JPH11247783A - Fluid machine - Google Patents

Fluid machine

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JPH11247783A
JPH11247783A JP4759698A JP4759698A JPH11247783A JP H11247783 A JPH11247783 A JP H11247783A JP 4759698 A JP4759698 A JP 4759698A JP 4759698 A JP4759698 A JP 4759698A JP H11247783 A JPH11247783 A JP H11247783A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cylinder
blade
roller
fluid machine
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Abandoned
Application number
JP4759698A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kanji Sakata
寛二 坂田
Masayuki Okuda
正幸 奥田
Takuya Hirayama
卓也 平山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP4759698A priority Critical patent/JPH11247783A/en
Publication of JPH11247783A publication Critical patent/JPH11247783A/en
Abandoned legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/08Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C18/10Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C18/107Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth equivalents, e.g. rollers, than the inner member with helical teeth

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To optimize a load of a blade, prevent inclination of a blade and suppress abrasion thereof in a fluid machine. SOLUTION: A spiral blade 33 is reciprocably attached to a spiral groove 31 formed on an outer periphery of a roller 21 which can relatively be rotated to a cylinder 17, for determining a space between the cylinder 17 and the roller 21 into a plurality of operation chambers 35. A spacing (e) between an axis of the cylinder 17 and an axis of the roller 21 is 5 mm or less. A load to be applied to the blade 33 can thus be optimized.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、圧縮機、膨張
機、ポンプ等に適用するヘルカルブレード式の流体機械
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a helical blade type fluid machine applied to a compressor, an expander, a pump and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、ヘルカルブレード式の流体機械の
概要は、シリンダ内に、ピストン状のローラを偏心させ
て配置し、ローラの外周面に形成されたピッチの異なる
螺旋状の溝に、ブレードを巻装することでシリンダ内
に、吸込端側から吐出端側へ向けて容積の異なる作動室
が形成される構造となっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an outline of a helical blade type fluid machine is as follows. A piston-like roller is eccentrically arranged in a cylinder, and a spiral groove having a different pitch is formed on the outer peripheral surface of the roller. By wrapping the blade, working chambers having different volumes are formed in the cylinder from the suction end side to the discharge end side.

【0003】これにより、シリンダ内をローラが旋回運
動にすることで吸込端側から取入れられた冷媒は容積の
異なる作動室内を順次移動し吐出端側から吐出されるよ
うになっている。
[0003] As a result, the rollers taken in from the suction end side by rotating the rollers in the cylinder move sequentially through the working chambers having different volumes and are discharged from the discharge end side.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ヘルカルブレード式の
流体機械は、螺旋状のブレードによってシリンダとロー
ラとの間を複数の作動室に区画するものであるが、図7
に示す如く、螺旋状のブレード101は、ローラ103
の外周面に設けられたピッチの異なる螺旋状の溝105
に対して、外周面から突出した状態と没入した状態とに
出入り自在に組込まれている。
In a helical blade type fluid machine, a space between a cylinder and a roller is divided into a plurality of working chambers by a helical blade.
As shown in FIG.
Spiral grooves 105 with different pitches provided on the outer peripheral surface of
On the other hand, it is incorporated so as to be able to enter and exit freely in a state protruding from the outer peripheral surface and a state immersed therein.

【0005】ブレード101が螺旋状の溝105に対し
て出入りする時に、各作動室107の差圧により倒れが
発生すると、溝105に対して、シリンダ109の内壁
面に対して正しく接触し合うことがなくなりシール性が
悪くなる。また、ブレード101の側面は、溝105に
対して強く接触しながら出入りするため、耐摩耗性が要
求される等ブレード101は各種条件を満す必要があ
る。ところが、今までは、例えば、シール性について、
耐摩耗性等についてそれぞれの各条件をクリヤーするよ
う設計されていた。
When the blade 101 comes into and out of the spiral groove 105 and falls due to the pressure difference between the working chambers 107, the blade 105 comes into correct contact with the inner wall surface of the cylinder 109. Disappears and the sealing performance deteriorates. In addition, since the side surface of the blade 101 enters and exits while strongly contacting the groove 105, the blade 101 needs to satisfy various conditions such as abrasion resistance. However, until now, for example,
It was designed to clear each condition for abrasion resistance and the like.

【0006】しかしながら、圧力、能力等の設定条件に
対して、高い効率、高い信頼性等を同時に確保するため
には、それぞれの各部の適正な寸法範囲が求められる
が、従来は、その各部の適正な寸法範囲がわからなかっ
た。
However, in order to simultaneously secure high efficiency, high reliability, and the like with respect to set conditions such as pressure and capacity, appropriate dimensional ranges of respective parts are required. The proper dimensional range was not known.

