JP4643028B2

JP4643028B2 - Scroll type fluid machine

Info

Publication number: JP4643028B2
Application number: JP2001013674A
Authority: JP
Inventors: 和孝末藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-01-22
Filing date: 2001-01-22
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2021-01-22
Also published as: JP2002221167A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば空気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し、特に、旋回スクロールの旋回半径を可変とするスクロール式流体機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、スクロール式流体機械は、ケーシングと、該ケーシングに一体的に設けられ、鏡板に渦巻き状のラップ部が立設された固定スクロールと、基端側が前記ケーシングに回転可能に支持され先端側がクランク部となって前記ケーシング内に伸長した駆動軸と、鏡板の背面側が前記クランク部によって旋回可能に支持されると共に、鏡板の表面側に前記固定スクロールのラップ部と重なり合って複数の圧縮室を画成する渦巻き状のラップ部が立設された旋回スクロールとによって大略構成されている。
【０００３】
また、昨今のスクロール式流体機械には、特開平９−１４４６７４号公報のように、駆動軸の先端側に嵌合穴を設けると共に旋回スクロールにボス部を設け、該駆動軸の嵌合穴と旋回スクロールのボス部との間には、嵌合穴とボス部にそれぞれ嵌合され、該旋回スクロールの旋回半径を可変とする可変クランクを設けたものがある。ここで、可変クランクは、駆動軸の軸線に対して偏心して位置し該駆動軸の先端側に回動可能に挿嵌された第１の軸部と、該第１の軸部の軸線と駆動軸の軸線とに対してそれぞれ偏心して位置し、旋回スクロールに回転可能に接続された第２の軸部とによって大略構成されている。
【０００４】
さらに、駆動軸と可変クランクとの間には、該可変クランクによる旋回スクロールの旋回半径の変化量を所定の変化量範囲で規制するストッパが設けられている。ここで、ストッパは、第１，第２の軸部とは異なる位置で駆動軸側に設けられたピンと、可変クランク側に形成され、微小な隙間を介して該ピンに嵌合するピン穴とによって構成されている。そして、ストッパは、ピンとピン穴との間の微小な隙間によって旋回スクロールの旋回半径の変化量範囲を規定している。
【０００５】
この種の従来技術によるスクロール式流体機械では、外部から駆動軸を回転駆動し、旋回スクロールを固定スクロールに対して旋回運動させることにより、固定スクロールの外周側に設けた吸込口から空気等の流体を吸込みつつ、この流体を固定スクロールのラップ部と旋回スクロールのラップ部との間に形成される圧縮室内で順次圧縮し、固定スクロールの中心部に設けた吐出口から圧縮流体を吐出する。
【０００６】
また、この運転時には、可変クランクが旋回スクロールのラップ部を固定スクロールのラップ部に押付けるように該旋回スクロールの旋回半径を調整し、各ラップ部間に形成される圧縮室の気密性を高めている。さらに、ストッパは、例えばラップ部を覆うように設けられた表面被覆層等が摺動により摩耗してラップ部が露出する前に、旋回スクロールの旋回半径の変位を停止させる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術によるスクロール式流体機械では、駆動軸側のピンと、該ピンに微小な隙間を介して嵌合した可変クランク側のピン穴とによってストッパを構成し、該ストッパは、旋回スクロールの旋回半径の変化量を所定の変化量範囲で規制するもので、ラップ部を覆う表面被覆層等の摩耗の進行を摩耗限界で食止めるものである。
