JP2888936B2

JP2888936B2 - 流体圧縮機

Info

Publication number: JP2888936B2
Application number: JP2168529A
Authority: JP
Inventors: 寛二坂田; 次男伊丹; 正幸奥田; 卓也平山; 覚及川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-06-28
Filing date: 1990-06-28
Publication date: 1999-05-10
Anticipated expiration: 2014-05-10
Also published as: JPH0458086A; KR950008018B1; KR920005748A; US5174737A; EP0464683A1

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）この発明はたとえば冷凍サイクルの冷媒ガスを圧縮す
るのに適する流体圧縮機に関する。

（従来の技術）従来より一般的な圧縮機として、レシプロ方式、ロー
タリ方式等のものが知られており、その外に、例えば、
特願昭62−191564号、明細書に示す如くシリンダの吸込
端側から作動室に流入した冷媒をシリンダの吐出端側の
作動室へ順次移送させながら圧縮していき、一旦ケース
内部へ吐出した後、外部へ吐出するヘリカルブレード方
式の流体圧縮機が提供されている。

ヘリカルブレード方式の圧縮機の概要は、例えば、第
７図に示す如く固定されたステータ101と回転可能なロ
ータ103とから成る駆動手段105と、前記ロータ103と一
体に結合されたシリンダ107と、シリンダ107内にｅだけ
偏心して配置されオルダムリング109を介してシリンダ1
07に対し相対的に旋回可能な回転ロッド111とを備えて
いる。回転ロッド111の外周面には回転ロッド111の略全
長に亘って螺旋状の溝113が形成され、この溝113に螺旋
状のブレード115が出入自在に嵌合されている。ブレー
ド115の外周面はシリンダ107の内周面と接触し合い、ブ
レード115はシリンダ107と一体的に回転する。

シリンダ107に対する回転ロッド111は偏心して回転す
るためロッド外周面とこれに対向するシリンダ内周面と
の間には、相対速度が生じ、さらにこの相対速度は一回
転を一周期として変化する。そのために、前記した如く
ブレード115が螺旋状の溝113に対して出入することで回
転ロッド111とシリンダ107との間の空間に複数の作動室
117が軸方向に沿って形成されるようになる。作動室117
の容積は、ブレード115が嵌合される螺旋状の溝113のピ
ッチによって決定され、溝113のピッチは、回転ロッド1
11の一端から他端に向かって徐々に小さくなっている。
したがって、前記ブレード115によって形成される作動
室117の容積は、吸込パイプ119側となる吸込端側から吐
出パイプ121側となる吐出端側に向かって次第に小さく
なるため、吐出端側へ向けて順次移送される間に冷媒は
徐々に圧縮され外に吐出される構造となっている。

（発明が解決しようとする課題）前記した如くヘリカルブレード方式の流体圧縮機で
は、シリンダ107の吸込端側から作動室117に送り込まれ
た冷媒を、吐出端側の作動室117へ順次移送する間に圧
縮して外へ吐出する所から、流体圧縮機の能力は、冷媒
が送り込まれる吸込端側の一番目の作動室117の容積で
決定されるようになる。このために、一番目の作動室11
7の容積の拡大を図るには第８図の如く吸込端側（図面
右側）の螺旋状の溝113のピッチＰを大きく確保する必
要がある。あるいは、シリンダ107及び回転ロッド111の
径を大きくすることが考えられるが、前者にあっては、
ピッチＰが大きく確保された領域のブレード115は大き
く捩られ、無理な状態で溝113内に組付けられるため、
捩られた領域のブレード115には荷重が集中して疲労し
易くなり、耐久性の面で望ましくない。場合によっては
破損につながる等の問題を招来する。

また、後者にあっては、径の拡大に比例にしてコータ
103の内径も大きくなりモータ効率が低下すると共にシ
リンダ107及び回転ロッド111の重量増加につながる。特
に、軸受部123には、さらにロータ103の重量がプラスさ
れる結果、長期間にわたり安定して精度よく支持するこ
とは難しく軸受部123にとって大きなマイナス要因とな
る。また、ステータ101とロータ103はシリンダ107を取
囲むレイアウトとなるため装置全体が大型化する等の虞
れがある。

