JP2007205423A

JP2007205423A - オルダムリングおよびこれを備えた流体機械

Info

Publication number: JP2007205423A
Application number: JP2006023194A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Okuda; 正幸奥田; Satoshi Koyama; 聡小山; Takeshi Fukuda; 岳福田; Moriaki Shimoda; 盛彰下田
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2007-08-16

Abstract

【課題】キー部の交換が容易であり、リサイクル性、経済性に優れたオルダムリングを提供する。
【解決手段】本オルダムリングは、金属材料からなるリング部８ａと、このリング部８ａに取付けられ樹脂材料からなるキー部８ｂとを備え、リング部８ａにキー部８ｂを取付けるピン８ａ_３、８ａ_４及びキー部が嵌め込まれる溝部を設けるとともに、キー部８ｂにピン８ａ_３、８ａ_４に係合する孔部８ｂを設け、かつこの孔部８ｂとピン８ａ_３、８ａ_４にキー部８ｂの摺動方向と同一方向に平面部ｐを形成し、リング部８ａに対しキー部８ｂを着脱可能に取付ける。
【選択図】図３

Description

本発明はオルダムリングおよびこれを備えた流体機械に係り、特にスクロール式圧縮機やヘリカル圧縮機に適し、構造を改良したオルダムリングおよびこれを備えた圧縮機に関する。

従来、スクロール式圧縮機やヘリカル圧縮機には、圧縮機構部の旋回スクロールやローラが自転するのを防止するための自転防止機構をなすオルダムリングが設けられる。

圧縮機に用いられるオルダムリングとしてリング部を金属材料で構成し、摺動面となるキー部に樹脂材料を用いたオルダムリングの提案がなされている（特許文献１）。

しかし、特許文献１に記載のオルダムリングでは、キー部の摩耗によってオルダムリングの交換が必要となった場合に、ピン圧入などによりキー部を圧入方向から押さえ込む構造であるため、キー部の交換が難しく、ピンを抜き取るために、多くはリングの変形などで部品精度を損ない、リング部、固着のピンに故障がなくてもオルダムリング全体を廃却しており、リサイクル性、経済性に乏しい。また、従来の円柱状ピンの圧入では、ふっ素樹脂などの樹脂で構成される柔軟なキー部が受ける面圧を均等にピンで支えられないため、キー部の変形や摩耗などが生じやすい。
特開２００４−１９０６０５号公報

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、キー部の交換が容易であり、リサイクル性、経済性に優れたオルダムリングを提供することを目的とする。

また、キー部の交換が容易であり、リサイクル性、経済性に優れたオルダムリングを備えた流体機械を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明に係るオルダムリングは、金属材料からなるリング部と、このリング部に取付けられ樹脂材料からなるキー部とを備えたオルダムリングにおいて、前記リング部に前記キー部を取付けるピン及び前記キー部が嵌め込まれる溝部を設けるとともに、前記キー部に前記ピンに係合する孔部を設け、かつこの孔部と前記ピンに、キー部の摺動方向と同一方向に平面部を形成し、前記リング部に対し前記キー部を着脱可能に取付けたことを特徴とする。

また、上述した目的を達成するため、本発明に係る流体機械は、シリンダと、このシリンダ内に偏心して配置され一端側から他端側に向かって螺旋状溝が設けられたローラと、このローラの螺旋状溝に出没自在に嵌め込まれ前記シリンダと前記ローラとの間に複数の作動室を形成する螺旋状のブレードと、前記ローラを前記シリンダ内で偏心回転させることにより一端側の作動室に吸い込んだ作動流体を他端側の作動室に移送するクランクシャフトと、前記シリンダの両端側に設けられ前記クランクシャフトを軸支する軸受部材と、前記ローラのいずれかの端面と前記軸受部材間に設けられた請求項１記載のオルダムリングとを備えたことを特徴とする。

