專利名稱：渦旋式流體機(jī)械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如在空氣等的流體的壓縮機(jī)、真空泵、膨脹機(jī)等中使用的適當(dāng)?shù)臏u
旋式流體機(jī)械。
背景技術(shù)：
—般地，作為渦旋式流體機(jī)械，有壓縮空氣、制冷劑(冷媒)等的流體的壓縮機(jī)、 對容器進(jìn)行減壓的真空泵、使流體膨脹的膨脹機(jī)等。這種渦旋式流體機(jī)械具備固定于殼 體在板體的表面豎立設(shè)置有渦巻狀的渦旋齒部的固定渦旋盤；在板體的表面豎立設(shè)置有渦 巻狀的渦旋齒部通過轉(zhuǎn)動運(yùn)動與上述固定渦旋盤之間劃分壓縮氣體或者使氣體膨脹的多 個(gè)流體室的轉(zhuǎn)動渦旋盤；為了使該轉(zhuǎn)動渦旋盤做轉(zhuǎn)動動作而可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在上述殼體的驅(qū) 動軸；和防止上述轉(zhuǎn)動渦旋盤的自轉(zhuǎn)的例如輔助曲柄機(jī)構(gòu)等的自轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)。另外，驅(qū)動 軸，在其前端側(cè)具有從主軸部偏心的作為偏心部的曲柄銷，并且經(jīng)主軸承可旋轉(zhuǎn)地安裝于 殼體。 并且，渦旋式流體機(jī)械，利用馬達(dá)等的驅(qū)動源經(jīng)驅(qū)動軸使轉(zhuǎn)動渦旋盤做轉(zhuǎn)動動作。
由此，渦旋式流體機(jī)械將例如空氣、制冷劑等的流體依次在各流體室內(nèi)壓縮。 另外，作為渦旋式流體機(jī)械，公知的是為了能夠在當(dāng)異常負(fù)荷時(shí)將施加在曲柄銷
或渦旋齒部的負(fù)荷轉(zhuǎn)移到半徑方向的各個(gè)方向，在主軸承和驅(qū)動軸之間設(shè)置有環(huán)狀彈性體
的結(jié)構(gòu)(例如參照J(rèn)P1991-141，883)。 但是，在基于現(xiàn)有技術(shù)的渦旋式流體機(jī)械中構(gòu)成為，伴隨轉(zhuǎn)動渦旋盤的轉(zhuǎn)動運(yùn)動 產(chǎn)生離心力。該轉(zhuǎn)動渦旋盤的離心力由支撐驅(qū)動軸的主軸承和輔助曲柄機(jī)構(gòu)分擔(dān)支撐的結(jié) 構(gòu)。因此，例如當(dāng)轉(zhuǎn)動渦旋盤以高速進(jìn)行轉(zhuǎn)動運(yùn)動時(shí)，對輔助曲柄機(jī)構(gòu)作用過大的離心力， 恐怕會降低輔助曲柄機(jī)構(gòu)的耐久性。 另一方面，在專利文獻(xiàn)1的結(jié)構(gòu)中，在主軸承和驅(qū)動軸之間設(shè)置有環(huán)狀彈性體，因
而能夠使平衡配重的離心力直接地作用在轉(zhuǎn)動渦旋盤。因此，能夠通過平衡配重的離心力
降低轉(zhuǎn)動渦旋盤的離心力，因而也能夠降低作用于輔助曲柄機(jī)構(gòu)的離心力。 但是，在專利文獻(xiàn)1的結(jié)構(gòu)中，由于在主軸承和驅(qū)動軸之間設(shè)置有環(huán)狀彈性體，環(huán)
狀彈性體的彈簧常數(shù)不能夠?yàn)镺，主軸承承受基于離心力的負(fù)荷的一部分。因此，存在與主
軸承由于離心力而承受的負(fù)荷等同的負(fù)荷被施加在支撐輔助曲柄的輔助曲柄軸承的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題而完成，因此本發(fā)明的目的是提供能夠降低作用 于輔助曲柄機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動渦旋盤的離心力的渦旋式流體機(jī)械。 本發(fā)明適用于渦旋式流體機(jī)械，其包括殼體；固定渦旋盤，設(shè)置于該殼體并在板 體的表面直立設(shè)置有渦巻狀的渦旋齒部；旋轉(zhuǎn)渦旋盤，在板體的表面直立設(shè)置有與該固定 渦旋盤的渦旋齒部重合的渦巻狀的渦旋齒部，并且利用轉(zhuǎn)動運(yùn)動在與該固定渦旋盤之間劃 分出使流體壓縮或膨脹的多個(gè)流體室；驅(qū)動軸，具備經(jīng)由主軸承可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置于所述殼體的主軸部、和偏心地設(shè)置在該主軸部的前端側(cè)并經(jīng)由轉(zhuǎn)動軸承安裝于所述旋轉(zhuǎn)渦旋盤的偏 心軸部；平衡配重，與該驅(qū)動軸聯(lián)結(jié)，消除所述旋轉(zhuǎn)渦旋盤的離心力；和自轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)，防 止所述旋轉(zhuǎn)渦旋盤的自轉(zhuǎn)，該自轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)，由設(shè)置于所述殼體側(cè)或者固定渦旋盤側(cè)的第 一輔助曲柄軸承、設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)渦旋盤側(cè)的第二輔助曲柄軸承、和一側(cè)軸部可旋轉(zhuǎn)地被 所述第一輔助曲柄軸承支撐而另一側(cè)軸部可旋轉(zhuǎn)地被所述第二輔助曲柄軸承支撐的輔助 曲柄軸構(gòu)成。 并且，權(quán)利要求1的發(fā)明采用的結(jié)構(gòu)的特征在于，上述主軸承的徑向間隙(S b)比 上述轉(zhuǎn)動軸承的徑向間隙(Sa)大。 另外，權(quán)利要求8的發(fā)明采用的結(jié)構(gòu)的特征在于，所述主軸承的徑向間隙(Sb)， 比所述轉(zhuǎn)動軸承的徑向間隙(S a)與所述輔助曲柄軸的偏心量(e ')和所述驅(qū)動軸的偏 心量(e )間的偏心量差(e ' _ O的2倍值的差大。 并且，權(quán)利要求16的發(fā)明采用的結(jié)構(gòu)的特征在于，所述主軸承的徑向間隙(S b)， 比所述轉(zhuǎn)動軸承的徑向間隙(S a)與所述輔助曲柄軸的偏心量(e ')和所述驅(qū)動軸的偏 心量(O間的偏心量差"'-O的2倍值的差大了超過15ym。
依據(jù)本發(fā)明，能夠降低作用于輔助曲柄機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動渦旋盤的離心力。


圖1表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的渦旋式空氣壓縮機(jī)的縱剖面圖。 圖2是放大表示圖1中的主軸承的周圍的放大縱剖面圖。 圖3是放大表示圖1中的輔助曲柄機(jī)構(gòu)的放大縱剖面圖。 圖4是以單體表示圖1中的轉(zhuǎn)動軸承的剖面圖。 圖5是以單體表示圖1中的主軸承的剖面圖。 圖6是表示第一實(shí)施方式的渦旋式空氣壓縮機(jī)的停止?fàn)顟B(tài)示意圖。 圖7是表示以恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)第一實(shí)施方式的渦旋式空氣壓縮機(jī)的恒定狀態(tài)的示意圖。 圖8是表示第一比較例的渦旋式空氣壓縮機(jī)的停止?fàn)顟B(tài)的示意圖。 圖9是表示第一比較例的渦旋式空氣壓縮機(jī)啟動后緊接著的過渡狀態(tài)的示意圖。 圖10是表示第一比較例的渦旋式空氣壓縮機(jī)以恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的恒定狀態(tài)的示意圖。 圖11表示從主軸承的內(nèi)部間隙減去基準(zhǔn)值后的值與輔助曲柄軸承受的負(fù)荷的關(guān) 系的特性線圖。 圖12是與表示第二實(shí)施方式的渦旋式空氣壓縮機(jī)的圖2同樣位置的放大剖面圖。 圖13是表示第二實(shí)施方式的渦旋式空氣壓縮機(jī)的停止?fàn)顟B(tài)的示意圖。 圖14是表示第二實(shí)施方式的渦旋式空氣壓縮機(jī)以恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的恒定狀態(tài)的示意圖。 圖15是第二比較例的渦旋式空氣壓縮機(jī)的停止?fàn)顟B(tài)的示意圖。 圖16是第二比較例的渦旋式空氣壓縮機(jī)啟動后緊接著的過渡狀態(tài)的示意圖。 圖17是表示第二比較例的渦旋式空氣壓縮機(jī)以恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的恒定狀態(tài)的示意圖。
圖18是與表示第三實(shí)施方式的渦旋式空氣壓縮機(jī)的圖2同樣位置的放大剖面圖。
圖19是以單體表示圖18中的主軸承的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
以下，作為基于本發(fā)明的實(shí)施方式的渦旋式流體機(jī)械以無給油式的渦旋式空氣壓 縮機(jī)為例，依照附圖進(jìn)行詳細(xì)地說明。 首先，圖1 圖7表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式。在圖1中，l表示壓縮空氣的渦旋 式空氣壓縮機(jī)。該渦旋式空氣壓縮機(jī)l由后述的殼體2、固定渦旋盤4、轉(zhuǎn)動渦旋盤7、輔助 曲柄機(jī)構(gòu)11、驅(qū)動軸27等構(gòu)成。 2表示形成渦旋式空氣壓縮機(jī)1的外框的殼體。該殼體2，作為軸方向的一側(cè)幾乎 閉塞，另一側(cè)開口的有分段的筒狀體形成。另外，殼體2由大徑筒部2A、形成為與該大徑筒 部2A相比較小徑的筒狀并從該大徑筒部2A的軸方向的一側(cè)向外側(cè)突出的小徑的軸承筒部 2B、和在該軸承筒部2B和大徑筒部2A之間形成的環(huán)狀部2C構(gòu)成。 并且，在殼體2的外周側(cè)，固定側(cè)的軸承收容部3沿周方向分離地例如設(shè)置在3處 (圖中僅表示出l處)。并且，軸承收容部3，由轉(zhuǎn)動渦旋盤7側(cè)開口的分段的圓形孔形成， 并且在其內(nèi)部收容有后文所述的輔助曲柄機(jī)構(gòu)11的第一輔助曲柄軸承12。
