JPH0419384A - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、たとえば冷凍サイクルの冷媒ガスを圧縮する
流体圧縮機に関する。

（従来の技術） ＤＣ（直流）ブラシレスモータを備えた流体圧縮機とし
て、例えば本出願人による特願昭６３−３２８９２８号
明細書に記載されたようなものが提案されている。

すなわち、上記明細書には第２図および第３図に示すよ
うな流体圧縮機（以下、圧縮機と称する）１が記載され
ている。そして、これら圧縮機１はともに密閉ケース２
、圧縮機構部３、およびＤＣブラシレスモータ（以下、
モータと称する）４を備えている。

上記圧縮機構部３は、密閉ケース２の中に収納されてお
り、軸方向両端部を気密的に塞がれると機構部３は、シ
リンダ５の中に偏心配置され変ピツチの螺旋状の溝６が
外周部に形成された円柱状のピストン７、および、上記
溝６に例えばピストン７の径方向に自由に出入りできる
よう嵌込まれた螺旋状のブレード８を有している。

また、ブレード８の外周面をシリンダ５の内周面に気密
的に当接させている。そして、圧縮機構部３はシリンダ
５の内周面とピストン７の外周面との間に、シリンダ５
の軸方向に並びシリンダ５の吸込側、即ち両図中の右側
から吐出側、即ち両図中の左側へいくほど徐々にその容
積を小とする複数の作動室９・・・を形成している。

さらに、圧縮機構部３のシリンダ５は後述するモータ４
により回転駆動されて軸心回りに回転する。また、例え
ばシリンダ５の内周面に突設されピストン７に係止した
係止ピン１０などの動力伝達機構部を介して、シリンダ
５の回転力をピストン７に伝達する。そして、シリンダ
５とピストン７は、相対変位しながら同期的に回転する
。

さらに、例えば冷凍サイクルの冷媒ガスを、吸込管１１
を介して、作動室９・・・のうちの吸込室１２へ吸込む
。そして、シリンダ３内へ吸込んだ冷媒ガスを、シリン
ダ５の吸込側から吐出側へ徐々に移送しながら圧縮する
。

ここで、両図中の符号１３．１４は、シリンダ５の吸込
側に気密的に嵌合された主軸受、および、シリンダ５の
吐出側に気密的に嵌合された副軸受をそれぞれ示してい
る。

また、両図中の矢印Ａ・・・は、冷媒ガスが送られる方
向を示している。

上記モータ４は、通電されて磁界を発生させるステータ
１５と、永久磁石からなる環状のロータ１６とにより構
成されている。そして、第２図に示す圧縮機１において
、シリンダ５には、シリンダ５の軸方向中間部に位置し
シリンダ５の他の部分よりも大径に設定され鉄心となる
径大部１７が一体に突設されている。そして、この径大
部１７には、上記ステータ１５の内側に入り込んだロー
タ１６が外嵌固定されている。

さらに、第３図に示す圧縮機］−において、シリンダ５
はその肉厚を軸方向全長に亘って略等しく設定されてい
る。そして、シリンダ５の軸方向中間部には環状のロー
タ１６が外嵌固定されている。

さらに、ステータ１５は、非磁性体からなる密閉ケース
２の外側に配置されており、ロータ１６との間に密閉ケ
ース２の一部を介在させている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、第２図に示す圧縮機１では、ステツ１５の発
熱及び密閉ケース２内に吐出される高温高圧の吐出冷媒
により、シリンダ５を介して吸込室１２内の冷媒ガスが
吐出され、冷媒ガスの比体積が大きくなって成績係数が
低下する不具合があった。また、シリンダ５に径方向外
側へ突出する段差を設けて径大部１８を形成している。

したがって、圧縮機１全体が大型化するという不具合も
あった。

また、第３図に示す圧縮機１では、発熱するステータ１
５を密閉ケース２の外部に配置すると共に、吐出冷媒を
密閉ケース２内に吐出することなく、直接密閉ケース２
外へ導くようにしているため、吐出冷媒ガスの加熱の不
具合は生じないが、ステータ１５とロータ１６との間に
非磁性体からなる密閉ケースが介在していたため、ステ
ータ１５とロータ１６との間の空間隙が大きく、良好な
モータ特性を得にくいという不具合があった。

