JPH02201073A

JPH02201073A - 流体圧縮機

Info

Publication number: JPH02201073A
Application number: JP1963989A
Authority: JP
Inventors: Hisayoshi Fujiwara; 尚義藤原; Hisanori Honma; 本間　久憲; Yoshikuni Sone; 曽根　良訓
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-01-31
Filing date: 1989-01-31
Publication date: 1990-08-09

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）一般的に冷凍サイクルの冷媒を圧縮するために使用され
る流体圧縮機は、レシプロ方式やロークリ方式のものが
知られている。ところが、このような流体圧縮機はその
構造が複雑であり、部品点数が多いといった欠点があっ
た。

こうした問題を解決するために現在、本出願人による特
願昭６３−１７０６８２号（未公開）等に示されるもの
がある。この流体圧縮機は例えば第１１図中に示される
ように構成されている。この流体圧縮機１は密閉容器２
によって外壁部が形成されており、この密閉容器２の略
中央部にはシリンダー３が設けられている。このシリン
ダー３は円筒形状に形成されており、端部間の略中央部
外壁には略環状のモータ回転子４が外嵌されている。こ
のモータ回転Ｔ４の外周面に対応する位置には小隙間を
もってモータ固定子５が設けられている。このモータ固
定Ｔ−５は上記モータ回転子４の外側に同心状に位置さ
れ略円環状に形成されており、外周面が密閉容器２の内
周面に嵌合して結合されている。

このようにモータ４．うによって回転駆動されるシリン
ダー３は両端部がそれぞれ第１および第２の軸受部６．
７によって回動自在に支持され、一方の第１の軸受部６
側には吸込口８が形成されており、他方の軸受部７には
」二足シリンダー３内と密閉容器２の内部とを連通ずる
吐出口１０が形成されている。

このようなシリンダー３内にはこのシリンダー３の回転
の中心に対して平行且つ所定寸法６分偏心された軸心を
もつピストンロータ１１が、その外周面の一部をシリン
ダー３の内周面に接した状態で設けられている。このピ
ストンロータ１１の両端部には上記第１および第２の軸
受部６．７に回転自在に支持される支軸部１２．１３が
設けられており、このピストンロータ１１の周面に螺旋
状のブレード溝１４が形成されている。このブレード溝
１４は上記吸込口８側から吐出口ｌｏ側に向かって漸次
ピッチが小さくなる螺旋状に形成されており、ブレード
溝】４臼体の断面形状は略矩形状に形成されている。

このブレード溝１４には弾性をもって螺旋状に形成され
たブレード１５が挿着されている。このブレード１５は
上記ブレード溝１４に対して矩形状の断面で形成されて
おり、内周縁はピストンロータ１１のブレード満１４内
に位置し、且つ外周縁はシリンダー３の内周面に常に当
接するようになっている。

そして、−に紀シリンダー３の内周面には内側に吐出す
る突起３ａが形成されており、この突起部３ａに対応す
るピストンロータ１１にはこの突起部３ａが係合する係
合穴１１ａが穿設されている。

そしてシリンダー３が回転することでピストンロータ１
１も同一の角度で回転されるようになっている。

また、第１の軸受部６には支軸部１２の端部と密閉容器
２の内側下部とを連通ずる管路１６が形成されており、
下部に収容される潤滑オイルを摺動部に供給するように
なっている。

このように構成された流体圧縮機１はモータ４゜５が駆
動されることによりシリンダー３が回転され、シリンダ
ー３の回転にともないピストンロータ］ｌが回転される
。この際シリンダー３とピストンロータ１１とは第１２
図および第１３図に示されるように回転の中心が偏心し
ているので、隙間が開いた部分にブレード５が突出した
状態となり、複数の動作室を形成する。この動作室はブ
レード１５の螺旋ピッチに従って容積が変化しており、
吸込口８側から吐出口１０側へ向けて容積は小さくなっ
ている。そして、ピストンロータ１１が回転することに
より上記吸込口８から吸込まれた冷媒ガスはブレード１
５で仕切られた動作室が軸方向に移動しながら無段階的
にその容積が縮小し、吐出口１０側に送り込まれるよう
になっている。

圧縮された冷媒ガスは密閉容器２内に放出され、さらに
密閉容器２の壁面に貫通状態に設けられた吐出管１８か
ら吐出されるようになっている。こうした流体圧縮機１
は一般的な他゛の圧縮機に比較して構造が簡単であり、
部品点数も低減できるという利点をもっている。

ところが、こうした流体圧縮機】は」−記ブレード１５
の吸込口８側端と吐出口１０側端とに位置される動作室
の容積の比率によって圧縮率が決まるものである。この
流体圧縮機１が設けられる図示しない冷凍サイクル中で
は、この流体圧縮機１の吸込口８部分と、吐出口１０部
分でのそれぞれの冷媒ガスの圧力は、それぞれが所定の
圧力範囲に限定されているものである。

