JP2003028082A - ヘリカル型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】無駄なく圧力洩れを防止するヘリカル型圧縮機
を提供する。 【解決手段】シリンダ１１の内周面には螺旋状の溝１１
２が形成されている。螺旋状の溝１１２には螺旋状の区
画体２６が嵌めこまれている。合成樹脂製の区画体２６
は、回転体１８の外周面１９２に圧接されて圧縮領域Ｓ
ｏ内に密閉空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を区画形成する。回転
体１８の外周面１９２に対して圧接する区画体２６の圧
接幅ｔは、密閉空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の進行方向へ向か
うにつれて徐々に増大するようにしてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヘリカル型圧縮機
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特公平７−１０７３９１号公報に開示さ
れるヘリカル型圧縮機では、ピストン（本願で言う被包
囲体）又はシリンダが電動モータによって駆動され、ピ
ストンとシリンダとのうちの電動モータによって駆動さ
れる方が他方に対して公転する。シリンダの内周面とピ
ストンの外周面との間に螺旋状のブレード（本願で言う
区画体）によって区画形成された動作室で圧縮されたガ
スは、シリンダの周囲に吐出される。シリンダは、密閉
ケースで囲われており、密閉ケース内の吐出ガスは吐出
チューブを介して密閉ケース外に排出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】シリンダとピストンと
の間へ吸入されたガスは、シリンダの軸方向へ移動しな
がら圧縮される。ガスの圧力は、シリンダの軸方向へ進
行するほど高くなってゆく。動作室からの圧力洩れを防
止するには、ブレードの幅を適度に設定する必要があ
る。低いガス圧力に合わせてブレードの幅を小さく設定
すると、高いガス圧力の領域側でブレードの幅が過小と
なり、圧力洩れを生じるおそれがある。高いガス圧力に
合わせてブレードの幅を大きく設定すると、低いガス圧
力の領域側のブレードの幅が過大となり、無駄が生じ
る。

【０００４】本発明は、無駄なく圧力洩れを防止するヘ
リカル型圧縮機を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そのために本発明は、シ
リンダと、前記シリンダの内部に収容された被包囲体と
のいずれか一方が他方に対して公転され、前記シリンダ
の内周面と前記被包囲体の外周面とのいずれか一方に形
成された螺旋状の溝に螺旋状の区画体が嵌めこまれてお
り、前記シリンダの内周面と前記被包囲体の外周面との
間の圧縮領域が前記区画体によって密閉空間に区画さ
れ、前記密閉空間が前記公転に基づいて前記シリンダの
軸方向へ進行しながら容積減少するヘリカル型圧縮機を
対象とし、請求項１の発明では、前記シリンダと前記被
包囲体とのうちの前記溝のない側に対する前記区画体の
圧接幅が前記密閉空間の進行方向に向かうにつれて前よ
りも同等以上となるようにし、前記密閉空間の進行方向
に向かうにつれて前記圧接幅が前よりも増える幅増大範
囲を設けた。

【０００６】密閉空間の進行方向に向かうにつれて圧接
幅が前よりも増える幅増大範囲を設ける構成は、ガス圧
力に対応した区画体の圧接幅の設定の適正化に寄与す
る。請求項２の発明では、請求項１において、前記区画
体の圧接幅は、前記密閉空間の進行方向に向かうにつれ
て徐々に増大してゆくようにした。

【０００７】区画体の圧接幅を連続的に増大してゆく構
成は、ガス圧力が密閉空間の進行に伴って連続的に増大
してゆく圧力変化に対応した区画体の圧接幅の適正設定
を可能にする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した第１の
実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。

【０００９】図１に示すように、円筒形状のシリンダ１
１の前端面（図１において左側を前側、右側を後側とし
ている）には円板形状の前側閉鎖体１２が接合されてお
り、シリンダ１１の後端面には円板形状の後側閉鎖体１
３が接合されている。シリンダ１１の前端面と前側閉鎖
体１２との間にはシールリング１４が介在されており、
シリンダ１１の後端面と後側閉鎖体１３との間にはシー
ルリング１５が介在されている。

【００１０】前側閉鎖体１２の径中心部には支持孔１２
１が貫設されており、後側閉鎖体１３の内端面の径中心
部には支持孔１３１が凹設されている。支持孔１２１，
１３１には支軸１６が嵌合して固定されており、前側閉
鎖体１２と後側閉鎖体１３とには円柱形状の支軸１６が
架け渡して固定されている。支持孔１２１の周面と支軸
１６の周面との間にはシールリング１７が介在されてい
る。

