JP2758182B2 - 流体圧縮機 - Google Patents

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
体圧縮機に関する。

（従来の技術） 一般的に冷凍サイクルの冷媒を圧縮するために使用さ
れる流体圧縮機は、レシプロ方式や、ロータリ方式のも
のが知られている。ところがこのような流体圧縮機はそ
の構造が複雑であり、部品点数が多いといった欠点があ
った。

こうした問題を解決するために現在、特願昭63−1706
92号（未公開）等に示されるコンプレッサの開発が進め
られている。このコンプレッサは例えば第５図および第
６図に示されるように構成されている。このコンプレッ
サ１は密閉容器２によって外壁部が形成されており、こ
の密閉容器２の略中央部にはシリンダー３が設けられて
いる。このシリンダー３は円管状に形成されており、端
部間の略中央部外壁には回転子４が外嵌されている。こ
の回転子４の外周面に対応する位置には小隙間をもって
固定子５が設けられている。この固定子５は上記回転子
４の外側に同心状に位置され、外周面が密閉容器２の内
周面に嵌合固定されている。

このようにモータ4,5によって回転駆動されるシリン
ダ３は両端部がそれぞれ第１および第２の軸受部６、７
によって回転自在に支持され、一方の第１の軸受部６側
には吸込口８が形成されており、上記シリンダ３内と密
閉容器２の外部から接続された吸込管９とが連通されて
いる。

また、他方の第２の軸受部７には上記シリンダ３の内
部と密閉容器２の内部とを連通する吐出口10が形成され
ている。

このようなシリンダ３内にはこのシリンダ３の回転の
中心に対して所定寸法ｄ偏心された平行な軸心を有する
ロータピストン11が設けられている。このロータピスト
ン11の両端部には上記第１および第２の軸受部６、７に
回転自在に支持される支軸部12、13が設けられており、
このロータピストン11は周面の一部が上記シリンダ３の
内周面に当接する位置に支持されている。さらに、この
ロータピストン11の周面に螺旋状のブレード溝14が形成
されており、このブレード溝14は第７図に示されるよう
に上記吸込口８側から吐出口10側に向かって漸次ピッチ
が小さくなる螺旋状に形成されており、断面形状は凹字
形状に形成されている。

このブレード溝14には弾性をもって螺旋状に形成され
たブレード15が挿着されている。このブレード15は上記
ブレード溝14に対応する矩形状断面で形成されており、
内周縁は常にロータピストン11のブレード溝14内に位置
し、且つ外周縁はシリンダー３の内周面に常に当接する
ようになっている。

そして上記シリンダー３の内周面には内側に突出する
突起部3aが形成されており、この突起部3aに対応するロ
ータピストン11にはこの突起部3aが係合する係合孔が突
設されている。上記シリンダー３が回転することでロー
タピストン11も回転されるようになっている。

また、上記第２の軸受部７には支軸部13の端部と密閉
容器２の内側下部とを連通する管路16が形成されてお
り、下部に収容された潤滑オイル17を摺動部に供給する
ようになっている。

このように構成されたコンプレッサ１はモータ4,5が
駆動されることでシリンダー３が回転され、シリンダー
３の回転にともないロータピストン11が同一速度で回転
される。この際シリンダー３とロータピストン11とは回
転の中心がずれているので、隙間が開いた部分にブレー
ド15が突出した状態となり、複数の動作室を形成する。
これらの動作室はブレード15の螺旋ピッチに従って容積
が変化しており、吸込口８側から突出口10側へ向けて容
積は小さくなっている。そして、ロータピストン11が回
転することにより上記吸込口８から吸込まれた圧縮ガス
（冷媒ガス）はヘリカルブレード15で仕切られた動作室
が軸方向に移動しながら無段階的にその容積が縮小し、
吐出口10側に送り込まれるようになっている。

圧縮された冷媒ガスは密閉容器２内に放出され、さら
に密閉容器２の壁面に貫通状態に設けられた吐出管18か
ら吐出されるようになっている。

こうしたコンプレッサ１は従来のコンプレッサに比較
して構造が簡単であり、部品数も低減できるという利点
をもっている。

しかしながら、ヘリカルブレード15は弾性体によって
形成されているので、特にシリンダー３の内周面との間
でガスリークが発生しやすいという問題点があった。

（発明が解決しようとする課題） 近時開発が行われているコンプレッサはヘリカルブレ
ードが弾性体で作られる必要があり、特にヘリカルブレ
ードとシリンダーの内周面との間でガスリークが発生し
やすいものであった。

