JPH0463994A - 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】 （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
流体圧縮機に係り、特に螺旋ブレードを備えた流体圧縮
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、ロークリ方式
等、各種のものが知られている。しかしながら、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
、また、部品点数も多い。更に、従来の圧縮機では、圧
縮効率を高めるために、圧縮機の吐出側に逆止弁を設け
る必要がある。しかしながら、この逆止弁の両サイドの
圧力差は非常に大きく、逆止弁がらガスがり一りし易い
。したがって、圧縮効率が低い。このような問題を解消
するためには、各部品を寸法精度および組立て精度も高
くする必要があり、その結果、製造コストが高くなる。

近年、上記のような問題を解決するものとして、螺旋ブ
レードを備えた流体圧縮機が提供されている。

この種の圧縮機は、シリンダと、シリンダ内に偏心して
配設されシリンダにたいして相対的に旋回可能な回転体
である回転ロッドと、を備えている。そして、ロッドの
外周面にはロッドの略全長に亘って螺旋溝が形成され、
この螺旋溝に螺旋ブレードが嵌められている。ブレード
の外周面はシリンダの内周面に密着している。そして、
シリンダに対するロッドの旋回運動に伴いブレード螺旋
溝内をロッドの径方向に摺動する。

ロッドとシリンダとの間の空間は、ブレードにより複数
の空間に仕切られている。そして、螺旋溝のピッチは、
ロッドの一端から他端に向かって除々に小さくなってお
り、そのため、上記複数の空間の容積もロッドの一端側
から他端側に向がって除々に小さくなっている。従って
、ロッドの一端側から上記空間内に吸い込まれた流体は
、上記空間に閉しこめられた状態てロッドの他端側まて
搬送され、この間、流体は除々に圧縮される、最終的に
ロッドの他端から吐出される。

上記の構成において、従来からブレードの外径はシリン
ダ内径より僅かに大きく形成されており、ブレードを弾
性変形させてシリンダ内に収納していた。そしてブレー
ドの弾性力によりブレードの外周をシリンダの内周に押
圧し、隣接する空間間のシールを行なっていた。

このとき、ブレードの側面と回転体に形成された溝の側
面との摺動による摩擦力の半径方向の成分の大きさは、
ブレードの１つの点については１回転を周期として変化
する。そしてこの摩擦力の方向はブレードの回転方向の
位置によって位相が異なり、ブレードの連続した１周に
おける摩擦力の合計はゼロである。従って中央部はブレ
ードが連続して全周に巻回されているので問題はないが
、両端部においては全周に巻回されていないので、１回
転の間にブレードの回転体との摩擦力が弾性力に打ち勝
ち、ブレード外周がシリンダの内周から離れる方向に力
を受ける。この結果ブレードのシリンダ内周面に対する
シールが不完全になり、被圧縮流体の圧縮損失が増大す
るという問題があった。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように従来の流体圧縮機においては、回転体に
巻回された螺旋状のブレードの両端部は、１回転の間に
おいて回転体に形成された溝との摩擦力が弾性力に打ち
勝ち、ブレード外周がシリンダ内周から離れる方向に力
を受けてシールが不完全となり、被圧縮流体の圧縮損失
が増大するという問題があった。

この発明はこのような点に鑑みてなされたもので、ブレ
ード外周とシリンダ内周との摺接面における隣接した作
動室間の被圧縮流体のリークを小さく押えることができ
、圧縮効率を向上することのできる流体圧縮機を提供す
ることを目的とする。

