JPH0219682A - 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２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） 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。

これらの圧縮機においては１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５部品点数も多い。さらに、このような従
来の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
、このため製造コストが高くなる。

また、米国特許節２，４０１，１８９号明細書にはスク
リューポンプが開示されている。このポンプによれば、
スリーブ内に円柱形状の回転体が配設され、この回転体
の外周面には螺旋状の溝が形成されている。また、この
溝には螺旋状のブレードが摺動自在に嵌合されている。

そして１回転体を回転駆動することにより９回転体の外
周面とスリーブの内周面との間においてブレードの隣接
する２つの巻き間に閉じこめられた流体をスリーブの一
端側から他端側へ移送する。つまり、上述のスクリュー
ポンプは流体を一端側から他端側へ移送するだけのもの
であり、流体を圧縮する機能は持っていない。

（発明が解決しようとする課題） 上述のように従来の流体圧縮機では、その構造が複雑で
あり９部品点数が大だった。さらに。

高圧側と低圧側との境界に設けられた逆止弁からガスが
リークすることがあり、圧縮効率が低かった。また、螺
旋状のブレードを巻装した回転体をスリーブに中に配置
したタイプのスクリューポンプは、単に流体を移送する
ものであり、圧縮作用はなかった。

本発明のｌ」的とするところは、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１部品の製造および組立が容易な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及び作用）上記目的を達成
するために本発明は、密閉ケースと、この密閉ケース内
に設けられ吸込端側と吐出端側とを有するシリンダと、
シリンダの内周に設けられ、シリンダの吸込端側から吐
出端側へ徐々に小さくなるピッチで形成された螺旋状の
溝と、上記シリンダ内にシリンダの軸方向に沿うととも
にもに偏心して配置され、その一部か上記シリンダの内
周面に接触した状態で上記シリンダと相対的に回転可能
な円柱状の回転体と、上記溝に。

シリンダの略径方向に出入自在に嵌め込まれるとともに
、上記回転体の外周面に密着する内周面を有し、上記シ
リンダの内周面と上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、上記シリン
ダと上記回転体とを相対的に回転させ、シリンダの吸込
端側から上記作動室に流入した流体をシリンダの吐出側
の作動室へ順次移送する駆動手段とを具備したことにあ
る。

こうすることによって本発明は、簡単な構成により小型
化および高能力化を図れるようにし、シール性を向上さ
せ、効率の良い圧縮ができるようにし、さらに１部品の
製造および組立が容易にできるようにしたことにある。

（実施例） 以下１本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すものである。

そして、第１図は冷凍サイクルに使用する冷媒ガス用の
密閉型圧縮機１を示している。この圧縮機１は密閉ケー
ス２と、この密閉ケース２の中に配設された駆動手段と
しての電動要素３および圧縮要素４とを備えている。上
記電動要素３は、密閉ケース２の内面に固定されたほぼ
環状のステータ５と、このステータ５の内側に設けられ
た環状のロータ６とをａしている。

また、上記圧縮要素４はシリンダ７を有しており、この
シリンダ７の外周面に上記ロータ６が同軸的に固定され
ている。そして、シリンダ７の両端は密閉ケース２の内
面に固定された軸受８，９により回転自在に支持されて
おり、この軸受８゜９によってシリンダ７の両端は気密
的に閉塞されている。

また、上記シリンダ７の内周面には、シリンダ７の両端
間を延びる螺旋状の溝１０が形成されている。そして、
この螺旋状の溝１０のピッチは。

両図中の右側から左側、つまり、シリンダ７の吸込側か
ら吐出側に向かって徐々に小さく形成されている。

さらに、上記シリンダ７の中には、シリンダ７の内径よ
りも小さな外径の円柱形状の回転体としてのピストン１
１が、シリンダ７の軸方向に沿って配設されている。こ
のピストン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だけ偏心して配置されており、ピスト
ン１１の外周面の一部はシリンダ７の内周面に接触して
いる。

そして、ピストン１１の両端部は上記軸受８，９にそれ
ぞれ回転自在に支持されている。また、第１図および第
３図に示すように、ピストン７の一端部の外周には係合
溝１２が形成されており、この係合溝１２には、シリン
ダ７の内周面から突出した駆動ピン１３がシリンダ７の
径方向に沿って進退自在に挿入されている。したがって
、電動要素３に通電してシリンダ７がロータ６と一体に
回転駆動されると、シリンダ７の回転力は上記駆動ピン
１３を介してピストン１１に伝達される。そして、ピス
トン１１はシリンダ７の中で、その−部がシリンダ７の
内面に接触した状態で内転する。

