JP4435609B2 - スクロール式流体機械 - Google Patents

Description

本発明は、例えば空気、冷媒等の圧縮機や真空ポンプ等に用いて好適なスクロール式流体機械に関する。

一般に、スクロール式流体機械は、固定スクロールに対して旋回スクロールを旋回運動させることにより、空気、冷媒等を圧縮するものである（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１０６２６６号公報

この種の従来技術による空気圧縮機は、支持フレームとなる略筒状のケーシングと、該ケーシングに設けられ、鏡板の表面に渦巻状のラップ部が立設された固定スクロールと、前記ケーシングに支持され、電動機等の駆動源により回転駆動される回転軸と、前記固定スクロールと対面する位置で該回転軸に連結され鏡板の表面に渦巻状のラップ部が立設された旋回スクロールとを備えている。

ここで、圧縮機を組立てるときには、固定スクロールと旋回スクロールのラップ部間に画成される圧縮室の気密性等を確保するために、ケーシング、固定スクロール及び旋回スクロールを互いに高い寸法精度で組付ける必要がある。

このため、ケーシングと旋回スクロールには、これらを組立てるときにピン等を介して互いに位置合わせされる径方向の位置合わせ穴がそれぞれ設けられている。この場合、ケーシング側の位置合わせ穴は、ピンとほぼ等しい穴径をもってケーシングの周壁に開口している。また、旋回スクロール側の位置合わせ穴は、鏡板の外周面に開口している。

そして、圧縮機の組立時には、まずケーシングに回転軸、旋回スクロール等を取付けた後に、旋回スクロールの位置合わせ作業を行う。この位置合わせ作業では、作業者等が回転軸を手で回して適切な角度に回転させることにより、ケーシング側と旋回スクロール側の位置合わせ穴を一致させ、この状態で各位置合わせ穴の間にピンを挿嵌することにより、旋回スクロールと回転軸とをケーシングに対して所定の位置に組付ける。

また、この位置合わせ作業の後には、固定スクロールを旋回スクロールに組付け、これらにそれぞれ設けられた他の位置合わせ穴にピンを挿嵌することにより、固定スクロールと旋回スクロールの位置合わせを行う。

一方、他の従来技術として、例えばケーシングの両側に固定スクロールをそれぞれ設け、これらの固定スクロールと対向する旋回スクロールを回転軸の軸方向両側に設けることにより、空気等の圧縮動作を両側の２箇所で行う構成としたツインラップ型の圧縮機も知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２−１３４９２号公報

ところで、上述した従来技術では、旋回スクロールとケーシングとを位置合わせするときに、作業者等が回転軸を手で回して適切な角度に回転させた後に、両者の位置合わせ穴の間にピンを挿嵌する構成としている。

しかし、この位置合わせ作業を行うときに、作業者等は、例えばケーシング内で必ずしも掴み易い場所に配置されていない回転軸、旋回スクロール等の部品を把持し、これらの部品を電動機のロータ等と一緒に大きな力で回転させる必要があり、作業性が悪いという問題がある。

しかも、作業者は、この回転動作を行いながら、ケーシングと旋回スクロールの位置合わせ穴に注視しなければならず、両者の位置合わせ穴が一致したときには、例えば一方の手で旋回スクロールを押えつつ、他方の手でピンを挿嵌する必要がある。このため、従来技術では、旋回スクロールの位置合わせ作業に手間がかかり、圧縮機を組立てるときに作業効率が低下するという問題がある。

特に、ツインラップ型の圧縮機等にあっては、回転軸の両側に旋回スクロールが取付けられているため、これらを把持し易い部位が少ない上に、回転軸を回すときに一層大きな力が必要となり、組立作業が難しくなるという問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、支持フレーム、固定スクロール及び旋回スクロールを簡単な作業によって正確に位置合わせすることができ、組立作業を効率よく行うことが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にある。

上述した課題を解決するために請求項１の発明は、支持フレームと、該支持フレームに設けられた固定スクロールと、支持フレームに支持され駆動源により回転駆動される回転軸と、該回転軸に連結され固定スクロールと対面して固定スクロールとの間に複数の圧縮室を画成する旋回スクロールと、回転軸の回転を旋回スクロールの旋回運動に変換するための自転防止手段と、旋回スクロールおよび回転軸を支持フレームに位置合わせする旋回スクロール位置合わせ手段と、固定スクロールを旋回スクロールに組付けるときにこれらを位置合わせする固定スクロール位置合わせ手段とを備えたスクロール式流体機械において、旋回スクロール位置合わせ手段を、支持フレームに設けられ回転軸の回転方向に延びた開口部と、該開口部の長さ方向途中部位に設けられた固定側位置合わせ部と、回転軸またはこれと一体に回転する部材に設けられ、組立補助具を用いて前記固定側位置合わせ部と係合させることにより、前記固定側位置合わせ部と回転方向に対して位置合わせされる回転側位置合わせ部とにより構成している。

また、請求項２の発明では、支持フレームと、該支持フレームの両側にそれぞれ設けられた第１，第２の固定スクロールと、支持フレームに支持され駆動源より回転駆動される回転軸と、該回転軸にそれぞれ連結され第１，第２の固定スクロールと対面して第１，第２の固定スクロールとの間に複数の圧縮室を画成する第１，第２の旋回スクロールと、回転軸の回転を旋回スクロールの旋回運動に変換するための自転防止手段と、旋回スクロールおよび回転軸を支持フレームに位置合わせする旋回スクロール位置合わせ手段と、固定スクロールを旋回スクロールに組付けるときにこれらを位置合わせする固定スクロール位置合わせ手段とを備えたスクロール式流体機械において、旋回スクロール位置合わせ手段を、支持フレームに設けられ回転軸の回転方向に延びた開口部と、該開口部の長さ方向途中部位に設けられた固定側位置合わせ部と、回転軸またはこれと一体に回転する部材に設けられ、組立補助具を用いて前記固定側位置合わせ部と係合させることにより、前記固定側位置合わせ部と回転方向に対して位置合わせされる回転側位置合わせ部とにより構成している。

