JP2010014040A - 偏心駆動スクロール流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】偏心穴ブシュの回転中心線方向の全体長さを小さくする。
【解決手段】ケーシング１に固定スクロール２を固定し、組合せアンギュラ玉軸受からなり、スラスト荷重とラジアル荷重とを同時に受けることができる１つの外側軸受４を介して、ケーシング１に偏心穴ブシュ３を回転可能に支持し、偏心穴ブシュ３に駆動軸３ｂを設け、偏心穴ブシュ３にバランサ８を取り付け、組合せアンギュラ軸受からなり、スラスト荷重とラジアル荷重とを同時に受けることができる１つの内側軸受６を介して、偏心穴ブシュ３の偏心穴３ａ内に旋回スクロール５を回転可能に支持し、オルダムリング７を有する自転防止装置を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は空気圧縮機、真空ポンプ、冷媒ガス圧縮機、酸素吸入機用圧縮機等として用いられる偏心駆動スクロール流体機械、たとえばベルト駆動を行なうことができる偏心駆動スクロール流体機械に関するものである。

従来のベルト駆動を行なうことができる偏心駆動スクロール流体機械においては、特許文献１に示されるように、ベルトによって回転される駆動軸の両側を軸受で支持している。
特開２００６−１８３５６１号公報

しかし、このような偏心駆動スクロール流体機械においては、駆動軸の軸方向の全体長さが大きくなってしまう。

本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、偏心穴ブシュの回転中心線方向の全体長さを小さくすることができる偏心駆動スクロール流体機械を提供することを目的とする。

この目的を達成するため、本発明においては、ケーシングと、上記ケーシングに固定された固定スクロールと、上記ケーシングに１つの外側軸受を介して回転可能に支持された偏心穴ブシュと、上記偏心穴ブシュの偏心穴内に１つの内側軸受を介して回転可能に支持された旋回スクロールと、上記旋回スクロールの偏心旋回を許容しかつ上記旋回スクロールの自転を防止する自転防止装置とを具備することを特徴とする。

また、上記外側軸受および上記内側軸受がスラスト荷重とラジアル荷重とを同時に受けることができることを特徴としてもよい。

また、上記旋回スクロールが、上記内側軸受によって支持された基部とスクロール部とに分割され、上記基部と上記スクロール部とは相対的にラジアル方向の移動が可能であることを特徴としてもよい。

また、上記旋回スクロールが、上記内側軸受によって支持された基部とスクロール部とに分割され、上記基部と上記スクロール部との間に圧力室が形成され、上記固定スクロールのラップと上記旋回スクロールのラップとによって形成された圧縮室と上記圧力室とを連通する連通孔を上記旋回スクロールに設けたことを特徴としてもよい。

また、上記圧力室の周辺部のスラスト方向の隙間に第１のシール部材を設けたことを特徴としてもよい。

また、上記圧力室の周辺部のラジアル方向の隙間に第２のシール部材を設けたことを特徴としてもよい。

また、上記圧力室の周辺部にシール機能を有する弾性体を設けたことを特徴としてもよい。

また、上記旋回スクロールに作用する上記偏心穴ブシュの回転中心線と直角の方向のガス荷重と遠心力との合力をＦｒ、上記旋回スクロールに作用する偏心穴ブシュ３の回転中心線方向のガス荷重をＦａ、上記合力Ｆｒの作用点と上記旋回スクロールのスラスト座面との距離をＨとしたとき、旋回スクロール５の上記スラスト座面の直径Ｄを次式、
Ｄ＞２Ｈ・Ｆｒ／Ｆａ
を満たすように定めたことを特徴としてもよい。

本発明に係る偏心駆動スクロール流体機械においては、ケーシングに１つの外側軸受を介して回転可能に偏心穴ブシュを支持し、偏心穴ブシュの偏心穴内に１つの内側軸受を介して旋回スクロールを回転可能に支持しているから、偏心穴ブシュの回転中心線方向の全体長さを小さくすることができる。