ここで、吸込口８部分の冷媒ガス圧力がＰｌで、吐出口
１０部分でＰｏであると仮定し、上記ブレード１５によ
って仕切られた吸込側端の動作室の容積をｖｌ、吐出側
端の動作室の容積をｖｏとした場合に、要求される冷媒
ガスの圧力比（Ｐｏ　／Ｐ、）に比較して、動作室容積
の変化比（ＶＯ／Ｖ、）が小さい場合には第１４図中に
示されるような容積−圧力線図が得られる。つまり、冷
媒ガスの圧力がＰ。まで圧縮される以前に動作室がｖｏ
に達してしまい、圧力はＰ「の状態のまま吐出口１０例
の冷媒ガス圧力Ｐ、に接続されるので、動作室内で充分
な圧縮が行われずに、斜線部で示される分の圧縮不足と
なり、−工程当りに吐出されるガス容積が小さくなり冷
凍サイクルを効率よく運転することが困難であった。

また、要求される冷媒ガスの圧力比（Ｐ０／Ｐ、）に比
較して、動作室容積の変化比（’Ｖｏ／Ｖ、）が大きい
場合には、第１５図中に示されるように圧力がＰｏを越
えてからもなお圧縮が続き、Ｐｒまで達したときに動作
室がｖｏに達して吐出口１０に接続される。このＦＩ　
Ｐ　ｏはＰｒよりも圧力が小さいので、過剰圧縮となり
、吐出されるガスの体積が膨張してしまい、やはり冷凍
サイクルを効率よく運転することが困難であった。

（発明が解決しようとする３題）吸込側端の容積室と吐出側端の容積室との容積の比は、
予め設定されている吸込側端の冷媒ガスの圧力と吐出側
のガスの圧力との比と異なる値の場合、冷凍サイクルを
効率よく運転することが困難であった。

本発明は−Ｌ紀課題に着１］シてなされたものであり、
動作室の容積比を冷凍サイクル中において要求される冷
媒の圧力比と同様の値とすることで、冷媒ガスを最適な
条件で圧縮できるようにした流体圧縮機を提供すること
を目的とする。

〔発明の構成〕

ｃ：ｓ’ｓを解決するための手段）本発明は内側にモータ回転子が設けられたモータ固定子
を密閉容器の内壁面に結合し、上記モータ回転子の内側
にシリンダーを同心状に設け、このシリンダーの一端に
吸込口を設け、他端に吐出口を設け、上記シリンダーの
内側に偏心して周面の一部が接触する状態で上記シリン
ダーと同一の角速度で回転する略円柱形状のピストンロ
ータを設け、このピストンロータの周面に上記吸込口側
から吐出口側に向かってピッチが漸次小さ（なるブレー
ド溝を形成し、このブレード溝に螺旋状のブレードを突
没可能に嵌め込むことで段数の動作室を形成し、上記吸
込口側端の動作室容積を吐出口側端の動作室容積の３〜
１２倍になるように設けた流体圧縮機にある。

（作　用）吸込口側端の動作室容積を吐出口側端の動作室容積の３
〜１２倍にすることにより、冷凍サイクル中の冷媒ガス
を圧縮するのに必要とされる吸込口の圧力と吐出口の圧
力とをそれぞれ略一致させることができ、スムーズで効
率の高い圧縮ができる。

（実施例）本発明における第１実施例を説明するが、流体圧縮機の
基本構造は本出願人によってすでに出願されている特願
昭６３−１７０６８２号（未公開）等と同様であり、第
１１図に示されるように構成されている。

その構造について以下簡単に説明する。図中に示される
流体圧縮機１は本体が密閉容器２によって形成され、こ
の密閉容″ＪＳ２の内壁面にはモータ固定子５が嵌合結
合され、このモータ固定子５の内側には小隙間をもって
モータ回転子４が設けられている。このモータ回転子４
には円筒形状のシリンダー３が同心状に設けられており
、シリンダー３の両端部は軸受部６，７によって密閉状
態を保？、’ｔして密閉容器２内壁に回転自在に支持さ
れ、且つ、一方の軸受部６には吸込口８が設けられ、他
方の軸受部７には吐出口１０が設けられている。

そして、上記シリンダー３の内側には略円柱形状に形成
されたピストンロータ１１が、周面の一部を接触して設
けられている。このピストンロータ１１の両端部中心に
は支軸部１２．１３が形成されており、シリンダー３の
中心に対して寸法ｄ分だけ偏心されて配設されている。

