JPH02123298A

JPH02123298A - 流体機械

Info

Publication number: JPH02123298A
Application number: JP63275574A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Hattori; 仁司服部; Kanji Sakata; 坂田　寛二; Makoto Hayano; 早野　誠; Masayuki Okuda; 正幸奥田; Naoya Morozumi; 尚哉両角
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-10-31
Filing date: 1988-10-31
Publication date: 1990-05-10
Anticipated expiration: 2012-06-11
Also published as: KR930010816B1; US5062778A; JP2619022B2; KR900006687A; DK379889A; DK379889D0

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、例えば冷凍サイクルにおける冷媒ガスのよ
うな流体を圧縮するための圧縮機に係り、特にヘリカル
ブレード方式の圧縮機に関する。

（従来の技術）密閉型圧縮機の一方式として、ヘリカルブレ−ド方式が
ある。第１０図は従来のヘリカルブレード方式の圧縮機
の主要部を示したもので、シリンダ１と１、このシリン
ダ１の内側に偏心して配置され、シリンダ１に対して相
対的に旋回運動（偏心回転運動）するピストン２と、ピ
ストン２の外面に第１１図のように螺旋状に形成されて
いる溝３に挿入されたブレード４とを主体として構成さ
れる。ブレード４はシリンダ１に対するピストン２の旋
回運動に伴って、螺旋状溝３内を摺動して出入りする。

シリンダ１及びピストン２の両端は軸受５，６に回転自
在に支持されており、軸受５゜６にはそれぞれ吸込ロア
及び吐出口８がそれぞれ設けられている。螺旋状溝３は
吸込ロアから吐出口８に向かって徐々にピッチが狭くな
っている。

シリンダ１及びピストン２を相対的に旋回運動させると
、吸込ロアからシリンダ１とピストン２との間の空間（
これを動作室という）に吸込まれた被圧縮流体は、動作
室がブレード４によって仕切られているために圧縮され
る。すなわち、動作室はシリンダ１に対するピストン２
の旋回運動に伴い吐出口８側に移動するが、螺旋状溝３
のピッチが徐々に小さくなっているため、動作室の容積
は徐々に小さくなる。従って、動作室に入った被圧縮流
体は徐々に圧縮され、最終的に吐出口８から吐出される
。

しかしながら、このような構造の圧縮機においては、吐
出口８側から吸込ロア例の方向に常に圧力差によって生
じるスラスト力が働いており、このスラスト力によって
圧縮機の損失（これをスラスト損失という）が生じる。

また、ピストン２の外面に形成された螺旋状溝３のピッ
チが順次変化しているため、溝３に挿入されているブレ
ード４に大きな変形歪が生じ、この変形歪によってブレ
ード４が溝３内を出入りすることによる摺動損失が増大
するとともに、ブレード４が損傷しやすくなり、信頼性
が低下する。

（発明が解決しようとする課題）このように従来のヘリカルブレード方式の圧縮機では、
吸込口側と吐出口側との圧力差によるスラスト損失や、
ブレードの変形歪による摺動損失が大きく、また信頼性
が低いという問題があった。

本発明は、これらのスラスト損失及び摺動損失を効果的
に低減させて高効率化を図り、また信頼性の高い圧縮機
を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は上記課題を解決するために、シリンダの外面に
形成される螺旋状溝のピッチをピストンの長手方向の両
端部から中央部に向かうにつれて徐々に増加させ、シリ
ンダとピストンとの間のブレードによって仕切られた空
間（動作室）に対し、シリンダ及びピストンの長手方向
中央部で被圧縮流体の吸込ポートを連通させ、長手方向
両端部で圧縮された流体の吐出ポートを連通させるか、
またはシリンダの外面に形成される螺旋状溝のピッチを
ピストンの長手方向の両端部から中央部に向かうにつれ
て徐々に減少させ、シリンダとピストンとの間のブレー
ドによって仕切られた空間に対し、シリンダ及びピスト
ンの長手方向両端部で吸込ポートを連通させ、長手方向
中央部で吐出ポートを連通させることを特徴とする。

また、ブレードはピストンの長手方向に関して左右対称
に設けられていてもよいが、より好ましくは吸込側の端
部がピストンの周方向に互いにずれるように螺旋状溝に
挿入される。

（作　用）このように構成された圧縮機においては、シリンダ及び
ピストンの長手方向の左右両側の動作室でそれぞれ生じ
るスラスト力は長手方向両端部から中央部に向けて、ま
たは中央部から両端部に向けて作用する。これらのスラ
スト力は、大きさがほぼ同じで向きが反対であるため、
相殺し合うことになり、スラスト損失が低減される。

