JP3670307B2 - 流体圧縮機 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、例えば冷凍サイクルにおける作動流体である冷媒を圧縮する流体圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近時、例えば、冷凍サイクルに使用する冷媒（作動流体）を圧縮する流体縮機として、比較的簡単な構成により密閉性の向上が図れ、効率の良い圧縮ができるヘリカルブレ−ドコンプレッサ（以下「コンプレッサ」という。）が提案されている。
【０００３】
この流体圧縮機は、主軸受と副軸受とで回転自在に支持される円筒形のシリンダと、このシリンダ内に配置され、同じく上記主軸受と副軸受によって上記シリンダとは偏心した軸線回りに回転自在に支持された円柱状のロータピストンと、このロータピストンの外周面に凹設され軸方向一端側に向かって次第にピッチが狭くなる不等ピッチの螺旋溝と、この螺旋溝に突没自在に巻挿される螺旋状のブレード（ヘリカルブレ−ド）とを具備している。
【０００４】
このコンプレッサは、上記シリンダとロータピストンとを相対的に回転させることで、上記シリンダ、ロータピストンおよび各ブレードとで区画される圧縮空間を、上記ロ−タピストンの軸方向一端側へその容積を次第に減少させながら移送し、この圧縮空間内に吸い込まれた冷媒を圧縮するようになっている。
【０００５】
ところで、一般に、上記シリンダには、上記ロ−タピストンに設けられたヘリカルブレ−ドが上記螺旋溝に沿って移動してしまうことを規制するブレ−ドストッパが設けられている。
【０００６】
このブレ−ドストッパは、上記シリンダの上記ヘリカルブレ−ドの長さ方向両端に対応する位置に、このシリンダの内周面から内側に突出する状態で設けられている。
【０００７】
そして、このブレ−ドストッパは、上記シリンダの内側に突出した部位を上記ヘリカルブレ−ドの端面に当接させることで、上記ヘリカルブレ−ドの螺旋溝に沿う方向の移動を規制するようになっている。
【０００８】
このブレ−ドストッパは、一般に、上記シリンダの周壁の所定の部位にこの周壁の厚さ方向に貫通する取付孔を設け、上記シリンダの外側からこの取付孔内に嵌入されることで取付けられるものが一般的である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような構成においては、上記シリンダの一部に貫通孔を設けるものであるから、上記シリンダの内部の圧力と外部の圧力との差が大きい場合には、上記ブレ−ドストッパと貫通孔との隙間から圧縮ガスの抜けが生じることが考えられる。
【００１０】
特に、密閉ケ−ス内が高圧形のヘリカルブレ−ドコンプレッサの場合には、冷媒吸込側に設けられたブレ−ドストッパで上述したような現象が生じやすい。
すなわち、冷媒吸込側では、上記シリンダ内には、圧縮される以前の低圧の冷媒がみたされている。一方、シリンダ外、すなわちケ−ス内には、すでに圧縮され上記シリンダから吐出された高圧冷媒が満たされていることが多い。
【００１１】
したがって、上記シリンダの冷媒吸込側では、シリンダ内外の圧力差が大きく、これによって圧縮抜けが生じることが考えられる。
この発明は、このような事情に鑑みて成されたもので、簡単な構成でブレ−ドストッパ取付位置の圧縮ガスの漏れを防止できるヘリカルブレ−ド式の流体圧縮機を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、目的を達成するために本発明は次のように構成されている。