JPH01301974A

JPH01301974A - 流体圧縮機

Info

Publication number: JPH01301974A
Application number: JP13296588A
Authority: JP
Inventors: Satoru Oikawa; 及川　覚
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-05-31
Filing date: 1988-05-31
Publication date: 1989-12-06

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】（産業上の利用分野）本発明は、たとえば冷凍サイクルの冷媒ガスを圧縮する
へりカルブレード形の流体圧縮機に関する。

（従来の技術）ヘリカルブレード形流体圧縮機は、一般に第６図に示す
ように構成されている。

すなわち、このタイプの流体圧縮機１は、密閉ケース２
内に設けたロータ３とステータ４とからなるモータ５の
駆動により、ロータ３に固定されたシリンダ６を回転さ
せるもので、このシリンダ６内にはシリンダ６の軸心Ｉ
＋に対して偏心ｍｅを有するピストン７が軸支されてい
る。更に、このピストン７の外周には一端側から他端側
へ徐々にピッチが小さくなる螺旋状の溝８が設けられ。

この溝８にはシリンダ６の内面にその外周端縁を接する
連続した螺旋状のブレード９が嵌め込まれている。そし
て、吸込チューブ１ｏを取付けた吸込孔１１からシリン
ダ６内の低圧側に冷凍サイクル中の冷媒ガスを吸込む。

さらに、このような流体圧縮機は上記シリンダ６の回転
により上記ピストン７の外周とシリンダ６の内面との間
において螺旋状のブレード９によって形成される空間、
すなわち、動作室１２に閉じ込められるガスをピストン
７の一端側から他端側に移送する。このとき、各動作室
１２・・・の容積は移送手前側１３から移送側１４にか
けて徐々に小さく形成されているので、シリンダ６内に
取入れられたガスは移送されるうちに徐々に圧縮される
。そして、シリンダ６の上記移送側１４では圧縮された
ガスを密閉ケース２内に吐出する。そして、密閉ケース
２内に吐出された圧縮後の高圧なガスが吐出チューブ１
６を取付けた吐出孔１７から吐出し冷凍サイクル中へ戻
される。

ところで、このようなタイプの流体圧縮機１において圧
縮効率を高めるためには、加工精度および組立精度を向
上させてシール性を良くする必要があった。つまり、ブ
レード９とシリンダ６の内周面、およびブレード９と上
記溝８の壁面の各間のシール性を向上して高圧ガスのリ
ークを防止する必要があった。しかし、ブレード９をピ
ストン７に巻装する際には、徐々にピッチが変化する溝
８に対してブレード９を弾性変形させながらねじ込んで
いたため１　このときに生じる応力等の影響により、得
られる加工精度および組立精度には限界があった。

また、ブレード９の材質には、ポリテトラフルオロエチ
レン（テフロン）などの柔軟なものを採用していたので
、長時間に亘って運転することによりブレード９に塑性
変形、いわゆる、へたりが生じることがあった。

そして、これらの不具合から、特に差圧の大きい部分２
例えば高圧側の隣合った動作室間ではリークが生じ易か
った。

（発明が解決しようとする課題）上述したように従来の流体圧縮機においては。

ブレードを弾性変形させながらピストンに巻装していた
ため、加工精度および組立精度の点で不具合があった。

また、ブレードの材質に柔軟性を有するものを採用して
いたので、長時間に亘って運転を続けた場合にはブレー
ドにへたりが生じることがあった。そして、これらのこ
とによって。

十分なシール性を得ることが困難になりリークが生じ易
くなるという不具合があった。

本発明の目的とするところは、高圧な動作室と低圧な動
作室との間のシール性を向上してリークを防止し、圧縮
効率の高い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１　ピストンに各々が等ピッチで且
つ互いのピッチが異なる２つの螺旋状の溝を設け、この
２つの溝に各々が等ピッチな２つの螺旋状のブレードを
出入自在に嵌め込み、圧縮に寄与する動作室と、圧縮に
直接寄与しない非動作室とをシリンダの軸方向へ交互に
形成したことにある。さらに、ピストンの内部に上記２
つの溝と上記非動作室および油供給源に連通ずる油孔を
設け、上記両溝と非動作室とに油を満たし、油圧によっ
て上記２つのブレードを。

