(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る流体機械を提供する。【解決手段】本流体機械は、シリンダ内に偏心配置されたローラの外周面に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それぞれ作動機構部を形成する複数の螺旋状のブレードと、複数の螺旋状溝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機構部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、各作動機構部を流れる流体の移送方向が互いに逆になるように吸込孔及び前記吐出口を配置する。【選択図】  図１
2005344526.tif 000002
【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それぞれ作動機構部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前記各作動機構部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、前記各作動機構部を流れる流体の移送方向が互いに逆になるように前記吸込孔及び前記吐出口を配置したことを特徴とする流体機械。
【請求項２】
各作動機構部間の吸込み圧力差が吐出圧力差よりも小さいときは、シールリングの近傍に各作動機構部の吸込孔を配設し、各作動機構部間の吸込み圧力差が吐出圧力差よりも大きいときは、シールリングの近傍に各作動機構部の吐出孔を配設す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】
本発明は流体機械に係り、特に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が設けられ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、ヘリカルコンプレッサの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、冷媒ガス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、冷媒ガスが圧縮される。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。
【特許文献１】特開２００２−２５７０６８号公報（段落番号［００３３］、［００３４］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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】
【０００５】
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それぞれ作動機構部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前記各作動機構部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、前記各作動機構部を流れる流体の移送方向が互いに逆になるように前記吸込孔及び前記吐出口を配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
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】
【０００７】
以下、本発明に係る流体機械の第１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。
【０００８】
図１は本発明の第１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。
【０００９】
図１に示すように、本第１実施形態の縦型ヘリカルコンプレッサ１は、ヘリカル機構部例えばヘリカル圧縮機構部２と、２個のクランク部３ａ、３ｂが形成された偏心シャフト３とを有し、この偏心シャフト３を介して回転駆動部４の動力を伝達し、ヘリカル圧縮機構部２を作動させ、ガスを圧縮するようになっている。
【００１０】
ヘリカル圧縮機構部２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、クランク部３ａ、３ｂで支持されシリンダ１１内に偏心して設置されたローラ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。
【００１１】
２個の螺旋状溝２３、３３は、断面形状が例えばほぼ矩形をなす一方、ピッチは互いに異なる形状であってもよい。
【００１２】
本第１実施形態では、２個の螺旋状溝２３、３３の巻き方向が互いに逆で、第１作動機構部２１の螺旋状溝２３の溝ピッチはローラ１３の軸中央方向から軸下方向（副軸受１４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（主軸受１５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の軸中央方向から軸下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。
【００１３】
また、シリンダ１１の第１作動機構部２１側は、副軸受１４により閉塞され、第２作動機構部３１側は、主軸受１５により閉塞されている。
【００１４】
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。
【００１５】
また、第１作動機構部２１には、シールリング１２側に第１吸込孔２５、副軸受１４側に第１吐出孔２６、第２作動機構部３１には、シールリング１２側に第２吸込孔３５、主軸受１５側に第２吐出孔３６が各々設けられている。
【００１６】