〔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に、この発明は、被圧縮流体を
一端から吸い込み、他端から吐出するシリンダと、この
シリンダ内にシリンダの軸方向に沿いかつ偏心して設け
られ、外周面の一部が前記シリンダの内周面に接触した
状態でこのシリンダに対して相対的旋回可能に支持され
た円柱状の回転体と、この回転体の外周面に設けられ前
記シリンダの吸込み端側から吐出端側へ向って除々に小
さくなるピッチで形成された螺旋状の溝と、この溝内に
前記回転体の径方向に沿って摺動自在に嵌合するととも
に、前記シリンダの内周面に密着した外周面を有し、前
記シリンダの内周面と前記回転体の外周面との間の空間
を複数の作動室に区画する螺旋状のブレードと、前記回
転体を前記シリンダに同期して回転させ、前記シリンダ
の吸込端側から前記作動室に流入した前記被圧縮流体を
前記シリンダの吐出側の作動室へ移送させる駆動手段と
を具備した流体圧縮機において、前記ブレ−ドの両端の
うち少くとも吸込端側の一端を前記シリンダの内周面に
押圧する手段を設けたことを特徴としている。

（作用） 上記の構成によると、回転体に巻回された螺旋状のブレ
ードの少くとも一端は、押圧手段によってその外周がシ
リンダ内周に押し付けられるので、ブレードと回転体の
溝との相対運動による摩擦力に打ち勝って作動室のシー
ル性を向上させることができる。

（実施例） 以下、この発明に係る流体圧縮機の一実施例を図面を参
照して説明する。

第３図は、この発明を、冷凍サイクルの冷媒を圧縮する
ための密閉型圧縮機に適用した実施例を示している。

圧縮機１は、密閉ケース２と、このケース内に配設され
た駆動手段である電動機部３および圧縮部４とを備えて
いる。電動機部３は、ケース２の内面に固定された略環
状のステータ５と、ステータの内側に設けられた環状の
ロータ６とを有している。

圧縮部４は、シリンダ７を有し、このシリンダの外周面
にロータ６か同軸的に固定されている。

シリンダ７の両端は、ケース２の内面にそれぞれ固定さ
れた軸受８，９により回転自在に支持されているととも
に気密に閉塞されている。特に、シリンダ７の右端部、
つまり、吸込み側端部は、軸受８に、シリンダの左端部
、つまり吐出側端部は、軸受９にそれぞれ回転自在に支
持されている。軸受８，９は、シリンダ７の端部内に回
転自在に挿入されたボス部８ａ、９ａと、ボス部よりも
大径でケース２の内面に固定された基部８ｂ、９ｂをそ
れぞれ備えている。したがって、シリンダ７およびこれ
に固定されたロータ６は、軸受８，９によりステータ５
と同軸的に支持されている。

シリンダ７内には、シリンダの内径よりも小さな径を有
する円柱形状の回転体である回転ロッド１１がシリンダ
の軸方向に沿って配設されている。

ロッド１１は、鉄系等の金属で形成されている。

ロッド１１は、その中心軸Ａがシリンダ７の中心軸Ｂに
対して距離ｅだけ偏芯して位置しているとともに、その
外周面の一部はシリンダの内周面に線接触している。

回転ロッド１１の両端部には、支持軸１２ａ。

１２ｂがそれぞれ突設されている。これらの支持軸１２
ａ、１２ｂは、軸受８，９に形成された軸受孔８ｃ、９
ｃに回転自在に挿入されている。

第１図ないし第５図に示すように、一方の支持軸１２ａ
には、断面正方形状の角柱部１３が形成されている。こ
の角柱部１３には、矩形状の長孔１４を有するオルダム
リング１５が装着されている。つまり、角柱部１３はリ
ング１５の長孔１４内に挿入され、リングは長孔に沿っ
て摺動自在に嵌合されている。リング１５には、長孔１
４の長手方向と直交して径方向に延びる一対の透孔が形
成され、これらの透孔にピン１６の一端部が摺動自在に
挿入されている。各ピン１６の他端部は、シリンダ７に
形成された透孔１７内に固定されている。なお、各透孔
１７の外端はキャップ１８により気密に閉塞されている
。

上記構成のオルダムリング１５により、ロッド１１はシ
リンダ７に対してシリンダの径方向偏心自在に支持され
ている。従って、電動機部３に通電してシリンダ７かロ
ータ６と一体的に回転されると、シリンダの回転力はオ
ルダムリング１５を介して回転ロッド１１に伝達される
。その結果、ロッド１１は、その一部がシリンダ７の内
周面に接触した状態でシリンダ内で内転され、シリンダ
に対して旋回運動する。

