JP2006161558A - スクロール流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 スクロール流体機械において、旋回スクロールにおける筒状ベアリングケースを、ベアリングとともに旋回スクロールから簡単かつ容易に着脱して、別のものと交換しうるようにする。
【解決手段】 駆動軸１２と一体をなす偏心軸部１３に、ベアリング１４を介して枢支した旋回端板８上に旋回ラップ９を立設してなる旋回スクロール７における旋回ラップ９と、固定端板４上に固定ラップ５を立設してなる固定スクロール１における固定ラップ５とを噛み合わせることにより、旋回ラップ９と固定ラップ５の間に密閉室を形成し、かつ旋回スクロール７の自転運動を防止するための自転防止機構１６を配設してなるスクロール流体機械において、駆動軸１２と一体をなす偏心軸部１３を枢支するベアリング１４を保持する筒状ベアリングケース１５を、旋回スクロール７もしくはそれと一体をなすベアリングプレート１１の後面に、着脱可能として装着する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スクロール圧縮機、スクロール真空ポンプ、スクロール膨張機、スクロール送風機等のスクロール流体機械に関する。

上記のようなスクロール流体機械は、通常、駆動軸の偏心軸部に、ベアリングを介して枢支した旋回端板上に旋回ラップを立設してなる旋回スクロールにおける旋回ラップと、固定端板上に固定ラップを立設してなる固定スクロールにおける固定ラップとを噛み合わせることにより、旋回ラップと固定ラップの間に密閉室を形成し、かつ旋回スクロールの自転運動を防止するための自転防止機構を配設して構成されている。

しかして、駆動軸の偏心軸部と自転防止機構をもって旋回スクロールを偏心的に旋回させ、その旋回方向に応じて、前記密閉室の容積を、求心方向に漸次減少させるか、逆に遠心方向に漸次増大させることにより、外周部が吸引した流体を、圧縮させつつ中心部へ導くか、あるいは中心部から吸引した流体を、減圧して、外周部から吐出させるようになっている。

図３は、本発明が適用されるスクロール流体機械の一例としての公知のスクロール圧縮機の例を示す。

図３に示すスクロール圧縮機の基本的な構造は、従来のものと同様であるので、簡単に説明する。なお図３において、左方を前、右方を後とする。

前部、すなわち図３の左端部に位置する固定スクロール(１)は、外周部適所に吸入口(２)を有し、かつ中心部に吐出口(３)を有する円形の固定端板(４)の後面に、渦巻状の固定ラップ(５)を立設し、同じく前面に、水平方向を向く緩い波状の等高の冷却フィン(６)を、ほぼ等間隔をもって立設して形成されている。

固定スクロール(１)の後側に対向して配置されている旋回スクロール(７)は、円形の旋回端板(８)の前面、すなわち固定スクロール(１)と対向する面に、渦巻状の旋回ラップ(９)を立設し、かつ同じく後面に、水平方向を向く多数の波状の等高の冷却フィン(10)を、ほぼ等間隔をもって立設して形成されている。

旋回スクロール(７)の後面には、ベアリングプレート(11)が重合されている。ベアリングプレート(11)の後面の中心部には、駆動軸(12)の偏心軸部(13)を枢支するローラーベアリングまたはボールベアリング等のベアリング(14)が固嵌された筒状ベアリングケース(15)が突設され、同じく外周部の３か所には、例えば公知のクランクピン型式の自転防止機構(16)を組み込んで、旋回スクロール(７)が、それが収容されているハウジング(17)内で、駆動軸(12)まわりに、偏心的に旋回しうるようにしてある。

固定スクロール(１)の前面には、カバープレート(18)が当接され、適宜の締付けねじ(19)で、締付け固定されている。

旋回スクロール(７)と、その後面に重合されたベアリングプレート(11)とは、締付けねじ(20)で締付けて一体化されている。

固定スクロール(１)の後面板(21)は、ハウジング(17)の前面に重合され、両者は、ボルト(22)とナット(23)により締着されている。

前記固定ラップ(５)および旋回ラップ(９)の先端面には、それぞれ嵌溝(5a)(9a)が形成され、各嵌溝(5a)(9a)内には、それぞれ、対向する旋回スクロール(７)の旋回端板(８)、および固定スクロール(１)の固定端板(４)に摺接するシール部材(Ｓ)が嵌設されている。
旋回ラップ(９)の構成も同様である。

前記固定スクロール(１)、旋回スクロール(７)、ベアリングプレート(11)、ハウジング(17)およびカバープレート(18)は、通常、アルミニウム合金をダイカストして製造されている。

