JPH0219684A

JPH0219684A - 流体圧縮機

Info

Publication number: JPH0219684A
Application number: JP17069388A
Authority: JP
Inventors: Hisayoshi Fujiwara; 尚義藤原
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-07-08
Filing date: 1988-07-08
Publication date: 1990-01-23
Anticipated expiration: 2013-11-18
Also published as: JP2825236B2

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１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、米国特許筒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１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、その構造か複雑で
あり８部品点数が大だった。さらに５高圧側と低圧側と
の境界に設けられた逆止弁からガスかリークすることが
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　、ｉｌｉに流体を移送するものであり
、圧縮作用はなかった。

本発明の目的とするところは、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
２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
に設けられ吸込側と吐出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回転可能な円柱状の回転体と、この
回転体の外周に設けられ、それぞれが互いに異なる向き
に傾斜し、上記回転体の両端部から中間部に亘って形成
された２つの螺旋状の溝と、上記両溝に１回転体の略径
方向に出入自在にそれぞれ嵌め込まれるとともに、シリ
ンダの内周面に密着する外周面を有し、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
する２つの螺旋状のブレードと、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、簡単な構成により高能
力化及び信頼性の向上を図れるようにし。

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とを有している。

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。

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
Ｇ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１ｏ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１ｏ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１０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図中に示す
ように、ピストン７の一端部の外周には係合溝１］が形
成されており、この係合溝１１には、シリンダ７の内周
面から突出した駆動ピン１２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１２を介し
てピストン１０に伝達される。そして、ピストン１０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。

また、上記ピストン１０の外周面には、それぞれがピス
トン１０の両端部から中間部との間を延び、互いに異な
る向きに略対称的に傾斜した２つの螺旋状の溝１３．１
４が形成されている。これらの溝１３．１４のピッチは
、第２図に２点鎖線で省略して示すように、それぞれピ
ストン１０の一端から中間部、すなわち、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るように形
成されている。

また、上記溝１３．１４には、第１図中に縦断して示す
螺旋状のブレード１５．１６がそれぞれ嵌め込まれてい
る。そして、これらのブレード１５．１６の厚さは上記
両溝１３，１．４の谷幅とほぼ一致しており、ブレード
１５．１６の各部分は両溝１３．１４に対してピストン
１０の径方向に沿って進退自在になっている。また、ブ
レード１５．１６の外周面はシリンダ７の内周面に密着
した状態でシリンダ７の内周面上をスライドする。

これらブレード１５．１６は例えばテフロン（商品名）
等の弾性材料によって形成されており、その弾性を利用
して上記溝１３．１４にそれぞれねじ込むことによりピ
ストン１０に巻装される。

そして、シリンダ７の内周面とピストン１０の外周面と
の間の空間は、上記ブレード１５．１６によって複数の
作動室１７・・・に仕切られている。

つまり、各作動室１７は両ブレード１５．１６のそれぞ
れの隣合う２つの巻き間に形成されており。

プレー１”１５．１６のそれぞれに沿ってピストン１０
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１７・・
・の容積は、シリンダ７の両端側から中間部側、すなわ
ち、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８，９には、それぞれシリンダ７の軸方向に
ほぼ向かい合って延びる吸込孔１８．１９が貫通してい
る。そして、これら吸込孔１８，１９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２０゜２１が接続されている。

ここで、第１図中に２２で示すのはロータ６に設けられ
、その一端が、シリンダ７に設けられた吐出孔２３と連
通ずる吐出通路であり、この吐出通路２２の他端はロー
タ６とステータ５との間の空間に開口している。そして
、上記吐出孔２３はピストン１０の中間部と対応する位
置に設けられている。また１図中に２４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１０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１０とシリンダ７との相対的な回転運動
は、上記駆動ピン１２と係合溝１１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もピストン
１０と一体的に回転する。

さらに、ブレード１５．１６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。

両ブレード１５．１６の各部は、ピストン１０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それ
ぞれ上記両溝１３，１４に押込まれ。

また、接触部から離れるに従って上記両溝１３１４から
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２０．２１および吸込孔１８，１９を
通してシリンダ７の両端部に冷媒ガス（図示しない）が
吸込まれる。そして。

