JP3347050B2

JP3347050B2 - ヘリカルブレード式圧縮機

Info

Publication number: JP3347050B2
Application number: JP06569298A
Authority: JP
Inventors: 政雄小津
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-03-16
Filing date: 1998-03-16
Publication date: 2002-11-20
Anticipated expiration: 2018-03-16
Also published as: JPH11257264A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば空気調和
機の冷凍サイクルを構成する圧縮機であり、特にヘリカ
ルブレード式圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、たとえば空気調和機の冷凍サイク
ルを構成する圧縮機として、ヘリカルブレード式圧縮機
が提案されている。この種の圧縮機によれば、従来のレ
シプロ式やロータリ式圧縮機におけるシール性不良など
を除去でき、比較的簡単な構成によりシール性を向上さ
せて効率のよい圧縮がなされるとともに、部品の製造お
よび組立てが容易化される。

【０００３】ヘリカルブレード式圧縮機として、具体的
な構成は２種類ある。その一方は、固定したシリンダ内
に偏心回転するローラを収容し、このローラの外周面に
螺旋状溝を形成してブレードを係合し、シリンダとロー
ラおよびブレードの間に形成される圧縮室に被圧縮流体
である冷媒ガスを導入して圧縮する構成である。

【０００４】他方は、回転するシリンダ内に偏心してロ
ーラを配置し、このローラの外周面に螺旋状溝を形成し
てブレードを係合し、シリンダの回転に同期してローラ
を回転させ、シリンダとローラおよびブレードとの間に
形成される圧縮室に冷媒ガスを導入して圧縮する構成で
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが前者の構成で
は、回転体であるローラにブレードが係合する螺旋状溝
を設けるためにローラが厚肉となって、このローラの回
転質量が大きくなる。したがって、ローラを収容するシ
リンダの肉厚も厚くなり、部品費がかさむとともに圧縮
機自体の重量の増大化を招いてしまう。

【０００６】後者の構成も、シリンダと同期して回転す
る回転体であるローラにブレードが係合する螺旋状溝を
設けるためにローラが厚肉となって、ローラの回転質量
が大きくなる。したがって、シリンダの肉厚も厚くな
り、部品費がかさむとともに圧縮機自体の重量の増大化
を招いてしまう。

【０００７】また、この種のヘリカルブレード式圧縮機
においては、特に圧縮容量の大容量化が求められてい
る。しかるに、大容量化を実現するために大型化をなす
と、ローラの質量に見合うカウンタバランサの配置スペ
ースが問題となり、かつインバータを用いて高速回転を
なすと、回転軸のベンディングによる振動増加や、軸受
けの早期摩耗および損傷の影響がある。

【０００８】そのため、いずれの構成であっても回転体
であるローラの肉厚をより薄くして回転質量を小さくす
ることが望まれているが、ここに螺旋状溝を設けるとい
う構成を採用する限り要望は満たされない。

【０００９】なお、固定したシリンダの内周面に螺旋状
溝を設けて、回転体であるローラを薄肉の筒状体とする
構成が考えられるが、上記シリンダ自体は薄肉の円筒体
であり、この内周面に螺旋状溝を設けることは極めて困
難である。

【００１０】本発明は上記事情に着目してなされたもの
であり、その目的とするところは、回転体の回転質量を
減少させ、製造性を損なうことなく圧縮容量の大容量化
の実現を図ったヘリカルブレード式圧縮機を提供するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を満足するため
第１の発明のヘリカルブレード式圧縮機は、請求項１と
して、固定された円筒体と、一端側が閉塞され、他端側
が開口される筒状体からなり、上記円筒体の外周囲を覆
って配置されたシリンダと、上記円筒体の外周面と上記
シリンダの内周面との間に介在される螺旋状のブレード
と、上記円筒体の外周面とシリンダの内周面および上記
ブレードとの間に形成される圧縮室とを備え、上記円筒
体に対してシリンダを偏心回転させることにより、上記
圧縮室に被圧縮流体を導いて圧縮することを特徴とす
る。

【００１２】請求項２として、請求項１記載のヘリカル
ブレード式圧縮機において上記円筒体は、その両端部を
貫通して端部がシリンダに連結される回転軸を枢支し、
この回転軸を回転駆動することによりシリンダを偏心回
転させることを特徴とする。

【００１３】請求項３として、請求項１および請求項２
のいずれかに記載のヘリカルブレード式圧縮機において
上記回転軸は、その一部に偏心したクランク孔部を備
え、上記シリンダの閉塞面に上記クランク孔部に係合す
るドライブ軸が突設され、回転軸の回転にともなってク
ランク孔部とドライブ軸を介してシリンダを偏心回転さ
せることを特徴とする。

【００１４】請求項４として、請求項１および請求項２
のいずれかに記載のヘリカルブレード式圧縮機において
上記回転軸は、その一部に偏心したクランク部を備え、
上記シリンダの閉塞面に上記クランク部を枢支する軸受
け部が一体に設けられ、回転軸の回転にともなってクラ
ンク部と軸受け部を介してシリンダを偏心回転させるこ
とを特徴とする。

【００１５】請求項５として、請求項１記載のヘリカル
ブレード式圧縮機において上記円筒体とシリンダおよび
ブレードなどから圧縮機構部が構成され、この圧縮機構
部はケース内に収容され、上記円筒体にはフレームが一
体に設けられ、このフレームは上記ケースに固定支持さ
れることを特徴とする。

