JP4053416B2 - スクロール圧縮装置とその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運動剛性を高めた構造、及び構成部材の熱膨張による形状変形影響度を小さくし、またバランス調整が簡単にできる高効率で低騒音かつ安価なスクロール圧縮装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１５、１６、１７を参照しながら説明する。
【０００３】
片面に公転スクロールラップ１０１ａを立設させた公転ラップ支持円盤１０１ｂとからなる公転スクロール部材１０１と、片面に固定スクロールラップ１０３ａを立設させた固定ラップ支持円盤１０３ｂとからなる固定スクロール部材１０３を対峙させ、気体圧縮室１２３を構成させる。図１７は気体圧縮室１２３が順次圧縮される様子を表わしたものである。図１７に示すように、公転スクロールラップ１０１ａを時計周りに公転させることで、気体圧縮室１２３が順次外側から内側に移動し圧縮されて、固定ラップ支持円盤１０３ｂの吐出口１０３ｃから気体が吐出する構造となっている。
【０００４】
また、公転スクロール部材１０１には、公転スクロールラップ１０１ａの反対側に、公転円盤１０２を設け、公転スクロールラップ１０１ａ側から公転円盤１０２のねじ穴にボルト１２０でねじ締結する。駆動軸１０４が駆動モータ１１０により回転すると、偏芯軸１０４ａで軸支している公転円盤１０２、及び公転スクロール部材１０１は、偏心軸１０４ａの周りを公転しながら回転しようとするが、２個以上のクランク軸１０５で回転を阻止され、公転円盤１０２及び公転スクロール部材１０１は公転することになる。
【０００５】
また、公転スクロールラップ１０１ａと固定スクロールラップ１０３ａが噛み合った状態での円弧の法線方向には０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの隙間を設け、また、公転スクロールラップ１０１ａと固定スクロールラップ１０３ａのラップ先端部は０．０３〜０．１ｍｍの隙間を設け、公転する時の摩擦抵抗を無くし摩擦損失の削減が出来るようになっている。
【０００６】
図１６は自転阻止装置であるクランク軸の詳細断面図である。クランク軸１０５で、公転円盤１０２側の第１偏芯軸１０５ｅには、２個の単列深溝軸受１０５ａ、１０５ｂが嵌合されており、また単列深溝軸受１０５ａ、１０５ｂの反対側の第２偏芯軸１０５ｆには２個の単列深溝軸受１０５ｃ、１０５ｄが嵌合されている。単列深溝軸受１０５ａと１０５ｂの内輪のお互いに接触するところにシム１０９ａを挟み込み、公転支持板１１４ａ側から、押えリング１０６ａとボルト１０７ａで第１偏芯軸１０５ｅに軸方向に動かないように固定されている。シム１０９ａの厚みは単列深溝軸受１０５ａ、１０５ｂのスラスト隙間を合計した寸法以上になっている。同様に第２偏芯軸１０５ｆにも単列深溝軸受１０５ｃ、１０５ｄが嵌合され、内輪には、シム１０９ｂを挟み込んで公転円盤１０２側から押えリング１０６ｂとボルト１０７ｂで軸方向に動かないように固定されている。シム１０９ｂの厚みは単列深溝軸受１０５ｃ、１０５ｄのスラスト隙間を合計した寸法以上になっている。
【０００７】
一方、駆動軸１０４の公転スクロール部材１０１側の端部に偏心軸１０４ａを設け、単列深溝軸受１０４ｂ、１０４ｃを嵌合させ、公転円盤１０２の駆動軸穴１０２ｂに軸方向に移動可能にし装着する。公転スクロール部材１０１が公転する時、公転スクロール部材１０１と公転円盤１０２を一体にした質量中心には遠心力Ｐが加わり、公転スクロール部材１０１と公転円盤１０２を一体にした部分に単列深溝軸受１１２を基点に曲げモーメントＭが発生する。これを支える為に、公転円盤１０２を、単列深溝軸受１０５ａ、１０５ｂ、単列深溝軸受１０５ｃ、１０５ｄを装着した２個以上のクランク軸１０５でスラスト方向、ラジアル方向に剛性をもたせて軸支し、公転支持板１１４ａ上に、公転スクロール部材１０１と公転円盤１０２を一体にした部分を保持し、曲げモーメントＭに対抗している。
【０００８】
剛性を保ち軸支する為に、単列深溝軸受１０５ａ、１０５ｂの外輪は、公転円盤１０２に公転ラップ支持円盤１０１ｂ側に貫通しないように凸部を設けたクランク軸穴１０２ａに装着し、押えリング１０８ａとボルト１１１ａで公転円盤１０２に固定し、単列深溝軸受１０５ａ、１０５ｂの球体に予圧をかけて軸方向に微動しないようにしている。また、剛性を保ち軸支する為に、単列深溝軸受１０５ｃ、１０５ｄの外輪は、公転支持板１１４にモータ１１０側に貫通しないように凸部を設けたクランク軸穴１０２ｃに装着し、押えリング１０８ｂとボルト１１１ｂで公転支持板１１４に固定し、単列深溝軸受１０５ｃ、１０５ｄの球体に予圧をかけて軸方向に微動しないようにしている。
【０００９】
駆動軸１０４の中央には単列深溝軸受１１２が嵌合され軸用Ｃ型止め輪１１９で固定され、公転支持板１１４に公転円盤１０３側に貫通しないように凸部を設けた穴に装着され、押えリング１１５とボルト１１６で外輪が軸方向に移動しないように固定されている。そして、バランスウエイト１２１、駆動モータのローター１１０、バランスウエイト１２２が、軸方向に移動せず、かつ駆動軸１０４の周りを回転しないように嵌合されている。
【００１０】
また、単列深溝軸受１１３はバランス保護カバー１１７の駆動モータ側に貫通しないように凸部を設けた穴に装着し、この凸部と単列深溝軸受１１３の外輪との間に皿ばね１１８を設け、駆動軸１０４をバランス保護カバー１１７側に引っ張り、単列深溝軸受１１２と単列深溝軸受１１３の球体に予圧が加わるようにしている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
公転スクロール部材１０１が公転する時、公転スクロール部材１０１と公転円盤１０２を一体にした質量中心には遠心力Ｐが加わり、公転スクロール部材１０１と公転円盤１０２を一体にした部分に単列深溝軸受１１２を基点に曲げモーメントＭが発生する。クランク軸１０５に嵌合された単列深溝軸受１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ及び、駆動軸の偏芯軸１０４ａに嵌合された単列深溝軸受１０４ｂ、１０４ｃの摩耗寿命を延命させるには、負荷荷重を小さくすることが必要である。この為に単列深溝軸受１１２から、公転スクロール部材１０１と公転円盤１０２を一体にした質量中心との距離を小さし、曲げモーメントＭを小さくすることが要望されている。
【００１２】
また、公転スクロールラップ１０１の先端と固定ラップ支持円盤１０３ｂの底面との隙間、および固定スクロールラップ１０３ａの先端と公転ラップ支持円盤１０１ｂの底面との隙間を一定に保つ為に、公転スクロール部材１０１の公転運動剛性を向上させると同時に、公転運動軌跡を固定ラップ支持円盤１０３ｂの底面及び公転ラップ支持円盤１０１ｂの底面と平行にしなければならない。この為に、自転阻止装置であるクランク軸１０５の軸方向加工誤差、及び公転スクロール部材１０１のクランク軸穴の軸方向加工誤差、公転支持板１１４のクランク軸穴１０２ｃの軸方向加工誤差、を調整できる機構が要望されている。
【００１３】
また、公転スクロール部材を支えているクランク軸の運動剛性を高め、高速回転時の曲げモーメントＭによる、公転スクロール部材と固定スクロール部材との接触を防止することが要望されていた。
【００１４】
また、公転スクロール部材１０１の材質は遠心力Ｐを小さくする為に、合成樹脂などを使用して軽量化している。また公転円盤１０２は、第１偏心軸１０５ｅに嵌合している単列深溝軸受１０５ａ、１０５ｂ、及びクランク軸１０４ａに嵌合している単列深溝軸受１０４ｂ、１０４ｃの外輪の嵌め合わせ面の耐磨耗性向上の為に、アルミニウム合金となっている。しかし、公転スクロール部材１０１と公転円盤１０２を連結した場合、一般に合成樹脂よりアルミニウム合金の熱膨張率が小さく、温度変化により合成樹脂の公転スクロール部材１０１が、アルミニウム合金製の公転円盤１０４より熱膨張量が大きくなり、反りが発生し、公転スクロールラップ１０１ａと固定スクロールラップ１０３ａが接触することになり、反りの防止対策が望まれている。
【００１５】
また、合成樹脂製の固定スクロール部材１０３とアルミニウム合金製の公転支持部材の熱膨張係数の違いから、温度が変化した時、両部材の結合面を強固に結合した場合、固定スクロール部材に反りが発生し、固定スクロール部材の形状が変形し、公転スクロール部材と接触し騒音発生するので、結合面で滑りが生じ且つ固定スクロール部材と公転スクロール部材の所要位置決めが確保できる機構が必要であった。
【００１６】
また、合成樹脂製の公転スクロール部材１０１及び固定スクロール部材１０３と、金属製材料の公転支持部材１１４は熱膨張率が異なる為に、温度上昇に伴う伸びの大きさに差ができて、公転スクロールラップ１０１ａと固定スクロールラップ１０３ａの隙間を一定に保てず、騒音発生、または所要圧力が発生しない現象が起きており、これらを対策できるスクロール圧縮装置が望まれていた。
【００１７】
また、公転スクロール部材１０１と公転円盤１０２が公転運動する時の振動防止の為に、バランスウエイト１２１、１２２が必要になる。しかし、公転運動する部材の形状加工誤差により、それぞれの質量に誤差が生じる。これを簡単にバランスウエイトで微調整できる機構と方法が望まれていた。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明のスクロール圧縮装置は上記課題を解決するために、バランスウエイトの質量中心位置に穴を設け、この穴の大きさを調整することで公転運動する部材のアンバランス量を簡単に微調整する手段とする。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明のスクロール圧縮装置は上記課題を解決するために、公転スクロール部材と該公転スクロール部材を支える公転円盤の公転運動力による振動防止の為に、駆動軸のラジアル方向及軸長手方向にバランスウエイトが必要になる。このバランスウエイトの質量中心位置に穴を設け、この穴の大きさを調整することで公転運動する部材の形状加工誤差によるアンバランス量を簡単に微調整できることにより、安価に製作できる作用を有する。