また、請求項３の発明によると、固定側位置合わせ部は支持フレームの開口部の周縁に形成された切欠き溝または突起により構成している。

また、請求項４の発明によると、回転軸の外周側には、支持フレームの開口部に対応する位置で回転軸と共に回転駆動されて冷却風を発生する冷却ファンと、該冷却ファンにあって旋回スクロールが旋回運動するときにバランスをとるバランスウェイトとを設け、回転側位置合わせ部は冷却ファンの一部またはバランスウェイトを用いて形成する構成としている。

さらに、請求項５の発明によると、支持フレームの開口部は冷却ファンにより発生する冷却風が流通する通気口を用いて構成している。

請求項１の発明によれば、旋回スクロールや回転軸を支持フレームに組付けるときには、例えば棒状の組立補助具を支持フレームの開口部から挿入することができ、この組立補助具により旋回スクロールや回転軸を開口部の長さ方向に沿って円滑に回動させることができる。これにより、例えば組立補助具を手動用のレバーとして使用できるから、旋回スクロールや回転軸が作業者等の手で直接回動し難い場合でも、固定側と回転側の位置合わせ部を容易に一致させることができ、旋回スクロールや回転軸の位置合わせを効率よく行うことができる。そして、この旋回スクロールには、固定スクロール位置合わせ手段によって固定スクロールを位置合わせすることができるので、旋回スクロールを介して固定スクロールと支持フレームとを正確に組付けることができる。従って、圧縮機を簡単な作業で精度よく組立てることができ、組立時の作業性を高めることができる。

また、請求項２の発明によれば、例えば回転軸の両側に第１，第２の旋回スクロールが配置されているためにこれらが直接回動し難い場合でも、棒状の組立補助具を支持フレームの開口部から挿入することにより、旋回スクロールや回転軸の位置合わせを容易に行うことができる。従って、ツインラップ型の圧縮機等であっても、これを簡単な作業で精度よく組立てることができる。

また、請求項３の発明によれば、例えば組立補助具等により回動される回転軸が所定の位置に達したときには、組立補助具を開口部周縁の切欠き溝または突起に係合させることができる。これにより、組立補助具を介して回転軸とケーシングとの位置合わせを簡単に行うことができ、これらを組立補助具によって所定の位置関係で一時的に固定しつつ、次の作業等を円滑に行うことができる。

また、請求項４の発明によれば、例えば冷却ファンの一部や、冷却ファンに取付けるバランスウェイトを利用して回転側位置合わせ部を形成でき、位置合わせ用の部品等を特別に設ける必要がないので、位置合わせ手段の構造を簡略化できると共に、これを開口部の外側から見易い位置に配設することができる。そして、位置合わせ作業時には、冷却ファンを介して回転軸を確実に回動させることができる。

さらに、請求項５の発明によれば、ケーシングの通気口を利用して位置合わせ用の開口部を構成することができ、位置合わせを行うために専用の開口部を形成する必要がないので、ケーシングの形状を簡略化でき、その加工、形成を容易に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態によるスクロール式流体機械として、ツインラップ型のスクロール式空気圧縮機を例に挙げ、添付図面を参照して詳細に説明する。

図中、１は空気圧縮機の外枠をなす支持フレームとしての略筒状のケーシングで、該ケーシング１は、後述の固定スクロール７Ａ，７Ｂと共に固定側部材を構成するものである。そして、ケーシング１は、軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として略円筒状に形成され軸方向の両側が開口した中間ケース２と、該中間ケース２の軸方向両側に取付けられた外側ケース３Ａ，３Ｂとにより構成されている。

ここで、中間ケース２の軸方向一側（図１中の右側）に位置する第１の外側ケース３Ａは、軸方向の一側が開口し他側が閉塞した略有底筒状に形成されている。そして、外側ケース３Ａは、例えばねじ止め等の手段によって中間ケース２の一端側に取付けられた有底筒状のファン収容部４Ａと、該ファン収容部４Ａの一端側に拡径して形成されたスクロール収容部５Ａとにより構成されている。

一方、中間ケース２の軸方向他側（図１中の左側）に位置する第２の外側ケース３Ｂは、図２に示す如く、軸方向の一側が閉塞し他側が開口した有底筒状に形成されている。また、外側ケース３Ｂは、中間ケース２の他端側に取付けられた有底筒状のファン収容部４Ｂと、該ファン収容部４Ｂの他端側に形成されたスクロール収容部５Ｂとにより構成されている。この場合、ファン収容部４Ｂには、後述する流出口３７Ｂの周縁に位置合わせ用の切欠き溝３９が設けられている。

また、第１の外側ケース３Ａは、後述する第１の固定スクロール７Ａ、第１の旋回スクロール２３Ａ等と共に低圧段の圧縮部６Ａを構成し、第２の外側ケース３Ｂは、第２の固定スクロール７Ｂ、第２の旋回スクロール２３Ｂ等と共に高圧段の圧縮部６Ｂを構成している。この場合、低圧段と高圧段の圧縮部６Ａ，６Ｂは互いにほぼ同一の構成要素を有しているので、以下の説明では、低圧段の構成要素に符号「Ａ」を付して説明し、高圧段の構成要素については、符号「Ｂ」を付して説明すると共に、低圧段と重複する説明を省略するものとする。

７Ａはケーシング１の外側ケース３Ａの開口側に設けられた低圧段の固定スクロールで、該固定スクロール７Ａは、図１に示す如く、ケーシング１の軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として配設された略円板状の鏡板８Ａと、該鏡板８Ａの表面に立設された渦巻状のラップ部９Ａと、該ラップ部９Ａを取囲む位置で径方向外向きに突出し、ボルト（図示せず）等を介して外側ケース３Ａの開口側に着脱可能に取付けられたフランジ部１０Ａとにより構成されている。

ここで、鏡板８Ａの外周側には、例えば空気等の流体を吸込む２箇所の吸込口（図示せず）が設けられ、鏡板８Ａの中心側には圧縮空気の吐出口１１Ａが設けられている。また、鏡板８Ａの裏面には、冷却風の流れ方向に沿って垂直方向に延びる複数の冷却フィン１２Ａが立設されている。