さらに、このピストンロータ１１には第１図中に鎖Ｈｂ
で示される位置に螺旋状のブレード溝１４が形成されて
いる。このブレード溝１４は以下に説明するプレード１
５の配設条件に従って形成されている。このブレード１
５はピストンロータ１１の径方向に突没可能に上記ブレ
ード溝１４に嵌め込まれており、外周縁がシリンダー３
の内周面に当接され、且つ内周縁が上記ブレードｍ　１
４内に常に位置されるようになっている。これ１こより
上：己シリンダー３とピストンロータ１１との間の空間
を軸方向の断面が三日月形の複数の動作室に仕切るよう
になっている。なお、第２図はピストンロータ１１の側
面形状を示す。ここで、ロータピストン１１とシリンダ
ー３とは鎖線ｔに沿って接触されており、ｔｌＩＦｉの
動作室１９．〜２２は吸込口８から吐出口１０まで順次
容積が小さくなるように形成される。

ここで、斜線部分は容積室の面積を示しているが、各動
作室の容積の比のみを比較するので、図面−にの斜線で
示される面積部分を容積として説明を進める。

上記吸込口８側端に形成される動作室１９の排除容積は
、ブレード１５の螺旋ピッチおよび吸込口８側端の位置
で決定され、このブレード１５の端部が鎖線ｔの位置ま
でくると、上記動作室１９が密閉状態となる。また、吐
出口ｌｏ側端の動作室２２はブレード１５のピッチおよ
び吐出口１０側端の位置で、その容積が決定される。そ
して、上記ブレード１５は吸込口８側端の動作室１９の
容積■１と吐出口１０側端の動作室２２の容積Ｖｏとの
比が３〜１２の範囲になるように、螺旋ピッチが形成さ
れている。つまり、Ｖ　＋　／　Ｖｎ　−３〜１２、に
形成されており、さらに、上記動作室１９．２２をつな
ぐブーレド１５の螺旋ピッチの変化率が略一定に形成さ
れている。

こうして形成された流体圧縮機１は運転Ｉ＋、′７に第
３図に示されるように冷媒ガスを圧縮することができる
。図中において縦軸は冷媒ガスの圧力を示し、横軸は動
作室の容積を示している。そして、冷凍サイクル中にお
いて圧縮機に流入する冷媒ガスの圧力をＰ５、吐出時に
要求される圧力をＰ。

とすると、吸入吐出部の圧力比はＰ、／Ｐｏｍ３〜１２
なので、動作室１９．〜２２が冷媒ガスを吸入側と吐出
側の容積比Ｖｉ／Ｖｏ−３〜１２とすることにより、使
用される冷媒および冷凍サイクルに適応させることがで
きる。つまり、圧縮が終了して冷凍サイクル中に吐出さ
れる冷媒ガスはほとんど圧力変動を生じることなくスム
ーズに吐出される。つまり、過剰圧縮および圧縮不足を
避けて適切な圧縮性能で冷媒ガスを圧縮できる。

以下、ピストンロータ１１の吸込口１０ｇ５端に位置す
る動作室１９の排除容積を規定する他の構造を説明する
。

まず、第４図および第５図に示される構造は、略円柱形
状に形成されており、吸込側端の動作室１９はピストン
ロータ１１の端部から軸方向に向かって上記ブレード１
５の下側を通って延長された吸込溝２３によって排除容
積が規定されている。

ここで、吸込溝２３は図中に鎖線ｔで示されるシリンダ
ー３との接点に平行に形成されており、この吸込溝２３
に沿って冷媒ガスが吸込まれる。この吸込溝２３の矢印
Ｒで示される回転方向の後縁部位置により、動作室１９
の容積が決定されている。これにより吐出口１０側端の
動作室２２の容積はブレード溝１４の螺旋ピッチにより
、設計の時点で決まっているが、要求される圧力比（Ｐ
＋／ＰＯ−３〜１２）に応じて、吸込側の動作室１９の
容積を吸込溝２３の位置を変えることで所定範囲内で自
在に設定できる。つまり、吸込溝２３の位置を変更する
ことで圧縮性能を変更できるので、製造時もしくは組立
時に仕様（要求性＃１１：）の異なる冷凍サイクルに適
応させることが容易であり、従来構造のコンプレッサー
には認められない性能可変性を有した流体圧縮機１を提
供できる。

また、第６図および第７図に示されるピストンロータ１
１によっても上述と同様の効果を得ることができる。上
記ピストンロータ１１のブレード１５によって形成され
る吸込側端の動作室１９の容積を規定するために、吸込
孔２４が穿設されている。この吸込孔２４は周面部から
径方向に向かって例えば中心まで穿設され、且つ端部側
から軸心方向に孔を穿設し、互いの孔を連結することで
形成されている。この吸込孔２４も吸込側に通じており
、ピストンロータ１１の回転方向Ｒにおける後縁部で動
作室の容積を規定している。そして、吸込孔２４の穿設
位置を変更することで、圧縮性能を変りすることができ
る。

