JPH02201090A - 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
流体圧縮機に係り、特に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） 従来より圧縮機としてレシプロ式、ロータリ弐など各種
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、回転力を圧縮機部に伝達するクランクシャフトな
どの駆動部や圧縮機部の構造が複雑であり、また部品点
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。

一方、このような開場をなくすためにヘリカルブレード
方式の流体圧縮機が考えられている。第１３図と第１４
図は従来のヘリカルブレード方式の流体圧縮機の主要部
であり、これはシリンダａと、このシリンダａの内側に
偏心（同図中ｅは偏心量を示す。）して配設され、この
シリンダａに対して相対的に旋回運動（偏心回転運動）
する回転体すと、この回転体すの外周面に螺旋状に形成
された溝Ｃに挿入されたブレードｄとを備えている。こ
の溝Ｃは回転体すの回転方向に沿って形成されている。

上記ブレードｄはシリンダａに対する回転体すの旋回運
動に伴って、上記溝Ｃ内を摺動して出入りする。そして
、シリンダａおよび回転体すの両端は軸受ｆ、ｇに回転
自在に支持され、各軸受ｆ。

ｇにはそれぞれ吸込孔りおよび吐出孔ｊが設けられてい
る。上記溝Ｃは吸込孔りから吐出孔ｊに向かって徐々に
ピッチが狭くなっている。

したがって、シリンダａおよび回転体すを相対的に旋回
運動させると、吸込孔りからシリンダａと回転体すとの
間の空間に吸込まれた流体とじての冷媒ガスは圧縮され
る。すなわち、上記空間はシリンダａに対する回転体す
の旋回運動に伴い、吐出孔ｊ側に移動されるが、上記溝
Ｃのピッチが徐々に小さくなっているため、ブレードｄ
で仕切られた上記空間の容積は次第に小さくなっている
。

したがって、上記空間に閉込められた冷媒ガスは徐々に
圧縮されて、最終的に吐出孔ｊから吐出される。

このような従来構造の流体圧縮機におけるブレードｄは
、シリンダａと回転体すとの相対的な旋回運動にともな
って溝Ｃの深さ方向に往復動することは勿論であるが、
ブレードｄとシリンダａの内面との摩擦力および吸込側
と吐出側との圧力差によって上記溝Ｃに沿う螺旋方向の
力を受ける。

摩擦力の方が圧力差よりも大きければ、ブレードｄは溝
Ｃを第１３図に矢印で示す方向に移動し、第１４図に示
すようにその端部ｋが溝Ｃの端部ｍに圧接し、さらに移
動することによってブレードｄの端部ｋが溝Ｃから回転
体すの外周面に乗上げてシリンダａにより押し潰された
り、シリンダａとの摩擦抵抗が増大して圧縮性能の低下
を招くことになる。また、上記摩擦力よりも圧力差の方
が大きければ、ブレードｄは第１３図に矢印で示す方向
とは逆方向に移動し、ブレードｄの反対側の端部が溝Ｃ
から乗上げることになる。

（発明が解決しようとする課題） 上述のように従来のヘリカルブレード方式の流体圧縮機
では、ブレードが回転体の外周面の溝の螺旋方向に沿っ
て移動するため、その端部が溝から乗上げてシリンダと
の摩擦抵抗が増大し、それによって圧縮機の性能低下を
招くということがある。

この発明は上記事情にもと°ずきなされたもので、その
目的とするところは、回転体の相対的な旋回運動に伴い
ブレードが溝に沿って移動するのを阻止できるようにし
た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） 上記課題を解決するためにこの発明は、吸込端側と吐出
端側とを有するシリンダと、このシリンダ内にシリンダ
の軸方向に沿うとと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
相対的に旋回可能な円柱状の回転体と、この回転体の外
周に設けられ上記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、この
溝に出入自在に嵌込まれるとともに上記シリンダの内周
面に密着する外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、上記回転体を上記シリンダに同期
回転させ上記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させる
機構とを具備した流体圧縮機において、上記ブレードと
上記シリンダとには、互いに係合して上記ブレードが上
記溝に沿って移動するのを阻止する係合手段を設ける。

（作用） こうすることによりてこの発明は、上記係合手段による
ブレードとシリンダとの係合により、ブレードに回転体
の旋回運動に伴う摩擦力や吸入側と吐出側との圧力差な
どが加わっても、回転体の溝に沿って移動するのを阻止
できるようにした。

（実施Ｎ） 以下、この発明の一実施例を第１図乃至第１２図を参照
して説明する。第３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を示す。

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とを有してい
る。

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、
これら軸受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。すなわち、上記軸受８．９は上記シリ
ンダ７の端部が回転自在に嵌合したボス部８８％　９ａ
と、これらボス部８ｇ、９ａよりも大径で上記密閉ケー
ス２の内面に固定された基部８ｂ、９ｂとからなる。

