JPH0333488A - 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、例えば玲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） 例えば、本出願人による特願昭６３− １７０６９２号明細書、或いは特開昭６４−３６９９０
号明細書などに開示されているような流体圧縮機（以下
、圧縮機と称する）１が知られている。すなわち、この
タイプの圧縮機１は、第４図に示すように、密閉ケース
の内部に設けられローターとステータとからなるモータ
により、圧縮機構部を構成しロータに固定されたシリン
ダ２を回転させるものである。

そして、この圧縮機１は、シリンダ２の吸込側端部に主
軸受３を、また、吐出側端部に副軸受４をそれぞれ嵌合
している。そして、圧縮機１はシリンダ２内に、シリン
ダ２の軸心Ａに対して偏心量ｅを有するピストン５を配
置しており、さらに。

このピストン５の両端部を両軸受３．４にそれぞれ差込
んで、ピストン５を軸支している。また、圧縮機１は、
ピストン５の外周に螺旋状の溝６を形成しており、この
満６に、適度な可撓性を有する螺旋状のブレード７を嵌
め込んでいる。ここで、図中のＢはピストン５の軸心を
示している。

さらに、この圧縮機１は、シリンダ２の内部に。

上記ブレード７によって仕切られ、シリンダ２の吐出端
側に位置するものほど徐々に容積が小さくなるよう設定
された複数の作動室８・・・を有している。そして、作
動室８・・・のうち、シリンダ２の最も吸込端側の端に
位置する吸込室８ａに例えば冷凍サイクル中の冷媒ガス
を吸込み、シリンダ２とピストン５とを相対的に、且つ
同期的に同期回転させて、上記冷媒ガスを圧縮しながら
シリンダ２の吐出端側へ移送する。そして、移送・圧縮
した冷媒ガスを密閉ケース内等に吐出し、冷凍サイクル
中に戻す。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述の圧縮機１は、シリンダ２の吸込端側、
すなわち図中の右側から吸込んだ冷媒ガスを、吐出端側
、すなわち図中の左側へ移送しながら圧縮する。このた
め、圧縮機１には、図中に矢印Ｃで示すように、シリン
ダ２の吐出端側から吸込端側へ作用するスラスト力が生
じる。

そして、圧縮機１はこのスラスト力Ｃを、スラスト力Ｃ
を受けてピストン５の吸込側の端面９と接する吸込側軸
受３の端面１０で支える。さらに、圧縮機１は、スラス
ト力Ｃを吸込側軸受３の端面１０で支えながらピストン
５を主軸受３に対して自転させおり、ピストン５の周速
が大きかった。

このため、従来の圧縮機１では、スラスト力による摩擦
損失が大だった。

本発明の目的とするところは、スラスト力をバランスさ
せることができ、摩擦損失の小さい流体圧縮機を堤供す
ることにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段および作用）上記目的を連
成するために本発明は、その外周に螺旋状のブレードを
出入り自注に嵌込んだ円柱状の回転体を、吸込端側と吐
出端側とを有するシリンダ内に偏心配置し、シリンダの
内周面と回転体の外周面との間に、ブレードによって仕
切られシリンダの吸込端側から吐出端側へ徐々にその容
積を小とする複数の作動室を形成し、回転体とシリンダ
とを相対的に回転させて、流体をシリンダの吸込端側か
ら吐出端側へ徐々に移送しながら圧縮する流体圧縮機に
おいて、回転体に径方向に出入自在に吸込まれるととも
にシリンダ内の吸込端側に配置され、内部に吸込圧の流
体を導入した吸込室と隣合う吐出圧導入用空間を形威し
、この吐出圧導入用空間と吸込室との間を気密的に仕切
り、吸い込側の側面に吐出圧を受け、吐出側の側面に吸
込圧を受ける仕切り部材を設けたことにある。

こうすることによって本発明は、スラスト力をバランス
させ、摩擦損失を低減できるようにしたことにある。゛ （実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図に基づいて説
明する。

第１図は本発明の一実施例の要部を示すものである。そ
して、図中の１１は例えば冷凍サイクルに使用する流体
圧縮機の圧縮機構部を示している。

そして、この圧縮機構部１１はシリンダ１２と回転体と
してのピストン１３とを有している。

これらのうちシリンダ１２は略一定の内径を有する円筒
状に成形されたもので、その両端を開放している。そし
て、シリンダ１２は、軸心Ａに沿った方向の一端側に主
軸受１４を嵌合しており、他端側に副軸受１５を嵌合し
ている。そして、シリンダ１２は、両軸受１４．１５に
よって両端部を閉じられており、その両端部の内周面を
、軸受１４．１５の外周面１６．１７に接している。