4表示在殼體2的另一側(cè)設(shè)置的固定渦旋盤。該固定渦旋盤4，以將殼體2的大徑 筒部2A從軸方向另一側(cè)閉塞的方式固定在該大徑筒部2A的開口端。另外，固定渦旋盤4 由，以軸線0-0為中心形成為大致圓板狀的板體4A、在該板體4A的表面沿軸方向設(shè)置的渦 巻狀的渦旋齒部4B、包圍該渦旋齒部4B在板體4A的外周側(cè)設(shè)置的筒部4C、和在板體4A的 背面突出設(shè)置的多個(gè)冷卻散熱片4D構(gòu)成。 5為設(shè)置于固定渦旋盤4的例如2個(gè)吸入口 。各吸入口 5從板體4A的外周側(cè)向筒 部4C開口，與后述的外周側(cè)的壓縮室IO連通。并且，吸入口 5，通過吸入過濾器5A使空氣 流通至在外周側(cè)的壓縮室10內(nèi)。 6為設(shè)置于固定渦旋盤4的板體4A的中心側(cè)的吐出口 。該吐出口 6與最中心側(cè)的
壓縮室10連通，將該壓縮室10內(nèi)的壓縮空氣從吐出管6A向外部吐出。 7表示與固定渦旋盤4對置可轉(zhuǎn)動地設(shè)置在殼體2的大徑筒部2A內(nèi)的轉(zhuǎn)動渦旋
盤。該轉(zhuǎn)動渦旋盤7由，與固定渦旋盤4的板體4A對置配置的大致圓板狀的板體7A、在該
板體7A的表面豎直設(shè)置的渦巻狀的渦旋齒部7B、在板體7A的背面吐出設(shè)置的多個(gè)冷卻散
熱片7C、和位于該冷卻散熱片7C的前端側(cè)并被固定的背面板7D構(gòu)成。 另外，在背面板7D的中央側(cè)，一體地形成有與后述的驅(qū)動軸27的曲柄銷27B可旋
轉(zhuǎn)地連結(jié)的有底筒狀的軸套(boss)部8。并且，在背面板7D的外周側(cè)，在與固定側(cè)的軸承
收容部3對應(yīng)的位置轉(zhuǎn)動側(cè)的軸承收容部9例如設(shè)置在3處(圖中僅表示l處)。并且，軸
承收容部9，由殼體2的環(huán)狀部2C側(cè)開口的有底圓形孔形成，在其內(nèi)部收容有后述的輔助曲
柄機(jī)構(gòu)11的第二輔助曲柄軸承20。 10為在固定渦旋盤4與轉(zhuǎn)動渦旋盤7之間設(shè)置的作為流體室的多個(gè)壓縮室。這些 壓縮室10，當(dāng)轉(zhuǎn)動渦旋盤7進(jìn)行轉(zhuǎn)動運(yùn)動時(shí)，從渦旋齒部4B、7B的外周側(cè)向中心側(cè)移動，同 時(shí)它們之間連續(xù)地縮小。由此，在各壓縮室中在外周側(cè)的壓縮室IO，從吸入口 5吸入空氣， 將該空氣壓縮至達(dá)到中心側(cè)的壓縮室10。然后，將該壓縮空氣從吐出口 6吐出，經(jīng)吐出管6A儲存在外部的空氣罐(未圖示)等。 11表示在殼體2的環(huán)狀部2C與轉(zhuǎn)動渦旋盤7之間沿周方向分離地例如設(shè)置有3 個(gè)的作為自轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)的輔助曲柄機(jī)構(gòu)(僅圖示l個(gè))。該輔助曲柄機(jī)構(gòu)ll，如圖l和圖 3所示，由后述的第一、第二輔助曲柄軸承12、20和輔助曲柄軸26構(gòu)成。
這里，第一輔助曲柄軸承12被收容在殼體2的軸承收容部3內(nèi)。另一方面，第二 輔助曲柄軸承20被收容在轉(zhuǎn)動渦旋盤7的軸承收容部9內(nèi)。另外，輔助曲柄軸26以偏心 量e'偏心，并且其兩端側(cè)由第一、第二輔助曲柄軸承12、20可旋轉(zhuǎn)地支撐。由此，輔助曲 柄結(jié)構(gòu)11，當(dāng)轉(zhuǎn)動渦旋盤7通過驅(qū)動軸27的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動轉(zhuǎn)動時(shí)，防止轉(zhuǎn)動渦旋盤7進(jìn)行自轉(zhuǎn)。
12表示收容在殼體2的軸承收容部3內(nèi)的作為殼體側(cè)球軸承的第一輔助曲柄軸 承。該第一輔助曲柄軸承12，通過使位于軸承收容部3的底部側(cè)與第一角接觸滾珠軸承(向 心止推滾珠軸承angular contactball bearing) 13、和位于軸承收容部3的開口部側(cè)的第 二角接觸滾珠軸承14背面配合，構(gòu)成背面配合角接觸滾珠軸承。 這里，第一角接觸滾珠軸承13由，位于徑方向外側(cè)的外輪13A、位于徑方向內(nèi)側(cè)的 內(nèi)輪13B、配置在外輪13A和內(nèi)輪13B之間的多個(gè)成為滾子的鋼球13C構(gòu)成。另外，第二角 接觸滾珠軸承14也與第一角接觸滾珠軸承13幾乎同樣地，由外輪14A、內(nèi)輪14B和鋼球14C 構(gòu)成。 并且，外輪13A、14A以在殼體2的軸承收容部3內(nèi)在軸方向、徑方向上不能變位的 方式被壓入。另外，外輪13A與軸承收容部3的底面?zhèn)鹊沫h(huán)狀階部3A抵接，并且外輪14與 由環(huán)狀的板體構(gòu)成的壓板15抵接，在軸承收容部3內(nèi)以防脫狀態(tài)被固定。
這時(shí)，壓板15配置在軸承收容部3的開口側(cè)，通過螺栓16安裝于殼體2。另外，在 壓板15和殼體2的軸承收容部3的開口部端面之間，為了使壓板15可靠地抵接于第一輔 助曲柄軸承12的外輪14A，形成有很小的空隙。由此，第一輔助曲柄軸承12通過軸承收容 部3被不可變位地固定在徑方向上，通過軸承收容部3的環(huán)狀階部3A和壓板15被不可變 位地固定在軸方向上。 另外，在壓板15的內(nèi)周側(cè)，設(shè)置有圓環(huán)狀的密封部件17。并且，密封部件17與輔 助曲柄軸26的凸緣部26C的外周面滑動接觸，并且防止填充在第一輔助曲柄軸12的外輪 13A、14A和內(nèi)輪13B、14B之間的潤滑油泄露。 另一方面，使用螺栓18對內(nèi)輪13B、 14B進(jìn)行預(yù)負(fù)荷，并安裝輔助曲柄軸26的固定 側(cè)軸部26A。這里，螺栓18被螺合于輔助曲柄軸26的固定側(cè)軸部26A，并且在螺栓18和固 定側(cè)軸部26A之間插入有墊圈19。并且，墊圈19與第一輔助曲柄軸承12的內(nèi)輪13B抵接。
因此，通過緊固螺栓18，對第一輔助曲柄軸承12的內(nèi)輪13B、 14B賦予預(yù)負(fù)荷，同時(shí) 將輔助曲柄軸26的固定側(cè)軸部26A固定在內(nèi)輪13B、14B。其結(jié)果是，構(gòu)成第一輔助曲柄軸 承12的內(nèi)部間隙的外輪13A、14A與鋼球13C、14C之間的軸承間隙以及內(nèi)輪13B、14B與鋼 球13C、 14C之間的軸承間隙都變小。并且，螺栓18和墊圈19作為將輔助曲柄軸26固定在 第一輔助曲柄軸承12的固定部件發(fā)揮功能。 20表示作為收容在轉(zhuǎn)動渦旋盤7的軸承收容部9內(nèi)的渦旋側(cè)球軸承的第二輔助曲 柄軸承。該第二輔助曲柄軸承20通過使位于軸承收容部9的底部側(cè)的第一角接觸滾珠軸 承21、和位于開口部側(cè)的第二角接觸滾珠軸承22正面對合，作為正面組合角接觸滾珠軸承 構(gòu)成。即，角接觸滾珠軸承21、22的軸承間隙為O，在徑方向和軸方向的任一方向上都不會
8搖晃，能夠支撐負(fù)荷。 這里，第一角接觸滾珠軸承21由，位于徑方向外側(cè)的外輪21A、位于徑方向內(nèi)側(cè)的 內(nèi)輪21B、和配置于外輪21A和內(nèi)輪21B之間的多個(gè)成為滾子的鋼球21C構(gòu)成。另外，第二 角接觸滾珠軸承22也與第一角接觸滾珠軸承21幾乎同樣地由外輪22A、內(nèi)輪22B和鋼球 22C構(gòu)成。 并且，外輪21A、22A以在轉(zhuǎn)動渦旋盤7的軸承收容部9內(nèi)沿軸方向、徑方向不可變 位的方式被壓入。而且，外輪21A與軸承收容部9的底面抵接，并且外輪22A通過由環(huán)狀的 板體構(gòu)成的壓板23被賦予預(yù)負(fù)荷。 這時(shí)，壓板23，配置在軸承收容部9的開口側(cè)，通過螺栓24安裝在轉(zhuǎn)動渦旋盤7。 另外，在壓板23和轉(zhuǎn)動渦旋盤7的軸承收容部9的開口部端面之間，為了將壓板23可靠地 抵接在第二輔助軸承20的外輪22A，形成有很小的空隙。由此，第二輔助軸承20，通過軸承 收容部9沿徑方向不可變位地被固定，通過軸承收容部9的底面和壓板23沿軸方向不可變 位地被固定。 并且，通過將螺栓24緊固，對第二輔助曲柄軸承20的外輪21A、22A賦予預(yù)負(fù)荷。 其結(jié)果是，構(gòu)成第二輔助曲柄軸承20的內(nèi)部間隙的外輪21A、22A與鋼球21C、22C之間的軸 承間隙、和內(nèi)輪21B、22B與鋼球21C、22C之間的軸承間隙都變小。 另外，在壓板23的內(nèi)周側(cè)，設(shè)置有圓環(huán)狀的密封部件25。并且，密封部件25，與 輔助曲柄軸26的凸緣部26D的外周面滑動接觸，并且防止在第二輔助曲柄軸承20的外輪 21A、22A與內(nèi)輪21B、22B之間被填充的潤滑油發(fā)生泄露。 26為設(shè)置在第一、第二輔助曲柄軸承12、20之間的輔助曲柄軸。該輔助曲柄軸26 具備可旋轉(zhuǎn)地支撐在第一輔助曲柄軸承12的作為一側(cè)軸部的固定側(cè)軸部26A ;可旋轉(zhuǎn)地 支撐在第二輔助曲柄軸承20的作為另一側(cè)軸部的轉(zhuǎn)動側(cè)軸部26B ;在固定側(cè)軸部26A的基 端部側(cè)形成為凸邊狀的固定側(cè)的凸緣部26C ;和在轉(zhuǎn)動側(cè)軸部26B的基端部側(cè)形成為凸邊 狀的轉(zhuǎn)動側(cè)的凸緣部26D。并且，使用連接部26E將凸緣部26C、26D相互連接。
另外，固定側(cè)軸部26A的軸線與轉(zhuǎn)動側(cè)軸部26B的軸線相互偏心地形成，并且軸部 26A、26B之間的偏心量e '設(shè)定為比驅(qū)動軸27的偏心量大例如幾百ym左右(例如100 300 ii m左右)的值(e ' > e )。 這里，固定側(cè)軸部26A，通過緊固螺栓18在墊圈19和凸緣部26C之間夾持第一輔 助曲柄軸承12的內(nèi)輪13B、14B，而被安裝在內(nèi)輪13B、14B。另外，第一輔助曲柄軸承12的 外輪13A、14A利用壓板15固定于軸承收容部3。因此，固定側(cè)軸部26A，以在徑方向和軸方 向上不可移動的狀態(tài)被安裝在第一輔助曲柄軸承12。 另一方面，轉(zhuǎn)動側(cè)軸部26B，通過壓入到第二輔助曲柄軸承20的內(nèi)輪21B、22B，以 在徑方向和軸方向上不可移動的狀態(tài)被安裝在內(nèi)輪21B、22B。另外，第二輔助曲柄軸承20 的外輪21A、22A由壓板23固定在軸承收容部9。因此，轉(zhuǎn)動側(cè)軸部26B以在徑方向和軸方 向上不可移動的狀態(tài)被安裝在第二輔助曲柄軸承20。 并且，固定側(cè)軸部26A通過第一輔助曲柄軸承12可轉(zhuǎn)動地支撐在殼體2的軸承收 容部3內(nèi)，轉(zhuǎn)動側(cè)軸部26B通過第二輔助曲柄軸承20可旋轉(zhuǎn)地支撐在轉(zhuǎn)動渦旋盤7側(cè)的軸 承收容部9。由此，當(dāng)轉(zhuǎn)動渦旋盤7通過驅(qū)動軸27的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動進(jìn)行轉(zhuǎn)動時(shí)，輔助曲柄軸26 防止轉(zhuǎn)動渦旋盤7進(jìn)行自轉(zhuǎn)。