シリンダの径方向へ押拡げるとともに、動作室を挟む方
向へ押付けたことにある。

こうすることによって本発明は１両ブレードを弾性変形
させることなくピストンに巻装することができるように
したことにある。

また１本発明は３両ブレードに油圧を加えて。

両ブレードとシリンダの内周面、および両ブレードと両
溝のそれぞれが密接するようにしてシール性を向上させ
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図中２０は冷凍
サイクルに使用する冷媒ガス用の密閉型圧縮機を示して
いる。この圧縮機２ｏは密閉ケース２１内に電動要素２
２と圧縮要素２３とが組み込まれている。電動要素２２
は密閉ケース２１の内壁面に取着固定したステータ２４
と、このステータ２４の内側に配置されるロータ２５と
で構成されている。

上記圧縮要素２３は上記ロータ２５に固定される円筒状
のシリンダ２６の内部にピストン２７を偏心して配置し
てなり、このピストン２７は１図示しない機構によりシ
リンダ２６と同じ回転数で。

シリンダ２６の内面に対して回転するようになっている
。

さらに、このピストン２７の外周部には後述するように
第１および第２のブレード２８．２９が巻装されている
。上記ピストン２７とシリンダ２６はそれぞれ密閉ケー
ス２１の各端壁内面にそれぞれ取着された軸受は部材３
０．３１に対して軸支されている。すなわち、ピストン
２７はその両端に突設する軸部３２，３３を有し、この
軸部３２．３３をその軸受部材３０．３１の軸受孔３４
．３５に嵌挿することにより軸支させである。

また、シリンダ２６はその両端部分を軸受部材３０．３
１の軸受周面部３６．３７に嵌合して軸支しである。

そして、第１図で示すようにこのシリンダ２６（および
ロータ２５）の中心軸とピストン２７の中心軸とはｅだ
けずれ偏心している。すなわち。

シリンダ２６の中心軸ノ１は上記ピストン２７の回転中
心軸ｌ！２に対してｅだけ偏心して取り付けられている
。また、シリンダ２６の中心軸は上記ロータ２５の回転
中心軸ノ１にほぼ一致している。

さらに、上記一端側の軸受部材３０および他端側の軸受
部材３１にはシリンダ２６内に連通ずる吸込み孔３８お
よび吐出孔３９が形成されている。

そして、吸込み孔３８には冷凍サイクルにおける吸込み
チューブ４０が接続されている。また、この吸込側の軸
受部材３０には、密閉ケース２１の内部空間と上記軸受
孔３４とを連通させる油吸込管４１が設けられている。

そして、この油吸込管４１の一端部、すなわち密閉ケー
ス２１の内部空間内に位置する側の端部は４１ａは、密
閉ケース２１の内部に注入された潤滑油（図示しない）
の中に差込まれている。

一方、上記吐出孔３９は密閉ケース２１の内部に開口し
ており、密閉ケース２１にはケース内に連通する吐出チ
ューブ４２が接続されている。つまり、被圧縮ガスはこ
の吸込みチューブ４０および上記吸込孔３８を介してシ
リンダ内に取入れられ、圧縮される。そして、圧縮され
たガスは、上記吐出孔３９を通過して、−旦密閉ケース
２１の内部に吐出された後、吐出チューブ４１から外部
に流出する。

つぎに、ピストン２７およびピストン２７に巻装された
第１．第２の両ブレード２８．２９について説明する。

ピストン２７にはその外周部に両ブレード２８．２９を
巻装するための２つの螺旋状の溝４３．４４が、第３図
に示すように、それぞれ連続して形成されている。そし
て、第１の溝４３のピッチａ、および、第２の溝４４の
ピッチｂはそれぞれ等ピッチであり、さらに、第２の溝
４４のピッチｂは第１の溝４３のピッチａよりも幾分大
きくなっている。また、ここでは、第２の溝４４の巻き
数は第１の溝４３の巻き数よりもほぼ１巻き少ない。そ
して、第１の溝４３の始点４３ａは、ピストン２７の両
軸部３２，３３を除く大径部において、吸込側のほぼ端
部に位置し。

終点４３ｂは同じく大径部の吐出側端部に達している。

さらに、第２の溝４４の始点４４ａは上記第１の溝４３
の始点４３ａの近傍の吐出側部に点的に接して位置して
おり、また、終点４４ｂはピストン２７の大径部の吐出
側端部に達している。

そして、第４図（ａ）および第４図（ｂ）は。

それぞれ第１のブレード２８と第２のブレード２９を示
すものである。第１のブレード２８は同径、且つ等ピッ
チａで螺旋状に巻回されており。

また、第２のブレード２９も同径、且つ等ピッチｂで螺
旋状に巻回されている。そして、この第２のブレード２
９の巻き数は第１のブレード２８の巻き数よりもほぼ１
巻き少なくなっている。さらに、これら両ブレード２８
．２９の材質はともに例えば薄板ラミネート金属であり
、また、それぞれの怪力法の断面は上記両溝４３．４４
の径方向形状とほぼ一致するように矩形状になっている
。