７Ｂはケーシング１の外側ケース３Ｂの開口側に設けられた高圧段の固定スクロールで、該固定スクロール７Ｂは、図２に示す如く、低圧段の固定スクロール７Ａとほぼ同様に、鏡板８Ｂ、ラップ部９Ｂ、フランジ部１０Ｂ等により構成され、鏡板８Ｂには、圧縮空気の吐出口１１Ｂと、複数の冷却フィン１２Ｂとが設けられている。この場合、高圧段のフランジ部１０Ｂには、後述の固定側位置合わせ穴４２が設けられている。

また、本実施の形態による空気圧縮機は、例えば低圧段の吐出口１１Ａが配管（図示せず）等を介して高圧段の吸込口に接続され、高圧段の吐出口１１Ｂが他の配管等を介して空気タンクに接続される。これにより、空気圧縮機は、外部から吸込んだ空気を低圧段と高圧段の圧縮部６Ａ，６Ｂによって順次圧縮する２段式の圧縮機として構成されている。

１３はケーシング１の中間ケース２内に設けられた駆動源としての電動モータで、該電動モータ１３は、図１に示す如く、低圧段の固定スクロール７Ａと高圧段の固定スクロール７Ｂとの間に配置され、中間ケース２の内周側に固定された筒状のステータ１４と、該ステータ１４の内周側に回転可能に配設された筒状のロータ１５等とにより構成されている。そして、電動モータ１３は、後述の回転軸１６を軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として回転駆動するものである。

１６はケーシング１に回転可能に設けられた回転軸で、該回転軸１６は、例えば段付円筒状の中空ロッドからなり、軸方向の中間部位が電動モータ１３のロータ１５内に嵌着されている。また、回転軸１６は、軸方向の両側が回転軸受１７Ａ，１７Ｂを介して外側ケース３Ａ，３Ｂ（ファン収容部４Ａ，４Ｂ）の底部側に回転可能に支持されている。

１８Ａは回転軸１６の一端側に取付けられた偏心ブッシュで、該偏心ブッシュ１８Ａは、回転軸１６の軸線Ｏ1−Ｏ1と同軸に延びる略円筒状に形成され、その内周側の一部には、例えば圧入等の手段によって回転軸１６が嵌合、固着されている。また、偏心ブッシュ１８Ａの内周側には、軸線Ｏ1−Ｏ1から径方向に所定の寸法δだけ偏心した連結軸嵌合孔１９Ａが設けられ、この連結軸嵌合孔１９Ａ内には、後述の偏心軸受２２Ａを介して連結軸２０のクランク部２１Ａが回転可能に取付けられている。

これにより、連結軸２０の軸線Ｏ2−Ｏ2は、回転軸１６の軸線Ｏ1−Ｏ1から所定の寸法δ（偏心量δ）だけ偏心している。また、偏心ブッシュ１８Ａの外周面は、回転軸１６等の軸線Ｏ1−Ｏ1を中心とする円筒状に形成され、この外周面には後述の冷却ファン３１Ａが取付けられている。

一方、１８Ｂは回転軸１６の他端側に取付けられた略円筒状の偏心ブッシュで、該偏心ブッシュ１８Ｂは、図２に示す如く、一端側の偏心ブッシュ１８Ａとほぼ同様に構成され、その連結軸嵌合孔１９Ｂ内には、後述の偏心軸受２２Ｂを介して連結軸２０のクランク部２１Ｂが回転可能に取付けられている。また、偏心ブッシュ１８Ｂの外周面には後述の冷却ファン３１Ｂが取付けられている。

２０は回転軸１６内に挿通して設けられた連結軸で、該連結軸２０は、図１に示す如く、例えば段付円柱状のロッドからなり、その軸方向の両側は回転軸１６から軸方向に突出した円柱状のクランク部２１Ａ，２１Ｂとなっている。

そして、クランク部２１Ａ，２１Ｂは、偏心軸受２２Ａ，２２Ｂと偏心ブッシュ１８Ａ，１８Ｂとを介して回転軸１６に回転可能に取付けられている。これにより、連結軸２０は、回転軸１６等の軸線Ｏ1−Ｏ1から寸法δだけ偏心した軸線Ｏ2−Ｏ2を中心として配置され、回転軸１６が回転するときに旋回スクロール２３Ａ，２３Ｂと一緒に旋回運動するものである。

２３Ａは固定スクロール７Ａと対面してケーシング１内に旋回可能に設けられた低圧段の旋回スクロールで、該旋回スクロール２３Ａは、略円板状に形成された鏡板２４Ａと、該鏡板２４Ａの表面に立設された渦巻状のラップ部２５Ａとにより大略構成されている。

２３Ｂは固定スクロール７Ｂと対面して設けられた高圧段の旋回スクロールで、該旋回スクロール２３Ｂは、低圧段の旋回スクロール２３Ａとほぼ同様に、鏡板２４Ｂ、ラップ部２５Ｂ等により構成されている。また、高圧段の旋回スクロール２３Ｂには、図６に示す如く、鏡板２４Ｂの外周側から周方向に間隔をもって径方向に突出する例えば３個の突部２６が一体に設けられ、これらの突部２６には後述の旋回側位置合わせ穴４３が設けられている。

そして、旋回スクロール２３Ａ，２３Ｂは、図１に示す如く、鏡板２４Ａ，２４Ｂが外側ケース３Ａ，３Ｂのスクロール収容部５Ａ，５Ｂ内に収容されている。また、鏡板２４Ａ，２４Ｂの裏面側は、例えば焼き嵌め等の手段によって連結軸２０のクランク部２１Ａ，２１Ｂに固着され、これらは固定ピン２７Ａ，２７Ｂにより回転方向に対して位置決めされている。さらに、鏡板２４Ａ，２４Ｂの裏面には、冷却風の流れ方向に沿って水平方向に延びる複数の冷却フィン２８Ａ，２８Ｂが立設されている。

一方、ラップ部２５Ａ，２５Ｂは、固定スクロール７Ａ，７Ｂのラップ部９Ａ，９Ｂと所定の角度（例えば１８０度）だけずらして重なり合うように配設され、これによって低圧段のラップ部９Ａ，２５Ａ間には、外周側から内周側にわたって複数の圧縮室２９Ａが画成されると共に、高圧段のラップ部９Ｂ，２５Ｂ間にも、外周側から内周側にわたって複数の圧縮室２９Ｂが画成されている。

