(57)【要約】【課題】構造が簡単で、自転防止機構が倒れることなく、ローラのスムーズな公転が可能で振動の発生を低減できる流体機械を提供する。【解決手段】流体機械の自転防止機構は、ローラ３２に設けられ駆動用クランクシャフト５と平行な中心軸を有する軸受取付孔６１ｂと、この軸受取付孔６１ｂに収納されたころがり軸受６２と、このころがり軸受６２によりクランク部６１ａで支持され軸受取付孔６１ｂを駆動用クランクシャフト５と平行になるように貫通する自転防止用クランクシャフト６１とを有し、この自転防止用クランクシャフト６１は、駆動用クランクシャフト５と同一の偏心量を有しヘリカル機構部３に設けられた両軸受３５、３６にころがり軸受６３、６４を介して軸支される。【選択図】  図１
2004204738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動用クランクシャフトによりローラがシリンダ内で旋回運動され、このシリンダと前記ローラの間に螺旋状のブレードが配置されたヘリカル機構部と、前記ローラの自転を防止する自転防止機構を有する流体機械において、前記自転防止機構は、前記ローラに設けられ駆動用クランクシャフトと平行な中心軸を有する軸受取付孔と、この軸受取付孔に収納されたころがり軸受と、このころがり軸受によりクランク部で支持され前記軸受取付孔を前記駆動用クランクシャフトと平行になるように貫通する自転防止用クランクシャフトとを有し、この自転防止用クランクシャフトは、前記駆動用クランクシャフトと同一の偏心量を有し前記ヘリカル機構部に設けられた両軸受にころがり軸受を介して軸支されることを特徴とする流体機械。
【請求項２】
駆動用クランクシャフトによりローラがシリンダ内で旋回運動され、このシリンダと前記ローラの間に螺旋状のブレードが配置されたヘリカル機構部と、前記ローラの自転を防止する自転防止機構を有する流体機械において、前記自転防止機構は、前記ヘリカル機構の両軸受の少なくとも一方に前記駆動用クランクシャフトと平行に固定された自転防止軸と、この自転防止軸に対応し、前記ローラの端面に設けられ駆動用クランクシャフトと平行な中心軸を有する軸受取付凹部と、この軸受取付凹部に収納された第１のころがり軸受と、この第１のころがり軸受を介して前記自転防止軸に装着された偏心コロと、この偏心コロと前記軸受取付凹部間に介装され前記第１のころがり軸受と同一平面に配置された第２のころがり軸受とを有することを特徴とする流体機械。
【請求項３】
駆動用クランクシャフトによりローラがシリンダ内で旋回運動され、このシリンダと前記ローラの間に螺旋状のブレードが配置されたヘリカル機構部と、前記ローラの自転を防止する自転防止機構を有する流体機械において、前記自転防止機構は、前記ローラの両側面の少なくとも一方に前記駆動用クランクシャフトと平行に固定された自転防止軸と、この自転防止軸に対応し、前記ヘリカル機構の軸受に設けられ前記駆動用クランクシャフトと平行中心軸を有する軸受取付凹部と、この軸受取付凹部に収納された第１のころがり軸受と、この第１のころがり軸受と前記自転防止軸間に介装された偏心コロと、この偏心コロと前記軸受取付凹部間に介装され前記第１のころがり軸受と同一平面に配置された第２のころがり軸受とを有す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】
本発明はヘリカル機構を有する流体機械に係わり、特にローラの自転防止機構を改良した流体機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヘリカル機構あるいはスクロール機構を有するコンプレッサ等の流体機械において、ローラの自転防止機構として、オルダム機構が多く用いられ、また、一部にはボールベアリングを使用した自転防止機構が用いられている。
【０００３】
しかしながら、図４に示すように、前者のオルダム機構７１は、流体機械７２の電動機部７３により、クランクシャフト７４を介して偏心回転（公転）されるローラ７５が自転するのを防止するが、オルダムリング７１ａの動きは往復運動の組合せであり、バランスウェートを用いて完全に動釣合いを取ることが難しく、アンバランス量の発生は避けられず、振動の要因となっている。
【０００４】
また、後者のボールベアリングを用いた自転防止機構は、ローラと副軸受のスラスト面が互いに接する個所にボールベアリングを介した片持ちピンを設けた構造であるが（例えば特許文献１）、この構造は、ローラの偏心回転（公転）によってピンを倒そうとする力が作用し、ピンがうまく回転せず、自転防止機能を果たさない場合があり、また、これをスクロール機構のコンプレッサに用いた場合には、スラスト面の３箇所にスラスト受けを兼ねた自転防止機構としてであり、多くのボールベアリングを用いる必要があり、その構造が複雑になっている。