【００３４】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００３５】
【実施例】
（参考例１）
図１、２、３、４を参照しながら説明する。
【００３６】
片面に公転スクロールラップ１ａを立設させた公転ラップ支持円盤１ｂとからなる、公転スクロール部材１と、片面に固定スクロールラップ３ａを立設させた固定ラップ支持円盤３ｂとからなる、固定スクロール部材３を対峙させ、気体圧縮室７を構成させる。図２は気体圧縮室７が順次圧縮される様子を表わしたものである。図２に示すように、公転スクロールラップ１ａを時計周りに公転させることで、気体圧縮室７が順次外側から内側に移動し圧縮されて、固定ラップ支持円盤３ｂの吐出口３ｃから気体が吐出する構造となっている。
【００３７】
公転スクロール部材１が公転運動する時、公転スクロール部材１と公転円盤２を一体にした質量中心には遠心力Ｐが加わり、公転スクロール部材１と公転円盤２を一体にした部分に単列深溝軸受１２を基点に曲げモーメントＭが発生する。これを支える為に、公転円盤２を単列深溝軸受５ａ、５ｂ、単列深溝軸受５ｃ、５ｄを装着した２個以上のクランク軸５でスラスト方向、ラジアル方向に剛性をもたせて軸支し、公転支持板１４ａ上に保持し曲げモーメントＭに対抗している。
【００３８】
また、公転スクロール部材１は、遠心力Ｐを小さくする為に、質量の小さなＰＰＳ、液晶ポリマー、ＡＢＳ、変性ＰＰＯまたは、気泡の混入した軽量な合成樹脂材料等で作られている。また、公転スクロール部材１には、公転スクロールラップ１ａの反対側に、アルミニウム合金系、鉄合金系及びチタン合金等の材質で公転円盤２を設け、公転円盤２に公転ラップ支持円盤１ｂの複数個の取付けボス２５のねじ穴にボルト２０でねじ締結する。取付けボス２５の公転円盤とのハメアイ公差はすきま嵌めで位置決めができるようになっている。駆動軸４が駆動モータ１０により回転すると、偏芯軸４ａで軸支している公転円盤２及び公転スクロール部材１は、偏心軸４ａの周りを公転しながら回転しようとするが、２個以上のクランク軸５で回転を阻止され、公転円盤２及び公転スクロール部材１は公転することになる。また、公転スクロールラップ１ａと固定スクロールラップ３ａが噛み合った状態での円弧の法線方向には０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの隙間を設け、また、公転スクロールラップ１ａと固定スクロールラップ３ａのラップ先端部は０．０３〜０．１ｍｍの隙間を設け、公転する時の摩擦抵抗を無くし摩擦損失の削減が出来るようになっている。
【００３９】
図３は自転阻止装置であるクランク軸周りの断面図である。尚、図１にはクラン右軸が１個所のみしか表わされていないが、実際は２個以上の複数個のクランク軸で構成されている。
【００４０】
さて、クランク軸５で公転円盤２側の第１偏芯軸５ｅには、２個の単列深溝軸受５ａ、５ｂが嵌合されており、また第１偏芯軸５ｅの反対側の第２偏芯軸５ｆには２個の単列深溝軸受５ｃ、５ｄが嵌合されている。なお、単列深溝軸受とあるが、アンギュラコンタクト軸受、円錐ころ軸受でもよい。
【００４１】
単列深溝軸受５ａ、５ｂは、アルミニウム合金系、鉄合金系及びチタン合金系の公転円盤２のクランク軸穴２ａに嵌合される為に、単列深溝軸受５ａ、５ｂの外輪との嵌合が、金属面で接触し合成樹脂の穴と嵌合する場合に比べ耐摩耗が向上する。同様に単列深溝軸受５ｃ、５ｄは、アルミニウム合金系、鉄合金系及びチタン合金系の公転支持板１４ａのクランク軸穴１４ｂに嵌合される為に、単列深溝軸受５ｃ、５ｄの外輪と嵌合が、金属面で接触し合成樹脂の穴と嵌合する場合に比べ耐摩耗が向上する。
【００４２】
また公転スクロール部材１と公転円盤２を異材質にすることで、公転スクロール部材１を合成樹脂材料で製作し軽量化ができるので、公転スクロール部材１の質量に加わる遠心力Ｐが小さくなり、かつ質量位置が密度の大きい金属製の公転円盤２側になるので、曲げモーメントＭが小さくなる。
【００４３】
単列深溝軸受５ａと５ｂの内輪は、お互いに接触するところにシム９ａを挟み込み、押えリング６ａとボルト７ａで偏芯軸５ｅに軸方向に動かないように固定されている。同様に偏芯軸５ｆにも単列深溝軸受５ｃ、５ｄが嵌合され、内輪には、シム９ｂを挟み込んで押えリング６ｂとボルト７ｂで軸方向に動かないように固定されている。単列深溝軸受５ａ、５ｂの外輪は、公転スクロール部材１側から公転支持板１４ａ側に貫通しないようにクランク軸穴２ａ端に凸部２ｃを設け、嵌合し、押えリング８ａとボルト１１ａで公転円盤２に固定し、単列深溝軸受５ａ、５ｂの球体に予圧をかけて軸方向に微動しないようにしている。また、同様に単列深溝軸受５ｃ、５ｄの外輪は、駆動モータ１０側から公転スクロール部材１側に貫通しないようにクランク軸穴１４ｂ端に凸部１４ｄを設け、クランク軸穴１４ｂに嵌合し、押えリング８ｂとボルト１１ｂで公転支持板１４ａに固定し、単列深溝軸受５ｃ、５ｄの球体に予圧をかけて軸方向に微動しないようにしている。このようにし、単列深溝軸受の外輪のスラスト方向を固定すると、単列深溝軸受５ａ、５ｂ、単列深溝軸受５ｃ、５ｄの球には予圧が発生する。シム９ａ、９ｂの厚み寸法は、単列深溝軸受５ａ、５ｂの内輪のスラスト隙間を合計した寸法以上とし、また単列深溝軸受５ｃ、５ｄの内輪のスラスト隙間を合計した寸法以上とし、さらに曲げモーメントＭによりクランク軸５に発生する交番スラスト力の最大値より予圧力が大きくなるように設定する。
【００４４】
また、単列深溝軸受５ａ、５ｂに軸方向に微動しないように外輪を軸方向固定しているので、公転部材２は、単列深溝軸受５ａ、５ｂの外輪接触面ですべり回転せず摩耗が発生しない。なお、単列深溝軸受５ａ、５ｂに予圧を設けた構造としているが、偏芯軸５ｅが、公転円盤２に対して軸方向及び軸直角方向に微動しないように回転自由に枢着できる構造であればよい。例えば、スラスト軸受けと単列深溝軸受を組合わせた構造などがある。
【００４５】
このような構造にすると、押さえリング８ａ、８ｂ及ボルト１１ａ、１１ｂの空間が、公転支持板１４ａと公転円盤２の間に必要なくなり、公転運動する公転スクロール部材１及び公転円盤２と、公転運動を支える公転支持板１４ａの単列深溝軸受１２との距離が短くなり、曲げモーメントＭが小さくなる。そして、クランク軸の単列深溝軸受５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ及び駆動軸４の単列深溝軸受４ｃ、４ｄの負荷荷重が小さくなり、摩耗寿命が延命されることになる。尚、単列深溝軸受の寿命は負荷荷重の３乗に比例し短くなるので負荷荷重の軽減は寿命に大きな影響を与えている。尚、単列深溝軸受５ａ、５ｂの内輪側、及び単列深溝軸受５ｃ、５ｄの内輪側にシムを入れたが、図４に示すように、それぞれの単列深溝軸受の外輪がお互いに接触するところにシムを入れても同じ効果が得られる。この場合は、それぞれの単列深溝軸受５ａ、５ｂの鋼球と外輪との接触点と、鋼球と内輪との接触点を結ぶ交点位置が、単列深溝軸受の外輪の外径位置より外側となり、公転円盤２の曲げモーメントに対向する剛性が大きくなる。同様に単列深溝軸受５ｃ、５ｄの鋼球と外輪との接触点と、鋼球と内輪との接触点を結ぶ交点位置が、単列深溝軸受の外輪の外径位置より外側となり、公転支持板１４ａの曲げモーメントに対向する剛性が大きくなる。
【００４６】
一方、駆動軸４の公転スクロール部材１側の端部に偏心軸４ａを設け、単列深溝軸受４ｂ、４ｃを嵌合させ、公転円盤３の駆動軸穴２ｂに軸方向に移動可能にし装着する。なお、単列深溝軸受４ｂ、４ｃと２個となっているが、１個でもよい。また、単列深溝軸受となっているが、ラジアル荷重とスラスト荷重を支えられる軸受け構造であればよい。そして、駆動軸４の中央には単列深溝軸受１２が嵌合され軸用Ｃ型止め輪１９で固定され、公転支持板１４ａの公転円盤３側に貫通しないように凸部を設けた穴に装着され、押えリング１５とボルト１６で外輪が軸方向に移動しないように固定されている。さらに、バランスウエイト２１、駆動モータのローター１０、バランスウエイト２２が、軸方向に移動せず、かつ駆動軸４の周りを回転しないように嵌合されている。
【００４７】
また、単列深溝軸受１３はバランス保護カバー１７の駆動モータ側に貫通しないように段を設けた穴に装着し、この段と単列深溝軸受１３の外輪との間に皿ばね１８を設け、駆動軸４をバランス保護カバー１７側に引っ張り、単列深溝軸受１２と単列深溝軸受１３の球体に予圧が加わり、駆動軸４のスラスト剛性が向上し、騒音を小さくしている。
【００４８】
（参考例２）
図５、図６を参照しながら説明する。
【００４９】
公転スクロールラップ１ａ先端と固定ラップ支持円盤３ｂの底面、固定スクロールラップ３ａ先端と公転スクロール部材１の底面の隙間は０．０３ｍｍ〜０．１ｍｍとなっている。この隙間を維持しながら、公転スクロール部材１を公転運動させる為に、公転支持部材１４のＡ面と公転ラップ支持円盤１ｂの底面Ｂの平行度Ｐと公転運動時の公転ラップ支持円盤１ｂの底面Ｂの振れ精度が重要となってくる。
【００５０】
公転スクロールラップ１ａ先端と固定ラップ支持円盤３ｂの底面、固定スクロールラップ３ａ先端と公転スクロール部材１の底面の隙間が最小で０．０３ｍｍであることから判断して、平行度Ｐは０．０２ｍｍ以内、及び公転運動精度は、底面Ｂの振れで０．０２ｍｍ以内であることが必要である。
【００５１】
