JP3674394B2 - 両歯型スクロール流体機械 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮作動室の容積を減じながら気体を圧縮する旋回運動形容積式圧縮機であって、特に渦巻状に構成されたスクロール部材によって三日月状の圧縮室が旋回スクロールの両面に形成される両歯型スクロール圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スクロール圧縮機は、鏡板に渦巻状のラップを直立して設けた２つのスクロール部材を互いに噛み合わせて、一方のスクロール部材を他方のスクロール部材に対して自転しないように拘束しながら相対的に旋回運動させ、スクロール部材の外周部から中央部に向かって気体を圧縮させている。この種のスクロール圧縮機において、スクロールラップによって形成される圧縮室内の気体の圧力によって旋回スクロールと固定スクロールとが相互に離反する力を受ける構造のものや、旋回スクロール鏡板の両面にラップをなしそれぞれの面に圧縮作動室を形成して圧縮機体によるスラスト力をキャンセルさせる構造のものがある。
【０００３】
特開平５−５２１８９号公報には後者の技術が記載されている。この従来技術には、固定スクロールの間に配置され両歯を持った旋回スクロールと、この旋回スクロールの外周部に２本の駆動軸が設けられ、これら駆動軸は両固定スクロールに設けられた軸受によって回転可能に軸支されている。さらに、これら駆動軸はその端部に歯車が設けられていて、電動機軸に設けられた歯車と噛み合うように配置され、電動機軸が回転することで両駆動軸すなわちクランク軸が回転するようになっている。旋回スクロールはこれら駆動軸の偏心部と係合しており、このクランク軸の回転によって駆動され、旋回スクロールが一定の半径で旋回運動するように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術では、旋回スクロールが2個の並行に配置された固定スクロールに挟まれた状態で構成され、２本の旋回スクロール駆動用クランク軸がそれぞれ固定スクロールに転がり軸受を介して軸支されている。また、一般的に、固定スクロールに設けた2個の軸受の中心間距離及び旋回スクロールに設けた2個の軸受の中心間距離は、旋回スクロールの安定運動を達成するためや軸受の信頼性を高く保つために、互いに等しくなるように構成されている。上記従来技術においても、2個の固定スクロールが平行に配置されているので、固定スクロール同士で見ても、2個の軸受の中心間距離も同様に等しく構成されている。
【０００５】
一方、従来のスクロール流体機械を圧縮機として運転すると、機械本体はもちろん、スクロールの中心部が圧縮熱によって高温になる。また、スクロール流体機械は原理的に固定スクロールと旋回スクロールが互いに接触（鏡面やスクロール同士、非接触が望ましいが原理的に困難）して圧縮・膨張を行うものであるため摩擦熱によってもスクロールは高温になる。このため、固定スクロール間に配置された旋回スクロールが熱膨張して半径方向に伸びてしまう。固定スクロールも熱膨張するが、外面に接しているため、全体的に加熱されやすい旋回スクロールに対して熱膨張量が相対的に小さい。
【０００６】
この結果、固定スクロールに設けた２個の軸受の中心間距離と旋回スクロールに設けた2個の軸受の中心間距離とが互いに変化し、これら2個の中心間距離はもはや等しくなくなってしまい、両方の駆動軸には旋回スクロールの遠心力やガス圧縮力に加えて相対熱膨張量に見合った負荷荷重が作用することになる。この負荷荷重は両方の駆動軸間の距離を押し広げる方向（2個の駆動軸には半径方向外向き）に作用するので、駆動軸がスムーズに回転できなくなってしまう。駆動軸がスムーズに回転できなくなると、圧縮機の静寂な運転が損なわれるばかりでなく、旋回スクロールの2個の軸受の中心間距離における相対熱膨張量差が極端に大きくなると、もはや圧縮機は正常な運転を行うことができなくなる。
