JPH02201086A - 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） この発明はたと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、特にヘリカルブレード方式の流体圧
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式、ロークリ式など６枝
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、回転力を圧縮機部に伝達するクランクシャフトな
どの駆動部や圧縮機部の横、造が複雑であり、また部品
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。

一方、上記のような問題がない密閉形圧縮機としてヘリ
カルブレード方式のものがある。第１２図および第１・
３図は従来のヘリカルブレード方式の流体圧縮機の主要
部であり、これは、シリンダａと、このシリンダａの内
側に偏心（同図中ｅは偏心量を示す。）して配置され、
シリンダａに対して相対的に旋回運動（偏心回転運動）
する回転体すと、回転体すの外面に螺旋状に形成された
溝Ｃに挿入されたブレードｄとを備えている。溝Ｃとブ
レードｄとは略同じ長さであり、ブレードｄはシリンダ
ａに対する回転体すの旋回運動に伴って、上記溝Ｃ内を
摺動してその深さ方向に出入りする。そして、シリンダ
ａおよび回転体すの両端は軸受ｆ、ｇに回転自在に支持
され、各軸受ｆ。

ｇにはそれぞれ吸込み口り及び吐出し口ｊが設けられて
いる。上記溝Ｃは吸込み口りから吐出し口ｊに向かって
徐々にピッチが狭くなっている。

したがって、シリンダａ及び回転体すを相対的に旋回運
動させると、吸込み口りからシリンダａと回転体すとの
間の空間に吸込まれたガスなどの被圧縮流体は圧縮され
る。すなわち、上記空間はシリンダａに対する回転体す
の旋回運動に伴い、吐出し口ｊ側に移動されるが、上記
溝Ｃのピッチが徐々に小さくなっているため、ブレード
ｄで仕切られた上記空間の８桔は次第に小さくなってい
る。したがって、上記空間に入った被圧縮流体は徐々に
圧縮されて、最終的に吐出し口ｊから吐出される。

このような従来構造の流体圧縮機においては、シリンダ
ａと回転体すとのＨ１対的な旋回運動に伴ってシリンダ
ａの内周面に対してブレードｄは、矢印αに示すような
相対運動を行なう。これは、ブレードｄと溝Ｃの長さを
略同じ長さに形成したために発生する運動であり、この
運動によりシリンダａとブレードｄと間に大きな摺動損
失を生じる。

（発明が解決しようとする課題） 上述のように従来のヘリカルブレード方式の流体圧縮機
では、螺旋状の溝とこれに嵌込まれたブレードとが略同
じ長さであることから、シリンダとブレードと間に大き
な摺動損失を生じるという問題があった。

この発明の目的はブレードとシリンダとの摺動損失を低
減できる流体圧縮機を得ることにある。

〔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にこの発明は、シリンダ内に偏
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旋回可能な円柱状の
回転体の外周に設けられた螺旋状の溝の長さを、上記回
転体および上記ブレードを上記シリンダに組込んだ状態
において上記回転体にχ・１し上記ブレードが相対的に
旋回可能な長さに設定したものである。

（作用） この発明のヘリカルブレード方式の流体圧縮機において
は、上記溝の端と上記ブレードの端との間に遊びが設け
られるから、ブレードはピストンの動きに拘束されず、
上記溝内を旋回運動することができるとともに、シリン
ダに対してはほとんど摺動することがなくなる。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を第１図乃至第１１図を参照
して説明する。第３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を示す。

この圧縮機１は密閉ケース２と、この密閉ケース２の中
に配材された駆ｉｈ′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。上記フヒ動要素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。

上記圧縮要素４はシリンダ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、
これら軸受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。すなわち、上記軸受８．９は上記シリ
ンダ７の端部が回転自在に嵌合したボス部８ａ、９ａと
、これらボス部８ａ、９ａよりも大径で上記密閉ケース
２の内面に固定された基部８ｂ、９ｂとからなる。

上記シリンダ７の中には、シリンダ７の内径よりも小さ
な外径の円柱状の回転体としてのピストン１１がシリン
ダ７の軸方向に沿って配設されている。ピストン１１は
鉄系その他の材料からなり、これは、その中心軸Ａがシ
リンダ７の中心軸Ｂに対して距離ｅだけ第３図において
下方に偏心して配設されており、それによってピストン
１１の外周面の一部はシリンダ７の内周面に線接触して
いる。

上記ピストン１１の軸方向両端部にはそれぞれ支軸部１
２　ａ　ｓ　１２　ｂが設けられ、これら支軸部１２ａ
、１２ｂはそれぞれ上記軸受８．９に形成された軸受穴
８ｃ、９ｃに回転自在に挿入支持されている。

上記ピストン１１の一方の支軸部１２ａには第１．２図
に夫々示すように断面正方形状の角柱部１３が形成され
ている。この角柱部１３には第２図に示すように矩形状
の長孔１４が穿設されたオルダムリング１５が設けられ
ている。つまり、角柱部１３には、オルダムリング１５
がその長孔１４の長手方向に沿ってスライド自在に嵌合
されている。上記オルダムリング１５の外周面には、上
記長孔１４の長手方向と直交する径方向に一対のビン１
６の一端部がそれぞれスライド自在に嵌挿されている。