しかし、この平行度Ｐと底面Ｂの振れ精度を維持するためには、公転スクロール部材１の公転ラップ支持円盤１ｂの底面Ｂから、公転円盤に取り付ける公転スクロール部材の凸部１ｅの先端面までの距離Ｌ１の加工精度、公転円盤２の凸部１ｅの先端面が取り付く面からクランク軸５の単列深溝軸受５ｂが取り付くクランク軸穴２ａの凸部端面までの距離Ｌ２の加工精度、図６に示すクランク軸５の両端の偏芯軸５ｅ、５ｆの単列深溝軸受５ｂ、５ｃの内輪が接触する面間の距離Ｌ３の加工精度、公転支持部材１４のＡ面から、複数のクランク軸の偏芯軸５ｆの単列深溝軸受５ｃの外輪と接触する面までの距離Ｌ４の加工精度、がそれぞれ重要になってくる。しかし、これらの加工精度公差を小さくすると、価格が高くなる。
【００５２】
そこで、図６に示すように、自転阻止装置であるクランク軸５の第２偏芯軸５ｆに嵌合する単列深溝軸受５ｃ、５ｄが、駆動モータ側から公転円盤側に貫通しないように、公転支持板１４ａのクランク軸穴１４ｂの端部に凸部１４ｄを設け、凸部１４ｄと単列深溝軸受５ｃの間にスペーサー２３を装着し、このスペーサー２３の厚みＬ５で、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の加工誤差を調整し、公転スクロールラップ１ａ先端と固定ラップ支持円盤３ｂの底面、固定スクロールラップ３ａ先端と公転スクロール部材１の底面の隙間を０．０３ｍｍ〜０．１ｍｍに維持しながら、公転スクロール部材１を公転運動させることができる。
【００５３】
（参考例３）
図７、８を参照しながら説明する。
【００５４】
図７は公転スクロール部材１をスクロールラップ側から見た正面図である。
【００５５】
図８はスクロール圧縮装置の公転スクロール部材周辺の断面図である。
【００５６】
図８に示す合成樹脂製の公転スクロール部材１の熱膨張係数はＡＢＳ樹脂で７．８＊１０-5〜８＊１０-5、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）で２．４＊１０-5〜８＊１０-5、となっている。ここで、熱膨張係数に開きがあるのは、流動体から固形体に変化する過程で流動方向によって熱膨張係数が変化するからである。また、アルミニウム合金製の公転円盤２は２．２＊１０-5となっており、その差は約１〜４倍となっている。スクロール圧縮機の使用温度範囲は０℃〜６０℃であり、合成樹脂製の公転スクロール部材１とアルミニウム合金製の公転円盤２をお互いに常温で密着固定結合し、温度上昇した場合、熱膨張係数の大きな合成樹脂製の公転スクロール部材１がアルミニウム合金製の公転円盤２より伸び、公転スクロールラップ側が凸状になる反りが生じる。また、冷却された時は凹状に反る。この現象はバイメタルを想像していただければ理解し易い。
【００５７】
つまり、大気標準温度２０℃の時に反りなしで組み立て、公転スクロールラップ１ａと固定スクロールラップ３ａのラップ先端部は０．０３〜０．１ｍｍの隙間を設け、公転する時の摩擦抵抗を無くし摩擦損失の削減が出来るようにしても、温度上昇によるこれらの反りにより公転スクロールラップ１ａ先端と固定ラップ支持円盤３ｂの底面、および固定スクロールラップ３ａの先端と公転ラップ支持円盤１ｂの底面が接触し、騒音発生及び、摩耗の原因になっていた。例えば、２０℃から６０℃まで温度変化させ、直径で約１００ｍｍのＰＥＴ樹脂製の公転ラップ支持円盤とアルミニウム合金製の公転円盤２を密着結合させた場合の反り量は０．２ｍｍ以上となった。もしこの反りが発生せず、単純に固定スクロール部材と公転スクロール部材が膨張するならば、それぞれが同じ材質とすれば、公転スクロールラップ１ａと固定スクロールラップ３ａが噛み合った状態での円弧法線方向の０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの隙間、また、公転スクロールラップ１ａと固定スクロールラップ３ａのラップ先端部の０．０３〜０．１ｍｍの隙間は大きく変化しないことになる。しかし、反りが発生するとこのようにはならない。
【００５８】
この反り量は、合成樹脂の熱膨張係数とアルミニウム合金の熱膨張係数の差に比例する。よって、この差の小さい材料の組み合わせがよい。例えば、アルミニウム合金に近い熱膨張率の合成樹脂材料としてポリフェニレンサルファイト（ＰＰＳ）があるが、それでもＰＰＳの熱膨張係数は２．９＊１０-5〜６＊１０-5である。
【００５９】
また、反り量を減少させる構造として、図８に示すように公転ラップ支持円盤１ｂの公転スクロールラップ１ａと反対側に、公転スクロール部材１と異材質の公転円盤２を設け、公転ラップ支持円盤１ｂほぼ中央に穴１ｄを設け、公転円盤２のほぼ中央に軸２ｄを設けて、それぞれ嵌着し位置合わせをする構造にする。この構造でスクロール圧縮装置の使用温度の最低温時に、穴１ｄと軸２ｄの嵌合を中間ばめにしておく。そして、温度が上昇した時、熱膨張率の大きい合成樹脂製の公転スクロール部材１の穴１ｄの直径は、アルミニウム合金製の公転円盤２の軸２ｄの直径より大きくなり、公転スクロール部材１と公転円盤２に無理な内部応力が発生しないので、反り量が小さくなる。
【００６０】
また、公転ラップ支持円盤１ｂで、公転スクロールラップ１ａの反対面に穴１ｄの中心から外周に向かって１本以上の溝２８ａを設ける。さらに、公転円盤２の公転スクロール部材１側に、軸２ｄの中心から外周に向かって溝２８ａと位置合わせし溝２８ａより長さを短くした凸部２８ｂを設ける。この溝２８ａと凸部２８ｂを嵌合させて、公転スクロール部材１と公転円盤２を重ね合わせる。このようにすると、公転スクロール部材１と公転円盤２は穴１ｄを中心として回転が阻止され所要の位置で連結される。そして、温度上昇をしても、合成樹脂製の公転ラップ支持円盤１ｄの溝２８ａは、アルミニウム合金製の公転円盤２の凸部２８ｂより、膨張量が大きいので、溝幅方向で締め付ける力が発生せず、歪みを無くすことができる。
【００６１】
一方、公転スクロール部材１と公転円盤２の連結構造として、図８に示すように、公転ラップ支持円盤１ｂの公転円盤２と連結する側に、公転円盤２との平行を保つ為の平行面２６ａと、結合力を保つ為の結合軸２６ｂからなる複数の凸部２６を設ける。平行面２６ａは公転円盤２のクランク軸穴２ａの中心と直角に仕上げた公転円盤２の面と接触させ、さらに結合軸２６ｂを、結合軸２６ｂの外形より大きい公転円盤２の穴２ｅに挿し込む。公転円盤２の穴２ｅに差し込まれた時、結合軸２６ｂの先端部が４〜５ｍｍ出っ張る様にし、座金２７を通す。座金２７から出っ張った結合軸２６ｂの先端を、熱伝導の良い金属部を押し当て、合成樹脂製の結合軸２６ｂの溶融温度まで瞬間に加熱し先端を押さえる。次に結合軸２６ｂが穴２ｅに挿入された部分が溶融しないように、熱伝導の良い金属を押さえつけたままで合成樹脂が固形化する温度まで瞬時冷却する。この熱伝導の良い金属の質量をできるだけ小さくし、熱イナーシャを小さくすることがポイントとなる。このように複数個の凸部２６で合成樹脂製の公転スクロール部材とアルミニウム合金製の公転円盤２と連結し温度変化が生じても、合成樹脂製の結合軸２６ａは、アルミニウム製の公転円盤２の板厚より熱膨張し、結合力が緩み結合面で滑りが生じ反りが防止される。
【００６２】
次に、図９を参照しながら合成樹脂製の公転スクロール部材とアルミニウム合金製の公転円盤との結合で他の構造を説明する。公転スクロール部材１と公転円盤２の連結構造として、公転ラップ支持円盤１ｂに、公転円盤との平行を保つ為の平行面２９ａとねじ穴２９ｂ設けた複数の凸部２９を設ける。平行面２９ａは公転円盤２で公転円盤２のクランク軸穴２ａの中心と直角に仕上げた面と接触させ、さらに、ボルト３０の外形より大きい公転円盤２のボルト通し穴２９ｃに合成樹脂製のボルト３０を挿し込みねじ結合させる。このように複数個の合成樹脂製のボルト３０で公転円盤２と連結することで、合成樹脂製の公転スクロール部材１とアルミニウム合金製の公転円盤２に温度変化が生じても、合成樹脂製のボルト３０は、アルミニウム製の公転円盤２より熱膨張し、結合力が緩み、結合面で滑りが生じ、反りが防止される。
【００６３】
（参考例４）
図１０、１１を参照しながら説明する。図１０はスクロール圧縮装置を固定スクロール部材側から見た正面図である。図１１はスクロール圧縮装置の固定スクロール部材及び公転スクロール部材周辺の断面図である。
【００６４】
固定スクロール部材３の外形に向かってフランジ部３ｄを設け、このフランジ部３ｄと公転支持部材１４の公転支持円筒１４ｃが結合されている。また、固定スクロール部材３は、安価に製作する為に、合成樹脂製の材料を利用し射出成形で製作することが望ましい。また公転支持部材１４は、単列深溝軸受を嵌合し公転スクロール部材１の公転運動を支える為に、アルミニウム合金系などの金属材料が望ましい。さらに、スクロール圧縮装置は０℃〜６０℃ぐらいまで支障なく運転できるように望まれている。
【００６５】
しかし、合成樹脂とアルミニウム合金の熱膨張係数の差は約１〜４倍であり、常温約２０℃で部品加工し組立てた後、温度を０℃〜６０℃まで変化させた時に、固定スクロール部材３のフランジ部３ｄは、公転支持円筒１４ｃの端部より外形方向に膨張し伸びることになるが、強固に結合されているとこの伸びが規制され、固定スクロール部材に反りが発生し、公転スクロールラップ１ａと固定スクロールラップ３ａが噛み合った状態での円弧の法線方向の０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの隙間、また公転スクロールラップ１ａと固定スクロールラップ３ａのラップ先端部の０．０３〜０．１ｍｍの隙間が保持できなくなり、接触し騒音を発生する。
【００６６】
この対策として、フランジ面３ｄに、固定スクロール部材３の中心から外側に向かってそれぞれ平行にならない３個以上のＵ溝３ｅを設ける。さらに、このＵ溝３ｅと公転支持円筒１４ｃの端部で重なる位置に、丸穴１４ｅを設け、この丸穴１４ｅに丸棒３１を差し込み円周方向の位置きめをする。尚この場合、丸棒３１がＵ溝３ｅの開口部方向に移動できる様にＵ溝３ｅの長さに余裕を持たせて置く。
