JP4889469B2 - 流体機械 - Google Patents

Description

本発明は、流体機械に関するものであり、特に、流体を膨張させる膨張機部と流体を圧縮する圧縮機部とを連結する連結部を備えた流体機械に関するものである。

膨張機部と圧縮機部とを連結した流体機械としては、膨張機一体型圧縮機が知られている。膨張機一体型圧縮機は、密閉容器の中で膨張機部によって作動流体の膨張エネルギーを回収し、その回収したエネルギーを、例えば圧縮機部で利用している。そして、このような膨張機一体型圧縮機は、膨張機部と圧縮機部とを一本のシャフトの周りに配置した構成が知られている。

しかしながら、上記構成の膨張機一体型圧縮機では、製作時に以下のような問題が生じていた。すなわち、膨張機部と圧縮機部とを一本のシャフトの周りに配置した膨張機一体型圧縮機では、例えばシャフトと圧縮機部の組み立てを先に行なった場合、膨張機部の組み立て時に、圧縮機部を備えたシャフトに対するクリアランス調整が困難となり、作業性が悪くなっていた。

このような問題に対して、動力回収シャフトと駆動シャフトとを別個に製作し、それらを連結部で連結させる構成の膨張機一体型圧縮機が提案されている。この膨張機一体型圧縮機は、膨張機部と動力回収シャフトとの組み立てを行うとともに、圧縮機部と駆動シャフトとの組み立てを行い、連結部で動力回収シャフトと、駆動シャフトとを連結させ、組み立て作業性の向上を図っている（例えば、特許文献１参照）。

図１０は、特許文献１の膨張機一体型圧縮機である流体機械の断面図であり、上述したように、動力回収シャフトと駆動シャフトとを連結部を設けて連結する構成である。流体機械１は、密閉ケース７の中に膨張機部９と、圧縮機部１１とが配置されている。そして、膨張機部９を貫通する動力回収シャフトである第１の回転シャフト１９と、圧縮機部１１を貫通する駆動シャフトである第２の回転シャフト６３とが連結部である継手６５を介して、同一軸心上に連結されている。また、膨張機部９と圧縮機部１１には摺動部があり、それらの摺動部を潤滑する潤滑油を供給する経路として、潤滑給油路１３９，１４１が設けられている。ここで潤滑給油路１４１は、継手６５を挟んで第１の回転シャフト１９と、第２の回転シャフト６３のシャフト中に設けられている。
特開平９−１２６１７１号公報（第１０図）

図１０に示す流体機械１では、膨張機部９および圧縮機部１１のメカニカル部の溶接時の位置決め誤差、熱変形があり、これらの誤差、熱変形を吸収するため継手６５にクリアランスを設けている。しかし、連結部である継手６５にクリアランスを設けると、潤滑給油路１４１が継手６５の位置で微妙にずれ、クリアランスから潤滑油が漏れてしまうという課題があった。

そこで本発明は上記課題を解決するもので、駆動シャフトと動力回収シャフトとの連結部からの潤滑油の漏れが防止ないし十分抑制された、信頼性の高い流体機械を提供することを目的とする。

すなわち、本発明は、
潤滑油が流れる第１給油路が長手方向に延びて端部に開口するように内部に形成され、膨張する作動流体から得られる動力で回転する動力回収シャフトと、作動流体から動力を回収して動力回収シャフトに与える膨張機構と、を含む膨張機部と、
潤滑油が流れる第２給油路が長手方向に延びて端部に開口するように内部に形成され、動力回収シャフトの端部に第２給油路が開口する端部を突き合わせる形で動力回収シャフトに連結された駆動シャフトと、駆動シャフトから与えられる動力で作動流体を圧縮する圧縮機構と、を含む圧縮機部と、
第１給油路と第２給油路とを流れる潤滑油の油漏れを抑制するシール手段が動力回収シャフトと駆動シャフトとの突き合せ箇所に設けられた、動力回収シャフトと駆動シャフトとの連結部と、
を含み、
シール手段が、突き合わせ箇所を被覆するとともに動力回収シャフトおよび駆動シャフトとともに回転するカバー枠体と、カバー枠体と動力回収シャフトとの間およびカバー枠体と駆動シャフトとの間から選ばれる少なくとも一方に設けられたシール材と含む、流体機械を提供する。

上記本発明によれば、動力回収シャフトと駆動シャフトとの突き合わせ箇所にシール手段が設けられる。シール手段は、動力回収シャフトと駆動シャフトとの突き合わせ箇所を被覆するカバー枠体と、シール材と含む。連結部のクリアランスから漏れようとする潤滑油は、シール材によってカバー枠体の内側に封じ込められる。また、カバー枠体が動力回収シャフトおよび駆動シャフトとともに回転するようになっているので、シール材に対し、カバー枠体と各シャフトとの相対回転を許容し、尚かつ油漏れも防止するというような厳しい要求は課されない。すなわち、シール材を用いたシール構造が比較的単純なものであっても、漏れ防止効果を十分に得ることができる。このように、本発明によれば、連結部のクリアランスからの油漏れが、シール手段によって防止ないし十分抑制され、膨張機部と圧縮機部の摺動部に十分給油でき、信頼性の高い流体機械を提供することができる。

