(57)【要約】【課題】１個のシリンダ内に複数の作動機構部からなるヘリカル機構部を設けることにより、多くの使用機器への用途の拡大を図ることができかつ、作動室間の流体の漏れを少なくすることができ、性能、信頼性が向上する流体機械を提供する。【解決手段】本流体機械は、ローラ１３に設けられた複数の螺旋状溝２３、３３に嵌め込まれたブレード２４、３４をヘリカル機構部３を有し、複数の螺旋状溝間２３、３３にシールリング１２が設けられ、このシールリング１２は、継目のない環状に形成され、その外周に基体部１２ａよりも薄肉の薄肉リップ１２ｃを形成した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内に偏心配置されたローラと、このローラの外周面に形成されこのローラの軸方向に並設された複数の螺旋状溝と、この複数の螺旋状溝に嵌められ複数の作動室を形成する複数の螺旋状のブレードと、前記複数の螺旋状溝と螺旋状溝との間に設けられたシールリングと、このシールリングの両側に形成された各作動室に各々連通する吸込孔及び吐出孔を有したヘリカル機構部を具備し、前記シールリングは、継目のない環状に形成され、その外周に基体部よりも薄肉の薄肉リップを形成したことを特徴とする流体機械。
【請求項２】
前記シールリングは、シリンダ内周側から突き出た突起部が嵌め込まれ、シリンダ内周とのすべりが防止されることを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１個のシリンダ内に複数の作動機構部を設けた流体機械に係り、特に、作動機構部間に設けられるシールリングを改良した流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のヘリカル機構部を有するヘリカルコンプレッサは、特許文献１に記載されているように、螺旋状のブレードが、ローラ外周に形成された螺旋状溝に巻き付けられた状態でシリンダに挿入され、ローラをシリンダ中心から偏心させることによって、流体を圧縮する圧縮室が形成されている。従って、モータの回転によりローラをシリンダ内で公転運動させると、圧縮室が螺旋に沿って移動され、螺旋のピッチが次第に小さくなって、圧縮室容積が小さくなり、流体が圧縮される。螺旋状溝を１個設けることにより、螺旋状溝の両端はそれぞれ、吸込孔側と吐出孔側になる。
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載のヘリカルコンプレッサは、螺旋状溝及びブレードが１個しかなく、単一の作動機構部を有するものであり、吐出圧力及び吸込圧力が単一の単段圧縮となり、このヘリカルコンプレッサを使用する機器が限定される。
【０００４】
そこで、１個のシリンダ内に複数の作動機構部からなるヘリカル機構部を設けることにより、多くの使用機器への用途の拡大を図る流体機械が要望されており、本発明者らは、軸方向に複数の螺旋状ブレードを設けて複数の作動機構部を形成し、各作動機構部の境界端部に、ローラに加工されたリング溝にシールリングを嵌め込むことにより、作動機構部間の流体の漏れを防ぎ、複数の作動機構部からなるヘリカル機構部を備え、多用途の流体機械の提案を行なっている。この流体機械のシール部における流体の漏れる流路としては、シリンダ内周とシールリング外周の隙間部と、シールリング装着のために設けられたリング切り欠き部の嵌め合い隙間の２箇所があり、広範囲の温度、速度、圧力条件において、上記隙間量を小さくかつ一定にすることが難しく、使用条件によっては流体の漏れ量が増加し、性能の低下を招く等改良の余地がある。
【特許文献１】特開２００２−２５７０６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、１個のシリンダ内に複数の作動機構部からなるヘリカル機構部を設けることにより、多くの使用機器への用途の拡大を図ることができかつ、作動機構部間の流体の漏れを少なくすることができ、性能、信頼性が向上する流体機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した目的を達成するため、本発明に係る流体機械は、シリンダ内に偏心配置されたローラと、このローラの外周面に形成されこのローラの軸方向に並設された複数の螺旋状溝と、この複数の螺旋状溝に嵌められ複数の作動室を形成する複数の螺旋状のブレードと、前記複数の螺旋状溝と螺旋状溝との間に設けられたシールリングと、このシールリングの両側に形成された各作動室に各々連通する吸込孔及び吐出孔を有したヘリカル機構部を具備し、前記シールリングは、継目のない環状に形成され、その外周に基体部よりも薄肉の薄肉リップを形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る流体機械によれば、１個のシリンダ内に複数の作動機構部からなるヘリカル機構部を設けることにより、多くの使用機器への用途の拡大を図ることができかつ、作動機構部間の流体の漏れを少なくすることができ、性能、信頼性が向上する流体機械を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係る流体機械の一実施形態としての縦型ヘリカルコンプレッサについて添付図面を参照して説明する。
