JP2003286979A - Helical blade compressor - Google Patents

Helical blade compressor

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JP2003286979A
JP2003286979A JP2003018263A JP2003018263A JP2003286979A JP 2003286979 A JP2003286979 A JP 2003286979A JP 2003018263 A JP2003018263 A JP 2003018263A JP 2003018263 A JP2003018263 A JP 2003018263A JP 2003286979 A JP2003286979 A JP 2003286979A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve such problems with a helical blade compressor that a piston is pressed to the center side of a cylinder by a gas compressive load acting on the piston to increase a minimum longitudinal clearance part between a columnar piston outer peripheral surface part and a cylindrical cylinder inner peripheral surface part holding air-tightness in an operating chamber and thus an internal leakage increases to lower an efficiency and that abnormal vibration and noise as well as a damage to a bearing occur due to an abnormal contact between the piston and the cylinder caused by the deformation of a member by heat and gas pressure. <P>SOLUTION: In this helical blade compressor, a piston eccentric amount variable mechanism as a means for minimizing a longitudinal operating chamber seal clearance formed between the piston and the cylinder is installed, between a shaft and the piston, in an operating chamber formed of the cylindrical cylinder inner peripheral surface, the columnar piston outer peripheral surface, and a blade fitted into a spiral groove of the piston. The piston eccentric amount variable mechanism is formed of a slide bush having a flat slide surface linearly movable in one direction and an elastic member. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、作動流体として冷
凍サイクルにおける冷媒ガスのような気体ないしは空気
のような気体を圧縮するための容積式の圧縮機ないしは
ポンプに係り、特にヘリカルブレ−ド式圧縮機に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positive displacement compressor or pump for compressing a gas such as a refrigerant gas or a gas such as air in a refrigeration cycle as a working fluid, and more particularly to a helical blade type compression. Regarding the machine.

【0002】[0002]

【従来の技術】ヘルカルブレ−ド式圧縮機の圧縮機部
は、基本的に円筒状のシリンダ気筒部と、この気筒部内
に偏心して配置されたピッチが徐々に変化するスパイラ
ル溝を外周面に設けた円柱状のピストン、該スパイラル
溝内に微小隙間を設けて装着されたブレ−ド、ピストン
内の軸受に回転可能に挿入された電動機の動力を伝達す
るシャフト、及びピストンをシリンダに対して旋回運動
させる手段としてのオルダム機構が機械的に連結されて
構成さている。
2. Description of the Related Art A compressor part of a helical blade type compressor is provided with a cylindrical cylinder part and a spiral groove eccentrically arranged in the cylinder part and having a gradually changing pitch on the outer peripheral surface. Cylindrical piston, a blade mounted with a minute gap in the spiral groove, a shaft for transmitting power of an electric motor rotatably inserted in a bearing in the piston, and a piston rotating with respect to a cylinder The Oldham mechanism as a means for moving is mechanically connected.

【0003】さらには円筒状の気筒部空間を内側に形成
するシリンダの上端には該空間を塞ぐように主フレ−ム
が固定され、下端にも該空間を塞ぐように副フレ−ムが
固定されて形成される円柱状の該空間内には、主フレ−
ムと副フレ−ムの中央部に設けた軸受に支えられ2個の
バランサ−を設けたシャフトとこのシャフトの軸部に装
着された円筒状のピストンが設けられている。
Further, a main frame is fixed to an upper end of a cylinder having a cylindrical cylinder portion space formed therein, and a sub-frame is fixed to a lower end of the cylinder so as to close the space. The main frame is placed in the cylindrical space formed by
A shaft provided with two balancers supported by a bearing provided in the central portion of the frame and the sub-frame, and a cylindrical piston attached to the shaft portion of the shaft are provided.

【0004】そしてガスを圧縮する作動室は、シリンダ
気筒部とピストン外壁面及びそのピストンに装着された
ブレ−ドの側壁面から形成される空間のその容積が長手
方向に沿って徐々に変化する複数の部屋に別れている。
In the working chamber for compressing gas, the volume of the space formed by the cylinder cylinder portion, the outer wall surface of the piston and the side wall surface of the blade mounted on the piston gradually changes along the longitudinal direction. Divided into multiple rooms.

【0005】該作動室の気密性は、シリンダ気筒部内側
にそれより小さなピストン外壁面の円筒部を互いの軸を
平行にして挿入して偏心させた場合に生じる長手方向の
最小隙間すなはち作動室のシ−ル隙間δc、シリンダ気
筒部内側に接触するブレ−ド先端及びピストンのスパイ
ラル溝に収納されたブレ−ド端面との接触面によって保
持されている。
The airtightness of the working chamber is the minimum clearance in the longitudinal direction, which occurs when the cylinder portion of the piston outer wall surface smaller than that is inserted inside the cylinder cylinder portion with their axes parallel to each other and eccentric. It is held by the seal gap δc of the working chamber, the blade tip contacting the inside of the cylinder cylinder portion, and the contact surface with the blade end surface housed in the spiral groove of the piston.

【0006】このような圧縮機部を構成するシリンダの
一端と前記圧縮機部にシャフトを介して接続された電動
機を構成するモ−タが密閉ケ−ス内に固定され密閉型圧
縮機として構成された公知例として特開平11−324
955号公報が挙げられる。
One end of a cylinder constituting such a compressor unit and a motor constituting an electric motor connected to the compressor unit via a shaft are fixed in a hermetic case to constitute a hermetic compressor. Japanese Patent Laid-Open No. 11-324
955 publication is mentioned.

