JP2002221167A

JP2002221167A - スクロール式流体機械

Info

Publication number: JP2002221167A
Application number: JP2001013674A
Authority: JP
Inventors: Kazutaka Suefuji; 和孝末藤
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 2001-01-22
Filing date: 2001-01-22
Publication date: 2002-08-09
Anticipated expiration: 2021-01-22
Also published as: JP4643028B2

Abstract

(57)【要約】【課題】旋回スクロールの旋回半径の変化量を所望の
位置で確実に規制でき、圧縮性能、寿命等を向上させ
る。【解決手段】駆動軸４の偏心軸部４Ａには筒体１３を
外装すると共に、筒体１３を旋回スクロール７のボス部
７Ｃに取付ける。また、筒体１３は、その内径寸法が偏
心軸部４Ａの外径寸法よりも僅かに大きな値に設定さ
れ、これらの間には微小な隙間が形成されている。さら
に、筒体１３と偏心軸部４Ａとの間には軸方向に延びる
ピン穴１６を形成し、このピン穴１６には円柱状のピン
１７を挿入する。これにより、筒体１３は遠心力によっ
て揺動し、旋回半径を大きくすると共に、筒体１３の内
周面が偏心軸部４Ａの外周面に接触し、旋回半径の可変
量を規制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば空気圧縮機
や真空ポンプ等に用いて好適なスクロール式流体機械に
関し、特に、旋回スクロールの旋回半径を可変とするス
クロール式流体機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、スクロール式流体機械は、ケー
シングと、該ケーシングに一体的に設けられ、鏡板に渦
巻き状のラップ部が立設された固定スクロールと、基端
側が前記ケーシングに回転可能に支持され先端側がクラ
ンク部となって前記ケーシング内に伸長した駆動軸と、
鏡板の背面側が前記クランク部によって旋回可能に支持
されると共に、鏡板の表面側に前記固定スクロールのラ
ップ部と重なり合って複数の圧縮室を画成する渦巻き状
のラップ部が立設された旋回スクロールとによって大略
構成されている。

【０００３】また、昨今のスクロール式流体機械には、
特開平９−１４４６７４号公報のように、駆動軸の先端
側に嵌合穴を設けると共に旋回スクロールにボス部を設
け、該駆動軸の嵌合穴と旋回スクロールのボス部との間
には、嵌合穴とボス部にそれぞれ嵌合され、該旋回スク
ロールの旋回半径を可変とする可変クランクを設けたも
のがある。ここで、可変クランクは、駆動軸の軸線に対
して偏心して位置し該駆動軸の先端側に回動可能に挿嵌
された第１の軸部と、該第１の軸部の軸線と駆動軸の軸
線とに対してそれぞれ偏心して位置し、旋回スクロール
に回転可能に接続された第２の軸部とによって大略構成
されている。

【０００４】さらに、駆動軸と可変クランクとの間に
は、該可変クランクによる旋回スクロールの旋回半径の
変化量を所定の変化量範囲で規制するストッパが設けら
れている。ここで、ストッパは、第１，第２の軸部とは
異なる位置で駆動軸側に設けられたピンと、可変クラン
ク側に形成され、微小な隙間を介して該ピンに嵌合する
ピン穴とによって構成されている。そして、ストッパ
は、ピンとピン穴との間の微小な隙間によって旋回スク
ロールの旋回半径の変化量範囲を規定している。

【０００５】この種の従来技術によるスクロール式流体
機械では、外部から駆動軸を回転駆動し、旋回スクロー
ルを固定スクロールに対して旋回運動させることによ
り、固定スクロールの外周側に設けた吸込口から空気等
の流体を吸込みつつ、この流体を固定スクロールのラッ
プ部と旋回スクロールのラップ部との間に形成される圧
縮室内で順次圧縮し、固定スクロールの中心部に設けた
吐出口から圧縮流体を吐出する。

【０００６】また、この運転時には、可変クランクが旋
回スクロールのラップ部を固定スクロールのラップ部に
押付けるように該旋回スクロールの旋回半径を調整し、
各ラップ部間に形成される圧縮室の気密性を高めてい
る。さらに、ストッパは、例えばラップ部を覆うように
設けられた表面被覆層等が摺動により摩耗してラップ部
が露出する前に、旋回スクロールの旋回半径の変位を停
止させる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術によるスクロール式流体機械では、駆動軸側のピ
ンと、該ピンに微小な隙間を介して嵌合した可変クラン
ク側のピン穴とによってストッパを構成し、該ストッパ
は、旋回スクロールの旋回半径の変化量を所定の変化量
範囲で規制するもので、ラップ部を覆う表面被覆層等の
摩耗の進行を摩耗限界で食止めるものである。