すなわち、円筒形のシリンダと、このシリンダ内に偏心配置された回転体と、この回転体の外周にそれぞれ不等ピッチで形成された螺旋溝と、この螺旋溝に巻着され、上記シリンダの内周面と上記回転体の外周面との間の空間を複数の圧縮空間に区画するヘリカルブレードとを具備し、上記シリンダと回転体と相対的に回転させることで、上記圧縮空間内の被圧縮流体を上記回転体の軸方向に移動させつつその容積を減少させ順次圧縮する流体圧縮機において、シリンダの、上記ヘリカルブレードの端部に対応する位置に配設され、このシリンダの側壁を貫通して設けられた取付孔と、この取付孔に挿着され、先端部をシリンダ内に突出させ、上記ヘリカルブレードの移動を規制するブレードストッパと、このブレードストッパと上記取付孔との間に介在され、両者の間をシールする弾性シール部材とを具備し、上記取付孔は、上記シリンダの外面側に位置する第１の孔部と、この第１の孔部よりも上記シリンダの内面側に位置し、且つ上記第１の孔部より小径な第２の孔部とを備え、上記ブレードストッパは、上記第１の孔部内に収納され、上記弾性シール部材を上記第１の孔部の、上記シリンダの内面側の端面に押圧する上記第１の孔部と略同形状の第１の部分と、上記第２の孔部に収納され、上記第２の孔部と略同じ形状の第２の部分とを備えている。
【００１８】
【作用】
このような構成によれば、ブレ−ドストッパの取付部分からの圧縮ガスの漏れを有効に防止でき、効率の良い運転を行うことができる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
このヘリカルブレ−ドコンプレッサ（以下「コンプレッサ」という）は、図１に示すように、密閉ケ―ス２と、この密閉ケース２内の中央部に配設された圧縮機部３と、この圧縮機部３を駆動し圧縮動作を行わせる電動機部４を具備する。
【００２０】
上記密閉ケ−ス２は、有底円筒状の本体２ａと、この本体２ａの紙面左側開放側を閉塞する蓋体２ｂと、この本体２ａの右側開放側を閉塞する主軸受６とからなる。なお、この主軸受６は、上記本体２ａを閉塞するフランジ部６ａと、このフランジ部の中央部に設けられた軸受部６ｂとからなる。
【００２１】
一方、上記蓋体２ｂと上記本体２ａとの境界部には、この本体２ａと蓋体２ｂとを仕切るように保持板７が設けられ、この保持板７の中央部には、図に８で示す副軸受が上記主軸受６の軸受部６ｂと対向する状態で固定されている。
【００２２】
上記圧縮機部３は、図１に示すように両端が開放してなる円筒状のシリンダ１０を有しており、このシリンダ１０の両端開放部は、上記主軸受６の軸受部６ｂと副軸受８とに気密にかつ回転方向に摺動自在に外挿されている。このことによって上記シリンダ１０は回転中心軸線Ａを水平にした状態で回転自在に保持される。
【００２３】
上記シリンダ１０の中空部内には、円柱形状の回転体としてのロータピストン１１が軸方向に沿って収容されている。このロータピストン１１の中心軸Ｂは、上記シリンダ１０の中心軸Ａに対して距離ｅだけ偏心して配置されており、このロータピストン１１の外周面の一部はシリンダ１０の内周面に、軸方向に沿って接触している。
【００２４】
また、上記ロータピストン１１の両側端には、それぞれ主軸１１ａおよび副軸１１ｂが一体に設けられ、これらはそれぞれ上記主軸受６の軸受部６ｂおよび副軸受８によって回転自在に支持されている。
【００２５】
また、ロータピストン１１と上記シリンダ１０との間には、図に１２で示す回転力伝達機構１２（オルダム機構）が設けられている。この回転力伝達機構１２は、後述する電動機部４によって上記シリンダ１０が回転駆動されたとき、その回転力をロータピストン１１に伝達し、このロ−タピストン１１を上記シリンダ１０と同位相で回転させるようになっている。
【００２６】
一方、上記ロ−タピストン１１の外周面には、図に１４、１５で示す長尺なる第１、第２のヘリカルブレ−ドが、それぞれこのロ−タピストン１１の中央部から上記主軸１１ａおよび副軸１１ｂの方向へ向かって次第にピッチが狭くなる螺旋状に巻着されている。