【００１６】請求項６として、請求項５記載のヘリカル
ブレード式圧縮機において上記フレームは、上記ケース
内を高圧側と低圧側に仕切ることを特徴とする。請求項
７として、請求項６記載のヘリカルブレード式圧縮機に
おいて上記円筒体とシリンダおよびブレードとで構成さ
れる圧縮機構部はケース内高圧側に配置され、上記シリ
ンダは、その開口端側の周部に沿って鍔部が一体に設け
られ、この鍔部面がスラスト面となることを特徴とす
る。

【００１７】請求項８として、請求項６記載のヘリカル
ブレード式圧縮機におい上記円筒体とシリンダおよびブ
レードとで構成される圧縮機構部はケース内の低圧側に
配置され、上記シリンダはシリンダカバーで覆われるこ
とを特徴とする。

【００１８】上記目的を満足するため第２の発明のヘリ
カルブレード式圧縮機は、請求項９として、固定された
円筒体と、一端側が閉塞され、他端側が開口される筒状
体からなり、上記円筒体の外周囲を覆って配置された可
動シリンダと、一端が閉塞され、他端側が開口される筒
状体からなり、上記可動シリンダの外周囲を覆って配置
された固定シリンダと、上記円筒体の外周面と上記可動
シリンダの内周面との間に介在される螺旋状の内側ブレ
ードと、上記円筒体の外周面と可動シリンダの内周面お
よび上記内側ブレードとの間に形成される内側圧縮室
と、上記可動シリンダの外周面と固定シリンダの内周面
との間に介在される螺旋状の外側ブレードと、上記可動
シリンダの外周面と固定シリンダの内周面および上記外
側ブレードとの間に形成される外側圧縮室とを備え、上
記円筒体に対して可動シリンダを偏心回転させることに
より、上記内側圧縮室と外側圧縮室それぞれに被圧縮流
体を導いて圧縮することを特徴とする。

【００１９】請求項１０として、請求項９記載のヘリカ
ルブレード式圧縮機において上記円筒体は、その両端部
を貫通する回転軸を枢支し、この回転軸は一部に偏心ク
ランク部を備え、上記シリンダの閉塞面には、この偏心
クランク部を枢支する軸受け部が一体に設けられ、回転
軸の回転にともなって偏心クランク部と軸受け部を介し
て可動シリンダを偏心回転させることを特徴とする。

【００２０】請求項１１として、請求項９および請求項
１０のいずれかに記載のヘリカルブレード式圧縮機にお
いて上記内側ブレードと外側ブレードは、互いに約１８
０度位置をずらして配置されることを特徴とする。

【００２１】請求項１２として、請求項９ないし請求項
１１のいずれかに記載のヘリカルブレード式圧縮機にお
いて上記内側ブレードと外側ブレードは、内側圧縮室と
外側圧縮室における被圧縮流体吸込み量が同一となるよ
う、互いのピッチもしくは螺旋角が同一に形成されるこ
とを特徴とする。

【００２２】請求項１３として、請求項９ないし請求項
１１のいずれかに記載のヘリカルブレード式圧縮機にお
いて上記可動シリンダには、内側圧縮室と外側圧縮室と
を連通するバランス用孔部が設けられることを特徴とす
る。

【００２３】請求項１４として、請求項９および請求項
１０のいずれかに記載のヘリカルブレード式圧縮機にお
いて上記円筒体の上面もしくは上記可動シリンダ閉塞面
をスラスト面とすることを特徴とする。

【００２４】請求項１５として、請求項９ないし請求項
１４記載のヘリカルブレード式圧縮機において上記内側
ブレードは円筒体の外周面に設けられる螺旋状溝に係合
され、上記外側ブレードは固定シリンダの内周面に設け
られる螺旋状溝に係合されることを特徴とする。

【００２５】請求項１６として、請求項９ないし請求項
１４記載のヘリカルブレード式圧縮機において上記内側
ブレードは円筒体の外周面に設けられる螺旋状溝に係合
され、上記外側ブレードは可動シリンダの外周面に設け
られる螺旋状溝に係合されることを特徴とする。

【００２６】請求項１７として、請求項９ないし請求項
１４記載のヘリカルブレード式圧縮機において上記内側
ブレードは可動シリンダの内周面に設けられる螺旋状溝
に係合され、上記外側ブレードは可動シリンダの外周面
に設けられる螺旋状溝に係合されることを特徴とする。

【００２７】請求項１８として、請求項９ないし請求項
１４記載のヘリカルブレード式圧縮機において上記内側
ブレードは可動シリンダの内周面に設けられる螺旋状溝
に係合され、上記外側ブレードは固定シリンダの内周面
に設けられる螺旋状溝に係合されることを特徴とする。

【００２８】このような課題を解決する手段を採用する
ことにより、第１の発明では、回転体の回転質量を低減
して大容量化を図れる。第２の発明では、回転体の回転
質量を低減して大容量化を図れるとともに、２シリンダ
化による圧縮容量をさらに増大化する。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施の形態について説明する。図１は、第１の発明のヘ
リカルブレード式の圧縮機を示す。この圧縮機は、密閉
ケース１内に回転軸２を介して連結される圧縮機構部３
と、電動機部４が収容されてなる。

【００３０】上記圧縮機構部３は上部側に配置され、電
動機部４は下部側に配置される。この電動機部４の下端
部からさらに下方へ回転軸２一部が突出していて、密閉
ケース１の内底部に形成される油溜り部５の潤滑油中に
浸漬されている。

【００３１】また、上記密閉ケース１の上部側には吐出
冷媒管６が接続され、かつ中間部側には吸込み冷媒管７
が接続される。上記吐出冷媒管６から吸込み冷媒管７に
亘って順次、凝縮器８と、膨張弁９と、蒸発器１０とが
接続され、これらでたとえば空気調和機の冷凍サイクル
が構成される。

