JPH02201082A - 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、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） 従来より流体圧縮機の方式には、レシプロ方式、ロータ
リ方式等、各種方式のものが知られている。しかし、こ
れらの流体圧縮機においては、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、その部品点数もきわめて多いものであ
った。さらに、このような従来の流体圧縮機では圧縮効
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に
逆止弁からのガスリークが起き易く圧縮効率が低いもの
であった。そして、このような問題を極力低減するため
には各部品の寸法精度や組立精度を高める必要があり、
これに伴って製造コストが高くなるという欠点があった
。

（発明が解決しようとする課題） 上述のように従来知られている流体圧縮機では、その構
造が複雑であり、部品点数が多かった。

さらに、高圧側と低圧側との境界に設けられた逆ＩＩ−
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。

このようなことから、本出願人に係る先願（特願昭６３
−１７０６９２号）のものが提案されている。これは密
閉ケース内に、吸込側と吐出側とを有するシリンダを配
設し、このシリンダ内にはそのシリンダの軸方向に沿う
とともに偏心して配置したピストン（回転体）を設け、
そのピストン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ピストンとを相対的に回転するよ
うにするとともに、上記回転体の外周には螺旋状の溝を
設け、さらに、この螺旋状の溝には出入自在に螺旋状の
ブレードを嵌め込んだものである。

そして、このブレードの外周面を上記シリンダの内周面
に密着させることによりそのブレードで上記シリンダの
内周面と上記ピストンの外周面との間の空間を複数の作
動室に区画しながら、上記シリンダと上記ピストンとを
相対的に回転させ、これによりシリンダの吸込側から作
動室に流体を取り込み、シリンダの吐出側へ作動室を順
次移送して流体を圧縮する圧縮部を構成している。

しかしながら、この方式において、上記圧縮動作時には
ピストンに強いスラスト力が加わるとともに、圧縮部が
単一であるため、効率が比較的低い。

そこで、同じシリンダとピストンからなる部分に圧縮部
を２つ組み込み、その各圧縮部で生じるスラスト力を均
衡させるとともに、その排除容積を増大して圧縮能力を
向上させるツイン方式の先願（特願昭６３−１７０６９
３号）のものも提案されている。

しかし、このツイン方式のものは高揚程の油ポンプを要
するばかりではなく、以下のような欠点がある。

まず、圧縮部の構造が複雑で加工性に難点があり、コス
ト高になる。また、構造が複雑になることから油の供給
構造が面倒であるとともにその油の供給を確実に行うこ
とが困難であるため、ガスリークによる性能低下が起り
易い。

本発明は上記課題に着目してなされたもので、その目的
とするところは、２つの圧縮部を構成するにも拘らず、
油ポンプ部を比較的簡単に構成できるとともに各潤滑部
へ油を確実に供給でき、潤滑性およびブレードのシール
性を向上させて効率の良い圧縮ができ、さらに、その部
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
するために本発明の流体圧縮機は、シリンダと、シリン
ダ内にシリンダの軸方向に沿うとともに周面の一部が上
記シリンダの内周面に接触する状態で偏心して配置され
かつ上記シリンダと相対的に回転可能な円柱状の回転体
と、この回転体の一端部と他端部のそれぞれの外周に形
成されるとともにその回転体の中間部まで互いに異なる
向きに傾斜した螺旋状の溝と、この谷溝にそれぞれ回転
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て上記シリンダ
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
ダと上記回転体を相対的に回転する駆動手段と、上記回
転体の一端部における溝とこれに嵌め込む一方のブレー
ドによって回転体の一端側から回転体の中間部まで構成
される第１の油ポンプ部と、この第１の油ポンプ部に上
記回転体の一端側から連通する油吸入路と、上記回転体
の中間部からその回転体の他端側まで上記回転体の内部
に形成され上記第１の油ポンプ部の一方端に一方端を連
通した油孔と、上記回転体の他端部における溝とこれに
嵌め込む他方のブレードによって回転体の他方端側から
回転体の中間部まで構成されかつ上記回転体の他方端側
に位置する一方端を上記油孔の他方端に連通した第２の
油ポンプ部とを具備して構成したものである。

