JPH0364689A - コンプレッサー - 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） この発明は例えば冷凍サイクルの冷媒ガスなどを圧縮す
るコンプレッサーに係り、特にヘリカルブレード方式の
コンプレッサーに関する。

（従来の技術） 空気調和装置、冷蔵庫などの冷凍サイクルに用いられる
コンプレッサーには、一般に往復動ピストンを用いたレ
シプロ式、円板状のピストンをシリンダ内において偏心
回転させるロータリ式などが使用されている。

ところが、こうした方式のコンプレッサーは、いずれも
圧縮機部の構造が複雑で、また部品点数が多い難点をも
つ。

そこで、近時、ヘリカルブレード式と称されるコンプレ
ッサーが提案されている。これは、一端側を吸込側、他
端側を吐出側とした円筒状のシリンダーと、外周面に螺
旋状のブレードを設けた円柱状のピストンとを組合わせ
て、圧縮機部を構成したものである。

具体的には、ピストンは外周面に吸込側から吐出側にい
くにしたがってピッチが小さくなる溝部が設けられ、こ
の溝部にシリンダーの内径に応じた外径をもつ螺旋状の
ブレードを出入り自在に嵌挿しである。このピストンを
シリンダー内に挿通して、ブレードがシリンダーの内周
面と接するように配置するとともに、一部外周面がシリ
ンダーの内周面と接するようにピストン全体をシリンダ
ーの軸心から偏心した位置に配置する。そして、軸受部
でシリンダーの両端部を軸心を中心として回動自在に支
持する。またピストンの両端を同じ軸受部を用い回転自
在に支持して、ピストンをシリンダーに対して旋回運動
（偏心回転運動）できるようにする。そして、さらピス
トンとシリンダーとの間に、ピストンをシリンダの回転
と同期的に自転させるオルダム機構を設けている。

こうしたヘリカルブレード式のコンプレッサーは、シリ
ンダーを回転駆動させることにより、シリンダーは軸心
を中心として正回転する。またピストンは、シリンダー
の内周面に接触した状態を維持しながら、シリンダーの
軸心の回りを旋回するとともに、シリンダーの回転と同
期しながら自転運動していく。すると、ブレードによっ
て仕切られたシリンダー内の三日月状の圧縮室の容積が
連続的に縮小方向に変化していく。これにより、シリン
ダーの吸込側から冷媒ガスが吸い込まれる。

そして、シリンダーの吐出側に移る間でこの冷媒が圧縮
され、その後、吐出側から圧縮した冷媒ガスが吐出され
る。

ところで、従来、このコンプレッサーのオルダム機構に
は、ピストンの片側の主軸受側あるいはその反対側の副
軸受側にオルダムリングを設けて、ピストン、シリンダ
ーの両者を当該軸心とは直交する２方向で移動自在に連
結するようにした構造が用いられている。具体的には、
例えばオルダムリングの中央をピストン端に、継手など
で直交する１方向に対して移動自在に嵌挿し、オルダム
リングの外周部をシリンダ一端にピン構造などで、もう
１方向に対して摺動自在に装着することが行われている
。

（発明が解決しようとする：ｌｆ） ところが、こうしたピストンの運動を所定に規制する構
造は、オリダムリングがピストンの主軸受側あるいは副
軸受側に設けられるために、偏心回転するピストンにね
じれが起きやすい。

詳しくは、シリンダーからオルダムリングを介してピス
トンに伝達され、ピストンをシリンダーに対し相対的に
旋回運動させるように制御する力の動きを見ると、核力
は、最初、オルダムリングが有るピストンの片側に伝え
られていく。その後、その力はオルダムリングが無いピ
ストンのもう片側に伝えられていく。つまり、ピストン
では両側において運動のずれが生じ、これがピストンの
ねじれを発生させていく。

こうした運動のずれは、ピストンとシリンダとの間に不
要な隙間の発生をきたす。このため、ブレードで形成さ
れた各作動室のガス漏れを誘い、圧縮効率を低下させる
不都合があった。

この発明はこのような事情に着目してなされたもので、
その目的とするところは、旋回側部品の両端側における
運動のずれを防ぐことができるコンプレッサーを提供す
ることにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記問題点を達成するために、この発明のコンプレッサ
ーは、ピストンとシリンダーとの両端側にオルダム機構
を設けた。

（作　用） この発明のコンプレッサーによると、動力入力側となる
シリンダーあるいはピストンが動力を受けて回転すると
、その回転がオルダム機構を介して、従動側の旋回部品
となるピストンあるいはシリンダーに伝達され、当該従
動側を所定の関係で自転させ、圧縮に必要な施回運動を
成立させていく。

ここで、オルダム機構はピストンとシリンダとの両端側
に設けられている。

このことは、上記圧縮運転中は、従動側となるシリンダ
ーあるいはピストンの両側には同時に旋同運動する制御
する力が伝達されていくことになる。つまり、旋回側部
品に対しては、ねじれが起きないように回転が伝達され
ていく。