本発明は上記課題に着目してなされたものであり、シ
リンダーの内周面に対するヘリカルブレードの当接状態
を確実にしガスリークの発生を低減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） 上記目的を満足するため本発明の流体圧縮機は、請求
項１として、中空筒体からなるシリンダーと、このシリ
ンダー内に偏心配置された円柱状のピストンと、このピ
ストン周面に吸込み側から吐出側に向かってピッチが小
さくなるように形成された螺旋状の溝と、この溝に突没
自在に嵌め込まれ上記ピストンと上記シリンダーとの間
に複数の動作室を形成するブレードとを備え、上記ブレ
ード溝の吸込側の端部に１巻以内の小ピッチ溝部を形成
したことを特徴とする。

請求項２として、中空筒体からなるシリンダーと、こ
のシリンダー内に偏心配置された円柱状のピストンと、
このピストン周面に吸込側から吐出側に向かってピッチ
が小さくなるように形成された螺旋状の溝と、この溝に
突没自在に嵌め込まれ上記ピストンと上記シリンダーと
の間に複数の動作室を形成するブレードとを備え、上記
ブレードの断面形状は突没方向の高さ寸法ｈが幅寸法ｔ
よりも大きな矩形状に形成されたことを特徴とする。

（作 用） （１）シリンダーの外周面に形成されたブレード溝の吸
込側の端部に１巻以下の小ピッチ溝部を形成すること
で、ピッチが大きなブレードの吸込側の端部をシリンダ
ーの内壁に強く押圧でき、シリンダーの内壁に対するブ
レードの密着性を高めることができる。

（２）ブレードの断面形状の突没方向の寸法ｈを幅寸法
ｔよりも大きい矩形状にしたことで、圧力差をもつ隣接
する動作室間に位置するブレードの剛性を高め、シリン
ダーに対するブレードの当接状態を保持することができ
る。

（実施例） 本発明における第１実施例を第１図乃至第３図を参照
して説明する。本発明における一実施例の基本的な構成
は従来構造と同様なので、改良点についてのみ図示して
説明する。

図中に示されるシリンダー３は従来構造で説明したよ
うに密閉容器内にモータ構造を介して回転駆動されるよ
うに設けられている。このシリンダー３は中空筒体から
なり、このシリンダー３の中心と回転の中心が一致する
ようになっている。

このシリンダー３の一方の端部には冷媒ガスの吸込口
が設けられており、他方の端部には吐出口が形成されて
いる。

そして、このシリンダー３の内側には、回転の中心に
平行なロータピストン20が設けられている。このロータ
ピストン20の回転の中心は上記シリンダー３の回転の中
心から寸法ｄ離れて支持されており、ロータピストン20
の一部は上記シリンダー３の内周面に当接されるように
なっている。そして、ロータピストン20は上記シリンダ
ー３の回転にともない同一の角速度で同一方向に回転駆
動されるようになっている。

さらに、上記ロータピストン20の周面には螺旋状のブ
レード溝21が形成されており、このブレード溝21の螺旋
形状のＡで示される位置からＺで示される位置までのピ
ッチは上記吐出側Ｉから吸込側IIに向かってピッチが大
きくなるように形成されている。そして、ブレード溝21
の上記吸込側の端部Ｚにはさらに小ピッチ溝部22が延長
して形成されている。この小ピッチ溝部22は、吸込側の
溝のピッチよりも小さく形成されている。ここで、小ピ
ッチ溝部22が始まるＺの位置に近接してロータピストン
20の軸方向に吸込溝22aが形成されている。この吸込溝2
2aは斜線部Ｖで示される排除容積を限定するために設け
られており、この吸込溝22aを設けることにより冷媒ガ
スの吸込に対する抵抗を低減している。そして、この小
ピッチ溝部22を含むブレード溝21には螺旋状に形成され
たブレード23が嵌め込まれている。

この状態を第２図に示す。図示したようにブレード23
は従来第３図に示される状態にあり、吸込側端部IIに位
置するブレード23aをシリンダー３の内壁面に押圧する
力は、このブレード23aと斜め方向に対向する位置にあ
るブレード23bに起因する。ここで、ブレード23a,23bは
それぞれ同一のブレード23の一部を示している。つま
り、矢印Ｂの入力によって、矢印Ａの力が働くことで、
シリンダー３とブレード23との密閉状態が保たれるよう
になっている。