【０００５】
さらに、本願発明者等は、ローラと軸受間で偏心運動する円板形状の中間部材を設けたローラの自転防止機構を提案している（特許文献２）。このものは、ローラのスムーズな回転に改良の余地がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開平２−１９６７５号公報（第３頁左欄第１７行〜同頁右欄第９行、第１図）
【０００７】
【特許文献２】
特開平１０−３０５８３号公報（段落番号［００５４］〜［００５７］、［００７３］、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、構造が簡単で、自転防止機構が倒れることなく、ローラのスムーズな公転が可能で振動の発生を低減できる流体機械を提供することを目的とする。
【０００９】
【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、駆動用クランクシャフトによりローラがシリンダ内で旋回運動され、このシリンダと前記ローラの間に螺旋状のブレードが配置されたヘリカル機構部と、前記ローラの自転を防止する自転防止機構を有する流体機械において、前記自転防止機構は、前記ローラに設けられ駆動用クランクシャフトと平行な中心軸を有する軸受取付孔と、この軸受取付孔に収納されたころがり軸受と、このころがり軸受によりクランク部で支持され前記軸受取付孔を前記駆動用クランクシャフトと平行になるように貫通する自転防止用クランクシャフトとを有し、この自転防止用クランクシャフトは、前記駆動用クランクシャフトと同一の偏心量を有し前記ヘリカル機構部に設けられた両軸受にころがり軸受を介して軸支されることを特徴とする流体機械が提供される。これにより、構造が簡単で、自転防止機構が倒れることなく、ローラのスムーズな公転が可能で振動の発生を低減できる流体機械が実現される。
【００１０】
また、本発明の他の態様によれば、駆動用クランクシャフトによりローラがシリンダ内で旋回運動され、このシリンダと前記ローラの間に螺旋状のブレードが配置されたヘリカル機構部と、前記ローラの自転を防止する自転防止機構を有する流体機械において、前記自転防止機構は、前記ヘリカル機構の両軸受の少なくとも一方に前記駆動用クランクシャフトと平行に固定された自転防止軸と、この自転防止軸に対応し、前記ローラの端面に設けられ駆動用クランクシャフトと平行な中心軸を有する軸受取付凹部と、この軸受取付凹部に収納された第１のころがり軸受と、この第１のころがり軸受を介して前記自転防止軸に装着された偏心コロと、この偏心コロと前記軸受取付凹部間に介装され前記第１のころがり軸受と同一平面に配置された第２のころがり軸受とを有することを特徴とする流体機械が提供される。これにより、構造が簡単で、自転防止機構が倒れることなく、ローラのスムーズな公転が可能で振動の発生を低減できる流体機械が実現される。
【００１１】
また、本発明の他の態様によれば、駆動用クランクシャフトによりローラがシリンダ内で旋回運動され、このシリンダと前記ローラの間に螺旋状のブレードが配置されたヘリカル機構部と、前記ローラの自転を防止する自転防止機構を有する流体機械において、前記自転防止機構は、前記ローラの両側面の少なくとも一方に前記駆動用クランクシャフトと平行に固定された自転防止軸と、この自転防止軸に対応し、前記ヘリカル機構の軸受に設けられ前記駆動用クランクシャフトと平行中心軸を有する軸受取付凹部と、この軸受取付凹部に収納された第１のころがり軸受と、この第１のころがり軸受と前記自転防止軸間に介装された偏心コロと、この偏心コロと前記軸受取付凹部間に介装され前記第１のころがり軸受と同一平面に配置された第２のころがり軸受とを有することを特徴とする流体機械が提供される。これにより、構造が簡単で、自転防止機構が倒れることなく、ローラのスムーズな公転が可能で振動の発生を低減できる流体機械が実現される。
【００１２】
【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。
【００１３】
図１は本発明に係わる第１実施形態の流体機械の縦断面図である。
【００１４】
図１に示すように、本第１実施形態のヘリカルコンプレッサ１は、ケーシング２を有し、このケーシング２内には、ヘリカル圧縮機構部３と、このヘリカル圧縮機構部３を駆動させる駆動部、例えば電動駆動部４と、この電動駆動部４とヘリカル圧縮機構部３間に設けられ電動駆動部４の動力をヘリカル圧縮機構部３に伝達しクランク部５ａが設けられた駆動用クランクシャフト５と、ヘリカル圧縮機構部３のローラ３２が自転するのを防止するための自転防止機構６が設けられている。
