JPH03160183A - コンプレッサ - 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、空気調和機や冷凍機等の冷凍サイクルに組
み込まれるコンプレッサに係り、特にその圧縮機部に採
用されるヘリカルブレードのブレード構造に関する。

（従来の技術） 室内を冷暖房する空気調和機や、冷蔵庫、ショーケース
等の各種冷凍機には冷凍サイクルが備えられており、こ
の冷凍サイクルには循環冷媒を圧縮するコンプレッサが
組み込まれている。従来この種のコンプレッサとしてレ
シプロタイプあるいはロータリタイプのコンプレッサが
良く知られている。

これらのコンプレッサは密閉ケーシング内に電動機部と
圧縮機部とを組み込んでおり、電動機部で発生した回転
駆動力をクランクシャフトを介して圧縮機部に伝達し、
圧縮機部を駆動させ、冷媒ガスを圧縮させるようになっ
ている。

しかしながら、従来のコンプレッサは、電動機部からの
回転駆動力を圧縮機部に伝達するのにクランクシャフト
等の中間動力伝達機構が必要となって部品点数が多く、
圧縮機部の構造が複雑であったり、また、圧縮効率を高
めるために圧縮機部の吐出側に逆止弁を設ける必要があ
った。逆止弁を設けた場合、弁両サイドの圧力差が非常
に大きく、この圧力差により冷媒ガスのリークが発生し
易く、このガスリークにより圧縮効率を向上させること
が困難である。

一方、最近、レシプロタイプやロータリタイプのコンブ
レッサに代りヘリカルブレードを採用した新しいタイプ
のコンプレッサが開発されつつある（本出願人に係る特
願平１−２１１６５号明細書および図面参照）。このコ
ンプレッサは密閉ケーシング内に収容される圧縮機部を
、スリーブ状シリンダと、ローラピストンと、ローラピ
ストンに巻装されてシリンダ内周壁に内接可能なヘリカ
ルブレードとを組み合せて構成される。このコンプレッ
サは電動機部の回転駆動力を圧縮機部に伝達するのにク
ランクシャフト等の動力伝達機構が不要になるため注目
されている。

ヘリカルブレードを採用したコンプレッサは、シリンダ
とヘリカルブレード間に形成されるチャンバが容積変化
することで圧縮するタイプと、ローラピストンとヘリカ
ルブレード間に形成されるチャンバが容積変化すること
で圧縮するタイプとがある。後者のコンプレッサはロー
ラピストンに形成される不等ピッチのヘリカル溝内にヘ
リ力ルブレードを出没させる一方、このヘリカルブレー
ドとローラピストンとの間に複数の多段構造の圧縮室を
形成しており、この圧縮室で吸込まれた冷媒を順次連続
的に圧縮するようになっている。

（発明が解決しようとする課題） 従来のレシプロタイプやロータリタイプのコンブレッサ
では、クランクシャフト等の動力伝達機構や逆止弁機構
などを必要として部品点数が多く、圧縮機部の構造が複
雑で組立てが困難であった。また、圧縮効率を向上させ
るために、各部品の寸法精度や加工・組立精度を高くす
る必要があり、結果的にコストアップを招いていた。

また、最近開発されつつあるヘリカルブレードを採用し
たコンプレッサは、ヘリカルブレード１のブレード幅が
第７図に展開状態で示すように冷媒吸込側から冷媒吐出
側に向って漸次狭くなるように形威される一方、上記ヘ
リ力ルブレード１はブレード側壁に沿いほぼ全周わたっ
て高圧油圧溝２が閉サイクルを描くように設けられる。

このようにヘリ力ルブレード１のブレード幅は冷媒吸込
側が広いため、ヘリカルブレード１をローラピストンの
ヘリカル幅に出没させる際、冷媒吸込側のヘリカルブレ
ード１の変形量が大きく、また、ヘリカルブレードｌは
ブレード形状の関係から無効スペースが大きく、構成上
排除容積が取れないという問題があったり、ヘリカルブ
レード１のヘリカル溝への出没作用の繰返しによって、
ヘリカルブレード１が低圧側にシフトするおそれがあり
、ヘリカルブレード１がシフトするとロック現象を起こ
したり、冷媒洩れが生じ、コンプレッサ性能を低下させ
るおそれがあった。

この発明は上述した事情を考慮してなされたもので、部
品点数を少なくして圧縮機部の構造を簡素化し、圧縮効
率を向上させ、コストダウンを図るようにしたコンプレ
ッサを提供することを目的とする。

