JPH03172595A - コンプレッサー - 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、例えば冷凍サイクルの冷媒ガスなどの圧縮
ガスを圧縮するコンプレッサーに関する。

（従来の技術） 空気調和装置、冷蔵庫など、冷凍サイクルに用いられる
コンプレッサーには、一般に往復動ピストンを用いたレ
シプロ式、円板状のピストンをシリンダ内において偏心
回転させるロータリ弐などが使用されている。

しかし、こうした方式のコンプレッサーは、いずれも回
転力を圧縮に伝達するクランクシャフトのなど駆動部や
、圧縮機部の構造が複雑であり、また部品点数も多い難
点をもつ。

そこで、近時、ヘリカルブレード式と称されるコンプレ
ッサーが提案されている。これは、一端側を吸込側、他
端側を吐出側とした円筒状のシリンダーと、外周面に螺
旋状のブレードが設けられた円柱状のピストンとを組合
わせて、圧縮機部を構成したものとなっている。

具体的には、第４図に示されるようにピストンａは外周
面に吸込側から吐出側にいくにしたがってピッチが小さ
くなる螺旋状の溝部すが設けられ、この溝部すにシリン
ダーＣの内径に応じた外径をもつ螺旋状のブレードｄを
出入り自在に嵌挿しである。このピストンａをシリンダ
ーＣ内に挿通させて、ブレードｄがシリンダー〇の内周
面と接するように配置するとともに、一部外周面がシリ
ンダー〇の内周面と接するようにピストン全体をシリン
ダーＣの軸心から偏心した位置に配置する。

そして、軸受ｆでシリンダー〇の両端部を軸心を中心と
して回転自在に支持する。またピストンａの両端も同じ
軸受ｆを用いて回転自在に支持して、シリンダー〇に対
して旋回できるようにする。そして、さらにピストンａ
とシリンダーＣとの間に、ピストンａをシリンダーＣの
回転と同期的に自転させるオルダム機構（図示しない）
を設けている。

但し、図中ｅはピストンａとシリンダー〇の偏心量を示
す。

こうしたヘリカルブレード式のコンプレッサは、シリン
ダー〇を回転駆動させることにより、シリンダー〇は軸
心を中心として正回転する。またピストンａは、シリン
ダーＣの内周面に接触した状態を維持しながらシリンダ
ーＣの軸心の回りを旋回するとともに、シリンダーＣの
回転と同期しながら自転運動していく。すると、ブレー
ドｄによって仕切られたシリンダーＣ内の三日月状の圧
縮室ｇの容積か連続的に縮小方向に変化していく。これ
により、シリンダーＣの吸込側に有る軸受ｆの吸込孔り
から冷媒ガス（圧縮ガス）が吸込まれる。そして、シリ
ンダー〇の吐出側に移る間で、この冷媒ガスが圧縮され
、その後、吐出側の軸受ｆの吐出孔ｉから圧縮した冷媒
ガスが吐出されていく。

（発明が解決しようとする課題） コンプレッサーは、入力の点、効率の点、さらには軸受
ｆの焼き付きを防ぐ点から、摺動損失はできるだけ小さ
いのが望ましい。

ところで、上記ヘリカルブレード式のコンプレッサーの
シリンダーＣの支持構造には、第４図にも示されるよう
にシリンダーＣに単一径の円筒部材を用い、軸受ｆにこ
のシリンダー〇の端部と回転自在に嵌合する嵌挿部ｊを
設けて、シリンダーＣを回転自在に支持するようにした
構造が用いられている。

ところが、この支持構造によると、シリンダーＣは最大
径で摺動自在に支持されているので、大きな摺動面積、
ならびに大きな周速度で、シリンダーＣと嵌挿部ｊとが
摺動する。

このため、シリンダー〇と軸受ｆとの間で、大きな摺動
損失が発生する難点があり、上記の点でよいものではな
かった。特に、摺動損失は高速運転時に増大するために
、高速運転を行うと軸受部分が損傷するおそれがある。

