JPH02201074A - 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） 一般的に冷凍サイクルの冷媒を圧縮するために使用され
る流体圧縮機は、レシプロ方式や、ロータリ方式のもの
が知られている。ところが、このような流体圧縮機はそ
の構造が複雑であり、部品点数が多いといった欠点があ
った。

こうした問題を解決するために現在、本出願人によって
先に出願された特願昭６３−１７０６８２号（未公開）
等に示されるものがある。この流体圧縮機は例えば第３
図中に示されるように構成されている。この流体圧縮機
１は密閉容器２によって外壁部が形成されており、この
密閉容器２の略中央部にはシリンダー３が設けられてい
る。このシリンダー３は円筒形状に形成されており、端
部間の略中央部外壁には略環状のぞ−夕回転Ｔ−４が外
嵌されている。このモータ回転子４の外周面に対応する
位置には小隙間をもってモータ固定子５が設けられてい
る。このモータ固定子５はＪ−記モータ回転子４の外側
に同心状に位置され略円環状に形成されており、外周面
が密閉容器２の内周面に嵌合して結合されている。

このようにモータ４，５によって回転駆動されるシリン
ダー３は両端部がそれぞれｍｌおよび第２の軸受部６，
７によって回動自在に支持され、一方の第の軸受部６側
には吸込口８が形成されており、他方の軸受部７には上
記シリンダー３内と密閉容器２の内部とを連通ずる吐出
口１０が形成されている。

このようなシリンダー３内にはこのシリンダー３の回転
の中心に対して平行且つ所定寸法ｄ分偏心された軸心を
もつピストンロータ１１が、その外周面の一部をシリン
ダー３の内周面に接した状態で設けられている。このピ
ストンロータ１１の両端部には」二記第１および第２の
軸受部６，７に回転自在に支持される支軸部１２．１３
が設けられており、このピストンロータ１１の周面に螺
旋状のブレード溝１４が形成されている。このブレード
溝１４は上記吸込口８側から吐出口１０側に向かって漸
次ピッチが小さくなる螺旋状に形成されており、ブレー
ド溝１４自体の断面形状は略矩形状に形成されている。

このブレード溝１４には弾性をもって螺旋状に形成され
たブレード１５が挿着されている。このブレード１５は
−Ｆ記ブレード溝１４に対応する矩形状の断面で形成さ
れており、内周縁はピストンロータ１１のブレード溝１
４内に位置し、■１つ外周縁はシリンダー３の内周面に
常に当接するようになっている。

そして、上記シリンダー３の内周面には内側に吐出する
突起部３ａが形成されており、この突起部３ａに対応す
るピストンロータ１１にはこの突起部３ａが係合する係
合穴１１ａが穿設されている。そしてシリンダー３が回
転することでピストンロータ１１も同一の角度で回転さ
れるようになっている。

また、第１の軸受部６には支軸部１２の端部と密閉容器
２の内側下部とを連通ずる管路１６が形成されており、
下部に収容された図示しないａ滑オイルを摺動部に供給
するようになりでいる。

このように構成された流体圧縮機１はモータ４゜５が駆
動されることによってシリンダー３が回転され、シリン
ダー３の回転にともないピストンロータ１１が回転され
る。この際シリンダー３とピストンロータ１１とは回転
の中心が偏心しているので、隙間が開いた部分にブレー
ド１５が突出した状態となり、複数の動作室を形成する
。この動作室はブレード１５の螺旋ピッチに−従って容
積が変化しており、吸込Ｄ８ｆｌｌｌから吐出口】、ｏ
ａへ向けて容積は小さくなっている。そして、ピストン
ロータ１１が回転することにより上記吸込口８から吸込
まれた冷媒ガスはブレード１５で仕切られた動作室が軸
方向に移動しながら無段階的にその容積が縮小し、吐出
口１０側に送込まれるようになっている。

圧縮された冷媒ガスは密閉容器２内に放出され、さらに
密閉容器２の壁面に貫通状態に設けられた吐出管１８か
ら吐出されるようになっている。こうした流体圧縮機１
は一般的な他の圧縮機に比較して構造が簡単であり、部
品点数も低減できるよいう利点をもっている。

そして、上述のようにブレード１５によって仕切られる
ことで形成された容積室は例えばブレード１５の螺旋が
３巻の場合に第４図および第５図中に示されるように最
大２つの動作室が形成される。

このように２つの動作室１９，２０４が形成されるのは
一瞬であり、その他作動中のほとんどが第６図中に示さ
れるように１つの動作室２０ζしか形成されない。この
ように１つの動作室２０屯で冷媒ガスを充分に圧縮しよ
うとすると、１回転で圧縮を終了する必要があり、圧縮
比を大きくすることが困難であった。