そして、旋回スクロール２３Ａ，２３Ｂは、電動モータ１３により回転軸１６、連結軸２０等を介して駆動され、偏心量δに応じた一定の旋回半径をもって旋回運動を行うことにより、各圧縮室２９Ａ，２９Ｂで空気の圧縮動作を行うと共に、その旋回動作時には、後述の補助クランク３０によって自転が防止される。

３０は低圧段の固定スクロール７Ａと旋回スクロール２３Ａとの間に設けられた自転防止手段としての例えば３個の補助クランク（１個のみ図示）で、該各補助クランク３０は、回転軸１６の回転を旋回スクロール２３Ａ，２３Ｂの旋回運動に変換するものであり、例えば回転軸１６を中心として周方向の３箇所に設けられている。そして、各補助クランク３０は、これらの位置で旋回スクロール２３Ａを固定スクロール７Ａに対して旋回可能に連結し、これによって両側の旋回スクロール２３Ａ，２３Ｂの自転を防止している。

この場合、高圧段の旋回スクロール２３Ｂは、連結軸２０と固定ピン２７Ａ，２７Ｂとを介して低圧段の旋回スクロール２３Ａと廻止め状態で連結されている。従って、これらの連結軸２０と固定ピン２７Ａ，２７Ｂとは、補助クランク３０と協働して回転軸１６の回転を高圧段の旋回スクロール２３Ｂの旋回運動に変換し、旋回スクロール２３Ｂの自転を防止する自転防止手段を構成している。

また、補助クランク３０は、後述する圧縮機の組立作業において、低圧段の旋回スクロール２３Ａをケーシング１に組付けるときに、これらの位置合わせに用いられる。そして、低圧段の旋回スクロール２３Ａをケーシング１に組付けた状態では、補助クランク３０により旋回スクロール２３Ａと固定ピン２７Ａとを介して連結軸２０の自転が規制される。従って、この状態で後述の切欠き溝３９，４０等を用いて連結軸２０を旋回半径上の所定位置に保持すると、高圧段側の固定ピン２７Ｂの位置が確定され、これによって旋回スクロール２３Ｂをケーシング１に位置合わせすることができる。

次に、圧縮機の冷却構造について述べると、３１Ａは回転軸１６の軸方向一側に設けられた低圧段の冷却ファンで、該冷却ファン３１Ａは、電動モータ１３と低圧段の旋回スクロール２３Ａとの間に配置されている。

３１Ｂは回転軸１６の軸方向他側に設けられた高圧段の冷却ファンで、該冷却ファン３１Ｂは、図１ないし図３に示す如く、後述の流出口３７Ｂに対応する位置で電動モータ１３と高圧段の旋回スクロール２３Ｂとの間に配置されている。

ここで、冷却ファン３１Ａ，３１Ｂは、例えば遠心ファン等からなり、電動モータ１３と高圧段の旋回スクロール２３Ａ，２３Ｂとの間にそれぞれ位置して外側ケース３Ａ，３Ｂのファン収容部４Ａ，４Ｂ内に収容されている。また、冷却ファン３１Ａ，３１Ｂは、偏心ブッシュ１８Ａ，１８Ｂを介して回転軸１６に取付けられ、偏心ブッシュ１８Ａ，１８Ｂと冷却ファン３１Ａ，３１Ｂとの間には、これらを回転方向に位置決めするキー３２Ａ，３２Ｂが設けられている。

そして、冷却ファン３１Ａ，３１Ｂは、電動モータ１３の軸方向両側に位置して旋回スクロール２３Ａ，２３Ｂと対向し、この位置で回転軸１６と一緒に回転することにより、固定スクロール７Ａ，７Ｂの裏面側、旋回スクロール２３Ａ，２３Ｂの裏面側等に向けて冷却風を発生するものである。

３３Ａ，３３Ｂは冷却ファン３１Ａ，３１Ｂに設けられたバランスウェイトで、該バランスウェイト３３Ａ，３３Ｂは、図１、図６等に示す如く、例えば略四角形の板状体として形成され、取付ねじ３４（高圧段のみ図示）等を用いて冷却ファン３１Ａ，３１Ｂに取付けられている。

そして、バランスウェイト３３Ａ，３３Ｂは、旋回スクロール２３Ａ，２３Ｂが旋回運動するときに、回転軸１６、冷却ファン３１Ａ，３１Ｂと一体に回転し、これによって重量等のバランスをとるものである。また、高圧段のバランスウェイト３３Ｂには、後述の流出口３７Ｂから外部に露出する部位に位置合わせ用の切欠き溝４０が設けられている。

３５Ａ，３５Ｂは冷却ファン３１Ａ，３１Ｂと共に外側ケース３Ａ，３Ｂ内に設けられた環状の仕切板で、低圧段の仕切板３５Ａは、ファン収容部４Ａとスクロール収容部５Ａとの間を仕切る位置に配置され、高圧段の仕切板３５Ｂは、ファン収容部４Ｂとスクロール収容部５Ｂとの間を仕切る位置に配置されている。

３６Ａは外側ケース３Ａのスクロール収容部５Ａに設けられた例えば２箇所の流入口（図１中に１個のみ図示）で、該各流入口３６Ａは、図６に示す高圧段の流入口３６Ｂとほぼ同様に、スクロール収容部５Ａの水平方向の両側に開口している。

３６Ｂは外側ケース３Ｂのスクロール収容部５Ｂに設けられた例えば２箇所の流入口で、該各流入口３６Ｂは、図６に示す如く、スクロール収容部５Ｂの水平方向の両側に開口している。

そして、冷却ファン３１Ａ，３１Ｂの作動時には、外部の空気が各流入口３６Ａ，３６Ｂからスクロール収容部５Ａ，５Ｂ内に吸込まれて冷却風となり、これらの冷却風は、冷却フィン２８Ａ，２８Ｂに沿って略水平方向に流通しつつ、旋回スクロール２３Ａ，２３Ｂの裏面側を冷却する。