このように回転体の各端部側にそれぞれ圧縮部を構成す
るとともに、これに対応してそのブレードとこれを嵌め
込む溝との間でそれぞれの油ポンプ部を構成し、さらに
、この各油ポンプを油孔で連通したから、各潤滑部へ油
を確実に供給でき、潤滑性およびブレードのシール性を
向上させて効率の良い圧縮作用を行なう。

（実施例） 図面は本発明の一実施例を示すものである。

第１図は冷凍サイクルに使用する冷媒ガスの圧縮に用い
る密閉型圧縮機１である。この圧縮機１は密閉ケース２
の中に、駆動手段としての電動要素３と圧縮要素４を縦
形に配置してなり、上記電動要素３は密閉ケース２の内
側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とからなり、後
述するような構成の圧縮要素４を駆動するようになって
いる。

上記圧縮要素４は垂直（縦形）に配置したシリンダ７を
有してなり、このシリンダ７の外周面と上記ロータ６が
同軸的に固定されている。シリンダ７の上下両端部分は
密閉ケース２の上下各内面に固定された上部軸受８と下
部軸受９に嵌着して回転自在に支持されている。また、
シリンダ７の上下両端部分はその各軸受８，９によって
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１０
が、シリンダ７の軸方向に沿って平行に配設されている
。このピストン１０は第２図および第３図で示すように
その中心軸Ａがシリンダ７の中心ｌｄｌ　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１０の外周
面の一部はシリンダ７の内周面に接触している。

このピストン１０の両端部は対応する上記各軸受８，９
に対してそれぞれ回転自在に支持されている。さらに、
第２図で示すように、ピストン７の一端部の外周には係
合溝１１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ビン１２がシリンダ７の
径方向に沿って相対的に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１２を介してピストン１０へ伝達される。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の内面に常に接触した状態で回転する。つまり、
同期して同数の回転を行なう。なお、シリンダ７とピス
トン１０との回転の伝達はオルダム継手等の伝達機構を
利用してもよい。

また、上記ピストン１０の上端部と下端部の外周面には
それぞれがピストン１０の上下各端からピストン１０の
中間中央部までの間に、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１３．１４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Ｍ線で
略して示すようにそれぞれピストン１０の上下各端から
中間中央部に向かって徐々に小さくなるように形成され
ている。そして、後述するように、シリンダ７の上端側
と下端側のそれぞれを吸込側とし、ピストン１０の中間
中央部分を両者の吐出側とする第１および第２の圧縮部
ａ、ｂを構成している。

さらに、上記溝１３．１４には第１図および第２図で縦
断して示すように螺旋状のブレード１５゜１６がそれぞ
れ別々に嵌め込まれている。そして、これらの各ブレー
ド１５．１６の厚さは上記両溝１３．１４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
（出入れ自在）になっている。また、各ブレード１５．
１６の外周面はシリンダ７の内周面に密着した状態で移
動するようになっている。これら各ブレード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に対
してそれぞれねじ込むことによりピストン１０に巻装さ
れている。

まｔ；、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の部分によって複
数の作動室１７・・・に仕切られている。

つまり、第１、第２の各圧縮部ａ、ｂを構成する各作動
室１７・・・は両ブレード１５．１６のそれぞれの隣合
う２つの巻き部間に形成されており、第３図で示すよう
にブレード１５．１６のそれぞれに沿つてピストン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、第１図および
第２図で示すように、これら各圧縮部ａ、ｂを構成する
各作動室１７・・・の容積はシリンダ７の両端側から中
間中央部側、すなわち、吸込側から吐出側に行くに従っ
て徐々に小さく変化するようになっている。

また、第１図および第２図で示すように、シリンダ７お
よびピストン１０の上端部分を支持する上部軸受８には
ピストン１０と同軸に吸込み口１８が付設され、これに
は冷凍サイクルの吸込チューブ１９が接続されている。

さらに、ピストン１０にはその中央に貫通する吸込み孔
２０が形成され、この吸込孔１９は上記吸込み口１８に
連通している。吸込み孔２０の下端はピストン１０の下
方へのスラスト力を受けるストッパ２１によって閉塞さ
れている。

さらに、この吸込み孔２０は第１の圧縮部ａの吸込み側
部分に対応した部分に形成された第１の供給口２２と第
２の圧縮部すの吸込み側部分に対応した部分に形成され
た第２の供給口２３に連通している。