【0007】そこで、この発明は、それぞれの寸法の適
正化を図り、高い効率、高い信頼性が得られるようにし
た流体機械を提供することを目的としている。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a fluid machine in which the dimensions are optimized and high efficiency and high reliability are obtained.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、シリンダと、シリンダの軸方向に沿っ
て偏心して配置され、その一部が前記シリンダの内周面
に接触した状態で前記シリンダと相対的に旋回可能なロ
ーラと、ローラの外周に設けられ、前記シリンダの吸込
側から吐出側へ向けてピッチの異なる螺旋状の溝と、こ
の溝に出入り自在に少なくとも2巻きから6巻きに巻か
れた状態で装着されると共に、前記シリンダとローラと
の間を複数の作動室に区画する螺旋状のブレードとを有
する流体機械において、前記シリンダの軸心とローラの
軸心との距離eを5mm以下とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a cylinder and an eccentric arrangement along the axial direction of the cylinder, a part of which is in contact with the inner peripheral surface of the cylinder. A roller that is rotatable relative to the cylinder, a spiral groove that is provided on the outer periphery of the roller and has a different pitch from the suction side to the discharge side of the cylinder, and at least two windings that can freely enter and exit this groove. A fluid machine that is mounted in a state of being wound in six turns and has a helical blade that partitions the cylinder and the roller into a plurality of working chambers, wherein the axis of the cylinder and the axis of the roller are Is set to 5 mm or less.

【0009】あるいは、シリンダの内径Dcとシリンダ
及びローラの軸心間の距離eとを、Dc×e≦3.5c
2 の関係に設定する。
Alternatively, the inner diameter Dc of the cylinder and the distance e between the axis of the cylinder and the roller are defined as Dc × e ≦ 3.5c.
set in the relationship of m 2.

【0010】あるいは、ブレードの径方向の幅を8/3
×emm以上とする。
Alternatively, the radial width of the blade is set to 8/3.
× emm or more.

【0011】あるいは、ブレードの軸方向の厚みをem
m以上とする。
Alternatively, the blade thickness in the axial direction is em
m or more.

【0012】かかる流体機械によれば、ブレードの最大
突出量は、シリンダ及びローラの軸心間の距離eによっ
て決定され、軸心間の距離を5mm以下とすることで、
ブレードの摩耗の進行を最小に抑えることが出来ると共
に、倒れがないことが実験的に評価した結果得られた。
According to such a fluid machine, the maximum protruding amount of the blade is determined by the distance e between the axes of the cylinder and the roller. By setting the distance between the axes to be 5 mm or less,
Experimental evaluations have shown that the progress of blade wear can be minimized and that there is no tipping.

【0013】また、ブレードが受ける負荷(各作動室の
差圧)は、シリンダの内周面とローラの外周面の間の面
積に比例し、代表寸法としてシリンダの径Dcとシリン
ダ及びローラの軸心間の距離eの積にほぼ比例すると考
えて差支えない。
The load applied to the blade (differential pressure of each working chamber) is proportional to the area between the inner peripheral surface of the cylinder and the outer peripheral surface of the roller. It can be considered that it is almost proportional to the product of the distance e between the centers.

【0014】そこで、シリンダの径Dcと距離eを5m
m以下として実験し検討した結果、Dc×e≦3.5c
2 とすることが最適な寸法であることが確認できた。
Therefore, the cylinder diameter Dc and the distance e are set to 5 m.
m, it was found that Dc × e ≦ 3.5c
It was confirmed that m 2 was the optimal size.

【0015】これにより、ブレードの摩耗が抑えられ、
倒れもなく安定した運転が得られた。また、摺動損失が
小さく、低い入力での運転が可能となった。
[0015] Thereby, the wear of the blade is suppressed,
A stable operation without falling was obtained. In addition, the sliding loss was small, and operation with low input was enabled.

【0016】また、作動室の漏れを防止し、ブレードの
信頼性を確保するには、ブレードが溝に入っている部分
の面積と、外に出ている部分の面積との間に関係がある
ことが実験の結果わかった。
Further, in order to prevent the leakage of the working chamber and secure the reliability of the blade, there is a relationship between the area of the part where the blade is in the groove and the area of the part outside the groove. The result of the experiment was understood.

【0017】そこで、径方向の幅を8/3×emm以上
とする。また、ブレードの軸方向の厚みをemm以上と
することで、負荷による倒れがなくなった。この結果、
漏れを防ぎ、高い信頼性が得られるようになった。
Therefore, the radial width is set to 8/3 × emm or more. Further, by setting the thickness of the blade in the axial direction to emm or more, the blade did not fall due to the load. As a result,
Leaks were prevented and high reliability was obtained.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、図1乃至図5の図面を参照
しながらこの発明の代表例として圧縮機の実施形態につ
いて具体的に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a compressor will be specifically described as a typical example of the present invention with reference to FIGS.

【0019】図1において、1はヘルカルブレード式の
流体圧縮機3の密閉ケースを示しており、密閉ケース1
の側部には吸込パイプ5が、上部には吐出パイプ7がそ
れぞれ設けられている。密閉ケース1内には駆動手段と
しての電動機構部9および圧縮手段としての圧縮機構部
11がそれぞれ配置されている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a sealed case of a helical blade type fluid compressor 3.
Is provided with a suction pipe 5 at the side thereof, and a discharge pipe 7 at the top. In the closed case 1, an electric mechanism 9 as a driving means and a compression mechanism 11 as a compression means are arranged.

