JPH0463979A - 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
のに適するヘリカルブレード方式の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、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１
１図に示す如くシリンダ１０１と、シリンダ１０１内に
ｅだけ偏心して配置されオルダムリング１０２を介して
シリンダ１０１に対し相対的に旋回可能なピストン１０
３とを備えピストン１０３の外周面にはピストン１０３
の略全長に亘って螺旋状の溝１０５が形成され、この満
１０５に螺旋状のブレード１０７が出入自在に嵌合され
ている。ブレード１０７の外周面はシリダ１０１の内周
面と密着し合い、ブレード１０７はピストン１０Ｂと一
体的に旋回する。シリンダ１０１に対するピストン１０
３は偏心して旋回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、相対速度が生じ、さら
にこの相対速度は一回転を一周期して変化する。そのた
めに、前記した如くブレード１０７が螺旋状の溝１０５
に対して出入することでピストン１０３とシリンダ１０
１との間の空間に複数の作動室１０９が軸方向に沿って
形成されるようになる。作動室１０９の容積は、ブレー
ド１０７が嵌合される螺旋状の溝１０５のピッチによっ
て決定され１．満１０５のピッチは、ピストン１０３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１０７によって形成される作動室
１０．９の容積は、ピストン１０３の吸込端側（図面右
側）から吐出端側（図面左側）に向かりて徐々に小さく
なるため、吐出端側へ向けて順・次移送される間に冷媒
は徐々に圧縮されて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１０３の吸込端側から作動室１０９に送り込ま
れた冷媒を、シリンダ１０１の吐出端側の作動室１０９
へ順次移送する間に圧縮して外へ吐出する所から、ピス
トン１０３をシリンダ１０１の両端に組付けられた主軸
１１１と副軸受１１３に対して回転自在に嵌挿支持する
ものであるが、副軸受１１３は、主軸受１１１を密閉ケ
ース１１５に固着した後に組付けられる。その時に、偏
心している副軸受１１３を主軸受１１１と同一軸線上に
芯出し作業をしなければならず、作業が大変面倒である
と併せて、後付けとなる副軸受１１３は密閉ケース１１
５への固定ができず、片持支持となる。このために、高
速回転時に安定性に欠ける等支持剛性の面、組付性の面
で望ましくないことと併せて主軸受１１１と副軸受１１
３は別部材となっているため部品点数も多くなり部品管
理工数の面からも望ましくない。

冷媒ガスをシリンダ１０１の軸方向に圧縮しているので
、吸込圧力と吐出圧力との差圧により、図中に矢印で示
すようにピストン１０３に、シリンダ１０１の吐出側か
ら吸込側（第１１図中の左側から右側）に作用するスラ
スト力が働く。そして、このスラスト力によりピン１０
３が吸込側へ押され、ピストン１０３と主軸受１１１と
が相対的に回転しながら摺動し、摩擦損失が生じる。

そこで、この発明は芯出し作業を不用にすると共に支持
剛性の面でも優れた信頼性の高い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、密閉
ケース内に両端支持され吸込側と吐出側とを有する円筒
状のピストンと、ピストンの軸方向に沿って偏心して配
置され内周面の一部が前記ピストンの外周面に接触した
状態で前記ピストンの回りを旋回する円筒状のシリンダ
と、前記ピストンの外周に設けられ、吸込側から吐出側
に向か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ともに前記シ
リンダの内周面に接触する外周面を有し前記シリンダの
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、前記シリンダに回転運動を与
える駆動手段とを備え、前記シリンダの旋回時に吸込側
から作動室に流入した流体を吐出側の作動室へ順次圧縮
しながら移送し外部へ吐出するものである。

（作用） かかる流体圧縮機によれば、ピストンは密閉ケース内に
両端支持されるため、高速回転時でも安定した回転が確
保されるようになる。また、シリンダはピストンの軸部
に回転自在に嵌挿する組付は作業でよいため面倒な芯出
し作業が不用になると共に主軸受、副軸受もいらなくな
る。また、ピストンに働くスラスト力による摩擦損失を
解消できる。

（実施例） 以下、第１図乃至第９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の一方には冷凍サイク
ルの吸込バイブ５が、他方には吐出パイプ７がそれぞれ
設けられている。密閉ケース１内には駆動手段としての
電動要素９および圧縮要素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。

