JPH0463990A - 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、例えば冷凍サイクルの冷媒ガスを圧縮する
流体圧縮機、特に、螺旋ブレードを備えた流体圧縮機に
関する。

（従来の技術） 従来より、圧縮機として、レシプロ方式、ロークリ方式
等、各種のものが知られている。しかしながら、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
ンクシャフト等の駆動部や、圧縮部の構造が複雑である
、また、部品点数も多い。更に、従来の圧縮機では、圧
縮効率を高めるために、圧縮機の吐出側に逆止弁を設け
る必要がある。しかしながら、この逆止弁の両サイドの
圧力差は非常に大きく、逆止弁からガスかリークし易い
。したがって、圧縮効率か低い。このような問題を解消
するためには、各部品を寸法精度および組立て精度も高
くする必要があり、その結果、製造コストか高くなる。

近年、上記のような問題を解決するものとして、螺旋ブ
レードを備えた流体圧縮機が提供されている。

この種の圧縮機は、シリンダと、シリンダ内に偏心して
配設されシリンダにたいして相対的に旋回可能な回転体
である回転ロッドと、を備えている。そして、ロッドの
外周面にはロッドの略全長に亘って螺旋溝が形成され、
この螺旋溝に螺旋ブレードが嵌められている。ブレード
の外周面はシリンダの内周面に密着している。そして、
シリンダに対するロッドの旋回運動に伴いブレードが螺
旋溝内をロッドの径方向に摺動する。

ロッドとシリンダとの間の空間は、ブレードにより複数
の空間に仕切られている。そして、螺旋溝のピッチは、
ロッドの一端から他端に向って除々に小さくなっており
、そのため、上記複数の空間の容積もロッドの一端側か
ら他端側に向かって除々に小さくなっている。従って、
ロッドの一端側から上記空間内に吸い込まれた流体は、
上記空間に閉しこめられた状態てロッドの他端側まで搬
送され、この間、流体は除々に圧縮され最終的にロッド
の他端から吐出される。

ロッドの他端から吐出された圧縮流体はシリンダを回転
自在に支持してその内部に収容している圧縮機本体の密
閉ケース内に入り、ケース内に連通した吐出チューブを
介して冷凍機に送られる。

一方ケースの底部には潤滑オイルが溜められていて、ケ
ース内の圧力が上昇すると溝の底部とブレードとの間の
空間に導入される。このオイルの通路はロッドの中心を
通って軸方向に形成されているが、通路の先端は吐出端
側の高圧の背圧がかかった螺旋溝に開口し、低圧の吸込
み端側の螺旋溝内に向って潤滑オイルを流して均一に給
油するようになっている。

このため従来は低圧の吸込み端側の螺旋溝と、吸込み端
側のロッドに設けられてシリンダの回転をロッドに同期
して伝達する動力伝達手段であるオルダムリングとには
給油が十分に行なわれないおそれかあった。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように従来の螺旋ブレード方式の圧縮機におい
ては、潤滑オイルが吸込み端側の螺旋溝とオルダムリン
グに対して十分に供給されず、螺旋溝とブレードとの間
の摩擦損失及びオルダムリングとロッドとの間の摺動損
失が増大するという問題があった。

この発明はこのような点に鑑みてなされたもので、吸込
み端側の螺旋溝やオルダムリングにも十分な給油を行な
うことができ、ブレードと螺旋溝との摩擦損失及びオル
ダムリングとロッドとの間の摺動損失を低減することが
できる、効率の良い流体圧縮機を提供することを目的と
する。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、この発明は、被圧縮流体を
一端から吸い込み、他端から吐出するシリンダと、この
シリンダ内にシリンダの軸方向に沿いかつ偏心して設け
られ、外周面の一部が前記シリンダの内周面に接触した
状態でこのシリンダに対して相対的に旋回可能に支持さ
れた円柱状の回転体と、この回転体の外周面に設けられ
前記シリンダの吸込み端側から吐出端側へ向って除々に
小さくなるピッチで形成された螺旋状の溝と、この溝内
に前記回転体の径方向に沿って摺動自在に嵌合するとと
もに、前記シリンダの内周面に密着した外周面を有し、
前記シリンダの内周面と前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、前記
シリンダの回転を前記回転体に同期して伝達する動力伝
達手段と、前記回転体の両端にそれぞれ設けられた予圧
用空間と、前記溝内に潤滑油を供給する手段とを具備し
た流体圧縮機において、前記シリンダの吐出端側の与圧
用空間に漏洩した前記潤滑油を、前記動力伝達手段及び
前記吸込み側溝の少くともいずれか一方に導く流路を、
前記回転体に設けたことを特徴としている。

