JPH11351172A

JPH11351172A - 流体機械

Info

Publication number: JPH11351172A
Application number: JP16215598A
Authority: JP
Inventors: Makoto Hayano; 誠早野; Akira Morishima; 明森嶋; Kanji Sakata; 寛二坂田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-06-10
Filing date: 1998-06-10
Publication date: 1999-12-21

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、クリアランスの最適設定により、部
品相互の接触や電気入力の増加、ガスリークを確実に防
止し、高効率で信頼性の向上を得る流体機械を提供す
る。【解決手段】円筒状のシリンダ５、このシリンダ内に偏
心配置されたローラ１４、このローラとシリンダ間に設
けられ一端側から他端側に向かって漸次小さいピッチに
形成された螺旋状のブレード１８および複数の作動室２
０を有する作動機構部３を具備し、シリンダとブレード
およびローラは、互いに熱膨張係数が異なる材料が用い
られ、かつ組立て時における作動機構部の各部のクリア
ランスは、ブレードのピッチが小さくなる側である作動
室の低圧側Ｓから高圧側Ｄへ向かって大きく形成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば空気調和
機の冷凍サイクルを構成するヘリカルブレード式圧縮機
や、膨張機あるいはポンプなどに適応される流体機械に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、流体機械として、たとえば空気調
和機の冷凍サイクルを構成する圧縮機である、ヘリカル
ブレード式圧縮機が提案されている。この種の圧縮機に
よれば、従来のレシプロ式やロータリ式圧縮機における
シール性不良などを除去でき、比較的簡単な構成により
シール性を向上させて効率のよい圧縮がなされるととも
に、部品の製造および組立てが容易化される。

【０００３】ヘリカルブレード式圧縮機として具体的な
構成は、固定したシリンダ内にローラを偏心配置し、こ
のローラの外周面に螺旋状溝を形成してブレードを出入
り自在に嵌め込み、このブレードとシリンダおよびロー
ラとの間に形成される作動室に被圧縮流体である冷媒ガ
スを導入して圧縮するようになっている。

【０００４】このような圧縮機構を構成する上記ローラ
はアルミニュウム系合金材料が用いられ、上記シリンダ
は鉄系材料が用いられ、上記ブレードは合成樹脂材料が
用いられている。

【０００５】そして、組立て時（常温状態）におけるブ
レードとローラの軸方向および半径方向のクリアランス
や、ローラとシリンダとのクリアランスを、作動室のガ
ス吸込み部である低圧側から吐出部である高圧側に亘っ
て全て一定となるよう設定されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般に、流体圧縮機の
運転時には、圧送する流体の温度が吸込みから吐出への
過程で上昇するため、これにともない作動機構部各部の
温度は低圧側から高圧側に向かって高くなる温度分布が
生じている。

【０００７】したがって、作動室を構成する部品である
ローラ、シリンダおよびブレードなどに異種材料を用い
た場合、低圧側に対して高圧側のクリアランスが小さく
なり、高圧側で構成部品相互が接触する虞れがあって、
その結果、電気入力の増加と、焼き付けなどの不具合発
生が考えられる。

【０００８】このような電気入力の増加や、焼き付け発
生などを確実に防止するために、予め、組立て状態での
クリアランスを大きくする改善策を採用してみる。しか
しながら、このような構成によると圧送流体の漏れ量が
大きくなって効率の低下を招いてしまう。

【０００９】本発明は上記事情に着目してなされたもの
であり、その目的とするところは、シリンダとローラお
よびローラとブレードに互いに熱膨張係数が異なる材料
を用いることを前提として、クリアランスの最適設定に
より、高圧側での部品相互の接触や電気入力の増加など
の不具合発生および圧送流体の漏れを確実に防止し、高
効率で信頼性の向上を得る流体機械を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を満足するため
本発明の流体機械は、請求項１として、円筒状のシリン
ダ、このシリンダ内に偏心配置されたローラ、このロー
ラとシリンダ間に設けられ一端側から他端側に向かって
漸次小さいピッチに形成された螺旋状のブレード、この
ブレードと上記シリンダおよびローラとの間に形成され
る複数の作動室を有する作動機構部を具備した流体機械
において、上記シリンダとローラおよびローラとブレー
ドは、互いに熱膨張係数が異なる材料が用いられ、かつ
組立て時における作動機構部の各部のクリアランスは、
上記ブレードのピッチが小さくなる側に向かって大きく
形成されることを特徴とする。

【００１１】請求項２として、請求項１記載の流体機械
において上記ローラは金属材料から形成され、上記ブレ
ードは合成樹脂材料から形成されてなり、上記ローラと
ブレードとの軸方向クリアランスは、上記ブレードのピ
ッチが小さくなる側へ向かって大きく形成されることを
特徴とする。

【００１２】請求項３として、請求項２記載の流体機械
において上記ローラの周面に上記ブレードが出入り自在
に嵌め込まれる螺旋状溝が設けられ、この螺旋状溝のロ
ーラ軸方向に沿う幅形状は、上記ブレードのピッチが小
さくなる側へ向かって、漸次、大きく形成されることを
特徴とする。

【００１３】請求項４として、請求項２記載の流体機械
において上記ローラの周面に上記ブレードが出入り自在
に嵌め込まれる螺旋状溝が設けられ、この螺旋状溝のロ
ーラ軸方向に沿う幅形状は、上記ブレードのピッチが小
さくなる側へ向かって、段階状に大きく形成されること
を特徴とする。

【００１４】請求項５として、請求項２記載の流体機械
において上記段階状を形成する段差部は、上記ブレード
のピッチが小さくなる側の側面に設けられることを特徴
とする。

