JPH02199289A - 流体圧縮機のブレードおよびその製造方法 - 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
体圧縮機に係り、特にそのブレードおよびブレード製造
方法に関する。

（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９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
リークし品く圧縮効率が低い。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２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２部品の製造および組立が容易な流体圧縮
機が提案されている。これは、たとえば第１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の内面に固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Ｈしており、このシリンダ７の外周面に上記
ロータ６が同軸的に嵌着されている。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９ａにより弾性的に押圧支
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の内周面に接触している。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、ピストン７の一端部には周面から軸芯方向に向っ
て係合穴１１が設けられており、この係合穴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。

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。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、たと
えばふっ素樹脂材料もしくはゴム材からなるもので、適
度な弾性を有している。このブレード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、この外周面はシリンダ
７の内周面に密着した状態でスライド可能である。なお
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に装着される。

上記シリンダ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したがって徐々に小さく
なる。

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、
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１
９が挿嵌固着され、密閉ケース２内部を介して上記吐出
孔１８と連通ずる。

つぎに、このような流体圧縮機の動作について説明する
。電動要素３に通電してロータ６を回転駆動すると、シ
リンダ７が一体に回転する。上記シリンダ７の回転は、
ビン１２および係合穴１１を介してピストン１０に伝達
し、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、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従って上記溝１３から飛出す方向に
移動する。−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１５に閉込め
られたまま６　ピストン１０の回転にともなって吐出側
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、さ
らに、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流体圧縮機によれば、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に嵌着されることから、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、振動や騒音が少なく。

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） ところで、上記螺旋状のブレード１４は十分な弾性を有
し、上記螺旋状の溝１３を出入しても。

ブレード１４に局部的な変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よう、たとえばふっ素樹
脂材料もしくはゴム材料から形成される。特にふっ素樹
脂材料のものは、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１３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
れても性質は劣化し難く７耐摩耗性、耐熱性、耐冷媒性
等に優れる。

しかしながらその反面、改良すべき点が考えられる。す
なわち、上記ブレード１４をふっ素樹脂材料もしくはゴ
ム材料の単体から形成すると。

強度的な不足が避けられない。このような流体圧縮機は
、−度運転駆動を開始すると、長時間に亘って運転を継
続することが多い。そのため、連続的に変形を繰返すブ
レード１４においては比較的早期に材料劣化が生じ易く
１部分的な欠損が生じたり、あるいは破断事故の発生に
繋がる。

本発明は、このような事情に着目してなされたものであ
り、その目的とするところは、十分な弾性および溝に対
する円滑な出入を保持するとともに、充分な強度を確保
して長期の使用に耐え得る流体圧縮機のブレードを提供
することにある。

そしてまた本発明の目的とするところは、十分な弾性お
よび溝に対する円滑な出入を保持するとともに、充分な
強度を確保して長期の使用に耐え得る流体圧縮機のブレ
ードを製造する方法を提洪することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明は、シリンダと、螺旋状
の溝を有する回転体と、この回転体の溝に嵌め込まれる
ブレードとを具備してなる流体圧縮機において、上記ブ
レードは、可撓性材料からなるブレード本体およびこの
ブレード本体の長手方向に沿う全長もしくは一部に金属
線材の芯材を埋設したことを特徴とする流体圧縮機のブ
レードである。

また本発明は、金属線材からなる芯材の周面を溶解温度
の高い合成樹脂材等からなる被膜部で被覆し、この被膜
部で被覆した芯材を、ブレード本体の型キャビティ内に
仮固定し、溶解温度の低い可撓性材を用いてブレード本
体を射出成形もしくは圧縮成形し、ブレード本体内に上
記芯材を一体にインサート成形したことを特徴とする流
体圧縮機のブレード製造方法である。

（作用） シリンダおよび回転体の回転にともなってブレードが変
形するが、金属線材からなる芯材がブレード本体の長手
方向に存在しているので、この長手方向の強度が充分と
なるとともに、適度な弾性を有するので、ブレードに拡
張力を与えてシリンダ内面との密着性がよく、その動き
が円滑である。

上記芯材は、その周面を溶解温度の高い合成樹脂材等か
らなる被膜部で被覆してから、溶解温度の低い可撓性材
を射出成形あるいは圧縮成形してブレード本体を形成す
るが、この成形時に、芯材の位置がずれて一部が露出す
るようなことがあっても、これは合成樹脂材等の被膜部
で覆われているから、相手摺動部材に損傷を与えること
はない。

（実施例） 以下２本考案の一実施例を図面にもとづいて説明するに
、後述するブレードを除き、流体圧縮機としての構成お
よび作用は先に第１図で説明した通りであるので、ここ
では新たな説明を省略する。第２図に、新たなブレード
１４Ａを示す。これはブレード本体２０と芯材２１とか
らなる。上記ブレード本体２０の断面形状および寸法的
には。

先に説明したブレードと全く同一でよい。材質的にも同
様に、たとえばふっ素樹脂材のごとき合成樹脂材あるい
はゴム材を選択する。上記芯材２１は、金属線材からな
る。これをブレード本体２０を形成する型キャビティ内
の中央部に位置するよう仮固定し、ブレード本体２０の
材料で射出成形あるいは圧縮成形をなし、ブレード１４
Ａを得る。