また、シール材は、カバー枠体と動力回収シャフトとの間に設けられた第１シール材と、カバー枠体と駆動シャフトとの間に設けられた第２シール材とを含んでいてもよい。このようにすれば、カバー枠体と動力回収シャフトとのクリアランスからの油漏れ、およびカバー枠体と駆動シャフトとのクリアランスからの油漏れを防止ないし抑制することができる。

一方、シール材は、カバー枠体と動力回収シャフトとの間およびカバー枠体と駆動シャフトとの間から選ばれる一方にのみ設けられていてもよい。このようにすれば、シール材を一方のシャフトにのみ設ければ済むので、部品点数減および連結構造の簡略化を図ることが可能である。さらにこの場合、シール材が設けられていない側のシャフトとカバー枠体とのクリアランスを、シール材が設けられている側のシャフトとカバー枠体とのクリアランスよりも小さくするべきである。そうすれば、シール材を設けなくとも、油漏れ防止効果を十分に得ることができる。また、一方のシャフトとカバー枠体とのクリアランスが十分に確保されているならば、他方とカバー枠体とのクリアランスが小さくても組立時の作業性は良好であり、軸心のズレも吸収できる。

好ましくは、シール材が設けられていない側のシャフトがカバー枠体に圧入されていることである。圧入によれば、カバー枠体とシャフトとを比較的容易に嵌め合わせることが可能であるとともに、両者のクリアランスを実質的にゼロにでき、クリアランスからの油漏れを確実に防止することが可能である。

また、シール材としてＯリングを用いてもよい。このように、Ｏリングを用いると、連結部のクリアランスからの油漏れを確実に防止できる。また、Ｏリングがゴム弾性を有するものである場合には、その弾性特性を利用して、連結部クリアランスにおける動力回収シャフトと駆動シャフトとの回転変動によるガタを吸収し、低振動を実現できる。

また、動力回収シャフトのトルクが駆動シャフトに伝達されるように、駆動シャフトの端部と動力回収シャフトの端部とを嵌め合わることができる。このような構成とすれば、動力回収シャフトのトルクが確実に駆動シャフトに伝達される。

また、動力回収シャフトの端部と駆動シャフトの端部とを、オルダム継手によって連結してもよい。このようにすれば、連結部を簡単に構成できるとともに、動力回収シャフトと駆動シャフト間の軸方向クリアランスと径方向クリアランスをオルダム継手の介在により適正に小さく調整でき、シャフトの回転変動によるガタを少なく抑えることができる。

また、動力回収シャフトの端部および駆動シャフトの端部は、それぞれ、多角形状の凸部と凹部としてもよい。このように多角形状の凸部と凹部とすると、角部で確実に嵌め合せられるので、動力回収シャフトのトルクが確実に駆動シャフトに伝達される。

また、動力回収シャフトの端部および駆動シャフトの端部は、スプライン継手にしてもよい。このように両シャフトの端部をスプライン継手にすれば、容易に機械加工できるとともに、シャフト間のトルク伝達も確実に行われる。

また、動力回収シャフトのトルクがカバー枠体を介して駆動シャフトに伝達されるようにしてもよい。カバー枠体は、動力回収シャフトと駆動シャフトとの突き合わせ箇所を覆う部品であるから、各シャフトの端部よりも外径が大きい。したがって、カバー枠体を介して間接的にトルクを伝達する構造とすれば、トルク伝達径を大きくでき、シャフトとカバー枠体とのトルク作用面において摩耗が生じにくくなる。ひいては、経年変化によるクリアランス増大の問題を起こりにくくすることができる。

動力回収シャフトのトルクが駆動シャフトにカバー枠体を介して伝達されるように、カバー枠体の内周面には、動力回収シャフトの端部の外周面および駆動シャフトの端部の外周面に嵌め合せ可能な形状を付与することができる。そして、カバー枠体の内側部分に、動力回収シャフトの端部および駆動シャフトの端部をトルク伝達可能に嵌合させることができる。

このような構成とすれば、動力回収シャフトのトルクがカバー枠体を介して駆動シャフトに効率よく伝達されうる。また、カバー枠体を介して全トルクが伝達されるようにする場合、すなわち、動力回収シャフトの端部と駆動シャフトの端部とによってトルク伝達可能な嵌合構造を形成しない場合には、動力回収シャフトおよび駆動シャフトのどちらも、端部を凹形状に切削して加工する必要がないので、座繰も不要となり、量産性も向上する。

また、動力回収シャフトの端部および駆動シャフトの端部の外周面の形状は、多角形としてもよい。このように両シャフトの端部の形状を多角形にすれば、両シャフトとカバー枠体間のトルク伝達を確実に行える。

また、動力回収シャフトの端部および駆動シャフトの端部の外周面の形状は、スプライン形状としてもよい。このように両シャフトの端部の形状をスプライン形状にすれば、容易に機械加工できるとともに、シャフト間の互いのトルク伝達を確実に行える。

