JP2013144960A - スクロール流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】スクロール流体機械１において、駆動ラップ４を有する駆動スクロール５と、駆動ラップ４の先端部に設けられる駆動スクロールキャップ６とを、容易に且つ高精度に同軸に組み立てる。
【解決手段】駆動スクロール５には、その駆動ラップ４の延出先端部に係合部２７が設けられる一方、これに対応して、駆動スクロールキャップ６には、その端板１４の基端面に被係合部が設けられる。駆動スクロール５の係合部２７を駆動スクロールキャップ６の被係合部に係合させつつ、この係合部以外の箇所では、駆動ラップ４の延出先端部が駆動スクロールキャップ６の端板１４の基端面に係合することなく当接する。典型的には、係合部２７は、駆動ラップ４の渦巻きの内端部と外端部において形成される凸部であり、被係合部は、その凸部を受け入れる凹部である。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮機や膨張機などとして用いられるスクロール流体機械に関するものである。

従来、たとえば下記特許文献１に開示されるように、ハウジング（３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ））内において駆動スクロールユニット（１０（１０Ａ，１０Ｂ））の端板（１２，１５）間に従動スクロールユニット（２０）を摺動可能に挟持したスクロール流体機械（１）が知られている。

この装置では、駆動スクロールユニット（１０）は、駆動スクロール部材（１０Ａ）と駆動スクロール受け部材（１０Ｂ）とからなり、駆動スクロール部材（１０Ａ）は、回転軸（１１）の先端部に端板（１２）が設けられ、この端板（１２）から先端側へ延出して駆動ラップ（１３）を備え、この駆動ラップ（１３）の延出先端部が、駆動スクロール受け部材（１０Ｂ）の端板（１５）に形成された装着溝（１８）にはめ込まれる。また、従動スクロールユニット（２０）は、円筒状外周リング部（２１）を備え、その中空穴内に従動ラップ（２２）が設けられ、駆動スクロールユニット（１０）の端板（１２，１５）間に摺動可能に挟持される。

そして、駆動スクロールユニット（１０）は、その軸（１１，１４）がベアリング（６２，６３）によりハウジング（３（３Ｃ，３Ｂ））に保持され、これと偏心した位置で、従動スクロールユニット（２０）は、ベアリング（６４，６５）によりハウジング（３（３Ｂ，３Ｃ））に保持される。このようにして、駆動スクロールユニット（１０）と従動スクロールユニット（２０）とを偏心した位置でそれぞれ回転可能に保持し、駆動スクロールユニット（１０）の回転に伴い従動スクロールユニット（２０）を回転させて、吸入口（４１）からの流体を圧縮して吐出口（５３）へ吐出する。

特開２００７−２３７７６号公報

従来のこの種のスクロール流体機械では、駆動スクロールユニットは、駆動ラップを備える駆動スクロール（駆動スクロール部材１０Ａ）と、その駆動ラップの先端部に設けられる駆動スクロールキャップ（駆動スクロール受け部材１０Ｂ）とから構成される。そして、駆動スクロールと駆動スクロールキャップとのセンタリングは、駆動スクロールに設けられた渦巻き状の駆動ラップの先端全周と、この駆動ラップの形状に対応して駆動スクロールキャップの端板に設けられた渦巻き状の装着溝の全周とをはめ合わせることで実施されている。

しかしながら、インボリュート曲線にて描画される駆動ラップとその装着溝とを全周に亘って高精度にはめ合うことは困難であり、駆動スクロールキャップの装着溝の溝幅を広げて、インボリュート曲線の加工ずれを吸収している。そのため、駆動スクロールの駆動ラップの先端部と、駆動スクロールキャップの装着溝との嵌合部にがたつきを生じ、駆動スクロールユニットの軸部の同軸度を悪化させている。