また、被圧縮流体が左右の動作室に分流して吸込まれる
ため、所定の排除容積を得るために必要な吸込ポート側
の螺旋状溝のピッチは小さくて済む。これによりブレー
ドに生じる変形歪が減少して摺動損失が低減され、また
信頼性が向上する。

さらに、ブレードの吸込ポート側の左右の端部をピスト
ンの周方向に互いにずらせて螺旋状溝に挿入すると、吸
込ポート側の端部の動作室の容積変動が少なくなるので
、被圧縮流体が円滑に吸込まれて体積効率が向上し、ま
た吐出流体の脈動が減少する。

（実施例）以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の第１の実施例に係る圧縮機の断面図で
ある。同図に示すように、密閉ケース１０内に、ケース
１０の内壁面に固定されたステータ１２及びステータ１
３の内側に配置されたロータ１３からなるモータ部１１
と、このモータ部１１によって駆動される圧縮部１４が
設けられている。

圧縮部１４はシリンダ１５と、このシリンダ１５内に偏
心して配置されたピストン１６及びケース１０の内壁面
に対向して設置された一対の軸受１７ａ、１７ｂを主体
として構成されている。

軸受１７ａ、１．７ｂは筒状部を有し、その筒状部の外
周面にシリンダ１５の両端が嵌合されている。

シリンダ１５の中間部はロータ１３に固定されている。

また、ピストン１６の両端は軸受１７ａ。

１７ｂの筒状部の内側に嵌挿されている。この場合、シ
リンダ１５の回転中心軸Ｊ！１に対し、ピストン１６の
回転中心軸１２は所定量だけずれている。

ピストン１６の軸受１７ａ側の先端部近傍にはオルダム
リング１８が嵌合され、このオルダムリング１８にシリ
ンダ１５の内面に固定されたオルダムビン１９が挿入さ
れることによって、ピストン１６の自転が規制される。

従って、シリンダ１５がモータ１１によって回転される
と、ピストン１６はシリンダ１５の内面に転接して相対
的に旋回運動する。この場合、ピストン１６は自転はし
ないから、シリンダ１５とピストン１６の回転数は一致
する。

ピストン１６には第２図に示すように、ピストン１６の
長手方向両端部から中央部に向かって徐々にピッチが増
加する螺旋状溝２０が形成されている。そして、この螺
旋状溝２０に左右に二分割された螺旋状のブレード２１
ａ、２１ｂが挿入されている。ブレード２１ａ、２１ｂ
は外周端縁がシリンダ１５の内面に密着して転接し、ピ
ストン１６と共に回転しながらピストン１６の旋回運動
に追従して螺旋溝２０内を摺接して上下に出入りする可
能となっている。

ピストン１６は左半分に中空部２２が形成されている。

この中空部２２の軸受１７ａ側の一端は吸込ボ゛−ト２
３となっており、この吸込ポート２３は軸受１７ａ内に
挿入された吸込パイプ２４に連通している。また、中空
部２３の他端はピストン１６の中央部外周に形成された
吸込口２５及び溝部２６を通して、シリンダ１５とピス
トン１６との間の空間（動作室）２７に連通している。

この動作室２７の長手方向両端部は、軸受１７ａ。

１７ｂに形成された中空部２８ａ、２８ｂに連通してい
る。これらの中空部２８ａ、２８ｂの各−端は吐出ポー
ト２９ａ、２９ｂとなっており、密閉ケース１０内に連
通している。密閉ケース１０には吐出パイプ３０が接続
されている。

また、本実施例では第２図に示すように螺旋状溝２０は
ピストン１６の長手方向において左右でほぼ１８０６位
相が異なっている。換言すれば、ブレード２１ａ、２１
ｂは吸込ポート２３に通じる側の端部（この例では中央
部）がピストン１６の周方向に互いにほぼ１８０’ずれ
ている。

