JP2010216444A

JP2010216444A - スクロール式流体機械

Info

Publication number: JP2010216444A
Application number: JP2009067285A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Sato; 和昭佐藤
Original assignee: Anest Iwata Corp
Current assignee: Anest Iwata Corp
Priority date: 2009-03-19
Filing date: 2009-03-19
Publication date: 2010-09-30
Also published as: KR20100105474A; US20100239443A1; CN101839237A

Abstract

【課題】交流の周波数や電圧の違いに対して簡単に対応できるとともに、左右の旋回スクロールに作用するスラスト荷重を効果的に相殺することができるようにする。
【解決手段】ハウジング１と、ハウジング１の左右両側に固定される左右の固定スクロール２と、ハウジング内における前記左右の固定スクロール間に回転可能に支持されるとともに、外周に外部電動機と連係される無端状の伝動部材６が掛けられる従動プーリ５と、従動プーリ５内にその回転中心から所定量偏心した位置に旋回可能に支持されるスラスト相殺軸１０と、スラスト相殺軸１０の左右両端にそれぞれ固着され、従動プーリ５の回転に伴うスラスト相殺軸１０の旋回運動によって、固定スクロール２との間に圧縮室を形成する左右の旋回スクロール３と、ハウジング１と旋回スクロール３との間に配設される自転防止機構３０とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、空気圧縮機、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する。

スクロール式流体機械において、ケーシングと、当該ケーシングの左右方向（軸線方向）両側に固定される固定スクロールと、ケーシング内に設けられる電動機と、電動機と各固定スクロールとの間に配置される偏心軸受と、電動機のロータによって偏心軸受の中輪と一体に回転する回転軸と、回転軸内の偏心軸線上に遊嵌して設けられ、前記偏心軸受の内輪と一体に旋回運動する旋回軸と、左右の固定スクロールとの間に圧縮室を形成するとともに、旋回軸に固定される旋回スクロールと、旋回スクロールと固定部材との間に設けられる自転防止機構とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、ケーシング内に回転可能に枢支される１本の偏心軸の左右両端に、左右の旋回スクロールをそれぞれ旋回可能に支持するとともに、偏心軸を無端ベルトを介して外部動力である電動機に連係して、偏心軸をベルト駆動するようにしたものもある（例えば、特許文献２参照）。

特開２０００−１３０３６５号公報特開２００６−１８３５６１号公報

しかし、上記特許文献１に記載されているスクロール式流体機械においては、吸込口から吸入した空気等の流体を圧縮するための圧縮機と当該圧縮機を駆動させるための電動機とが一体構造であるため、例えば、交流の周波数が５０Hzに設定されている東日本エリア用のスクロール式圧縮機を、交流の周波数が６０Hzである西日本エリアで使用する場合、及び日本よりも電圧が高い海外で使用する場合には、交流用の電動機の回転数が高くなって圧縮機がオーバーロード運転にならないように、圧縮室を密閉するチップシールの長さ等を変更したり、電動機を交換したりしなければならない。また、固定スクロール、旋回スクロール、偏心軸受及び電動機等がケーシング内に軸線方向に沿って並設されているため、軸線方向の寸法が大となる問題を有する。

特許文献２に記載されているスクロール式流体機械は、偏心軸をベルト駆動させるため、外部電動機に設けられるプーリ径を変更することによって、旋回スクロールの旋回速度を簡単に変更することはできるが、旋回スクロールと偏心軸の端部との間に、旋回スクロールを偏心軸に旋回可能に支持するための軸受が配置されるため、軸線方向の寸法が大となるとともに、左右の旋回スクロールに作用するスラスト荷重を確実に相殺することは困難である。

本発明は、上記課題に鑑み、交流の周波数の違い、電圧の違い等に対して簡単に対応できるとともに、左右の旋回スクロールに作用するスラスト荷重を効果的に相殺することが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を目的としている。