本発明が解決しようとする課題は、駆動スクロールと駆動スクロールキャップとを容易に且つ高精度に同軸に組立可能とすることにある。

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、回転軸の先端部にフランジ状の端板が設けられ、この端板から先端側へ延出して渦巻き状の駆動ラップが設けられた駆動スクロールと、前記回転軸と同軸に配置される支持軸の基端部にフランジ状の端板が設けられ、この端板の基端面に前記駆動ラップの延出先端部が当接される駆動スクロールキャップと、円筒材の中空穴内に渦巻き状の従動ラップが設けられ、前記円筒材が前記駆動スクロールの端板と前記駆動スクロールキャップの端板との間に挟まれて配置され、前記回転軸および前記支持軸と偏心して回転可能に保持され、前記駆動スクロールの回転に伴い回転して、前記駆動スクロールとの間で流体を吸入して吐出する従動スクロールとを備え、前記駆動スクロールは、その駆動ラップの延出先端部の側に設けられた係合部が、これに対応して前記駆動スクロールキャップの端板の基端面に設けられた被係合部と係合し、この係合部以外の箇所では、前記駆動ラップの延出先端部が前記駆動スクロールキャップの基端面に係合することなく当接することを特徴とするスクロール流体機械である。

請求項１に記載の発明によれば、駆動スクロールの係合部を駆動スクロールキャップの端板の被係合部に係合させつつ、この係合部以外の箇所では、駆動ラップの先端部を駆動スクロールキャップの端板に係合させることなく当接するだけである。従って、駆動スクロールと駆動スクロールキャップとのセンタリング精度は、駆動スクロールの係合部と駆動スクロールキャップの被係合部のみの精度で決定され、駆動スクロールユニットの回転軸と支持軸との同軸度を向上することができる。

請求項２に記載の発明は、前記係合部は、前記駆動ラップの渦巻きの内端部から外端部の範囲で少なくとも一箇所以上形成されていることを特徴とする請求項１に記載のスクロール流体機械である。

請求項２に記載の発明によれば、駆動ラップの渦巻きの内端部から外端部の範囲に適宜の係合部を設けることで、他の箇所に係合部を設置する場合と比べて、簡易に、駆動スクロールユニットの回転軸と支持軸との同軸度の向上を図ることができる。

請求項３に記載の発明は、前記係合部は、前記駆動ラップの渦巻きの内端部と外端部において形成されていることを特徴とする請求項２に記載のスクロール流体機械である。

請求項３に記載の発明によれば、駆動ラップの渦巻きの内端部と外端部において係合部を設けることで、駆動ラップの保持強度を容易に確保しつつ、駆動スクロールユニットの回転軸と支持軸との同軸度の向上を図ることができる。

請求項４に記載の発明は、前記駆動ラップは、その渦巻きの内端部と外端部において、前記駆動スクロールの端板からの延出寸法が大きくされることで、前記係合部としての凸部が形成されており、この凸部が、前記駆動スクロールキャップの端板に設けられた前記被係合部としての凹部に係合することを特徴とする請求項３に記載のスクロール流体機械である。

請求項４に記載の発明によれば、駆動ラップの渦巻きの内端部と外端部において駆動ラップの延出長さを長くするだけで、係合部を簡易に且つコンパクトに形成することができる。

さらに、請求項５に記載の発明は、前記駆動スクロールの係合部と前記駆動スクロールキャップの被係合部とは連結部材を介して係合され、この連結部材は、一端部が前記駆動スクロールに係合される一方、他端部が前記駆動スクロールキャップに係合されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスクロール流体機械である。

請求項５に記載の発明によれば、駆動スクロールの係合部と駆動スクロールキャップの被係合部とを、連結部材を介して係合することができる。

本発明によれば、駆動スクロールと駆動スクロールキャップとを容易に且つ高精度に同軸に組み立てることができる。

本発明のスクロール流体機械の一実施例の主要部品を示す分解斜視図であり、左側（軸方向先端側）から見た状態を示している。 図１の各部品を右側（軸方向基端側）から見た状態を示す図である。 図１の各部品の組立状態を示す概略縦断面図である。 図１のスクロール流体機械の駆動スクロールの拡大斜視図であり、駆動ラップが設けられた側から見た状態を示している。 図１のスクロール流体機械の駆動スクロールキャップの拡大斜視図であり、端板の基端面を見た状態を示している。

