JPH0219683A - 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流
体圧縮機に関する。

（従来の技術） 従来より圧縮機として、レシプロ方式、ロータリ方式等
、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、圧縮部の構造が複雑
であり、また１部品点数も多い。さらに、このような従
来の圧縮機では圧縮効率を高めるために、吐出側に逆止
弁を設ける必要があるが、この逆止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
、このため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の回転体が配設され、この回転体
の外周面には螺旋状の溝が形成されている。また、この
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９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。

（発明が解決しようとする課題） 上述のように従来の流体圧縮機では、その構造が複雑で
あり１部品点数が大だった。さらに。

高圧側と低圧側との境界に設けられた逆止弁からガスが
リークすることがあり、圧縮効率が低かった。また、螺
旋状のブレードを巻装した回転体をスリーブに中に配置
したタイプのスクリューポンプは、単に流体を移送する
ものであり、圧縮作用はなかった。

本発明の目的とするところは、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流体圧縮機を提供する
ことにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段及び作用）上記目的を達成
するために本発明は、密閉ケースと、この密閉ケース内
に設けられ吸込端側と吐出端側とを有するシリンダと、
このシリンダ内にシリンダの軸方向に沿うとともに偏心
して配置され、その一部が上記シリンダの内周面に接触
した状態で上記シリンダと相対的に回転可能な円柱状の
回転体と、この回転体の外周に設けられ、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と、ふっ素樹脂材料からなり、上記
溝に１回転体の略径方向に出入自在には嵌め込まれると
ともに、シリンダの内周面に密着する外周面を有し、シ
リンダの内周面と回転体の外周面との間の空間を複数の
作動室に区画する螺旋状のブレードと、シリンダと回転
体とを相対的に回転させ、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側の作動室へ順
次移送する駆動手段とを具備したことにある。

こうすることによって本発明は、簡単な構成により作動
を円滑にし、シール性を向上させ、効率の良い圧縮がで
きるようにし、さらに２部品の製造および組立が容易に
できるようにしたことにある。

（実施例） 以下１本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すものである。

そして、第１図は冷凍サイクルに使用する冷媒ガス用の
密閉型圧縮機１を示している。この圧縮機１は密閉ケー
ス２と、この密閉ケース２の中に配設された駆動手段と
しての電動要素３および圧縮要素４とを備えている。上
記電動要素３は、密閉ケース２の内面に固定されたほぼ
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。

また、上記圧縮要素４はシリンダ７を有しており、この
シリンダ７の外周面に上記ロータ６が同軸的に固定され
ている。そして、シリンダ７の両端は密閉ケース２の内
面に固定された軸受８，９により回転自在に支持されて
おり、この軸受８゜９によってシリンダ７の両端は気密
的に閉塞されている。

さらに、上記シリンダ７の中には、シリンダ７の内径よ
りも小さな外径の円柱形状の回転体としてのピストン１
０が、シリンダ７の軸方向に沿って配設されている。こ
のピストン１０は、その中心軸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の内周面に接触して
いる。

そして、ピストン１０の両端部は上記軸受８．９にそれ
ぞれ回転自在に支持されている。また、第１図および第
４図に示すように、ピストン７の−端部の外周には係合
溝１１が形成されており、この係合溝１１には、シリン
ダ７の内周面から突出した駆動ビン１２がシリンダ７の
径方向に沿って進退自在に挿入されている。したがって
、電動要素３に通電してシリンダ７がロータ６と一体に
回転駆動されると、シリンダ７の回転力は上記駆動ビン
１２を介してピストン１０に伝達される。そして、ピス
トン１０はシリンダ７の中で、その−部がシリンダ７の
内面に接触した状態で内転する。

また、上記ピストン１０の外周面には、ピストン１０の
両端間を延びる螺旋状の溝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両図中の右側から
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。

また、上記溝１３には、第３図に示す螺旋状のブレード
１４が嵌め込まれている。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。そし
て、このブレード１４の厚さｔ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になっ
ている。