（作用） 上記の構成によると、吐出端側の与圧用空間に溝からリ
ークして溜った低圧の潤滑曲番ヨ、回転体に設けられた
流路を介して動力伝達手段であるオルダムリングに導か
れる。この結果オルダムリングへの給油か確実に行なわ
れ、オルダムリングとロッドとの間の摺動損失を低減す
ることかできる。また前記潤滑油を流路を介して低圧の
吸込み側の溝に導くことにより、吸込み側の１春目のブ
レードとこの溝との間の摩擦損失を低減することができ
る。

（実施例） 以下図面を参照しなから、この発明の実施例について詳
細に説明する。

第１図は、この発明を、冷凍サイクルの冷媒を圧縮する
ための密閉型圧縮機に適用した実施例を示している。

圧縮機１は、密閉ケース２と、密閉ケース２内に配設さ
れた電動機部３および圧縮部４とを備えて゛いる。電動
機部３は、ケース２の内面に固定された略環状のステー
タ５と、ステータの内側に設けられた環状のロータ６と
を有している。

圧縮部４は、シリンダ７を有し、このシリンダの外周面
にロータ６が同軸的に固定されている。

シリンダ７の両端は、ケース］０の内面にそれぞれ固定
された軸受８．９により回転自在に支持されているとと
もに気密に閉塞されている。特に、シリンダ７の右端部
、つまり、吸込み側端部は、軸受８に、シリンダの左端
部、つまり、吐出側端部は、軸受９にそれぞれ回転自在
に支持されている。軸受８，９は、シリンダ７の端部内
に回転自在に挿入されたボス部８ａ、９ａと、ボス部よ
りも大径でケース２の内面に固定された基部８ｂ。

９ｂをそれぞれ備えている。したがって、シリンダ７お
よびこれに固定されたロータ６は、軸受８９によりステ
ータ５と同軸的に支持されている。

シリンダ７内には、シリンダの内径よりも小さな径を有
する円柱形状の回転ロッド１１がシリンダの軸方向に沿
って配設されている。ロッド１１は、鉄系等の金属で形
成されている。ロッド１１は、その中心軸Ａかシリンダ
７の中心軸Ｂに対して距離ｅたけ偏芯して位置している
とともに、その外周面の一部はシリンダの内周面に線接
触している。

回転ロッド１１の両端部には、支持軸１２ａ。

１２ｂがそれぞれ突設されている。これらの支持軸１２
ａ、１２ｂは、軸受８，９に形成された軸受孔８ｃ、９
ｃに回転自在に挿入されている。

第１図ないし第４図に示すように、一方の支持軸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、矩形状の長孔］４を有するオルダム
リング１５が装着されている。つまり、角柱部１３はリ
ング１５の長孔１４内に挿入され、リングは長孔に沿っ
て摺動自在に嵌合されている。リング１５には、長孔１
４の長手方向と直交して径方向に延びる一対の透孔が形
成され、これらの透孔にピン１６の一端部が摺動自在に
挿入されている。各ピン１６の他端部は、シリンダ７に
形成された透孔１７内に固定されている。なお、各透孔
１７の外端はキャップ１８により気密に閉塞されている
。