【０００７】
また、スクロール流体機械の上記熱膨張の影響がなくなるように十分に冷却を施すと、このスクロール流体機械を用いた圧縮気体製造装置が大型化するという不具合を生じる。
【０００８】
本発明の目的は、熱による膨張があっても正常な運転が可能な両歯型スクロール流体機械を実現することにある。また、本発明の他の目的は、小型軽量を実現した両歯型スクロール流体機械を実現することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の基本的な手段は一対の固定スクロールと旋回スクロールとの相対熱膨張差を吸収する構成としたことにある。
そして、本発明の具体的特徴は、鏡板の両側に渦巻状のスクロールラップを有する旋回スクロールと、この旋回スクロールの両側に配置され、旋回スクロールのラップと噛み合うラップを有する１対の固定スクロールと、この固定スクロールに取付けられ同期して回転する複数の駆動軸とを備えた両歯型スクロール流体機械において、複数の駆動軸は各々クランク部を有し、このクランク部により旋回スクロールを旋回運動させ、旋回スクロールの延びを駆動軸の並び方向に許容する手段を複数の駆動軸の少なくとも一方の軸のクランク部に備え、かつ前記一対の固定スクロールの少なくとも一方の外面には、駆動軸の並び方向に固定スクロールが延びるのを拘束しないように複数の冷却フィンが設けられ、前記複数の冷却フィンは、駆動軸の並び方向にほぼ直交する方向に形成されていることにある。
【００１０】
スクロール流体機械を例えば圧縮機として運転中、旋回スクロールや固定スクロールは、上述の如く、旋回スクロールの方が大きい度合いで熱膨張する。このスクロール流体機械における旋回スクロールは、固定スクロールに設けられ同期して回転する複数の駆動軸に設けられたクランク手段によって旋回する構造となっている。旋回スクロールと固定スクロール間で熱膨張差が発生すると、駆動軸の並び方向に対して直角な方向には、後述するように、設計時に熱膨張を許容する範囲で余裕を見ているので不具合は生じない。しかし、駆動軸の並び方向については、固定スクロールに回転自在に取り付けられた駆動軸が膨張を規制する方向に働くので、旋回スクロールの膨張によって駆動軸を撓ませてしまう。
【００１１】
本発明では、旋回スクロールが駆動軸の並び方向に延びるのを許容する手段を備えたので、旋回スクロールと固定スクロールとの膨張バランスが崩れて旋回スクロールがより膨張したとしても駆動軸の並び方向の延びが許容されるので駆動軸への負担が軽減され、駆動軸の回転が妨げられない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図１に示す両歯型スクロール形流体機械を用いたオイルフリー式空気圧縮機の構造を表す断面図を用いて説明する。自己潤滑性を高めるためアルミニウム合金で形成された固定スクロール１と固定スクロール２が平行に配置されておりその間に同じくアルミニウム合金で形成された旋回スクロール３がそれぞれの固定スクロールに噛み合って、旋回スクロール３の鏡板３ａの両側に圧縮作動室１４と１５を形成している。
【００１３】
固定スクロール１及び２、旋回スクロール３のそれぞれのラップ先端部には潤滑性を高めるためカーボン等の無機系材料や４フッ化エチレン樹脂やポリイミド樹脂の複合材料で形成されたチップシール１ｄ，２ｄ，３ｄ，３ｅが設けられている。旋回スクロール鏡板３ａには上側圧縮作動室１４と下側圧縮作動室１５に連通する複数の連通孔３１と、中央部には流路８（図３に図示）が設けられている。旋回スクロール３の鏡板外周部にはクランク部を有する駆動軸４と同じ偏心量のクランク部を有する補助クランク軸５とが旋回スクロール３を挟むように配置されており、旋回スクロール３は補助クランク軸５のクランク部分で弾性支持部３２を有する転がり軸受１１ｂと駆動軸４のクランク部で転がり軸受１１ａを介して回転可能に係合している。
【００１４】