上記課題を解決するため、第１の発明に係わるスクロール式流体機械においては、ハウジングと、前記ハウジングの左右両側に固定されるとともに、互いに対向する内側面に固定ラップを立設してなる左右の固定スクロールと、前記ハウジング内における前記左右の固定スクロール間に回転可能に支持されるとともに、外周に外部電動機と連係される無端状の伝動部材が掛けられ、前記外部電動機の回転をもって前記伝動部材を介して駆動する円筒状の従動プーリと、前記従動プーリ内にその回転中心から所定量偏心した位置に旋回可能に支持される左右方向を向くスラスト相殺軸と、中心部が前記スラスト相殺軸の左右両端にそれぞれ固着されるとともに、前記固定スクロールに対向する面に前記固定ラップと噛合する旋回ラップを立設し、前記従動プーリの回転に伴う前記スラスト相殺軸の旋回運動によって、前記固定ラップと前記旋回ラップとの間に圧縮室を形成する左右の旋回スクロールと、前記ハウジングと前記旋回スクロールとの間に配設され、前記スラスト相殺軸が旋回した際、前記旋回スクロールの自転運動を阻止しつつ旋回運動させる自転防止機構とを備える。この構成により、外部電動機側の主動プーリを交換することによって、交流の周波数の違い及び電圧の違い等に対して簡単に対応できる。また、左右の旋回スクロールがスラスト操作軸の両端にそれぞれ固着されているため、左右の旋回スクロールに作用するスラスト荷重をスラスト相殺軸によって効果的に相殺して、左右の旋回スクロールの旋回運動を円滑することができる。

第２の発明は、第１の発明に係るスクロール式流体機械であって、前記従動プーリ内に、前記スラスト相殺軸を旋回可能に支持するための軸受を設ける。この構成により、軸受が従動プーリ内に収容される構成となるため、左右方向（軸方向）の寸法を短くして、小型化を図ることができる。

第３の発明は、第１または第２の発明に係るスクロール式流体機械であって、前記ハウジングにおける前記従動プーリの外周を覆うカバー部に、前記伝動部材を前記ハウジングの外側から前記従動プーリに掛けることを可能とする開口部を設ける。この構成により、伝動部材を交換、点検等する際、伝動部材をハウジングの開口部を通して、簡単に従動プーリに掛けたり、外したりすることができる。

第４の発明は、第３の発明に係るスクロール式流体機械であって、前記カバー部における前記開口部が設けられていない領域部を、前記左右の固定スクロールを連係する繋ぎ部とし、前記従動プーリに掛けられた前記伝動部材の内面に対向する前記繋ぎ部の両端部に、前記伝動部材の内面に接近し、かつほぼ平行な逃げ部を設ける。

第５の発明は、第３または第４の発明に係るスクロール式流体機械であって、前記ハウジングのカバー部に、前記開口部を跨ぐように、補強部材を着脱可能に設ける。この構成により、左右の固定スクロールに作用する外向きの荷重がハウジングに作用しても、補強部材をもって、開口部が拡開するようなハウジングの変形を抑止することができる。

本発明によると、交流の周波数の違いに対して簡単に対応できるとともに、左右の旋回スクロールに作用するスラスト荷重をスラスト相殺軸によって効果的に相殺して、左右の旋回スクロールの旋回運動を円滑することができる。

本発明におけるスクロール式流体機械の側面図である。図１におけるII−II線縦断面図である。図２におけるIII−III線縦断面図である。伝動ベルトを従動プーリ及び主動プーリ、また、補強部材をハウジングからそれぞれ外した状態のスクロール式流体機械と外部電動機との斜視図である。従動プーリと主動プーリとを伝動ベルトにより連係した状態のスクロール式流体機械とモータの斜視図である。

以下、本発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１、３に示すように、スクロール式流体機械における円筒状のハウジング１の左右両側面には、互いに対向する内側面に渦巻状の固定ラップ２１、２１をそれぞれ立設した左右の固定スクロール２、２が複数のネジをもってそれぞれ固定されている。ハウジング１の下部には、台座（図示略）に固定されるＬ字状の左右の取付足２０、２０が固定されている。

各固定スクロール２の内側面側には、各固定ラップ２１、２１にそれぞれ噛合することによって圧縮室を形成する渦巻状の旋回ラップ３１、３１を立設した左右の旋回スクロール３、３が回転中心Ｏ１を中心にそれぞれ旋回可能に支持される。

右側の旋回スクロール３は、１２０度間隔をもって同一円周上に配設された、旋回スクロール３の自転運動を阻止しつつ旋回運動させる公知の３個のピンクランク式自転防止機構３０（図３においては１個のみ図示）を介して、ハウジング１の内側面に連係されている。なお、本実施形態においては、後述のように、左右の旋回スクロール３、３がスラスト相殺軸１０の左右両端にそれぞれ固着される構成であるため、クランク式自転防止機構３０を右側の旋回スクロール３のみに設けた構成であっても、左側の旋回スクロール３をも確実に旋回運動させることができる。

ハウジング１の左右方向中央部分に設けられた円筒状のカバー部１ａ内で、かつ左右の旋回スクロール３、３間には、外周に伝動部材をなす伝動ベルト６が掛けられる円筒状の従動プーリ５が回転可能に支持されている。

