JPH062675A - 流体圧縮機 - Google Patents

流体圧縮機

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JPH062675A
JPH062675A JP4159245A JP15924592A JPH062675A JP H062675 A JPH062675 A JP H062675A JP 4159245 A JP4159245 A JP 4159245A JP 15924592 A JP15924592 A JP 15924592A JP H062675 A JPH062675 A JP H062675A
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JP
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cylinder
rotating body
blade
end side
peripheral surface
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JP4159245A
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Noriko Watanabe
規子 渡邉
Satoshi Koyama
聡 小山
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/26—Moulds
    • B29C45/2618—Moulds having screw-threaded mould walls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/08—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C18/10—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C18/107—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い寸法精度を確保し信頼性の向上を図る。 【構成】 シリンダ１７と回転体２１との間を複数の作
動室４４に区画する螺旋状のブレード３３を有し、前記
回転体２１の旋回時に、吸込端側から流入した冷媒を吐
出端側の作動室へ順次移送させる流体圧縮機において、
前記ブレード３３を、両端に設けられた２ゲート部３９
からテトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキビニ
ルエーテル共重合樹脂を圧入充填して連続する螺旋状に
形成すると共にブレード３３のウェルドライン４３を、
吸込側圧力領域と吐出側圧力領域の間に位置する中間圧
力領域内に設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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のに適する螺旋方式の流体圧縮機
に関する。
【０００２】
【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螺旋方式の流体圧縮機が提供され
ている。
【０００３】螺旋方式の圧縮機の概要は、例えば、図１
０に示す如くステータ１０１及びロータ１０３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１０
７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とを備えている。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１１
１が形成され、この溝１１１に螺旋状のブレード１１３
が出入自在に嵌合している。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１０
５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
周期として変化する。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１１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１１
５の容積は、吸込パイプ１１７側となる回転ロッド１０
９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圧縮されて外に吐出される構造と
なっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記した如く冷媒を順
次吐出側へ向け圧縮していく流体圧縮機の圧縮室１１５
は螺旋状のブレード１１３によって形成されるものであ
るが、ブレード１１５には、冷媒にさらされても性質が
劣化しない等といった冷媒圧縮に必要な種々の性能と、
螺旋状の溝１１１に対して弾性変形させながら容易に嵌
め込める性能が要求される。このために、ブレード１１
３は、摩擦係数が小さく、耐冷媒性、耐熱性、曲げ弾性
率が低い等の性質をもつ合成樹脂を用いることが考えら
れている。具体的には、テトラフルオロエチレン／パー
フルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（以下、Ｐ
ＦＡ樹脂と称す）が採用されており、射出成形機によっ
て射出成形される。
【０００５】即ち、図１２に示すように、回転体１０９
に形成された螺旋状の溝１１１と同一ピッチで形成され
た螺旋溝１２１を有する円柱状の入れ子１２３と、入れ
子１２３が挿入自在に嵌装され、内周面との間に連続す
る螺旋状のブレード成形室１２５を形成する移動可能な
可動枠体１２７とを備えた金型１２９において、金型１
２９のゲート部１３１から合成樹脂材等の材料を強制的
に送り込むことで射出成形されるようになっている。
【０００６】しかしながら、ＰＦＡ樹脂は適正な成形条
件の範囲が狭く、デラミネーションと称される成形不良
が発生する。デラミネーションは、ＰＦＡ樹脂の急激な
密度変化によるもので、金型１２９とＰＦＡ樹脂の境界
面で発生するせん断速度、せん断応力が大きい程顕著に
現れる。このため、射出速度は遅く、射出圧力は小さい
ことが望ましい。
【０００７】しかしながら、ゲート部１３１が１つの１
ゲートタイプにあっては、合成樹脂の流動長が長く、圧
力損失が大きい為に、高い寸法精度を確保するために
は、射出速度を早くし、しかも射出圧力を大きくしなけ
ればならず、前端側と後端側との物性値が変る等１ゲー
ト方式ではデラミネーションが生じ易い問題があったも
のである。
【０００８】このデラミネーションの問題を解消する手
段としては、両端から合成樹脂等の材料を注入する２ゲ
ートタイプがある。この場合は、流動性が短くなり、圧
力損失が低減されることから、デラミネーションの発生
が小さく抑えられる反面、左右から送られてくる材料と
材料の接合面は強度が弱くなるいわゆるウェルドライン
が発生し、ブレードの信頼性に欠ける面があった。
【０００９】そこで、この発明は、以上の点に鑑みなさ
れたものであり、その目的とするところは、高い寸法精
度を確保し、しかも耐久性にすぐれ信頼性の高い流体圧
縮機を提供することにある。
【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、この発明は、駆動手段により回転動力が与えられる
シリンダと、前記シリンダの軸方向に沿って偏心して配
置され、その一部が前記シリンダの内周面に接触した状
態で前記シリンダと相対的に旋回可能な円柱状の回転体
と、前記シリンダの軸心と直交する方向に摺動自在に嵌
挿支持され前記シリンダの回転に対して回転体を相対的
に旋回運動させるオルダムリングと、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
入自在に嵌挿されると共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と回転体との間を複数の
作動室に区画する螺旋状のブレードと、前記回転体の旋
回時に、吸込端側から流入した冷媒を吐出端側の作動室
へ順次移送させる流体圧縮機において、前記ブレード
を、両端に設けられた２ゲート部から材料を充填して射
出成形すると共に成形時に発生するブレードのウェルド
ラインを、吸込側圧力領域と吐出側圧力領域の間に位置
する中間圧力領域内に設ける。さらには、前記ブレード
を、両端に設けられた２ゲート部からテトラフルオロエ
チレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹
脂を圧入充填して連続する螺旋状に形成したことを特徴
とする。
【００１１】
【作用】かかる流体圧縮機によれば、２ゲート部によっ
て合成樹脂等の材料の流動長が短くなると共に射出速度
を遅く、射出圧力を小さくできるため、高い寸法精度が
得られる。また、デラミネーションの発生が抑えられ
る。
【００１２】一方、ウェルドラインは、吸込側圧力領域
と吐出側圧力領域の間に位置する中間圧力領域内に設定
したため破損は起きにくくなり長期間に亘って安定した
作動状態が得られる。
【００１３】
【実施例】以下、図１乃至図９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２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。
【００１４】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。
【００１５】圧縮要素１１は両端が開放されたシリンダ
１７を有しており、シリンダ１７は密閉ケース１の内面
に固定された左右の主軸受１９、副軸受２０により回転
自在に両端支持されている。各軸受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，２０
ａと、これらボス部１９ａ，２０ａ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。
【００１６】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２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。
【００１７】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２１
ａ，２１ｂはそれぞれ前記主軸受１９、副軸受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。