本発明の流体機械によれば、連結部のシール手段により駆動シャフトと動力回収シャフトとの連結部からの油漏れを防止できる。その結果、膨張機部と圧縮機部へ十分な給油量を確保し、それぞれの摺動部に給油できるため、信頼性の高い流体機械を提供できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の流体機械の膨張機一体型圧縮機の縦断面図である。膨張機一体型圧縮機２００は、密閉容器２１１と、密閉容器２１１内の下部に配置された膨張機部２１３と、密閉容器２１１内の上部に配置された圧縮機部２１６と、膨張機部２１３と圧縮機部２１６との間に配置された電動機部２１５と、膨張機部２１３と圧縮機部２１６とを連結する連結部２１７とを備えている。

密閉容器２１１の底部は、膨張機部２１３および圧縮機部２１６の摺動部を潤滑するための潤滑油２４２を貯留する油貯留部として利用されている。油貯留部に貯留された潤滑油２４２は、膨張機部２１３の下部に配置された給油ポンプ２４１の働きにより、上方の膨張機部２１３および圧縮機部２１６へ送られる。

膨張機部２１３は、膨張する作動流体（例えば冷媒）から得られる動力で回転する動力回収シャフト２１２と、動力回収シャフト２１２の一端に配置され、作動流体から動力を回収して動力回収シャフト２１２に与える膨張機構２８０とを含む。圧縮機部２１６は、膨張機部２１３の動力回収シャフト２１２に連結された駆動シャフト２１４と、駆動シャフト２１４の一端に配置され、駆動シャフト２１４から与えられる動力で作動流体を圧縮する圧縮機構２８２とを含む。

膨張機部２１３は、ロータリ式であり、シリンダ２１８、ピストン２１９、上軸受部材２２０、下軸受部材２２１、およびベーン２２２などから構成され、上軸受部材２２０を密閉容器２１１に溶接することにより、密閉容器２１１に固定されている。また、膨張機部２１３は、シリンダ２１８へ高圧の作動流体を供給する流入管２２３、膨張して低圧となった作動流体を流出させる流出管２２４が設けられている。そして、動力回収シャフト２１２は、膨張機部２１３で作動流体が膨張する際に得られる動力で回転する。

圧縮機部２１６は、スクロール式であり、固定スクロール２２５、旋回スクロール２２６、旋回スクロール２２６の自転運動を防止するオルダムリング２２７、およびフレーム２２８などから構成され、フレーム２２８を密閉容器２１１に溶接することにより、密閉容器２１１に固定されている。また、圧縮機部２１６は、旋回スクロール２２６へ低圧の作動流体を供給する吸入管２２９と、圧縮されて高圧となった作動流体を吐出する吐出管２３０が設けられている。

電動機部２１５は、密閉容器２１１に固着された固定子２３１と駆動シャフト２１４に固定されたロータ２３２で構成され、密閉容器２１１に取り付けられた電源端子２３３から電源供給される。そして電動機部２１５は、駆動シャフト２１４を介して圧縮機部２１６を駆動する。

また、動力回収シャフト２１２の軸心部には、潤滑油が流れる第１給油路２３４が形成されている。第１給油路は、動力回収シャフト２１２の長手方向に延び、動力回収シャフト２１２の一端部から他端部へと貫通し、それら両端部において開口している。同様に、駆動シャフト２１４の軸心部には、潤滑油が流れる第２給油路２３５が形成されている。第２給油路は、駆動シャフト２１４の長手方向に延び、駆動シャフト２１４の一端部から他端部へと貫通し、それら両端部において開口している。動力回収シャフト２１２と駆動シャフト２１４とは、第１給油路２３４が開口する端部と、第２給油路２３５が開口する端部とを突き合わせる形で互いに連結されている。

連結部２１７には、第１給油路２３４と第２給油路２３５を流れる潤滑油の油漏れを抑制するシール手段２３６，２３７，２３８が設けられている。シール手段２３６，２３７，２３８は、動力回収シャフト２１２と駆動シャフト２１４との突き合せ箇所を被覆する、例えばベアリング鋼を加工したカバー枠体２３６と、カバー枠体２３６と動力回収シャフト２１２との間に設けられた第１シール材２３７と、カバー枠体２３６と駆動シャフト２１４との間に設けられた第２シール材２３８とで構成されている。第１シール材２３７および第２シール材２３８として、Ｏリングが用いられている。カバー枠体２３６には、第１シール材２３７および第２シール材２３８を収納するための複数の環状溝が、シャフト２１２，２１４と向かい合う内周面に形成されている。

図２（ａ）は、本発明の実施の形態１の膨張機一体型圧縮機の連結部断面図、図２（ｂ）は同連結部の組み立て斜視図である。本実施の形態１では、駆動シャフト２１４の先端部２３９の形状が凸状六角形、動力回収シャフト２１２の先端部２４０の形状が凹状六角形とされ、それらの先端部２３９，２４０を利用して駆動シャフト２１４と動力回収シャフト２１２とが直接嵌合されている。そして、カバー枠体２３６の内側には、Ｏリングの第１シール材２３７と第２シール材２３８が設けられている。第１シール材２３７および第２シール材２３８は、カバー枠体２３６とシャフト２１２，２１４との間に働く圧力を受けて変形し、カバー枠体２３６とシャフト２１２，２１４との隙間から潤滑油が漏れないようにシールしている。図２は、カバー枠体２３６の内周面にＯリングの形状に適合する溝を切削などの方法により形成した場合を示したが、動力回収シャフト２１２および駆動シャフト２１４の端部の外周面にＯリングを嵌め込む溝を形成してもよい。