【０００８】
しかし、表面被覆層の膜厚は例えば数十μｍ（３０μｍ程度）に設定されているため、ラップ部が露出する前に摩耗の進行を止めるには、旋回スクロールの旋回半径の変化量を数十μｍで停止させる必要がある。このため、ストッパを構成するピンとピン穴の位置、ピンの外径寸法、ピン穴の内径寸法をそれぞれ高い精度をもって加工しなくてはならないから、加工作業に多大な労力と時間を要するという問題がある。
【０００９】
特に、ピンとピン穴との位置合わせ精度は低下し易い傾向があると共に、駆動軸、固定スクロール、旋回スクロール等を組付けるときの累積公差が生じるから、旋回スクロールの旋回半径の変化量が数十μｍとなるようにストッパを機能させるのは非常に困難であるという問題がある。
【００１０】
これらのことにより、ストッパによって旋回スクロールの旋回半径の変化量を規制するときに遅れが生じる虞れがあり、この場合には表面被覆層が摩耗してラップ部が露出してしまい、各ラップ部間にかじり等が生じてしまうという問題がある。
【００１１】
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、旋回スクロールの旋回半径の変化量を所望の位置で確実に規制でき、圧縮性能、寿命等を向上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。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明は、ケーシングと、該ケーシングに一体的に設けられ、鏡板に渦巻き状のラップ部が立設された固定スクロールと、基端側が前記ケーシングに回転可能に支持され先端側がクランク部となって前記ケーシング内に伸長した駆動軸と、鏡板の背面側が前記クランク部によって旋回可能に支持されると共に、鏡板の表面側に前記固定スクロールのラップ部と重なり合って複数の圧縮室を画成する渦巻き状のラップ部が立設された旋回スクロールとからなるスクロール式流体機械に適用される。
【００１３】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、駆動軸のクランク部を、駆動軸に偏心して設けられた偏心軸部と、該偏心軸部に外装され内径寸法が該偏心軸部の外径寸法よりも大きい筒体と、前記偏心軸部の外周面に設けられた半円弧溝と前記筒体の内周面に設けられた半円弧溝によって形成され、該筒体と前記偏心軸部との間に設けられ軸方向に延びるピン穴と、該ピン穴に挿入され前記筒体を揺動可能に支持するピンとによって構成したことにある。
【００１４】
このように構成したことにより、偏心軸部の外周面に設けられた半円弧溝と筒体の内周面に設けられた半円弧溝によってピン穴に形成すると共に、該ピン穴に筒体を揺動可能に支持するピンを挿入したから、旋回スクロールが旋回駆動したときには、筒体がピンを支点として揺動することによって旋回スクロールを位置ずれさせ、旋回半径を変化させることができる。そして、筒体の内周面が偏心軸部の外周面に接触することによって旋回半径が固定されるから、筒体と偏心軸部との間に形成した隙間によって旋回半径の変化量を規制することができる。
【００１５】
また、請求項２の発明は、筒体の内径寸法と偏心軸部の外径寸法との差を、前記筒体と偏心軸部とを同心に位置させたときに固定スクロールのラップ部と旋回スクロールのラップ部との間に形成される隙間のほぼ２倍の値に設定したことにある。
【００１６】