【００１８】回転体２１の右側の支軸部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。
【００１９】図４に示すように、オリダムリング２３に
形成された矩形状の長孔２６内には前記回転体２１の角
柱部２５が遊びを有して嵌合し、長孔２６の範囲内にお
いて面接触しながら中心軸線Ａと直交し合う方向に摺動
可能となっている。
【００２０】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２９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。
【００２１】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
して自転を伴なうことなく旋回運動するようになる。
【００２２】一方、前記回転体２１の外周面には螺旋状
の溝３１が設けられており、この螺旋状の溝３１は、吸
込端側（図２右側）のピッチＰが一番大きく、以下、吐
出端側（図面左側）へ向けてピッチが順次小さくなるよ
う設定されている。
【００２３】螺旋状の溝３１には、図５に示すように射
出成形機３４によって射出成形された螺旋状のブレード
３３が弾性力を利用して出入自在に嵌め込まれている。
【００２４】射出成形機３４は、回転体２１に形成され
た螺旋状の溝３１と同一ピッチで形成された螺旋溝３２
を有する円柱状の入れ子３５と、入れ子３５が挿入自在
に嵌装され、内周面との間に連続する螺旋状のブレード
成形室３６を形成する移動可能な可動枠体３７とを備え
た金型３８と、金型３８のゲート部３９へＰＦＡ樹脂材
等の材料を送り込むシリンダー４０とを有し、シリンダ
ー４０にはホッパー４１からの材料を前方へ送る回転運
動と、一定量に溜まった前方の材料を金型３８内へ圧送
する前後のピストン運動が与えられるスクリュー４２が
左右にそれぞれ一対設けられ、ゲート部３９が左右に有
する２ゲートタイプとなっている。
【００２５】ゲート部３９は、図６に示す如くブレード
圧縮室３６と連通するよう設けられており、シリンダー
４０から材料が送り込まれることでブレード３３の射出
成形が可能となる。
【００２６】射出成形機３４による射出成形時におい
て、左右のゲート部３９，３９から送り込まれる材料同
志の接合面となるウェルドライン４３は、図１に示すよ
うに捩れ変形が最も大きい吸込側圧力領域Ｃと、差圧と
温度差が最も高くなる吐出側圧力領域ａの間に位置する
中間圧力領域ｂのほぼ中央部位にくるよう設定されてい
る。
【００２７】ブレード３３によって形成される各作動室
４４は、吸込端側となる作動室４４の容積が一番大きく
なっている。以下、吐出端側へ向けて各作動室４４の容
積が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４４は、副軸受２０に形成され密閉ケース１内に
開放された吐出孔４５と接続連通している。また、各作
動室４４は図４に示す如くブレード３３に沿って回転体
２１とシリンダ１７の内周面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４４は、回転体２１の軸端部に設け
られたメイン通路４５と、主軸受１９に設けられた吸込
通路４７と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からシン
リダ１７内に吸引される冷媒は第１番目の作動室４４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。
【００２８】なお、図２において、４９は回転体２１に
設けられた油導入路を示しており、この油導入路４９の
一端は前記螺旋状の溝３１と連通し、他端は吸込端側の
主軸受１９に穿設された連通孔５１を介して前記密閉ケ
ース１の底部に吸込口５３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が導
入管５５、連通孔５１および油導入路４９を通って前記
溝３１内に送り込まれることでブレード３３の出入時の
潤滑が確保されるようになっている。
【００２９】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。
【００３０】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に対して回転体２１は旋回運動する。この結果、吸
込端側の作動室４４に取り込まれた冷媒等の流体は閉じ
込められた状態で回転体２１の回転にともない吐出端側
の作動室４４へ向けて順次送られながら圧縮され、吐出
パイプ７から外へ吐出されるようになる。
【００３１】この作動時において、ブレード３３のウェ
ルドライン４３は、捩れ変形が大きくなく、しかも、差
圧と温度差があまり高くならない部位となっているた
め、大きな影響を受けることがないため、ブレード３３
は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】図９は本実施例と比較例１と比較例２のブ
レード３３を流体圧縮機内に組込み耐久試験を行なった
実験結果を示したものである。
【００３３】ここで、比較例２は、図７に示すブレード
３３と回転体２１とシリンダ１７とで構成される圧縮室
に於ける相対ブレード歪み、相対圧力、相対温度の関係
から、相対歪みが２５％未満、相対圧力が５０％以上、
相対温度が７０％以上となる範囲の吐出側圧力領域ａに