【０００９】
図１は本発明の一実施形態に係る縦型ヘリカルコンプレッサの縦断面図である。
【００１０】
図１に示すように、本実施形態の縦型ヘリカルコンプレッサ１は、両端が開放された円筒状のケース２と、このケース２に内装されたヘリカル機構部例えばヘリカル圧縮機構部３と、このヘリカル圧縮機構部３を駆動させる電動機部４と、この電動機部４とヘリカル圧縮機構部３間に設けられ電動機部４の動力をヘリカル圧縮機構部２に伝達する偏心シャフト５を有し、これらの各構成要素が一直線上に取り付けられ、さらに、偏心シャフト５の一端には冷却用のファン６が設けられている。
【００１１】
また、シリンダ１１の第１作動機構部２１側は、主軸受１５により閉塞され、第２作動機構部３１側は、副軸受１４により閉塞されている。
【００１２】
ヘリカル圧縮機構部３には、１個のシリンダ（シリンダブロック）１１内にシールリング１２によって独立するように仕切られた複数例えば２個の第１作動機構部２１、第２作動機構部３１が設けられており、第１作動機構部２１、第２作動機構部３１は、各々連続して連なる第１作動室部２２、第２作動室部３２からなり、これら第１作動室部２２、第２作動室部３２は、シリンダ１１内で偏心シャフト５に偏心して取り付けられたローラ１３と、このローラ１３の外周面に形成されローラ１３の軸方向に並設された複数例えば２個の螺旋状溝２３、３３と、ローラ１３とシリンダ１１との間に介装され複数の螺旋状溝２３、３３に各々嵌められた複数の螺旋状のブレード２４、３４により形成されている。ブレード２４、３４は、ローラ１３の偏心回転運動によりシリンダ内周壁に拘束されて螺旋状溝２３、３３内を円滑に出し入れ摺動される。
【００１３】
第１作動室部２２と第２作動室部３２間は、シールリング１２によって仕切られ、互いに独立しているので、ローラ１３に形成される２個の螺旋状溝２３、３３は、同一巻き方向、逆方向でもよく、また、２個の螺旋状溝２３、３３の形状は、ピッチが異なるなど互いに異なる形状であってもよい。それぞれの圧力条件に合った形状を選択することができ、１台のコンプレッサで、２つの圧縮条件で圧縮を行うことが可能となる。
【００１４】
本実施形態では、２個の螺旋状溝２３、３３の巻き方向が互いに同一で、第１作動機構部２１の螺旋状溝２３の溝ピッチはローラ１３の主軸受１５方向から軸中央方向に向かって暫次小さくなるように形成され、第２作動機構部３１の螺旋状溝３３の溝ピッチはローラ１３の軸中央方向から軸上方向（副主軸受１４方向）に向かって暫次小さくなるように形成されている。従って、第１作動室部２２は、ローラ１３の偏心回転により、ローラ１３の軸下方向から軸中央方向に向かって容積が小さくなるように連続的に体積変化し、この体積変化により作動流体である流体例えば空気が圧縮され、第２作動室部３２は、ローラ１３の偏心回転により、ローラ１３の軸中央方向から軸上方向に向かって容積が小さくなるように連続的に体積変化し、この体積変化により流体例えば空気が圧縮される。従って、第１作動機構部２１では主軸受１５側に設けられた第１吸込孔２５から吸い込まれた流体は、シールリング１２側に設けられた第１吐出孔２６から吐出され、第２作動機構部３１では、シールリング１２側に設けられた第２吸込孔３５から吸い込まれた流体は、副軸受１４側に設けられた第２吐出孔３６から吐出されるようになっている。
【００１５】
さらに、シールリング１２は、ローラ１３の外周面に形成されたリング状溝１６に出入り自在に装着される。このようにローラ１３に形成した２個の螺旋状溝２３、３３の間にリング溝１６を形成し、このリング溝１６にはシールリング１２を出入り自由に装着することにより、ローラ１３の公転運動によっても、リング外周とシリンダ内周は常に接し、かつシールリング１２とリング溝１６が互いに接しながら摺動することでシールを行ない、全体としてシールリング１２両面のシールを維持することができる。
【００１６】
図２及び図３に示すように、第１実施形態としてのシールリング１２は周囲に継目のない環状に形成され、その外周に基体部１２ａよりも薄肉の薄肉リップ１２ｂが一体に形成されている。
【００１７】
図４に示すように、シールリング１２は周囲に継目のない環状に形成された基体部１２ａに、薄肉の薄肉リップ部材１２ｃが一体的に嵌め込まれたものであってもよい。
【００１８】
