(57)【要約】【課題】摺動部の摩擦損失、発熱の軽減、ブレードの磨耗防止に効果があり、性能、信頼性、ブレードの寿命を大きく向上させることができる流体機械を提供する。【解決手段】本流体機械は、ヘリカル圧縮機構部２を備え、ヘリカルブレード２４、螺旋状溝２２ａの側壁面およびシリンダ２１のヘリカルブレード２４に対向する内周面の少なくともいずれか１つに凹部２４ａが設けられ、この凹部に潤滑剤が充填される。【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設けられた螺旋状溝と、この螺旋状溝に摺動可能に嵌められ、作動室を形成する螺旋状のブレードを有するヘリカル機構部を具備した流体機械において、前記ブレード、前記螺旋状溝の側壁面およびシリンダの前記ブレードに対向する内周面の少なくともいずれか１つに凹部が設けられ、この凹部に潤滑剤が充填されたことを特徴とする流体機械。
【請求項２】
前記凹部は、前記ブレードと前記螺旋状溝との相対位置が変化した場合にも、前記作動室および前記螺旋状溝内空間に開口しない位置に設けられた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】
本発明は流体機械に係り、特に摺動部潤滑剤を収容する凹部を設けた流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヘリカル機構部を具備した流体機械の摺動部に用いられる部材において、比較的高信頼性のものとしては、フッ素樹脂を含む樹脂と、金属または金属に硬質表面処理をしたもの、あるいは高硬度のセラミック等との組合せがある。
【０００３】
このような摺動部材の組合せは、流体機械の機能上重要で互いに摺動しつつシールする可動シールの一部に適用される例も多く見られ、特に潤滑油を使用しない無潤滑流体機械では、このような摺動部あるいはシールが一般的であった。
【０００４】
一般に、摺動面は、摺動の初期段階では、摺動部材の表面形状を互いに幾何学的に完全に一致させることは、現実的に困難であるため、実際の運転中においては、非常に複雑な動きをしながら、接触、摺動、離脱を繰り返している。そのため、樹脂と金属（あるいは金属と同等以上の硬質表面）が直接摺動するような従来の構成では、特に圧縮運転の初期段階において、局所的な高い接触面圧が発生し、金属が樹脂を削ることで樹脂側部材が局所的に大きく摩耗する場合があった。
【０００５】
摺動部が摩耗すると部品ガタの増加につながり、機器の運転時の異常振動や異常音が発生する問題があった。また、摺動すると同時にシールする可動シール部の場合、一部でも摩耗すると流体の洩れにつながり、その機能を果たせなくなるため、この局所的摩耗は、このようなシールを構造として持つ流体機械の信頼性を低下させる問題点があった。
【０００６】
そこで、樹脂材をバインダとして用い、金属基材の摺動面に自己潤滑性固体潤滑剤を密着保持してなる被膜が形成された一側部材と、フッ素樹脂を５０重量％以上含む他側部材との組合せからなる摺動部を有する流体機械が提案されている（特許文献１）。
【０００７】
しかし、特許文献１のものは、自己潤滑性固体潤滑剤が脱落した場合に耐摩耗性が低下し、ブレード、螺旋状溝の側壁あるいはシリンダ内周面の耐摩耗性が低下するおそれがあり、改善の余地を残す。
【特許文献１】特開２００４−１９０６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、摺動部の摩擦損失、発熱の軽減、ブレードの磨耗防止に効果があり、性能、信頼性、ブレードの寿命を大きく向上させることができ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】
【０００９】
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設けられた螺旋状溝と、この螺旋状溝に摺動可能に嵌められ、作動室を形成する螺旋状のブレードを有するヘリカル機構部を具備した流体機械において、前記ブレード、前記螺旋状溝の側壁面およびシリンダの前記ブレードに対向する内周面の少なくともいずれか１つに凹部が設けられ、この凹部に潤滑剤が充填されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る流体機械によれば、摺動部の摩擦損失、発熱の軽減、ブレードの磨耗防止に効果があり、性能、信頼性、ブレードの寿命を大きく向上させることができ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】