そこで、この発明にあっては、シリンダの径を大きく
することができると共にしかも、軸受部に大きな負荷が
働かないようにした流体圧縮機を提供することを目的と
している。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）前記目的を達成するために、この発明にあっては、密
閉ケースと、この密閉ケース内に固定されたシリンダ
と、このシリンダ内を貫通したメインシャフトと、この
メインシャフトの偏心軸部に嵌挿され外周の一部が前記
シリンダの内周面と摺接しながら旋回する回転体と、こ
の回転体の外周面に形成され吸込口側から吐出口側へ向
かってピッチが次第に狭くなる螺旋状の溝と、この溝に
対して出入自在に嵌合されると共に前記シリンダの内周
面と摺接し合う外周面を有し前記シリンダの内周面と回
転体の外周面との間を複数の作動室に区画する螺旋状の
ブレードと、前記メインシャフトに回転動力を与える駆
動手段と、この駆動手段からの回転動力を受けて旋回運
動する前記回転体の自転を防止する自転防止機構とを備
えている。

（作用）かかる液体圧縮機によれば、密閉ケース内にシリンダ
が固着されるため、シリンダに加わる負荷が軸受部に働
くことはなく、無理なくシリンダの径を大きくすること
が可能となり作動室の大巾な拡大が図れるようになる。

（実施例）以下、第１図乃至第６図の図面を参照しながらこの発
明の一実施例を詳細に説明する。

第１図において、１は冷凍サイクルに使用される密閉
型流体圧縮機３の密閉ケースを示しており、堅型となっ
ている。密閉ケース１の一方となる下部側には冷凍サイ
クルの吸込みパイプ５が、他方となる上部側には吐出パ
イプ７がそれぞれ設けられている。密閉ケース１内のほ
ぼ上半部には駆動手段としての電動要素９が、また、下
半部には圧縮要素11がそれぞれ配設されている。

電動要素９は、密閉ケース１の内面に固定されたほぼ
環状のステータ13と、その内側に設けられた回転可能な
環状のロータ15とを有している。

ロータ15には密閉ケース１内に固着され、対向し合う
第１軸受部材17の軸受部19と、第２軸受部材21の軸受部
23とによって回転自在に軸支されたメインシャフト25が
結合固着され、このメインシャフト25は下部側となる圧
縮要素11の領域まで延長されている。

圧縮要素11はシリンダ27と、回転体29とを有し、シリ
ンダ27は前記密閉ケース１の内側面に固定支持されてい
る。

回転体29はシリンダ27の内径よりも小さく円筒状に形
成され、中心部にボス部31を有し、シリンダ27の軸方向
に沿って配置されている。回転体29のボス部31は前記メ
インシャフト25の軸心からｅだけ偏心して形成された偏
心軸部33に嵌挿されている。

メインシャフト25の偏心軸部33は第1,第２軸受部材1
7,21の各軸受部19,23によって両端支持されると共に前
記シリンダ27のほぼ中央部位に配置されている。

また、回転体29は、メインシャフト25の回転時にオル
ダム継手35により回転体29の外周面の一部がシリンダ27
の内周面27aと線接触しながら旋回運動が与えられるよ
うになっている。

オルダム継手35は、第２図に示す如くリング状に形成
され、リング上面側に一対の突起部37,37が対向して設
けられる一方、リング下面側に一対の突起部39,39が対
向して設けられている。上位側の突起部37と下位側の突
起部39は90度ずれた位置関係に配置され、上位側の突起
部37は回転体29のボス部31に設けられた第１のオルダム
受溝41内に係合している。また、下位側の突起部39は第
２軸受部材21に設けられ前記第１のオルダム受溝41と約
90度ずれて形成された第２のオルダム受溝43内に係合し
ている。

一方、回転体29の外周面には軸方向に沿って螺旋状の
溝45が形成され、螺旋状の溝45の各ピッチは吸込パイプ
５側が最大で、以下吐出パイプ７側へ向けて順次小さく
なるよう設定されている。この螺旋状の溝45には、合成
樹脂系等の弾性材料で形成された螺旋状のブレード47が
弾性力を利用して出入自在に組付けられている。ブレー
ド47の長さは前記螺旋状の溝45の長さより若干短く巾は
前記螺旋状の溝巾とほぼ同一寸法に設定されている。、
厚さは、螺旋状の溝底までの寸法より小さく設定されて
いて、この溝底までの遊び代の領域において出入（第１
図矢印イ）が可能となっている。

ブレード47の外周面はシリンダ27の内周面と摺接して
おり、シリンダ27の内周面と回転体29の外周面との間の
空間は、前記ブレード47によって複数の作動室49に仕切
られている。各作動室49は、ブレード47の隣り合う２つ
の巻き間に形成されるようになり、第３図（ｂ）に示す
如くブレード47に沿って回転体29とシリンダ27の内周面
との摺接部からつぎの摺接部まで伸びたほぼ三日月状の
領域となっている。

