JPS5996493A - 回転式流体機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転式流体機械、例えば圧縮機、ポンプ、エキ
スパンダ等の改良に関するものである。

従来の圧縮機を第１．２．３図に示した。まず。

同圧縮機（スクロール型圧縮機）の作動原理を第１図に
よシ説明すると、同圧縮機では、同一形状の２つのうす
巻き体１１１＋２１の一方（２）を略中夫に吐出口（４
）を有するシール端板に固定し、他方のうず巻き体（１
）を他方の端板に固定し、両者を同第１図に示すように
、相対的に１０００回転させたとき、互いが（５１）（
５２）および（５１つ（５２つの４点で接触するように
、距離２ρ（＝うす巻きのピッチ−２×うす巻きの板厚
）だけ相対的にずらして１重ね合せ。

一方のうす巻き体＋２１を静止し、他方のりす巻き体（
１）をクランク半径ρを有するクランク機構により、一
方のりす巻き体（２１の中心０の周りに自転させること
なく半径ρ＝００′で公転（矢印参照）させる。

そのとき、２つのりす巻き体ｆｉｌ（２１の間には、両
者が尚接する点（５１Ｘ５２）及び点（５１つ（５２つ
を端部とするに密閉された小室＋３Ｈ３１が形成され、
密閉小室（３）（３）の容積がうす巻き体（１）の公転
に伴い徐々に変化する。即ち、第１図（Ｉ）の状態から
りす巻き体ｉｌ＋を９０°公転させると、第１図（ｎ）
の状態になシ、１８０＠公転させると、第１図（１）の
状態になり、２７０°公転させると、第１図（ＩＶ）の
状態になり、この間。

小室（３）の容積は徐々に減少し、第１図（ＩＴ）の状
態では、２つの小室＋３１（３）が連通して、密閉小室
（５３）Ｋなり、同第１図（ＩＴ）の状態からさら１ｃ
９０＠　公転すると、第１図（Ｉ）の状態になり、さら
に小室（５３）の容積は第１図（ＩＤ→第１図（１）と
減少して、第１図Ｉと第１図（ＩＶ）との間で最小とな
り、この間。

第１図（ｆｆ）で開き始めた外側空間が第１図Ｉ、第１
図（ＩＶ）から第１図（Ｉ）へ移って、新たな気体を取
シ込む。以後も以上の作用を繰返して、うす巻き外側空
間から取り込んだ気体を圧縮して、吐出口（４）から吐
出す。以上はスクロール型圧縮機の作動原理であるが、
スクロール型圧縮機は具体的ＫＦｉ、第２図に示すよう
に、ハウジング（１０）が、フロントエンドプレー）　
（１１）とリヤエンド９プレー）　（１２）とシリンダ
プレー）　（１３）とによシ構成され、リヤエンドプレ
ート（１２）には吸入口（１４）吐出口（１５）が突設
されるとともに、うす巻き体（２５２）及び円板（２５
１）よりなる静止スクロール部材（２５）が固定され、
フロントエンドシレー）　（１１）にはクランクピン（
２３）を有する主軸（１７）が枢着され、同クランクピ
ン（２３）には、第２図および第３図に示すように。

ラジアルニードル軸受（２６）可動スクロール部材（２
４）のボス（２４３）角筒部材（２７１）摺動体（２９
１）リング部材（２９２）回シ止め（２９３）等よシな
る不転旋回機構を介してうす巻き体（２４２）及び円板
（２４１）よシなる可動スクロール部材（２４）が付設
されている。

なお（２７）は角筒部材（２７１）に一体的に設置され
た可動スラスト板、（２１）はプレート、（２０）なら
びに（２２）はスラストイアリングで、以上の各部材に
よシスラスト力を受けるよう釦なっている。

前記スクロール型圧縮機において、前記不転旋回機構は
、所謂スコッチ・ヨーク方式と呼ばれるもので、第２図
、第６図から判るように、（Ｉ）構成部品の数が多い。

（１０また隙間の精度を充分忙得られない場合には、摺
動部間でタタキを生じて、異常音をだすし、摺動部に異
常摩耗が発生して、機械の寿命を著しく短くするので、
摺動部の隙間を高精度に保つ必要があシ、コスト高を招
いている。