【００１１】
以下、本発明に係る流体機械の一実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明の流体機械の一実施形態に係る横型ヘリカル圧縮機の縦断面図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態に係るヘリカルコンプレッサ１は、ケーシングレスのコンプレッサであり、ヘリカル機構部としてのヘリカル圧縮機構部２と、このヘリカル圧縮機構部２を駆動させる電動機部３と、この電動機部３とヘリカル圧縮機構部２間に設けられ、電動機部３の動力をヘリカル圧縮機構部２に伝達するクランクシャフト４と、ヘリカル圧縮機構部２のローラ２２が自転するのを防止するための自転防止機構を構成するオルダムリング５を有し、さらに、偏心シャフト４の一端には冷却用のファン６が設けられている。
【００１４】
ヘリカル圧縮機構部２は、シリンダ２１内に、旋回（公転）自在に偏心配置された上記環状のローラ２２と、このローラ２２とシリンダ２１間に軸方向に次第に容積が小さくなる圧縮室２３を区画する不等ピッチの螺旋状のブレード２４とを有している。ローラ２２の外周面には、所定寸法の螺旋溝２２ａが図１中左端の図１２に示す吸込口２１ａ側端から右端の吐出口２１ｂ端に向けてピッチが徐々に小さくなるように形成されており、この螺旋溝２２ａ内には弾性を有する螺旋状のヘリカルブレード２４が出没自在に嵌め込まれている。
【００１５】
図１のＡ部、このＡ部を拡大した図２および図３に示すように、ヘリカルコンプレッサ１における摺動部２５は、ローラ２２と、ブレード２４との組合せからなっており、さらに、摺動部２５は、互いに摺動しつつシールする可動シール部を形成している。ブレード２４には、潤滑剤ｇを収容する例えば半球状の凹部２４ａが、ブレード２４の低圧側側面２４ｂに設けられている。さらに、凹部２４ａは、ブレード２４の最大突出時においても、螺旋溝２２ａとのかかり代Ｌからはみ出さないようになっている。
【００１６】
なお、凹部形状は半円柱状、矩形溝状あるいは長溝形状等であってもよい。
【００１７】
このような構造にすることにより、ローラ２２がシリンダ２１内を偏心回転する圧縮行程時、ブレード２４と螺旋溝２２ａが摺動する摺動部２５に凹部２４ａに充填された潤滑剤を作用させ、摺動部２５の摩擦損失、発熱の軽減、ブレードの磨耗防止に効果があり、性能、信頼性、ブレードの寿命を大きく向上させることができる。さらに、凹部２４ａがブレード２４の低圧側側面２４ｂに設けられているので、ブレード２４が差圧により押し付けられる面において潤滑剤が作用するため、潤滑効果がより発揮され、また、ブレード２４の最大突出時においても、螺旋溝２２ａとのかかり代Ｌからはみ出さないようになっているので、潤滑剤の流出を防ぐことができ、長期にわたり潤滑効果が持続される。
【００１８】
上記実施形態では、図３に示すように、凹部２４ａをブレード２４の低圧側側面２４ｂに設ける例で説明したが、図４に示すように、ブレード２４に設けられる凹部２４ｃは、ブレード２４の最大突出時における高圧側側面２４ｄの螺旋溝２２ａとのかかり代Ｌ内に設けられてもよい。これにより、ブレードの突出時に差圧によりブレードが倒れた場合に生じる、高圧側側面での摺動面において潤滑剤が作用し、上記実施形態同様の効果が得られる。
【００１９】
また、図５に示すように、凹部２４ｅはブレード２４のブレード外周面２４ｆに設けられてもよい。これにより、ブレードとシリンダ内周面において潤滑剤が作用され、上記実施形態同様の効果が得られる。
【００２０】
図６に示すように、凹部２１ｃはブレード２４に対向するシリンダ２１のシリンダ内周面２１ｄに設けられてもよい。これにより、ブレードとシリンダ内周面において潤滑剤が作用され、上記実施形態同様の効果が得られる。
【００２１】