第３図は圧縮部１４の動作を示したものであり、（ａ）
はシリンダ１５及びピストン１６が所定位置にある状態
（これを回転角θ°とする）　、（ｂ）（ｃ）（ｄ）は
それぞれ（ａ）の状態に対してシリンダ１５及びピスト
ン１６が９０’、　　１８０”、　　２７０°回転した
状態を示している。同図から明らかなように、吸込ポー
ト２３より動作室２７に中央部の吸込口２５及び溝部２
６を通して供給された被圧縮流体は、シリンダ１５に対
するピストン１６の相対的−な旋回運動に伴い動作室２
７の容積が左右両端に向かうにつれて徐々に小さくなる
ことによって徐々に圧縮された後、中空部２８ａ、２８
ｂを通り、吐出ポート２９ａ、２９ｂから密閉ケース１
０内ヘ吐出される。

この場合、動作室２７の圧力は吸込ポート２３に通じる
中央部が最も低く、吐出ポート２９ａ。

２９ｂに通じる左右両側が最も高いため、シリンダ１５
及びピストン１６においては左右両側でそれぞれ長手方
向両端部から中央部に向けて、すなわち大きさがほぼ同
じで向きが反対のスラスト力が作用する。従って、これ
らのスラスト力は相殺され、スラスト損失が低減される
。

また、この種の圧縮機では動作室２７の吸込側の端部の
仕切られた部分の容積、換言すれば螺旋状溝２０の吸込
側端の一巻目のピッチで、排除容積が決定される。第１
０図及び第１１図に示した従来の圧縮機では所定の排除
容積を得るためには、螺旋状溝３の一巻目のピッチＰｌ
°をかなり大きくする必要があり、ブレード４に大きな
変形歪が生じていた。これに対し、本実施例においては
吸込ポート２３より吸込まれた被圧縮流体は動作室２７
の左右両側に分割されて供給されることから、同じ排除
容積を得ようとする場合、螺旋状溝２０の吸込ポート２
３側の一巻目のピッチＰｉはＰＩ’の１／２で済む。従
って、ブレード２１ａ。

２１ｂに生じる変形歪が減少し、摺動損失が低減される
とともに、信頼性も増す。

さらに、上記実施例のようにブレード２１ａ。

２１ｂの吸込ポート２３側の左右の端部をピストン１６
の周方向に互いにずらせて螺旋状溝２０に挿入すると、
動作室２７の吸込ポート２３側の端部の容積変動が少な
くなる。これにより動作室２７に被圧縮流体が円滑に吸
込まれて体積効率が向上し、また上記容積変動に起因す
る吐出流体の脈動が減少して滑らかな動作が実現される
。

また、本実施例では密閉ケース１０内が高圧（吐出圧）
であるが、軸受１７ａ、１７ｂに支持されるシリンダ１
５の両端は吐出圧であり、ケース１０内と同一圧力であ
るため、シリンダ１５の両端側周面と軸受１７ａ、１７
ｂとの間のシールが不要となる。

次に、本発明の他の実施例を説明する。第４図は本発明
の第２の実施例に係るピストン１５の断面図であり、第
１の実施例と逆に螺旋状溝２０のピッチを長手方向両端
部から中央部に向かうにつれて徐々に小さくしている。

この場合、動作室２７の左右両端部は吸込ポート軸受１
７ａ。

１７ｂに形成された中空部２８ａ、２８ｂを通して吸込
ポートに連通され、また中央部は溝部３１及び吐出口３
２よりピストン１５内の中空部２２を通して吐出ポート
に連通される。

第５図はこの場合の圧縮部の動作を示す図であり、第３
図と同様に（ａ）はシリンダ１５及びピストン１６が所
定位置にある状態（これを回転角θ″とする）　、（ｂ
）（ｃ）（ｄ）はそれぞれ（ａ）の状態に対してシリン
ダ１５及びピストン１６が９０″１８０”、　　２７０
”回転した状態を示している。この実施例によっても第
１の実施例と同様の効果が得られることは明らかである
。

第６図は本発明の第３の実施例であり、第１の実施例と
は螺旋状溝２０を左右対称形状にするとともに、吸込ポ
ートに通じる吸込口３３を大きくした点が異なっている
。第７図はこの場合の圧縮部の動作を示したもので、第
３図及び第５図と同様に、（ａ）はシリンダ】５及びピ
ストン１６が所定位置にある状態（これを回転角Ｏ″と
する）、（ｂ）　（ｃ）　（ｄ）はそれぞれ（ａ）の状
態に対してシリンダ１５及びピストン１６が９０°、１
８０°　　２７０゜回転した状態を示している。

