JPH02201087A - 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ｔＩＩｉ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、ロータリ弐など各踵
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。

一方、上記のような問題がない密閉形圧縮機としてヘリ
カルブレード方式のものがある。第１５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、
回転体すの外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。ブレードｄは第１６図に示
すように少なくとも２巻以上でかつ不等ピッチの螺旋構
造をなす単一構造物からなり、これはシリンダａに対す
る回転体すの旋回運動に伴って、上記満Ｃ内を摺動して
その深さ方向に出入りする。

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
み口り及び吐出し口ｊが設けられている。上記溝Ｃは吸
込み６０ｈから吐出し口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及び回転体すを相対的に旋回運
動させると、吸込み口りからシリンダａと回転体すとの
間の空間に吸込まれたガスなどの被圧縮流体は圧縮され
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、吐出し口ｊ側に移動されるが、上記
？Ｆｉ　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、上記空間に入った被圧縮流体
は徐々に圧縮されて、最終的に吐出し口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伴って
溝Ｃの深さ方向に往復動じながら、それと同時にブレー
ドｄの各部両側面に作用する圧力の差によって、このシ
リンダａに対して上記溝Ｃに沿う螺旋方向の力を受ける
。そして、このような力によりブレードｄは上記螺旋方
向に沿って往復移動されるから、このような運動により
シリンダａとブレードｄと間に大きな７７７　＃　ＩＭ
失を生じる。

また、従来のブレードｄは少なくとも２巻以上の螺旋構
造をなしているから、これを回転体すの溝Ｃに嵌込む作
業が面倒であるとともに、このような２巻以上のブレー
ドｄは不等ピッチの螺旋構造であるために、その製造も
面倒であった。

（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
では、回転体に取付けられるブレードが少なくとも２巻
以上でかつ不等ピッチの螺旋構造をなしていることから
、ブレードとシリンダとの間に大きな摺動ＪＭ失を生じ
、また、組立て性及びブレードの製造性が良くないとい
う問題があった。

この発明の目的は、ブレードとシリンダとの摺動損失を
低減できるとともに、組立て性およびブレードの製造性
を向上できる流体圧縮機を得ることにある。

〔発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するためにこの発明は、シリンダ内にこ
の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の外周に
設けられた不等ピッチの螺旋状の溝に嵌込まれる螺旋状
のブレードを、複数の分割ブレードで形成するとともに
、隣接する分割ブレードの端部に夫々形成されたテーパ
面同志を上記回転体の軸方向に重ね合わせたものである
。

（作用） この発明のヘリカルブレード方式の流体圧縮機において
、シリンダと回転体との相対的な旋回運動（偏心回転運
動）に伴いブレードの各部両側面に作用する圧力差によ
って、ブレードがシリンダに対して上記溝に沿う螺旋方
向の力を受けることには変わりはない。しかし、ブレー
ドによって仕切られた各作動室の圧力は吸込端側から吐
出端側の作動室に行くにしたがって徐々に高くなってい
るから、各作動室がブレードに与える螺旋方向の力も各
作動室ごとに異なる。しかして、ブレードは各作動室を
仕切る分割ブレードで形成されているため、これら分割
ブレードに与えられる螺旋方向の移動力も異なる。つま
り、吸込端側の分割ブレード程与えられる螺旋方向の移
動力は小さく、逆に、吐出端側の分割ブレード程与えら
れる螺旋方向の移動力は大きい。このため、相対的には
吸込端側の分割ブレードの螺旋方向への移動距離が吐出
端側の分割ブレードの移動距離よりも小さくなる。その
結果、吐出端側の分割ブレードのテーパ端部は吸込端側
のブレードのテーパ端部と溝における吐出端側の側面と
の間に入込む。したがって、溝内において隣接する分割
ブレードのテーパ端部が互いにくさび作用を起こし、ブ
レード全体が螺旋方向に沿って動くことを抑制する。ま
た、分割ブレードの巻数は少ないから、これを回転体の
溝に対して容易に嵌込むことができるとともに、これら
分割ブレードの製造も容易にできる。

（実施例） 以丁、この発明の一実施例を第１図乃至第１】図を参照
して説明する。第７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とを有してい
る。