ウェルドラインを設けたブレードである。比較例１は、
相対歪みが５５％以上、相対圧力が２０％未満、相対温
度が５５％未満となる範囲の吸込側圧力領域Ｃにウェル
ドラインを設けたブレードである。
【００３４】この実験結果によれば、本実施例は、１０
００時間稼働後も冷媒ガス圧に低下はみられず、正常な
運転状態が確保された。また、１０００時間後のブレー
ド３３の状態は摩耗、疲労も見られず良好であった。そ
れに比べて、比較例１は、５００時間後吐出側ガス圧の
急激な低下が起こり流体圧縮機の運転を停止した。吸込
側圧縮室４４を構成するブレード３３は螺旋ピッチの捩
れの最もきつい部分であるため、疲労破壊が発生したた
めである。同様に、比較例２も、６００時間後にブレー
ドの破壊が起こり流体圧縮機の運転を停止した。これ
は、吐出側圧力領域ａを構成するブレード３３は、高
温、高圧の影響を強く受ける部分であるため、所定時間
を経過したブレード３３は疲労が急速に進み、その疲労
に耐えられず破損が発生したと考えられる。つまり、比
較例１ないし比較例２のガス圧の低下は、ウェルドライ
ンに破損が生じたことで、シール性がそこなわれたこと
がわかる。
【００３５】尚、この実施例で用いた流体圧縮機の構成
は、一方向へ圧縮していくシングルタイプの説明となっ
ているが、対向し合うよう２つ組み合わせたツインタイ
プの場合でも同じ圧縮機構を有していることから、本発
明が適用できることは言うまでもない。
【００３６】
【発明の効果】以上、説明したようにこの発明によれ
ば、螺旋方式の流体圧縮機に適した寸法精度の高いブレ
ードを得ることができる。また、ウェルドラインの破損
の発生を抑えることができるため耐久性に優れ初期の流
体圧縮機の性能を長期に渡って安定した維持が可能とな
り、信頼性の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を実施したブレードの斜視図。
【図２】この発明を実施した流体圧縮機の切断面図。
【図３】回転体の斜視図。
【図４】図２のＸ−Ｘ線断面図。
【図５】射出成形機の説明図。
【図６】左右のゲート部を示した説明図。
【図７】相対ブレード歪み特性図。
【図８】比較例１、比較例２、本実施例のウェルドライ
ンを示した説明図。
【図９】耐久試験の実験結果図。
【図１０】従来例を示した図２と同様の切断面図。
【図１１】従来例を示した図３と同様の斜視図。
【図１２】ワンゲート部を示した図５と同様の説明図。
【符号の説明】
１７ シリンダ ２１ 回転体 ３３ ブレード ３９ ゲート部 ４３ ウェルドライン

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 駆動手段により回転動力が与えられるシ
    リンダと、前記シリンダの軸方向に沿って偏心して配置
    され、その一部が前記シリンダの内周面に接触した状態
    で前記シリンダと相対的に旋回可能な円柱状の回転体
    と、前記シリンダの軸心と直交する方向に摺動自在に嵌
    挿支持され前記シリンダの回転に対して回転体を相対的
    に旋回運動させるオルダムリングと、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
    入自在に嵌挿されると共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と回転体との間を複数の
    作動室に区画する螺旋状のブレードと、前記回転体の旋
    回時に、吸込端側から流入した冷媒を吐出端側の作動室
    へ順次移送させる流体圧縮機において、前記ブレード
    を、両端に設けられた２ゲート部から材料を充填して射
    出成形すると共に成形時に発生するブレードのウェルド
    ラインを、吸込側圧力領域と吐出側圧力領域の間に位置
    する中間圧力領域内に設けたことを特徴とする流体圧縮
    機。
  2. 【請求項２】 駆動手段により回転動力が与えられるシ
    リンダと、前記シリンダの軸方向に沿って偏心して配置
    され、その一部が前記シリンダの内周面に接触した状態
    で前記シリンダと相対的に旋回可能な円柱状の回転体
    と、前記シリンダの軸心と直交する方向に摺動自在に嵌
    挿支持され前記シリンダの回転に対して回転体を相対的
    に旋回運動させるオルダムリングと、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
    入自在に嵌挿されると共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と回転体との間を複数の
    作動室に区画する螺旋状のブレードと、前記回転体の旋
    回時に、吸込端側から流入した冷媒を吐出端側の作動室
    へ順次移送させる流体圧縮機において、前記ブレード
    を、両端に設けられた２ゲート部からテトラフルオロエ
    チレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹
    脂を圧入充填して連続する螺旋状に形成したことを特徴
    とする流体圧縮機。
JP4159245A 1992-06-18 1992-06-18 流体圧縮機 Pending JPH062675A (ja)

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