上記構成のオルダムリング１５により、ロッド１１はシ
リンダ７に対してシリンダの径方向偏心自在に支持され
ている。従って、電動機部３に通電してシリンダ７かロ
ータ６と一体的に回転されると、シリンダの回転力はオ
ルダムリング１５を介して回転ロッド１１に伝達される
。その結果、ロッド１１は、その一部かシリンダ７の内
周面に接触した状態でシリンダ内で内転され、シリンダ
７に対して旋回運動する。

第１図ないし第３図に示すように、回転ロッド１１の外
周面には、ロッドの両端間を延びる螺旋状の溝１９が形
成されている。そして、溝１９は、そのピッチがシリン
ダ７の右端から左端に向って、つまり、シリンダの吸込
み側から吐出側に向って除々に小さくなるように形成さ
れている。また、溝１９の全長は、後述するブレード２
１の全長よりも大きく、ロッド１１をシリンダ７に組み
込んだ状態に於て、溝１９の端とブレード２１の端との
間には第３図に示すように、ギャップＧが設けられてい
る。

ギャップＧは、ロッド１］に対するプレート２］の相対
移動、特に旋回運動を許容するために設けられている。

両ギャップＧの長さを合計した寸法は、シリンダ７に対
するロッド１１の偏心量ｅの約２倍以上に設定されてい
る。なお、ここで、例えば、ブレード２１の熱膨張等に
よりギャップの合計寸法か偏心量ｅの正確に２倍とは成
らず２倍以下になる場合かある。この点を考慮して、上
記合計寸法は偏心量ｅの略２倍以上に設定されている。

ロッド１１の溝１９には、第２図および第３図に示す螺
旋状のブレード２１が嵌合されている。

このブレード２１は合成樹脂等の弾性材料によって形成
されており、その弾性を利用して溝１９にねし込むこと
により溝内に装着される。ブレード２１の厚さは溝１９
の幅と略一致している。ブレード２１の両端部は、それ
ぞれロッド１１の軸に直角な平面内に位置しているとと
もに、ギャップＧをおいて溝１９の端に臨んでいる。な
お、ブレード２１を溝１９に装着する際、ブレードは溝
の一端側に偏って、つまり、ブレードの一端側にギャッ
プ２Ｇか生しるように、設けられていてもよい。そして
、ブレード２１の各部は、溝１９に対して回転ロッド１
］の径方向に沿って進退自在となっている。また、プレ
ート２１の外周面はシリンダ７の内周面に密着している
。

そして、第１図に示すように、シリンダ７の内周面とロ
ッド１１の外周面との間の空間は、ブレード２１により
複数の作動室２２に仕切られている。各作動室２２は、
ブレード２１の隣合う２つの巻き間に規定されており、
第４図に示すように、ブレード２１に沿ってロッド１１
とシリンダ７の内周面との接触部から次の接触部まで伸
びた略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の吸込み側から吐出側に行くに従って
除々に小さくなっている。

第１図に示すように、シリンダ７の吸い込み側端部を支
持した軸受８には、シリンダ７の軸方向に延びる吸込み
孔２３か貫通形成されている。この吸込み孔２３の一端
は、シリンダ７の吸込み側端内に開口し、他端は冷凍サ
イクルの吸込みチューブ２４に接続されている。また、
シリンダ７の吐出側端部には吐出孔２５か形成されてい
る。吐出孔２５の一端はシリンダ７の吐出側端内に開口
し、他端は、ケース２内部に開口している。

また、ロッド１１内部には、ロッドの右端から略中間ま
で伸びた油導入通路２６が形成されている。通路２６の
右端は、軸受８に形成された通路２７、および導入管２
８を介してケース２内部、特にケースの底部に連通して
いる。通路２６の左端は、ロッド１１に形成された溝１
９の底に開口している。ケース１０の底には、潤滑オイ
ル２９が溜められている。従って、ケース２内の圧力が
上昇すると、オイル２９は導入管２８、通路２７゜２６
を通して溝１９の底とブレード２１との間の空間に導入
される。