これにより、筒体が揺動したときには、旋回半径を固定スクロールのラップ部と旋回スクロールのラップ部との間の隙間のほぼ２倍の範囲内で変化させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
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無給油式のスクロール式空気圧縮機を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。
【００１８】
まず、図１ないし図７は本発明の第１の実施の形態を示し、１はスクロール式空気圧縮機の外殻をなすケーシングで、該ケーシング１は、略円筒状に形成された筒部１Ａと、該筒部１Ａの軸方向中間部を閉塞するように設けられた隔壁１Ｂと、前記筒部１Ａの基端側に設けられ筒部１Ａと共に後述の電動モータ３を収容する蓋部１Ｃと、筒部１Ａの軸方向中間部に隔壁１Ｂに連続し設けられた略環状のスラスト受部１Ｄと、筒部１Ａの先端側に設けられ径方向外向きに突出したフランジ部１Ｅとによって大略構成されている。
【００１９】
２はケーシング１の先端側に取付けられた固定スクロールで、該固定スクロール２は、例えばアルミニウム系材料、鉄系材料等の硬質な材料によって形成されている。また、固定スクロール２は、略円板状に形成され、中心が後述する駆動軸４の軸線Ｏ1−Ｏ1（平面上では軸心Ｏ1という）と一致するように配設された鏡板２Ａと、該鏡板２Ａの外縁側からケーシング１に向け軸方向に延びた筒部２Ｂと、該筒部２Ｂの外周側から径方向外側に突出し、ケーシング１のフランジ部１Ｅと衝合するフランジ部２Ｃと、筒部２Ｂの内側で前記鏡板２Ａの表面側に軸方向に立設された渦巻状のラップ部２Ｄとによって構成されている。
【００２０】
３はケーシング１内に設けられた電動モータで、該電動モータ３は、筒部１Ａと蓋部１Ｃとの間に設けられたステータ３Ａと、該ステータ３Ａ内で回転するロータ３Ｂとを備えている。
【００２１】
４はケーシング１と電動モータ３の中心を軸方向に伸長して設けられた駆動軸で、該駆動軸４は、隔壁１Ｂの軸受５と蓋部１Ｃの軸受６とによって軸線Ｏ1−Ｏ1を中心にして回転可能に支持されている。また、駆動軸４の先端側は、後述のクランク部１２を構成する偏心軸部４Ａをなし、該偏心軸部４Ａは、図２ないし図５に示すように軸線Ｏ2−Ｏ2（平面上では軸心Ｏ2という）に沿って延びと共に、該偏心軸部４Ａは軸線Ｏ1−Ｏ1に対して寸法αだけ偏心している。また、偏心軸部４Ａは、後述する筒体１３および旋回軸受１４を介して旋回スクロール７を支持している。そして、駆動軸４は、その軸方向中間部分が電動モータ３のロータ３Ｂに一体的に固着され、該ロータ３Ｂと一緒に回転する。
【００２２】
さらに、駆動軸４の先端側には、軸線Ｏ1−Ｏ1を挟んで偏心軸部４Ａと反対側に向けて略半円形状に突出した補助ウエイト４Ｂが設けられている。そして、補助ウエイト４Ｂは、筒体１３に取付けられるバランスウエイト１５と共に、駆動軸４の回転バランスをとるものである。
【００２３】
７は図１に示すように固定スクロール２と対向してケーシング１内に旋回可能に設けられた旋回スクロールで、該旋回スクロール７は、例えばアルミニウム系材料、鉄系材料等の硬質な材料によって形成されている。また、旋回スクロール７は、円板状に形成された鏡板７Ａと、該鏡板７Ａの表面側に軸方向に立設された渦巻状のラップ部７Ｂとによって大略構成されている。また、旋回スクロール７の背面側中央にはボス部７Ｃが突設されている。
【００２４】
そして、旋回スクロール７は、固定スクロール２のラップ部２Ｄに対し、例えば１８０度だけずらして重なり合うように配設され、両者のラップ部７Ｂ，２Ｄ間には複数の圧縮室８，８，…が画成される。
【００２５】