【０００８】しかし、表面被覆層の膜厚は例えば数十μ
ｍ（３０μｍ程度）に設定されているため、ラップ部が
露出する前に摩耗の進行を止めるには、旋回スクロール
の旋回半径の変化量を数十μｍで停止させる必要があ
る。このため、ストッパを構成するピンとピン穴の位
置、ピンの外径寸法、ピン穴の内径寸法をそれぞれ高い
精度をもって加工しなくてはならないから、加工作業に
多大な労力と時間を要するという問題がある。

【０００９】特に、ピンとピン穴との位置合わせ精度は
低下し易い傾向があると共に、駆動軸、固定スクロー
ル、旋回スクロール等を組付けるときの累積公差が生じ
るから、旋回スクロールの旋回半径の変化量が数十μｍ
となるようにストッパを機能させるのは非常に困難であ
るという問題がある。

【００１０】これらのことにより、ストッパによって旋
回スクロールの旋回半径の変化量を規制するときに遅れ
が生じる虞れがあり、この場合には表面被覆層が摩耗し
てラップ部が露出してしまい、各ラップ部間にかじり等
が生じてしまうという問題がある。

【００１１】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明の目的は、旋回スクロールの旋回
半径の変化量を所望の位置で確実に規制でき、圧縮性
能、寿命等を向上できるようにしたスクロール式流体機
械を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明は、ケーシングと、該ケーシングに一体
的に設けられ、鏡板に渦巻き状のラップ部が立設された
固定スクロールと、基端側が前記ケーシングに回転可能
に支持され先端側がクランク部となって前記ケーシング
内に伸長した駆動軸と、鏡板の背面側が前記クランク部
によって旋回可能に支持されると共に、鏡板の表面側に
前記固定スクロールのラップ部と重なり合って複数の圧
縮室を画成する渦巻き状のラップ部が立設された旋回ス
クロールとからなるスクロール式流体機械に適用され
る。

【００１３】そして、請求項１の発明が採用する構成の
特徴は、駆動軸のクランク部を、駆動軸に偏心して設け
られた偏心軸部と、該偏心軸部に外装され内径寸法が該
偏心軸部の外径寸法よりも僅かに大きい筒体と、該筒体
と前記偏心軸部との間に設けられ軸方向に延びるピン穴
と、該ピン穴に挿入され前記筒体を揺動可能に支持する
ピンとによって構成したことにある。

【００１４】このように構成したことにより、旋回スク
ロールが旋回駆動したときには、筒体がピンを支点とし
て揺動することによって旋回スクロールを位置ずれさ
せ、旋回半径を変化させることができる。そして、筒体
の内周面が偏心軸部の外周面に接触することによって旋
回半径が固定されるから、筒体と偏心軸部との間に形成
した僅かな隙間によって旋回半径の変化量を規制するこ
とができる。

【００１５】また、請求項２の発明は、筒体の内径寸法
と偏心軸部の外径寸法との差を、前記筒体と偏心軸部と
を同心に位置させたときに固定スクロールのラップ部と
旋回スクロールのラップ部との間に形成される隙間のほ
ぼ２倍の値に設定したことにある。

【００１６】これにより、筒体が揺動したときには、旋
回半径を固定スクロールのラップ部と旋回スクロールの
ラップ部との間の隙間のほぼ２倍の範囲内で変化させる
ことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
スクロール式流体機械として無給油式のスクロール式空
気圧縮機を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明す
る。

【００１８】まず、図１ないし図７は本発明の第１の実
施の形態を示し、１はスクロール式空気圧縮機の外殻を
なすケーシングで、該ケーシング１は、略円筒状に形成
された筒部１Ａと、該筒部１Ａの軸方向中間部を閉塞す
るように設けられた隔壁１Ｂと、前記筒部１Ａの基端側
に設けられ筒部１Ａと共に後述の電動モータ３を収容す
る蓋部１Ｃと、筒部１Ａの軸方向中間部に隔壁１Ｂに連
続し設けられた略環状のスラスト受部１Ｄと、筒部１Ａ
の先端側に設けられ径方向外向きに突出したフランジ部
１Ｅとによって大略構成されている。

