JPH09112461A - スイング圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】シリンダとピストンとの間に間隙が生じること
を抑制し、高圧室から低圧室への流体漏れを抑制し得る
高効率なスイング圧縮機を提供する。 【解決手段】駆動軸の回転に伴いブレード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
転させるように構成する。ピストンの軸孔9aに、偏心ブ
ッシュ11を回動自在に嵌合する。偏心ブッシュと駆動軸
とを駆動軸の軸心O1より偏心した偏心ピン42によって回
転自在に連結する。偏心ピンを、駆動軸の軸心とピスト
ンの軸心O3とを通る軸心線k1に対してピストンの回転方
向側に位置させ、かつ軸心線に直交してピストンの軸心
を通る直交線k2に対して駆動軸の軸心位置の反対側に軸
心O2が位置するように設定する。ピストンを、シリンダ
6 に対する偏心量が可変となるように、偏心ピンの軸心
を中心に回動自在に支持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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、シリンダ内に具備
されたピストンとシリンダとの間における流体の漏れ防
止対策に係る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、スイング圧縮機として、例え
ば、特開平６−１４７１６４号公報に開示されるよう
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、上記駆動軸の軸心に対して軸心が
偏心した状態で回転自在に嵌合する環状のピストンと、
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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のスイ
ング圧縮機では、ブレードがピストンの外周部に結合さ
れているので、ピストンの重量にブレードの重量も加味
されてピストンの重心がピストン中心よりもブレード側
に位置することになり、ピストンの公転時に作用する遠
心力によって該ピストンをシリンダ室の内周面に押し付
ける押し付け力が十分に得られない。一方、高圧室の容
積を小さくして流体を圧縮していく圧縮工程の最終段階
においては、高圧室と低圧室との圧力差が大きくなるた
めに高圧室内の流体によってピストンの外周面をシリン
ダ室の内周面から離隔させようとする力が作用し、上述
のピストンの遠心力による押し付け力不足と相俟って、
該両面間に隙間が生じる恐れがあり、この隙間を介した
高圧室の流体の低圧室への漏れによってスイング圧縮機
の効率悪化が危惧される。

【０００４】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、シリンダとピストンとの
間に間隙が生じることを抑制し、高圧室から低圧室への
流体漏れを抑制し得る高効率なスイング圧縮機を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】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(2
1)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、上記シリンダ室(6a)内に導入された駆
動軸(5) と、上記シリンダ室(6a)内に配設され、上記駆
動軸(5) の軸心(O1)に対して軸心(O3)が偏心した状態で
回転自在に嵌合する環状のピストン(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、上記シリンダ
(6) にそのシリンダ室(6a)に臨んで形成された孔(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、上記ピストン(9)が駆動軸(5) の回転に伴い
上記シリンダ室(6a)内で公転するように構成されたスイ
ング圧縮機(1) を前提とする。さらに、上記ピストン
(9) の軸孔(9a)に、偏心ブッシュ(11)を回動自在に嵌合
する一方、該偏心ブッシュ(11)と駆動軸(5) とを駆動軸
(5) の軸心(O1)より偏心した偏心ピン(42)によって回転
自在に連結する。そして、上記偏心ピン(42)を、上記駆
動軸(5) の軸心(O1)とピストン(9) の軸心(O3)とを通る
軸心線(k1)に対してピストン(9) の回転方向側に位置
し、かつ軸心線(k1)に直交してピストン(9) の軸心(O3)
を通る直交線(k2)に対して駆動軸(5)の軸心(O1)位置の
反対側に軸心(O2)が位置するように設定する構成とした
ものである。

【０００６】この構成により、請求項１記載の発明で
は、図１に示すように、ピストン(9)には、高圧室(35)
からの流体圧(FG)が作用しているとともに、偏心ブッシ
ュ(11)には駆動軸(5) からの回転力(FT)が作用してお
り、この両力(FG),(FT) の合力(FC)がピストン(9) とシ
リンダ(6) との偏心方向に向かって作用する。この合力
(FC)によってピストン(9) の外周面がシリンダ室(6a)の
内周面に押圧され、該両者(9),(6a)間に隙間が生じるこ
とを抑制して、高圧室(35)から低圧室(34)への流体の漏
れが防止される。また、この合力(FC)によってピストン
(9) の外周面がシリンダ(6) 側（シリンダ室(6a)内周面
側）に押圧されることから、ピストン(9) の外周面およ
びシリンダ室(6a)の内周面に加工誤差がある場合でもそ
の両面間でのシールが可能となり、両者(9),(6a)の製造
時には高い加工精度を必要としない。

