JPH0460185A - 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、たとえば冷凍サイクル装置に用いられ、冷媒
ガスを圧縮する流体圧縮機に関する。

（従来の技術） 従来より圧縮機として、レシプロ方式、ロータリ方式等
、各種のものが知られている。しかし、これらの圧縮機
においては、回転力を圧縮機部に伝達するクランクシャ
フト等の駆動部や、圧縮部の構造が複雑であり、部品点
数も多い。さらに、このような圧縮機では圧縮効率を高
めるために、吐出側に逆止弁を設ける必要があるが、こ
の逆止弁の両サイドの圧力差は非常に大きいため、逆止
弁からガスがリークし易く圧縮効率が低い。そして、こ
のような問題を解消するためには、各部品の寸法精度や
組立精度を高める必要があり、製造コストか高くなる。

そこで近時、上述のごとき不具合を除去し、比較的簡単
な構成によりシール性を向上させて効率の良い圧縮がで
きるとともに、部品の製造および組立が容易な流体圧縮
機が提案されている。

これは、たとえば第４図に示すように構成されていて、
たとえば冷凍サイクル装置に用いられ、冷媒ガスを圧縮
して吐出する密閉型圧縮機である。

この圧縮機本体１は、密閉ケース２内に収容される電動
要素３および圧縮要素４とからなる。

上記電動要素３に通電して、圧縮要素４を構成するシリ
ンダ５を回転駆動すると、この回転は回転力伝達機構６
を介して回転体であるピストン７こ伝達される。上記ピ
ストン７は、その周面の一部か上記シリンダ５の内周面
に接触した状態で回転駆動されるとともに、上記ピスト
ン７の外周面の溝８に嵌め込まれたブレード９も一体に
回転する。

上記ブレード９は、その外周面がシリンダ５の内周面に
接触した状態で回転するため、ブレード９の各部は、ピ
ストン７の外周面とシリンダ５の内周面との接触部に近
づくにしたがって溝８に押込まれ、また、接触部から離
れるにしたがって上記溝８から飛出す方向に移動する。

この圧縮要素４の動作にともなって、吸込チューブ１０
と吸込孔１１を通してシリンダ５に冷媒ガスが吸込まれ
る。さらに冷媒ガスは、シリンダ５の内周面とピストン
７の周面との間を上記ブレード９によって仕切られた作
動室１２に閉じ込められたまま、ピストン７の回転にと
もって吐出側の作動室１２に順次移送されるとともに圧
縮される。この圧縮された冷媒ガスは、吐出孔１３から
密閉ケース２の内部空間内に吐出され、さらに吐出チュ
ーブ１４を通して冷凍サイクル中に戻される。

（発明が解決しようとする課題） ところで、この種の流体圧縮機においては、特に、上記
圧縮要素４を構成するピストン７周面とシリンダ５内周
面とのクリアランス精度が、圧縮性能に大きく影響する
。このクリアランスを高精度に維持するためには、ピス
トン７およびシリンダ５を高精度で製作するばかりでな
く、シリンダ５およびピストン７の両端部を支持する軸
受具である主軸受１５と副軸受１６の寸法精度を極めて
高く製作する必要がある。上記主軸受１５はシリンダ５
の吸込端側に位置し、上記副軸受１６は同じく吐出端側
に位置する。それぞれ、その外周面でシリンダ５を枢支
し、かつ内周面でピストン７を枢支していて、互いの軸
芯は所定量ｅたけ偏心している。したがって、主、副軸
受１５．１６ともに、それぞれ内外径寸法精度および互
いの偏心量ｅを極めて高精度に製作しなければならない
。

換言すれば、ピストン７の径寸法およびシリンダ５の内
周寸法をたとえ高精度で製作しても、および主、副軸受
１５．１６のそれぞれ内外径寸法を高精度で製作しても
、この偏心量ｅの設定がわずかでも狂うと、ピストン７
とシリンダ５とのクリアランスを高精度に維持すること
ができなくなってしまう。したがって、主、副軸受１５
．１６の偏心量ｅの高精度化のために手間がかかり、面
倒であった。