【００６７】
次に、フランジ部３ｄでＵ溝３ｅ以外の個所で固定スクロール部材３側から、合成樹脂製のボルト３２で締結する。この様にすると、固定スクロール部材３が公転支持部材１４より中心から外側方向に熱膨張しても、Ｕ溝３ｅと丸棒３１間で固定スクロールの中心から滑りが生じ、また、合成樹脂のボルト３２は、軸方向で膨張しねじの締め付け力が温度上昇と共に緩くなり、滑りが生じ易くなる。よって、熱膨張による歪みが緩和される効果がある。
【００６８】
（参考例５）
図１２を参照しながら説明する。
【００６９】
スクロール圧縮装置の温度変化により、公転スクロールラップ１０１ａの先端と固定ラップ支持円盤１０３ｂの底面、および固定スクロールラップ１０３ａの先端と公転ラップ支持円盤１０１ｂの底面の隙間が変化し、騒音発生及び所要空気圧力が出ないなどの現象が生じていた。
【００７０】
原因は、温度変化と共に公転スクロール部材１０１全体が固定スクロール部材１０３側に移動し、さらにラップ長さが変化するからである。さらに、固定スクロール部材１０３と公転スクロール部材１０１が同じ材質ならば、ラップ長さは同じ量だけ変化するので、ラップ先端の隙間への影響はないが異材質の場合は隙間に影響を及ぼす。また、公転支持部材１４及び公転円盤２の材質はアルミニウム合金製であり、固定スクロール部材３及び公転スクロール部材１は合成樹脂製であり、クランク軸５は鉄系合金製で製作されている。
【００７１】
公転支持部材１４と固定スクロール部材１の結合面Ｃから、公転支持部材１４のＤ面までの距離Ｌ６は、アルミニウム合金製の公転支持部材１４の熱膨張係数で変化する。この量、Ｘ１はＬ６＊ｈ１となる。ただし、ｈ１はアルミニウム合金の熱膨係数である。また、Ｃ面から固定ラップ支持円盤３ｂの底面Ｅまでの距離Ｌ７は、固定スクロール部材１の材質の熱膨張係数で変化する。その量Ｘ２はＬ７＊ｈ２となる。ただし、ｈ２は固定スクロール部材の材質の熱膨張係数である。
【００７２】
また、公転スクロール部材１の底面であるＢ面から、公転支持部材１４のＤ面までの距離Ｌ８はアルミニウム合金製の公転円盤２と鉄系合金製のクランク軸５の熱膨張係数で変化する。この量は、Ｘ３はＬ８＊ｈ３となる。ただしｈ３はアルミニウム合金製の公転円盤２と鉄系合金製のクランク軸５熱膨張係数を考慮した値である。また、公転スクロール部材１のラップ先端面Ｆから底面Ｂまでの距離Ｌ９は公転スクロール部材３の材質の熱膨張係数で変化する。その量Ｘ４はＬ９＊ｈ４となる。ただし、ｈ４は公転スクロール部材の材質の熱膨張係数である。
【００７３】
よって変位量（（Ｘ１＋Ｘ２）−（Ｘ３＋Ｘ４））は、温度変化と共に変化することになる。この変位量（（Ｘ１＋Ｘ２）−（Ｘ３＋Ｘ４））の変化は、公転スクロールラップ１ａの先端と固定ラップ支持円盤３ｂの底面、および固定スクロールラップ３ａの先端と公転ラップ支持円盤１ｂの底面の隙間を変化させ、騒音の発生、または吐出圧力を低下させる。
【００７４】
そこで、公転支持部材１４のＤ面から、公転スクロールラップ１ａ先端面Ｆまでの熱膨張による変位量（Ｘ３＋Ｘ４）と、公転支持部材１４の公転スクロール部材側のＤ面から、固定スクロール部材の底面Ｅまでの熱膨張による変位量（Ｘ１＋Ｘ２）との差、つまり（（Ｘ１＋Ｘ２）−（Ｘ３＋Ｘ４））が±５％以内になる様に、固定スクロール部材１と公転支持部材１４との結合面Ｃを設ける。
【００７５】
（実施例１）
図１３、図１４を参照しながら説明する。
【００７６】
図１３はバランスウエイト２１の正面図、図１４はバランスウエイト２２の正面側面図である。
【００７７】
公転スクロール部材１と公転円盤２が公転運動する時、駆動軸４に対して質量のアンバランスが生じ、運転時の振動騒音防止の為に、バランスウエイト２１、２２が必要になる。公転スクロール部材１、公転円盤２、単列深溝軸受等の公転運動する部材は、形状加工精度誤差で質量に誤差が生じる為に、スクロール圧縮装置個々にバランスウエイト２１、２２の最適質量が存在し、調整する必要がある。通常はバランスウエイトの最適質量を決定する為に、公転運動でない回転運動する装置の場合は、バランス量測定装置に回転運動体を取り付けてアンバランス量を測定し、このアンバランス質量を補正し振動防止をしている。ところが、スクロール圧縮装置のような公転運動装置に対しては、自転阻止装置などがあり公転運動する部分を取り出してバランス測定装置に取り付けることができない。よって、バランス調整する為に、公転スクロール部材１、公転円盤２など公転運動する部材をあらかじめ単体それぞれの質量を精密実測し、バランスウエイト２１、２２の必要質量を計算して組み立てるようにしている。また、これらの公転運動する部材の質量中心は理想形状状態での質量中心にあるものとし、質量中心の座標の計算は、最近の３次元ＣＡＤで簡単に求めることができる。この時、バランスウエイト２１、２２の質量中心を変化させずに最適な質量にするために、あらかじめ、質量中心に穴を設け、この穴に追加加工、もしくはこの穴に質量物体を追加することでバランスウエイト２１、２２を最適な質量にしている。もし、バランスウエイト２１、２２の質量中心以外の部分の補正で、アンバランス量を調整する場合、この補正でバランスウエイト２１、２２質量中心も変化するので、その都度質量中心を計測して、再計算しバランス補正が正しかったかの確認が必要になり大変な手間であった。さらに、バランスウエイト２１の質量中心の穴２１ａ、及びバランスウエイト２２の質量中心の穴２２ａは、あらかじめ小さく開けておき、つまりバランスウエイト２１、２２の質量を大き目にしておく。そして、この穴２１ａ及び２２ａにきりなどで追加工し大きくすることで、最適な質量にすることができる。
【００７８】
実際の組立て方法とし、まず公転スクロール部材１、公転円盤２など公転運動する部品の実際の質量をそれぞれ精密はかりで計測して個別部品番号と共にコンピューターに登録しておく。また、バランスウエイト２１、２２も同様に個別部品番号と共にコンピューターに登録しておく。実際組み立てる時、使用する部品の個別部品番号をコンピューターに入力すると、必要な計算をし、バランスウエイト２１、２２の個別部品番号を出力するようにする。このような作業をしていくと、バランスウエイト２１、２２の所要質量に片寄りができ、過不足を生じるが、穴２１ａ、穴２２ａを追加加工することで簡単に調整できる。さらに、組み立ての最終工程でスクロール圧縮装置のバランス計測が不必要になり、さらにバランス調整の為に一部を分解する手間を省くことができ、安価に製作ができるようになる。
【００８６】
【発明の効果】
以上の実施例から明らかなように本発明によれば、バランスウエイトの質量中心位置に穴を設け、この穴の大きさを調整することで公転運動する部材の形状加工誤差によるアンバランス量を簡単に微調整できることにより、安価に製作できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考例１のスクロール圧縮装置の断面図
【図２】 同スクロール圧縮室の変化を表わした正面図
【図３】 同クランク軸の詳細断面図
【図４】 同クランク軸の詳細断面図
【図５】 参考例２のスクロール圧縮室の断面図
【図６】 同クランク軸の詳細断面図
【図７】 参考例３の公転スクロール部材をスクロールラップ側から見た正面図
【図８】 同スクロール圧縮室の断面図
【図９】 同スクロール圧縮室の断面図
【図１０】 参考例４の固定スクロール部材側から見た正面図
【図１１】 同スクロール圧縮室の断面図
【図１２】 参考例５のスクロール圧縮室の断面図
【図１３】 本発明の実施例１のバランスウエイト２１の正面図
【図１４】 同バランスウエイト２２の正面図
【図１５】 従来例のスクロール圧縮装置の断面図
【図１６】 同従来例のクランク軸の詳細断面図
【図１７】 同従来例のスクロール圧縮室の変化を表した断面図
【符号の説明】
１ 公転スクロール部材
１ａ 公転スクロールラップ
１ｂ 公転ラップ支持円盤
１ｅ 凸部
１ｄ 穴
２ 公転円盤
２ａ クランク軸穴
２ｂ 駆動軸穴
２ｃ 凸部
２ｄ 軸
２ｅ 穴
３ 固定スクロール部材
３ａ 固定スクロールラップ
３ｂ 固定ラップ支持円盤
３ｃ 吐出口
３ｄ フランジ部
４ 駆動軸
４ａ 偏心軸
４ｂ、４ｃ 単列深溝軸受
５ クランク軸
５ａ、５ｂ 単列深溝軸受
５ｃ、５ｄ 単列深溝軸受
５ｅ 第１偏芯軸
５ｆ 第２偏心軸
６ａ、６ｂ 押えリング
７ 気体圧縮室
７ａ、７ｂ ボルト
８ａ、８ｂ 押えリング
９ａ、９ｂ シム
１０ 駆動モータ
１１ａ、１１ｂ ボルト
１２ 単列深溝軸受
１３ 単列深溝軸受
１４ 公転支持部材
１４ａ 公転支持板
１４ｂ クランク軸穴
１４ｃ 公転支持円筒
１４ｄ 凸部
１４ｅ 丸穴
１５ 押えリング
１６、２０ ボルト
１７ バランス保護カバー
１８ 皿ばね
１９ 軸用Ｃ型止め輪
２１、２２ バランスウエイト
２１ａ、２２ａ 穴
２３ スペーサー
２５ 取付けボス
２６ 凸部
２６ａ 平行部
２６ｂ 結合部
２７ 座金
２９ 凸部
２９ａ 平行面
２９ｂ ねじ穴
２９ｃ ボルト通し穴
３０ ボルト
３１ 丸棒
Ｂ 公転ラップ支持円盤の底面
Ｃ 結合面
Ｄ 公転支持板部材の底面
Ｅ 固定ラップ支持円盤の底面
Ｆ 公転スクロールラップの先端面
【発明の属する技術分野】
本発明は、運動剛性を高めた構造、及び構成部材の熱膨張による形状変形影響度を小さくし、またバランス調整が簡単にできる高効率で低騒音かつ安価なスクロール圧縮装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１５、１６、１７を参照しながら説明する。
【０００３】