また、ブレード１４の外周面はシリンダ１３の内周面に
密着した状態でシリンダ７の内周面上をスライドする。

なお、ブレード１４はその弾性を利用してねじ込むこと
により上記螺旋状の溝１３に装着されている。

そして、シリンダ７の内周面とピストン１０の外周面と
の間の空間は、上記ブレード１４によって複数の作動室
１５・・・に仕切られている。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
ほぼ三日月状をなしている。

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。

また、第１図中に示すように、シリンダ７の吸込側に位
置する軸受８にはシリンダ７の軸方向に延びる吸込孔１
６が貫通している。そして、この吸込孔１６の一端はシ
リンダ７の中に開口しており、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、他方の軸受
９には吐出孔１８が形成されている。この吐出孔１８の
一端はシリンダ７の中の吐出端側に開口しており、他端
は密閉ケース２の内部に開口している。

また、第４図中に１９で示すのは圧力導入通路である。

すなわち、この圧力導入通路１９は上記ピストン１０の
中心軸Ａに沿って設けられたものであり、その一端は吐
出側の軸受９に形成された通路２０を介して密閉ケース
２の内部、特に、密閉ケース２の底部に連通している。

さらに、圧力導入通路１９の他端はピストン１０に形成
された螺旋状の溝１３の底に開口している。そして１密
閉ケース２の底部には第１図中に示すように、潤滑オイ
ル２１が溜められている。つまり、密閉ケース２の中の
圧力が上昇することにより上記オイル２１は、吐出側軸
受９の通路２０と上記圧力導入路１９を通過して、上記
溝１３の底とブレード１４との間の空間に導入される。

なお、圧力導入路］９の一端は上記溝１３の内、シリン
ダ７の吸込側の端から３６０度よりやや大きい角度だけ
吐出側の端側に進行した部位に開口している。

ここで、第１図中に２２で示すのは密閉ケース２の内部
と外部とを連通させる吐出チューブである。

次に１以上のように構成された圧縮１機の動作について
説明する。

まず、電動要素３に通電されるとロータ６が回転し、こ
のロータ６と一体にシリンダ７も回転する。そして、こ
れと同時に、ピストン１０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。このよ
うな、ピストン１０とシリンダ７との相対的な回転運動
は、上記駆動ビン１２と係合溝１１とからなる規制手段
によって確保される。そして、ブレード１４もピストン
１０と一体的に回転する。

さらに、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
触部に近づくに従って上記溝１３に押込まれ、また、接
触部から離れるに従って上記溝１３から飛出す方向に移
動する。一方。

圧縮要素４が作動されると、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（図示しない）
が吸込まれる。そして、吸込まれた冷媒ガスは、第５図
（ａ）〜（ｄ）に示すように、ブレード１４の巻き間の
三日月状の作動室１５に閉込められた状態で、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。

そして、移送されて圧縮された冷媒ガスは、吐出側の軸
受９に形成された吐出孔１８から密閉ケース２の空間内
に吐出され、更に、吐出チューブ２２を通して冷凍サイ
クル中に戻される。

また、密閉ケース２の中の圧力が上昇すると。

螺旋状の溝１３の底とブレード１４との間の空間には、
吐出側軸受９の通路および上記圧力導入通路１９を通し
て潤滑オイル２１が導入される。そのため、ブレード１
４は油圧により上記溝１３から押出される方向、つまり
、シリンダ７の内周面に向かって常に押圧されている。

したがって、圧縮要素４の動作中は、ブレード１４は上
記溝１３の内部にひっかかることなく、シリンダ７の径
方向に沿って円滑に進退する。したがって、ブレード１
４の外周面はシリンダ７の内周面に常に密着した状態に
保持される。このことから１作動室１５相互間はブレー
ド１４によって確実に仕切られ１作動室１５相互間のガ
スのリークが防止される。

