JPH02176184A - 流体圧縮機 - Google Patents

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） 本発明は１例えば冷凍サイクルの冷媒ガスを圧縮する電
動圧縮機に関する。

（従来の技術） 従来より圧縮機として、レシプロ方式８ロ〜タリ方式等
、各種のものが知られている。しかし。

これらの圧縮機においては１回転力を圧縮機部に伝達す
るクランクシャフト等の駆動部や１圧縮部の構造が複雑
であり１部品点数も多い。さらに。

このような圧縮機では圧縮効率を高めるために。

吐出側に逆止弁を設ける必要かあるが、この逆比弁の両
サイドの圧力差は非常に大きいため、逆止弁からガスが
リークし易く圧縮効率が低い。そして、このような問題
を解消するためには各部品の寸法精度や組立精度を高め
る必要があり、製造コストが高くなる。

また、米国特許第２．４０１，１８９号明細書には、ス
クリューポンプが開示されている。このポンプによれば
、スリーブ内に円柱形状で外周面に螺旋状の溝が形成さ
れる回転体が配設される。

上記溝には、螺旋状のブレードが摺動自在に嵌合されて
いる。そして１回転体を回転駆動することにより１回転
体の外周面とスリーブの内周面との間においてブレード
の隣接する２つの巻き間に閉じこめられた流体をスリー
ブの一端側から他端側へ移送する。つまり、上述のスク
リューポンプは流体を一端側から他端側へ移送するだけ
のものであり、流体を圧縮する機能は持っていない。

そこで近時、上述のごとき不具合を除去し、比較的簡単
な構成によりシール性を向上させて効率の良い圧縮がで
きるとともに１部品の製造および組立が容易な電動圧縮
機が提案されている。これは、たとえば第３図に示すよ
うになっていて、たとえば冷凍サイクルに使用する冷媒
ガス用の密閉型圧縮機として用いられる。

この圧縮機本体１は、密閉ケース２内に収容される電動
要素３および圧縮要素４とからなる。上記電動要素３は
、密閉ケース２の内面に周定された環状のステータ５と
、このステータ５の内側に設けられた環状のロータ６と
を有している。上記圧縮要素４は、中空筒体からなるシ
リンダ７を有しており、このシリンダ７の外周而に上記
ロータ６が同軸的にｌＮａされている。上記シリンダ７
の両端は、密閉ケース２の内面に固定された主軸受８と
弾性支持部材９ａを介して弾性的に押圧される副軸受９
によって回転自在に支持され、かつこれら主、副軸受８
，９でシリンダ７の両端は気密的に閉塞されている。な
お副軸受９のみ、弾性支持部材９ａ１；より弾性的に抑
圧支持されるので。

この端部側におけるシリンダ７のある程度の位置の変動
は自由である。

上記シリンダ７の中空部には１円柱形状の回転体として
のピストン１０が、シリンダ７の軸方向に沿って収容さ
れる。このピストン１０は、中心軸Ａがシリンダ７の中
心軸Ｂに対して距離ｅだけ偏心して配置されており、ピ
ストン１０の外周面の一部はシリンダ７の内周而に接触
している。そして、ピストン１０の両端部は上記主、副
軸受８゜９にそれぞれ回転自在に支持されている。

また上記ピストン７の一端部には１周面から軸芯方向に
向って係合溝１１が設けられており、この係合溝１１に
は、シリンダ７の内周而から突出した駆動ピン１２がシ
リンダ７の径方向に沿って進退自（［に挿入されている
。上記ピストンｌＯの外周面には、ピストン１０の両端
間を延びる螺旋状の満１３が形成されている。そして、
この螺旋状の溝１３のピッチは１図の右側から左側、つ
まり、シリンダ７の吸込側から吐出側に向かって徐々に
小さく形成されている。上記溝１３には、螺旋状のブレ
ード１４が嵌め込まれる。このブレード１４はふっ素樹
脂材料からなるもので、適度な弾性を有している。ブレ
ード１４の厚さは、上記螺旋状の溝１３の幅とほぼ一致
しており、ブレード１４の各部分は溝１３に対してピス
トン１０の径方向に沿って進退自在であり、ブレード１
４の外ｊｉ１ｉＩ面はシリンダ１３の内周而に密着した
状態でシリンダ７の内周面上をスライドする。上記ブレ
ード１４は、その弾性を利用してねじ込むことにより上
記溝１３に装むされる。

