JP2009209877A - スクロール式流体機械 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】鏡板5aの両側に揺動スクロールラップ25を有する揺動スクロール5と、該揺動スクロール5の軸方向の両側に配置されると共に固定スクロールラップ26を有する一対の固定スクロール6と、揺動スクロール5の径方向の外周端部に取り付けられた一対の揺動軸受44と、該揺動軸受44が嵌合する偏芯軸部12を有するクランク軸11と、を備えている。揺動軸受44の内輪に、前記揺動軸受44のクランク軸芯回りの位相と略180°の位相差のバランサ仕組み37を取り付ける。該バランサ仕組み37は、偏芯軸部12の外周面に径方向の隙間23を有するように嵌合すると共に、キー28等の回転止め部材により前記偏芯軸部12に対して相対回転しないように回転止めされている。
【選択図】図1
Description
本発明は、固定スクロールラップと揺動スクロールラップとに間に、特別のシール部材を配設せずとも、スクロール内の部屋間の作動流体の漏れを確実に防止して駆動効率を向上させ、かつ、揺動スクロールが、摩擦抵抗等で作動不良になることなく、円滑に駆動できる外周駆動型スクロール式流体機械を提供することを目的としている。
(スクロール式流体機械の基本構造)
図1乃至図10は本発明の第1の実施形態であり、スクロール式流体機械の一例として、外周駆動型のスクロール式膨張機1を示しており、これらの図面に基づいて、まず、スクロール式膨張機1の基本構造を説明する。
シール部材として環状シール19が配設されている。
図2において、バランサ仕組み37は、各揺動軸受44の内輪44aの内周面に一定圧の締まり嵌めにより固着された筒状の内輪間座36と、該内輪間座36に固着されると共に揺動軸受44の軸方向両側に配置された一対のバランサウエイト35とから構成されている。
図5は、揺動スクロール5に発生する遠心力F3等を示す図、図6乃至図9は、揺動スクロール5の揺動中における揺動軸受ハウジング43とバランサ仕組み37の状態を90°毎に示す図であり、図6は、揺動スクロール5が上端に位置した状態、図7は図6の状態から90°反時計回り(矢印R1回り)に揺動した状態であって、左端に位置した状態、図8は図7の状態から90°反時計回り(矢印R1回り)に揺動した状態であって、下端に位置した状態、図9は図8の状態から90°反時計回り(矢印R1回り)に揺動した状態であって、右端に位置した状態を示している。
図10は、揺動スクロール5の基礎円中心O2から上方の揺動軸受44の中心C3(偏芯軸部12の軸芯C2と略同じ)までの距離L1及び揺動スクロール5の基礎円中心O2から下方の揺動軸受44の中心C3(偏芯軸部12の軸芯C2と略同じ)までの距離L2と、上下の各バランサ仕組み37の質量との関係を示している。
図1において、揺動スクロール5の鏡板5aと、固定スクロールラップ26の軸方向間には、軸方向の摺動隙間60が存在する。たとえば、作動媒体が蒸気である場合には、上記摺動隙間60から上記が漏れ、この漏出蒸気が揺動軸受44にかかる恐れがある。これを防ぐため、本第1の実施形態では、揺動軸受44、バランサ仕組み37を外部から隔離して収納するように、前述のように、バランサ仕組みハウジング48及びハウジングカバー49を設けると共に、偏芯軸部12と内輪間座36の間のシール19を配設しているので、揺動軸受44に給油された潤滑油や、隙間23に充填したグリスを、蒸気状態の作動媒体から隔離でき、揺動軸受44等の長寿命化を達成できる。
図11乃至図13は本発明の第2の実施形態であり、前記図1乃至10の第1の実施形態と異なる構成は、偏芯軸部12とバランサ仕組み37との係合構造が、キーとキー溝からなる構造から、平行な平面部同士の係合構造に変更したものである。前記第1の実施形態の最後の説明では、揺動スクロール5の遠心力の一部を残すことにより、両スクロールラップ25,26間のシール圧の向上を図れることを説明しているが、上記構成では揺動スクロール5の回転速度(クランク軸11の回転速度)が限定されるため、本実施の形態では、揺動スクロール5の遠心力を略完全に打ち消しつつ、スクロールラップ25,26間のシール圧も向上させる構成としている。なお、上記係合構造以外の構成は第1の実施形態と同じであり、同じ部品には同じ符号(番号)を付してある。