そこで、摺動損失を低減させるべく、支持径を小さくす
ることが考えられるが、支持径を小さくすると、当該支
持径を小さくしたことで形成されるシリンダー〇の段部
間に内外の圧力差が作用し、シリンダー自身にスラスト
方向の力、すなわちシリンダーを片側へ押し付けるよう
な方向の力を発生させてしまう。特に、このスラスト力
は、ピストンの回転を損なう力として作用するので、摺
動損失が逆に過大となってしまう。

この発明はこのような事情に着目してなされたもので、
その目的とするところは、スラスト力からシリンダーを
解放させつつ、シリンダーと支持と 部材への間に生じる摺動損失を低減することかできるコ
ンプレッサー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） 上記目的を達成するために、この発明のコンブレッサー
は、シリンダーの支持構造を、シリンダーの端部に当該
端部分を他の部分よりも細径にしてなる支持筒部を設け
、支持部材に前記支持筒部と回転自在に嵌合してシリン
ダー端を受ける嵌挿部を設けて構成し、かつ内外圧力が
異なるシリンダー端側の前記支持筒部の端面とこれと対
向する前記嵌挿部の壁部との間に圧力密閉室を設け、こ
の圧力密閉室に前記シリンダーに発生するスラスト方向
の力に抗する流体圧を圧縮機部から導く手段を設けるこ
とにある。

（作用） この発明のコンプレッサーによると、圧力密閉室内に、
ピストンに発生するスラスト方向の力に抗する流体圧が
導入されることにより、支持径が小さくなることによる
スラスト力の発生を抑制していく。

しかるに、スラスト力からシリンダーが解放され、支持
径を小さくすることで生じるシリンダ支持部材間の摺動
損失を低減していく。これにより、スラスト力と摺動損
失との双方を改善していく。

（実施例） 以下、この発明を第１図ないし第３図に示す一実施例に
もとづいて説明する。第１図中は、この発明を適用した
例えば冷凍サイクルに使用される冷媒ガス用のケース内
高圧式の密閉形のコンプレッサーを示す。このコンプレ
ッサー１は、例えば横形の密閉ケース２と、この密閉ケ
ース２内に配設された電動機部３および圧縮機部４とを
有して構成されている。電動機部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とを有して構成
されている。

圧縮機部４は、円筒状のシリンダー７を有している。シ
リンダー７の端部には、当該シリンダー７の端部分を他
の部分より細径な円筒状に成形してなる支持筒部７ａ、
７ｂが設けられている。そのうちの一方、例えば支持筒
部７ｂは、第３図に示されるように例えば嵌合かしめ等
の固定手段によってシリンダー７に固定される別体とな
っている。そして、このシリンダー７の外周面に上記ロ
ータ６が同軸をなして固定されている。またシリンダー
７の両端は密閉ケース２の端部内面に固定した軸受８，
９（支持部材に相当）に回転自在に固定されている。

すなわち、軸受８は、先端側に上記支持筒部７ａの全体
に対応した環状の溝部からなる嵌挿部８ａを有し、基部
側にシリンダー７の壁部に据付けられる設置部８ｂを有
している。また軸受９は、先端側に支持筒部７ｂの内径
に対応した凸状部からなる嵌挿部９ａを有し、基部側に
シリンダー７の壁部に据付けられる設置部９ｂを有して
いて、これら軸受８，９の各嵌挿部８ａ、９ａにシリン
ダー端となる各支持筒部７ａ、７ｂが回転自在に嵌挿さ
れている。これにより、シリンダー７の両端は、軸受８
，９にて気密的に閉塞されながら回転自在に支持される
。

上記シリンダー７内には、シリンダー７の内径よりも小
さな外径の円柱形状のピストン１１が、シリンダ７の軸
方向に沿って配設されている。このピストン１１は、そ
の中心軸Ａがシリンダー７の中心軸Ｂに対して距離ｅだ
け第１図において下方に偏心して配置されている。そし
て、この配置により、ピストン１１の外周面の一部をシ
リンダー７の内周面に線接触させている。

またピストン１１の軸方向両端部には、それぞれ支軸部
１２ａ、１２ｂが突設されている。そして、これら支軸
部１２ａ、１２ｂはそれぞれ上記軸受８，９の嵌挿部８
ａ、９ａに形成された軸受穴８ｃ、９ｃに回転自在に挿
入され、ピストン１１をシリンダー７に対し旋回可能に
支持している。