また、ロッド１１の吸込み側端部に設けられた支持軸１
２ａの端面と吸込み側軸受８との間には高圧の予圧用空
間３０が設けられている。同様にロッド１１の吐出側端
部に設けられた支軸１２’ｂの端面と吐出側軸受９との
間には低圧の予圧用空間３１が設けられている。そして
ロッド１１の回転によって圧縮されて吐出口２５から密
閉ケース２内に吐出されたガスにより、密閉ケース２内
の圧力か上昇すると、潤滑オイル２９が導入管２８及び
通路２７を通して予圧用空間３０内に導入され、予圧用
空間３０内を高圧とする。その結果ロッド１１に作用す
る矢印Ｃ方向のスラスト力と釣り合い、ロッド１１を軸
方向の所定の位置に維持する。

さらにロッド１１内には一端が低圧の予圧用空間３０に
開口した流路３２が軸方向に平行に設けられており、流
路３２の他端は第４図に示すオルダムリング１−５の長
孔１４内に開口している。なお、第１図において、符号
３３はケース２内に連通した吐出チューブである。

次に、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、電動機部３に通電されると、ロータ６か回転し、
これと一体にシリンダ７も回転する。同時に、回転ロッ
ド１１は、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、ロッド１１とシリンダ７との相対的な偏心
回転運動は、伝達手段、つまり、支持軸１２ａ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。

ブレード２１は、油導入路２６を通して螺旋溝１９の底
に導入された潤滑オイルの圧力により、シリンダ７の外
周面に向かって押圧され、ブレドの外周面はシリンダ７
の内周面に密着している。

そのため、ブレード２１とシリンダ７との間の摩擦力が
ブレードとロッド１］との間の摩擦力よりも大きく、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。そして、ブレード２１の各部は、ロ
ッド１１に対して旋回運動を行なう。

このようにしてブレード２１の各部は、ロッド１１の外
周面とシリンダ７の内周面との接触部に近づくに従って
満１９内に押込まれ、接触部から離れるに従って、溝か
ら飛出す方向に移動する。

つまり、ブレード２１の各部は、ロッド１１に対してシ
”リンダ７の径方向に相対移動する。さらにブレード２
１か挾持された溝１９は、圧縮機の組立て状態でロッド
１１か旋回運動できる長さ以上に、ブレード２１の端よ
りも長く形成されていて遊び部分Ｇを有している。従っ
てブレード２１はロッド１１に対して旋回運動し、シリ
ンダ７に対してほとんど摺動することなく一体的に回転
する。

一方、圧縮部４が作動されると、吸込みチュブ２４およ
び吸込み孔２３を通して、シリンダ７に冷媒ガスが吸込
まれる。このガスはまず、シリンダ７の最も吸込み側に
位置した低圧側作動室２２ａ内に閉込められる。そして
回転ロッド１１の回転に伴い、上記ガスはブレード２１
の隣接する２つの巻き間に閉込められた状態で、順次吐
出側の作動室に移送される。そして、作動室２２の容積
は、シリンダ７の吸込み側から吐出側に行くに従って除
々に小さくなっていることから、冷媒ガスは、吐出側へ
移送される間隙々に圧縮される。

そして、圧縮された冷媒ガスは高圧側作動室１２ｂに達
し、シリンダ７に形成された吐出孔２５からケース２内
に吐出され、更に、吐出チューブ３３を通して冷凍サイ
クル内に戻される。

吐出された冷媒ガスによりケース２内の圧力が上昇する
と、ケース内部に蓄えられている潤滑オイル２９は加圧
され、油導入路２６を通って螺旋溝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
１は、油圧により溝１９から飛び出す方向、つまり、シ
リンダ７の内周面に向かって押圧される。従って、ブレ
ード２１の外周面はシリンダ７の内周面に常に密着した
状態に保持される。その結果、作動室２２相互間のガス
リークを確実に防止することができる。

以上のように構成された圧縮機によれば、回転ロッド１
１に形成された溝１９はシリンダ７の吸込み側から吐出
側に向って除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、吐出側に向って除々に容積が小さくなるように
形成されている。したかって、作動室２２を通して、冷
媒ガスを、シリンダ７の吸込み側から吐出側に移送する
間に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、圧縮機の吐出側に吐出弁を設けない場合でも
、ガスを効率よく圧縮できる。

