JPH04339190A - 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】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【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のに適するヘリカルブレード方式
の流体圧縮機に関する。

【０００３】

【従来の技術】従来より一般的な圧縮機として、レシプ
ロ方式、ロータリ方式等のものが知られており、その外
に、シリンダの吸込端側から作動室に流入した冷媒をシ
リンダの吐出端側の作動室へ順次移送させながら圧縮し
ていき外部へ吐出するヘリカルブレード方式の流体圧縮
機が提供されている。

【０００４】ヘリカルブレード方式の圧縮機の概要は、
例えば、図７に示す如くステータ１０１及びロータ１０
３から成る駆動手段によって回転するシリンダ１０５と
、シリンダ１０５内にｅだけ偏心して配置されオルダム
リング１０７を介してシリンダ１０５に対し相対的に旋
回可能な回転ロッド１０９とを備え、回転ロッド１０９
の外周面にはロッド１０９の略全長に亘って螺旋状の溝
１１１が形成され、この溝１１１に螺旋状のブレード１
１３が出入自在に嵌合されている。ブレード１１３の外
周面はシリンダ１０５の内周面と密着し合い、ブレード
１１３は回転ロッド１０９と一体的に旋回する。シリン
ダ１０５に対する回転ロッド１０９は偏心して旋回する
ためロッド外周面とこれに対向するシリンダ内周面との
間には、相対速度が生じ、さらにこの相対速度は一回転
を一周期して変化する。そのために、前記した如くブレ
ード１１３が螺旋状の溝１１１に対して出入することで
回転ロッド１０９とシリンダ１０５との間の空間に複数
の作動室１１５が軸方向に沿って形成されるようになる
。作動室１１５の容積は、図８に示す如くブレード１１
３が嵌合される螺旋状の溝１１１のピッチＰによって決
定され、溝１１１のピッチＰは、回転ロッド１０９の一
端から他端に向かって徐々に小さくなっている。したが
って、前記ブレード１１３によって形成される作動室１
１１の容積は、吸込パイプ１１７側となる回転ロッド１
０９の吸込端側から吐出パイプ１１９側となる吐出端側
に向かって徐々に小さくなるため、冷媒は吐出端側へ向
けて順次移送される間に徐々に圧縮されて外に吐出され
る構造となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記した如くヘリカル
ブレード方式の流体圧縮機において、排除容積の能力を
高めるには、例えば、螺旋状の溝１１１のピッチＰを大
きく確保して第１番目の作動室１１５の容積を大きくし
たり、あるいは、シリンダ１０５の内径を拡大したり、
または、特願昭６２−２２７３２０号明細書に見られる
如く螺旋状の曲線部から軸方向に水平部を延長し、曲線
部と水平部の組合せから成るブレードによって拡大され
た作動室を形成する手段等が考えられる。

【０００６】しかしながら、第１の手段にあっては、ブ
レード１１３の捩れが大きくなるため、無理な状態で溝
１１１内に組付けられるようになり、捩れ角が大きくな
る領域のブレード１１３は溝１１１に対して強く接触し
合い、それが摺動抵抗となってブレード１１３の円滑な
出入動作を阻害する結果、作動室の圧縮漏れにつながる
等、圧縮効率の低下を招来する。

【０００７】第２の手段にあっては、シリンダ１０５、
回転ロッド１０９の拡大に伴ない重量増加、大型化につ
ながる等望ましくなく、しかもロータ１０３の内径が大
きくなるのでモータ効率が低下する不具合いがある。第
３の手段にあっては、水平部と曲線部の組合せのため、
ブレード１１３の形状が急激に変化する屈曲部位が作ら
れるようになり、この屈曲部位によってブレード１１３
の円滑な出入動作に影響を与えたり、場合によっては荷
重が集中する虞れがある。

【０００８】そこで、この発明は、排除容積の拡大が図
れると共にしかも、大きな捩れ角をなくしてブレードに
無理な集中荷重が働かないようにし、耐久性の面でも大
変好ましい流体圧縮機を提供することを目的としている
。

