JP3054643B2 - 流体圧縮機 - Google Patents

流体圧縮機

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JP3054643B2
JP3054643B2 JP3140089A JP14008991A JP3054643B2 JP 3054643 B2 JP3054643 B2 JP 3054643B2 JP 3140089 A JP3140089 A JP 3140089A JP 14008991 A JP14008991 A JP 14008991A JP 3054643 B2 JP3054643 B2 JP 3054643B2
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寿也 矢嶋
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卓也 平山
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/08Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C18/10Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C18/107Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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のに適するヘリカルブレード方式
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ヘリカルブレード方式の流体圧縮
機が提供されている。
【0003】ヘリカルブレード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10
3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105内にeだけ偏心して配置された回転
ロッド109とを備え、この回転ロッド109はオルダ
ムリング107を介してシリンダ105の回転力を受
け、このシリンダ105に対し相対的に旋回可能になっ
ている。回転ロッド109の外周面にはロッド109の
略全長に亘って螺旋状の溝111が形成され、この溝1
11に螺旋状のブレード113が出入自在に嵌合されて
いる。ブレード113の外周面はシリンダ105の内周
面と接触している。そのために、ブレード113によっ
て回転ロッド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1
13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、溝111のピッチPは、回転ロッド109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。
したがって、前記ブレード113によって形成される作
動室111の容積は、吸込パイプ117側となる回転ロ
ッド109の吸込端側から吐出パイプ119側となる吐
出端側に向かって徐々に小さくなるため、冷媒は吐出端
側へ向けて順次移送される間に圧縮されて外に吐出され
る構造となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記した如くヘルカル
ブレード方式の流体圧縮機において、作動室115は、
ピッチの異なるブレード113により形成され、作動室
115に冷媒を閉じ込んだ時の体積と、吐出する直前の
作動室115の体積は機構的に決まるようになり、吸込
圧力によって吐出圧力が決定される。したがって一定の
吐出圧力条件に基づいて運転される際に、例えば、運転
条件が変化して作動室115内に規定量を越えて冷媒を
閉じ込んだり、あるいは少なく冷媒を閉じ込んだ場合に
は、それに対応できず、過圧縮や圧縮不足を招来する。
特に、過圧縮の場合には駆動部及びブレードに悪影響を
与える多大の負荷が作用する不具合がある等、信頼性の
面で望ましくない。
【0005】そこで、この発明にあっては、圧縮行程中
において運転条件が変化してもその運転条件に対応した
作動圧が得られる流体圧縮機を提供することを目的とし
ている。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明にあっては、シリンダと、このシリンダの
内部に偏心して配置され、前記シリンダと相対的に旋回
可能な回転体と、この回転体の外周に設けられ前記シリ
ンダの吸込側から吐出側へ向かって徐々にピッチが小さ
くなるように形成された螺旋状の溝と、この溝に出入り
自在に嵌め込まれるとともに外周面がシリンダの内面に
密接し上記シリンダと前記回転体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からなる圧縮要素
を有する流体圧縮機において、前記圧縮要素に、作動室
と作動室から密閉容器内に通じる吐出圧力空間を連通す
る通路及びこの通路を開閉する制御弁からなり圧縮行程
中の作動室の圧力と吐出圧力との差圧が規定圧を越えた
時、この作動室の圧力を逃がすように構成されたレリー
ス手段を備えている。
【0007】
【作用】かかる流体圧縮機によれば、圧縮行程中に運転
条件が変化し、例えば、作動室内が過圧縮の状態になる
とその圧力により制御弁が働いて、圧力を連通路へ逃が
すようになり、運転条件に対応した作動圧が得られるよ
うになる。
【0008】
【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
イクルの吸込パイプ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内には駆動手段とし
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。
【0009】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とを有している。
【0010】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
に固定された軸受19,20により回転自在に両端支持
されている。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,20a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。
【0011】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。
【0012】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はそれぞれ前記軸受19,20のボス部19
a,20aに形成された軸受穴19c,20cに回転自
在に挿入支持されている。
【0013】回転体21の一方の支軸部21aにはオル
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2
9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。
【0014】
【0015】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左側)のピッチPが一番大きく、以下、吐