【００１９】２はケーシング１の先端側に取付けられた
固定スクロールで、該固定スクロール２は、例えばアル
ミニウム系材料、鉄系材料等の硬質な材料によって形成
されている。また、固定スクロール２は、略円板状に形
成され、中心が後述する駆動軸４の軸線Ｏ1−Ｏ1（平面
上では軸心Ｏ1という）と一致するように配設された鏡
板２Ａと、該鏡板２Ａの外縁側からケーシング１に向け
軸方向に延びた筒部２Ｂと、該筒部２Ｂの外周側から径
方向外側に突出し、ケーシング１のフランジ部１Ｅと衝
合するフランジ部２Ｃと、筒部２Ｂの内側で前記鏡板２
Ａの表面側に軸方向に立設された渦巻状のラップ部２Ｄ
とによって構成されている。

【００２０】３はケーシング１内に設けられた電動モー
タで、該電動モータ３は、筒部１Ａと蓋部１Ｃとの間に
設けられたステータ３Ａと、該ステータ３Ａ内で回転す
るロータ３Ｂとを備えている。

【００２１】４はケーシング１と電動モータ３の中心を
軸方向に伸長して設けられた駆動軸で、該駆動軸４は、
隔壁１Ｂの軸受５と蓋部１Ｃの軸受６とによって軸線Ｏ
1−Ｏ1を中心にして回転可能に支持されている。また、
駆動軸４の先端側は、後述のクランク部１２を構成する
偏心軸部４Ａをなし、該偏心軸部４Ａは、図２ないし図
５に示すように軸線Ｏ2−Ｏ2（平面上では軸心Ｏ2とい
う）に沿って延びと共に、該偏心軸部４Ａは軸線Ｏ1−
Ｏ1に対して寸法αだけ偏心している。また、偏心軸部
４Ａは、後述する筒体１３および旋回軸受１４を介して
旋回スクロール７を支持している。そして、駆動軸４
は、その軸方向中間部分が電動モータ３のロータ３Ｂに
一体的に固着され、該ロータ３Ｂと一緒に回転する。

【００２２】さらに、駆動軸４の先端側には、軸線Ｏ1
−Ｏ1を挟んで偏心軸部４Ａと反対側に向けて略半円形
状に突出した補助ウエイト４Ｂが設けられている。そし
て、補助ウエイト４Ｂは、筒体１３に取付けられるバラ
ンスウエイト１５と共に、駆動軸４の回転バランスをと
るものである。

【００２３】７は図１に示すように固定スクロール２と
対向してケーシング１内に旋回可能に設けられた旋回ス
クロールで、該旋回スクロール７は、例えばアルミニウ
ム系材料、鉄系材料等の硬質な材料によって形成されて
いる。また、旋回スクロール７は、円板状に形成された
鏡板７Ａと、該鏡板７Ａの表面側に軸方向に立設された
渦巻状のラップ部７Ｂとによって大略構成されている。
また、旋回スクロール７の背面側中央にはボス部７Ｃが
突設されている。

【００２４】そして、旋回スクロール７は、固定スクロ
ール２のラップ部２Ｄに対し、例えば１８０度だけずら
して重なり合うように配設され、両者のラップ部７Ｂ，
２Ｄ間には複数の圧縮室８，８，…が画成される。

【００２５】９は固定スクロール２のラップ部２Ｄの周
面に形成された表面被覆層、１０は旋回スクロール７の
ラップ部７Ｂの周面に形成された表面被覆層をそれぞれ
示し（図６および図７参照）、該表面被覆層９，１０は
アルミニウム系材料、鉄系材料によって形成されたラッ
プ部２Ｄ，７Ｂよりも軟質な材料、例えば二流化モリブ
デン、ふっ素系樹脂、りん酸皮膜等の軟質材料によって
形成されている。また、表面被覆層９，１０は、その膜
厚寸法が例えば３０μｍ程度に設定されている。

【００２６】ここで、表面被覆層９，１０は、固定スク
ロール２のラップ部２Ｄに対し円滑に接して該ラップ部
２Ｄとの間の摩擦抵抗を低減すると共に、各ラップ部２
Ｄ，７Ｂ間の気密性を高めるものである。