【００３２】つぎに、上記圧縮機構部３について詳述す
る。図中１１は、上部が小径で、下部が大径に形成され
る円筒体であって、この小径部１１ａの周面と上端面は
後述するシリンダ１２によって覆われる。大径部（以
下、フレームと呼ぶ）１１ｂは、円板状であって、その
直径が上記密閉ケース１内径とほぼ同一に形成され、密
閉ケース１内周面に嵌合の上、密閉ケース１外周側から
溶接手段により密閉ケース１に取付け固定される。すな
わち、フレーム１１ｂは密閉ケース１内部を上下に仕切
る。

【００３３】フレーム１１ｂの下端面一部は下方に突出
していて、この突出部を含む円筒体１１の中心軸に沿っ
て枢支孔部１３が設けられ、回転軸２の主軸部２ａが挿
入されかつ回転自在に枢支される。

【００３４】そして、枢支孔部１３の上端には凹陥状の
偏心軸受け部１４が設けられる。上記回転軸主軸部２ａ
の上端には、主軸部２ａの中心軸とは偏心したクランク
部２ｂが一体に連設され、上記偏心軸受け部１４に枢支
される。

【００３５】上記シリンダ１２は、下面部が開口してい
て断面略ハット状に形成され、その深さ寸法である上端
閉塞面１２ａの内側から下端の鍔部１２ｂ下面までの寸
法は、上記円筒体小径部１１ａの高さ寸法よりわずかに
大である。したがって、シリンダ１２が円筒体小径部１
１ａを覆った状態で、鍔部１２ｂ下面が円筒体フレーム
１１ｂの上面に載る。

【００３６】シリンダ閉塞面１２ａには、その中心部に
ドライブ軸１５が係合する取付け用孔１２ｃが設けられ
る。ドライブ軸１５は、その上端の鍔部１５ａがシリン
ダ閉塞面１２ａ上に載り、鍔部１５ａと一体の軸部１５
ｂがシリンダ１２内に突出している。換言すればドライ
ブ軸１５はシリンダ閉塞面１２ａに吊持される。

【００３７】ドライブ軸１５の軸部１５ａは回転軸クラ
ンク部２ｂの上端面から設けられるクランク孔部１６に
回転自在に軸支される。このことから、円筒体１１に枢
支される回転軸２が回転することにより、回転軸クラン
ク部２ｂとドライブ軸１５を介してシリンダ１２が偏心
回転するようになっている。そして、シリンダ鍔部１２
ｂ下面が円筒体フレーム１１ｂ上面に載るところから、
シリンダ鍔部１２ｂ下面がスラスト面となってフレーム
１１ｂに摺接する。

【００３８】円筒体小径部１１ａの上面で、かつ偏心軸
受け部１４の周囲に沿ってシールリング１７が係合され
るシールリング溝１８が設けられる。上記シールリング
１７は円筒体小径部１１ａの上端面から突出していて、
上記シリンダ閉塞面１２ａに接触し、この内外部分のシ
ールをなす。

【００３９】シリンダ１２が偏心回転する時に、シリン
ダ鍔部１２ｂが接触しない位置を選択して、円筒体フレ
ーム１１ｂ上面にピン２０が設けられている。一方、シ
リンダ鍔部１２ｂ上における上記ピン２０の近傍位置に
もピン２１が設けられていて、互いのピン２０，２１間
にアーム２２が架設され、これらで自転止め機構２３が
構成される。すなわち、回転軸２の回転に伴うシリンダ
１２の偏心回転の転運動を許容し、自転運動を阻止する
ようになっている。

【００４０】上記円筒体小径部１１ａの周面には、この
下部側から上部側に亘って、徐々にピッチが小となる螺
旋状の溝２４が設けられる。この螺旋状溝２４には、螺
旋状のブレード２５が出入り自在に係合される。

【００４１】上記ブレード２５は、たとえばフッ素樹脂
材から成形され、極めて平滑な素材が選択される。この
内径寸法は、円筒体小径部１１ａ直径よりも大に形成さ
れ、強制的に直径を縮小した状態で螺旋状溝２４に嵌め
込まれている。その結果、ブレード２５が円筒体小径部
１１ａごとシリンダ１２内に組み込まれた状態で、ブレ
ード２５の外周面が常にシリンダ１２の内周面に弾性的
に当接するよう膨出変形する。

【００４２】そして、シリンダ１２の偏心回転に伴っ
て、シリンダ１２内周面と円筒体小径部１１ａとの転接
部位は、円筒体小径部１１ａの周方向に沿って漸次移動
する。上記ブレード２５は転接部位が接近するのに伴っ
て螺旋状溝２４内に没入し、転接部と対向した位置でブ
レード２５外周面は円筒体小径部１１ａ周面と完全に同
一面となる。

【００４３】転接部位が通過すれば、ここからの距離に
応じてブレード２５は螺旋状溝２４から突出し、転接部
位とは軸心を介して１８０度対向する部位で、ブレード
２５の突出長さが最大になる。このあとは、再び転接部
位に接近していくので、上述の作用を繰り返えすことと
なる。

【００４４】また、円筒体小径部１１ａとシリンダ１２
とを径方向に断面してみると、円筒体小径部１１ａに対
してシリンダ１２が偏心して覆い、かつ円筒体小径部１
１ａの周面一部にシリンダ１２内周部が転接状態にある
ところから、これら円筒体小径部１１ａとシリンダ１２
内周面との間に三日月状の空間部が形成される。

