JP3649817B2 - スクロール型流体機械 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動機により揺動スクロールを公転させ、固定スクロールとの間に形成された圧縮空間を外方から内方に向けて縮小させることにより、気体を圧縮して吐出する圧縮機や、揺動スクロールを逆回りに公転させ、気体を膨張させて吐出する膨張機等のスクロール型流体機械に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スクロール型流体機械として、従来、図４に示す圧縮機が知られている。その圧縮機は、環状壁２０に囲まれ鏡板２１に立設された螺旋状のフラップ２２を有する固定スクロール２３と、鏡板２４に立設された螺旋状のフラップ２５を有する揺動スクロール２６と、揺動スクロール２６を固定スクロール２３に対して自転しないように円軌道上を公転させるオルダム継手２７と、電動機２８とより構成されており、電動機２８の回転軸２９には偏心ブッシュ３０が一体化され、偏心ブッシュ３０が揺動スクロール２６のボス部３１内にニードルベアリング３２を介して挿入され、揺動スクロール２６の鏡板２４の背面に一体形成された補強リブ３３を受けるフレーム３４には、潤滑剤３５を塗布した環状の金属製又は合成樹脂製スラストキャップ３６が嵌合されている。また、フラップ２２とフラップ２５が互いに向かいを合わせにかみ合わされて内部に複数の圧縮空間３７が形成されており、鏡板２１の外周部付近及び中央部には、それぞれ圧縮空間３７に連通する吸引孔３８と吐出孔３９が設けられている。
【０００３】
このような圧縮機は、電動機２８が駆動して偏心ブッシュ３０が回転すると、揺動スクロール２６がオルダム継手２７に規制されて円軌道上を公転する。その結果、両スクロール２３、２６間に形成されている圧縮空間３７が外方から内方に向けて順次に縮小させ、吸引孔３８から流入した気体が圧縮され、吐出孔３９から吐き出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のスクロール型圧縮機は、バランスウエイト４０の他に、揺動スクロール２６を公転させるための偏心ブッシュ３０が必要である。また、揺動スクロール２６の公転時の遠心力及び、圧縮空間３７を構成する揺動スクロール２６のフラップ２５を中心より外側に向けて押圧する空気圧を支えるニードルベアリング３２、揺動スクロール２６の鏡板２４を軸方向下方に押圧する空気圧を打ち消すために電動機２８側よりかける中間圧及びスラスト力を受けるスラストキャップ３６が必要であり、複雑である。更に、偏心ブッシュ３０により揺動スクロール２６に半強制的な偏心回転を強いるので、固定スクロール２３と強い当りが生じ、運動中に衝撃を生じることがある。
【０００５】
この発明は、より簡単な構造のスクロール型流体機械を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１のスクロール型流体機械は、固定スクロール１と揺動スクロール２とをそれぞれに立設した螺旋状フラップ１ｃ、２ｂを互いに向かいを合わせにかみ合わせて複数の圧縮空間１２を形成し、揺動スクロール２を円軌道上を公転させることにより圧縮空間１２を外方から内方に向けて又はその逆向きに順次縮小させ、圧縮空間１２に通じる一方の孔１ｄと他方の孔１ｅとの間で気体を吸引し、圧縮又は膨張させて吐出するものであって、バランスウエイト５上面と揺動スクロール２背面との間にスラストボールベアリング６を設けたものである。
【０００７】
また、スラストボールベアリング６の設置位置が、バランスウエイト５側では回転中
心より偏心した位置であり、揺動スクロール２側では中央位置である。
【０００８】
更に、請求項２の発明では、揺動スクロール２の自転を規制するオルダム継手３を設けている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１及び図２を参照し、この発明のスクロール型流体機械の圧縮機としての実施形態について説明する。
【００１０】