【００１１】シリンダ１１の筒内には筒形状の回転体１
８が収容されている。回転体１８は、円筒部１９と、円
筒部１９の前端部の内周面に一体形成された環状の前端
壁２０と、円筒部１９の後端部の内周面に嵌合して固定
された環状の後端壁２１とからなる。支軸１６は、前端
壁２０の挿通孔２０１と後端壁２１の挿通孔２１１とに
挿通されている。挿通孔２０１の周面と支軸１６の周面
との間にはラジアルベアリング２２が介在されており、
挿通孔２１１の周面と支軸１６の周面との間にはラジア
ルベアリング２３が介在されている。回転体１８は、ラ
ジアルベアリング２２，２３を介して支軸１６に回転可
能に支持されている。

【００１２】回転体１８の筒内における支軸１６にはス
テータ２４が止着されており、回転体１８の円筒部１９
の内周面１９１にはロータ２５が止着されている。ステ
ータ２４とロータ２５とは電動モータＭ１を構成し、ス
テータ２４への通電によってロータ２５及び回転体１８
が支軸１６を中心にして一体的に回転する。前端壁２０
は、前側閉鎖体１２に対して摺接し、後端壁２１は、後
側閉鎖体１３に対して摺接する。

【００１３】図３に示すように、筒形状の回転体１８の
円筒部１９の外周面１９２は円周面であり、外周面１９
２の径Ｄ１は、円筒形状のシリンダ１１の内周面１１１
の径Ｄ２よりも小さくしてある。シリンダ１１の内周面
１１１と回転体１８の円筒部１９との間に生じる空隙
は、ガスを圧縮するための圧縮領域Ｓｏとされる。円筒
部１９の内周面１９１は円周面であり、内周面１９１の
径中心Ｃｏは、支軸１６の中心軸線１６１に一致させて
ある。又、シリンダ１１の内周面１１１の径中心は、支
軸１６の中心軸線１６１に一致させてある。円筒部１９
の外周面１９２の径中心Ｃ１は、内周面１９１の径中心
Ｃｏから距離（Ｄ２−Ｄ１）／２＝ｅだけ偏心させてあ
る。従って、回転体１８は、回転しながら円筒部１９の
外周面１９２がシリンダ１１の内周面１１１に摺接する
ようにシリンダ１１に対して公転する。

【００１４】シリンダ１１の内周面１１１に摺接する円
筒部１９の摺接部位１９３の壁厚は、他部位よりも大き
い。円筒部１９の壁厚は、摺接部位１９３から支軸１６
の周りに１８０°移行する間では徐々に薄くなってゆ
く。即ち、支軸１６を挟んで摺接部位１９３とは反対の
円筒部１９の部位の壁厚は、他部位よりも小さい。摺接
部位１９３とは反対の内周面１９１の部位にはバランス
ウェイト２７が止着されている。回転体１８の回転中心
（即ち、Ｃｏ）の周りに関する回転体１８の質量分布
は、円筒部１９の摺接部位１９３側が支軸１６を挟んだ
反対側よりも重くなるようになっている。このような重
量アンバランスは、回転体１８の回転に伴う振動騒音を
大きくする。このような重量アンバランスを解消するた
めのバランスウェイト２７は、回転体１８の回転に伴う
振動騒音を抑制する。

【００１５】図２（ａ）に示すように、シリンダ１１の
内周面には螺旋状の溝１１２が形成されている。螺旋状
の溝１１２には図２（ｂ）に示す螺旋状の区画体２６が
嵌めこまれている。合成樹脂製の区画体２６は、回転体
１８の外周面１９２に圧接されて圧縮領域Ｓｏ内に密閉
空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を区画形成する。溝１１２の螺旋
形状は、後側閉鎖体１３側から前側閉鎖体１２側へと螺
旋を辿るにつれて、シリンダ１１の中心軸線（即ち、支
軸１６の中心軸線１６１）の方向に移行する量が徐々に
少なくなってゆくようにしてある。従って、回転体１８
が回転する、即ち回転体１８がシリンダ１１に対して公
転すると、密閉空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、後側閉鎖体１
３側から前側閉鎖体１２側へとシリンダ１１の中心軸線
１６１の方向へ進行しながら容積減少してゆく。従っ
て、密閉空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３内の冷媒ガスの圧力は、
密閉空間Ｓ１の進行方向に向かうにつれて連続的に増大
してゆく。