３７Ａは外側ケース３Ａのファン収容部４Ａに設けられた例えば２箇所の流出口で、該各流出口３７Ａは、ファン収容部４Ａの垂直方向の両側に開口している。この場合、冷却ファン３１Ａが作動することによって旋回スクロール２３Ａ，２３Ｂの裏面側に導入された冷却風は、仕切板３５Ａ，３５Ｂの内周側を通ってファン収容部４Ａ内に吸込まれ、流出口３７Ａから外部に流出する。

これにより、流出口３７Ａは、ダクト（図示せず）等を介して固定スクロール７Ａの背面側に冷却風を供給したり、吸込空気や吐出空気を冷却するために圧縮機の上側に取付けられた冷却器等に冷却風を供給する。

３７Ｂは外側ケース３Ｂのファン収容部４Ｂに設けられた例えば２箇所の流出口で、該各流出口３７Ｂは、図２ないし図６に示す如く、低圧段の流出口３７Ａとほぼ同様に、ファン収容部４Ｂの垂直方向の両側に開口し、冷却ファン３１Ｂにより発生される冷却風を固定スクロール７Ｂの背面側や冷却器等に供給するものである。

ここで、上側の流出口３７Ｂは、冷却風が流通する通気口と、後述の如く圧縮機の組立時に用いられる組立補助用の開口部とを兼ねて形成され、回転軸１６の回転方向に円弧状をなして延びると共に、一定の回転角（中心角）にわたってケーシング１の外部に開口している。そして、圧縮機の組立時には、後述の如く棒状の組立補助具４４を流出口３７Ｂからケーシング１内に挿入することにより、旋回スクロール２３Ｂと回転軸１６とをケーシング１に対して位置合わせする作業を行うことができる。

次に、圧縮機の組立時に使用される位置合わせ用の構造について説明する。まず、３８はケーシング１と回転軸１６側の部位とに設けられた旋回スクロール位置合わせ手段としての旋回スクロール位置合わせ機構で、該旋回スクロール位置合わせ機構３８は、ケーシング１のファン収容部４Ｂに設けられた開口部としての上側の流出口３７Ｂと、後述の切欠き溝３９，４０とにより構成され、旋回スクロール２３Ｂと回転軸１６とをケーシング１に組付けるときに、これらを位置合わせするものである。

３９は外側ケース３Ｂのファン収容部４Ｂに設けられた固定側位置合わせ部としての切欠き溝で、該切欠き溝３９は、図５、図６に示す如く、回転軸１６の回転方向に延びる流出口３７Ｂの長さ方向途中部位に配置され、該流出口３７Ｂの周縁部位を切欠くことにより略四角形状に窪んだ凹溝として形成されている。

４０は切欠き溝３９と位置合わせされる回転側位置合わせ部としての切欠き溝で、該切欠き溝４０は、回転軸１６またはこれと一体に回転する部材（例えば、偏心ブッシュ１８Ｂ、旋回スクロール２３Ｂ、冷却ファン３１Ｂ、バランスウェイト３３Ｂ等）に設けられるものであり、本実施の形態では、例えばバランスウェイト３３Ｂを用いて形成されている。また、切欠き溝４０は、例えばバランスウェイト３３Ｂのうち流出口３７Ｂの外部から見える部位を切欠くことにより、回転軸１６の径方向に窪んだ略四角形状の凹溝として形成されている。

そして、圧縮機を組立てるときには、まず低圧段の旋回スクロール２３Ａをケーシング１に組付けて連結軸２０の回転を規制した後に、後述の図７ないし図９に示す如く、棒状の組立補助具４４によって切欠き溝３９，４０の回転方向の位置を一致させることにより、回転軸１６と旋回スクロール２３Ｂとをケーシング１に対して正確に位置合わせした状態で組付けることができる。

この場合、回転軸１６の中心（軸線Ｏ1−Ｏ1）を基準として、旋回スクロール２３Ｂの中心（連結軸２０の軸線Ｏ2−Ｏ2）と、バランスウェイト３３Ｂとの回転方向の位置関係は、例えば偏心ブッシュ１８Ｂ、冷却ファン３１Ｂ及びキー３２Ｂからなる３個の部品によって定められている。

従って、これら３個の部品の形状を予め適切に設定しておくことにより、切欠き溝３９，４０の位置を組立補助具４４によって一致させたときに、旋回スクロール２３Ｂがケーシング１の所定位置に組付けられた状態となるように、圧縮機を構成することができる。この場合、本実施の形態では、例えば旋回スクロール２３Ｂを旋回半径上で最も下側となる所定の位置（図２に示す下死点）に位置合わせすることができる。

一方、４１は固定スクロール７Ｂと旋回スクロール２３Ｂとに設けられた固定スクロール位置合わせ手段としての固定スクロール位置合わせ機構で、該固定スクロール位置合わせ機構４１は、図６に示す如く、後述の位置合わせ穴４２，４３によって構成され、固定スクロール７Ｂを旋回スクロール２３Ｂに組付けるときに、これらを位置合わせするものである。

４２は固定スクロール７Ｂのフランジ部１０Ａに設けられた複数箇所の固定側位置合わせ穴（１個のみ図示）で、該各固定側位置合わせ穴４２は、フランジ部１０Ａの少なくとも２箇所に形成され、これを軸方向に貫通している。

４３は旋回スクロール２３Ｂの突部２６に設けられた複数箇所の旋回側位置合わせ穴で、該各旋回側位置合わせ穴４３は、各固定側位置合わせ穴４２に対応する位置にそれぞれ形成されている。

そして、圧縮機を組立てるときには、後述の組立補助ピン４５によって位置合わせ穴４２，４３の位置を一致させることにより、固定スクロール７Ｂを旋回スクロール２３Ｂに対して正確に位置合わせすることができる。これにより、回転軸１６等の軸線Ｏ1−Ｏ1に対して特定の位置（例えば、下死点）に配置された旋回スクロール２３Ｂを基準として、ケーシング１と固定スクロール７Ｂとを軸線Ｏ1−Ｏ1に対して同軸に配置でき、これらを精度よく組立てることができる。