【００１５】請求項６として、請求項２記載の流体機械
において上記ブレードのローラ軸方向に沿う幅形状は、
上記ブレードのピッチが小さくなる側へ向かって、漸
次、小さく形成されることを特徴とする。

【００１６】請求項７として、請求項２記載の流体機械
において上記ブレードのローラ軸方向に沿う幅形状は、
上記ブレードのピッチが小さくなる側へ向かって、段階
状に小さく形成されることを特徴とする。

【００１７】請求項８として、請求項７記載の流体機械
において上記段階状を形成する段差部は、上記ブレード
のピッチが小さくなる側の側面に設けられることを特徴
とする。

【００１８】請求項９として、請求項１記載の流体機械
において上記ローラは金属材料から形成され、上記ブレ
ードは合成樹脂材料から形成されてなり、上記ローラと
ブレードとの半径方向クリアランスは、上記ブレードの
ピッチが小さくなる側へ向かって大きく形成されること
を特徴とする。

【００１９】請求項１０として、請求項９記載の流体機
械において上記ローラの周面に上記ブレードが出入り自
在に嵌め込まれる螺旋状溝が設けられ、この螺旋状溝の
ローラ半径方向の深さ寸法は、上記ブレードのピッチが
小さくなる側へ向かって、漸次、大きく形成されること
を特徴とする。

【００２０】請求項１１として、請求項９記載の流体機
械において上記ローラの周面に上記ブレードが出入り自
在に嵌め込まれる螺旋状溝が設けられ、この螺旋状溝の
ローラ半径方向の深さ寸法は、上記ブレードのピッチが
小さくなる側へ向かって、段階状に大きく形成されるこ
とを特徴とする。

【００２１】請求項１２として、請求項９記載の流体機
械において上記ブレードのローラ半径方向の高さ寸法
は、上記ブレードのピッチが小さくなる側へ向かって、
漸次、小さく形成されることを特徴とする。

【００２２】請求項１３として、請求項９記載の流体機
械において上記ブレードのローラ半径方向の高さ寸法
は、上記ブレードのピッチが小さくなる側へ向かって、
段階状に小さく形成されることを特徴とする。

【００２３】請求項１４として、請求項１記載の流体機
械において上記ローラはアルミニュウム系合金材料から
形成され、上記シリンダは鉄系材料から形成されてな
り、上記ローラとシリンダとの半径方向クリアランス
は、上記ブレードのピッチが小さくなる側へ向かって大
きく形成されることを特徴とする。

【００２４】請求項１５として、請求項１４記載の流体
機械において上記ローラの軸方向に沿う外径は、上記ブ
レードのピッチが小さくなる側へ向かって、漸次、小さ
く形成されることを特徴とする。

【００２５】請求項１６として、請求項１４記載の流体
機械において上記ローラの軸方向に沿う外径は、上記ブ
レードのピッチが小さくなる側へ向かって、段階状に小
さく形成されることを特徴とする。

【００２６】請求項１７として、請求項１４記載の流体
機械において上記シリンダの軸方向に沿う内径は、上記
ブレードのピッチが小さくなる側へ向かって、漸次、大
きく形成されることを特徴とする。

【００２７】請求項１８として、請求項１４記載の流体
機械において上記シリンダの軸方向に沿う内径は、上記
ブレードのピッチが小さくなる側へ向かって、段階状に
大きく形成されることを特徴とする。

【００２８】このような課題を解決する手段を採用する
ことにより、本発明の流体機械では、シリンダとローラ
およびブレードに熱膨張係数が異なる材料を用いること
を前提として、クリアランスの最適設定により、高圧側
での部品相互の接触や、電気入力の増加などの不具合発
生および圧送流体の漏れを確実に防止する。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施の形態について説明する。図１は、流体機械であ
る、いわゆるヘリカルブレード式圧縮機を示す。このヘ
リカルブレード式圧縮機は、密閉ケース１内に、回転軸
２を介して連結される作動機構部３と、この作動機構部
３を駆動する電動機部４が収容されてなる。

【００３０】上記密閉ケース１の上端部には吸込み冷媒
管１ａが接続され、側面部には吐出冷媒管１ｂが接続さ
れる。上記吐出冷媒管１ｂから吸込み冷媒管１ａに亘っ
て順次、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器が冷媒管（いずれ
も図示しない）を介して接続され、これらでたとえば空
気調和機の冷凍サイクルが構成される。

【００３１】つぎに、上記作動機構部３について詳述す
る。図中５は、鉄系材料、たとえば鋳鉄材からなるシリ
ンダであって、このシリンダ５の上端面と下端面は開口
しており、上端開口部は主軸受け具６によって閉塞さ
れ、下端開口部は副軸受け具７によって閉塞される。

【００３２】上記主軸受け具６は、回転軸２のほぼ中間
部を耐摩耗性材料からなるスリーブ８を介して回転自在
に枢支する枢支孔部９を備えたボス部６ａと、このボス
部６ａの周面に一体に突設され上記シリンダ５の上端開
口部を閉成する鍔部６ｂとからなる。

【００３３】上記副軸受け具７は、回転軸２の下端部を
耐摩耗性材料からなるスリーブ１０を介して回転自在に
枢支する枢支孔部１１を備えたボス部７ａと、このボス
部７ａの周面に一体に突設され上記シリンダ５の下端開
口部を閉成する鍔部７ｂとからなる。この副軸受け具６
の鍔部６ｂ下面には、取付け具９を介して受け板１０が
取付けられていて、上記回転軸２の下端面を支持してい
る。