【0007】上記圧縮機構部を構成するブレ−ド付きピ
ストンとピストンを支持しているシャフトの偏心部分を
加えた回転慣性質量に相当する質量がバランサ−として
該シャフトに固定されている。
A mass corresponding to the rotary inertia mass of the piston with blade and the eccentric part of the shaft supporting the piston, which constitutes the compression mechanism, is fixed to the shaft as a balancer.

【0008】このため、運転時に前記シ−ル隙間δcが
開いてシリンダ気筒部とピストン外壁面が非接触の場合
はピストンの遠心力はシャフトに作用するが、互いに接
触している場合にはピストンの遠心力はシリンダ気筒部
に作用する。
Therefore, the centrifugal force of the piston acts on the shaft when the seal clearance δc is opened during operation and the cylinder cylinder portion and the outer wall surface of the piston are not in contact with each other. Centrifugal force acts on the cylinder cylinder part.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとしている課題】各作動室の気密性
はシリンダ気筒部とブレ−ド先端との間、ピストンのス
パイラル溝側壁面とブレ−ド端面との間、およびシリン
ダ内壁面とピストン外壁面間で形成される最小隙間であ
るシ−ル隙間δcで保持されている。
The airtightness of each working chamber is determined by the cylinder cylinder portion and the blade tip, between the spiral groove side wall surface of the piston and the blade end surface, and between the cylinder inner wall surface and the piston outer surface. It is held by a seal clearance δc which is the minimum clearance formed between the wall surfaces.

【0010】このうち、ブレ−ドでシ−ルされている面
には、ブレ−ド自身の弾性力である張力やその背面にガ
ス圧力を加えることによりシ−ル面を密着させて気密性
を保持することが可能となる。
Of these, the surface sealed by the blade is made airtight by closely contacting the sealing surface by applying tension, which is the elastic force of the blade itself, or gas pressure to the back surface of the blade. Can be held.

【0011】しかし、シリンダ気筒部とピストン外壁面
の相対的な位置関係で決まるシ−ル隙間δcの大きさ
は、各ポンプ部品の加工精度や組立て精度及び運転中に
作用する熱やガス圧力による部材の移動や変形に大きく
影響される。
However, the size of the seal gap δc, which is determined by the relative positional relationship between the cylinder cylinder portion and the outer wall surface of the piston, depends on the processing accuracy and assembly accuracy of each pump component and the heat and gas pressure applied during operation. It is greatly affected by the movement and deformation of the members.

【0012】特に、運転中は圧縮されて上昇したガス圧
力の一部がピストンをシリンダ気筒部中心軸側に押して
シ−ル隙間δcを拡大させる方向に作用する現象につい
て、さらに詳しく説明する。
In particular, a phenomenon in which a part of the gas pressure which is compressed and increased during operation acts in a direction of expanding the seal gap δc by pushing the piston toward the cylinder cylinder central axis will be described in more detail.

【0013】電動機が駆動されて圧縮機の運転が開始さ
れると作動室に流入して閉じ込められたガスはピストン
の自転のない公転運動すなはち旋回運動に伴い作動室の
容積が徐々に減少して圧力が上昇する。
When the electric motor is driven to start the operation of the compressor, the gas that has flowed into the working chamber and is trapped therein is gradually revolved without rotation of the piston, that is, the volume of the working chamber is gradually reduced with the swirling motion. Then the pressure rises.

【0014】このガス圧力に伴うガス圧縮荷重は、シリ
ンダ気筒部の軸中心線とピストン外壁円筒の軸中心線を
含む軸平面に垂直で軸トルクとして作用する接線力と該
軸平面に対しておよそ平行でピストンの軸心とシリンダ
の軸心に近付けるすなはち回転中心に向かう法線力に分
解できる。
The gas compressive load due to the gas pressure is about a tangential force acting as an axial torque perpendicular to an axial plane including the axial centerline of the cylinder cylinder portion and the axial centerline of the piston outer wall cylinder, and about the axial plane. It can be decomposed into a normal force that is parallel and close to the axis of the piston and the axis of the cylinder.

【0015】この法線力は作動室の気密性を保持してい
る長手方向の最小隙間部ではピストンとシリンダ気筒部
を互いに離反させてシ−ル隙間δcを拡大させる働きを
するが、ピストンの軸心の偏心に伴う遠心力は回転数の
2乗に比例して法線力と反対方向に作用する。
This normal force acts to separate the piston and the cylinder / cylinder portion from each other in the minimum gap portion in the longitudinal direction which maintains the airtightness of the working chamber to expand the seal gap δc. The centrifugal force caused by the eccentricity of the shaft center acts in the direction opposite to the normal force in proportion to the square of the rotation speed.

【0016】そのために、軸の回転数が低くてピストン
の遠心力が法線力よりも小さい領域では、シ−ル隙間δ
cが拡大されて作動室の気密性が低下し内部漏れが増大
して効率が低下する問題があった。
Therefore, in a region where the rotational speed of the shaft is low and the centrifugal force of the piston is smaller than the normal force, the seal clearance δ
There is a problem that c is enlarged, the airtightness of the working chamber is lowered, internal leakage is increased, and the efficiency is lowered.