この発明の他の目的はヘリカルブレードのブレード形状
を改善して、無効スペースを減らして排除容積を大きく
とることができ、コンプレッサの性能低下やロック現象
の発生を未然にかつ有効的に防止したコンブレッサを提
供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） この発明に係るコンブレッサは、上述した課題を解決す
るために、密閉ケーシング内に圧縮機部を収容したコン
プレッサにおいて、上記圧縮機部はスリーブ状シリンダ
と、このシリンダ内の偏心位置に回転可能に支持された
ローラピストンと、このローラピストンのヘリカル溝内
に出没自在に設けられたヘリカルブレードとを有し、上
記ヘリカルブレードとローラピストンとの間に圧縮室を
形成する一方、前記ヘリカルブレードはその冷媒吸込端
側から所定の巻き角度部分を境にして冷媒吸込側および
冷媒吐出側に向ってブレード幅が漸次狭くなるように形
成したものである。

（作用） このコンプレッサは密閉ケーシング内に収容される圧縮
機部をスリーブ状シリンダとローラピストンとヘリカル
ブレードとを組み合せて形成したので部品点数が少なく
、回転駆動力を伝達するクランクシャフト等の動力伝達
機構が不要となり、その分、途中のメカロスを解消でき
、圧縮効率を向上させるとともに、圧縮機部の構造を簡
素化してコストダウンを図ることができる。

また、ヘリカルブレードは、冷媒吸込側から所定の巻き
角度部分、例えば２π近傍を境にして冷媒吸込側および
冷媒吐出側に向ってブレード幅が漸次狭くなるように形
成したから、ヘリカルブレードのヘリカル溝への出没作
用によっても、ヘリカルブレードが軸方向にシフトする
ことがなく、圧縮機能を十分に維持でき、コンプレッサ
性能の低下やロック現象を未然にかつ有効的に防止でき
るとともに、ヘリカルブレードのブレード形状から無効
スペースがほとんどなく、排除容積が大きくとれる。

（実施例） 以下、この発明に係るコンプレッサの一実施例について
添付図面を参照して説明する。

第１図は空気調和機や冷凍機等の冷凍サイクルに組み込
まれるコンプレッサに係り、このコンプレッサは密閉ケ
ーシング１０内に電動機部１１と圧縮機部１２とをほぼ
同心円状に収容している。

電動機部１１は密閉ケーシング１０の内周壁に圧入等に
より固定されるステータ１３と、このステータ１３内に
収容されるロータ１４とを有し、このロータ１４は圧縮
機部１２のスリーブ状シリンダ１５に軸装され、回転一
体に支持される。

圧縮機部１２は電動機部１１の中央部に配置されたスリ
ーブ状シリンダ１５と、このシリンダ１５内の偏心位置
に回転自在に支持されたロッド状のローラピストン１６
と、このローラピストン１６のブレード溝としてのヘリ
カル溝１７内に出没自在に設けられたヘリ力ルブレード
１８とを有する。前記シリンダ１５とローラピストン１
６は密閉ケーシング１０の端壁に固定されたベアリング
２０．２１により、偏心量ｅを有して回転自在に支持さ
れ、かつ両者は作動ビン２２および係合溝２３により相
互に連係され、一体的に回転せしめられる。

また、ローラピストン１６のヘリカル溝１７はヘリカル
状に成形される隔壁２４により画威される。隔壁２４は
ローラピストン１６と一体あるいは一体的に設けられる
。前記ヘリカル溝１７とこのヘリカル溝１７に出没自在
のヘリカルブレード１８は相互に補形をなすとともに、
ヘリカルブレード１８は例えばフッ素系樹脂材料により
成形され、その外周面はシリンダ１５の内周壁面に内接
触している。ヘリカル溝１７の溝幅やヘリカルブレード
１８のブレード幅は、第２図に示すように、冷媒吸込端
側から所定の巻き角度、例えば、２π近傍が一番大きく
、この２π近傍から冷媒吸込側および冷媒吐出側にブレ
ード巻き方向に向って漸次小さくなるように成形され、
ローラピストン１６のヘリカル溝１７やヘリ力ルブレー
ド１８は第３図に示すようにヘリカル巻き方向のピッチ
が不等ピッチに形成される。

一方、前記ローラピストン１６とヘリカルブレード１８
とにより、ブレード溝１７内に第４図に示すように作動
室としてほぼ三日月状をなす圧縮室２５が形成され、こ
の圧縮室２５は隔壁２４により仕切られて複数の多段式
連続圧縮構造とされ（第５図参照）、一例に低圧側初段
の圧縮室２５ａが、他側に高圧側最終段の圧縮室２５ｎ
がそれぞれ形成され、初段の圧縮室２５ａに吸い込まれ
た冷媒は最終段の圧縮室２５ｎに向って順次連続的に圧
縮せしめられる。