そして、こら両ブレード２８．２９はその外周端縁が上
記シリンダ２６の内面に密着して転接する寸法に成形さ
れており、また１両溝４３．４４の幅は両ブレード２８
．２９の厚さにほぼ合せである。

さらに、上記両ブレード２８．２９は、第１図および第
２図に示すように、ピストン２７に設けられた上記両溝
４３．４４にそれぞれ出入り自在に嵌め込まれる。ここ
で、上記両ブレード２８゜２９はピストン２７の吐出側
から吸込側に向けてねじ込まれてピストン２７に巻装さ
れている。このとき、第２のブレード２９の始点２９ａ
は第１のブレード２８の吐出側面に接しており、さらに
。

両ブレード２８．２９の両終点２８ｂ、２９ｂは。

上記吐出側の軸部３３に嵌合した円板状部材２７Ｂに接
している。この円板状部材２７ａには貫通孔２７ｂを有
しており、ピストン２７と同期回転する。

そして、第１図および第２図に示すように、上記ピスト
ン２７がシリンダ２６内に収納されることによって、吐
出側を第１のブレード２８で仕切られ、また、吸込み側
を第２のブレード２９で仕切られた複数の動作室４５・
・・が形成される。つまり、上記動作室４５・・・を形
成する第１のブレード２８の吸込側面２８ｃ・・・は等
ピッチであり、また。

同じく動作室４５・・・を形成する第２のブレード２９
の吐出側面２９ｃ・・・も等ピッチである。そして、上
記複数の動作室４５・・・の容積は、第１のブレード２
８のピッチａと第２のブレード２９のピッチｂとの差に
よって、吸込側から吐出側に順次小さくなっている。

さらに、各動作室４５・・・間には直接流体の圧縮には
関係しない非動作室４６・・・が形成されている。

この非動作室４６は、第１のブレード２８の吐出側面２
８ｄと第２のブレード２９の吸込側面２９ｄとの間に形
成されており、上記動作室４５・・・と非動作室４６・
・・とはシリンダ２８の軸方向に交互に形成されている
。そして、上記非動作室４６・・・を形成する第１のブ
レード２８の吐出側面２８ｄと第２のブレード２９の吸
込側面２９もそれぞれ等ピッチである。

また、上記ピストン２７の内部には第２図および第５図
に示すように、軸方向に油孔４７が設けられている。こ
の油孔４７は吸込側の軸部３２の端面３２ａに開口して
おり、上記軸受孔３４に連通している。つまり、油孔４
７は上記油吸込管４１を介して、潤滑油（図示しない）
が注入された油供給源としての密閉ケース２１の内部に
連通している。

さらに、油孔４７は第５図に示すように、導入孔４８．
４９を介して、第２の溝４４と上記非動作室４６とにそ
れぞれ連通している。つまり、導入孔４８．４８は各溝
４３．４４と油孔４７とに開口しており、また、ｔと他
方の導入孔４９は非動作室４６と油孔４７とに開口して
いる。

次に、上記構成よりなる圧縮機２０の作用を説明する。

電動要素２２を作動させることによりロータ２５が回転
し、これと一体のシリンダ２６も一回転する。そして、
このシリンダ２６の回転により、シリンダ２６の回転中
心軸ノｌに対してｅだけ偏心して取り付けられたピスト
ン２７は、シリンダ２６内においてシリンダ２６の回転
数と同じ回転数で回転し、シリンダ２６の内面を転接す
る。

このためにピストン２７の両溝４３．４４に嵌め込まれ
た螺旋状の両ブレード２８．２９は、シリンダ２６の偏
心回転運動に追従して両溝４３゜４４を出入りする。そ
して１両ブレード２８゜２９はシリンダ２６の内周面に
常に密着した状態で転接するとともに、ブレード２８．
２９の外Ｊｉ４端縁はシリンダ２６の内周面に対して常
に密着して円滑に追従する。したがって、第１のブレー
ド２８の吸込側面と第２のブレード２９の吐出側面。

