JP2562598B2 - スクロ−ル式流体機械 - Google Patents

スクロ−ル式流体機械

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば空気圧縮機、ポンプ、送風機等に用
いられるスクロール式流体機械に関する。
〔従来の技術〕
一般に、この種のスクロール式流体機械は、ケーシン
グと、該ケーシングに固着して設けられ、うず巻状ラッ
プ部が立設された固定スクロールと、前記ケーシングに
回転自在に支持され、先端部にクランクを有する駆動軸
と、前記クランクに回転自在に支持され、前記固定スク
ロールのラップ部と重なり合って旋回するうず巻状ラッ
プ部が立設された旋回スクロールと、該旋回スクロール
と前記ケーシング又は固定スクロールとの間に設けら
れ、該旋回スクロールの自転運動を防止するための自転
防止機構とから大略構成されている。そして、このスク
ロール式流体機械を空気圧縮機として使用する場合、吸
込口から吸込んだ空気を固定スクロールと旋回スクロー
ルとの間に形成される密閉空間からなる圧縮室に密封
し、旋回スクロールが公転しながら圧縮室を縮小しつつ
空気圧縮し、この圧縮空気を固定スクロールの中心部に
形成された吐出口から吐出する構成になっている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、旋回スクロールが旋回しつつ固定スクロー
ルとの間で圧縮室を形成するためには、旋回スクロール
が固定スクロールに対して自転運動のない相対的円運動
を行うための自転防止機構が必要である。そして、従来
この自転防止機構として、給油式のスクロール流体機械
においてはオルダムリング機構、ボール式機構が用いら
れ、無給油式のスクロール流体機械にあっては、補助ク
ランク式機構が用いられている。
而して、上述した自転防止機構のうち、ボール式機構
は部品点数が多い上に、加工、組付けに高精度が要求さ
れるため、コストが嵩むという欠点があり、オルダムリ
ング機構は潤滑性が悪いという欠点がある。また、補助
クランク機構は主クランクに対する偏心量、位置精度等
の設定に高い精度が要求され、コスト高になるという欠
点がある。しかも、オルダムリング機構と補助クランク
機構にあっては、圧縮される流体圧によるモーメントに
より、旋回スクールの回転方向に対してオルダムリング
或いはクランクに働く力の方向がある点を境として180
度毎に切換わるため、振動が発生したり、副クランク用
軸受等の寿命を縮めてしまうという欠点がある。
本発明は上述した従来技術の欠点に鑑みなされたもの
で、部品点数が少なく、加工、組立に高い精度を要求さ
れないためにコストの低減を実現でき、しかも補助クラ
ンク機構等における振動を皆無にでき、旋回スクロール
の自転を円滑に防止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する。
〔問題点を解決するための手段〕
上述した問題点を解決するために、本発明によるスク
ロール式流体機械は、ケーシングと、該ケーシングに固
着して設けられ、鏡板にうず巻状ラップ部が立設された
固定スクロールと、前記ケーシングに軸受を介して回転
自在に支持され、先端部が偏心してクランク軸となった
駆動軸と、鏡板の一側面に前記固定スクロールと重なり
合って旋回するうず巻状ラップ部が立設されると共に該
鏡板の他側面に前記クランク軸が嵌合する旋回ボス部が
設けられ、旋回軸受を介して該クランク軸に回転自在に
支持された旋回スクロールと、該旋回スクロールの自転
を防止するための自転防止機構とを備えている。
そして、本発明が採用する手段の特徴は、前記自転防
止機構を、前記駆動軸と同一軸心を有して前記ケーシン
グ内に設けられた固定歯車と、前記クランク軸と同一軸
心を有して前記旋回スクロールの旋回ボス部に設けられ
た旋回歯車と、該旋回歯車と固定歯車との間に介装さ
れ、前記駆動軸が回転するとき前記旋回スクロールに公
転のみを伝達する公転伝達部材とから構成したことにあ