【０００９】［発明の構成］

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明にあっては、吸込端側と吐出端側とを有す
るシリンダと、このシリンダの軸方向に沿って偏心して
配置され、前記シリンダの内周面に一部が接触した状態
で前記シリンダと相対的に旋回可能な円筒状の回転体と
、この回転体の外周に設けられ前記シリンダの吸込端側
から吐出端側へ向かって順次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合されるとと
もに前記シリンダの内周面に密着する外周面を有し前記
シリンダの内周面と回転体の外周面との間を複数の作動
室に区画する螺旋状のブレードと、前記回転体とシリン
ダとを相対的に旋回させる駆動手段とを備え、前記回転
体とシリンダの相対的な旋回時にシリンダの吸込端側か
ら作動室に流入した流体を吐出端側の作動室へ順次圧縮
しながら移送し外部へ吐出する流体圧縮機において、前
記シリンダの吹込端側に、螺旋状の溝の始端部から軸線
方向に沿って吸込端側へ延長した直線状の水平溝と、こ
の水平溝の延長端から周方向に沿って形成された一周以
下の周溝とを設け、前記水平溝内に、前記螺旋状のブレ
ードとは別体に形成された直線状の水平ブレードを、周
溝内にＣ字状のリングブレードをそれぞれ出入自在に嵌
合してシリンダの内周面と回転体の外周面との間に第１
番目の作動室を区画してある。

【００１１】

【作用】かかる流体圧縮機において、排除容積の拡大を
図った第１番目の作動室は、螺旋状のブレートとは別体
に形成された水平ブレードとリングブレードとにより形
成されるため、大きな捩れがなくなり円滑なブレードの
出入動作が得られると共に集中荷重は起きない。この結
果、長期間にわたり安定した作動状態が得られるように
なる。

【００１２】

【実施例】以下、図１乃至図６の図面を参照しながらこ
の発明の一実施例を詳細に説明する。図１において、１
は冷凍サイクルに使用される密閉型の流体圧縮機３の密
閉ケースを示しており、密閉ケース１の一方には冷凍サ
イクルの吸込パイプ５が、他方には吐出パイプ７がそれ
ぞれ設けられている。密閉ケース１内には駆動手段とし
ての電動要素９および圧縮手段としての圧縮要素１１が
それぞれ配置されている。

【００１３】電動要素９は、密閉ケース１の内面に固定
されたステータ１３と、その内側に設けられた回転可能
なロータ１５とを有している。

【００１４】圧縮要素１１はシリンダ１７を有しており
、シリンダ１７の両端は密閉ケース１の内面に固定され
た軸受１９，２０により回転自在に支持されている。 軸受１９，２０はシリンダ１７の端部が回転自在に嵌合
したボス部１９ａ，２０ａと、これらボス部１９ａ，２
０ａよりも大径で前記密閉ケース１の内面に固定された
基部１９ｂ，２０ｂとからなり、シリンダ１７の両端は
気密的に閉塞されている。

【００１５】シリンダ１７の内部には、シリンダ１７の
内径よりも小さい円筒状の回転体２１がシリンダ１７の
軸方向に沿って配設されている。回転体２１は鉄系その
他の材料からなり、その中心軸線Ａがシリンダ１７の中
心軸線Ｂに対して距離ｅだけ図１において下方に偏心し
て配設され一部が内周面と線接触している。

【００１６】回転体２１の両端部にはそれぞれ径の細い
支軸部２１ａ，２１ｂが設けられ、これら支軸部２１ａ
，２１ｂはそれぞれ前記軸受１９，２０のボス部１９ａ
，２０ａに形成された軸受穴１９ｃ，２０ｃに回転自在
に挿入支持されている。

【００１７】回転体２１の一方の支軸部２１ａにはオル
ダムリング２３を介してシリンダ１７側からの回転動力
が伝達される動力伝達面として機能する断面正方形状の
角柱部２５が形成されている。この角柱部２５は、前記
オルダムリング２３に形成された矩形状の長孔２６と遊
びを有して嵌合し合うと共に遊びの範囲内において角柱
部２５のスライドが可能となっている。また、オルダム
リング２３の外周面には、前記長孔２６の長手方向と直
交する径方向に一対の伝達ピン２７，２７の一端部がそ
れぞれスライド自在に嵌挿され、伝達ピン２７，２７の
他端部は前記シリンダ１７の周壁に穿設された嵌合孔２
９に嵌合固定されている。これにより、前記回転体２１
はシリンダ１７に対して偏心した位置で無理なく結合状
態が確保されると共に、シリンダ１７の回転力はオルダ
ムリング２３を介して回転体２１に伝達されるようにな
っている。

