JPH02201084A

JPH02201084A - 流体圧縮機

Info

Publication number: JPH02201084A
Application number: JP2109489A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Hattori; 仁司服部; Kanji Sakata; 坂田　寛二; Makoto Hayano; 早野　誠; Naoya Morozumi; 尚哉両角; Masayuki Okuda; 正幸奥田
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）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、ロータリ弐など各種
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品く圧縮効率が低い。

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１４図は従来の流体圧
縮機の圧縮要素の一部分を示す。

すなわち、圧縮Ｖｉ！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式をシリンダ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（一
方のみ図示）によって回転自在に支持されている。図示
しない一方の軸受には吸込孔が穿設され、他方の軸受ｆ
には吐出孔ｇが穿設されている。上記溝Ｃは吸込孔側か
ら吐出孔ｇ側に向かって徐々にピッチが狭くなっている
。そして、上記シリンダａと回転体すとの間の空間は上
記ブレードｄによって複数の作動室ｊに隔別されている
。

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、吸込孔からシリンダａと回転体すとの間
の空間の作動室ｊに吸込まれた冷媒ガスなどの流体は徐
々に圧縮され、吐出孔ｇから吐出されるようになってい
る。上記ブレードｄは、隣り合う作動室１間のシール性
を高めるため、シリンダａの内面に対して良好な密着性
が得られるよう比較的軟質な材料、たとえば四フッ化エ
チレン樹脂などで作られている。

このような構造の圧縮要素においては、吐出端側から吸
込側に沿う各作動室ｊ内の圧力をｐｏ、１’２、ｐ３ｓ
・・・とすると、ｐｌ＞Ｉ）２　＞１）３の関係となっ
ている。そのため、各作動室ｊを仕切るブレードｄは、
隣り合う作動室ｊの圧力差によって第１４図に示すよう
に吐出側から吸込側へ向かって倒れが生じることが避け
られない。そして、ブレードｄが倒れた状態で運転が継
続されると、ブレードｄの吸込側の側面が？Ｍ　Ｃのエ
ツジ部で擦られて異常摩耗が生じてＪｊｉ　ｌしたり、
ブレードｄが漬れて隣り合う作動室３間の気密が保てな
くなり、圧縮性能が低下するなどのことが生じる。

（発明が解決しようとする課題）上述のように従来の流体圧縮機では、ブレードが吸込側
に倒れ、異常摩耗が生じてＪｊｉ傷したり、隣り合う作
動室間の気密が保てなくなり、圧縮性能の低下を招くな
どのことがある。

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、ブレードの吸込側に位置する側面が
異常摩耗したり、ブレードが潰されて隣り合う作動室の
気密が保てなくなるなどのことがないようにした流体圧
縮機を提供することにある。

［発明の構成］（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、請求項１におい
ては、吸込端側と吐出端側とをＨ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−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段
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ｗ１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流体圧縮機に
おいて、上記ブレードには、このブレードの外周面に開
放したスリットを設ける。

また、請求項２においては、上記ブレードは、剛性の異
なる複数の部材を回転体の軸方向に接合固着して形成す
る。

（作用）こうすることによってこの発明は、請求項１の構成によれば、ブレードに設けられたスリッ
トによって、このブレードの厚さ方向のスリットよりも
吸込側に位置する部分が吸込側と吐出側との圧力差によ
って吸込側へ倒れるのを防止し、それによってブレード
の側面が溝のエツジ部で擦られて異常摩耗するのを防止
するようにした。

また、請求項２によれば、剛性の高い部材によってブレ
ードが吸込側と吐出側との差圧で倒れるのを防止し、剛
性の低い部材で隣合う作動室間のシールを確実に行なえ
るようにした。

（実施例）以下、この発明の一実施例を第１図乃至第１２図を参照
して説明する。第３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６１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。