上記シリンダ７の内周而とピストン１０の外周而との間
の空間は、上記ブレード１４によって複数の作動室１５
・・・に仕切られる。つまり、各作動室１５はブレード
１４の隣合う２つの巻き間に形成されており、ブレード
１４に沿ってピストン１０とシリンダ７の内周面との接
触部から次の接触部まで伸びたほぼ三日月状をなす。そ
して作動室１５・・・の容積は、シリンダ７の吸込側か
ら吐出側に行くに従って徐々に小さくなっている。

上記シリンダ７の吸込側に位置する主軸受８には、シリ
ンダ７の軸方向に延びる吸込孔１６が貫通している。こ
の吸込孔１６の一端はシリンダ７の中に開口しており１
．他端には冷凍サイクルの吸込チューブ１７が接続され
ている。また、上記副軸受９近傍のシリンダ７には吐出
孔１８が開口していて、この端部は吐出端側になる。図
においてこの上方部位の密閉ケース２には吐出チューブ
１９が挿嵌固むされ、密閉ケース２内部を介して上記吐
出孔１８と連通ずる。

このような電動圧縮機の動作について説明すると、電動
Ｉ？：索３に通電してロータ６を回転駆動すると、シリ
ンダ７か一体に回転する。上記シリンダ７の回転は駆動
ピン１２を介してピストン１０に伝達され、これはその
外周面の一部がシリンダ７の内周面に接触した状態で回
転駆動されるとともに、ブレード１４も一体に回転する
。

上記ブレード１４は、その外周面がシリンダ７の内周面
に接触した状態で回転するため、ブレード１４の各部は
、ピストン１０の外周面とシリンダ７の内周面との接触
部に近づくにしたがって上記溝１３に押込まれ、また、
接触部から離れるにしたかって上記溝１３から飛出す方
向に移動する。

一方、圧縮要素４か作動されると、吸込チューブ１７お
よび吸込孔１６を通してシリンダ７に冷媒ガスが吸込ま
れる。そして吸込まれた冷媒ガスは。

ブレード１４の巻き間の三日月状の作動室１５１；閉込
められたまま、ピストン１０の回転に伴って吐出側の作
動室１５に順次移送されるとともに圧縮される。この圧
縮された冷媒ガスは、副軸受９近傍に設けられた吐出孔
１８から密閉ケース２の内部空間内に吐出され、更に、
吐出チューブ１９を通して冷凍サイクル中に戻される。

このように作動する電動圧縮機によれば、冷奴ガスは作
動室１５内に閉込められた状態で移送かつ圧縮されるた
め、圧縮機の吐出側に吐出弁が不要であるにも拘らずガ
スを効率良く圧縮でき、圧縮機の構成の簡略化および部
品点数の削減を図れる。また、電動要素３のロータ６は
圧縮要素４のシリンダ７にｌｆＮ着されることから、ロ
ータ６を支持するための専用の回転軸や軸受等を設ける
必要がなく、圧縮機の構成をより一層簡略化することが
でき１部品点数の削減が可能になる。

上記螺旋状のブレード１４は十分な弾性をＨし。

上記螺旋状の溝１３を出入しても、ブレード１４に局部
的な食形力が加わることがなく、上記溝１３をスムーズ
に出入する。また、ブレード１４をふっ素樹脂材料から
形成したので、高圧な環境下におかれることで十分な熱
膨張が生じ、上記溝１・３およびこれに嵌め込まれたブ
レード１４との隙間が埋められる。したがって、ガスの
リークが低減し、性能が向上するとともに冷媒にさらさ
れてもその性質は劣化し難く、耐摩耗性、耐熱性。

耐冷媒性等に優れて、圧縮機の性能および信頼性が大幅
に向上する。

さらに、シリンダ７とピストン１０とは、互いに同一方
向に同転した状態で互いに接触している。

このため、これらの部材間の摩擦は小さく、それぞれが
円滑に回転できるので、振動や騒音か少な（、効率の高
い圧縮機を実現することができる。

（発明が解決しようとする課題） このようにして種々の利点を備えた電動圧縮機であるが
、その反面、改良すべき点が考えられる。その一つが、
上記電動要素３である。すなわちこの電動要素３は、密
閉ケース２に１ｆｆｉａするステータ５およびシリンダ
７にＩ＆ａするロータ６とからなる。これらステータ５
．ロータ６は、ともに薄い鉄板を多数枚積層し、一端か
ら他端に亘って多数状のコイル（巻線）を巻装し、かつ
外面もしくは内面の直径精度を高くして、それぞれの部
位に嵌着しなければならない。したがって、非常に製作
１間がかかるとともに取付作業が面倒である。また７ｕ
気的接続のための図示しないブラシが必要で、その取付
スペースおよびコストに悲影響かある。しかも、上記ロ
ータ６が１ｆＮＵされるシリンダ７は中空筒体からなり
、かつロータ６とシリンダ７とは互いに異質材料である
から、ロータ６にとっては大きな磁気抵抗を生じること
となり。