また、下部軸受９には密閉ケース２内の底部に貯溜され
る油２４を吸い込むための第１の油取入れ孔９ａが形成
されている。この第１の油取入れ孔９ａの外端開口は上
記油２４の液中に浸漬している。第１の油取入れ孔９ａ
の内端はピストン１０の軸部外周面まで導びかれる。そ
して、油２４は後述する糸路により各潤滑部へ供給され
る。

すなわち、上記ピストン１０における第１の圧縮部ａに
おける溝１３とこれに嵌め込む一方のブレード１５によ
ってピストン１０の下端側からピストン１０の中間部ま
で構成される第１の油ポンプ部２５が設けられている。

この第１の油ポンプ部２５の下端（−万端）は第２の油
取入れ孔１９ａ、およびピストン１０の軸部外周面部分
の間隙（この部分に部分的に溝を形成してもよい。）を
通じて上記下部軸受９側の第１の取入れ孔９ａに通じて
いる。

また、上記ピストン１０における第２の圧縮部すにおけ
る溝１４とこれに嵌め込む他方のブレード１５によって
ピストン１０の中間部分から上端側までにおいて第２の
油ポンプ部２６が構成されている。さらに、ピストン１
０の上端部内には上端で開口する油孔２７が貫通して設
けられている。

この油孔２７の上端開口（他方端）は栓２８によって閉
塞されている。そして、この油孔２７の上端部分は側孔
２９を通じて第２の油ポンプ部２６の上端（−万端）に
連通している。また、油孔２７の下端（−万端）側は上
記第１の油ポンプ部２５の上端（他方端）に連通してい
る。

さらに、上記各圧縮部ａ、ｂの吐出側を形成するピスト
ン１０の中間中央部分に対応してシリンダ７には吐出孔
３１を設けることにより放出部を構成している。なお、
この吐出孔３１はロータ６とステータ５との間隙の空間
に開口している。そして、上記吐出孔３１は密閉ケース
２の内部を通じてその密閉ケース２の壁部に接続した吐
出チューブ３２に通じている。

次に、以上のような構成された圧縮機１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
が回転してこのロータ６と一体にシリンダ７が回転する
。これによって、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
のときにピストン１０とシリンダ７との相対的な回転運
動は上記駆動ビン１２と係合溝１１とからなる規制手段
によって確保され、ブレード１４とピストン１０は一体
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１
５．１６の各部分はピストン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に押し込まれ、また、接触部から離れるに従
って上記両溝１３．１４から飛出す方向に移動する。一
方、吸込チューブ１９、および吸込み孔２０を通してシ
リンダ７の両端側部分にある各供給口２２．２３からそ
れぞれの圧縮部ａ、ｂへ冷媒ガス（図示しない）が吸込
まれる。そして、吸込まれた各冷媒ガスは各圧縮部ａ、
ｂにおいて、ブレード１５゜１６のそれぞれの巻き部分
間の三日月状の各作動室１７に閉じ込められた状態で、
ピストン１０の回転に伴って中間中央部側、すなわち、
吐出側の作動室１７へ順次移送されて圧縮される。そし
て、ピストン１０の両端部から中間部へ移送されて圧縮
された各冷媒ガスはシリンダ７に形成された同じ吐出孔
３゛１を通過して密閉ケース２の内部空間に吐出され、
さらに、吐出チューブ３２を通して冷凍サイクルの中に
戻される。

一方、この圧縮動作に伴って、第１の圧縮部ａにおける
第１の油ポンプ部２５と第２の圧縮部すにおける第２の
油ポンプ部２６の吸込み作用と、密閉ケース２内のガス
圧力（吐出圧力）による加圧作用によって密閉ケース２
の底部に貯溜された油２４は第１の油取入れ孔９ａから
次の糸路を通じて各潤滑部へ供給される。すなわち、第
１の油取入れ孔９ａから取り込まれた油２４はピストン
１０の軸部外周面の隙間を通じてピストン１０の第２の
油取入れ孔１０ｇから第１の圧縮部ａにおける第１の油
ポンプ部２５、つまり、溝１３とこれに嵌め込むこれに
嵌め込まれるブレード１５の間の空間部内に入り込む。