また、図２（ｂ）に示すように、本発明の実施の形態１の膨張機一体型圧縮機は、以下に示すように組み立てられる。まず、動力回収シャフト２１２が、第１シール材２３７および第２シール材２３８が取り付けられたカバー枠体２３６に挿入される。そして、駆動シャフト２１４の凸状六角形の先端部２３９を動力回収シャフト２１２の凹状六角形の先端部２４０に突き合わせる形で、駆動シャフト２１４がカバー枠体２３６に挿入され、動力回収シャフト２１２と駆動シャフト２１４とが連結部２１７で連結される。ここで、動力回収シャフト２１２と駆動シャフト２１４とは、それぞれ弾性体の第１シール材２３７と第２シール材２３８とをそれぞれ押し広げながら挿入されている。また、カバー枠体２３６は、動力回収シャフト２１２と駆動シャフト２１４との先端部の形状に合わせて形状および寸法が調整されている。

次に、膨張機一体型圧縮機２００の動作について説明する。電動機部２１５のロータ２３２で駆動シャフト２１４を回転させることにより、密閉容器２１１の吸入管２２９から圧縮機部２１６に吸入された作動流体が低圧から高圧へと圧縮される。圧縮された作動流体は、密閉容器２１１の内部空間を経由して、吐出管２３０から外部の冷凍サイクルへ吐出される。この作動流体は、図示しない放熱器で冷却され、再び密閉容器２１１の流入管２２３から膨張機部２１３に流入し、高圧から低圧へと膨張する。作動流体の膨張エネルギーが膨張機部２１３によって回収され、動力回収シャフト２１２のトルクに変換される。そして、このトルクは、動力回収シャフト２１２から連結部２１７を介して駆動シャフト２１４に伝えられる。このように、膨張機部２１３での回収エネルギーは、圧縮機部２１６の駆動力として利用されている。

動力回収シャフト２１２の下部に取り付けられた給油ポンプ２４１は、動力回収シャフト２１２の回転に応じて作動し、密閉容器２１１の底部に貯留した潤滑油２４２を汲み上げる。給油ポンプ２４１の働きにより、潤滑油２４２は、動力回収シャフト２１２の内部に貫通形成された第１給油路２３４を介して膨張機部２１３のピストン２１９、および駆動シャフト２１４の内部に貫通形成された第２給油路２３５を介して圧縮機部２１６のオルダムリング２２７などの摺動部に供給される。

図２に示すように、動力回収シャフト２１２と駆動シャフト２１４との間やカバー枠体２３６とシャフト２１２，２１４との間にはクリアランス２４３がある。ただし、クリアランス２４３から潤滑油が漏出しようとしても、第１シール材２３７、第２シール材２３８およびカバー枠体２３６により、カバー枠体２３６の外部への経路が遮断されているため、カバー枠体２３６の外部への潤滑油の漏出が阻止される。したがって、第１給油路２３４から第２給油路２３５へと移動する潤滑油は、連結部２１７においてその量を減少させることなく、第２給油路２３５を通って圧縮機部２１６に供給される。このようにして圧縮機部２１６への給油量が十分確保できるので、圧縮機部２１６において潤滑不足が生ずることを防止できる。

また、第１シール材２３７、第２シール材２３８およびカバー枠体２３６により封じられる潤滑油は、動力回収シャフト２１２と駆動シャフト２１４の嵌合部を潤滑保護するため、嵌合部の信頼性の高い流体機械となる。また、第１シール材２３７および第２シール材２３８として、Ｏリングなどの弾性体を用いているので、連結部２１７のクリアランス２４３における動力回収シャフト２１２と駆動シャフト２１４との回転変動によるガタを吸収し、低振動を実現できる。

なお、シール材は、カバー枠体２３６と動力回収シャフト２１２との間およびカバー枠体２３６と駆動シャフト２１４との間から選ばれる一方にのみ設けられていてもよい。例えば、図８の変形例に示すように、連結部２９０におけるシール手段が、カバー枠体２３６と、カバー枠体２３６と駆動シャフト２１４との間に設けられたシール材２３８とによって構成されていてもよい。もちろん、カバー枠体２３６と動力回収シャフト２１２との間にシール材が設けられていてもよい。

ただし、シール材を省略することにより、油漏れを防ぐ効果が十分に得られない可能性が生ずる。そこで、図８の変形例では、シール材が設けられていない側のシャフト２１２とカバー枠体２３６との径方向のクリアランスが殆どゼロとなるように各部品の寸法調整を行っている。具体的には、図９（ａ）に示すごとく、シール材２３８が設けられている側のシャフト２１４（駆動シャフト）とカバー枠体２３６との径方向のクリアランスｄ１は、組立時の作業性を考慮して適度に確保されている。これに対し、図９（ｂ）に示すごとく、シール材が設けられていない側のシャフト２１２（動力回収シャフト）とカバー枠体２３６との径方向のクリアランスｄ２は、ｄ１＞ｄ２を満足する、好ましくはｄ２≒０である。このようにすれば、組立時の作業性を低下させることなく、部品点数減および連結構造の簡略化を図ることが可能である。さらに、クリアランスをなるべく小さくして油漏れを防ぐという観点において、図８に示す変形例は、シール材を２箇所に設ける態様よりも優れている。

