JPH0219685A

JPH0219685A - 流体圧縮機

Info

Publication number: JPH0219685A
Application number: JP63170694A
Authority: JP
Inventors: Hisayoshi Fujiwara; 尚義藤原; Toshikatsu Iida; 飯田　敏勝
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-07-08
Filing date: 1988-07-08
Publication date: 1990-01-23
Also published as: KR900001982A; KR930009733B1; DE3922436C2; CN1014256B; DE3922436A1; CN1041428A; US4952122A

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、ロークリ方式等
、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
るシリンダ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、米国特許節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か
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
５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、ステータとステータの内側に配置
されたロータとからなる駆動手段と、上記ロータをその
内側に配置しステータに固定されたケースと、このケー
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、この溝に１回転体の略径方向に出入
自在に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、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
のブレードとを具備し、上記駆動手段によって上記シリ
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
側の作動室へ順次圧縮しながら移送するようにしたこと
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、小型化と信頼性の向上とを可能ににするとともに
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９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
圧縮機１を示している。この圧縮機１は円’Ｅ状のケー
ス２と、このケース２の中に同１１１１　的に配設され
た圧縮要素３と、この圧縮要素３を・駆動する駆動手段
としての電動要素４を備えている。

このうち、電動要素４は、上記ケース２の外周にその内
周面を固定されたほぼ環状のステータ５と。

このステータ５およびケース２の内側に設けられた環状
のロータ６とを有している。そして、このロータ６の外
周面とステータ５の内周面とはケース２の壁を介在させ
て対向しており、さらに、ロータ６の外周面とケース５
の内周面とは、はぼ−定な間隔で僅かに離間している。

また、上記圧縮要素３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は。

ケース２の両端部の内面に固定された軸受８，９により
、その両端を回転自在に支持されている。

つまり、シリンダ７はその両端を両軸受８，９の細径な
周面部１０．１１に嵌合しており、これによってシリン
ダ７の両端は気密的に閉塞されている。なお、上記両軸
受８，９の外側には端板１２゜１３が設けられており、
これら軸受８，９および端板１２，１３によってケース
２の両端が閉塞されている。

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
４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１４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１４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１４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、シリンダ７とピ
ストン１４との間では図示しない規制手段によって回転
力の伝達が行われ、これによってシリンダ７とピストン
１４とは同期回転する。

つまり、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の回転力は上記規
制手段を介してピストン１４に伝達される。そして、ピ
ストン１４はシリンダ７の中で　その一部がシリンダ７
の内面に接触した状態で内転する。

また、上記ピストン１４の外周面には第２図中に示すよ
うに、ピストン１４の両端間を延びる螺旋状の溝１５が
形成されている。そして、この螺旋状の溝１５のピッチ
は９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１５には、第３図に示す螺旋状のブレード
１６が嵌め込まれている。そして、このブレード１６の
厚さｔは上記螺旋状の溝１５の幅とほぼ一致しており、
ブレード１６の各部分は溝１５に対してピストン１４の
径方向に沿って進退自在になっている。また、ブレード
１６の外周面はシリンダ７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。このブレード１６
はテフロン（商品名）等の弾性材料によって形成されて
おり、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１５に装着される。

そして、シリンダ７の内周面とピストン１４の外周面と
の間の空間は、上記ブレード１６によって複数の作動室
１７・・・に仕切られている。つまり。

各作動室１７はブレード１６の隣合う２つの巻き間に形
成されており、ブレード１６に沿ってピストン１４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１７・・・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の略軸方向に延びる吸込孔
１８が貫通している。そして、この吸込孔１８の一端は
シリンダ７の中に開口しており、他端には、端板１２の
外側から差込まれた冷凍サイクルの吸込チューブ１９が
接続されている。また、他方の軸受９には吐出孔２０が
形成されている。この吐出孔２０の一端はシリンダ７の
中の吐出端側に開口しており、他端は吐出側軸受９と吐
出側の端板１３との間に形成された冷媒ガス吐出用の空
洞部２１に開口している。そして。