それ故、旋回部品の両端側における運動のずれをなくす
ことができ、同部品のねじれによる圧縮効率の低下を防
ぐ。

（実施例） 以下、この発明を第１図ないし第１０図に示す一実施例
にもとづいて説明する。第１図は例えば冷凍サイクルに
使用する冷媒ガス用の密閉形のコンプレッー１を示す。

このコンプレッサー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機部３およ
び圧縮機部４とを備えている。上記電動機部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。

上記圧縮機部４は筒状のシリンダー７を有しており、こ
のシリンダー７の外周面に上記ロータ６が同軸的に固定
され、シリンダー７側を原動側にしている。そして、シ
リンダー７の両端は密閉ケース２の内面に固定された軸
受部８．９により回転自在に支持されており、これら軸
受部８．９によってシリンダー７の両端は気密的に閉塞
されている。すなわち、上記軸受部８．９は上記シリン
ダー７の端部が回転自在に嵌合したボス部８　ａ　ｓ９
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。

上記シリンダー７の中には、シリンダー７の内径よりも
小さな外径に形成された、従動側となる円柱状の回転体
としてのピストン１１がシリンダー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がシリンダー７の中心軸Ｂ
に対して距離ｅ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
はシリンダー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、１２ｂ
はそれぞれ上記軸受部８．９に形成された軸受穴８Ｃｓ
９ｃに回転自在に挿入支持されている。

上記ピストン１１の両方の支軸部１２ａ。

１２ｂには第２図、第３図および第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。これら
各円柱部１３．１３は第３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、各円柱部１３．１３には、オルダムリング１
５が、それぞれその長孔１４の長手方向に沿ってスライ
ド自在に嵌合されている。また各オルダムリング１５゜
１５の外周面には、上記長孔１４の長手方向と直交する
径方向に一対のピン１６．１６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１６．１６の他
端部は上記シリンダー７の周壁に穿設された嵌合孔１７
，１７に嵌合固定され、ピストン１１とシリンダー７と
の両端側にそれぞれオルダム機構を構成している。

つまり、これらオルダム機構によって、上記ピストン１
１はシリンダー７に、このシリンダー７の径方向に対し
て偏心自在に結合される。そして、オルダム機構により
、上記電動機部３に通電してシリンダー７とロータ６と
が一体に回転駆動すると、シリンダー７の回転力は上記
２つのオルダムリング１５．１５を介してピストン１１
の両端部に伝達されるようになっている。すなわち、ピ
ストン１１はシリンダー７の中でその一部がシリンダー
７の内面に接触した状態で内転するようになっており、
オルダムリング１５．１５による回転伝達にて、ピスト
ン１１をシリンダー７の回転に同期させながら自転させ
るようにしている。

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。

上記ピストン１１の外周面には、第１図、第２図および
第４図に各々示すようにピストン１１の軸方向１と沿っ
て螺旋状の溝１９が形成されている。

この溝１つのピッチはこれら図面における右側から左側
、つまりシリンダー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。この溝１９の全長は次
ぎに述べるブレード２１の全長よりも大きくしてあり、
それによって、ピストン１１をシリンダー７に組込んだ
状態において、１１９の端とブレード２１の端との間に
第２図中Ｇで示す遊びを設けている。

遊びＧはピストン１１に対するブレード２１の旋回運動
を許すためのもので、そのために第２図中両側の遊びＧ
を合わせた合計寸法を、ピストン１１のシリンダー７に
対する偏心量ｅの略２倍以上としである。なお、ここに
略２倍以上とは例えばブレード２１が熱膨張等の影響に
より正確に２倍とはならず、遊びＧが偏心１ｉｋｅの２
倍以下になることがある。このような点を考慮して略２
倍以上としている。

上記１Ｉｔ１９には第１図、第２図、および第４図に夫
々示す螺旋状のブレード２１が嵌込まれている。ブレー
ド２１は合成樹脂系その他の材料がらなり、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
あるとともに、第２図に示すように上記遊びＧに臨んで
いる。なお、ブレード２１は溝１９に挿着時一端側に偏
って設けてもよい。さらに、ブレード２１の厚さ寸法は
上記螺旋状の溝１つの幅寸性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
面はシリンダー７の内周面に密着しており、その状態で
シリンダー７の内周面上をスライドする。

上記シリンダー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２
２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とシリンダー７の内周面
との接触部からつぎの接触部まで延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、シリンダー
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。

上記シリンダー７の吸込側に位置する一方の軸受部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の一端はシリンダー７の内部に連通
し、他端には冷凍サイクル回路につながる吸込チューブ
２４が接続されている。また、他方の軸受部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
ンダー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、他端は一方の軸受部８に穿設された通孔２
７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
リンダー７の吸込端側に装置する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からシリンダー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が接続されていて
、密閉ケース２内に吐出された冷媒ガスを冷凍サイクル
吋路の吐出できるようにしている。

つぎに、以上のように構成されたコンプレッサーの動作
について説明する。

まず、電動機部３に通電するとロータ６が回転し、この
ロータ６と一体にシリンダー７も回転する。シリンダー
７が回転すると、ピストン１１はその外周面の一部がシ
リンダー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ピストン１１および
シリンダー７の回転方向は吸込端側から見てそれぞれ時
計回り方向である。このような、ピストン１１とシリン
ダー７との相対的な旋回運動（偏心回転運動）は、ピス
トン１１の両側のオルダムリング１５によって確保され
る。

