JP2001280277A - 回転型圧縮機構ならびにその利用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡便な構成で圧縮能率を向上した合理的な回
転型圧縮機構ならびにその利用装置を提供する。 【解決手段】 ロータ３２０の円形外面３２０Ａとシリ
ンダ３１１の円形内面３１１Ｂとで形成した三日月状の
間隙室３１１Ｘを、スプリング３２６の弾力で円形外面
３２０Ａに接するベーン３２５によって、吸入室３１１
Ｘ１と加圧室３１１Ｂ２とに仕切っている。ロータ３２
０が回転すると、間隙室３１１Ｘが回転して、吸入穴５
００から流体を吸入して圧縮した流体を吐出口７０１か
ら吐出する。吸入穴５００Ａの円形内面３１１Ｂの箇所
に、シリンダ３１１の高さ方向に沿った溝部分５００Ａ
または溝部分５００Ｂを設けて、流体の吸入抵抗を低減
させる。利用装置として冷凍装置用の冷媒圧縮装置があ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、円形シリンダの
内周に密接しながら回転することにより流体を圧縮する
回転型圧縮機構ならびにその利用装置、例えば、圧縮式
冷凍装置、極低温冷凍装置などに用いる冷媒圧縮装置に
関するものである。

【０００２】この種の回転型圧縮機構として、図４のよ
うなロタスコ型の回転型圧縮機構３００の構成（以下、
第１従来技術という）が周知である。なお、以下に説明
する図において、同一符号で示す部分は、いずれかの図
において説明する同一符号の部分と同一の機能をもつ部
分である。

【０００３】図４の〔内部斜視〕は、蓋体３５１・３５
２を取り外した状態であり、また、図４の〔イ−イ縦断
面〕は、蓋体３５１・３５２を取り付けた状態である。
そして、図４において、外殻部分３１０は、シリンダ枠
部分３１１Ａと、蓋体３５１・３５２によって構成して
ある。

【０００４】シリンダ３１１はシリンダ枠部分３１１Ａ
の円形内面３１１Ｂによって形成されており、また、回
転ピストンの役目をするロータ３２０は円形内面３１１
Ｂの中心３１１Ｃから距離ｄ１だけ偏心した円形外面３
２０Ａをもっており、蓋体３５１・３５２はシリンダ３
１１とロータ３２０との端面を閉塞するとともに、中心
３１１Ｃの箇所にロータ３２０の軸３２０Ｓと、その軸
受３２０Ｒを設けてある。

【０００５】シリンダ３１１の円形内面３１１Ｂとロー
タ３２０の円形外面３２０Ａとを密接させてロータ３２
０を回転すると、シリンダ３１１とロータ３２０との間
に形成した三日月状の間隙室３１１Ｘが回転するように
なっている。

【０００６】滑り子の役目をするベーン３２５は、シリ
ンダ３１１の部分、すなわち、シリンダ枠部分３１１Ａ
に保持されて中心３１１Ｃに対する半径方向に移動可能
になっており、スプリング３２６の弾力によってロータ
３２０の円形外面３２０Ａに弾力的に接しているので、
間隙室３１１Ｘを吸入室３１１Ｘ１と加圧室３１１Ｘ２
とに仕切る動作を行っている。

【０００７】流体（図示せず）は、ベーン３２５に隣接
して吸入室３１１Ｘ１のシリンダ３１１の部分、すなわ
ち、シリンダ枠部分３１１Ａに設けた吸入穴５００から
吸入して、ロータ３２０の回転によって圧縮された後
に、ベーン３２５に隣接して加圧室３１１Ｘ２のシリン
ダの部分、すなわち、シリンダ枠部分３１１Ａに設けた
吐出穴７０１から吐出されるように構成してある。な
お、図示していないが、吸入穴５００での吸入と、吐出
穴７０１での吐出に対しては、いずれも、逆止弁によっ
て流れが逆行しないようにしてある。

【０００８】つまり、ロータ３２０の軸３２０Ｓを回転
すると、吸入室３１１Ｘ１が次第に大きくなってゆくの
で、流体は吸入穴５００から、矢印ａのように、吸入室
３１１Ｘ１内に吸入されてゆく、一方、加圧室３１１Ｘ
２は、逆に、次第に小さくなってゆくので、流体は圧縮
されて、矢印ｂのように、加圧室３１１Ｘ２から吐出穴
７０１に吐出する。