【００４５】この空間部を軸方向に沿ってみると、螺旋
状溝２４にブレード２５が係合され円筒体小径部１１ａ
周面にシリンダ１２内周部が転接しているので、円筒体
小径部１１ａとシリンダ１２内周面との間はブレード２
５によって連続した複数の空間部に仕切られる。これら
空間部を圧縮室２６と呼ぶ。上記螺旋状溝２４のピッチ
の設定から、各圧縮室２６の容積は下部側圧縮室２６か
ら上部側圧縮室２６に亘って徐々に小となっている。

【００４６】一方、円筒体フレーム１１ｂには、その上
下面に亘って導入案内ポート２７が貫通して設けられ
る。この導入案内ポート２７の位置は、シリンダ１２が
偏心回転しても外部には露出しない位置が選択される。

【００４７】また、シリンダ閉塞面１２ａには導出案内
ポート２８が設けられていて、閉塞面１２ａ内部である
最上端圧縮室２６と閉塞面１２ａ外部である密閉ケース
１内部とを連通する。

【００４８】円筒体フレーム１１ｂには、シリンダ１２
が偏心回転をなしても、この鍔部１２ｂに覆われない位
置を選択して油戻し孔３０が、フレーム１１ｂの上下面
を貫通して設けられる。油溜り部５の潤滑油中に浸漬す
る回転軸２の下端部には油パイプ３１が突設される。回
転軸主軸部２ａの軸心に沿って油パイプ３１とほぼ同一
直径の油孔３２が設けられていて、油パイプ３１に連通
する。

【００４９】上記油孔３２中途部と回転軸主軸部２ａ周
面とは油案内用横孔３３によって連通される。そして、
円筒体小径部１１ａには、回転軸２の回転に伴って油案
内用横孔３３が間欠的に対向する油排出用横孔３４が、
枢支孔部１３周面から小径部１１ａ周面に亘って貫通し
て設けられる。

【００５０】上記油孔３２の上端は、回転軸クランク部
２ｂに設けられるクランク孔部１６近傍位置まで延出さ
れていて、油孔３２上端とクランク孔部１６とは小径の
油案内孔３５によって連通される。

【００５１】回転軸主軸部２ａで、円筒体枢支孔部１３
に枢支される部位周面には、油溝３６が螺旋状に設けら
れる。また、上記ドライブ軸１５の回転軸クランク孔部
１６に係合する部位周面にも油溝３７が螺旋状に設けら
れる。

【００５２】上記電動機部４は、回転軸主軸部２ａに嵌
着されるロータ４０と、このロータ４０の周面に狭小の
間隙を介して対向し、上記密閉ケース１の内周面に嵌着
されるステータ４１とから構成される。

【００５３】このようにして構成されるヘリカルブレー
ド式圧縮機であり、電動機部４に通電してロータ４０と
ともに回転軸２を一体に回転駆動する。回転軸２の回転
力は、クランク部２ｂとドライブ軸１５を介してシリン
ダ１２に伝達される。自転止め機構２３が作用してシリ
ンダ１２の自転を規制するので、シリンダ１２は偏心回
転の公転運動をなす。

【００５４】上記シリンダ１２の偏心回転に伴って、シ
リンダ１２の円筒体小径部１１ａ周面に対する転接位置
が周方向に漸次移動し、ブレード２５は螺旋状溝２４に
対して出入りしながら円筒体小径部１１ａの径方向に突
没移動する。

【００５５】これらの一連の作動により、蒸発器１０か
ら低圧の冷媒ガスが吸込み冷媒管７を介して密閉ケース
１内に吸込まれる。密閉ケース１内は円筒体フレーム１
１ｂによって上下に仕切られ、この下部側に吸込み冷媒
管７が接続されるところから、密閉ケース１内下部に低
圧ガスが充満する低圧室４２が形成される。

【００５６】この低圧室４２に充満する冷媒ガスは、導
入案内ポート２７を介して最下端の圧縮室２６に導かれ
る。そして、シリンダ１２の偏心回転に伴って上部側の
圧縮室２６へ順次移送される。

【００５７】上記各圧縮室２６の容積が下部側から上部
側に亘って順次縮小しているので、冷媒ガスは各圧縮室
２６を順次移送される間に圧縮され、最上端の圧縮室２
６において所定圧まで高圧化する。

【００５８】この圧縮室２６内の高圧ガスは、導出案内
ポート２８を介して密閉ケース１内に吐出される。すな
わち、高圧ガスは円筒体フレーム１１ｂによって仕切ら
れる密閉ケース１上部室に充満し、このことからここを
高圧室４３と呼ぶ。

【００５９】換言すれば、円筒体フレーム１１ｂは密閉
ケース１内を低圧室４２と高圧室４３とに仕切ることに
なり、電動機部４は低圧室４２に位置し、圧縮機構部３
は高圧室４３に位置する。また、冷媒吐出管６は高圧室
４３に連通しているので、高圧室４３に充満する高圧ガ
スは冷媒吐出管６から凝縮器８へ吐出されて、周知の冷
凍サイクル作用が行われる。

【００６０】シリンダ１２の偏心回転にともない、高圧
室４３に充満する高圧ガスによってシリンダ鍔部１２ｂ
が円板状フレーム１１ｂに押付けられ、シリンダ鍔部１
２ｂ下面がスラスト面となってフレーム１１ｂに摺接す
る。

【００６１】回転軸２の回転に伴って、油溜り部５の潤
滑油を油パイプ３１から吸上げて油孔３２などに導き、
たとえば回転軸主軸部２ａと円筒体枢支孔部１３などの
各摺接面に給油して、これら部分の円滑な運動を保証す
る。給油した後の潤滑油は再び油溜り部５に戻され、上
述の経路を循環する。

