JPH0458086A - 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） この発明はたとえば冷凍サイクルの冷媒ガスを圧縮する
のに適する流体圧縮機に関する。

（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、例えば、特
願昭６２−１９１５６４号、明細書に示す如くシリンダ
の吸込端側から作動室に流入した冷媒をシリンダの吐出
端側の作動室へ順次移送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。

ヘリカルブレード方式の圧縮機の概要は、例えば、第７
図に示す如く固定されたステータ１０１と回転可能なロ
ータ１０３とから成る駆動手段１０５と、前記ロータ１
０３と一体に結合されたシリンダ１０７と、シリンダ１
０７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可能な回転
ロッド１１１とを備えている。回転ロッド１１１の外周
面には回転ロッド１１１の略全長に亘って螺旋状の溝１
１３が形成され、この満１１３に螺旋状のブレード１１
５が出入自在に嵌合されている。ブレード１１５の外周
面はシリンダ１０７の内周面と接触し合い、ブレード１
１５はシリンダ１０７と一体的に回転する。

シリンダ１０７に対する回転ロッド１１１は偏心して回
転するためロッド外周面とこれに対向するシリンダ内周
面との間には、相対速度が生じ、さらにこの相対速度は
一回転を一周期として変化する。そのために、前記した
如くブレード１１５が螺旋状の溝１１３に対して出入す
ることで回転ロッド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°螺旋状の満１１３のピッチによって決定され
、溝１１３のピッチは、回転ロッド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、吸込バイジブ１１９側となる吸込端側から吐出バ
イブ１２１側となる吐出端側に向かって次第に小さくな
るため、吐出端側へ向けて順次移送される間に冷媒は徐
々に圧縮され外に吐出される構造となっている。

（発明が解決しようとする課題） 前記した如くヘリカルブレード方式の流体圧縮機では、
シリンダ１０７の吸込端側から作動室１１７に送り込ま
れた冷媒を、吐出端側の作動室１１７へ順次移送する間
に圧縮して外へ吐出する所から、流体圧縮機の能力は、
冷媒が送り込まれる吸込端側の一番目の作動室１１７の
容積で決定されるようになる。このために、一番目の作
動室１１７の容積の拡大を図るには第８図の如く吸込端
側（図面右側）の螺旋状の溝１１３のピッチＰを大きく
確保する必要がある。あるいは、シリンダ１０７及び回
転ロッド１１１の径を大きくすることが考えられるが、
前者にあっては、ピッチＰが大きく確保された領域のブ
レード−１１５は大きく捩られ、無理な状態で溝１１３
内に組付けられるため、捩られた領域のブレード１１５
には荷重が集中して疲労し易くなり、耐久性の面で望ま
しくない。場合によっては破損につながる等の問題を招
来する。

また、後者にあっては、径の拡大に比例にしてコータ１
０３の内径も大きくなりモータ効率が低下すると共にシ
リンダ１０７及び回転ロッド１１１の重量増加につなが
る。特に、軸受部１２３には、さらにロータ１０３の重
量がプラスされる結果、長期間にわたり安定して精度よ
く支持することは難しく軸受部１２３にとって大きなマ
イナス要因となる。また、ステータ１０１とロータ１０
３はシリンダ１０７を取囲むレイアウトとなるため装置
全体が大型化する等の威れがある。

そこで、この発明にあっては、シリンダの径を大きくす
ることができると共にしかも、軸受部に大きな負荷が働
かないようにした流体圧縮機を提供することを目的とし
ている。

［発明の構成］ （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、一方
に吸込口と他方に吐出口とを有する密閉ケースと、密閉
ケース内に固定されたシリンダと、シリンダ内を貫通し
たメインシャフトの偏心軸部に嵌挿され外周の一部が前
記シリンダの内周面と接触しながら旋回する回転体と、
回転体の外周面に形成され前記吸込口側から吐出口側へ
向かってピッチが次第に狭くなる螺旋状の溝と、この溝
に対して出入自在に嵌合されると共に前記シリンダの内
周面と接触し合う外周面を有し前記シリンダの内周面と
回転体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、前記メインシャフトに回転動力を与える
駆動手段とを備えている。