本発明は前記の問題点に対処するもので、接点ができる
ように相対的にずらせて重ね合せるとともＫそれぞれが
別の端板に固定された一対のりす巻き体と、一方のうす
巻き体を他方のりす巻き体に対して相対的に公転させる
手段と、これに連動していずれか一方のりす巻き体を同
うす巻き体の一点がある半径の円弧上を往復運動するよ
うに移動させる手段とを具えていることを特徴とした回
転式流体機械に係り、その目的とする処は、スコッチ・
ヨーク機構が不要で、従来の欠点を解消できる改良され
た回転流体機械を供する点にある。

次に本発明の回転流体機械を第４．５．６図に示す一実
施例より説明する。

まず本発明の回転流体機械の作動原理を第４図によシ説
明すると、　（５００）は固定うず巻き体。

（５０１）は可動うす巻き体１点Ｐは可動うす巻き体（
５０１）上の点で、Ｘ軸上を直線往復運動する。また点
Ｐ′は可動うず巻き体（５０１）上の点で、半径ρの円
上を円運動する。また点Ｏ′　は駆動軸の中心を示して
いる。ここで、ＰＰ’＝Ｊである。上記二つのうす巻き
体の一方（固定うす巻き体）　（５００）を略中夫に吐
出孔（図示せず）を有するシール端板に固定する。また
他方のりす巻き体（可動うす巻き体）　（５００）を他
方の端板に固定し１両者が（５０２）（５０３）および
（５０２つ（５０３つで当接するように組み合せる。こ
こで可動うす巻き体（５０１）　Ｋ半径ρの旋回運動を
行わせる駆動ピン（図示せず）の中心Ｐ′と半径ｒの円
弧６’上を往復運動させる点Ｐとの間の距離ｌを一定と
し、可動うず巻き体（５０１）を旋回半径ρ（即ち、駆
動軸中心０′との間の距離）で駆動軸の中心０′まわシ
に旋回運動させる。即ち、点Ｐ′と点Ｐはｐｐ’＝ｔ　
をたもちながら、点Ｐ′　は半径ρ上の円を旋回運動し
１点Ｐは点０“を中心とする半径ｒの円弧ｎ′上を往復
運動する。このようにすると、二つのうす巻き体（５０
０Ｘ５０１）　Ｏ間には１両者が当接する点（５０２）
（５０３）及び（５０２つ（５０３つ　を端部とする密
閉された小室（５０４）（５０４つが形成され、密閉小
室（５０４８郭のの容積が可動うす巻き体（５０１）の
公転に伴い徐々に減少する。即ち、第４図（１）の状態
から可動うず巻き体（５０１）　ｔ−４５°公転サセル
と、第４図（１）Ｋなシ。

９０Ｑ公転させると、第４図（２）Ｋなシ、以下同様に
。

３１５°公転させると、第４図０！Ｉ）ＦＣなる。この
間。

小室（５０４）（５０４つ（矢印）の容積は徐々に減少
して行く。さらに第４図（■）から４５＠すすむと、第
４図（Ｉ）になり、小室（５０４）（５０４つは小室（
５０５）（５０５つとなシ、ここで二つの小室（５０５
）（５０５つは連通ずる。

さらに公転がすすむと、第１図＜１）から（１）、（Ｉ
Ｄ−一と進み、第４図（４）において小室の容積は最小
となる。この間、第４図（Ｉ）で外側に開きはじめた外
側空間が第４図（ＩＩ）→（１）→−−−（■）へ移シ
、さらに第４図（１）へ移り、新らたな気体を取シ込む
。以上の作用は以後も繰シ返され、うす巻き体外側空間
から取シ込まれた気体が圧縮され、固定うす巻き体（５
００）の略中央に設けられた吐出孔（図示せず）から外
部へ吐出される。このような本発明の回転流体機械は、
二つのうす巻き体の一方を固定し。