上記シリンダ７の中には、シリンダ７の内径よりも小さ
な外径の円柱状の回転体としてのピストン１１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１
１は、その中心軸Ａがシリンダ７の中心軸Ｂに対して距
Ａｌｅだけ第１図において下方に偏心して配設されてお
り、それによってピストン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。

上記ピストン１１の軸方向両端部にはそれぞれ支軸部１
２ａ、１２ｂが設けられ、これら支軸部１２ｇ、１２ｂ
はそれぞれ上記軸受８．９に形成された軸受穴８Ｃｓ９
ｃに回転自在に挿入支持されている。

上記ピストン１１の一方の支軸部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
第６図に示すように矩形状の長孔１４が穿設されたオル
ダムリング１５が設けられている。つまり、角柱部１３
には、オルダムリング１５がその長孔１４の長手方向に
沿ってスライド自在に嵌合されている。上記オルダムリ
ング１５の外周面には、上記長孔１４の長手方向と直交
する径方向に一対のビン１６の一端部がそれぞれスライ
ド自在に嵌挿されている。これらビン１６の他端部は上
記シリンダ７の周壁に穿設された嵌合孔１７に嵌合固定
されている。

それ１こよって、上；己ピストン１１はシリンダ７に、
このシリンダ７の径方向に対して偏心自在に結合されて
いる。したがって、上記電動要素３に通電してシリンダ
７とロータ６とが一体に回転駆動されると、シリンダ７
の回転力は上記オルダムリング１５を介してピストン１
１に伝達されるようになっている。なお、上記嵌合孔１
７は蓋部材１８によって気密に閉塞されている。そして
、ピストン１１はシリンダ７の中でその一部がシリンダ
７の内面に接触した状態で内転する。

上記ピストン１１の外周面には、第３図乃至第５図に示
すようにピストン１１の軸方向に沿って螺旋状の溝１９
が形成されている。この溝１９のピッチはこれら図面に
おける右側から左側、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。

上記溝１９には第１図乃至第５図に示す螺旋状のブレー
ド２１が嵌め込まれている。このブレード２１の厚さ寸
法は上記螺旋状の溝１３の幅寸法とほぼ一致しており、
ブレード２１の各部は溝１９に対してピストン１１のほ
ぼ径方向に進退自在となっている。上記ブレード２１の
外周面はシリンダ７の内周面に密着しており、その状態
でシリンダ７の内周面上をスライドする。また、ブレー
ド２１の吸込端側に位置する一端部の外周面には、第１
図、第２図あるいは第５図に示すように係合手段を形成
する軸状の突起２１ａが高さ寸法２で一体に突設されて
いる。第１図と第２図に示すように上記突起２１ｇの高
さ寸法２は、シリンダ７のＪｉ！ｌ壁の厚さ寸法ｙより
も小さく設定されている。

また、上記突起２１ａは、第２図に示すようにシリンダ
７の周壁の吸込端側に穿設された係合手段を形成する係
合孔７ａに係合されている。この係合孔７ａのシリンダ
７の外周面に開口した一端部は蓋７ｂによって気密に閉
塞されている。

上記シリンダ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２１によって複数の作動室２２
に仕切られている。つまり、各作動室２２はブレード２
１の隣り合う２つの巻き間に形成されており、ブレード
２１に沿ってピストン１１とシリンダ７の内周面との接
触部からっぎ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２２の容積は、シリンダ７の吸込側から
吐出側へゆくにしたがって徐々に小さくなっている。

上記シリンダ７の吸込側に位置する一方の軸受８には第
３図に示すように吸込孔２３が軸方向に貫通している。

この吸込孔２３の一端はシリンダ７の内部に連通し、他
端には冷凍サイクルの吸込チューブ２４が接続されてい
る。また、他方の軸受９には吐出孔２５が穿設されてい
る。この吐出孔２５の一端はシリンダ７内の吐出端側に
連通しており、他端は密閉ケース２の内部に開口してい
る。

上記ピストン１１には第３図に示すように油導入路２６
がその中心軸Ａに沿って穿設されている。

この油導入路２６の一端は螺旋状の溝１９の吐出側の底
部に連通し、他端は一方の軸受８に穿設された通孔２７
の一端に連通している。この通孔２７の他端には一端を
密閉ケース２の底部に位置させた導入管２８の他端が接
続されている。密閉ケース２の底部には潤滑オイル２９
が蓄えられている。したがって、密閉ケース２内の圧力
が上昇すれば、上記潤滑オイル２９が導入管２８、通孔
２７および油導入路２６を通って上記溝１９の底部とブ
レード２１との間の空間に導入される。

さらに、上記ピストン１１の吸込側に位置する端部の外
周面には吸入溝３１が刻設されている。

この吸入’ｔ＃　３１はピストン１１の外周面に形成さ
れた螺旋状の満１９よりも深く形成されていて、その一
端はピストン１１の大径部１１ａの端面に開放され、他
端はシリンダ７の吸入端側に位置する１番目の作動室２
２に連通ずる位置にある。それによって、吸込チューブ
２４からシリンダ７内へ吸引された冷媒ガスは上記吸入
溝３１を通って上記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ようになっている。