吸込まれた冷媒ガスは２両ブレード１５．１６のそれぞ
れの巻き間の三日月状の作動室１７に閉込められた状態
で、ピストン１０の回転に伴って中間部側すなわち吐出
側の作動室１７に順次移送される。そして、ピストン１
０の両端部から中間部へ移送されて圧縮された冷媒ガス
は、シリンダ７に形成された吐出孔２３を通過して密閉
ケース２の空間内に吐出され、更に、吐出チューブ２４
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１０
に形成された２つの螺旋状の溝１３゜１４は、それぞれ
シリンダ７の一端側から中間部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、２つの
ブレード１５゜１６によって仕切られた作動室１７・・
・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
両端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１７
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、この圧縮機１は、２つの螺旋状のブレード１５．
１６を互いに異なる向きに傾斜させてピストン１０に巻
装しており、さらに、冷媒ガスをピストン１０の両端部
側からシリンダ７の中に吸込んでいる。そして、シリン
ダ７に吸込んだ冷媒ガスをピストン１０の中間部まで圧
縮しながら移送し、この圧縮された高圧ガスを密閉ケー
ス２の中に吐出している。つまり、冷媒ガスを２方向か
ら吸込むので１両溝１３．１４のピッチ、およびシリン
ダ７とピストン１０を大とすることなく移送用量を大き
くとることができる。したがって。

両ブレード１３．１４に過大な変形応力を生じさせるこ
となく効率を向上でき、高能力な圧縮機とすることかで
きる。また、吸込口を２箇所に設けているから、吸込効
率がよい。さらに、シリンダ７の両端部から吸込を行な
っているから、シリンダ７やピストン１０の両端部が同
じ圧力環境下におかれる。つまり、シリンダ７やピスト
ン１０の両端部間の力が平衡し、差圧によるスラスト力
の発生を防止できる。したがって、吸込側と吐出側との
差圧を大きくすることが可能であり、冷媒ガスの入力圧
を低減することができる。

さらに、シリンダ７とピストン１０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。

なお、移送容量は低下するが、ブレード１５゜１６の各
巻数を増加する程、隣合う作動室間の圧力差か減少し９
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。

なお２本実施例ではピストン１０の２つの溝１３．１４
のピッチを、ピストン１０の両端部から中間部へ徐々に
小さく形成したが１本発明はこれに限定されず１例えば
、上記両溝を１３．１４を第３図あるいは第４図に示す
ように形成してもよい。すなわち、第３図に示すもので
は、２つの螺旋状の溝１３．１４は等ピッチであり、そ
れぞれの一端はピストン１０の中間部において楔形にほ
ぼ結合している。そして９図中に矢印Ｃ・・・で示すよ
うに、ピストン１０の両端側から吸込まれた冷媒ガスは
、ピストン１０の中間部まで移送され。

この中間部において圧縮されて吐出される。

また、第４図に示すものでは、２つの螺旋状の溝１３．
１４のピッチは、それぞれピストン１０の中間部から両
端部へ徐々に小さく形成されている。そして１図中に矢
印Ｄ・・・で示すように、冷媒ガスはピストン１０の中
間部から両端部へ圧縮されながら移送され、２方向へ吐
出される。

なお９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、その両端部と中間部との
間に亘って互いに異なる向きに傾斜して形成された２つ
の螺旋状の溝をその外周に有し。

この２つの溝にそれぞれ螺旋状のブレードを出入自在に
嵌め込んだ円柱形状の回転体を、シリンダ内に偏心させ
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
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、簡単な構成により高能力化及び信
頼性の向上を可能にし、シール性を向上し、効率良く圧
縮できるとともに９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図および第２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
ピストンに設けられた溝の概略を示す側面図、第３図お
よび第４図はそれぞれ螺旋状の溝の変形例を示す同じく
側面図である。２・・・密閉ケース、３・・・電動要素、７・・・シリ
ンダ。１０・・・ピストン、１３．１４・・・螺旋状の溝。１５．１．６・・・ブレード、１７・・・作動室。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第２図第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

密閉ケースと、この密閉ケース内に設けられ吸込側と吐
出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
相対的に回転可能な円柱状の回転体と、この回転体の外
周に設けられ、それぞれが互いに異なる向きに傾斜し、
上記回転体の両端部から中間部に亘って形成された２つ
の螺旋状の溝と、上記両溝に、回転体の略径方向に出入
自在にそれぞれ嵌め込まれるとともに、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２つの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。