一方、固定スクロール１はそのほぼ中央部に吐出ポート９と外表面全体に不連続的に設けられた放熱フィン１ｃがあり、さらに、固定スクロール１の外周部にはフランジ部１ｅがある。他方、固定スクロール２もその外表面に固定スクロール１に設けた物と同様な構造の放熱フィン部２ｃを有し、外周部にはフランジ部２ｅが配置されている。そして、互いの固定スクロール１と２がこのフランジ部１ｅ、２ｅにおいてボルト１８等によって結合されている。結合の際、両固定スクロールの相対位置を合わせる位置決め手段１６（例えば図９に示したようなノックピン２８ｂ）によって、両固定スクロール１，２同士ならびに旋回スクロール３との位置関係が適正に保たれて組み立てられている。
【００１５】
駆動軸４は一部分を固定スクロール２に固定された転がり軸受１０ａによって軸方向に固定された状態で軸支されており、駆動軸４の先端部は他方の固定スクロール１に固定された軸受１２ａに回転可能に係合されている。さらに、駆動軸４にはバランスウエイト１７ａ、１７ｂが、また補助クランク軸５にもバランスウエイト１７ｃ、１７ｄが吸込雰囲気中に配置固定されている。他方、駆動軸４とは対称の反対側に位置している補助クランク軸５も同様に固定スクロール２に固定された転がり軸受１０ｂによって軸方向に固定された状態で軸支されており、補助クランク軸５の先端部は他方の固定スクロール１に固定された軸受１２ｂに回転可能に係合されている。駆動軸４にはプーリ６が設けてあり、他に設置した動力源から動力伝達手段によって回転動力が供給されるようになっている。さらに、駆動軸４と補助クランク軸５とはタイミングベルト７によって回転の同期性を保つように連結されている。
【００１６】
気体の吸入口１９は一例として図９に示すように駆動軸４とは直交する方向で両固定スクロールに跨って設けられている。またその反対の下側には圧縮機据付け用の足部（架台）３０が配置されている。前記したように固定スクロール１，２及び旋回スクロール３はそれぞれアルミニウム合金等に代表されるように軽くて、熱伝導性の良い材料で構成することができる。また、無潤滑式圧縮機を提供するために特にシリコンが含有されたアルミニウム合金を適用することもできる。さらには、スクロールラップ表面には、ラップ同士の接触時の潤滑性を向上させるため陽極酸化皮膜等の表面処理を施すこともできる。旋回スクロールを固定スクロールに比べて熱膨張係数の小さい材料とする。
【００１７】
図２は他の一実施例を示したものである。図１に示した実施例と異なる点は、駆動軸４に係合した軸受１１ａと旋回スクロール３との間に弾性体２１を配置したことである。
【００１８】
スクロール形圧縮機は、固定スクロールに対して旋回スクロールが高速に回転する構造であるため、摩擦熱によって各部が高温になる。各部を冷却するため通常潤滑油を用いているが、吐出ポート９から吐出される圧縮ガス中に油も混ざるため圧縮ガスの用途によっては油が不純物となり適当でない場合がある。このためスクロールのラップやチップシールを、前記の如く、自己潤滑性のある材料で形成してオイルフリーを実現する。
【００１９】
摩擦が減少したと言えども摩擦熱は発生しており、また、吐出ポート９から吐出される圧縮空気は高温（２００℃〜２３０℃）であるため、冷却が十分でないと圧縮機が熱膨張を起こしてしまう。この熱膨張が固定スクロールと旋回スクロール共に同程度に起これば問題がないのであるが、固定スクロールは外気に接しており、一方旋回スクロールは外気に触れていない分温度が上昇する。実測値で示すと、固定スクロールが１６０℃まで上昇するのに対して、旋回スクロールは１６０℃〜２３０℃まで上昇してしまう。この結果、駆動軸４と補助駆動軸５との軸間長が２８０ｍｍの場合、旋回スクロールの延びが固定スクロールの延びに対して相対的に０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍ延びることが観測された。
【００２０】