さらに、図示しないが、第２図および第３図中のロータ
１６を電磁石としたタイプのものもある。

しかし、このタイプのものでは、ロータ１６が通電に伴
フて発熱し、シリンダ５内の冷媒ガスを加熱してしまう
ことがあった。

本発明の目的とするところは、小型でモータ特性に優れ
、ロータによる冷媒ガスの加熱を防止することか可能な
流体圧縮機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および作用）上記目的を達
成するために本発明は、密閉ケースと、この密閉ケース
内に設けられ軸方向に沿旋状の溝が形成されシリンダ内
に偏心配置された円柱状の回転体と、回転体に巻装され
螺旋状の溝に出入自在に嵌込まれた螺旋状のブレードと
からなる圧縮機構部と、密閉ケースの内壁面に固定され
たステータと、永久磁石からなりシリンダの外周面に固
定されるとともにシリンダの吸込側に配置されたマグネ
ットロータととからなり圧縮機構部を回転駆動する直流
ブラシレスモータとを備え、直流ブラシレスモータによ
りシリンダと回転体とを相対的に回転させ、作動流体を
シリンダの吸込側から吐出側へ移送しながら圧縮するこ
とにある。

こうすることによって本発明は、小型化およびモータ特
性の向上を可能にするとともに、シリンダ内に吸込まれ
た作動流体の加熱を防止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図に基づいて説明する。

なお、従来の技術の項で説明したものと重複するものに
ついては同一番号を付し、その説明は省略する。

第１図は本発明の一実施例を示すもので、図中の符号２
１は、例えば冷凍サイクルに使用される流体圧縮機（以
下、圧縮機と称する）である。この圧縮機１は密閉ケー
ス２２の中に、圧縮機構部２３とＤＣ（Ｅｊ流）ブラシ
レスモータ（以下、モータと称する）２４とを収納して
いる。

これらのうち密閉ケース２２は、円筒状のケース本体２
５の軸方向両端部をフレーム２６と蓋体２７とにより気
密的に塞いでなるものである。そして、密閉ケース２２
は、フレーム２６をケース本体２５の吸込側、即ち第１
図中の右側に位置させ、さらに、蓋体２７を吐出側、即
ち図中の左側に位置させている。

上記フレーム２６は、円筒部２８と、この円筒部２８の
軸方向途中の部位に配置された円板部２９とを一体に成
形してなるものである。そして、フレーム２６はケース
本体２５に緩挿されており、円筒部２８の端縁部をケー
ス本体２５の端縁部から突出させてケース本体２５に固
定されている。

そして、フレーム２６は、円筒部２８およびケース本体
２５の軸心と円板部２９の座面３０との直交度を高精度
に設定されている。

上記圧縮機構部２３は、軸方向各端部を主軸受１３と副
軸受１４とにより気密的に塞がれ鉄系磁性体材料から成
るシリンダ５の中に、螺旋状のブレード８を巻装した回
転体としてのピストン７を偏心配置している。さらに、
上記ブレード８を、ピストン７の外周部に形成され吸込
側から吐出側へ徐々に小さくなるピッチで形成された螺
旋状の溝６に嵌め込んでいる。そして、シリンダ５の中
に、ブレード８によって仕切られシリンダ５の吸込側か
ら吐出側へ徐々にその容積を小とする複数の作動室９・
・・を形成している。

また、圧縮機構部２３は主軸受１３を介してフレーム２
６に固定されている。そして、圧縮機構部２３はシリン
ダ５の軸心を、密閉ケース２２の軸心に沿わせるととも
に、フレーム２６の座面３０に対して略垂直に向けてい
る。

上記モータ２４はマグネット式のもので、鉄心３１に巻
かれた巻線３２に通電されて磁界を発生させるステータ
３３と、永久磁石からなる環状のマグネットロータ（以
下、ロータと称する）３４とにより構成されている。そ
して、モータ２４は、密閉ケース２２の吸込側に偏倚し
た部位に配置されており、ステータ３３をケース本体２
５の内周面に固定されている。

上記ロータ３４はステータ３３の内側に入込んでおり、
上記鉄心３１との間に、全周に亘って略均−な寸法の空
間隙３５を介在させている。また、ロータ３４は、シリ
ンダ５の外周面に嵌着されており、シリンダ５に一体的
に且つ同心的に固定されている。

さらに、ロータ３４は、シリンダ５の吸込側端に偏倚し
た部位に配置されている。そして、ロータ３４は、作動
室９・・・のうちで最も吸込側に位置する吸込室１２、
および、主軸受１３の内部に形成された吸込通路３６等
の外側に位置している。

そして、ロータ３４は、ステータ３３への電力の供給に
伴いステータ３３との間に発生した磁力に応じて回転し
、シリンダ５を一体に回転させる。

そして、上述のような構成の圧縮機２１は、モ−夕２４
によりシリンダ５を軸心回りに回転させるとともに、さ
らに、シリンダ５の回転力を図示しない回転機構部を介
してピストン６に伝える。

そして、圧縮機２１は、シリンダ５とピストン６とを同
期的に回転させ、且つ、シリンダ５とピストン６とを相
対変位させる。

そして、圧縮機２１は冷凍サイクル中の作動流体として
の冷媒ガスを、フレーム２６に接続された吸込管３７、
フレーム２６の円板部２９を貫通する貫通孔３８、およ
び、主軸受１３に形成された吸込通路３６を介して吸込
室１２に吸込む。そして、吸込室１２に吸込まれた冷媒
ガスを吐出側の作動室へ順次移送しながら圧縮し、密閉
ケース２２内に一旦吐出する。そして、圧縮機２１は、
密閉ケース２２内に吐出された高圧な冷媒ガスを、図示
しない吐出管等を介して密閉ケース２２から外部へ送り
出す。