【００２７】
この第１、第２のヘリカルブレ−ド１４、１５は、図１および図２に示すように、このロ−タピストン１１の外周面に沿って螺旋状に凹設された第１、第２の螺旋溝（図示しない）に挿着され、かつこの螺旋溝内からこのロ−タピストン１１の径方向外側へ突没するように設けられている。
【００２８】
上記第１、第２の螺旋溝は、上記ロ−タピストン１１の軸方向中途部の互いに周方向に１８０°ずれた位置を始点として形成され、バランスを保つため、その巻き数は略等しいかあるいはその差の絶対値は整数（ｎ＝１、２、３、…）に略等しく形成される。
【００２９】
この第１、第２の螺旋溝に挿着されたヘリカルブレ−ド１４、１５は、図１に示すように上記シリンダ１０の内周面に弾性的に当接することで、このシリンダ１０とロ−タピストン１１の間に、それぞれ、軸方向外側に向かって複数の圧縮空間１８…、１９…を区画するようになっている。
【００３０】
また、上記第１、第２のヘリカルブレ−ド１４、１５は不等ピッチの螺旋状に巻着されているので、上記圧縮室１８、１９の容積は、このロ−タピストン１１の両端に向かうにしたがって次第に小さくなるようになっている。
【００３１】
また、上記シリンダ１０の中央部および右端部には、上記第１のヘリカルブレ−ドの両端部と当接して、この第１のヘリカルブレ−ド１４の螺旋溝に沿う方向への移動を規制する第１、第２のブレ−ドストッパ１６、１７が設けられている。
【００３２】
また、上記シリンダ１０の中央部および左端部には、上記第２のヘリカルブレ−ド１５の移動規制する第１、第２のブレ−ドストッパ１６、１７が設けられている。なお、この第２のヘリカルブレ−ド１５についての第２のブレ−ドストッパ１７については図面作成の関係上、図示を省略したが、上記第１のヘリカルブレ−ド１４についての第２のブレ−ドストッパ１７と対称的な位置に設けられているものとする。
【００３３】
次に、図２を参照して、上記ヘリカルブレ−ドストッパ１６、１７およびこのヘリカルブレ−ドストッパ１６、１７の取付構造について説明する。
図中１６は、第１のブレ−ドストッパである。この第１のブレ−ドストッパ１６は、栓状に形成され、横断面円形軸状の下端部１６ａと、上端部に設けられたフランジ部１６ｂとからなる。
【００３４】
上記フランジ部１６ｂは、高さ方向中途部に段差が設けられ、外径の異なる第１、第２の段差部２１、２２が設けられている。第２の段差部２２の外径は、第１の段差部２１の外径より小さく、上記下端部１６ａの外径よりも大きく形成されている。
【００３５】
そして、この第２の段差部２２には、弾性を有するフッ素ゴムまたは天然ゴム（ＮＢＲ）からなるＯリング２３が外装されている。
一方、図中１０は、シリンダの側壁である。この側壁には、第１のブレ−ドストッパ１６の取付孔２４が設けられている。この取付孔２４には、高さ方向中途部に段差が設けられ、上記第１のブレ−ドストッパ１６の第１、第２の段差部の外径と略同じ内径を有する第１、第２の内径部２４ａ、２４ｂが形成されている。なお、上記第１の内径部２４ａの深さは、上記第１の段差部２１の厚さより大きく形成されている。
【００３６】
なお、上記Ｏリング２３の断面径は、上記第１、第２の段差部２１、２２の半径の差、あるいは、上記第１の段差部２１の厚さと上記第１の内径部２４ａの深さの差よりも若干大きく形成され、上記ブレ−ドストッパ１６と取付孔２４との間に生じる隙間を弾性的にシ−ルすることができるようになっている。
【００３７】
上記第１のブレ−ドストッパ１６を上記取付孔２４に挿着するには、上記第２の内径部２４ｂ内に上記第２の段差部２２を挿入すると共に、上記第１の内径部２４ａ内に、上記Ｏリング２３と共に上記第２の段差部２２を圧入する。
【００３８】