本発明に係るオルダムリングによれば、キー部の交換が容易であり、リサイクル性、経済性に優れたオルダムリングを提供することができる。

また、本発明に係る流体機械によれば、キー部の交換が容易であり、リサイクル性、経済性に優れたオルダムリングを備えた流体機械を提供することができる。

本発明に係る圧縮機の一実施形態について添付図面を参照して説明する。

図１は本発明に係る圧縮機の一実施形態であるヘリカル圧縮機の縦断面図である。

図１に示すように、本第１実施形態の横型ヘリカル圧縮機１は、ケーシングレスであり、多数の作動室が形成されるヘリカル圧縮機構部２と、このヘリカル圧縮機構部２を駆動させる電動機部３と、この電動機部３とヘリカル圧縮機構部２間に設けられ電動機部３の動力をヘリカル圧縮機構部２に伝達するクランクシャフト４をベース５に直線上に配置する。

また、ヘリカル圧縮機構部２の一側と電動機部３間にクランクシャフト４を支持する軸受部材としての主軸受６を、ヘリカル圧縮機構部２の他側にクランクシャフト４を支持するとともにローラ２２のスラスト荷重を支持する軸受部材としての副軸受７を設けて、副軸受７とヘリカル圧縮機構部２のローラ２２間には、ローラ２２が自転するのを防止するための自転防止機構を構成する本発明に係るオルダムリング８を設け、さらに、クランクシャフト４の一端には、ヘリカル圧縮機１を冷却する冷却ファン９を設ける。なお、オルダムリング８は、主軸受６とローラ２２間に設けても良い。

電動機部３は、主軸受６に固定されたモータステータ３１と、このモータステータ３１内で回転し、クランクシャフト４を回転させるモータロータ３２とからなっている。

一方、ヘリカル圧縮機構部２は、シリンダ２１内に、旋回（公転）自在に偏心配置された可動部材としての環状の上記ローラ２２と、このローラ２２とシリンダ２１間に軸方向に次第に容積が小さくなる作動室としての圧縮室２３を区画する螺旋状で不等ピッチのブレード２４とを有している。

ローラ２２の外周面には、所定寸法の螺旋状溝２２ａが図１中左端の吸込口２１ａ側端から右端の吐出口２１ｂ端に向けてピッチが徐々に小さくなるように形成されており、この螺旋状溝２２ａ内には弾性を有する螺旋状のブレード２４が出没かつ摺動可能に嵌め込まれている。

なお、図２に示すように、シリンダ２１の外周には軸方向に沿って冷却用の多数の冷却フィン２１ｃをシリンダ２１の外周面から突設しているが、このフィン２１ａはシリンダ２１の両端面まで達しておらず、シリンダ２１の両端面付近に無フィン部２１ｄが設けられる。従来、フィンは引き抜き加工により、シリンダ２１の両端面まで形成されていたため、端面の加工によりフィンにバリが生じたり、吸込口２１ａ及び吐出口２１ｂの位置等に制約があったが、上記の構成により、上記バリが生じることがなく、また、吸込口２１ａ等の位置の制約も解消できる。なお、上記フィン２１ａは、引き抜き加工から鋳造に変更することにより容易に形成することができる。

図３及び図４に示すように、本発明に係るオルダムリング８は、金属材料からなり板状でリング形状のリング部８ａを備え、このリング部８ａの一側に、その直径上に一対の溝８ａ_１、８ａ_１を設け、この溝８ａ_１、８ａ_１内から各々ピン８ａ_３、８ａ_３を立設させる。ピン８ａ_３は金属製で図７に示すように、断面形状が平面部ｐを備えた長方形状をなし、キー部８ｂの孔部８ｂ_１と略同一形状をなす。

また、リング部８ａの他側にも、一側と同様で、９０°ずらした状態で一対の溝８ａ_２、８ａ_２を設け、この溝８ａ_２、８ａ_２内から各々ピン８ａ_４、８ａ_４を立設させる。溝８ａ_１と溝８ａ_２及びピン８ａ_３とピン８ａ_４は同一であるので、以下、溝８ａ_１とピン８ａ_３を例にとり説明する。

