JPH02201089A - 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、ロークリ式など各種
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世雑であり、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昌く圧縮効率が低い。

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１１図は従来のヘリ
カルブレード方式の流体圧ｗｉ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ｆ２
ｇにはそれぞれ吸込み口り及び吐出し日ｊが設けられて
いる。上記溝Ｃは吸込み口りから吐出し、口ｊに向かっ
て徐々にピッチが１火くなっている。

したがって、シリンダａ及び回転体すを８１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、」二足空間はシリンダ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、
上記溝Ｃのピッチが徐々に小さくなっていて、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フてい
るから、−ト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。

ところで、このような構造の圧縮機においては、吐出し
口ｊ側から吸込み口り側の方向に向けて被圧縮流体の圧
力差がブレードｄに作用し、よって回転体すにもスラス
ト力が働く。したがって、このスラスト力によって圧縮
機の損失を生じる。

そこで、このようなスラスト力による損失を少なくする
ために、回転体の吸込側の一端部と、この一端部を回転
自在に支持する軸受との間にスラストベアリングを介装
して、このベアリングでスラスト力を受けることが考え
られている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、以上のようにスラスト力を受けるのにスラスト
ベアリングを用いる構造では、そのボールとこれを支持
するリテーナとの間に存在する隙間によって、このベア
リングを原因とする大きな騒音を生じるという問題があ
った。

この発明の目的は、騒音の発生を抑制してスラスト力を
受けることが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３題を解決するためにこの発明は、吸込端側と吐出
端側とを有するシリンダ内に配置された回転体における
上記吸込端側の端部に、この回転体の軸直角方向に沿う
受圧面を設け、螺旋状のブレードが砲付けられる上記回
転体の大径部より細径をなして上記受圧面から突設され
た支軸部を支持する上記吸込端側の軸受と、上記受圧面
との間に圧力室を形成するとともに、圧縮された被圧縮
流体が上記吐出端側から吐出される密閉ケース内の圧力
を上記圧力室に導く連通路を、Ｌ記吸込端側の軸受に設
けたものである。

（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
、その圧縮動作が営まれると、ケース内には圧縮された
ガス等の１）ｆ縮流体がシリンダの吐出端側から吐出さ
れ、密閉ケース内は高圧となる。そして、この密閉ケー
ス内の圧力は連通路を通して圧力室に導かれ、この圧力
室をなしている回転体端部の受圧面に作用して、回転体
を吐出端側に向けて押す。つまり、密閉ケース内の圧力
が、回転体に働く吸込端方向へのスラスト力と反対の方
向に作用する。しｔ；がって、スラスト力を緩和できる
とともに、スラスト力を受けるために従来必要であった
スラストベアリングを省略でき、そのため低騒音化を図
ることができる。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を第１図乃至第９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３＠−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。

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８　ａ　ｓ
　９　ａ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】１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
ｊｌｌｅだけ第１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、このピストン１
１の大径部１１ａよりも細径な支軸部１２ａ、１２ｂが
それぞれ設けられ、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８　Ｃｓ　９　ｃに回転
自在に挿入支持されている。そして、シリンダ７の吸込
端側に位置されたピストン１１の一端部には、上記支軸
部１２ａが突設された受圧面１１ｂが形成されている。

この受圧面１１ｂはピストン１１の軸直角方向に沿って
設けられている。

そして、この受圧面１１ｂと支軸部１２ａを支持した吸
込端側の軸受８との間には圧力室２０が形成されている
。つまり、この実施例では圧力室２０を形成するために
、軸受８に凹部８ｄを設けている。圧力室２０はその中
心部に支軸８１２ａがＮ通して配置されているため、ド
ーナツ状をなしている。

圧力室２０は後述の作動室２２とは気密に仕切られてい
る。そのためのシール手段としてこの実施例の場合には
、第１，２図に示すように圧力室２０の外周側に、シー
ルリング３３と、このリング３３を受圧面１１ｂに押付
けるドーナツ状の板ばね３４を収納している。なお、こ
のようなシール１段はスラストベアリングに比較してか
なり安価であるが、シール手段としては上記板ばねに代
わるＯリングと、シールリング３３とで形成してもよく
、更にシール性をより向上させるために第１０図に示す
ようにシールリング３３の外周と圧力室２０の内周との
間にＯリング３５を介装してもよい。

さらに、吸込端側の軸受８には圧力室２０と密閉ケース
２内とを繋ぐ連通路３６が設けられている。この連通路
３６は、この実施例では連通パイプ３７を介して密閉ケ
ース２の内底部に蓄えられた潤滑オイル２９中に連通さ
れている。

第３図はシリンダ７とピストン１１とを８１対的に旋回
させるためのオルダム機構を示している。

この機構について説明すれば、シリンダ７に形成した段
差７ａ（第１図参照）と軸受９の先端面に突設された円
筒部９ｄとにより、軸方向の位置が規制された仕切り板
１３がシリンダ７内に圧入されている。この仕切り板１
３は方形孔１３ａを有し、またこの方形孔１３ｇの縁部
には段差を有している。そして、方、形孔１３ａには矩
形状のオルダムリング１４が、仕切り板１３と平行な市
内に第１のＸ方向に摺動可能に嵌入されている。このオ
ルダムリング１４は第２の方形孔１４ａを存している。

そして、ピストン１１のオルダムリング１４と対向する
支軸部１２ｂには、第２の方形孔１４ａ内を仕切り板１
３と平行な市内で、かつ第１の方向Ｘと垂直な第２の方
向ｙに摺動可能に、角柱部１５が形成されている。