【００６２】このようなヘリカルブレード式圧縮機によ
れば、シリンダ１２を回転体とし、ここにはブレード２
５が係合する螺旋状溝２４を設けない構成としたから、
シリンダ１２の肉厚を強度剛性の許容する範囲内で極端
に薄くでき、よってこの回転質量が低減化し、振動発生
の要因となる不釣合質量が小さくなる。

【００６３】すなわち、ヘリカルブレード式圧縮機とし
て圧縮容量を大容量化しても、大きな不釣合は発生し難
い状態となり、振動が小さくてすみ信頼性の向上を図れ
ることとなる。

【００６４】なお、上述の構成では、円筒体フレーム１
１ｂの上部側に圧縮機構部３を配置し下部側に電動機部
を４配置したが、これに限定されるものではなく、図２
に示すように、円筒体フレーム１１ｂの下部側に圧縮機
構部３を配置し、上部側にここでは図示しない電動機部
を配置するようにしてもよい。

【００６５】この構成では、円筒体フレーム１１ｂにシ
リンダカバー１１Ａを一体に備えてシリンダ１２を覆う
構成となす。このシリンダカバー１１Ａは油溜り部５の
潤滑油中に浸漬することになるが、シリンダ１２の偏心
回転に伴う潤滑油の攪拌を防止し、かつ導出案内ポート
２８から導出される高圧ガスを潤滑油から隔離してフレ
ーム１１ｂの上部空間である高圧室４３に導く際のマフ
ラ効果も有する。

【００６６】また、基本構成を変更しない範囲内で、以
下のようなヘリカルブレード式圧縮機の採用も可能であ
る。すなわち、ここでは２シリンダを備えたヘリカルブ
レード式圧縮機を説明する。

【００６７】図３に示すように、圧縮機構部３Ａは下部
側に、電動機部４は上部側に配置され、これらは回転軸
２Ａを介して連設される。圧縮機構部３Ａにおいて、回
転軸２Ａの主軸部２ａは円筒体１１Ｂの軸心に沿って設
けられる枢支孔部１３に枢支される。

【００６８】円筒体フレーム１１ｂは密閉ケース１内周
部に取付け固定され、密閉ケース内を上下に仕切ってい
る。円筒体１１Ｂの小径部１１ａがフレーム１１ｂの下
部側に位置し、この周面に第１の螺旋状溝２４Ａが設け
られる。この第１の螺旋状溝２４Ａは上部側から下部側
に亘ってピッチが小さくなり、内側ブレード２５Ａが係
合する。

【００６９】円筒体小径部１１ａの周面と下面を覆うよ
うに可動シリンダ１２Ａが配置され、さらにこの可動シ
リンダ１２Ａの周面と下面を覆うように固定シリンダ１
２Ｂが配置される。換言すれば、可動シリンダ１２Ａは
円筒体１１Ｂと固定シリンダ１２Ｂとの間に介在され
る。

【００７０】固定シリンダ１２Ｂの上端部は開口してお
り、この外周に沿って鍔部１２ｃが一体に設けられ、取
付け具４５を介して円筒体フレーム１１ｂに取付け固定
される。そして、固定シリンダ１２Ｂの上端開口部周縁
に沿って凹状のスラスト受け部４６が設けられていて、
上記可動シリンダ１２Ａの上端開口部周縁に沿って設け
られる係止用鍔部１２ｄが支持される。

【００７１】回転軸主軸部２ａの下端には、この中心軸
とは偏心したクランク部２ｃが一体に設けられていて、
可動シリンダ１２Ａの下端閉塞面１２ｅに設けられる軸
受け部４７に回転自在に枢支される。

【００７２】そして、可動シリンダ１２Ａと円筒体１１
Ａとの間、もしくは可動シリンダ１２Ａと固定シリンダ
１２Ｂとの間には、ここでは図示しないが、可動シリン
ダ１２Ａの自転を規制し、公転を許容する自転止め機構
が設けられる。

【００７３】このことから、回転軸２の回転に伴ってク
ランク部２ｃを介して可動シリンダ１２Ａが偏心回転す
る。可動シリンダ１２Ａは、その内周面一部が円筒体１
１Ｂの小径部１１ａ一部に接触するとともに、この接触
部と１８０度対向する外周面一部が固定シリンダ１２Ｂ
の内周面一部に接触する。

【００７４】固定シリンダ１２Ｂの内周面には第２の螺
旋状溝２４Ｂが設けられ、ここに外側ブレード２５Ｂが
係合される。この第２の螺旋状溝２４Ｂも、上記第１の
螺旋状溝２４Ａと同様、上部側から下部側に亘って漸次
ピッチが小に形成されていて、互いに同一のピッチもし
くは螺旋角に設計されている。

【００７５】円筒体小径部１１ａと可動シリンダ１２Ａ
および内側ブレード２５Ａとで内側圧縮室２６Ａが形成
され、可動シリンダ１２Ａと固定シリンダ１２Ｂおよび
外側ブレード２５Ｂとで外側圧縮室２６Ｂが形成され
る。

【００７６】吸込み冷媒管７は密閉ケース１を貫通する
とともに円筒体フレーム１１ｂ周面から中心軸方向に向
かって設けられる導入案内用孔４８に挿入し嵌着され
る。この吸込み冷媒管７の挿入端面は導入案内用孔４８
の最深部と間隙を存していて、この間隙部と内，外側圧
縮室２６Ａ，２６Ｂと連通する吸込み案内ポート４９が
設けられる。