第１図ないし第４図に示すように、回転ロッド１１の外
周面には、ロッドの両端間を延びる螺旋状の溝１９が形
成されている。そして、溝１９は、そのピッチがシリン
ダ７の右端から左端に向って、つまり、シリンダの吸込
み側から吐出側に向って除々に小さくなるように形成さ
れている。また、溝１９の全長は、後述するブレード２
１の全長よりも大きく、ロッド１１をシリンダ７に組み
込んだ状態に於て、溝１９の端とブレード２１の端との
間には第３図及び第５図に示すように、ギヤッブＧか設
けられている。

ギャップＧは、ロッド１１に対するブレード２１の相対
移動、特に旋回運動を許容するために設けられている。

両ギャップＧの長さを合計した寸法は、シリンダ７に対
するロッド１１の偏心ｉｔｅの約２倍以上に設定されて
いる。なお、ここで、例えば、ブレード２１の熱膨張等
によりギャップの合計寸法が偏心量ｅの正確に２倍とは
成らず２倍以下になる場合がある。この点を考慮して、
上記合計寸法は偏心Ｊｌｅの略２倍以上に設定されてい
る。

ロッド１１の溝１９には、第１図および第４図に示す螺
旋状のブレード２１が嵌合されている。

このブレード２１は合成樹脂等の弾性材料によって形成
されており、その弾性を利用して溝１９にねじ込むこと
により溝内に装着される。ブレード２１の厚さは溝１９
の幅と略一致している。ブレード２１の両端部は、それ
ぞれロッド１１の軸に直角な平面内に位置しているとと
もに、ギャップＧをおいて溝１９の端に臨んでいる。な
お、ブレード２１を溝１９に装着する際、ブレードは溝
の一端側に偏って、つまり、ブレードの一端側にギャッ
プ２Ｇが生じるように、設けられていてもよい。そして
、プレート２１の各部は、溝１９に対して回転ロッド１
１の径方向に沿って進退自在となっている。また、ブレ
ード２１の外周面はシリンダ７の内周面に密着している
。

そして、第３図に示すように、シリンダ７の内周面とロ
ッド１１の外周面との間の空間は、ブレード２１により
複数の作動室２２に仕切られている。各作動室２２は、
プレート２１の隣合う２つの巻き間に規定されており、
第５図に示すように、ブレードに沿ってロッド１１とシ
リンダ７の内周面との接触部から次の接触部まで伸びた
略三日月状をなしている。そして、作動室２２の容積は
、シリンダ７の吸込み側から吐出側に行くに従って除々
に小さくなっている。

第３図に示すように、シリンダ７の吸い込み側端部を支
持した軸受８には、シリンダ７の軸方向に延びる吸込み
孔２３が貫通形成されている。この吸込み孔２３の一端
は、シリンダ７の吸込み側端内に開口し、他端は冷凍ザ
イクルの吸込みチューブ２４に接続されている。また、
シリンダ７の吐出側端部を支持した軸受９には吐出孔２
５か形成されている。吐出孔２５の一端はシリンダ７の
吐出側端内に開口し、他端は、ケース２内部に開口して
いる。なお、吐出孔２５はシリンダ７に形成されていて
もよい。

また、ロッド１］内部には、ロッドの右端がら略中間ま
で伸びた油導入通路２６が形成されている。通路２６の
右端は、軸受８に形成された通路２７、および導入管２
８を介してケース２内部、特にケースの底部に連通して
いる。通路２６の左端は、ロッド１１に形成された溝１
９の底に開口している。ケース１０の底には、潤滑オイ
ル２つが溜められている。従って、ケース２内の圧力が
上昇すると、オイル２９は導入管２８、通路２７゜２６
を通して溝１９の底とブレード２１との間の空間に導入
される。