なお、ベアリングプレート(11)を省略し、筒状ベアリングケース(15)を、旋回スクロール(７)の旋回端板(８)の後面より直接突設させたものもある。

従って本明細書においては、ベアリングプレート(11)とは旋回端板(８)を含み、また旋回端板(８)とは、ベアリングプレート(11)を含むものとする。

前記筒状ベアリングケース(15)は、通常、アルミダイキャスト等により、ベアリングプレート(11)もしくは旋回端板(８)と一体に形成されるか、ベアリングプレート(11)もしくは旋回端板(８)の後面中心に環溝を設け、この環溝内に、別途製作した筒状ベアリングケースを、打込み嵌合して固定されている。

しかし、筒状ベアリングケース(15)をベアリングプレート(11)等と一体的に形成したものにおいては、次のような問題がある。
(ａ)運転に伴い。ベアリング(14)が取付けられている旋回端板(８)の中心部や筒状ベアリングケース(15)は高温となり、これらが変形もしくは膨張するとともに、ベアリング(14)は高熱による悪影響を受ける。
そのため、ベアリング(14)の嵌合部やベアリング(14)自体にがたやひずみが生じたりして、ベアリング(14)の寿命は短かくなる。
しかし、ベアリング(14)は筒状ベアリングケース(15)内に固嵌されているため、ベアリング(14)のみを簡単に抜き外して交換することはできず、旋回スクロール(７)全体を交換しなければならなくなる。

(ｂ)スクロール流体機械の使用環境等により、ベアリング(14)のグリスが劣化することが予想される場合でも、簡単にグリスのみを抜き取って、新しいもの、または特性を異にするものと交換することはできない。そのため、あらかじめ所定のグリスが封入されているベアリングと交換することが必要となるが、ベアリング(14)は筒状ベアリングケース(15)内に打ち込み固嵌されているため、ベアリング(14)のみを交換することは、不可能もしくは至難である。従って、予め所要のベアリングを取付けて別途用意してある旋回スクロールと交換しなければならず、不経済である。

(ｃ)対象とする流体の種類や密度、スクロール流体機械の駆動力、あるいは旋回スクロールの回転速度の変化等に伴い、ベアリングを、寸法や型式の異なるものと交換したい場合が生ずるが、筒状ベアリングケースのみを交換することは不可能であるので、そのような場合には、旋回スクロール全体を交換しなければならないこととなる。

(ｄ)ベアリングプレートの後面に設けた環溝内に筒状ベアリングケースを打込み圧入したものにおいては、万一筒状ベアリングケースを斜めに打ち込んだりして、使用不能となった場合、筒状ベアリングケースのみを抜き外して交換することはできないので、ベアリングプレート全体を廃棄交換しなければならないこととなる。

上記した従来のスクロール流体機械における問題点に鑑み、本発明は、旋回スクロールにおける筒状ベアリングケースを簡単に着脱可能とすることにより、ベアリングが劣化したり、損耗したりした場合、あるいはベアリングを異なる寸法や規格のものと交換したい場合、さらには、筒状ベアリングケースが変形したり、筒状ベアリングケースとベアリングとの嵌合度が不良となった場合等において、筒状ベアリングケースを、ベアリングとともに旋回スクロールから簡単かつ容易に着脱して、別のものと交換しうるようにしたもので、その具体的手段は次のとおりである。

(１)駆動軸と一体をなす偏心軸部に、ベアリングを介して枢支した旋回端板上に旋回ラップを立設してなる旋回スクロールにおける旋回ラップと、固定端板上に固定ラップを立設してなる固定スクロールにおける固定ラップとを噛み合わせることにより、旋回ラップと固定ラップの間に密閉室を形成し、かつ旋回スクロールの自転運動を防止するための自転防止機構を配設してなるスクロール流体機械において、前記駆動軸と一体をなす軸心軸部を枢支するベアリングを保持する筒状ベアリングケースを、旋回スクロールもしくはそれと一体をなすベアリングプレートの後面に、着脱可能として装着する。

(２)上記(１)項において、筒状ベアリングケースを、それよりも大径の取付板に後方へ向けて突設させ、この取付板を、旋回スクロールの旋回端板もしくはそれと一体をなすベアリングプレートの後面に、着脱可能として装着する。

(３)上記(２)項において、取付板の前面適所に設けた位置決め用突栓を、旋回端板もしくはそれと一体をなすベアリングプレートに設けた受孔に嵌合することにより、取付板の取付位置を正しく保つようにする。