一方、上記ピストン１３は円柱状に成形されたもので、
その両端部に軸方向中央部１８よりも細径な円柱状に成
形されたジャーナル部１つ、２０を有している。そして
、ピストン１３は、シリンダ１２の中に配置されており
、ジャーナル部１９．２０をそれぞれ主軸受１４および
副軸受１５の各貫通孔２１．２２に差込んでいる。そし
て、ピストン１３は、その外周面の一部の軸心方向全長
に亘る部分をシリンダ２２の内周面に接しており、さら
に、その軸心Ｂとシリンダ２２（および、両軸受２４．
２５）の軸心Ａとの間に、軸心方向の全長に亘って略一
定な偏心ｆｆ１ｅを介在させている。

また、ピストン１３の外周には、螺旋状の溝２３が設け
られている。すなわち、この溝２３は、ピストン１３の
一端側から他端側に亘って形成されており、その幅を略
一定に設定されている。さらに、溝２３は、その深さ方
向をピストン１３の径方向に略一致させている。そして
、溝２３はそのピッチを、ピストン１３の一端側から他
端側へいくほど徐々に小さくなるよう設定されている。

さらに、上記ピストン１３の外周にはブレード２４が巻
装されている。このブレード２４は合成樹脂などの弾性
材料を螺旋状に成形してなるもので、適度な可撓性を有
している。そして、ブレード２４はその厚みを、ピスト
ン１３の溝２３の幅とほぼ同捏度に設定されている。さ
らに、ブレード２４は満２３にねじ込まれており、満２
３の形状に沿って弾性変形した状態でピストン１３に装
着されている。そして、ブレード２４は、その外周面２
８ａを、シリンダ１２の内周面に圧接させている。

さらに、シリンダ２２の内部には複数の作動室２５・・
・が形成されている。この作動室２５・・・は、シリン
ダ１２の内周面とピストン１１の外周面との間に形成さ
れでおり、ブレード２４によって互いに気密的に仕切ら
れている。そして、作動室２５・・・は、シリンダ１２
とピストン１３との１つの接触部から次の接触部へ延び
る三１１月状をなしている。そして、これら作動室２５
・・・は、シリンダ１２の吸込端側に位置する吸込室２
５ａから、吐出端側に位置する吐出室２５ｄへいくほど
その容積を小としている。

また、図中に２６で示すのは、ピストン１３の軸心Ｂに
略沿って延びる冷媒ガス導入用の吸込み孔である。この
吸込み孔２６は主軸受１４の内部とピストン１３の内部
との間に形成されており、一端部２７を主軸受１４の外
側端面に開口し、また、他端部２８をピストン１３の外
周面に開口している。

さらに、吸込み孔２６は上記一端部２７を、主軸受１４
の軸心Ａと略平行に延ばしており、且つ、その人口２９
を、主軸受１４の貫通孔２１よりも外周側に位置させて
いる。また、吸込み孔２６は上記他端部２８を、ピスト
ン１３の軸心Ｂに対して略直角に延ばしており、且つ、
その出口３０を、上記吸込室２５ａに開口させている。

そして、吸込み孔２６は冷媒ガスを、入口２９から出口
３０へ流通させて吸込室３３ａに供給する。

また、図中に３１で示すのは仕切り部材としての仕切り
リング（以下、リングと称する）である。

このリング３１は板状に成形されたもので、ピストン１
３の中央部１８の吸込側端部に配置されている。そして
、リング３１は、ピストン１３の外周面に、周方向に沿
って環状に形成されたリング溝３２に嵌込まれている。

さらに、リング３１はその外周面を、略全周に亘ってシ
リンダ１２の内周面に圧接している。

そして、リング３１は、その吐出側の側面３３で吸込室
２５ａの吸込側壁面を構成しており、さらに、吸込側の
側１１０３４で、主軸受１４との間に形成された吐出圧
導入用空間３５の吐出側壁面を構成している。そして、
リング３１は、吸込室２５ａと吐出圧導入用空間３５と
の間を、気密的に仕切っている。

すなわち、図示しない駆動手段によりシリンダ１２が駆
動され、両部材１２．１３が相対的に（ロ）転すると、
冷媒ガスが吸込み孔２６を介して吸込室２５ａに供給さ
れる。そして、吸込室２５ａに吸込まれた冷媒ガスは、
両部材１２．１３の相対運動に伴ってシリンダ１２の吐
出側の作動室２５・・・へ順次移送される。そして、こ
の冷媒ガスは、移送側の作動室へ移るごとに徐々に圧縮
され、副軸受１５に、軸心Ａに対して略平行に形成され
に吐出室２５ｂに開口した吐出孔３６から、例えば密閉
ケース内へ吐出される。

ここで、シリンダ１２とピストン１３とは、同期回転で
きるようになっていてもよい。

また、吐出室２５ｂで圧縮された玲媒ガス等はその住方
Ｐ６を、図中に矢印Ｄ・・・で示すように、ピストン１
３の両ジャーナル部１９．２０の端面、同じくピストン
１３の中央部１８の吸込側及び吐出側の両端面、ブレー
ド２４の吐出側面の、吐出室２５　ｂ　＋”、面した部
分、および、リング３１の吸込側の側面３４等に作用さ
せる。