以上のように構成された圧縮機によれば、ピストン１０
に形成された螺旋状の溝１３はシリンダ７の吸込側から
吐出側に向かって徐々にピッチが小さくなるように形成
されている。つまり、ブレード１４によって仕切られた
作動室１５・・・は、吐出側に向かって徐々に容積が小
さくなるように形成されている。したがって、冷媒ガス
をシリンダ７の吸込側から吐出側に移送する間に、この
冷媒ガスを圧縮することができる。また、冷媒ガスは作
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を設けない場合でも、ガス
を効率良く圧縮できる。

さらに、吐出弁を省略できることから、圧縮機の構成の
簡略化および部品点数の削減を図ることができる。また
、電動要素３のロータ６は圧縮要素４のシリンダによっ
て支持されていることから。

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
る必要がない。したがって、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。

さらに、螺旋状のブレード１４は十分な弾性を有するふ
っ素樹脂材料からなるものであるから。

上記螺旋状の溝１３を出入しても無理な変形応力が生じ
ることがなく、ブレード１４は円滑に上記溝１３を出入
する。つまり、ブレード１４はその柔軟性により、第６
図に示すように螺旋状の溝１３の形状に従って上記溝１
３を出入するから。

ブレード１４に例えば局部的な変形力が加わることがな
く、ブレード１４は上記溝１３をスムーズに出入する。

また、ふっ素樹脂材料からなるブレード１４には高圧な
環境下におかれることで十分な熱膨張が生じるので、上
記溝１３と、これに嵌め込まれたブレード１４との隙間
が埋められて小となる。したがって、ガスのリークが低
減し、性能か向上する。

そして、ふっ素樹脂材料からなるブレード１４は上記溝
１３と摺動しても摩耗しに＜＜、圧力の上昇による高温
環境下におかれても、また、冷媒にさらされてもその性
質は劣化しにくい。つまり。

ふっ素樹脂材料からなるブレード１４は耐摩耗性。

耐熱性、耐冷媒性等に優れており、これによって。

圧縮機の性能および信頼性が大幅に向上する。さらに、
上記ブレード１４を変ピツチで形成された上記溝１３に
嵌め込む際には、ブレード１４を弾性変形させながら上
記溝１３にねじ込むことができるので、ブレード１４を
ピストン１０に容易に巻装することができる。

また、ふっ素樹脂材料としてはＰＦＡ　（ペルフルオロ
アルコキシふっ素樹脂）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオ
ロエチレン）等が考えられるが、射出成形し易いものを
採用するとブレード１４の製造性が良い。

また、圧縮機の作動中、溝１３とブレード１４との間の
空間には油圧が供給され、ブレード１４はシリンダ７の
内周面に向かって常に押圧されている。そのため、ブレ
ード３２は、その外周面かシリンダ７の内周面に常に密
着した状態で回転する。したがって、隣合う作動室１５
を確実に仕切ることができ、各作動室１５間のガスリー
クを確実に防止できる。このため、効率よくガスを圧縮
することが可能となる。また、ブレード１４はシリンダ
７の内周面に向かって押圧されていることから、ブレー
ド１４の直角度等１部品の製造精度がさほど高くない場
合でも、ブレード１４はシリンダ７の内面に追従して溝
１３の中をシリンダ７の径方向に沿って円滑に移動する
。したがって。

部品の製造および組立を容易に行なうことができる。

また、溝１３の底とブレード１４との間の空間に高圧の
潤滑オイルを導入することにより、溝１３の内面とブレ
ード１４との間の空間の潤滑およびこれらの間のシール
を行なうことができる。

さらに、上記空間は溝１３に沿って螺旋状に形成されて
いることから、この空間は油圧ポンプとして作用し他の
摺動部分へ潤滑オイルを導くことができる。

さらに、シリンダ７とピストン１０とは、互いに同一方
向に回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、振動や騒音が少ない。