Ｌ述したいずれのピストンロータ１１においても、ブレ
ード溝１４とブレード１５との開のクリアランスを以下
に説明するように形成することで、圧縮性能を向上させ
ることができる。

ピストンロータ１１の吸込口８側から吐出口１０側に向
かって螺旋ピッチが漸次小さくなるブレード溝１４は、
第８図に示される吐出側よりも第９図に示される吸込側
の方が螺旋のリード角βが大きくなり、ブレード１５が
径方向に突没移動するために必要とされる変形量が大き
くなる。これにともないブレード溝１４とブレード１５
との摩擦も大きくなり、上記吸込側のブレード１５が移
動不良を発生し、ガスリークの原因にもなっていた。

また、第１０図に示されるようにリード角βが大きな吸
込側において、さらに、ブレード？Ｒ１４の深さＩ２が
第９図に示されるｇｌよりも深く形成されることで、さ
らにブレード１５に要求される変形量が増大し、ブレー
ド１５の移動ミスが発生しやすくなっている。

このため、ブレード溝１４の螺旋形状のリード角βおよ
び深さＩｌｒ、Ｉ２に応じてブレード１５とのクリアラ
ンスを大きくすることで、接触抵抗を低減し、ブレード
１５の作動ミスを低減できる。

また、リード角βが大きいのは吸込側の低圧側なので、
クリアランスを適度に設けることでガスリークの発生を
従来同様におさえることができる。

なお、本発明は上記一実施例に限定されるものではない
。

〔発明の効果〕

吸込口側端の動作室の容積（Ｖ、＞と吐出口側端の動作
室の容積（、Ｖｏ）との容積比（Ｖ１／Ｖ、）を、３〜
頭３とすることにより、冷凍サイクルで冷媒ガスを圧縮
するために要求される吸込側の圧力Ｐ１と、吐出側の圧
力Ｐｏとの圧縮比（Ｐ１／Ｐａ）３〜１２に対応させ、
要求に応じた性能を持つ流体圧縮機を提供することがで
きる。

これにともない、効率の高い冷凍サイクルを構成するこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明におけるピストンロータの一例を支持軸
構造を除いて示す側面図、第２図は第１図中に示される
ピストンロータの正面図、第３〇−タビストンの構造を
支持軸構造を除いて示す側面図、第５図は第４図中にお
けるロータピストンの正面図、第６図は本発明における
ロータピストンの他の例を支持軸構造を除いて示す側面
図、第７図は第６図中に示されるピストンロータの正面
図、第８図はピストンロータの吐出側に形成され電ブレ
ード溝の形状を示す側面図、第９図はピストンロータの
吸込側のブレード溝の形状を示す側面図、第１０図は第
９図に示されるものよりさらに深いブレード溝を存する
ピストンロータを示す側面図、第１１図は本発明におけ
る流体圧縮機を示す側断面図、第１２図はシリンダーと
ピストンロータとの関係を示す側面図、第１３図はピス
トンロータの周面に形成される動作室を示す正断面図、
第１４図は圧縮不足の状態を示す冷媒ガス圧カー動作室
容積線図、第１５図は過料圧縮状態を示す冷媒ガス圧カ
ー動作室容積線図である。１・・・流体圧縮機、３・・・シリンダー、４・・・モ
ータ回転Ｔ、５・・・モータ固定子、８・・・吸込口、
１０・・・吐出口、１１・・・ピストンロータ、１４・
・・ブレード溝、１５・・・ブレード、１９・・・吸込
口側端の動作室、２２・・・吐出口側端の動作室。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第図第図第図第図第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

両端部が密閉容器内に密閉状態を保持して回転自在に支
持された中空円筒形状のシリンダーと、このシリンダー
の一端側に設けられた吸込口および他端側に設けられた
吐出口と、上記シリンダー内にこのシリンダーの回転の
中心に対して偏心して設けられ外周面の一部が上記シリ
ンダーの内周面に接してシリンダーと同一の各速度で回
転する円柱形状のピストンロータと、このピストンロー
タの周面に上記吸込側から吐出側に向かってピッチが漸
次小さくなる螺旋状に形成されたブレード溝と、このブ
レード溝にピストンロータの略径方向に突没可能に嵌め
込まれ上記シリンダーの内周面とピストンロータとの間
の空間を複数の動作室に区画し且つ吸込口側端の動作室
容積が吐出口側端の動作室容積の３〜１２倍になるよう
に設けられた螺旋状のブレードとを具備することを特徴
とする流体圧縮機。