旋回スクロールの熱膨張は全方向に渡って発生する。この熱膨張によって、互いのラップ側面が衝突し、円滑に回動しなくなってしまう。この実施例では、この問題を回避するため旋回スクロールの旋回半径を、固定スクロールの歯形から決まる理論値よりも小さくしている。両駆動軸のクランク部の偏心量にオフセットを設け旋回スクロールの旋回半径が理論値よりも小さくなるようにしている。従って、図８に示すように、圧縮機組立て状態、すなわち、冷えている状態ではラップ側面にすきまが生じるようになっている。このため、旋回スクロールの全方向の熱膨張に対しても、ラップ側面が衝突（接触）することなく運転が可能となる。
【００２１】
旋回スクロールの熱膨張を阻害するものがなければ偏心量にオフセットを設けることで何らの問題もないのであるが、図１に示されているように、駆動軸４及び補助駆動軸５は固定スクロール１に軸支されており、旋回スクロール２はこれら駆動軸にクランク部を介して支持されている。このため、旋回スクロール２の熱による駆動軸同士の軸線方向の膨張は両駆動軸により阻害されてしまう。一方、旋回スクロール２の駆動軸同士の軸線方向以外（軸線に垂直方向）の膨張は上記した偏心量のオフセットにより妨げられない。
【００２２】
さて、本実施例では、駆動軸同士の軸線方向の膨張を許容する手段として、弾性支持部３２や弾性体２１を設けたので、旋回スクロールが膨張しても膨張が規制されることがなくスクロールの運転に支障を来すことがない。
【００２３】
次に、図１ならびに図２における構成の圧縮機についてその動作を説明する。プーリ６に回転動力が伝達されると駆動軸４が回転し、さらに補助クランク軸５はタイミングベルト７によって駆動軸４と同期して回転する。すると、旋回スクロール３も同時に駆動軸４や補助クランク軸５の偏心量を半径とする旋回運動がもたらされる。その結果、気体は吸入口１９から吸入され吸入室１３に入る。その後、気体はさらに旋回スクロール鏡板３ａの上側の圧縮作動室１４や旋回スクロール鏡板３ａの下側の圧縮作動室１５に流入しそれぞれ所定の圧力まで圧縮される。
【００２４】
圧縮作動室１５で圧縮された気体は最終的に鏡板３ａの中央部に設けられた連通孔８を通って上側の圧縮作動室１４の中心部の吐出空間に流入し、旋回スクロール鏡板上側の圧縮作動室１４で圧縮された気体と合流し、固定スクロール１に設けられた吐出ポート９から機外へ流出する。圧縮動作中、圧縮作動室には潤滑油がほとんど無いため圧縮熱の発生が盛んになるが、この熱は固定スクロール外表面に設けた放熱フィン１ｃ、２ｃの回りをダクト構造として強制空冷することによって効果的に除去される。従って、旋回スクロールや固定スクロールは適当な温度に保たれる。
【００２５】
また、連通孔３Ｃにより鏡板上下の圧縮作動室内のガスのスラスト力の総和がほぼ等しくなるので、ラップの先端面には大きなスラスト荷重は作用しない。従って、ラップ先端部での摺動損失を最小に維持することができる。さらには、旋回スクロール３に働くスラスト力がほぼバランスしているため、旋回スクロール３を支持する軸受１１の位置決め手段を簡素化でき組立性の改善を図ることができる。そして、この実施例では補助クランク軸５と旋回スクロールに設けた軸受１１ｂの間に設けた弾性体３２が旋回スクロールと固定スクロールとの熱膨張差を吸収して、旋回スクロールの軸受中心間距離と固定スクロールに設けた軸受中心間距離を運転中ほぼ等しく保つことができる。図２に示した実施例では、駆動軸４と旋回スクロールに設けた軸受１１ａとの間に設けた弾性体２１が旋回スクロールと固定スクロールとの熱膨張差を吸収して、旋回スクロールの軸受中心間距離と固定スクロールに設けた軸受中心間距離を運転中ほぼ等しく保つことができる。
【００２６】