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１および図２は、本発明のスクロール流体機械１の一実施例の主要部品を示す分解斜視図であり、図１は左側（軸方向先端側）から見た状態、図２は右側（軸方向基端側）から見た状態を示している。また、図３は、図１および図２の部品の組立状態を示す概略縦断面図である。

本実施例のスクロール流体機械１は、互いに偏心した軸まわりに回転する駆動スクロールユニット２と従動スクロールユニット３とを主要部として備える。駆動スクロールユニット２は、駆動ラップ４を有する駆動スクロール５と、前記駆動ラップ４の先端部に設けられる駆動スクロールキャップ６とを備える。従動スクロールユニット３は、従動ラップ７を有する従動スクロール８と、この従動スクロール８の左右に設けられる従動スクロールカバー９，１０とを備える。

駆動スクロール５は、回転軸１１の先端部にフランジ状の端板１２が設けられ、この端板１２から先端側へ延出して渦巻き状の駆動ラップ４が設けられて構成される。具体的には、丸棒状の回転軸１１の先端部に円板状の端板１２が同軸に設けられ、その端板１２の先端面には、板面と垂直に先端側へ延出して、一または複数の板状の駆動ラップ４が端板１２と一体形成されている。この際、駆動ラップ４は、端板１２の中央部から外周部へ向けて、インボリュート曲線の渦巻き状に湾曲して形成されている。本実施例では、端板１２には、周方向等間隔に二つの駆動ラップ４が設けられるが、駆動ラップ４の個数は適宜に変更可能である。

駆動スクロールキャップ６は、前記回転軸１１と同軸に配置される支持軸１３の基端部に、フランジ状の端板１４が同軸に設けられて構成される。駆動スクロールキャップ６の端板１４は、駆動スクロール５の端板１２と同一直径の円板から形成されている。支持軸１３は中空軸とされており、その中空穴１５は駆動スクロールキャップ６を軸方向に貫通して、端板１４の基端面にも開口している。駆動スクロールキャップ６は、その端板１４が駆動スクロール５の駆動ラップ４の先端部に取り付けられるが、その取付構造の詳細については後述する。

従動スクロール８は、前記端板１２，１４より大径の円筒材１６を備え、その中空穴内には渦巻き状の従動ラップ７が設けられている。従動ラップ７は、駆動ラップ４と対応した個数（本実施例では二つ）設けられ、円筒材１６の中空穴内に周方向等間隔に設けられる。従動ラップ７は、円筒材１６の幅方向へ延出すると共に、円筒材１６の中央部から外周部へ向けて、インボリュート曲線の渦巻き状に湾曲して形成されている。本実施例では二つの従動ラップ７が設けられるが、各従動ラップ７は、渦巻きの内端部が、円筒材１６の中央部において連結部１７（図２）にて接続される一方、渦巻きの外端部が、円筒材１６の外周部において周側壁に接続されている。

従動スクロール８の円筒材１６の周側壁には、各従動ラップ７の渦巻きの外端部と隣接した箇所に、周側壁を貫通して吸入口１８が形成されている。従動スクロール８は、駆動スクロール５の端板１２と駆動スクロールキャップ６の端板１４との間に摺動可能に挟持されるが、駆動スクロールキャップ６の側において、前記連結部１７が切り欠かれており、この切欠部１９は支持軸１３の中空穴１５と連通する。

従動ラップ７は、円筒材１６の幅寸法と対応した幅寸法（言い換えれば円筒材１６の幅寸法とほぼ同一の幅寸法）に形成されており、幅方向両端面にはシール材２０が装着されている。駆動スクロール５の端板１２と駆動スクロールキャップ６の端板１４との間に従動スクロール８を取り付けた状態で、前記シール材２０により、従動ラップ７の幅方向両端面と各端板１２，１４との隙間が封止される。

