JPH02201085A - 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、吐出側に逆上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。

一方、上記のような問題がない流体圧縮機としてヘリカ
ルブレード方式のものが考えられている。

第１１図は従来のヘリカルブレード方式の流体圧縮機の
主要部であり、これはシリンダ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。）して配設され
、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。

上記回転体すは、その中心軸Ａをシリンダａの中心軸Ｂ
よりも下側に偏心させて配置されている。

上記ブレードｄはシリンダａに対する回転体すの旋回運
動に伴って上記溝Ｃ内を摺動して径方向に出入りする。

そして、シリンダａおよび回転体すの両端は軸受ｆ、ｇ
に回転自在に支持され、各軸受ｆ、ｇにはそれぞれ吸込
孔りおよび吐出孔ｊが設けられている。上記溝Ｃは吸込
孔りから吐出孔ｊに向かって徐々にピッチが狭くなって
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
させると、吸込孔ｆからシリンダａと回転体すとの間の
空間に吸込まれた流体としての冷媒ガスが圧縮される。

すなわち、上記空間はシリンダａに対する回転体すの旋
回運動に伴い、吐出孔ｊ側に移動されるが、上記溝Ｃの
ピッチが徐々に小さくなっているため、ブレードｄで仕
切られた上記空間の容積は次第に小さくなっている。し
たがって、上記空間に閉込められた冷媒ガスは徐々に圧
縮されて最終的に吐出孔ｊから吐出される。

このような従来構造の流体圧縮機におけるブレードｄは
、シリンダａと回転体すとの相対的な旋回運動にともな
って溝Ｃの深さ方向に往復動する。

しかし、回転体すの中心軸Ａはシリンダｂの中心軸Ｂに
対して下方に偏心しているから、ブレードｄが溝Ｃから
突出する空間は回転体すの中心軸Ａよりも上方にある。

したがって、ブレードｄは自重に抗して溝Ｃから突出す
ることになるから、円滑に突出しずらいということがあ
る。

また、′ｌ：！ｊＣに潤滑オイルを供給し、ブレードｄ
が溝Ｃから突出し易いようにしている。しかしながら、
ブレードｄが上述したごとく上方へ突出する構造である
と、溝Ｃのブレードｄが出入りする上側の部分に潤滑オ
イルが十分に供給されず、そのことによってもブレード
ｄが溝Ｃから円滑に突出しずらいということが生じる。

（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、回転体がシリンダ
よりも下方に偏心して配設され、上記回転体の溝に設け
られたブレードが上方へ突出する構造になっていたので
、ブレードが突出しずらい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、回転体の溝からブレードが突出し易
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、吸込端側と吐出
端側とを存するシリンダと、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、上記シリンダと
回転体とは軸線をほぼ水平にし、かつ上記回転体の軸線
を上記シリンダの軸線よりも上方に偏心させて配設する
。

（作用） こうすることによってこの発明は、回転体とシリンダと
の相対的な旋回運動によってブレードを上記回転体の溝
から下方に突出させるようにし、その突出が円滑に行わ
れるようにした。

（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は中心軸をほぼ水平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Ｈ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の端部が回転自在に嵌合したボス部８ａ、９ａ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。

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
Ｍｅだけ第１図において上方に偏心して配設されており
、それによってピストン１１の外周面の上方に位置する
一部はシリンダ７の内周面の上方に位置する部分に線接
触している。つまり、ピストン１１とシリンダ７とは、
これらの中心軸Ａ、Ｂを上記密閉ケース１の中心軸と同
様はぼ水平にして配設されている。

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
はそれぞれ上記軸受８．９に形成された軸受穴８ｃ、９
ｃに回転自在に挿入支持されている。

上記ピストン１１の一方の支軸部ｉ２ａ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
内面に線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のピッチはこれら図面に
おける左側から右側、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１３の幅寸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。

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、つまりピストン１１の中心軸Ａよりも下方に形
成された空間は、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。

各作動室２２はブレード２１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。この通孔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の底部には潤滑オイル２つ
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満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ｉ１ａ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
２１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溝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。

また、ピストン１１の中心軸Ａをシリンダ７の中心軸Ｂ
よりも上方へ偏心させたから、ピストン１１の外周面と
シリンダ７の内周面とはこれらの中心軸Ａ、Ｂよりも上
方で線接触し、作動室２２を形成するための空間がピス
トン１１の中心軸Ａよりも下方に形成される。そのため
、ブレード２１は上記空間において溝１９から下方へ突
出することになるから、ブレード２１の自重が突出方向
に作用してその突出が円滑に行われる。しかも、溝１９
のピストン１１の中心軸Ａよりも下側の部分には油導入
路２６からの潤滑オイル２つが流通し易いから、そのこ
とによってもブレード２１が溝１９から突出し易くなる
。

［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明は、回転体の外周に形成され
た螺旋状の溝に、ブレードを回転体の径方向に出入自在
に嵌込み、この回転体をシリンダ内に、その中心軸を上
記シリンダの中心軸よりも上方に偏心させて配設するよ
うにした。

したがって、この発明によれば、ブレードは回転体の中
心軸から下方に向かって突出することになり、そのとき
にブレードの自重はブレードが上記溝から突出する方向
に作用するから、その自重によってブレードが溝から突
出し易くなる。また、上記回転体の溝の中心軸よりも下
方の部分には上方の部分よりも潤滑オイルが流通し易い
から、そのことによっても上記ブレードが上記溝から突
出し易くなる。

【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１ｉ図は従来のヘリカ
ルブレード方式の圧縮機の要部の断面図である。 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。 出願人代理人　弁理士　片圧　武彦 第 図 第 図 第 図 弔 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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、 上記シリンダと回転体とは軸線をほぼ水平にし、かつ上
   記回転体の軸線を上記シリンダの軸線よりも上方に偏心
   させて配設されていることを特徴とする流体圧縮機。