【0017】この傾向は高圧側と低圧側の差圧が大きく
なるほとそのシ−ル隙間δcを拡大させる法線力は大き
くなる傾向を示すので、より効率低下が大きくなり、高
い吐出高圧で利用することを困難にさせていた。
This tendency tends to increase as the differential pressure between the high pressure side and the low pressure side increases and the normal force for expanding the seal gap δc increases, resulting in a greater decrease in efficiency and a higher discharge high pressure. It made it difficult to use.

【0018】一方、ピストンの遠心力が法線力よりも大
きくなる高速運転領域では、シ−ル隙間δcは小さくな
って作動室の気密性が向上するが、増大するピストンの
遠心力がシリンダ気筒部に作用して振動騒音を増大させ
る問題や軸受に作用して軸受損傷が発生する問題があっ
た。
On the other hand, in a high-speed operation region where the centrifugal force of the piston becomes larger than the normal force, the seal clearance δc becomes smaller and the airtightness of the working chamber is improved, but the increasing centrifugal force of the piston increases the centrifugal force of the cylinder cylinder. There is a problem that it acts on the parts to increase vibration noise and that it acts on the bearings and damages the bearings.

【0019】また、シ−ル隙間δcを低減する狙いから
シリンダ気筒部にピストン外壁面を接近させていくと、
運転中に熱やガス圧力に伴う部材の変形から異常接触が
発生して、異常振動や異常騒音さらには以上荷重が軸受
に加わって軸受損傷が発生する問題があった。
Further, when the outer wall surface of the piston is brought closer to the cylinder cylinder portion in order to reduce the seal clearance δc,
There has been a problem that abnormal contact occurs due to deformation of members due to heat and gas pressure during operation, abnormal vibration and noise, and the above load is applied to the bearing, resulting in bearing damage.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記従来の課題を解決す
る手段として、シリンダ気筒部11aとピストン外壁面
12a及びピストンのスパイラル溝12bに装着された
ブレ−ド14で構成される作動室において、ピストン外
壁面とシリンダ気筒部との間に形成される長手方向のシ
−ル隙間δcを最小とする手段としてのピストン中心軸
の偏心量を可変にする偏心量可変機構をピストンと動力
を伝達するシャフトのスライド部8bとの間に設ける。
As a means for solving the above-mentioned conventional problems, in a working chamber composed of a cylinder cylinder portion 11a, a piston outer wall surface 12a and a blade 14 mounted in a spiral groove 12b of the piston, An eccentricity varying mechanism for varying the eccentricity of the piston central axis as a means for minimizing the longitudinal seal gap δc formed between the piston outer wall surface and the cylinder cylinder portion transmits power to the piston. It is provided between the shaft and the slide portion 8b.

【0021】該偏心量可変機構は、シャフトと一体とな
った少なくとも1つの平坦面を設けたスライド部8b
に、円筒状の内側に矩形状の嵌合穴15bを設けたスラ
イドブッシュ15を装着し、同時にその嵌合穴内にスプ
リング又はゴムなどで形成された弾性部材17を装着し
て構成される。
The eccentricity variable mechanism has a slide portion 8b provided with at least one flat surface integrated with the shaft.
In addition, a slide bush 15 having a rectangular fitting hole 15b provided inside thereof is mounted, and at the same time, an elastic member 17 formed of a spring or rubber is mounted in the fitting hole.

【0022】該スライドブッシュは嵌合穴のスライド面
15eがスライド部8bの平坦面に密着するように組み
込まれるとともに弾性部材17をスライドブッシュの嵌
合穴15b内でとシャフトのスライド部8bとの間に設
ける。そして、弾性部材の圧縮荷重を利用する場合には
シリンダ気筒部とピストン外壁面で形成される最小隙間
が最小となるように一定の弾性力を有した弾性部材を設
ける。
The slide bush is assembled so that the slide surface 15e of the fitting hole is in close contact with the flat surface of the slide portion 8b, and the elastic member 17 is provided in the fitting hole 15b of the slide bush and between the slide portion 8b of the shaft. Provide in between. When utilizing the compression load of the elastic member, an elastic member having a certain elastic force is provided so that the minimum gap formed between the cylinder cylinder portion and the piston outer wall surface is minimized.

【0023】すなはち、ガス圧縮荷重に伴う法線力に対
抗するシ−ル荷重を与える機構としては、法線力より数
倍大きな値を示すガス圧縮荷重に伴う接線力ないしは弾
性部材により生じる弾性力をピストン軸心の偏心量を拡
大させてシ−ル隙間δcを減少させる方向に作用させ
る。
That is, as a mechanism for applying a seal load against the normal force associated with the gas compressive load, a tangential force or an elastic member associated with the gas compressive load showing a value several times larger than the normal force is generated. The elastic force acts in a direction to expand the eccentricity of the piston shaft center and reduce the seal clearance δc.

【0024】該接線力を用いて作動室のシ−ル隙間δc
を縮小させる場合には、ガス圧縮荷重を分解した一方の
接線力をFt、他方の法線力をFvと置き、また前記シ
−ル荷重をFsと置いた場合に、Fs>Fvとなる手段
を用いれば良い。
The seal clearance δc of the working chamber is calculated by using the tangential force.
When reducing the gas compression load, the tangential force on one side is Ft, the normal force on the other side is Fv, and when the seal load is Fs, Fs> Fv. Should be used.