る。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づき詳述する。
第1図及び第2図に本発明の第1の実施例を示す。図
において、1はケーシングで、該ケーシング1は小径筒
状の軸受部1Aと、大径筒部1Bと、軸受部1Aの内側端から
同心状に大径筒部1B内に突出したボス部1Cとから形成さ
れている。
2は前記ケーシング1の大径筒部1B開口側に固着され
た固定スクロールで、該固定スクロール2は鏡板2Aと、
該鏡板2Aの内側面に立設されたうず巻状ラップ部2Bと、
該ラップ部2Bの外側に位置して鏡板2Aの外周縁に形成さ
れた円筒部2Cとから構成されており、該鏡板2Aの外側面
には複数の放熱ファン3,3,…が突設されている。
4は前記固定スクロール2と同一軸線01−01に位置し
てケーシング1に回転可能に設けられた駆動軸で、該駆
動軸4の小径軸部4Aは軸受部1Aに設けられた玉軸受5に
支持され、大径軸部4Bはボス部1C内周に設けられたロー
ラ軸受6によって支持されている。そして、該駆動軸4
の一端はケーシング1外に突出してモータ(図示せず)
に接続され、その他端側は大径筒部1B内に位置して大径
円板状のカウンタウエィト4Cになっている。更に、該カ
ウンタウエィト4Cの先端側はクランク軸4Dになってお
り、該クランク軸4Dの軸線O2−O2は駆動軸4の軸線O1
O1対して距離δだけ偏心している。
7はローラ軸受からなる旋回軸受8を介して前記クラ
ンク軸4Dに回転自在に設けられた旋回スクロールで、該
旋回スクロール7は固定スクロール2の鏡板2Aに対向す
る鏡板7Aと、ケーシング1との間に設けられたスラスト
すべり軸受9と摺接する該鏡板7Aの一側面中央に突設さ
れ、内側に前記旋回軸受8が嵌着された旋回ボス部7B
と、鏡板7Aの他側面に立設され、固定スクロール2のラ
ップ部2Bと重なり合ううず巻状ラップ部7Cとから構成さ
れている。そして、旋回スクロール7のラップ部7Cを固
定スクロール2のラップ部2Bと所定角度ずらして重なり
合わせることにより、固定スクロール2と旋回スクロー
ル7との間には複数の圧縮室10,10が形成されている。
11は最外周側の圧縮室10と連通するように固定スクロ
ール2の円筒部2Cに穿設された吸込ポートで、12は最中
心側の圧縮室10と連通するように固定スクロール2の鏡
板2A中心に穿設された吐出ポートである。
次に、13は前記旋回スクロール7の自転運動を防止す
るために設けられた自転防止機構を示す。14は該自転防
止機構13を構成する固定外歯車で、該固定外歯車14はケ
ーシング1のボス部1C外周に駆動軸4の軸線O1−O1と同
一軸線を有して形成されている。一方、15は旋回スクロ
ール7で旋回ボス部7B外周に形成された旋回外歯車で、
該旋回外歯車15の歯は前記固定外歯車14と同一のピッチ
で同数設けられている。16は前記旋回外歯車15と固定外
歯車14との間に巻回された公転伝達部材としての幅広の
歯付きベルトで、該歯付きベルト16の内周側には前記各
外歯車14,15と噛合する歯車16A,16A,…が形成されてい
る。そして、クランク軸4Dの偏心回転運動に伴なって旋
回スクロール7が旋回運動すると、旋回外歯車15に噛合
している歯付きベルト16は駆動軸4の軸線O1−O1を中心
にして固定外歯車14の外周側を旋回するようになってい
る。
本実施例は上述の如く構成されるが、次にその作動に
ついて空気圧縮機とした場合を例に挙げ説明する。
モータを回転すると、その回転は駆動軸4、該駆動軸
4のクランク軸4D、旋回軸受8を介して旋回スクロール
7に伝えられる。ここで、旋回スクロール7の軸線O2
O2はクランク軸4Dと同一軸線で、固定スクロール2の軸
線O1−O1は駆動軸4の軸線と同一軸線であり、かつ、両
軸線O1−O1,O2−O2は距離δだけ偏心しているから、旋
回スクロール7は固定スクロール2に対して軸線O1−O1
中心に円運動を行うことになる。
而して、実施例によれば、旋回スクロール7には固定
外歯車14と同じ歯数の旋回外歯車15を設け、該旋回外歯
車15は固定外歯車14に噛合して駆動軸4の軸線O1−O1
