JPH05263777A - 流体圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シール性、耐久性に優れると共に高い性能と
信頼性を確保する。 【構成】 密閉ケース１内に設けられ吸込端側と吐出端
側とを有するシリンダ１７内に、一部が接触した状態で
前記シリンダ１７と相対的に旋回可能な円筒状の回転体
２１を設け、この回転体２１の外周に設けられた螺旋状
の溝３１に、出没自在に嵌合されるとともに前記シリン
ダ１７の内周面に密着する外周面を有し前記シリンダ１
７の内周面と回転体２１の外周面との間を複数の作動室
３５に区画する螺旋状のブレード３３を設け、前記回転
体２１とシリンダ１７の相対的な旋回時にシリンダ１７
の吸込端側から作動室３５に流入した流体を吐出端側の
作動室３５へ順次圧縮しながら移送し外部へ吐出する流
体圧縮機において、前記ブレード３３の一側面に、ブレ
ード３３が螺旋状の溝３９内へ没入した時に、高圧側と
なる作動室３５内の潤滑油が隣り合う低圧側となる作動
室３５へ続く螺旋状の溝３１の溝底へ誘導される誘導路
４３を設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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螺旋方式の流体圧縮機
に関する。

【０００２】

【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螺旋方式の流体圧縮機が提供され
ている。

【０００３】螺旋方式の圧縮機の概要は、例えば、図８
に示す如くステータ１０１及びロータ１０３から成る駆
動手段によって回転するシリンダ１０５と、シリンダ１
０５内にｅだけ偏心して配置され一側、図面右側にオル
ダム機構１０７を介してシリンダ１０５に対し相対的に
旋回可能な回転ロッド１０９とを備え、回転ロッド１０
９の両端から突出する両支軸部は左右の軸受部材１１
０，１１０により回転自在に両端支持されている。回転
ロッド１０９の外周面にはピッチが徐々に小さくなる一
対の螺旋状の溝１１１が形成され各螺旋状の溝１１１に
は、螺旋状のブレード１１３がそれぞれ出没自在に嵌合
している。ブレード１１３の外周面はシリンダ１０５の
内周面と密着し合い、ブレード１１３は回転ロッド１０
９と一体的に旋回する。シリンダ１０５に対する回転ロ
ッド１０９は、外周面の一部をシリンダ１０５の内周面
の一部と線接触しながら偏心して旋回するためブレード
１１３が螺旋状の溝１１１に対して出入することで回転
ロッド１０９とシリンダ１０５との間の空間に複数の作
動室１１５が軸方向に沿って形成されるようになる。作
動室１１５の容積は、図９に示す如くブレード１１３が
嵌合される螺旋状の溝１１１のピッチＰによって決定さ
れ、前記ブレード１１９によって形成される作動室１１
３の容積は、吸込部側となる一側から吐出部側となる他
側へ向かって徐々に小さなるため、吹込パイプ１１７か
ら吹込孔１１８を介して作動室１１５内に取込まれた冷
媒は、順次移送される間に圧縮されて吐出パイプ１１９
から外に吐出される構造となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記した如くブレード
１１３は、冷媒を順次圧縮していく作動室１１５を形成
する所から、冷媒にさらされても性質が劣化しない等と
いった冷媒圧縮に必要な種々の性能が要求されるように
なっており、一般には、摩擦係数が小さく、耐冷媒性、
耐熱性、曲げ弾性率が低い等の性質を有する樹脂を用い
ることが考えられている。具体的には、四フッ化エチレ
ン樹脂（以下、ＰＴＦＥと称す）が採用されている。

【０００５】しかし、図１０に示すように溝１１１に嵌
め込まれたブレード１１３は、動作中において、隣り合
う作動室１１５及び１１５との圧力差により圧力の高い
吐出側となる図面左側の作動室１１５から、圧力の低い
吸込み側となる右側の作動室１１５へと倒れ込みが発生
し、ブレード１１３の側壁は吸込み側作動室１１５の角
Ｐに強く押し付けられ、溝１１１への出入りの際、摩耗
が増大し、耐久性が阻害されるという問題があった。

【０００６】そこで、潤滑油を供給することでブレード
１１３の円滑な出没を確保しているが、運転時において
は、図１０に示すように潤滑油がシリンダ１０５の回転
により生ずる遠心力により、シリンダ１０５の内壁面に
多く介在し、これにより、ブレード１１３と溝１１１と
の摺動面に対して円滑に潤滑油が供給されず、ブレード
１１３の摩耗が促進されるという問題があった。

【０００７】そこで、発明は以上の点に鑑みなされたも
のであり、その目的とするところは、シール性および耐
久性にすぐれ、しかも運転効率の高い流体圧縮機を提供
することにある。