そして、この部分に入り込んだ油２４はピストン１０の
中間中央部側へ進み、その第１の油ポンプ部２５の上端
から油孔２７へと流れ、この油孔２７から側孔２９を通
じて第２の圧縮部すにおける溝１４とこれに嵌め込む他
方のブレード１５の間で形成される第２の油ポンプ部２
６に流れ込む。そして、上記各圧縮部ａ、ｂの吐出側を
形成するピストン１０の中間中央部分から流れ出てこれ
に対応したシリンダ７の吐出孔３１から密閉ケース２内
に吐出する。つまり、圧縮ガスと同じく同じ位置から放
出する。

しかして、各圧縮部ａ、ｂへの潤滑用油２４の供給が、
各油ポンプ部２５．２６による油吸引作用によって行な
われるため、油の供給が確実に行なわれる。このため、
ガスリークの確実な防止が図れ、圧縮性能を確保できる
とともに、その信頼性を向上できる。また、油の供給構
造も比較的簡単で、その部品の製造、および組立が容易
である。

一方、このように構成された圧縮機１では、ピストン１
０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ことから、各ブレ
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。したがって
、冷媒ガスをシリンダ７の両端の吸込側から中央の吐出
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
で移送され、かつ圧縮されるため、圧縮機１の吐出側に
吐出弁を設けない場合でも、冷媒ガスを効率良く圧縮す
ることができる。

さらに、この方式では吐出弁を省略できることから、圧
縮機１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１の構成をより一層簡略
化することができ、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１５．１
６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、冷媒ガスをピストン１０の両端部側からシ
リンダ７の中央側へ吸い込み、ピストン１０の中間中央
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、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圧縮
効率を向上でき、高能力な圧縮機１とすることができる
。また、吸込用供給口２２．２３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
ら吸込みを行なっているから、シリンダ７やピストン１
０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１７間の圧力差が減少
し、作動室１７相互間のガスリーク量が低減して圧縮効
率が向上する。

ごの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、本発明はこれに限定されず、例えば、上
記両溝を１３．１４を等ピッチとしたり、２つの螺旋状
の溝１３．１．４のピッチをそれぞれピストン１０の中
間部から両端部へ徐々に小さく設定したりしてもよい。

後者の例では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。

また、本発明を適用する流体圧縮機は冷凍サイクルに使
用する場合に限らず、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。

つまり、シリンダと回転体とに複数の圧縮部を設けたか
ら、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。

さらに、各圧縮部への潤滑用油の供給が、各圧縮部に設
けた油ポンプ部の油吸引作用によって行なうため、遠心
力によって行なわれるものに比べても確実かつ効率的に
行なうことができる。また、油の供給が確実に行なわれ
るため、ガスリークの確実な防止が図れ、圧縮性能を確
保できるとともに、その信頼性を向上できる。また、油
の供給構造も比較的簡単で、その部品の製造、および組
立が容易な流体圧縮機を提供することができる。

【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の構成を概略的に示す縦断側
面図、第２図は圧縮機部の側断面図、第３図は第２図中
Ａ−Ａ線に沿う断面図である。 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゜１６・・・ブレード、１７・・・作動室、２
４・・・油、２５゜２６・・・油ポンプ部。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリンダと、シリンダ内にシリンダの軸方向に沿うとと
   もに周面の一部が上記シリンダの内周面に接触する状態
   で偏心して配置されかつ上記シリンダと相対的に回転可
   能な円柱状の回転体と、この回転体の一端部と他端部の
   それぞれの外周に形成されるとともにその回転体の中間
   部まで互いに異なる向きに傾斜した螺旋状の溝と、この
   各溝にそれぞれ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
   有して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を相対的に回転する
   駆動手段と、上記回転体の一端部における溝とこれに嵌
   め込む一方のブレードによって回転体の一端側から回転
   体の中間部まで構成される第１の油ポンプ部と、この第
   １の油ポンプ部に上記回転体の一端側から連通する油吸
   入路と、上記回転体の中間部からその回転体の他端側ま
   で上記回転体の内部に形成され上記第１の油ポンプ部の
   一方端に一方端を連通した油孔と、上記回転体の他端部
   における溝とこれに嵌め込む他方のブレードによって回
   転体の他方端側から回転体の中間部まで構成されかつ上
   記回転体の他方端側に位置する一方端を上記油孔の他方
   端に連通した第２の油ポンプ部とを具備したことを特徴
   とする流体圧縮機。