駆動ラップ４と従動ラップ７とが噛み合うように、従動スクロール８の中空穴に駆動スクロール５の駆動ラップ４を挿入した後、駆動スクロール５の端板１２と駆動スクロールキャップ６の端板１４との間で従動スクロール８を挟むように、駆動スクロール５の駆動ラップ４の先端部に駆動スクロールキャップ６を取り付ける。さらに、そのようにして端板１２，１４で挟まれた従動スクロール８を左右から覆うように、従動スクロールカバー９，１０が設けられる。

左側の従動スクロールカバー９は、右側へ開口した段付きの短円筒状であり、外周部が従動スクロール８の円筒材１６の外周部の左端部にはめ込まれる。また、左側の従動スクロールカバー９の中央部には、貫通穴を有するボス部２１が形成されている。この貫通穴には、その軸線と偏心した位置に、支持軸１３が外方へ突出するよう通される。

右側の従動スクロールカバー１０は、左側へ開口した段付きの短円筒状であり、外周部が従動スクロール８の円筒材１６の外周部の右端部にはめ込まれる。また、右側の従動スクロールカバー１０の中央部には、貫通穴を有するボス部２２が形成されている。この貫通穴には、その軸線と偏心した位置に、回転軸１１が外方へ突出するよう通される。

左右の従動スクロールカバー９，１０は、従動スクロール８の左右両端部にはめ込まれた状態で、周方向複数箇所において、通しボルト（不図示）により互いに接続される。この際、通しボルトは、従動スクロール８の周側壁を貫通する。これにより、左右の従動スクロールカバー９，１０は、従動スクロール８と一体化され、従動スクロールユニット３となる。

従動スクロールユニット３の左右両端部は、前記ボス部２１，２２がベアリング２３，２４を介して、ハウジング（不図示）に回転可能に保持される。一方、駆動スクロールユニット２の左右両端部は、支持軸１３および回転軸１１がそれぞれベアリング２５，２６を介して、前記ハウジング（不図示）に回転可能に保持される。この際、従動スクロールユニット３は、駆動スクロールユニット２と偏心して配置される。

また、駆動スクロール５の端板１２と、右側の従動スクロールカバー１０との間には、従来公知のスクロール流体機械と同様に、たとえばオルダム継手による回転同期機構（図示省略）が設けられており、駆動スクロールユニット２の回転に伴って従動スクロールユニット３が回転する。

本実施例のスクロール流体機械１は、以上のように構成されるので、駆動スクロール５の回転軸１１を回すと、その回転軸１１と偏心した位置で、従動スクロール８も回転する。これに伴い、従動スクロール８の吸入口１８から流体を吸入し、その流体を駆動ラップ４と従動ラップ７との間で圧縮しながら、その渦巻きの外端側から内端側へ移動させ、支持軸１３の中空穴１５から吐出させることができる。また、回転軸１１を逆転させれば、支持軸１３の中空穴１５から流体を吸い込んで吸入口１８へ吐出することができる。このようにして、本実施例のスクロール流体機械１は、圧縮機、膨張機、真空ポンプなどとして用いることができる。

次に、本実施例のスクロール流体機械１における駆動スクロール５と駆動スクロールキャップ６との取付構造について説明する。図４は、本実施例のスクロール流体機械１の駆動スクロール５の拡大斜視図であり、駆動ラップ４が設けられた側から見た状態を示している。また、図５は、本実施例のスクロール流体機械１の駆動スクロールキャップ６の拡大斜視図であり、端板１４の基端面を見た状態を示している。

駆動スクロール５は、その駆動ラップ４の延出先端部の側に設けられた係合部２７が、これに対応して駆動スクロールキャップ６の端板１４の基端面に設けられた被係合部２８と係合し、この係合部以外の箇所では、駆動ラップ４の延出先端部が駆動スクロールキャップ６の基端面に係合することなく当接する。