またピストン１１の例えば一方の支軸部１２ａの根元側
には、オルダム機構１０が設けられている。オルダム機
構１０は、例えば支軸部１２ａの根元側に断面正方形状
の角柱部１３を形成し、この角柱部１３に矩形状の長孔
１４が穿設されたオルダムリング１５を嵌挿して、オル
ダムリング１５を長手方向のみにスライド自在とする。

さらに、このオルダムリング１５を、シリンダー７の０ 周壁に、ピン等で長孔１４の長手方向と直交する径方向
のみにスライド自在に固定して、シリンダー７にピスト
ン１１を、このシリンダー７の径方向に対して偏心自在
に結合した構造となっている。

このオルダム機構１０により、電動機部３に通電して、
シリンダー７を回転させれば、シリンダー７の回転力が
オルダムリング１５を介してピストン１１に伝達される
。すなわち、ピストン１１はシリンダー７の中でその一
部がシリンダー７の内面に線接触した状態ままで内転（
自転しながら旋回）するようになっている。

またピストン１１の外周面には、ピストン１１の軸方向
に沿って螺旋状の溝部１６が形成されている。この溝部
１６のピッチは図面における右側から左側、つまりシリ
ンダー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。そして、この溝部１６に螺旋状のブレー
ド１７が嵌め込まれている。このブレード１７の厚さ寸
法は上記螺旋状の溝部１６の幅寸法とほぼ一致しており
、ブレード１７の各部が溝部１６に対してピストン１ １１の径方向に沿って自在に進退（出入り）できるよう
になっている。またブレード１７は、シリンダー７の内
径に対応した外径を有していて、外周端全体がシリンダ
ー７の内周面と接している。

これにより、ブレード１７は、外周面がシリンダー７の
内周面と密着した状態で、シリンダー７の内周面上をス
ライドするようになっている。そして、このブレード１
７によって、シリンダー７の内周面とピストン１１の外
周面との間の空間を、複数の圧縮室１８に仕切っている
。つまり、各作動室１８はブレード１７の隣り合う２つ
の巻き間に形成される。なお、その形状は、ブレード１
７に沿ってピストン１１とシリンダー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、このブレード１７のピッチにより、圧縮
室１８の容積は、シリンダー７の吸込側から吐出側にい
くにしたがって徐々に小さくなっている。

一方、第２図に示されるように内外圧が異なるシリンダ
ー端となる吸込側の支持筒部７ａの端面２ と、これに対向する吸込側の軸受８の嵌挿部８ａの底部
壁との間は、若干離間している。またこの離間部の外周
側となる支持筒部７ａと嵌挿部８ａとの端側の摺動面間
には、例えば断面Ｖ字状をなしたリング状のパツキン１
９が装着されていて、このパツキン１９で気密に保持さ
れる支持筒部７ａの端面と嵌挿部８ａの底部壁との間の
空間部分に圧力密閉室２０を構成している。

また、第２図でも示されるようにシリンダー７の吐出側
に位置する軸受９の内部には吐出孔２１が穿設されてい
る。この吐出孔２１の一端はシリンダー７内の吐出端側
に連通している。また吐出孔２１の他端は密閉ケース２
の内部に開口していて、吐出冷媒を密閉ケース２内に吐
出させるようにしている。

他方、シリンダー７の吸込側に位置する軸受８の内部に
は、吸込孔２２が軸方向に貫通している。

この吸込孔２２の一端は、圧力密閉室２０および支持筒
部７ａの壁部に設けた貫通孔２３を介して、シリンダー
７の吸込側の内部に開口している。ま３ た吸込孔２２の他端は密閉ケース２に取着された吸込管
２４（冷凍サイクルにつながるもの）が接続され、シリ
ンダー７の吸込端側に吸込冷媒を導くと同時に、圧力密
閉室２０に吸込冷媒（吸込圧：Ｐｓ）を導くことができ
るようにしている。ここで、本実施例のような密閉ケー
ス２内が吐出圧Ｐｄで満たされる場合、シリンダー７の
吸込端側に発生する差圧（シリンダー７の内部の吸込圧
Ｐｓと支持筒部７ａの段差部３１間に作用する外部の吐
出圧Ｐｄとの差による）によって、シリンダー７には吐
出側に押付けようとするスラスト力が発生ずるので、そ
れに対抗する方向の流体圧として、圧力密閉室２０に吸
込冷媒を導入している。