さらに、ピン８ａ_３には、樹脂材料からなり、平面部ｐを備えた長方形状の孔部８ｂ_１を設けた直方体形状をなす中空状のキー部８ｂが挿入される。このキー部８ｂは図１に示すローラ２２に設けたキー溝２２ｂに摺動自在に係合し、ローラ２２の自転を防止する
なお、ピン８ａ_３はリング部８ａと一体に形成してもよいが、圧入などにより別部材を一体的に取り付けるのが好ましい。これにより、、キー部の強度が向上し、キー部の折損が改善される。

図５及び図６に示すように、ピン８ａ_３に着脱自在に挿入されたキー部８ｂは、その一部が溝８ａ_１に嵌め込まれる。

さらに、図７に示すように、キー部８ｂの孔部８ｂ_１は、長方形状をなし、この孔部８ｂ_１に挿入されるピン８ａ_３も同様に長方形状をなす。すなわち、図８に示すように、ピン８ａ_３と孔部８ｂ_１には、少なくとも、キー部８ｂの摺動方向と同一方向（図７中Ｙ軸（縦方向））に平面部ｐを負荷と直交するように形成する。

なお、ピン及び孔部の形状は、本実施形態の例のように長方形状に限らず、図９に示すように、略Ｄ字状あるいは図１０に示すように、長方形の上辺と下辺を円弧状にした横樽形状のものであっても、同様の効果が得られる。

また、図１１及び図１２に示すように、キー部８ｂの根元に受け面８ｂ_２を設けてもよい。これにより、ローラまたは軸受の溝に装着しても、溝と受け面とが摺動して、リング部とは接触せず、これにより、摺動損失が小さくなり高い性能が得られ、また、突起先端の方向にキー部の抜けを防止する効果が得られる。

また、リング部は金属材料からなり、リング部の構成は、ピンと溝を有するために形状が複雑で、切削などの機械加工では加工時間が長く、加工部分の材料ロスが多いなど製造性に難があり、オルダムリングは軽量であるほど圧縮機の振動が減少するので軽量化が求められる。そこで、ダイキャスト法など金型を使用した鋳造法が容易かつ比重が小さいアルミニウム、マグネシウム、またその合金が適する。さらに、ダイキャスト法など金型を使用した鋳造法ではリングとピンの一体化が容易であり、キー部の強度が向上する。

さらに、キー部８ｂは樹脂材料からなり、キー部８ｂの構成は、孔部８ｂ_１に平面部ｐを設けるため、切削などの機械加工では難しい形状であり、金型を使った射出成形法による加工が適し、キー部８ｂに要求される形状が容易に加工できる。さらに、金型内にリング部を装着しキー部を射出成形するアウトサート成形法の活用により、生産性が優れる。射出成形が可能で、キー部に必要の特性を有する材料として、ふっ素樹脂としては、パープルオロアルコキシ樹脂(ＰＦＡ樹脂)、パープルオロエチレンプロピレン樹脂(ＦＥＰ樹脂)、エチレン−４ふっ化エチレン樹脂(ＥＴＦＥ樹脂)などがある。エンジニアリングプラスチックスとしては、熱可塑性ポリイミド樹脂(ＴＰＩ樹脂)、ポリエーテルエーテルケトン樹脂(ＰＥＥＫ樹脂)、ポリエーテルサルボン樹脂(ＰＥＳ樹脂)、ポリアミドイミド樹脂(ＰＡＩ樹脂)、ポリエーテルイミド樹脂(ＰＥＩ樹脂)、全芳香族ポリエステル樹脂(ＬＣＰ樹脂)、ポリフェニレンサルファイド(ＰＰＳ樹脂)、ポリアミド樹脂(ＰＡ樹脂)、ポリアセタール樹脂(ＰＯＭ樹脂)などがある。また、樹脂の特性を損なわない範囲でガラス繊維,炭素繊維,アラミド繊維、ふっ素樹脂繊維、チタン酸カリウムウィスカー等の繊維系充填材、グラファイト、二硫化モリブデン、窒化ホウ素、炭化ケイ素等の潤滑材、その他有機、無機質の充填材を配合してもよい。また、エンジニアリングプラスチックスを充填材としてふっ素樹脂に配合してもよい。

