JPH04365984A - 流体圧縮機 - Google Patents

流体圧縮機

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JPH04365984A
JPH04365984A JP3104523A JP10452391A JPH04365984A JP H04365984 A JPH04365984 A JP H04365984A JP 3104523 A JP3104523 A JP 3104523A JP 10452391 A JP10452391 A JP 10452391A JP H04365984 A JPH04365984 A JP H04365984A
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卓也 平山
Masayuki Okuda
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    • F04C18/107—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth
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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】
【０００１】［発明の目的］
【０００２】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば、冷凍サイク
ルの冷媒ガスを圧縮するのに適するヘリカルブレード方
式の流体圧縮機に関する。
【０００３】
【従来の技術】従来より一般的な圧縮機として、レシプ
ロ方式、ロータリ方式等のものが知られており、その外
に、シリンダの吸込側から作動室に流入した冷媒をシリ
ンダの吐出側の作動室へ順次移動させながら圧縮してい
き外部へ吐出するヘリカルブレード方式の流体圧縮機が
提供されている。
【０００４】ヘリカルブレード方式の圧縮機の概要は、
例えば、図１２に示す如くステータ１０１とロータ１０
３とから成る駆動手段１０５によって回転するシリンダ
１０７と、シリンダ１０７内にｅだけ偏心して配置され
オルダムリング１０９を介してシリンダ１０７に対し相
対的に旋回運動可能なピストン１１１とを備え、ピスト
ン１１１の外周面にはピストン１１１の略全長に亘って
螺旋状の溝１１３が形成されている。この溝１１３には
螺旋状のブレード１１５が出入自在に嵌合され、ブレー
ド１１５の外周面はシリンダ１０７の内周面と接触して
いる。シリンダ１０７に対するピストン１１１は偏心し
た位置で回転するためピストン外周面と、これに対向す
るシリンダ内周面との間には、相対速度差が生じ、この
相対速度差は一回転を一周期として変化する。このため
に、螺旋状の溝１１３に嵌合されたブレード１１５によ
ってピストン１１１とシリンダ１０７との間の空間に複
数の作動室１１７が軸方向に沿って形成されるようにな
る。作動室１１７の容積は、ブレード１１５が嵌合され
る螺旋状の溝１１３のピッチによって決定され、溝１１
３のピッチは、ピストン１１１の一端から他端に向かっ
て徐々に小さくなっている。したがって、前記ブレード
１１５によって形成される作動室１１７の容積は、ピス
トン１１１の吸込側（図面右側）から吐出側（図面左側
）に向かって徐々に小さくなるため、吐出側へ向けて順
次移動される間に冷媒は圧縮されて外に吐出される構造
となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このように構成された
流体圧縮機において、螺旋状の溝１１３に対して出入す
るブレード１１５の一部外周面がシリンダ１０７の内周
面と接触し合うことでシールされた作動室１１７が確保
される。この場合、吐出能力は、吸込側の作動室１１７
の容積によって決定される所から、吐出能力の拡大を図
るには、吸込側領域となるブレード１１５のピッチを大
きくすればよいが、図１３に示すように、プレード１１
５のピッチの小さい領域（図面左側）に対してピッチの
大きい領域（図面右側）は、強いねじれ部１１９が発生
し、このねじれ部１１９によって螺旋状の溝１１３の溝
壁に対して強く接触し合う。この時の接触圧は、ブレー
ド１１５の出入動作時の摺動抵抗として働らき、出入動
作の遅れとなって現われる。この結果、ブレード１１５
がシリンダ１０７の内周面と正しく接触せず、シール性
の低下を招来する等吐出能力の増大を図ることが難しい
面があった。
【０００６】そこで、この発明にあっては、吐出能力の
増大を図る際にもシリンダに対するブレードの密着性を
高め、シール性の高い流体圧縮機を提供することを目的
としている。
【０００７】［発明の構成］
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明にあっては、吸込部及び吐出部とを有する
と共に駆動部からの動力で回転するシリンダと、このシ
リンダ内に一部外周面がシリンダの内周面と接するよう
偏心した状態で挿通されシリンダに対して相対運動を行
なう円柱状のピストンと、このピストンの外周面に設け