シール材が設けられていない側のシャフト２１２は、例えば、焼き嵌めや冷やし嵌めなどの公知の圧入方法により、カバー枠体２３６に圧入されているとよい。このようにすれば、カバー枠体２３６とシャフト２１２とを比較的容易に嵌め合わせることが可能であるとともに、両者の径方向のクリアランスを実質的にゼロにでき、該クリアランスからの油漏れを確実に防止することが可能である。

また、密閉容器２１１内の上部に位置する側の駆動シャフト２１４とカバー枠体２３６との間にシール材２３８が設けられていることが好ましい。この場合、下部の動力回収シャフト２１２とカバー枠体２３６とのクリアランスをほぼゼロに設定することができる。そして、万一シール材２３８が劣化し油漏れが発生したとしても、動力回収シャフト２１２とカバー枠体２３６の組み合わせが潤滑油を貯める役割を果たすので、駆動シャフト２１４とカバー枠体２３６とのクリアランスから潤滑油が漏れ出る場合でも、連結部２９０内は常に潤滑油で充満されていることになる。この結果、油漏れ防止効果はもとより、給油路２３４、２３５への冷媒の入り込みを防ぐ効果も一層確実に得ることが可能となる。

なお、シール材を一方のシャフトにのみ設ける構成は、以下に説明する他の実施形態に適用してもよい。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２の流体機械の膨張機一体型圧縮機の連結部の断面斜視図である。図３は、連結部２４４のカバー枠体２４５を切り開き、動力回収シャフト２４６と駆動シャフト２４７との接続部分の外観を示している。本発明の実施の形態２と実施の形態１との異なる点は、動力回収シャフト２４６と駆動シャフト２４７との接続部分である。

図３に示すように、本実施の形態２では、動力回収シャフト２４６と駆動シャフト２４７とは、オルダム継手２４８によって連結されている。動力回収シャフト２４６の先端部には、オルダム継手２４８の一方のキーが嵌合するキー溝２４８ａが形成されている。駆動シャフト２４７の先端部には、同じくオルダム継手２４８の他方のキーが嵌合するキー溝２４８ｂが形成されている。そして、動力回収シャフト２４６と駆動シャフト２４７とは、ともにシャフトの軸方向と径方向に適度にクリアランス２４９を持ってオルダム継手２４８と嵌合されている。

また、連結部２４４のシール手段は、カバー枠体２４５と、動力回収シャフト２４６側に設けられた第１シール材２５１と、駆動シャフト２４７側に設けられた第２シール材２５２から構成されている。Ｏリングである第１シール材２５１と、第２シール材２５２とは、それぞれカバー枠体２４５の溝に嵌め込まれている。

以上の構成によれば、動力回収シャフト２４６と、駆動シャフト２４７とをオルダム継手２４８で連結した場合にも、シール手段によりシャフトの軸方向、および径方向クリアランス２４９からの油漏れを防止ないし抑制できる。そのため、給油ポンプから送られてくる潤滑油が連結部で失われず、膨張機部および圧縮機部の各摺動部に十分な量の潤滑油を供給できる。また、動力回収シャフト２４６と駆動シャフト２４７間の軸方向クリアランスと、径方向クリアランスをオルダム継手２４８によって適正に小さく調整でき、シャフトの回転変動によるガタを抑えることができる。

（実施の形態３）
図４（ａ）は、本発明の実施の形態３の流体機械の膨張機一体型圧縮機の連結部の断面斜視図で、連結部２５３のカバー枠体２５４を切り開き、動力回収シャフト２５５と駆動シャフト２５６との接続部分の外観を示している。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

図４（ａ）に示すように、動力回収シャフト２５５の端部の外周面と駆動シャフト２５６の端部の外周面の形状は、それぞれ多角形とされている。図４（ａ）の例では六角形としている。すなわち、動力回収シャフト２５５の六角形状の先端部である動力回収シャフト先端部２５５ａと、駆動シャフト２５６の六角形状の先端部である駆動シャフト先端部２５６ａとが突き合されている。そして、図４（ｂ）に示すようにカバー枠体２５４の内周面は、これらの六角形状の先端部２５５ａ，２５６ａに嵌め合せ可能な形状を有している。

動力シャフト先端部２５５ａは、駆動シャフト先端部２５６ａに接することによりトルクを伝達するトルク伝達面を有していない。また、駆動シャフト先端部２５６ａも動力シャフト先端部２５５ａに直接接してトルクを受けるトルク受け面を有していない。したがって、動力回収シャフト２５５と駆動シャフト２５６とは、互いに回転を拘束しないように突き合わされている。

また、連結部２５３のシール手段は、カバー枠体２５４と、動力回収シャフト２５５側に設けられた第１シール材２５７と、駆動シャフト２５６側に設けられた第２シール材２５８から構成されている。Ｏリングである第１シール材２５７と、第２シール材２５８とは、それぞれカバー枠体２５４の溝に嵌め込まれている。