（第１の実施の形態）
図１は本発明に係る偏心駆動スクロール流体機械を示す断面図である。図に示すように、ケーシング１に固定スクロール２が固定され、固定スクロール２には渦巻状のラップが設けられている。また、組合せアンギュラ玉軸受からなり、スラスト荷重とラジアル荷重とを同時に受けることができる１つの外側軸受４を介して、ケーシング１に偏心穴ブシュ３が回転可能に支持され、偏心穴ブシュ３は偏心穴３ａを有しており、偏心穴ブシュ３の本体の中心線と偏心穴３ａの中心線とは偏っている。すなわち、偏心穴３ａは偏心穴ブシュ３の本体に偏心して設けられている。また、偏心穴ブシュ３には駆動軸３ｂが設けられ、駆動軸３ｂはケーシング１から突出しており、駆動軸３ｂはケーシング１に固定された電磁クラッチ（図示せず）を介してベルト駆動される。また、偏心穴ブシュ３にバランサ８が取り付けられている。また、組合せアンギュラ軸受からなり、スラスト荷重とラジアル荷重とを同時に受けることができる１つの内側軸受６を介して、偏心穴ブシュ３の偏心穴３ａ内に旋回スクロール５が回転可能に支持され、旋回スクロール５には渦巻状のラップが設けられている。そして、固定スクロール２のラップと旋回スクロール５のラップとが重なり合っており、複数の圧縮室１０が形成されている。また、固定スクロール２に吐出口９が設けられ、吐出口９は圧縮室１０に連通しており、固定スクロール２、旋回スクロール５等により流体機械本体が構成されている。また、旋回スクロール５の外周部にオルダムリング７が設けられ、オルダムリング７にケーシングキーおよび旋回キーが設けられ、ケーシングキー、旋回キーがケーシング１に設けられたキー溝、旋回スクロール５に設けられたキー溝に係合しており、オルダムリング７等によって旋回スクロール５の偏心旋回を許容しかつ旋回スクロール５の自転を防止する自転防止装置が構成されている。

この偏心駆動スクロール流体機械においては、駆動軸３ｂをベルト駆動すると、偏心穴ブシュ３が回転し、旋回スクロール５は偏心穴ブシュ３の中心線を中心として偏心旋回するが、自転防止装置が設けられているから、旋回スクロール５は自転しない。このため、固定スクロール２と旋回スクロール５との間に形成された圧縮室１０が徐々に縮小する。したがって、被圧縮流体は圧縮室１０で圧縮されて吐出口９から吐出される。

このような偏心駆動スクロール流体機械においては、ケーシング１に１つの外側軸受４を介して回転可能に偏心穴ブシュ３を支持し、偏心穴ブシュ３の偏心穴３ａ内に１つの内側軸受６を介して旋回スクロール５を回転可能に支持しているから、偏心穴ブシュ３の回転中心線方向の装置全体長さを小さくすることができる。

（第２の実施の形態）
図２は本発明に係る他の偏心駆動スクロール流体機械を示す図である。図に示すように、旋回スクロール５が、内側軸受６によって支持された基部５ａとスクロール部５ｂとに分割され、基部５ａとスクロール部５ｂとは相対的にラジアル方向の移動が可能である。

このような偏心駆動スクロール流体機械においては、基部５ａとスクロール部５ｂとは相対的にラジアル方向の移動が可能であるから、スクロール部５ｂに過大な応力が作用するのを防止することができる。また、遠心力により旋回スクロール５のラップが固定スクロール２のラップに近接するか接触して隙間を小さくできるので、圧縮室１０間の漏れが少なくなり、被圧縮流体を効率よく圧縮することができる。

（第３の実施の形態）
図３は本発明に係る他の偏心駆動スクロール流体機械を示す図である。図に示すように、基部５ａとスクロール部５ｂとの間に圧力室１２が形成され、圧力室１２の周辺部のスラスト方向の隙間に第１のシール部材１１（軸方向シール部材）が設けられ、圧縮室１０と圧力室１２とを連通する連通孔１３が旋回スクロール５に設けられている。

このような偏心駆動スクロール流体機械においては、連通孔１３により圧縮室１０と圧力室１２とが連通されているから、圧力室１２内の圧力が圧縮室１０内の圧力と等しくなるので、固定スクロール２のラップの先端部が旋回スクロール５に押し付けられ、また旋回スクロール５のラップの先端部が固定スクロール２に押し付けられる。このため、圧縮室１０間の漏れが少なくなり、被圧縮流体を効率よく圧縮することができる。

（第４の実施の形態）
図４は本発明に係る他の偏心駆動スクロール流体機械を示す図である。図に示すように、基部５ａとスクロール部５ｂとの間に圧力室２２が形成され、圧力室２２の周辺部のラジアル方向の隙間にＯリングなどの第２のシール部材２１（径方向シール部材）が設けられ、圧縮室１０と圧力室２２とを連通する連通孔２３が旋回スクロール５に設けられている。

このような偏心駆動スクロール流体機械においても、第３の実施の形態と同様に、被圧縮流体を効率よく圧縮することができる。

（第５の実施の形態）
図５は本発明に係る他の偏心駆動スクロール流体機械を示す図である。図に示すように、基部５ａとスクロール部５ｂとの間に圧力室３２が形成され、圧力室３２の周辺部にシール機能を有する弾性体３１が設けられ、圧縮室１０と圧力室３２とを連通する連通孔３３が旋回スクロール５に設けられている。