また、圧縮機２１は、圧縮前の吸込圧にある冷媒ガス、
および、吸込圧に近い圧力にある冷媒ガスをロータ３４
の内側に導く。そして、ロータ３４により上述のような
低圧な冷媒ガスを・シリンダ５の外側に吐出された冷媒
ガスに対して遮断する。

すなわち、上述のような圧縮機２１では、シリンダ５に
段差を形成せずにロータ３４を設けているから、第２図
を引用して示すような径大部１８が不要である。したが
って、圧縮機２１を全体的に小型に設定することができ
る。

また、上述のような圧縮機２１では、ステータ３３が密
閉ケース２２の内側に配置されており、さらに、密閉ケ
ース２２等の非磁性体がステータ３３とロータ３４との
間に介在していない。したがって、両部材３３．３４の
間の空間隙３５を小さく設定することができ、さらに、
モータ特性が良い。

また、ロータ３４は例えば交流モータ等の回転子のよう
に通電されないので、圧縮機２１においては、ロータ３
４に通電に伴う熱を生じることがない。したがって、ロ
ータ３４によりシリンダ５内の冷媒ガスを加熱するとい
うことがない。

さらに、ロータ３４がシリンダ５の吸込側に位置し低圧
な吸込ガスとシリンダ５の外側の高温高圧ガスとの間を
遮断しているから、温度差の大きい吸込ガスと吐出ガス
との間の遮熱性が良い。

したがって、吸込ガスの加熱を防止し冷媒ガスの温度を
適切な温度に保つことができるので、比容積の増加を防
ぐことができ、冷媒ガスの温度上昇により冷凍能力を損
失するということがない。

したがって、モータ２４への入力に対応した能力のうち
の最大の能力で運転することができる。

さらに、吸込ガスの温度上昇を防いでいるから、ピスト
ン７やブレード８等の各構成部品の過度の温度上昇を防
止できる。このため、例えば金属製のピストンに形成さ
れた溝とこの溝に嵌込まれた合成樹脂製のブレードとの
間の隙間の大きさを安定させること、および、クリープ
による寿命劣化を防ぐこと等が可能である。

なお、本発明の圧縮機は、その用途を冷凍サイクルに限
定されるものではない。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、密閉ケースと、この密閉
ケース内に設けられ軸方向に沿って吸込が形成されシリ
ンダ内に偏心配置された円柱状の回転体と、回転体に巻
装され螺旋状の溝に出入自在に嵌込まれた螺旋状のブレ
ードとからなる圧縮機構部と、密閉ケースの内壁面に固
定されたステツと、永久磁石からなりシリンダの外周面
に固定されるとともにシリンダの吸込側に配置されたマ
グネットロータとからなり圧縮機構部を回転駆動する直
流ブラシレスモータとを備え、直流ブラシレスモータに
よりシリンダと回転体とを相対的に回転させ、作動流体
をシリンダの吸込側から吐出側へ移送しながら圧縮する
ものである。

したがって本発明は、小型化およびモータ特性の向上を
可能にするとともに、シリンダ内に吸込まれた作動流体
の加熱を防止できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図および
第３図はそれぞれ異なるタイプの従来例を示す同じく断
面図である。 ５・・・シリンダ、６・・・溝、７・・・ピストン（回
転体）、８・・・ブレード、２１・・・流体圧縮機、２
２・・・密閉ケース、２３・・・圧縮機構部、２４・・
・直流ブラシレスモータ、３３・・・ステータ、３４・
・・マグネットロータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 密閉ケースと、この密閉ケース内に設けられ軸方向に沿
   って吸込側と吐出側とを形成された円筒状のシリンダと
   、外周部に螺旋状の溝が形成され上記シリンダ内に偏心
   配置されるとともに磁性体材料からなる円柱状の回転体
   と、上記回転体に巻装され上記螺旋状の溝に出入自在に
   嵌込まれた螺旋状のブレードとからなる圧縮機構部と、
   上記密閉ケースの内壁面に固定されたステータと、永久
   磁石からなり上記シリンダの外周面に固定されるととも
   に上記シリンダの吸込側に配置されたマグネットロータ
   とからなり上記圧縮機構部を回転駆動する直流ブラシレ
   スモータとを具備し、上記直流ブラシレスモータにより
   上記シリンダと上記回転体とを相対的に回転させ、作動
   流体を上記シリンダの吸込側から吐出側へ移送しながら
   圧縮する流体圧縮機。