この圧縮機は、固定スクロール１と、固定スクロール１に対して円軌道上を公転する揺動スクロール２と、揺動スクロール２を自転しないように規制するオルダム継手３と、揺動スクロール２を公転させるための電動機４と、電動機４の回転軸４ａに固定されたバランスウエイト５と、揺動スクロール２とバランスウエイト５との間に設けられたスラストボールベアリング６とより構成されている。
【００１１】
モーターケース７にはオルダム継手３３やバランスウエイト５等が収容されるケーシング８が固定ボルト９によって固定されている。固定スクロール１はスペーサー１０を介して固定ボルト１１によりケーシング８に固定されている。
【００１２】
固定スクロール１の環状壁１ｂに囲まれ鏡板１ａには、螺旋状のフラップ１ｃが立設されている。また、鏡板１ａの外周部付近及び中央部には、後述する圧縮空間１２にそれぞれ連通する吸引孔１ｄと吐出孔１ｅが設けられている。
【００１３】
揺動スクロール２の鏡板２ａの上面には、螺旋状のフラップ２ｂが立設されている。
【００１４】
固定スクロール１と揺動スクロール２とは、フラップ１ｃとフラップ２ｂを互いに向かいを合わせにかみ合わせて内部に複数の圧縮空間１２を形成している。１３は、圧縮空間１２より圧縮空気が漏れないようにシールする弾性体よりなる環状のシールである。
【００１５】
オルダム継手３は、揺動スクロール２を固定スクロール１に対して自転しないように円軌道上を公転させるものであり、そのキーは揺動スクロール２の鏡板２ａ背面に形成されたキー溝と係合するようになっている。
【００１６】
電動機４は、モーターケース７内に固定された固定子４ｂと、この固定子４ｂの内側に配された回転子４ｃとよりなっている。
【００１７】
モーターカバー７及びケーシング８には、それぞれ回転軸４ａを軸支するボールベアリング１４、１５が設けられている。
【００１８】
バランスウエイト５の上面には、回転軸４ａの中心から偏心した位置にあるリング状の壁面５ａが形成されている。このバランスウエイト５は、揺動スクロール２の偏心運動（公転運動）とのバランスをとるためのものであり、電動機４の回転軸４ａの上端に固定ボルト１６によって固定されている。
【００１９】
スラストボールベアリング６の上輪６ａは、揺動スクロール２の鏡板２ａの背面における中央位置に固定され、下輪６ｂは、バランスウエイト５の上面におけるリング状壁面５ａ内に固定され、それらの溝に複数のボール６ｃが挟まれて収容されている。従って、スラストボールベアリング６は、バランスウエイト５においては、回転軸４ａの中心から偏心した位置に存在する。
【００２０】
このスラストボールベアリング６においては、揺動スクロール２の公転運動によって上輪６ａに遠心力が作用し、図２（２）に示すように、下輪６ｂに対してずれると、上輪６ａと下輪６ｂの上下の間隔が大きくなり、揺動スクロール２は自然に上方に押し上げられ、圧縮空間１２の気密保持に作用する。従って、従来のもののような、揺動スクロールを固定スクロール側に押圧する中間圧の付与が不要となる。
【００２１】
電動機３の回転力は回転軸４ａよりバランスウエイト５とスラストボールベアリング６を介して公転運動として揺動スクロール２に伝えられる。即ち、上輪６ａと下輪６ｂの間隔は、ボール６ｃが外れる程には大きくならないようにしてあり、そのボール６ｃの拘束力によって揺動スクロール２の公転が決められた円軌道をとるようになる。
【００２２】
このような圧縮機は、電動機３が駆動してバランスウエイト５が回転すると、スラストボールベアリング６の下輪６ｂがバランスウエイト５の偏心位置に固定されているので、揺動スクロール２は、スラストボールベアリング６のボール６ｃ及び上輪６ａに追随して偏心した自転を行おうとするが、オルダム継手３に自転を規制され、円軌道上を公転する。その結果、両スクロール１、２間に形成されている圧縮空間１２が外方から内方に向けて次第に縮小させ、吸引孔１ｄから流入した気体が圧縮され、吐出孔１ｅから吐き出される。
【００２３】
次に、図３を参照し、スクロールユニットとしての実施形態について説明する。これも、電動機を除いた部分は、働き含めて前実施形態と基本的に一致しているので、相違点のみ説明する。
