JPS6329841Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本案は回転式流体機械、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図により説明すると、同圧縮機械では、同一形
状の２つのうず巻き体１，２の一方２を略中央に
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180゜回転させたとき、
互いが５１，５２及び５１′，５２′の４点で接触
するように、距離2ρ（＝うず巻きのピツチ−２×
うずまきの板厚）だけ相対的にずらして、重ね合
せ、一方のうず巻き体２を静止し、他方のうず巻
き体１をクランク半径ρを有するクランク機構に
より、一方のうず巻き体２の中心０の周りに自転
させることなく半径ρ＝OO′で公転（矢印参照）
させる。そのとき、２つのうず巻き体１，２の間
には、両者が当接する点５１，５２及び点５１′，
５２′を端部とする密閉された小室３，３が形成
され、密閉小室３，３の容積がうず巻き体１の公
転に伴い徐々に変化する。即ち、同第１図の状
態からうず巻き体１を90゜公転させると、同第１
図の状態になり、180゜公転させると、同第１図
の状態になり、270゜公転させると、第１図の
状態になり、この間、小室３の容積は徐々に減少
し、同第１図の状態では、２つの小室３，３が
連通して、密閉小室５３になり、同第１図の状
態からさらに90゜公転すると、第１図の状態に
なり、さらに小室５３の容積は第１図→第１図
と減少して、同第１図と同第１図との間で
最小の容積となり、この間、第１図で開き始め
た外側空間が第１図、第１図から第１図へ
移つて、新たな気体を取り込む。以後も以上の作
用を繰返して、うず巻き体外側空間から取り込ん
だ気体を圧縮して、吐出口４から吐出する。以上
はスクロール型圧縮機の作動原理であるが、スク
ロール型圧縮機械は具体的には、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
ト１１とリヤエンドプレート１２とシリンダプレ
ート１３とにより構成され、リヤエンドプレート
１２には吸入口１４吐出口１５が突設されるとゝ
もに、うず巻き体２５２及び円板２５１よりなる
静止スクロール部材２５が固定され、フロントエ
ンドプレート１１にはクランクピン２３を有する
主軸１７が枢着され、クランクピン２３には、第
２図及び第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２４のボス２４３角
筒部材２７１摺動体２９１リング部材２９２回り
止め２９３等よりなる不転旋回機械を介してうず
巻き体２４２及び円板２４１よりなる可動スクロ
ール部材２４が付設されている。なお１６は主軸
１７のラジアルニードル軸受、２７は角筒部材２
７１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はスラストベアリ
ングで、以上の各部材によりスラスト力を受ける
ようになつている。

前記スクロール型圧縮機において、前記不転旋
回機構は、所謂スコツチ・ヨーク方式と呼ばれる
もので、第２図、第３図から判るように、（）
構成部品の数が多い。（）また隙間の精度が充
分に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り、コスト高を招
いている。

本件出願人は上記欠点を解消するために第４図
の回転式流体機械をすでに提案した。同第４図に
おいて、５００は固定うず巻き体、５０１は可動
うず巻き体、点Ｐは可動うず巻き体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、′＝ｌである。このうず巻き体の一方
（固定うず巻き体）５００を略中央に吐出孔（図
示せず）を有するシール端板に固定する。また他
方のうず巻き体（可動うず巻き体）５０１を他方
の端板に固定し、両者が５０２，５０３及び５０
２′，５０３′で当接するように組み合せる。ここ
で可動うず巻き体５０１に半径ρの旋回運動を行
わせる駆動ピン（図示せず）の中心P′とＸ軸上を
直線往復運動させる点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O′と駆動ピン中心P′との間距離で駆動
軸の中心O′まわりに旋回運動させる。即ち、点
P′と点Ｐは′＝ｌをたもちながら、点p′は半径
ρ上の円を旋回運動し、点ＰはＸ軸上で直線往復
運動する。このようにすると、二つのうず巻き体
５００，５０１の間には、両者が当接する点５０
２，５０３及び５０２′，５０３′を端部とする密
閉された小室５０４，５０４′が形成され、密閉
小室５０４，５０４′の容積が可動うず巻き体５
０１の公転に伴い徐々に減少する。即ち、第４図
の状態から可動うず巻き体５０１を45゜公転さ
せると、第４図になり、90゜公転させると、第
４図になり、以下同様に315゜公転させると、第
４図になる。この間、小室５０４，５０４′
（点印）の容積は徐々に減少して行く。さらに同
第４図から45゜すすむと、第４図になり、小
室５０４，５０４′は小室５０５，５０５′とな
り、ここで二つの小室５０５，５０５′は連通す
る。さらに公転がすすむと、第１図から，
……と進み、第４図において小室の容積は最小
となる。この間、第４図で外側に開きはじめた
外側空間が第４図→→……へ移り、さらに
第４図へ移り、新らたな気体を取り込む。以上
の作用は以後も繰り返され、うず巻き体外側空間
から取り込まれた気体が圧縮され、固定うず巻き
体５００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。このように本件出願
人がすでに提案した回転式流体機械は、二つのう
ず巻き体の一方を固定し、他方を旋回半径ρで公
転させるとともにこのうず巻き体の一部をある方
向に直線運動させて、極めて良好な、吸入、圧
縮、吐出行程を得るようにしたものである。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ず巻き体で、固定うず
巻き体６００はうず巻き体６０２と円板６０３と
より成り、また可動うず巻き体６０１は、うず巻
き体６０４と円板６０５とよりなる。上記固定う
ず巻き体６００の円板６０３の略中央に吐出孔６
０６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、フロントエンドプ
レート１１にクランクピン２３を有する駆動軸
（主軸）１７を枢着し、クランクピン２３にラジ
アルニードル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
的に設けたアーム６０７は、回転自在なピン６０
８を介してピストン６０９に連結する。ピストン
６０９は、ハウジング１０のシリンダプレート１
３に一体的に固着されたシリンダ部材６１０に嵌
挿され、このピストン６０９とシリンダ部材６１
０とで直線往復運動を行なうように構成する。な
お可動うず巻き体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。前記
のように構成した場合、主軸１７を回転させる
と、可動うず巻き体６０１は、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の中心点は、ピストン６０
９がシリンダ部材６１０において直線往復運動す
るため、直線往復運動を行なうことになる。従つ
てすでに述べたように極めて良好な吸入・圧縮・
吐出が得られる。