このような偏心駆動スクロール流体機械においても、第３の実施の形態と同様に、被圧縮流体を効率よく圧縮することができる。

（第６の実施の形態）
図６は本発明に係る他の偏心駆動スクロール流体機械の一部を示す図である。図において、Ｆｒは旋回スクロール５に作用する偏心穴ブシュ３の回転中心線と直角の方向のガス荷重と遠心力との合力、Ｆａは旋回スクロール５に作用する偏心穴ブシュ３の回転中心線方向のガス荷重、Ｄは旋回スクロール５のスラスト座面５ｃの直径、Ｈは合力Ｆｒの作用点とスラスト座面５ｃとの距離、Ｆtotは合力Ｆｒとガス荷重Ｆａとの合力、θは合力Ｆtotの向きが偏心穴ブシュ３の回転中心線となす角度である。そして、直径Ｄが次式を満たすように定められている。
Ｈtanθ＜Ｄ／２
すなわち、直径Ｄが次式を満たすように定められている。
Ｄ＞２Ｈ・Ｆｒ／Ｆａ

このような偏心駆動スクロール流体機械においては、ベクトルである合力Ｆtotを示す線がスラスト座面５ｃの内側を通るから、合力Ｆtotによっては外側軸受４、内側軸受６にはこじる力が作用しない。この結果、外側軸受４、内側軸受６の全周にわたって一方向のスラスト荷重が発生し、また外側軸受４、内側軸受６の転動体が受けるスラスト荷重は円周上のどの位置でも一方向であり、さらに外側軸受４、内側軸受６の内輪と外輪とがいかなる位置においても離反する荷重を受けない。したがって、１つの外側軸受４によって偏心穴ブシュ３を支持し、１つの内側軸受６によって旋回スクロール５を支持したとしても、偏心穴ブシュ３、旋回スクロール５を安定して支持することができる。

なお、上述実施の形態においては、外側軸受４、内側軸受６として組合せアンギュラ玉軸受を用いたが、外側軸受、内側軸受として深溝玉軸受、テーパころ軸受などを用いてもよい。

本発明に係る偏心駆動スクロール流体機械を示す図である。 本発明に係る他の偏心駆動スクロール流体機械を示す図である。 本発明に係る他の偏心駆動スクロール流体機械を示す図である。 本発明に係る他の偏心駆動スクロール流体機械を示す図である。 本発明に係る他の偏心駆動スクロール流体機械を示す図である。 本発明に係る他の偏心駆動スクロール流体機械の一部を示す図である。

符号の説明

１…ケーシング
２…固定スクロール
３…偏心穴ブシュ
３ａ…偏心穴
３ｂ…駆動軸
４…外側軸受
５…旋回スクロール
５ａ…基部
５ｂ…スクロール部
５ｃ…スラスト座面
６…内側軸受
７…オルダムリング
１０…圧縮室
１１…第１のシール部材
１２…圧力室
１３…連通孔
２１…第２のシール部材
２２…圧力室
２３…連通孔
３１…弾性体
３２…圧力室
３３…連通孔

Claims (8)

1. ケーシングと、上記ケーシングに固定された固定スクロールと、上記ケーシングに１つの外側軸受を介して回転可能に支持された偏心穴ブシュと、上記偏心穴ブシュの偏心穴内に１つの内側軸受を介して回転可能に支持された旋回スクロールと、上記旋回スクロールの偏心旋回を許容しかつ上記旋回スクロールの自転を防止する自転防止装置とを具備することを特徴とする偏心駆動スクロール流体機械。
2. 上記外側軸受および上記内側軸受がスラスト荷重とラジアル荷重とを同時に受けることができることを特徴とする請求項１に記載の偏心駆動スクロール流体機械。
3. 上記旋回スクロールが、上記内側軸受によって支持された基部とスクロール部とに分割され、上記基部と上記スクロール部とは相対的にラジアル方向の移動が可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の偏心駆動スクロール流体機械。
4. 上記旋回スクロールが、上記内側軸受によって支持された基部とスクロール部とに分割され、上記基部と上記スクロール部との間に圧力室が形成され、上記固定スクロールのラップと上記旋回スクロールのラップとによって形成された圧縮室と上記圧力室とを連通する連通孔を上記旋回スクロールに設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の偏心駆動スクロール流体機械。
5. 上記圧力室の周辺部のスラスト方向の隙間に第１のシール部材を設けたことを特徴とする請求項４に記載の偏心駆動スクロール流体機械。
6. 上記圧力室の周辺部のラジアル方向の隙間に第２のシール部材を設けたことを特徴とする請求項４に記載の偏心駆動スクロール流体機械。
7. 上記圧力室の周辺部にシール機能を有する弾性体を設けたことを特徴とする請求項４に記載の偏心駆動スクロール流体機械。
8. 上記旋回スクロールに作用する上記偏心穴ブシュの回転中心線と直角の方向のガス荷重と遠心力との合力をＦｒ、上記旋回スクロールに作用する偏心穴ブシュ３の回転中心線方向のガス荷重をＦａ、上記合力Ｆｒの作用点と上記旋回スクロールのスラスト座面との距離をＨとしたとき、旋回スクロール５の上記スラスト座面の直径Ｄを次式、
   Ｄ＞２Ｈ・Ｆｒ／Ｆａ
   を満たすように定めたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の偏心駆動スクロール流体機械。

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