【０００９】なお、吐出穴７０１をシリンダ枠部分３１
１Ａに設けずに、蓋体３５１・３５２の一方、例えば、
蓋体３５２に設けるようにした構成（以下、第２従来技
術という）も周知である。また、後記の図７・図８にお
ける回転型圧縮機構３００の構成の構成と同様に、ロー
タ３２０の外周に同心円筒状のスライドリングを設ける
構成（以下、第３従来技術という）も周知である。

【００１０】そして、圧縮式冷凍装置、極低温冷凍装置
などに用いる冷媒圧縮装置として、図７・図８のような
冷媒圧縮装置１０００の構成（以下、第４従来技術とい
う）が周知である。

【００１１】図７・図８の構成は、上記の図４と同様の
回転型圧縮機構３００、すなわち、ロータリポンプ型の
圧縮機構を電動機２００に直結して駆動する構成によっ
て冷媒、例えば、フロンを圧縮するものであり、回転型
圧縮機構３００の外殻部分３１０は、主として、シリン
ダ３１１を形成するためのシリンダ枠部分３１１Ａと、
電動機２００の回転子軸２３０を支持するための上方軸
受部分３１２・下方軸受部分３１３とを構成する部分で
あって、外周部分の所要箇所を、密閉容器９００に溶接
して保持してある。

【００１２】ここで、図４の構成と異なる箇所は、第１
には、ロータ３２０の部分を、ロータ本体３２１と、ロ
ータ本体３２１の外周３２１Ａを囲む同心円筒状のスラ
イドリング３２２とで構成してあって、スライドリング
３２２は、回転子軸２３０と一体に形成したロータ本体
３２１の外周３２１Ａと、シリンダ３１１の内壁３１１
Ｂとの間の滑りをよくするために介在させているもので
ある。

【００１３】第２には、ロータ３２０の軸３２０Ｓの部
分が、電動機２００の回転子軸２３０になっており、ま
た、上側の蓋体３５１の部分が、上方軸受部分３１２と
そのフランジ部分、下側の蓋体３５２の部分が、下方軸
受部分３１３とそのフランジ部分になっている。第３に
は、圧縮された冷媒６０１は吐出穴７０１から密閉容器
９００の空間部分９０１に吐出した後に、吐出部７００
から吐出するようにしている。

【００１４】電動機２００は、裸体型の誘導電動機を密
閉容器９００内に固定したものであって、回転子２２０
の中心穴を回転子軸２３０の外周に、例えば、圧入固定
して保持するとともに、固定子２１０の外周を密閉容器
９００の外殻９００Ａの内壁に、例えば、圧入固定して
保持してある。

【００１５】回転子２２０は積層状の磁心２２２に「か
ご」型巻線２２１を鋳込んで形成してあり、固定子２１
０は積層状の磁心２１２に巻線２１１を施して形成して
ある。また、密閉容器９００は、回転型圧縮機構３００
と電動機２００とを収納固定した後に、上蓋部分９１０
を溶接固定して密閉状に形成してある。

【００１６】また、潤滑系として、密閉容器９００の底
部側に設けた潤滑油入口４１０から潤滑油４０１、例え
ば、ナフテン系の鉱物油を供給して、シリンダ３１１の
高さの中間程度の箇所まで、潤滑油４０１を貯留してお
き、また、上記のオイル分離部（図示せず）で分離して
放熱した潤滑油４０１を潤滑油入口４１０から戻し入れ
る。

【００１７】回転子軸２３０には、中心に貫通穴２３１
を設けるとともに、貫通穴２３１の下端側に、縦型スク
リュー４２１と吸引口４２２とを圧入固定して、潤滑油
吸込ポンプ４２０を形成してあり、回転子軸２３０の回
転によって、密閉容器９００の底部から潤滑油４０１を
吸い込んで汲み上げ、潤滑油４０１を貫通穴２３１の上
端側から矢印４０３のように振り撒くほか、貫通穴２３
１から横方向に貫通させた小さい油導穴２３１Ａ・２３
１Ｂから放出して、電動機２００と回転型圧縮機構３０
０とにおける各運動機構部分の摩擦を生ずる部分、つま
り、機械的運動摩擦部分に供給することにより、潤滑油
の循環系を構成している。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】上記第１従来技術〜第
４従来技術の構成において、シリンダ３１１・ロータ３
２０と、ロータ３２０の駆動系とを、同一条件で動作さ
せた場合において、圧縮能率を向上させるには、第１に
は、図５の吸入／吐出間の長さＬ１を短くして、圧縮動
作に有効な行程を増加させることであるが、長さＬ１の
部分は、吸入穴５００から吐出穴７０１への漏れ込みを
避け、ベーン３２５・吸入穴５００・吐出穴７０１の部
分の機械的強度を維持するために必要な長さに限度づけ
られてしまう。