られ吸入部側から吐出部側に向って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
合されると共に前記シリンダの内周面とピストンの外周
面との間を複数の作動室に区画する螺旋状のブレードと
を備え、少なくとも吸込部側領域となる前記ブレードの
外径を、前記シリンダの内径よりも大きくしてある。
【０００９】
【作用】かかる流体圧縮機において、螺旋状の溝に嵌合
されたブレードは、シリンダの内周面と接触し作動室を
形成する。この時、吸込部側となるブレードの外径は、
シリンダの内径より大きく設定されているため、元に戻
ろうとする強い復帰力によって螺旋状の溝壁との間に摺
動抵抗が働らいても、その摺動抵抗に影響されることな
く円滑な出入動作が確保されるようになりシリンダの内
周面と強く接触し合う状態が確保され動作時の確実なシ
ール状態が得られる。
【００１０】
【実施例】以下、図１乃至図１１の図面を参照しながら
この発明の一実施例を詳細に説明する。図５において、
１は冷凍サイクルに使用される密閉型の流体圧縮機３の
密閉ケースを示しており、密閉ケース１には冷凍サイク
ルの吸込パイプ５と吐出パイプ７がそれぞれ設けられて
いる。密閉ケース１内には駆動部９および圧縮要素１１
がそれぞれ配設されている。
【００１１】駆動部９は、密閉ケース１の内面に固定さ
れたステータ１３と、その内側に設けられた回転可能な
ロータ１５とを有している。
【００１２】圧縮要素１１はピストン１７と、シリンダ
１９とを有し、シリンダ１９は前記ロータ１５と一体に
結合されると共に両端は開口し、一方（図面左側）は吐
出部２１側，他方は吸込部２３側となっている。
【００１３】ピストン１７は例えば、鉄系の材料等によ
り円柱状に形成され、前記シリンダ１９の軸方向に沿っ
て挿通されている。ピストン１７の中心軸線Ａはシリン
ダ１９の中心軸線Ｂに対して距離ｅだけ、図において下
方に偏心して配設され、一部分がシリンダ１９の内周面
と線接触している。
【００１４】ピストン１７の両端部は、それぞれ軸筒状
の支持部１７ａ，１７ｂとなっていてこれら両支軸部１
７ａ，１７ｂはそれぞれ第１，第２の支持部材２５，２
７により支持されている。
【００１５】第１の支持部材２５は、前記密閉ケース１
の内面に固定されたフランジ２５ａから円筒状の軸受部
２５ｂが突出し、軸受部２５ｂの外周面に前記シリンダ
１９の一方の開口部が回転自在に嵌挿している。また、
軸受部２５ｂの内側軸受穴２９に前記ピストン１７の一
方の支軸部１７ａが回転自在に嵌挿支持され、各支持面
はシールが確保されている。
【００１６】第２の支持部材２７は、密閉ケース１の内
面に固定されたフランジ２７ａから円筒状の軸受部２７
ｂが突出し、軸受部２７ｂの内側軸受孔３１に、前記ピ
ストン１７の支持部１７ｂが回転自在に嵌挿支持されて
いる。
【００１７】一方、ピストン１７にはオルダムリング３
３が設けられ、オルダムリング３３を介してシリンダ１
９に動力が伝達されるようになっている。即ち、図５に
示す如くピストン１７に動力伝達面として機能する断面
正方形状の角柱部３５が形成され、この角柱部３５は、
前記オルダムリング３３に形成された矩形状の長孔３７
と遊びを有して嵌合し合うと共に遊びの範囲内において
角柱部３５のスライドが可能となっている。また、オル
ダムリング３３の外周面には、前記長孔３７の長手方向
と直交する径方向に一対の伝達ピン３９の一端部がそれ
ぞれスライド自在に嵌挿され、伝達ピン３９の他端部は
前記シリンダ１９の周壁に穿設された嵌合孔４１に嵌合
固定されている。これにより、前記ピストン１７の自転
が規制されるようになる。
【００１８】従って、駆動部９に通電されシリンダ１９
がロータ１５と一体的に回転することで、オルダムリン
グ３３を介してピストン１７の外周面と、それに対向す
るシリンダ１９の内周面との間には相対速度差が生じる
。このときの相対速度差はシリンダ１９の一回転を一周
期として変化しながらピストン１７がシリンダ１９内で
回転する。すなわち、偏心距離ｅの位置で回転運動する
ことになる。この結果、シリンダ１９に対してピストン
１７は相対的に旋回運動するようになる。
【００１９】さらに、ピストン１７の外周面には軸方向
に沿って螺旋状の溝４３が形成され、螺旋状の溝４３の
各ピッチＰは吸込部２３側（図５右側）から吐出部２１
側（同図左側）へ向けて徐々に小さくなるよう設定され
ている。この螺旋状の溝４３には、合成樹脂系の弾性材
で形成された螺旋状のブレード４５が弾性力を利用して
出入自在に組付けられている。
【００２０】ブレード４５は、前記螺旋状の溝４３と対
応する螺旋状の形状となっていて、ピッチＰの大きい吸
込部２３側領域の外径Ｄは特に、前記シリンダ１９の内
径ｄより大きく設定されている。この場合、図３に示す
ようにブレード４５の外径全体がシリンダ１９の内径ｄ
より大きくしてもよい。また、図４に示す如くピッチＰ
の大きい吸込部２３側へ向って次第に大きくなるテーパ
ー形状を採用することも可能である。
【００２１】ブレード４５は、シリンダ１９の回転に追
従して回転し、シリンダ１９とは実質的に同一角速度で
回転するためシリンダ１９との相対的な位置ずれは発生