【００１６】区画体２６によって隔てられる密閉空間Ｓ
１，Ｓ２間には圧力差が生じており、区画体２６によっ
て隔てられる密閉空間Ｓ２，Ｓ３間にも圧力差が生じて
いる。密閉空間Ｓ２，Ｓ３間の圧力差は、密閉空間Ｓ
１，Ｓ２間の圧力差よりも大きくなるようにしてある。
即ち、密閉空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の進行に伴う密閉空間
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の容積減少の度合いは、密閉空間Ｓ
２，Ｓ３間の圧力差が密閉空間Ｓ１，Ｓ２間の圧力差よ
りも大きくなる状態をもたらすようにしてある。

【００１７】図１に示すように、溝１１２内及び密閉空
間Ｓ３内のガス圧力がＰ１，Ｐ２で示す方向に区画体２
６に作用する。Ｐ１方向のガス圧力は、区画体２６を回
転体１８の外周面１９２に押し付け、Ｐ２方向のガス圧
は、区画体２６を溝１１２の密閉空間Ｓ２側の側面に押
し付ける。これらの押し付け作用が密閉空間Ｓ３，Ｓ２
間の圧力洩れを阻止する。同様に、溝１１２内及び密閉
空間Ｓ２内のガス圧力がＱ１，Ｑ２で示す方向に区画体
２６に作用する。Ｑ１方向のガス圧力は、区画体２６を
回転体１８の外周面１９２に押し付け、Ｑ２方向のガス
圧は、区画体２６を溝１１２の密閉空間Ｓ１側の側面に
押し付ける。これらの押し付け作用が密閉空間Ｓ２，Ｓ
１間の圧力洩れを阻止する。

【００１８】回転体１８の外周面１９２に対して圧接す
る区画体２６の圧接幅ｔは、密閉空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３
の進行方向へ向かうにつれて徐々に増大するようにして
ある。図２（ｂ）に示すように、区画体２６の全長範囲
は、密閉空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の進行方向に向かうにつ
れて区画体２６の圧接幅ｔが前よりも増える幅増大範囲
Ｈである。

【００１９】後側閉鎖体１３には吸入通路１３２が圧縮
領域Ｓｏに連通するように貫設されており、前側閉鎖体
１２には吐出通路１２２が圧縮領域Ｓｏに連通するよう
に貫設されている。電動モータＭ１の作動によって回転
体１８が回転すると、図示しない外部冷媒回路における
冷媒ガスが吸入通路１３２を介して圧縮領域Ｓｏに吸入
される。圧縮領域Ｓｏに吸入された冷媒ガスは、容積減
少する密閉空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３内で圧縮される。密閉
空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、最終的には吐出通路１２２に
連通し、密閉空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３内で圧縮された冷媒
ガスは、吐出通路１２２を介して外部冷媒回路へ吐出さ
れる。外部冷媒回路へ吐出された冷媒ガスは、図示しな
い凝縮器、図示しない膨張弁、及び図示しない蒸発器を
経由して吸入通路１３２へ還流する。

【００２０】第１の実施の形態では以下の効果が得られ
る。（１-1）密閉空間Ｓ３，Ｓ２間の圧力差は、密閉空
間Ｓ２，Ｓ１間の圧力差よりも大きい。そのため、区画
体２６を挟んで隣合う密閉空間Ｓ３，Ｓ２間の必要最低
限のシール性は、区画体２６を挟んで隣合う密閉空間Ｓ
２，Ｓ１間の必要最低限のシール性よりも高くする必要
がある。

【００２１】区画体２６を挟んで隣合う密閉空間Ｓ３，
Ｓ２間、及び密閉空間Ｓ２，Ｓ１間のシール性は、ガス
圧力によって回転体１８の外周面１９２に区画体２６を
押し付けるときの全圧力の大きさに左右される。ガス圧
力によって回転体１８の外周面１９２に区画体２６を押
し付けるときの全圧力が大きいほど、区画体２６におけ
るシール性が高くなる。即ち、区画体２６の圧接幅ｔが
大きいほど、区画体２６におけるシール性が高くなる。