符号２７は、一方のベアリング２０に設けられる吸込孔
であり、この吸込孔２７は密閉ケーシング１０に固着さ
れる吸込パイプ２８に連通され、この吸込パイプ２８か
ら冷媒ガスが吸込孔２７を通って低圧側初段の圧縮室２
５ａに冷媒ガスが吸い込まれる。また、最終段側圧縮室
２５ｎから延びる吐出孔２９は他方のベアリング２１を
通って密閉ケーシング１０内のチャンバ３０に開口して
いる。このチャンバ３０内に案内された圧縮冷媒ガスは
吐出パイプ３１を通って密閉ケーシング１０外に吐出さ
れるようになっている。

また、密閉ケーシング１０の底部は潤滑油３２が貯溜さ
れており、この潤滑油３２はローラピストン１６の回転
に伴うポンプ作用により、オイル通路３３を経てローラ
ピストン１６の隔壁外周部に形成される油ポンプ室３４
に送られ、この油ポンプ室３４から圧縮機部１２の摺動
部に供給され、潤滑部をオイル潤滑している。

ところで、ヘリカルブレード１８は、第２図に示す展開
状態で示すように構威され、ブレード側壁に沿ってほぼ
全周にわたり周側溝３５が形成される。この周側溝３５
はヘリカルブレード１８の外周側に開口する一方、相互
に独立した複数の細長い溝３５ａ，３５ｂに分割される
。第２図では周側溝３５を圧縮室の冷媒吸込側（低圧初
段圧縮室２５ａ側）に位置されるブレード吸込側の分割
側溝３５ａと、その冷媒吐出側（高圧最終段圧縮室２５
ｎ側）に位置されるブレード吐出側の分割側溝３５ｂと
に２分割された例を示す。このうち、ブレード吸込側の
分割側溝３５ａはシリンダ内周側壁との間で閉塞される
空隙とされる一方、ブレード吐出側の分割側溝３５ｂは
油ポンプ室３４に図示しない連通孔あるいは溝を介して
連通し、高圧油溝に形成される。

また、ヘリカルブレード１８を収容したローラピストン
１６はスリーブ状シリンダ１５の軸心から偏心しており
、この偏心状態でローラピストン１６が回転するために
、ヘリカルブレード１８は第６図に示すように、ヘリカ
ル溝１７の溝端との間に間隙δの隙間３７が発生する。

この隙間３７の存在により、ローラピストン１６がシリ
ンダ１５内で回転するとき、ブレード吸込側の分割側溝
３５ａが高圧であったり、この分割側溝３５ａ内に高圧
油が存在すると、高圧油等が漏出し、低圧初段側圧縮室
２５ａ内に流入するおそれがあるが、この例では第４図
に示すように、ブレード吸込側の分割側溝３５ａを独立
した空隙と．したから、高圧になることもなく、高圧油
漏洩等の不具合を解消できる。

さらに、ヘリカルブレード１８を第２図に展開状態で示
すブレード形状とすることによ″り、巻き角度２π近傍
以降のブレード幅形状を第７図に示す形状とほぼ同じと
すると、ブレード成形時に、従来利用されていない無効
スペース２を有効に利用でき、排除容積を大きくとるこ
とができる。この結果、ヘリカルブレード１８のブレー
ド全体の幅ｌは従来ｆｌａより小さくすることができる
。また、ヘリカルブレード１８は例えば、巻き角度２π
近傍付近から冷媒吸込側および冷媒吐出側に向って共に
ブレード幅が狭くなる形状としたから、ヘリカルブレー
ド１８のシフトに対し、楔効果が働き、ヘリカルブレー
ド１８はヘリカル溝への出没によってもそのシフトを有
効的に防止できる。

次に、ヘリ力ルブレードを採用したコンプレッサの作用
を説明する。

コンプレッサの電動機部１１に通電することにより、そ
のロータ１４が回転駆動され、このロータｌ４と一体に
圧縮機部１２のシリンダ１５がベアリング２０．２１に
支持されて回転せしめられる。このシリンダ１５の回転
により作動ビン２２を介してローラピストン１６も一体
的に回転する。

その際、ローラピストン１６はシリンダ１５の回転軸心
より所定の偏心量ｅだけ偏心して支持されており、その
結果、ローラピストン１６はシリンダｌ５の内周壁に常
時内接するように回転し、圧縮機部１２は作動せしめら
れる。

この圧縮機部１２の作動により、吸込パイプ２８から吸
込孔２７を通って初段の圧縮室２５ａに吸い込まれた冷
媒ガスは、ローラピストン１６の回転によりヘリカル巻
き方向に沿って次第にかつ連続的に圧縮されて漸次高圧
側圧縮室２５に移行して、最終段の圧縮室２５ｎから圧
縮された冷媒が吐出孔２９を経て密閉ケーシング１０内
チャンバ３０に吐出され、続いてこのチャンバ３０から
吐出パイプ３１を経て密閉ケーシング１０外の図示しな
い冷凍サイクルに吐出される。