【0025】さらに詳しく説明すると、スライドブッシ
ュ15の移動方向を規制するスライド面15eを、法線
力方向であるシリンダ気筒部軸心とピストン軸心を含む
面の方向に対して傾斜させて設けることにより、法線力
に対抗する接線力の分力が発生する。
More specifically, the slide surface 15e for restricting the moving direction of the slide bush 15 is provided so as to be inclined with respect to the direction of the surface including the cylinder cylinder portion axis and the piston axis, which is the normal force direction. As a result, a tangential force component that opposes the normal force is generated.

【0026】その分力の大きさは前記傾斜角をθと置い
た場合に、Ft×sinθで算出されるので、この値が
Fv以上となるようにθの値を設定すれば良い。
Since the magnitude of the component force is calculated by Ft × sin θ when the tilt angle is set to θ, the value of θ may be set so that this value becomes Fv or more.

【0027】またスプリングやゴム等で形成された弾性
部材17を用いる場合には、当該スライドブッシュとシ
ャフトのスライド部との間でスライドブッシュのスライ
ド面15eを滑らす方向にその弾性力が作用するように
装着する。
When the elastic member 17 made of spring, rubber or the like is used, the elastic force acts in the direction of sliding the slide surface 15e of the slide bush between the slide bush and the slide portion of the shaft. Attach to.

【0028】そして、その弾性力の大きさは、スライド
ブッシュ装着の傾斜角θを0に設定した場合には法線力
Fv以上となるように設定すれば良いが、θがある値を
持つ場合にはFvからFt×sinθを引いて残った値
以上に設定すれば良い。
The magnitude of the elastic force may be set to be equal to or more than the normal force Fv when the inclination angle θ of the slide bush attachment is set to 0, but when θ has a certain value Can be set to a value not less than the remaining value by subtracting Ft × sin θ from Fv.

【0029】この際傾斜角θは接線力、法線力及び弾性
力の大きさで最適値が設定されるが、運転特性や弾性部
材の組み付け性を考慮するとθは5〜15度の間に設け
るのが良い。
At this time, the inclination angle θ is set to an optimum value depending on the magnitudes of the tangential force, the normal force and the elastic force, but in consideration of the driving characteristics and the assembling property of the elastic member, the θ is between 5 and 15 degrees. It is good to provide.

【0030】一方、圧縮機構部を構成するブレ−ド付き
ピストンとピストンを装着しているシャフトの偏心部分
を加えた回転慣性質量に相当する値ないしはそれ以下の
回転慣性質量に相当するバランサ−が円筒状のスライド
ブッシュの端面1か所ないしは2か所に固定されてい
る。
On the other hand, a balancer corresponding to a rotary inertia mass or a rotary inertia mass equal to or less than the rotary inertia mass including the bladed piston constituting the compression mechanism and the eccentric portion of the shaft on which the piston is mounted is added. The end face of a cylindrical slide bush is fixed to one or two places.

【0031】これにより圧縮機構部で発生する回転慣性
力は全体として殆ど相殺されて、シリンダ気筒部やピス
トンの軸受に作用することはない。
As a result, the rotational inertial force generated in the compression mechanism portion is almost entirely canceled out, and does not act on the cylinder cylinder portion or the bearing of the piston.

【0032】以上の如く構成されたヘリカルブレ−ド式
ポンプのおいて、電源を投入して運転を開始すると、起
動初期においては弾性部材17の弾性力によりピストン
12が軸心の偏心量を拡大する方向に押されてシリンダ
気筒部11aとの最小隙間である作動室のシ−ル隙間δ
cが最も小さくなり、作動室内の圧縮ガスが低圧側に漏
れ出すのを防止できるのでガスの流出量は確保される。
In the helical blade type pump constructed as described above, when the power is turned on and the operation is started, the piston 12 expands the eccentric amount of the axial center by the elastic force of the elastic member 17 at the initial stage of startup. The seal gap δ of the working chamber, which is the minimum gap with the cylinder cylinder portion 11a pushed in the direction.
Since c becomes the smallest and the compressed gas in the working chamber can be prevented from leaking to the low pressure side, the outflow amount of the gas is secured.

【0033】また、吐出側の圧力が高くなる定常状態の
運転においては、法線力より大きくて反対方向に作用す
るスライドブッシュのスライド面15eの傾斜角θから
生じる接線力の分力に弾性部材の弾性力を加えた力によ
りピストンが軸心の偏心量を拡大する方向に押されてシ
−ル隙間δcが最も小さくなり、吐出室含めた高圧側か
ら作動室への高圧ガスの流入や作動室から低圧側に流出
することが防止できるのでガスの流出量が確保できると
同時にガス圧縮動力が軽減できる。
Further, in the steady state operation in which the pressure on the discharge side becomes high, the elastic member is added to the component force of the tangential force generated from the inclination angle θ of the slide surface 15e of the slide bush, which is larger than the normal force and acts in the opposite direction. The piston is pushed in a direction to increase the eccentricity of the shaft center by the force of the elastic force applied to the seal clearance δc, which minimizes the flow of high-pressure gas from the high-pressure side including the discharge chamber to the working chamber. Since it is possible to prevent the gas from flowing out of the chamber to the low pressure side, it is possible to secure the amount of gas flowing out and at the same time reduce the gas compression power.