【００３４】そして、主軸受け具ボス部６ａ端面と副軸
受け具ボス部７ａ面との間の回転軸２周面には、偏心ク
ランク部１２が一体に設けられるとともに、この偏心ク
ランク部１２上端面と主軸受け具６下端面との間の回転
軸２周壁にバランサ１３が取付けられる。

【００３５】上記偏心クランク部１２は回転軸２の軸心
とは所定距離ｅだけ偏心して設けられる。したがって、
バランサ１３は回転軸２軸心に対する上記偏心クランク
部１２の偏心方向とは対称の位置に取付けられ、等質量
に形成される。

【００３６】上記シリンダ５内に偏心して、アルミニュ
ウム系合金材からなるローラ１４が配置されている。な
お説明すれば、上記ローラ１４の回転軸２中心軸に対す
る偏心量はｅであり、この下端面は上記副軸受け具鍔部
７ｂに支持され、かつローラ１４の外周面一部がシリン
ダ５の内周面一部に軸方向に沿って転接するよう設計さ
れている。

【００３７】上記ローラ１４の軸方向長さはシリンダ５
の軸方向長さとほぼ同一に形成されていて、具体的には
主軸受け具鍔部６ｂと副軸受け具鍔部７ｂとの間に介在
する寸法より、ある隙間分小さくなっている。

【００３８】上記偏心クランク部１２周面には、上記ロ
ーラ１４に設けられる枢支孔部１５が回転自在に嵌め込
まれる。したがって、回転軸２の回転にともなって偏心
クランク部１２が偏心回転すると、ローラ１４が偏心運
動する。上述の寸法設定から、ローラ１４の外周面一部
は軸方向に沿ってシリンダ５内周面に転接するようにな
っている。

【００３９】また、上記副軸受け具鍔部７ｂとローラ１
４下端部との間には、オルダム機構１６が設けられてい
て、ローラ１４の自転を規制して公転運動をなすよう制
御する。

【００４０】上記ローラ１４の周面には、この上端部側
から下端部側に亘って、徐々にピッチが小となる螺旋状
の溝１７が設けられる。螺旋状溝１７には、螺旋状のブ
レード１８が突没自在に嵌め込まれ、この外径面がシリ
ンダ５の内周面に密接状態となっている。

【００４１】上記ブレード１８は、合成樹脂材、たとえ
ばフッ素樹脂材からなり、この内径寸法はローラ１４直
径よりも大に形成され、強制的に直径を縮小した状態で
螺旋状溝１７に嵌め込まれている。その結果、ブレード
１８がローラ１４ごとシリンダ５に組み込まれた状態
で、ブレード１８の外径面が常にシリンダ５の内周面に
弾性的に当接するよう膨出変形する。

【００４２】なお、回転軸２の回転にともなってシリン
ダ５内周面とローラ１４との転接部位はシリンダ５の周
方向に沿って漸次移動するから、ブレード１８はこれら
の転接部位が接近するのにともなって螺旋状溝１７内に
没入し、転接部と対向した位置でブレード１８外周面は
ローラ１４周面と完全に同一面となる。

【００４３】転接部位が通過すれば、ここからの距離に
応じてブレード１８は螺旋状溝１７から突出し、転接部
位とは軸心を介して１８０度対向する部位でブレード１
８の突出長さが最大になる。このあとは再び転接部位に
接近していくので、上述の作用を繰り返えすこととな
る。

【００４４】ローラ１４とシリンダ５とを径方向に断面
してみると、ローラ１４に対してシリンダ５が偏心して
覆い、かつローラ１４の外周面一部とシリンダ５内周面
一部とが転接状態にあるところから、これらローラ１４
とシリンダ５周面との間に三日月状の空間部が形成され
る。

【００４５】この空間部を軸方向に沿ってみると、螺旋
状溝１７にブレード１８が嵌め込まれローラ１４外周部
がにシリンダ５内周部に転接しているので、ローラ１４
とシリンダ５周面との間はブレード１８によって連続し
た複数の空間部に仕切られる。これら空間部を作動室２
０と呼ぶ。上記螺旋状溝１７のピッチの設定から、各作
動室２０の容積は上部側作動室２０（低圧側Ｓ）から下
部側作動室２０（高圧側Ｄ）に亘って徐々に小となって
いる。

【００４６】一方、上記回転軸２は、その上端部からバ
ランサ１３が設けられる部位まで中空状に形成されてい
て、この中空部２ａの下部側は有底筒状のシールパイプ
２１によって閉成される。

【００４７】上記バランサ１３の突出方向と対称の部位
は、上記シールパイプ２１と回転軸２周壁とに貫通する
導入ポート２２が設けられる。この導入ポート２２はロ
ーラ１４の上部に形成される内腔部１４ａを介してロー
ラ１４に設けられる案内ポート２３と連通する。この案
内ポート２３は、最上部の作動室２０に対して開口す
る。

【００４８】また、シリンダ５の下部には、吐出案内ポ
ート２４が設けられていて、ここに密閉ケース１を貫通
する上記吐出冷媒管１ｂが接続される。したがって、吐
出冷媒管１ｂは最下部作動室２０と連通する。

【００４９】先に説明したように、密閉ケース１の上端
には吸込み冷媒管１ａが貫通して設けられるところか
ら、この吸込み冷媒管１ａは密閉ケース１内と、回転軸
中空部２ａと、導入ポート２２と、ローラ内腔部１４ａ
および案内ポート２３を介して最上部の作動室２０と連
通する。このことから、最上部の作動室２０が低圧側Ｓ
となる。また、吐出冷媒管１ｂは最下部の作動室２０と
連通するので、ここが高圧側Ｄとなる。

【００５０】上記ローラ１４の下端部にはシールリング
２５が嵌め込まれるシールリング用溝２６が設けられて
いて、上記シールリング２５は最下部作動室２０とロー
ラ１４の下端部とのシールをなしている。