したがって、上記第１のブレ−ドストッパ１６と上記取付孔２４との隙間は上記Ｏリング２３によってシ−ルされる。
なお、上記第２のブレ−ドストッパ１７は、上記第１のブレ−ドストッパ１７と同じ形状であり、この第２のブレ−ドストッパ１７を挿着する位置には、上記取付孔２４と同形状の取付孔２４が設けられ、この第２のブレ−ドストッパ１７が同じくＯリング２３によってシ−ルされた状態で装着されるようになっている。
【００３９】
このようにして、上記シリンダ１０に、第１、第２のブレ−ドストッパ１６、１７が装着されたならば、このシリンダ１０の外周面には、図に２６で示す薄肉の押さえカラ−が嵌着される。
【００４０】
このことで、上記第１、第２のブレ−ドストッパ１６、１７は、上記シリンダ１０に完全に固定される。なお、上記ロ−タピストン１１に設けられた螺旋溝の両端部には、上記シリンダ１０の回転にしたがって上記第１、第２のブレ−ドストッパ１６、１７が挿脱されるストッパ用穴２５ａ、２５ｂが凹設されている。
【００４１】
一方、上記主軸受６の中央部には、上記主軸１１ａに連通する吸込管２７が設けられている。また、上記ロ−タピストン１１には、一端が上記主軸１１ａの端面に開放して上記吸込管２７に連通し、他端がこのロ−タピストン１１の軸方向中途部の外周面に開放する連通孔２８が設けられている。
【００４２】
なお、上記連通孔２８からは、上記副軸１１ｂの端面に連通する圧力導入孔２９が設けられている。
また、上記主軸受６および副軸受８には、上記シリンダ１０内で圧縮された流体をケ−ス２内に吐出する吐出孔３０、３１がそれぞれ設けられている。上記主軸受６に設けられた吐出孔３０から吐出された圧縮流体は、ケ−ス本体内２ａに一旦充満した後、仕切り板７に設けられた貫通孔７ａを通って上記蓋体２ｂで区画された空間内に流通するようになっている。
【００４３】
また、上記副軸受８の吐出孔３１から吐出された圧縮流体は、上記蓋体２ｂによって区画された空間内に直接吐出されるようになっている。
なお、この蓋体２ｂには、この蓋体２ｂによって区画された空間内に充満された圧縮流体をケ−ス２の外部へ排出する吐出管３３が設けられている。
【００４４】
一方、上記電動機部４は、上記シリンダ１０に外挿されたカラ−２６の外周面に嵌着されたロ―タ３４と、上記ケ−ス本体２ａの内周面に固着され、このロータ３４と狭小の間隙を存して設けられた円筒状のステータ３５とからなる。
【００４５】
したがって、このコンプレッサは、上記電動機部４を作動させることで、上記ロ−タ３４を介して上記シリンダ１０を中心軸Ａまわりに回転駆動する。このシリンダ１０の回転は上記回転力伝達機構１２（オルダムリング）によって上記ロ−タピストン１１に伝達され、このロ−タピストン１１は上記中心軸Ｂ回りに回転する。
【００４６】
このことで、上記吸込管２７から上記圧縮空間１８、１９に吸い込まれた冷媒は、上記ロ−タピストン１１の両端部に向かって次第にその容積を減少させながら移動し、順次圧縮される。
【００４７】
圧縮された冷媒は、上記吐出３０、３１から一旦上記ケ−ス本体２ａ内および蓋体２ｂ内に充満した後、上記吐出管３３を通ってこのケ−ス２の外部へ排出される。
【００４８】
なお、運転中、上記第１、第２のヘリカルブレ−ド１４、１５の螺旋方向への移動は、上記第１、第２のブレ−ドストッパ１６、１７により規制され、ロ−タピストン１１の回転バランスが崩れることが有効に防止されるようになっている。
【００４９】
このような構成によれば、以下に説明する効果がある。
第１に、ブレ−ドストッパ１６、１７とシリンダ１０に設けられた取付孔２４との接合部に互いに係合する段差を設けると共に、この接合部にＯリングを介在させ、かつ、シリンダに嵌着したカラ−で上記ブレ−ドストッパの抜けを防止するようにした。
【００５０】