また、上記溝１０には、第２図に示す螺旋状のブレード
１４が嵌め込まれている。そして、このブレード１４の
厚さｔは上記螺旋状の溝１０の幅とほぼ一致しており、
ブレード１４の各部分は溝１０に対してシリンダ７の径
方向に沿って進退自在になっている。また、ブレード１
４はシリンダ７に設けられた螺旋状の溝１０に嵌め込ま
れているとともに、上記ピストン１１の外周に巻装され
ている。そして、ブレード１４の内周面はピストン１１
の外周面に気密的に密着した状態でピストン１１の内周
面上をスライドする。なお、このブレード１４はテフロ
ン等の弾性材料によって形成されており、その弾性を利
用してねじ込むことにより上記螺旋状の溝１０に装着さ
れている。

そして、シリンダ７の内周面とピストン１１の外周面と
の間の空間は、上記ブレード１４によって複数の作動室
１５・・・に仕切られている。つまり。

各作動室１５はブレード１４の隣合う２つの巻き間に形
成されており、ブレード１４に沿ってピストン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
ほぼ三日月状をなしている。

そして作動室１５・・・の容積は、シリンダ７の吸込側
から吐出側に行くに従って徐々に小さくなっている。

また、第１図中に示すように、シリンダ７の吸込側に位
置する軸受８にはシリンダ７の軸方向に延びる吸込孔１
６が貫通している。そして、この吸込孔１６の一端はシ
リンダ７の中に開口しており、他端には冷凍サイクルの
吸込チューブ１７が接続されている。また、他方の軸受
９には吐出孔１８が形成されている。この吐出孔１８の
一端はシリンダ７の中の吐出端側に開口しており、他端
は密閉ケース２の内部に開口している。

ここで、第１図中に１９で示すのは密閉ケース２の内部
と外部とを連通させる吐出チューブである。

次に１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、電動要素３に通電されるとロータ６が回転し、こ
のロータ６と一体にシリンダ７も回転する。そして、こ
れと同時に、ピストン１１はその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、ピストン１１とシリンダ７との相対的な回転運動
は、上記駆動ピン１３と係合溝１２とからなる規制手段
によって確保される。そして、ブレード１４もシリンダ
７（およびピストン１１）と一体向に回転する。

さらに、ブレード１４はその内周面がピストン１１の外
周面に接触した状態で回転するため、ブレード１４の各
部は、ピストン１１の外周面とシリンダ７の内周面との
接触部に近づくに従ってシリンダ７の上記溝１０に押込
まれ、また、接触部から離れるに従って上記溝１０から
シリンダ７の中央側へ飛出す方向に移動する。一方、圧
縮要素４が作動されると、吸込チューブ１７および吸込
孔１６を通してシリンダ７に冷媒ガス（図示しない）が
吸込まれる。そして、吸込まれた冷媒ガスは、第４図（
ａ）〜（ｄ）に示すように、ブレード１４の巻き間の三
日月状の作動室１５に閉込められた状態で２　ピストン
１１の回転に伴って吐出側の作動室１５に順次移送され
る。そして、移送されて圧縮された冷媒ガスは、吐出側
の軸受９に形成された吐出孔１８から密閉ケース２の空
間内に吐出され、更に、吐出チューブ１９を通して冷凍
サイクル中に戻される。

以上のように構成された圧縮機によれば、ピストン１１
に形成された螺旋状の溝１０はシリンダ７の吸込側から
吐出側に向かって徐々にピッチが小さくなるように形成
されている。つまり、・ブレード１４によって仕切られ
た作動室１５・・・は、吐出側に向かって徐々に容積が
小さくなるように形成されている。したがって、冷媒ガ
スをシリンダ７の吸込側から吐出側に移送する間に、こ
の冷媒ガスを圧縮することができる。また、冷媒ガスは
作動室１５内に閉込められた状態で移送かつ圧縮される
ため、圧縮機の吐出側に吐出弁を設けない場合でも、ガ
スを効率良く圧縮できる。

さらに、吐出弁を省略できることから、圧縮機の構成の
簡略化および部品点数の削減を図ることができる。また
、電動要素３のロータ６は圧縮要素４のシリンダ７によ
って支持されていることから、ロータ６を支持するため
の専用の回転軸や軸受等を設ける必要がない。したがっ
て、圧縮機の構成をより一層簡略化することができ２部
品点数の削減が可能になる。

また、シリンダ７の内面に螺旋状の溝１０を設け、ブレ
ード１４はこの溝１０を出入し、これによって冷媒ガス
を移送・圧縮するようにしている。

つまり、シリンダ７とピストン１１との偏心ｍｅを大き
くとれば作動室１５の容積を大とすることができ、移送
容量が大きくなるが、上述のようにシリンダ７に設けた
溝１０にブレード１４を出入させることにより、上記偏
心量ｅを小さくしても十分な移送容量を確保することが
できる。したがって、上記偏心ｍｅを小さくでき、これ
により。