図14乃至図21は本発明の第3の実施形態であり、前記第2の実施形態と異なる構成は、偏芯軸部12とバランサ仕組み37との係合構造として、偏芯ピース56を利用している。上記係合構造以外の構成は第1及び第2の実施形態と同じであり、同じ部品には同じ符号(番号)を付してある。
図22乃至図24は本発明の第4の実施形態であり、揺動軸受44の給油機構を備えた実施形態である。図22は揺動スクロール5の揺動軸受44の拡大図、図23は図22のXXIII- XXIII断面図、図24は図23の矢印K部分の拡大図である。上記給油機構以外の構成は第3の実施形態と同じであり、同じ部品には同じ符号(番号)を付してある。
図25乃至図26は第5の実施形態であるが、前記第1の実施形態の図1で既に開示しているので、実質的には第1の実施形態に含まれる構造であり、大容量化を図るために、固定スクロール6の形状を工夫している。図25は図2に対応する揺動スクロール5及び固定スクロール6のII矢視相当図、図26は図25のXXVI- XXVI断面図である。
図27は第6の実施形態であり、前記第1乃至第5の実施形態で説明した外周駆動型スクロール式膨張機1(本実施形態では第1のスクロール式膨張機1と称する。)に、第2の外周駆動型スクロール式膨張機101を増設した2連式の膨張機である。
図28は第7実施形態であり、特に、前記第6の実施形態のような2連のスクロール式流体機械を取り付けるのに適した取付台81を備えている。図28において、取付台81の下部に、スクロール式膨張機1等により駆動する被駆動装置、たとえば発電機75等が設置されており、取付台81の上部には、垂直上方に立ち上がるコラム部83が形成され、該コラム部83には、垂直取付面82が形成されると共に上下位置決め用の位置決め突起84が形成されている。一方、スクロール式膨張機1等の機械ケース2には、垂直な被取付面80aを有する取付ブラケット80が設けられ、また、上端部には吊り環86が設けられている。
(1)本発明のスクロール式流体機械は、スクロール式膨張機に限定されるものではなく、スクロール式圧縮機としても利用可能である。
2 機械ケース(支持部材)
3 ケースカバー(支持部材)
5 固定スクロール
5a 鏡板
6 揺動スクロール
6a 鏡板
11 クランク軸
12 偏芯軸部
15,16 クランク軸用の軸受
18 クランク軸用のバランサウエイト
19 シール(シール部材)
20、21 タイミングギヤ、タイミングベルト(同期装置)
22 カップリング
23 隙間
25 揺動スクロールラップ
26 固定スクロールラップ
28、29 キー、キー溝(回転止め部材)
30 膨張室
35 バランサウエイト
36 内輪間座
37 バランサ仕組み
38、39 タイミングギヤ、タイミングベルト(巻き掛け伝動機構)
41 アーム部
43 軸受ハウジング
44 揺動軸受
48 バランサ仕組むハウジング
49 ハウジングカバー
50、51 平面部
53 規制ピン(回転範囲規制手段)
54 隙間
56 偏芯ピース
62 潤滑油用の凹部
63 潤滑油管
65,66 球面軸受
O1 固定スクロールの基礎円中心
O2 揺動スクロールの基礎円中心
C1 クランク軸芯
C2 偏芯軸部の軸芯
C3 揺動軸受の中心
Claims (12)
- 鏡板の両側に渦巻き状の揺動スクロールラップを有する揺動スクロールと、該揺動スクロールの軸方向の両側に配置されると共に前記揺動スクロールラップと噛み合う固定スクロールラップを有する一対の固定スクロールと、前記揺動スクロールの径方向の外周端部に取り付けられた一対の揺動軸受と、該揺動軸受が嵌合する偏芯軸部を有する出力用又は入力用のクランク軸と、を備えたスクロール式流体機械において、
各揺動軸受の内輪に、前記揺動軸受のクランク軸芯回りの位相と略180°の位相差のウエイト重心を有するバランサ仕組みをそれぞれ取り付け、
該バランサ仕組みは、前記偏芯軸部の外周面に径方向の隙間を有するように嵌合すると共に、回転止め部材により前記偏芯軸部に対して相対回転しないように回転止めされている、ことを特徴とするスクロール式流体機械。 - 請求項1記載のスクロール式流体機械において、