前記第４図の回転式流体機構では、第２，３図
の不転旋回機構（スコツチ・ヨーク機構）が不要
になり、その代りに構造単純な所謂ピストン・シ
リンダ機構６０９，６１０（ピストン・コンロツ
ド機構）を用いることになる。従つて第２，３図
に示す回転式流体機械の欠点の全てが解消され
る。即ち、構造簡単で、低価格、高信頼性の流体
機械が得られる。が、回転式流体機械には、さら
に構造簡単で、小形化、低価格化の要求が存在す
る。特にピストンシリンダ機構では簡単化、スラ
スト力を受ける部分では単純化が強く要求されて
いる。

本案は前記の要求を充足するもので、固定した
一方のうず巻き体と、ある方向に直線運動すると
ともにある旋回半径をもつて公転する他方の可動
うず巻き体とを有する回転式流体機械において、
前記可動うず巻き体の一端面とこれに対向するエ
ンドプレートの端面との一方にボール、ピン等の
係止部材を設けて、同可動うず巻き体を同係止部
材を支点にして回転可能に支持するとともに、上
記可動うず巻き体の一端面と上記エンドプレート
の端面との他方に上記係止部材の直線運動のみを
許容するガイド部を設けたことを特徴とする回転
式流体機械に係り、その目的とする処は、直線往
復運動機構部分の簡単化、スラスト力を受ける部
分の単純化を達成できる改良された回転式流体機
械を供する点にある。

次に本案の回転式流体機械を第７，８図に示す
一実施例により説明すると、６００が固定うず巻
き体、６０１が可動うず巻き体で、同可動うず巻
き体６０１の円板６０５のフロント側端面に球状
の凹部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のリア側端面７０５
に直線部を有する凹部７０１を１ケ設ける。第７
図、第８図では、球状凹部が４ケの場合を示し
た。この球状凹部７００と凹部７０１とではさみ
込むようにボール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７０５との間にボール７１５を球状凹部７０
３の数だけ介装する。以上によつてフロントエン
ドプレート１１及び可動うず巻き体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
径以下になるようにする。また直線部を有する凹
部７０１の長さは、ボール７０４を介装した状態
で可動うず巻き体の直線往復運動の距離がとれる
値以上にしておく。さらに凹部７０１の巾はボー
ル７０４を介装した時、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従来のも
のと全く同じである。

次に前記回転式流体機械の作用を説明する。可
動うず巻き体６０１の球状凹部７００に介装され
るボール７０４は、第４図に示すＰ点に相当す
る。ボール７０４は、フロントエンドプレート１
１のリア側の端面７０５に設けられている凹部７
０１により規制されるため、ある方向への直線運
動のみが許される。従つてＰ点の直線往復運動が
ボール７０４凹部７００及び７０１により可能と
なる。またボール７０４は直線往復運動を制御す
る他、スラスト力を受けもつこととなる。一方、
球状凹部７０３とボール７１５、フロントエンド
プレート１１のリア側端面７０５を前記のように
配置することにより、スラスト力が受け止められ
る。即ち、ボール７０４及び凹部７００，７０１
により可動うず巻き体６０１の一部が直線往復運
動するように規制され、且つ、上記部材とボール
７１５凹部７０３及び端面７０５との両者によつ
て可動うず巻き体６０１のスラスト力も保持され
る。