また、圧縮機の移送容量は、ブレード１４の最初のピッ
チ、つまり、シリンダ７の吸込端側に位置した作動室１
５の容量によって決定される。本実施例によれば、ブレ
ード１４のピッチはシリンダ７の吸込側から吐出側に向
かって徐々に小さくなっている。そのため１本実施例と
同一の巻数を有し、かつ、ピストン１０の全長に亘って
同一のピッチを有するものに比べて１本実施例によれば
上記ブレード１４の最初のピッチを大きくとることがで
き、圧縮機の移送容量を大きくとることができる。言替
えれば、効率の高い圧縮機を実現することができる。

なお、移送容量は低下するが、ブレード１４の巻数を増
加する程、隣合う作動室間の圧力差が減少し１作動室相
互間のガスリーク量が低減して圧縮効率が向上する。

なお２本実施例では、シリンダ７に設けた駆動ビン１２
とピストン１０に設けた係合溝１１とからなる規制手段
によってシリンダ７の回転力をピストン１０に伝達して
いるが９本発明はこれに限定されるものではなく１例え
ば、第６図（ａ）および第６図（ｂ）に示すようにして
回転力を伝達するようにしてもよい。すなわち１両図に
示すものでは、ブレード１４の一端を延長し、シリンダ
７の吐出端側に固定している。そして、このようにした
ものでは、シリンダ７が回転するとブレード１４も回転
し、このブレード１４の回転により。

シリンダ７の回転力がピストン１０に伝えられてピスト
ン１０が回転する。したがって２部品数の削減および小
型化が可能になるとともに、騒音を低減させることがで
きる。

また１本発明の圧縮機は、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は、その外周に一端側から他
端側へ徐々にピッチが変化する螺旋状の溝を有するとと
もに、この溝にふっ素樹脂材料からなる螺旋状のブレー
ドを出入自在に嵌め込んだ円柱形状の回転体を、シリン
ダ内に偏心させて配置し、上記ブレードによってシリン
ダの内周面と回転体の外周面との間の空間を複数の作動
室に区画し、シリンダと回転体とを相対的に回転させ。

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
リンダの吐出側の作動室へ順次移送しながら圧縮するよ
うにしたものである。

したがって本発明は、簡単な構成により円滑に作動する
ことができ、シール性を向上し、効率の良く圧縮できる
とともに１部品の製造および組立が容易になるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明の一実施例を示すもので、第１
図は流体圧縮機の全体を示す縦断側面図、第２図はピス
トンの側面図、第３図はブレードの側面図、第４図は圧
縮要素を一部破断して示す側面図、第５図（ａ）〜第５
図（ｄ）は冷媒ガスの圧縮過程をそれぞれ示す一部縦断
した側面図。 第６図はブレードが溝に入り込んだ状態を示す縦断側面
図、第７ｆｆｌ　（ａ）および第７図（ｂ）は変形例を
示すもので、第７図（ａ）は圧縮要素を示す一部破断し
た側面図、第７図（ｂ）は同じく圧縮要素を一端側から
見た状態を示す正面図である。 ２・・・密閉ケース、３・・・電動要素、７・・・シリ
ンダ。 １０・・・ピストン、１３・・・螺旋状の溝、１４・・
・ブレード、１５・・・作動室。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 （Ｃ） 第 図 纂 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 密閉ケースと、この密閉ケース内に設けられ吸込端側と
   吐出端側とを有するシリンダと、このシリンダ内にシリ
   ンダの軸方向に沿うとともに偏心して配置され、その一
   部が上記シリンダの内周面に接触した状態で上記シリン
   ダと相対的に回転可能な円柱状の回転体と、この回転体
   の外周に設けられ、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と
   、ふっ素樹脂材料からなり、上記溝に、回転体の略径方
   向に出入自在に嵌め込まれるとともに、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
   画する螺旋状のブレードと、上記シリンダと上記回転体
   とを相対的に回転させ、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側の作動室へ順次
   移送する駆動手段とを具備してなることを特徴とする流
   体圧縮機。