(４)上記(３)項において、位置決め用突栓を、取付板の中心より前方へ突出させる。

(５)上記(４)項において、位置決め用突栓を、駆動軸と一体をなす偏心軸部の中心より前方へ突出させ、この位置決め用突栓を、取付板の中心に設けた透孔へ挿入することにより、取付板の中心より前方へ突出させる。

(６)上記(３)〜(５)項のいずれかにおいて、取付板における位置決め用突栓から離隔する位置に回転阻止孔を設け、この回転阻止孔に後方より挿入した締付ねじを、旋回端板もしくはベアリングプレートに螺合締着する。

(７)上記(１)〜(６)項のいずれかにおいて、筒状ベアリングケースおよびそれと一体をなす取付板を、それが取付けられる旋回スクロールの旋回端板もしくはそれと一体をなすベアリングプレートに比して、放熱性のすぐれたものとする。

(８)上記(１)〜(７)項のいずれかにおいて、筒状ベアリングケースおよびそれと一体をなす取付板を、それが取付けられる旋回スクロールの旋回端板もしくはそれと一体をなすベアリングプレートに比して、熱変形または熱膨張率の小さい材料からなるものとする。

(９)上記(１)〜(８)項のいずれかにおいて、筒状ベアリングケースおよびそれと一体をなす取付板を、それが取付けられる旋回スクロールの旋回端板もしくはそれと一体をなすベアリングプレートに比して、機械的強度の大きいか、または機械的変形の小さな材料からなるものとする。

請求項１に係る発明：−ベアリングやその周辺の部材が使用に適しない状態となった場合、またはベアリングにおけるグリスを交換したい場合等、ベアリングを、筒状ベアリングケースとともに旋回スクロールまたはベアリングプレートから取外して、簡単に交換することができる。

請求項２に係る発明：−取付板により、筒状ベアリングケースを、旋回スクロールまたはベアリングプレートの後面に、簡単に着脱することができる。

請求項３に係る発明：−取付板の取付位置を、自動的に正確に定めることができる。

請求項４に係る発明：−取付板を、旋回スクロールまたはベアリングプレートに、容易に同心的に取付けることができる。

請求項５に係る発明：−駆動軸の旋回スクロールに対する関係位置および角度は正しく保たれ、かつ取付板自体の前面には、突出物がないので、製造、保管および取扱いに便利であり、かつ位置決め用突栓を、駆動軸の削り出しと同時に、容易かつ正確に形成することができる。

請求項６に係る発明：−取付板を、回動することのないようにして、旋回端板もしくはベアリングプレートに簡単に取り付けることができる。

請求項７に係る発明：−旋回端板もしくはベアリングプレートの熱は、取付板を介して発散され、また取付板が過熱状態となることはない。

請求項８に係る発明：−旋回端板もしくはベアリングプレートが大きく変形しても、取付板の熱変形は小さいので、筒状ベアリングケース内のベアリングの保持状態は適正に保たれる。

請求項９に係る発明：−旋回端板もしくはベアリングプレートが、機械的、流体力学的負荷により変形しても、取付板の変形は小さく、ベアリングおよびその保持状態が不適正となることはない。

図１は、請求項５以外に記載の発明の実施形態を示す縦断面図である。

図１に示すスクロール流体機械は、基本的には図３に示したものと同様であるので、それと同一の部分には、同一の符号を付すに止めて発明を省略し、本発明による特徴的な部分についてのみ説明する。

筒状ベアリングケース(15)は、それよりも大径の取付板(30)と一体をなし、取付板(30)の後方へ突出している。

取付板(30)の中心、すなわち筒状ベアリングケース(15)の中心に相当する個所には、軸線方向を向く位置決め用突栓(31)が打ち込まれ、突栓(31)の前端は、取付板(30)の前面に突出している。

ベアリングプレート(11)の中心には、後方より受孔(32)が穿設され、この受孔(32)に前記位置決め用突栓(31)を嵌合し、かつ取付板(30)の周辺適所に設けた回転阻止孔(33)に後方より挿入した締付ねじ(34)を、ベアリングプレート(11)に設けたねじ孔(35)に螺合締着してある。

旋回スクロール(７)の旋回端板(８)およびそれと一体をなすベアリングプレート(11)は、通常アルミニウム合金からなり、筒状ベアリングケース(15)およびそれと一体をなす取付板(30)は、通常、アルミニウム合金よりも熱変形、機械的変形または熱膨張率が小さく、かつ機械的強度が大きなスチール等をもって形成される。