本発明はこのような事情によりなされたものであり、そ
の目的とするところは、回転体およびシリンダの両端部
をともに枢支する両輪受具における偏心量の設定を不要
とし、回転体とシリンダとのクリアランス精度を高精度
に維持する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） 上記目的を達成するため本発明は、吸込端側と吐出端側
とを有する中空筒体からなるシリンダを軸受具を介して
枢支し、上記シリンダ内に周面に螺旋状の溝を有する回
転体を収容して上記軸受具に偏心して枢支し、この回転
体の上記溝にブレードを突没自在に設け、上記シリンダ
と回転体とを相対運動させて作動流体をシリンダの吸込
端側から吐出端側に移送しながら圧縮するものにおいて
、上記回転体軸部と軸受具内周面との間に回転体を弾性
的に押圧して上記回転体の位置をシリンダの軸芯に対し
て偏心した位置に設定する弾性体を介設したことを特徴
とする流体圧縮機である。

（作用） 上記弾性体は、回転体を弾性的に押圧して回転体の位置
をシリンダの軸芯に対して偏心した位置に設定するので
、回転体とシリンダのクリアランスを常に高精度で保持
でき、上記軸受具に対する偏心加工が不要となる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて説明する。

第１図に示すように、圧縮機本体２０は、密閉ケース２
１内に収容される電動要素２２および圧縮要素２３とか
ら構成される。上記電動要素２２は、密閉ケース２１の
内面に固定された環状のステータ２４と、このステータ
２４の内側に設けられた環状のロータ２５とを有してい
る。

上記圧縮要素２３は、シリンダ２６を有しており、この
シリンダ２６の外周面に上記ロータ２５が同軸的に嵌着
されている。上記シリンダ２６の両端は、密閉ケース２
１の内面に溶接などの手段で固゛定された軸受具である
主軸受２７および副軸受２８に回転自在に枢支され、こ
れら主、副軸受２７．２８でシリンダ２６の両端は気密
的に閉塞されている。

上記シリンダ２６の中空部には、円柱形状の回転体とし
てのピストン２９が軸方向に沿って収容される。このピ
ストン２９の中心軸Ｂは、上記シリンダ２６の中心軸Ａ
に対して所定距離ｅだけ後述する手段を介して偏心して
配置されていて、ピストン２９周面一部は軸方向に沿っ
てシリンダ２６の内周面に接触している。

第１図および第２図に示すように、上記ピストン２９は
、その両端の直径の小さい軸部２９ａ。

２９ａと、これら軸部２９ａ、２９ａ相互間のこれより
も大径の胴体部２９ｂとからなっていて、上記胴体部２
９ｂの周面一部が上記シリンダ２６の内周面に接触する
ことになる。

再び第１図に示すように、上記両軸部２９ａ。

２９ａにはたとえば金属リングからなるスリーブ３０ａ
、３０ｂが遊嵌状態で嵌め込まれていて、軸部２９ａ、
２９ａとともにスリーブ３０ａ。

３０ｂは、上記主、副軸受２７．２８に設けられる内径
孔２７ａ、２８ａに挿入される。これら内径孔２７ａ、
２８ａは、上記シリンダ２６を回転自在に枢支する外径
部と同志的に設けてよく、かつその同窓精度および直径
寸法精度は比較的ラフでよい。その直径寸法は、上記ス
リーブ３０ａ。