【0034】高速運転時にはスライドブッシュとピスト
ン及びバランサ−の遠心力は回転数の2乗に比例して増
大するが、バランサ−はスライドブッシュに固定さて一
体となって回転するので、遠心力は互いに相殺されるの
で、シ−ル隙間δcやシリンダとピストンの接触荷重に
影響を及ぼすことはない。
During high-speed operation, the centrifugal force of the slide bush, the piston, and the balancer increases in proportion to the square of the number of revolutions. However, since the balancer is fixed to the slide bush and rotates integrally, the centrifugal forces are the same. Since they cancel each other out, they do not affect the seal clearance δc or the contact load between the cylinder and the piston.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図1な
いしは図6を参照して説明する。図1は本発明の一実施
例を示したヘリカルブレ−ド式圧縮機の縦断面図であ
る。図2は図1のA−A断面図を表す。図3〜図6はそ
れぞれ構成部品の外観図を表す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a vertical sectional view of a helical blade type compressor showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 shows a sectional view taken along the line AA of FIG. 3 to 6 are external views of components.

【0036】本発明の圧縮機部は図1に示すように、電
動機部2に直結したシャフト8及びこのスライド部8b
に嵌め込まれた矩形状の嵌合穴15bを持つ円筒状のス
ライドブッシュ15、この円筒軸部15aに装着された
円筒外径面にピッチが徐々に変化するスパイラル溝12
bを設けたピストン12、そして該スパイラル溝内に微
小隙間を設けて装着された矩形断面の細長いブレ−ド1
4、これらを内側に収納している円筒状のシリンダ気筒
部及びピストンの端部に自転を防止する手段として機械
的に連結されたオルダム機構から構成さている。
As shown in FIG. 1, the compressor section of the present invention has a shaft 8 directly connected to the electric motor section 2 and a slide section 8b.
A cylindrical slide bush 15 having a rectangular fitting hole 15b fitted in the cylindrical groove 15b, and a spiral groove 12 having a pitch gradually changing on the cylindrical outer diameter surface mounted on the cylindrical shaft portion 15a.
a piston 12 provided with b, and an elongated blade 1 having a rectangular cross section mounted with a minute gap in the spiral groove.
4. An Oldham mechanism mechanically connected to the end of the cylinder and the cylinder portion of the cylindrical cylinder that accommodates these inside.

【0037】加えて、シリンダ気筒部11aの上端には
内部空間を塞ぐように中央に軸受を設けた主フレ−ム9
が固定され、下端にも内部空間を塞ぐように中央に軸受
を設けた副フレ−ム10が固定されて形成される円柱状
の内部空間に、ブレ−ド14付きピストン12と円筒の
両端面にバランサ−A18とバランサ−B19を固定し
た該スライドブッシュとそれを支える該シャフトが収納
されている。
In addition, at the upper end of the cylinder / cylinder portion 11a, a main frame 9 is provided with a bearing in the center so as to close the internal space.
Is fixed to the piston 12 with blade 14 and both end faces of a cylinder in a cylindrical inner space formed by fixing a sub-frame 10 having a bearing at the center so as to close the inner space at the lower end. The slide bush having the balancer A18 and the balancer B19 fixed thereto and the shaft supporting the slide bush are housed therein.

【0038】そして、シリンダ気筒部とピストン外壁面
との間で形成される空間で該ブレ−ドで仕切きられて形
成された複数の作動室の気密性は、シリンダ気筒部11
aの円筒内にそれより小さなピストン外壁面12aの互
いの円筒軸を平行にして挿入して偏心させた場合に生じ
る長手方向の作動室のシ−ル隙間δcとシリンダ気筒部
に接触するブレ−ド先端及びピストンのスパイラル溝に
収納されたブレ−ド端面との接触面によって保持されて
いる。
The airtightness of the plurality of working chambers formed by being divided by the blade in the space formed between the cylinder cylinder portion and the outer wall surface of the piston is determined by the cylinder cylinder portion 11
The piston outer wall surface 12a smaller than that is inserted into the cylinder of a with the cylinder axes parallel to each other to cause eccentricity and the seal gap δc of the working chamber in the longitudinal direction and the blur contacting the cylinder portion of the cylinder. It is held by the contact surface with the blade end face housed in the spiral tip of the piston and the spiral groove of the piston.

【0039】すなはち、図1のA−A断面である図2に
示すようにシリンダ気筒部11aの軸心に対するピスト
ン外壁面12a軸心の偏心量を可変にする機構と前記シ
−ル隙間δcを拡大させる要因であるガス圧縮による法
線力以上の荷重を反対方向にピストンに加える手段とで
構成された偏心量可変機構をピストン12と図3に示す
ようなシャフトの矩形状のスライダ部8bとの間に設け
る。
That is, as shown in FIG. 2 which is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1, a mechanism for varying the eccentric amount of the axial center of the piston outer wall surface 12a with respect to the axial center of the cylinder portion 11a and the seal clearance. An eccentricity variable mechanism composed of means for applying to the piston a load in excess of the normal force due to gas compression, which is a factor for expanding δc, is provided with the piston 12 and a rectangular slider portion of the shaft as shown in FIG. It is provided between 8b.

【0040】この偏心量可変機構は、シャフトと一体と
なった少なくとも1つの平面を有するスライド部8bに
図3に示すような円筒状の内側に該スライド部が収まる
形状の嵌合穴15bを設けたスライドブッシュ15を設
けるとともにその嵌合穴内にスプリングやゴム等で作ら
れた弾性部材17を装着して構成される。図5に示され
ている弾性部材17は、鋼板を山形形状に成型した板バ
ネで構成されている。
In this eccentricity variable mechanism, a slide portion 8b having at least one flat surface integrated with a shaft is provided with a fitting hole 15b having a cylindrical inner shape for accommodating the slide portion as shown in FIG. The slide bush 15 is provided, and the elastic member 17 made of spring, rubber or the like is mounted in the fitting hole. The elastic member 17 shown in FIG. 5 is composed of a leaf spring formed by forming a steel plate into a mountain shape.

