JPH02201091A - 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ＩＱ　Ｉ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、この逆比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。

そして、このような問題を解消するためには各部品の寸
法精度や組ｑて精度を高める必要があるが、そうすると
製造コストが高くなる。

一方、Ｉ：記のような問題がない密閉形圧縮機として本
出願人は先に第１１図に示すヘリカルブレード方式のも
のを出願した。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る、これは、シリンダａと、
このシリンダａの内側に偏心（第１２図参照は偏心量を
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（第１２図参照）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
ｌ：ｆｌｉ１転自在に支持され、各軸受ｆ、Ｈ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
？７１ｊ　ｃは吸込み口りから吐出し口」に向かって徐
々にピッチが狭くなっている。

このピンチ変化にもとづき深さ方向に出入りするブレー
ドｄと回転体すとの摩擦力により、吸込端側におけるシ
リンダミノｊ向へのブレードｄの押し上げ力が小さくな
り、したがって吸込端側でブレードｄとシリンダａとの
間に隙間が発生し易くなる。そこで、このようなＧ［を
解決するために、ブレードｄの吸込側端は１巻以内の範
囲で螺旋ピッチを小さくして、シリンダａからブレード
ｄへの押し上げ力を垂直に受ける部分を設けて、吸込み
端側でブレード端の出入りをし易くしている。

このような構成において、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、吸込み口りからシリンダａ
と回転体すとの間の空Ｅ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、−に２謂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−１−記空間、つまり
段数の作動室の容積は吐出し口ｊ側に行くにつれて次第
に小さくなっている。したがって、ｌ：２空１８１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。

この圧縮動作において吸込側の１番目の作動室にへの被
圧縮流体の導入は、ブレードｄの吸込側端部とシリンダ
ａおよび回転体すによって形成される導入通路を通して
行われる。この時の作動室には、吸込側端における１巻
以上の範囲でピッチを狭めたブレードｄの符号ｄ２で示
される端部側部分を使用して形成している。このため、
作、動電ｋが２番１」の作動室ｇより体積が小さくなる
状態が発生し、吸込んだガスを膨張させる欠点がある。

したがって、圧縮のための入力増大を招く欠点がある。

（発明が解決しようとする課題） 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、ヘリカルブレード方式のものにあっ
て、被圧縮流体の膨張による損失を防止し効率を向上で
きる流体圧縮機をｊりることにある。

［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回
転体の吸込端側の端部外周に、この回転体の外周に設け
られ螺旋状のブレードが嵌込まれる螺旋状の溝を横切る
吸入溝を設け、この吸入溝を上記螺旋状の溝よりも凍く
形成して、上記シリンダと回転体との間に上記ブレード
で仕切って形成される作動室のうち、吸込端側の１番目
」の作動室のみに被圧縮流体を導入するようにしたもの
である。

（作　用） この発明の流体圧縮機において、回転体の端部外面に設
けた吸入溝は螺旋状の溝よりも深いから、螺旋状の溝に
ブレードが最大に埋没した状態においても、このブレー
ドによって吸入溝が塞がることがない。そして、吸入溝
は螺旋状の満を横切っているから、この吸入溝を通して
１番目の作動電は常に吸込側との連通した関係を維持す
る。

すなわち、１番目の作動室への被圧縮流体の導入通路を
常時確保できる。したがって、吸込側と連通した１番目
の作動室の実質的な容積を２番目以降の作動室の容積よ
りも大きく確保でき、それにより吸込んだ被圧縮流体の
膨張を防止できる。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を第１図から第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４１１１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。］二二本電動要素は、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ａして
いる。

第１，２図に示すように上記圧縮要素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は上工己シリンダ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に対して距Ｍｅだけ第１，２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。

に記ピストン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％　
９Ｃに回転自在に挿入支持されている。

１ユ記ピストン１１の一方の支軸部１２ａには第３．４
図に夫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１
５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、
」−足長孔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−ｌＩ：３にａ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、−１−２嵌
合孔１７は雄部材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。

［記ピストン１１の外周面には、第１，２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。

一ト：と溝１９には螺旋状をなすブレード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１１の略軸
直角方向に沿う平面内に設けられている。このような端
部処理によって、ブレード２１の満１９への出入りを容
易にして、ブレード２１とシリンダ７との間に隙間が発
生しないようにしである。さらに、ブレード２１の厚さ
寸法は上記螺旋状の満１９の幅寸法とほぼ一致しており
、ブレード２１の各部は？：Ｐ１１９に対してビストン
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
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、上記シリンダ７の吐出端側に位置する他方
の軸受９には第１図に示すように吐出孔２５が穿設され
ている。

この吐出孔２５の一端はシリンダ７の吐出端側に連通さ
れており、他端は密閉ケース２の内部に開口されている
。

」−紀ピストン１１には第１図に示すように油導入路２
６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
が一トｙ７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、第１図〜第３図に示すように螺旋状の溝１９
を横切って吸入溝３１が刻設されている。この吸入溝３
１は、螺旋状の満１９よりも深く形成されているととも
に、例えばピストン１１の軸方向に沿って形成されてい
て、その一端はピストン１１の大径Ｈ１１ａの端部に開
放されている。しかも、この実施例では吸込側にオルダ
ムリング１５を配設した関係により、このリング１５の
長孔１４と対向して（第１，４図か照）上シｄ一端は大
径部１１ａの端部に開放されている。