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、
これら軸受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。すなわち、上記軸受８．９は上記シリ
ンダ７の一部が回転自在に嵌合したボス部８　ａ　ｓ　
９　ａと、これらボス部ｇａ、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。

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
＃ｅだけ第３図において下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
２　ａ　ｓ　１２　ｂが設けられ、これら支軸部１２　
ａ　ｓ　１２　ｂはそれぞれ上記軸受８．９に形成され
た軸受穴８ｃｓ　９ｃに回転自在に挿入支持されている
。

上記ピストン１１の一方の支軸部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５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ピン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】８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、第３図あるい
は第４図に示すようにピストン１１の軸方向に沿って螺
旋状の満１９が形成されている。

この満１９のピッチはこれら図面における右側から左側
、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。

上記溝１９には第１図乃至第４図とに示す四フッ化エチ
レン樹脂などの合成樹脂でつく〆られた螺旋状のブレー
ト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１３の幅；Ｔ法とほぼ一致しており
、ブレード２１の各部は溝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。また、ブレ
ード２１には、第１図と第２図に示すようにその厚さ方
向はぼ中央部分に、ブレード２１の外周面に開放したス
リット２０が形成されている。

上記スリット２０は、第２図に示すようにブレード２１
の高さ寸法をｆｉｌ、厚さ寸法をｗｌとしたときに、そ
の深さ６２寸法と、幅ｗ２寸法は、ｂ２＜２ｅ（ｅはシ
リンダ７とピストン１１との偏心量）、Ｗ２　＜ｌ／ａ　Ｗｔを満足する範囲に設定されている。また、上記スリット
２０によって上記ブレード２１は、その厚さ方向におい
て吸込側に位置する第１の舌片２１ａと、吐出側に位置
する第２の舌片２１ｂとに分けられている。

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［１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（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
３図に示すように吸込孔２３が軸方向にＪＡｔｆｉ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４Ｌ２５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３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７５２６の一端は螺旋状の溝１９の吐出ωり
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。３０通孔２７の他端には一
端を密閉ケース２の底部に位置させた導入管２８の他端
が接続されている。密閉ケース２の底部ｌこは潤滑オイ
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が導入管２８
、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。

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とのト■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２
１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（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：ｄ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、吸込チューブ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１０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
て螺旋状の満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、ピストン１１に形成された螺旋状の満１９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２１によって仕切られた作動室２２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
から吐出側へ移送する間に、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２２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
逆止弁を設けない場合でも、冷媒ガスを効率よく圧縮す
ることができる。

このように、冷媒ガスが圧縮されて吐出されると、シリ
ンダ７内の圧力は吸入側に位置する作動室２２から吐出
側に位置する作動室２２側へゆくにしたがって次第に高
くなる。そのため、ブレード２１には、第１２図に矢印
で示すようにピストン１１の溝１９から突出した部分に
吐出側から吸入側・＼向う力が作用する。しかしながら
、ブレード２１にはスリット２０が形成され、このスリ
ット２０には潤滑オイル２９や隣り合う一対の作動室２
２から冷媒ガスが入込むなどしてスリット２０内の圧力
は隣り合う一対の作動室２２の圧力のほぼ中間圧となっ
ている。そのため、ブレード２１の吐出側に位置する第
２の舌片２１ｂはスリット２０内に流入した潤滑オイル
２９や冷媒ガスなどの圧力によって吐出側へ倒れずらく
、しかし倒れるにしたがってスリット２０内の圧力が上
昇するから、そのことによっても、ブレード２１が大き
く倒れることがなくなる。

このように、ブレード２１の吐出側に位置する第２の舌
片２１ｂが倒れすらいと、吸込側に位置する第１の舌片
２１ａが吸込側に向かって倒れることがほとんどないか
ら、この第１の舌片２１ａの側面が満１９のエツジ部分
に強く擦られて異常摩耗することが防止される。そのた
め、隣り合う作動室２２間で冷媒ガスのリークが生じた
り、ブレード２１とシリンダ７との接触抵抗の増大を招
くなどのことがないから、圧縮効率が低下するというこ
ともない。