【００５１】また、密閉ケース１の内底部には潤滑油が
集溜する油溜り部２７が形成されていて、作動機構部３
の下部側が潤滑油に浸漬される。回転軸２の下端部には
オイルパイプ２８が設けられていて、副軸受け具７から
密閉ケース１底部側に突出している。回転軸２には、こ
の下端面から上記中空部２ａ下端に連通する油孔２９が
設けられ、かつ詳細は省略するが上記油孔２９と各摺動
部と連通する給油通路が形成される。

【００５２】上記電動機部４は、回転軸２に嵌着される
ロータ３０と、このロータ３０の周面に狭小の間隙を介
して対向し、上記密閉ケース１の内周面に嵌着されるス
テータ３１とから構成される。

【００５３】このようにして構成されるヘリカルブレー
ド式圧縮機であり、電動機部４に通電してロータ３０と
ともに回転軸２を回転駆動する。回転軸２の回転力は、
偏心クランク部１２を介してローラ１４に伝達される。

【００５４】オルダム機構１６が作用してローラ１４の
自転を規制するので、ローラ１４は公転運動をなす。こ
のローラ１４の運動にともなって、ローラ１４のシリン
ダ５に対する転接位置が周方向に漸次移動し、ブレード
１８は螺旋状溝１７に対して出入りしながらローラ１４
の半径方向に突没移動する。

【００５５】これらの一連の作動により、蒸発器から低
圧の冷媒ガスが吸込み冷媒管１ａと密閉ケース１内や案
内ポート２３などを介して低圧側Ｓをなす最上部作動室
２０に吸込まれる。そして、ローラ１４の運動にともな
って下部側の作動室２０へ順次移送される。

【００５６】上記各作動室２０の容積が上部側から下部
側に亘って順次縮小しているので、冷媒ガスは各作動室
２０を順次移送される間に圧縮され、最下端の作動室２
０において所定圧まで高圧化する。この作動室２０内の
高圧ガスは冷媒吐出管１ｂから凝縮器へ吐出されて、周
知の冷凍サイクル作用が行われる。

【００５７】同時に、回転軸２の回転にともなって油溜
り部２７の潤滑油がオイルパイプ２８から吸上げられ、
油孔２９などからなる給油通路を介して各摺動部に給油
され、それぞれの潤滑性を確保する。

【００５８】ところで、このようにして作用する作動機
構部３において、圧縮運転時には冷媒ガスの温度が低圧
側Ｓから高圧側Ｄへの圧縮過程で上昇するため、これに
ともない作動機構部３各部の温度は低圧側Ｓから高圧側
Ｄに向かって、漸次高くなる温度分布が生じている。

【００５９】そして、作動室２０の構成部品であるロー
ラ１４、シリンダ５およびブレード１８として異種材料
が用いられており、低圧側Ｓのクリアランスに対して高
圧側Ｄのクリアランスが小さくなる。

【００６０】これに対して、互いのクリアランスが作動
室２０の低圧側Ｓから高圧側Ｄに亘って同一であると、
特に、高圧側Ｄにおいて構成部品相互が接触して、電気
入力の増加と、焼き付けなどの不具合発生の虞れが大き
い。

【００６１】そこで、以下に述べるような構成を採用す
ることとする。第１の実施の形態を、図２に示す。作動
室２０を構成する部材であるローラ１４は、その外径寸
法は軸方向全長に亘って同一である。ただし、このロー
ラ１４の外周面に設けられる上記螺旋状溝１７は、作動
室２０の低圧側Ｓから高圧側Ｄに向かって、ローラ１４
の軸方向である幅寸法ｔおよび半径方向である深さ寸法
Ｈの少なくともいずれか一方が、漸次、大きくなるよう
に形成されている。（図では、幅寸法と深さ寸法のいず
れも大きい）図３に示すように、このようなローラ１４
の螺旋状溝１７に対して上記ブレード１８を嵌め込む組
立作業は、常温状態で行われる。上記ブレード１８は、
その全長に亘り、すなわち作動室２０の低圧側Ｓから高
圧側Ｄに亘って幅寸法ｎと高さ寸法ｍが一定であるもの
が用いられる。

【００６２】そして、ローラ１４の螺旋状溝１７にブレ
ード１８を嵌め込んだ状態では、ブレード１８とローラ
螺旋状溝１７との、ローラ軸方向のクリアランスＣａお
よび半径方向のクリアランスＣｂは、作動室２０の低圧
側Ｓから高圧側Ｄに向かって、漸次、大きく形成される
ことになる。

【００６３】このことにより、圧縮運転にともなってガ
スの温度が上昇し、ローラ１４とシリンダ５がともに熱
膨張するが、合成樹脂材からなるブレード１８の熱膨張
の方が大である。また、作動室２０の低圧側Ｓから高圧
側Ｄに近づくほど温度が上昇し、シリンダ５に対するブ
レード１８の熱膨張量差は低圧側Ｓと比較して高圧側Ｄ
側に向かうほど大きくなる。

【００６４】上述の構成によれば、予め（常温の組立て
作業時）この熱膨張量の差の分、ローラ１４に設けられ
る螺旋状溝１７の幅寸法ｔと深さ寸法Ｈの少なくともい
ずれか一方を、低圧側Ｓから高圧側Ｄに向かって漸次大
きくした。

【００６５】圧縮運転時においては、ローラ螺旋状溝１
７とブレード１８とのクリアランスが低圧側Ｓから高圧
側Ｄに亘って最小限の量で一様となる。したがって、こ
れらが熱膨張しても接触が生じることがなく、電気入力
に影響を与えることがなく、焼き付け事故の防止を得ら
れる。