図７に示すように、凹部２２ｂは螺旋溝２２ａの内壁面２２ｃに設けられ、好ましくは、凹部２２ｂは、ブレード２４の最大突出時においても、螺旋溝２２ａとのかかり代Ｌからはみ出さないようになっている。これにより、ブレードとシリンダ内周面において潤滑剤が作用され、上記実施形態同様の効果が得られ、さらに、潤滑剤の流出を防ぐことができ、長期にわたり潤滑効果が持続される。
【００２２】
図８に示すように、ブレード２４の吸込み側端部近傍に半径方向の係合孔２４ｇあるいは係合凹部を設け、係合孔２４ｇとシリンダ２１に設けられた挿入孔２１ｄに嵌合し貫通するブレードストッパ２４ｈの端部に係合させて、ブレード２４の螺旋方向の動きを規制することにより、従来、ブレードの吸込み側及び吐出側の両方に位置して必要であったブレードストッパが廃止されている。また、図９に示すように、ブレード２４に半径方向に突出する係合突部２４ｈ１を設け、この係合突部２４ｈ１をシリンダ２１に設けられた環状あるいは凹状の係合部２１ｉを設けても同一の効果が得られる。
【００２３】
図１に示すように、クランクシャフト４における、ヘリカル圧縮機構部２に設けられたバランサ４ａと副軸受７のベアリング７ａ間には、クランクシャフト４あるいはクランクシャフト４に取り付けられたＣリングなどの部品を付勢するばね等の弾性部材８が設けられ、スラスト方向の動きを規制し、クランクシャフト４がスラスト方向に動くことによる騒音、振動を防ぐことができ、低騒音、低振動のヘリカル型流体機械を提供でき、また本流体機械を傾斜あるいは天地逆にして運転した場合においても、シャフトは常に一方向に押し付けられているので、問題なく運転可能となる。
【００２４】
なお、上記弾性部材の取り付け位置は、上記バランサと副軸受のベアリング間に限らず、図１０に示すように、弾性部材８ａがクランクシャフト４あるいはクランクシャフト４に取り付けられたＣリングなどの部品４ｂと主軸受９のボールベアリング９ａ内輪との間に設けてもよく、これにより、上記同様の効果が得られるとともに、弾性部材が回転摺動することなく作用するので、摺動ロスを防ぎ、性能、信頼性が向上する。
【００２５】
図１１に示すように、ローラ２２がスラスト方向に動くのを規制する弾性部材８ｂが設けられ、好ましくは、この弾性部材８ｂはローラ２２のクランク部２２ｄに設けられたボールベアリング２２ｅの内輪と副軸受７のボールベアリング７ａの内輪間に設けられている。これにより、ローラがスラスト方向に動くことによる騒音、振動を防ぐことができ、低騒音、低振動化を図ることができる。また流体機械を傾斜あるいは天地逆にして運転した場合においても、ローラは常に一方向に押し付けられているので、問題なく運転可能となる。
【００２６】
さらに、図１とは異なる断面で切断された本実施形態の横型ヘリカル圧縮機の他の縦断面図である図１２に示すように、ヘリカル圧縮機構部２の吸込口２１ａおよび吐出口２１ｂに設けられ、吸込管１０ａおよび吐出管１０ｂが接続される配管継手１１ａ、１１ｂは、シリンダ２１と一体に形成されている。
【００２７】
このような構造にすることにより、図１９に示す従来の別体構造の配管継手１１ｈ、１１ｉに比べて、部品点数、組立工数を削減でき、コストの低減を図ることができ、またシリンダの薄肉化も可能となり、横型ヘリカル圧縮機全体の軽量化が実現される。
【００２８】
図１３に示すように、配管継手１１ｃ、１１ｄは主軸受９および副軸受７に一体に設けられている。これにより、吸込管１０ａおよび吐出管１０ｂの接続時などにシリンダ２１の変形を防ぐことができ、シリンダ２１の薄肉化も可能になり、横型ヘリカル圧縮機全体の軽量化が実現される。
【００２９】
図１４に示すように、配管継手１１ｅ、１１ｆがシリンダ２１と別個に設けられた場合、配管継手１１ｅ、１１ｆの近傍すなわち吸込口２１ａおよび吐出口２１ｂの近傍には、肉厚部２１ａ１、２１ｂ１が形成される。これにより、別個構造であっても、吸込管２１ａ、吐出管２１ｂが何らかの力を受けシリンダ２１に応力が生じても、シリンダ２１内周面が変形するのを抑えることができる。また、配管継手１１ｅ、１１ｆの取付時のシリンダ２１の変形を抑えることができ、さらに、肉厚を厚くする部分を配管継手近傍部に限定することにより、シリンダ重量の増加を抑えることができる。