すなわち、オルダム１５は、スライド自在なビン１６．
１６によってピストン１１およびシリンダー７の軸心と
直交する２方向のうちの１方向の動きを許容し、長孔１
４と角柱部１３とのスライド自在な嵌合によってもう１
方向の動きを許容して、ピストン１１とシリンダー７と
を連結している。このことは、ピストン１１の旋回動を
許すことになる。しかるに、ピストン１１はシリンダー
７の内周面と一部接触した状態を保ち、かつシリンダー
７の回転と同期して自転運動しながらシリンダー７の中
心軸Ｂの回りを旋回していくことになる。

一方、上記ブレード２１は、溝１９の底部に導入された
油導入路２６からの潤滑オイルによる圧力でブレード２
１の外周面がシリンダー７の内周面に押え付けられてい
る。このため、シリンダー７とブレード２１との摩擦力
がブレード２１とピストン１１との摩擦力に打勝つ。し
かるに、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し、ブレード２１の各部は、ピ
ストン１１の外周面とシリンダー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１つから突出する方向
に移動していく。

こうした圧縮機部４の動きにより、吸込チューブ２４お
よび吸込孔２３を通してシリンダー７内に冷媒ガスが吸
込まれていく。そして、第５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の回転に伴って第６図ないし第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
回路に吐出されていく。

こうした圧縮運転中、従動側となるピストン１１の旋回
運動が両端側でずれを起こすことが懸念される。

ここで、原動側となるシリンダー７から従動側のピスト
ン１１には、それぞれ両側のオルダムリング１５．１５
を介して、ピストン１１を所定に旋回させる力が伝達さ
れる。

つまり、上記圧縮運転中は、ピストン１１の両側には同
時に旋回運動を制御する力が伝達されていく。このこと
は、旋回部品側の両端における運動のずれはない。

したがって、ピストン１１（旋回部品）のねじれをよる
ピストン１１とシリンダー７との不要な隙間の発生を防
ぐことができ、作動室相互間の冷媒ガスの漏れを防止し
て、圧縮効率を高めることができる。

なお、上述した一実施例では、オルダムリングを用いた
オルダム機構を採用したが、その他の構造のオルダム機
構、例えば内接ギヤを用いた構造等のオルダム機構を用
いても、同様な効果を奏するものである。

また、一実施例ではシリンダーを、軸心を中心として回
転させ、ピストンをそれに対して旋回させるようにした
コンプレッサーにこの発明を適用したが、その逆にピス
トンを、軸心を中心として回転させ、シリンダーを旋回
させるようにしたヘリカルブレード式のコンプレッサー
にこの発明を適用してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、圧縮運転中、従
動側となるシリンダーあるいはピストンの両側に、同時
に旋回運動する制御する力を伝達することができる。

したがって、旋回部品の両端側におｊｆる運動のずれを
なくすことができ、同部品のねじれによる圧縮効率の低
下を防ぐ。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第１０図はこの発明の一実施例を示し、第
１図は密閉形のコンプレッサーの全体を示す縦断面図、
第２図はブレードが装着されたピストンを、オルダム機
構を構成する角柱部と共に示す斜視図、第３図はピスト
ンとシリンダーとの間に設けたオルダム機構の構造を示
す断面図、第４図は圧縮機部の分解図、第５図ないし第
９図は冷媒ガスの圧縮過程を順次示した説明図、第１０
図は圧縮機部の側面図である。 ３・・・電動機部、４・・・圧縮機部、７・・・シリン
ダー８．９・・・軸受部、１１・・・ピストン、１４・
・・長孔、１５・・・オルダムリング、１６・・・ピン
、１７・・・嵌合孔、１９・・・溝、２１・・・ブレー
ド、２２・・・作動室。 ３・・・＠＊Ｒ部、４・・・耳館機部、７・・・シリン
ダー８．９・・・軸受部、　１１　・・・ピストン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一端側を吸込側に他端側を吐出側とした筒状のシリンダ
   ーと、このシリンダー内に一部外周面がシリンダーの内
   周面と接するように偏心した状態で挿通された円柱状の
   ピストンと、このピストンの外周面に設けられ前記吸込
   側から吐出側にいくにしたがって小さくなるピッチで形
   成された螺旋状の溝部と、この溝部に出入り自在でかつ
   前記シリンダーの内周面と接するように嵌挿された螺旋
   状のブレードと、前記ピストンおよびシリンダの端部を
   一方は軸心を中心として回動自在に支持し他方はそれと
   は相対的に旋回可能に支持する支持手段と、前記ピスト
   ンとシリンダとの両端側に両者間を連結するようにそれ
   ぞれ設けられ前記軸心を中心として回転する一方側の回
   転にしたがって前記他方側を自転運動させるオルダム機
   構とを具備してなることを特徴とするコンプレッサー。