【００２４】
このスクロールユニットにおいては、電動機及びモーターケースは存在せず、固定スクロール１が固定されるケーシング８’の形状も異なっている。電動機の回転軸に対応するシャフト４’ａを軸受けするボールベアリング１４’、１５’は、ケーシング８’に設けられており、ケーシング８’の下端には、固定ボルト１７によってカバー１８が被されている。１９は、軸シールである。また、１３’は、チップシールである。
【００２５】
このスクロールユニットは、シャフト４’ａが別体の駆動原に接続され、圧縮機として使用することができるが、シャフト４’ａを逆に回転させて、揺動スクロール２を逆回りに公転させるようにすれば、気体を膨張させる膨張機としても使用することができる。膨張機としても使用できる点は、先の実施形態も同様である。
【００２６】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【００２７】
即ち、従来のものに必須であった偏心ブッシュ、ニードルベアリング及び揺動スクロールを固定スクロール側に押圧する中間圧の付与が不要となり、簡単な構造とすることができる。
【００２８】
スラストボールベアリングは、従来のもののスラストキャップのような滑り軸受とは異なり、摩擦係数が低いので、スラスト力が加わり、負荷が大きくなっても滑らかな回転を保つことができ、高速回転にも対応することができる。従って、バランスウエイトは揺動スクロールを支えながらスムーズに回転することができる。その上、スラストボールベアリングのボールが軌道溝中に拘束されるので、揺動スクロールの規制範囲内での二次元運動が約束される。
【００２９】
また、揺動スクロールの偏心回転が、その中央位置とバランスウエイトの回転中心より偏心した位置との間にあるスラストボールベアリングによってなされるので、固定スクロールとの間に強い当りが生じても、スラストボールベアリングの複数のボールによって適度に衝撃が緩和され、偏心ブッシュにより揺動スクロールを偏心回転させる従来のものに比べ、両スクロールの表面を損傷することはほとんどない。
【００３０】
更に、揺動スクロールの運動を、バランスウエイトの回転中心より偏心した位置にあるスラストボールベアリングとオルダム継手によって規制するようにしたので、従来の偏心ブッシュとオルダム継手によるものに比べて、揺動スクロールの組み込みが極めて簡単である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る圧縮機の縦断面図である。
【図２】上記圧縮機に用いられるスラストボールベアリングの縦断面図であり、（１）は静止状態におけるもの、（２）は運動状態におけるものである。
【図３】この発明に係るスクロールユニットの縦断面図である。
【図４】従来のスクロール型圧縮機の縦断面図である。
【符号の説明】
１ 固定スクロール
１ｃ 螺旋状フラップ
１ｄ 吸引孔（吐出孔）
１ｅ 吐出孔（吸引孔）
２ 揺動スクロール
２ｂ 螺旋状フラップ
３ オルダム継手
４ 電動機
５ バランスウエイト
６ スラストボールベアリング
１２ 圧縮空間

Claims (2)

1. 固定スクロールと揺動スクロールとをそれぞれに立設した螺旋状フラップを互いに向かいを合わせにかみ合わせて複数の圧縮空間を形成し、揺動スクロールを円軌道上を公転させることにより圧縮空間を外方から内方に向けて又はその逆向きに順次縮小させ、圧縮空間に通じる一方の孔と他方の孔との間で気体を吸引し、圧縮又は膨張させて吐出するものであって、
   電動機の回転軸に固定されたバランスウエイトと、このバランスウエイト上面の回転中心より偏心した位置に設けられたスラストボールベアリングとを備え、このスラストボールベアリングを揺動スクロール背面の中央位置で固定したことを特徴とするスクロール型流体機械。
2. 揺動スクロールの自転を規制するオルダム継手を設けた請求項１に記載のスクロール型流体機械。

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