【００７７】可動シリンダ１２Ａの下端閉塞面１２ｅに
は導出案内ポート５０が設けられる一方、固定シリンダ
１２Ｂの下部周壁に第１の導出案内孔５１が貫通して設
けられ、ここに導出案内パイプ５２の一端部が嵌着され
る。

【００７８】導出案内パイプ５２はＬ字状に折曲されて
いて、この立上がり他端部は円筒体フレーム１１ｂおよ
び固定シリンダ取付け鍔部１２ｃに亘って上下に貫通し
て設けられる第２の導出案内孔５３に嵌着される。した
がって、外側圧縮室２６Ｂと円筒体フレーム１１ｂの上
部側密閉ケース１内部は導出案内パイプ５２を介して連
通することになる。

【００７９】上記回転軸クランク部２ｃ下面から油パイ
プ３１が突設されていて、固定シリンダ１２Ｂの下部閉
塞面１２ｆに設けられる孔部５４を介して下方に突出し
ている。回転軸２Ａには、上記油パイプ３１と連通する
図示しない油案内路が設けられていて、回転軸２Ａの回
転に伴って油溜り部５の潤滑油を吸上げて各摺動部に給
油できるようになっている。

【００８０】密閉ケース１の上端部には吐出冷媒管６が
接続され、凝縮器８と、膨張弁９と、蒸発器１０を介し
て吸込み冷媒管７と連通する冷凍サイクルが構成され
る。また、上記電動機部４は、回転軸２Ａに嵌着される
ロータ４０と、この外周面と狭小の間隙を存して対向し
密閉ケース１内周面に嵌着されるステータ４１とから構
成される。

【００８１】電動機部４に通電して回転軸２Ａを回転駆
動すると、クランク部２ｃが偏心回転して可動シリンダ
１２Ａを偏心回転させる。可動シリンダ１２Ａは、その
内周面と外周面でかつ１８０度対向する部位が常に円筒
体小径部１１ａ周面と固定シリンダ１２Ｂ内周面とに転
接し、内，外側ブレード２５Ａ，２５Ｂとの間に形成さ
れる内，外側圧縮室２６Ａ，２６Ｂは互いに１８０度位
置がずれる。

【００８２】蒸発器１０から低圧の冷媒ガスが吸込み冷
媒管７を介して圧縮機に吸い込まれ、吸込み案内ポート
４９を介して直接、内側圧縮室２６Ａと外側圧縮室２６
Ｂとに導入される。

【００８３】可動シリンダ１２Ａの構成と作用から、低
圧ガスは内側圧縮室２６Ａと外側圧縮室２６Ｂとに交互
に導入され、かつ第１，第２の螺旋状溝２４Ａ，２４Ｂ
のピッチもしくは螺旋角を同一としたので、ガスの吸込
み量は内，外側圧縮室２６Ａ，２６Ｂにおいて同一とな
る。

【００８４】低圧ガスは各圧縮室２６Ａ，２６Ｂの上部
側から下部側に移送されるにしたがって圧縮され、最下
端の圧縮室２６Ａ，２６Ｂで所定圧まで高圧化される。
内側圧縮室２６Ａの高圧ガスは導出案内ポート５０から
可動シリンダ１２Ａ外部へ導出され、外側圧縮室２６Ｂ
から導出される高圧ガスと合流する。

【００８５】これらの合流した高圧ガスは導出案内パイ
プ５２に導かれ、この開口端から導出される。すなわ
ち、導出案内パイプ５２が開口する円筒体フレーム１１
ｂの上部側である高圧室４３に導出される。一旦、高圧
室４３に充満した高圧ガスは吐出冷媒管６から吐出さ
れ、凝縮器８に導かれて冷凍サイクルを構成する。

【００８６】このような構成のヘリカルブレード式圧縮
機を採用すれば、密閉ケース１をさほど大型化すること
もなく、いわゆる２シリンダと同様の大圧縮容量を得ら
れる。しかも、基本的に回転体である可動シリンダ１２
Ａの薄肉化を実現でき、この回転質量が増大することが
なく、振動の発生を抑制できるという有利な条件は変更
しないですむ。

【００８７】図４に示すようなヘリカルブレード式圧縮
機であってもよい。基本的には、円筒体１１Ｂと固定シ
リンダ１２Ｂとの間に後述する可動シリンダ１２Ｃを介
在させて、これを偏心回転させることは変わりがないの
で、先に図３で説明した構成部品と同一部品については
同番号を付して新たな説明は省略する。

【００８８】可動シリンダ１２Ｃの上端部は、単に開口
していればよい。したがって、固定シリンダ１２Ｂの上
端開口部には吸込み案内ポート４９だけを設ければ良
く、先に説明した圧縮機と比較して製造性の向上と、部
品材料費の低減を得られる。

【００８９】可動シリンダ１２Ｃのガス導入部としての
開口端は、この外側においても固定シリンダ１２Ｂに囲
まれ低圧側であるから、ガスリークは発生しない。そし
て、可動シリンダ１２Ｃのスラスト受けを可動シリンダ
１２Ｃ開口端と円筒体１１Ｂ下端に設けることで、可動
シリンダ１２Ｃの円滑な偏心回転が保証される。

【００９０】可動シリンダ１２Ｃの開口端は内側圧縮室
２６Ａと外側圧縮室２６Ｂとが繋がるように開放するの
で、冷媒ガスの吸込み効率の向上を得られる。また、可
動シリンダ１２Ｃの周壁に複数のバランス用孔部３９を
設けたので、内側圧縮室２６Ａと外側圧縮室２６Ｂとの
同一圧力の圧縮室とが連通されることになり、一方の圧
縮室が過圧縮状態になったときは、他方の圧縮室にガス
が逃げて圧力の均一化を得られる。

