JPH02201083A - 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） この発明はたとえば冷凍サイクルの冷媒ガスを圧縮する
流体圧縮機に係り、特にヘリカルブレード方式の流体圧
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式、ロータリ式など各種
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、回転力を圧縮機部に伝達するクランクシャフトな
どの駆動部や圧縮機部の構造が複雑であり、また部品点
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。

このような問題をなくすために、ヘリカルブレード方式
の流体圧縮機が考えられている。第１１図は従来の流体
圧縮機の圧縮要素を示す。すなわち、圧縮要素はシリン
ダａと、このシリンダａの内側に偏心（同図中ｅは偏心
量を示す）して配置され、シリンダａに対して相対的に
旋回運動（偏心回転運動）する回転体すと、この回転体
すの外周面に螺旋状に形成された溝Ｃに挿入されたブレ
ードｄとを備えている。すなわち、回転体すはその軸線
Ａをシリンダａの軸線Ｂに対して寸法ｅだけ偏心させて
いる。

上記シリンダａと回転体すの両端はそれぞれ軸受ｆ％　
ｊによって回転自在に支持されている。−方の軸受ｆに
は吸込孔ｇが穿設され、他方の軸受ｊには吐出孔りが穿
設されている。上記溝Ｃは吸込孔ｇ側から吐出孔り側に
向かって徐々にピッチが狭くなっている。そして、この
ような構成の圧縮要素は、シリンダａと回転体すとがこ
れらの軸ＩＢ、Ａを水平にして図中鎖線で示す密閉容器
ｉ内に配設されていた。

したがって、シリンダａおよび回転体すを相対的に旋回
運動させると、吸込孔ｇからシリンダａと回転体すとの
間の空間に吸込まれた冷媒ガスなどの流体が圧縮され、
吐出孔りから密閉容器ｉ内に吐出されるようになってい
る。

従来、このような構造の圧縮要素において、圧縮された
冷媒ガスが吐出孔りから密閉容器ｉ内に吐出されると、
密閉容器ｉ内の圧力が冷媒ガスの吐出圧によって上昇す
る。すると、密閉容器ｉ内において、シリンダａの吸込
端側の内部圧力は密閉容器ｉ内に吐出された冷媒ガスの
圧力に比べてかなり低いから、シリンダａの吸込端側と
この吸込端側を回転自在に支持した一方の軸受ｆとの隙
間からシリンダａ内に流入しやすく、それによって圧縮
損失が大きくなるとういことが生じる。

（発明が解決しようとする課題） 上述のように従来のヘリカルブレード方式の流体圧縮機
においては、密閉容器内に吐出された冷媒ガスが再びシ
リンダの吸込端側に流入するということがあったので、
それによって圧縮効率の低下を招くということがあった
。

この発明は上記事情にもとずきなされたもので、その目
的とするところは、密閉容器内に吐出された流体がシリ
ンダの吸込端側から再度シリンダ内へ流入するのを防止
することができるようにした流体圧縮機を提供すること
にある。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 上記課題を解決するためにこの発明は、吸込口および吐
出口を備えた密閉ケースと、吸込端側と吐出端側とを有
し、上記密閉ケース外から直接流体の吸込あるいは吐出
を行なう一端部を下にしその反対側の他端部を上にして
設けられたシリンダと、このシリンダの上端側と下端側
とをそれぞれ回転自在に支持した軸受と、上記密閉ケー
ス内に上記シリンダの下端面よりも高いレベルで収容さ
れた潤滑オイルと、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
旋回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、この溝に出入
自在に嵌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、上記回転体を上記シリンダに同期回転させ
上記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させる機構とを
具備する。

（作用） こうすることによってこの発明は、上記潤滑オイルによ
ってシリンダの吸込端側とこの端部を回転自在に支持し
た軸受との接合部分をシールし、密閉容器内に吐出され
た流体が上記潤滑オイルによって上記シリンダの吸込端
側からシリンダ内へ流入するのを阻止するようにしたこ
とにある。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を第１図乃至第１０図を参照
して説明する。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を示す。

