JPH02201088A - 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［１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、ロータリ式など各種
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、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構造が複雑であり、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１１．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昂く圧縮効率が低い。

そして、このような問題を解消するためには各部品の寸
法精度や組立て精度を高める必要があるが、そうすると
５：ｌ造コストが高くなる。

また、米国特許箱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、
スリーブ内に円筒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１が摺動自在に嵌合されている。そし
て、回転体を回転駆動することにより、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、流体を圧縮するという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、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がリークすることが
あり、圧縮効率が低がった。また、螺旋状のブレードを
巻装した回転体をスリーブの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。

この発明は上記事情にもとずきなされたもので、その目
的とするところは、比較的簡単な構成により被圧縮流体
を圧縮できるとともに、部品の製造および組立てが容易
で、しかも被圧縮流体の通路抵抗が少ない流体圧縮機を
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、吸込端側と吐出
端側とをＨ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３ｄシリンダ
と相対的に旋回ｉＪ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
内層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するとともに、上記吸込端側と吐
出端側とに位置された作動室に連通ずる吸込孔及び吐出
孔を、上記シリンダの中心に対する上記回転体の偏心方
向と反対側においてそれぞれ設けたものである。

（作用） この発明の流体圧縮機において、シリンダとこれに偏心
して内接する回転体とは相対的に旋回運動されるか−ら
、それに伴ってブレードが螺旋状の溝に出入りする。そ
して、ブレードおよび溝のピッチが吸込端側から吐出端
側に向けて徐々に小さくなっていて、したがって同方向
に向けて作動室の容積も徐々に小さくなっているから、
シリンダと回転体との間に吸込まれたガスなどの被圧縮
流体を、作動室に閉じこめた状態でシリンダの吸込端側
から吐出端側へ移送する間に圧縮できる。

したがって、逆止弁を不用とできる。

また、この流体圧縮機では回転体がシリンダに対して偏
心していることにより、これらの間に形成される作動室
はほぼ三日月状をなす。このような条件下において、吸
込端側と吐出端側とに位置された作動室に連通ずる吸込
孔及び吐出孔を、シリンダの中心に対する回転体の偏心
方向と反対側においてそれぞれ設けたから、これら吸込
孔及び吐出孔の大部分又は全体を上記三日月状をなした
作動室における先細状両端部間の幅が広い中間部分に対
向させることができる。このため、偏心量を小さくした
場合においても吸込孔及び吐出孔が、回転体の端部で隠
されることが極力少なくなる。

したがって、被圧縮流体は吸込孔から作動室に円滑に流
入するとともに、作動室から吐出孔に円滑に流出する。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は冷凍サイクルに使用する冷媒ガス用の型開型圧
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の中に配設された駆動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。上記電動要素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。

第１，４図に示すように上記圧縮要素４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８ａｓ　９ａと、これらボス部８ａ、９ａよ
りも大径で上記密閉ケース２の内面に内定された基部８
ｂ、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１．４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
２ａ、１２ｂ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８　Ｃｓ
　９　ｃ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５．６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６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、上記ピストン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に通電してシリンダ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１，４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１９が
形成されている。この満１９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。

上記溝１９には螺旋状をなすブレード２１が嵌込まれて
いる。このブレード２１は合成樹脂系その他の材料製で
あって、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設けられている。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の内周面に重石してお
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二１１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の吸込端側に位置する一方の軸受８には
第１．２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は、シリンダ７の中心に対するピ
ストン１１の偏心方向と反対側、つまりシリンダ７の中
心を通る第２図中線分１−１より上側に位置して軸受８
に形成されている。したがって、吸込孔２３のシリンダ
７内に入込んだ一端は、第２図に示すように吸込端側の
作動室２２の最も幅が大きい部分（この部分の幅寸法を
Ｗで示す）に連通されており、また、他端は第１１図に
示すように冷凍サイクルの吸込チューブ２４が接続され
ている。

上記シリンダ７の吐出端側に位置する他方の軸受９には
第】、３図に示すように吐出孔２５か穿設されている。

この吐出孔２５の人口側部分は、軸方向に沿っていると
ともに、シリンダ７の中心にｋ・１するピストン１１の
偏心方向と反対側、っまりシリンダ７の中心を通る第３
図中線分ｐ−ｇより上側に位置して軸受９に形成されて
いる。したがって、吸込孔２３のシリンダ７内に入込ん
だ入口端は、第３図に示すように吸込端側の作動室２２
の最も幅が大きい部分（この部分の幅寸法をＷで示す）
に連通されており、また、他端は第１図に示すように密
閉ケース２の内部に開口されている。