以上の構成によれば、動力回収シャフト先端部２５５ａとカバー枠体２５４とが嵌合され、駆動シャフト先端部２５６ａとカバー枠体２５４とが嵌合されるので、動力回収シャフト２５５のトルクはカバー枠体２５４を介して駆動シャフト２５６に伝達される。

また、シール手段により駆動シャフト先端部２５６ａと動力回収シャフト先端部２５５ａ間のクリアランス２５９からの油漏れを防止できる。その結果、給油ポンプから送られてくる潤滑油が連結部で失われず、膨張機部および圧縮機部の各摺動部に十分な量の潤滑油を供給できる。そして、全トルクがカバー枠体２５４を介して伝達されるようにする場合には、動力回収シャフト２５５および駆動シャフト２５６のどちらも、凹形状に切削して加工する必要がなくなるため、座繰も不要となり、量産性も向上する。

また、Ｏリングの第１シール材２５７、第２シール材２５８およびカバー枠体２５４により封じられる潤滑油は、シャフト２５５，２５６とカバー枠体２５４との嵌合部を潤滑保護するため、嵌合部の信頼性の高い流体機械となる。

また、それぞれの先端部の外周面が六角形状の動力回収シャフト２５５および駆動シャフト２５６と、内周面が六角形状のカバー枠体２５４とを嵌合させるので、シャフト径に対して六角形状を十分に大きく設計することができる。この場合、２本のシャフトを直接嵌合させる場合に比べてトルク伝達径を大きくできるので、トルク伝達が容易となり、信頼性の高い流体機械となる。

なお、本発明の実施の形態３では、動力回収シャフト先端部２５５ａおよび駆動シャフト先端部２５６ａの外周面の形状が六角形の場合を示したが、カバー枠体２５４に嵌合しうる形状であれば多角形に限定する必要はなく、図５のようにスプライン形状としてもよい。図５（ａ）は断面斜視図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。カバー枠体２７０の内周面は、動力回収シャフト２７１および駆動シャフト２７２の外周面のスプライン形状に嵌め合わせ可能な形状を有している。

また、多角形の場合、角数が大きい円に近いものより、角数の小さい方が、確実に嵌め合わせを行える。

（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４の流体機械の膨張機一体型圧縮機の連結部の断面斜視図である。図６は、連結部２６０のカバー枠体２６１を切り開き、動力回収シャフト２６２と駆動シャフト２６３との接続部分の外観を示している。

図６に示すように、本実施の形態４では、動力回収シャフト２６２と駆動シャフト２６３の接続部分が、スプライン継手構造２６４を形成している。すなわち、動力回収シャフト２６２の先端部にスプライン凹凸部２６４ａが形成され、駆動シャフト２６３の先端部にスプライン凸凹部２６４ｂが形成されている。そして、動力回収シャフト２６２のスプライン凹凸部２６４ａと、駆動シャフト２６３のスプライン凸凹部２６４ｂとが、シャフトの軸方向と径方向に適度にクリアランスを持って嵌合されている。

連結部２６０のシール手段は、カバー枠体２６１と、動力回収シャフト２６２側に設けられた第１シール材２６５と、駆動シャフト２６３側に設けられた第２シール材２６６から構成されている。Ｏリングである第１シール材２６５と、第２シール材２６６とは、それぞれカバー枠体２６１の溝に嵌め込まれている。

以上の構成によれば、動力回収シャフト２６２と駆動シャフト２６３とをスプライン継手２６４で連結した場合にも、シール手段によりシャフトの軸方向および径方向クリアランスからの油漏れを防止ないし抑制できる。したがって、給油ポンプから送られてくる潤滑油が連結部で失われず、膨張機部および圧縮機部の各摺動部に十分な量の潤滑油を供給できる。そして、動力回収シャフト２６２と駆動シャフト２６３とのトルク伝達は、スプライン継手２６４で確実に行われる。また、図６に示すように動力回収シャフト２６２と駆動シャフト２６３の径が違う場合にも、同様の効果を発揮することができる。

なお、本発明の実施の形態４では、動力回収シャフト２６２の先端にスプライン凹凸部２６４ａと、駆動シャフト２６３の先端にスプライン凸凹部２６４ｂを形成したが、動力回収シャフト２６２と駆動シャフト２６３の両方にスプライン凹凸部を設けて、カバー枠体２６１にスプライン凸凹部を設けてもよい。このようにすれば、シャフト間のトルク伝達は、カバー枠体２６１を介してなされるため、確実に行われる。

（実施の形態５）
図７は、本発明の実施の形態５の流体機械の膨張機一体型圧縮機の縦断面図である。膨張機一体型圧縮機３００は、横型であり、密閉容器２１１、膨張機部２１３、連結部２１７、電動機部２１５、および圧縮機部２６７で構成されている。

膨張機一体型圧縮機３００が、図１の縦型の膨張機一体型圧縮機２００と異なる点は、圧縮機部２６７の構成である。圧縮機部２６７は、ロータリ式であり、フレーム２６８を密閉容器２１１に溶接することにより、密閉容器２１１に固定されている。