第１３図はこの発明のブレード２１の嚢形例を示す。す
なわち、このブレード２１は剛性の異なる第１の部材４
１と第２の部材４２とを厚さ方向に接合ｔＰＡ有して作
られている。このブレード２１の吸込側に位置する第１
の部材４１は吐出側に位置する第２の部材４２よりも剛
性の高い部＋４が用いられている。たとえば、上記第１
の部材４１は、四フッ化エチレン樹脂にガラス短繊維や
金属粉などを充填することによって剛性や耐摩耗性を高
めた材料で作られ、第２の部材４２は四フッ化エチレン
樹脂だけによって作られている。また、第２の部材４２
は第１の部材４１に比べて十分厚く設定されている。

このような構成のブレード２１を用いれば、吸込側と吐
出側との差圧によってブレード２１が第１３図に矢印で
示す方向の力を受けても、このブレード２１は第１の部
材４１の剛性によって倒れずらく、しかも剛性や耐摩耗
性の高い第１の部材４１が上記差圧によって溝１９の吸
込側の側面に押付けられても、上記溝１９のエツジ部な
どによって異常に摩耗させられるようなことがない。し
かし、比較的軟質な第２の部材４２は、シリンダ７の内
面との密着性が良好であるから、高いシール性か１！）
られる。したがって、これらのことにより、圧縮機１の
圧縮性能の低下を招くようなことがない。

なお、この実施例において、ブレード２１を形成する部
材は２つに限定されず、３つ以上の部材を接合固着して
形成するようにしてもよい。

Ｃ発明の効果Ｊ以上述べたように請求項１の発明によれば、ブレードの
厚さ方向はぼ中央部分にスリットを設けたことにより、
そのスリット内の圧力が隣り合う作動室の圧力のほぼ中
間の圧力になるから、ブレードの吸込側に位置する部分
が倒れずらく、しかもその部分が倒れるにつれてスリッ
ト内の圧力が上ゲ？するから、そのことによってもブレ
ードが大きく倒れるのを防止することができる。

また、請求項２の発明によれば、ブレードを複数の剛性
の異なる部材を厚さ方向に接合周行して構成したから、
剛性の高い部材によってブレードが吸込側へ倒れるのを
阻止することができ、しかも剛性の低い部材によって隣
り合う作動室間のシールを確実に行なうことができる。

したがって、請求項１．２の発明によれば、上記ブレー
ドが損傷するなどして隣り合う作動室間のシール状態が
損われ、圧縮機の運転効率の低下を招くというようなこ
とがない。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第１１図この発明の一実施例を示し、第１図
はブレードが装着されたピストンの斜視図、第２図はブ
レードの断面図、第３図は流体圧縮機全体の縦断面図、
第４図は圧縮要素の分解図、第５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６図
乃至第１０図は冷媒ガスの圧縮過程を順次示した説明図
、第１１図は圧縮要素の側面図、第１２図はブレードに
圧力が加わったときの状態の説明図、第１３図はこの発
明の他の実＆例を示すブレードの断面図、第１４図は従
来の圧縮要素の一部分の断面図である。３・・・電動要素、６・・・ロータ、７・・・シリンダ
、１１・・・ピストン（回転体）　　１５・・・オルダ
ムリング、１９・・・溝、２０・・・スリット、２１・
・・ブレード、２２・・・作動室、４１・・・第１の部
材、４２・・・第２の部材。第２図出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第図第図第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）吸込端側と吐出端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流体圧縮機にお
いて、上記ブレードには、このブレードの外周面に開放
したスリットが設けられていることを特徴とする流体圧
縮機。
（２）吸込端側と吐出端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流体圧縮機にお
いて、上記ブレードは、剛性の異なる複数の部材を上記
回転体の軸方向に接合固着して形成されていることを特
徴とする流体圧縮機。