【０００７】請求項２記載の発明が講じた解決手段は、
請求項１記載の発明の構成要件に加えて、ピストン(9)
を、シリンダ(6) に対する偏心量が可変となるように、
偏心ピン(42)の軸心(O2)を中心に回動自在に支持する構
成としたものである。

【０００８】この構成により、請求項２記載の発明で
は、シリンダ室(6a)内が液圧縮状態となったり、シリン
ダ室(6a)内に異物が混入した場合に、ピストン(9) の外
周面がシリンダ室(6a)の内周面から離間して液体および
異物を回避することが可能となり、シリンダ室(6a)内で
のピストン(9) の公転運動を円滑に維持できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１０】図２は本発明の実施の形態に係るスイング
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。

【００１１】また、図１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) は中心に軸孔(9a)を有して円環状に形成さ
れ、その軸孔(9a)には、駆動軸(5) が偏心ブッシュ(11)
を介して回転自在に嵌合されている。

【００１２】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)および吐出口(2
2)が設けられ、吸入口(21)には密閉ケーシング(2) の外
部から吸入管（図示せず）が接続されている一方、吐出
口(22)にはシリンダ室(6a)（詳しくは後述する高圧室(3
5)）内の圧力が所定値以上になったときに開く吐出弁(2
3)が設けられている。該吐出弁(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)
（孔）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。

【００１３】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(6
a)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)を介して分割ブッシュ(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。尚、図２中(2a)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。

【００１４】そして、上記駆動軸(5) は、その下端がピ
ストン(9) の軸孔(9a)内部に導入されるように配されて
いる。この駆動軸(5) の下端には、図３にも示すよう
に、駆動軸(5) の側面から突出片(41)が突設されてい
る。該突出片(41)は、上記駆動軸(5) の側面に対して垂
直な一方向へ平面三日月形に突出されてなり、その上下
面が水平面で形成されている。さらに、上記突出片(41)
には、該突出片(41)の下面から下方に延びる小径円筒状
の偏心ピン(42)が突設されている。従って、この偏心ピ
ン(42)の軸心(O2)は駆動軸(5) の軸心(O1)より所定量
(m) だけ偏心されていることになる。また、この偏心ピ
ン(42)は、その下端が上記リヤヘッド(8) と干渉しない
ような位置に設定されている。

【００１５】また、上記偏心ブッシュ(11)は、上記ピス
トン(9) の軸孔(9a)と略同径を有した平盤状の本体部(1
1a) を有し、該本体部(11a) の下面で、その嵌入時には
上記駆動軸(5) の軸心(O1)と同一直線上の軸心をもつ円
筒状の突起(11b) が突設されている。上記本体部(11a)
には、その上下方向に貫通された偏心ピン挿入孔(11c)
が突起(11b) に対して上述した偏心量(m) と同寸法を存
して偏心されて穿設されている。この偏心ピン挿入孔(1
1c) は上記偏心ピン(42)の外径と略同一の内径に設定さ
れている。さらに、上記駆動軸(5) と偏心ブッシュ(11)
とは、偏心ブッシュ(11)の偏心ピン挿入孔(11c) に駆動
軸(5) の偏心ピン(42)が挿入されてピストン(9) の軸心
(O3)が駆動軸(5) の軸心(O2)より偏心して連結されてい
る。すなわち、この偏心ブッシュ(11)と駆動軸(5) とは
相対回転自在に連結され、ピストン(9) は、図５に示す
ように、シリンダ(6) に対する偏心量が可変となるよう
に偏心ピン(42)の軸心(O2)を中心に回動自在に支持され
ている。

【００１６】そして、図４にも示すように、上記偏心ピ
ン(42)の軸心(O2)は、上記駆動軸(5) の軸心(O1)とピス
トン(9) の軸心(O3)とを結んだピストン(9) の半径方向
の軸心線(k1)に対してピストン(9) の回転方向側（図１
の軸心線(k1)よりも上側）に位置し、かつ上記軸心線(k
1)に直交してピストン(9) の軸心(O3)を通る直交線(k2)
に対して駆動軸(5) の軸心(O1)とは反対側（図１では直
交線(k2)よりも左側）に位置するように設定されてい
る。尚、図１および図５中の一点鎖線矢印は、偏心ブッ
シュ(11)の回転方向を示している。