圧縮要素１１はピストン１７とピストン１７の外側面に
一部が線接触した状態で配置された内側シリンダ１９と
、内側シリンダ１９の外側に配置された偏心シリンダ２
１とを主体として構成され、外側の偏心シリンダ２１は
前記ロータ１５に固着されている。ピストン１７は円筒
状に形成されると共に両フランジ部２３．２４は密閉ケ
ース１の内壁面に固着されている。ピストン１７の両端
部には軸部１７ａ、１７ｂを有し、この両軸部１７ａ、
１７ｂには前記偏心シリンダ２１の両軸受部２１ａ、２
１ｂが回転自在に嵌挿支持されている。

ピストン１７の中心軸心線Ａは、偏心シリンダ２１の中
心軸心線Ｂに対してα分偏心している。また、ピストン
１７の吐出側には断面正方形状の角柱部２９が形成され
ている。この角柱部２９には、オルダムリング３１に形
成された矩形状の長孔３３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スライドが可能となっている
。オルダムリング３１の外周面には、前記長孔３３の長
手方向と直交する径方向に一対の伝達ピン３５の一端部
がそれぞれスライド自在に嵌挿され伝達ビン３５の他端
部は前記シリンダ１９の周壁に穿設された嵌合孔３７に
嵌合固定されている。これにより、前記内側シリンダ１
つの自転が規制されるようになる。

従って、電動要素９に通電され偏心シリンダ２１がロー
タ１５と一体的に回転することで、オルダムリング３１
を介してピストン１７の外周面と、それに対向する内側
シリンダ１９の内周面との間には相対速度が生し、この
相対速度は一回転を一周期として変化しながらピストン
１７に対して内側シリンダ１９は旋回運転するようにな
る。

一方、前記ピストン１７の外周面には軸方向に沿って螺
旋状の溝３９が形成され、螺旋状の溝３９の各ピッチＰ
は吸込側（第１図左側）から吐出側（第１図右側）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３９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４１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４１の巾は前記螺旋状の溝巾と
ほぼ同一寸法に設定され、厚さは、螺旋状の溝底までの
寸法より小さく設定されていて、この溝底までの遊び代
の領域において上下方向の出入（第１図矢印イ）が可能
となっている。

ブレード４１の外周面は内側シリンダ１９の内周面と接
触しており、内側シリンダ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４１によって複
数の作動室４３に仕切られている。各作動室４３は、ブ
レード４１の隣り合う２つの巻き間に形成されるように
なり、第４図（ｂ）に示す如くブレード４１に沿ってピ
ストン１７と内側シリンダ１９の内周面との接触部がら
っ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４３の容積は、吸込側（第１図左側）がら吐出側
（第１図右側）へ向けて徐々に小さくなり、吸込側の一
番目の作動室４３が最大となっており、以下、吐出側の
作動室４３へかけて順次小さくなるよう設定されている
。吸込側の一番目の作動室４３は、ピストン１７に形成
された連絡用の吸込孔４５を介して前記冷凍サイクルの
吸込バイブ５と接続連通している。これにより、吸込バ
イブ５から内側シリンダ１つ内に吸引される冷媒ガスは
前記吸込孔４５を通って前記一番目の作動室４３に途切
れることなく確実に導入されるようになっている。

一方、吐出側の容積が最小の作動室４３は、軸受部２１
ａに形成され密閉ケース１内に開放された吐出孔４７と
接続連通している。

また、ピストン１７には第１図に示すように油導入路４
９が穿設されている。この油導入路４９の一端は螺旋状
の溝３９の底部と連通し、他端は吸込側のフランジ部２
４に穿設された連通孔５１を介して前記密閉ケース１の
底部に吸込口が臨む導入管５３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５５が導入管５３
、連通孔５１および油導入路４９を通って前記溝３９の
底部に送り込まれ、ブレード４１の出入動作が円滑に確
保されるようになっている。

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、こ
のロータ１５と一体に内側シリンダ１９はピストン１７
の外周を旋回運動する。ピストン１７に対する内側シリ
ンダ１９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が生じ、さらにその相対速度は一
回転を周期として変化しながら回転する結果、第４図か
ら第７図に示す如く吸込側の作動室４３に送り込まれた
冷媒ガスは吐出側の作動室４３へ向けて順次移送されな
がら圧縮され吐出バイブ７から外へ吐出されるようにな
る。この作動時において、ピストン１７は両端支持され
ているため高速回転時にも長期間にわたり安定した回転
が確保されるようになる。