【００３０】
図１５に示すように、シリンダ２１の配管継手１１ｅ、１１ｆの近傍すなわち肉厚部２１ａ１、２１ｂ１ｘに凸状のフィン２１ａ２、２１ｂ２を設けるのが好ましい。これにより、作動流体は必ず配管継手１１ｅ、１１ｆを通過するため、その近傍にフィン２１ａ２、２１ｂ２を設けることにより、効果的に作動流体を冷却できる。
【００３１】
図１６および図１７に示すように、本実施形態の横型ヘリカル圧縮機では、図８および図９に示すブレードストッパを設ける必要があるが、シリンダ２１におけるブレードストッパ２４ｈが螺着される取付部近傍２４ｈ１のみが厚肉に形成されている。これにより、ブレードストッパ２４ｈ取付時のシリンダ２１の変形を防ぐことができ、シリンダ２１の薄肉化も可能になり、横型ヘリカル圧縮機全体の軽量化が実現される。
【００３２】
図１８に示すように、ブレードストッパ２４ｈと例えば一方の配管継手１１を一体に形成してもよい。これにより、部品点数、組立工数を削減でき、コストの低減を図ることができ、またシリンダ２１への固定箇所が削減され、シリンダ２１の変形を抑えることができる。
【００３３】
上記のように本実施形態の横型ヘリカル圧縮機によれば、摺動部に凹部に充填された潤滑剤を作用させ、摺動部の摩擦損失、発熱の軽減、ブレードの磨耗防止に効果があり、性能、信頼性、ブレードの寿命を大きく向上させることができる。
【００３４】
なお、上記実施形態では、ヘリカルコンプレッサを例に採り説明したが、本発明の流体機械はこれに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の流体機械の一実施形態に係るヘリカルコンプレッサの縦断面図。
【図２】図１のヘリカルコンプレッサのヘリカルブレードおよび凹部を拡大して示す斜視図。
【図３】図１のヘリカルコンプレッサのヘリカルブレードおよび凹部を拡大して示す断面図。
【図４】図１のヘリカルコンプレッサの凹部の他の実施例の拡大断面図。
【図５】図１のヘリカルコンプレッサの凹部の他の実施例の拡大断面図。
【図６】図１のヘリカルコンプレッサの凹部の他の実施例の拡大断面図。
【図７】図１のヘリカルコンプレッサの凹部の他の実施例の拡大断面図。
【図８】本発明に係る流体機械の一実施形態としてのヘリカルコンプレッサのブレードストッパを拡大して示す断面図。
【図９】本発明の流体機械の一実施形態に係るヘリカルコンプレッサのブレードストッパの他の実施例を拡大して示す断面図。
【図１０】本発明の流体機械の一実施形態に係るヘリカルコンプレッサの弾性部材の他の取り付け状態を示す断面図。
【図１１】本発明の流体機械の一実施形態に係るヘリカルコンプレッサの弾性部材の他の取り付け状態を示す断面図。
【図１２】本発明の流体機械の一実施形態に係るヘリカルコンプレッサの配管継手を示す断面図。
【図１３】本発明の流体機械の一実施形態に係るヘリカルコンプレッサの配管継手の他の実施例を示す断面図。
【図１４】本発明の流体機械の一実施形態に係るヘリカルコンプレッサの配管継手取り付け部近傍を示す断面図。
【図１５】本発明の流体機械の一実施形態に係るヘリカルコンプレッサの配管継手取り付け部他の実施例の近傍を示す断面図。
【図１６】本発明の流体機械の一実施形態に係るヘリカルコンプレッサのブレードストッパを示す断面図。
【図１７】図１６のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図１８】本発明の流体機械の一実施形態に係るヘリカルコンプレッサのブレードストッパおよび配管継手を示す断面図。
【図１９】従来のヘリカルコンプレッサの配管継手取り付け部近傍を示す断面図。
【符号の説明】
【００３６】
１…ヘリカルコンプレッサ、２…ヘリカル圧縮機構部、２１…シリンダ、２２…ローラ、２２ａ…螺旋溝、２３…圧縮室、２４…ヘリカルブレード、２４ａ…凹部、２５…摺動部、３…電動機部、４…クランクシャフト、５…オルダムリング、７…副軸受、９…主軸受。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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