中心に旋回する歯付きベルト16の内歯車16Aに噛合し、
該歯付きベルト16により案内されるようにしたから、旋
回外歯車15は固定外歯車14と同位相で円運動することに
なり、旋回スクロール7は固定スクロール2に対して自
転しない相対的な円運動を行うことになる。
上述の如く旋回スクロール7が固定スクロール2に対
して相対的な円運動を行うと、旋回スクロール7のラッ
プ部7Cと固定スクロール2のラップ部2Bとの間で形成さ
れる各圧縮室10は漸次縮小することになり、吸込ポート
11から各圧縮室10内に吸込まれた空気は漸次加圧され、
所定圧の圧縮空気となって吐出ポート12から吐出するよ
うになっている。
上述の如く本実施例では、自動防止機構13をケーシン
グ1に設けた固定外歯車14と、旋回スクロール7に設け
た旋回外歯車15と、該各外歯車14,15間に巻回した歯付
きベルト16とから構成したから、従来技術のオルダムリ
ング機構、補助クランク機構に比較して部品点数が少な
くなり、高い加工精度、組立精度は必要でないから、コ
スト低減を図ることができる。
なお、実施例の歯付きベルト16は内歯車に代えてもよ
い。
次に、第3図及び第4図は第2の実施例に示し、図中
第1の実施例と同一の構成要素には同一符号を付して、
その説明を省略する。
而して、図中21は固定スクロール2と同一軸線O1−O1
上に位置してケーシング1に回転可能に設けられた駆動
軸で、該駆動軸21の小径軸部21Aは軸受部1Aに設けられ
た玉軸受5に支持され、大径軸部21Bはボス部1C内周に
嵌着されたローラ軸受6によって支持されている。そし
て、該駆動軸21の一端はケーシング1外に突出してモー
タに接続され、その他端側は大径筒部1B内に位置して半
円形板体状のカウンタウエィト21Cになっている。更
に、該カウンタウエィト21Cの先端側はクランク軸21Dに
なっており、該クランク軸21Dの軸線O2−O2は駆動軸21
の軸線O1−O1に対して距離δだけ偏心している。
22は本実施例の旋回スクロール自転防止機構を示す。
23は該自転防止機構22構成する固定歯車で、該固定歯車
23はケーシング1のボス部1C外周に前記駆動軸21の軸線
O1−O1と同一軸線を有して形成されている。一方、24は
旋回スクロール7の旋回ボス部7B外周に形成された旋回
歯車で、該旋回歯車24はクランク軸21Dの軸線O2−O2
即ち旋回スクロール7の軸線と同一軸線を有している。
25は前記カウンタウエィト21Cに軸受26を介して回転
可能に設けられた軸体、27,28は該軸体25の軸方向両端
側外周に形成され、駆動軸21を中心に回転する一対の回
転歯車で、軸方向一側の回転歯車27と他側の回転歯車28
は同じピッチの同じ歯数を有している。29は前記固定歯
車23と一側の回転歯車27との間に巻回された歯付きベル
トで、30は該一側と回転歯車27と共に一体回転する他側
の回転歯車28と旋回歯車24との間に巻回された他側の歯
付きベルトを示す。
かくして、本実施例の自転防止機構22はケーシング1
に設けた固定歯車23と、旋回スクロール7に設けた旋回
歯車24と、駆動軸21と一体回転するカウンタバランス21
Cに回転自在に設けられた一対の回転歯車27,28と、一側
の回転歯車27と固定歯車23との間に巻回された歯付きベ
ルト29と、他側の回転歯車28と旋回歯車24との間に巻回
された他の歯付きベルト30とから構成され、該回転歯車
27,28と歯付きベルト29,30が公転伝達部材を構成してい
る。
本実施例は上述の如く構成されるが、次に、前記自転
防止機構22の作動について説明する。駆動軸21と共にカ
ウンタウエィト21Cが回転し、一側の回転歯車27が軸線O
1−O1を中心に固定歯車23の外周を回転すると、固定歯
車23との間に巻回された一側歯付きベルト29に案内され
て、該一側回転歯車27は駆動軸21に対して自転しない円
運動を行う。すると、該一側回転歯車27と同軸の他側回
転歯車28は駆動軸21の外周を回転する遊星歯車となり、
固定歯車23と一側回転歯車27の歯数比に基づく回転数で