良好な電気特性が得られないなどの不具合がある。

本発明はこのような事情によりなされたものであり、そ
の目的とするところは、電動要素を構成するステータと
ロータのうち、少なくともロータは、中空筒体からなる
シリンダに対してより簡単な構成で取付ｆ９間がかから
ず、しかも良好な電気特性を得て信頼性の向上化を図れ
る７ｕ動動圧機を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記１」的を達成するため本発明は、圧縮要素と電動要
素とから構成される電動圧縮機本体を備えてなるものに
おいて、上記圧縮要素は、吸込端側と吐出端側とを有す
る中空筒体からなる回転軸であるシリンダを設け、この
シリンダ内に回転体の一部が上記シリンダの内周面に接
触するよう偏心して配置し外周面には上記シリンダの吸
込端側から吐出端側へ徐々に小さくなるピッチで形成さ
れた螺旋状の溝を白°し２　この回転体の上記溝にブレ
ードを回転体の略径方向に出入自在に嵌め込んで上記シ
リンダの内周面にその外周面を密告させ。

かつ上記シリンダの内周面と上記回転体の外周面との間
の空間を複数の作動室に区画してシリンダの吸込端側か
ら上記作動室に流入した流体をシリンダの吐出端側の作
動室へ順次移送し圧縮してなり、上記電動要素は、上記
シリンダの外周にロータ鉄心部を一体に設け、このロー
タ鉄心部に環状のマグネットであるロータを嵌若し、こ
のロータ外周面と狭少の間隙を存してステータを設けて
なることを特徴とする電動圧縮機である。

（作用） 上記電動要素は、シリンダを確実に回転駆動する。また
、シリンダにロータ鉄心部を一体に設けたので、これま
でのような取付手間が不要となり、直流ブラシレスモー
フの構成と同一となってブラシが不要であるとともに回
転軸であるシリンダか中空筒体であっても電気特性の低
下がない。

（実施例） 以ド１本発明の一実施例を第１図にもとづいて説明する
に、後述する電動要素３０を除いて。

他の構成部品は先に第３図で説明したものと全く同一で
よいので、同番号を付して新たな説明は省略する。

上記電動要素３０は、後述するシリンダ７０の外周に一
体に設けられるロータ鉄心部７１と、このロータ鉄心部
７１に嵌着される環状マグネットであるロータ７２と、
このロータ７２外周面と狭少の間隙を存し上記密閉ケー
ス２の内周面に嵌むされるステータ５とから構成される
。なお説明すれば、上記シリンダ７０は、その外周面の
略中央部を除き、他の部分の寸法は全て先に第３図で説
明したシリンダ７の寸法と同一でよい。したがって、上
記圧縮要素４を構成する。ブレード１４を備えたピスト
ン１０をシリンダ７０内に偏心した状態で収容し、その
両側端は主５副軸受８．９で回転自在に枢支され、かつ
駆動ビン１２が突設されるとともに吐出孔１８が開口す
ることになる。

このような圧縮要素４と上記電動要素３０とからなる電
動圧縮機本体ＩＳのうち、上記電動要素゛−３０は、シ
リンダ７０の略中央の外周をその外径が他の部分よりも
大になるよう一体に突出する。

この突出部分が上記ロータ鉄心部７１を形成していて１
輪方向に沿う長さは上記ステータ５の長さと同一とする
。上記環状のマグネットであるロータ７２は、このロー
タ鉄心部７１に嵌着されていて、軸方向に沿う長さを同
一に合せられる。上記ステータ５は、第３図に示したも
のをそのまま使用し、密閉ケース２に対する嵌着位置も
同一とする。換諷゛すれば、このステータ５の内周面と
狭少の間隙を存するよう上記ロータ７２の外径寸法およ
び長さを設定し、かつこの内径寸法に合せて上記ロータ
鉄心部７１の外径寸法と位置および長さを設定すること
となる。

このようにして構成される電動要素３０は、いわば直流
ブラシレスモーフと同一構造となり、特にロータ側にお
いては、ロータ鉄心部７１をシリンダ７０と一体化する
ことにより、これまでのような多数枚の薄い鉄板を精度
よく積層しないですみ、しかも巻線の必要もない。