他方を旋回半径ρで公転させるとともに他方のうす巻き
体の点を半径ｒの円弧上に往復運動させて。

極めて良好な、吸入、圧縮、吐出工程を得るようＫした
ものである。以上の作動原理を有する回転式圧縮機の具
体例を第５図、第６図により説明すると、　　（６００
）（６０１）は固定うず巻き体及び可動うす巻き体で、
固定うず巻き体（６００’）はうす巻き体（６０２）と
円板（６０３）とよシなシ、また可動うず巻き体（６０
１）　Ｉ′ｌｌ：うず巻き体（６０４）と円板（６０５
）とよりなる。上記固定うす巻き体（６００）の円板（
６０３）の略中央に吐出孔（６０６）を設ける。　また
同固定うず巻き体（６００）をハウジング（１０）に固
定し、一方、フロントエンド９プレー）　（１１）上に
クランクピン（２３）を有する駆動＋Ｍ　（主軸）　（
１７）を枢着し、クランクピン（２３）にラジアルニー
ドル軸受（２６）を介して可動うず巻き体（６０１）の
ボス（２４３）を取付ける。またボス（２４３）に一体
重に設けたアーム（６０７）は１回転自在なピン（６０
８）を介してレバー（６０９）に連結する。

また同レバー（６０９）は、ハウジング（１０）のシリ
ンダシレー）　（１３）に一体重に固着されたブラケッ
ト（６１０）にピン（６１１）を介して枢着して、ピン
（６０８）（可動うす巻き体（６０１）の一点）をピン
（６１１）　　を中心とする円弧上に往復運動させるよ
うＫする。

なお可動うす巻き体（６０１）の公転運動は、従来のも
のと全く同じ手段により行なうようにする。

本発明の回転流体機械は前記のように構成されており、
主軸（１７）を回転させると、可動うす巻き体（６０１
）が主軸（１７）とクランクピン（２３）との間の距離
（旋回半径ρ）で公転運動を行ない、同時に可動うず巻
き体（６０１）のアーム（６０７）のピン（６０８）の
ピン（６０８）の中心点がレバー（６０９）を半径とし
且つピン（６１１）を中心とする円弧上を往復運動する
ことになる。従って本発明の作動原理の所で詳しく説明
したように極めて良好な吸入・圧縮・吐出を得られる。

以上のように本発明では、不転旋回機構の代シに、一方
のうす巻き体を他方のりす巻き体に対して相対的に公転
させる手段（１７）と、同手段（１７）に連動していず
れか一方のりす巻き体の一点がある半径の円弧上を往復
運動するように移動させる手段（６０９）（６１０）（
６１１）とを有しており、不転旋回機構が不要で、従来
の欠点を解消できる。即ち、構成部品の数が少なくなる
し、摺動部の隙間を高精度に保つ必要もなくなって、コ
ストを低減できる効果がある。なおうす巻き体のりす巻
きの形状は、作動原理の所で説明したように二つのりす
巻き体が複数の当接点を有するものならいかなる形状の
ものでもよい。また可動うす巻き体の一点を半径ｒの円
弧上に往復運動させる機構なら他の機構に替えても差支
えない。

第７，８図は、可動うず巻き体（６０１）の一点を半径
ｒの円弧上に往復運動させる機構の他の実施例で、可動
うず巻き休（６０１）の円板（６０５）のフロント側の
端面に球状の四部（７００）及び（７０３）を複数個設
ける。またフロントエンドプレート（１１）のリア側の
端面（７０５）に円弧状の四部（７０１）を１個だけ設
ける。この凹部（７０１）は０＃を中心とする半径ｒの
円弧に沿っている。同第７図、第８図では、球状四部（
７０３）が６個の場合を示している。

上記球状凹部（７００）と上記凹部（７０１）との間に
ボール（７０４）を介装する。また球状凹部（７０３）
とフロントエンドプレート（１１）のリア側端面（７０
５）との間にボール（７１５）を球状四部（７０３）の
数だけ介装する。

以上のように、フロントエンドプレート（１す及び可動
うずまき体（６０１）を組み立てる。ここで、球状凹部
（７００）凹部（７０１）の深さは、両者をたしあわせ
た値がボール（７０４）の直径以下になる範囲で決める
。また円弧状の凹部（７０１）Ｄ長さは、ボール（７０
４）を介装した状態で可動うす巻き体の円弧上の往復運
動の距離がとれる値以上にしておく。また凹部（７０１
）の巾はボール（７０４）を介装したとき、凹部の巾方
向にボールがほとんど動かないように定める。