片面に公転スクロールラップ１０１ａを立設させた公転ラップ支持円盤１０１ｂとからなる公転スクロール部材１０１と、片面に固定スクロールラップ１０３ａを立設させた固定ラップ支持円盤１０３ｂとからなる固定スクロール部材１０３を対峙させ、気体圧縮室１２３を構成させる。図１７は気体圧縮室１２３が順次圧縮される様子を表わしたものである。図１７に示すように、公転スクロールラップ１０１ａを時計周りに公転させることで、気体圧縮室１２３が順次外側から内側に移動し圧縮されて、固定ラップ支持円盤１０３ｂの吐出口１０３ｃから気体が吐出する構造となっている。
【０００４】
また、公転スクロール部材１０１には、公転スクロールラップ１０１ａの反対側に、公転円盤１０２を設け、公転スクロールラップ１０１ａ側から公転円盤１０２のねじ穴にボルト１２０でねじ締結する。駆動軸１０４が駆動モータ１１０により回転すると、偏芯軸１０４ａで軸支している公転円盤１０２、及び公転スクロール部材１０１は、偏心軸１０４ａの周りを公転しながら回転しようとするが、２個以上のクランク軸１０５で回転を阻止され、公転円盤１０２及び公転スクロール部材１０１は公転することになる。
【０００５】
また、公転スクロールラップ１０１ａと固定スクロールラップ１０３ａが噛み合った状態での円弧の法線方向には０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの隙間を設け、また、公転スクロールラップ１０１ａと固定スクロールラップ１０３ａのラップ先端部は０．０３〜０．１ｍｍの隙間を設け、公転する時の摩擦抵抗を無くし摩擦損失の削減が出来るようになっている。
【０００６】
図１６は自転阻止装置であるクランク軸の詳細断面図である。クランク軸１０５で、公転円盤１０２側の第１偏芯軸１０５ｅには、２個の単列深溝軸受１０５ａ、１０５ｂが嵌合されており、また単列深溝軸受１０５ａ、１０５ｂの反対側の第２偏芯軸１０５ｆには２個の単列深溝軸受１０５ｃ、１０５ｄが嵌合されている。単列深溝軸受１０５ａと１０５ｂの内輪のお互いに接触するところにシム１０９ａを挟み込み、公転支持板１１４ａ側から、押えリング１０６ａとボルト１０７ａで第１偏芯軸１０５ｅに軸方向に動かないように固定されている。シム１０９ａの厚みは単列深溝軸受１０５ａ、１０５ｂのスラスト隙間を合計した寸法以上になっている。同様に第２偏芯軸１０５ｆにも単列深溝軸受１０５ｃ、１０５ｄが嵌合され、内輪には、シム１０９ｂを挟み込んで公転円盤１０２側から押えリング１０６ｂとボルト１０７ｂで軸方向に動かないように固定されている。シム１０９ｂの厚みは単列深溝軸受１０５ｃ、１０５ｄのスラスト隙間を合計した寸法以上になっている。
【０００７】
一方、駆動軸１０４の公転スクロール部材１０１側の端部に偏心軸１０４ａを設け、単列深溝軸受１０４ｂ、１０４ｃを嵌合させ、公転円盤１０２の駆動軸穴１０２ｂに軸方向に移動可能にし装着する。公転スクロール部材１０１が公転する時、公転スクロール部材１０１と公転円盤１０２を一体にした質量中心には遠心力Ｐが加わり、公転スクロール部材１０１と公転円盤１０２を一体にした部分に単列深溝軸受１１２を基点に曲げモーメントＭが発生する。これを支える為に、公転円盤１０２を、単列深溝軸受１０５ａ、１０５ｂ、単列深溝軸受１０５ｃ、１０５ｄを装着した２個以上のクランク軸１０５でスラスト方向、ラジアル方向に剛性をもたせて軸支し、公転支持板１１４ａ上に、公転スクロール部材１０１と公転円盤１０２を一体にした部分を保持し、曲げモーメントＭに対抗している。
【０００８】
剛性を保ち軸支する為に、単列深溝軸受１０５ａ、１０５ｂの外輪は、公転円盤１０２に公転ラップ支持円盤１０１ｂ側に貫通しないように凸部を設けたクランク軸穴１０２ａに装着し、押えリング１０８ａとボルト１１１ａで公転円盤１０２に固定し、単列深溝軸受１０５ａ、１０５ｂの球体に予圧をかけて軸方向に微動しないようにしている。また、剛性を保ち軸支する為に、単列深溝軸受１０５ｃ、１０５ｄの外輪は、公転支持板１１４にモータ１１０側に貫通しないように凸部を設けたクランク軸穴１０２ｃに装着し、押えリング１０８ｂとボルト１１１ｂで公転支持板１１４に固定し、単列深溝軸受１０５ｃ、１０５ｄの球体に予圧をかけて軸方向に微動しないようにしている。
【０００９】
駆動軸１０４の中央には単列深溝軸受１１２が嵌合され軸用Ｃ型止め輪１１９で固定され、公転支持板１１４に公転円盤１０３側に貫通しないように凸部を設けた穴に装着され、押えリング１１５とボルト１１６で外輪が軸方向に移動しないように固定されている。そして、バランスウエイト１２１、駆動モータのローター１１０、バランスウエイト１２２が、軸方向に移動せず、かつ駆動軸１０４の周りを回転しないように嵌合されている。
【００１０】
また、単列深溝軸受１１３はバランス保護カバー１１７の駆動モータ側に貫通しないように凸部を設けた穴に装着し、この凸部と単列深溝軸受１１３の外輪との間に皿ばね１１８を設け、駆動軸１０４をバランス保護カバー１１７側に引っ張り、単列深溝軸受１１２と単列深溝軸受１１３の球体に予圧が加わるようにしている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
公転スクロール部材１０１が公転する時、公転スクロール部材１０１と公転円盤１０２を一体にした質量中心には遠心力Ｐが加わり、公転スクロール部材１０１と公転円盤１０２を一体にした部分に単列深溝軸受１１２を基点に曲げモーメントＭが発生する。クランク軸１０５に嵌合された単列深溝軸受１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ及び、駆動軸の偏芯軸１０４ａに嵌合された単列深溝軸受１０４ｂ、１０４ｃの摩耗寿命を延命させるには、負荷荷重を小さくすることが必要である。この為に単列深溝軸受１１２から、公転スクロール部材１０１と公転円盤１０２を一体にした質量中心との距離を小さし、曲げモーメントＭを小さくすることが要望されている。
【００１２】
また、公転スクロールラップ１０１の先端と固定ラップ支持円盤１０３ｂの底面との隙間、および固定スクロールラップ１０３ａの先端と公転ラップ支持円盤１０１ｂの底面との隙間を一定に保つ為に、公転スクロール部材１０１の公転運動剛性を向上させると同時に、公転運動軌跡を固定ラップ支持円盤１０３ｂの底面及び公転ラップ支持円盤１０１ｂの底面と平行にしなければならない。この為に、自転阻止装置であるクランク軸１０５の軸方向加工誤差、及び公転スクロール部材１０１のクランク軸穴の軸方向加工誤差、公転支持板１１４のクランク軸穴１０２ｃの軸方向加工誤差、を調整できる機構が要望されている。
【００１３】
また、公転スクロール部材を支えているクランク軸の運動剛性を高め、高速回転時の曲げモーメントＭによる、公転スクロール部材と固定スクロール部材との接触を防止することが要望されていた。
【００１４】
また、公転スクロール部材１０１の材質は遠心力Ｐを小さくする為に、合成樹脂などを使用して軽量化している。また公転円盤１０２は、第１偏心軸１０５ｅに嵌合している単列深溝軸受１０５ａ、１０５ｂ、及びクランク軸１０４ａに嵌合している単列深溝軸受１０４ｂ、１０４ｃの外輪の嵌め合わせ面の耐磨耗性向上の為に、アルミニウム合金となっている。しかし、公転スクロール部材１０１と公転円盤１０２を連結した場合、一般に合成樹脂よりアルミニウム合金の熱膨張率が小さく、温度変化により合成樹脂の公転スクロール部材１０１が、アルミニウム合金製の公転円盤１０４より熱膨張量が大きくなり、反りが発生し、公転スクロールラップ１０１ａと固定スクロールラップ１０３ａが接触することになり、反りの防止対策が望まれている。
【００１５】
また、合成樹脂製の固定スクロール部材１０３とアルミニウム合金製の公転支持部材の熱膨張係数の違いから、温度が変化した時、両部材の結合面を強固に結合した場合、固定スクロール部材に反りが発生し、固定スクロール部材の形状が変形し、公転スクロール部材と接触し騒音発生するので、結合面で滑りが生じ且つ固定スクロール部材と公転スクロール部材の所要位置決めが確保できる機構が必要であった。
【００１６】
また、合成樹脂製の公転スクロール部材１０１及び固定スクロール部材１０３と、金属製材料の公転支持部材１１４は熱膨張率が異なる為に、温度上昇に伴う伸びの大きさに差ができて、公転スクロールラップ１０１ａと固定スクロールラップ１０３ａの隙間を一定に保てず、騒音発生、または所要圧力が発生しない現象が起きており、これらを対策できるスクロール圧縮装置が望まれていた。
【００１７】
また、公転スクロール部材１０１と公転円盤１０２が公転運動する時の振動防止の為に、バランスウエイト１２１、１２２が必要になる。しかし、公転運動する部材の形状加工誤差により、それぞれの質量に誤差が生じる。これを簡単にバランスウエイトで微調整できる機構と方法が望まれていた。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明のスクロール圧縮装置は上記課題を解決するために、バランスウエイトの質量中心位置に穴を設け、この穴の大きさを調整することで公転運動する部材のアンバランス量を簡単に微調整する手段とする。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明のスクロール圧縮装置は上記課題を解決するために、公転スクロール部材と該公転スクロール部材を支える公転円盤の公転運動力による振動防止の為に、駆動軸のラジアル方向及軸長手方向にバランスウエイトが必要になる。このバランスウエイトの質量中心位置に穴を設け、この穴の大きさを調整することで公転運動する部材の形状加工誤差によるアンバランス量を簡単に微調整できることにより、安価に製作できる作用を有する。
【００３４】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００３５】
【実施例】
（参考例１）
図１、２、３、４を参照しながら説明する。
【００３６】