9
另夕卜，固定側(cè)的凸緣部26C與第一輔助曲柄軸承12的內(nèi)輪14B的軸方向端面抵 接。并且，轉(zhuǎn)動側(cè)的凸緣部26D與第二輔助曲柄軸承20的內(nèi)輪22B的軸方向端面抵接。由 此，在利用壓縮室10的壓力對轉(zhuǎn)動渦旋盤7作用軸方向的推壓(thrust)負(fù)荷(軸向力) 時(shí)，該推壓負(fù)荷通過第二輔助曲柄軸承20作用在轉(zhuǎn)動側(cè)的凸緣部26D。并且，作用于輔助 曲柄軸26的推壓負(fù)荷通過固定側(cè)的凸緣部26C作用在第一輔助曲柄軸承12，最終由殼體2 支撐。 27為在殼體2的軸承筒部2B內(nèi)可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置的驅(qū)動軸。該驅(qū)動軸27利用電動馬 達(dá)(未圖示)被驅(qū)動，從而以軸線0-0為中心旋轉(zhuǎn)，并使轉(zhuǎn)動渦旋盤7轉(zhuǎn)動動作。
這里，如圖l和圖2所示，驅(qū)動軸27具有通過后述的主軸承33可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在殼 體2中的主軸部27A ;和偏心地設(shè)置在該主軸部27A的前端側(cè)作為安裝在后述的轉(zhuǎn)動軸承 31的偏心軸部的曲柄銷27B。這時(shí)，曲柄銷27B，相對于通過主軸部27A的中心的軸線0-0 具有一定偏心量e地沿徑方向偏心。并且，曲柄銷27B形成為圓柱狀，并且通過轉(zhuǎn)動軸承 31與轉(zhuǎn)動渦旋盤7的軸套部8可旋轉(zhuǎn)地連結(jié)。 另外，在驅(qū)動軸27，位于曲柄銷27B的基端側(cè)安裝有后述的主平衡配重35。并且， 在驅(qū)動軸27中的主平衡配重35的附近，相對于軸方向夾著主平衡配重35位于曲柄銷27B 的相反側(cè)，形成有安裝有主軸承33的軸承安裝部27C。并且，在軸承安裝部27C的基端側(cè)， 安裝有墊圈28。 另外，驅(qū)動軸27的基端側(cè)向殼體2的外部突出，并且在其突出部分安裝有滑輪29 。 另外，在滑輪29的內(nèi)部，從軸線0-0向徑方向偏移位置地設(shè)置有副平衡配重30。這時(shí)，副 平衡配重30是與后述的主平衡配重35 —起取得驅(qū)動軸27的旋轉(zhuǎn)平衡的元件。并且，滑輪 29通過帶(未圖示)等與馬達(dá)的輸出側(cè)連接。由此，驅(qū)動軸27通過滑輪29傳遞來自馬達(dá) 的驅(qū)動力，以軸線0-0為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。 31位于轉(zhuǎn)動渦旋盤7的板體7A的背面(里面)側(cè)，是設(shè)置在軸套部8的轉(zhuǎn)動軸 承。這里，如圖2和圖4所示，轉(zhuǎn)動軸承31例如使用圓筒滾柱軸承形成。因此，轉(zhuǎn)動軸承31 由，位于徑方向外側(cè)的外輪31A、位于徑方向內(nèi)側(cè)的內(nèi)輪31B、配置在外輪31A和內(nèi)輪31B之 間的多個(gè)作為滾子的圓柱狀的滾柱31C構(gòu)成。 這時(shí)，外輪31A例如在轉(zhuǎn)動渦旋盤7的軸套部8內(nèi)不可變位地安裝在軸方向、徑方 向上。另一方面，內(nèi)輪31B例如通過過盈配合等被安裝于驅(qū)動軸27的曲柄銷27B。
另夕卜，轉(zhuǎn)動軸承31，例如具有幾十iim左右的內(nèi)部間隙Sa，在外輪31A和內(nèi)輪31B 之間滾柱31C相對于徑方向能夠在幾十iim左右的范圍中變位。這時(shí)，內(nèi)部間隙Sa的 尺寸，如以下的公式1的式子所示，為外輪31A和滾柱31C之間的軸承間隙Salo、 S a2o、 與內(nèi)輪31B和滾柱31C之間的軸承間隙S ali、 S a2i相加而得到的值。SP，內(nèi)部間隙S a 的尺寸為，徑方向的一側(cè)間隙Sal(Sal= Salo+Sali)和另一側(cè)間隙S a2 ( S a2 = Sa2o+Sa2i)相加而得到的值。
公式1
S a = ( S alo+ S ali) + ( S a2o+ S a2i)
S a = S al+ S a2 因此，轉(zhuǎn)動軸承31朝向徑方向具有內(nèi)部間隙S a的自由度，相對于驅(qū)動軸27的曲 柄銷27B可旋轉(zhuǎn)地支撐轉(zhuǎn)動渦旋盤7。 S卩，在轉(zhuǎn)動軸承31形成有作為徑向間隙的內(nèi)部間隙Sa。 另外，在軸套部8的開口側(cè)，位于轉(zhuǎn)動軸承31的軸方向的一端側(cè)設(shè)置有油封32。 并且，油封32防止?jié)櫥?grease)等的潤滑劑從轉(zhuǎn)動軸承31泄漏。 33表示設(shè)置在殼體2的軸承筒部2B內(nèi)的作為第一軸承的主軸承。如圖2和圖5 所示，該主軸承33位于軸承筒部2B中軸方向的另一端側(cè)可旋轉(zhuǎn)地支撐在驅(qū)動軸27的前端 側(cè)。這里，主軸承33例如由作為球軸承的深槽滾珠軸承(de印groove ball bearing)構(gòu) 成。因此，主軸承33由，例如通過壓入等固定在殼體2的軸承筒部2B的外輪33A、設(shè)置在該 外輪33A的內(nèi)周側(cè)的內(nèi)輪33B、和將外輪33A和內(nèi)輪33B可旋轉(zhuǎn)地連結(jié)的多個(gè)作為滾子的例 如由鋼球等構(gòu)成的球體33C構(gòu)成。 這時(shí)，外輪33A例如在殼體2的軸承筒部3內(nèi)不可變位地被安裝在軸方向、徑方向 上。另一方面，內(nèi)輪33B例如通過靜配合等被安裝在驅(qū)動軸27的軸承安裝部27C。
另外，在外輪33A的內(nèi)周面和內(nèi)輪33B的外周面，形成有沿徑方向具有自由度地收 容球體33C的深溝。因此，主軸承33具有例如幾十iim左右的內(nèi)部間隙Sb，在外輪33A 和內(nèi)輪33B之間球體33C相對于徑方向能夠在幾十ym左右的范圍內(nèi)變位。這時(shí)，內(nèi)部間 隙S b的尺寸如以下的公式2的式子所示，為外輪33A和球體33C之間的軸承間隙S blo、 Sb2o、與內(nèi)輪33B和球體33C之間的軸承間隙Sbli、 Sb2i相加而得到的值。S卩，內(nèi)部間 隙Sb的尺寸為，徑方向的一側(cè)間隙Sbl(Sbl= Sblo+Sbli)和另一側(cè)間隙Sb2(Sb2 =Sb2o+Sb2i)相加而得到的值。
公式2
S b = ( S blo+ S bli) + ( S b2o+ S b2i)
Sb = Sbl+Sb2 因此，主軸承33朝向徑方向具有內(nèi)部間隙S b的自由度，相對于殼體2可旋轉(zhuǎn)地 支撐驅(qū)動軸27的主軸部27A的前端側(cè)。S卩，在主軸承33形成有作為徑向間隙的內(nèi)部間隙 Sb。 另外，主軸承33的徑向間隙(內(nèi)部間隙S b)、和轉(zhuǎn)動軸承31的徑向間隙(內(nèi)部間 隙Sa)，是在以下的公式3的式子成立的范圍內(nèi)分別設(shè)定內(nèi)部間隙Sa、 Sb的尺寸。
公式3
S b > ( S a-2 X ( e ' - e ))
S b > ( S a-2 X A e ) g卩，以輔助曲柄軸26的偏心量e '和驅(qū)動軸27的偏心量e之間的差作為偏心量 差A(yù)e(Ae'二e'-e)時(shí)，主軸承33的內(nèi)部間隙S b設(shè)定為比從轉(zhuǎn)動軸承31的內(nèi)部 間隙Sa減去2倍的偏心量差A(yù) e后的值大的值。 此外，當(dāng)軸承31、33組裝在作為組裝對象的轉(zhuǎn)動渦旋盤7、殼體2等中時(shí)，不會如 塑性區(qū)那樣達(dá)到塑性變形，而是如彈性區(qū)那樣在彈性變形的范圍內(nèi)被組裝。即，當(dāng)轉(zhuǎn)動軸承 31的外輪31A在彈性區(qū)被安裝在轉(zhuǎn)動渦旋盤7的軸套部8時(shí)，內(nèi)輪31B也在彈性區(qū)被安裝 在驅(qū)動軸27的曲柄銷27B。另外，主軸承33的外輪33A在彈性區(qū)被安裝在殼體2的軸承筒 部2B時(shí)，內(nèi)輪31B也在彈性區(qū)被安裝在驅(qū)動軸27的主軸部27A。 因此，公式3所示的軸承31、33的內(nèi)部間隙S a、 S b表示，在彈性區(qū)中的組裝后在 壓縮機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)前(停止時(shí))的軸承31、33內(nèi)部的間隙尺寸。
34表示在殼體2的軸承筒部2B內(nèi)設(shè)置的作為第二軸承的反負(fù)荷側(cè)軸承。如圖1 所示，該反負(fù)荷側(cè)軸承34，位于軸承筒部2B中軸方向的一端側(cè)并可旋轉(zhuǎn)地支撐驅(qū)動軸27的 主軸部27A的基端側(cè)。由此，軸承33、34配置在主軸部27A的兩端側(cè)，以軸線0-0為中心可 旋轉(zhuǎn)地支撐驅(qū)動軸27。 35為驅(qū)動軸27中設(shè)置在曲柄銷27B的基端側(cè)的作為平衡配重的主平衡配重。該 主平衡配重35相對于徑方向夾著驅(qū)動軸27的旋轉(zhuǎn)中心(軸線0-0)配置在曲柄銷27B和 副平衡配重30的相反側(cè)。即，主平衡配重35，相對于徑方向夾著驅(qū)動軸27的旋轉(zhuǎn)中心配置 在與曲柄銷27B的偏心方向相反的方向。而且，主平衡配重35例如形成為大致扇形形狀， 并且其主要部分被固定在驅(qū)動軸27。并且，主平衡配重35與驅(qū)動軸27 —起旋轉(zhuǎn)保持驅(qū)動 軸27的旋轉(zhuǎn)平衡。 基于第一實(shí)施方式的渦旋式空氣壓縮機(jī)1具有如上所述的結(jié)構(gòu)，接著，關(guān)于其動 作進(jìn)行說明。 首先，利用電動馬達(dá)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸27，當(dāng)通過轉(zhuǎn)動軸承31使轉(zhuǎn)動渦旋盤7轉(zhuǎn)動動作 時(shí)，在固定渦旋盤4的渦旋齒部4B與轉(zhuǎn)動渦旋盤7的渦旋齒部7B之間所劃分的壓縮室10 連續(xù)地縮小。由此，從吸入口 5吸入的外部氣體在各壓縮室10依次進(jìn)行壓縮，從而能夠作 為壓縮空氣從吐出口 6吐出，儲存在外部的空氣缸等中。 在該壓縮運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，各輔助曲柄機(jī)構(gòu)11防止轉(zhuǎn)動渦旋盤7的自轉(zhuǎn)，同時(shí)使該轉(zhuǎn)動渦 旋盤7相對于固定渦旋盤4轉(zhuǎn)動動作。另外，在壓縮運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，各壓縮室10的壓力成為軸向 負(fù)荷作用于轉(zhuǎn)動渦旋盤7。該軸向負(fù)荷使用3個(gè)輔助曲柄機(jī)構(gòu)11進(jìn)行支撐。