膨張機一体型圧縮機３００は、給油ポンプ２６９で潤滑油２４２を汲み上げ、膨張機部２１３から連結部２１７を経由し、圧縮機部２６７に送油する。連結部２１７は、上述の本発明の実施の形態１から実施の形態４のいずれかの構成としている。

このような構成とすれば、横型の膨張機一体型圧縮機３００であっても、連結部２１７からの油漏れを防止ないし十分抑制できる。したがって、給油ポンプから送られてくる潤滑油が連結部２１７で失われず、膨張機部２１３および圧縮機部２６７の各摺動部に十分な量の潤滑油を供給でき、ひいては信頼性の高い流体機械を実現できる。

なお、本発明の実施の形態では膨張機部をロータリ式にし、圧縮機部をスクロール式やロータリ式にしたが、本発明はこれらの方式に限定されることはない。また、膨張機部や圧縮機部の各摺動部への給油方式も給油ポンプによる汲み上げ方式を開示したが、給油路を偏心させてシャフトの遠心力によって潤滑油を汲み上げる方式でもよい。

また、駆動シャフトの端部と動力回収シャフトの端部とを嵌め合せ可能な形状とすることに加えて、駆動シャフトの端部の外周面および動力回収シャフトの端部の外周面とカバー枠体の内周面とを嵌め合せられる形状としてもよい。例えば、図２の駆動シャフト２１４および動力回収シャフト２１２の端部の外周面を凸状六角形とし、カバー枠体２３６の内周面を凹状六角形とする。このようにすることで、トルク伝達はより確実に行なわれる。

本発明の流体機械は、膨張機部および圧縮機部の各摺動部に確実に給油されるため、信頼性の高い装置となり、空気調和装置、給湯装置などに利用できる。

本発明の実施の形態１の流体機械の膨張機一体型圧縮機の縦断面図 （ａ）同実施の形態の膨張機一体型圧縮機の連結部の断面図（ｂ）同連結部の組み立て斜視図 本発明の実施の形態２の流体機械の膨張機一体型圧縮機の連結部の断面斜視図 （ａ）本発明の実施の形態３の流体機械の膨張機一体型圧縮機の連結部の断面斜視図（ｂ）図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図 （ａ）本発明の実施の形態３の流体機械の膨張機一体型圧縮機の異なる連結部の断面斜視図（ｂ）図５（ａ）のＢ−Ｂ線断面図 本発明の実施の形態４の流体機械の膨張機一体型圧縮機の連結部の断面斜視図 本発明の実施の形態５の流体機械の膨張機一体型圧縮機の縦断面図 連結部の変形例の断面図 （ａ）図８のＣ−Ｃ線断面図（ｂ）図８のＤ−Ｄ線断面図 従来の膨張機一体型圧縮機の断面図

符号の説明

１ 流体機械
７ 密閉ケース
９ 膨張機部
１１ 圧縮機部
１９ 第１の回転シャフト
６３ 第２の回転シャフト
６５ 継手
１３９，１４１ 潤滑給油路
２００，３００ 膨張機一体型圧縮機
２１１ 密閉容器
２１２，２４６，２５５，２６２，２７１ 動力回収シャフト
２１３ 膨張機部
２１４，２４７，２５６，２６３，２７２ 駆動シャフト
２１５ 電動機部
２１６，２６７ 圧縮機部
２１７，２４４，２５３，２６０，２９０ 連結部
２１８ シリンダ
２１９ ピストン
２２０ 上軸受部材
２２１ 下軸受部材
２２２ ベーン
２２３ 流入管
２２４ 流出管
２２５ 固定スクロール
２２６ 旋回スクロール
２２７ オルダムリング
２２８，２６８ フレーム
２２９ 吸入管
２３０ 吐出管
２３１ 固定子
２３２ ロータ
２３３ 電源端子
２３４ 第１給油路
２３５ 第２給油路
２３６，２４５，２５０，２５４，２６１，２７０ カバー枠体
２３７，２５１，２５７，２６５ 第１シール材
２３８，２５２，２５８，２６６ 第２シール材
２３９ 凸状六角形
２４０ 凹状六角形
２４１，２６９ 給油ポンプ
２４２ 潤滑油
２４３，２４９，２５９ クリアランス
２４８ オルダム継手
２４８ａ，２４８ｂ キー溝
２５５ａ 動力回収シャフト先端部
２５６ａ 駆動シャフト先端部
２６４ スプライン継手
２６４ａ スプライン凹凸部
２６４ｂ スプライン凸凹部
２８０ 膨張機構
２８２ 圧縮機構

Claims (8)