片面に公転スクロールラップ１ａを立設させた公転ラップ支持円盤１ｂとからなる、公転スクロール部材１と、片面に固定スクロールラップ３ａを立設させた固定ラップ支持円盤３ｂとからなる、固定スクロール部材３を対峙させ、気体圧縮室７を構成させる。図２は気体圧縮室７が順次圧縮される様子を表わしたものである。図２に示すように、公転スクロールラップ１ａを時計周りに公転させることで、気体圧縮室７が順次外側から内側に移動し圧縮されて、固定ラップ支持円盤３ｂの吐出口３ｃから気体が吐出する構造となっている。
【００３７】
公転スクロール部材１が公転運動する時、公転スクロール部材１と公転円盤２を一体にした質量中心には遠心力Ｐが加わり、公転スクロール部材１と公転円盤２を一体にした部分に単列深溝軸受１２を基点に曲げモーメントＭが発生する。これを支える為に、公転円盤２を単列深溝軸受５ａ、５ｂ、単列深溝軸受５ｃ、５ｄを装着した２個以上のクランク軸５でスラスト方向、ラジアル方向に剛性をもたせて軸支し、公転支持板１４ａ上に保持し曲げモーメントＭに対抗している。
【００３８】
また、公転スクロール部材１は、遠心力Ｐを小さくする為に、質量の小さなＰＰＳ、液晶ポリマー、ＡＢＳ、変性ＰＰＯまたは、気泡の混入した軽量な合成樹脂材料等で作られている。また、公転スクロール部材１には、公転スクロールラップ１ａの反対側に、アルミニウム合金系、鉄合金系及びチタン合金等の材質で公転円盤２を設け、公転円盤２に公転ラップ支持円盤１ｂの複数個の取付けボス２５のねじ穴にボルト２０でねじ締結する。取付けボス２５の公転円盤とのハメアイ公差はすきま嵌めで位置決めができるようになっている。駆動軸４が駆動モータ１０により回転すると、偏芯軸４ａで軸支している公転円盤２及び公転スクロール部材１は、偏心軸４ａの周りを公転しながら回転しようとするが、２個以上のクランク軸５で回転を阻止され、公転円盤２及び公転スクロール部材１は公転することになる。また、公転スクロールラップ１ａと固定スクロールラップ３ａが噛み合った状態での円弧の法線方向には０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの隙間を設け、また、公転スクロールラップ１ａと固定スクロールラップ３ａのラップ先端部は０．０３〜０．１ｍｍの隙間を設け、公転する時の摩擦抵抗を無くし摩擦損失の削減が出来るようになっている。
【００３９】
図３は自転阻止装置であるクランク軸周りの断面図である。尚、図１にはクラン右軸が１個所のみしか表わされていないが、実際は２個以上の複数個のクランク軸で構成されている。
【００４０】
さて、クランク軸５で公転円盤２側の第１偏芯軸５ｅには、２個の単列深溝軸受５ａ、５ｂが嵌合されており、また第１偏芯軸５ｅの反対側の第２偏芯軸５ｆには２個の単列深溝軸受５ｃ、５ｄが嵌合されている。なお、単列深溝軸受とあるが、アンギュラコンタクト軸受、円錐ころ軸受でもよい。
【００４１】
単列深溝軸受５ａ、５ｂは、アルミニウム合金系、鉄合金系及びチタン合金系の公転円盤２のクランク軸穴２ａに嵌合される為に、単列深溝軸受５ａ、５ｂの外輪との嵌合が、金属面で接触し合成樹脂の穴と嵌合する場合に比べ耐摩耗が向上する。同様に単列深溝軸受５ｃ、５ｄは、アルミニウム合金系、鉄合金系及びチタン合金系の公転支持板１４ａのクランク軸穴１４ｂに嵌合される為に、単列深溝軸受５ｃ、５ｄの外輪と嵌合が、金属面で接触し合成樹脂の穴と嵌合する場合に比べ耐摩耗が向上する。
【００４２】
また公転スクロール部材１と公転円盤２を異材質にすることで、公転スクロール部材１を合成樹脂材料で製作し軽量化ができるので、公転スクロール部材１の質量に加わる遠心力Ｐが小さくなり、かつ質量位置が密度の大きい金属製の公転円盤２側になるので、曲げモーメントＭが小さくなる。
【００４３】
単列深溝軸受５ａと５ｂの内輪は、お互いに接触するところにシム９ａを挟み込み、押えリング６ａとボルト７ａで偏芯軸５ｅに軸方向に動かないように固定されている。同様に偏芯軸５ｆにも単列深溝軸受５ｃ、５ｄが嵌合され、内輪には、シム９ｂを挟み込んで押えリング６ｂとボルト７ｂで軸方向に動かないように固定されている。単列深溝軸受５ａ、５ｂの外輪は、公転スクロール部材１側から公転支持板１４ａ側に貫通しないようにクランク軸穴２ａ端に凸部２ｃを設け、嵌合し、押えリング８ａとボルト１１ａで公転円盤２に固定し、単列深溝軸受５ａ、５ｂの球体に予圧をかけて軸方向に微動しないようにしている。また、同様に単列深溝軸受５ｃ、５ｄの外輪は、駆動モータ１０側から公転スクロール部材１側に貫通しないようにクランク軸穴１４ｂ端に凸部１４ｄを設け、クランク軸穴１４ｂに嵌合し、押えリング８ｂとボルト１１ｂで公転支持板１４ａに固定し、単列深溝軸受５ｃ、５ｄの球体に予圧をかけて軸方向に微動しないようにしている。このようにし、単列深溝軸受の外輪のスラスト方向を固定すると、単列深溝軸受５ａ、５ｂ、単列深溝軸受５ｃ、５ｄの球には予圧が発生する。シム９ａ、９ｂの厚み寸法は、単列深溝軸受５ａ、５ｂの内輪のスラスト隙間を合計した寸法以上とし、また単列深溝軸受５ｃ、５ｄの内輪のスラスト隙間を合計した寸法以上とし、さらに曲げモーメントＭによりクランク軸５に発生する交番スラスト力の最大値より予圧力が大きくなるように設定する。
【００４４】
また、単列深溝軸受５ａ、５ｂに軸方向に微動しないように外輪を軸方向固定しているので、公転部材２は、単列深溝軸受５ａ、５ｂの外輪接触面ですべり回転せず摩耗が発生しない。なお、単列深溝軸受５ａ、５ｂに予圧を設けた構造としているが、偏芯軸５ｅが、公転円盤２に対して軸方向及び軸直角方向に微動しないように回転自由に枢着できる構造であればよい。例えば、スラスト軸受けと単列深溝軸受を組合わせた構造などがある。
【００４５】
このような構造にすると、押さえリング８ａ、８ｂ及ボルト１１ａ、１１ｂの空間が、公転支持板１４ａと公転円盤２の間に必要なくなり、公転運動する公転スクロール部材１及び公転円盤２と、公転運動を支える公転支持板１４ａの単列深溝軸受１２との距離が短くなり、曲げモーメントＭが小さくなる。そして、クランク軸の単列深溝軸受５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ及び駆動軸４の単列深溝軸受４ｃ、４ｄの負荷荷重が小さくなり、摩耗寿命が延命されることになる。尚、単列深溝軸受の寿命は負荷荷重の３乗に比例し短くなるので負荷荷重の軽減は寿命に大きな影響を与えている。尚、単列深溝軸受５ａ、５ｂの内輪側、及び単列深溝軸受５ｃ、５ｄの内輪側にシムを入れたが、図４に示すように、それぞれの単列深溝軸受の外輪がお互いに接触するところにシムを入れても同じ効果が得られる。この場合は、それぞれの単列深溝軸受５ａ、５ｂの鋼球と外輪との接触点と、鋼球と内輪との接触点を結ぶ交点位置が、単列深溝軸受の外輪の外径位置より外側となり、公転円盤２の曲げモーメントに対向する剛性が大きくなる。同様に単列深溝軸受５ｃ、５ｄの鋼球と外輪との接触点と、鋼球と内輪との接触点を結ぶ交点位置が、単列深溝軸受の外輪の外径位置より外側となり、公転支持板１４ａの曲げモーメントに対向する剛性が大きくなる。
【００４６】
一方、駆動軸４の公転スクロール部材１側の端部に偏心軸４ａを設け、単列深溝軸受４ｂ、４ｃを嵌合させ、公転円盤３の駆動軸穴２ｂに軸方向に移動可能にし装着する。なお、単列深溝軸受４ｂ、４ｃと２個となっているが、１個でもよい。また、単列深溝軸受となっているが、ラジアル荷重とスラスト荷重を支えられる軸受け構造であればよい。そして、駆動軸４の中央には単列深溝軸受１２が嵌合され軸用Ｃ型止め輪１９で固定され、公転支持板１４ａの公転円盤３側に貫通しないように凸部を設けた穴に装着され、押えリング１５とボルト１６で外輪が軸方向に移動しないように固定されている。さらに、バランスウエイト２１、駆動モータのローター１０、バランスウエイト２２が、軸方向に移動せず、かつ駆動軸４の周りを回転しないように嵌合されている。
【００４７】
また、単列深溝軸受１３はバランス保護カバー１７の駆動モータ側に貫通しないように段を設けた穴に装着し、この段と単列深溝軸受１３の外輪との間に皿ばね１８を設け、駆動軸４をバランス保護カバー１７側に引っ張り、単列深溝軸受１２と単列深溝軸受１３の球体に予圧が加わり、駆動軸４のスラスト剛性が向上し、騒音を小さくしている。
【００４８】
（参考例２）
図５、図６を参照しながら説明する。
【００４９】
公転スクロールラップ１ａ先端と固定ラップ支持円盤３ｂの底面、固定スクロールラップ３ａ先端と公転スクロール部材１の底面の隙間は０．０３ｍｍ〜０．１ｍｍとなっている。この隙間を維持しながら、公転スクロール部材１を公転運動させる為に、公転支持部材１４のＡ面と公転ラップ支持円盤１ｂの底面Ｂの平行度Ｐと公転運動時の公転ラップ支持円盤１ｂの底面Ｂの振れ精度が重要となってくる。
【００５０】
公転スクロールラップ１ａ先端と固定ラップ支持円盤３ｂの底面、固定スクロールラップ３ａ先端と公転スクロール部材１の底面の隙間が最小で０．０３ｍｍであることから判断して、平行度Ｐは０．０２ｍｍ以内、及び公転運動精度は、底面Ｂの振れで０．０２ｍｍ以内であることが必要である。
【００５１】
しかし、この平行度Ｐと底面Ｂの振れ精度を維持するためには、公転スクロール部材１の公転ラップ支持円盤１ｂの底面Ｂから、公転円盤に取り付ける公転スクロール部材の凸部１ｅの先端面までの距離Ｌ１の加工精度、公転円盤２の凸部１ｅの先端面が取り付く面からクランク軸５の単列深溝軸受５ｂが取り付くクランク軸穴２ａの凸部端面までの距離Ｌ２の加工精度、図６に示すクランク軸５の両端の偏芯軸５ｅ、５ｆの単列深溝軸受５ｂ、５ｃの内輪が接触する面間の距離Ｌ３の加工精度、公転支持部材１４のＡ面から、複数のクランク軸の偏芯軸５ｆの単列深溝軸受５ｃの外輪と接触する面までの距離Ｌ４の加工精度、がそれぞれ重要になってくる。しかし、これらの加工精度公差を小さくすると、価格が高くなる。
【００５２】