ちなみに、吐出圧力が０.５Ｍｐａ以上の高い圧力を出力する圧縮機は、圧縮機容量では数馬力以上の大きな圧縮機であり、圧縮機容量が大きいとスクロール形状が大きくなり旋回スクロールも大きくなり、運転中に発生する遠心力が大きくなる。従って、運転中の旋回スクロールの遠心力を小さくするためにはスクロールの軽量化が必要で材質をアルミニウム合金等の軽量材を利用することになる。さらには、固定スクロールの熱膨張量を旋回スクロールと出来るだけ合わせるためや、圧縮機全体の軽量化を図るため、両固定スクロールの材質も旋回スクロールと同じアルミニウム合金等の軽量材を利用することになる。
【００２７】
次に、旋回スクロール３の弾性支持方式についての他の実施例を図３〜図６に従って説明する。図３は図２の実施例において、旋回スクロール３を取りだして平面図で示したものである。流路８はスクロールのほぼ中央部に設けられており、連通孔３１は、スクロールラップ３ｂ間のほぼ中央部で約１８０度おきに複数個設けられている。軸受１１ａは駆動軸４側に設けられた転がり軸受であり、旋回スクロール３との間に弾性部材２１を配置している。
【００２８】
図４と図５はこの弾性部材の一実施例を示したものであり、図４は図３のｘ−ｘ’断面を示したもので図５は図３のｙ−ｙ’断面を示したものである。図４では転がり軸受１１ａの周りに外周部が波形の形状をしたゴムを配設したもので、旋回スクロール３との間には若干の隙間２２が構成されるようになっている。一方、図５では転がり軸受１１ａの周りに配設したゴムの外周部は直線的になっている。図４に示した波形の部分は図３のｘ−ｘ’を基準として円周方向にプラスマイナス約３０から６０度の範囲で構成されている。同様に図５に示すような直線的な部分もある一定の範囲に渡って形成されている。
【００２９】
このように構成することにより、二つの軸受間距離は、両軸受中心間を結ぶ方向に変位しやすくなっている。従って、旋回スクロール３が熱膨張したときには軸受１１ａはｘ方向に変位しやすく、ｙ方向には変位を拘束されやすくなっている。ｙ方向に変位しにくくしている理由は、旋回スクロールの自転を防止するためである。弾性部材としては、この他に、弾性作用を有するリング状の高分子（ゴム性）を適用することができる。この場合、作用する負荷荷重を考慮して、軸受の周囲に複数本配置することもできる。
【００３０】
次に、さらに他の実施例を図６に従ってこの実施例特有の技術について説明する。旋回スクロール３の駆動軸側に周方向には移動できないように規制され両軸受を結ぶ方向に移動できる補助軸受箱２４を配置したものである。本実施例では一例として角形溝２３を形成しその中に板バネ等の金属性バネ２１ｂとと共に軸受１１ａを固定した補助軸受箱２４を配置したものである。本実施例では、金属性バネ２１ｂが弾性変形して二つの軸受間距離を調整できるようになっている。また本実施例では弾性部材２１の変位方向がより規制されるようになっているのでｘ方向（駆動軸同士の軸線方向）にのみ移動可能で、ｙ方向（駆動軸同士の軸線に対して垂直方向）に対して規制されるため、旋回スクロール３の安定運動が達成できる。
【００３１】
また、前記した実施例に比べ、弾性体を金属性としたので長期に渡って劣化することがなく、また、軸受１１ａが補助軸受箱に固定されているので、姿勢が一定であり、負荷の作用点と、軸受の転動面がほぼ一定となるので、軸受として正しい使い方ができるため高い信頼性が得られる。
【００３２】
次に、さらに他の実施例を図７に従って説明する。本実施例は旋回スクロール３の駆動軸同士の軸線方向の膨張を許容するため、補助クランク軸５を支持する固定スクロール１に設けた軸受１２ｂと固定スクロール２に設けた軸受１０ｂを弾性部材３３、３４を弾性支持したスクロール圧縮機を示したものである。この場合には、旋回スクロール３と固定スクロール１，２との熱膨張差を固定スクロール側で吸収させようとするものである。弾性支持部材としては、前記したようにゴムなどを適用したり、金属性バネを適用することもできる。このようにすることにより、クランク部に弾性体を設けるよりもメンテナンスが容易となる。固定スクロール１，２側であるので、ねじを取り外すだけで弾性体を取りだし交換することができる。
【００３３】
