JPH04112987A

JPH04112987A - 流体圧縮機

Info

Publication number: JPH04112987A
Application number: JP22800090A
Authority: JP
Inventors: Hisayoshi Fujiwara; 尚義藤原; Tsuneo Kadota; 門田　恒夫
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-08-31
Filing date: 1990-08-31
Publication date: 1992-04-14

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）本発明は、例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）例えば、冷凍サイクル等に用いられる流体圧縮機（以下
、圧縮機と称する）として、本出願人による特願昭６３
−３３３５８４号明細書に記載されているようなタイプ
のものがある。

すなわち、第３図に示すように、このタイプの圧縮機１
においては、密閉ケース２の中に圧縮機構部３が設けら
れている。そして、この圧縮機構部３ては、螺旋状のブ
レード４を巻装した円柱状のピストン５がシリンダ６の
中に偏心配置されている。さらに、シリンダ６の中に、
ブレード４によって仕切られ、シリンダ６の軸方向一端
側から他端側へ徐々にその容積を小とする複数の作動室
７・・・が形成されている。

そして、例えば、シリンダ６かモータのロータ（図示し
ない）と一体に回転し、シリンダ６とピストン５とか相
対的に且つ同期的に回転する。そして、ブレード４かピ
ストン５に形成された溝８に対して出入するとともに、
冷凍サイクル中の冷媒ガスか、シリンダ６の吸込側に位
置する作動室から吐出側に位置する作動室へ順に送られ
て圧縮される。

また、この種の圧縮機１は冷媒ガスをシリンダ６の軸方
向に移送しながら圧縮するため、シリンダ６の吸込側と
吐出側との間の差圧を原因として、シリンダ６の軸方向
に作用するスラスト力が発生する。そして、ピストン５
に極端に大きなスラスト力がかかった場合には、ピスト
ン５と軸受部材９．１０の端面９ａ％　１０ａとが摩擦
して摩擦損失が生じること、および、ピストン５と軸受
部材９．１０の端面９ａ、１０ａとが摩耗してしまうこ
と等が考えられる。

そこで、前記特願昭６３−３３３５８４号明細書に記載
されている圧縮機１では、スラスト力をバランスさせる
ことが行われている。

つまり、第３図中に示すように、圧縮機１は、シリンダ
６の吸込側の端部を塞いだ主軸受部材（吸込側軸受部材
）９内に主軸受部材内閉空間１１を形成し、この主軸受
部材内閉空間１１に吐出圧Ｐ、の冷媒ガスを導入してい
る。さらに、圧縮機１は、シリンダ６の吐出側の端部を
塞いだ副軸受部材（吐出側軸受部材）１０内に副軸受部
材内閉空間１２を形成し、この副軸受部材内閉空間１２
に吸込圧Ｐ、の冷媒ガスを導入している。

また、ピストン５の軸方向一端部に形成され主軸受部材
９に差込まれた主軸部１３の直径Ｄ１、副軸受部材１０
に差込まれた副軸部１４の直径Ｄ２、および、シリンダ
６の内径Ｄｃのそれぞれを、Ｄ。２　＝Ｄ、２　＋Ｄ２
２の式を満たすよう設定している。

そして、主軸部１３の断面積Ａ１、副軸部１４の断面積
Ａ６、シリンダ６の内径断面積Ａ１、吸込圧Ｐ６、およ
び、吐出圧Ｐ、によって表されるスラスト力を零にして
バランスさせている。

（発明が解決しようとする課題）ところで、上述のように主軸部１３の直径ＤＩ、副軸部
１４の直径Ｄ２、および、シリンダ６の内、径り、の関
係をＤ、２＋ｍＤ、　２＋Ｄ２’とすれば、スラスト力
を完全にバランスさせることができ、摩擦損失を零にす
ることができる。

しかし、スラスト力が完全にバランスした場合４こは、
ピストン５が両軸受部材９．１０に対して浮いた状態に
なる。そして、ピストン５がスラスト方向に不安定とな
り、ピストン５と主軸受部材９の端面９ａ或いは副軸受
部材１０の端面１０ａとか接触したり離れたりして、ピ
ストン５がスラスト方向に振動することがある。そして
、ピストン５が共振し、ピストン５のスラスト方向の変
位が大となり、異音が発生したり電気入力が不安定にな
ったりすることが考えられる。