【００２２】密閉空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の進行方向へ向
かうにつれて区画体２６の圧接幅ｔを連続的に増大して
ゆく構成では、密閉空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の進行方向に
向かうにつれて区画体２６におけるシール性が高くなっ
てゆく。このようなシール性の変化は、吸入通路１３２
に近い側で隣合う密閉空間の間の小さい圧力差に適正な
小さい圧接幅ｔ、及び吐出通路１２２に近い側で隣合う
密閉空間の間の大きい圧力差に適正な大きい圧接幅ｔの
設定を可能にする。従って、区画体２６の圧接幅ｔを連
続的に増大してゆく構成は、ガス圧力が密閉空間Ｓ１，
Ｓ２，Ｓ３の進行に伴って連続的に増大してゆく圧力変
化に対応した区画体２６におけるシール性の適正な設定
を可能にする。

【００２３】次に、図４の第２の実施の形態を説明す
る。第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が用い
てある。この実施の形態における螺旋状の溝１１２Ａ及
び区画体２６Ａの螺旋のピッチＬは一定である。螺旋の
ピッチＬは一定であるが、区画体２６Ａの圧接幅ｔの変
化が密閉空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の進行に伴う密閉空間Ｓ
１，Ｓ２，Ｓ３の容積減少をもたらす。

【００２４】次に、図５の第３の実施の形態を説明す
る。第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が用い
てある。吸入通路１３２側から圧縮領域Ｓｏの中間付近
までの範囲では、区画体２６Ｂの圧接幅ｔ１は、区画体
２６Ｂの始端から一定で推移する。圧縮領域Ｓｏの中間
付近から吐出通路１２２に至る範囲では、区画体２６Ｂ
の圧接幅ｔは、密閉空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の進行方向に
向かうにつれて徐々に増大する。圧縮領域Ｓｏの中間付
近から吐出通路１２２に至る範囲Ｈ１は、幅増大範囲で
ある。

【００２５】吸入通路１３２側における区画体２６Ｂを
挟んだ圧力差の変化が密閉空間の進行につれて大きく変
化しない場合には、吸入通路１３２側から圧縮領域Ｓｏ
の中間付近までの範囲における区画体２６Ｂの圧接幅ｔ
１を一定にした構成も、無駄の少ない圧力洩れ防止をも
たらす。

【００２６】次に、図６の第４の実施の形態を説明す
る。第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が用い
てある。吸入通路１３２側から圧縮領域Ｓｏの中間付近
までの範囲では、区画体２６Ｃの圧接幅ｔは、密閉空間
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の進行方向に向かうにつれて徐々に増
大する。圧縮領域Ｓｏの中間付近から吐出通路１２２に
至る範囲では、区画体２６Ｃの圧接幅ｔ２は、区画体２
６Ｃの始端から一定で推移する。吸入通路１３２側から
圧縮領域Ｓｏの中間付近までの範囲Ｈ２は、幅増大範囲
である。

【００２７】吐出通路１２２側における区画体２６Ｂを
挟んだ圧力差の変化が密閉空間の進行につれて大きく変
化しない場合には、圧縮領域Ｓｏの中間付近から吐出通
路１２２に至る範囲における区画体２６Ｂの圧接幅ｔ２
を一定にした構成も、無駄の少ない圧力洩れ防止をもた
らす。

【００２８】次に、図７の第５の実施の形態を説明す
る。第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が用い
てある。螺旋状の区画体２６Ｄは、圧接幅ｔのみならず
厚みＫも密閉空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の進行方向に向かう
につれて徐々に増大するようにしてある。又、螺旋状の
溝１１２Ｄは、幅のみならず深さも密閉空間Ｓ１，Ｓ
２，Ｓ３の進行方向に向かうにつれて徐々に深くなるよ
うにしてある。Ｐ２方向のガス圧によって区画体２６Ｄ
を溝１１２Ｄの吸入通路１３２側の側面に押し付ける全
圧力が区画体２６Ｄの厚みｋの増大に伴って増大する。
幅増大範囲Ｈは、密閉空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の進行方向
に向かうにつれて厚みＫが前よりも増える厚み増大範囲
でもある。密閉空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の進行方向へ向か
うにつれて区画体２６Ｄの厚みＫを連続的に増大してゆ
く構成は、密閉空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の進行方向に向か
うにつれて区画体２６Ｄにおけるシール性を高くしてゆ
くことに寄与する。

【００２９】本発明では以下のような実施の形態も可能
である。 （１）密閉空間の進行方向における圧縮領域Ｓｏの中間
付近にのみ区画体の圧接幅を増大させる幅増大範囲を設
けること。

