)の製作作業の簡単化を図ることができると共に製作コストの低廉化を図ることができる。

次に、参考技術２を図６および図７に基づいて説明する。この参考技術２では、切欠部を設ける位置を変更している。

すなわち、本参考技術では、図６および図７に示すように、各吐出口(22)は、そのうちの半円部分がピストン(9) の圧縮終了位置で該ピストン(9) の外周部に対してシリンダ(6) の軸方向から視てオーバラップするように設けられている。そして、上記ピストン(9) 外周部上下両位置での各吐出口(22)とのオーバラップ部分には、ピストン(9) の圧縮終了位置で高圧室(35)が各吐出口(22)に通じるように、該ピストン(9) 外周部上下両位置を半円錐形状に切り欠いた上下一対の切欠部(61),(61) が設けられている。尚、切欠部(61)を除くその他の構成は上記参考技術１の場合と同じであり、同一の部分については同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

したがって、本形態では、ピストン(9) 外周部上下両位置でのオーバラップ部分の切欠部(61),(61) によってピストン(9) の圧縮終了位置に吐出口(22)が可及的に近付けられて吐出弁(23)の吐出開始角を遅延させることが可能となり、その両切欠部(61),(61) によりピストン(9) の圧縮終了位置で高圧室(35)が吐出口(22)に通じて吐出弁(23)の閉じ切り時における高圧室(35)からの流体の吐出が効率良く行えて、ピストン(9) の無効動力が効果的に低減し、スイング圧縮機(1) の高効率化をより図ることができる。

次に、参考技術３を図８および図９に基づいて説明する。この参考技術３では、切欠部を設ける位置およびその切欠部の形状を変更している。

すなわち、本参考技術では、図８および図９に示すように、各吐出口(22)は、ピストン(9) の圧縮終了位置でブレード(31)よりも高圧室(35)側の揺動ブッシュ(32)の外周部およびその外周部に対向するシリンダ(6) の周縁部並びにピストン(9) の外周部に対してシリンダ(6) の軸方向から視てオーバラップするように設けられている。そして、上記揺動ブッシュ(32)外周部上下両位置での吐出口(22)とのオーバラップ部分およびシリンダ(6) 周縁部上下両位置での吐出口(22)とのオーバラップ部分並びにピストン外周部上下両位置での吐出口(22)とのオーバラップ部分には、ピストン(9) の圧縮終了位置で高圧室(35)が吐出口(22)に通じるように、該各オーバラップ部分間に跨がって揺動ブッシュ(32)外周部上下両位置およびシリンダ(6) 周縁部上下両位置並びにピストン外周部上下両位置を円錐形状に切り欠いた上下一対の切欠部(71),(71) が設けられている。尚、切欠部(71)を除くその他の構成は上記実施の形態の場合と同じであり、同一の部分については同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

したがって、本形態では、揺動ブッシュ(32)外周部上下両位置でのオーバラップ部分、シリンダ(6) 周縁部上下両位置でのオーバラップ部分およびピストン(9) 外周部上下両位置でのオーバラップ部分にそれぞれ跨がる切欠部(71),(71) によってピストン(9) の圧縮終了位置に各吐出口(22)が可及的に近付けられて吐出弁(23)の吐出開始角を遅延させることが可能となり、高圧室(35)内の流体は、揺動ブッシュ(32)およびシリンダ(6) の両オーバラップ部分側の切欠部(71),(71) に沿って各吐出口(22)から円滑に吐出されるとともに、ピストン(9) の圧縮終了位置ではピストン(9) のオーバラップ部分側の切欠部(71),(71) に沿って各吐出弁(23)の閉じ切り時に効率良く吐出され、ピストン(9) の無効動力がより効果的に低減し、スイング圧縮機(1) の高効率化をさらに図ることができる。

尚、上記の各参考技術は、その他種々の変形形態を包含するものである。例えば、上記参考技術３では、揺動ブッシュ(32)、シリンダ(6) およびピストン(9) の各オーバラップ部分に跨がる切欠部(71),(71) を設けたが、シリンダの吐出口とのオーバラップ部分および揺動ブッシュの吐出口とのオーバラップ部分のうちのシリンダのオーバラップ部分の方が面積上大きな比率を占める場合などには、シリンダ周縁部上下両位置でのオーバラップ部分およびピストン外周部上下両位置での各オーバラップ部分にのみ跨がるようにほぼ円錐形状に切り欠いた上下一対の切欠部であっても良い。