【００１５】
上記ヘリカル圧縮機構部３は、シリンダ３１内に、偏心回転（公転）自在に偏心配置された環状の上記ローラ３２と、このローラ３２とシリンダ３１間に軸方向に次第に容積が小さくなる圧縮室３３を区画する不等ピッチのヘリカルブレード３４とを有している。ローラ３２の外周面には、所定寸法の螺旋溝３２ａが図１下端側の吸込口３１ａから上端側の吐出口（図示せず）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３２ａ内には弾性を有する螺旋状の上記ヘリカルブレード３４が出没自在に嵌め込まれている。
【００１６】
ヘリカル圧縮機構部３には、クランクシャフト５を軸支する主軸受３５と副軸受３６が設けられており、さらに、クランクシャフト５から偏倚した位置には、クランクシャフト５に平行に自転防止機構６の自転防止用クランクシャフト（以下、自転防止軸という。）６１が設けられている。
【００１７】
この自転防止軸６１は、略々中央部に自転防止軸クランク部６１ａが設けられており、ローラ３２に形成された軸受取付孔６１ｂを貫通し、さらに、自転防止軸クランク部６１ａと軸受取付孔６１ｂ間には、自転防止ころがり軸受、例えば自転防止ボール軸受６２が介装されている。また、自転防止軸６１の両端は、主軸受３５に設けられたころがり軸受、例えばボール軸受６３、副軸受３６に設けられたころがり軸受、例えばボール軸受６４に軸支されている。軸受取付孔６１ｂは、クランクシャフト５と平行な中心軸を有し、自転防止ボール軸受６２の中心軸が、軸受取付孔６１ｂの中心軸と平行状態で、自転防止ボール軸受６２は、軸受取付孔６１ｂに収納されるようになっている。
【００１８】
なお、この自転防止軸クランク部６１ａの偏心量ｃ２は、ローラの旋回半径すなわち、クランク部５ａの偏心量ｃ１と一致するようになっている。
【００１９】
上記のように、図１に示す本第１実施形態の流体機械１は、ローラ３２の旋回半径に一致する偏心量を有するクランクシャフト５と自転防止軸６１の２本のシャフトを有し、前者は電動機構部４に接続されて回転をヘリカル圧縮機構部３に伝達し、後者はローラ３２が自転するのを防止する構造になっている。
【００２０】
次に本発明に係わる流体機械を用いた冷媒の圧縮方法について説明する。
【００２１】
図１に示すようなヘリカルコンプレッサ１の電動駆動部４を付勢して、クランクシャフト５を介してローラ３２を偏心回転（公転）させる。このローラ３２の偏心回転により、ローラ３２はシリンダ３１の内周面に内接しながら摺動し、公転される。上記ローラ３２の偏心回転によりシリンダ３１とローラ３２との間にヘリカルブレード３４により形成される各シリンダ圧縮室３３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。各シリンダ圧縮室３３は体積変化により吸込口を経て吸込まれた冷媒が順次圧縮されて高圧化され、吐出口３１ａを経て吐出される。
【００２２】
このような圧縮工程において、クランクシャフト５によりローラ３２は偏心回転（公転）するとともに、自転させるような力を受けるが、自転防止機構６の自転防止軸６１および自転防止ボール軸受６２の働きで自転は防止され、高圧縮効率が達成される。また、自転防止軸６１は自転防止ボール軸受６２、ボール軸受６３およびボール軸受６４に回転自在に軸支されているので、ローラ３２の偏心回転（公転）がスムーズに行われ、高圧縮効率が達成される。さらに、自転防止軸６１に曲げ（倒れ）モーメントが働いても、ボール軸受６３およびボール軸受６４で両端支持されているので、自転防止軸６１が傾くことがなく、故障がない。また、従来のオルダム機構のオルダムリングの動きのように、往復運動の組合せでないので、アンバランス量の発生が少なく、ローラの振動が抑制される。
【００２３】
次に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。
【００２４】
上記第１実施形態における流体機械は、自転防止ボール軸受で支持される自転防止軸の両端を２個のボール軸受で両持ち支持してローラの自転を防止するのに対して、本第２実施形態は、クランクシャフト用軸受に固定された自転防止軸に２個のボール軸受とこれらの間に介装された偏心コロとを設け自転を防止するものである。
【００２５】