前記揺動軸受を含むと共に前記バランサ仕組みを除いた前記揺動スクロールの重心が、前記揺動スクロールの基礎円中心に位置するように、前記揺動スクロールの形状を設定していることを特徴とするスクロール式流体機械。 - 請求項2記載のスクロール式流体機械において、
前記一対の各バランサ仕組みの質量を、前記揺動スクロールの重心と各揺動軸受の中心との距離の逆比で決定される大きさに設定していることを特徴とするスクロール流体機械。 - 請求項1記載のスクロール式流体機械において、
前記各偏芯軸部の外周面に、互いに平行な一対の平面部を形成し、
前記各偏芯軸部の外周面に径方向の隙間を置いて嵌合する各バランサ仕組みの内周面に、前記平行な平面部にスライド可能に係合する平面部を形成し、
揺動スクロールから揺動軸受を介して偏芯軸部に掛かる押圧力の方向に対する前記各平行な平面部の角度は、前記押圧力の一部を両スクロールラップ同士を径方向に圧接するシール力に変換しうる角度に、設定されているスクロール式流体機械。 - 請求項1記載のスクロール式流体機械において、
前記偏芯軸部の外周面に径方向の隙間を置いて嵌合する嵌合孔と、該嵌合孔から偏芯すると共に前記バランサ仕組みの内周面に嵌合する円筒状外周面と、を有する偏芯ピースを、前記偏芯軸部の外周面と前記バランサ仕組みの内周面との間に介在させ、
前記偏芯軸部と偏芯ピースとに間には、偏芯軸部に対するバランサ仕組みの相対回転を所定角度内に規制する回転範囲規制手段を設け、
前記偏芯ピースの嵌合孔に対する外周面の偏芯方向は、揺動スクロールから揺動軸受を介して偏芯軸部に掛かる押圧力の一部を、両スクロールラップを径方向に圧接するシール力に変換しうる方向に設定されているスクロール式流体機械。 - 請求項1記載のスクロール式流体機械において、
前記バランサ仕組みを収納する筒形のバランサ仕組みハウジングを、前記揺動スクロールの鏡板の揺動軸受近傍に設け、該バランサ仕組みハウジングと前記偏芯軸部の外周との間にシール部材を配設しているスクロール式流体機械。 - 請求項6記載のスクロール式流体機械において、
前記バランサ仕組みハウジングの内周面に油溜め用の凹部を形成し、
該凹部と前記クランク軸の支持部材との間の潤滑油通路として、両端部が前記バランサ仕組みハウジングと前記支持部材とに、球面軸受を介して回動自在支持された潤滑油管を配置しているスクロール式流体機械。 - 請求項1乃至7のいずれかに記載のスクロール式流体機械において、
前記固定スクロールと、前記クランク軸を支持する支持部材とを別体とし、
両固定スクロール間で前記揺動スクロールを挟むと共に両固定スクロール同士を結合し、
結合された両固定スクロールを前記支持部材に取り付けているスクロール式流体機械。 - 請求項8に記載のスクロール式流体機械において、
前記各クランク軸の端部は前記支持部材から外方に突出し、
前記各クランク軸の端部同士は、各クランク軸の端部に固着された回転輪と両回転輪間に巻き掛けられた索状体とからなる同期装置により同期回転するよう連結されているスクロール式流体機械。 - 請求項9に記載のスクロール式流体機械において、
前記両クランク軸の軸間距離と同じクランク軸間距離を有する追加のスクロール式流体機械を配設し、
該追加のスクロール式流体機械の各クランク軸の端部を、前記元のスクロール式流体機械の各クランク軸に連結しているスクロール式流体機械。 - 請求項1乃至10に記載のスクロール式流体機械において、
前記一対のクランク軸が揺動スクロールの上方と下方に位置するように配置し、
下方のクランク軸の下方に、該下方のクランク軸と巻き掛け伝動機構により連結される駆動又は被駆動装置を配置しているスクロール式流体機械。 - 請求項8乃至11のいずれかに記載のスクロール式流体機械において、
前記各支持部材を取り付けるための取付部を有する取付台を備え、
前記取付部は、前記各支持部材の垂直面に当接する垂直支持面と、各支持部材の下端面を支持する下端支持部とを備えているスクロール式流体機械。
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