なお、支持筒部７ａの受圧面積は、パツキン１９の装着
位置によって、段差部３１間に加わる吐出冷媒の圧力分
布と釣合うよう設定しである。

また、ピストン１１の内部には油導入路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
は螺旋状の溝部１６の吐出側の底部に連通している。ま
た他端は吸込側の軸受８の４ 穿設された通孔２７および導入管２８を介して、密閉ケ
ース２の底部に形成された油溜り部２９に開口している
。これにより、密閉ケース２内の圧力が吐出ガスで上昇
すると、油溜り部２９に貯溜された潤滑オイル３０が導
入管２８、通孔２７および油導入路２６を通って、螺旋
状の溝部１６の底部とブレード１７との間の空間に導入
されるようになっている。

但し、図面において、３２は吸込溝、３３は吐出冷媒を
密閉ケース２内から、冷凍サイクルに吐出させる吐出管
である。

しかして、こうしたコンプレッサーは、電動機部３の通
電によりロータ６が回転すると、このロータ６と一体に
シリンダー７も回転していく。これに伴いピストン１１
は、外周面の一部がシリンダー７の内周面に接触した状
態で、シリンダー７の中心軸Ｂの回りを旋回しながら回
転していく。

なお、このようなピストン１１とシリンダー７との相対
的な回転運動は、オルダムリング１５によって確保され
る。

］　５ 一方、ピストン１１と共に回転するブレード１７は、外
周面がシリンダー７の内周面に線接触した状態で回転し
ていく。すると、ブレード１７の各部は、ピストン１１
の外周面とシリンダー７の内周面との接触部に近付くに
したがって溝部１６に押込まれ、接触部から離れるにし
たがって上記溝部１６から出ていく。これにより、冷媒
ガスが、吸込管２４、吸込孔２２および貫通孔２３を通
してシリンダー７内に吸込まれていく。そして、この冷
媒ガスは、三日月状の圧縮室１８に閉込められた状態の
まま、ピストン１１の回転にしたがって、容積が小さく
なる吐出側の圧縮室１８へ順次移送されていく。これに
より、冷媒ガスは圧縮されていく。そして、この圧縮さ
れた冷媒ガスは、吐出孔２１、密閉ケース２内、吐出管
３３を通って冷凍サイクルに吐出されていく。

そして、この圧縮工程中、潤滑オイル３０は密閉ケース
２内に吐出された吐出圧で常に押圧され、導入管２８、
通孔２７、油導入路２６を通って溝部１６の内底部に導
入されていく。そして、この　６ 溝部１６とブレード１７との間に導入される潤滑オイル
３０にて、ブレード１７はシリンダー７の内周面に向っ
て常に押圧され、圧縮室１８のガスリークを防いでいる
。

さて、第２図に示されるように密閉ケース２内は吐出冷
媒で満たされているから、圧縮運転中、支持筒部７ａ、
７ｂの基部側の段差部３１間にはそれぞれ吐出圧Ｐｄが
作用するが、シリンダー７内の端部は吐出側が吐出圧Ｐ
ｄで、吸込側が吸込圧Ｐｓなので、吸込側に発生する差
圧によってシリンダー７に該シリンダー７を軸受９に押
付けるような方向のスラスト力が発生していく。それ故
、このままでは、たとえ支持径を小さくしても、シリン
ダー７と軸受８，９との間に生じる摺動損失の低減とは
ならない。

ここで、本実施例は上記圧縮運転中は、シリンダー７の
吸込まれる冷媒ガスの一部が圧力密閉室２０に導入され
ていて、シリンダー１７のスラスト力の発生の原因とな
っている圧力差を解消している。すなわち、圧力密閉室
２０に導入された吸　７ 込冷媒にて、支持筒部７ａの端面を吸込圧Ｐｓにして、
シリンダー７に吸込側に移動させる力が発生させて、シ
リンダー７に発生するスラスト方向との力を相殺してい
く。これにより、スラスト力から、シリンダー７は解放
されていく。