【0020】電動機構部9は、密閉ケース1の内周に固
定されたステータ13と、その内側に設けられた回転可
能なロータ15とを有している。
The electric mechanism 9 has a stator 13 fixed to the inner periphery of the sealed case 1 and a rotatable rotor 15 provided inside the stator 13.

【0021】圧縮機構部11は両端が開放されたシリン
ダ17を有しており、シリンダ17の両端は密閉ケース
1の内面に固定された左右の主軸受19、副軸受20に
より回転自在に支持されている。各軸受19,20はシ
リンダ17の端部が回転自在に嵌合したボス部19a,
20aと、これらボス部19a,20aよりも大径で前
記密閉ケース1の内面に固定された基部19b,20b
とからなり、シリンダ17の両端は気密的に閉塞されて
いる。
The compression mechanism 11 has a cylinder 17 whose both ends are open. Both ends of the cylinder 17 are rotatably supported by left and right main bearings 19 and sub bearings 20 fixed to the inner surface of the sealed case 1. ing. Each of the bearings 19, 20 has a boss 19a, into which the end of the cylinder 17 is rotatably fitted.
20a and bases 19b, 20b having a larger diameter than the bosses 19a, 20a and fixed to the inner surface of the closed case 1.
And both ends of the cylinder 17 are hermetically closed.

【0022】シリンダ17の内部には、シリンダ17の
内径よりも小さい円筒状のロータ21がシリンダ17の
軸方向に沿って配設されている。ローラ21は、その中
心軸線Aがシリンダ17の中心軸線Bに対して軸心間の
距離eが5mm以下に設定されている。そして、図1に
おいて下方に偏心して配設され、一部が内周面と線接触
している。
Inside the cylinder 17, a cylindrical rotor 21 smaller than the inner diameter of the cylinder 17 is provided along the axial direction of the cylinder 17. The center axis A of the roller 21 is set such that the distance e between the axes with respect to the center axis B of the cylinder 17 is 5 mm or less. And it is eccentrically arranged downward in FIG. 1, and a part thereof is in line contact with the inner peripheral surface.

【0023】また、シリンダ17の内径Dcと、シリン
ダ17及びローラ21の軸心間の距離eとは、Dc×e
≦3.5cm2 の関係に設定されている。
The inner diameter Dc of the cylinder 17 and the distance e between the axes of the cylinder 17 and the roller 21 are represented by Dc × e.
≤3.5 cm 2 .

【0024】ローラ21の両端部には、それぞれ径の細
い支軸部21a,21bが設けられ、これら支軸部21
a,21bはそれぞれ前記主軸受19、副軸受20のボ
ス部19a,20aに形成された軸受穴19c,20c
に回転自在に挿入支持されている。
At both ends of the roller 21, spindles 21a and 21b each having a small diameter are provided.
a and 21b are bearing holes 19c and 20c formed in the boss portions 19a and 20a of the main bearing 19 and the sub-bearing 20, respectively.
It is rotatably inserted and supported.

【0025】ローラ21の右側の支軸部21aには、オ
ルダム機構23を介してシリンダ17側からの回転動力
が伝達される動力伝達面として機能する断面正方形状の
角柱部25が形成されている。
The right shaft 21a of the roller 21 is formed with a square section 25 having a square cross section which functions as a power transmitting surface through which rotational power is transmitted from the cylinder 17 via the Oldham mechanism 23. .

【0026】オルダム機構23は、図3に示す如くリン
グ状のオルダムリング24と伝達ピン27とから成り、
オルダムリング24に形成された矩形状の長孔26内
は、前記ローラ21の角柱部25に対して遊びを有して
嵌合し、長孔26の範囲内において面接触しながら中心
軸線Aと直交し合う方向にオルダムリング24の摺動が
可能となっている。
The Oldham mechanism 23 includes a ring-shaped Oldham ring 24 and a transmission pin 27 as shown in FIG.
The inside of the rectangular long hole 26 formed in the Oldham ring 24 is fitted with play to the prism portion 25 of the roller 21, and contacts the central axis A while making surface contact within the range of the long hole 26. The sliding of the Oldham ring 24 is possible in orthogonal directions.