上記のように、本発明に係るオルダムリング８は横型ヘリカル圧縮機１に組み込まれて使用され、横型ヘリカル圧縮機１の運転が長時間継続され、キー部８ｂの摩耗によってオルダムリングの機能を失い、キー部８ｂの交換が必要となるが、キー部８ｂがピン８ａ_３に着脱自在に挿入されるので、リング部、ピンなど他部品を交換する必要がなく、リサイクル性、経済性に優れる。また、ピン８ａ_３と孔部８ｂ_１には、少なくとも、キー部８ｂの摺動方向と同一方向に平面部を形成するので、ピン８ａ_３とキー部８ｂの間の応力集中は低減されて面圧が低減でき、これにより、摩耗の減少を図ることができ、耐久性が向上して信頼性が増し、キー部８ｂの回転抑止力を高めることができ、圧縮効率が向上する。

本実施形態のオルダムリングによれば、キー部の交換が容易であり、リサイクル性、経済性に優れたオルダムリングが実現される。

また、本実施形態の横型ヘリカル圧縮機によれば、キー部の交換が容易であり、リサイクル性、経済性に優れたオルダムリングを備えた横型ヘリカル圧縮機が実現される。

さらに、本発明のオルダムリングは、ヘリカル圧縮機に限らず、スクロール式圧縮機等にも適用できる。

本発明の流体機械の一実施形態に係るヘリカル圧縮機の縦断面図。本発明の流体機械の一実施形態に係るヘリカル圧縮機に用いられるシリンダの側面図。本発明の一実施形態のオルダムリングを分解して示す側面図。本発明の一実施形態のオルダムリングのリング部の平面図。本発明の一実施形態のオルダムリングのピンとキー部を分解して示す縦断面図。本発明の一実施形態のオルダムリングのピンとキー部の縦断面図。本発明の一実施形態のオルダムリングのピンとキー部の平面図。本発明の一実施形態のオルダムリングのキー部への負荷状態を示す側面図。本発明の他の実施形態のオルダムリングのピンとキー部の平面図。本発明の他の実施形態のオルダムリングのピンとキー部の平面図。本発明の他の実施形態のオルダムリングのピンとキー部の使用時の縦断面図。本発明の他の実施形態のオルダムリングのピンとキー部の使用時の縦断面図。

符号の説明

１…横型ヘリカル圧縮機、２…ヘリカル圧縮機構部、３…電動機部、４…クランクシャフト、５…ベース、６…主軸受、７…副軸受、８…オルダムリング、８ａ…リング部、８ａ_１、８ａ_２…溝、８ａ_３、８ａ_４…ピン、８ｂ…キー部、８ｂ_１…孔部、８ｂ_２…受け面、ｐ…平面部、９…冷却ファン、２１…シリンダ、２２…ローラ、２２ａ…螺旋状溝、２３…圧縮室、２４…ブレード、３１…モータステータ、３２…モータロータ。

Claims

金属材料からなるリング部と、このリング部に取付けられ樹脂材料からなるキー部とを備えたオルダムリングにおいて、前記リング部に前記キー部を取付けるピン及び前記キー部が嵌め込まれる溝部を設けるとともに、前記キー部に前記ピンに係合する孔部を設け、かつこの孔部と前記ピンに、キー部の摺動方向と同一方向に平面部を形成し、前記リング部に対し前記キー部を着脱可能に取付けたことを特徴とするオルダムリング。
シリンダと、このシリンダ内に偏心して配置され一端側から他端側に向かって螺旋状溝が設けられたローラと、このローラの螺旋状溝に出没自在に嵌め込まれ前記シリンダと前記ローラとの間に複数の作動室を形成する螺旋状のブレードと、前記ローラを前記シリンダ内で偏心回転させることにより一端側の作動室に吸い込んだ作動流体を他端側の作動室に移送するクランクシャフトと、前記シリンダの両端側に設けられ前記クランクシャフトを軸支する軸受部材と、前記ローラのいずれかの端面と前記軸受部材間に設けられた請求項１記載のオルダムリングとを備えたことを特徴とする流体機械。