ブレード１４に生じる変形応力が小さい。そしてこのこ
とからブレード１４の材質を自由に選択でき、これによ
って低コストになる。さらに、ブレード１４に生じる変
形応力が小さいことから上記偏心Ｑｅを大きな値１例え
ばシリンダ７の内径の１／４以上に設定することが可能
である。つまり。

偏心ｍｅおよびシリンダ７の内径の設定が自由であり、
偏心ｍｅをでき得る限り大きく設定することにより高能
力化することができる。また、あまり高能力化する必要
かない場合には、充分な能力を確保したうえで更にシリ
ンダ７の内径を小とすることが可能であり、これによっ
て圧縮機１を小型化することができる。

また、螺旋状の溝１０はシリンダ７の内面に設けられて
いるから、螺旋状の溝１０はシリンダ７の軸心Ｂ（およ
びピストン１１の軸心Ａ）から径方向に遠い位置にある
。したがって、螺旋状の溝１０がこれよりもシリンダ７
の軸心Ｂ（およびピストン１１の軸心Ａ）に対して径方
向に近い位置にある場合よりも、螺旋状の溝１０の全容
積は大きい。

また、圧縮機の移送容量は、ブレード１４の最初のピッ
チ、つまり、シリンダ７の吸込端側に位置した作動室１
５の容量によって決定される。本実施例によれば、ブレ
ード１４のピッチはシリンダ７の吸込側から吐出側に向
かって徐々に小さくなっている。そのため１本実施例と
同一の巻数を有し、かつ、ピストン１１の全長に亘って
同一のピッチを有するものに比べて１本実施例によれば
上記ブレード１４の最初のピッチを大きくとることがで
き、圧縮機の移送容量を大きくとることができる。言替
えれば、効率の高い圧縮機を実現することかできる。

なお、移送容量は低下するが、ブレード１４の巻数を増
加する程、隣合う作動室間の圧力差が減少し１作動室相
互間のガスリーク量が低減して圧縮効率が向上する； さらに、シリンダ７とピストン１１とは、互いに同一方
向に回転した状態で互いに接触している。

このため、これらの部材間の摩擦は小さく、それぞれが
円滑に回転できるので、振動や騒音が少ない。

また２本発明の圧縮機は、冷凍サイクルに限らず、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本発明は１円柱形状の回転体を、内
周に一端側から他端側へ徐々にピッチが変化する螺旋状
の溝を有するとともに上記溝に螺旋状のブレードを出入
自在に嵌め込んだシリンダの中に偏心させて配置し、上
記ブレードによってシリンダの内周面と回転体の外周面
との間の空間を複数の作動室に区画し、シリンダと回転
体とを相対的に回転させ、シリンダの吸込端側から上記
作動室に流入した流体をシリンダの吐出側の作動室へ順
次移送しながら圧縮するようにしたものである。

したがって本発明は、簡単な構成により小型化および高
能力化でき、シール性を向上し、効率良く圧縮できると
ともに１部品の製造および組立が容易になるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の一実施例を示すもので、第１
図は流体圧縮機の全体を示す縦断側面図、第２図はブレ
ードの側面図、第３図は圧縮要素を一部破断して示す側
面図、第４図（ａ）〜第４図（ｄ）は冷媒ガスの圧縮過
程をそれぞれ示す一部縦断した側面図である。 ２・・・密閉ケース、３・・・電動要素、７・・・シリ
ンダ。 １０・・・螺旋状の溝、１１・・・ピストン、１４・・
・ブレード、１５・・・作動室。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 密閉ケースと、この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、このシリンダの内周に
   設けられ、シリンダの吸込端側から吐出端側へ徐々に小
   さくなるピッチで形成された螺旋状の溝と、上記シリン
   ダ内にシリンダの軸方向に沿うとともにもに偏心して配
   置され、その一部が上記シリンダの内周面に接触した状
   態で上記シリンダと相対的に回転可能な円柱状の回転体
   と、上記溝に、シリンダの略径方向に出入自在に嵌め込
   まれるとともに、上記回転体の外周面に密着する内周面
   を有し、上記シリンダの内周面と上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、上記シリンダと上記回転体とを相対的に回転させ、
   シリンダの吸込端側から上記作動室に流入した流体をシ
   リンダの吐出側の作動室へ順次移送する駆動手段とを具
   備してなることを特徴とする流体圧縮機。