係合部２７の形成箇所は、特に問わないが、典型的には、駆動ラップ４の渦巻きの内端部から外端部の範囲で少なくとも一箇所以上形成される。但し、場合により、係合部２７は、駆動ラップ４の渦巻きと異なる箇所に形成してもよく、たとえば、駆動ラップ４の渦巻きの内端部や外端部と隣接した箇所に形成したり、あるいは、駆動ラップ４の渦巻きと離隔した箇所に形成したりしてもよい。いずれにしても、被係合部２８は、駆動スクロールキャップ６の端板１４に、係合部２７と対応した箇所に設置される。つまり、駆動スクロール５の回転軸１１および端板１２と、駆動スクロールキャップ６の支持軸１３および端板１４とを同一軸線上に配置して組み付ける際に、係合部２７と対応する箇所に被係合部２８が適合してはまり合う大きさで形成される。

本実施例では、係合部２７は、駆動ラップ４の渦巻きの内端部と外端部において形成されている。具体的には、駆動ラップ４の延出先端部には、渦巻きの内端部と外端部とに凸部２７が形成される一方、駆動スクロールキャップ６の端板１４の基端面には、前記凸部２７がはめ込まれる凹部２８が形成されている。駆動スクロール５の駆動ラップ４に設けた凸部２７を、駆動スクロールキャップ６の端板１４に設けた凹部２８にはめ込むことで、駆動スクロール５と駆動スクロールキャップ６とを一体化することができる。さらに、所望により、駆動スクロールキャップ６の端板１４の貫通穴（不図示）を介して、駆動スクロール５の駆動ラップ４の先端面の小穴２９に小ネジをねじ込んでもよい。但し、凹部２８に凸部２７を圧入することで、そのような小ネジによる補強を省略することもできる。

ところで、本実施例では、駆動ラップ４は、その渦巻きの内端部と外端部において、駆動スクロール５の端板１２からの延出寸法が大きくされることで、係合部としての凸部２７が形成されている。この場合、凸部２７は、その厚さが駆動ラップ４の板厚と同一とされており、駆動ラップ４の板面と連続して形成される。そして、この凸部２７が、駆動スクロールキャップ６の端板１４に設けられた被係合部としての凹部２８に係合する。このような構成とした場合、係合部２７を簡易にコンパクトに構成することができる。

本発明のスクロール流体機械１によれば、駆動スクロール５の係合部２７が駆動スクロールキャップ６の端板１４の被係合部２８と係合しつつも、この係合部以外の箇所では、駆動ラップ４の先端部は駆動スクロールキャップ６の端板１４に係合することなく板面に当接だけである。従って、駆動スクロール５と駆動スクロールキャップ６との組み付けが容易である。また、駆動スクロール５と駆動スクロールキャップ６とのセンタリング精度は、駆動スクロール５の係合部２７と駆動スクロールキャップ６の被係合部２８のみの精度で決定され、駆動スクロールユニット２の回転軸１１と支持軸１３との同軸度を向上することができる。

また、軸方向の寸法精度についても、従来は、駆動ラップ４の先端部の全体を駆動スクロールキャップ６の端板１４の溝にはめ込んでいたため、駆動ラップ４の高さと前記溝の高さの双方の精度が要求されたが、本実施例では、係合部２７と被係合部２８とが係合されるだけであるから、駆動ラップ４の高さのみの精度が要求され、精度よく構成することができる。その結果、駆動ラップ４の先端部と駆動スクロールキャップ６の端板１４との漏れが防止されるので、密閉性が向上し、省エネルギーを図ることができる。

本発明のスクロール流体機械１は、前記実施例の構成に限らず、適宜変更可能である。たとえば、前記実施例では、駆動ラップ４の先端部に凸部からなる係合部２７を設け、これと係合する凹部からなる被係合部２８を駆動スクロールキャップ６の端板１４に設けたが、これとは逆に、駆動ラップ４の先端部の側に凹部からなる係合部２７を設け、これと係合する凸部からなる被係合部２８を駆動スクロールキャップ６の端板１４に設けてもよい。