しない。したがって、このブレード４５は、螺旋状の溝
４３にブレード４５の各点が一回転する中で螺旋状の溝
４３に対して出入運動を繰返すようになる。
【００２２】ブレード４５の外周面は、シリンダ１９の
内周面と接触しており、シリンダ１９の内周面とピスト
ン１７の外周面との間の空間は、前記ブレード４５によ
って複数の作動室４７に仕切られている。各作動室４７
は、ブレード４５の隣り合う２つの巻き間に形成される
ようになり、図７に示す如くブレード４５に沿ってピス
トン１７とシリンダ１９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の領域となっている。
【００２３】作動室４７の容積は、吸込部２３側から吐
出部２１側（同図左側）へ向けて徐々に小さくなってお
り、吸込側の一番目の作動室４７が最大で、以下、吐出
側の作動室４７へかけて順次小さくなるよう設定されて
いる。吸込部２３側の一番目の作動室４７は、ピストン
１７に形成された連絡用の吸込孔４９と、軸受部２５に
形成された連通路５１とを介して前記冷凍サイクルの吸
込パイプ１５と接続連通している。これにより、吸込パ
イプ１５からシリンダ１９内に吸引される冷媒ガスは前
記吸込孔４９を通って前記一番目の作動室４７に途切れ
ることなく確実な導入状態が確保される。
【００２４】一方、容積が最小の作動室４７は、シリン
ダ１９の端部に開放された吐出部２１側と接続連通して
いる。
【００２５】また、ピストン１７には図５に示すように
油導入路５３が穿設されている。この油導入路５３の一
端は螺旋状の溝４３の底部と連通し、他端は、前記密閉
ケース１の底部に吸込口が臨む導入管５５と接続連通し
ている。したがって、密閉ケース１内の圧力が上昇すれ
ば、密閉ケース１の底部に蓄えられた潤滑オイル５６が
油導入路５３を通って前記溝４３の底部に送り込まれ、
ブレード４５の出入動作の潤滑を保つようになる。
【００２６】このように構成された流体圧縮機の動作に
ついて説明する。
【００２７】まず、駆動部９に通電するとロータ１５と
一体にシリンダ１９が回転する。この時、オルダムリン
グ３３を介してピストン１７も旋回運動する。シリンダ
１９に対するピストン１７は、偏心して旋回するためピ
ストン１７の外周面との間には相対速度差が生じ、その
相対速度差はシリンダ１９の一回転を一周期として変化
しながら回転する結果、吸込部２３側の作動室４７に送
り込まれた冷媒ガスは吐出部２１側へ向けて順次移送さ
れながら圧縮され吐出パイプ７から外へ吐出されるよう
になる。この作動時において、吸込部２３側領域のブレ
ード４５は、シリンダ１９の内径より大きい外径となっ
ているため、シリンダ１９の内周面へ向けて強い復帰力
が与えられる。したがって、螺旋状の溝４３の溝壁との
間に摺動抵抗が働らいても確実にシリンダ１９の内周面
に対して強く接触するようになる。この結果、確実なシ
ール状態が得られる。
【００２８】
【発明の効果】以上、説明したように、ヘリカルブレー
ドタイプの流体圧縮機において、吐出能力の拡大を図る
ために、ブレードのピッチを大きく確保しても、ブレー
ドをシリンダの内周面に対して強く接触させることがで
きるようになり、確実なシール性が得られるようになる
。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る流体圧縮機のシリンダとピスト
ンの分解図である。
【図２】ブレードの側面図である。
【図３】変形例を示したブレードの側面図である。
【図４】変形例を示したブレードの側面図である。
【図５】この発明の流体圧縮機の切断面図である。
【図６】ピストンの斜視図である。
【図７】オルダムリングの切断面図である。
【図８】９０度回転した時の動作図である。
【図９】１８０度回転した時の動作図である。
【図１０】２７０度回転した時の動作図である。
【図１１】３６０度回転した時の動作図である。
【図１２】従来例を示した図５と同様の切断面図である
。
【図１３】従来例を示したブレード側面図である。
【符号の説明】
９　　駆動部 １７　　ピストン １９　　シリンダ ２１　　吐出部 ２３　　吸込部 ４３　　螺旋状の溝 ４５　　ブレード ４７　　作動室

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　吸込部及び吐出部とを有すると共に駆
    動部からの動力で回転するシリンダと、このシリンダ内
    に一部外周面がシリンダの内周面と接するよう偏心した
    状態で挿通されシリンダに対して相対運動を行なう円柱
    状のピストンと、このピストンの外周面に設けられ吸入
    部側から吐出部側に向って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合される
    と共に前記シリンダの内周面とピストンの外周面との間
    を複数の作動室に区画する螺旋状のブレードとを備え、
    少なくとも吸込部側領域となる前記ブレードの外径を、
    前記シリンダの内径よりも大きくしたことを特徴とする
    流体圧縮機。
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