本発明の目的とするところは、回転体と主軸受部材およ
び副軸受部材との摩擦を小としながら回転体をスラスト
方向に安定させ、低騒音で電気入力が安定した流体圧縮
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および作用）上記目的を達
成するために本発明は、密閉ケスと、軸方向両端部が開
放され密閉ケース内に配置されたシリンダと、このシリ
ンダの軸方向両端部をそれぞれ回転自在に支持するとと
もに閉塞する主軸受部材および副軸受部材と、円柱状に
成形され軸方向両端部に、主軸受部材と副軸受部材とに
それぞれ差込まれるとともに各断面積の和がシリンダの
内径断面積と異なるよう設定された主軸部と副軸部とを
有し、シリンダ内に偏心配置されて主軸部と副軸部とを
シリンダの内周面にその一部を接触させながらシリンダ
に対して相対回転する回転体と、主軸受部材の内部に形
成されて主軸部の端面に面し、吐出圧の流体が導入され
る主軸受部材内閉空間と、副軸受部材の内部に形成され
て副軸部の端面に面し、吸込圧の流体が導入される副軸
受部材内閉空間と、回転体の外周に設けられ主軸部の側
から副軸部の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、この溝に回転体の略径方向に出入自在に
嵌め込まれるとともにその外周面をシリンダの内周面に
密着させ、シリンダの内周面と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を備
えた。

また、本発明は、密閉ケースと、軸方向両端部が開放さ
れ密閉ケース内に配置されたシリンダと、このシリンダ
の軸方向両端部をそれぞれ回転自在に支持するとともに
閉塞する主軸受部材および副軸受部材と、円柱状に成形
され軸方向両端部に、主軸受部材と副軸受部材とにそれ
ぞれ差込まれるとともに各断面積の和がシリンダの内径
断面積と異なるよう設定された主軸部と副軸部とを有し
、シリンダ内に偏心配置されて主軸部と副軸部とをシリ
ンダの内周面にその一部を接触させながらシリンダに対
して相対回転する回転体と、主軸受部材の内部に形成さ
れて主軸部の端面に面し、吸込圧の流体が導入される主
軸受部材内閉空間と、副軸受部材の内部に形成されて副
軸部の端面に面し、吐出圧の流体が導入される副軸受部
材内閉空間と、回転体の外周に設けられ副軸部の側から
主軸部の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、この溝に回転体の略径方向に出入自在に嵌め
込まれるとともにその外周面をシリンダの内周面に密着
させ、シリンダの内周面と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、主軸受
部材内閉空間に導入された吸込圧の被圧縮流体を副軸部
の側へ送る吸込圧導入通路とを備えた。

そして、本発明は、回転体と主軸受部材および副軸受部
材との摩擦を小としながら回転体をスラスト方向に安定
させ、騒音を低減するとともに、電気入力を安定化でき
るようにした。

（実施例）以下、本発明の各実施例を第１図および第２図に基づい
て説明する。なお、従来の技術の項で説明したものと重
複するものについては同一番号を付し、その説明は省略
する。

第１図は本発明の第１の実施例の要部を示すもので、図
中の符号２１は例えば冷凍サイクルを構成し被圧縮流体
としての冷媒ガスを圧縮する流体圧縮機（以下、圧縮機
と称する）を示している。

この圧縮機２１には、密閉ケース２に収納された圧縮機
構部２２が設けられている。さらに、圧縮機構部２２に
は、軸方向両端部を開放し全長に亘って略一定の内径を
有する円筒状のシリンダ２３と、このシリンダ２３の内
部に偏心配置された円柱状の、回転体としてのピストン
２４とが設けられている。

シリンダ２３はその軸方向一端部を、密閉ケース２の内
壁面に固定された主軸受部材２５によって気密的に塞が
れている。さらに、シリンダ２３はその軸方向他端部を
副軸受部材２６によって気密的に塞がれている。そして
、シリンダ２３は、主軸受部材２５によって密閉ケース
２内に片持ち支持されている。