このような長孔１４と吸入溝３１の一端との位置関係に
より、長孔１４を冷媒ガスの通路として利用し、オルダ
ムリング１５が吸込まれる冷媒ガスのＪｌ！ｊ路抵抗と
なることを少なくしている。また、吸入溝３１の他端側
はシリンダ７の吸入端側に位置する１番目の作動室２２
のみに連通して開放されている。

以上の構゛成の吸入溝３１によって、吸込チューブ２４
からシリンダ７内へ吸引される冷媒ガスを、上記吸入溝
３１を通して上２１番口の作動室２２に途切れることな
く確実に導入させるようにしている。

また、吸入溝３１は第３図に示すように吸込端側のブレ
ード端２１ａからピストン１１の周方向にずれた位置に
おいて設けてあり、それによって１番目の作動室の軸方
向寸法が略最大になった部分に配置された吸入溝３１を
通して冷媒ガスを吸込んで、このガスを膨張させること
なく、より効率よく圧縮できるようにしである。

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か接続されている
。

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。なお、第１０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コ１
゛回り方向である。このような、ピストン】１とシリン
ダ７との相対的な旋回運動（回転偏心運動）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４盲（Ｈ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。

に記ブレード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Ｌ配溝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−ブ２
４および吸込孔２３を通った冷媒ガスがシリンダ７内に
吸込まれる。そして、この吸込みは途切れることなく連
続してなされる。

つまり、ピストン１１の端部外面に螺旋状の満１９を横
切って設けられている吸入溝３１は螺旋状の溝１９より
も深いから、ブレード２１が押込まれて溝１９に最大に
埋没した状態においても、このブレード２１によって吸
入溝３１が塞がれることがない。このため、１番目の作
動室２２と吸込端側空間（オルダムリング１５側の空間
）とは、吸入溝３１を通して常に連通した状態を維持で
きる。すなわち、１番目の作動室２２への冷媒ガスの導
入通路を上記吸入溝３１により常時確保できる。

したがって、シリンダ７とピストン１１との相対的な回
転運動によりピストン１１がシリンダ７内を１回旋回す
るたびに、ブレード２１の吸込側端部のブレード端２１
ａが完全に満１９内に埋没して、ブレード２１とシリン
ダ７およびピストン１１によって形成される導入通路の
入口が、シリンダ７の内周面で閉じられるにも拘らず、
上記吸入溝３１を通して吸込側１番目の作動室２２へ冷
媒ガスが常に導入される。

このため、後述の圧縮作動における冷媒ガスの膨張を防
止できる。つまり、吸入溝３１の連通により吸込側と連
通した１番目の作動室２２の実質的な容積を、２番目以
降の作動室２２の容積よりも常に大きく確保できるので
、それにより吸込んだ冷媒ガスの膨張を防止できるもの
である。したがって、圧縮のための入力の増大を抑制で
き、圧縮機の効率を向上できる。

そして、以上のようにして第５図に示すように１番口の
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６図乃至第
９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満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１−記ｌ力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。

そして、この圧縮機では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。したがって、圧縮機の構成をより
一層簡剛化することができ、部品点数の削減が１工能に
なることは勿論である。

なお、この発明においてシリンダ７とピストン１１とを
相対的に旋回させるオルダムリング部などの同期回転手
段は、吸込端側ではなく、吐出端側に配置してもよい。

このようにする場合には、吸込まれる被圧縮流体の通路
抵抗を更に減らすことができる。

【発明の効果］ 以上述べたようにこの発明は、シリンダ内に回転体を偏
心させるとともに内接させて設け、この回転体の外周に
一端綱から他端側へ徐々にピッチが変化する螺旋状の溝
を設けるとともに、この溝に螺旋状のブレードを出入自
在に嵌込んで、このブレードによりシリンダと回転体間
の空間を複数の作動室に区画し、シリンダと回転体とを
ＩＩ対的に旋回させて、シリンダの吸込端側から上記作
動室に流入した被圧縮流体をシリンダの吐出端側の作動
室へ順次移送しながら圧縮するようにしたヘリカルブレ
ード方式の流体圧縮機において、吸込端側に位置するピ
ストンの端部外周面に、螺旋状の溝を横切ってこの溝よ
りも深く形成されるとともに上記吸込端側に位置される
１番口の作動室のみに被圧縮流体を導入する尋人溝を設
けたから、被圧縮流体の膨張を防止でき、したがって、
効率を向−１−できる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第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図はブレードを取付けたピストンの斜視
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、第１２図は第１１図
で使用される回転体の断面図である。 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、２１・・・ブレード、２２・・・作
動室、３１・・・吸入溝、ｅ・・・偏心口。 出願人代理人　弁理士　片圧武彦 第４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
   て上記吸込端側に位置する上記回転体の端部外周面に、
   上記螺旋状の溝を横切ってこの溝よりも深く形成される
   とともに上記吸込端側に形成される１番目の作動室のみ
   に被圧縮流体を導入する吸入溝を設けたことを特徴とす
   る流体圧縮機。