第３図及び第４図に示すように、回転ロッド１１の吸い
込み側端部の外周面には、吸い込み溝３１が形成されて
いる。溝３１は、ロッド１１の軸方向に延びているとと
もに、螺旋溝１９よりも深く形成されている。溝３１の
一端はロッド１１の大径部１１ａの端面に開口して、他
端は、作動室２２の内、最もシリンダ７の吸い込み側端
に位置した１番目の作動室に連通ずる位置まで延びてい
る。そのため、吸い込みチューブ２４がらシリンダ７内
に吸い込まれた冷媒ガスは、吸い込み溝３１を通って１
番目の作動室２２に途切れることなく確実に導入される
。

第３図において、参照符号３２は、ケース２内部に連通
した吐出チューブを示している。

また、第１図及び第２図に示すように、ロッド１１の両
端近傍に設けられたギャップＧにはスライダ５１とコイ
ルスプリング５２とからなる押圧手段が設けられている
。一方、ブレード２１の両端の先端部はロッド１１の半
径方向にほぼ平行な端面となっており、スライダ５１は
この端面に沿って摺動可能に装着されている。またブレ
ード２１の端面と対向するギャップＧの面とスライダ５
］との間にはコイルスプリング５２が張架されており、
スライダ５１を介してブレード２１の端面を押圧してい
る。従ってブレード２１の先端部の外周はシリンダ７の
内周に押し付けられている。

次に、以上のように構成された圧縮機の動作について説
明する。

まず、電動機部３に通電されると、ロータ６が回転し、
これと一体にシリンダ７も回転する。同時に、回転ロッ
ド１１は、外周面の一部がシリンダ７の内周面に接触し
た状態で回転駆動される。

このような、ロッド１１とシリンダ７との相対的な偏心
回転運動は、伝達手段、つまり、支持軸１２ａの角柱部
１３に設けられたオルダムリング１５によって確保され
る。

ブレード２１は、油導入路２６を通して螺旋溝１９の底
に導入された潤滑オイルの圧力により、シリンダ７の外
周面に向かって押圧され、ブレードの外周面はシリンダ
７の内周面に密着している。

そのため、ブレード２１とシリンダ７との間の摩擦力が
ブレードとロッド１１との間の摩擦力よりも大きく、ブ
レード２１はその外周面かシリンダ７の内周面に接触し
た状態で回転する。そして、ブレード２１の各部は、ロ
ッド１１に対して旋回運動を行なう。

一方、圧縮部４が作動されると、吸込みチューブ２４お
よび吸込み孔２３を通して、シリンダ７に冷媒ガスが吸
込まれる。このガスは、導入溝３１を通り、まず、シリ
ンダ７の最も吸込み側に位置した第１の作動室２２内に
閉込められる。そして回転ロッド１１の回転に伴い、上
記ガスはブレード２１の隣接する２つの巻き間に閉込め
られた状態で、順次吐出側の作動室に移送される。そし
て、作動室２２の容積は、シリンダ７の吸込み側から吐
出側に行くに従って除々に小さくなっていることから、
冷媒ガスは、吐出側へ移送される間隙々に圧縮される。

そして、圧縮された冷媒ガスは、軸受９に形成された吐
出孔２５からケース２内に吐出され、更に、吐出チュー
ブ３２を通して冷凍サイクル内に戻される。

吐出された冷媒ガスによりケース２内の圧力が上昇する
と、ケース内部に蓄えられている潤滑オイル２９は加圧
され、油導入路２６を通って螺旋溝１９の底とブレード
２１との間の空間に導入される。そのため、ブレード２
１は、油圧により溝１９から飛び出す方向、つまり、シ
リンダ７の内周面に向かって押圧される。従って、ブレ
ード２１の外周面はシリンダ７の内周面に常に密着した
状態に保持される。その結果、作動室２２相互間のガス
リークを確実に防止することができる。