また、ピストン２４はその軸方向両端部にそれぞれ、軸
方向中央部よりも細径な円柱状に成形された主軸部２７
および副軸部２８を有している。

そして、ピストン２４は主軸部２７および副軸部２８を
、主軸受部材２５および副軸受部材２６にそれぞれ回転
自在に差込んでいる。

さらに、ピストン２４は、主軸部２７および副軸部２８
の直径り、　、Ｄ２を、シリンダ２３の内径Ｄｃに対し
て次式、Ｄ、　２＋Ｄ２　＞Ｄ。

或いは、Ｄ＋　’　＋ｐ２２　＜１）、を満たすよう設定されている。

また、主軸部２７の直径ＤＩ、副軸部２８の直径Ｄ２、
および、シリンダ２３の内径Ｄ、は、Ｄ、’　＋Ｄ２２
吐Ｌ２を満たすよう設定されている。

さらに、主軸受部材２５の内部には主軸受部材内閉空間
２９か設けられている。この主軸受部材内閉空間２９は
、主軸部２７の端面３０と主軸受部材２５の内周面３１
、および、主軸受部材２５に嵌込まれた閉塞部材３２に
よって気密的に囲まれている。

また、副軸受部材２６の内部には副軸受部材内閉空間３
３か設けられている。この副軸受部材内閉空間３３は、
副軸部２８の端面３４と副軸受部材２６の内周面３５、
および、副軸受部材２６に嵌込まれた閉塞部材３６によ
って気密的に囲まれている。

さらに、ピストン２４の外周部には螺旋状の溝８が設け
られており、この溝８はそのピ・ソチを、主軸部２７の
側から副軸部２８の側へ徐々に小さくしている。さらに
、この溝８には螺旋状のブレード４がねじ込まれており
、このブレード４は溝８に対して、ピストン２４の例え
ば径方向に出入りできるようになっている。

上記ブレード４は、その外周面をシリンダ２３の内周面
に接しており、シリンダ２３の内部に、シリンダ２３の
軸方向に沿って並びピストン２４の主軸部２７の側から
副軸部２８の側へ徐々にその容積を小とする三日月状の
作動室７・・・を複数形成している。

このような構成の圧縮機２１は、図示しないモータ等に
より圧縮機構部２２を駆動し、シリンダ２３を軸心まわ
りに回転させる。さらに、圧縮機２１はシリンダ２３の
回転力を、回転力伝達機構部３７を介してピストン２４
に伝達し、シリンダ２３とピストン２４とを同期的に相
対回転させる。

シリンダ２３とピストン２４とが相対回転を開始すると
、吸込圧Ｐ、の冷媒ガスが、矢印Ａて示すように、主軸
受部材２５に設けられた吸込通路３８を通ってシリンダ
２３内に吸込まれる。そして、冷媒ガスは、作動室７・
・・のうち主軸部２７に最も近い吸込室７ａに導入され
る。そして、冷媒ガスは、シリンダ２３とピストン２４
との相対回転に伴って副軸部２８の側へ順次移送されな
がら圧縮される。

そして、副軸部２８に近い吐出室７ｂに圧縮されながら
達して吐出圧Ｐ６になった冷媒ガスは、副軸受部材２６
に設けられた吐出通路３９を通って密閉ケース２内に吐
出される。

また、主軸受部材内閉空間２９には圧縮後の冷媒ガスが
導入されており、主軸部２７の端面３０には吐出圧Ｐ、
か与えられている。さらに、副軸受部材内閉空間３３に
は圧縮前の冷媒ガスか導入されており、副軸部２８の端
面３４には吸込圧Ｐ、が与えられているここで、上記両開空間２９．３３に冷媒ガスを導入する
方法としては、主軸受部材２５内およびピストン２４内
に圧力導入通路を設けること等が考えられる。

すなわち、このような圧縮機２１においては、主軸部２
７の直径り７、副軸部２８の直径Ｄ２、および、シリン
ダ２３の内径Ｄ、の大きさが次式、Ｄ１２＋Ｉ）２２＞
Ｉ）ｃ” 或いは、Ｄ、　２＋Ｉ）２”　＜Ｄｅを満たすよう設定されているので、ピストン２４の軸方
向に作用するスラスト力を発生させることができる。

そして、ピストン２４が両軸受部材２５．２６に対して
浮いた状態になることを防止でき、ピストン２４の位置
を、主軸受部材２５または副軸受部材２６のいずれか一
方に接触する位置に安定させることかできる。