【００６６】第２の実施の形態を、図４に示す。作動室
２０を構成する部材であるローラ１４は、その外径寸法
は軸方向全長に亘って同一である。ただし、このローラ
１４の外周面に設けられる螺旋状溝１７Ａは、作動室２
０の低圧側Ｓから高圧側Ｄに向かって、ローラ１４の軸
方向である幅寸法ｔおよび半径方向である深さ寸法Ｈの
少なくともいずれか一方が、段階状に大きくなるように
形成されている。（図では、幅寸法ｔのみが段階状に大
きい）なお、特に幅寸法ｔにおいて実際に段階状に変化
する面は、高圧側Ｄに限定することとし、低圧側Ｓにお
いては変化せずに直状をなす。これは、圧縮運転時にブ
レード１８が低圧側Ｓに押付けられるところから、段階
形状を低圧側Ｓに設けると、段階部とブレード１８との
摺動損失が増加してしまう。

【００６７】このようなローラ１４の螺旋状溝１７Ａに
対してブレード１８が嵌め込まれる。この組立作業は常
温状態で行われることは変わりがない。上記ブレード１
８は、先に図３で説明したものと同様、その全長に亘り
幅寸法ｎと高さ寸法ｍが一定であるものが用いられる。

【００６８】ローラ１４の螺旋状溝１７にブレード１８
を嵌め込んだ状態では、ブレード１８と螺旋状溝１７と
の、ローラ１４軸方向クリアランスＣａおよび半径方向
クリアランスＣｂは、低圧側Ｓから高圧側Ｄに向かっ
て、段階状に大きく形成されることになる。

【００６９】上述の構成によれば、予め（常温の組立て
作業時）この熱膨張量の差の分、ローラ１４に設けられ
る螺旋状溝１７Ａの幅寸法ｔと深さ寸法Ｈの少なくとも
いずれか一方を、低圧側Ｓから高圧側Ｄに向かって段階
状に大きくした。

【００７０】圧縮運転時においては、ローラ螺旋状溝１
７Ａとブレード１８とのクリアランスが低圧側Ｓから高
圧側Ｄに亘って最小限の量で一様となる。したがって、
これらが熱膨張しても接触が生じることがなく、電気入
力に影響を与えることがなく、焼き付け事故の防止を得
られる。

【００７１】第３の実施の形態を、図５に示す。上記シ
リンダ４の内径寸法と、ローラ１４の外径寸法およびロ
ーラ１４に設けられる螺旋状溝１７は、その軸方向全長
と径方向に亘って変化しない。

【００７２】ただし、ローラ螺旋状溝１７に嵌め込まれ
るブレード１８Ａは、作動室２０の低圧側Ｓから高圧側
Ｄに向かって、ローラ軸方向に沿う幅寸法ｑと、半径方
向に沿う高さ寸法ｒの少なくともいずれか一方が、徐々
に小さくなるように形成されている。（図では、幅寸法
と高さ寸法のいずれも小さい）このようなブレード１８
Ａがローラ１４の螺旋状溝１７に嵌め込まれる。この組
立作業は常温状態で行われることは変わりがない。螺旋
状溝１７に上記ブレード１８Ａを嵌め込んだ状態では、
ブレード１８Ａと螺旋状溝１７との、ローラ軸方向のク
リアランスＣａおよび半径方向のクリアランスＣｂが、
低圧側Ｓから高圧側Ｄに向かって、漸次、大きく形成さ
れる。

【００７３】上述の構成によれば、予め（常温の組立て
作業時）この熱膨張量の差の分、ブレード１８Ａの幅寸
法ｑと高さ寸法ｒの少なくともいずれか一方を、低圧側
Ｓから高圧側Ｄに向かって漸次大きくした。

【００７４】圧縮運転時においては、ローラ螺旋状溝１
７とブレード１８Ａとのクリアランスが低圧側Ｓから高
圧側Ｄに亘って最小限の量で一様となる。したがって、
これらが熱膨張しても接触が生じることがなく、電気入
力に影響を与えることがなく、焼き付け事故の防止を得
られる。

【００７５】第４の実施の形態を、図６に示す。上記シ
リンダ４の内径寸法と、ローラ１４の外径寸法およびロ
ーラ１４に設けられる螺旋状溝１７は、その軸方向全長
と半径方向に亘って変化しない。

【００７６】ただし、ローラ螺旋状溝１７に嵌め込まれ
るブレード１８Ｂは、作動室２０の低圧側Ｓから高圧側
Ｄに向かって、ローラ１４の軸方向に沿う幅寸法ｑおよ
び半径方向に沿う高さ寸法ｒの少なくともいずれか一方
が、段階状に小さくなるように形成されている。（図で
は、幅寸法ｑと高さ寸法ｒともに小さい）なお、特に幅
寸法ｑにおいて実際に段階状に変化する面は、高圧側Ｄ
に限定することとし、低圧側Ｓにおいては変化せずに直
状をなす。これは、圧縮運転時にブレード１８Ｂが低圧
側Ｓに押付けられるところから、段階形状を低圧側Ｓに
設けると、段階部とブレード１８Ｂとの摺動損失が増加
してしまう。

【００７７】このようなブレード１８Ｂがローラ１４の
螺旋状溝１７に嵌め込まれる。この組立作業は常温状態
で行われることは変わりがない。螺旋状溝１７に上記ブ
レード１８Ｂを嵌め込んだ状態では、ブレード１８Ｂと
螺旋状溝１７との、ローラ軸方向のクリアランスＣａお
よび半径方向のクリアランスＣｂが、低圧側Ｓから高圧
側Ｄに向かって、段階状に大きく形成される。

