JPH02201094A

JPH02201094A - 流体圧縮機

Info

Publication number: JPH02201094A
Application number: JP2110489A
Authority: JP
Inventors: Naoya Morozumi; 尚哉両角; Kanji Sakata; 坂田　寛二; Makoto Hayano; 早野　誠; Hitoshi Hattori; 仁司服部; Masayuki Okuda; 正幸奥田; Toshiharu Nagase; 永瀬　敏治; Hisanori Honma; 本間　久憲
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-01-31
Filing date: 1989-01-31
Publication date: 1990-08-09
Anticipated expiration: 2013-11-25
Also published as: JP2829020B2

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昌く圧縮効率が低い。

そして、このような問題を解消するためには各部品に寸
法精度や組立て精度を高める必要があり、そのための製
造コストが高くなる。さらに、従来の圧縮機はモータと
、このモータの回転を伝達する駆動部およびこの駆動部
によって駆動される圧縮機部とが直列に配置されていた
。そのため、圧縮機の回転軸方向の長さが長くなり、大
型化するということがあった。

また、米国特許２，４０１，１８９号明細書にはスクリ
ューポンプが示されている。このポンプによれば、スリ
ーブ内に円筒状の回転体が配設され、この回転体の外周
面には螺旋状の溝が形成さ回転体を回転駆動することに
より、回転体の外周面とスリーブの内周面との間におい
てブレードの隣接する２つの巻き間に閉込められた流体
をスリーブの一端側から他端側へ移送する。つまり、上
述のスクリューポンプは流体を一端側から他端側へ移送
するだけのものであり、流体を圧縮するという機能はも
っていない。

（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、その構造が複雑で
、軸方向の長さが長くなるばかりか、部品点数が大だっ
た。さらに、高圧側と低圧側との境界に設けられた逆止
弁からガスがリークすることがあり、圧縮効率が低かっ
た。また、螺旋状のブレードを巻装した回転体をスリー
ブの中に配置したタイプのスクリューポンプは単に流体
を移送するものであり、圧縮作用はなかった。

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、比較的簡単な構成によりシール性を
向上させて効率のよい圧縮ができるとともに、部品の製
造および組立てが容易で、しかも小形化することができ
る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、ステータとロー
タとからなる電動要素と、このＳＯ要索のロータに同心
的に保持された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する。

（作用）こうすることによってこの発明は、簡単な構成により作
動を円滑にし、シール性を向上させ、効率のよい圧縮が
できるようにし、さらに部品の製造および組立てが容易
にできるとともに小形化できるようにしたことにある。

（実施例）以下、この発明の一実施例を図面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。

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ビストン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
Ａｔｅ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の外周而の一部はシリン
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
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の外周而には、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１こよって、上＝己ピストン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７て、上記電動要素３に！！１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満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＝ｊ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
吐出側へゆくにしたがって徐々に小さくなっている。

上Ｊとシリンダ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７１１？Ｎオイ
ル２９が蓄えられている。したがって、密閉ダース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ｉＲ３１
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
へ吸引された冷奴ガスは上記吸入溝３１を通７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Ｘ　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ｉ″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
、唇でピストン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＋１！！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２】は油圧により
上記溝１９から押出されるノｊ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の内周面に常に密盾し
た状態に保持される、このことから、作動室２２柑互間
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。

さらに、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ｌＡ３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１ｊ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。

また、圧縮要素４のシリンダ７の外周面に電動要素３の
ロータ６を同心的に固定した。つまり、ロータ６の内部
にシリンダを嵌合保持したから、電動要素３と圧縮要素
３とを直列に接続する場合に比べて全体の軸方向の長さ
を大幅に短くすることができる。それによって、圧縮ａ
ｌｌの小形化を図ることができる。

なお、ピストン１１の材料は鉄系金属が有効であるが、
加工性や軽量化を重視すれば、アルミ含金や樹脂であっ
てもよい。

また、ピストン１１の溝加工は切削加工が一般的である
が、円板に断面長方形の切欠きを打抜き加工したものを
、その切欠きが螺旋状の溝を形成するように８１重ねる
ようにしてもよい。

［発明の効果〕以上述べたようにこの発明は、その外周に一端側から他
端側へ徐々にピッチが変化する螺旋状の溝をＨするとと
もに、この溝に螺旋状のブレードを出入自在に嵌込んだ
円柱状の回転体をシリンダ内に偏心させて配置し、上記
ブレードによってシリンダ内周面と回転体の外周囲との
間の空間を複数の作動室に区画するとともに、上記シリ
ンダを電動要素のロータに同心的に保持し、上記シリン
ダと回転体とを相灼的に回転させてシリンダの吸込側か
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
室へ順次移送しながら圧縮するようにした。

したがって、この発明によれば、簡単な構成により円滑
に作動することができ、またシール性、信頼性が向上し
、効率よく圧縮できるとともに、部品の製造および組立
てが容品で小形化が計れるなどの効果を有する。

【図面の簡単な説明】

図面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
図はピストンの斜現図、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１
０図は圧縮要素の側面図である。２・・・密閉ケース、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、２１・・・
ブレード、２２・・・作動室。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦１２ｂ第３図＠４図ｇ５図第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

ステータとロータとからなる電動要素と、この電動要素
のロータに同心的に保持された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
具備したことを特徴とする流体圧縮機。