JPH02201095A - 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次雑であり、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。

このような問題をなくすために、第１１図に示すような
ヘリカルブレード方式の流体圧縮機が考えられている。

すなわち、図中５１は密閉ケースを示し、この密閉ケー
ス５１の軸方向両端の内面にはそれぞれ支持体５２が設
けられている。これら支持体５２は基部５２ａと、この
基部５２ａに比べて小径なボス部５２ｂとから形成され
ているとともに、各支持体５２には軸受穴５２ｃが形成
されている。

一対の支持体５２のボス部５２ｂの外周而にはシリンダ
５３の軸ノｊ向両端部が回転自在に支１！ｆされている
。このシリンダ５２内には回転体５４がその軸線Ａをシ
リンダ５３の軸ｔ！ｉ１Ｂに対して偏心ｍｅで偏心させ
て収容されている。この回転体５４の軸方向両端には支
軸部５５が設けられ、これら支軸部５５は上記支持体５
２に形成された軸受穴５２ｃに回転自在に支持されてい
る。一方の支持体５２には吸込バイブ５６が接続された
吸込４Ｌ５７が穿設され、他方の支持体５２には吐出バ
イブ５８が接続された吐出孔５つが穿設されている。

上記回転体５４の外周面には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螺旋状の溝６１が形成され
、この溝６１にはブレード６２が回転体５４の径方向に
出入自在かつシリンダ５′うの内周面に外周而を密６゛
させて設けられている。

このブレード６２によって上記シリンダ５３内の空間は
複数の作動室６０に区画されている。

上記シリンダ５３の外周面にはモータ６３のロータ６４
が外嵌同定され、このロータ６４は」二足密閉ケース５
１に固定されたステータ６５内に収容されている。上記
シリンダ５３と回転体５４とは相２・１的に回転するよ
う図示しない機構で結合されている。

したがって、モータ６３に通電してロータ６４を回転駆
動し、シリンダ５３と回転体５４とを相対的に旋回させ
れば、吸込バイブ５６からシリンダ５３内の吸込側の作
動室６ｏに供給された冷媒ガスが徐々に圧縮されて吐出
バイブ５８がら吐出されようになでいる。

ところで、このような従来の流体圧縮機においては、製
作の容易化やシリンダ５３の回転のＩＴＪ滑化を図るた
めに、一対の支持体５２のボス部５２ｂの端面間のτｊ
法Ｚ１をシリンダ５３の軸方向の全長Ｚ２に比べて長く
設定している。すなわち、シリンダ５３は軸方向にガタ
のある状態で一対の支ｔＪ！体５２に回転自在に支持さ
れている。しかも、ロータ６４とステータ６５とはこれ
らの鉄心６４ａ、６５ａの端面を軸方向において一致さ
せて設けられている。

そのため、これらのことによって起動時、停止時あるい
は負荷に応じて運転条件を変化させた時などにロータ６
４が軸方向にハンチングを起こす。

すると、ロータ６４とともにシリンダ５３もハンチング
し、その軸方向の端面が支持体５２の基部５２ａの端面
に衝突してかじりゃ異常摩耗の発生を招くことがある。

（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、支持体に回転自在
に支持されたシリンダがロータとともに／％シンチング
、上記シリンダの端面が上記支持体に衝突してかじりや
異常摩耗を招く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１
丁−１的とするところは、比較的簡単な構成によりシリ
ダがロータとともにハンチングするのを防ｌＬできるよ
うにした流体圧縮機を提供することにある。

［発明の構成コ （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、ステツとロータ
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Ｈ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、この回転体と上記シリンダとの軸方向両
端部をそれぞれ回転自在に支持した支持体と、上記回転
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１１１４面をＧＴ　Ｌ、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、上記ロータの鉄心は上記ステータの鉄心にｉＪ　し
て軸方向一端側にずらして配設し、上記シリンダの軸方
向曲端側の端面に対向する部位にはスラスト軸受を設け
る。

（作用） こうすることによってこの発明は、ステータとロータと
のずれにより、起動時、停止時あるいは運転条１牛を変
えた時などに上記ロータが軸方向にスライドする方向を
設定し、そのスライド方向に位置するシリンダの端部を
スラスト軸受で受けるようにした。

（実施例） 以ド、この発明の一実施例を第１図乃至第１０図をり照
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Ａ３および圧縮要
１ｇ４とを備えている。上記電動要素３は、１＋：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Ｈ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
定された支持体としての軸受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８８　Ｎ　９　ａと、これらボス部３ａ、９ａよりも
大径で上記密閉ケース２の内面に固定された２１！ｉ部
８ｂ、９ｂとからなる。