【００７８】上述の構成によれば、予め（常温の組立て
作業時）この熱膨張量の差の分、ブレード１８Ｂの幅寸
法ｑと高さ寸法ｒの少なくともいずれか一方を、低圧側
Ｓから高圧側Ｄに向かって段階状に小さくした。

【００７９】圧縮運転時においては、ローラ螺旋状溝１
７とブレード１８Ａとのクリアランスが低圧側Ｓから高
圧側Ｄに亘って最小限の量で一様となる。したがって、
これらが熱膨張しても接触が生じることがなく、電気入
力に影響を与えることがなく、焼き付け事故の防止を得
られる。

【００８０】第５の実施の形態を、図７に示す。後述す
るローラ１４Ａを除いて、作動機構部３としての基本的
構成は、先に図１で説明したものと全く同一であるの
で、ここでは同番号を付して新たな説明は省略する。

【００８１】上記シリンダ４の内径寸法と、ローラ１４
Ａに設けられる螺旋状溝１７は、その軸方向全長と半径
方向に亘って変化せず、螺旋状溝１７に嵌め込まれるブ
レード１８も長さ方向に亘って幅寸法と高さ寸法が一定
である。

【００８２】ただし、上記ローラ１４Ａのみ、その外径
寸法が作動室２０の低圧側Ｓから高圧側Ｄに向かって徐
々に小さくなるように形成されている。このようなロー
ラ１４Ａの螺旋状溝１７にブレード１８に組み込んだ上
で、シリンダ５内に偏心配置する。この組立作業は常温
状態で行われることは変わりがない。ローラ１４Ａをシ
リンダ５内に配置すると、ローラ１４Ａとシリンダ５と
の半径方向のクリアランスＣｃが、低圧側Ｓから高圧側
Ｄに向かって、漸次、大きく形成される。

【００８３】上述の構成によれば、運転時の温度上昇に
よりローラ１４Ａとシリンダ５ともに熱膨張するが、ア
ルミニュウム合金製であるローラ１４Ａの熱膨張のほう
が鋳鉄製であるシリンダ５の熱膨張よりも大である。

【００８４】また、温度は作動室２０の低圧側Ｓから高
圧側Ｄに向かって高くなるため、シリンダ５に対するロ
ーラ１４Ａの熱膨張量差は高圧側Ｄに向かうほど大にな
る。ここでは、予め（常温の組立て作業時）この熱膨張
量の差の分、ローラ１４Ａの外径寸法を低圧側Ｓから高
圧側Ｄに向かって漸次小さくした。

【００８５】圧縮運転時においてはローラ１４Ａとシリ
ンダ５との半径方向のクリアランスＣｃが低圧側Ｓから
高圧側Ｄに亘って最小限の量で一様となる。したがっ
て、これらが熱膨張しても接触が生じることがなく、電
気入力に影響を与えることがなく、焼き付け事故の防止
を得られる。

【００８６】第６の実施の形態を、図８に示す。後述す
るローラ１４Ｂを除いて、作動機構部３としての基本的
構成は、先に図１で説明したものと全く同一であるの
で、ここでは同番号を付して新たな説明は省略する。

【００８７】上記シリンダ４の内径寸法と、ローラ１４
Ｂに設けられる螺旋状溝１７および螺旋状溝１７に嵌め
込まれるブレード１８は、その軸方向全長と半径方向に
亘って変化しない。

【００８８】ただし、上記ローラ１４Ｂのみ、その外径
寸法が作動室２０の低圧側Ｓから高圧側Ｄに向かって段
階状に小さくなるように形成されている。このようなロ
ーラ１４Ｂの螺旋状溝１７にブレード１８に組み込んだ
上で、シリンダ５内に偏心配置する。この組立作業は常
温状態で行われることは変わりがない。

【００８９】上記ローラ１４Ｂをシリンダ５内に配置し
た状態では、ローラ１４Ｂとシリンダ５との半径方向の
クリアランスＣｄが、低圧側Ｓから高圧側Ｄに向かっ
て、段階状に大きく形成される。

【００９０】上述の構成によれば、運転時の温度上昇に
よりローラ１４Ｂとシリンダ５ともに熱膨張するが、ア
ルミニュウム合金製であるローラ１４Ｂの熱膨張のほう
が鋳鉄製であるシリンダ５の熱膨張よりも大である。

【００９１】また、温度は作動室２０の低圧側Ｓから高
圧側Ｄに向かって高くなるため、シリンダ５に対するロ
ーラ１４Ｂの熱膨張量差は高圧側Ｄに向かうほど大にな
る。ここでは、予め（常温の組立て作業時）この熱膨張
量の差の分、ローラ１４Ｂの外径寸法を低圧側Ｓから高
圧側Ｄに向かって段階状に小さくした。

【００９２】圧縮運転時においてはローラ１４Ｂとシリ
ンダ５との半径方向のクリアランスＣｄが低圧側Ｓから
高圧側Ｄに亘って最小限の量で一様となる。したがっ
て、これらが熱膨張しても接触が生じることがなく、電
気入力に影響を与えることがなく、焼き付け事故の防止
を得られる。

【００９３】第７の実施の形態を、図９に示す。後述す
るシリンダ５Ａを除いて、作動機構部３としての基本的
構成は、先に図１で説明したものと全く同一であるの
で、ここでは同番号を付して新たな説明は省略する。上
記ローラ１４の外径寸法と、ローラ１４に設けられる螺
旋状溝１７は、その軸方向全長と径方向に亘って変化せ
ず、螺旋状溝１７に嵌め込まれるブレード１８も長さ方
向に亘って幅寸法と高さ寸法が一定である。