【0041】そして、図2の中央に示されている四角い
断面のシャフト8の回転方向は時計回りに構成されてお
り、それに対してシャフトのスライド部8bに密着する
スライドブッシュのスライド面15eは下側に設けら
れ、シリンダ気筒部11aの中心軸とピストン外壁面1
2aの注心軸を含む平面に対して、該スライド面15e
は右上がりに傾斜して形成されている。その傾斜角度
は、運転特性の向上を図る狙いから上5〜15°の範囲
の設けられるのが良い。
The rotation direction of the shaft 8 having a square cross section shown in the center of FIG. 2 is configured to be clockwise, and the slide surface 15e of the slide bush closely contacting the slide portion 8b of the shaft is downward. Provided on the side of the cylinder cylinder portion 11a and the piston outer wall surface 1
The slide surface 15e with respect to the plane including the centering axis of 2a
Is formed so as to slope upward to the right. The inclination angle is preferably set in the upper range of 5 to 15 ° in order to improve the driving characteristics.

【0042】このスライドブッシュは嵌合穴15bのス
ライド面15eがシャフトのスライド部8bの平坦面に
密着するように組み込まれるとともに弾性部材17をス
ライドブッシュ嵌合穴内でシャフトのスライド部との間
に装着する。
This slide bush is incorporated so that the sliding surface 15e of the fitting hole 15b is in close contact with the flat surface of the sliding portion 8b of the shaft, and the elastic member 17 is provided between the sliding portion of the shaft and the sliding portion of the shaft. Mounting.

【0043】図4に示すスライドブッシュ円筒軸部15
aの両端面に設けたネジ穴15dを利用して図6に示さ
れているバランサ−A18とこれの反対側に設けられて
いるバランサ−B19がスライドブッシュ15を挟むよ
うに装着されている。
The slide bush cylindrical shaft portion 15 shown in FIG.
A balancer-A 18 shown in FIG. 6 and a balancer-B 19 provided on the opposite side to the balancer-A 18 shown in FIG. 6 are mounted so as to sandwich the slide bush 15 by utilizing screw holes 15d provided on both end faces of a.

【0044】以上の如く構成されたヘリカルブレ−ド式
圧縮機の働きについて以下説明する。運転前は、ピスト
ン12を円筒部で支えているスライドブッシュ15を介
して間接的に弾性部材17すなはち板バネのバネ力に押
されてシリンダ気筒部に殆ど接触した状態すなはちシ−
ル隙間δcが最も少ない状態になっている。
The operation of the helical blade type compressor constructed as described above will be described below. Prior to operation, the piston 12 is indirectly pushed by the elastic force of the elastic member 17 or leaf spring through the slide bush 15 which supports the piston 12 in a cylindrical portion, and is almost in contact with the cylinder portion of the cylinder.
The gap δc is the smallest.

【0045】この状態から運転が開始されると、スライ
ド部に嵌合しているスライドブッシュはスライド面15
eに押されてシャフト8と同期して回転するが、スライ
ドブッシュに回転自由に装着されたピストン12はシリ
ンダ11に対してオルダム機構により自転を阻止された
公転運動をすることになる。
When the operation is started from this state, the slide bush fitted in the slide portion has the slide surface 15
Although it is pushed by e and rotates in synchronization with the shaft 8, the piston 12 rotatably mounted on the slide bush makes an orbital motion with respect to the cylinder 11 whose rotation is blocked by the Oldham mechanism.

【0046】同時にピストン11に装着されたブレ−ド
とシ−ル隙間δcで気密が保持された作動室も回転し
て、作動ガスを吸入通路から吸い込まれて圧縮された後
吐出通路から吐出される。
At the same time, the blade mounted on the piston 11 and the working chamber kept airtight by the seal gap δc also rotate, and the working gas is sucked from the suction passage and compressed, and then discharged from the discharge passage. It

【0047】この際、吐出されるガスの圧力が上昇する
に従い圧縮ガスに伴い増大するガス圧縮荷重がピストン
12から軸受を介してスライドブッシュのスライド面1
5eに作用する。
At this time, the gas compression load, which increases with the compressed gas as the pressure of the discharged gas rises, is applied from the piston 12 through the bearing to the slide surface 1 of the slide bush.
Acts on 5e.

【0048】この軸受に作用するガス圧縮荷重と弾性部
材のバネ力及びシャフトのスライド部に密着している摩
擦力の3者からスライドブッシュの動きが決定される。
The movement of the slide bush is determined by three factors, namely, the gas compression load acting on the bearing, the spring force of the elastic member, and the frictional force in close contact with the slide portion of the shaft.

【0049】このガス圧縮荷重は、シリンダ気筒部11
aの軸中心線とピストン外壁面12aの軸中心線を含む
軸平面に垂直で軸トルクとして作用する接線力と該軸平
面に対して平行でピストンの軸心とシリンダの軸心を互
いに近付ける方向に作用する法線力に分解できる。
This gas compression load is applied to the cylinder cylinder portion 11
a tangential force perpendicular to the axial plane including the axial centerline of a and the axial centerline of the piston outer wall surface 12a and acting as axial torque, and a direction parallel to the axial plane to bring the piston axis and the cylinder axis closer to each other. Can be decomposed into normal forces that act on.