【００２７】１１は旋回スクロール７の自転を防止する
自転防止機構をなす可動プレートで、該可動プレート１
１は、固定スクロール２と旋回スクロール７との間で互
いに直交する２軸方向に摺動可能にガイドされている。
これにより、可動プレート１１は、旋回スクロール７の
自転を防止し、該旋回スクロール７に旋回運動を与える
ようになっており、所謂オルダム継手を構成している。

【００２８】１２は駆動軸４の先端側に設けられたクラ
ンク部で、該クランク部１２は、偏心軸部４Ａ、筒体１
３、ピン穴１６、ピン１７によって構成されている。

【００２９】１３は駆動軸４の偏心軸部４Ａに外装され
た筒体で、該筒体１３は、図２ないし図５に示すように
軸線Ｏ3−Ｏ3（平面上では軸心Ｏ3という）を中心軸と
した円筒状に形成されている。また、筒体１３は、その
内径寸法が偏心軸部４Ａの外径寸法よりも大きく形成さ
れ、該筒体１３の内周面と偏心軸部４Ａの外周面との間
には隙間δ1が形成されている。このため、筒体１３の
内径寸法は、偏心軸部４Ａの外径寸法（直径寸法）より
も隙間δ1のほぼ２倍の値に設定されている。

【００３０】さらに、筒体１３の内径寸法と偏心軸部４
Ａの外径寸法との差は、筒体１３と偏心軸部４Ａとを同
心に位置させたときに固定スクロール２のラップ部２Ｄ
と旋回スクロール７のラップ部７Ｂとの間に形成される
隙間δ2（図６参照）のほぼ２倍の値に設定している。
このため、筒体１３と偏心軸部４Ａとの間の隙間δ1
は、ラップ部２Ｄ，７Ｂ間の隙間δ2とほぼ等しい値に
設定されている。そして、筒体１３は、旋回軸受１４を
介して旋回スクロール７のボス部７Ｃに挿入されてい
る。

【００３１】また、筒体１３には補助ウエイト４Ｂと同
方向に向けて略扇状に突出したバランスウエイト１５が
形成されている。そして、バランスウエイト１５は、補
助ウエイト４Ｂと共に、駆動軸４の回転バランスをとる
ものである。

【００３２】１６は偏心軸部４Ａと筒体１３との間に形
成されたピン穴で、該ピン穴１６は、偏心軸部４Ａの外
周面に設けられた半円弧溝１６Ａと筒体１３の内周面に
設けられた半円弧溝１６Ｂとを相互に対向させることに
よって形成されている。そして、ピン穴１６は、例えば
偏心軸部４Ａの進行方向の先端側に配置されると共に、
軸方向に向けて伸長している。

【００３３】１７はピン穴１６に挿入された円柱形状の
ピンで、該ピン１７は、偏心軸部４Ａの半円弧溝１６Ａ
と筒体１３の半円弧溝１６Ｂとに摺接し、筒体１３を揺
動可能に支持している。

【００３４】ここで、筒体１３は、その軸線Ｏ3−Ｏ3が
駆動軸４の軸線Ｏ1−Ｏ1に対して寸法εだけ偏心した位
置に配設されている。なお、この偏心寸法εは、筒体１
３の揺動位置によって変化する値である。

【００３５】そして、筒体１３は当該スクロール式空気
圧縮機の運転時に駆動軸４と一体となって回転すること
により、旋回スクロール７を寸法εの旋回半径をもって
旋回運動させるものである。さらに、筒体１３は、圧縮
室８内の圧力と駆動軸４の回転による遠心力との合力を
受けることにより、ピン１７を支点として揺動し、旋回
スクロール７のラップ部７Ｂを固定スクロール２のラッ
プ部２Ｄに押付ける。

【００３６】１８，１８，…は旋回スクロール７の鏡板
７Ａ背面とスラスト受部１Ｄとの間に設けられたスラス
ト荷重支持機構で、該スラスト荷重支持機構は鏡板７Ａ
背面とスラスト受部１Ｄとの間に転動可能に設けられた
球体等によって構成されている。そして、スラスト荷重
支持機構１８は、圧縮室８内の空気圧によって旋回スク
ロール７に加わるスラスト力を受承するものである。