一方、螺旋溝１９内に導入された潤滑オイル２９はブレ
ード２１の外周面とシリンダ７の内周面との間からリー
クし、吐出側の低圧の予圧用空間３０内にガスとともに
入る。この予圧用空間３０に溜った潤滑オイル２９は、
ロッド１１内に設けられた流路３２を通ってオルダムリ
ング１５の長孔１４内に導かれる。そしてオルダムリン
グ１５の長孔１４の内周と、ロッド１１の支持軸１２ａ
に設けられた角柱部１３との摺動面を潤滑する。

この実施例によれば、従来十分に潤滑オイルが供給され
なかったオルダムリング１５を十分に潤滑することがで
き、オルダムリング１５の摺動損失を低減することかで
きる。この結果圧縮機の効率を向上することができる。

また吐出弁を省略できることから、圧縮機の構成の簡略
化および備品点数の削減を図ることができる。また、電
動機部３のロータ６は圧縮部４のシリンダ７によって支
持されていることから、ロータを支持するための専用の
回転軸や軸受等を設ける必要がない。したがって、圧縮
機の構成の一層の簡略化および部品手数の削減が可能と
なる。

第５図にこの発明の他の実施例を示す。図において、第
１図に示す実施例と同一または同等部分には同一符号を
付して示し、説明を適宜省略する。

この実施例ではロッド１１に形成された流路３２の吸込
み側の一端を、最も吸込み側の溝１７に開口させた。

この実施例では前述した実施例の場合と同様に、吸込み
側の溝１７を十分に潤滑することができ、吸込み側のブ
レード２１と溝１７との間の摩擦損失を低減することか
できる。

なお、この発明は上述した実施例に限定されることなく
、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、本
発明は冷凍サイクルに組み合わされる圧縮機に限らず、
他の圧縮機にも適応することができる。

また流路３２を吸込み側の溝１９とオルダムリング１５
の両方に開口させてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、シリンダの吐
出端側の与圧用空間に漏洩した潤滑油を、動力伝達手段
であるオルダムリング及び吸込み側溝の少くともいずれ
か一方に導く流路を回転体であるロッドに設けたので、
ブレードと溝との間の摩擦損失及びオルダムリングの摺
動損失を低減することができ、流体圧縮機の効率を向上
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示す縦断面図、第
２図は同じく分解図、第３図は同じくロッドを示す斜視
図、第４図は第１図のＤ−Ｄ線断面図、第５図はこの発
明の他の実施例の構成を示す縦断面図である。 １・・・圧縮機 ７・・・シリンダ １１・・・回転体（回転ロッド） １５・・・動力伝達手段（オルダムリング）１９・・・
溝 ２１・・・ブレード ２２・・・作動室 ３０．３１・・・予圧用空間 ３２・・・流路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被圧縮流体を一端から吸い込み、他端から吐出するシリ
   ンダと、このシリンダ内にシリンダの軸方向に沿いかつ
   偏心して設けられ、外周面の一部が前記シリンダの内周
   面に接触した状態でこのシリンダに対して相対的に旋回
   可能に支持された円柱状の回転体と、この回転体の外周
   面に設けられ前記シリンダの吸込み端側から吐出端側へ
   向って除々に小さくなるピッチで形成された螺旋状の溝
   と、この溝内に前記回転体の径方向に沿って摺動自在に
   嵌合するとともに、前記シリンダの内周面に密着した外
   周面を有し、前記シリンダの内周面と前記回転体の外周
   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、前記シリンダの回転を前記回転体に同期して伝
   達する動力伝達手段と、前記回転体の両端にそれぞれ設
   けられた予圧用空間と、前記溝内に潤滑油を供給する手
   段とを具備した流体圧縮機において、 前記シリンダの吐出端側の与圧用空間に漏洩した前記潤
   滑油を、前記動力伝達手段及び前記吸込み側溝の少くと
   もいずれか一方に導く流路を、前記回転体に設けたこと
   を特徴とする流体圧縮機。