圧縮機部１２で冷媒の圧縮作用が行なわれると、ヘリカ
ルブレード１８はローラピストン１６の回転に伴ってヘ
リカル溝１７内を出没される。この出没作用により、ヘ
リ力ルブレード１８は冷媒吸込側での変形が大きくなる
。しかし、この場合には、ヘリカルブレード１８に形成
される周側溝３５を相互に独立した複数の細長い側溝３
５ａ．３５ｂに分割し、このうち、ブレード吸込側に形
成される溝３５ａは独立した空隙とし、この溝３５ａを
油圧溝としないので、高圧となることがなく、ヘリカル
ブレード１８の変形を容易に吸収でき、また第６図に示
すようにヘリ力ルブレード１８のブレード側端が変形し
ても、高圧油が低圧初段側圧縮室２５ａに漏出するのを
未然に防止できる。

このように、ヘリカルブレード１８に形成される周側溝
３５はブレード吸込側の分割側溝３５ａを残りの分割溝
３５ｂから独立した空隙としたから、高圧になることが
なく、初段圧縮室２５ａへの逆流を防止できる。また、
ブレード吸込側の分割側溝３５ａを空隙とした場合には
、ローラピストン１６のヘリカル溝１７に出没されるヘ
リカルブレード１８の変形を容易にし、かつ変形に要す
る動力が小さくなる。

また、ヘリカルブレード１８のブレード吐出側の分割側
溝３５ｂは油圧溝に形成し、溝内に供給される高圧油で
その部分の油潤滑をスムーズに行なうとともに、この部
分はブレード変形量が小さいので、油洩れを有効的に防
止できる。

さらに、ヘリカルブレード１８は所定の巻き角度、例え
ば巻き角度２π近傍から冷媒吸込側および冷媒吐出側に
向ってブレード幅が漸次小さくなるようにしたから、ヘ
リカルブレード１８のシフトに対し楔効果が働き、その
シフトを有効的に防止できる。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、この発明に係るコンプレッサにお
いては、密閉ケーシング内に収容される圧縮機部をスリ
ーブ状シリンダとローラピストンとヘリカルブレードと
を組み合せて形成したので、回転駆動力を伝達するクラ
ンクシャフト等の動力伝達機構が不要となり、部品点数
が少なく、途中のメカロスを解消できるので圧縮効率を
向上させることができ、圧縮機部の構造を簡素化してコ
ストダウンを図ることができる。

また、ヘリカルブレードは、冷媒吸込端側から所定の巻
き角度部分を境にして冷媒吸込側およびれ冷媒吐出側に
向ってブレード幅が漸次狭くなるようにし形成したので
、無効スペースを減らし、排除容積が大きくとれるとと
もに、ヘリカルブレードのシフトを有効的に防止でき、
コンプレッサ性能の低下やロック現象を防ぐことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るコンプレッサの一実施例を示す
縦断面図、第２図はコンプレッサの圧縮機部に組み込ま
れるヘリカルブレードの展開状態を示す図、第３図はヘ
リカルブレードの縦断面を示す図、第４図は第１図のｍ
Ｖ−ＩＶ線に沿う断面図、第５図は第１図を部分的に示
す拡大図、第６図は上記コンプレッサの圧縮機部の低圧
側を示す図、第７図は従来のコンプレッサに組み込まれ
る圧縮機部のヘリカルブレードを示す展開図である。 １０・・・密閉ケーシング、１１・・・電動機部、１２
・・・圧縮機部、１３・・・ステータ、１４・・・ロー
タ、１５・・・シリンダ、１６・・・ローラピストン、
１７・・・ヘリカル溝（ブレード溝）、１８・・・ヘリ
カルブレード、２０．２１・・・ベアリング、２４・・
・隔壁、２５・・・圧縮室、２７・・・吸込孔、２９・
・・吐出孔、３０・・・チャンパ、３２・・・潤滑油、
３５・・・周側溝、３５ａ，３５ｂ・・・分割溝。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 密閉ケーシング内に圧縮機部を収容したコンプレッサに
   おいて、上記圧縮機部はスリーブ状シリンダと、このシ
   リンダ内の偏心位置に回転可能に支持されたローラピス
   トンと、このローラピストンのヘリカル溝内に出没自在
   に設けられたヘリカルブレードとを有し、上記ヘリカル
   ブレードとローラピストンとの間に圧縮室を形成する一
   方、前記ヘリカルブレードはその冷媒吸込端側から所定
   の巻き角度部分を境にして冷媒吸込側および冷媒吐出側
   に向ってブレード幅が漸次狭くなるように形成したこと
   を特徴とするコンプレッサ。