これに対して、本発明はブレード23aを押圧する部分
が２つある。ブレード23bと、小ピッチ溝部22に位置す
るブレード23cである。これらブレード23の２か所がシ
リンダー３に当接して矢印E,F方向に押圧される。これ
により、ブレード23aが矢印Ｇ方向に押圧される。つま
り、ブレード23aに近い位置にブレード23cがあるのでブ
レード23aをシリンダー３に押圧する力を強めることが
でき、ブレード23とシリンダー３の内周面との間でガス
リークが発生することを防止できる。

以下、本発明における第２実施例を第４図を参照して
説明するが、実施の対象となる流体圧縮機の基本的構造
は従来例に示されるものと同様なので、構造の異なる点
についてのみ図示して説明する。図中に示されるブレー
ド23は弾性を有し、ロータピストン20の径方向に突没可
能に設けられており、この突没方向の高さ寸法ｈは幅ｔ
よりも大きく形成されている。なお、この突没方向の高
さ寸法ｈはロータピストン20の回転中心のシリンダー３
の回転中心に対する偏心量を寸法ｄとし、ブレード23の
ブレード溝21に対する最小係合深さをｌとした場合にｈ
＝2d＋ｌで得られる寸法である。

本発明の流体圧縮機では、弾性体で形成された螺旋状
のブレード15は変形しながらブレード溝14を突没する。
このため、ブレード15とブレード溝14との間に摩擦力が
働く。

ブレード15の幅寸法ｔと、突没方向高さ寸法ｈとの関
係が、ｈ＜ｔであると、半径方向の張力が弱いため、こ
の張力が摩擦力に負けてブレード15がブレード溝14に入
ったまま出なくなり、螺旋状のブレード15の外形寸法が
小さくなってしまい、各動作室間のシール性が損なわれ
て圧縮できなくなるという問題がある。

しかるに本発明では、上記のように、ブレード15の幅
寸法ｔと、突没方向の高さ寸法ｈとの関係が、ｔ＜ｈと
して構成されているので、螺旋状のブレード15が弾性体
でありながら半径方向の張力を大きくでき、ブレード15
がブレード溝14に対する突没を確実にして各動作室間の
シール性を向上させて圧縮効率の高い流体圧縮機を提供
できる。

なお、本発明は上記一実施例に限定されるものではな
い。

〔発明の効果〕

（１）吸込側端部のブレードを１巻以内の範囲で小ピッ
チ化することで、吸込側のブレードを確実にシリンダー
の内周面に押圧することができガスリークを低減するこ
とができる。

（２）ブレードの幅寸法ｔを突没方向の高さ寸法ｈより
も大きくすることで、ブレードの剛性を高め、シリンダ
ーとロータピストンとの間に形成される動作室間で発生
する圧力差に対して変形しにくくし、ガスリークを防止
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明における第１実施例であり、
第１図はシリンダーに対してブレード溝が設けられた状
態を示す側面図、第２図は吸込側に位置するブレードの
配置を示す側断面図、第３図は第２図に対応する従来構
造を示す側断面図、第４図は本発明における第２実施例
の要部を示す側断面図、第５図乃至第７図は従来例であ
り、第５図は流体圧縮機の側断面図、第６図はシリンダ
ーの内側部を示す側断面図、第７図はロータピストンに
対するブレード溝の配設状態を示す側面図である。 ２……密閉容器、５……固定子、４……回転子、３……
シリンダー、８……吸込口、10……吐出口、20……ロー
タピストン、21……ブレード溝、22……小ピッチ溝部、
23……ブレード。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F04C 18/344 311 F04C 18/107

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中空筒体からなるシリンダーと、このシリ
   ンダー内に偏心配置された円柱状のピストンと、このピ
   ストン周面に吸込み側から吐出側に向かってピッチが小
   さくなるように形成された螺旋状の溝と、この溝に突没
   自在に嵌め込まれ上記ピストンと上記シリンダーとの間
   に複数の動作室を形成するブレードとを備え、 上記ブレード溝の吸込み側の端部に１巻以内の小ピッチ
   溝部を形成したことを特徴とする流体圧縮機。
2. 【請求項２】中空筒体からなるシリンダーと、このシリ
   ンダー内に偏心配置された円柱状のピストンと、このピ
   ストン周面に吸込み側から吐出側に向かってピッチが小
   さくなるように形成された螺旋状の溝と、この溝に突没
   自在に嵌め込まれ上記ピストンと上記シリンダーとの間
   に複数の動作室を形成するブレードとを備え、 上記ブレードの断面形状は突没方向の高さ寸法ｈが幅寸
   法ｔよりも大きな矩形状に形成されたことを特徴とする
   流体圧縮機。