以上は旋回スクロール３の膨張を許容する実施例を説明したが、固定スクロール１，２も極力旋回スクロール３の膨張に追従する方が好ましい。固定スクロールには全体の温度を下げるため冷却フィン１ｃ，２ｃが取り付けられている。このフィンがないとかえって熱膨張差を増大させることになる。この冷却フィンは、従来、端から端まで１枚のフィンが複数の駆動軸同士を結ぶ線に並行に配列されていた。しかし、この配列では、固定スクロールが駆動軸同士の軸線方向に延びることを妨げてしまう。この点を解決する実施例を、図９から図１１を用いて説明する。
【００３４】
これらの実施例は放熱フィンの構成によって、圧縮機全体を効果的に冷却すると共に二つの軸受を結ぶ方向に熱膨張しやすくさせるもので、これによって旋回スクロール３との熱膨張差を小さくさせる狙いである。固定スクロールに設けた前記放熱フィンが固定スクロールの熱膨張を拘束しないように二つの軸受を結ぶ方向には不連続に構成したり、前記方向とは直角方向に構成したりさらには、放射状に構成するなどして放熱フィンを配置したので、固定スクロール外表面に設けたフィンは効果的に圧縮機本体を冷却しながらフィン自身が固定スクロールの熱膨張を阻害することは少なく、固定スクロールは少なくとも二つの軸受を結ぶ方向には熱膨張しやすくなっているため同方向の旋回スクロールの熱膨張量との差が非常に少なくなる。以下順に実施例を説明する。
【００３５】
図９は、図７においてＭ−Ｍ’から見た矢視図である。スクロール圧縮機は上部に吸入口１９が配置され、下部には架台３０が設けられている。図示したようにフィン２ｃは軸受カバー２９ａ，２９ｂの部分を除いて圧縮機表面全体に配置させている。固定スクロール１はフランジ部２ｅに設けたボルト１８によって互いに固定されているが、この時の両固定スクロールの相対位置はノックピン２８ａによって規制されている。本実施例は、二つの軸受１０ａ、１０ｂを結ぶ方向にフィン２ｃを配列させ、冷却風をこのフィン２ｃに沿って流して圧縮機を冷却させるものである。これらのフィン２ｃは、二つの軸受１０ａ、１０ｂを結ぶ方向に複数個に分割しているため、直線上に長いフィン構造としたものに比べ固定スクロール２の両軸受を結ぶ方向の熱膨張を拘束しないようになっている。
【００３６】
図１０は、放熱フィンを放射状に構成したものであり、冷却風は紙面垂直方向上部から中央部に向けて吹き付けるようにし、フィンに沿って流すようにしたものである。本実施例では、冷却されたフィンが固定スクロールの両軸受１０ａ、１０ｂを結ぶ方向の熱膨張を拘束しないようになっている。この実施例では、固定スクロールの鏡板面に対してフィンが圧縮作動室内部の圧力に対する補強部材の役目がなされるようになる効果がある。すなわち図９に示した実施例では軸線に沿って折られる力に対して構造上弱い。さらに、冷却風が圧縮機の高温部にまず最初に供給されるので、圧縮機の冷却効果が大きくなるという効果があり、圧縮機全体の熱膨張量が小さくなる効果があり、旋回スクロール３と固定スクロールとの相対的な熱膨張差が小さくなって各軸受の負荷荷重を小さくすることが出来る。
【００３７】
図１１はさらに他の実施例を示したものであり、フィン２ｃを軸受１０ａ、１０ｂを結ぶ方向とは直角方向に配置させたことにある。これにより、フィン２ｃは冷却されて図中上下方向の熱膨張を拘束するが、反対に両軸受１０ａ、１０ｂを結ぶ方向に固定スクロール２を熱膨張しやすくしているものである。冷却風は当然フィン２ｃの配列している上下方向に流れるもので効果的に圧縮機全体を冷却することができる。
【００３８】
以上図９から図１１の実施例について片側の固定スクロールについてのみ説明したが基本的には一対の固定スクロールは同じ形状のフィンを配置させているが、一方の固定スクロールには中央部に吐出ポート９があるため、場合によっては両方の固定スクロールが互いに異なるフィン配置を適用することもできる。
【００３９】
