(57)【要約】【課題】騒音の発生がなく静かで、信頼性の高い流体機械を提供する。【解決手段】ローラとシリンダとの間に作動室を区画形成する螺旋状のブレードを有するヘリカル式機構部を備えた流体機械にいて、流体機械は、ローラの外周面とシリンダの内周面間の間隙がクランクシャフトのクランク部と対向する位置で最小となる。【選択図】　図１
2004092517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、このシリンダ内に偏心して配置されローラクランク部が設けられたローラと、このローラとシリンダとの間に作動室を区画形成する螺旋状のブレードとを備えたヘリカル式機構部と、前記ローラクランク部を介して前記ローラをシリンダ内で偏心回転させるクランク部が設けられたクランクシャフトと、クランクシャフトを回転駆動するための駆動部と、クランクシャフトを支持する軸受を有する流体機械において、前記ローラの外周面と前記シリンダの内周面間の間隙が前記クランク部と対向する位置で最小となることを特徴とする流体機械。
【請求項２】
請求項１に記載の流体機械において、上記ローラは、その外径がクランク部と対向する部位で最大となることを特徴とする流体機械。
【請求項３】
請求項２に記載の流体機械において、上記ローラの外径は、クランク部に対向する部位から離れるにつれ徐々に縮径する部分を有することを特徴とする流体機械。
【請求項４】
請求項３に記載の流体機械において、上記流体機械は、圧縮機であり、上記ローラの外径の縮径率は、高圧側より低圧側で大きく形成されることを特徴とする流体機械。
【請求項５】
請求項４に記載の流体機械において、上記ローラの外径の縮径部分は、テーパ加工により形成され、かつ、そのテーパ△ｒは、ローラクランク部の最大クリアランスをＣｍａｘ、ローラクランク部の長さをＬとするとき、△ｒ≧Ｃｍａｘ／Ｌであることを特徴とする流体機械。
【請求項６】
請求項１に記載の流体機械において、上記シリンダは、その内径がクランク部に対応する部位で最小となることを特徴とする流体機械。
【請求項７】
請求項６に記載の流体機械において、上記シリンダは、その内径がクランク部に対応する部位から離れるにつれ徐々に拡径する部分を有することを特徴とする流体機械。
【請求項８】
請求項７に記載の流体機械において、上記流体機械は、圧縮機であり、上記シリンダの内径の拡径率は、高圧側より低圧側で大きく形成されることを特徴とする流体機械。
【請求項９】
請求項８に記載の流体機械において、上記シリンダの内径の拡径部分は、テーパ加工により形成され、かつ、そのテーパ△ｃは、ローラクランク部の最大クリアランスをＣｍａｘ、ローラクランク部の長さをＬとするとき、△ｃ≧Ｃｍａｘ／Ｌであることを特徴とする流体機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は被圧縮流体をシリンダの軸方向に連続的に圧縮するヘリカル式の流体圧縮機に係わり、特にローラの揺れ回りのよるローラとシリンダの接触を防止した流体圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流体を圧縮する圧縮機にはレシプロタイプの他にロータリタイプの圧縮機が普及しているが、圧縮機構部にヘリカルブレードを採用したヘリカル圧縮機も採用されつつある。
【０００３】
図３に示すように、従来のヘリカル圧縮機３１は、シリンダ３２と、このシリンダ３２内に偏心にして配置されたローラ３３と、このローラ３３とシリンダ３２との間に作動室３４を区画形成する螺旋状のブレード３５とからなるヘリカル式機構部３６と、ローラ３３をシリンダ３２内で偏心回転させるためのクランクシャフト３７と、このクランクシャフト３７を回転駆動するための駆動部３８を有しており、ローラ３３は軸（長手）方向にその外径が常に一定の円筒形状をなしており、また、シリンダ３２もその内径が軸方向に常に一定の中空円筒形状をなしており、ローラ外周面とシリンダ内周面間の間隙ｇ０がクランク部３７ａと対向する位置を含め、軸方向の全長に渡って一定であった。