本実施の形態によるツインラップ型のスクロール式空気圧縮機は、上述の如き構成を有するもので、次にその組立作業について説明する。

まず、組立作業では、ケーシング１、電動モータ１３、回転軸１６、偏心ブッシュ１８Ａ，１８Ｂ、連結軸２０等を一体に組立てた後に、低圧段の圧縮部６Ａの組付作業を行い、さらに高圧段の圧縮部６Ｂの組付作業を行う。

この場合、低圧段の圧縮部６Ａの組付作業では、連結軸２０に固定ピン２７Ａを介して旋回スクロール２３Ａを取付け、その鏡板２４Ａとケーシング１との間に補助クランク３０を連結する。これにより、連結軸２０は、補助クランク３０により旋回スクロール２３Ａと固定ピン２７Ａとを介して自転が規制された状態となる。

次に、高圧段の圧縮部６Ｂの組付作業では、図６に示す如く、まず冷却ファン３１Ｂにバランスウェイト３３Ｂをねじ止めして取付け、これらをキー３２Ｂを介して偏心ブッシュ１８Ｂの外周側に挿嵌することにより、冷却ファン３１Ｂとバランスウェイト３３Ｂとを回転軸１６に取付ける。

そして、連結軸２０のクランク部２１Ｂに固定ピン２７Ｂを取付け、この状態で旋回スクロール２３Ｂを焼き嵌め等の手段によってクランク部２１Ｂに取付ける。なお、この旋回スクロール２３Ｂの取付作業を行う前に、後述の位置合わせ作業を先に実施してもよい。この場合には、旋回スクロール２３Ｂを取付けていない状態で回転軸１６の位置合わせ作業を行うことになるが、この手順でも、後述の組立補助具４４によって回転軸１６を軸線Ｏ1−Ｏ1を中心とした回転方向の特定位置（即ち、例えば旋回スクロール２３Ｂを取付けたときにこれが下死点等に保持されるような位置）に位置合わせすることができるので、実質的に旋回スクロール２３Ｂの位置合わせ作業を行うことができる。

次に、回転軸１６を回転させることにより、旋回スクロール２３Ｂと回転軸１６とをケーシング１に対して位置合わせする位置合わせ作業を行う。この位置合わせ作業では、まず図７、図８に示す如く、予め用意した棒状の組立補助具４４を、ケーシング１の流出口３７Ｂから内部に挿入し、その先端側をバランスウェイト３３Ｂの切欠き溝４０に係合させる。

そして、例えば組立補助具４４の基端側を手で掴んで流出口３７Ｂの長さ方向に動かすことにより、組立補助具４４を流出口３７Ｂの中間位置（ケーシング１の切欠き溝３９）に向けて移動させる。これにより、組立補助具４４を用いて回転軸１６と旋回スクロール２３Ｂとを容易に回動させることができ、組立補助具４４を手動用のレバーとして用いることができる。

また、組立補助具４４がケーシング１の切欠き溝３９に対応する位置に達したときには、図９に示す如く、組立補助具４４をバランスウェイト３３Ｂの切欠き溝４０を中心として傾け、これを切欠き溝３９に係合させる。この結果、切欠き溝３９，４０は、組立補助具４４により回転方向の位置が一致した状態で連結されるので、回転軸１６と連結軸２０とを旋回半径上の所定位置（例えば、下死点等）に正確に保持することができる。

このとき、連結軸２０は、低圧段の圧縮部６Ａにより自転が規制されているので、固定ピン２７Ｂの位置は確定された状態となっている。従って、この連結軸２０に固定ピン２７Ｂを介して旋回スクロール２３Ｂを取付けることにより、旋回スクロール２３Ｂをケーシング１に対して正確に位置合わせした状態で組付けることができ、これらを切欠き溝３９，４０等によって所定の位置関係で一時的に固定することができる。

そして、旋回スクロール２３Ｂの位置合わせ作業の後には、固定スクロール７Ｂの位置合わせ及び組付け作業を行う。この作業では、まず固定スクロール７Ｂを旋回スクロール２３Ｂに衝合し、位置合わせ穴４２，４３に組立補助ピン４５を挿嵌することにより、固定スクロール７Ｂを旋回スクロール２３Ｂと位置合わせすることができる。これにより、旋回スクロール２３Ｂを介して固定スクロール７Ｂとケーシング１とを同軸に配置できるから、ねじ止め等の手段によって固定スクロール７Ｂをケーシング１の正確な位置に組付けることができる。

次に、圧縮機の作動について説明すると、まず電動モータ１３に給電したときには、そのロータ１５により回転軸１６が軸線Ｏ1−Ｏ1を中心として回転駆動される。これにより、回転軸１６内に偏心した状態で取付けられた連結軸２０が旋回運動を行うと、その両端側に連結された旋回スクロール２３Ａ，２３Ｂは、固定スクロール７Ａ，７Ｂに対して寸法δの旋回半径をもった旋回動作を行う。

この結果、低圧段の圧縮部６Ａでは、固定スクロール７Ａの吸込口から外気を吸込みつつ、この空気を各圧縮室２９Ａ内で順次圧縮する。そして、低圧段の圧縮室２９Ａ内で圧縮された中間圧の圧縮空気は、固定スクロール７Ａの吐出口１１Ａから配管、冷却器等を介して高圧段の圧縮部６Ｂ側に吐出される。

また、高圧段の圧縮部６Ｂでは、この中間圧の圧縮空気が固定スクロール７Ｂの吸込口に供給されると、この圧縮空気を各圧縮室２９Ｂ内でさらに圧縮し、高圧の圧縮空気を吐出口１１Ｂから吐出する。そして、この圧縮空気は、冷却器で冷やされ、他の配管を介して空気タンク等に貯留される。

次に、空気圧縮機を冷却する冷却風の流れについて説明すると、まず回転軸１６が回転するときには、これと一緒に冷却ファン３１Ａ，３１Ｂが回転駆動される。これにより、外側ケース３Ａ，３Ｂ内の空気が遠心力によって流出口３７Ａ，３７Ｂから外部に流出すると、水平方向の流入口３６Ａ，３６Ｂからスクロール収容部５Ａ，５Ｂ内に外気が冷却風として吸込まれる。そして、この冷却風は、冷却フィン２８Ａ，２８Ｂに沿ってほぼ水平方向に流れるので、旋回スクロール２３Ａ，２３Ｂを裏面側から効率よく冷却することができる。