【００３０】（２）密閉空間の進行方向における圧縮領
域Ｓｏの中間付近でのみ区画体の圧接幅を変化させない
ようにすること。 （３）密閉空間の進行方向に向かうにつれて区画体の厚
みが前よりも同等以上となるようにし、密閉空間の進行
方向に向かうにつれて区画体の厚みが前よりも増える厚
み増大範囲を少なくとも１か所設けること。

【００３１】（４）密閉空間の進行方向における圧縮領
域Ｓｏの中間付近にのみ区画体の厚みを増大させる厚み
増大範囲を設けること。 （５）密閉空間の進行方向における圧縮領域Ｓｏの中間
付近でのみ区画体の厚みを変化させないようにするこ
と。

【００３２】（６）被包囲体を回転しないで公転させる
ヘリカル型圧縮機に本発明を適用すること。 （７）被包囲体の外周面に螺旋状の溝を設けると共に、
この溝に螺旋状の区画体を嵌め込んだヘリカル型圧縮機
に本発明を適用すること。被包囲体が回転しながら公転
する場合、区画体は被包囲体と一緒に回転する。

【００３３】（８）シリンダを公転させるヘリカル型圧
縮機に本発明を適用すること。前記した実施の形態から
把握できる請求項記載以外の発明について以下に記載す
る。

【００３４】〔１〕前記区画体の圧接幅は、その始端か
ら前記密閉空間の進行方向に向かうにつれて一定で推移
し、次いで徐々に増大してゆく請求項１に記載のヘリカ
ル型圧縮機。

【００３５】〔２〕前記区画体の圧接幅は、その始端か
ら前記密閉空間の進行方向に向かうにつれて徐々に増大
し、次いで一定で推移する請求項１に記載のヘリカル型
圧縮機。

【００３６】〔３〕前記密閉空間の進行方向に向かうに
つれて前記区画体の厚みが前よりも同等以上となるよう
にし、前記密閉空間の進行方向に向かうにつれて前記区
画体の厚みが前よりも増える厚み増大範囲を設けた請求
項１及び請求項２のいずれか１項に記載のヘリカル型圧
縮機。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明では、シリン
ダと被包囲体とのうちの螺旋状の溝のない側に対する区
画体の圧接幅が密閉空間の進行方向に向かうにつれて前
よりも同等以上となるようにし、前記密閉空間の進行方
向に向かうにつれて前記圧接幅が前よりも増える幅増大
範囲を設けたので、無駄なく圧力洩れを防止し得るとい
う優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態を示す圧縮機全体の側断面
図。

【図２】（ａ）は螺旋状の溝１１２の形状を示すための
側断面図。（ｂ）は区画体２６の側面図。

【図３】図１のＡ−Ａ線断面図。

【図４】第２の実施の形態を示す圧縮機全体の側断面
図。

【図５】第３の実施の形態を示す圧縮機全体の側断面
図。

【図６】第４の実施の形態を示す圧縮機全体の側断面
図。

【図７】第５の実施の形態を示す圧縮機全体の側断面
図。

【符号の説明】

１１…シリンダ。１１１…シリンダの内周面。１１２，
１１２Ａ…溝。１８…被包囲体としての回転体。１９２
…被包囲体の外周面。２６，２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ…
区画体。Ｓｏ…圧縮領域。Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３…密閉空
間。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダと、前記シリンダの内部に収容さ
   れた被包囲体とのいずれか一方が他方に対して公転さ
   れ、前記シリンダの内周面と前記被包囲体の外周面との
   いずれか一方に形成された螺旋状の溝に螺旋状の区画体
   が嵌めこまれており、前記シリンダの内周面と前記被包
   囲体の外周面との間の圧縮領域が前記区画体によって密
   閉空間に区画され、前記密閉空間が前記公転に基づいて
   前記シリンダの軸方向へ進行しながら容積減少するヘリ
   カル型圧縮機において、 前記シリンダと前記被包囲体とのうちの前記溝のない側
   に対する前記区画体の圧接幅が前記密閉空間の進行方向
   に向かうにつれて前よりも同等以上となるようにし、前
   記密閉空間の進行方向に向かうにつれて前記圧接幅が前
   よりも増える幅増大範囲を設けたヘリカル型圧縮機。
2. 【請求項２】前記区画体の圧接幅は、前記密閉空間の進
   行方向に向かうにつれて徐々に増大してゆく請求項１に
   記載のヘリカル型圧縮機。