従動プーリ５は、ハウジング１内に設けられた左右方向へ貫通する左右の軸受孔１ｂ、１ｂに左右のボールベアリング４、４を介して、左右両端の外周が回転可能に枢支される円筒状軸部５１と、円筒状軸部５１の外周に固嵌されるとともに、外周に伝動ベルト６が掛けられるプーリ部５２とが一体に形成され、回転中心０１を中心に回転するようにハウジング１内に枢支される。

伝動ベルト６は、従動プーリ５と外部電動機７の出力軸に設けられた主動プーリ８とに掛け回される。これにより、外部電動機７の回転は、主動プーリ８及び伝動ベルト６を介して従動プーリ５に伝達され、従動プーリ５は、回転中心Ｏ１を中心に回転する。

従動プーリ５には、旋回スクロール３の旋回運動を円滑するためのバランスウェイト部５３が一体的に設けられている。バランスウェイト部５３は、円筒状軸部５１及びプーリ部５２の径方向の肉厚及び軸方向の幅を他の部分よりも大とすることにより形成される。

従動プーリ５における円筒状軸部５１に設けた左右方向を向く貫通孔５４内には、ローラベアリング（軸受）９を介して、左右方向を向くスラスト相殺軸１０が旋回可能に支持される。スラスト相殺軸１０は、従動プーリ５に対して回転中心Ｏ１から径方向へ所定量偏心した中心Ｏ２に枢支される。これにより、従動プーリ５が回転すると、スラスト相殺軸１０は、回転中心Ｏ１を中心に旋回する。

スラスト相殺軸１０の左右両端、すなわち左右のローラベアリング９、９からそれぞれ突出した両端部には、左右の旋回スクロール３、３がスラスト相殺軸１０と一体に旋回するように左右の旋回スクロール３、３の中心に設けたボス部３２、３２がそれぞれ固着される。これにより、左右の旋回スクロール３、３に作用する互いに相対する方向のスラスト荷重は、スラスト相殺軸１０によって確実に相殺される。

伝動ベルト６の回走をもって、従動プーリ５が回転中心Ｏ１を中心に回転すると、スラスト相殺軸１０と左右の旋回スクロール３、３とが一体になって回転中心Ｏ１を中心に旋回する。左右の旋回スクロール３、３が旋回すると、各固定ラップ２１、２１と各旋回ラップ３１、３１とによりそれぞれ仕切られた圧縮室の容積が、外周から内周に向かって漸次減少する。これにより、各固定スクロール２、２の外周側面に設けられた吸入口２２、２２から圧縮室に吸入された外気は、内周方向に向かって漸次圧縮され、最終的に各固定スクロール２、２の中心部に設けられた吐出口２３、２３からそれぞれ吐出される。このとき、吸入した外気を圧縮する行程において、左右の旋回スクロール３、３に作用する互いに相対する方向のスラスト荷重は、スラスト相殺軸１０により相殺される。これにより、左右の旋回スクロール３は円滑に旋回することができる。

ハウジング１におけるカバー部１ａの上部、すなわち取付足２０が固定される側と反対側には、伝動ベルト６をハウジング１の外側から従動プーリ５に掛けることができるようにした開口部１ｃが円周方向に沿って開設されている。主に図２に示されるように、カバー部１ａにおける開口部１ｃが開設されていない下部の領域部は、左右の固定スクロール２、３を繋ぐための繋ぎ部１ｅを形成し、この繋ぎ部１ｅの左右両端、すなわちベルトの内面に対向する部分には、伝動ベルト６の内面に近接し、かつ伝動ベルト６の回走方向とほぼ平行な逃げ部１ｄ、１ｄが設けられている。

ハウジング１の上部に開口部１ｃを設けたことによって、図４に示すように、後述の補強部材１２のみをハウジング１から外すだけで、伝動ベルト６を開口部１ｃから従動プーリ５に掛けたり外したりすることが簡単に行うことができ、伝動ベルト６の交換や点検を効率的に行うことができる。また、開口部１ｃは、取付足２０と反対側に設けられているため、取付足２０が伝動ベルト６の交換作業等の邪魔をすることはない。これにより、取付足２０を台座等に固定した状態で、ベルト６の交換作業を行うことができる。また、繋ぎ部１ｅの両端に逃げ部１ｄを設けたことにより、伝動ベルト６とカバー部１ａとの接触を防止し、開口部１ｃの開口量を最小限に抑えることができる。さらに、繋ぎ部１ｅの逃げ部１ｄを、伝動ベルト６の内面に接近させたことによって、伝動ベルト６の回走時に、伝動ベルト６の周辺に発生する大気の乱流によって、繋ぎ部１ｅを冷却するとともに、繋ぎ部１ｅを介して、カバー部１ａ、左右の固定ハウジングを冷却することが可能とある。