【００１９】第２には、流体、例えば、冷媒６００を吸
入穴５００から吸入室３１１Ｘ１に吸入する際の流動抵
抗（この発明において、吸入抵抗という）を低減させる
ため、吸入穴５００の口径を大きくすることであるが、
この口径を、例えば、図６の口径Ｄ１のように広げたと
すると、ロータ３２０とシリンダ３１１との接触点が、
図６の〔吸入穴始点〕のように、吸入穴５００の一端の
点Ｐ１に来たときには、吸入穴５００と三日月状の間隙
室３１１Ｘとの間は遮断されておらず、図６の〔吸入穴
終点〕のように、吸入穴５００の他端の点Ｐ２に来たと
きに、吸入穴５００と三日月状の間隙室３１１Ｘとの間
が遮断されることになる。

【００２０】したがって、ロータ３２０が点Ｐ１から点
Ｐ２までの間を通過する角度θ１の部分は、実質的に
は、圧縮作用には寄与していない無効部分になるので、
吸入穴５００の口径を広げて吸入抵抗を低減させたとし
ても、それに伴って、無効部分も増加してしまうため、
圧縮能率を向上できないという不都合がある。このた
め、こうした不都合のない回転型圧縮機構ならびにその
利用装置、例えば、冷媒圧縮装置の提供がのぞまれてい
るという課題がある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記のよう
な円形内面をもつシリンダと、上記の円形内面の中心か
ら偏心した円形外面をもつロータと、上記のシリンダと
上記のロータとの端面を閉塞する蓋体とを設け、上記の
円形内面と上記の円形外面とを密接させて上記のロータ
を回転することにより、上記のシリンダと上記のロータ
との間に形成した三日月状の間隙室を回転させ、上記の
シリンダの部分に保持されながら弾力的に上記の円形外
面に接するベーンによって上記の間隙室を吸入室と加圧
室とに仕切るとともに、

【００２２】上記のベーンに隣接して上記の吸入室の上
記のシリンダの部分に設けた吸入穴から流体を吸入し
て、上記のベーンに隣接して上記の加圧室のシリンダの
部分に設けた吐出穴から圧縮した上記の流体を吐出する
構成をもつ回転型圧縮機構において、上記のシリンダの
高さ方向に沿った溝部分を上記の吸入穴の上記の円形内
面の箇所に設けることにより、上記の流体の吸入抵抗を
低減させる吸入抵抗低減手段を設ける第１の構成と、

【００２３】上記の第１の構成において、上記の溝部分
を上記のシリンダの高さ全体にわたって設けるととも
に、上記の蓋体によって上記の溝部分の両端を閉塞した
第２の構成と、

【００２４】冷媒圧縮装置において、上記の第１の構成
または第２の構成による回転型圧縮機構を設ける第３の
構成とにより、上記の課題を解決したものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態として、上
記の第１従来技術・第４従来技術の構成にこの発明を適
用した実施例を説明する。

【００２６】

【実施例】〔第１実施例〕以下、図１の〔全溝型〕と
〔イ−イ縦断面〕とにより第１実施例を説明する。この
第１実施例の構成が上記の図４の第１従来技術の構成と
異なる箇所は次の箇所である。

【００２７】第１には、図１の〔全溝型〕のように、吸
入穴５００のシリンダ３１１の円形内面３１１Ｂ、すな
わち、内壁の箇所に、吸入穴５００の先端部分を上下方
向のみに広げた溝部分５００Ａをシリンダ３１１の高さ
方向に沿って設けるようにしたものである。

【００２８】第２には、図１の〔全溝型〕のように、溝
部分５００Ａをシリンダ３１１の高さＨ１の全体にわた
って設けるとともに、図１の〔イ−イ縦断面〕のよう
に、溝部分５００Ａの両端を蓋体３５１・３５２で閉塞
して、吸入穴５００の先端部分を縦長四角形の穴にした
ものである。

【００２９】つまり、この第１実施例は、概括的には、
第１には、円形内面３１１Ｂをもつシリンダ３１１と、
上記の円形内面３１１Ｂの中心３１１Ｃから偏心、例え
ば、距離ｄ１だけ偏心した円形外面３２０Ａをもつロー
タ３２０と、上記のシリンダ３１１と上記のロータ３２
０との端面を閉塞する蓋体３５１・３５２とを設け、

【００３０】上記の円形内面３１１Ｂと上記の円形外面
３２０Ａとを密接させて上記のロータ３２０を回転する
ことにより、上記のシリンダ３１１と上記のロータ３２
０との間に形成した三日月状の間隙室３１１Ｘを回転さ
せ、

