JPH02201080A - 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。また。

米国特許２，５２７．５３６号明細書および米国特許３
，２３８，８８２号明細書には、スクリューポンプが開
示されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしるに、レシプロ方式、ロータリ方式等の圧縮機に
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２，５２７．５３６号明細書のスクリ
ューポンプによれば、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ロータが配設される。上記溝に
は、螺旋状のブレードが摺動自在に嵌合され、その外周
面を上記スリーブに密着させている。そして、ロータを
回転駆動することにより、ブレードを介してスリーブは
同方向に同一回転数で回転し、ロータの外周面とスリー
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。しかも、ロータの回転
力をスリーブに伝達するブレードは、単に、その外周面
がスリーブの内周面に密着しているだけなので２回転力
の伝達ロスの発生が避けられない。

また、米国特許第３．２３８，８８２号明細書のスクリ
ューポンプは先のものと同様、流体を一端側から他端側
へ移送するだけであり、流体を圧縮する機能は持ってい
ない。また、ロータの回転力をスリーブに伝達する手段
として、これらの間にＸ−Ｙ方向にスライドするオルダ
ムプレートが用いられている。しかるにこのオルダムプ
レートは、シリンダとロータとの端部に露出していて。

摺動運動をするために機械音が発生して周囲に放散する
という不具合がある。

本発明は、上述した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、比較的簡単な構成で１部品
数の低減を図るとともにシール性を向上させて効率の良
い圧縮ができ、しかも機械騒音の外部放散を防止した流
体圧縮機を提供することにある。

〔発明の構成〕

（問題点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２回転駆動されるシリ
ンダ、螺旋状の溝を有するピストン。

上記溝に嵌め込まれ上記シリンダの内周面と上記ピスト
ン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、上記シリンダとピストンとを連結する回転力伝達
機構を具備し、上記回転力伝達機構は全てシリンダの内
部に収容配置したことを特徴とする流体圧縮機である。

（作用） シリンダの回転力は回転力伝達機構を介してピストンに
伝達され、比較的簡単な構成でシール性のよい圧縮効率
を確保した圧縮作用をなす。しかも１回転力伝達機構は
全てシリンダ内に収容されているから、たとえ機械音の
発生があっても外部に放散しない。

（実施例） 第１図に、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の流体圧縮機を示す。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
らよ５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円柱状のピストン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、上記シリンダ７の内部に回転力伝達機構Ｓが収容
配置される。この回転力伝達機構Ｓについて説明すると
、第２図にも示すように、ピストン７の一端部に内周面
から軸芯方向に向って係合穴１１が設けられている。こ
の係合穴１１と対向するシリンダ７の内周面部位には駆
動ピン１２が突設され、上記係合穴１１にシリンダ７の
径方向に沿って進退自在に挿入されてなる。

再び第１図に示すように、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４１３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。−ト記溝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１
４は、たとえば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。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１
４は、その弾性を利用してねじ込むことにより上記溝１
３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には、シリンダ７の軸方向に
延びる吐出孔１８が貫通している。この吐出孔１８の一
端はシリンダ７の中に開口しており、他端は弾性部材９
ａを介して密閉ケース２内に開口している。図において
、上記吸込チューブ１７の上方部位の密閉ケース２には
、吐出チューブ１９が挿嵌固着され、密閉ケース２内部
を介して上記吐出孔１８と連通する。

つぎに、このようにして構成される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１回転力伝達機構Ｓを介してピストン１０
に伝達される。すなわち、駆動ピン１２および係合穴１
１を介してピストン１０に伝達する。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、ブレード１４も一体に回転する。

」二足回転力伝達機構Ｓは全てシリンダ７内部に収容配
置されているから、駆動力伝達にともなってたとえ機械
音が生じても、シリンダ７から外部への放散を阻止して
静粛な運転が可能である。

Ｌ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がって上記溝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、ピストン１００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。

上記電動要素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。

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。

なお」−紀実施例においては１回転力伝達機構Ｓとして
、シリンダ７内周面に突設される駆動ピン１２と、この
駆動ピン１２が進退自在に係合するピストン１０周面に
設けられた係合穴１１とから構成したが、これに限定さ
れるものではなく、たとえば第３図および第４図に示す
ような回転力伝達機構Ｓａであってもよい。すなわち、
上記シリンダ７の内周面でかつ互いに対称位置に一対の
駆動ピン２０．２０が突設される。また、上記ピストン
１０の軸部１０ａには断面正四角形状の受け部２１が設
けられる。２２はオルダムリングであり、これは断面円
形であるとともに、上記骨は部２１にスライド自在に係
合する係合長孔２３および上記駆動ピン２０．２０にス
ライド自在に係合するピン用長孔２４．２４を有する。

上記係合長孔２３の長手方向とピン用長孔２４．２４の
軸方向は互いに直交する方向、すなわちＸ−Ｘ方向とＹ
−Ｙ方向になるよう設定しなければならない。

なお、２５は摺動ブツシュであり、これはシリンダ７の
端部と副軸受９との間に介設され、シリンダ７とともに
一体に回転して副軸受９に対し円滑な摺動をなすように
したものである。

しかして、このようにして構成される回転力伝達機構Ｓ
ａは、シリンダ７の回転力を駆動ピン２０．２０からオ
ルダムリング２２のピン用長孔２４．２４を介してオル
ダムリング２２に伝達し。