例えば、図２に示すように、ヘリカルコンプレッサ１Ａは、ケーシング２Ａ内にヘリカル圧縮機構部３Ａと、電動駆動部４Ａと、駆動用クランクシャフト５Ａと、ローラ３２Ａが自転するのを防止するための自転防止機構６Ａが設けられている。
【００２６】
自転防止機構６Ａは、主軸受３５Ａと副軸受３６Ａの少なくとも一方、例えば副軸受３６Ａにクランクシャフト５Ａと平行に固定された自転防止軸６１Ａと、この自転防止軸６１Ａに対応しローラ３２Ａの下端面に設けられクランクシャフト５Ａと平行な中心軸を有する軸受取付凹部６１Ａｂと、この軸受取付凹部６１Ａｂに嵌合して収容され自転防止軸６１Ａに装着された第１のベアリングボール軸受６３Ａと、この第１のボール軸受６３Ａを介して自転防止軸６１Ａに装着されクランク部５Ａａの偏心量ｃＡ１と同じ偏心量ｃＡ２を有する偏心コロ６１Ａａと、この偏心コロ６１Ａａと軸受取付凹部６１Ａｂ間に介装された自転防止用としての第２のボール軸受６２Ａとを有する。この第２のボール軸受６２Ａと第１のボール軸受６３Ａとは、同一平面に配置されている。
【００２７】
従って、偏心コロ６１Ａａの第１と第２のボール軸受６３Ａ、６２Ａが同じ平面上に配置されることで、偏心コロ６１Ａａに曲げモーメントがかからず、また、自転防止軸６１Ａが副軸受３６Ａに固定されているので、自転防止軸６１Ａが傾くことがなく偏心コロ６１Ａａを支えることができ、故障がない。また、従来のオルダムリングの動きのように、往復運動の組合せでないので、アンバランス量の発生が少なく、ローラの振動が抑制される。
【００２８】
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。
【００２９】
また、本発明に係わる流体機械の第３実施形態について説明する。
【００３０】
上記第２実施形態における流体機械は、クランクシャフト用軸受に固定された自転防止軸に２個のボール軸受とこれらの間に介装された偏心コロとを設けローラの自転を防止するのに対して、本第３実施形態はローラに固定された自転防止軸に２個のボール軸受とこれらの間に介装された偏心コロとを設けローラの自転を防止するものである。
【００３１】
ヘリカルコンプレッサ１Ｂの自転防止機構６Ｂは、ローラ３２Ｂにクランクシャフト５Ｂと平行に固定された自転防止軸６１Ｂと、副軸受３６Ｂに設けられた軸受取付凹部６１Ｂｂと、この軸受取付凹部６１Ｂｂに収容され自転防止軸６１Ｂに装着された第１のベアリングボール軸受６３Ｂと、この第１のボール軸受６３Ｂを介して自転防止軸６１Ｂに装着された偏心コロ６１Ｂａと、この偏心コロ６１Ｂａと軸受取付凹部６１Ｂｂ間に介装された自転防止用としての第２のボール軸受６２Ｂとを有している。この第２のボール軸受６２Ｂと第１のボール軸受６３Ｂとは、同一平面に配置されている。
【００３２】
従って、偏心コロ６１Ｂａの第１と第２のボール軸受６３Ｂ、６２Ｂが同じ平面上に配置されることで、偏心コロ６１Ｂａに曲げモーメントがかからず、また、自転防止軸６１Ｂが副軸受３６Ｂに固定されているので、自転防止軸６１Ｂが傾くことがなく偏心コロ６１Ｂａを支えることができ、故障がない。また、従来のオルダムリングの動きのように、往復運動の組合せでないので、アンバランス量の発生が少なく、ローラの振動が抑制される。
【００３３】
なお、上述した各実施形態の流体機械おいて、各々１個の自転防止機構を設ける例で説明したが、必要に応じて、同一面内に複数個の自転防止機構を設けるようにしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明に係わる流体機械によれば、構造が簡単で、自転防止機構が倒れることなく、ローラのスムーズな公転が可能で振動の発生を低減できる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】本発明に係わる流体機械の第３実施形態の縦断面図。
【図４】従来のオルダム機構を有する流体機械の縦断面図。
【符号の説明】
１  ヘリカルコンプレッサ
２  ケーシング
３  ヘリカル圧縮機構部
４  電動駆動部
５  駆動用クランクシャフト
５ａ  クランク部
６  自転防止機構
３１  シリンダ
３１ａ  吸込口
３２  ローラ
３２ａ  螺旋溝
３３  圧縮室
３４  ヘリカルブレード
３５  主軸受
３６  副軸受
６１  自転防止用クランクシャフト
６１ａ  自転防止軸クランク部
６１ｂ  軸受取付孔
６２  自転防止ボール軸受
６３  ボール軸受
６４  ボール軸受
【図１】
2004204738.tif 000003
【図２】
2004204738.tif 000004
【図３】
2004204738.tif 000005
【図４】
2004204738.tif 000006