９は固定スクロール２のラップ部２Ｄの周面に形成された表面被覆層、１０は旋回スクロール７のラップ部７Ｂの周面に形成された表面被覆層をそれぞれ示し（図６および図７参照）、該表面被覆層９，１０はアルミニウム系材料、鉄系材料によって形成されたラップ部２Ｄ，７Ｂよりも軟質な材料、例えば二流化モリブデン、ふっ素系樹脂、りん酸皮膜等の軟質材料によって形成されている。また、表面被覆層９，１０は、その膜厚寸法が例えば３０μｍ程度に設定されている。
【００２６】
ここで、表面被覆層９，１０は、固定スクロール２のラップ部２Ｄに対し円滑に接して該ラップ部２Ｄとの間の摩擦抵抗を低減すると共に、各ラップ部２Ｄ，７Ｂ間の気密性を高めるものである。
【００２７】
１１は旋回スクロール７の自転を防止する自転防止機構をなす可動プレートで、該可動プレート１１は、固定スクロール２と旋回スクロール７との間で互いに直交する２軸方向に摺動可能にガイドされている。これにより、可動プレート１１は、旋回スクロール７の自転を防止し、該旋回スクロール７に旋回運動を与えるようになっており、所謂オルダム継手を構成している。
【００２８】
１２は駆動軸４の先端側に設けられたクランク部で、該クランク部１２は、偏心軸部４Ａ、筒体１３、ピン穴１６、ピン１７によって構成されている。
【００２９】
１３は駆動軸４の偏心軸部４Ａに外装された筒体で、該筒体１３は、図２ないし図５に示すように軸線Ｏ3−Ｏ3（平面上では軸心Ｏ3という）を中心軸とした円筒状に形成されている。また、筒体１３は、その内径寸法が偏心軸部４Ａの外径寸法よりも大きく形成され、該筒体１３の内周面と偏心軸部４Ａの外周面との間には隙間δ1が形成されている。このため、筒体１３の内径寸法は、偏心軸部４Ａの外径寸法（直径寸法）よりも隙間δ1のほぼ２倍の値に設定されている。
【００３０】
さらに、筒体１３の内径寸法と偏心軸部４Ａの外径寸法との差は、筒体１３と偏心軸部４Ａとを同心に位置させたときに固定スクロール２のラップ部２Ｄと旋回スクロール７のラップ部７Ｂとの間に形成される隙間δ2（図６参照）のほぼ２倍の値に設定している。このため、筒体１３と偏心軸部４Ａとの間の隙間δ1は、ラップ部２Ｄ，７Ｂ間の隙間δ2とほぼ等しい値に設定されている。そして、筒体１３は、旋回軸受１４を介して旋回スクロール７のボス部７Ｃに挿入されている。
【００３１】
また、筒体１３には補助ウエイト４Ｂと同方向に向けて略扇状に突出したバランスウエイト１５が形成されている。そして、バランスウエイト１５は、補助ウエイト４Ｂと共に、駆動軸４の回転バランスをとるものである。
【００３２】
１６は偏心軸部４Ａと筒体１３との間に形成されたピン穴で、該ピン穴１６は、偏心軸部４Ａの外周面に設けられた半円弧溝１６Ａと筒体１３の内周面に設けられた半円弧溝１６Ｂとを相互に対向させることによって形成されている。そして、ピン穴１６は、例えば偏心軸部４Ａの進行方向の先端側に配置されると共に、軸方向に向けて伸長している。
【００３３】
１７はピン穴１６に挿入された円柱形状のピンで、該ピン１７は、偏心軸部４Ａの半円弧溝１６Ａと筒体１３の半円弧溝１６Ｂとに摺接し、筒体１３を揺動可能に支持している。
【００３４】
ここで、筒体１３は、その軸線Ｏ3−Ｏ3が駆動軸４の軸線Ｏ1−Ｏ1に対して寸法εだけ偏心した位置に配設されている。なお、この偏心寸法εは、筒体１３の揺動位置によって変化する値である。
【００３５】
そして、筒体１３は当該スクロール式空気圧縮機の運転時に駆動軸４と一体となって回転することにより、旋回スクロール７を寸法εの旋回半径をもって旋回運動させるものである。さらに、筒体１３は、圧縮室８内の圧力と駆動軸４の回転による遠心力との合力を受けることにより、ピン１７を支点として揺動し、旋回スクロール７のラップ部７Ｂを固定スクロール２のラップ部２Ｄに押付ける。
【００３６】