このことで、特にケ−ス２内に高圧吐出流体が満たされる高圧型のコンプレッサの圧縮抜けを防止でき、効率の良い運転を行うことができる効果がある。
第２に、ブレ−ドストッパ１６、１７に設けられたＯリング２３が緩衝材の役割を果たし、ブレ−ドストッパ１６、１７の振動およびこれによるシリンダ１０の振動を有効に防止できる。
【００５１】
これにより、コンプレッサの騒音を防止することができると共に、第１、第２のヘリカルブレ−ド１４、１５のずれを防止してロ−タピストン１１のバランスを良好に保つことが可能になる効果がある。
【００５２】
第３に、また、上記外周面に覆い部材としてのカラ−２６を設け、上記ブレ−ドストッパ１６、１７を押さえるようにしたことにより、上記ストッパを一つづつ上記シリンダに固定する作業が不要になり、上記ブレ−ドストッパ１６、１７の取付けが簡単になる効果がある。
【００５３】
したがって、簡単な構成で、シリンダ１０の圧縮ガスの抜けを防止することができるコンプレッサを得ることができる効果がある。
なお、この発明は、上記一実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で種々変形可能である。
【００５４】
例えば、上記第１、第２のブレ−ドストッパ１６、１７は、上記一実施例に示した形状に限定されるものではなく、例えば、図３あるいは図４に示すような形状であっても良い。なお、上記一実施例と同様の構成要素については、同一符号を付してその説明は省略する。
【００５５】
図３に示すブレ−ドストッパ１６´は、上記第１の段差部に長円形（非円形）の天板部３６をさらに設けたものである。上記天板部３６は、他の部分と一体的に形成され、全体としてブレ−ドストッパ１６´を構成している。
【００５６】
また、上記取付孔２４´にも、上端部に、天板部３６に対応する第３の内径部２４ｃが設けられている。
このようなブレ−ドストッパ１６´であれば、上記天板部３６により密閉性が増し、シ−ル性はさらに向上する効果がある。また、ブレ−ドストッパ１６´の回転を防止できるから、このブレ−ドストッパ１６´の抜けを有効に防止できる効果がある。
【００５７】
また、上記ブレ−ドストッパは、横断面円形のものに限定されるものではなく、多角形状のものであっても良く、例えば、図４に示すように、横断面正方形状であっても良い。
【００５８】
さらに、上記一実施例では、上記第１、第２のブレ−ドストッパ１６、１７を固定するための覆い部材はカラ−２６であったが、これに限定されるものではなく、図５に示すように、上記電動機部４のロ−タ３４が兼ねるものであっても良い。この場合には、上記ロ−タ３４がこの発明の覆い部材となる。
【００５９】
また、図６に示すように、上記シリンダ１０の中央部に設けられた第１のブレ−ドストッパ１６は、上記電動機部のロ−タ３４で押さえ、上記シリンダ１０の両端部に設けられた第２のブレ−ドストッパ１７は、上記ロ−タ３４の外面から上記シリンダ１０の外面へと延出されたブラケット３７で押さえるようにしても良い。
【００６０】
このとき、上記覆い部材は、上記ロ−タ３４とブラケット３７とにより構成されることとなり、また、上記ロ−タ３４は、上記ブラケット３７によって、上記シリンダ１０の外周面に固定されることとなる。
【００６１】
さらに、上記一実施例では、密閉されたケ−ス２内に圧縮機部３および電動機部４が設けられているものであったが、これに限定されるものではなく、比較的圧縮容量の大きいコンプレッサの場合には、上記密閉ケ−ス２がなく、上記圧縮機部３および電動機部４が外部に露出しているものであっても良い。
【００６２】
この場合にも、大気圧との圧力差により上記シリンダ１０からの圧縮漏れが生じることを有効に防止することができる効果がある。