この圧縮機１は軸線を第１図における上下方向である垂
直方向にして設置された密閉ケース２と、この密閉ケー
ス２の中にそれぞれ軸線を垂直にして配設された駆動手
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の内面の高さ方向中
途部に外周面が接合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。

上記圧縮要素４は、上記密閉ケース２内に軸線を垂直に
して配設されたシリンダ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の下端と上端は密閉ケース２の内部
下面と上面とにそれぞれ固定された下部軸受８と上部軸
受９により回転自在に支持されており、これら各軸受８
．９によってシリンダ７の両端は閉塞されている。すな
わち、各軸受８．９は上記シリンダ７の端部が回転自在
に嵌合したすべり軸受となるボス部８　ａ　Ｎ９ａと、
これらボス部８ａ、９ａよりも大径で上記密閉ケース２
の内面に固定された基部８ｂ。

９ｂとからなる。下部軸受８のボス部８ａの長さ寸法Ｌ
１は上部軸受９のボス部９ａの長さ寸法Ｌ２よりも十分
に長く設定されている。それによって、下部軸受８とシ
リンダ７とのシール性の向上を図っている。

上記シリンダ７の中には、シリンダ７の内径よりも小さ
な外径の円柱状の回転体としてのピストン１１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１
１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だけ第１図において左方に偏心して配設されており
、それによってピストン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。

上記ピストン１１の軸方向両端部にはそれぞれ支軸部１
２ａ、１２ｂが設けられ、これら支軸部１２ａ、１２ｂ
はそれぞれ上記各軸受８．９に形成された軸受穴８　ｃ
　ｓ　９　ｃに回転自在に挿入支持されている。

上記ピストン１１の下側の支軸部１２ａには断面正方形
状の角柱部１３が形成されている。この角柱部１３には
第４図に示すように矩形状の長孔１４が穿設されたオル
ダムリング１５が設けられている。つまり、角柱部１３
には、オルダムリング１５がその長孔１４の長手方向に
沿ってスライド自在に嵌合されている。上記オルダムリ
ング１５の外周面には、上記長孔１４の長手方向と直交
する径方向に一対のビン１６の一端部がそれぞれスライ
ド自在に嵌挿されている。これらビン１６の他端部は上
記シリンダ７の周壁に穿設された嵌合孔１７に嵌合固定
されている。

それによって、上記ピストン１１はシリンダ７に、この
シリンダ７の径方向に対して偏心自在に結合されている
。したがって、上記電動要素３に通電してシリンダ７と
ロータ６とが一体に回転駆動されると、シリンダ７の回
転力は上記オルダムリング１５を介してピストン１１に
伝達されるようになっている。なお、上記嵌合孔１７は
蓋部材１８によって気密に閉塞されている。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。

上記ピストン１１の外周面には、第１図乃至第３図に示
すようにピストン１１の軸方向に沿って螺旋状の溝１９
が形成されている。この溝１９のピッチは第１図におけ
る下端側から上端側、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。

上記溝１９には第２図と第３図とに示す螺旋状のブレー
ド２１が嵌め込まれている。このブレード２１の厚さ寸
法は上記螺旋状の溝１３０幅寸法とほぼ一致しており、
ブレード２１の各部は満１９に対してピストン１１のほ
ぼ径方向に進退自在となっている。上記ブレード２１の
外周面はシリンダ７の内周面に密着しており、その状態
でシリンダ７の内周面上をスライドする。

上記シリンダ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２１によって複数の作動室２２
に仕切られている。つまり、各作動室２２はブレード２
１の隣り合う２つの巻き間に形成されており、ブレード
２１に沿ってピストン１１とシリンダ７の内周面との接
触部からつぎ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２２の容積は、シリンダ７の吸込側から
吐出側へゆくにしたがって徐々に小さくなっている。