可是，伴隨轉(zhuǎn)動渦旋盤7的轉(zhuǎn)動運(yùn)動，對轉(zhuǎn)動渦旋盤7左右離心力。該離心力通過 轉(zhuǎn)動軸承31和輔助曲柄機(jī)構(gòu)11分擔(dān)支撐。這時(shí)，在主平衡配重35也作用離心力。另外， 主平衡配重35的離心力根據(jù)主軸承33的支撐負(fù)荷變化，伴隨該變換作用在輔助曲柄機(jī)構(gòu) 11的轉(zhuǎn)動渦旋盤7的離心力也發(fā)生變化。 在此，研討轉(zhuǎn)動軸承31的內(nèi)部間隙S a和主軸承33的內(nèi)部間隙S b、與基于輔助 曲柄機(jī)構(gòu)11受到的離心力的負(fù)荷的關(guān)系。 首先，關(guān)于如圖8至圖10所示的基于第一比較例的壓縮機(jī)41那樣，當(dāng)主軸承43 的內(nèi)部間隙S |3比從轉(zhuǎn)動軸承42的內(nèi)部間隙S a減去偏心量A e的2倍的值之后的值 小的情況下，即公式3的式子不成立的情況進(jìn)行研討。這時(shí)，輔助曲柄軸26的偏心量e' 設(shè)定為比驅(qū)動軸27的偏心量e大的值(e ' > O 。 如圖8所示在停止?fàn)顟B(tài)的壓縮機(jī)41中，由于輔助曲柄軸26的偏心量e '比驅(qū)動 軸27的偏心量e大，因此轉(zhuǎn)動軸承42的內(nèi)部間隙S a成為O。并且，當(dāng)開始壓縮機(jī)41的 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，驅(qū)動軸27旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，轉(zhuǎn)動渦旋盤7開始轉(zhuǎn)動運(yùn)動。 這時(shí)，如圖9所示，轉(zhuǎn)動渦旋盤7通過離心力產(chǎn)生向徑方向外側(cè)的負(fù)荷Fl。另一方 面，主平衡配重35也產(chǎn)生基于離心力的負(fù)荷F2，并且該負(fù)荷F2與基于轉(zhuǎn)動渦旋盤7的離心 力的負(fù)荷F1成為相反方向。 這里，即使在如圖9所示的緊接著運(yùn)轉(zhuǎn)開始之后的過渡狀態(tài)，主軸承43的內(nèi)部間 隙S |3也比0大，因此主軸承43不受到基于平衡配重35的離心力的負(fù)荷F2。因此，主軸 承43受到的負(fù)荷fm成為0 (fm = 0)。 另一方面，轉(zhuǎn)動軸承42能夠承受全部基于轉(zhuǎn)動渦旋盤7的離心力的負(fù)荷F1。另外，轉(zhuǎn)動軸承42也承受基于平衡配重35的離心力的負(fù)荷F2。這時(shí)，由于2個(gè)負(fù)荷F1、F2相 互抵消，轉(zhuǎn)動軸承42承受的負(fù)荷fc成為O(fc = 0)。其結(jié)果是，輔助曲柄軸承44、45承受 的負(fù)荷fs也成為O(fs = 0)，輔助曲柄軸承44、45不受到基于轉(zhuǎn)動渦旋盤7的離心力的負(fù) 荷F1。 但是，如圖IO所示，驅(qū)動軸27的轉(zhuǎn)速成為額定轉(zhuǎn)速，壓縮機(jī)41成為恒定狀態(tài)時(shí)， 驅(qū)動軸27以反負(fù)荷側(cè)軸承34為支點(diǎn)，曲柄銷27B側(cè)例如在幾十 幾百P m的范圍彈性地變 形。由此，由于轉(zhuǎn)動渦旋盤7因其離心力向半徑方向的外側(cè)方向發(fā)生變位，從而輔助曲柄軸 承44、45承受僅該變位量導(dǎo)致的基于轉(zhuǎn)動渦旋盤7的離心力的負(fù)荷Fl。像這樣，基于轉(zhuǎn)動 渦旋盤7的離心力的負(fù)荷Fl通過轉(zhuǎn)動軸承42和輔助曲柄軸承44、45分擔(dān)支撐，因此負(fù)荷 Fl由轉(zhuǎn)動軸承42承受的負(fù)荷fc與輔助曲柄軸承44、45承受的負(fù)荷fs的和(Fl = fc+fs) 表示。 另一方面，由于轉(zhuǎn)動渦旋盤7的變位，主軸承43的內(nèi)部間隙S |3成為0。由此，主 軸承43承受因應(yīng)當(dāng)?shù)窒o助曲柄軸承44、45所承擔(dān)的負(fù)荷fs部分的平衡配重35的離心 力的負(fù)荷F2的一部分。這時(shí)，主軸承43由于承受負(fù)荷F2中已將負(fù)荷fc抵消后的剩余的 部分，因此主軸承43承受的負(fù)荷fm與輔助曲柄軸承44、45承受的負(fù)荷f s —致(fm = f s)。
像這樣，由于在恒定狀態(tài)主軸承43的內(nèi)部間隙S |3為0，因此主軸承43承擔(dān)基于 主平衡配重35的離心力的負(fù)荷F2的一部分。因此輔助曲柄軸承44、45承受本來應(yīng)該由轉(zhuǎn) 動軸承42承受的負(fù)荷，所以輔助曲柄軸承44、45必須為比作為自轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)所必要的軸承 更大形狀的軸承。 尤其是，例如為了增加壓縮空氣的吐出量，使驅(qū)動軸27比現(xiàn)有產(chǎn)品更高速地旋轉(zhuǎn) 的情況下，利用主軸27的變形使轉(zhuǎn)動渦旋盤7向半徑方向的移動量增加。這時(shí)，隨著基于 轉(zhuǎn)動渦旋盤7的離心力的負(fù)荷Fl增加，輔助曲柄軸承44、45承受的負(fù)荷fs也增加。因此， 存在輔助曲柄軸承44、45承受更大的負(fù)荷，可靠性、耐久性降低的問題。
接著，研討如基于第一實(shí)施方式的壓縮機(jī)1那樣，在主軸承33的內(nèi)部間隙S p，比 轉(zhuǎn)動軸承31的內(nèi)部間隙S a減偏心量差A(yù) e的2倍的值之后的值還小的情況，即公式3 的式子成立的情況。在該情況下，與第一比較例同樣，輔助曲柄軸26的偏心量e'和驅(qū)動 軸27的偏心量e相互不同，偏心量e '被設(shè)定為比e大的值"'> O。
如圖6所示在使處于停止?fàn)顟B(tài)的壓縮機(jī)1開始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，驅(qū)動軸27旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，轉(zhuǎn)動 渦旋盤7開始轉(zhuǎn)動運(yùn)動。這時(shí)，與第一比較例同樣地，轉(zhuǎn)動渦旋盤7因離心力而產(chǎn)生向徑方 向外側(cè)的負(fù)荷Fl，并且主平衡配重35因離心力而產(chǎn)生與負(fù)荷Fl相反方向的負(fù)荷F2 (參照 圖7)。 并且，伴隨驅(qū)動軸27的轉(zhuǎn)速上升，驅(qū)動軸27發(fā)生彈性形變，轉(zhuǎn)動渦旋盤7由于該 離心力向半徑方向的外側(cè)發(fā)生變位。但是，由于主軸承33的內(nèi)部間隙S |3被確保為充分 大，因而與第一比較例不同，如圖7所示，壓縮機(jī)1成為恒定狀態(tài)轉(zhuǎn)動軸承31的內(nèi)部間隙 S a成為O，主軸承33的內(nèi)部間隙S (間隙S bl、 S b2)不會變成0。 這時(shí)，轉(zhuǎn)動軸承31承受基于轉(zhuǎn)動渦旋盤7的離心力的負(fù)荷Fl，并且承受基于主平 衡配重35的離心力的負(fù)荷F2。因此，由于這2個(gè)負(fù)荷Fl、 F2相互抵消，轉(zhuǎn)動軸承31承受 的負(fù)荷fc成為0 (fc = 0)。另外，由于主軸承33的內(nèi)部間隙S b不會變成0，主軸承33不 會受到基于平衡配重35的離心力的負(fù)荷F2。因此主軸承33承受的負(fù)荷fm也變成0 (fm =
130)。并且，基于轉(zhuǎn)動渦旋盤7的離心力的負(fù)荷F1，由基于主平衡配重35的離心力的負(fù)荷F2 相抵消，因而輔助曲柄軸承12、20不會承受基于轉(zhuǎn)動渦旋盤7的離心力的負(fù)荷F1。因此，輔 助曲柄軸承12、20承受的負(fù)荷fs也成為0 (fs = 0)，能夠提高輔助曲柄軸承12、20的可靠 性、耐久性。另外，輔助曲柄軸承12、20是作為自轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)必要的軸承并且已滿足需要， 所以即使在高速旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸27時(shí)，壓縮機(jī)1也不必變得大型化。 接著，關(guān)于主軸承33的內(nèi)部間隙S |3和輔助曲柄軸承12、20承受的負(fù)荷fs的關(guān) 系，使用有限元法進(jìn)行模擬分析。這時(shí)，使壓縮機(jī)1的吐出壓力為0. 85Pa，驅(qū)動軸27的偏心 量e為5. 77mm。其結(jié)果在圖11中表示。 如圖11的結(jié)果所示，可知當(dāng)以從轉(zhuǎn)動軸承31的內(nèi)部間隙S a減去偏心量差A(yù) e 的2倍的值之后的值作為基準(zhǔn)值S0時(shí)，當(dāng)主軸承33的內(nèi)部間隙S |3與基準(zhǔn)值SO相比 大15 ii m時(shí)，輔助曲柄軸承12、20不承受基于轉(zhuǎn)動渦旋盤7的離心力的負(fù)荷Fl。因此，如公 式4所示，主軸承33的內(nèi)部間隙S |3優(yōu)選設(shè)定為相對于基準(zhǔn)值S0大15ym。
公式4
Sb-(Sa-2X(e' -e))>15iim
Sb-(Sa-2X A e ) > 15踐