【0027】また、オルダムリング24の外周面には、
前記長孔26の長手方向と直交する径方向に前記伝達ピ
ン27,27の一端部がそれぞれスライド自在に嵌挿
し、伝達ピン27,27の他端部は、前記シリンダ17
の周壁に穿設された嵌合孔29に嵌合固定されている。
これにより、前記ローラ21はシリンダ17に対して偏
心した位置で無理なく摺接状態が確保されると共に、シ
リンダ17の回転力はオルダム機構23を介してローラ
21に伝達されるようになっている。
On the outer peripheral surface of the Oldham ring 24,
One end of each of the transmission pins 27, 27 is slidably fitted in a radial direction orthogonal to the longitudinal direction of the long hole 26, and the other end of each of the transmission pins 27, 27 is
Is fitted and fixed in a fitting hole 29 formed in the peripheral wall of the rim.
Thereby, the roller 21 is smoothly slid in the eccentric position with respect to the cylinder 17, and the rotational force of the cylinder 17 is transmitted to the roller 21 via the Oldham mechanism 23. .

【0028】従って、電動機構部9の作動によりシリン
ダ17がロータ15と一体的に回転することで、シリン
ダ17の回転力は、オルダム機構23を介してローラ2
1に伝達され、ローラ21はシリンダ内でシリンダ17
の回転に同期して回転運動する。
Accordingly, the operation of the electric mechanism 9 causes the cylinder 17 to rotate integrally with the rotor 15, whereby the rotational force of the cylinder 17 is transmitted to the roller 2 via the Oldham mechanism 23.
1 and the roller 21
Rotates in synchronization with the rotation of.

【0029】一方、前記ローラ21の外周面には螺旋状
の溝31が設けられており、この螺旋状の溝31は、吸
込端側(図2右側)のピッチPが一番大きく、以下、吐
出端側(図面左側)へ向けてピッチが順次小さくなるよ
うに設定されている。
On the other hand, a spiral groove 31 is provided on the outer peripheral surface of the roller 21. The spiral groove 31 has the largest pitch P on the suction end side (right side in FIG. 2). The pitch is set so as to gradually decrease toward the discharge end side (left side in the drawing).

【0030】螺旋状の溝31には、2〜6巻き巻かれた
螺旋状のブレード33が弾性力を利用して出入り自在に
組込まれている。これにより、各作動室35が形成され
ると共に吸込端側となる作動室35の容積が一番大きく
なっている。以下、吐出端側へ向けて各作動室35の容
積が順次小さくなるように設定され、吐出側となる最終
の作動室35は、副軸受20に形成され、密閉ケース1
内に開放された吐出孔37と接続連通している。各作動
室35は、ブレード33に沿ってローラ21とシリンダ
17の内周面との接触部から次の接触部までのびたほぼ
三日月状の領域となっている。吸込端側の第1番目の作
動室35は、ローラ21の軸端部に設けられたメイン通
路39と、主軸受19に設けられた吸込通路41とを介
して前記吸込パイプ5と接続連通し、吸込パイプ5から
シリンダ17内に吸引される冷媒は第1番目の作動室3
5に途切れることなく確実に導入されるようになってい
る。
In the spiral groove 31, a spiral blade 33 wound by 2 to 6 turns is incorporated so as to be able to move in and out freely by utilizing elastic force. Thereby, each working chamber 35 is formed, and the capacity of the working chamber 35 on the suction end side is the largest. Hereinafter, the volume of each working chamber 35 is set so as to gradually decrease toward the discharge end side, and the final working chamber 35 on the discharge side is formed in the sub-bearing 20, and the closed case 1
It is connected and connected to the discharge hole 37 opened inside. Each working chamber 35 is a substantially crescent-shaped area extending from the contact portion between the roller 21 and the inner peripheral surface of the cylinder 17 along the blade 33 to the next contact portion. The first working chamber 35 on the suction end side is connected and connected to the suction pipe 5 via a main passage 39 provided at the shaft end of the roller 21 and a suction passage 41 provided on the main bearing 19. The refrigerant sucked from the suction pipe 5 into the cylinder 17 is supplied to the first working chamber 3.
5 has been introduced without interruption.

【0031】ブレード33は、合成樹脂(例えば、PT
FE.PEI.PI)で出来ていて、径方向の幅Wは8
/3×emm以上に設定されている。また、軸方向の厚
みBはシリンダ17及びローラ21の軸心間の距離em
m以上に設定されている。
The blade 33 is made of a synthetic resin (for example, PT
FE. PEI. PI), and the radial width W is 8
/ 3 × emm or more. The thickness B in the axial direction is a distance em between the axis of the cylinder 17 and the roller 21.
m or more.

【0032】なお、図1において、43はローラ21に
設けられた油導入路を示しており、この油導入路43の
一端は前記螺旋状の溝31と連通し、他端は吸込端側の
主軸受19に穿設された連通孔45を介して前記密閉ケ
ース1の底部に吸込口47が臨む導入管49と接続連通
している。したがって、密閉ケース1内の圧力が上昇す
れば、密閉ケース1の底部に蓄えられた潤滑オイルが導
入管49、連通孔45および油導入路43を通って前記
溝31内に送り込まれることでブレード33の出入時の
潤滑が確保されるようになっている。
In FIG. 1, reference numeral 43 denotes an oil introduction passage provided in the roller 21. One end of the oil introduction passage 43 communicates with the spiral groove 31, and the other end of the oil introduction passage 43 is on the suction end side. Through a communication hole 45 formed in the main bearing 19, it is connected and connected to an introduction pipe 49 whose suction port 47 faces the bottom of the sealed case 1. Therefore, when the pressure in the closed case 1 rises, the lubricating oil stored in the bottom of the closed case 1 is fed into the groove 31 through the introduction pipe 49, the communication hole 45, and the oil introduction path 43, so that the blade The lubrication at the time of entry and exit of 33 is ensured.