１８，１８，…は旋回スクロール７の鏡板７Ａ背面とスラスト受部１Ｄとの間に設けられたスラスト荷重支持機構で、該スラスト荷重支持機構は鏡板７Ａ背面とスラスト受部１Ｄとの間に転動可能に設けられた球体等によって構成されている。そして、スラスト荷重支持機構１８は、圧縮室８内の空気圧によって旋回スクロール７に加わるスラスト力を受承するものである。
【００３７】
本実施の形態による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、その作動について説明する。
【００３８】
まず、電動モータ３により駆動軸４を矢示Ｒ方向（図４参照）に回転させると、可動プレート１１等によって旋回スクロール７の自転が防止され、該旋回スクロール７は駆動軸４を中心として寸法εの旋回半径をもった旋回運動を行う。そして、少なくとも通常の運転時には旋回スクロール７の旋回運動によって、固定スクロール２のラップ部２Ｄと旋回スクロール７のラップ部７Ｂとの間に画成された圧縮室８，８，…が連続的に縮小する。これにより、固定スクロール２の吸込口１９から吸込んだ外気を該各圧縮室８で順次圧縮しつつ、この圧縮空気を固定スクロール２の吐出口２０から外部の空気タンク等（図示せず）に貯留させる。
【００３９】
ここで、駆動軸４の偏心軸部４Ａには筒体１３が外装されているから、筒体１３は駆動軸４の回転に追従して矢示Ｒ方向に移動する。このとき、筒体１３の軸心Ｏ3は駆動軸４の軸心Ｏ1を中心として回転するから、筒体１３には図３に示す如く、軸心Ｏ1を中心として径方向外向きに遠心力Ｆcが作用する。
【００４０】
また、旋回スクロール７は固定スクロール２に対して旋回運動することにより、各圧縮室８を連続的に圧縮させているから、旋回軸受１４を介して旋回スクロール７を回転駆動する筒体１３には、各圧縮室８内で発生する圧縮ガスによるガス圧Ｆgが、旋回スクロール７の旋回運動を阻止する方向に作用する。そして、このガス圧Ｆgは図３に示す如く、遠心力Ｆcに対して直角方向に作用するものの、本実施の形態ではピン１７が偏心軸部４Ａの進行方向の先端側に配設されているから、ガス圧Ｆgはピン１７に作用し、筒体１３には作用しない。
【００４１】
この結果、筒体１３には遠心力Ｆcが図５に示す如く上方向に作用し、この遠心力Ｆcは筒体１３をピン１７を中心として揺動させるように、筒体１３に対して回転力Ｆを与える。
【００４２】
即ち、旋回スクロール７等を組み付けた状態では、図４に示すように軸心Ｏ2と軸心Ｏ3とが略同心位置に配置され、図６に示す如く凹凸形状をなした各表面被覆層９，１０が僅かな隙間δ2を介して対向する。そして、この状態で駆動軸４を矢示Ｒ方向に回転駆動させることにより、筒体１３には遠心力Ｆcが作用して筒体１３がピン１７を中心として時計回りに回転移動しようとする。
【００４３】
これによって運転の初期段階では、筒体１３の軸線Ｏ3と駆動軸４の軸線Ｏ1との間の寸法εが次第に大きくなり、旋回スクロール７のラップ部７Ｂと固定スクロール２のラップ部２Ｄとの間の隙間δ2が次第に小さくなるように、各ラップ部２Ｄ，７Ｂに形成された表面被覆層９，１０を、ラップ部２Ｄに対するラップ部７Ｂの旋回運動に伴って、互いに擦り合せて積極的に摩耗させることができる。
【００４４】
この結果、凹凸状をなした各表面被覆層９，１０の凹凸部は、旋回スクロール７の旋回半径が大きくなると共に次第に削取られ（摩耗され）、表面被覆層９，１０の表面を図７に示す如く凹凸のない滑らかな湾曲面として形成することができ、該表面皮膜層９，１０間の隙間を限りなく小さくできると共に、各圧縮室８内の密閉度を確実に向上させることができる。
【００４５】
さらに、筒体１３の内径寸法を偏心軸部４Ａの外径寸法よりも僅かに大きく形成したから、旋回スクロール７の旋回半径可変量を各表面被覆層９，１０の厚さ寸法よりも小さい値に設定することができ、これによって表面被覆層９，１０が過剰に摩耗して、各ラップ部２Ｄ，７Ｂ両側面の部位が各ラップ部２Ｄ，７Ｂの表面から露出してしまうのを確実に防止することができる。