【００１７】ここで、スイング圧縮機(1) の作用につい
て説明するに、先ず、モータ(3) を起動させ、駆動軸
(5) の回転に伴ってピストン(9) を自転させることなく
その外周面の一箇所でシリンダ室(6a)の内周面に接触又
は近接しつつ外周壁に沿って公転させる。すると、流体
が吸入口(2a)より低圧室(34)に吸い込まれ、この低圧室
(34)がピストン(9) の公転に伴って高圧室(35)に移向
し、該高圧室(35)で圧縮された流体が、吐出口(35)より
密閉ケーシング(2) 内に吐出され、外部吐出管(2b)側に
流出するようになっている。

【００１８】次に、ピストン(9) および偏心ピン(42)に
作用する力を、図１および図４に基づいて説明する。

【００１９】ピストン(9) には、高圧室(35)側の高圧流
体により、その回転を規制する方向に働く流体圧力(FG)
（冷媒ガス圧力）と、駆動軸(5) が偏心ピン(42)を介し
て偏心ブッシュ(11)を回転させようとする回転力(FT)の
２力が作用している。そして、この２力の作用方向とし
ては、上記流体圧力(FG)が高圧室(35)からピストン(9)
の重心 (OG) （軸心(O3)よりもブレード(31)寄り）に向
かって作用する。一方、回転力(FT)は、ピストン(9) の
軸心(O3)から偏心ピン(42)の軸心(O2)に向かう方向に作
用する。このように、上記回転力(FT)は、図４に示すよ
うに、シリンダ(6) とピストン(9) との偏心方向（軸心
線(k1)）を挾んで所定の鈍角 (θ) を存して作用してい
る。従って、その合力(FC)がピストン(9) に作用するこ
とになる。そして、この合力(FC)は、図４からも解るよ
うに、上記鈍角 (θ) がシリンダ(6) とピストン(9) と
の偏心方向を挾んでいることにより、回転力(FT)は、軸
心線(k1)の方向と該軸心線(k1)に垂直な方向との力に分
けられ、この軸心線(k1)の方向の力がピストン(9) の外
周面をシリンダ室(6a)の内周面に押し付ける力として作
用することになる。さらに、この合力(FC)は、図４に示
す如く、上記回転力(FT)の作用する方向の直線つまり偏
心ピン(42)の軸心(O2)とピストン(9) の軸心(O3)とを結
ぶ直線(k3)と、上記流体圧力(FG)の作用する方向の直線
つまりピストン(9) の重心(OG)を通る直線(K4)とでなす
角をαとすると、FGtan αの大きさとなり、流体圧縮仕
事に比例してその大きさが変化するために、高低差圧に
変動が生じてもそれに追従した押圧力(FC)が得られ、高
圧室(35)をシールすることになる。

【００２０】したがって、上記実施の形態にあっては、
流体圧力(FG)と回転力(FT)とを利用して、偏心ピン(42)
の軸心(O2)を中心に偏心ブッシュ(11)に FG tan αの合
力(FC)を発生させることで、ピストン(9) の外周面をシ
リンダ室(6a)の内周面に押し付け、ピストン(9) 重心の
ブレード(31)側への移動によってピストン(9) 公転時の
遠心力によるシリンダ室(6a)の内周面への押し付け力が
不足していても十分に補われることになり、圧縮工程全
域での高低差圧に応じた押圧力(FC)が得られ、ピストン
(9) の外周面とシリンダ室(6a)の内周面との間を介した
高圧室(35)から低圧室(34)への流体の漏れ出しを抑制
し、スイング圧縮機(1) の高効率化を図ることができ
る。

【００２１】また、この合力(FC)は、高圧室(35)の内圧
が低圧室(34)に比べて僅かでも高くなると発生し、流体
の圧縮が開始されると、常にピストン(9) にシリンダ
(6) 側への押圧力が作用するために、ピストン(9) の外
周面およびシリンダ室(6a)の内周面に加工誤差がある場
合でもその両面間でのシールが可能となり、両者(9),(6
a)の製造時には高い加工精度を必要とせず、製造工程の
簡略化を図れる。