吐出側の端板１３には上記空洞部２］とケース２の外部
とを連通させる吐出チューブ２２が外側から差込まれて
いる。

次に１以上のように構成された圧縮機の動作について説
明する。

まず、電動要素４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１４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１４とシリンダ７との相対的な回転運動は
、上記規制手段によって確保される。そして、ブレード
１６もピストン１４と一体的に回転する。なお、ステー
タ５とロータ６との間にはケース２が介在しており、ま
た、ステータ５とロータ６との間には両部材５，６のギ
ャップ、すなわちモータギャップが存在しているため、
圧縮要素３の駆動には直流モータを用いることが望まし
い。

さらに、ブレード１６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＋：　１６の各
部は、ピストン１４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１５に押込まれ、また、
接触部から離れるに従って上記溝１５から飛出す方向に
移動する。一方。

圧縮要素３が作動されると、吸込チューブ１９および吸
込孔２０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４図
（ａ）〜（ｄ）に示すように　ブレード１６の巻き間の
三日月状の作動室１７に閉込められた状態で、ピストン
１４の回転に伴って吐出側の作動室１７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２０から上記吐出用の空洞部２
１の中に吐出され、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。

以上のように構成された圧縮機によれば、ピストン１４
に形成された螺旋状の溝１５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１６によって仕切られた
作動室１７・・・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１７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、ガスのリークが
なく、さらに、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４のロータ６は
圧縮要素３のシリンダ７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。したかって、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
。

また、この圧縮機１は、シリンダ７の両端を支持する軸
受８，９を円筒状のケース２の両端に配置している。つ
まり１円筒状のケース２の両端の中心を合せて加工する
ことは簡単であるため１両軸受８，９の中心は１両軸受
８，９をケース２に取付けるたけて簡単に一致する。し
たがって、ケース２の内面の寸法精度は例えば従来程度
であっても１両軸受８，９を容易に調芯することができ
る。

また　ステータ６はケース２に外側に設けられており、
このため、ケース２はその寸法がシリンダ７およびロー
タ６等を収納できる程度のものであればよい。つまり、
ケース２の寸法はシリンダ７の寸法とあまり変わらない
よう設定することが可能であるので、圧縮機１を大幅に
小型化できる。

さらに、ロータ６とシリンダ７等をケース２の中に配置
し、ステータ７をケース２の中に設けているので、ロー
タ６等の主要な大部分の部材を小さな缶状体の中に集約
した。いわゆるキャンドモータ式の構造にすることがで
きる。

また、圧縮要素３および駆動要素４の両端に軸受８，９
を配置しているので、駆動中に軸受８゜９に加わる力は
互いに相殺される。したがって。

軸受８，９を小さなものとしてシリンダ７と軸受周面部
１０．１１との重なり合う部分の長さおよび面積が小と
なっても、軸受８，９に無理な負荷が加わることがない
。

さらに、シリンダ７とピストン１４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１６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
７の容量によって決定される。本実施例によれば、ブレ
ード１６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３本実施例と
同一の巻数を有し、かつ、ピストン１４の全長に亘って
同一のピッチをＨするものに比べて１本実施例によれば
上記ブレード１６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。

また、移送容量は低下するが、ブレード１６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１本実施例ではケース２の形状を円筒状としたが１
本発明はこれに限定されるものではなく。

例えば第５図に示すようにケース２を、深絞り加工を施
し一端を半球状に閉じた形状としても、軸受８，９は容
易に調芯できる。

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、ケースの外側に駆動手段
のステータを固定し、ケースの内側にロータとこのロー
タの内側に設けられたシリンダとを配置し、その外周に
螺旋状の溝を有するとともに、この溝に螺旋状のブレー
ドを出入自在に嵌め込んだ円柱形状の回転体を上記シリ
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、簡単な構成によりシール性を向上
し、効率良く圧縮できるとともに、小型化と信頼性の向
上とを可能にし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４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図はブレドの側面図、第４図（ａ）
〜第４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５図は変形例を示す縦断側面図で
ある。２・・・Ｕケース、４・・・電動要素、５・・・ステー
タ６・・・ロータ、７・・・シリンダ、１４・・ピスト
ン１５・・・螺旋状の溝、１６・・・ブレード、１７・
・・作動室。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図を第３図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

ステータとこのステータの内側に配置されたロータとか
らなる駆動手段と、上記ロータをその内側に配置し上記
ステータに固定されたケースと、このケース内に設けら
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、この溝に、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
のブレードとを具備し、上記駆動手段によって上記シリ
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
側の作動室へ順次圧縮しながら移送することを特徴とす
る流体圧縮機。