次に、駆動軸の並び方向に旋回スクロールが膨張することを許容する他の実施例を図１２から図１７に基づいて説明する。本実施例は、旋回スクロール３を複数分割し、分割面それぞれに凹部と凸部を設けて互いに嵌め合わせて一体化させ、嵌合部を軸受を結ぶ方向に移動可能なごとく構成させて、軸受中心間距離を変化できるようにしたものである。この結果、旋回スクロールの熱膨張を吸収して駆動軸や補助クランク軸には過大な負荷荷重が作用するのを防止することができる。
【００４０】
図１２は、図１３と図１５を一体化して旋回スクロールを構成したもので組立て状態においては、互いの合わせ面には隙間４０，４１が構成された状態で二つの軸受け間距離が図１に示したような固定スクロールの軸受間距離にほぼ等しい状態になっている。従って、運転時に旋回スクロール３が熱膨張すると隙間４０，４１が小さくなって、軸受に過大な荷重が作用するのを防止できる。図１４は図１３の側面図であり、嵌め合い部は図１３に示した凸部３ａ２は直方体に形成されている。一方、図１６は図１５の側面図であり、凹部３ａ４は前記した凸部３ａ２の直方体にほぼ同じ直方体形の空間になっているが、凸部３ａ２の突出し長さは凹部３ａ４の深さより短く形成されている。従って、この嵌め合い部では、両軸受を結ぶ方向と直角の方向には動きが拘束され、並行する方向にのみ移動できるようになっている。
【００４１】
図１７は、他の実施例を示したものであり旋回スクロール３をスクロール部分３ａ５と駆動軸受側３ａ６そして補助クランク軸受側３ａ７とに３分割して構成したものである。本実施例でも互いの分割部は前記実施例と同じ考え方の継ぎ手手段で構成しても良い。ただし、継ぎ手部の隙間４０は片側だけに設けることができるが、両方の継ぎ手部に設けることもできる。
【００４２】
以上の実施例によれば、旋回スクロールが複数部に分断されこの分断部が軸受中心間距離だけを調節できるように構成されているので、安定した旋回運動を達成しながら固定スクロールと旋回スクロールとの熱膨張差を好適に吸収することができる。従って、上記したこれらの方策により圧縮機運転中にそれぞれのスクロール部材が熱膨張しても前記の如く軸受を弾性支持した時と同様に駆動軸には過大な荷重が作用せず、旋回スクロールの安定運動を達成すると共に駆動軸や軸受の信頼性を高く保ち圧縮機の寿命やメンテナンス時間の延長を図ることができる。
【００４３】
さらに、材料について、図１に従って説明する。圧縮機運転中の温度は旋回スクロール３の方が高くなるので相対的な熱膨張差を小さくするため旋回スクロール３に固定スクロール１、２より熱膨張係数の小さな材料を適用することもできる。これによって、固定スクロールと旋回スクロールとの熱膨張差が小さくでき、軸受に対する負荷を軽減することができる。
【００４４】
次に、圧縮気体製造装置の一実施例について図１８により説明する。モータベース５９に固定されたモータ５１と圧縮機５０（上記説明したスクロール流体機械）は動力伝達手段５２によって連結されている。圧縮機５０の吸い込み側には、サクションフィルタ５３と圧縮機の容量制御を行うためのアンローダ５４が配置されている。圧縮機５０の吐出側には逆止弁５５が配置され、圧縮機５０の停止時などに高圧気体が逆流するのを防止するようになっている。逆止弁５５に続き吐出配管５７を配置している。圧縮機５０ならびに吐出配管５７の一部には外表面にフィンが設けられていて、圧縮機５０及び吐出気体は冷却ファン５６によって効果的に冷却されるようになっている。
【００４５】
圧縮機５０の運転ならびに運転制御を行うための電気品５８が装備されていて、ここに電源を供給することにより圧縮機５０の運転が達成されるようになっている。そして、これらをまとめて架台６０に乗せられ、さらに箱体６２内に収納して一つの圧縮気体製造装置を構成している。また、この箱体６２の中には圧縮気体中の水分を除去するためのドライヤー６１を備える場合もある。さらに、圧縮機５０とモータ５１の駆動軸に設けられたプーリーの大きさを種々変えることにより圧縮機の出力を容易に変えることもできる。
【００４６】