第１．７図に示すように上記圧縮要素４はシリンダ７を
何しており、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８８％　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８
ｂ、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。ピストン１１は
鉄系その他の材料からなり、これは、その中心軸Ａがシ
リンダ７の中心軸Ｂに灯して距１１ｉｅだけ第１，７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の内周面に線
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、１２
ｂはそれぞれ上記軸受８．９に形成された軸受穴８ｃ、
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には第５．６図
に大々示すように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６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１
６の一端部がそれぞれスライド自在に嵌挿されている。

これらピン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、土工己ピストン１１はシリンご〆７に、
このシリンダ７の径方向に対して偏心自７Ｅ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７，８図に夫々示す
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
ける右側から左側、つまりシリンダ７の吸込端側から吐
出端側に向かって徐々に小さく形成されている。

上２？Ｍ１９には全体として螺旋状をなすプレード２１
が嵌込まれている。このブレード２１は合成樹脂系その
他の材料製であって、その両端部はそれぞれピストン１
１の略輔直角方向に沿う平面内に設けられている。さら
に、ブレード２１の厚さ寸法は上記螺旋状の溝１９の幅
寸法とほぼ一致しており、ブレード２１の６部は溝１９
に対してピストン】１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。

そして、ブレード２１は第１，２図に示すように複数の
分割ブレード２１８〜２１ｃで形成されている。これら
分割ブレード２１ａ〜２１Ｃは、それ単独で後述する作
動室２２を少なくとも一つは形成できるできるように１
巻゛ト以上に巻かれるもので、この実施例は１巻半であ
る。しかも、隣接する各分割ブレード２１３〜２１ｃの
端部にはテーパ面２０が夫々形成されている。

各テーパ面２０は例えば略土周にわたって設けられ、か
つ、互いにピストン１１の軸方向に重ね合わされている
。つまり、隣接する各分割ブレード２１ａ〜２１ｃのテ
ーパ面２０は、第３図に示すように隣接する作動室２２
同志の関係において、高圧Ｐ２２部動室を仕切って設け
られた分割ブレードの上記テーパ面を有したテーパ端部
を上記高圧Ｐ２２部動室に臨ませて配置するとともに、
低圧Ｐ、側作動室を仕切って設けられた分割ブレードの
上記テーパ面２０を有したテーパ端部を上ご己低圧Ｐ、
側作動室に臨ませて配置することによって、互いにピス
トン１１の軸方向に重ね合わされている。

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
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の吸込端側に位置する一方の軸受８には
第７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７図に示すように補導入路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２つが導入管２８、通孔
２７および補導入路２６を通って上二己溝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の吸込端
側に位置する１１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７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に通電するとロータ６が回転し、この
ロータ６と一体にシリンダ７６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。なお、第１４図中矢印で示すようにシリンダ７お
よびピストン１１の回転方向は吸込端側から見て時計回
り方向である。このような、ピストン１１とシリンダ７
との参〇）１′１的な旋回運動（偏心回転運動）は、ピ
ストン１１の角柱部１３に設けられたオルダムリング１
５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。

以上のような圧縮要素４の作動により、吸込チューブ２
４および吸込孔２３を通してシリンダ７内に冷奴ガスが
吸込まれる。そして、第９図に示すように１番１：Ｊの
作動室２２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１０図乃至
第１３図に示すように吐出端側の作動室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
出端側の軸受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。

ところで、ピストン１１に形成された螺旋状の溝１９は
シリンダ７の吸込端側から吐出端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は吐出端側に向
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の吸込端側から吐出
端側へ移送する間に、この冷媒ガスを圧縮することがで
きる。また、冷奴ガスは作動室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
を設けることなく冷媒ガスを効率よく圧縮することがで
きる。

圧縮された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１．１面に向かって常に押圧される。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。

一方、圧縮要ｌＡ４の上記作動において、シリンダ７と
ピストン１１との相対的な旋回運動に伴うブレード２１
の外周面とシリンダ７の内周面との摩擦や隣接した作動
室２２の圧力差（第３．４図中ｐ、、ｐ２は隣接した作
動室のガス圧を示し、ＰｌくＦ２である。）によって、
ブレード２１はシリンダ７に対して上記溝１９に沿う螺
旋方向の力を受ける。

しかし、ブレード２１は各作動室２２を仕切る複数の分
割ブレード２１ａ〜２１ｃで形成されているため、これ
ら分割ブレード２１ａ〜２ＩＣに与えられる螺旋方向の
移動力（第３．４図中矢印Ｆ　ｌ　ｒ　　Ｆ２で示す。