したがって、ピストン２４が各軸受部材３５．２６に接
したり離れたりしてスラスト方向に振動することを防止
でき、さらに、異音が発生することや入力が不安定にな
ること等を防止できる。

また、主軸部２７の直径Ｄ１、副軸部２８の直径Ｄ２、
および、シリンダ２３の内径り、は次式、Ｄ、’　＋Ｄ
２’　＝［）ｅをも満たすよう設定されているので、発生するスラスト
力の大きさを、ピストン２４と主軸受部材２５の端面２
５ａ或いは副軸受部材２６の端面２６ａとの摩擦を原因
とする摩擦損失を十分に小さく抑えることができる。し
たかつて、発生するスラスト力が電気入力に影響を及は
すということかない。

ここで、スラスト力が、安定的に固定された軸受部材の
側、すなわち実施例中の主軸受部材２５の側に作用する
ことが望ましい。

第２図は本発明の第２の実施例の要部を示している。

第２図中に示す圧縮機５１は、ピストン２４の内部に、
主軸受部材内閉空間２９と副軸部２８の近くに形成され
た吸込室７ａとを連通させる吸込圧導入通路としての冷
媒ガス導入通路５２を有している。そして、この圧縮機
５１は、主軸受部材内閉空間２９および冷媒ガス導入通
路５２を介してシリンダ２３内に導入した冷媒ガスを、
副軸部２８の側から主軸部２７の側へ順次移送しながら
圧縮し、主軸受部材２５に設けられた吐出孔５３に通し
て密閉ケース２の内部に吐出する。

さらに、圧縮機５１は、ピストン２３の主軸部２７およ
び副軸部２８の直径Ｄ１、Ｄ２を、シリンダ２３の内径
Ｄｃに対して次式、Ｄ、　２＋Ｄ２’　＞［）ｃ或いは、Ｄ、　２＋Ｄ２’　＜Ｄ。

を満たすよう設定されている。

また、圧縮機５１は、主軸部２７の直径り３、副軸部２
８の直径Ｄ２、および、シリンダ２３の内径ＤＣを、Ｄ、’　＋ｐ２２＝Ｄｅをも満たすよう設定されている。

そして、圧縮機５１は、主軸受内閉空間２９に圧縮前の
冷媒ガスを導入して主軸部２７の端面３０に吸込圧Ｐ、
を与え、また、副軸受内閉空間３３に圧縮後の冷媒ガス
を導入して副軸部２８の端面３４に吸込圧Ｐ、を与えて
いる。

したがって、第１の実施例と同様に、ピストン２４と主
軸受部材２５および副軸受部材２６との摩擦を小としな
がら回転体をスラスト方向に安定させ、騒音を低減する
とともに、入力を安定化できる。

なお、本発明は、冷凍サイクル以外の用途の流体圧縮機
にも適用可能である。

［発明の効果］以上説明したように本発明は、密閉ケースと、軸方向両
端部か開放され密閉ケース内に配置されたシリンダと、
このシリンダの軸方向両端部をそれぞれ回転自在に支持
するとともに閉塞する主軸受部材および副軸受部材と、
円柱状に成形され軸方向両端部に、主軸受部材と副軸受
部材とにそれぞれ差込まれるとともに各断面積の和かシ
リンダの内径断面積と異なるよう設定された主軸部と副
軸部とを有し、シリンダ内に偏心配置されて主軸部と副
軸部とをシリンダの内周面にその一部を接触させながら
シリンダに対して相対回転する回転体と、主軸受部材の
内部に形成されて主軸部の端面に面し、吐出圧の流体が
導入される主軸受部材内閉空間と、副軸受部材の内部に
形成されて副軸部の端面に面し、吸込圧の流体が導入さ
れる副軸受部材内閉空間と、回転体の外周に設けられ主
軸部の側から副軸部の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、この溝に回転体の略径方向に出
入自在に嵌め込まれるとともにその外周面をシリンダの
内周面に密着させ、シリンダの内周面と回転体の外周面
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
ドとを備えた。