（発明が解決しようとする課題） 本出願人によってすでに出願されている未公開の流体圧
縮機は、一般のものに比較して構造が簡単であり、部品
点数が少ないという利点があり、実用性の高いものであ
るが、ピストンロータに設けられた螺旋状のブレードの
巻数が３巻以下では、上記ピストンロータが１回転する
間に圧縮を終える必要があり、ブレードの一部に圧力が
集中してしまうものであり、ガスリークの発生原因とな
るものであった。

本発明は上記課題に着目してなされたものであり、動作
室の数を常に２つ以」二形成することで、圧縮に２回転
以上を必要とし、急激な圧力変動がブレードに働くこと
を防止してガスリークの発生を低減でき、圧縮率を高め
ることができる流体圧縮機を提供することを目的とする
。

〔発明の構成〕

（３題を解決するための手段） 密閉容器の内壁面にモータ固定子を結合し、このモータ
固定子の内側にモータ回転子を設け、このモータ回転子
の回転の中心に軸心が一致するようにシリンダーを結合
し、このシリンダーの一端に吸込口および他端側に吐出
口を形成し、上記シリンダーの内側には軸心が偏心され
ることでこのシリンダーの内周面に外周面の一部が接し
て同一の角速度で回転するピストンロータを設け、この
ピストンの外周に上記吸込口側から吐出口に向かってピ
ッチが小さ（なる４〜７の巻数の螺旋状にブレード溝を
形成し、このブレード溝には上記ピストンロータの略径
方向に突設可能に螺旋状のブレードを嵌め込んだ流体圧
縮機にある。

（作　用） ブレードをピストンロータに対して４〜７の巻数で設け
ることにより、１つの圧縮工程を終了するのにロータピ
ストンが２回転具１ユ回転するので、ブレードに急激な
圧力変動が働くことを防止できるのでガスリークを低減
しながら圧縮率を高めることができる。

（実施例） 本発明における一実施例を図面を参照して説明するが、
本実施例における流体圧縮機の基本的な構造は本出願に
よって提案された例えば第３図に示される（未公開）の
ものと同様なので第３図を参照して説明し、要部につい
て第１図および第２図を参照して説明する。

上記流体圧縮機１は密閉容器２により外壁面が形成され
ており、この密閉容器２内にはシリンダー３が設けられ
ている。このシリンダー３は円筒形状に形成されており
、その外壁面にはモータ回転子４が外嵌されている。ま
た、このモータ回転子４の外側には小隙間をもって内周
面が対面されたモータ固定子５が設けられており、この
モータ固定子５の外周面が上記密閉容器２の内周面に嵌
合して固定されている。上記シリンダー３の端部の一方
には冷媒ガスの吸込口８が形成され、他方には吐出口１
０が形成されており、それぞれの端部は上記密閉容器２
の内周面に密閉状態を保持した状態で回転自在に支持さ
れている。

また、上記シリンダー３の内側には円柱形状に形成され
たピストンロータ１９が設けられている。

このピストンロータ１９は両端部にそれぞれ支軸部１２
．１３が設けられており、上記密閉容′ｊＳ２の内周面
に対して軸受部６，７により回転自在に支持されている
。この支軸部１２，１．３はともにピストンロータ１９
の軸心に同心状に設けられており、且つ上記シリンダー
３の回転の中心に対して寸法ｄだけ偏心した状態に支持
されている。そして、上記シリンダー３の内周面に」二
足ピストン０−夕１９の外周面の一部が接触されて支持
されている。

さらに、上記ピストンロータ１９外周の一部に径方向に
穿設された係合穴１．１　ａが形成され、この係合穴に
対して径方向に進退自在な係合片３ａが上記シリンダー
３の内周面に突設されている。

この係合片３ａと係合穴１１ａとの係合によりシリンダ
ー３とピストンロータ１９とが同一の角速度で回転され
るようになっている。

そして、上記ピストンロータ１９の外周面には第１図中
に鎖線Ｂで示される位置に螺旋状のブレード溝２０が形
成されている。このブレード溝２０は螺旋方向の断面が
略矩形状に形成されており、上記吸込口８側から吐出口
１０側に向かってピッチが漸次小さくなるように形成さ
れ、例えば４つの巻数で形成されている。

そして、このブレード溝２０に対して螺旋状のブレード
２１が嵌め込まれている。このブレード２１は内周面が
上記ブレード溝２０内に位置し、外周面が上記シリンダ
ー３の内壁面に常に当接するように形成されており、常
に２つの動作室２２゜２３を形成するようになっている
。

図中において鎖線Ｔで示される部分はピストンロータ１
９とシリンダー３とが互いに接触する部分であり、動作
室の分離部分である。この鎖線Ｔが第２図中テハ破ｖＡ
ｔＨ、ｔ２　、　　ｔ３　、　　ｔ４　テアＨされてお
り、各動作室を仕切るようになっている。