また、図４に示すように、シールリング１２のシリンダ１１と対向する部位およびローラ１３と対向する部位に、グリースなどの潤滑剤１７を塗布し、あるいは、図６に示すように、シールリング１２のシリンダ１１と対向する部位およびローラ１３と対向する部位に各々凹部を形成し、この凹部に潤滑剤１７を充填し、長期に渡ってシール性を向上させるとともに、摺動摩擦を低減させて、シールリングの高いシール性を維持するようにするのが好ましい。
【００１９】
上記いずれのシールリングを用いる場合にも、組み立て時、一旦、シールリング内周寸法をローラ外周寸法より広げてローラ溝２３、３３に挿入し、その後シールリング外周を半径方向に押して整形し直し、シリンダ内周に挿入可能な外周寸法にリサイジングする。
【００２０】
なお、ローラ１３が偏心回転運動する際、ローラ１３を公転させ、自転させないように自転防止機構としてのオルダムリング１８が、ローラ１３の端面と副軸受１４との間に設置されている。
【００２１】
次に本実施形態の縦型ヘリカルコンプレッサの動作について説明する。
【００２２】
図１に実線矢印で示すように、縦型ヘリカルコンプレッサ１は、第１吸込孔２５から吸込まれた流体例えば空気が、第１作動機構部２１に流入し、ローラ１３の偏心回転により、ローラ１３の軸中央方向から軸下方向に向かって暫次が小さくなるように連続的に体積変化する第１作動機構部２１により圧縮され、第１吐出孔２６から第１作動機構部２１外に吐出される。
【００２３】
一方、第２吸込孔３５から吸込まれた流体例えば空気は、第２作動機構部３１に流入し、ローラ１３の偏心回転により、ローラ１３の軸中央方向から軸上方向に向かって暫次が小さくなるように連続的に体積変化する第２作動機構部３１により圧縮され、第２吐出孔３６から第２作動機構部３１外に吐出される。
【００２４】
この圧縮行程において、シールリング１２の両側には第１作動機構部２１の吐出圧力と第２作動機構部３１の吸込圧力との圧力差が生じるが、図２に示すように、シールリング１２は周囲に継目のない環状に形成され、その外周に薄肉リップ１２ｂが設けられているので、第１作動機構部２１と第２作動機構部３１の間の流体漏れを抑制することができ、圧縮性能、信頼性を向上させることができる。
【００２５】
上記のように本実施形態の縦型ヘリカルコンプレッサによれば、１個のシリンダ内に複数の作動機構部からなるヘリカル機構部を設けることにより、多くの使用機器への用途の拡大を図ることができかつ、作動室間の流体の漏れを少なくすることができ、性能、信頼性が向上する流体機械が実現される。
【００２６】
また、本発明に係る流体機械に用いられるシールリングの第２実施形態について説明する。
【００２７】
本第２実施形態のシールリングは、図２に示す上記第１実施形態のシールリングに、シリンダ内周側から突出する突起部をシールリングに嵌め込んだものである。
【００２８】
例えば、図７に示すように、シールリング１２には、シリンダ１１の内側から突出する突起部１２ｄが嵌め込まれている。これにより、シールリング１２がシリンダ１１の内側で滑ることがなく、シールリングの摩耗を低減できるとともに、不要な摺動損失も少なくすることができ、長期に渡り高い信頼性を維持することができる。
【００２９】
なお、上記実施の態様では、本発明をコンプレッサに適用したものについて説明したが、本発明はこれに限らず、ポンプ、膨張機及びこれらの組合せにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る縦型ヘリカルコンプレッサの縦断面図。
【図２】本発明の一実施形態に係る縦型ヘリカルコンプレッサに用いられるシールリングの平面図。
【図３】図２のシールリングの第１実施形態の一部を拡大して示す断面図。
【図４】図２のシールリングの第１実施形態の変形例の一部を拡大して示す断面図。
【図５】図２のシールリングの第１実施形態の他の変形例の一部を拡大して示す断面図。
【図６】図２のシールリングの第１実施形態の他の変形例の一部を拡大して示す断面図。
【図７】図２のシールリングの第２実施形態の一部を拡大して示す断面図。
【符号の説明】
【００３１】
１…縦型ヘリカルコンプレッサ、２…ケース、３…ヘリカル圧縮機構部、４…電動機部、５…偏心シャフト、１１…シリンダ、１２…シールリング、１２ａ…基体部、１２ｂ…薄肉リップ、１２ｃ…薄肉リップ部材、１３…ローラ、１６…リング状溝、２１…第１作動機構部、２２…第１作動室部、２３、３３…螺旋状溝、２４、３４…ブレード、３１…第２作動機構部、３２…第２作動室部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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