）も異なる。このように螺旋方向の移動力ＦＩ＋　　Ｆ
２の差にもとづいて、第４図において吸込端側の分割ブ
レード（例えば符号２１ｂで示す分割ブレード）が、こ
れに与えられる螺旋方向Ｆ１の移動力によって動く移動
距離Δｘｂは小さく、吐出端側の分割ブレード（例えば
符号２１ｃで示す分割ブレード）が、これに与えられる
螺旋方向の移動力Ｆ２によって動く移動距離ΔＸＣは大
きくなる。

このような移動距離の差によって、吐出端側の分割ブレ
ード２１ｃのテーパ端部が吸込端側の分割ブレード２１
ｂのテーパ端部と溝１９における吐出端側の側面（第４
図中符号１９ａで示す）との間に入込む。それによって
、溝１９内において隣接する分割ブレード２１ｂ、２１
Ｃ同志がそのテーパ端部でくさび作用を起こす。なお、
このような作用は隣接する分割ブレード２１ａ、２１ｂ
との間においてもなされる。

したがって、ブレード２１仝体が溝を案内として螺旋方
向に沿って動くことが抑制され、ブレード２１全体はシ
リンダ７に対してほとんど１ｎ動することがなくなる。

このため、ブレード２１仝体とシリンダ７の摺動損失を
低減できるものであり、効率を向上させることができる
。

また、既述のようにブレード２１を！ｌｔ−構造の螺旋
ではなく、複数の分割ブレード２１ａ〜２１（で１１３
成した構成によれば、各分割プレート２１３〜２１Ｃの
巻数が少ないから、これらをピストン１１の満１９に対
して８品に嵌込むことができ、製造性を向上できる。そ
れだけでなく、これら分割ブレード２１ａ〜２１ｃの製
造も容易にできる。

なお、この圧縮機では逆止弁を省略できることから、圧
縮機の１＆成の簡略化および部品点数の削減を図るこる
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などを設ける必要
がない。しだがって、圧縮機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ことは勿論
である。

［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明は、シリンダとこれに内接し
て相対的に旋回運動する回転体の外周に設けた螺旋状の
溝に出入自在に嵌込まれる螺旋状のブレードを、複数の
分割ブレードから形成するとともに、隣接する分割ブレ
ードの端部に夫々形成されたテーパ面同志を上記回転体
の軸方向に重ね合わせたから、シリンダに対するブレー
ドの軸方向摺動を抑制して、これらの間でのＪｆｆ動１
ｉ失を低減できるとともに、ブレードを回転体の溝に嵌
込む作業を容易化でき、かつブレード自体の製造性も向
上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第１４図はこの発明の一丈施例を示し、第１
図は圧縮要素の断面図、第２図はブレードを分解して示
す側面図、第３図は圧縮要素の一部を拡大して示す断面
図、第４図は分割ブレード同志の接合部における作用を
示す説明図、第５図はブレードを取付けたピストンの斜
視図、第６図はピストンとシリンダとのオルダムリング
にょる結０部分の断面図、第７図は流体圧縮機全体を示
す縦断面図、第８図は圧縮要素の分解図、第９図乃至第
１３図は冷媒ガスの圧縮過程を順次示した説明図、第１
４図は圧縮要素の側面図；ユ＝ヰである。 第１５図は従来のヘリカルブレード方式の圧縮機におけ
る圧縮要素の断面図、第１６図は第１５図に示した圧縮
要素に使用されているブレードの側面図である。 ３・・・電動要素（駆動手段）、７・・・シリンダ、１
１・・・ピストン（回転体）　　１５・・・オルダムリ
ング、１９・・・溝、２０・・・テーパ面、２１・・・
ブレード、２１ａ〜２１ｃ・・・分割ブレード、２２・
・・作動室。 第３図 出願人代理人　弁理士　片圧武彦 第４図 第 図 四 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【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上記シリンダの吐出端側の作
   動室へ順次移送する機構とを具備した流体圧縮機におい
   て、上記ブレードを複数の分割ブレードで形成するとと
   もに、隣接する分割ブレードの端部に夫々形成されたテ
   ーパ面同志を上記回転体の軸方向に重ね合わせたことを
   特徴とする流体圧縮機。