なお、上記一実施例では、上記第１、第２のブレ−ドストッパ１６、１７の両方に上記Ｏリング２３および覆い部材（カラ−２６）を設けていたが、吐出側に設けられた第２のブレ−ドストッパ１７については、上記Ｏリング２３や覆い部材を設けなくても良い場合がある。
【００６３】
すなわち、上記密閉ケ−ス２を有する密閉型のコンプレッサの場合には、上記シリンダ１０の吐出側内の被圧縮流体の圧力は、上記密閉ケ−ス２内に充満された被圧縮流体の圧力と略等しくなる。
【００６４】
したがって、この場合には、上記Ｏリング２３などのシ−ル部材を設けなくても圧縮漏れの心配は少ないということになる。なお、さらに、この場合には、上記第２のブレ−ドストッパ１７の中心部に軸線に沿う貫通孔を設け圧縮流体をケ−ス２内に吐出する吐出孔として使用するようにしても良い。
【００６５】
また、上記一実施例に示したコンプレッサは、ヘリカルブレ−ド１４、１５を２つ具備するツインタイプのものであったが、これに限定されるものではなく、ヘリカルブレ−ドが一つしかないシングルタイプのものであっても同様の効果を得ることができる。
【００６６】
【発明の効果】
上述したように、この発明では、上記ブレ−ドストッパと取付孔とをシ−ルすると共に、上記ブレ−ドストッパを覆い部材で固定するようにした。
このような構成によれば、簡単な構成でブレ−ドストッパ取付位置の圧縮漏れを防止でき、効率の良い運転を行うことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例を示す、流体圧縮機の縦断側面図。
【図２】同じく、ブレ−ドストッパおよびこのブレ−ドストッパの取付構造を拡大して示す一部断面を有する正面図。
【図３】他の実施例のブレ−ドストッパを示す正面図。
【図４】同じく、他の実施例のブレ−ドストッパを示す正面図。
【図５】同じく、他の実施例の流体圧縮機を示す全体縦断面図。
【図６】同じく、他の実施例の流体圧縮機を示す全体縦断面図。
【符号の説明】
２…ケ−ス、１０…シリンダ、１１…ロ−タピストン（回転体）、１４…第１のブレ−ド、１５…第２のブレ−ド、１６…第１のブレ−ドストッパ、１７…第２のブレ−ドストッパ、２３…Ｏリング、２１…第１の段差部、２２…第２の段差部、２４…取付孔、２４ａ…第１の内径部、２４ｂ…第２の内径部、２６…カラ−（覆い部材）。

Claims (1)

1. 円筒形のシリンダと、
   このシリンダ内に偏心配置された回転体と、
   この回転体の外周にそれぞれ不等ピッチで形成された螺旋溝と、
   この螺旋溝に巻着され、上記シリンダの内周面と上記回転体の外周面との間の空間を複数の圧縮空間に区画するヘリカルブレードとを具備し、
   上記シリンダと回転体と相対的に回転させることで、上記圧縮空間内の被圧縮流体を上記回転体の軸方向に移動させつつその容積を減少させ順次圧縮する流体圧縮機において、
   シリンダの、上記ヘリカルブレードの端部に対応する位置に配設され、このシリンダの側壁を貫通して設けられた取付孔と、
   この取付孔に挿着され、先端部をシリンダ内に突出させ、上記ヘリカルブレードの移動を規制するブレードストッパと、
   このブレードストッパと上記取付孔との間に介在され、両者の間をシールする弾性シール部材と、
   を具備し、
   上記取付孔は、上記シリンダの外面側に位置する第１の孔部と、この第１の孔部よりも上記シリンダの内面側に位置し、且つ上記第１の孔部より小径な第２の孔部とを備え、
   上記ブレードストッパは、上記第１の孔部内に収納され、上記弾性シール部材を上記第１の孔部の、上記シリンダの内面側の端面に押圧する上記第１の孔部と略同形状の第１の部分と、上記第２の孔部に収納され、上記第２の孔部と略同じ形状の第２の部分とを備えていることを特徴とする流体圧縮機。

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