【００３７】本実施の形態によるスクロール式空気圧縮
機は上述の如き構成を有するもので、次に、その作動に
ついて説明する。

【００３８】まず、電動モータ３により駆動軸４を矢示
Ｒ方向（図４参照）に回転させると、可動プレート１１
等によって旋回スクロール７の自転が防止され、該旋回
スクロール７は駆動軸４を中心として寸法εの旋回半径
をもった旋回運動を行う。そして、少なくとも通常の運
転時には旋回スクロール７の旋回運動によって、固定ス
クロール２のラップ部２Ｄと旋回スクロール７のラップ
部７Ｂとの間に画成された圧縮室８，８，…が連続的に
縮小する。これにより、固定スクロール２の吸込口１９
から吸込んだ外気を該各圧縮室８で順次圧縮しつつ、こ
の圧縮空気を固定スクロール２の吐出口２０から外部の
空気タンク等（図示せず）に貯留させる。

【００３９】ここで、駆動軸４の偏心軸部４Ａには筒体
１３が外装されているから、筒体１３は駆動軸４の回転
に追従して矢示Ｒ方向に移動する。このとき、筒体１３
の軸心Ｏ3は駆動軸４の軸心Ｏ1を中心として回転するか
ら、筒体１３には図３に示す如く、軸心Ｏ1を中心とし
て径方向外向きに遠心力Ｆcが作用する。

【００４０】また、旋回スクロール７は固定スクロール
２に対して旋回運動することにより、各圧縮室８を連続
的に圧縮させているから、旋回軸受１４を介して旋回ス
クロール７を回転駆動する筒体１３には、各圧縮室８内
で発生する圧縮ガスによるガス圧Ｆgが、旋回スクロー
ル７の旋回運動を阻止する方向に作用する。そして、こ
のガス圧Ｆgは図３に示す如く、遠心力Ｆcに対して直角
方向に作用するものの、本実施の形態ではピン１７が偏
心軸部４Ａの進行方向の先端側に配設されているから、
ガス圧Ｆgはピン１７に作用し、筒体１３には作用しな
い。

【００４１】この結果、筒体１３には遠心力Ｆcが図５
に示す如く上方向に作用し、この遠心力Ｆcは筒体１３
をピン１７を中心として揺動させるように、筒体１３に
対して回転力Ｆを与える。

【００４２】即ち、旋回スクロール７等を組み付けた状
態では、図４に示すように軸心Ｏ2と軸心Ｏ3とが略同心
位置に配置され、図６に示す如く凹凸形状をなした各表
面被覆層９，１０が僅かな隙間δ2を介して対向する。
そして、この状態で駆動軸４を矢示Ｒ方向に回転駆動さ
せることにより、筒体１３には遠心力Ｆcが作用して筒
体１３がピン１７を中心として時計回りに回転移動しよ
うとする。

【００４３】これによって運転の初期段階では、筒体１
３の軸線Ｏ3と駆動軸４の軸線Ｏ1との間の寸法εが次第
に大きくなり、旋回スクロール７のラップ部７Ｂと固定
スクロール２のラップ部２Ｄとの間の隙間δ2が次第に
小さくなるように、各ラップ部２Ｄ，７Ｂに形成された
表面被覆層９，１０を、ラップ部２Ｄに対するラップ部
７Ｂの旋回運動に伴って、互いに擦り合せて積極的に摩
耗させることができる。

【００４４】この結果、凹凸状をなした各表面被覆層
９，１０の凹凸部は、旋回スクロール７の旋回半径が大
きくなると共に次第に削取られ（摩耗され）、表面被覆
層９，１０の表面を図７に示す如く凹凸のない滑らかな
湾曲面として形成することができ、該表面皮膜層９，１
０間の隙間を限りなく小さくできると共に、各圧縮室８
内の密閉度を確実に向上させることができる。

【００４５】さらに、筒体１３の内径寸法を偏心軸部４
Ａの外径寸法よりも僅かに大きく形成したから、旋回ス
クロール７の旋回半径可変量を各表面被覆層９，１０の
厚さ寸法よりも小さい値に設定することができ、これに
よって表面被覆層９，１０が過剰に摩耗して、各ラップ
部２Ｄ，７Ｂ両側面の部位が各ラップ部２Ｄ，７Ｂの表
面から露出してしまうのを確実に防止することができ
る。