【００２２】しかも、偏心ピン(42)の軸心(O2)を中心に
ピストン(9) が回動可能となっているので、シリンダ室
(6a)内に液状の流体が流入して液圧縮状態が発生した
り、異物が混入した場合には、偏心ピン(42)の軸心(O
2') が直交線(K2)に対して駆動軸(5) の軸心(O1)側（図
５では直交線(k2)よりも上側）に位置するように移動
し、図５に示す如く、回転力(FT)の作用する方向の直線
つまり偏心ピン(42)の軸心(O2') とピストン(9) の軸心
(O3)とを結ぶ直線(k3') と、流体圧力(FG)よりも大きな
液圧力(FG') の作用する方向の直線つまりピストン(9)
の軸心(O1)を通る直線(K4)とでなす角をβとすると、こ
の液圧力(FG') と回転力(FT)とを利用して、偏心ピン(4
2)の軸心(O2)を中心に偏心ブッシュ(11)にFG'tanβの合
力(FC') が作用することになり、この合力(FC') により
ピストン(9) の外周面をシリンダ室(6a)の内周面から離
間させて液状の流体および異物を回避することができ、
ブレード(31)の折れや吐出弁(23)の破壊などが防止でき
る。

【００２３】

【発明の効果】以上の如く、請求項１記載の発明におけ
るスイング圧縮機によれば、ピストンに作用する流体圧
と、偏心ブッシュに作用する駆動軸からの回転力との合
力がピストンとシリンダとの偏心方向に向かって作用す
るようにしたので、ピストンの外周面を圧縮工程全域で
シリンダ室の内周面に押圧することができ、ピストンお
よびシリンダの加工等に対して高精度を要することなく
両者間に間隙が生じることを抑制して、高圧室から低圧
室への流体の漏れを防止し、スイング圧縮機の高効率化
を図ることができる。

【００２４】請求項２記載の発明におけるスイング圧縮
機によれば、シリンダ室内で液圧縮状態となったり、異
物が混入した場合に、ピストンはシリンダの内周面から
離間して液状の流体および異物を回避してシリンダ室内
での回転運動を維持し、よってスイング圧縮機の信頼性
の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るスイング圧縮機の圧
縮要素付近の横断平面図である。

【図２】スイング圧縮機の縦断側面図である。

【図３】スイング圧縮機の動力伝達系の構成を示す分解
斜視図である。

【図４】駆動軸の回転に伴って発生する冷媒ガス圧縮時
の力を説明するための図である。

【図５】駆動軸の回転に伴って発生する液圧縮時の力を
説明するための図１相当図である。

【符号の説明】

(1) スイング圧縮機 (5) 駆動軸 (6) シリンダ (6a) シリンダ室 (9) ピストン (9a) 軸孔 (11) 偏心ブッシュ (21) 吸入口 (22) 吐出口 (24) ブッシュ孔（孔） (31) ブレード (32) 揺動ブッシュ (34) 低圧室 (35) 高圧室 (42) 偏心ピン (O1) 駆動軸の軸心 (O2),(O2') 偏心ピンの軸心 (O3) ピストンの軸心 (k1) 軸心線 (k2) 直交線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 勝三 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 河原 克己 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 大川 剛義 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 廣内 隆 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 沈 建国 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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、 上記シリンダ室(6a)内に導入された駆動軸(5) と、 上記シリンダ室(6a)内に配設され、上記駆動軸(5) の軸
   心(O1)に対して軸心(O3)が偏心した状態で回転自在に嵌
   合する環状のピストン(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(2
   2)に通じる高圧室(35)とに区画するブレード(31)と、 上記シリンダ(6) にそのシリンダ室(6a)に臨んで形成さ
   れた孔(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、上記ピストン(9) が駆動軸(5)
   の回転に伴い上記シリンダ室(6a)内で公転するように構
   成されたスイング圧縮機(1) において、 上記ピストン(9) の軸孔(9a)には、偏心ブッシュ(11)が
   回動自在に嵌合されている一方、 該偏心ブッシュ(11)と駆動軸(5) とは駆動軸(5) の軸心
   (O1)より偏心した偏心ピン(42)によって回転自在に連結
   され、 該偏心ピン(42)は、上記駆動軸(5) の軸心(O1)とピスト
   ン(9) の軸心(O3)とを通る軸心線(k1)に対してピストン
   (9) の回転方向側に位置し、かつ軸心線(k1)に直交して
   ピストン(9) の軸心(O3)を通る直交線(k2)に対して駆動
   軸(5) の軸心(O1)位置の反対側に軸心(O2)が位置するよ
   うに設定されていることを特徴とするスイング圧縮機。
2. 【請求項２】 上記ピストン(9) は、シリンダ(6) に対
   する偏心量が可変となるように、偏心ピン(42)の軸心(O
   2)を中心に回動自在に支持されている請求項１記載のス
   イング圧縮機。