そこで、図６に示すように、自転阻止装置であるクランク軸５の第２偏芯軸５ｆに嵌合する単列深溝軸受５ｃ、５ｄが、駆動モータ側から公転円盤側に貫通しないように、公転支持板１４ａのクランク軸穴１４ｂの端部に凸部１４ｄを設け、凸部１４ｄと単列深溝軸受５ｃの間にスペーサー２３を装着し、このスペーサー２３の厚みＬ５で、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の加工誤差を調整し、公転スクロールラップ１ａ先端と固定ラップ支持円盤３ｂの底面、固定スクロールラップ３ａ先端と公転スクロール部材１の底面の隙間を０．０３ｍｍ〜０．１ｍｍに維持しながら、公転スクロール部材１を公転運動させることができる。
【００５３】
（参考例３）
図７、８を参照しながら説明する。
【００５４】
図７は公転スクロール部材１をスクロールラップ側から見た正面図である。
【００５５】
図８はスクロール圧縮装置の公転スクロール部材周辺の断面図である。
【００５６】
図８に示す合成樹脂製の公転スクロール部材１の熱膨張係数はＡＢＳ樹脂で７．８＊１０-5〜８＊１０-5、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）で２．４＊１０-5〜８＊１０-5、となっている。ここで、熱膨張係数に開きがあるのは、流動体から固形体に変化する過程で流動方向によって熱膨張係数が変化するからである。また、アルミニウム合金製の公転円盤２は２．２＊１０-5となっており、その差は約１〜４倍となっている。スクロール圧縮機の使用温度範囲は０℃〜６０℃であり、合成樹脂製の公転スクロール部材１とアルミニウム合金製の公転円盤２をお互いに常温で密着固定結合し、温度上昇した場合、熱膨張係数の大きな合成樹脂製の公転スクロール部材１がアルミニウム合金製の公転円盤２より伸び、公転スクロールラップ側が凸状になる反りが生じる。また、冷却された時は凹状に反る。この現象はバイメタルを想像していただければ理解し易い。
【００５７】
つまり、大気標準温度２０℃の時に反りなしで組み立て、公転スクロールラップ１ａと固定スクロールラップ３ａのラップ先端部は０．０３〜０．１ｍｍの隙間を設け、公転する時の摩擦抵抗を無くし摩擦損失の削減が出来るようにしても、温度上昇によるこれらの反りにより公転スクロールラップ１ａ先端と固定ラップ支持円盤３ｂの底面、および固定スクロールラップ３ａの先端と公転ラップ支持円盤１ｂの底面が接触し、騒音発生及び、摩耗の原因になっていた。例えば、２０℃から６０℃まで温度変化させ、直径で約１００ｍｍのＰＥＴ樹脂製の公転ラップ支持円盤とアルミニウム合金製の公転円盤２を密着結合させた場合の反り量は０．２ｍｍ以上となった。もしこの反りが発生せず、単純に固定スクロール部材と公転スクロール部材が膨張するならば、それぞれが同じ材質とすれば、公転スクロールラップ１ａと固定スクロールラップ３ａが噛み合った状態での円弧法線方向の０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの隙間、また、公転スクロールラップ１ａと固定スクロールラップ３ａのラップ先端部の０．０３〜０．１ｍｍの隙間は大きく変化しないことになる。しかし、反りが発生するとこのようにはならない。
【００５８】
この反り量は、合成樹脂の熱膨張係数とアルミニウム合金の熱膨張係数の差に比例する。よって、この差の小さい材料の組み合わせがよい。例えば、アルミニウム合金に近い熱膨張率の合成樹脂材料としてポリフェニレンサルファイト（ＰＰＳ）があるが、それでもＰＰＳの熱膨張係数は２．９＊１０-5〜６＊１０-5である。
【００５９】
また、反り量を減少させる構造として、図８に示すように公転ラップ支持円盤１ｂの公転スクロールラップ１ａと反対側に、公転スクロール部材１と異材質の公転円盤２を設け、公転ラップ支持円盤１ｂほぼ中央に穴１ｄを設け、公転円盤２のほぼ中央に軸２ｄを設けて、それぞれ嵌着し位置合わせをする構造にする。この構造でスクロール圧縮装置の使用温度の最低温時に、穴１ｄと軸２ｄの嵌合を中間ばめにしておく。そして、温度が上昇した時、熱膨張率の大きい合成樹脂製の公転スクロール部材１の穴１ｄの直径は、アルミニウム合金製の公転円盤２の軸２ｄの直径より大きくなり、公転スクロール部材１と公転円盤２に無理な内部応力が発生しないので、反り量が小さくなる。
【００６０】
また、公転ラップ支持円盤１ｂで、公転スクロールラップ１ａの反対面に穴１ｄの中心から外周に向かって１本以上の溝２８ａを設ける。さらに、公転円盤２の公転スクロール部材１側に、軸２ｄの中心から外周に向かって溝２８ａと位置合わせし溝２８ａより長さを短くした凸部２８ｂを設ける。この溝２８ａと凸部２８ｂを嵌合させて、公転スクロール部材１と公転円盤２を重ね合わせる。このようにすると、公転スクロール部材１と公転円盤２は穴１ｄを中心として回転が阻止され所要の位置で連結される。そして、温度上昇をしても、合成樹脂製の公転ラップ支持円盤１ｄの溝２８ａは、アルミニウム合金製の公転円盤２の凸部２８ｂより、膨張量が大きいので、溝幅方向で締め付ける力が発生せず、歪みを無くすことができる。
【００６１】
一方、公転スクロール部材１と公転円盤２の連結構造として、図８に示すように、公転ラップ支持円盤１ｂの公転円盤２と連結する側に、公転円盤２との平行を保つ為の平行面２６ａと、結合力を保つ為の結合軸２６ｂからなる複数の凸部２６を設ける。平行面２６ａは公転円盤２のクランク軸穴２ａの中心と直角に仕上げた公転円盤２の面と接触させ、さらに結合軸２６ｂを、結合軸２６ｂの外形より大きい公転円盤２の穴２ｅに挿し込む。公転円盤２の穴２ｅに差し込まれた時、結合軸２６ｂの先端部が４〜５ｍｍ出っ張る様にし、座金２７を通す。座金２７から出っ張った結合軸２６ｂの先端を、熱伝導の良い金属部を押し当て、合成樹脂製の結合軸２６ｂの溶融温度まで瞬間に加熱し先端を押さえる。次に結合軸２６ｂが穴２ｅに挿入された部分が溶融しないように、熱伝導の良い金属を押さえつけたままで合成樹脂が固形化する温度まで瞬時冷却する。この熱伝導の良い金属の質量をできるだけ小さくし、熱イナーシャを小さくすることがポイントとなる。このように複数個の凸部２６で合成樹脂製の公転スクロール部材とアルミニウム合金製の公転円盤２と連結し温度変化が生じても、合成樹脂製の結合軸２６ａは、アルミニウム製の公転円盤２の板厚より熱膨張し、結合力が緩み結合面で滑りが生じ反りが防止される。
【００６２】
次に、図９を参照しながら合成樹脂製の公転スクロール部材とアルミニウム合金製の公転円盤との結合で他の構造を説明する。公転スクロール部材１と公転円盤２の連結構造として、公転ラップ支持円盤１ｂに、公転円盤との平行を保つ為の平行面２９ａとねじ穴２９ｂ設けた複数の凸部２９を設ける。平行面２９ａは公転円盤２で公転円盤２のクランク軸穴２ａの中心と直角に仕上げた面と接触させ、さらに、ボルト３０の外形より大きい公転円盤２のボルト通し穴２９ｃに合成樹脂製のボルト３０を挿し込みねじ結合させる。このように複数個の合成樹脂製のボルト３０で公転円盤２と連結することで、合成樹脂製の公転スクロール部材１とアルミニウム合金製の公転円盤２に温度変化が生じても、合成樹脂製のボルト３０は、アルミニウム製の公転円盤２より熱膨張し、結合力が緩み、結合面で滑りが生じ、反りが防止される。
【００６３】
（参考例４）
図１０、１１を参照しながら説明する。図１０はスクロール圧縮装置を固定スクロール部材側から見た正面図である。図１１はスクロール圧縮装置の固定スクロール部材及び公転スクロール部材周辺の断面図である。
【００６４】
固定スクロール部材３の外形に向かってフランジ部３ｄを設け、このフランジ部３ｄと公転支持部材１４の公転支持円筒１４ｃが結合されている。また、固定スクロール部材３は、安価に製作する為に、合成樹脂製の材料を利用し射出成形で製作することが望ましい。また公転支持部材１４は、単列深溝軸受を嵌合し公転スクロール部材１の公転運動を支える為に、アルミニウム合金系などの金属材料が望ましい。さらに、スクロール圧縮装置は０℃〜６０℃ぐらいまで支障なく運転できるように望まれている。
【００６５】
しかし、合成樹脂とアルミニウム合金の熱膨張係数の差は約１〜４倍であり、常温約２０℃で部品加工し組立てた後、温度を０℃〜６０℃まで変化させた時に、固定スクロール部材３のフランジ部３ｄは、公転支持円筒１４ｃの端部より外形方向に膨張し伸びることになるが、強固に結合されているとこの伸びが規制され、固定スクロール部材に反りが発生し、公転スクロールラップ１ａと固定スクロールラップ３ａが噛み合った状態での円弧の法線方向の０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの隙間、また公転スクロールラップ１ａと固定スクロールラップ３ａのラップ先端部の０．０３〜０．１ｍｍの隙間が保持できなくなり、接触し騒音を発生する。
【００６６】
この対策として、フランジ面３ｄに、固定スクロール部材３の中心から外側に向かってそれぞれ平行にならない３個以上のＵ溝３ｅを設ける。さらに、このＵ溝３ｅと公転支持円筒１４ｃの端部で重なる位置に、丸穴１４ｅを設け、この丸穴１４ｅに丸棒３１を差し込み円周方向の位置きめをする。尚この場合、丸棒３１がＵ溝３ｅの開口部方向に移動できる様にＵ溝３ｅの長さに余裕を持たせて置く。
【００６７】
次に、フランジ部３ｄでＵ溝３ｅ以外の個所で固定スクロール部材３側から、合成樹脂製のボルト３２で締結する。この様にすると、固定スクロール部材３が公転支持部材１４より中心から外側方向に熱膨張しても、Ｕ溝３ｅと丸棒３１間で固定スクロールの中心から滑りが生じ、また、合成樹脂のボルト３２は、軸方向で膨張しねじの締め付け力が温度上昇と共に緩くなり、滑りが生じ易くなる。よって、熱膨張による歪みが緩和される効果がある。
【００６８】
（参考例５）
図１２を参照しながら説明する。
【００６９】