【００４６】かくして、本実施の形態によれば、偏心軸
部４Ａ、筒体１３がいずれも円形加工によって形成する
ことができるから、これらの加工精度を高めることがで
き、偏心軸部４Ａと筒体１３との間の隙間δ1を高い精
度をもって形成することができる。そして、筒体１３の
内周面が偏心軸部４Ａの外周面に接触することによって
旋回スクロール７の旋回半径可変量を規制するから、旋
回半径可変量を精度よく微小量に設定することができ
る。このため、例えば無潤滑のスクロール式空気圧縮機
においてラップ部２Ｄ，７Ｂを径方向に接触させて高性
能化を図る場合であっても、表面被覆層９，１０の磨耗
の進行を許容範囲で止めることができ、耐久性を向上
し、寿命を延ばすことができる。

【００４７】また、耐磨耗性コーティングとしての表面
被覆層９，１０の磨耗の進行を許容範囲で確実に止める
ことができるから、表面被覆層９，１０を低コストの材
料に切り換えることができ、コスト低減を図ることがで
きる。

【００４８】さらに、ピン穴１６の位置決め精度は偏心
軸部４Ａ、筒体１３の加工精度に比べて劣化する傾向が
あるものの、ピン穴１６に多少位置ずれが生じても旋回
半径の可変動作や可変量に大きな影響を及ぼすことはな
い。このため、加工を容易にすることができ、生産性を
向上できると共に、製造コストを低減することができ
る。

【００４９】また、本実施の形態では、偏心軸部４Ａに
揺動可能な筒体１３を取付けることによって旋回半径を
変化可能にしているから、従来技術のように駆動軸と旋
回スクロールとの間に可変クランクを取り付ける場合に
比べて、構成を簡略化することができると共に、旋回半
径可変動作における摩擦力を低減することができ、動作
を円滑化して挙動を安定させることができる。

【００５０】さらに、筒体１３の内径寸法と偏心軸部４
Ａの外径寸法との差は、筒体１３と偏心軸部４Ａとを同
心に位置させたときに固定スクロール２のラップ部２Ｄ
と旋回スクロール７のラップ部７Ｂとの間に形成される
隙間δ2のほぼ２倍の値に設定したから、筒体１３が揺
動したときには、旋回半径を固定スクロール２のラップ
部２Ｄと旋回スクロール７のラップ部７Ｂとの間の隙間
δ2のほぼ２倍の範囲内で変化させることができ、表面
被覆層９，１０の過剰な磨耗を確実に防止することがで
きる。

【００５１】次に、図８は本発明の第２の実施の形態を
示すに、本実施の形態の特徴は、ピン穴をクランクの進
行方向先端よりも外径側に位置ずれして設けたことにあ
る。なお、本実施の形態では、前述した第１の実施の形
態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省
略するものとする。

【００５２】２１は本実施の形態による駆動軸で、軸心
Ｏ1を中心にして回転可能に支持されている。また、駆
動軸２１には、軸心Ｏ2に沿って延びる偏心軸部２１Ａ
が形成されている。なお、駆動軸２１には、第１の実施
の形態による補助ウエイト４Ｂが形成されておらず、省
かれた構成となっている。

【００５３】２２は駆動軸２１の先端側に設けられたク
ランク部で、該クランク部２２は、偏心軸部２１Ａ、筒
体２３、ピン穴２５、ピン２６によって構成されてい
る。

【００５４】２３は駆動軸２１の偏心軸部２１Ａに外装
された筒体で、該筒体２３は、第１の実施の形態による
筒体１３と同様に軸心Ｏ3を中心とした円筒状に形成さ
れている。また、筒体２３は、その内径寸法が偏心軸部
２１Ａの外径寸法よりも大きく形成され、該筒体１３の
内周面と偏心軸部２１Ａの外周面との間には微小な隙間
が形成されている。さらに、筒体２３には略扇状に突出
した大型のバランスウエイト２４が形成され、該バラン
スウエイト２４は、単体で駆動軸２１全体の回転バラン
スをとるものである。

【００５５】２５は偏心軸部２１Ａと筒体２３との間に
形成されたピン穴で、該ピン穴２５は、偏心軸部２１Ａ
の外周面に設けられた半円弧溝２５Ａと筒体２３の内周
面に設けられた半円弧溝２５Ｂとを相互に対向させるこ
とによって形成されている。そして、ピン穴２５は、偏
心軸部２１Ａの進行方向先端よりも外径側（軸心Ｏ2
側）に位置ずれして配置されると共に、軸方向に向けて
伸長している。