【0033】次に、このように構成された流体圧縮機の
動作について説明する。
Next, the operation of the fluid compressor thus configured will be described.

【0034】まず、電動機構部9に通電するとロータ1
5が回転し、このロータ15と一体にシリンダ17も回
転する。シリンダ17が回転すれば、オルダム機構23
を介してローラ21も回転する。この結果、吸込端側の
作動室35に取り込まれた冷媒等の流体は、閉じ込めら
れた状態で吐出側の作動室35へ向けて順次送られなが
ら圧縮され、吐出パイプ7から吐出されるようになる。
First, when power is supplied to the electric mechanism 9, the rotor 1 is turned on.
5 rotates, and the cylinder 17 also rotates integrally with the rotor 15. When the cylinder 17 rotates, the Oldham mechanism 23
, The roller 21 also rotates. As a result, the fluid such as the refrigerant taken into the working chamber 35 on the suction end side is compressed while being sequentially sent to the working chamber 35 on the discharge side in a trapped state, and is discharged from the discharge pipe 7. Become.

【0035】この運転時において、ブレード33に加わ
る負荷(図5矢印Fg)は、ブレード33が仕切る各作
動室35,35の差圧に比例する。
During this operation, the load applied to the blade 33 (arrow Fg in FIG. 5) is proportional to the differential pressure between the working chambers 35, 35 partitioned by the blade 33.

【0036】ブレード33に加わる負荷が大きいと、差
圧によりブレード33が溝31の低圧側の面31aに押
し付けられ、摺動損失が増大する。また、溝33から出
ている部分が差圧で倒される恐れがあるため、ブレード
33に加わる負荷を適正化する必要がある。
When the load applied to the blade 33 is large, the blade 33 is pressed against the low-pressure side surface 31a of the groove 31 by the differential pressure, and the sliding loss increases. In addition, since the portion coming out of the groove 33 may fall down due to the differential pressure, it is necessary to optimize the load applied to the blade 33.

【0037】ブレード33が溝31から出る最大突出量
は、シリンダ17及びローラ21の軸心間の距離e、つ
まり、偏心量eの2倍である。偏心量eは、大きさによ
ってブレード33の安定性が左右される。この安定性に
関しては、ブレード33の摩耗の進行がないこと、倒れ
がないことを実験的に評価した結果、偏心量eは、e≦
5mmが良好であることが確認された。
The maximum amount of protrusion of the blade 33 from the groove 31 is twice the distance e between the axis of the cylinder 17 and the roller 21, that is, the amount of eccentricity e. The eccentricity e affects the stability of the blade 33 depending on the size. Regarding this stability, as a result of experimentally evaluating that the wear of the blade 33 did not progress and that the blade 33 did not fall, the eccentricity e was e ≦ e.
It was confirmed that 5 mm was good.

【0038】また、ブレード33の安定性は、シリンダ
17の内径Dcの大きさに左右される。つまり、ブレー
ド33が受ける負荷は、シリンダ17の内周面17aと
ローラ21の外周面との間の面積に比例し、その代表寸
法として、シリンダ17の内径Dcと偏心量eの積にほ
ぼ比例すると考えて差しつかえない。
The stability of the blade 33 depends on the inner diameter Dc of the cylinder 17. That is, the load applied to the blade 33 is proportional to the area between the inner peripheral surface 17a of the cylinder 17 and the outer peripheral surface of the roller 21, and as a representative dimension thereof, is approximately proportional to the product of the inner diameter Dc of the cylinder 17 and the eccentricity e. Then you can think about it.

【0039】シリンダ17の内径Dcと偏心量eとブレ
ード33の材料となる合成樹脂とを組合せて検討した結
果、偏心量e=5mm以下の場合、シリンダ17の内径
Dc(単位cm)と偏心量e(単位cm)の積は、Dc
×e≦3.5cm2 とすることが良いことが確認でき
た。積が3.5cm2 を越えると、ブレード33が摩耗
したり、極端な場合にはブレード33が倒れてしまい、
溝31から飛び出して運転ができなくなる例もみられ
た。
As a result of studying the combination of the inner diameter Dc of the cylinder 17, the eccentricity e, and the synthetic resin used as the material of the blade 33, when the eccentricity e is 5 mm or less, the inner diameter Dc of the cylinder 17 (unit: cm) and the eccentricity The product of e (in cm) is Dc
× e ≦ 3.5 cm 2 was confirmed to be good. If the product exceeds 3.5 cm 2 , the blade 33 wears out, or in extreme cases, the blade 33 falls down,
In some cases, the vehicle jumped out of the groove 31 and became unable to operate.