このように得られる上記ブレード１４Ａは、シリンダ７
およびピストン１０の回転にともなって一体に回転し、
螺旋状の溝１３を出入りすることは変りがない。そして
、この溝１３に摺接する上記ブレード本体２０をふっ素
樹脂材もしくはゴム材等の可撓性材から形成したので、
その動きが円滑である。また、金属線材の上記芯材２１
をブレード本体２０内の長手方向に沿って一体にインサ
ート形成したので、ブレード１４Ａ自体適度な弾性を備
えることとなり、拡張力を有しシリンダ内面面との密着
力が生じて股間のリークが減少し圧縮効率がよい。また
、上記芯材２１によりブレード本体２０の強度を充分確
保することができ。

長期の使用に亘ってもその特性が劣化することがなく、
射出成形、圧縮成形など比較的簡単に製造でき、かつそ
の寸法精度を保持し易い。

なお、このようなブレード１４Ａの製造にあたって、上
記芯材２１をブレード本体２０の型キャビティ内に仮固
定し、ブレード本体２０の材料を用いて射出成形や圧縮
成形などを行なうが、このとき第３図に示すような不具
合が生じることがあった。すなわち、ブレード本体２０
の材料の流れの影響等で上記芯材２１が部分的に曲成す
る。その結果、得られたブレード１４Ａの表面一部に芯
材２１が露出することになる。これをそのまま螺旋状の
溝１３に係合して作動すれば、露出する芯材２１部分が
上記溝１３の周面あるいはシリンダ７の内周面など、相
手摺動部材に摺接して傷付ける恐れがある。

そこで、第４図に示すような断面形状のプレード１４Ｂ
を得る製造方法を説明する。すなわち。

はじめ金属線材からなる芯材２１の周面を溶解温度の高
い合成樹脂材等からなる被膜部２２で被覆する。上記被
膜部２２は、たとえば　ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロ
エチレン　融点３２７℃）を用いる。このような材料か
らなる被膜部２２で被覆した芯材２１をブレード本体の
型キャビティ内に仮固定し、溶解温度の低い可撓性材を
用いてブレード本体２０を射出成形もしくは圧縮成形し
て得る。上記ブレード本体２０の材料は、たとえば　Ｐ
ＦＡ　（テロラフルオロエチレンとパーフルオロアルキ
ルビニルエーテルとの共重合体　融点３０２〜３１０℃
）　を用いる。このようにして。

ブレード本体２０内に上記被膜部２２で被覆した芯材２
１を一体にインサート成形してなるブレード１４Ｂを製
造する。ブレード本体２０の成形時に、たとえ芯材２１
の位置がずれるようなことがあっても、実際には芯材２
１は露出せず、これを被覆する被膜部２２が露出する。

この被膜部２２は合成樹脂材等で形成されるものである
から、そのまま螺旋状の満１３に組込んで作用しても、
相手摺動部材を傷付ける恐れは全くない。しかも。

ブレード１４Ｂはその動きが円滑であるとともにシール
性および加工性がよく、金属線材の上記芯材２１はブレ
ード本体２０の強度を充分確保することができ、長期の
使用に亘ってもその特性が劣化することがないなど、上
記ブレード１４Ａと全く同一の特性を有する。

なお、このような流体圧縮機は、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２本発明のごときブレードであれば
、その動きが円滑であるとともにシール性および加工性
、がよく、金属線材の芯材はブレード本体の強度を充分
確保することができ、長期の使用に亘うてもその特性が
劣化することがないなど３両者の特性を合せ持ったブレ
ードを廉価に提供できる。

また２本発明のごとき製造方法によって得られるブレー
ドであれば、金属線材の芯材がブレード本体の表面に直
接露出することがなく、シたがって相手摺動部材を傷付
けることがなくなって信頼性の向上を得るという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は流体圧縮機の縦断側面図、第２図は本発明の一
実施例を示すブレードの一部斜視図。 第３図はその製造過程における芯材の一部斜視図。 第４図は同じく本発明の一実施例により得られるブレー
ドの縦断面図である。 ７・・・シリンダ、１０・・・回転体（ピストン）。 １３・・・溝、１４Ａ、１４Ｂ・・・ブレード、１５・
・・作動室、２０・・・ブレード本体、２１・・・芯材
、２２・・・被膜部。 第１図 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリンダと、このシリンダの軸方向に沿うととも
   に偏心して配置される回転体と、この回転体の外周面に
   シリンダの吸込端側から吐出端側に徐々に小さくなるピ
   ッチで設けられる螺旋状の溝と、この溝に回転体の略径
   方向に出入自在に嵌め込まれその外周面がシリンダの内
   周面に密着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ブレードとを
   具備してなり、上記シリンダと回転体との相対的な回転
   にともなってシリンダの吸込端側から作動室に流入した
   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
   る流体圧縮機において、上記ブレードは、可撓性材料か
   らなるブレード本体と、このブレード本体の長手方向に
   沿う全長もしくは一部に埋設される金属線材の芯材とか
   らなることを特徴とする流体圧縮機のブレード。
2. （２）金属線材からなる芯材の周面を溶解温度の高い合
   成樹脂材等からなる被膜部で被覆し、この溶解温度の高
   い合成樹脂材等からなる被膜部で被覆した芯材をブレー
   ド本体の型キャビティ内に仮固定し、溶解温度の低い可
   撓性材を用いてブレード本体を射出成形もしくは圧縮成
   形し、ブレード本体内に上記被膜部で被覆した芯材を一
   体にインサート成形したことを特徴とする流体圧縮機の
   ブレード製造方法。