【００５６】２６はピン穴２５に挿入された円柱形状の
ピンで、該ピン２６は、偏心軸部２１Ａの半円弧溝２５
Ａと筒体２３の半円弧溝２５Ｂとに摺接し、筒体２３を
揺動可能に支持している。

【００５７】かくして、本実施の形態でも前記第１の実
施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。し
かし、本実施の形態では、ピン穴２５を進行方向先端よ
りも外径側に位置ずれして配置したから、筒体２３には
遠心力Ｆcとガス圧Ｆgとの合力Ｆ（回転力）が作用す
る。この結果、筒体２３には合力Ｆによって時計回りに
回転させる力が作用するから、筒体２３は旋回半径が大
きくなる方向に押動される。これにより、バランスウエ
イト２４によって遠心力Ｆcが不足する分をガス圧Ｆgに
よって補うことができるから、駆動軸２１から補助ウエ
イトを省くことができ、構成を簡略化し、生産性を高め
ることができる。

【００５８】次に、図９は本発明の第３の実施の形態を
示すに、本実施の形態の特徴は、ピン穴をクランクの進
行方向先端よりも内径側に位置ずれして設けたことにあ
る。なお、本実施の形態では、前述した第１の実施の形
態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省
略するものとする。

【００５９】３１は本実施の形態による駆動軸で、軸心
Ｏ1を中心にして回転可能に支持されている。また、駆
動軸３１には、軸心Ｏ2に沿って延びる偏心軸部３１Ａ
が形成されている。さらに、駆動軸３１には、半円形状
をなす大型のバランスウエイト３１Ｂが突出して形成さ
れ、該バランスウエイト３１Ｂによって駆動軸３１全体
の回転バランスをとるものである。

【００６０】３２は駆動軸３１の先端側に設けられたク
ランク部で、該クランク部３２は、偏心軸部３１Ａ、筒
体３３、ピン穴３４、ピン３５によって構成されてい
る。

【００６１】３３は駆動軸３１の偏心軸部３１Ａに外装
された筒体で、該筒体３３は、第１の実施の形態による
筒体１３と同様に軸心Ｏ3を中心とした円筒状に形成さ
れている。また、筒体３３は、その内径寸法が偏心軸部
３１Ａの外径寸法よりも大きく形成され、該筒体３３の
内周面と偏心軸部３１Ａの外周面との間には微小な隙間
が形成されている。なお、筒体３３には第１の実施の形
態によるバランスウエイト１５は形成されておらず、省
かれた構成となっている。

【００６２】３４は偏心軸部３１Ａと筒体３３との間に
形成されたピン穴で、該ピン穴３４は、偏心軸部３１Ａ
の外周面に設けられた半円弧溝３４Ａと筒体３３の内周
面に設けられた半円弧溝３４Ｂとを相互に対向させるこ
とによって形成されている。そして、ピン穴３４は、偏
心軸部３１Ａの進行方向先端よりも内径側（軸心Ｏ1
側）に位置ずれして配置されると共に、軸方向に向けて
伸長している。

【００６３】３５はピン穴３４に挿入された円柱形状の
ピンで、該ピン３５は、偏心軸部３１Ａの半円弧溝３４
Ａと筒体３３の半円弧溝３４Ｂとに摺接し、筒体３３を
揺動可能に支持している。

【００６４】かくして、本実施の形態でも前記第１の実
施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。し
かし、本実施の形態では、ピン穴３４を進行方向先端よ
りも内径側に位置ずれして配置したから、筒体３３には
遠心力Ｆcとガス圧Ｆgとの合力Ｆ（回転力）が作用す
る。この結果、筒体３３には合力Ｆによって反時計回り
に回転させる力が作用するから、筒体３３は旋回半径が
小さくなる方向に押動される。これにより、筒体３３に
遠心力Ｆcが過剰に作用する分をガス圧Ｆgによって相殺
することができるから、筒体３３からバランスウエイト
を省くことができ、構成を簡略化し、生産性を高めるこ
とができる。

【００６５】なお、前記各実施の形態では、スクロール
式流体機械としてスクロール式空気圧縮機を例に挙げて
説明したが、本発明はこれに限らず、例えば真空ポン
プ、冷媒圧縮機等にも広く適用することができる。