また、上記の実施の形態や参考技術では、各吐出口(22)をフロントヘッド(7) およびリヤヘッド(8) にそれぞれ形成したが、フロントヘッドのみに吐出口が形成されていても良い。

以上説明したように、本発明は、スイング圧縮機について有用である。

参考技術１に係る切欠部付近で切断したピストンの圧縮終了位置付近の横断平面図である。 同切欠部付近で切断したピストンの圧縮終了位置付近の縦断側面図である。 同じく偏心軸部付近で切断した圧縮要素の横断平面図である。 同じくスイング圧縮機の縦断側面図である。 本発明の実施の形態に係る図１相当図である。 参考技術２に係る図１相当図である。 同じく図２相当図である。 参考技術３に係る図１相当図である。 同じく図２相当図である。

符号の説明

(1) スイング圧縮機
(5) 駆動軸
(5a) 偏心軸部
(6) シリンダ
(6a) シリンダ室
(9) ピストン
(10) 給油路
(21) 吸入口
(22) 吐出口
(24) ブッシュ孔
(31) ブレード
(32) 揺動ブッシュ
(34) 低圧室
(35) 高圧室
(41),(51),(61),(71) 切欠部

Claims (3)

1. 吸入口(21)および吐出口(22)が開口するシリンダ室(6a)を有するシリンダ(6) と、
   該シリンダ(6) の軸方向両側にシリンダ室(6a)を閉鎖するように配置され、その軸方向両側のうちの少なくとも一側に上記吐出口(22)が形成されたサイドハウジング(7),(8) と、
   上記シリンダ室(6a)内に配設され、内周部が駆動軸(5) の偏心軸部(5a)に回転可能に嵌合された環状のピストン(9) と、
   該ピストン(9) の外周部に突出状に結合され、上記シリンダ室(6a)を吸入口(21)に通じる低圧室(34)と吐出口(22)に通じる高圧室(35)とに区画するブレード(31)と、
   断面が円形で上記シリンダ(6) を軸方向へ貫通すると共に一部が上記シリンダ室(6a)に臨んで開口して開口部(24a)を形成するブッシュ孔(24)と、
   上記シリンダ(6) のブッシュ孔(24)内に揺動自在に設けられ、上記ブレード(31)の突出先端側を揺動自在にかつ進退自在に支持する揺動ブッシュ(32)とを備え、
   上記駆動軸(5) の回転に伴い上記ブレード(31)を介して揺動ブッシュ(32)を支点にシリンダ室(6a)内でピストン(9) を公転させ、このピストン(9) の公転毎に上記吸入口(21)から吸入した流体を圧縮して吐出口(22)から吐出するように構成されたスイング圧縮機(1) において、
   上記吐出口(22)は、その一部が上記シリンダ(6) のうち開口部(24a)へ向かって突出する部位および該部位と摺動する揺動ブッシュ(32)に対してシリンダ(6) の軸方向から視てオーバラップするように設けられ、上記シリンダ(6) とオーバラップする部分が上記揺動ブッシュ(32)とオーバラップする部分よりも面積上大きな比率を占めており、
   更に、上記吐出口(22)は、上記シリンダ(6) の軸方向から視て上記ブレード(31)とオーバラップしない位置に設けられており、
   上記吐出口(22)とオーバーラップするシリンダ(6) と揺動ブッシュ(32)のうちのシリンダ(6) だけに切欠部(51)が設けられ、
   上記切欠部(51)は、上記ピストン(9) の圧縮終了位置で上記高圧室(35)が吐出口(22)に通じるように吐出口(22)側のシリンダ面を切り欠くことによって形成されている
   ことを特徴とするスイング圧縮機。
2. 請求項１に記載のスイング圧縮機において、
   切欠部は、吐出口(22)側に近付くに従って末広がりとなるように形成されていることを特徴とするスイング圧縮機。
3. 請求項１又は２に記載のスイング圧縮機において、
   吐出口(22)は、上記シリンダ(6) とオーバラップする部分の面積が上記揺動ブッシュ(32)とオーバラップする部分の面積の４倍以上９倍以下となる位置に形成されていることを特徴とするスイング圧縮機。

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