上記ピストン１１には第１図に示すように油導入路２６
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の一端は螺旋状の満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ａυ滑オイル２
９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を通って上記溝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
周而に吸入溝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１１の作動室２２に連通ずる位置にあ
る。それ１侵よって、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ＩＩ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１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はその外周而の
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１２図中矢印で示すようにシリンダ７お
よびピストン１１の回転方向は吸込端側から見てｕ、＋
ｉ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、ブレード２１もピストン
１１と一体的に回転する。

上記ブレード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
に近イ・１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。

以上のような圧縮要素４の作動により、吸込チューブ２
４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７図に示すように１番［１の作
動室２２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８図乃至第１
１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。

ところで、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がで
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上弁
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。

圧縮された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
Ａ１滑オイル２９が加圧され、１１１′ＫＪｔオイル２
９は油導入路２６を通って螺旋状の溝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持される、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。

そして、この圧縮機では既述のように逆止弁を省略でき
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ｆ索３のロータ６は
圧縮髪素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。

さらに、この流体圧縮機ではピストン１１がシリンダ７
に対してｅで示す寸法だけ偏心していることにより、こ
れらの間に形成される作動室２２は第１２図に示すよう
にほぼ三日月状をなしている。このことは既に述べた。

そして、このような条件下において、吸込端側と吐出端
側とに位置された作動室２２に連通ずる吸込孔２３及び
吐出孔２５を、シリンダ７０す」心に対するシリンダ１
１の偏心方向と反対側にそれぞれ設けたから、これら吸
込孔２３及び吐出孔２５の大部分を、第２図及び第′３
図に示すように上記玉１月状をなした作！ＩＪ至２２に
おける先細状両端部間の中間部分に対向させることがで
きる。

したがって、偏心Ｑｅを小さくした場合（なお、このよ
うにしない場合には、溝１９から突出するブレート２１
の突出幅が大きくなり、それに伴って隣接する作動室２
２間の差圧でブレード２１が吸込側に倒され易くなり、
ブレード２］に過大な力がかかって、その耐久性、信頼
性が低くなる。）においても、吸込孔２３及び吐出孔２
５が、ピストン】１の大径部１１ａの端面１１ｂ（第４
図寥照）で隠されることを極力少なくできる。すなわち
、ピストン１１が冷媒ガスの通路抵抗となることを極少
とできる。このため、冷媒ガスを吸込孔２′３から作動
室２２に円滑に流入させるとともに、作動室２２から吐
出孔２５に円滑に流出させることができる。

なお、この発明においてシリンダ７とピストン１１とを
相対的に旋回させるオルダムリング部などの同期回転手
段は、吸込端側ではなく、吐出端側に配置してもよい。

このようにする場合には、吸込まれる被圧縮流体の通路
抵抗を更に減らずことができる。

［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明は、シリンダ内に回転体を偏
心させるとともに内接させて設け、この回転体の外周に
一端側から他端側へ徐々にピッチが表化する螺旋状の溝
を設けるとともに、この溝に螺旋状のブレードを出入自
在に嵌込んで、このブレードによりシリンダと回転体間
の空間を複数の作動室に区画し、シリンダと回転体とを
相対的に旋回させて、シリンダの吸込側から上記作動室
に流入した被圧縮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。

したがって、この発明によれば、簡単な構成により被圧
縮流体を圧縮できるとともに、部品の製造および組立て
を容易にできる。

また、この発明ではシリンダの吸込端側と吐出端側とに
位置された作動室に連通ずる吸込孔及び吐出孔を、シリ
ンダの中心に対する回転体の偏心ノｊ自と反対側におい
てそれぞれ設けたから、作動室にン・１する肢圧縮流体
の出入りに際して回転体の端部が通路抵抗となることを
少なくして、被圧縮流体の流れを円滑化できる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示し、第１図は流体圧縮機
全体を示す縦断面図、第２図は第１図中■−■線に沿う
断面図、第３図は第１図中■−■線に沿う断面図、第４
図は圧縮要素の分解図、第５図はブレードを取付けたピ
ストンの斜視図、第６図は第１図中Ｖｌ−Ｖｌ線に沿う
断面図、第７図乃至第１１図は冷媒ガスの圧縮過程を順
次示した説明図、第１２図は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・・・ピストン（回転体）　１５・・・オルダムリン
グ、１つ・・・溝、２１・・・ブレード、２２・・・作
動室、２３・・・吸込孔、２５・・・吐出孔、ｅ・・・
偏心量。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第 図 第 図 第 図 笥 図 第 図 第 図 第 図 恰 ネＪ 図 ゼ・ｉ 夙Ｊ 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するとともに、上記吸
   込端側と吐出端側とに位置された作動室に連通する吸込
   孔及び吐出孔を、上記シリンダの中心に対する上記回転
   体の偏心方向と反対側においてそれぞれ設けたことを特
   徴とする流体圧縮機。