【０００４】
このため、圧縮行程中、駆動部の回転力はクランクシャフト３７を介してクランク部３７ａに伝達され、ローラ３３を偏心回転（公転）させる。このローラ３３の偏心回転により、ローラ３３はシリンダ３２の内周面に内接しながら摺動し、公転される。ローラ３３の偏心回転によりシリンダ３２とローラ３３との間にブレード３５により形成される各作動室３４はシリンダ軸方向にヘリカル状に移動しながら容積が次第に小さくなるように体積変化する。各圧縮室は体積変化によりガス吸込孔３９を経て吸込まれた冷媒が順次圧縮されて高圧化され、吐出孔４０を経て吐出される。
【０００５】
このような圧縮行程において、クランクシャフト３７のクランク３７ａ部及びローラ３３のローラクランク部３３ａを介してローラ３３が偏心回転するため、多少生じるローラ３３の振れ回りにより、クランク部３７ａと対向する位置から離れるほどローラ３３とシリンダ３２が接触しやすくなり、騒音の発生要因となり、また、接触による凝着が生じ、信頼性を低下させるおそれがあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、騒音の発生がなく静かで、信頼性の高い流体機械が要望されていた。
【０００７】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、騒音の発生がなく静かで、信頼性の高い流体機械を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の１つの態様によれば、シリンダと、このシリンダ内に偏心して配置されローラクランク部が設けられたローラと、このローラとシリンダとの間に作動室を区画形成する螺旋状のブレードとを備えたヘリカル式機構部と、前記ローラクランク部を介して前記ローラをシリンダ内で偏心回転させるクランク部が設けられたクランクシャフトと、クランクシャフトを回転駆動するための駆動部と、クランクシャフトを支持する軸受を有する流体機械において、前記ローラの外周面と前記シリンダの内周面間の間隙が前記クランク部と対向する位置で最小となることを特徴とする流体機械が提供される。これにより、騒音の発生がなく静かで、信頼性の高い流体機械が実現される。
【０００９】
好適な一例では、上記ローラは、その外径がクランク部と対向する部位で最大となる。これにより、確実にローラとシリンダの接触が防止される。
【００１０】
また、他の好適な一例では、上記ローラの外径は、クランク部に対向する部位から離れるにつれ徐々に縮径する部分を有する。
【００１１】
また、他の好適な一例では、上記流体機械は、圧縮機であり、上記ローラの外径の縮径率は、高圧側より低圧側で大きく形成される。これにより、高圧側と低圧側でアンバランスが発生しやすいガス圧縮の場合であっても、揺れ幅が大きい低圧側で間隙を最大にしてあるので、確実にローラとシリンダの接触が防止される。
【００１２】
また、他の好適な一例では、上記ローラの外径の縮径部分は、テーパ加工により形成され、かつ、そのテーパ△ｒは、ローラクランク部の最大クリアランスをＣｍａｘ、ローラクランク部の長さをＬとするとき、△ｒ≧Ｃｍａｘ／Ｌである。
【００１３】
また、他の好適な一例では、上記シリンダは、その内径がクランク部に対応する部位で最小となる。これにより、確実にローラとシリンダの接触が防止される。
【００１４】
また、他の好適な一例では、上記シリンダは、その内径がクランク部に対応する部位から離れるにつれ徐々に拡径する部分を有する。
【００１５】
また、他の好適な一例では、上記流体機械は、圧縮機であり、上記シリンダの内径の拡径率は、高圧側より低圧側で大きく形成される。これにより、高圧側と低圧側でアンバランスが発生しやすいガス圧縮の場合であっても、揺れ幅が大きい低圧側で間隙を最大にしてあるので、確実にローラとシリンダの接触が防止される。
【００１６】
