JPH0219686A - 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１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、ロータリ方式等
、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９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２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９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−０ （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２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
１部品の製造および組立か容易な流体圧縮機を提供する
ことにある。

〔発明のｔ＋ｓ”ｊ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、吸込端側と吐出端
側とを何するシリンダと、密閉ケース内に固定され、シ
リンダの一端部に気密的に嵌合し、シリンダを摺動自在
に片持ち支持する第１の軸受部材と、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設けられ、その一
端側を上記第１の軸受部材に固定された支持軸と、上記
支持軸をその軸心に沿って内部に挿通し、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、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。

回転体の略径方向に出入自在に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螺旋状のブレードと　上記シリン
ダの自由端側に気密的に且つ摺動自在に嵌合し、上記支
持軸に固定された第２の軸受部材と、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、簡単な構成により信頼
性を１−石めることができるようにし、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］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、第１図および第２図に示すよ
うに、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。さらに、
シリンダ７の一端は密閉ケ−ス２の内面に固定された第
１の軸受部材としての吸込側軸受８により片持ち支持さ
れている。つまり、シリンダ７はその一端側の開口部を
上記軸受８の軸受周面部９に摺動自在に嵌合しており。

上記軸受８によってシリンダ７の一端は気密的に閉塞さ
れている。

また、シリンダ７の中には円柱状の支持軸１０と回転体
としてのピストン１１とが２　それぞれシリンダ７の軸
方向に沿って配設されている。このうち、支持軸１０は
、その一端が上記吸込側軸受８に固定されており、他端
はシリンダ７の他端に位置する自由端側からシリンダ７
の外部へ突出している。そして、支持軸１０は、その軸
心Ａがシリンダ７の軸心Ｂに対して平行に且つ距離ｅだ
け偏心して位置している。

一方、上記ピストン１１は、シリンダ７の内径よりも小
さな外径の円柱形状に加工されたものであり、その軸心
Ａに沿って設けられた貫通孔１２を有している。そして
、このピストン１１は上記支持軸１０に同軸的に且つ回
転自在に差込まれている。つまり、ピストン１１は、（
−６距Ｈｅを介してシリンダ７の中に配置されており、
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。また、ピストン１１の一端部の外周には係
合溝１３が形成されており、この係合溝］−３には、シ
リンダ７の内周面から突出した駆動ビン１４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
ビン１４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１１の外周面には、第３図に示すよ
うに、ピストン１１の両端間を延びる螺旋状の溝１５が
形成されている。そして、この螺旋状の溝１５のピッチ
は１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。

また、上記溝１５には、第４図に示す螺旋状のブレード
１６が嵌め込まれている。そして、このブレード１６の
厚さｔは上記螺旋状の溝１５の幅とほぼ一致しており、
ブレード１６の各部分は溝１５に対してピストン１１の
径方向に沿って進退自在になっている。また、ブレード
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。このブレード１６
はテフロン（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ねじ込むことにより上記螺旋
状の溝１５に装着されている。

モして２第１図および第２図に示すように、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はブレード１６の隣合
う２つの巻き間に形成されており、ブレード１６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１７・・・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、上
記シリンダ７の自由端側には、支持軸１０の吐出側の端
部が差込まれた第２の軸受部側のとしての吐出側軸受１
８が設けられており、この吐出側軸受１８は、その軸受
周面部１９を摺動自在に１ＮａＬでシリンダ７の自由端
側の開口部を気密的に塞いでいる。

さらに、吐出側軸受１８と上記支持軸１０とは軸受止め
２０によって一体的に固定されている。

つまり、吐出側軸受１８の外側には支持軸１０の一端部
が突出して露出しており、この支持軸１０の露出した端
部には、軸受止め２０を差込むための差込み孔２１が径
方向に貫通している。そして。

この差込み孔２１に差込まれた軸受止め２０は。

吐出側軸受１８の外側端面に突設されたストッパ２２に
よって抜は落ちないように固定されている。

なお、軸受止め２０と差込み孔２］とに互いに対応する
寸法のテーパを設けてもよい。ここで、第５図は圧縮要
素４を構成する主な部材を分解して示すものである。

また、第１図中に示すように、上記吸込側軸受８にはシ
リンダ７の軸方向に延びる吸込孔２３が貫通している。

そして、この吸込孔２３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２４が
接続されている。さらに、上記吐出側軸受１８には吐出
孔２５が形成されている。この吐出孔２５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２６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１４と係合溝１３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１６もピストン
１１と一体的に回転する。