第８図と第９図は第２の実施例を示したもので作動室４
３を左右対称に設けたものである。

吸込側となる容積の一番大きい作動室４３を中央部位に
形成し、以下、容積が順次小さくなる作動室４３を外側
となる両側方へ向けて形成したものである。

即ち、ピストン１７の外周面のほぼ中央部がら両側方へ
かけてピッチＰが順次小さくなる螺旋状の溝３９．３９
が左右対称に設けられ、谷溝３９゜３９には螺旋状のブ
レード４１．４１が出入自在に嵌合している。螺旋状の
溝３９．３９は、ピストン１７の長手方向において左右
てほぼ１８０’位相が異なっている。換言すれば、左右
のブレード４１．４１は吸込ポート５７に通じる端部（
中央部）がピストン１７の周方向に互いにほぼ１８０°
ずれている。ブレード４１の外周面は内側シリンダ１９
の内周面と接触しており、内側シリンダ１９の内周面と
ピストン１７の外周面との間には前記ブレード４１によ
って作動室４３が複数形成されるようになっている。容
積が一番大きい中央部位の作動室４３は吸込パイプ５と
吸込ポート５７を介して接続連通している。また、容積
が最小となる左右両端部の内、右側の作動室４３は密閉
ケース１に開放され偏心シリンダ２１の軸受部２１ａに
形成された吸込孔４７と接続連通している。また、左側
の作動室４３は密閉ケース１内に開放され前記ピストン
１７の軸受部１７ｂ及びフランジ部２４にわたって形成
された吐出孔４７と接続連通している。

なお、他の機能部品は前記第１の実施例のため同一符号
を符して詳細な説明を省略する。

したがって、この実施例によれば、前記第１の実施例の
作用効果に加えて、動作室４３の圧力は吸込ポート５７
に通じる中央部が最も低く吐出孔４７．４７に通じる左
右両側が最も高いため、内側シリンダ１９及び偏心シリ
ンダ２１にはスラスト力が働かず、差圧によるスラスト
力は全く働かない構造にすることができる。また、この
ような構造にすると、摺動部として、偏心シリンダ２１
と内側シリンダ１９間、ピストン１７の軸部１７ａと偏
心シリンダ２１の軸受部２１ａの間、及びピストン１７
の軸部１７ｂと偏心シリンダ２１の軸受部２１ｂの間に
おいてどの摺動部も両端が吐出圧であるのでシールが不
要となる。そのためシール長も短くすることができ、槽
動損失も減少するメリットが得られる。

なお、作動室４３．４３は、容積の一番大きいものを中
央部位に設け、以下外側へ向けて順次小さくした形状と
なっているが、両側部の作動室４３．４３の容積を一番
大きくし、以下中央部位へ向けて順次作動室４３の容積
が小さくなる形状とすることも可能である。

この場合、第１０図に示す如く吸込用として機能したボ
ートは吐出ボート５９となり中央部は吐出側となり左右
両側部が吸込側となる。

［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ピ
ストンの両端支持ができるため、支持剛性が高まり、高
速回転時でも安定した回転状態が長時間にわたって得ら
れると共に、性能、信頼性の大巾な向上が図れる。また
、主軸受、副軸受の組付けと、しかも、芯出し作業がな
くなるため組付性の面、部品管理工数の面でも大変好ま
しいものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は流体圧縮機全体を示す縦断面図、第２図は第１
図の■−■線断面図、第３図はピストンの切断面図、第
４図、第５図、第６図、第７図は動作説明図、第８図は
第２の実施例を示した第１図と同様の断面図、第９図は
第８図のピストンの切断面図、第１０図は螺旋状の溝の
変形例を示した第９図と同様の断面図、第１１図は従来
例を示した第１図と同様の切断面図である。 ９・・・電動要素（駆動手段） １９．２１・・・内側シリンダ、 １７・・・ピストン ３９・・・溝 ４１・・・ブレード ４３・・・作動室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 密閉ケース内に両端支持され吸込側と吐出側とを有する
   円筒状のピストンと、ピストンの軸方向に沿って偏心し
   て配置され内周面の一部が前記ピストンの外周面に接触
   した状態で前記ピストンの回りを旋回する円筒状のシリ
   ンダと、前記ピストンの外周に設けられ、吸込側から吐
   出側に向か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ともに前
   記シリンダの内周面に接触する外周面を有し前記シリン
   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、前記シリンダに回転運動
   を与える駆動手段とを備え、前記シリンダの旋回時に吸
   込側から作動室に流入した流体を吐出側の作動室へ順次
   圧縮しながら移送し外部へ吐出することを特徴とする流
   体圧縮機。