作動室49の容積は、シリンダ27の吸込端側（第１図下
側）が最大となっており、以下吐出端側（第１図上側）
へ向けて順次小さくなるよう設定されている。

吸込端側となる一番目の作動室49は前記吸込パイプ５
と接続連通し、冷媒ガスが途切れることなく確実に導入
されるようになっている。また、吐出端側となる最終の
作動室49は、前記第１軸受部材17に設けられた開口51を
介して前記吐出パイプ７と接続連通している。なお、第
１図において53はメインシャフト25に装着されたバラン
スウエスト、55は各軸受部19,23の潤滑を図る潤滑油を
それぞれ示している。

このように構成された流体圧縮機の動作について説明
する。

まず、電動要素９に通電するとロータ15が回転し同時
にメインシャフト25も回転する。このメインシャフト25
の回転時にオルダム継手35によって第３図から第６図に
示す如く回転体29に旋回運動が与えられる。この結果、
吸込端側の作動室49に送り込まれた冷媒ガスは吐出端側
の最終の作動室49へ向けて順次送られながら圧縮され吐
出パイプ７から外へ吐出されるようになる。この作動時
において、一番目の作動室49はシリンダ27の径を大きく
することで容積の拡大を図っているためブレード33に無
理な捩れは起きず長期間にわたり安定した作動状態が得
られるようになる。また、圧縮時、ガス力によりシリン
ダ27に加わる負荷は各軸受部19,23に働くことはない。

さらに、作動中に発生する半径方向ガス力Ｆはボス部
31を介してメインシャフト25の偏心軸部33に入力され
る。この時、偏心軸部33はガス力Ｆの発生領域内に位置
しているため回転体29に作用する曲げモーメントは小さ
く抑えられる。また、各軸受部19,23によって両端支持
されているためメインシャフト25に大きな曲げモーメン
トは発生せず安定した回転が得られるようになる。

なお、この実施例では堅型タイプとなっているが横型
タイプとして使用することも可能である。また、真空ポ
ンプとして使用してもよい。

〔発明の効果〕

以上、説明したように、この発明の流体圧縮機によれ
ば、シリンダの固定によってシリンダ径を大きくするこ
とが可能となり、ブレードを大きく捩らなくても一番目
の作動室の容積の拡大が図れるため作動能力の大巾な向
上が図れる。

また、ブレードを無理なく螺旋状の溝内に組付けるこ
とができるため、ブレードの一部分に集中荷重が作用す
るのを防ぐことができるようになり、長期間にわたり安
定した作動状態が得られる。

また、軸受部に働く負担の軽減が図れ安定した回転を
得る上で大変好ましいものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図はこの発明の一実施例を示し、第１図
は流体圧縮機全体を示す縦断面図、第２図はオルダム継
手の斜視図、第３図は、第４図、第５図、第６図は動作
説明図、第７図は従来のヘリカルブレード方式の圧縮機
全体を示す縦断面図、第８図は従来例を示した回転ロッ
ドの斜視図である。１…密閉ケース５…吸込口（吸込パイプ）７…吐出口（吐出パイプ）９…電動要素（駆動手段） 25…メインシャフト 27…シリンダ 29…回転体 33…偏心軸部 45…溝 47…ブレード 49…作動室

フロントページの続き (72)発明者平山卓也神奈川県横浜市磯子区新杉田町８株式会社東芝横浜事業所家電技術研究所内 (72)発明者及川覚静岡県富士市蓼原336 株式会社東芝富士工場内 (56)参考文献特開昭64−36990（ＪＰ，Ａ) 米国特許2401189（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F04C 18/30 - 18/352

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】密閉ケースと、この密閉ケース内に固定さ
れたシリンダと、このシリンダ内を貫通したメインシャ
フトと、このメインシャフトの偏心軸部に嵌挿され外周
の一部が前記シリンダの内周面と摺接しながら旋回する
回転体と、この回転体の外周面に形成され吸込口側から
吐出口側へ向かってピッチが次第に狭くなる螺旋状の溝
と、この溝に対して出入自在に嵌合されると共に前記シ
リンダの内周面と摺接し合う外周面を有し前記シリンダ
の内周面と回転体の外周面との間を複数の作動室に区画
する螺旋状のブレードと、前記メインシャフトに回転動
力を与える駆動手段と、この駆動手段からの回転動力を
受けて旋回運動する前記回転体の自転を防止する自転防
止機構とを備えていることを特徴とする流体圧縮機。