【００９１】なお、これまで説明した可動シリンダ１２
Ａないし１２Ｃは、全て螺旋状溝２４Ａ，２４Ｂが設け
られていないことを特徴としたが、これに限定されるも
のではなく、以下のように螺旋状溝を設けた構成であっ
てもよい。

【００９２】図５に示すように、円筒体小径部１１Ｂ周
面に内側ブレード２５Ａが係合する螺旋状溝２４Ａが設
けられることは変わりがないが、外側ブレード２５Ｂが
係合する螺旋状溝２４Ｂは可動シリンダ１２Ｄの外周面
に設けられる。

【００９３】したがって、固定シリンダ１２Ｅには何ら
の螺旋状溝を備える必要がないから、この肉厚を薄くで
きる。また、可動シリンダ１２Ｄの外周面に螺旋状溝２
４Ｂを設けるのであるから、図３および図４で説明した
ように固定シリンダ１２Ｂの内周面に螺旋状溝２４Ｂを
設ける加工と比較して容易にすみ工数の低減を得る。

【００９４】図６に示すように、円筒体１１Ｃと固定シ
リンダ１２Ｅは、それぞれ螺旋状溝を備えておらず、代
わって可動シリンダ１２Ｆの内周面に内側ブレード２５
Ａが係合する第１の螺旋状溝２４Ａが設けられ、かつこ
の外周面に外側ブレード２５Ｂが係合する第２の螺旋状
溝２４Ｂが設けられる。

【００９５】この場合、第１，第２の螺旋状溝２４Ａ，
２４Ｂが可動シリンダ１２Ｆ内外径で干渉しないよう位
相をずらすことは当然であり、結果として、可動シリン
ダ１２Ｆが先に説明したものよりも厚肉となるけれど
も、ここに２つの螺旋状溝２４Ａ，２４Ｂを設けること
により重量の増大の影響は極力抑制でき、回転質量の増
大化を阻止できる。

【００９６】図７は、第１，第２の螺旋状溝２４Ａ，２
４Ｂを備えた可動シリンダ１２Ｆと、圧縮機構部３Ｂ全
体を示す。先に説明したものと同一部品については同番
号を付して新たな説明は省略する。

【００９７】固定シリンダ１２Ｅを薄肉化できるととも
に、円筒体１１Ｃと固定シリンダ１２Ｅとは螺旋状溝が
ないので、一体成形して同心加工ができ高精度化を保持
する。この場合、必然的に固定シリンダ１２Ｅの下端は
開口するが、ここに蓋体５５を設けて閉塞すればよい。

【００９８】図８に示すように、可動シリンダ１２Ｇの
内周面に内側ブレード２４Ａが係合する第１の螺旋状溝
２５Ａを設け、固定シリンダ１２Ｈの内周面に外側ブレ
ード２４Ｂが係合する第２の螺旋状溝２５Ｂを設けても
よい。この場合、可動シリンダ１２Ｇと固定シリンダ１
２Ｈの厚肉化と重量の増大を極力抑制できる。

【００９９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のヘリカル
ブレード式圧縮機によれば、回転体を薄肉化してこの回
転質量を減少させ、製造性を損なうことなく大圧縮容量
化の実現を得られるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の一実施の形態に係わる、冷凍サイ
クルを構成するヘリカルブレード式圧縮機の断面図。