Sb-SO > 15iim 此外，在圖11中，由于主軸承33的內(nèi)部間隙S |3變?yōu)榕c基準(zhǔn)值SO相比大了超 過15ym，對輔助曲柄軸承12、20作用與轉(zhuǎn)動渦旋盤7的離心力相反方向的負(fù)荷。這是由于 通過壓縮室10內(nèi)的壓縮空氣產(chǎn)生氣體負(fù)荷Fg的緣故。 g卩，當(dāng)使壓縮機(jī)1運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通過壓縮室10內(nèi)的壓縮空氣產(chǎn)生氣體負(fù)荷Fg，并且該氣 體負(fù)荷Fg向與基于轉(zhuǎn)動渦旋盤7的離心力的負(fù)荷F1相反的方向作用。因此，在基于第一 實(shí)施方式的壓縮機(jī)1中，對輔助曲柄軸承12、20、轉(zhuǎn)動軸承31和主軸承33作用該氣體負(fù)荷 Fg。但是，氣體負(fù)荷Fg為不依賴于驅(qū)動軸27的轉(zhuǎn)速的大致一定的值。因此，如圖ll所示， 輔助曲柄軸承12、20承受的負(fù)荷fs，當(dāng)主軸承33的內(nèi)部間隙S |3變得與基準(zhǔn)值SO相比 例如大了超過20iim時(shí)成為飽和。 另外氣體負(fù)荷Fg比基于離心力的負(fù)荷F1小。因此可以在預(yù)先考慮氣體負(fù)荷Fg 的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)輔助曲柄軸承12、20等，由于氣體負(fù)荷Fg，有可能降低輔助曲柄軸承12、20 的可靠性等。 這樣一來，依據(jù)本實(shí)施方式，當(dāng)轉(zhuǎn)動渦旋盤7以恒定狀態(tài)旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)動渦旋盤7由 于離心力而沿半徑方向移動，成為曲柄銷27B的徑向間隙的轉(zhuǎn)動軸承31的內(nèi)部間隙Sa變 為0。這時(shí)，轉(zhuǎn)動軸承31承受基于轉(zhuǎn)動渦旋盤7的離心力負(fù)荷Fl。 另一方面，成為主軸部27A的徑向間隙的主軸承33的內(nèi)部間隙S b被設(shè)定為滿足 公式3的式子，從而即使轉(zhuǎn)動軸承31的內(nèi)部間隙Sa變?yōu)?，主軸承33的內(nèi)部間隙Sb也 不會變?yōu)镺。其結(jié)果是，主軸承33不承受基于平衡配重35的離心力的負(fù)荷F2。
這時(shí)，由于轉(zhuǎn)動軸承31能夠承受全部基于轉(zhuǎn)動渦旋盤7的離心力的負(fù)荷F1，從而 均衡基于轉(zhuǎn)動渦旋盤7的離心力的負(fù)荷F1和基于平衡配重35的離心力的負(fù)荷F2。由此， 2各負(fù)荷F1、F2相互抵消，因而第一、第二輔助曲柄軸承12、20不承受基于轉(zhuǎn)動渦旋盤7的 離心力的負(fù)荷F1。其結(jié)果是，能夠提高輔助曲柄軸承12、20的可靠性、耐久性，并且能夠不 使輔助曲柄軸承12、20大型化而提高驅(qū)動軸27的轉(zhuǎn)速，能夠增加壓縮 氣的吐出量。
尤其是，當(dāng)將主軸承33的內(nèi)部間隙S b設(shè)定為滿足公式4的式子的范圍內(nèi)時(shí)，當(dāng) 轉(zhuǎn)動渦旋盤7恒定旋轉(zhuǎn)時(shí)，即使由于轉(zhuǎn)動渦旋盤7的離心力驅(qū)動軸27彈性地變形，主軸承 33的內(nèi)部間隙S b也不會變?yōu)?。其結(jié)果是，由于主軸承33不承受基于平衡配重35的離 心力的負(fù)荷F2，所以通過基于平衡配重35的離心力能夠可靠地抵消轉(zhuǎn)動渦旋盤7的離心 力。由此，由于輔助曲柄軸承12、20不承受基于轉(zhuǎn)動渦旋盤7的離心力的負(fù)荷F1，從而能夠 可靠地提高輔助曲柄軸承12、20的可靠性等。 并且，由于當(dāng)驅(qū)動軸27成為恒定轉(zhuǎn)速時(shí)主軸承33的內(nèi)部間隙S b不會變?yōu)?，因 而驅(qū)動軸27的前端側(cè)，通過旋轉(zhuǎn)軸承31和轉(zhuǎn)動渦旋盤7由輔助曲柄機(jī)構(gòu)11支撐，并且驅(qū) 動軸27的基端側(cè)由反負(fù)荷側(cè)軸承34支撐。由此，驅(qū)動軸27在2個(gè)地方被支撐，所以能夠 進(jìn)行靜定支撐。 在此基礎(chǔ)上，由于位于驅(qū)動軸27的前端的曲柄銷27B也能夠在偏心方向上變位， 因而轉(zhuǎn)動渦旋盤7由輔助曲柄機(jī)構(gòu)11支撐3個(gè)地方。因此，與曲柄銷27B不能在徑方向上 變位的情況相比，能夠從4點(diǎn)不穩(wěn)定(超穩(wěn)定hyperstatic)減少為3點(diǎn)不穩(wěn)定。由此，能 夠抑制伴隨位置誤差、熱膨脹等的不穩(wěn)定負(fù)荷，能夠防止軸承12、13、31、33、34等的損傷。
另外，由于轉(zhuǎn)動軸承31使用圓筒滾柱軸承形成，從而使用在外輪31A、內(nèi)輪31B和 滾柱31C之間產(chǎn)生的內(nèi)部間隙Sa，能夠調(diào)整驅(qū)動軸27的曲柄銷27B的徑向間隙。另外，在 將外輪31A和滾柱31C組裝在轉(zhuǎn)動渦旋盤7之后，能夠組裝安裝在曲柄銷27B的狀態(tài)的內(nèi) 輪31B，與例如使用滾珠軸承的情況相比能夠提高組裝性。 另外，由于主軸承33使用深槽滾珠軸承形成，從而使用在外輪33A、內(nèi)輪33B和球 體33C之間產(chǎn)生的內(nèi)部間隙S b，能夠調(diào)整驅(qū)動軸27的主軸部27A的徑向間隙。
并且，由于輔助曲柄機(jī)構(gòu)11的第一、第二輔助曲柄軸承12、20使用角接觸滾珠軸 承13、14、21、22形成，從而在被賦予預(yù)負(fù)荷的狀態(tài)下在角接觸滾珠軸承13、14、21、22的外 輪13A、14A、21A、22A和內(nèi)輪13B、14B、21B、22B之間能夠夾著作為滾子的鋼球13C、14C、21C、 22C。因此，鋼球13C、14C、21C、22C能夠使外輪13A、 14A、21A、22A和內(nèi)輪13B、 14B、21B、22B 可靠地接觸，能夠使輔助曲柄軸承12、20的內(nèi)部間隙最小化。其結(jié)果是，通過輔助曲柄軸承 12、20的內(nèi)部間隙能夠不是轉(zhuǎn)動渦旋盤7沿徑方向變位，防止主軸承33的內(nèi)部間隙Sb變 位0。 此外，在第一實(shí)施方式中，輔助曲柄軸26的偏心量e '被設(shè)定為比驅(qū)動軸27的 偏心量e大的值(e ' > O。但是，本發(fā)明并不限定于此，例如輔助曲柄軸26的偏心量 e '也可以設(shè)定為比驅(qū)動軸27的偏心量e小的值(e ' < O 。 接下來，圖12 圖14表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式。本實(shí)施方式的特征是，將驅(qū)動 軸的偏心量設(shè)定為與輔助曲柄軸的偏心量相同的值，并且將主軸承的內(nèi)部間隙設(shè)定為比轉(zhuǎn) 動軸承的內(nèi)部間隙大的值。此外，在第二實(shí)施方式中，對于與上述第一實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu) 要素標(biāo)注相同的符號，省略其說明。 基于第二實(shí)施方式的渦旋式空氣壓縮機(jī)51，與基于第一實(shí)施方式的渦旋式空氣壓 縮機(jī)1大致相同，由殼體2、固定渦旋盤4、轉(zhuǎn)動渦旋盤7、輔助曲柄機(jī)構(gòu)11、驅(qū)動軸52、轉(zhuǎn)動 軸承53、主軸承54、平衡配重35等構(gòu)成。 52表示基于第二實(shí)施方式的驅(qū)動軸。該驅(qū)動軸52與基于第一實(shí)施方式的驅(qū)動軸 27大致相同，由主軸部52A和曲柄銷52B構(gòu)成。
另外，在驅(qū)動軸52，位于曲柄銷52B的基端側(cè)安裝有主平衡配重35。并且，在驅(qū)動 軸52中主平衡配重35的附近，相對于軸方向夾著主平衡配重35位于曲柄銷52B的相反側(cè)， 形成有被安裝有主軸承54的軸承安裝部52C。并且，驅(qū)動軸52的偏心量e設(shè)定為與輔助 曲柄軸26的偏心量e '相同的值(e = e ')。 53表示基于第二實(shí)施方式的轉(zhuǎn)動軸承。該轉(zhuǎn)動軸承53與基于第一實(shí)施方式的轉(zhuǎn) 動軸承31大致相同，使用由外輪53A、內(nèi)輪53B和滾柱53C構(gòu)成的圓筒滾柱軸承形成。并 且，轉(zhuǎn)動軸承53，位于轉(zhuǎn)動渦旋盤7的板體7A的背面(里面)側(cè)，設(shè)置在軸套部8。另外， 轉(zhuǎn)動軸承53例如具有幾十ym左右的內(nèi)部間隙Sa。 54表示基于第二實(shí)施方式的主軸承。該主軸承54與基于第一實(shí)施方式的主軸承 33大致相同，使用由外輪54A、內(nèi)輪54B和球體54C構(gòu)成的深槽滾珠軸承形成。并且，主軸 承54，位于軸承筒部2B中軸方向的另一端側(cè)可旋轉(zhuǎn)地支撐驅(qū)動軸52的軸承安裝部52C。另 外，主軸承54例如具有幾十y m左右的內(nèi)部間隙S b 。這時(shí)，主軸承54的內(nèi)部間隙S b如 以下的公式5所示，設(shè)定為比轉(zhuǎn)動軸承53的內(nèi)部間隙S a更大的值。
公式5
S b > S a 因?yàn)榛诘诙?shí)施方式的渦旋式空氣壓縮機(jī)1具有如上所述的結(jié)構(gòu)，所以接下來 研討轉(zhuǎn)動軸承53的內(nèi)部間隙S a和主軸承54的內(nèi)部間隙S b與輔助曲柄機(jī)構(gòu)11承受的 基于離心力的負(fù)荷的關(guān)系。 首先，關(guān)于如基于圖15至圖17所示的第二比較例的壓縮機(jī)61那樣，轉(zhuǎn)動軸承62 的內(nèi)部間隙S a比主軸承63的內(nèi)部間隙S |3大的情況(Sa> S 13)進(jìn)行研討。這時(shí)， 驅(qū)動軸52的偏心量e設(shè)定為與輔助曲柄軸26的偏心量e '相同的值"=e ')。