自転しつつ円運動を行う。かくして、他側の歯付きベル
ト30を介して該他側回転歯車28と連結されている旋回歯
車24は該回転歯車28と旋回歯車24の歯数比に基づき固定
歯車23と同位相で回転することになり、旋回スクロール
7は固定スクロール2に対して自転しない相対的な円運
動を行うことができる。
なお、叙上の如く固定スクロール2に対して旋回スク
ロール7が同位相になればよいのであるから、固定歯車
23と旋回歯車24の歯数は異なってもよいものである。ま
た、一側歯付きベルト29と他側歯付きベルト30の代りに
チェーンを用いてもよいし、歯車の組合せを用いてもよ
い。
更に、一側回転歯車27と他側回転歯車28の歯の位相を
ずらすことにより、固定スクロール2と旋回スクロール
7のタイミングの調整を図るようにしてもよい。更にま
た、該各回転歯車27,28を形成した軸体25の位置をカウ
ンタウエィト21Cの軸心に対して離間調整可能にするこ
とにより、バックラッシュ調整を行うことができる。
なお、各実施例における歯付きベルト16,29及び30に
は金属製ベルトを用いてもよい。
〔発明の効果〕
本発明は以上詳述した如くであって、旋回スクロール
の自転を防止するための自転防止機構を、駆動軸と同一
軸心を有してケーシング内に設けられた固定歯車と、ク
ランク軸と同一軸心を有して旋回スクロールの旋回ボス
部に設けられた旋回歯車と、該旋回歯車と固定歯車との
間に介装され、駆動軸が回転するとき旋回スクロールに
公転のみを伝達する公転伝達部材とから構成したから、
駆動軸が回転駆動し、旋回軸受を介して旋回スクロール
を旋回運動させるとき、該旋回スクロールは固定歯車と
公転伝達部材とによって自転が規制される結果、従来技
術に比較して部品点数が少なく、高い加工精度、組付精
度の要求されない、低コストな自転防止機構を製造する
ことができる。また、旋回スクロールには旋回方向と逆
方向の力が常に作用しており、力の作用方向が180度毎
に切換ることがないから、公転伝達部材に案内されて固
定歯車に対して旋回歯車は同位相で旋回し、これにより
旋回スクロールは円滑な旋回運動を行なうことができ、
旋回軸受等の振動を防止し、寿命を延すことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明の第1の実施例を示し、第1
図はスクロール圧縮機の縦断面図、第2図は第1図中の
II−II矢示方向断面図、第3図及び第4図は第2の実施
例を示し、第3図はスクロール圧縮機の縦断面図、第4
図は第3図中のIV−IV矢示方向断面図である。 1……ケーシング、2……固定スクロール、4,21……駆
動軸、7……旋回スクロール、13,22……自転防止機
構。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ケーシングと、該ケーシングに固着して設
    けられ、鏡板にうず巻状ラップ部が立設された固定スク
    ロールと、前記ケーシングに軸受を介して回転自在に支
    持され、先端部が偏心してクランク軸となった駆動軸
    と、鏡板の一側面に前記固定スクロールと重なり合って
    旋回するうず巻状ラップ部が立設されると共に該鏡板の
    他側面に前記クランク軸が嵌合する旋回ボス部が設けら
    れ、旋回軸受を介して該クランク軸に回転自在に支持さ
    れた旋回スクロールと、該旋回スクロールの自転を防止
    するための自動防止機構とからなるスクロール式流体機
    械において、 前記自転防止機構は、前記駆動軸と同一軸心を有して前
    記ケーシング内に設けられた固定歯車と、前記クランク
    軸と同一軸心を有して前記旋回スクロールの旋回ボス部
    に設けられた旋回歯車と、該旋回歯車と固定歯車との間
    に介装され、前記駆動軸が回転するとき前記旋回スクロ
    ールに公転のみを伝達する公転伝達部材とから構成した
    ことを特徴とするスクロール式流体機械。
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