さらに、偏心シャフト３は、副軸受１４に取付けられた第１ボールベアリング２７、ローラ１３に装着された第２ボールベアリング２８、第３ボールベアリング３７及び主軸受１５に取付けられた第４ボールベアリング３８によって支持され、かつ、ローラ１３にかかるスラスト力を第２ボールベアリング２８を介して偏心シャフト３のスラスト受け部３ｃで受け、さらに、第１ボールベアリング２７を介して副軸受１４で受けるようになっている。
【００１７】
また、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１７が、ローラ１３の端面と主軸受１５との間に設置されている。
【００１８】
次に本第１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。
【００１９】
図１に破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。
【００２０】
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。
【００２１】
この圧縮行程において、ローラ１３には第１作動機構部２１及び第２作動機構部３１の両端部の圧力差により、軸方向にスラスト力が生じる。
【００２２】
例えば、第１作動機構部２１においては、ローラ１３に生じるスラスト力は高圧側から低圧側、すなわち軸下から軸上に働き、逆に、第２作動機構部３１においては、ローラ１３に生じるスラスト力は高圧側から低圧側、すなわち軸上から軸下に働く。
【００２３】
従って、第１作動機構部２１と第２作動機構部３１においてローラ１３に生じるスラスト力は、作用方向が反対であり、相殺され、ローラ１３に働くスラスト力は、両者の差となり、著しく減少される。第２作動機構部３１において生じるスラスト力を第１作動機構部２１において生じるスラスト力より大きくなるような条件で使用する場合には、両者の差である軸下方向のスラスト力が働く。
【００２４】
なお、第１作動機構部２１と第２作動機構部３１のブレード２４、３４及び螺旋状溝２３、３３の構造、使用条件を同一にすれば、両者のスラスト力は同一になり、これらは相殺され、実質的なスラスト力は、ローラ１３、偏心シャフト３の重量による軸下に働くスラスト力のみにすることができる。
【００２５】
このように両者のスラスト力を相殺させることにより、ローラ１３にかかるスラスト荷重を減少でき、コンプレッサの性能、信頼性を著しく向上させることができる。また、第１ボールベアリング２７、ローラ１３に装着された第２ボールベアリング２８にかかるスラスト負荷を軽減できるので、ボールベアリングの小型化が可能となり、コンプレッサの軽量化が可能となる。また、各作動機構部の吸込部と吐出部が隣接していないので、吸込ガスの過熱等を抑えることができ、圧縮性能が向上する。
【００２６】
さらに、上記のように第１作動機構部２１の第１吸込孔２５及び第２作動機構部３１の第２吸込孔３５が各々シールリング１２側に配設された構造において、第１作動機構部２１の平均吸込圧力をＰｓ１、平均吐出圧力をＰｄ１、第２作動機構部３１の平均吸込圧力をＰｓ２、平均吐出圧力をＰｄ２とし、|Ｐｓ１−Ｐｓ２|＜|Ｐｄ１−Ｐｄ２|の関係が成り立つ系で使用すると、シールリング１２にかかる差圧を小さくすることができ、シールリングの信頼性をさらに向上させることができる。
【００２７】
上記第１実施形態の縦型ヘリカルコンプレッサによれば、第１作動機構部と第２作動機構部においてローラに生じるスラスト力を相殺させることにより、１個のシリンダ内に２個の作動機構部を設けても、圧縮性能、信頼性の向上、小型、軽量化を図ることができ、多くの使用機器への用途の拡大を図ることができる縦型ヘリカルコンプレッサを実現できる。
【００２８】
次に本発明に係る流体機械の第２実施形態の縦型ヘリカルコンプレッサについて説明する。
【００２９】
上記第１実施形態が第１作動機構部及び第２作動機構部の吸込孔をシールリング近傍に配設するのに対して、本第２実施形態は第１作動機構部及び第２作動機構部の吐出孔をシールリング近傍に配設するものである。
【００３０】
例えば、図２に示すように、本第２実施形態の縦型ヘリカルコンプレッサ１のヘリカル圧縮機構部２には、１個のシリンダ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が設けられている。
【００３１】
第１作動機構部２１にはシールリング１２側に第１吐出孔２６、副軸受１４側に第１吸込孔２５、第２作動機構部３１にはシールリング１２側に第２吐出孔３６、主軸受１５側に第２吸込孔３５が各々配設された構造にし、第１作動機構部２１の平均吸込圧力をＰｓ１、平均吐出圧力をＰｄ１、第２作動機構部３１の平均吸込圧力をＰｓ２、平均吐出圧力をＰｄ２とし、|Ｐｓ１−Ｐｓ２|＞|Ｐｄ１−Ｐｄ２|の関係が成り立つ系で使用すると、シールリング１２かかる差圧を小さくすることができ、シールリングの信頼性をさらに向上させることができる。
【００３２】
なお、他の構成は図１に示す縦型ヘリカルコンプレッサと異ならないので、同一符号を付して説明は省略する。
【００３３】
上記各実施形態においては、縦型ヘリカルコンプレッサを例に採り説明したが、本発明に係る流体機械は、これに限定されるものでなく、また、横型流体機械であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１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】本発明の第２実施形態に係る縦型ヘリカルコンプレッサの縦断面図。
【符号の説明】
【００３５】
１…縦型ヘリカルコンプレッサ、２…ヘリカル圧縮機構部、３ｃ…スラスト受け部、３…偏心シャフト、１１…シリンダ、１２…シールリング、１３…ローラ、１４…副軸受、１５…主軸受、１６…リング溝、２１…第１作動機構部、２３…螺旋状溝、２４…ブレード、２５…第１吸込孔、２６…第１吐出孔、３１…第２作動機構部、３３…螺旋状溝、３４…ブレード、３５…第２吸込孔、３６…第２吐出孔。
【図１】
2005344526.tif 000003
【図２】
2005344526.tif 000004