また、前述したように、ブレード２１の両端部はロッド
１１の１回転の間において、回転体に形成された溝１９
との摩擦力がブレード２１の弾性力に打ち勝ち、ブレー
ド２１の外周がシリンダ７の内周から離れるおそれがあ
ったが、この実施例によれば、ブレード２１の弾性力の
他にコイルスプリング５２の付勢力によってブレード２
１に螺旋を開く方向への力が作用する。従ってブレード
２１の両端部はその外周が強くシリンダ７の内周に押し
付けられ、この部分のシール性が向上する。

この実施例によればロッド１１に巻回された螺旋状のブ
レード２１の両端部の外周がシリンダ７の内周に強く押
し付けられるので、この部分のシール性が向上し、隣り
合った作動室間の冷媒ガスのリークを最小限に押えるこ
とができ、圧縮効率を向上することができる。

第６図及び第７図にこの発明の他の実施例を示す。これ
らの図において、第２図に示す実施例の場合と対応する
部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略
する。

第６図に示す実施例は、ブレード２１の先端部近傍に対
応するロッド１１の溝１９の底面部に、半径方向の孔５
３を形成し、孔５３にコイルスプリング５２を挿入した
ものである。そしてコイルスプリング５２はスライダ５
１を介してブレード２１の先端部をシリンダ７の内周に
押圧している。

また第７図に示す実施例は、ブレード２１の先端部近傍
に対応するロッド１１の溝１９の底面部に、凹部５４を
形成し、この凹部に板ばね５５を挿入したものである。

これらの実施例によっても前述した実施例と同様の効果
が得られる。

なお、上記各実施例では押圧手段をロッド１１の両端近
傍に設けた場合について説明したが、押圧手段を吸込側
端部のみに設けてもよい。

なお、この発明は上述した実施例に限定されることなく
、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、本
発明は冷凍サイクルに組み合わされる圧縮機に限らず、
他の圧縮機にも適応することができる。

〔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、
回転体であるロッドに巻回されたブレードの端部に、こ
のブレード端部をシリンダ内周面に押圧する手段を設け
たので、ブレード外周とシリンダ内周との摺接面におけ
る隣接した作動室間の被圧縮流体のリークを最小限に抑
えて、圧縮効率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による回転体とブレードを
示す斜視図、第２図は同じく断面図、第３図は本実施例
が適用された流体圧縮機の全体構成を示す断面図、第４
図は同じく圧縮部の分解側面図、第５図は第３図のＣ−
Ｃ線断面図、第６図及び第７図はそれぞれこの発明の他
の実施例を示す要部断面図である。 １・・・流体圧縮機 ３・・・駆動手段（電動機部） ７・・・シリンダ １１・・・回転体ｃロッド） １９・・・溝 ２１・・・ブレード ２２・・・作動室 ５１．５２．５５・・・押圧手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被圧縮流体を一端から吸い込み、他端から吐出するシリ
   ンダと、このシリンダ内にシリンダの軸方向に沿いかつ
   偏心して設けられ、外周面の一部が前記シリンダの内周
   面に接触した状態でこのシリンダに対して相対的旋回可
   能に支持された円柱状の回転体と、この回転体の外周面
   に設けられ前記シリンダの吸込み端側から吐出端側へ向
   って除々に小さくなるピッチで形成された螺旋状の溝と
   、この溝内に前記回転体の径方向に沿って摺動自在に嵌
   合するとともに、前記シリンダの内周面に密着した外周
   面を有し、前記シリンダの内周面と前記回転体の外周面
   との間の空間を複数の作動室に区画する螺旋状のブレー
   ドと、前記回転体を前記シリンダに同期して回転させ、
   前記シリンダの吸込端側から前記作動室に流入した前記
   被圧縮流体を前記シリンダの吐出側の作動室へ移送させ
   る駆動手段とを具備した流体圧縮機において、 前記ブレードの両端のうち少くとも吸込端側の一端を前
   記シリンダの内周面に押圧する手段を設けたことを特徴
   とする流体圧縮機。