また、他の好適な一例では、上記シリンダの内径の拡径部分は、テーパ加工により形成され、かつ、そのテーパ△ｃは、ローラクランク部の最大クリアランスをＣｍａｘ、ローラクランク部の長さをＬとするとき、△ｃ≧Ｃｍａｘ／Ｌである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる流体機械の第１実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は本発明に係わる流体機械の第１実施形態としての横型ヘリカル圧縮機の縦断面図である。
【００１９】
図１に示すように、流体圧縮機、例えば、横型ヘリカル圧縮機１は、電動機部２と、この電動機部２によって、クランクシャフト３を介して駆動される圧縮機構部４とを有して、圧縮機構部４には、支持脚５が取付けられている。
【００２０】
上記電動機部２は、回転駆動手段をなし、合成樹脂などの絶縁材料からなるカバー７によって覆われたモータステータ８と、このモータステータ８内で回転するモータロータ９とからなっている。このモータロータ９からは、一側にクランク部３ａを有する上記クランクシャフト３が圧縮機構部４側に延出されている。
【００２１】
一方、圧縮機構部４は、シリンダ１１と、クランクシャフト３に軸装されシリンダ１１内に偏心して配置されローラクランク部１２ａが設けられたローラ（回転体）１２と、このローラ１２とシリンダ１１間に、吸込管１３が連通する吸込側から、吐出管１４が連通する吐出側に向かい徐々にその容積が減少する複数の圧縮室１５をシリンダ１１の軸方向に沿って区画形成する螺旋状のブレード１６とを有している。
【００２２】
上記シリンダ１１は、その内径が軸方向に常に一定の中空円筒形状をなしている。
【００２３】
これに対して、ローラ１２は、その外径が、クランクシャフト３のクランク部３ａに対向する対向部位１２ｐでは一定であり、この対向部位１２ｐから両側に離れるにつれ徐々に大きく縮径して、その外形は略々樽状をなしている。従って、ローラ１２の外径は、対向部位１２ｐで最大となっている。なお、上記クランク部３ａはシリンダ１１の中心断面に対して多少高圧側に偏倚して形成されている。
【００２４】
また、本実施形態のように流体機械がヘリカル圧縮機である場合には、ローラ１２の低圧側が、高圧側に比べてより大きなテーパ（縮径率）で縮径されている。対向部位１２ｐから離れるにつれ徐々に縮径される部分（縮径部分）は、そのテーパ△ｒが、ローラクランク部１２ａの最大クリアランスをＣｍａｘ、ローラクランク部１２ａの長さをＬとするとき、△ｒ≧Ｃｍａｘ／Ｌであるのが好ましい。△ｒ＜Ｃｍａｘ／Ｌであると、ローラとシリンダが接触するおそれがある。なお、ローラの縮径はテーパ加工によって行われる。
【００２５】
上記のように、シリンダ１１はその内径が軸方向に常に一定であり、ローラ１２の外径は対向部位１２ｐで最大になるように形成されているので、ローラ１２の外周面とシリンダの内周面間の間隙ｇは、対向部位１２ｐのところで最小となり、両側にいくに従って増大し、低圧（吸込管１３）側で最大になる。すなわち、クランク部３ａの反偏倚側で最大になる。
【００２６】
上記ブレード１６は、ローラ１２の外表面に形成されたブレード溝１７に収納され、このブレード溝１７は、断面形状が例えば略々矩形をなす一方、その溝ピッチはローラ１２の軸方向に暫次小さくなるように形成されている。また、ブレード１６は、ローラ１２の偏心回転運動によりシリンダ１１内周壁に拘束されてブレード溝１７内を円滑に出し入れ摺動される。
【００２７】
シリンダ１１の両端部は、主軸受１８及び副軸受１９により閉塞され、主軸受１８及び副軸受１９は締付ボルト（図示せず）によりシリンダ１１に螺着されている。また、ローラ１２が偏心回転運動する際、ローラ１２を公転させ、自転させないように自転防止機構２０が設けられ、さらに、クランクシャフト３には、電動機部２及び圧縮機構部４を冷却するための冷却ファン２１が設けられている。
【００２８】
次に本第１実施形態の横型ヘリカル圧縮機の作用について説明する。
【００２９】