ハウジング１におけるカバー部１ａの上部、すなわち回転中心Ｏ１に関し繋ぎ部１ｅと対称な位置には、板状の補強部材１２が開口部１ｃを跨ぐように複数のネジ１１をもって着脱可能に固定される。補強部材１２は、スクロール式流体機械の運転時に、左右の固定スクロール２、２に作用する外向きの荷重によって、ハウジング１に対して矢示Ａ方向の荷重が作用した際、開口部１ｃが拡開するようなハウジング１の変形を阻止するものである。これにより、左右の固定ラップ２１、２１と左右の旋回ラップ３１、３１との噛合を確実にし、各摺動部分の磨耗を少なくし、圧縮効率の低下を防止することができる。また、補強部材１２は、ねじ１１によってハウジング１に対して着脱可能であるため、補強部材１２をハウジング１から外すだけの簡単な作業で、伝動ベルト６の交換、点検を簡単に行うことができる。

なお、本実施形態においては、補強部材１２を扁平の板状としたが、これに代えて、補強部材１２を、開口部１ｃの全領域を塞ぐように湾曲状に形成しても良い。また、補強部材１２を湾曲状にした場合には、補強部材１２に多数の放熱孔を設けても良い。

さらには、本実施形態においては、伝動部材を無端状の伝動ベルト６としたが、これに代えて、伝動部材を、チェーンとしても良い。

１ハウジング
１ａカバー部
１ｂ軸受孔
１ｃ開口部
１ｄ逃げ部
１ｅ繋ぎ部
２固定スクロール
３旋回スクロール
４ボールベアリング
５従動プーリ
６伝動ベルト（伝動部材）
７外部電動機
８主動プーリ
９ローラベアリング（軸受）
１０スラスト相殺軸
１１ネジ
１２補強部材
２０取付足
２１固定ラップ
２２吸込口
２３吐出口
３０ピンクランク式自転防止機構
３１旋回ラップ
３２ボス部
５１円筒状軸部
５２プーリ部
５３バランスウェイト部
５４貫通孔

Claims

ハウジングと、
前記ハウジングの左右両側に固定されるとともに、互いに対向する内側面に固定ラップを立設してなる左右の固定スクロールと、
前記ハウジング内における前記左右の固定スクロール間に回転可能に支持されるとともに、外周に外部電動機と連係される無端状の伝動部材が掛けられ、前記外部電動機の回転をもって前記伝動部材を介して駆動する円筒状の従動プーリと、
前記従動プーリ内にその回転中心から所定量偏心した位置に旋回可能に支持される左右方向を向くスラスト相殺軸と、
中心部が前記スラスト相殺軸の左右両端にそれぞれ固着されるとともに、前記固定スクロールに対向する面に前記固定ラップと噛合する旋回ラップを立設し、前記従動プーリの回転に伴う前記スラスト相殺軸の旋回運動によって、前記固定ラップと前記旋回ラップとの間に圧縮室を形成する左右の旋回スクロールと、
前記ハウジングと前記旋回スクロールとの間に配設され、前記スラスト相殺軸が旋回した際、前記旋回スクロールの自転運動を阻止しつつ旋回運動させる自転防止機構とを備えることを特徴とするスクロール式流体機械。
前記従動プーリ内に、前記スラスト相殺軸を旋回可能に支持するための軸受を設けた請求項１記載のスクロール式流体機械。
前記ハウジングにおける前記従動プーリの外周を覆うカバー部に、前記伝動部材を前記ハウジングの外側から前記従動プーリに掛けることを可能とする開口部を設けたことを特徴とする請求項１または２記載のスクロール式流体機械。
前記カバー部における前記開口部が設けられていない領域部を、前記左右の固定スクロールを連係する繋ぎ部とし、
前記従動プーリに掛けられた前記伝動部材の内面に対向する前記繋ぎ部の両端部に、前記伝動部材の内面に接近し、かつほぼ平行な逃げ部を設けたことを特徴とする請求項３記載のスクロール式流体機械。
前記ハウジングのカバー部に、前記開口部を跨ぐように、補強部材を着脱可能に設けたことを特徴とする請求項３または４記載のスクロール式流体機械。