1. 潤滑油が流れる第１給油路が長手方向に延びて端部に開口するように内部に形成され、膨張する作動流体から得られる動力で回転する動力回収シャフトと、前記作動流体から動力を回収して前記動力回収シャフトに与える膨張機構と、を含む膨張機部と、
   前記潤滑油が流れる第２給油路が長手方向に延びて端部に開口するように内部に形成され、前記動力回収シャフトの端部に前記第２給油路が開口する端部を突き合わせる形で前記動力回収シャフトに連結された駆動シャフトと、前記駆動シャフトから与えられる動力で前記作動流体を圧縮する圧縮機構と、を含む圧縮機部と、
   前記第１給油路と前記第２給油路とを流れる前記潤滑油の油漏れを抑制するシール手段が前記動力回収シャフトと前記駆動シャフトとの突き合せ箇所に設けられた、前記動力回収シャフトと前記駆動シャフトとの連結部と、
   を含み、
   前記シール手段が、前記突き合わせ箇所を被覆するとともに前記動力回収シャフトおよび前記駆動シャフトとともに回転するカバー枠体と、前記カバー枠体と前記動力回収シャフトとの間に設けられた弾性体から構成された第１シール材と、前記カバー枠体と前記駆動シャフトとの間に設けられた弾性体から構成された第２シール材とを含み、
   前記動力回収シャフトのトルクが前記駆動シャフトに伝達されるように、前記連結部において前記駆動シャフトの端部と前記動力回収シャフトの端部とが直接嵌め合わされて嵌合部を形成しており、
   前記第１シール材、前記第２シール材および前記カバー枠体により封じられる潤滑油により前記嵌合部を潤滑する、流体機械。
2. 前記動力回収シャフトの端部および前記駆動シャフトの端部を、それぞれ、多角形状の凸部と凹部とした請求項１に記載の流体機械。
3. 前記動力回収シャフトの端部および前記駆動シャフトの端部を、スプライン継手にした請求項１に記載の流体機械。
4. 潤滑油が流れる第１給油路が長手方向に延びて端部に開口するように内部に形成され、膨張する作動流体から得られる動力で回転する動力回収シャフトと、前記作動流体から動力を回収して前記動力回収シャフトに与える膨張機構と、を含む膨張機部と、
   前記潤滑油が流れる第２給油路が長手方向に延びて端部に開口するように内部に形成され、前記動力回収シャフトの端部に前記第２給油路が開口する端部を突き合わせる形で前記動力回収シャフトに連結された駆動シャフトと、前記駆動シャフトから与えられる動力で前記作動流体を圧縮する圧縮機構と、を含む圧縮機部と、
   前記第１給油路と前記第２給油路とを流れる前記潤滑油の油漏れを抑制するシール手段が前記動力回収シャフトと前記駆動シャフトとの突き合せ箇所に設けられた、前記動力回収シャフトと前記駆動シャフトとの連結部と、
   を含み、
   前記シール手段が、前記突き合わせ箇所を被覆するとともに前記動力回収シャフトおよび前記駆動シャフトとともに回転するカバー枠体と、前記カバー枠体と前記動力回収シャフトとの間に設けられた弾性体から構成された第１シール材と、前記カバー枠体と前記駆動シャフトとの間に設けられた弾性体から構成された第２シール材とを含み、
   前記動力回収シャフトの端部と前記駆動シャフトの端部とが、前記連結部においてオルダム継手によって連結されて嵌合部を形成しており、
   前記第１シール材、前記第２シール材および前記カバー枠体により封じられる潤滑油により前記嵌合部を潤滑する、流体機械。
5. 潤滑油が流れる第１給油路が長手方向に延びて端部に開口するように内部に形成され、膨張する作動流体から得られる動力で回転する動力回収シャフトと、前記作動流体から動力を回収して前記動力回収シャフトに与える膨張機構と、を含む膨張機部と、
   前記潤滑油が流れる第２給油路が長手方向に延びて端部に開口するように内部に形成され、前記動力回収シャフトの端部に前記第２給油路が開口する端部を突き合わせる形で前記動力回収シャフトに連結された駆動シャフトと、前記駆動シャフトから与えられる動力で前記作動流体を圧縮する圧縮機構と、を含む圧縮機部と、
   前記第１給油路と前記第２給油路とを流れる前記潤滑油の油漏れを抑制するシール手段が前記動力回収シャフトと前記駆動シャフトとの突き合せ箇所に設けられた、前記動力回収シャフトと前記駆動シャフトとの連結部と、
   を含み、
   前記シール手段が、前記突き合わせ箇所を被覆するとともに前記動力回収シャフトおよび前記駆動シャフトとともに回転するカバー枠体と、前記カバー枠体と前記動力回収シャフトとの間に設けられた弾性体から構成された第１シール材と、前記カバー枠体と前記駆動シャフトとの間に設けられた弾性体から構成された第２シール材とを含み、
   前記カバー枠体の内周面は、前記動力回収シャフトの端部の外周面および前記駆動シャフトの端部の外周面に嵌め合せ可能な形状を有し、
   前記動力回収シャフトのトルクが前記カバー枠体を介して前記駆動シャフトに伝達されるように、前記動力回収シャフトの端部および前記駆動シャフトの端部の各々が前記連結部において前記カバー枠体の内側部分にトルク伝達可能に嵌合して嵌合部を形成しており、
   前記第１シール材、前記第２シール材および前記カバー枠体により封じられる潤滑油により前記嵌合部を潤滑する、流体機械。
6. 前記動力回収シャフトの端部および前記駆動シャフトの端部の外周面の形状は、多角形である請求項５に記載の流体機械。
7. 前記動力回収シャフトの端部および前記駆動シャフトの端部の外周面の形状は、スプライン形状である請求項５に記載の流体機械。
8. 前記第１シール材および前記第２シール材としてＯリングを用いた請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の流体機械。

Images