【００３１】上記のシリンダ３１１の部分、すなわち、
シリンダ枠部分３１１Ａに保持されながら弾力的に上記
の円形外面３２０Ａに接するベーン３２５によって上記
の間隙室３１１Ｘを吸入室３１１Ｘ１と加圧室３１１Ｂ
２とに仕切るとともに、

【００３２】上記のベーン３２５に隣接して上記の吸入
室３１１Ｂ１の上記のシリンダ３１１の部分、すなわち
シリンダ枠部分３１１Ａに設けた吸入穴５００から流体
を吸入して、上記のベーン３２５に隣接して上記の加圧
室３１１Ｘ２のシリンダ３１１の部分、すなわち、シリ
ンダ枠部分３１１Ａに設けた吐出穴７０１から圧縮した
上記の流体を吐出する構成をもつ回転型圧縮機構３００
において、

【００３３】 上記のシリンダ３１１の高さ方向に沿っ
た溝部分５００Ａを上記の吸入穴５００Ａの上記の円形
内面３１１Ｂの箇所に設けることにより、上記の流体の
吸入抵抗を低減させる吸入抵抗低減手段を設けた上記の
第１の構成を構成しているものである。

【００３４】また、第２には、上記の第１の構成におい
て、上記の溝部分５００Ａを上記のシリンダ３１１の高
さＨ１の全体にわたって設けるとともに、上記の蓋体３
５１・３５２によって上記の溝部分５００Ａの両端を閉
塞した上記の第２の構成を構成しているものである。

【００３５】そして、具体的には、図１の〔全溝型〕に
おいて、溝部分５００Ａの幅Ｂ２は吸入穴５００の内径
Ｄ２と同一の寸法にするとともに、シリンダ３１１の高
さＨ１の全体にわたって設けてある。

【００３６】また、溝部分５００Ａの深さＣ２は、最大
の場合、蓋体３５１・３５２の外径Ｄ３の周縁によって
溝部分５００Ａの上下の端面が覆われるとともに、その
周縁から溝部分５００Ａの端までの重なり部分から流体
が漏れない程度までが可能であるが、最小の場合、実験
によれば、吸入穴５００の内径Ｄ２の１／２程度でも有
効に作用する。

【００３７】したがって、この第１実施例によれば、図
６における口径Ｄ１を吸入穴５００の内径Ｄ２と同じ小
さい値の幅Ｂ２にしているが、溝部分５００Ａがシリン
ダ３１１の高さＨ１の方向に広げられているため、その
広げられた分だけ吸入部分の実質的な口径が広げられた
ことなるので、この広げられた分だけ吸入抵抗を低減で
き、その低減分だけ圧縮能率が向上する。

【００３８】〔第２実施例〕以下、図１の〔半溝型〕と
〔イ−イ縦断面〕とにより第２実施例を説明する。この
第２実施例の構成が上記の第１実施例の構成と異なる箇
所は、溝部分５００Ｂのように、溝部分の高さを、シリ
ンダ３１１の高さＨ１よりも小さく、例えば、高さＨ１
の７０〜８０％程度の高さＨ２にして、溝部分５００Ａ
の上下の部分に、シリンダ３１１の円形内面３１１Ｂ部
分を残すようにした箇所である。なお、幅Ｂ２は、上記
の第１実施例の場合と同様である。

【００３９】したがって、概括的には、上記の第１実施
例における上記の第１の構成と同様の構成を構成してい
ることになるものである。また、この第２実施例の構成
は、蓋体３５１・３５２の外径Ｄ３を大きくできない構
成の場合にも利用できるという利点がある。なお、圧縮
能率の向上分は第１実施例の場合よりも、若干、少なく
なるが、従来技術の構成よりも向上させ得るものであ
る。

【００４０】〔第３実施例〕以下、図２・図３により第
３実施例を説明する。この第３実施例が図７・図８の第
４従来技術の構成と異なる箇所は、図７・図８の回転型
圧縮機構３００の部分における吸入穴５００のシリンダ
３１１の円形内面３１１Ｂの箇所に、上記の第１実施例
における溝部分５００Ａまたは上記の第２実施例におけ
る溝部分５００Ｂを設けて構成したものである。

【００４１】したがって、この第３実施例の構成は、概
括的には、冷媒圧縮装置１０００において、上記の第１
の構成または第２の構成による回転型圧縮機構３００を
設ける第３の構成を構成していることになるものであ
る。そして、第１実施例・第２実施例の構成と同様に圧
縮能率が向上する。