如圖15所示當(dāng)開始停止?fàn)顟B(tài)的壓縮機(jī)61的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，驅(qū)動軸52旋轉(zhuǎn)，并且轉(zhuǎn)動渦 旋盤7開始轉(zhuǎn)動運(yùn)動。這時(shí)，如圖16所示，轉(zhuǎn)動渦旋盤7由于離心力產(chǎn)生向徑方向外側(cè)的 負(fù)荷Fl。另一方面，主平衡配重35也產(chǎn)生基于離心力的負(fù)荷F2，并且該負(fù)荷F2為與基于 轉(zhuǎn)動渦旋盤7的離心力的負(fù)荷Fl相反方向。 這里，在如圖16所示的緊接著運(yùn)轉(zhuǎn)開始之后的過渡狀態(tài)，為曲柄銷52B僅以轉(zhuǎn)動 軸承62的內(nèi)部間隙Sa的量相對于徑方向具有自由度的狀態(tài)。因此，對驅(qū)動軸52不作用 基于轉(zhuǎn)動渦旋盤7的離心力，僅作用基于主平衡配重35的離心力。由此，驅(qū)動軸52，以反 負(fù)荷側(cè)軸承34為支點(diǎn)僅以主軸承63的內(nèi)部間隙S |3的量向徑方向傾斜，成為主軸部52A 的軸承安裝部52C被按壓到主軸承63的主平衡配重35 —側(cè)的狀態(tài)。其結(jié)果是，由于主軸 部63的內(nèi)部間隙S |3變?yōu)?，從而主軸承63承受基于主平衡配重35的離心力的負(fù)荷F2。 這時(shí)，主軸承63承受的負(fù)荷fm與基于主平衡配重35的離心力的負(fù)荷F2 —致(fm = F2)。
另一方面，輔助曲柄軸承64、65承受全部基于轉(zhuǎn)動渦旋盤7的離心力的負(fù)荷F1。 因此，輔助曲柄軸承64、65承受的負(fù)荷f s與基于轉(zhuǎn)動渦旋盤7的離心力的負(fù)荷Fl —致(f s =Fl)。這時(shí)，轉(zhuǎn)動軸承62承受的負(fù)荷fc變?yōu)? (fc = 0)。 并且，當(dāng)驅(qū)動軸52的轉(zhuǎn)速成為額定轉(zhuǎn)速時(shí)，壓縮機(jī)61成為如圖17所示的恒定狀 態(tài)。這時(shí)，轉(zhuǎn)動渦旋盤7由于其離心力向半徑方向的外側(cè)變位，并且轉(zhuǎn)動軸承62的內(nèi)部間 隙S a變?yōu)镺。由此，轉(zhuǎn)動軸承62承受基于轉(zhuǎn)動渦旋盤7的離心力的負(fù)荷F1。另外，輔助 曲柄軸承64、65僅承受基于轉(zhuǎn)動渦旋盤7的離心力的負(fù)荷F1中轉(zhuǎn)動軸承62的內(nèi)部間隙S a的變位部分。像這樣，基于轉(zhuǎn)動渦旋盤7的離心力的負(fù)荷F1由轉(zhuǎn)動軸承62和輔助曲 柄軸承64、65分擔(dān)支撐，從而負(fù)荷Fl由轉(zhuǎn)動軸承62承受的負(fù)荷fc、與輔助曲柄軸承64、65 承受的負(fù)荷fs的和(Fl = Fc+fs)表示。 另一方面，主平衡配重35僅在轉(zhuǎn)動軸承62承受負(fù)荷fc時(shí)發(fā)揮功能。因此，基于 主平衡配重35的離心力的負(fù)荷F2的一部分抵消轉(zhuǎn)動軸承62承受的負(fù)荷fc。另外，主軸承 63承受基于主平衡配重35的離心力的負(fù)荷F2的一部分。這時(shí)，主軸承63承受負(fù)荷F2中 抵消負(fù)荷fc后的剩余的部分，從而主軸承63承受的負(fù)荷fm與輔助曲柄軸承64、65承受的 負(fù)荷fs —致(fm = fs)。 —般地，在將驅(qū)動軸52安裝在殼體2之后將轉(zhuǎn)動渦旋盤7安裝在驅(qū)動軸52，因此， 如第二比較例所示，轉(zhuǎn)動軸承62的內(nèi)部間隙S a具有比主軸承63的內(nèi)部間隙S |3大的 傾向。在該情況下，在恒定狀態(tài)中主軸承63的內(nèi)部間隙S |3不會變?yōu)?，從而主軸承63承 受基于主平衡配重35的離心力的負(fù)荷F2的一部分。因此，輔助曲柄軸承64、65承受原本 應(yīng)該由轉(zhuǎn)動軸承62承受的負(fù)荷，從而輔助曲柄軸承64、65必須為比作為自動防止機(jī)構(gòu)所必 須的軸承大的形狀的軸承。 接著，關(guān)于如基于第二實(shí)施方式的壓縮機(jī)51那樣，主軸承54的內(nèi)部間隙Sb比轉(zhuǎn) 動軸承53的內(nèi)部間隙S a大的情況(S b > S a)進(jìn)行研討。在該情況下，也與第二比較例 同樣地，驅(qū)動軸52的偏心量e被設(shè)定為與輔助曲柄軸26的偏心量e '相同的值"= 如圖13所示當(dāng)開始停止?fàn)顟B(tài)的壓縮機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，驅(qū)動軸52旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，并且轉(zhuǎn)動 渦旋盤7開始轉(zhuǎn)動運(yùn)動。這時(shí)，與第一比較例同樣地，轉(zhuǎn)動渦旋盤7由于離心力產(chǎn)生向徑方 向外側(cè)的負(fù)荷Fl，并且主平衡配重35由于離心力產(chǎn)生與負(fù)荷Fl相反方向的負(fù)荷F2。
并且，搬送驅(qū)動軸52的轉(zhuǎn)速上升，轉(zhuǎn)動渦旋盤7由于其離心力向半徑方向的外側(cè) 變位，轉(zhuǎn)動軸承53的內(nèi)部間隙Sa變?yōu)?。但是，由于主軸承54的內(nèi)部間隙S b比轉(zhuǎn)動軸 承53的內(nèi)部間隙S a大，從而如圖14所示，即使驅(qū)動軸52的轉(zhuǎn)速成為額定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)，主軸承 54的內(nèi)部間隙Sb(間隙Sbl、 Sb2)也不會變?yōu)?。 這時(shí)，轉(zhuǎn)動軸承53承受基于轉(zhuǎn)動軸承7的離心力的負(fù)荷Fl，并且承受基于主平衡 配重35的離心力的負(fù)荷F2。因此，由于這兩個(gè)負(fù)荷Fl、 F2相互抵消，從而轉(zhuǎn)動軸承53承 受的負(fù)荷fc變?yōu)?(fc二0)。另外，由于主軸承54的內(nèi)部間隙Sb不會變?yōu)镺，從而主軸 承54不會承受基于主平衡配重35的離心力的負(fù)荷F2。因此，主軸承54承受的負(fù)荷fm也 變?yōu)? (fm = 0)。 并且，基于轉(zhuǎn)動渦旋盤7的離心力的負(fù)荷F1由基于主平衡配重35的離心力的負(fù) 荷F2抵消，從而輔助曲柄軸承12、20不承受基于轉(zhuǎn)動渦旋盤7的離心力的負(fù)荷F1。因此， 輔助曲柄軸承12、20承受的負(fù)荷'也變?yōu)镺(fs = 0)，能夠提高輔助軸承12、20的可靠性、 耐久性。另外，輔助曲柄軸承12、20是作為自轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)必要的軸承并且已滿足需要，所以 即使高速旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸52時(shí)，壓縮機(jī)1也不必變得大型化。 這樣一來，即使在這樣構(gòu)成的第二實(shí)施方式中，也能夠得到與第一實(shí)施方式幾乎 同樣的效果。 接下來，圖18和圖19表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式。本實(shí)施方式的特征為使用滑 動軸承形成主軸承。此外，在第三實(shí)施方式中，對于與第一實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同的符號，省略其說明。 基于第三實(shí)施方式的渦旋式空氣壓縮機(jī)71，與基于第一實(shí)施方式的渦旋式空氣壓 縮機(jī)1大致相同，由殼體2、固定渦旋盤4、轉(zhuǎn)動渦旋盤7、輔助曲柄機(jī)構(gòu)11、驅(qū)動軸27、轉(zhuǎn)動 軸承31、主軸承72、平衡配重35等構(gòu)成。 72表示基于第三實(shí)施方式的驅(qū)動軸。該主軸承72例如使用由圓筒狀的筒部件72A 構(gòu)成的滑動軸承(套筒軸承sleeve bearing)形成。并且筒部件72A例如使用銅等的金 屬材料、四氟化乙烯等的樹脂材料那樣的本身具有潤滑性的材料形成，構(gòu)成干式軸承(dry bearing)。另外，筒部件72A的內(nèi)周側(cè)朝向驅(qū)動軸27形成圓弧狀的突出，筒部件72A的內(nèi) 周面形成為朝向徑方向內(nèi)側(cè)突出的凸彎曲面72B。 并且，主軸承72，位于軸承筒部2B中軸方向的另一端側(cè)可旋轉(zhuǎn)地支撐驅(qū)動軸27的 軸承安裝部27C。另外，主軸承72例如具有幾十ym左右的內(nèi)部間隙Sb。這時(shí)，內(nèi)部間隙 S b的尺寸，如以下的公式6所示，成為主軸部27A (軸承安裝部27C)和主軸承72的內(nèi)周面 之間形成的2個(gè)軸承間隙Sbl、 Sb2相加而得到的值。另外，主軸承72的內(nèi)部間隙Sb， 例如以滿足公式3或者公式4的關(guān)系的方式設(shè)定。
公式6
Sb = Sbl+Sb2 這樣一來，在如上所述構(gòu)成的第三實(shí)施方式中，也能夠得到與第一實(shí)施方式幾乎 相同的作用效果。尤其是在第三實(shí)施方式中，由于主軸承72使用由單一的筒部件構(gòu)成的滑 動軸承形成，所以與使用滾珠或滾柱的情況相比，為簡單的結(jié)構(gòu)，能夠使制造成本降低。
另外，由于主軸承72的內(nèi)周面形成為朝向徑方向內(nèi)側(cè)突出的凸彎曲面72A，從而 主軸承72的內(nèi)周面在主軸部27A的外周面中以軸方向的一處接觸。因此，主軸承72能夠 以點(diǎn)接觸狀態(tài)支撐驅(qū)動軸27，從而例如當(dāng)驅(qū)動軸27以反負(fù)荷側(cè)軸承34作為支點(diǎn)傾斜時(shí)，該 傾斜也能夠被容許。 此外，在上述第三實(shí)施方式中，是在第一實(shí)施方式中應(yīng)用由滑動軸承構(gòu)成的主軸 承72的結(jié)構(gòu)，但是也可以形成在第二實(shí)施方式中使用由滑動軸承構(gòu)成的主軸承的結(jié)構(gòu)。在 該情況下，滑動軸承的內(nèi)部間隙S b例如可以設(shè)定為滿足公式5所示的關(guān)系即可。