さらに、吸込室２５ａに供給された冷媒ガスはその圧力
Ｐ、を、図中に矢印Ｅ・・・で示すように、リング３１
の吐出側の側面３３等に作用させる。

つまり、第３図中に示すように、ピストン１３の吸込側
ジャーナル部１９の断面積をＡ１　シリンダ１２の内径
断面積をＡ２、そして、ピストン１３の吐出側ジャーナ
ル部２０の断面積をＡ３とすると、吐出圧Ｐ、と吸込圧
Ｐ、との差圧ΔＰ　（−Ｐｄ　−Ｐ、　）によりシリン
ダ１２の吐出端側から吸込端側に作用するスラスト力Ｆ
１は、ΔＰ　（Ａ２　　Ａ３　）＋ΔＰ−Ａ３−ΔＰ−
Ａ。

となる。また、上２−ｚ圧ΔＰによりシリンダ２２の吸
込端側から吐出端側に作用するスラスト力Ｆ２は、 ΔＰ　（Ａ２−Ａ、　）＋ΔＰ−Ａ、−ΔＰ・Ａ２とな
り、逆方向に働くスラスト力Ｆ１と等しくなる。

したがって、上述のような成体圧縮機は、上記差止ΔＰ
によってシリンダ２２の軸心方向に生じるスラスト力Ｆ
Ｉ　　Ｆ２をバランスさせることかできる。そして、こ
のことによって、接触する部材間の摺動による摩擦損失
の発生を防Ｉ卜することができる。

なお、リング３１には差圧ΔＰが作用し、リング３１は
リング溝３２と摺動するが、リング３１はリング１１℃
３２に対して公転運動し、周速が小さいので、摩擦損失
を生じることはほとんどない。

また、ピストン１３の吸込端側のジャーナル部１つに端
面に吐出圧Ｐ４が作用すればスラスト力Ｆ、　、Ｆ２は
略完全にバランスするが、ジャーナル部１９に端面に吸
込圧Ｐ、を作用させてもスラスト低減することができる
。

また、本発明の流体圧縮機は、冷凍サイクルを構成する
ものに限らず、他の用途の圧縮機にも適用することがで
きる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、螺旋状のブレードを出入
り自在に嵌込んだ円杜状の回転体をシリンダ内に−６配
置し、シリンダと回転体との間に、ブレードによって仕
切られシリンダの吸込端側から吐出端側へ徐々にその容
積を小とする複数の作動室を形成し、回転体とシリンダ
とを相対的に回転させて、流体をシリンダの吸込端側か
ら吐出端側へ徐々に移送しながら圧縮する流体圧縮機に
おいて、回転体に径方向に出入自在に嵌込まれるととも
にシリンダ内の吸込端側に配置され、内部に吸込圧の流
体を導入した吸込室と隣合う吐出圧導入用空間を形成し
、この吐出圧導入用空間と吸込室との間を気密的に仕切
り、吸い込側の側面に吐出圧を受け、吐出側の側面に吸
込圧を受ける仕切り部材を設けたものである。

したがって本発明は、スラスト力をバランスさせ、摩擦
損失を低減できるという効果がある

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一丈施例の要部を示すもので
、第１図は側断面図、第２図はピストンを吐出端側から
見た状態を示す正面図、第３図は作用するスラスト力を
示す説明図、第４図は従来例を示す側断面図である。 １２・・・シリンダ、１３・・・ピストン（回転体）、
１４・・・主軸受（軸受部材）、１５・・・副軸受（軸
受部材）　２３・・・螺旋状の溝、２４・・・ブレード
、３１・・・仕切りリング（仕切り部材）、３５・・・
吐出圧導入用空間。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. その外周に螺旋状のブレードを出入り自在に嵌込んだ円
   柱状の回転体を、吸込端側と吐出端側とを有するシリン
   ダ内に偏心配置し、上記シリンダの内周面と上記回転体
   の外周面との間に、上記ブレードによって仕切られ上記
   シリンダの吸込端側から吐出端側へ徐々にその容積を小
   とする複数の作動室を形成し、上記回転体と上記シリン
   ダとを相対的に回転させて、流体を上記シリンダの吸込
   端側から吐出端側へ移送しながら圧縮する流体圧縮機に
   おいて、上記回転体に径方向に出入自在に嵌込まれると
   ともに上記シリンダ内の吸込端側に配置され、内部に吸
   込圧の流体を導入した吸込室と隣合う吐出圧導入用空間
   を形成し、この吐出圧導入用空間と上記吸込室との間を
   気密的に仕切り、吸い込側の側面に吐出圧を受け、吐出
   側の側面に吸込圧を受ける仕切り部材を設けたことを特
   徴とする流体圧縮機。