【００９４】ただし、上記シリンダ５Ａのみ、その内径
寸法が作動室２０の低圧側Ｓから高圧側Ｄに向かって徐
々に大きくなるように形成されている。このようなロー
ラ１４の螺旋状溝１７にブレード１８に組み込んだ上
で、シリンダ５Ａ内に偏心配置する。この組立作業は常
温状態で行われることは変わりがない。ローラ１４をシ
リンダ５Ａ内に配置すると、ローラ１４とシリンダ５Ａ
との半径方向のクリアランスＣｅが、低圧側Ｓから高圧
側Ｄに向かって、漸次、大きく形成される。

【００９５】上述の構成によれば、運転時の温度上昇に
よりローラ１４とシリンダ５Ａともに熱膨張するが、ア
ルミニュウム合金製であるローラ１４の熱膨張のほうが
鋳鉄製であるシリンダ５Ａの熱膨張よりも大である。

【００９６】また、温度は作動室２０の低圧側Ｓから高
圧側Ｄに向かって高くなるため、シリンダ５Ａに対する
ローラ１４の熱膨張量差は高圧側Ｄに向かうほど大にな
る。ここでは、予め（常温の組立て作業時）この熱膨張
量の差の分、ローラ１４の外径寸法を低圧側Ｓから高圧
側Ｄに向かって漸次小さくした。

【００９７】圧縮運転時においてはローラ１４とシリン
ダ５Ａとの半径方向のクリアランスＣｅが低圧側Ｓから
高圧側Ｄに亘って最小限の量で一様となる。したがっ
て、これらが熱膨張しても接触が生じることがなく、電
気入力に影響を与えることがなく、焼き付け事故の防止
を得られる。

【００９８】第８の実施の形態を、図１０に示す。後述
するシリンダ５Ｂを除いて、作動機構部３としての基本
的構成は、先に図１で説明したものと全く同一であるの
で、ここでは同番号を付して新たな説明は省略する。

【００９９】上記ローラ１４の外径寸法と、ローラ１４
に設けられる螺旋状溝１７は、その軸方向全長と径方向
に亘って変化せず、螺旋状溝１７に嵌め込まれるブレー
ド１８も長さ方向に亘って幅寸法と高さ寸法が一定であ
る。

【０１００】ただし、上記シリンダ５Ｂのみ、その内径
寸法が作動室２０の低圧側Ｓから高圧側Ｄに向かって徐
々に大きくなるように形成されている。このようなロー
ラ１４の螺旋状溝１７にブレード１８に組み込んだ上
で、シリンダ５Ｂ内に偏心配置する。この組立作業は常
温状態で行われることは変わりがない。ローラ１４をシ
リンダ５Ｂ内に配置すると、ローラ１４とシリンダ５Ｂ
との半径方向のクリアランスＣｅが、低圧側Ｓから高圧
側Ｄに向かって、段階状に大きく形成される。

【０１０１】上述の構成によれば、運転時の温度上昇に
よりローラ１４とシリンダ５Ｂともに熱膨張するが、ア
ルミニュウム合金製であるローラ１４の熱膨張のほうが
鋳鉄製であるシリンダ５Ｂの熱膨張よりも大である。

【０１０２】また、温度は作動室２０の低圧側Ｓから高
圧側Ｄに向かって高くなるため、シリンダ５Ｂに対する
ローラ１４の熱膨張量差は高圧側Ｄに向かうほど大にな
る。ここでは、予め（常温の組立て作業時）この熱膨張
量の差の分、ローラ１４の外径寸法を低圧側Ｓから高圧
側Ｄに向かって漸次小さくした。

【０１０３】圧縮運転時においてはローラ１４とシリン
ダ５Ｂとの半径方向のクリアランスＣｆが低圧側Ｓから
高圧側Ｄに亘って最小限の量で一様となる。したがっ
て、これらが熱膨張しても接触が生じることがなく、電
気入力に影響を与えることがなく、焼き付け事故の防止
を得られる。

【０１０４】なお、上記実施の形態によれば、ローラ１
４の外周面にブレード１８が嵌め込まれる螺旋状溝１７
を設けたが、これに限定されるものではなく、シリンダ
５の内周面に螺旋状溝１７を設けてブレード１８を嵌め
込み、ローラ１４の外周面に摺接するようにしてもよ
い。

【０１０５】また、上記実施の形態によれば、密閉ケー
ス１内に低圧ガスを充満させるケース内低圧型の圧縮機
について説明したが、これに限定されるものではなく、
密閉ケース１内に圧縮した高圧ガスを充満させるケース
内高圧型の圧縮機についても適用できる。

【０１０６】なお、以上述べた流体機械の実施の形態と
して、たとえば空気調和機の冷凍サイクルを構成するヘ
リカルブレード式圧縮機を適用して説明したが、これに
限定されるものではなく、たとえばポンプや膨張機など
にも適用可能である。

【０１０７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、熱
膨張係数の異なる部品によって圧縮機構を構成した流体
機械において、クリアランスの最適設定により、作動機
構部における高圧側での部品同士の接触とガスリークの
防止をなし、高効率で信頼性の向上を図り得る流体機械
を提供できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係わる、流体機械であ
るヘリカルブレード式圧縮機の断面図。