【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、この発明は、密閉ケース内に設けられ吸込端側と吐
出端側とを有するシリンダと、このシリンダの軸方向に
沿って偏心して配置され、前記シリンダの内周面に一部
が接触した状態で前記シリンダと相対的に旋回可能な円
筒状の回転体と、この回転体の外周に設けられ前記シリ
ンダの吸込端側から吐出端側へ向かって順次小さくなる
ピッチで形成された螺旋状の溝と、この溝に出没自在に
嵌合されるとともに前記シリンダの内周面に密着する外
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
回転体とシリンダとを相対的に旋回させる駆動手段とを
備え、前記回転体とシリンダの相対的な旋回時にシリン
ダの吸込端側から作動室に流入した流体を吐出端側の作
動室へ順次圧縮しながら移送し外部へ吐出する流体圧縮
機において、前記ブレードの一側面に、ブレードが螺旋
状の溝内へ没入した時に、高圧側となる作動室内の潤滑
油が隣り合う低圧側となる作動室へ続く螺旋状の溝の溝
底へ誘導される誘導路を設けてある。

【０００９】

【作用】かかる流体圧縮機によれば、動作中に、ブレー
ドが螺旋状の溝内に没入した時に、高圧側となる作動室
内の潤滑油が差圧により誘導路を介して螺旋状の溝の溝
底に誘導される。溝底に誘導された潤滑油は、ブレード
が上昇し溝から最も飛び出した時に、差圧により低圧側
となる作動室側へ送り出される。この時、ブレードと溝
の側壁面との間の潤滑状態が確実に確保されるようにな
る。

【００１０】

【実施例】以下、図１乃至図７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１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
イクルの吸込パイブ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内に駆動手段として
の電動要素９および圧縮手段としての圧縮要素１１がそ
れぞれ配置されている。

【００１１】電動要素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、シリンダ１７に回転動力を与え
るよう機能する。

【００１２】圧縮要素１１は両端が開放されたシリンダ
１７を有しており、シリンダ１７は密閉ケース１の内面
に固定された左右の主軸受１９、副軸受２０により回転
自在に両端支持されている。各軸受１９，２０はシリン
ダ１７の端部が回転自在に嵌合したボス部１９ａ，２０
ａと、これらボス部１９ａ，２０ａよりも大径で前記密
閉ケース１の内面に固定された基部１９ｂ，２０ｂとか
らなり、シリンダ１７の両端は気密的に閉塞されてい
る。

【００１３】シリンダ１７の内部には、シリンダ１７の
内径よりも小さい円筒状の回転体２１がシリンダ１７の
軸方向に沿って配設されている。回転体２１は鉄系また
は、その他の材料からなり、その中心軸線Ａがシリンダ
１７の中心軸線Ｂに対して距離ｅだけ図１において下方
に偏心して配設され一部が内周面と線接触している。

【００１４】回転体２１の両端部にはそれぞれ径の細い
支軸部２１ａ，２１ｂが設けられ、これら支軸部２１
ａ，２１ｂはそれぞれ前記主軸受１９、副軸受２０のボ
ス部１９ａ，２０ａに形成された軸受穴１９ｃ，２０ｃ
に対して回転自在に挿入支持されている。

【００１５】一方、回転体２１の右側の支軸部２１ａに
は図７に示すようにオルダムリング２３を介してシリン
ダ１７側からの回転動力が伝達される動力伝達面として
機能する断面正方形状の角柱部２５が形成されている。
この角柱部２５は、前記オルダムリング２３に形成され
た矩形状の長孔２６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２５のスライドが可能となっ
ている。また、オルダムリング２３の外周面には、前記
長孔２６の長手方向と直交する径方向に一対の伝達ピン
２７，２７の一端部がそれぞれスライド自在に嵌挿さ
れ、伝達ピン２７，２７の他端部は前記シリンダ１７の
周壁に穿設された嵌合孔２９に嵌合固定されている。こ
れにより、前記回転体２１はシリンダ１７に対して偏心
した位置で無理なく結合状態が確保されると共に、シリ
ンダ１７の回転力はオルダムリング２３を介して回転体
２１に伝達されるようになっている。

【００１６】従って、電動要素９の作動によりシリンダ
１７がロータ１５と一体的に回転することで、シリンダ
１７に対して回転体２１はオルダムリング２３を介して
偏心して回転運動する。この時、回転体２１の外周面
と、それに対向するシリンダ１７の内周面との間には相
対速度が生じ、一部線接触しながらシリンダ１７内で内
転し、シリンダ１７に対して旋回運動するようになる。

【００１７】一方、前記回転体２１の外周面には螺旋状
の溝３１が設けられており、この螺旋状の溝３１は、吸
込端側（図１右側）のピッチＰが一番大きく、以下、吐
出端側（図面左側）へ向けてピッチが順次小さくなるよ
う設定されている。

【００１８】また、螺旋状の溝３１には、螺旋状のブレ
ード３３が弾性力を利用して出没自在に嵌め込まれてい
る。これにより、各作動室３５が形成されると共に吸込
端側となる作動室３５の容積が一番大きくなっている。
以下、吐出端側へ向けて各作動室３５の容積が順次小さ
くなるよう設定され、吐出側となる最終の作動室３５
は、副軸受２０に形成された密閉ケース１内に開放され
た吐出孔３７と接続連通している。また、各作動室３５
は図７に示す如くブレード３３に沿って回転体２１とシ
リンダ１７の内周面との接触部から次の接触部までのび
たほぼ三日月状の領域となっている。吸込端側の第１番
目の作動室３５は、回転体２１の軸端部に設けられたメ
イン通路３９と、主軸受１９に設けられた吸込通路４１
とを介して前記冷凍サイクルの吸込パイプ５と接続連通
している。これにより、吸込パイプ５からシンリダ１７
内に吸引される冷媒は第１番目の作動室３５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。