第８図は本発明の第４の実施例であり、第３の実施例と
逆に螺旋状溝２０のピッチを長手方向両端部から中央部
に向かうにつれて徐々に小さくしている。この場合、動
作室の左右両端部は吸込ポートに連通され、中央部は吐
出口３４から中空部２２を通して吐出ポートに連通され
る。第９図はこの場合の圧縮部の動作を示したもので、
第３図、第５図及び第７図と同様に（ａ）はシリンダ１
５及びピストン１６が所定位置にある状態（これを回転
角０１１とする）　、（ｂ）（ｃ）（ｄ）はそれぞれ（
ａ）の状態に対してシリンダ１５及びピストン１６が９
０’、　　１８０”、　　２７０＠回転した状態を示し
ている。

これら第３及び第４図の実施例においても、スラスト損
失及び摺動損失の低減に関して、第１及び第２の実施例
と同様の効果が得られる。

なお、第１及び第３の実施例は前述したように密閉ケー
ス内が高圧（吐出圧）の場合に適しており、第２及び第
４の実施例は密閉ケース内が低圧（吸込圧）の場合に適
している。このようにケース内が高圧であるか低圧であ
るかに応じて２つのタイプを使い分けることによって、
シリンダと軸受との間のシールを不要にすることができ
る。

［発明の効果］本発明によれば、ヘリカルブレード方式による圧縮機に
おいて、吸込口側と吐出口側との圧力差によるスラスト
損失を低減させることができるとともに、ブレードの変
形歪を少なくして摺動損失の低減と信頼性の向上を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係る圧縮機の断面図、
第２図は同実施例におけるピストン部の断面図、第３図
は同実施例の圧縮部の動作を示す断面図、第４図は本発
明の第２の実施例におけるピストン部の断面図、第５図
は同実施例における圧縮部の動作を示す断面図、第６図
は本発明の第３の実施例におけるピストン部の断面図、
第７図は同実施例における圧縮部の動作を示す断面図、
第８図は本発明の第４の実施例におけるピストン部の断
面図、第９図は同実施例における圧縮部の動作を示す断
面図、第１０図は従来のヘリカルブレード方式の圧縮機
における主要部の断面図、第１１図は第１０図における
ピストン部の断面図である。１０・・・密閉ケース、１１・・・モータ部、１２・・
・ステータ、１３・・・ロータ、１４・・・圧縮部、１
５・・・シリンダ、１６・・・ピストン、１７ａ、１７
ｂ・・・軸受、１８・・・オルダムリング、１９・・・
オルダムピン、２０・・・螺旋状溝、２１ａ、２１ｂ・
・・ブレード、２２・・・中空部、２３・・・吐出ポー
ト、２４・・・吸込バイブ、２５・・・吸込口、２６・
・・溝部、２７・・・動作室、２８ａ、２８ｂ−・・中
空部、２９ａ、２９ｂ−・・吐出ホード、３０・・・吐
出パイプ、３１・・・溝部、３２・・・吐出口、３３・
・・吸込口、３４・・・吐出口。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第図回転角９０” 回転角２７ｏ０第図回転角９０゜回転角１８０゜回転角２７０＠第図第図９０°回転９０’［ｉ］転

Claims

【特許請求の範囲】

（１）シリンダと、このシリンダの内側に偏心して配置
され、ピッチが長手方向の両端部から中央部に向かって
徐々に増加する螺旋状溝が形成されたピストンと、この
ピストンを前記シリンダに対して相対的に旋回運動させ
る手段と、前記螺旋状溝に挿入され、前記シリンダの内
面に密着されることによって前記シリンダとピストンと
の間の空間を仕切るブレードと、前記空間の前記シリン
ダ及びピストンの長手方向中央部に被圧縮流体を導く手
段と、前記空間の前記長手方向両端部から圧縮された流
体を取出す手段とを備えたことを特徴とする圧縮機。
（２）シリンダと、このシリンダの内側に偏心して配置
され、ピッチが長手方向の両端部から中央部に向かって
徐々に減少する螺旋状溝が形成されたピストンと、この
ピストンを前記シリンダに対して相対的に旋回運動させ
る手段と、前記螺旋状溝に挿入され、前記シリンダの内
面に密着されることによって前記シリンダとピストンと
の間の空間を仕切るブレードと、前記空間の前記シリン
ダ及びピストンの長手方向両端部に被圧縮流体を導く手
段と、前記空間の前記長手方向中央部から圧縮された流
体を取出す手段とを備えたことを特徴とする圧縮機。
（３）ブレードは、吸込ポート側の端部がピストンの周
方向に互いにずれるように螺旋状溝に挿入されているこ
とを特徴とする請求項１または２記載の圧縮機。