また、本発明は、円柱状に成形され軸方向端部に、シリ
ンダの軸方向両端部を閉塞した主軸受部材と副軸受部材
とにそれぞれ差込まれるとともに各断面積の和がシリン
ダの内径断面積と異なるよう設定された主軸部と副軸部
とを有し、シリンダ内に偏心配置され、シリンダの内周
面にその一部を接触させながらシリンダに対して相対回
転する回転体と、主軸受部材の内部に形成されて主軸部
の端面に面し、吸込圧の流体が導入される主軸受部材内
閉空間と、副軸受部材の内部に形成されて副軸部の端面
に面し、吐出圧の流体か導入される副軸受部材内閉空間
と、回転体の外周部に設けられた溝に回転体の略径方向
に出入できるよう嵌込まれるとともに、その外周面をシ
リンダの内周面に密着させ、シリンダの内周面と回転体
の外周面との間の空間を副軸部の側から主軸部の側へ徐
々にその容積を小とする複数の作動室に区画する螺旋状
のブレードと、主軸受部材内閉空間に導入された吸込圧
の被圧縮流体を副軸部の側へ送る吸込圧導入通路とを備
えた。

したがって、本発明は、回転体と主軸受部材および副軸
受部材との摩擦を小としながら回転体をスラスト方向に
安定させ、騒音を低減するとともに、電気入力を安定化
できるという効果かある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の要部を示す断面図、第
２図は同じく本発明の第２の実施例の要部を示す断面図
、第３図は従来例の要部を示す同しく断面図である。２・・・密閉ケース、４・・・ブレード、７・・・作動
室、８・・・溝、２１．５１・・・流体圧縮機、２３・
・・シリンダ、２４・・・ピストン（回転体）、２５・
・・主軸受部材、２６・・・副軸受部材、２７・・・主
軸部、２８・・・副軸部、２９・・・主軸受部材内閉空
間、３３・・・副軸受部材内閉空間、５２・・冷媒ガス
導入通路（吸込圧導入通路）。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）密閉ケースと、軸方向両端部が開放され上記密閉
ケース内に配置されたシリンダと、このシリンダの軸方
向両端部をそれぞれ回転自在に支持するとともに閉塞す
る主軸受部材および副軸受部材と、円柱状に成形され軸
方向両端部に、上記主軸受部材と上記副軸受部材とにそ
れぞれ差込まれるとともに各断面積の和が上記シリンダ
の内径断面積と異なるよう設定された主軸部と副軸部と
を有し、上記シリンダ内に偏心配置されて上記主軸部と
上記副軸部とを上記シリンダの内周面にその一部を接触
させながら上記シリンダに対して相対回転する回転体と
、上記主軸受部材の内部に形成されて上記主軸部の端面
に面し、吐出圧の流体が導入される主軸受部材内閉空間
と、上記副軸受部材の内部に形成されて上記副軸部の端
面に面し、吸込圧の流体が導入される副軸受部材内閉空
間と、上記回転体の外周に設けられ上記主軸部の側から
上記副軸部の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、この溝に上記回転体の略径方向に出入自
在に嵌め込まれるとともにその外周面を上記シリンダの
内周面に密着させ、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
のブレードとを備えたことを特徴とする流体圧縮機。
（２）密閉ケースと、軸方向両端部が開放され上記密閉
ケース内に配置されたシリンダと、このシリンダの軸方
向両端部をそれぞれ回転自在に支持するとともに閉塞す
る主軸受部材および副軸受部材と、円柱状に成形され軸
方向両端部に、上記主軸受部材と上記副軸受部材とにそ
れぞれ差込まれるとともに各断面積の和が上記シリンダ
の内径断面積と異なるよう設定された主軸部と副軸部と
を有し、上記シリンダ内に偏心配置されて上記主軸部と
上記副軸部とを上記シリンダの内周面にその一部を接触
させながら上記シリンダに対して相対回転する回転体と
、上記主軸受部材の内部に形成されて上記主軸部の端面
に面し、吸込圧の流体が導入される主軸受部材内閉空間
と、上記副軸受部材の内部に形成されて上記副軸部の端
面に面し、吐出圧の流体が導入される副軸受部材内閉空
間と、上記回転体の外周に設けられ上記副軸部の側から
上記主軸部の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、この溝に上記回転体の略径方向に出入自
在に嵌め込まれるとともにその外周面を上記シリンダの
内周面に密着させ、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、上記主軸受部材内閉空間に導入された吸
込圧の被圧縮流体を上記副軸部の側へ送る吸込圧導入通
路とを備えたことを特徴とする流体圧縮機。