さらに、ブレード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、ブレード１６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上記溝１５に押込まれ、また、接
触部から離れるに従って上記溝１５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２４および吸
込孔２３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６図
（ａ）〜（ｄ）に示すように、ブレード１６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
１１の回転に伴って吐出側の作動室１７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、吐出側軸受
１８に形成された吐出孔２５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２６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１５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９部品点数の削片持ち支持されたシ
リンダ７の自由端側に嵌合しており、さらに、この吐出
側軸受１８は、その−端を上記吸込側軸受８に固定され
た支持軸１０に。

軸受止め２０を介して一体的に固定されている。

つまり、吐出側軸受１８は、密閉ケース２の内面に直接
固定されておらず、また、シリンダ７やピストン１１等
の回転に追従して回転することなく。

そして、支持軸１０から抜は外れることなく取付けられ
ている。このため、複雑な調芯作業を行なうことなく各
部材の直角度および平行度が容易に得られ、調芯が不十
分な場合に各部材間に生じるかじり等を防止できる。さ
らに、軸受止め２０によって吐出側軸受を簡単に固着で
きるから１部品点数が少ない。また、吐出側軸受１８を
密閉ケース２の内面に固着する必要がないから、密閉ケ
ース２の設計の自由度が高い。したがって、密閉ケース
２の形状や寸法を自由に設定できる。

なお９本実施例では軸受止め２０を用いて支持軸１０と
吐出側軸受１８とを一体的に固定したが。

本発明はこれに限定されず２例えば、楕円形や多角形の
孔とこれに嵌合する軸部とからなる嵌合部を形成して支
持軸１０と吐出側軸受１８とを固定してもよい。つまり
、支持軸１０の吐出側の端部を楕円形もしくは多角形と
し、吐出側軸受１８にこれと対応して嵌合する孔を設け
て支持軸１０の上記端部を差込むようにしてもよい。そ
して、この場合は軸受止め２０で吐出側軸受１８の抜は
外れを防止することができる。

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、圧縮機の移送容量は、ブレード１６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
７の容量によって決定される。本実施例によれば、ブレ
ード１６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２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１６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ができる。

また、第７図（ａ）、Ｃｂ＞および第８図に示すように
、ピストン１１の吸込側端部に冷媒ガス吸込用の溝２７
を設ければ、移送容量が増し、圧縮効率が向上する。つ
まり、第７図（ａ）および（ｂ）において、上記溝２７
はピストン１１の外周に設けられた螺旋状の溝１５と交
差するように形成されている。そして、冷媒ガス吸込用
の、溝２７は、ピストン１１の吸込側端面から吸込端側
に位置した作動室１７の中に亘って形成されており、そ
の深さは螺旋状の溝１５の深さよりも深い。

一方、第８図に示す冷媒ガス吸込用の溝２７は。

螺旋状の溝１５の間に並んで伸びる部分２７ａを有して
いる。

なお、移送容量は低下するが、ブレード１６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。

また１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、密閉ケース内に、その一
端を第１の軸受部材によって片持ち支持され、他端に第
２の軸受部材を嵌合したシリンダを設け、このシリンダ
の中に、シリンダの軸心に対して偏心した支持軸と、こ
の支持軸に回転自在に差し込まれ、その外周に一端側か
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、この溝に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設け、上記支持軸と上記第２
の軸受部材とを一体的に固定し、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、簡単な構成により信頼性を高め、
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６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図は圧縮
要素を示す縦断側面図、第３図は支持軸とピストンとを
示す側面図、第４図はブレードの側面図、第５図は圧縮
要素を分解して示す縦断側面図、第６図（ａ）〜第６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、第７図（ａ）、第７図（ｂ）および第８図は
変形例を示すもので、第７図（ａ）はシリンダの内部を
一部省略して示す側面図、第７図（ｂ）は正面図、第８
図はシリンダの内部を一部省略して示す　　　　　　−
側面図である。 ２・・・密閉ケース、３・・・電動要素、７・・・シリ
ンダ。 ８・・・吸込側軸受（第１の軸受部材）、１０・・・支
持軸。 ・・・ビス ト　　ン　。 ５・・・螺旋状の溝。 ６・・・ブレード。 ・・・吐出側軸受 （第２の 軸受部材） ７・・・作動室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 密閉ケースと、吸込端側と吐出端側とを有するシリンダ
   と、上記密閉ケース内に固定され、上記シリンダーの一
   端側に気密的に嵌合してシリンダを摺動自在に片持ち支
   持する第１の軸受部材と、上記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設けられ、その一端側を
   上記第１の軸受部材に固定された支持軸と、上記シリン
   ダ内に設けられ、上記支持軸をその軸心に沿って内部に
   挿通し、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、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、回転体の略径方向に出入自
   在に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螺旋
   状のブレードと、上記シリンダの自由端側に気密的に且
   つ摺動自在に嵌合し、上記支持軸に固定された第２の軸
   受部材と、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。