【図２】他の実施の形態の、圧縮機一部の断面図。

【図３】第２の発明の一実施の形態に係わる、冷凍サイ
クルを構成するヘリカルブレード式圧縮機の断面図。

【図４】他の実施の形態の、圧縮機構部の断面図。

【図５】さらに他の実施の形態の、圧縮機構部一部の断
面図。

【図６】さらに他の実施の形態の、圧縮機構部一部の断
面図。

【図７】同実施の形態の、圧縮機構部の断面図。

【図８】さらに他の実施の形態の、圧縮機構部の断面
図。

【符号の説明】

１１…円筒体、１２…シリンダ、２５…ブレード、２６…圧縮室、３…圧縮機構部、２…回転軸、１２ｂ…（シリンダの）鍔部、１６…クランク孔部、１５…ドライブ軸、２ｂ…クランク部、１４…偏心軸受け部、１１ｂ…フレーム、４３…高圧室、４２…低圧室、１１Ａ…シリンダカバー、１１Ｂ…円筒体、１２Ａ…可動シリンダ、１２Ｂ…固定シリンダ、２４Ａ…第１の螺旋状溝、２５Ａ…内側ブレード、２６Ａ…内側圧縮室、２４Ｂ…第２の螺旋状溝、２５Ｂ…外側ブレード、２６Ｂ…外側圧縮室。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】固定された円筒体と、一端側が閉塞され、
他端側が開口される筒状体からなり、上記円筒体の外周
囲を覆って配置されたシリンダと、上記円筒体の外周面と上記シリンダの内周面との間に介
在される螺旋状のブレードと、上記円筒体の外周面とシリンダの内周面および上記ブレ
ードとの間に形成される圧縮室とを備え、上記円筒体に対してシリンダを偏心回転させることによ
り、上記圧縮室に被圧縮流体を導いて圧縮することを特
徴とするヘリカルブレード式圧縮機。
【請求項２】上記円筒体は、その両端部を貫通して端部
がシリンダに連結される回転軸を枢支し、この回転軸を
回転駆動することによりシリンダを偏心回転させること
を特徴とする請求項１記載のヘリカルブレード式圧縮
機。
【請求項３】上記回転軸は、その一部に偏心したクラン
ク孔部を備え、上記シリンダの閉塞面に上記クランク孔
部に係合するドライブ軸が突設され、回転軸の回転にと
もなってクランク孔部とドライブ軸を介してシリンダを
偏心回転させることを特徴とする請求項１および請求項
２のいずれかに記載のヘリカルブレード式圧縮機。
【請求項４】上記回転軸は、その一部に偏心したクラン
ク部を備え、上記シリンダの閉塞面に上記クランク部を
枢支する軸受け部が一体に設けられ、回転軸の回転にと
もなってクランク部と軸受け部を介してシリンダを偏心
回転させることを特徴とする請求項１および請求項２の
いずれかに記載のヘリカルブレード式圧縮機。
【請求項５】上記円筒体とシリンダおよびブレードなど
から圧縮機構部が構成され、この圧縮機構部はケース内
に収容され、上記円筒体にはフレームが一体に設けら
れ、このフレームは上記ケースに固定支持されることを
特徴とする請求項１記載のヘリカルブレード式圧縮機。
【請求項６】上記フレームは、上記ケース内を高圧側と
低圧側に仕切ることを特徴とする請求項５記載のヘリカ
ルブレード式圧縮機。
【請求項７】上記円筒体とシリンダおよびブレードとで
構成される圧縮機構部はケース内高圧側に配置され、上
記シリンダは、その開口端側の周部に沿って鍔部が一体
に設けられ、この鍔部面がスラスト面となることを特徴
とする請求項６記載のヘリカルブレード式圧縮機。
【請求項８】上記円筒体とシリンダおよびブレードとで
構成される圧縮機構部はケース内の低圧側に配置され、
上記シリンダはシリンダカバーで覆われることを特徴と
する請求項６記載のヘリカルブレード式圧縮機。
【請求項９】固定された円筒体と、一端側が閉塞され、他端側が開口される筒状体からな
り、上記円筒体の外周囲を覆って配置された可動シリン
ダと、一端が閉塞され、他端側が開口される筒状体からなり、
上記可動シリンダの外周囲を覆って配置された固定シリ
ンダと、上記円筒体の外周面と上記可動シリンダの内周面との間
に介在される螺旋状の内側ブレードと、上記円筒体の外周面と可動シリンダの内周面および上記
内側ブレードとの間に形成される内側圧縮室と、上記可動シリンダの外周面と固定シリンダの内周面との
間に介在される螺旋状の外側ブレードと、上記可動シリンダの外周面と固定シリンダの内周面およ
び上記外側ブレードとの間に形成される外側圧縮室とを
備え、上記円筒体に対して可動シリンダを偏心回転させること
により、上記内側圧縮室と外側圧縮室それぞれに被圧縮
流体を導いて圧縮することを特徴とするヘリカルブレー
ド式圧縮機。
【請求項１０】上記円筒体は、その両端部を貫通する回
転軸を枢支し、この回転軸は一部に偏心クランク部を備え、上記シリンダの閉塞面には、この偏心クランク部を枢支
する軸受け部が一体に設けられ、回転軸の回転にともなって偏心クランク部と軸受け部を
介して可動シリンダを偏心回転させることを特徴とする
請求項９記載のヘリカルブレード式圧縮機。
【請求項１１】上記内側ブレードと外側ブレードは、互
いに約１８０度位置をずらして配置されることを特徴と
する請求項９および請求項１０のいずれかに記載のヘリ
カルブレード式圧縮機。
【請求項１２】上記内側ブレードと外側ブレードは、内
側圧縮室と外側圧縮室における被圧縮流体吸込み量が同
一となるよう、互いのピッチもしくは螺旋角が同一に形
成されることを特徴とする請求項９ないし請求項１１の
いずれかに記載のヘリカルブレード式圧縮機。
【請求項１３】上記可動シリンダには、内側圧縮室と外
側圧縮室とを連通するバランス用孔部が設けられること
を特徴とする請求項９ないし請求項１１のいずれかに記
載のヘリカルブレード式圧縮機。
【請求項１４】上記円筒体の上面もしくは上記可動シリ
ンダ閉塞面をスラスト面とすることを特徴とする請求項
９および請求項１０のいずれかに記載のヘリカルブレー
ド式圧縮機。
【請求項１５】上記内側ブレードは円筒体の外周面に設
けられる螺旋状溝に係合され、上記外側ブレードは固定シリンダの内周面に設けられる
螺旋状溝に係合されることを特徴とする請求項９ないし
請求項１４記載のヘリカルブレード式圧縮機。
【請求項１６】上記内側ブレードは円筒体の外周面に設
けられる螺旋状溝に係合され、上記外側ブレードは可動
シリンダの外周面に設けられる螺旋状溝に係合されるこ
とを特徴とする請求項９ないし請求項１４記載のヘリカ
ルブレード式圧縮機。
【請求項１７】上記内側ブレードは可動シリンダの内周
面に設けられる螺旋状溝に係合され、上記外側ブレード
は可動シリンダの外周面に設けられる螺旋状溝に係合さ
れることを特徴とする請求項９ないし請求項１４記載の
ヘリカルブレード式圧縮機。
【請求項１８】上記内側ブレードは可動シリンダの内周
面に設けられる螺旋状溝に係合され、上記外側ブレード
は固定シリンダの内周面に設けられる螺旋状溝に係合さ
れることを特徴とする請求項９ないし請求項１４記載の
ヘリカルブレード式圧縮機。