【００６６】

【発明の効果】以上詳述した通り、請求項１の発明によ
れば、駆動軸のクランク部を、偏心軸部と、偏心軸部に
外装した筒体と、該筒体と偏心軸部との間に設けたピン
穴と、該ピン穴に挿入し前記筒体を揺動可能に支持する
ピンとによって構成したから、筒体を揺動させることに
よって旋回半径を変化させることができると共に、筒体
の内周面が偏心軸部の外周面に接触することによって旋
回半径の変化量を規制することができる。そして、筒体
と偏心軸部は加工精度の高い円形加工によって形成され
るから、筒体と偏心軸部との間の隙間を微小量に設定す
ることができ、ラップの磨耗の進行を確実に許容範囲に
止め、信頼性、耐久性を向上させることができる。

【００６７】また、ピン穴にピンを挿入して筒体を揺動
可能に支持するから、ピン穴に多少位置ずれが生じても
旋回半径の可変動作や可変量に大きな影響を及ぼすこと
はない。このため、加工を容易にすることができ、生産
性を向上できると共に、製造コストを低減することがで
きる。

【００６８】また、請求項２の発明は、筒体の内径寸法
と偏心軸部の外径寸法との差は、前記筒体と偏心軸部と
を同心に位置させたときに前記固定スクロールのラップ
部と前記旋回スクロールのラップ部との間に形成される
隙間のほぼ２倍の値に設定したから、筒体が揺動したと
きには、旋回半径を固定スクロールのラップ部と旋回ス
クロールのラップ部との間の隙間のほぼ２倍の範囲内で
変化させることができ、ラップ部の過剰な磨耗を確実に
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態によるスクロール式
空気圧縮機を示す縦断面図である。

【図２】図１中の駆動軸等を筒体を破断にして示す正面
図である。

【図３】駆動軸、筒体等を図２中の矢示III−III方向か
らみた一部破断の平面図である。

【図４】駆動軸、筒体等を図２中の矢示IV−IV方向から
みた左側面図である。

【図５】筒体が遠心力によって揺動した状態を示す図４
と同様位置からみた左側面図である。

【図６】運転の初期段階における固定スクロールのラッ
プ部、旋回スクロールのラップ部、表面被覆層を拡大し
て示す図１中の矢示VI−VI方向からみた断面図である。

【図７】圧縮運転によって表面被覆層が摩耗した状態を
示す図６と同様位置からみた断面図である。

【図８】第２の実施の形態による駆動軸、筒体等を示す
図４と同様位置からみた左側面図である。

【図９】第３の実施の形態による駆動軸、筒体等を示す
図４と同様位置からみた左側面図である。

【符号の説明】

１ケーシング２固定スクロール２Ａ，７Ａ鏡板２Ｄ，７Ｂラップ部４，２１，３１駆動軸４Ａ，２１Ａ，３１Ａ偏心軸部７旋回スクロール８圧縮室１２，２２，３２クランク部１３，２３，３３筒体１６，２５，３４ピン穴１７，２６，３５ピン δ1，δ2 隙間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケーシングと、該ケーシングに一体的に
設けられ、鏡板に渦巻き状のラップ部が立設された固定
スクロールと、基端側が前記ケーシングに回転可能に支
持され先端側がクランク部となって前記ケーシング内に
伸長した駆動軸と、鏡板の背面側が前記クランク部によ
って旋回可能に支持されると共に、鏡板の表面側に前記
固定スクロールのラップ部と重なり合って複数の圧縮室
を画成する渦巻き状のラップ部が立設された旋回スクロ
ールとからなるスクロール式流体機械において、前記駆動軸のクランク部は、前記駆動軸に偏心して設け
られた偏心軸部と、該偏心軸部に外装され内径寸法が該
偏心軸部の外径寸法よりも僅かに大きい筒体と、該筒体
と前記偏心軸部との間に設けられ軸方向に延びるピン穴
と、該ピン穴に挿入され前記筒体を揺動可能に支持する
ピンとによって構成したことを特徴とするスクロール式
流体機械。
【請求項２】前記筒体の内径寸法と偏心軸部の外径寸
法との差は、前記筒体と偏心軸部とを同心に位置させた
ときに前記固定スクロールのラップ部と前記旋回スクロ
ールのラップ部との間に形成される隙間のほぼ２倍の値
に設定してなる請求項１に記載のスクロール式流体機
械。