スクロール圧縮装置の温度変化により、公転スクロールラップ１０１ａの先端と固定ラップ支持円盤１０３ｂの底面、および固定スクロールラップ１０３ａの先端と公転ラップ支持円盤１０１ｂの底面の隙間が変化し、騒音発生及び所要空気圧力が出ないなどの現象が生じていた。
【００７０】
原因は、温度変化と共に公転スクロール部材１０１全体が固定スクロール部材１０３側に移動し、さらにラップ長さが変化するからである。さらに、固定スクロール部材１０３と公転スクロール部材１０１が同じ材質ならば、ラップ長さは同じ量だけ変化するので、ラップ先端の隙間への影響はないが異材質の場合は隙間に影響を及ぼす。また、公転支持部材１４及び公転円盤２の材質はアルミニウム合金製であり、固定スクロール部材３及び公転スクロール部材１は合成樹脂製であり、クランク軸５は鉄系合金製で製作されている。
【００７１】
公転支持部材１４と固定スクロール部材１の結合面Ｃから、公転支持部材１４のＤ面までの距離Ｌ６は、アルミニウム合金製の公転支持部材１４の熱膨張係数で変化する。この量、Ｘ１はＬ６＊ｈ１となる。ただし、ｈ１はアルミニウム合金の熱膨係数である。また、Ｃ面から固定ラップ支持円盤３ｂの底面Ｅまでの距離Ｌ７は、固定スクロール部材１の材質の熱膨張係数で変化する。その量Ｘ２はＬ７＊ｈ２となる。ただし、ｈ２は固定スクロール部材の材質の熱膨張係数である。
【００７２】
また、公転スクロール部材１の底面であるＢ面から、公転支持部材１４のＤ面までの距離Ｌ８はアルミニウム合金製の公転円盤２と鉄系合金製のクランク軸５の熱膨張係数で変化する。この量は、Ｘ３はＬ８＊ｈ３となる。ただしｈ３はアルミニウム合金製の公転円盤２と鉄系合金製のクランク軸５熱膨張係数を考慮した値である。また、公転スクロール部材１のラップ先端面Ｆから底面Ｂまでの距離Ｌ９は公転スクロール部材３の材質の熱膨張係数で変化する。その量Ｘ４はＬ９＊ｈ４となる。ただし、ｈ４は公転スクロール部材の材質の熱膨張係数である。
【００７３】
よって変位量（（Ｘ１＋Ｘ２）−（Ｘ３＋Ｘ４））は、温度変化と共に変化することになる。この変位量（（Ｘ１＋Ｘ２）−（Ｘ３＋Ｘ４））の変化は、公転スクロールラップ１ａの先端と固定ラップ支持円盤３ｂの底面、および固定スクロールラップ３ａの先端と公転ラップ支持円盤１ｂの底面の隙間を変化させ、騒音の発生、または吐出圧力を低下させる。
【００７４】
そこで、公転支持部材１４のＤ面から、公転スクロールラップ１ａ先端面Ｆまでの熱膨張による変位量（Ｘ３＋Ｘ４）と、公転支持部材１４の公転スクロール部材側のＤ面から、固定スクロール部材の底面Ｅまでの熱膨張による変位量（Ｘ１＋Ｘ２）との差、つまり（（Ｘ１＋Ｘ２）−（Ｘ３＋Ｘ４））が±５％以内になる様に、固定スクロール部材１と公転支持部材１４との結合面Ｃを設ける。
【００７５】
（実施例１）
図１３、図１４を参照しながら説明する。
【００７６】
図１３はバランスウエイト２１の正面図、図１４はバランスウエイト２２の正面側面図である。
【００７７】
公転スクロール部材１と公転円盤２が公転運動する時、駆動軸４に対して質量のアンバランスが生じ、運転時の振動騒音防止の為に、バランスウエイト２１、２２が必要になる。公転スクロール部材１、公転円盤２、単列深溝軸受等の公転運動する部材は、形状加工精度誤差で質量に誤差が生じる為に、スクロール圧縮装置個々にバランスウエイト２１、２２の最適質量が存在し、調整する必要がある。通常はバランスウエイトの最適質量を決定する為に、公転運動でない回転運動する装置の場合は、バランス量測定装置に回転運動体を取り付けてアンバランス量を測定し、このアンバランス質量を補正し振動防止をしている。ところが、スクロール圧縮装置のような公転運動装置に対しては、自転阻止装置などがあり公転運動する部分を取り出してバランス測定装置に取り付けることができない。よって、バランス調整する為に、公転スクロール部材１、公転円盤２など公転運動する部材をあらかじめ単体それぞれの質量を精密実測し、バランスウエイト２１、２２の必要質量を計算して組み立てるようにしている。また、これらの公転運動する部材の質量中心は理想形状状態での質量中心にあるものとし、質量中心の座標の計算は、最近の３次元ＣＡＤで簡単に求めることができる。この時、バランスウエイト２１、２２の質量中心を変化させずに最適な質量にするために、あらかじめ、質量中心に穴を設け、この穴に追加加工、もしくはこの穴に質量物体を追加することでバランスウエイト２１、２２を最適な質量にしている。もし、バランスウエイト２１、２２の質量中心以外の部分の補正で、アンバランス量を調整する場合、この補正でバランスウエイト２１、２２質量中心も変化するので、その都度質量中心を計測して、再計算しバランス補正が正しかったかの確認が必要になり大変な手間であった。さらに、バランスウエイト２１の質量中心の穴２１ａ、及びバランスウエイト２２の質量中心の穴２２ａは、あらかじめ小さく開けておき、つまりバランスウエイト２１、２２の質量を大き目にしておく。そして、この穴２１ａ及び２２ａにきりなどで追加工し大きくすることで、最適な質量にすることができる。
【００７８】
実際の組立て方法とし、まず公転スクロール部材１、公転円盤２など公転運動する部品の実際の質量をそれぞれ精密はかりで計測して個別部品番号と共にコンピューターに登録しておく。また、バランスウエイト２１、２２も同様に個別部品番号と共にコンピューターに登録しておく。実際組み立てる時、使用する部品の個別部品番号をコンピューターに入力すると、必要な計算をし、バランスウエイト２１、２２の個別部品番号を出力するようにする。このような作業をしていくと、バランスウエイト２１、２２の所要質量に片寄りができ、過不足を生じるが、穴２１ａ、穴２２ａを追加加工することで簡単に調整できる。さらに、組み立ての最終工程でスクロール圧縮装置のバランス計測が不必要になり、さらにバランス調整の為に一部を分解する手間を省くことができ、安価に製作ができるようになる。
【００８６】
【発明の効果】
以上の実施例から明らかなように本発明によれば、バランスウエイトの質量中心位置に穴を設け、この穴の大きさを調整することで公転運動する部材の形状加工誤差によるアンバランス量を簡単に微調整できることにより、安価に製作できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考例１のスクロール圧縮装置の断面図
【図２】 同スクロール圧縮室の変化を表わした正面図
【図３】 同クランク軸の詳細断面図
【図４】 同クランク軸の詳細断面図
【図５】 参考例２のスクロール圧縮室の断面図
【図６】 同クランク軸の詳細断面図
【図７】 参考例３の公転スクロール部材をスクロールラップ側から見た正面図
【図８】 同スクロール圧縮室の断面図
【図９】 同スクロール圧縮室の断面図
【図１０】 参考例４の固定スクロール部材側から見た正面図
【図１１】 同スクロール圧縮室の断面図
【図１２】 参考例５のスクロール圧縮室の断面図
【図１３】 本発明の実施例１のバランスウエイト２１の正面図
【図１４】 同バランスウエイト２２の正面図
【図１５】 従来例のスクロール圧縮装置の断面図
【図１６】 同従来例のクランク軸の詳細断面図
【図１７】 同従来例のスクロール圧縮室の変化を表した断面図
【符号の説明】
１ 公転スクロール部材
１ａ 公転スクロールラップ
１ｂ 公転ラップ支持円盤
１ｅ 凸部
１ｄ 穴
２ 公転円盤
２ａ クランク軸穴
２ｂ 駆動軸穴
２ｃ 凸部
２ｄ 軸
２ｅ 穴
３ 固定スクロール部材
３ａ 固定スクロールラップ
３ｂ 固定ラップ支持円盤
３ｃ 吐出口
３ｄ フランジ部
４ 駆動軸
４ａ 偏心軸
４ｂ、４ｃ 単列深溝軸受
５ クランク軸
５ａ、５ｂ 単列深溝軸受
５ｃ、５ｄ 単列深溝軸受
５ｅ 第１偏芯軸
５ｆ 第２偏心軸
６ａ、６ｂ 押えリング
７ 気体圧縮室
７ａ、７ｂ ボルト
８ａ、８ｂ 押えリング
９ａ、９ｂ シム
１０ 駆動モータ
１１ａ、１１ｂ ボルト
１２ 単列深溝軸受
１３ 単列深溝軸受
１４ 公転支持部材
１４ａ 公転支持板
１４ｂ クランク軸穴
１４ｃ 公転支持円筒
１４ｄ 凸部
１４ｅ 丸穴
１５ 押えリング
１６、２０ ボルト
１７ バランス保護カバー
１８ 皿ばね
１９ 軸用Ｃ型止め輪
２１、２２ バランスウエイト
２１ａ、２２ａ 穴
２３ スペーサー
２５ 取付けボス
２６ 凸部
２６ａ 平行部
２６ｂ 結合部
２７ 座金
２９ 凸部
２９ａ 平行面
２９ｂ ねじ穴
２９ｃ ボルト通し穴
３０ ボルト
３１ 丸棒
Ｂ 公転ラップ支持円盤の底面
Ｃ 結合面
Ｄ 公転支持板部材の底面
Ｅ 固定ラップ支持円盤の底面
Ｆ 公転スクロールラップの先端面
Claims (2)
- 固定ラップ支持円板の片面に固定スクロールラップを立設させた固定スクロール部材と、公転ラップ支持円板の片面に公転スクロールラップを立設させた公転スクロール部材で、前記固定スクロールラップと前記公転スクロールラップを対峙させて噛み合わせ、前記公転スクロール部材を公転運動させ気体を圧縮させるスクロール圧縮装置であって、前記公転スクロール部材と該公転スクロール部材を支える公転円盤が公転運動する時の振動防止用の複数のバランスウエイトの質量中心位置に、穴を設けることを特徴としたスクロール圧縮装置。
- 固定ラップ支持円板の片面に固定スクロールラップを立設させた固定スクロール部材と、公転ラップ支持円板の片面に公転スクロールラップを立設させた公転スクロール部材で、前記固定スクロールラップと前記公転スクロールラップを対峙させて噛み合わせ、前記公転スクロール部材を公転運動させ気体を圧縮させるスクロール圧縮装置であって、前記公転スクロール部材と該公転スクロール部材を支える公転円盤が公転運動する時の振動防止用の複数のバランスウエイトの質量中心位置に、穴を設け、この穴の大きさを変化させることでバランスを調整する方法を利用したスクロール圧縮装置の製造方法。
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