また凹部（７００）の球径は、ボール（７０４）の球径
とほぼ等しくしておく。なお、可動うず巻き体の駆動機
構は第５．６図と全く同じである。

前記第７．８図の回転式流体機械の作用は次の通りであ
る。可動うす巻き体（６０１）の球状凹部（７００）に
介装されるボール（７０４）は、第４図ｏｐ点に相当す
る。ボール（７０４）は、　フロントエンドプレー）　
（１１）のリア側の端面（７０５）に設けられる凹部（
７０１）　Ｋより規制されるため、０“を中心とする半
径ｒの円弧上での動きのみが許される。そのため第４図
のＰ点の円弧上での往復運動がボール（７０４）凹部（
７００）及び（７０１）によシ可能となる。またボール
（７０４）は円弧上での往復運動を制御する他、スラス
ト力を受けもつこととなる。一方１球状凹部（７０３）
とボール（７１５）　、　　及びフロントエンドプレー
）　（１１）のリア側端面（７０５）を前記のように配
置することによシ、これらがスラスト力を受けもつこと
Ｋなる。即ち、ボール（７０４）及び凹部（７００）（
７０１）Ｋよシ可動うず巻き体（６０１）の一部が円弧
上で往復運動するように規制し、且つ上記各部材と、ボ
ール（７１５）凹部（７０３）及び端面（７０５）との
両者によって可動うす巻き体（６０１）スラスト力を保
持する。

以上の第７，８図の回転式流体機械ではさきに述ぺた効
果の他１次の効果も達成できる。即ち。

前記第１．２．３図の従来の回転式流体機械ではスラス
ト力の保持部が可動スラスト板（２７）プレート（２１
）スジストイアリング（２０Ｘ２２）等に構成されてい
て、構造が複雑であったが、第７．８図の回転式流体機
械では、スラスト力の保持部の構造が上述のように簡単
になり、機械の小形化、軽量化、信頼性の向上、低コス
ト化が一層促進される。なお第７．８図では、凹部（７
０１）をフロントエンドプレー）　（１１）の端面（７
０５）　Ｋじかに設けたが、第９図に示すように凹部を
形成する部材（８０１）を端面（７０５）上−作曲に形
成して亀よい。また可動うず巻き体（６０１）　（０円
板に設ける凹部（７０Ｇ）　及び（７０３）を球状にし
ているが、ボール（７０４）及び（７０５）の位置を決
めることができるものならば球状でなくともよい。

第１０図は、その−例で球状凹部（７００）の代りに、
断面が矩形状の凹部（８０２）が設けられている。

勿論１球状凹部（７０３）もその代シに同様のものとし
てもよい。また凹部（７０１）の断面形状を第７．８図
では矩形状にしているが、第１０図に（８０３）で示す
ように曲率を有する断面形状にしてもよい。

また球状凹部（７００）を円板（６０５）にじかに設け
たが、ボール（７０４）の動きを規制するものならよく
。

例えば第１１図（ＩＸＩ［）の構造にしてもよい。なお
同第１１図中、　（８０４）は球状凹部（８０５）を有
する位置決め部材＋１　（８０６）は位置決めのための
リング材で。

これらの構造部材を可動うす巻き体（６０１）の円板（
６０５）　Ｋ−作曲に設置してもよい。

以上は１球状凹部（７００）の他の例についてであるが
１球状凹部（７０３）についても全く同様にしてよいこ
とはいうまでもない。また第７．８図では球状凹部（７
０３）を可動うす巻き体（６０１）の円板（６０５）Ｋ
設けたが、フロントエンドプレー）　（１１）のリア側
端面に球状凹部を設けてもよい。また球状凹部（７０３
）は球状である必要はない。つまシボール（７１５）を
可動うず巻な体（６０１）の円板（６０５）　　と７日
ソトエンドプレート（１すのリア側端面（７０５）との
間に保持するものであればいかなるものでもよい。

第１２図は、この例を示している。即ち、球状凹部（７
０３）の代シに、ガイド材（８０８）を端面（７０５）
Ｋ−作曲に形成したものである。またボールσ０４）は
球状凹部（７００）と円弧部を有する凹部（７０１）と
の間に介装されることに限定されるものではなく。

スリッパ−を介在させてもよい。第１３図は、この例を
示している。（８０９）がスリッパ−である。

またボール（７１５）も同様にスリッパ−に替えて差支
えない。また第７．８図では円弧上を往復運動させるた
めにボール（７（）４）を用いているが、ボールに限定
されるものではない。