なお、密閉ケース２には第２図に示すようにその内部と
外部とを連通させる吐出チューブ３２が接続されている
。

つぎに、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。シリンダ７
が回転すれば、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との相対的な旋回運
動は、ピストン１１の角柱部１３に設けられたオルダム
リング１うによって確保される。そして、ブレード２１
もピストン１１と一体的に回転する。

上記ブレード２１はその外周面がシリンダ７の内周面に
接触した状態で回転するため、ブレード２１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
に近付くにしたがって上記溝１９に押込まれ、また接触
部から離れるにしたがって上記溝１９から突出する方向
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２４お
よび吸込孔２３を通してシリンダ７内に冷媒ガスが吸込
まれる。そして、第７図に示すように１番目の作動室２
２に吸込まれた冷媒ガスは、ここに閉込められた状態で
ピストン１１の回転にともなって第７図乃至第１１図に
示すように吐出側の作動室２２へ順次移送される。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２５から密閉ケース２内の空間に吐
出され、吐出チューブ３２を通って冷凍サイクル中に戻
される。

冷媒ガスが密閉ケース２内へ吐出され、この密閉ケース
２内の圧力が上昇すると、内部に蓄えられた潤滑オイル
２９が加圧され、潤滑オイル２９は油導入路２６を通っ
て螺旋状の溝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２１は油圧により上記溝
１９から押出される方向、つまりシリンダ７の内周面に
向かって常に押圧されている。したがって、ブレード２
１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。このことから、作動室２２相互間のガスの
リークが防止される。

また、ピストン１１に形成された螺旋状の満１９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２１によって仕切られた作動室２２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
から吐出側へ移送する間に、この冷媒ガスを圧縮するこ
とができる。

また、ピストン１１が回転駆動されると、ブレード２１
には、シリンダ７の内面との摩擦抵抗や吸込側と吐出側
との圧力差などが加わり、その力によってブレード２１
はピストン１１の満１９を移動しようとする。しかし、
上記ブレード２】にはシリンダ７の係合孔７ａに係合し
た突部２１ａが突設されているから、これらの係合によ
って」−２ブレード２１が上記溝１９に沿って移動する
のが阻止される。したがって、ブレード２１の端部が溝
１９の端部からピストン１１の外周面に乗上げることが
なくなるから、ブレード２１とシリンダ７の内周面との
接触抵抗が増大して円滑な回転が損われることがない。

なお、上記一実施例では係合手段としてブレード２１に
突部２１ａを形成し、シリンダ７に係合孔７ａを形成し
たが、一実施例とは逆にブレード２１に係合孔を設け、
シリンダ７に上記係合孔に係合する突部を設けるように
してもよく、さらには係合孔と突部以外の他の係合手段
を設けるようにしてもよく、要は互いに係合してブレー
ドが溝に沿って移動するのを阻止できる構成であればよ
い。

［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明は、回転体の外周面の螺旋状
の溝に設けられたブレードと、上記回転体を収容したシ
リンダとを係合手段によって係合させ、上記ブレードが
上記溝に沿って移動するのを阻止するようにした。

したがって、この発明によれば、上記ブレードが溝の端
部から回転体の外周面に乗上げるのを確実に防止するこ
とができるから、ブレードとシリンダとの摩擦抵抗が増
大して圧縮機の性能低下を招くということがない。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第１２図はこの発明の一実施例を示し、第１
図はブレードの斜視図、第２図はブレードとシリンダと
の係合部分の拡大断面図、第３図は流体圧縮機全体を示
す縦断面図、第４図は圧縮要素の分解図、第５図はピス
トンの斜視図、第６図はピストンとシリンダとのオルダ
ムリングによる結合部分の断面図、第７図乃至第１１図
は冷媒ガスの圧縮過程を順次示した説明図、第１２図は
圧縮要素の側面図、第１３図と第１４図は従来のヘリカ
ルブレード方式の主要部の断面図である。 ２・・・密閉ケース、３・・・電動要素、７・・・シリ
ンダ、７ａ・・・係合孔（係合手段）、１１・・・ピス
トン（回転体）、１５・・・オルダムリング、１９・・
・満、２１・・・ブレード、２１ａ・・・突部（係合手
段）２２・・・作動室。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第 図 第 図 第 図 １に人（ ター 第 図 Ｊ［ じ全 ゲ− 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 吸込端側と吐出端側とを有するシリンダと、このシリン
   ダ内にシリンダの軸方向に沿うとと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旋回可能な円柱状の回転体と、
   この回転体の外周に設けられ上記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、この溝に出入自在に嵌込まれるとともに上記
   シリンダの内周面に密着する外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、上記回転体を上記
   シリンダに同期回転させ上記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
   順次移送させる機構とを具備した流体圧縮機において、 上記ブレードと上記シリンダとには、互いに係合して上
   記ブレードが上記溝に沿って移動するのを阻止する係合
   手段が設けられていることを特徴とする流体圧縮機。