かつ係合長孔２３からピストン１０の受け部２１に伝達
して、ピストン１０の円滑な相対運動をなす。そしてこ
のような構成上、ピストン１０はシリンダの回転とはず
れたタイミングで自転し、揺動しようとするが、上記オ
ルダムリング２２が回転しながらピン用長孔２４．２４
の軸方向であるＸ−Ｘ方向および係合長孔２３の長手方
向であるＹ−Ｙ方向にスライドしてピストン１０の揺動
を吸収する。その結果、シリンダ７に対するピストン１
０の位置が常に正確であり、上記各作動室１５の容量の
変動がなくて圧縮効率の向上を得る。

また駆動ピン２９やオルダムリング２２およびピストン
１０の受け部２１など回転力伝達機構Ｓａは全てシリン
ダ７内部に収容配置されているので。

たとえ回転駆動作用にともなって機械音の発生があって
も外部に放散しないことは、先に説明した実施例と全く
同様である。

また、第５図に示すような構成の回転力伝達機構ｓｂで
あってもよい。すなわち、３０はオルダムリングであり
、これはその略中央部に所定方向に長く、先に第４図で
示したピストン１０の受け部２１にスライド自在に係合
する係合長孔３１が設けられるとともに、この係合長孔
３１の長手方向とは直交する方向に平行な平行端部３２
．３２が設けられる。３３は摺動ブツシュであり、シリ
ンダ７の端部内周面に嵌着する筒部３４および上記副軸
受９からシリンダ７端面に弾性的に押圧される鍔部３５
を有する。上記筒部３４端面側には平行なスライド溝３
６が設けられ、上記オルダムリング３０の平行端部３２
，３２がスライド自在に係合する。

しかして２上記シリンダ７の回転駆動にともなって摺動
ブツシュ３３およびオルダムリング３０が同時回転し、
このオルダムリング３０は受け部２１に対する係合長孔
３１のスライド方向であるＸ−Ｘ方向と、スライド溝３
６に対する平行端部３２．３２のスライド方向であるＹ
−Ｙ方向にスライドしてピストン１０に回転力を伝達し
１　ピストン１０の揺動を吸収して圧縮効率の向上を得
ることおよび全てシリンダ７内部に収容配置されている
ので、たとえ回転駆動作用にともなって機械音の発生が
あっても外部に放散しないことは、先に説明した実施例
と全く同様である。しかもこのような回転力伝達機構ｓ
ｂであれば、オルダムリング３０の摺動面積を大きくと
ることができ、安定した回転特性を得て、シール性がよ
くなる。また、ピンやピン孔など必要としないから１部
品数が低減するとともに加工工数が少なくてすみ１組立
精度が向上する利点がある。

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〕

以ト説明したように本発明によれば、比較的簡単な構成
でシール性の向上を得て効率の良い圧縮が可能となる。

また、吐出弁など不要であり１部品数の低減を図り、コ
スト低減に寄与する。しかし１回転力伝達機構の機械騒
音の外部放散を防止して、静粛な運転をなすなどの種々
の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す流体圧縮機の縦断側面
図、第２図は回転力伝達機構の縦断面図、第３図は本発
明の他の実施例の回転力伝達機構の縦断面図、第４図は
その縦断側面図、第５図はさらに本発明の他の実施例を
示す回転力伝達機構の一部省略した分解斜視図である。 ７・・・シリンダ、１０・・・ピストン、１３・・・溝
。 １５−・・作動室、１４−・・ブレード、Ｓ、Ｓａ、Ｓ
ｂ・・・回転力伝達機構、１２・・・駆動ピン、１１・
・・係合穴、２０・・・駆動ピン、２１・・・受け部、
２３・・・係合長孔、２４・・・ピン用長孔、２２・・
・オルダムリング。 ３１・・・係合長孔、３２・・・平行端部、３０・・・
オルダムリング、３６・・・スライド溝、３３・・・摺
動プツシ出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転駆動されるシリンダと、このシリンダの内部
   に偏心して配置されるピストンと、このピストンの外周
   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、この溝に摺動して
   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ピストンの外周面と
   の間の空間を複数の作動室に区画するブレードと、上記
   シリンダとピストンとを連結しシリンダの回転をピスト
   ンに伝達して相対的に回転駆動させ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作用を得る回転力伝達機構を具備し
   たものにおいて、上記回転力伝達機構は全てシリンダの
   内部に収容配置したことを特徴とする流体圧縮機。
2. （２）上記回転力伝達機構は、上記シリンダの内周面に
   突設される駆動ピンと、上記ピストンの周面に径方向に
   設けられ上記駆動ピンが進退自在に係合し、かつシリン
   ダの回転駆動にともなって駆動ピンを介して回転駆動力
   を受ける係合穴とからなることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の流体圧縮機。
3. （３）上記回転力伝達機構は、上記シリンダの内周面で
   かつ互いに対称位置に突設される一対の駆動ピンと、上
   記ピストンの軸部に設けられる断面略矩形状の受け部と
   、この受け部に係合し上記駆動ピンとは直交する方向に
   スライド自在な係合長孔および駆動ピンに係合しこの軸
   方向にスライド自在なピン用長孔を有しシリンダの回転
   駆動にともなってＸ−Ｙ方向にスライドしながらピスト
   ン軸部に回転力を伝達するオルダムリングからなること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の流体圧縮機。
4. （４）上記回転力伝達機構は、上記ピストンの軸部に設
   けられる断面略矩形状の受け部と、この受け部に所定方
   向にスライド自在に係合する係合長孔を有しかつこの係
   合長孔とは直交する方向に平行な平行端部を有するオル
   ダムリングと、このオルダムリングの平行端部にスライ
   ド自在なスライド溝を有しシリンダの回転駆動にともな
   って同時回転し上記オルダムリングをＸ−Ｙ方向にスラ
   イドさせてピストン軸部に回転力を伝達する摺動ブッシ
   ュからなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の流体圧縮機。