第１４図（１）は、ボール（７０４）の代シにピン（８
１０）を用いた場合である。また第１４図（ｍはビンの
代Ｊ）Ｋ凸部を円板（６０５）に形成した場合である。

　これら各れの場合も、ピン（８１０）あるいは凸部（
８１１）はスラスト力の保持を行えないが、往復運動を
させることができる。またピンの先端を第１４図１に示
すように、球状にしてスラスト力を受けもつようにして
もよい。（８１２）は先端が球状のピンを示している。

また以上の各側では、可動うず巻き体（６０１）の円板
（６０５）とフロントエンドプレー）　（１１）のリア
側端面（７０５）とで、じかくスラスト力を受けるよう
になっているが、これらの部材の上に耐久性を上げるた
めに、スラストプレートを介在させるよう圧してもよい
。また以上の各側では、各球状凹部あるいは凹部とボー
ルとを組み付けだ部分へ潤滑する手段の説明を省略した
が、これら部分への潤滑油供給手段を設けることができ
る。また本発明の回転式流体機械は圧縮機に限定される
ものではなく、ポンプ、エキスノセンダ等の回転式流体
縮機忙も適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の回転式流体縮機の作動原理を示す説明図
、第２図は同回転式流体機械の具体例を示す縦断側面図
、第３図は第２図矢視■−■線に沿う縦断正面図、第４
図は本発明に係る回転式流体機械の作動原理を示す説明
図、第５図は同回転式流体機械の一実施例を示す縦断側
面図、第６図は第５図矢視Ｖｌ−Ｖｌ線に沿う縦断正面
図、第７図は同回転式流体機械の他の実施例を示す縦断
側面図、第８図（１）は第７図矢視■−■線に沿う縦断
背面図、第８図（Ｉｎは第７図矢視■−Ｉ線に沿う縦断
正面図、第９図乃至第１４図はさらに他の実施例を示す
説明図である。 （６００）（６０１）・・・うず巻な体、　　（１７）
・・・公転させる手段。 （６０９）　〜（６１１）または（７００）　〜（７０
５）（７１５）−・・ある牛径の円弧上を往復運動する
ように移動させる手段。 復代理人　弁理士　岡　本　重　文 外２名 第６図 第７図 第８図（Ｉ） 第８図（Ｉ［） ０４ 同　　　　口　　　　　口 （）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｑ’）胛
　　　　　涯　　　　　賑 第１４図 手続補正書 昭和５８年１月１８日 特許庁長官　　若　杉　和　夫　　殿 事件の表示 昭和５７年特　許　願第２０５４１、 発明の名称　回転式流体機械 補正をする者 事件との関係　　特　　　　　許出願人名　称（６２０
）三菱重工業株式会社 復代理人 ７、　補正の内容 明細書中 （１）第５頁第１２行の「Ｘ軸上を直線往復運動する。 」を「半径ｒ、中心Ｏの円の円弧ｇｇ上を往復運動する
。」に補正します。 （２）　　第５貞第１５行の「・・・・・・・・・ｌで
ある。」の次に「点０は、半径ｒの円の中心を表わす。 」を挿入します。 （３）第５頁第１９行のｒ　（５００）　Ｊをｒ　（５
０１）　Ｊに補正します。 （４）第６自第５行の「即ち、」の次に「駆動ピン中心
Ｐと」を挿入します。 （５）第６頁第１９行の「（矢印）」を「（点々で示し
た部分）」に補正します。 ｆ６１　　第７ｍ第３行ノ「ｑｒ）（ＩＩ）」ヲ「σＤ
ｉｍ月に補正します。 （７）第７頁第１３行乃至第１４行の「うす巻き体の点
」を「うす巻き体上の任意の点」に補正します。 （８）第９貞第３行の「ビン（６０８）の」を削除しま
す。 （９）第９頁第１３行の「段（６０９）　（６１０）　
（６１１）Ｊを「段＋６０７）　（６０８）　＋６０９
）　（６１０）　＋６１１）Ｊに補正します。 図面中 （１）第４図、第５図、及び第７図を別紙のように補正
します。 鳥５図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 接点ができるように相対的にずらせて重ね合せるととも
   にそれぞれが別の端板に固定された一対のりす巻き体と
   、一方のうす巻き体を他方のうす巻き体圧対して相対的
   圧公転させる手段と、これに連動していずれか一方のう
   す巻き体を囲うす巻き体の一点がある半径の円弧上を往
   復運動するように移動させる手段とを具えていることを
   特徴とした回転式流体機械。