３０ｂが挿入された状態で全周に亘ってスリーブ３０ａ
、３０ｂ外周面と間隙を存するように設定する。そして
、内径孔２７ａ、２８ａとスリーブ３０ａ、３０ｂとの
間には、弾性体であるスプリング３１・・・が介設され
る。上記スプリング３１・・・は、シリンダ２６に対す
るピストン２９の偏心方向と一致する方向で、かつ内径
孔２７ａ、２８ａとスリーブ３０ａ、３０ｂとの間隔が
最も広い部位に一列に設けられる。このことから、上記
スプリング３１・・・はスリーブ３０ａ、３０ｂを介し
てピストン２９を弾性的に押圧し、ピストン２９の胴体
部２９ｂ周面をシリンダ２６の内周面に当接させること
になる。当然、上記主、副軸受２７゜２８とともにスプ
リング３１・・・およびスリーブ３０ａ、３０ｂは回転
せず、ピストン２９の回転は自在である。

一方、上記ピストン２９の一端部には、その周面から軸
芯方向に向って係合溝３２が設けられており、この係合
溝３２には、シリンダ２６の内周面から突出した駆動ピ
ン３３がシリンダ２６の径方向に沿って進退自在に挿入
されている。これら係合溝３２と駆動ピン３３とで、回
転力伝達機構３４が構成される。

第１図および第２図に示すように、上記ピストン２９の
胴体部２９ｂ周面には、ピストン２９の両端間を図中の
右側から左側、すなわち、シリンダ２６の吸込側から吐
出側に向かって徐々に小さくなるピッチに形成された螺
旋状の溝３５が設けられている。この溝３５には、第１
図および第３図に示すような、螺旋状のブレード３６が
嵌め込まれる。このブレード３６は、たとえばふっ素樹
脂材料からなるものであって、適度な弾性を有していて
、その厚さｔは溝３５の幅寸法とほぼ一致している。そ
して、ブレード３６の各部分は溝３５に対してピストン
２９の径方向に沿って進退自在であり、この外周面はシ
リンダ２６の内周面に密着した状態でスライド可能であ
る。

再び第１図に示すように、上記シリンダ２６の内周面と
ピストン２９の胴体部２９ｂ周面との間の空間は、上記
ブレード３６によって複数の作動室３７・・・に仕切ら
れている。各作動室３７・・・は、ブレード３６に沿っ
てピストン２９とシリンダ２６の内周面との接触部から
次の接触部まで伸びたほぼ三日月状をなし、その容積は
シリンダ２６の吸込側から吐出側に行くにしたがって徐
々に小さくなっている。

なお、上記密閉ケース２１には、上記主軸受２７の内径
孔２７ａに連通ずる図示しない冷凍サイクルの吸込管が
接続され、副軸受２８側の密閉ケース２１には図示しな
い吐出管が接続される。

つぎに、このような流体圧縮機の動作について説明する
と、電動要素２２に通電してロータ２５を回転駆動する
と、シリンダ２６が一体に回転する。上記シリンダ２６
の回転は回転力伝達機構３４を介してピストン２９に伝
達される。このピストン２９は、その軸部２９ａ、２９
ａが上記スプリング３１・・・により弾性的に押圧付勢
されているところから、ピストン２９の胴体部２９ｂ周
面一部がシリンダ２６の内周面に接触した状態で回転駆
動され、ブレード３６も一体に回転する。

上記ブレード３６は、その外周面がシリンダ２６の内周
面に接触した状態で回転するため、ブレード３６の各部
はピストン２９の外周面とシリンダ２６の内周面との接
触部に近づくにしたがって溝３５内に押込まれ、また、
接触部から離れるこしたかって上記溝３５から飛出す方
向に移動する。一方、圧縮要素２３が作動されると、吸
込管から主軸受２７の内径孔２７ａを介してシリンダ２
６に冷媒ガスが吸込まれる。吸込まれた冷媒ガスは、上
記作動室３７に閉じ込められたまま、ピストン２９の回
転にともなって吐出側の作動室３７に順次移送されると
ともに圧縮される。ここで圧縮された冷媒ガスは、副軸
受２８に設けられた図示しない吐出孔から密閉ケース２
１の内部空間内に吐出され、さらに吐出管を通して冷凍
サイクル中に戻される。