另外，在上述各實(shí)施方式中，輔助曲柄軸承12、20為了承受軸方向和半徑方向的2 個(gè)方向的負(fù)荷，形成為使用角接觸滾珠軸承13、14、21、22的結(jié)構(gòu)。因此，輔助曲柄軸承12、 20承受基于壓縮室10內(nèi)的氣體力的推壓(軸方向(thrust方向))負(fù)荷，并且一并具有防 止轉(zhuǎn)動渦旋盤7的自轉(zhuǎn)的功能。 但是，本發(fā)明并不限定于此，如果另外設(shè)置例如軸向軸承等那樣承擔(dān)推壓負(fù)荷的 機(jī)構(gòu)，則輔助曲柄軸承也可以是，作為僅承受半徑方向負(fù)荷的軸承，使用深槽滾珠軸承、滑 動軸承等的結(jié)構(gòu)。 但是，在輔助曲柄軸承12、20使用角接觸滾珠軸承13、14、21、22構(gòu)成的情況下，輔 助曲柄軸承12、20的軸承間隙幾乎變?yōu)?。相對于此，在輔助曲柄軸承作為角軸承以外的軸 承例如使用深槽滾珠軸承、滾柱軸承等的情況下，產(chǎn)生軸承間隙(內(nèi)部間隙S d)。在該情況 下，主軸承的內(nèi)部間隙Sb必須考慮輔助曲柄軸承的內(nèi)部間隙Sd，必須代替公式3的式子 而滿足以下的公式7的式子。這時(shí)，內(nèi)部間隙Sd成為第一輔助曲柄軸承的內(nèi)部間隙Sdl 與第二輔助曲柄軸承的內(nèi)部間隙S d2相加而得到的值(S d = S dl+ S d2)。同樣地，必須代替公式4的式子而滿足以下的公式8的式子。
公式7
Sb> (Sa-2X(e ' + S d_ e ))
Sb> (Sa-2X(A e + Sd))
公式8
Ab-(Sa-2X(e' + S d_ e )) > 15 ii m
Ab-( S a-2X ( A e + S d) > 15踐 另外，在上述各實(shí)施方式中，輔助曲柄機(jī)構(gòu)11的第一輔助曲柄軸承12構(gòu)成為安裝 在殼體2的結(jié)構(gòu)，但是也可以構(gòu)成為安裝在固定渦旋盤4的結(jié)構(gòu)。 另外，在上述各實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)動軸承31、53使用滾柱軸承形成，主軸承33、54使 用深槽滾珠軸承形成。但是本發(fā)明并不局限于此，轉(zhuǎn)動軸承也可以使用深槽滾珠軸承形成， 主軸承也可以使用滾柱軸承形成。并且，轉(zhuǎn)動軸承和主軸承兩者也可以都使用深槽滾珠軸 承或滾柱軸承形成。即，轉(zhuǎn)動軸承和主軸承只要是能夠承受半徑方向的負(fù)荷，并且相對于承 受的負(fù)荷具有充分的強(qiáng)度和耐久性的軸承即可。 另外，在上述各實(shí)施方式中形成以下結(jié)構(gòu)，在設(shè)置于轉(zhuǎn)動渦旋盤7的板體7A的背 面的背面板7D形成有底筒狀的軸套部8，在該軸套部8設(shè)置轉(zhuǎn)動軸承31、53，并且在該轉(zhuǎn)動 軸承31、53可旋轉(zhuǎn)地連結(jié)作為形成于驅(qū)動軸27、52的前端側(cè)的偏心軸部的曲柄銷27B、52B。 但是，本發(fā)明并不限定于此，例如也可以構(gòu)成為，在設(shè)置于轉(zhuǎn)動渦旋盤7的板體7A的背面的 背面板7D設(shè)置連結(jié)銷，在驅(qū)動軸27、52的前端部形成作為從主軸部27A、52A偏心的偏心軸 部的有底筒狀的軸套部，在該軸套部設(shè)置轉(zhuǎn)動軸承，并且將該軸套部與連結(jié)銷可旋轉(zhuǎn)地連 結(jié)。 并且，在上述各實(shí)施方式中，作為渦旋式流體機(jī)械舉例說明了渦旋式空氣壓縮機(jī) 1。但是本發(fā)明并不局限于此，也可以應(yīng)用于包括壓縮制冷劑的制冷劑壓縮機(jī)、真空泵、膨脹 機(jī)等其它渦旋式流體機(jī)械。 如在以上各實(shí)施方式中所述，依據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)明，當(dāng)轉(zhuǎn)動渦旋盤恒定旋轉(zhuǎn)時(shí)， 轉(zhuǎn)動渦旋盤由于離心力沿半徑方向移動，轉(zhuǎn)動軸承的徑向間隙(Sa)變?yōu)?(零)。這時(shí)，轉(zhuǎn) 動軸承承受基于轉(zhuǎn)動渦旋盤的離心力的負(fù)荷。 另一方面，主軸承的徑向間隙(S b)，由于形成為比轉(zhuǎn)動軸承的徑向間隙(S a)大 的結(jié)構(gòu)，因而轉(zhuǎn)動軸承的徑向間隙(Sa)即使變?yōu)镺，主軸承的徑向間隙(Sb)也變得大于 0。其結(jié)果是，主軸承不承受基于平衡配重的離心力的負(fù)荷。這時(shí)，由于轉(zhuǎn)動軸承能夠承受 全部基于轉(zhuǎn)動渦旋盤的離心力的負(fù)荷，因而基于轉(zhuǎn)動渦旋盤的離心力的負(fù)荷和基于平衡配 重的離心力的負(fù)荷相平衡。由此，第一、第二輔助曲柄軸承不承受基于離心力的負(fù)荷。
依據(jù)權(quán)利要求2、10、17的發(fā)明，由于主軸承與轉(zhuǎn)動軸承中至少任意一方使用滾珠 軸承形成，因而使用在滾珠軸承的內(nèi)輪和外輪與球體之間產(chǎn)生的內(nèi)部間隙能夠調(diào)整主軸部 的徑向間隙(S b)或偏心軸部的徑向間隙(S a)。 在該情況下，如權(quán)利要求3、11、18的發(fā)明那樣，可以構(gòu)成為轉(zhuǎn)動軸承設(shè)置在轉(zhuǎn)動 渦旋盤的板體的背面?zhèn)鹊慕Y(jié)構(gòu)。在形成這樣結(jié)構(gòu)的情況下，能夠簡化轉(zhuǎn)動渦旋盤的結(jié)構(gòu)。另 外，由于能夠在板體的表面全體形成渦旋齒部，所以能夠增大壓縮的容積比。進(jìn)一步，由于 能夠?qū)⑥D(zhuǎn)動軸承從板體向背面?zhèn)韧怀雠渲?，所以能夠高效率地進(jìn)行轉(zhuǎn)動軸承的冷卻。
依據(jù)權(quán)利要求4、12、19的發(fā)明，由于主軸承和轉(zhuǎn)動軸承中至少任意一方使用滾柱 軸承形成，因而使用滾柱軸承的內(nèi)輪和外輪與滾柱之間產(chǎn)生的內(nèi)部間隙，能夠調(diào)整主軸承 的徑向間隙(Sb)或轉(zhuǎn)動軸承的徑向間隙(Sa)。另外，在組裝外輪和滾柱之后，能夠組裝 內(nèi)輪，與球軸承相比能夠提高組裝性。 在該情況下，如權(quán)利要求5、13、20那樣，也可以構(gòu)成為轉(zhuǎn)動軸承設(shè)置在轉(zhuǎn)動渦旋
盤的板體的背面?zhèn)鹊慕Y(jié)構(gòu)。在像這樣構(gòu)成的情況下，能夠簡化轉(zhuǎn)動渦旋盤的結(jié)構(gòu)。另外，由
于能夠在板體的表面整體形成渦旋齒部，所以能夠增大壓縮容積比。進(jìn)而，由于能夠?qū)⑥D(zhuǎn)動
軸承從板體向背面?zhèn)韧怀雠渲茫阅軌蚋咝实剡M(jìn)行轉(zhuǎn)動軸承的冷卻。 依據(jù)權(quán)利要求6、14、21的發(fā)明，由于主軸承使用滑動軸承形成，因而與使用球軸
承或滾柱軸承的情況相比，能夠簡化結(jié)構(gòu)，能夠減輕制造成本。 依據(jù)權(quán)利要求7、15、22的發(fā)明，滑動軸承的內(nèi)周面形成為向徑方向內(nèi)側(cè)突出的凸 彎曲面，因而主軸承和驅(qū)動軸以點(diǎn)接觸狀態(tài)抵接。因此，例如即使當(dāng)由于轉(zhuǎn)動渦旋盤的離心 力驅(qū)動軸傾斜時(shí)，主軸承也能夠允許該傾斜。 依據(jù)權(quán)利要求8的發(fā)明，主軸承的徑向間隙(S b)構(gòu)成為比轉(zhuǎn)動軸承的徑向間隙 (S a)、與輔助曲柄的偏心量(e ')和驅(qū)動軸的偏心量(e )之間的偏心量差(A e )的差 大。因此，通過轉(zhuǎn)動渦旋盤進(jìn)行恒定旋轉(zhuǎn)，即使當(dāng)轉(zhuǎn)動軸承的徑向間隙(S a)變?yōu)?時(shí)，主 軸承的徑向間隙(Sb)也不會變?yōu)镺。 這時(shí)，主軸承不承受基于平衡配重的離心力的負(fù)荷。另一方面，由于轉(zhuǎn)動軸承能夠 承受全部基于轉(zhuǎn)動渦旋盤的離心力的負(fù)荷，因而基于轉(zhuǎn)動渦旋盤的離心力的負(fù)荷和基于平 衡配重的離心力的負(fù)荷相互平衡。由此，第一、第二輔助曲柄軸承不承受基于離心力的負(fù) 荷。 依據(jù)權(quán)利要求9的發(fā)明，由于輔助曲柄機(jī)構(gòu)的第一、第二輔助曲柄軸承使用角軸 承形成，因而能夠在被賦予預(yù)負(fù)荷的狀態(tài)下在角軸承的內(nèi)輪和外輪之間夾著滾子。因此，能 夠使?jié)L子可靠地與內(nèi)輪和外輪接觸，能夠使輔助曲柄軸承的內(nèi)部間隙最小化。
依據(jù)權(quán)利要求16的發(fā)明構(gòu)成為，主軸承的徑向間隙(S b)，與轉(zhuǎn)動軸承的徑向間 隙(S a)與輔助曲柄的偏心量(e ')和驅(qū)動軸的偏心量(e )之間的偏心量差(A e )的 差(基準(zhǔn)值SO)相比大了超過15ym。因此，即使當(dāng)轉(zhuǎn)動渦旋盤恒定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由于轉(zhuǎn)動渦旋 盤的離心力驅(qū)動軸彈性地變形，主軸承的徑向間隙(Sb)也不會變?yōu)?。其結(jié)果是，由于主 軸承不承受基于平衡配重的離心力的負(fù)荷，因而利用平衡配重的離心力能夠可靠地抵消轉(zhuǎn) 動渦旋盤的離心力。由此，第一、第二輔助曲柄軸承不會承受基于離心力的負(fù)荷。
權(quán)利要求