【0040】積の範囲を、3.5cm2 以下とすること
でブレード33の摩耗が抑えられ、しかも、倒れもなく
安定した運転が得られた。これにより、摺動損失が小さ
くなって低い入力での運転が可能となり、高い効率、高
い信頼性が確保できた。
By setting the range of the product to 3.5 cm 2 or less, the wear of the blade 33 was suppressed, and a stable operation without falling was obtained. As a result, the sliding loss was reduced and operation at a low input became possible, and high efficiency and high reliability were secured.

【0041】一方、各作動室35,35のシール漏れを
防ぐためには、図4に示す如く、作動室35を無視して
ブレード33が溝31に入ってる部分と、溝31の側面
31aに摺接している面を2次元の平面に投影した状態
の面積S1と、ブレード33が溝31から出ている部分
を2次元の平面に投影した状態の面積S2との間に関係
がある。これらの関係は、実験からS1≧約S2/1.
5とすることが良いことが判った。
On the other hand, in order to prevent leakage of the seals in the working chambers 35, 35, as shown in FIG. There is a relationship between the area S1 when the contacting surface is projected on a two-dimensional plane and the area S2 when the part of the blade 33 projecting from the groove 31 is projected on a two-dimensional plane. These relationships indicate that S1 ≧ about S2 / 1/1.
It turned out that setting to 5 is good.

【0042】つまり、最大偏心位置で、ブレード33が
溝31から突出る突出量は、偏心量eの2倍であるが、
この時、ブレード33の一部が溝31に入っている必要
がある。この時の挿入代の最小値をa×eとすると、重
なっている面積S1は、
That is, at the maximum eccentric position, the amount of protrusion of the blade 33 from the groove 31 is twice the amount of eccentricity e.
At this time, a part of the blade 33 needs to be in the groove 31. If the minimum value of the insertion margin at this time is a × e, the overlapping area S1 is

【数1】S1=π×((Dc×2−(Dc−2×e)2
−(Dc−2×e−2×a×e)2)/4 となる。
S1 = π × ((Dc × 2− (Dc−2 × e) 2)
− (Dc−2 × e−2 × a × e) 2) / 4.

【0043】溝31から出ている面積S2は、The area S2 protruding from the groove 31 is

【数2】 S2=π×((Dc×2−(Dc−2×e)×2)/4 となり、面積比をXとすると、S2 = π × ((Dc × 2− (Dc−2 × e) × 2) / 4), where X is the area ratio,

【数3】X=S1/S2=(a×((Dc−2×e)−
e×2×2)/(Dc−e) ここで、 X≧1/1.5 となるためには、 a≧2/3 従って、最小の重なり量は、偏心量eの2/3倍以上、
つまり、 a×e≧2/3×e となり、ブレード33の径方向の幅Wは、 W=2/3×e+2×e =8/3×e となる。
X = S1 / S2 = (a × ((Dc−2 × e) −)
e × 2 × 2) / (Dc−e) Here, in order to satisfy X ≧ 1 / 1.5, a ≧ 2/3. Therefore, the minimum overlap amount is 2/3 times or more of the eccentric amount e. ,
That is, a × e ≧ 2/3 × e, and the radial width W of the blade 33 is W = 2/3 × e + 2 × e = 8/3 × e.

【0044】ブレード33の径方向の幅Wを8/3×e
とすることで、各作動室35,35間の漏れを防止し、
高い効率を得ることができた。
The radial width W of the blade 33 is set to 8/3 × e.
By preventing the leakage between the working chambers 35, 35,
High efficiency could be obtained.

【0045】ブレード33の厚みBは、ブレード33の
シリンダ17と、溝31の関係を示した拡大図である図
5からもわかように、単位長さあたりのガス負荷を集中
荷重Fgとして考えると、Fgは高圧側圧縮室35(図
面左側)から低圧測圧縮室35(図面右側)に向かって
作用し、作用する位置は、溝31から出ているブレード
33の径方向の長さの中点に作用する。この負荷を溝3
1の低圧側の開口端部51で受ける。大きさはFm=F
gとなる。
As can be seen from FIG. 5 which is an enlarged view showing the relationship between the cylinder 17 of the blade 33 and the groove 31, the gas load per unit length is considered as the concentrated load Fg. , Fg act from the high-pressure side compression chamber 35 (left side in the drawing) toward the low-pressure measurement compression chamber 35 (right side in the drawing), and act on the midpoint of the radial length of the blade 33 coming out of the groove 31. Act on. This load is applied to groove 3
1 at the low pressure side open end 51. The size is Fm = F
g.