【００４２】〔変形実施〕この発明は次のように変形し
て実施することを含むものである。 （１）第１実施例・第２実施例の構成におけるロータ３
２０を、上記の第２従来技術の構成に、上記の第３従来
技術・第３実施例と同様に、スライドリングを設けたも
のに変更して構成する。

【００４３】（２）第１実施例〜第３実施例の構成にお
ける吐出穴７０１を、上記の第２従来技術と同様に、蓋
体３５１または蓋体３５２の部分、または、それに相当
する部分に設けて構成する。

【００４４】

【発明の効果】この発明によれば、以上のように、吸入
穴のシリンダ内面側にシリンダの高さ方向に広げるだけ
のごく簡便な構造によって吸入抵抗を低減させているの
で、簡便安価な圧縮能率のよい回転型圧縮機構ならびに
その利用装置を提供できるなどの特長が得られる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

図面中、図１〜図３はこの発明の実施例を、また、図４
〜図８は従来技術を示し、各図の内容は次のとおりであ
る。

【図１】全体構成斜視・横断面・縦断面図

【図２】全体構成縦断面図

【図３】全体構成横断面図

【図４】全体構成斜視・横断面・縦断面図

【図５】全体構成横断面図

【図６】全体構成横断面図

【図７】全体構成縦断面図

【図８】全体構成横断面図

【符号の説明】

２００ 電動機 ２１０ 固定子 ２１１ 巻線 ２１２ 磁心 ２２０ 回転子 ２２１ 巻線 ２２２ 磁心 ２３０ 回転子軸 ２３１ 貫通穴 ２３１Ａ・２３１Ｂ 油導穴 ３００ 回転型圧縮機構 ３１０ 外殻部分 ３１２ 上方軸受部分 ３１３ 下方軸受部分 ３１１ シリンダ ３１１Ａ シリンダ枠部分 ３１１Ｂ 円形内面 ３１１Ｃ 中心 ３１１Ｘ 間隙室 ３１１Ｘ１ 吸入室 ３１１Ｘ２ 加圧室 ３２０ ロータ ３２０Ａ 円形外面 ３２１ ロータ本体 ３２１Ａ 外周 ３２２ スライドリング ３２０Ｓ 軸 ３２０Ｒ 軸受 ３２５ ベーン ３２６ スプリング ３５１ 蓋体 ３５２ 蓋体 ４０１ 潤滑油 ４０３ 振り撒き方向 ４１０ 潤滑油入口 ４２０ 潤滑油吸込ポンプ ４２１ 縦型スクリュー ４２２ 吸入口 ５００ 吸入穴 ５００Ａ 溝部分 ６０１ 冷媒 ７００ 吐出部 ７０１ 吐出穴 ９００ 密閉容器 ９０１ 空間部分 ９１０ 上蓋部分 １０００ 冷媒圧縮装置 ａ 吸入方向 ｂ 吐出方向 Ｂ２ 幅 Ｃ２ 深さ Ｄ１ 口径 Ｄ２ 内径 Ｄ３ 外径 ｄ１ 偏心距離 Ｈ１ 高さ Ｈ２ 高さ Ｐ１ 接触点 Ｐ２ 接触点 θ１ 通過角度

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円形内面をもつシリンダと、前記円形内
   面の中心から偏心した円形外面をもつロータと、前記シ
   リンダと前記ロータとの端面を閉塞する蓋体とを設け、
   前記円形内面と前記円形外面とを密接させて前記ロータ
   を回転することにより、前記シリンダと前記ロータとの
   間に形成した三日月状の間隙室を回転させ、前記シリン
   ダの部分に保持されながら弾力的に前記円形外面に接す
   るベーンによって前記間隙室を吸入室と加圧室とに仕切
   るとともに、前記ベーンに隣接して前記吸入室の前記シ
   リンダの部分に設けた吸入穴から流体を吸入して、前記
   ベーンに隣接して前記加圧室のシリンダの部分に設けた
   吐出穴から圧縮した前記流体を吐出する構成をもつ回転
   型圧縮機構であって、 前記シリンダの高さ方向に沿った溝部分を前記吸入穴の
   前記円形内面の箇所に設けることにより、前記流体の吸
   入抵抗を低減させる吸入抵抗低減手段を具備することを
   特徴とする回転型圧縮機構。
2. 【請求項２】 前記溝部分を前記シリンダの高さ全体に
   わたって設けるとともに、前記蓋体によって前記溝部分
   の両端を閉塞したことを特徴とする請求項１の回転型圧
   縮機構。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の回転型圧
   縮機構を具備することを特徴とする冷媒圧縮装置。