およびシリンダ２６の内周面で形成された動作室４５・
・・相互の仕切り状態が確保される。

そして、この仕切られた各動作室４５・・・はそれぞれ
ある種の三ケ月形状をしている。つまり、この動作室４
５・・・を円周方向について説明すれば。

仕切られる動作室４５はシリンダ２６とピストン２７が
接する位置から始まって次第に間隙が大きくなり再び小
さくなって接する位置になる。そして１両ブレード２８
．２９のピッチａ、ｂの差によって、動作室４５・・・
は移送側に移るに従って容積が小さくなっている。

そして、上記吸込みチューブ４０から吸込み孔３８を通
じてシリンダ２６内に流入した冷媒ガスは吸込み側端部
の動作室４５ｂに入り、閉じ込められて移送されるとき
に圧縮される。この圧縮された冷媒ガスは上記軸受部材
３１に設けられた吐出孔３９を通じて密閉ケース２１内
に吐出し１吐出チユーブ４１を通じて冷凍サイクル中に
戻される。

さらに、第１の溝４３と第２の溝４４．および非動作室
４６・・・には、上記油孔４７を介して油５０が流入し
ており、上記両溝４３．４４および非動作室４６は、こ
の油５０で満たされている。

そして、第１のブレード２８および第２のブレード２９
は１図中に矢印５１．５２で示すように油圧を受け、そ
の外周端縁をシリンダ２６の内面に押付ける。つまり１
両溝４３．４４に満たされた油５０の圧力によって両ブ
レード２８．２９がシリンダ２６およびピストン２７の
径方向に押拡げられ、これによって両ブレード２８．２
９の外周端縁がシリンダ２６の内面に隙間なく密接する
。

したがって、上記両ブレード２８．２９の外周端縁とシ
リンダ２６の内面との間が完全に塞がれ。

これによって、動作室４５・・・の内部の被圧縮ガスが
両ブレード２８．２９の外周端縁とシリンダ２６の内面
との間からリークするということがない。

また、非動作室４６に満たされた油５０によって、第１
のブレード２８の吐出側面２８ｄ・・・と第２のブレー
ド２９の吸込側面２９ｄとが背圧を受け２両ブレード２
８．２９は動作室４５・・・を挟みつける方向へそれぞ
れが押される。そして。

第１のブレード２８の吸込側面２８ｃ・・・と第２のブ
レード２９の吐出側面２９ｃとが、上記両溝４３．４４
の各壁面４３ｃ、４４ｃにそれぞれ押付けられ、これに
よって上記各側面２８Ｃ１２９ｃが上記各壁面４３ｃ、
４４ｃに隙間なく密接する。したがって、第１のブレー
ド２８の吸込側面２８　ｃ・・・と第２のブレード２９
の吐出側面２９ｃと、上記両溝４３．４４の各壁面４３
Ｃ２４４ｃとの間がそれぞれ完全に寒がれ、これによっ
て、動作室４５・・・の内部の被圧縮ガスが上記各側面
２８ｃ、２９ｃが上記各壁面４３　ｃ、　４４　Ｃとの
間からリークするということがない。

ここで、第２図中に円Ａで囲った部分、すなわち、第２
のブレード２９の始点２９ａと第１のブレード２８の吐
出側面２８ｄとが接する部分を接着や溶着等の方法によ
って接合しておけば、この接合部Ａから油５０がリーク
することがない。

ここで１本実施例中に４８．４９で示した導入孔は、第
１の溝４３と第２の溝４４．および非動作室４６・・・
に油孔中の油５０を満たすことができるように配置され
ていればよい。つまり、第１の溝４３と油孔４７．およ
び第２の溝４４と油孔４７のそれぞれの間に、複数の導
入孔を設けてもよく、また、複数の非動作室４６・・・
のそれぞれに対して導入孔を設けてもよい。さらに、ガ
スの上流側、すなわちシリンダ２６の吸込側端部の１つ
の溝および１つの非動作室４６に対して導入孔を形成す
るようにしてもよい。

また、導入孔を１例えば、第２の溝４４に対して形成し
た一方の導入孔４８だけにしてもよい。

この場合、上記両溝４３．４４および非動作室４６・・
・に充分に油５０が供給されるようにするために、第１
のブレード２８の吐出側面２８ｄと第１の溝４３の壁面
、および第２のブレード２９の吸込側面２９ｄと第２の
溝４４の壁面との各クリアランスを大きく設定すること
が可能である。

なお、油５０は、密閉ケース２１の内部に吐出された高
圧ガスによって上記油吸込管４１を上昇し、上記両溝４
３．４４や非動作室４６・・・に供給される。つまり、
圧縮機２０の運転時には、密閉ケース２１の内部は吐出
された高圧ガスが充満しており、密閉ケース２１の内部
に注入された上記潤滑油は高圧ガスの圧力下におかれて
いる。