（作用） かかる流体圧縮機によれば、密閉ケース内にシリンダが
固着されるため、シリンダに加わる負荷が軸受部に働く
ことはなく、無理なくシリンダの径を大きくすることが
可能となり作動室の大巾な拡大が図れるようになる。

（実施例） 以下、第１図乃至第６図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。

第１図において、１は冷凍サイクルに使用される密閉型
流体圧縮機３の密閉ケースを示しており、竪型となって
いる。密閉ケース１の一方となる下部側には冷凍サイク
ルの吸込みバイブ５が、他方となる上部側には吐出バイ
ブ７がそれぞれ設けられている。密閉ケース１内のほぼ
上半部には駆動手段としての電動要素９が、また、下半
部には圧縮要素１１がそれぞれ配設されている。

電動要素９は、密閉ケース１の内面に固定されたほぼ環
状のステータ１３と、その内側に設けられた回転可能な
環状のロータ１５とを有している。

ロータ１５には密閉ケース１内に固着され、対向し合う
第１軸受部材１７の軸受部１９と、第２軸受部材２１の
軸受部２３とによって回転自在に軸支されたメインシャ
フト２５が結合固着され、このメインシャフト２５は下
部側となる圧縮要素１１の領域まで延長されている。

圧縮要素１１はシリンダ２７と、回転体２９とを有し、
シリンダ２７は前記密閉ケース１の内周面に固定支持さ
れている。

回転体２９はシリンダ２７の内径よりも小さく円筒状に
形成され、中心部にボス部３１を有し、シリンダ２７の
軸方向に沿って配置されている。

回転体２９のボス部３１は前記メインシャフト２５の軸
心からｅだけ偏心して形成された偏心軸部３３に嵌挿さ
れている。

メインシャフト２５の偏心軸部３３は第１．第２軸受部
材１７．２１の各軸受部１９．２３によって両端支持さ
れると共に前記シリンダ２７のほぼ中央部位に配置され
ている。

また、回転体２９は、メインシャフト２５の回転時にオ
ルダム継手３５により回転体２９の外周面の一部がシリ
ンダ２７の内周面２７ａと線接触しながら旋回運動が与
えられるようになっている。

オルダム継手３５は、第２図に示す如くリング状に形成
され、リング上面側に一対の突起部３７゜３７が対向し
て設けられる一方、リング下面側に一対の突起部３９．
３９が対向して設けられている。上位側の突起部３７と
下位側の突起部３９は９０度ずれた位置関係に配置され
、上位側の突起部３７は回転体２９のボス部３１に設け
られた第１のオルダム受溝４１内に係合している。また
、下位側の突起部３９は第２軸受部材２１に設けられ前
記第１のオルダム受溝４１と略９ｏ度ずれて形成された
第２のオルダム受溝４３内に係合している。

一方、回転体２９の外周面には軸方向に沿って螺旋状の
溝４５が形成され、螺旋状の溝４５の各ピッチは吸込バ
イブ５側が最大で、以下吐出バイブ７側へ向けて順次小
さくなるよう設定されている。この螺旋状の溝４５には
、合成樹脂系等の弾性材料で形成された螺旋状のブレー
ド４７が弾性力を利用して出入自在に組付けられている
。ブレード４７の長さは前記螺旋状の溝４５の長さより
若干短く巾は前記螺旋状の溝巾とほぼ同一寸法に設定さ
れている。厚さは、螺旋状の溝底まての寸法より小さく
設定されていて、この溝底までの遊び代の領域において
出入（第１図矢印イ）が可能となっている。