出端側(図面右側)へ向けてピッチが順次小さくなるよ
う設定されている。
【0016】また、螺旋状の溝31には、合成樹脂系等
の弾性材料で形成された螺旋状のブレード33が弾性力
を利用して出入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、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1
7a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連絡用の第1の吸
込孔39と、軸受19に設けられた第2の吸込孔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からシリンダ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。
【0017】さらに、前記回転軸21には、前記螺旋状
の溝31の溝底と連通し合う連通路43が回転軸21の
長手方向に沿って設けられている。連通路43の一端は
シリンダ17の吐出端側と連通し、他端は閉じている。
また、螺旋状の溝31の溝底と連通路43とをつなぐ通
路45内には規定圧に達すると開放する制御弁47が設
けられている。従って、前記連通路43と制御弁47と
によってレリース手段を構成し、このレリース手段は、
圧縮工程中の作動室35とシリンダ17の吐出端側の圧
力の差圧が規定圧を越えると開放して、作動室35の圧
力を前記連通路43に逃がすようになっている。
【0018】制御弁47は、通路45に嵌挿された弁座
49と、弁座49に対して弾接し合う開閉可能な弁体5
1とが一体に組付けられたユニットになっていて、ブレ
ード33を組付ける前段行程において螺旋状の溝31の
上方から強制的に挿入することで組付けられるようにな
る。
【0019】弁体49は、常時は弁座49と弾接してい
て高圧側となる作動室35内の圧力が規定圧を越えて高
くなり、その圧力Fが図2に示す如くブレード33の側
面に作用して低圧側に押しつけられることで、ブレード
33の側方に作られる隙間αを通る圧力により図3の如
く弁座49から離れ、ストッパー53まで回動するよう
になっている。
【0020】なお、図1において、55は回転体21に
設けられた油導入路を示しており、この油導入路55の
一端は前記螺旋状の溝31と連通し、他端は吸込端側の
軸受19に穿設された連通孔57を介して前記密閉ケー
ス1の底部に吸込口59aが臨む導入管59と接続連通
している。したがって、密閉ケース1内の圧力が上昇す
れば、密閉ケース1の底部に蓄えられた潤滑オイルが導
入管59、連通孔57および油導入路55を通って前記
溝31内に送り込まれることでブレード33の出入時の
潤滑が確保されるようになっている。
【0021】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。
【0022】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、旋回運動する。この結果、吸込端側の作
動室35に送り込まれた冷媒等の流体は吐出端側の作動
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。
【0023】この作動時において、例えば、運転条件の
変化によって冷媒を多量に作動室35内に閉じ込んだ時
に作動室35は、規定圧を越えた過圧縮の状態となる。
この過圧縮の状態が発生すると、その圧力はブレード3
3側方の隙間αから弁体51に作用し、弁体51は弁座
49から離れるため、作動室35内の圧力は連通路43
へ逃げるようになる。なお、作動室35内の圧力が規制
圧に戻ると制御弁47によって通路45を閉塞する。こ
の結果、ブレード33及び駆動要素9に悪影響を与える
無理な負荷が働くことがなくなると共に運転条件に対応
した作動圧が得られるようになる。
【0024】なお、作動室35の圧Fを連通路43に逃
がす制御弁47は、図4,図5,図6に示すように規定
のばね圧を有する付勢ばね61により常時ブレード33
の底面と接触するよう付勢されたロッド63を、螺旋状
の溝31の溝底と連通路43とをつなぐ通路45内に設
け、そのロッド63に逃げ溝65を設けたピストンロッ
ドタイプとすることも可能である。
【0025】この実施例によれば、付勢ばね61のばね
圧を越えて作動室35内が過圧縮になると、その圧力に
より下方へ押し下げられ逃げ溝65を介して連通路43
へ圧力が逃げるようになる。なお、この実施例の場合に
は、ロッド61によりブレード33が常時シリンダ17
側へ向け付勢された形状となるため、シリンダ17の内
周面とブレード33の外周面との接触圧が確実に確保さ
れ良好なシール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、過圧縮等がなくなり、運転条件に対応し
た作動圧が得られ、信頼性の向上が図れるようになる。
【0027】
【図面の簡単な説明】
【図1】流体圧縮機の切断面図である。
【図2】制御弁の説明図である。
【図3】制御弁の説明図である。
【図4】ピストンロッドタイプ制御弁を示した図2と同
様の説明図である。
【図5】ピストンロッドタイプの制御弁を示した図3と
同様の説明図である。
【図6】ロッドの斜視図である。
【図7】オルダムリングの切断面図である。
【図8】従来例を示した図1と同様の切断面図である。
【図9】同上の回転体の斜視図である。
【符号の説明】
9 駆動手段 17 シリンダ 21 回転体 31 螺旋状の溝 33 ブレード 35 作動室 43 連通路 47 制御弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平山 卓也 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株式会社東芝 住空間システム技術研究 所内 (56)参考文献 特開 平2−264185(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04C 18/30 - 18/352 F04C 29/10 331

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダと、このシリンダの内部に偏心
    して配置され、前記シリンダと相対的に旋回可能な回転
    体と、この回転体の外周に設けられ前記シリンダの吸込
    側から吐出側へ向かって徐々にピッチが小さくなるよう
    に形成された螺旋状の溝と、この溝に出入り自在に嵌め
    込まれるとともに外周面がシリンダの内面に密接し上記
    シリンダと前記回転体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からなる圧縮要素を有する流
    体圧縮機において、前記圧縮要素に、作動室と作動室か
    ら密閉容器内に通じる吐出圧力空間を連通する通路及び
    この通路を開閉する制御弁からなり圧縮行程中の作動室
    の圧力と吐出圧力との差圧が規定圧を越えた時、この作
    動室の圧力を逃がすように構成されたレリース手段を備
    えたことを特徴とする流体圧縮機。
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