上記一対の軸受８．９の基部８ａ、９ａの端部間の寸法
Ｚ、は、シリンダ７の軸方向の全長ｚ２に比べて短く設
定され、それによってシリンダ７は軸方向にスライド口
（Ｅとなっている。このシリンダ７のｆＩＩＩＪｊ向一
端側の端面と、一方の軸受８の基部８ａの端面との１１
４１には、たとえばころがり軸受などからなるスラスト
軸受ｌＯが設置ｙられている。つまり、スラスト軸受１
０は軸受８に設けられている。このスラスト軸受１０に
シリンダ７の軸方向一端側の端部が接合した状態におい
て、上記ロータ６の抜板を積層してなる鉄心６ａの端部
は、上記ステータ５の鉄心５ａの端面にえＩして第１図
にＤで示す寸法だけ上記シリンダ７の軸方向他端側にず
れるように位置決めされている。

上記シリンダ７の中には、シリンダ７の内径よりし小さ
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に々＝ｊ　
して距ｇｅだけ第１図において一ド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の内周面に接触している。

上Ｊ己ピストン１１の軸方向両端部にはそれぞれ支軸部
３２ｇ、　１２ｂが設けられ、これら支軸部１２ａ、１
２ｂはそれぞれ上記軸受８．９に形成された軸受穴８Ｃ
１９ｃ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］３
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】４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、上シ己ピストン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１
１に伝達されるようになっている。なお、上記嵌合孔１
７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−
・ｊ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１
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。

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、３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
２】に沿ってビス！・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ノｊ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（Ｌ２５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。

」二記ピストン１１には第１図に示すように補導入路２
６がその中心軸Ａに沿って穿設されている。

この補導入路２６の一端はｕＡ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２
７の一端に連通している。二〇通孔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
９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および補導入路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
周面には吸入溝３１が刻設されている。

二の吸入溝３１はピストン１１の外周面に１１３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？１ａ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２
４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番口の作動室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、ビストン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２】
もピストン１１と一体的に回転する。

上：己ブレード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１ｄ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［１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２
１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。

また、ロータ５の鉄心５ａをステータ６の鉄心６ａに対
して軸方向に寸法りだけずらしたので、電動要素３の始
動時、停止時あるいは負荷に応じて運転条件を変更した
時などに、上記ａ−夕６にはその鉄心６ａを第１図に矢
印で示すようにステータ５の鉄心５ａに対向する方向へ
移動させる力が発生する。それによって、上記ロータ６
と一体的に移動するシリンダ７の移動方向先端側の端面
は一方の軸受８に設けられたスラスト軸受１０に圧接す
るから、シリンダ７は円滑に回転し、その端面が一方の
軸受８の基部８ａの端面に対してかじりを生じたり、異
常な摩耗を生じるようなことが防止される◎ なお、スラスト軸受１０はころがり軸受に代わり、上記
シリンダ７の端面あるいは軸受８の基部８ａの端面の少
なくともいずれか一方に油溝を設けてすべり軸受として
もよい。

粁 ｉ南、この発明の実施例によれば、シリンダをロータに
嵌合保持した例について説明したが、ロータとシリンダ
とが同心的に配置された構成であればよく、柿々の配置
構成が考えられることは勿論言うまでもない。

［発明の効果］ 以上述べたようにこの発明は、ロータをステータに対し
て軸方向一端側にずらして配置し、始動時、停止時ある
いは運転条件を変えたｌｊ、νなどに上記ロータを軸方
向他端側に強制的に移動させるようにするとともに、上
記ロータと一体的に設けられたシリンダの軸方向他端側
には、上記シリンダの端面を受けるスラスト軸受を設け
た。

したがって、この発明によれば、始動時などにロータが
スライドしても、このロータと一体的に設けられたシリ
ンダの端面はスラスト軸受で受けられるから、このシリ
ンダの端面が支持部の端面に衝突してかじりや異常摩耗
が生じるのを防止することができる。

【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り（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図は冷奴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１１図は
従来の流体圧縮機の縦断面図である。 ２・・・ｉぢ閉ケース、３・・・電動要素、５・・ステ
ータ、５ａ、６ａ・・・鉄心、６・・・ロータ、７・・
・シリンダ、８．９・・・軸受（支持体）１０・・・ス
ラスト軸受、１１・・・ピストン（回転体）、１５・・
・オルダムリング、１つ・・・満、２１・・・ブレード
、２２・・・作動室。 出願人代理人　弁理士　鈴ル武Ｉ３ 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【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、この回転体と上記シリン
   ダとの軸方向両端部をそれぞれ回転自在に支持した支持
   体と、上記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、 上記ロータの鉄心は上記ステータの鉄心に対して軸方向
   一端側にずらして配設し、上記シリンダの軸方向他端側
   の端面に対向する部位にはスラスト軸受を設けたことを
   特徴とする流体圧縮機。