また、この冷却風は、冷却ファン３１Ａ，３１Ｂの回転によって仕切板３５Ａ，３５Ｂの内周側からファン収容部４Ａ，４Ｂ内に吸込まれ、上，下の流出口３７Ａ，３７Ｂからケーシング１の外部に流出する。そして、この冷却風は、ダクト等を介して固定スクロール７Ａ，７Ｂの裏面側や冷却器の内部に導かれ、これらを冷却することができる。

かくして、本実施の形態によれば、旋回スクロール用位置合わせ機構３８を、ケーシング１の流出口３７Ｂと、該流出口３７Ａの周縁に設けた切欠き溝３９と、バランスウェイト３３Ｂに設けた切欠き溝４０とにより構成したので、旋回スクロール２３Ｂや回転軸１６をケーシング１に組付けるときには、組立補助具４４を流出口３７Ｂからケーシング１内に挿入することができ、この組立補助具４４により旋回スクロール２３Ｂや回転軸１６を流出口３７Ｂの長さ方向に沿って円滑に回動させることができる。

これにより、作業者等は組立補助具４４をレバーとして把持し、これを回動させるだけの簡単な動作によって切欠き溝３９，４０を容易に一致させることができ、例えば旋回スクロール２３Ｂや回転軸１６が作業者等の手で直接回動し難い場合でも、これらの位置合わせを効率よく行うことができる。そして、この旋回スクロール２３Ｂには、固定スクロール位置合わせ機構４１によって固定スクロール７Ｂを位置合わせすることができるので、旋回スクロール２３Ｂを介して固定スクロール７Ｂとケーシング１とを正確に組付けることができる。

従って、例えば回転軸１６の両側に旋回スクロール２３Ａ，２３Ｂが配置されているツインラップ型の圧縮機等であっても、これを簡単な作業で精度よく組立てることができ、組立時の作業性を高めることができる。

この場合、固定側と回転側の位置合わせ部を切欠き溝３９，４０により形成したので、組立補助具４４を切欠き溝４０に係合して回転軸１６等をスムーズに回動させることができ、例えば電動モータ１３のロータ１５や反対側の旋回スクロール２３Ａ等を一緒に回動させるために比較的大きな力が必要な場合でも、これらを容易に回動させることができる。従って、例えばＤＣＢＬ等のビルトインモータを用いる圧縮機であっても、組立作業を効率よく行うことができる。

そして、回転軸１６が所定の位置に達したときには、組立補助具４４を固定側の切欠き溝３９に係合させることができるので、組立補助具４４を介して回転軸１６とケーシング１との位置合わせを簡単に行うことができ、これらを組立補助具４４によって所定の位置関係で一時的に固定することができる。従って、作業者等は、位置合わせした旋回スクロール２３Ｂ等を手で押えつつ、次の作業を行う必要がなくなるので、作業効率を高めることができる。

また、冷却ファン３１Ｂに取付けるバランスウェイト３３Ｂを利用して切欠き溝４０を形成でき、位置合わせ用の部品等を特別に設ける必要がないので、位置合わせ機構３８の構造を簡略化できると共に、これを流出口３７Ａの外側から見易い位置に配設することができる。そして、位置合わせ作業時には、冷却ファン３１Ｂを介して回転軸１６を確実に回動させることができる。

さらに、ケーシング１の流出口３７Ａを利用して位置合わせ用の開口部を構成することにより、位置合わせを行うために専用の開口部を形成する必要がないので、ケーシング１の形状を簡略化でき、外側ケース３Ｂ等の加工、形成を容易に行うことができる。

また、旋回スクロール２３Ａ，２３Ｂと連結軸２０との間に固定ピン２７Ａ，２７Ｂを設けたので、圧縮機の組立時には、まず低圧段の旋回スクロール２３Ａ、固定ピン２７Ａ、補助クランク３０等の組付作業を行うことにより、連結軸２０の回転を規制することができる。そして、この状態で回転軸１６と連結軸２０の位置合わせを行うことにより、回転方向に対して固定ピン２７Ｂを確実に位置決めすることができ、この固定ピン２７Ｂによって旋回スクロール２３Ｂの位置を正確に定めることができる。従って、低圧段の圧縮部６Ａを利用して高圧段の旋回スクロール２３Ｂの位置合わせを行うことができる。

なお、前記実施の形態では、固定側位置合わせ部及び回転側位置合わせ部として切欠き溝３９，４０を設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１０に示す第１の変形例のように構成してもよい。この場合、外側ケース３Ｂのファン収容部４Ｂには、流出口３７Ｂ′の周縁に位置して固定側位置合わせ部となる突起５１が設けられている。また、バランスウェイト３３Ｂ′には、回転側位置合わせ部となる突起５２が設けられている。そして、位置合わせ作業時には、これらの突起５１，５２に係合する凹窪部４４Ａ′が形成された棒状の組立補助具４４′を用いる構成とすればよい。

また、本発明は、固定側位置合わせ部と回転側位置合わせ部とは、切欠き溝３９，４０や突起５１，５２以外の構造物として形成してもよく、例えばピン等を用いて位置合わせされる位置合わせ穴や、目視により位置合わせされる位置合わせマーク等によって構成してもよい。

一方、実施の形態では、バランスウェイト３３Ｂに切欠き溝４０を設ける構成とした。しかし、本発明の回転側位置合わせ部は、回転軸１６またはこれと一体に回転する任意の部位に設けることができ、例えば図１１に示す第２の変形例のように構成してもよい。この場合、回転軸１６′と偏心ブッシュ１８Ｂ′には、組立補助具４４を係合させる回転側位置合わせ部としての係合穴５３が設けられている。また、この図１１に仮想線で示すように、冷却ファン３１Ｂに切欠き溝５４を設ける構成としてもよい。