【0046】ガス力による力Fgと溝31で支える力F
mは作用点が異なるため、ブレード33には回転モーメ
ントが作用する。この回転モーメントは、ブレード33
が最も飛び出した状態で最大となり、この時のモーメン
トMgは溝31の開口端部51を支点とすると、アーム
の長さは偏心量eとなるから、Mg=e×Fgとなる。
このモーメントMgを支える所はブレード33の高圧側
の端部33と摺接するシリンダ17の内周面17aとな
る。ブレード33の厚みをBとし、ブレード33の高圧
側の端部53に作用する力をFcとすると、モーメント
MgはMg=B×Fcとなる。
The force Fg caused by the gas force and the force F supported by the groove 31
Since m has a different action point, a rotational moment acts on the blade 33. This rotational moment is transmitted to the blade 33
Is maximized in the state in which it protrudes most, and the moment Mg at this time is the amount of eccentricity e with the opening end 51 of the groove 31 as a fulcrum, so that Mg = e × Fg.
The place supporting the moment Mg is the inner peripheral surface 17a of the cylinder 17 which is in sliding contact with the end 33 on the high pressure side of the blade 33. Assuming that the thickness of the blade 33 is B and the force acting on the high-pressure end 53 of the blade 33 is Fc, the moment Mg is Mg = B × Fc.

【0047】ブレード33はモーメントFgの力を支え
ることができるから、Fc=Fgとすると、上記2式よ
りB=eとなる。
Since the blade 33 can support the force of the moment Fg, if Fc = Fg, then B = e from the above two equations.

【0048】従って、ブレード33の厚みBは偏心量e
と同等かそれ以上の厚みとすれば良く、この時Fc≦F
gとなり、ブレード33の高い信頼性を確保することが
できる。
Therefore, the thickness B of the blade 33 is equal to the eccentricity e.
The thickness may be equal to or greater than
g, and high reliability of the blade 33 can be secured.

【0049】また、上記構成の関係式に基づき設定した
各部寸法の一例として、軸心間の距離(偏心量)e=
2.0mm、シリンダ内径Dc=60mm、ブレート径
方向W=6.0mm、ブレード厚み=4.0mmを求め
ることができ、この寸法を採用したヘリカル式ブレード
の流体機械において、ブレードの摩耗や倒れがなく、摺
動損失が低い運転が可能となることが実験で確認でき
た。
As an example of the dimensions of each part set based on the relational expression of the above configuration, the distance between the axes (the amount of eccentricity) e =
2.0 mm, cylinder inner diameter Dc = 60 mm, blade radial direction W = 6.0 mm, and blade thickness = 4.0 mm. In the fluid machine of the helical blade using these dimensions, wear and fall of the blade are reduced. It was confirmed by an experiment that operation with low sliding loss was possible.

【0050】上記の構成とすることにより、漏れを防止
でき、摺動損失を低く抑えることができるため高い効率
を達成できる。またブレード33に作用する負荷を適正
化することができるため、高い信頼性を確保できる。
With the above configuration, leakage can be prevented and sliding loss can be suppressed, so that high efficiency can be achieved. In addition, since the load acting on the blade 33 can be optimized, high reliability can be ensured.

【0051】なお、前期実施形態では、シリンダとロー
ラを回転させるローラ自転式の形態について説明した
が、この形態によらず、ローラがシリンダに対して相対
的に旋回運動するヘリカルブレード式流体圧縮機に適用
できる他の例を示せば、図6に示す如くシリンダを固定
し、このシリンダ内のローを旋回させるローラ公転式の
形態であるヘリカルブレード式流体機械55に適用して
もよい。
In the above-described embodiment, the roller rotation type in which the cylinder and the roller are rotated has been described. However, regardless of this type, the helical blade type fluid compressor in which the roller rotates relatively to the cylinder. Another example applicable to the present invention may be applied to a helical blade type fluid machine 55 which is of a roller revolution type in which a cylinder is fixed and a row in the cylinder is turned as shown in FIG.

【0052】即ち、ステータ57及びロータ59とから
成る電動機構部61と、電動機構部61からの回転動力
が与えられるシャフト63と、シャフト63の軸心とe
だけ偏心した偏心軸部65に装着されオルダム機構67
により、固定されたシリンダ69に対して自転の伴なわ
ない旋回運動が与えられるローラ71と、ローラ71の
外周面に設けられ、シリンダ69とローラ71との間を
複数の作動室73,73に区画する螺旋状のブレード7
5とを備えた構造とするものである。
That is, an electric mechanism 61 composed of a stator 57 and a rotor 59, a shaft 63 to which rotational power is applied from the electric mechanism 61, and an axis of the shaft 63 and e
The Oldham mechanism 67 attached to the eccentric shaft 65
As a result, a roller 71 that is provided with a rotating motion without rotation to a fixed cylinder 69, and a plurality of working chambers 73 provided between the cylinder 69 and the roller 71 are provided on the outer peripheral surface of the roller 71. Spiral blade 7 to partition
5 is provided.