このような構成の流体圧縮機では、ピストン２７に形成
された２つの溝４３．４４のピッチがそれぞれ等ピッチ
であるため１両溝４３．４４の加工が容易である。また
、２つの螺旋状のブレード２８．２９は、それぞれ等ピ
ッチに成形した後。

弾性変形させることなく上記両溝４３．４４に嵌め込む
ことができる。したがって、ピストン２７と両ブレード
２８．２９の加工精度および組立精度が良く、また１組
立てが容易になり生産性が向上する。また１両ブレード
２８．２９をピストン２７に巻装する際に、ブレード２
８．２９を弾性変形させることなくねじ込むことこがで
きるので。

ブレード２８．２９の材質に金属を採用することができ
る。したがって、運転が長時間に亘ってもブレード２８
．２９にへたりが生じるということがなく、性能の低下
を防止できる。

また、油圧を利用して１両ブレード２８．２９をシリン
ダ２６の径方向へ押拡げるとともに１両ブレード２８．
２９を各動作室４５を挟む方向へ押付けているので２両
ブレード２８．２９の外周端縁とシリンダ２６の内周、
およびブレード２８゜２９の側面と両溝４３．４４の壁
面とが密接する。

したがって、高圧な動作室４５・・・と周囲の低圧な部
分との間のシール性が大幅に向上し、これによって高圧
ガスのリークを防止することできる。そして、このこと
によって圧縮効率が高まり、信頼性が向上する。

さらに、加工精度や組立精度を高めることなくシール性
を向上できるので安価である。

また、動作室４５・・・と非動作室４６・・・とが交互
に隣合って形成されているため１例えば吐出側部の動作
室において過圧縮になっても、非動作室４６との間に緩
衝作用が生じて減圧されるので信頼性が高い。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、ピストンに各々が等ピッ
チで且つ互いのピッチが異なる２つの螺旋状の溝を設け
、この２つの溝に各々が等ピッチな２つの螺旋状のブレ
ードを出入自在に嵌め込み、圧縮に寄与する動作室と、
圧縮に直接寄与しない非動作室とをシリンダの軸方向へ
交互に形成し、さらに、ピストンの内部に上記２つの溝
と上記非動作室および油供給源に連通ずる油孔を設け。

上記両溝と非動作室とに油を満たし、油圧によって上記
２つのブレードを、シリンダの径方向へ押拡げるととも
に、動作室を挟む方向へ押付けるようにしたものである
。

したがって本発明は１両ブレードを弾性変形させること
なくピストンに巻装することができ、これによって加工
および組立が容易になり、生産性が向上するという効果
がある。

また１本発明は、加工精度や組立精度は従来のままでも
シール性を向上させることができ、これによってリーク
が減少し、圧縮効率が向上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の一実施例を示すもので、第１
図は圧縮機の側断面図、第２図はブレードを巻装したピ
ストンをシリンダ内に配置した状態を示す一部側断面図
、第３図はピストンの側面図、第４図（ａ）および第４
図（ｂ）は第１および第２のブレードを示す側面図、第
５図は油孔、とその作用を拡大して示す側断面図、第６
図は従来例を示す側断面図である。２０・・・流体圧縮機、２６・・・シリンダ、２７・・
・ピストン、２８．２９・・・ブレード、４３．４４・
・・溝。４５・・・動作室、４６・・・非動作室、４７・・・油
孔。５０・・・油。出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦第３図（ａ）（ｂ）Ｗ＆４図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

その外周に設けた螺旋状の溝に螺旋状のブレードを巻装
したピストンをシリンダ内に配置し、上記ピストンとシ
リンダとの相対運動によって、上記ブレード間に取込ん
だ流体をシリンダの軸方向吐出側へ移送しながら圧縮す
る流体圧縮機において、上記ピストンに各々が等ピッチ
で且つ互いのピッチが異なる２つの螺旋状の溝を設け、
この２つの溝に各々が等ピッチな２つの螺旋状のブレー
ドを出入自在に嵌め込み、圧縮に寄与する動作室と、圧
縮に直接寄与しない非動作室とをシリンダの軸方向へ交
互に形成し、上記ピストンの内部に上記２つの溝と上記
非動作室および油供給源に連通する油孔を設け、上記両
溝と非動作室とに油を満たし、油圧によって上記２つの
ブレードを、シリンダの径方向へ押拡げるとともに、動
作室を挟む方向へ押付けたことを特徴とする流体圧縮機
。