しかるに、支持径が小さくなることによるスラスト力の
発生を抑制することができる。

したがって、スラスト力からシリンダー７を解放させつ
つ、シリンダー７と軸受９との間に生じる摺動損失を低
減することができ、その分、入力の低減、効率の向上、
軸受８の焼付きを防ぐことができる。しかも、周速度が
小さく、摺動面積が小さくてすむので、高速運転時にお
ける信頼性が高い。

また、支持筒部７ａ、７ｂの一方を別体としたので、シ
リンダー７の組付け、調整は簡単になる。

なお、上記一実施例では軸受８に設けた貫通孔２９を用
いて流体圧を圧力密閉室２０に導入したが、この構造に
は限定されるものではなく、他の導入構造を用いて圧力
密閉室２０に所要の流体圧　８ を導くようにしてもよい。

また一実施例では、この発明をケース高圧式の密閉形の
コンプレッサーに適用したが、これに限らず、ケース内
圧式（密閉ケース２内を吸込圧で満たすもの）のコンプ
レッサーに適用してもよい。

この場合、一実施例とは反対に吐出側の支持筒部７ｂの
端面とそれに対向する軸受９の部分との間に圧力密閉室
２０を形成し、これに吐出冷媒を導入するようにすれば
よい。また密閉ケースがない開放形の場合は、内外圧が
異なるシリンダー端の吸込側、吐出側のうち少なくとも
一方に圧力密閉室を設け、これにスラスト方向に抗する
流体圧の冷媒を導入すればよい、 また、一実施例では、シリンダーの軸心を中心にピスト
ンを旋回させるヘリカルブレード式のコンプレッサーに
この発明を適用したが、むろん逆にピストンの軸心を中
心にピストンを旋回させるようにしたヘリカルブレード
式のコンプレッサーにも適用してもよいことはいうまで
もない。

］　９ ［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、支持径を小さ（
することによるスラスト力の発生を抑制することができ
るようになる。

したがって、スラスト力からシリンダーを解放させつつ
、シリンダーと支持部材との間に生じる摺動損失を低減
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はこの発明の一実施例を示し、第１
図はヘリカルブレード式のコンプレッサーを示す断面図
、第２図はその圧縮機部を拡大して示す断面図、第３図
はシリンダーの支持筒部およびそれを受ける嵌挿部の構
造を示す断面図、第４図は従来のヘリカルブレード式の
コンプレッサーの圧縮機部の構造を示す断面図である。 ４・・・圧縮機部、７・・・シリンダー　７ａ、７ｂ・
・・支持筒部、８，９・・・軸受（支持部材）、８ａ。 ９ａ・・・嵌挿部、１０・・・オルダム機構、１１・・
・ピストン、１６・・・螺旋状の溝部、１７・・・ブレ
ード、１８・・・圧縮室、２０・・・圧力密閉室、２３
・・・貫通孔。 ０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一端側を吸込側に他端側を吐出側とした筒状のシリンダ
   ーと、このシリンダー内に一部外周面がシリンダーの内
   周面と接するように偏心した状態で挿通された円柱状の
   ピストンと、このピストンの外周面に設けられ前記吸込
   側から吐出側にいくにしたがって小さくなるピッチで形
   成された螺旋状の溝部と、この溝部に出入り自在でかつ
   前記シリンダーの内周面と接するように嵌挿された螺旋
   状のブレードと、前記ピストンおよびシリンダーの端部
   を一方は軸心を中心として回転自在に支持し、他方はそ
   れと相対的に旋回可能に支持する支持部材とを有して圧
   縮機部を構成したコンプレッサーにおいて、前記シリン
   ダーの支持構造は、前記シリンダーの端部に当該端部分
   を他の部分よりも細径にしてなる支持筒部を設け、前記
   支持部材に前記支持筒部と回転自在に嵌合してシリンダ
   ー端を受ける嵌挿部を設けて構成され、かつ内外圧力が
   異なるシリンダー端側の前記支持筒部の端面とこれと対
   向する前記嵌挿部の壁部との間に圧力密閉室を設け、さ
   らにこの圧力密閉室に前記シリンダーに発生するスラス
   ト方向の力に抗する流体圧を前記圧縮機部から導く手段
   を設けたことを特徴とするコンプレッサー。