また、筒状ベアリングケース(15)およびそれと一体をなす取付板(30)を、旋回スクロール(７)の旋回端板(８)、もしくはそれと一体をなすベアリングプレート(11)に比して、放熱性が大である材料からなるものとするか、あるいは放熱面積が大となるような形態のものとするのが望ましい。

図２は、請求項５に記載の発明の実施形態を示し、取付板(30)の中心に穿設した貫孔(36)に、駆動軸(12)と一体をなす偏心軸部(13)の中心より前向きに突設した位置決め用突栓(37)を嵌挿して、前方へ突出させてある。

本発明の一実施形態を示す縦断側面図である。 本発明の異なる実施形態を示す縦断側面図である。 従来のスクロール流体機械の例を示す図１、図２と同様の図である。

符号の説明

(１)固定スクロール
(２)吸入口
(３)吐出口
(４)固定端板
(５)固定ラップ
(5a)嵌溝
(６)冷却フィン
(７)旋回スクロール
(８)旋回端板
(９)旋回ラップ
(9a)嵌溝
(10)冷却フィン
(11)ベアリングプレート
(12)駆動軸
(13)偏心軸部
(14)ベアリング
(14a)ローラー
(14b)インナーレース
(15)筒状ベアリングケース
(16)自転防止機構
(17)ハウジング
(18)カバープレート
(19)(20)締付けねじ
(21)後面板
(22)ボルト
(23)ナット
(30)取付板
(31)位置決め用突栓
(32)受孔
(33)回転阻止孔
(34)締付ねじ
(35)ねじ孔
(36)貫孔
(37)位置決め用突栓

Claims (9)

1. 駆動軸と一体をなす偏心軸部に、ベアリングを介して枢支した旋回端板上に旋回ラップを立設してなる旋回スクロールにおける旋回ラップと、固定端板上に固定ラップを立設してなる固定スクロールにおける固定ラップとを噛み合わせることにより、旋回ラップと固定ラップの間に密閉室を形成し、かつ旋回スクロールの自転運動を防止するための自転防止機構を配設してなるスクロール流体機械において、
   前記駆動軸と一体をなす偏心軸部を枢支するベアリングを保持する筒状ベアリングケースを、旋回スクロールもしくはそれと一体をなすベアリングプレートの後面に、着脱可能として装着したことを特徴とするスクロール流体機械。
2. 筒状ベアリングケースを、それよりも大径の取付板に後方へ向けて突設させ、この取付板を、旋回スクロールの旋回端板もしくはそれと一体をなすベアリングプレートの後面に、着脱可能として装着したことを特徴とする請求項１記載のスクロール流体機械。
3. 取付板の前面適所に設けた位置決め用突栓を、旋回端板もしくはそれと一体をなすベアリングプレートに設けた受孔に嵌合することにより、取付板の取付位置を正しく保つようにしたことを特徴とする請求項２記載のスクロール流体機械。
4. 位置決め用突栓を、取付板の中心より前方へ突出させてなる請求項３記載のスクロール流体機械。
5. 位置決め用突栓を、駆動軸と一体をなす偏心軸部の中心より前方へ突出させ、この位置決め用突栓を、取付板の中心に設けた透孔へ挿入することにより、取付板の中心より前方へ突出させたことを特徴とする請求項４記載のスクロール流体機械。
6. 取付板における位置決め用突栓から離隔する位置に回転阻止孔を設け、この回転阻止孔に後方より挿入した締付ねじを、旋回端板もしくはベアリングプレートに螺合締着したことを特徴とする請求項３〜５いずれかに記載のスクロール流体機械。
7. 筒状ベアリングケースおよびそれと一体をなす取付板を、それが取付けられる旋回スクロールの旋回端板もしくはそれと一体をなすベアリングプレートに比して、放熱性のすぐれたものとした請求項１〜６のいずれかに記載のスクロール流体機械。
8. 筒状ベアリングケースおよびそれと一体をなす取付板を、それが取付けられる旋回スクロールの旋回端板もしくはそれと一体をなすベアリングプレートに比して、熱変形または熱膨張率の小さい材料からなるものとした請求項１〜７のいずれかに記載のスクロール流体機械。
9. 筒状ベアリングケースおよびそれと一体をなす取付板を、それが取付けられる旋回スクロールの旋回端板もしくはそれと一体をなすベアリングプレートに比して、機械的強度の大きいか、または機械的変形の小さな材料からなるものとした請求項１〜８のいずれかに記載のスクロール流体機械。
   

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