【図２】第１の実施の形態に係わる、ローラ螺旋状溝に
おけるクリアランスを説明する図。

【図３】同実施の形態に係わる、螺旋状溝とブレードの
クリアランスを説明する図。

【図４】第２の実施の形態に係わる、ローラ螺旋状溝に
おけるクリアランスを説明する図。

【図５】第３の実施の形態に係わる、ブレードのクリア
ランスを説明する図。

【図６】第４の実施の形態に係わる、ブレードのクリア
ランスを説明する図。

【図７】第５の実施の形態に係わる、ローラのシリンダ
に対するクリアランスを説明する図。

【図８】第６の実施の形態に係わる、ローラのシリンダ
に対するクリアランスを説明する図。

【図９】第７の実施の形態に係わる、シリンダのローラ
に対するクリアランスを説明する図。

【図１０】第８の実施の形態に係わる、シリンダのロー
ラに対するクリアランスを説明する図。

【符号の説明】

５…シリンダ、１４…ローラ、１８…ブレード、２０…作動室、３…作動機構部、Ｓ…低圧側、Ｄ…高圧側、１７…螺旋状溝。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状のシリンダ、このシリンダ内に偏心
配置されたローラ、このローラとシリンダ間に設けられ
一端側から他端側に向かって漸次小さいピッチに形成さ
れた螺旋状のブレード、このブレードと上記シリンダお
よびローラとの間に形成される複数の作動室を有する作
動機構部を具備した流体機械において、上記シリンダとローラおよびローラとブレードは、互い
に熱膨張係数が異なる材料が用いられ、かつ組立て時に
おける作動機構部の各部のクリアランスは、上記ブレー
ドのピッチが小さくなる側に向かって大きく形成される
ことを特徴とする流体機械。
【請求項２】上記ローラは金属材料から形成され、上記
ブレードは合成樹脂材料から形成されてなり、上記ロー
ラとブレードとの軸方向クリアランスは、上記ブレード
のピッチが小さくなる側へ向かって大きく形成されるこ
とを特徴とする請求項１記載の流体機械。
【請求項３】上記ローラの周面に上記ブレードが出入り
自在に嵌め込まれる螺旋状溝が設けられ、この螺旋状溝
のローラ軸方向に沿う幅形状は、上記ブレードのピッチ
が小さくなる側へ向かって、漸次、大きく形成されるこ
とを特徴とする請求項２記載の流体機械。
【請求項４】上記ローラの周面に上記ブレードが出入り
自在に嵌め込まれる螺旋状溝が設けられ、この螺旋状溝
のローラ軸方向に沿う幅形状は、上記ブレードのピッチ
が小さくなる側へ向かって、段階状に大きく形成される
ことを特徴とする請求項２記載の流体機械。
【請求項５】上記段階状を形成する段差部は、上記ブレ
ードのピッチが小さくなる側の側面に設けられることを
特徴とする請求項４記載の流体機械。
【請求項６】上記ブレードのローラ軸方向に沿う幅形状
は、上記ブレードのピッチが小さくなる側へ向かって、
漸次、小さく形成されることを特徴とする請求項２記載
の流体機械。
【請求項７】上記ブレードのローラ軸方向に沿う幅形状
は、上記ブレードのピッチが小さくなる側へ向かって、
段階状に小さく形成されることを特徴とする請求項２記
載の流体機械。
【請求項８】上記段階状を形成する段差部は、上記ブレ
ードのピッチが小さくなる側の側面に設けられることを
特徴とする請求項７記載の流体機械。
【請求項９】上記ローラは金属材料から形成され、上記
ブレードは合成樹脂材料から形成されてなり、上記ロー
ラとブレードとの半径方向クリアランスは、上記ブレー
ドのピッチが小さくなる側へ向かって大きく形成される
ことを特徴とする請求項１記載の流体機械。
【請求項１０】上記ローラの周面に上記ブレードが出入
り自在に嵌め込まれる螺旋状溝が設けられ、この螺旋状
溝のローラ半径方向の深さ寸法は、上記ブレードのピッ
チが小さくなる側へ向かって、漸次、大きく形成される
ことを特徴とする請求項９記載の流体機械。
【請求項１１】上記ローラの周面に上記ブレードが出入
り自在に嵌め込まれる螺旋状溝が設けられ、この螺旋状
溝のローラ半径方向の深さ寸法は、上記ブレードのピッ
チが小さくなる側へ向かって、段階状に大きく形成され
ることを特徴とする請求項９記載の流体機械。
【請求項１２】上記ブレードのローラ半径方向の高さ寸
法は、上記ブレードのピッチが小さくなる側へ向かっ
て、漸次、小さく形成されることを特徴とする請求項９
記載の流体機械。
【請求項１３】上記ブレードのローラ半径方向の高さ寸
法は、上記ブレードのピッチが小さくなる側へ向かっ
て、段階状に小さく形成されることを特徴とする請求項
９記載の流体機械。
【請求項１４】上記ローラはアルミニュウム系合金材料
から形成され、上記シリンダは鉄系材料から形成されて
なり、上記ローラとシリンダとの半径方向クリアランス
は、上記ブレードのピッチが小さくなる側へ向かって大
きく形成されることを特徴とする請求項１記載の流体機
械。
【請求項１５】上記ローラの軸方向に沿う外径は、上記
ブレードのピッチが小さくなる側へ向かって、漸次、小
さく形成されることを特徴とする請求項１４記載の流体
機械。
【請求項１６】上記ローラの軸方向に沿う外径は、上記
ブレードのピッチが小さくなる側へ向かって、段階状に
小さく形成されることを特徴とする請求項１４記載の流
体機械。
【請求項１７】上記シリンダの軸方向に沿う内径は、上
記ブレードのピッチが小さくなる側へ向かって、漸次、
大きく形成されることを特徴とする請求項１４記載の流
体機械。
【請求項１８】上記シリンダの軸方向に沿う内径は、上
記ブレードのピッチが小さくなる側へ向かって、段階状
に大きく形成されることを特徴とする請求項１４記載の
流体機械。