このような機構により、ロータ６の回転はシリンダ７に
伝達された後、さらに仕切り板１３及びオルダムリング
１４を介してピストン１１に伝達される。この場合、オ
ルダムリング１４は仕切り板１３に対して第１の方向Ｘ
に往復運動し、ピストン１１はオルダムリング１４の往
復運動の方向とは垂直な第２の方向ｙに往復運動する。

したがって、ピストン１１は自転することなく、シリン
ダ７の内面に転接して相対的に旋回運動するものであり
、この場合シリンダ７とピストン１１の回転数は一致す
る。

上記ピストン１１の外周面にはそ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（形成されている
。満１９には螺旋状のブレード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１９の
幅寸法とほぼ一致しており、ブレード２１の谷部は溝１
９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」−
をスライドする。

−に記シリンダ７の内周面とピストン１１の外１４面と
の間の空間は、に記ブレード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
の接触部からっ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の吸込端側か
ら吐出端側へゆくにしたがって徐々に小さくなっている
。

」−Ｈビシリンダ７の吸込端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Ｎ通して
いる。この吸込孔２３の一端は支軸部１２ａを軸ｌｊ向
に貫通してピストン１１に設けた通路１１ｃを介してシ
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、シリンダ７の軸
受９側の端部には吐出孔２５が穿設されている。この吐
出孔２５はシリンダ７内と密閉ケース２内とを連通して
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ｗ４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同転駆動さ
れる。なお、シリンダ７およびピストン１１の回転方向
は第９図に示すように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との相対
的な旋回運動は、既に説明したオルダム機構におけるｘ
、ｙ方向に動き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。

」−２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。

このようにして圧縮要素４が作動されると、吸込チュー
ブ２４１通路１１ｃ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４図に示すよ
うに１番目の作動室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５図乃至第８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、シリンダ７の吐出端側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。

このようにして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、そ
の底部に蓄えられた潤滑オイル２９が加圧され、潤滑オ
イル２９は連通バイブ′３７および連通路３６を通して
圧力室２０に導かれる。このため、結局のところ、密閉
ケース２内の高い圧力が圧力室２０に作用して、ピスト
ン１１を吐出端側に向けて押圧する。このため、隣接し
た作動室２２間の圧力差によってピストン１１には吸込
端方向へのスラスト力が作用しているが、このスラスト
力は−に記圧力室２０の圧力によって緩和される。

以上のようにしてピストン１１が受ける吸込端方向への
スラスト力を密閉ケース２内の圧力で受けることができ
るから、上記スラスト力を受けるために従来必要であっ
たスラストベアリング不用とできる。このため、スラス
ト力による（Ｈ失を少なくできることは勿論のこと、こ
のスラスト受部における騒音を少なくできる。なお、シ
ールリング３３はピストン１１の受圧面１１ｂと摺接す
るが、この部分の摺接音はスラストベアリングを用いる
場合に比較して遥かに小さい。

しかも、この実施例の場合には圧力室２０に潤滑オイル
２９を導いているから、このオイル２９により摺接面を
潤滑して、摺動損失を極少とできる。また、この潤滑オ
イル２９は軸受８の軸受穴８ｃと支軸部１２ａとの間の
潤滑もなすものである。

また、既述のように逆止弁を省略できることから、圧縮
機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１．１７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。したがって、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も
ちろんである。

なお、上記一実施例では圧力室２０を形成するのに、軸
受８に四部８ｄを設けたが、それに代えてピストン１１
の受圧面１１ｂに四部を設けて実施してもよい。また、
連通バイブ３７を省略して圧力室２０には密閉ケース２
内の高い圧力を直接導くようにしてもよい。

［発明の効果］ 以−に述べたようにこの発明は、ヘリカルブシト１１式
の流体圧縮機において、吸込端側と吐出端側とをＨする
シリンダ内に配置された回転体の−に記吸込端側の端部
に受圧面を設け、この受圧面と」−２回転体の支軸部を
支持した上記吸込端側の軸受との間に圧力室を形成し、
この圧力室に圧縮された被圧縮流体が吐出される密閉ケ
ース内の圧力を導く連通路を、上記吸込端側の軸受に設
けたことにより、密閉ケース内の圧力で回転体に作用す
るスラスト力を受けて、低騒音化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

ノ 第１図乃至第９図はこの発明の一実施例を示し、第１図
は流体圧縮機全体の縦断面図、第２図は圧縮要素の吸込
端側部分の断面図、第３図はオルダム機構の構成を示す
分解斜視図、第４図乃至第８図は冷媒ガスの圧縮過程を
順次示した説明図、第９図は圧縮要素の側面図である。 第１０図は圧縮要素の吸込端側部分の他の実施態様を示
す断面図である。第１１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である。 ２・・・密閉ケース、３・・・電動要素（駆動手段）、
７・・・シリンダ、８・・・軸受、１１・・・ピストン
（回転体）　１１ａ・・・大径部、ｌｌｂ・・・受圧面
、１４・・・オルダムリング、１９・・・溝、２０・・
・圧力室、２１・・・ブレード、２２・・・作動室、３
６・・・連通路。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第 図 第 図 第 図 ソ 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 密閉ケースと、このケース内に設けられ吸込端側と吐出
   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、 上記吸込端側において上記回転体の端部にその軸直角方
   向に沿う受圧面を設け、上記ブレードが取付けられる上
   記回転体の大径部より細径をなして上記受圧面から突設
   された支軸部を支持する上記吸込端側の軸受と上記受圧
   面の間に圧力室を形成するとともに、上記吸込端側の軸
   受に上記密閉ケース内の圧力を上記圧力室に導く連通路
   を設けたことを特徴とする流体圧縮機。