ブレード４７の外周面はシリンダ２７の内周面と接触し
ており、シリンダ２７の内周面と回転体２９の外周面と
の間の空間は、前記ブレード４７によって複数の作動室
４９に仕切られている。各作動室４９は、ブレード４７
の隣り合う２つの巻き間に形成されるようになり、第３
図（ｂ）に示す如くブレード４７に沿って回転体２９と
シリンダ２７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。

作動室４９の容積は、シリンダ２７の吸込端側（第１図
下側）が最大となっており、以下吐出端側（第１図上側
）へ向けて順次小さくなるよう設定されている。

吸込端側となる一番目の作動室４９は前記吸込バイブ５
と接続連通し、冷媒ガスが途切れることなく確実に導入
されるようになっている。また、吐出端側となる最終の
作動室４９は、前記第１軸受部材１７に設けられた開口
５１を介して前記吐出バイブ７と接続連通している。な
お、第１図において５３はメインシャフト２５に装着さ
れたバランスウェスト、５５は各軸受部１９．２３の潤
滑を図る潤滑油をそれぞれ示している。

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。

まず、電動要素９に通電するとロータ１５が回転し同時
にメインシャフト２５も回転する。このメインシャフト
２５の回転時にオルダム継手３５によって第３図から第
６図に示す如く回転体２９に旋回運動が与えられる。こ
の結果、吸込端側の作動室４つに送り込まれた冷媒ガス
は吐出端側の最終の作動室４９へ向けて順次送られなが
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、一番目の作動室４９はシリンダ２
７の径を大きくすることて容積の拡大を図っているため
ブレード３３に無理な捩れは起きず長期間にわたり安定
した作動状態が得られるようになる。また、圧縮時、ガ
ス力によりシリンダ２７に加わる負荷は各軸受部１９．
２３に働くことはない。

さらに、作動中に発生する半径方向ガス力Ｆはボス部３
１を介してメインシャフト２５の偏心軸部３３に入力さ
れる。この時、偏心軸部３３はガス力Ｆの発生領域内に
位置しているため回転体２つに作用する曲げモーメント
は小さく抑えられる。

また、各軸受部１９．２３によって両端支持されている
ためメインシャフト２５に大きな曲げモーメントは発生
せず安定した回転が得られるようになる。

なお、この実施例では竪型タイプとなっているが横型タ
イプとして使用することも可能である。

また、真空ポンプとして使用してもよい。

［発明の効果］ 以上、説明したように、この発明の流体圧縮機によれば
、シリンダの固定によってシリンダ径を大きくすること
が可能となり、ブレードを大きく捩らなくても一番目の
作動室の容積の拡大が図れるため作動能力の大巾な向上
が図れる。

また、ブレードを無理なく螺旋状の溝内に組付けること
ができるため、ブレードの一部分に集中荷重が作用する
のを防ぐことができるようになり、長期間にわたり安定
した作動状態が得られる。

また、軸受部に働く負担の軽減が図れ安定した回転を得
る上で大変好ましいものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図はこの発明の一実施例を示し、第１図
は流体圧縮機全体を示す縦断面図、第２図はオルダム継
手の斜視図、第３図、第４図、第５図、第６図は動作説
明図、第７図は従来のヘリカルブレード方式の圧縮機全
体を示す縦断面図、第８図は従来例を示した回転ロッド
の斜視図である。 ４５・・・溝 ４７・・・ブレード ４９・・・作動室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一方に吸込口と他方に吐出口とを有する密閉ケースと、
   密閉ケース内に固定されたシリンダと、シリンダ内を貫
   通したメインシャフトの偏心軸部に嵌挿され外周の一部
   が前記シリンダの内周面と接触しながら旋回する回転体
   と、回転体の外周面に形成され前記吸込口側から吐出口
   側へ向かってピッチが次第に狭くなる螺旋状の溝と、こ
   の溝に対して出入自在に嵌合されると共に前記シリンダ
   の内周面と接触し合う外周面を有し前記シリンダの内周
   面と回転体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、前記メインシャフトに回転動力を与
   える駆動手段とを備えていることを特徴とする流体圧縮
   機。