図１に示すような横型ヘリカル圧縮機１の電動機部２に通電することにより、電動機部２が起動されてモータステータ８内に回転磁界が生じ、モータロータ９が回転駆動される。
【００３０】
モータロータ９の回転力は出力シャフトであるクランクシャフト３を介してクランク部３ａに伝達され、ローラ１２を偏心回転（公転）させる。このローラ１２の偏心回転により、ローラ１２はシリンダ１１の内周面に内接しながら摺動し、公転される。上記ローラ１２の偏心回転によりシリンダ１１とローラ１２との間にブレード１６により形成される各圧縮室１５はシリンダ軸方向にヘリカル状に移動しながら容積が次第に小さくなるように体積変化する。各圧縮室１５は体積変化により吸込管１３を経て吸込まれた冷媒が順次圧縮されて高圧化され、吐出管６を経て吐出される。
【００３１】
上記のような冷媒の圧縮過程において、クランクシャフト３のクランク部３ａ及びローラ１２のクランク部１２ａを介してローラ１２が偏心回転するため、ローラ１２に多少振れ回りが生じるが、ローラ１２の外周面とシリンダの内周面間の間隙は、対向部位１２ｐから両側に向かっていくに従って増大しているため、ローラとシリンダとの接触がなくなり、騒音の発生もなく、また、接触による凝着も生じず、信頼性が向上する。また、クランク部が偏倚して設けられているガス圧縮の場合であっても、揺れ幅が大きい低圧側（クランク部の反偏倚側）で間隙を最大にしてあるので、確実にローラとシリンダの接触が防止される。
【００３２】
また、本発明に係わる流体機械の第２実施形態について説明する。
【００３３】
上記第１実施形態は、ローラがローラクランク部から両側に離れるにつれ徐々に大きく縮径して、その外形は略々樽状をなしているのに対して、本第２実施形態は、シリンダがクランク部に対応する位置から両側に離れるにつれ徐々に大きく拡径して、その内形は略々鼓状をなしている。
【００３４】
例えば、図２に示すように、シリンダ１１Ａは、その内径が、クランクシャフト３Ａのクランク部３Ａａに対向する対向部位１１Ａｐでは一定であり、この対向部位１１Ａｐから両側に離れるにつれ徐々に大きく拡径して、その内形（シリンダ部形状）は略々鼓状をなしている。このときの徐々に縮径部分は、そのテーパ△ｃが、クランクシャフト３Ａのクランク部３Ａに対応するローラクランク部１２Ａａの最大クリアランスをＣｍａｘ、ローラクランク部の長さをＬとするとき、△ｃ≧Ｃｍａｘ／Ｌであるのが好ましい。これに対して、ローラ１２Ａは、その外径が軸方向に常に一定の円筒形状をなしている。他の構成は図１に示す流体機械と異ならないので、同一符号を付して説明は省略する。
【００３５】
従って、ローラ１２Ａの外周面とシリンダ１１Ａの内周面間の間隙ｇＡは、シリンダ１１Ａの対向部位１１Ａｐのところで最小となり、両側にいくに従って増大し、低圧（吸込管１３Ａ）側で最大になる。これにより、ローラとシリンダとの接触がなくなり、騒音の発生もなく、また、接触による凝着も生じず、信頼性が向上する。また、ガス圧縮の場合であっても、揺れ幅が大きい低圧側で間隙を最大にしてあるので、確実にローラとシリンダの接触が防止される。
【００３６】
【発明の効果】
本発明に係わる流体機械によれば、騒音の発生がなく静かで、信頼性の高い流体機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる流体機械の第１実施形態の縦断面図。
【図２】本発明に係わる流体機械の第２実施形態の縦断面図。
【図３】従来の流体機械の縦断面図。
【符号の説明】
１　横型ヘリカル圧縮機
２　電動機部
３　クランクシャフト
３ａクランク部
４　圧縮機構部
５　支持脚
７　カバー
８　モータステータ
９　モータロータ
１１　シリンダ
１２　ローラ（回転体）
１２ａ　ローラクランク部
１３　吸込管
１４　吐出管
１５　圧縮室
１６　ブレード
１７　ブレード溝
１８　主軸受
１９　副軸受
２０　自転防止機構
２１　冷却ファン
【図１】
2004092517.tif 000003
【図２】
2004092517.tif 000004
【図３】
2004092517.tif 000005