一種渦旋式流體機(jī)械，其包括殼體；固定渦旋盤，設(shè)置于該殼體并在板體的表面直立設(shè)置有渦卷狀的渦旋齒部；旋轉(zhuǎn)渦旋盤，在板體的表面直立設(shè)置有與該固定渦旋盤的渦旋齒部重合的渦卷狀的渦旋齒部，并且利用轉(zhuǎn)動運(yùn)動在與該固定渦旋盤之間劃分出使流體壓縮或膨脹的多個(gè)流體室；驅(qū)動軸，具備經(jīng)由主軸承可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置于所述殼體的主軸部、和偏心地設(shè)置在該主軸部的前端側(cè)并經(jīng)由轉(zhuǎn)動軸承安裝于所述旋轉(zhuǎn)渦旋盤的偏心軸部；平衡配重，與該驅(qū)動軸聯(lián)結(jié)，消除所述旋轉(zhuǎn)渦旋盤的離心力；和自轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)，防止所述旋轉(zhuǎn)渦旋盤的自轉(zhuǎn)，該自轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)，由設(shè)置于所述殼體側(cè)或者固定渦旋盤側(cè)的第一輔助曲柄軸承、設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)渦旋盤側(cè)的第二輔助曲柄軸承、和一側(cè)軸部可旋轉(zhuǎn)地被所述第一輔助曲柄軸承支撐而另一側(cè)軸部可旋轉(zhuǎn)地被所述第二輔助曲柄軸承支撐的輔助曲柄軸構(gòu)成，所述主軸承的徑向間隙(δb)比所述轉(zhuǎn)動軸承的徑向間隙(δa)大。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于所述主軸承和轉(zhuǎn)動軸承中的至少任一者，使用在內(nèi)軸與外軸之間設(shè)置有作為滾子的球 體的滾珠軸承形成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于 所述轉(zhuǎn)動軸承構(gòu)成為設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)渦旋盤的板體的背面?zhèn)取?br> 4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于所述主軸承和轉(zhuǎn)動軸承中的至少任一者，使用在內(nèi)輪和外輪之間設(shè)置有作為滾子的滾 柱的滾柱軸承形成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于 所述轉(zhuǎn)動軸承構(gòu)成為設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)渦旋盤的板體的背面?zhèn)取?br> 6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于 所述主軸承使用具有自潤滑性的由筒部件構(gòu)成的滑動軸承形成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于 所述滑動軸承的內(nèi)周面形成為向徑方向內(nèi)側(cè)突出的凸彎曲面。
8. —種渦旋式流體機(jī)械，其包括 殼體；固定渦旋盤，設(shè)置于該殼體并在板體的表面直立設(shè)置有渦巻狀的渦旋齒部； 旋轉(zhuǎn)渦旋盤，在板體的表面直立設(shè)置有與該固定渦旋盤的渦旋齒部重合的渦巻狀的渦旋齒部，并且利用轉(zhuǎn)動運(yùn)動在與該固定渦旋盤之間劃分出使流體壓縮或膨脹的多個(gè)流體室；驅(qū)動軸，具備經(jīng)由主軸承可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置于所述殼體的主軸部、和偏心地設(shè)置在該主軸 部的前端側(cè)并經(jīng)由轉(zhuǎn)動軸承安裝于所述旋轉(zhuǎn)渦旋盤的偏心軸部； 平衡配重，與該驅(qū)動軸聯(lián)結(jié)，消除所述旋轉(zhuǎn)渦旋盤的離心力；禾口 自轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)，防止所述旋轉(zhuǎn)渦旋盤的自轉(zhuǎn)，該自轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)，由設(shè)置于所述殼體側(cè)或者固定渦旋盤側(cè)的第一輔助曲柄軸承、設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)渦旋盤側(cè)的第二輔助曲柄軸承、和一側(cè)軸部可旋轉(zhuǎn)地被所述第一輔助曲柄軸承 支撐而另一側(cè)軸部可旋轉(zhuǎn)地被所述第二輔助曲柄軸承支撐的輔助曲柄軸構(gòu)成，所述主軸承的徑向間隙(Sb)，比所述轉(zhuǎn)動軸承的徑向間隙(Sa)與所述輔助曲柄軸 的偏心量"')和所述驅(qū)動軸的偏心量(e )間的偏心量差(e ' _ O的2倍值的差大。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于所述第一、第二輔助曲柄軸承，使用在被施加預(yù)負(fù)荷的狀態(tài)下在內(nèi)輪和外輪之間夾持 滾子的角軸承形成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于所述主軸承和轉(zhuǎn)動軸承中的至少任一者，使用在內(nèi)軸與外軸之間設(shè)置有作為滾子的球 體的滾珠軸承形成。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于 所述轉(zhuǎn)動軸承構(gòu)成為設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)渦旋盤的板體的背面?zhèn)取?br> 12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于所述主軸承和轉(zhuǎn)動軸承中的至少任一者，使用在內(nèi)輪和外輪之間設(shè)置有作為滾子的滾 柱的滾柱軸承形成。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于 所述轉(zhuǎn)動軸承構(gòu)成為設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)渦旋盤的板體的背面?zhèn)取?br> 14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于 所述主軸承使用具有自潤滑性的由筒部件構(gòu)成的滑動軸承形成。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于 所述滑動軸承的內(nèi)周面形成為向徑方向內(nèi)側(cè)突出的凸彎曲面。
16. —種渦旋式流體機(jī)械，其包括 殼體；固定渦旋盤，設(shè)置于該殼體并在板體的表面直立設(shè)置有渦巻狀的渦旋齒部； 旋轉(zhuǎn)渦旋盤，在板體的表面直立設(shè)置有與該固定渦旋盤的渦旋齒部重合的渦巻狀的渦旋齒部，并且利用轉(zhuǎn)動運(yùn)動在與該固定渦旋盤之間劃分出使流體壓縮或膨脹的多個(gè)流體室；驅(qū)動軸，具備經(jīng)由主軸承可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置于所述殼體的主軸部、和偏心地設(shè)置在該主軸 部的前端側(cè)并經(jīng)由轉(zhuǎn)動軸承安裝于所述旋轉(zhuǎn)渦旋盤的偏心軸部； 平衡配重，與該驅(qū)動軸聯(lián)結(jié)，消除所述旋轉(zhuǎn)渦旋盤的離心力；禾口 自轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)，防止所述旋轉(zhuǎn)渦旋盤的自轉(zhuǎn)，該自轉(zhuǎn)防止機(jī)構(gòu)，由設(shè)置于所述殼體側(cè)或者固定渦旋盤側(cè)的第一輔助曲柄軸承、設(shè)置 在所述旋轉(zhuǎn)渦旋盤側(cè)的第二輔助曲柄軸承、和一側(cè)軸部可旋轉(zhuǎn)地被所述第一輔助曲柄軸承 支撐而另一側(cè)軸部可旋轉(zhuǎn)地被所述第二輔助曲柄軸承支撐的輔助曲柄軸構(gòu)成，所述主軸承的徑向間隙(Sb)，比所述轉(zhuǎn)動軸承的徑向間隙(Sa)與所述輔助曲柄軸 的偏心量"')和所述驅(qū)動軸的偏心量(e )間的偏心量差(e ' _ O的2倍值的差大 了超過15iim。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于所述主軸承和轉(zhuǎn)動軸承中的至少任一者，使用在內(nèi)軸與外軸之間設(shè)置有作為滾子的球體的滾珠軸承形成。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于 所述轉(zhuǎn)動軸承構(gòu)成為設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)渦旋盤的板體的背面?zhèn)取?br> 19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于所述主軸承和轉(zhuǎn)動軸承中的至少任一者，使用在內(nèi)輪和外輪之間設(shè)置有作為滾子的滾 柱的滾柱軸承形成。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于 所述轉(zhuǎn)動軸承構(gòu)成為設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)渦旋盤的板體的背面?zhèn)取?br> 21. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于 所述主軸承使用具有自潤滑性的由筒部件構(gòu)成的滑動軸承形成。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的渦旋式流體機(jī)械，其特征在于 所述滑動軸承的內(nèi)周面形成為向徑向內(nèi)側(cè)突出的凸彎曲面。
全文摘要
本發(fā)明提供一種渦旋式流體機(jī)械。其降低作用于輔助曲柄機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動渦旋盤的離心力。在驅(qū)動軸(27)形成從主軸部(27A)偏心的曲柄銷(27B)，并且在曲柄銷(27B)的基端側(cè)設(shè)置主平衡配重(35)。使用主軸承(33)可旋轉(zhuǎn)地支撐驅(qū)動軸(27)的主軸部(27A)，并且曲柄銷(27B)安裝在轉(zhuǎn)動渦旋盤(7)的背面?zhèn)仍O(shè)置的轉(zhuǎn)動軸承(31)。并且，主軸承(33)的內(nèi)部間隙(δb)設(shè)定為比從轉(zhuǎn)動軸承(31)的內(nèi)部間隙(δa)減去偏差量差(Δε)的2倍的值之后的值大的值，其中偏差量差(Δε)是輔助曲柄軸(26)的偏心量(ε′)和驅(qū)動軸(27)的偏心量(ε)間的偏差量差。由此，即使壓縮機(jī)(1)成為恒定狀態(tài)，主軸承(33)的內(nèi)部間隙(δb)也不會變?yōu)?。
文檔編號F04C18/02GK101769252SQ200910164738
公開日2010年7月7日 申請日期2009年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月26日
發(fā)明者原島壽和, 巖野公宣, 末藤和孝 申請人:株式會社日立產(chǎn)機(jī)系統(tǒng)