しかして、電動要素３０に通電することにより。

ステータ５とロータ７２との間に磁界が発生し。

シリンダ７０に対する回転駆動力を１する。このとき、
ロータ鉄心部７１をシリンダ７０と一体に設け、かつこ
こにマグネットからなるロータ７２を嵌着しているので
、ロータ７２における磁気抵抗が薄い鉄板を積層したも
のよりも低減し、電気特性が向上する。そして、シリン
ダ７０の回転にともない圧縮要Ａ４は先に説明したと同
様に冷媒ガスを吸込んで圧縮し、かつ吐出する作用をな
す。

すなわち、圧縮要素４における冷媒ガスに対する圧縮作
用は何等変りがない。

また上述したように、電動要素３０は直流ブラシレスモ
ータと同様構造となるので、ブラシが不要であるが、上
記ステータ５に対する磁界切換用のスイッチング回路が
新たに必要になることは勿論である。

なお、第２図に示すような構造の電動圧縮機であっても
よい。すなわち、シリンダ７、ピストン１０は第３図に
示したものと同一のものを用いる。

ただし、主、副軸受８０．９０ともにフランジ外径寸法
をこれまでよりも大とし、これらに極く薄肉円筒状の密
閉ケース１００をｌｔＭ８する。したがって、上記密閉
ケース１００はその内部にシリンダ７他の圧縮要素４を
収容することになる。またシリンダ７の外周面で、上記
ステータ５と相対向する位置に環状のマグネットからな
るロータ７２ａが嵌着される。このロータ７２ａは、上
記密閉ケース１００の内周面と狭巾の間隙を存するよう
外径寸法を設定する。そして、ロータ７２ａを嵌着した
シリンダ７は、その全てに亘ッてロータ鉄心部を構成す
ることになる。なお、吐出チューブ１９は上記副軸受９
０に接続し、ここに吐出孔１８ａを設けて互いに連通さ
せる。

このような電動要素３０Ａを備えた電動圧縮機であれば
、ここに；ａ電することにより、密閉ケース１００を介
してステータ５とロータ７２ａとの間に磁界が発生して
、シリンダ７の回転駆動をなすことには変りがない。ま
た、シリンダ７はロータ鉄心部を形成しているとともに
マグネットからなるロータ７２ａを嵌着しているので、
上記実施例と同様の効果を得られるとともに、密閉ケー
ス１００の直径が小さくなって圧縮機の小型化を図れる
。

なお１本発明の圧縮機は１．冷凍サイクルに限らず、他
の圧縮機にも適応することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、上記シリンダの外
周にロータ鉄心部を一体に設け、このロータ鉄心部に環
状マグネットであるロータを嵌着し、このロータ外周面
と狭巾の間隙を存し上記密閉ケース内周面にステータを
設けて電動要素を構成したから、少なくともロータは簡
単な構成となって組立手間がかからず、またシリンダに
対する取付手間が８紡となる。しかも、磁気抵抗が低減
して良好な電気特性を得、信頼性の向上化を図れるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す電動圧縮機の縦断側面
図、第２図は本発明の他の実施例を示す電動圧縮機の縦
断側面図、第３図は本発明の従来例を示す電動圧縮機の
縦断側面図である。 ２・・・密閉ケース、４・・・圧縮要素、３０・・・電
動要素、ＩＳ・・・電動圧縮機本体、７０・・・シリン
ダ。 １３・・・満、１０・・・回転体（ピストン）、１５・
・・作動室、１４・・・ブレード、７１・・・ロータ鉄
心部。 ７２・・・ロータ、５・・・ステータ。 第１図 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮要素と電動要素とから構成される電動圧縮機本体を
   備えたものにおいて、上記圧縮要素は、回転軸であり吸
   込端側と吐出端側とを有する中空筒体からなるシリンダ
   と、このシリンダの内周面に接触するよう偏心して配置
   されるとともにこの外周面に上記シリンダの吸込端側か
   ら吐出端側へ徐々に小さくなるピッチで形成された螺旋
   状の溝を有する回転体と、この回転体の上記溝に回転体
   の略径方向に出入自在に嵌め込まれ上記シリンダの内周
   面に密着する外周面を有し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作動室に区画して
   シリンダの吸込端側から上記作動室に流入した流体をシ
   リンダの吐出端側の作動室へ順次移送し圧縮する螺旋状
   のブレードとからなり、上記電動要素は、上記シリンダ
   の外周に一体に設けられるロータ鉄心部と、このロータ
   鉄心部に嵌着される環状マグネットであるロータと、こ
   のロータ外周面と狭少の間隙を存して設けられるステー
   タとからなることを特徴とする電動圧縮機。