【0053】これにより、吸込パイプ77から流入した
冷媒を順次移送し、吐出パイプ79から吐出するように
なる。この時のシリンダ69の内径Dc及びシリンダ6
9及びローラ71の軸心間の距離eと、ブレード75の
径方向の幅W及び軸方向の厚みBは前記実施形態と同一
条件とすることで同様の効果が得られる。
As a result, the refrigerant flowing from the suction pipe 77 is sequentially transferred and discharged from the discharge pipe 79. At this time, the inner diameter Dc of the cylinder 69 and the cylinder 6
The same effect can be obtained by setting the distance e between the shaft centers of the roller 9 and the roller 71, the radial width W and the axial thickness B of the blade 75 to the same conditions as in the above-described embodiment.

【0054】なお、ヘルカルブレード式の流体機械は、
圧縮機に特定されず、膨張機、ポンプ等に適用すること
も可能である。
The helical blade type fluid machine is
The present invention is not limited to the compressor, and can be applied to an expander, a pump, and the like.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上、説明したように、この発明の流体
機械によれば、ブレードの倒れを防ぐと共に、摩耗を最
小に抑えた負荷の適正化を図ることができる。これによ
り、確実なシール性の確保と摺動損失を小さくすること
ができるため、高い効率と高い信頼性が得られる。
As described above, according to the fluid machine of the present invention, it is possible to prevent the blade from falling down and to optimize the load while minimizing abrasion. As a result, it is possible to secure a reliable sealing property and reduce a sliding loss, so that high efficiency and high reliability can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明にかかる流体機械の概要断面図。FIG. 1 is a schematic sectional view of a fluid machine according to the present invention.

【図2】螺旋状のブレードが設けられたローラの斜視
図。
FIG. 2 is a perspective view of a roller provided with a spiral blade.

【図3】オルダム機構の説明図。FIG. 3 is an explanatory view of an Oldham mechanism.

【図4】軸方向から見てシリンダ、ローラ、ブレードの
各稜線を2次元平面に表現した概要平面図。
FIG. 4 is a schematic plan view in which each ridge line of a cylinder, a roller, and a blade is expressed in a two-dimensional plane when viewed from an axial direction.

【図5】ブレードと溝の一部分の拡大断面図。FIG. 5 is an enlarged sectional view of a part of a blade and a groove.

【図6】タイプの異なる流体機械を示した図1と同様の
概要断面図。
FIG. 6 is a schematic sectional view similar to FIG. 1, showing a different type of fluid machine.

【図7】ブレードとローラとシリンダとの関係を示した
説明図。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a relationship among a blade, a roller, and a cylinder.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

17 シリンダ 21 ローラ 31 螺旋状の溝 33 ブレード 35 作動室 17 Cylinder 21 Roller 31 Spiral Groove 33 Blade 35 Working Chamber

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリンダと、シリンダの軸方向に沿って
偏心して配置され、その一部が前記シリンダの内周面に
接触した状態で前記シリンダと相対的に旋回可能なロー
ラと、ローラの外周に設けられ、前記シリンダの吸込側
から吐出側へ向けてピッチの異なる螺旋状の溝と、この
溝に出入り自在に少なくとも2巻きから6巻きに巻かれ
た状態で装着されると共に、前記シリンダとローラとの
間を複数の作動室に区画する螺旋状のブレードとを有す
る流体機械において、前記シリンダの軸心とローラの軸
心との距離eが5mm以下であることを特徴とする流体
機械。
1. A cylinder, a roller disposed eccentrically along an axial direction of the cylinder, a roller capable of rotating relatively to the cylinder with a part thereof being in contact with an inner peripheral surface of the cylinder, and an outer periphery of the roller. And a spiral groove having a different pitch from the suction side to the discharge side of the cylinder, and at least two to six windings are installed so as to freely enter and exit the groove. A fluid machine having a helical blade that partitions a plurality of working chambers between a roller and a roller, wherein a distance e between an axis of the cylinder and an axis of the roller is 5 mm or less.
【請求項2】 シリンダの内径Dcとシリンダ及びロー
ラの軸心間の距離eとが、Dc×e≦3.5cm2 の関
係に設定されていることを特徴とする請求項1記載の流
体機械。
2. The fluid machine according to claim 1, wherein the inner diameter Dc of the cylinder and the distance e between the axis of the cylinder and the roller are set to satisfy a relationship of Dc × e ≦ 3.5 cm 2. .
【請求項3】 ブレードの径方向の幅が8/3×emm
以上であることを特徴とする請求項1記載の流体機械。
3. The radial width of the blade is 8/3 × emm.
The fluid machine according to claim 1, wherein:
【請求項4】 ブレードの軸方向の厚みがemm以上で
あることを特徴とする請求項1記載の流体機械。
4. The fluid machine according to claim 1, wherein the blade has an axial thickness of emm or more.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6130965B1 (en) * 2016-12-20 2017-05-17 株式会社Wge Fluid machine, power generator and pressure booster

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP6130965B1 (en) * 2016-12-20 2017-05-17 株式会社Wge Fluid machine, power generator and pressure booster

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