本案の回転式流体機械は前記のように構成され
ており、次の効果が得られる。即ち、第２，３図
の回転式流体機械で必要であつた不転旋回機構
も、第５，６図の回転式流体機械で必要であつた
ピストン・コンロツド機構も不要になつて、直線
往復機構部分が簡単化される。またスラスト力を
保持する部分が可動スラスト板２７プレート２１
スラストベアリング２０，２０等により構成され
て、スラスト力を保持する部分の構造が単純化さ
れる。

なお具体例では、直線部を有する凹部７０１を
フロントエンドプレート１１の端面７０５に直接
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に一体的に形成してもよ
い。また前記具体例では、可動うず巻き体６０１
の円板に設ける凹部７００及び７０３を球状にし
ているが、ボール７０４及び端面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、この一例で球状凹部７００の代
りに、断面が矩形状の凹部８０２としたものであ
る。勿論、球状凹部７０３の代りに同様のものに
しても良い。また直線部を有する凹部７０１の断
面形状を具体例では矩形状にしているが、第１０
図の８０３に示すように曲率を有する断面形状に
してもよい。また前記具体例では、円板６０５に
球状凹部７００を直接設けているが、ボール７０
４の動きを規制するものならよく、例えば第１１
図Ａ，Ｂの構造にしてもよい。８０４は球状凹部
８０５を有する位置決め部材、８０６は位置決め
のためのリング材で、これらの部材を可動うず巻
き体６０１の円板６０５に一体的に設置してもよ
い。以上は、球状凹部７００の他の例についてで
あるが、球状凹部７０３についても全く同様であ
る。また前記具体例では、球状凹部７０３を可動
うず巻き体６０１の円板６０５に設けているが、
この代りにフロントエンドプレート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７
０３は球状である必要はなく、ボール７１５が可
動うず巻き体６０１の円板６０５とフロントエン
ドプレート１１のリア側端面７０５との間に保持
される構造であれば、いかなるものでもよい。第
１２図は、この例で８０７は球状凹部７０３の代
りに、ガイド材８０８を端面７０５に一体的に形
成したものである。また球状凹部７００と直線部
を有する凹部７０１との間にボール７０４の外、
スリツパーを介在させてもよい。第１３図は、こ
の例で、８０９がスリツパーである。また球状凹
部７０３ボール７１５にも同様にスリツパーを介
装してもよい。また前記具体例では、直線往復運
動機構にボール７０４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Ａは、ボール
７０４の代りにピン８１０を用いた場合である。
また第１４図Ｂはピンの代りに凸部８１１を用
い、それを円板６０５に形成した場合である。こ
れら各々の場合にも、ピン８１０あるいは凸部８
１１はスラスト力の保持を行なえないが、直線往
復運動をさせることができる。またピン先端を第
１４図Ｃに例示するように、球状にしてスラスト
力を受けるようにしてもよい。８１２は先端が球
状のピンである。また以上の具体例では、可動う
ず巻き体６０１の円板６０５とフロントエンドプ
レート１１のリア側端面７０５とで、スラスト力
を受けるようになつているが、これらの部材の上
に耐久性を上げるためのスラストプレートを介在
させてもよい。また以上の具体例では、各球状凹
部あるいは球状凹部とボールとの組み合さる部分
へ潤滑油を供給するようにしてもよい。以上で
は、圧縮機を説明したが、二つのうず巻き体の一
方を固定し、他方を旋回させ、かつ、その一点が
直線往復運動する回転式流体機械なら、ポンプ、
エキスパンダ等にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の回転式流体機械の作動原理を示
す説明図、第２図は同回転式流体機械の縦断側面
図、第３図は第２図矢視−線に沿う縦断正面
図、第４図は本件出願人がすでに提案した回転式
流体機械の作動原理を示す説明図、第５図は同回
転式流体機械の縦断側面図、第６図は第５図矢視
−線に沿う縦断側面図、第７図は本案に係る
回転式流体機械の一実施例を示す縦断側面図、第
８図Ａ，Ｂはその縦断正面図、第９図乃至第１４
図は他の各実施例を示す縦断面図である。 ６００……固定した一方のうず巻き体、６０１
……可動うず巻き体、１１……エンドプレート、
７０１……ガイド部、７０４……係止部材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 固定した一方のうず巻き体と、ある方向に直線
   運動するとともにある旋回半径をもつて公転する
   他方の可動うず巻き体とを有する回転式流体機械
   において、前記可動うず巻き体の一端面とこれに
   対向するエンドプレートの端面との一方にボー
   ル、ピン等の係止部材を設けて、同可動うず巻き
   体を同係止部材を支点にして回転可能に支持する
   とともに、上記可動うず巻き体の一端面と上記エ
   ンドプレートの端面との他方に上記係止部材の直
   線運動のみを許容するガイド部を設けたことを特
   徴とする回転式流体機械。