まず、吸込側に形成される第１の動作室２４はｔｌによ
って仕切られており、吸込口８から吸込まれた冷媒ガス
はまずはじめにこの動作室２４に収容される。そして、
シリンダー３およびピストンロータ１１が回転されるこ
とにより第１の動作室２４は無段階的に移動し、破線ｔ
１，１２で挟まれる範囲にわたって形成される第２の動
作室２２になる。さらに、回動が進むと破１ｉｔ２゜ｔ
３に挟まれる範囲にわたって形成される第３の動作室２
３に移動および変形され内部容積が漸次無段階的に小さ
くなる。さらに、第３の動作室２３は吐出口１０側に移
動されることによりｔ４によって仕切られる第４の動作
室２５に移動および変形される。

ここで、上記第１乃至第３の動作室２２．〜２５はその
容積が漸次無段階的に減少されるようになっており、第
２の動作室２２により第１の圧縮が行われ、第３の動作
室２３により無段階的に第２の圧縮が行われるようにな
っており、一つの圧縮工程が終了されるためにはシリン
ダー３およびピストンロータ１９が２回転することが必
要となる。

このように、常に２つの動作室２２．２３を形成して、
圧縮工程を延長することにより、モータ４．５の１回転
に対する負荷が減少され、ブレード２１に働く圧力の変
動を小さくできる。これにより、同じ圧縮率を得る場合
に衝撃的な圧力変動を起こさずにスムーズにガスを圧縮
できるので、ガスリークの発生を低減することができる
。また、モータ４，５に要求される最大トルクを低減で
きるので、小型のモータを使用して、小型で効率の１負
い圧縮を行なうことができる流体圧縮機１を提供するこ
とができる。

なお、上記実施例においては巻数が４であるが、これに
限定されず、４以上のものでも同様の効果を得ることが
できる。しかし、動作室は５室程度あれば充分の効果を
得ることができ、それ以上の動作室を設けるとブレード
２１とブレード溝２０との間の摩擦損失が増大し、モー
タ４，５に要求されるトルクが増大してしまい、性能の
向上が望めないものであり、巻数が７を越えると上述の
ような不都合が生じる恐れがある。つまり、螺旋状のブ
レード２１は４〜７巻が最適の配設状態であり、圧縮機
１の小型軽量化および効率向上の効果を最大に引出すこ
とができる。本発明は、上記一実施例に限定されるもの
ではなく、例えば上記流体圧縮機１の基本構造の細部は
図示したものに限定されるものではない。

〔発明の効果〕

螺旋状のブレードの巻数を４〜７とすることにより、常
に２つ以上の動作室で圧縮を進行させることができるの
で、動作室を仕切るブレードに作用する圧力変動を低減
し、ブレードによる閉鎖部分からのガスリークの発生を
低減することができ、ｎつブレードを長寿命化できる。

さらに、動作室が常に２つ以上形成されることにより、
１回転に要するトルクを小さくでき、これによりモータ
を小型化することができるので、本体の小型化を計るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明における一実施例を示し、
第１図はピストンロータの側面図、第２図は縦軸に平面
に展開されたブレードの位置関係を示し横軸にブレード
の巻数を示して動作室の形状を二次元グラフ上に示す動
作室区画図、第３図は流体圧縮機の側断面図、第４図は
ブレード溝が３巻形成されたピストンロータの側面図、
第５図および第６図はそれぞれ第４図中に示されるビス
トンロータにおいてＭ軸にｉ［面に展開されたブレード
の位置関係を示し横軸にブレードの巻数を示して動作室
の形状を二次元グラフ上に示す動作室区画図である。 １・・・流体圧縮機、２密閉容器、３・・・シリンダー
４・・・モータ回転子、５・・・モータ固定子、８・・
・吸込口、１０・・・吐出口、１９・・・ピストンロー
タ、２０・・・ブレード溝、２１・・・ブレード。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 両端部が密閉容器内に密閉状態を保持して回転自在に支
   持された中空円筒形状のシリンダーと、このシリンダー
   の一端側に設けられた吸込口および他端側に設けられた
   吐出口と、上記シリンダー内にこのシリンダーの回転の
   中心に対して偏心して設けられ外周面の一部が上記シリ
   ンダーの内周面に接してシリンダーと同一の角速度で回
   転する円柱形状のピストンロータと、このピストンロー
   タの周面に上記吸込側から吐出側に向かってピッチが漸
   次小さくなる４〜７の巻数の螺旋状に形成されたブレー
   ド溝と、このブレード溝にピストンロータの略径方向に
   突没可能に嵌め込まれ上記シリンダーの内周面とピスト
   ンロータとの間の空間を複数の動作室に区画し且つ４〜
   ７の巻数で螺旋状に設けられたブレードとを具備するこ
   とを特徴とする流体圧縮機。