また、実施の形態では、旋回スクロール位置合わせ手段の開口部として、冷却風の流出口３７Ｂを用いる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば冷却風の流入口を開口部として用いることもできる。また、例えば支持フレームに冷却風の流入口や流出口と異なる他の開口部を設け、この開口部を用いて旋回スクロール位置合わせ手段を構成してもよい。

また、実施の形態では、圧縮部６Ａ，６Ｂにより２段階で空気を圧縮するツインラップ型のスクロール式空気圧縮機を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、２個の圧縮部がそれぞれ独立に１段圧縮を行う構成とした圧縮機に適用してもよい。

さらに、本発明は、ツインラップ型の空気圧縮機に限らず、例えば特許文献１の従来技術に示すように、単一の圧縮部を有するスクロール式空気圧縮機に適用してもよく、また冷媒を圧縮する冷媒圧縮機、真空ポンプ等を含めて他のスクロール式流体機械に適用してもよい。

本発明の実施の形態によるスクロール式空気圧縮機を示す縦断面図である。 高圧段の圧縮部を拡大して示す図１中の要部拡大断面図である。 高圧段の圧縮部を仕切板を取外した状態で図１中の矢示III−III方向からみた横断面図である。 高圧段の圧縮部を図２中の矢示IV−IV方向から拡大してみた部分拡大平面図である。 ケーシングの流出口、冷却ファン、バランスウェイト等を拡大して示す図３中の要部拡大断面図である。 高圧段の圧縮部等を組立てる前の状態で示す分解斜視図である。 組立補助具をケーシングの外部からバランスウェイトの切欠き溝に嵌合させる状態を図５と同様位置からみた要部拡大断面図である。 組立補助具を用いて回転軸、旋回スクロール、冷却ファン等を回動させる状態を示す要部拡大断面図である。 組立補助具を２箇所の切欠き溝に嵌合させることによりケーシングと旋回スクロールとを位置合わせした状態を示す要部拡大断面図である。 本発明の第１の変形例によるスクロール式空気圧縮機を図４と同様位置からみた部分拡大平面図である。 本発明の第２の変形例によるスクロール式空気圧縮機を図９と同様位置からみた要部拡大断面図である。

符号の説明

１ ケーシング（支持フレーム）
７Ａ，７Ｂ 固定スクロール
１３ 電動モータ（駆動源）
１６，１６′ 回転軸
２０ 連結軸（自転防止手段）
２７Ａ，２７Ｂ 固定ピン（自転防止手段）
３０ 補助クランク（自転防止手段）
３３Ａ，３３Ｂ バランスウェイト
３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｂ′ 流出口（通気口）
３８ 旋回スクロール用位置合わせ機構（旋回スクロール位置合わせ手段）
３９ 切欠き溝（固定側位置合わせ部）
４０，５４ 切欠き溝（回転側位置合わせ部）
４１ 固定スクロール用位置合わせ機構（固定スクロール位置合わせ手段）
４２，４３ 位置合わせ穴
５１ 突起（固定側位置合わせ部）
５２ 突起（回転側位置合わせ部）
５３ 係合穴（回転側位置合わせ部）

Claims (5)

1. 支持フレームと、該支持フレームに設けられた固定スクロールと、前記支持フレームに支持され駆動源により回転駆動される回転軸と、該回転軸に連結され前記固定スクロールと対面して前記固定スクロールとの間に複数の圧縮室を画成する旋回スクロールと、前記回転軸の回転を前記旋回スクロールの旋回運動に変換するための自転防止手段と、前記旋回スクロールおよび前記回転軸を前記支持フレームに位置合わせする旋回スクロール位置合わせ手段と、前記固定スクロールを旋回スクロールに組付けるときにこれらを位置合わせする固定スクロール位置合わせ手段とを備えたスクロール式流体機械において、
   前記旋回スクロール位置合わせ手段は、前記支持フレームに設けられ前記回転軸の回転方向に延びた開口部と、該開口部の長さ方向途中部位に設けられた固定側位置合わせ部と、前記回転軸またはこれと一体に回転する部材に設けられ、組立補助具を用いて前記固定側位置合わせ部と係合させることにより、前記固定側位置合わせ部と回転方向に対して位置合わせされる回転側位置合わせ部とにより構成したことを特徴とするスクロール式流体機械。
2. 支持フレームと、該支持フレームの両側にそれぞれ設けられた第１，第２の固定スクロールと、前記支持フレームに支持され駆動源より回転駆動される回転軸と、該回転軸にそれぞれ連結され前記第１，第２の固定スクロールと対面して前記第１，第２の固定スクロールとの間に複数の圧縮室を画成する第１，第２の旋回スクロールと、前記回転軸の回転を前記旋回スクロールの旋回運動に変換するための自転防止手段と、前記旋回スクロールおよび前記回転軸を前記支持フレームに位置合わせする旋回スクロール位置合わせ手段と、前記固定スクロールを旋回スクロールに組付けるときにこれらを位置合わせする固定スクロール位置合わせ手段とを備えたスクロール式流体機械において、
   前記旋回スクロール位置合わせ手段は、前記支持フレームに設けられ前記回転軸の回転方向に延びた開口部と、該開口部の長さ方向途中部位に設けられた固定側位置合わせ部と、前記回転軸またはこれと一体に回転する部材に設けられ、組立補助具を用いて前記固定側位置合わせ部と係合させることにより、前記固定側位置合わせ部と回転方向に対して位置合わせされる回転側位置合わせ部とにより構成したことを特徴とするスクロール式流体機械。
3. 前記固定側位置合わせ部は前記支持フレームの開口部の周縁に形成された切欠き溝または突起である請求項１または２に記載のスクロール式流体機械。
4. 前記回転軸の外周側には、前記支持フレームの開口部に対応する位置で前記回転軸と共に回転駆動されて冷却風を発生する冷却ファンと、該冷却ファンにあって前記旋回スクロールが旋回運動するときにバランスをとるバランスウェイトとを設け、前記回転側位置合わせ部は前記冷却ファンの一部またはバランスウェイトを用いて形成してなる請求項１，２または３に記載のスクロール式流体機械。
5. 前記支持フレームの開口部は前記冷却ファンにより発生する冷却風が流通する通気口を用いて構成してなる請求項４または５に記載のスクロール式流体機械。

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