これらピン１６の他端部は上記シリンダ７の周壁に穿設
された嵌合孔１７に嵌合固定されている。

それによって、上：己ピストン１１はシリンダ７に、こ
のシリンダ７の径方向に対して偏心自在に結合されてい
る。したがって、上記電動要素３にａ本してシリンダ７
とロータ６とが一体に回転駆動されると、シリンダ７の
回転力は上記オルダムリング１５を介してピストン１１
に伝達されるようになっている。なお、上記嵌合孔１７
は蓋部材１８によって気密に閉塞されている。そして、
ピストン１１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。

上記ピストン１１の外周面には、第１．３．４図に夫々
示すようにピストン１１の軸方向に沿って螺旋状の溝】
９が形成されている。この７３１９のピッチはこれら図
面における右側から左側、つまりシリンダ７の吸込端側
から吐出端側に向かって徐々に小さく形成されている。

この溝１９の全長は次ぎに述べるブレード２１の全長よ
りも大−きくしてあり、それによって、ピストン１１を
シリンダ７に組込んだ状態において、溝１９の端とブレ
ード２１の端との間に第１図および第１１図中Ｇで示す
遊びを設けている。

遊びＣはピストン１１に対するブレード２１の旋回運動
を許すためのもので、そのために第１図中両側の遊びＧ
を合わせた合計寸法を、ピストン１１のシリンダ７に対
する偏心ｍｅの略２倍以上としである。なお、ここに略
２倍以上とは例えばブレード２１が熱膨張等の影響によ
り正確に２倍とはならず、遊びＧが偏心Ｑｅの２倍以下
になることがある。このような点を考慮して略２倍以上
としたものである。

上記溝１９には第１．３．４図に夫々示す螺旋状のブレ
ード２１が嵌込まれている。ブレード２１は合成樹脂系
その他の材料からなり、その両端部はそれぞれピストン
１１の略軸直角方向に沿う平面内にあるとともに、第１
，１１図に夫々示すように上記遊びＧに臨んでいる。な
お、ブレード２１は溝１９に挿む時一端側に偏って設け
てもよい。さらに、ブレード２１の厚さ寸法は上記螺旋
状の溝１９の幅寸法とほぼ一致しており、ブレード２１
の各部は溝１９に対してピストン１１のほぼ径方向に進
退自在となっている。上記ブレード２１の外周面はシリ
ンダ７の内周面に密着しており、その状態でシリンダ７
の内周面上をスライドする。

上記シリンダ７の内周面とピストン１１の外周面との間
の空間は、上記ブレード２１によって複数の作動室２２
に仕切られている。つまり、各作動室２２は、ブレード
２１の隣り合う２つの巻き間に形成されており、ブレー
ド２１に沿ってピストン１１とシリンダ７の内周面との
接触部からつぎ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２２の容積は、シリンダ７の吸込側から
吐出側へゆくにしたがって徐々に小さくなっている。

上記シリンダ７の吸込側に位置する一方の軸受８には第
３図に示すように吸込孔２３が軸方向に貫通している。

この吸込孔２３の一端はシリンダ７の内部に連通し、他
端には冷凍サイクルの吸込チューブ２４が接続されてい
る。また、他方の軸受９には吐出孔２５が穿設されてい
る。この吐出孔２５の一端はシリンダ７内の吐出端側に
連通しており、他端は密閉ケース２の内部に開口してい
る。

上記ピストン１１には第′う図に示すように油導入路２
６がその中心軸Ａに沿って穿設されている。

この油導入路２６の一端は螺旋状の溝１９の吐出側の底
部に連通し、他端は一方の軸受８に穿設された通孔２７
の一端に連通している。この通孔２７の他端には一端を
密閉ケース２の底部に位置させた導入管２８の他端が接
続されている。密閉ケース２の底部には潤滑オイル２９
が蓄えられている。したがって、密閉ケース２内の圧力
が上昇すれば、上記潤滑オイル２９が導入管２８、通孔
２７および油導入路２６を通って上！ｃ！満１９の底部
とブレード２１との間の空間に導入される。

さらに、上記ピストン１１の吸込側に位置する端部の外
周面に吸入溝３１が刻設されている。この吸入溝３１は
ピストン１１の外周面に形成された螺旋状の満１９より
も深く形成されていて、その一端はピストン１１の大径
部１１ａの端面に開放され、他端はシリンダ７の吸込端
側に位置する１番目の作動室２２に連通ずる位置にある
。それによって、吸込チューブ２４からシリンダ７内へ
吸引された冷媒ガスは上記吸入溝３１を通って上記１番
口の作動室２２に途切れることなく確実に導入されるよ
うになっている。

なお、密閉ケース２には第３図に示すようにその内部と
外部とを連通させる吐出チューブ３２が接続されている
。

つぎに、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３に通電するとロータ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。

シリンダ７が回転すれば、ピストン１１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。なお、第１０図中矢印で示すようにピストン１１
およびシリンダ７の回転方向は吸込端側から見てそれぞ
れ時計回り方向である。