【００１８】従って、電動要素９の作動によりシリンダ
１７がロータ１５と一体的に回転することで、シリンダ
１７に対して回転体２１はオルダムリング２３を介して
偏心して回転運動する。この時、回転体２１の外周面と
、それに対向するシリンダ１７の内周面との間には相対
速度が生じ、この相対速度は一回転を一周期として変化
しながらシリンダ１７内で内転し、シリンダ１７に対し
て旋回運転するようになる。

【００１９】一方、前記回転体２１の吹込側となる外周
面には軸方向に沿って螺旋状の溝３１と、直線状の水平
溝３３と、周溝３５とがそれぞれ形成されている。螺旋
状の溝３１の各ピッチＰは図１において右側の吹込端側
から左側の突出端側へ向けて順次小さくなるよう形成さ
れると共に図３に示すように始端側領域αは軸線Ａに対
してほぼ直交する形状となっている。

【００２０】水平溝３３は、前記螺旋状の溝３１の直線
領域αから連続して軸線Ａとほぼ平行に吹込チューブ５
側へ向けて真直ぐ延長されている。これにより、図６に
示すように螺旋状の溝３１から直接水平溝３３が延長さ
れた場合に対して三角形状のデッドスペースＳが起きな
い形状となっている。

【００２１】周溝３５は前記水平溝３３の延長端から連
続して周方向に沿って形成されると共に一周以下の形状
となっている。

【００２２】また、螺旋状の溝３１には、螺旋状のブレ
ード３７が、水平溝３３には水平ブレード３９が、周溝
３５にはリングブレード４１がそれそれ組付けられてい
る。

【００２３】螺旋状のブレード３７は、合成樹脂系等の
弾性材料で形成された弾性力を利用して溝３１内に出入
自在に嵌合している。ブレード３５の長さは螺旋状の溝
３１より若干短く、巾は前記螺旋状の溝巾とほぼ同一寸
法に設定されている。

【００２４】また、水平ブレード３９は、前記螺旋状の
ブレード３７と別体に形成され水平溝３３に対して出入
自在に嵌合している。

【００２５】リングブレード４１はＣ字状に独立して形
成されると共に周溝３５に対して出入自在に嵌合し、リ
ングブレード４１、水平ブレード３９、螺旋状のブレー
ド３７とによって吹込端側に区画された第１番目の作動
室４３が形成されるようになっている。この場合、図５
に示すように、リングブレード４１と水平ブレード３９
とを一体に接合することも可能である。

【００２６】第１番目の作動室４３から吐出端側へ向け
て各作動室４３の容積は順次小さくなるよう設定され、
吐出側となる最終の作動室４３は、軸受２０に形成され
た密閉ケース１内に開放された吐出孔４９と接続してい
る。また、各作動室４３は図４に示す如くブレード３７
に沿って回転体２１とシリンダ１７の内周面１７ａとの
接触部から次の接触部までのびたほぼ三日月状の領域と
なっている。吸込端側の第１番目の作動室４３は、回転
体２１の軸端部に設けられた連絡用の第１の吸込孔４５
と軸受１９に設けられた第２の吸込孔４７を介して前記
冷凍サイクルの吸込パイプ５と接続連通している。これ
により、吸込パイプ５からシリンダ１７内に吸引される
冷媒ガスは第１番目の作動室４３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。

【００２７】なお、第１番目の作動室４３を形成する各
ブレード３７，３９，４１と各ブレード３７，３９，４
１が嵌合された各溝３１，３３，３５との関係は次のよ
うになっている。

【００２８】ここで、Ｌ１　：水平ブレード３９の長さ
、Ｌ２　：周溝３５と螺旋状の溝３１の直線領域αまで
の距離、Ｌｍ１：螺旋状の溝３１の直線領域αの溝巾、
Ｌｍ２：周溝３５の溝巾、Ｌｂ１：螺旋状のブレード３
７の巾、Ｌｂ２：リングブレード４１の巾とすると、　
　Ｌ１　＞Ｌ２　，（Ｌ１　−Ｌ２　）＜（Ｌｍ１−Ｌ
ｂ１）＋（Ｌｍ２−Ｌｂ２）に設定され、各ブレード３
７，３９，４１は正しく接触し合う状態で組付けられ、
圧縮漏れが起きないようになっている。