【0050】この法線力は作動室の気密性を保持してい
る長手方向の最小隙間部ではピストンとシリンダを互い
に離反させてシ−ル隙間δcを拡大させる方向に作用す
るが、弾性部材17の弾性力とスライドブッシュのスラ
イド面15eの傾斜角により生じる接線力の分力の合計
が該法線力以上の大きさとなるので、ピストン外壁面が
シリンダ気筒部内面に接触して作動室のシール性が高め
られる。
This normal force acts in the direction of increasing the seal clearance δc by separating the piston and the cylinder from each other in the longitudinal minimum clearance maintaining the airtightness of the working chamber, but the elastic member 17 is used. And the tangential force component generated by the inclination angle of the slide surface 15e of the slide bush is greater than the normal force, the piston outer wall surface comes into contact with the inner surface of the cylinder portion of the cylinder to seal the working chamber. The nature is enhanced.

【0051】すなはち、法線力をFr、バネ力をFk、
接線力をFd、スライドブッシュのスライド面15eの
傾斜角をθ及び該スライド面の摩擦力をFfと置いた時
に、下記式が成立するようにFkと傾斜角θを設定す
る。 Fr+Ff<Fk+Fd×sinθ
That is, the normal force is Fr, the spring force is Fk,
When the tangential force is Fd, the inclination angle of the slide surface 15e of the slide bush is θ, and the frictional force of the slide surface is Ff, Fk and the inclination angle θ are set so that the following equation is satisfied. Fr + Ff <Fk + Fd × sin θ

【0052】この式から明らかなように、スライドブッ
シュのスライド面の傾きを無くしてθ=0とする場合に
は、上式に合わせてFkを大きくすれば目的は達成され
る。
As is clear from this equation, when the inclination of the slide surface of the slide bush is eliminated and θ = 0, the object can be achieved by increasing Fk in accordance with the above equation.

【0053】このように、シャフト8の回転数の大きさ
に係わりなく作動室内の気密が保持されて、高圧側から
低圧側への作動ガスの漏れが大幅に減少して、作動ガス
の流出量が確保できると同時にガス圧縮動力が低減でき
ることになる。
As described above, the airtightness in the working chamber is maintained regardless of the number of rotations of the shaft 8, and the leakage of the working gas from the high pressure side to the low pressure side is greatly reduced, and the outflow amount of the working gas is reduced. That is, the gas compression power can be reduced at the same time.

【0054】スライドブッシュ15を含めたピストン1
2の遠心力とバランサ−A18とバランサ−B19の遠
心力は互いに相殺されるので、シリンダ気筒部11aに
遠心力が作用することは殆どない。
Piston 1 including slide bush 15
Since the centrifugal force of No. 2 and the centrifugal forces of the balancer-A 18 and the balancer-B 19 cancel each other out, the centrifugal force hardly acts on the cylinder cylinder portion 11a.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上の如く構成されたヘリカルブレ−ド
式圧縮機において、スライドブッシュ15と弾性部材1
7をシャフトとピストンの間に装着して構成される偏心
量可変機構によりシリンダ気筒部とピストン外壁面との
間に形成されるシ−ル隙間δcを大幅に低減することが
できるので、シリンダ気筒部とピストン外壁面との間に
形成される空間をピストンに装着したブレ−ドで長手方
向に仕切って複数の部屋から形成される作動室の気密性
が大幅に高められて、ガスの吐出量が増加すると同時に
ガス圧縮動力が低減して高効率化が図れる効果がある。
In the helical blade type compressor constructed as described above, the slide bush 15 and the elastic member 1 are provided.
The seal gap δc formed between the cylinder cylinder portion and the outer wall surface of the piston can be greatly reduced by the eccentricity amount variable mechanism configured by mounting 7 between the shaft and the piston. The space formed between the piston and the outer wall surface of the piston is partitioned in the longitudinal direction by a blade attached to the piston, and the airtightness of the working chamber formed from multiple chambers is greatly increased, and the amount of gas discharged Is increased, and at the same time, the gas compression power is reduced, resulting in high efficiency.

【0056】また圧縮機部の部分の加工精度や組み付け
精度が低下した時や運転中の圧力や熱変形などにより、
シリンダ気筒部にピストン外壁面が衝突して異常に高い
接触力の発生が想定される場合でも、スライドブッシュ
が逃げて異常荷重を回避して弾性部材の弾性力やスライ
ド面の傾斜角から求まるガス圧縮荷重の分力以上の荷重
が作用しないので、異常な振動騒音もなくまた軸受の損
傷や部材の損傷がなくなり信頼性が向上する効果があ
る。
Further, when the processing accuracy or the assembly accuracy of the compressor part is lowered, or due to pressure or thermal deformation during operation,
Even if an abnormally high contact force is expected to occur due to the collision of the piston outer wall surface with the cylinder / cylinder part, the gas that is obtained from the elastic force of the elastic member and the inclination angle of the sliding surface by avoiding the abnormal load due to the slide bush escape Since the load more than the component force of the compressive load does not act, there is an effect that abnormal vibration noise does not occur, and the bearing and members are not damaged, and the reliability is improved.

【0057】[0057]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のヘリカルブレ−ド式ポンプの断面図FIG. 1 is a sectional view of a helical blade type pump of the present invention.

【図2】図1のA−A断面図FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.

【図3】シャフト部分外観図[Figure 3] Shaft part external view

【図4】スライドブッシュの外観図[Fig. 4] External view of slide bush

【図5】弾性部材の外観図FIG. 5 is an external view of an elastic member.