また、いずれの場合も、凸部や凹部の形状は適宜に変更可能であり、必ずしも駆動ラップ４の渦巻きの一部と連続的に形成する必要はなく、たとえば凸部をピン状に、凹部を丸穴状に形成してもよい。

また、前記実施例では、係合部２７は、駆動ラップ４の渦巻きの内端部と外端部においてのみ形成したが、これに加えてまたはこれに代えて、駆動ラップ４の渦巻きの中途部においても適宜形成してもよい。

さらに、駆動スクロール５の係合部２７と駆動スクロールキャップ６の被係合部２８とは連結部材を介して係合してもよい。その場合、連結部材は、一端部が駆動スクロール５に係合される一方、他端部が駆動スクロールキャップ６に係合される。たとえば、連結部材を小さな丸棒状のピンから構成し、このピンがはめ込まれる穴（係合部，被係合部）を、駆動スクロール５の駆動ラップ４の先端面と、駆動スクロールキャップ６の端板１４の基端面とに設けておけばよい。

１ スクロール流体機械
２ 駆動スクロールユニット
３ 従動スクロールユニット
４ 駆動ラップ
５ 駆動スクロール
６ 駆動スクロールキャップ
７ 従動ラップ
８ 従動スクロール
９ （左側の）従動スクロールカバー
１０ （右側の）従動スクロールカバー
１１ 回転軸
１２ （駆動スクロールの）端板
１３ 支持軸
１４ （駆動スクロールキャップの）端板
１５ 中空穴
１６ 円筒材
１７ 連結部
１８ 吸入口
１９ 切欠部
２０ シール材
２１ （左側の従動スクロールカバーの）ボス部
２２ （右側の従動スクロールカバーの）ボス部
２３ ベアリング
２４ ベアリング
２５ ベアリング
２６ ベアリング
２７ 係合部（たとえば凸部）
２８ 被係合部（たとえば凹部）
２９ 小穴

Claims (5)

1. 回転軸の先端部にフランジ状の端板が設けられ、この端板から先端側へ延出して渦巻き状の駆動ラップが設けられた駆動スクロールと、
   前記回転軸と同軸に配置される支持軸の基端部にフランジ状の端板が設けられ、この端板の基端面に前記駆動ラップの延出先端部が当接される駆動スクロールキャップと、
   円筒材の中空穴内に渦巻き状の従動ラップが設けられ、前記円筒材が前記駆動スクロールの端板と前記駆動スクロールキャップの端板との間に挟まれて配置され、前記回転軸および前記支持軸と偏心して回転可能に保持され、前記駆動スクロールの回転に伴い回転して、前記駆動スクロールとの間で流体を吸入して吐出する従動スクロールとを備え、
   前記駆動スクロールは、その駆動ラップの延出先端部の側に設けられた係合部が、これに対応して前記駆動スクロールキャップの端板の基端面に設けられた被係合部と係合し、この係合部以外の箇所では、前記駆動ラップの延出先端部が前記駆動スクロールキャップの基端面に係合することなく当接する
   ことを特徴とするスクロール流体機械。
2. 前記係合部は、前記駆動ラップの渦巻きの内端部から外端部の範囲で少なくとも一箇所以上形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のスクロール流体機械。
3. 前記係合部は、前記駆動ラップの渦巻きの内端部と外端部において形成されている
   ことを特徴とする請求項２に記載のスクロール流体機械。
4. 前記駆動ラップは、その渦巻きの内端部と外端部において、前記駆動スクロールの端板からの延出寸法が大きくされることで、前記係合部としての凸部が形成されており、
   この凸部が、前記駆動スクロールキャップの端板に設けられた前記被係合部としての凹部に係合する
   ことを特徴とする請求項３に記載のスクロール流体機械。
5. 前記駆動スクロールの係合部と前記駆動スクロールキャップの被係合部とは連結部材を介して係合され、
   この連結部材は、一端部が前記駆動スクロールに係合される一方、他端部が前記駆動スクロールキャップに係合される
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスクロール流体機械。

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