【００１９】ブレード３３は繊維系充填材を複合した凹
フッ化エチレン樹脂から成り、圧縮成形した素材から螺
旋状に形成した形状となっており、ブレード３３の吐出
側となる一側には、誘導路４３が設けられている。

【００２０】誘導路４３は、高圧の作動圧となる図面左
側の吐出側領域に設けられると共に図３，図５に示すよ
うにブレード３３が螺旋状の溝３１内へ没入した時に、
高圧側となる作動室３５（図面左側）内の潤滑油が隣り
合う低圧側（図面右側）となる作動室３５へ続く螺旋状
の溝３１の溝底へ誘導される領域に設定されている。

【００２１】また、圧縮要素１１の各摺動部及び回転部
には、図１に示すように密閉ケース１内の圧力が上昇す
ることで、前記密閉ケース１の底部に蓄えられた潤滑油
内に吸込口４５が臨む油導入管４７及び連通路４９を介
して潤滑油が供給されるようになっている。

【００２２】次に、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。

【００２３】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と一体にシリンダ１７も回転
する。シリンダ１７が回転すれば、オルダムリング２３
を介して回転体２１も回転する。シリンダ１７に対する
回転体２１は、偏心して旋回するため回転体２１の外周
面とそれに対向するシリンダ１７の内周面との間には相
対速度が生じ一部線接触しながらシリンダ１７内で内転
し、シリンダ１７に対して回転体２１は旋回運動する。
この結果、吸込端側の作動室３５に取り込まれた冷媒等
の流体は閉じ込められた状態で回転体２１の回転にとも
ない吐出端側の作動室３５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。

【００２４】この動作時において、各作動室３５内に送
り込まれた潤滑油は、遠心力によってシリンダ１７の内
周面に片寄るようになるが、図５に示すようにブレード
３３が螺旋状の溝３１内に没入した時に、高圧側となる
左側の作動室３５内の潤滑油が圧力により誘導路４３を
介して螺旋状の溝の溝底に誘導される。

【００２５】溝底に誘導された潤滑油は、図６に示すよ
うにブレード３３が上昇し溝３１から最とも飛び出した
時に、差圧の影響によって低圧側となる右側の作動室３
５へ溝壁面を伝って矢印の如く送り出される。この結果
ブレード３３の側面と溝３１の溝壁面との間の潤滑状態
とシール状態が確実に確保される。しかも、シール性の
向上によって高圧側となる各作動室３５の良好な圧縮状
態が得られるようになる。

【００２６】

【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、ブレードに対して潤滑油の供給が確実
にできるため、ブレードの摩擦摩耗特性が向上し、シー
ル性、耐久性に優れると共に高い性能と信頼性を長期に
わたり維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を実施した流体圧縮機の切断面図

【図２】螺旋状の溝内にブレードを装着した回転体の斜
視図

【図３】誘導路の位置を示した回転体の概要説明図

【図４】誘導路を設けたブレードの一部分を示す斜視図

【図５】ブレードが溝内に没入した説明図

【図６】ブレードが溝から飛び出した説明図

【図７】オルダムリングの切断面図

【図８】従来例を示した図１と同様の切断面図

【図９】従来例を示した図２と同様の斜視図

【図１０】従来例を示した図６と同様の説明図

【符号の説明】

１ 密閉ケース １７ シリンダ ２１ 回転体 ３１ 溝 ３３ ブレード ３５ 作動室 ４３ 誘導路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉ケース内に設けられ吸込端側と吐出
   端側とを有するシリンダと、このシリンダの軸方向に沿
   って偏心して配置され、前記シリンダの内周面に一部が
   接触した状態で前記シリンダと相対的に旋回可能な円筒
   状の回転体と、この回転体の外周に設けられ前記シリン
   ダの吸込端側から吐出端側へ向かって順次小さくなるピ
   ッチで形成された螺旋状の溝と、この溝に出没自在に嵌
   合されるとともに前記シリンダの内周面に密着する外周
   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、前記回
   転体とシリンダとを相対的に旋回させる駆動手段とを備
   え、前記回転体とシリンダの相対的な旋回時にシリンダ
   の吸込端側から作動室に流入した流体を吐出端側の作動
   室へ順次圧縮しながら移送し外部へ吐出する流体圧縮機
   において、前記ブレードの一側面に、ブレードが螺旋状
   の溝内へ没入した時に、高圧側となる作動室内の潤滑油
   が隣り合う低圧側となる作動室へ続く螺旋状の溝の溝底
   へ誘導される誘導路を設けたことを特徴とする流体圧縮
   機。