このような、ピストン１１とシリンダ７との相対的な旋
回運動（偏心回転運動）は、ピストン１１の角柱部１３
に設けられたオルダムリング１５によって確保される。

そして、上記ブレード２１は、溝１９の底部に導入され
た油導入路２６からの潤滑オイルによる圧力でブレード
２１の外周面がシリンダ７の内周面に押え付けられてい
る。このため、シリンダ７とブレード２１とのＭｌ力が
ブレード２１とピストン１１との摩擦力に打勝つ。この
ようにしてブレード２１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２１の各
部は、ピストン１１の外周面とシリンダ７の内周面との
接触部に近付くにしたがって上記溝１９に押込まれ、ま
た接触部から離れるにしたがって上記溝１９から突出す
る方向に移動する。さらに、ブレード２１が嵌込まれた
螺旋状の溝１９は、圧縮機の組立て状態でピストン１１
に対してブレード２１が旋回運動できる長さ以上に、プ
レート２１の端よりも長く形成されて遊び６部分を有し
ている。

したがって、ブレード２１はピストン１１に々・すして
旋回連動しくなお、第１０図中矢印Ｘにブレード２１の
端部の旋回運動の軌跡を示す。）、シリンダ７に対して
ほとんど摺動することがなく一体的に回転する。このた
め、ブレード２１とシリンダ７の摺動損失を低減できる
ものであり、効率を向上させることができる。

一方、圧縮要素４が作動されると、吸込チューブ２４お
よび吸込孔２３を通してシリンダ７内に冷媒ガスが吸込
まれる。そして、第５図に示すように１番目の作動室２
２に吸込まれた冷媒ガスは、ここに閉込められた状態で
ピストン１１の回転にともなって第６図乃至第９図に示
すように吐出端側の作動室２２へ順次移送される。そし
て、移送されて圧縮された冷媒ガスは、吐出端側の軸受
９に形成された吐出孔２５から密閉ケース２内の空間に
吐出され、吐出チューブ３２を通って冷凍サイクル中に
戻される。

冷媒ガスが密閉ケース２内へ吐出され、この密閉ケース
２内の圧力が上昇すると、内部に蓄えられた潤滑オイル
２９が加圧され、潤滑オイル２９は油導入路２６を通っ
て螺旋状の満１９の底とブレード２１との間の空間に導
入される。そのため、ブレード２１は油圧により上記溝
１９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る。したがって、ブレード２１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ｔ
ｌされる、このことから、作動室２２相互間のガスのリ
ークが防止される。

また、ピストン１１に形成された螺旋状の満１９はシリ
ンダ７の吸込端側から吐出端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２１によって仕切られた作動室２２は吐出端側に向か
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の吸込端側から吐出端
側へ移送する間に、この冷媒ガスを圧縮することかでき
る。また、冷媒ガスは作動室２２内に閉込められた状態
で移送かつ圧縮されるため、圧縮機の吐出側に逆ＩＬ弁
を設けることなく冷媒ガスを効率よく圧縮することがで
きる。

なお、この圧縮機では逆止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などを設ける必要が
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、部品点数の削減が可能になることは勿論で
ある。

［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明は、回転体の外周に一端側か
ら他端側へ徐々にピッチを変化させて討 設けた螺旋状の溝に、回転体に林して旋回運動可能に嵌
込まれた螺旋状のブレードを持つことにより、上記回転
体を上記シリンダに組込んだ状態において、シリンダに
対してブレードがほとんど摺動することがなくなり、こ
れらの間での摺動損失を低減できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第１１図はこの発明の一実施例を示し、第１
図はブレードを取付けたピストンの斜視図、第２図はピ
ストンとシリンダとのオルダムリングによる結合部分の
断面図、第３図は流体圧縮機全体を示す縦断面図、第４
図は圧縮要素の分解図、第５図乃至￥Ｓ９図は冷媒ガス
の圧縮過程を順次示した説明図、第１０図は圧縮要素の
側面図、第１１図は一部を断面で示した圧縮要素の側面
図である。第１２図は従来のヘリカルブレード方式の圧
縮機における圧縮要素の断面図、第１３図は一部を断面
で示した同圧縮要素の側面図である。 ３・・・電動要素（駆動手段）、７・・・シリンダ、１
１・・・ピストン（回転体）、１５・・・オルダムリン
グ、１９・・・溝、２１・・・ブレード、２２・・・作
動室、Ｇ・・・遊び。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第 図 第 図 ２２・・−４乍！）！ 第 図 第５図 第 図 第 図 第 図 第　９ 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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旋回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、この溝に出入自在に嵌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、上記回転体を上記
   シリンダに同期回転させ上記シリンダの吸込端側から上
   記作動室に流入した流体を上記シリンダの吐出端側の作
   動室へ順次移送する機構とを具備した流体圧縮機におい
   て、上記溝の長さを、上記回転体および上記ブレードを
   上記シリンダに組込んだ状態において上記回転体に対し
   上記ブレードが相対的に旋回可能な長さに設定したこと
   を特徴とする流体圧縮機。