上記シリンダ７の吸込側に位置する一方の軸受８には第
１図に示すように吸込孔２３が軸方向に貫通している。

この吸込孔２３の一端はシリンダ７の内部に連通し、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。また、他方の軸受９には吐出孔２５が穿設されてい
る。この吐出孔２５の一端はシリンダ７内の吐出端側に
連通しており、他端は密閉ケース２の内部に開口してい
る。

上記ピストン１１には第１図に示すように油導入路２６
がその中心軸Ａに沿って穿設されている。

この油導入路２６の一端は螺旋状の溝１９の吐出側の底
部に連通し、他端は一方の軸受８に穿設された通孔２７
の一端に連通している。密閉ケース２の底部には潤滑オ
イル２９が蓄えられている。

したがって、密閉ケース２内の圧力が上昇すれば、上記
潤滑オイル２９が通孔２７および油導入路２６を通って
上記溝１９の底部とブレード２１との間の空間に導入さ
れる。上記潤滑オイル２９は下部軸受８の基部８ａと、
シリンダ７の下端面７ａとの接合部よりも高いレベルで
、しかも下部軸受８のボス部８ｂの上端面よりも低いレ
ベルで収容されている。したがって、シリンダ７の下端
面７ａと下部軸受８のボス部８ｂ外周面との接合部分は
上記潤滑オイル２９によって密閉容器１内の空間に対し
てシールされている。

さらに、上記ピストン１１の吸込側に位置する端部の外
周面には吸入溝３１が刻設されている。

この吸入溝３１はピストン１１の外周面に形成された螺
旋状の溝１９よりも深く形成されていて、その一端はピ
ストン１１の大径部１１ａの端面に開放され、他端はシ
リンダ７の吸入端側に位置する１番目の作動室２２に連
通ずる位置にある。それによって、吸込チューブ２４か
らシリンダ７内へ吸引された冷媒ガスは上記吸入溝３１
を通って上記１番目の作動室２２に途切れることなく確
実に導入されるようになっている。

なお、密閉ケース２には第１図に示すようにその内部と
外部とを連通させる吐出チューブ３２が接続されている
。

つぎに、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。シリンダ７
が回転すれば、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との相対的な旋回運
動は、ピストン１１の角柱部１３に設けられたオルダム
リング１５によって確保される。そして、ブレード２１
もピストン１１と一体的に回転する。

上記ブレード２１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２１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
に近付くにしたがって上記溝１９に押込まれ、また接触
部から離れるにしたがって上記溝１９から突出する方向
に移動する。

一方、圧縮要素４が作動されると、吸込チニーブ２４お
よび吸込孔２３を通してシリンダ７内に冷媒ガスが吸込
まれる。そして、第６図に示すように１番目の作動室２
２に吸込まれた冷媒ガスは、ここに閉込められた状態で
ピストン１１の回転にともなって第６図乃至第９図に示
すように吐出側の作動室２２へ順次移送される。そして
、移送されて圧縮された冷媒ガスは、吐出側の軸受９に
形成された吐出孔２５から密閉ケース２内の空間に吐出
され、吐出チューブ３２を通って冷凍サイクル中に戻さ
れる。

冷媒ガスが密閉ケース２内へ吐出され、この密閉ケース
２内の圧力が上昇すると、内部に蓄えられた潤滑オイル
２９が加圧され、潤滑オイル２９は油導入路２６を通っ
て螺旋状の溝１９の底とブレード２１との間の空間に導
入される。そのため、ブレード２１は油圧により上記溝
１９から押出される方向、つまりシリンダ７の内周面に
向かって常に押圧されている。したがって、ブレード２
１の外周面はシリンダ７の内周面に常に密着した状態に
保持される。このことから、作動室２２相互間のガスの
リークが防止される。