【００２９】なお、図１において、５１は回転体２１に
設けられた油導入路を示しており、回転体２１の中心軸
線Ａに沿って穿設されている。この油導入路５１の一端
は前記螺旋状の溝３１の底部と、水平溝３３の底部と、
周溝３５の底部と連通し、他端は吸込端側の軸受１９に
穿設された連通孔５３を介して前記密閉ケース１の底部
に吸込口５５ａが臨む導入管５５と接続連通している。 したがって、密閉ケース１内の圧力が上昇すれば、密閉
ケース１の底部に蓄えられた潤滑オイル５７が導入管５
５、連通孔５３および油導入路４５を通って前記各溝３
１，３３，３５の底部に送り込まれることで各ブレード
３７，３９，４１はシリンダ１７の円周面１７ａへ向け
て常時押圧されるようになっている。

【００３０】次に、このように構成された流体圧縮機の
動作について説明する。

【００３１】まず、電動要素９に通電するとロータ１５
が回転し、このロータ１５と一体にシリンダ１７も回転
する。シリンダ１７が回転すれば、オルダムリング２３
を介して回転体２１も回転する。シリンダ１７に対する
回転体２１は、偏心して旋回するため回転体２１の外周
面とそれに対向するシリンダ１７の内周面との間には相
対速度が生じ、さらにその相対速度は一回転を周期とし
て変化しながらシリンダ１７内で内転し、シリンダ１７
に対して回転体２１は旋回運動する。この結果、吸込端
側の作動室４３に送り込まれた冷媒ガス等の流体は吐出
端側の作動室４３へ向けて順次送られながら圧縮され吐
出チューブ７から外へ吐出されるようになる。この作動
時において、水平状のブレード３９及びリングブレード
４１とによって区画された容積の大きい第１番目の作動
室４３によって排除容積の拡大が図れると共に水平ブレ
ード３９及びリングブレード４１は別部材のため強い捩
れ角の部分がなくなり一部分に偏った集中荷重が働くこ
とがなくなるため長期間にわたり安定した作動状態が得
られるようになる。

【００３２】

【発明の効果】以上、説明したようにこの発明の流体圧
縮機によれば、水平ブレード及びリングブレードを螺旋
状のブレードとは別体に形成したので、無理なく排除容
積の大きい第１番目の作動室の確保ができるようになる
。また、ブレードには集中荷重が作用することがなくな
り長期間にわたり安定した作動状態が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】流体圧縮機の切断面図である。

【図２】圧縮要素の分解図である。

【図３】本発明にかかる水平溝と周溝の説明図である。

【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

【図５】水平ブレードとリングブレードを一体とした斜
視図である。

【図６】水平溝と周溝の説明図である。

【図７】従来例を示した図１と同様の切断面図である。

【図８】同上の回転体の斜視図である。

【符号の説明】

１７　　シリンダ ２１　　回転体 ３１　　螺旋状の溝 ３３　　水平溝 ３５　　周溝 ３７　　螺旋状のブレード ３９　　水平ブレード ４１　　リングブレード ４３　　作動室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　吸込端側と吐出端側とを有するシリン
   ダと、このシリンダの軸方向に沿って偏心して配置され
   、前記シリンダの内周面に一部が接触した状態で前記シ
   リンダと相対的に旋回可能な円筒状の回転体と、この回
   転体の外周に設けられ前記シリンダの吸込端側から吐出
   端側へ向かって順次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合されるとともに前記
   シリンダの内周面に密着する外周面を有し前記シリンダ
   の内周面と回転体の外周面との間を複数の作動室に区画
   する螺旋状のブレードと、前記回転体とシリンダとを相
   対的に旋回させる駆動手段とを備え、前記回転体とシリ
   ンダの相対的な旋回時にシリンダの吸込端側から作動室
   に流入した流体を吐出端側の作動室へ順次圧縮しながら
   移送し外部へ吐出する流体圧縮機において、前記シリン
   ダの吹込端側に、螺旋状の溝の始端部から軸線方向に沿
   って吸込端側へ延長した直線状の水平溝と、この水平溝
   の延長端から周方向に沿って形成された一周以下の周溝
   とを設け、前記水平溝内に、前記螺旋状のブレードとは
   別体に形成された直線状の水平ブレードを、周溝内にＣ
   字状のリングブレードをそれぞれ出入自在に嵌合してシ
   リンダの内周面と回転体の外周面との間に第１番目の作
   動室を区画したことを特徴とする流体圧縮機。