【図6】バランサ−Aの外観図FIG. 6 is an external view of the balancer-A.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 圧縮機部 8 シャフト 8b スライド部 8d スライド受面 11 シリンダ 11a 気筒部 12 ピストン 12a 外壁面 12b スパイラル溝 12c 軸受 14 ブレ−ド 15 スライドブッシュ 15a 円筒軸部 15b 嵌合穴 15d ネジ穴 15e スライド面 17 弾性部材 18 バランサ−A 19 バランサ−B 3 Compressor section 8 shafts 8b slide part 8d slide receiving surface 11 cylinders 11a cylinder part 12 pistons 12a outer wall surface 12b spiral groove 12c bearing 14 blades 15 Slide bush 15a cylindrical shaft 15b Mating hole 15d screw hole 15e Sliding surface 17 Elastic member 18 Balancer-A 19 Balancer-B

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】円筒状のシリンダと、このシリンダ気筒部
内に偏心して配置されたピッチが徐々に変化するスパイ
ラル溝を円筒外壁面に設けたピストン、前記スパイラル
溝内に微小隙間を設けて装着されたブレ−ドと、ピスト
ンに電動機の動力を伝達するシャフト、及びピストンを
シリンダに対して旋回運動させる手段としてのオルダム
機構が機械的に連結されて構成されたことを特徴とする
ヘルカルブレ−ド式圧縮機において、ピストン12の円
筒内側に設けた円柱状の内側に矩形状の嵌合穴を設けた
その一面に摺動可能な平坦なスライド面を設けたスライ
ドブッシュ15を、シャフト8を軸受で支える主と副フ
レ−ム間に設けたスライド部の平坦面で形成されたスラ
イド受面に密着するように装着して、シリンダ気筒部と
ピストン外壁面との間に形成される作動室の長手方向の
シ−ル隙間δcが最小となるように、ピストンの偏心量
可変機構を構成したことを特徴とするヘリカルブレ−ド
式圧縮機。
1. A cylinder having a cylindrical shape, a piston eccentrically arranged in the cylinder cylinder portion and having a spiral groove on the outer wall surface of the cylinder, the pitch of which gradually changes, and a piston provided with a minute gap in the spiral groove. A blade, a shaft for transmitting power of an electric motor to a piston, and an Oldham mechanism as a means for rotating the piston with respect to a cylinder are mechanically connected to each other. In the compressor, a slide bush 15 having a slidable flat slide surface on one surface of which a rectangular fitting hole is provided inside a cylinder provided inside the cylinder of the piston 12 is used as a bearing for the shaft 8. It is mounted so as to be in close contact with the slide receiving surface formed by the flat surface of the slide part provided between the supporting main frame and the sub-frame, and the cylinder cylinder part and the piston outer wall surface. The longitudinal direction of the working chamber formed between sheet - as Le gaps δc is minimized, Herikarubure characterized by being configured the eccentricity variable mechanism of the piston - de compressor.
【請求項2】円筒状のシリンダ気筒部軸心に一致するシ
ャフトの軸心と該気筒部内側に偏心して装着された円柱
状のピストン軸心を含む平面に対してスライド部8bの
平坦面を傾斜させたシャフトにスライドブッシュのスラ
イド面15eが密着するように装着してピストンの偏心
量可変機構が構成されたことを特徴とする請求項1のヘ
リカルブレ−ド式圧縮機。
2. A flat surface of the slide portion 8b is formed with respect to a plane including a shaft center of a shaft that coincides with a shaft center of a cylinder portion of a cylinder of a cylindrical cylinder and a shaft center of a cylindrical piston eccentrically mounted inside the cylinder portion. 2. The helical blade type compressor according to claim 1, wherein the slanted shaft is mounted so that the slide surface 15e of the slide bush is in close contact with the slanted shaft to constitute a variable mechanism of the eccentricity of the piston.
【請求項3】シャフトスライド部のスライド受面8dと
スライドブッシュのスライド面15eが合わさる面の方
向にスライドブッシュが押されて移動するようにスプリ
ングやゴム等で構成された弾性部材17をシャフトとス
ライドブッシュとの間に装着させて構成されたことを特
徴とする請求項1及び2のヘリカルブレ−ド式圧縮機。
3. An elastic member 17 composed of a spring, rubber or the like is used as a shaft so that the slide bush is pushed and moved in the direction of the surface where the slide receiving surface 8d of the shaft slide portion and the slide surface 15e of the slide bush are brought together. 3. The helical blade type compressor according to claim 1, wherein the helical blade type compressor is mounted between the slide bush and the sliding bush.
【請求項4】圧縮機構部を構成するブレ−ド付きピスト
ン12とピストンを装着しているシャフトの偏心部分を
加えた回転慣性質量に相当する値ないしはそれ以下の回
転慣性質量に相当するバランサ−が円筒状のスライドブ
ッシュ15の端面1か所ないしは2か所に固定され構成
されたことを特徴とする請求項1、2及び3のヘリカル
ブレ−ド式圧縮機。
4. A balancer corresponding to a rotary inertia mass equal to or less than a rotary inertia mass including an eccentric portion of a shaft on which the piston is mounted and a piston 12 with a blade forming a compression mechanism. 4. The helical blade type compressor according to claim 1, wherein the cylindrical slide bush 15 is fixed to one or two end faces of the cylindrical slide bush 15.
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