このように圧縮機をオイルフリーのものとすることにより、従来必要であった油タンク、オイルクーラー、オイル循環用ポンプ及びポンプ用制御装置が必要なくなりコンパクトなオイルフリーの高圧気体を提供できる製造装置を実現することができる。ここに用いられた圧縮機は上記幾多の実施例にて説明した旋回スクロールの膨張を許容するものを用いていることは言うまでもない。また、箱体６２には防音、防振手段を設けることにより圧縮機運転中でも静寂な圧縮気体製造装置を提供できる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、スクロール流体機械の安定運動を達成できると共に、振動騒音の小さな両歯型スクロール流体機械を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す両歯型スクロール圧縮機の全断面図。
【図２】本発明の他の一実施例を示す両歯型スクロール圧縮機の全断面図。
【図３】本発明の一実施例で旋回スクロールを示す平面図。
【図４】本発明の一実施例で旋回スクロールの軸受部を示す図３のｘ−ｘ’断面図。
【図５】本発明の一実施例で旋回スクロールの軸受部を示す図３のｙ−ｙ’断面図。
【図６】本発明のさらに他の一実施例で旋回スクロールを示す平面図。
【図７】本発明のさらに他の一実施例を示す両歯型スクロール圧縮機の全断面図。
【図８】熱膨張を考慮したスクロールの説明図。
【図９】本発明のさらに他の一実施例で固定スクロールの側面図（例えば図７のＭ−Ｍ’矢視図）。
【図１０】本発明のさらに他の一実施例で固定スクロールの側面図（例えば図７のＭ−Ｍ’矢視図）。
【図１１】本発明のさらに他の一実施例で固定スクロールの側面図（例えば図７のＭ−Ｍ’矢視図）。
【図１２】本発明のさらに他の一実施例で旋回スクロールを示す平面図。
【図１３】本発明のさらに他の一実施例で旋回スクロールの１部を示す平面図。
【図１４】図１３の側面図。
【図１５】本発明のさらに他の一実施例で旋回スクロールの１部を示す平面図。
【図１６】図１５の側面図。
【図１７】本発明のさらに他の一実施例で旋回スクロールを示す平面図。
【図１８】本発明の一実施例を示す圧縮気体製造装置で箱体の１部をはずして示した正面図。
【符号の説明】
１……固定スクロール、２……固定スクロール、
３……旋回スクロール、３ａ……鏡板、
４……駆動軸、５……補助クランク軸、
６……プーリ、７……タイミングベルト、
８……流路、９……吐出ポート、
１０、１１、１２……軸受、
１３……吸入室、１４、１５……圧縮作動室、
１７……バランスウエイト、１８……ボルト、
１９……吸入口、２１……弾性体、
２２……導入孔、２４……スライダ、
２８……位置決め手段、３１……連通孔、
３３、３４……弾性体、４０、４１……隙間、
５０……圧縮機、５１……モータ、
５２……ベルト、５３……吸い込みフィルタ、
５５……逆止弁、５６……冷却ファン、
５７……吐出配管、５８……電気品、
６０……架台。

Claims (1)

1. 鏡板の両側に渦巻状のスクロールラップを有する旋回スクロールと、この旋回スクロールの両側に配置され、旋回スクロールのラップと噛み合うラップを有する1対の固定スクロールと、この固定スクロールに取付けられ同期して回転する複数の駆動軸とを備えた両歯型スクロール流体機械において、
   前記複数の駆動軸は各々クランク部を有し、このクランク部により前記旋回スクロールを旋回運動させ、該旋回スクロールの延びを前記駆動軸の並び方向に許容する手段を前記複数の駆動軸の少なくとも一方の軸のクランク部に備え、かつ
   前記一対の固定スクロールの少なくとも一方の外面には、駆動軸の並び方向に固定スクロールが延びるのを拘束しないように複数の冷却フィンが設けられ、前記複数の冷却フィンは、駆動軸の並び方向にほぼ直交する方向に形成されている
   ことを特徴とする両歯型スクロール流体機械。

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