また、冷媒ガスが密閉容器１内に吐出されることによっ
てこの内部の圧力が上昇すると、冷媒ガスがシリンダ７
の吐出側に比べて低圧な吸込側の内周面と、この内周面
を回転自在に支持した下部軸受８のボス部８ａとの接合
部分を通ってシリンダ７内へ浸入する恐れがある。

しかしながら、上記シリンダ７の下端部は潤滑オイル２
つ内に位置し、それによってシリンダ７の吸込端側の下
端部と、下部軸受８のボス部８ａとの接合部分はシール
されている。したがって、密閉容器１内に吐出された冷
媒ガスの圧力が上昇しても、上記潤滑オイル２９によっ
て冷媒ガスがシリンダ７の下端部からシリンダ７内へ浸
入するのを確実に防止することができる。

また、潤滑オイル２９のレベルは下部軸受８のボス部８
ａの上端面よりも低く設定されているから、潤滑オイル
２９が冷媒ガスによって加圧されてボス部８ａとシリン
ダ７の下端部内面との間の隙間に浸入しても、その隙間
からシリンダ７内へ流出して吸込孔２３から吸引された
冷媒ガスと混合するようなことがない。

さらに、下部軸受８のボス部８ａを上部軸受９のボス部
９ａよりも十分に長くしたから、この下部軸受８のボス
部８ａによるシリンダ７の下端部のシールが確実となる
。

なお、この発明の実施例によれば、密閉ケース内に充満
するガスは高圧冷媒として説明したが、吐出チューブと
吸込チューブとの接続を逆にして、シリンダの吸込端側
と吐出端側を逆向きに配置する構成、すなわち密閉ケー
ス内の圧縮部が逆配置となり、密閉ケース内が低圧ガス
で充満される構成であってもよい。

［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明は、ヘリカルブレード方式の
流体圧縮機において、密閉容器内に軸線をほぼ垂直にし
てシリンダを配設し、このシリンダの上下端部をそれぞ
れ軸受によって回転自在に支持するとともに、上記密閉
容器内に、上記シリンダの下端面よりも高いレベルで潤
滑オイルを収容した。

したがって、この発明によれば、吸込端側となるシリン
ダの下端部の軸受部分が上記潤滑オイルによってシール
されることになるから、密閉ケース内が吐出流体によっ
て高圧になっても、その流体が上記シリンダの吸込端側
である下端側からシリンダ内へ流入するのを防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第１０図はこの発明の一実施例を示し、第１
図は流体圧縮機全体を示す縦断面図、第２図は圧縮要素
の分解図、第３図はピストンの斜視図、第４図はピスト
ンとシリンダとのオルダムリングによる結合部分の断面
図、第５図乃至第９図は冷媒ガスの圧縮過程を順次示し
た説明図、第１０図は圧縮要素の側面図、第１１図は従
来のヘリカルブレード方式の流体圧縮機の概略図である
。 ２・・・密閉ケース、３・・・電動要素、７・・・シリ
ンダ、１１・・・ピストン（回転体）、１５・・・オル
ダムリング、１９・・・溝、２１・・・ブレード、２２
・・・作動室、２９・・・潤滑オイル。 出願人代理人　弁理士　片圧　武彦 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸込口および吐出口を備えた密閉ケースと、吸込端側と
   吐出端側とを有し、上記密閉ケース外から直接流体の吸
   込あるいは吐出を行なう一端部を下にし反対側の他端部
   を上にして設けられたシリンダと、このシリンダの上端
   側と下端側とをそれぞれ回転自在に支持した軸受と、上
   記密閉ケース内に上記シリンダの下端面よりも高いレベ
   ルで収容された潤滑オイルと、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
   と相対的に旋回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
   の溝に出入自在に嵌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、上記回転体を上記シリンダに同
   期回転させ上記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させ
   る機構とを具備したことを特徴とする流体圧縮機。