このように、スリーブ３０ａ、３０ｂを介してピストン
２９の軸部２９ａ、２９ａを弾性的に押圧するよう、主
、副軸受２７．２８の内径孔２７ａ、２８ａとの間にス
プリング３１・・・を介設したので、ピストン２９とシ
リンダ２６とのクリアランス精度が極めてよい。従来の
ような軸受具における偏心量の設定が不要となって、互
いの内径孔２７ａ、２８ａを外径に対して聞忘にしても
全く支障がない。そして、ピストン２９とシリンダ２６
とのクリアランス精度が高いから、互いの接触部分から
のガスリークがほとんど無く、高い圧縮効率を得られる
。

また、上記スプリング３１・・・の弾性力により、ピス
トン２９とシリンダ２６の双方の相対的な摩擦係数が極
めて犬になる。このことから、上記回転力伝達機構３４
を不要としても、ピストン２９の胴体部２９ｂがシリン
ダ２６内周面をころがりながら回転することもあり得る
。このときの騒音低減を図るために、ピストン２９の胴
体部２９ｂあるいはシリンダ２６の内周面をコーティン
グするとよい。

上記弾性体３１としてのスプリングは、板ばね他の弾性
体に換えても支承かない。

上記ピストン２つを構成する材料は、鋳鉄などこ の鉄材料を選択する。すなわち、再び第ｘ図に示すよう
に、ピストン２９の胴体部２９ｂ周面に沿って上記ブレ
ード３６が出入りする螺旋状の溝３５を設けなければな
らない。上記溝３５は、機械加工によって形成する。こ
の加工作業を迅速に行うためには、ピストン素材を柔ら
かい材質にすることが望ましい。その意味から、従来、
ピストンにアルミニューム材が選択されていた。

しかしながら、上記溝３５にはブレード３６が頻繁に出
入りし、かつ溝３５壁面はブレード３６から力を受けな
がら摺動する。ピストン自体アルミニューム材のごとき
柔らかい材質であるところから、溝３５の壁面か摩耗し
易い。そこで、溝の壁面に表面処理をなし、この部分に
おける強度増大化を図っていたが、それでもなお摩耗の
恐れがあった。

したがって、上記ピストン２９を鋳鉄などの鉄材料に換
える。特に鋳鉄を選択すれば、上記溝３５の加工もし易
く、かつブレード３６の出入りにともなう摩耗に対して
長期に亘って耐え得るので、表面処理が不要となる。

なお、本発明の流体圧縮機は、冷凍サイクル装置に限ら
ず、他の圧縮機にも適応することができる。

（ピストン）、３６・・・ブレ （スプリング）。

・・弾性体 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、回転体軸部と軸受
具内周面との間に弾性体を介設し、回転体の位置をシリ
ンダの軸芯に対して偏心位置に設定するようにしたので
、上記回転体とシリンダとのクリアランス精度を高くす
ることができて、これらの間からのガスリークを阻止し
、高い圧縮効率を得られるとともに、軸受具に対する精
度の高い加工が不要となり、コスト低減に寄与するとい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す流体圧縮機の縦断側面
図、第２図は要部であるピストンの側面図、第３図はブ
レードの側面図、第４図は本発明の従来例を示す流体圧
縮機の縦断側面図である。 ２６・・・シリンダ、２７．２８・・・軸受具（主軸受
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸込端側と吐出端側とを有する中空筒体からなるシリン
   ダを軸受具を介して枢支し、上記シリンダ内に周面に螺
   旋状の溝を有する回転体を収容して上記軸受具に偏心し
   て枢支し、この回転体の上記溝にブレードを突没自在に
   設け、上記シリンダと回転体とを相対運動させて作動流
   体をシリンダの吸込端側から吐出端側に移送しながら圧
   縮するものにおいて、上記回転体軸部と軸受具内周面と
   の間に回転体を弾性的に押圧して上記回転体の位置をシ
   リンダの軸芯に対して偏心した位置に設定する弾性体を
   介設したことを特徴とする流体圧縮機。