【００４６】
かくして、本実施の形態によれば、偏心軸部４Ａ、筒体１３がいずれも円形加工によって形成することができるから、これらの加工精度を高めることができ、偏心軸部４Ａと筒体１３との間の隙間δ1を高い精度をもって形成することができる。そして、筒体１３の内周面が偏心軸部４Ａの外周面に接触することによって旋回スクロール７の旋回半径可変量を規制するから、旋回半径可変量を精度よく微小量に設定することができる。このため、例えば無潤滑のスクロール式空気圧縮機においてラップ部２Ｄ，７Ｂを径方向に接触させて高性能化を図る場合であっても、表面被覆層９，１０の磨耗の進行を許容範囲で止めることができ、耐久性を向上し、寿命を延ばすことができる。
【００４７】
また、耐磨耗性コーティングとしての表面被覆層９，１０の磨耗の進行を許容範囲で確実に止めることができるから、表面被覆層９，１０を低コストの材料に切り換えることができ、コスト低減を図ることができる。
【００４８】
さらに、ピン穴１６の位置決め精度は偏心軸部４Ａ、筒体１３の加工精度に比べて劣化する傾向があるものの、ピン穴１６に多少位置ずれが生じても旋回半径の可変動作や可変量に大きな影響を及ぼすことはない。このため、加工を容易にすることができ、生産性を向上できると共に、製造コストを低減することができる。
【００４９】
また、本実施の形態では、偏心軸部４Ａに揺動可能な筒体１３を取付けることによって旋回半径を変化可能にしているから、従来技術のように駆動軸と旋回スクロールとの間に可変クランクを取り付ける場合に比べて、構成を簡略化することができると共に、旋回半径可変動作における摩擦力を低減することができ、動作を円滑化して挙動を安定させることができる。
【００５０】
さらに、筒体１３の内径寸法と偏心軸部４Ａの外径寸法との差は、筒体１３と偏心軸部４Ａとを同心に位置させたときに固定スクロール２のラップ部２Ｄと旋回スクロール７のラップ部７Ｂとの間に形成される隙間δ2のほぼ２倍の値に設定したから、筒体１３が揺動したときには、旋回半径を固定スクロール２のラップ部２Ｄと旋回スクロール７のラップ部７Ｂとの間の隙間δ2のほぼ２倍の範囲内で変化させることができ、表面被覆層９，１０の過剰な磨耗を確実に防止することができる。
【００５１】
次に、図８は本発明の第２の実施の形態を示すに、本実施の形態の特徴は、ピン穴をクランクの進行方向先端よりも外径側に位置ずれして設けたことにある。なお、本実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５２】
２１は本実施の形態による駆動軸で、軸心Ｏ1を中心にして回転可能に支持されている。また、駆動軸２１には、軸心Ｏ2に沿って延びる偏心軸部２１Ａが形成されている。なお、駆動軸２１には、第１の実施の形態による補助ウエイト４Ｂが形成されておらず、省かれた構成となっている。
【００５３】
２２は駆動軸２１の先端側に設けられたクランク部で、該クランク部２２は、偏心軸部２１Ａ、筒体２３、ピン穴２５、ピン２６によって構成されている。
【００５４】
２３は駆動軸２１の偏心軸部２１Ａに外装された筒体で、該筒体２３は、第１の実施の形態による筒体１３と同様に軸心Ｏ3を中心とした円筒状に形成されている。また、筒体２３は、その内径寸法が偏心軸部２１Ａの外径寸法よりも大きく形成され、該筒体１３の内周面と偏心軸部２１Ａの外周面との間には微小な隙間が形成されている。さらに、筒体２３には略扇状に突出した大型のバランスウエイト２４が形成され、該バランスウエイト２４は、単体で駆動軸２１全体の回転バランスをとるものである。
【００５５】
２５は偏心軸部２１Ａと筒体２３との間に形成されたピン穴で、該ピン穴２５は、偏心軸部２１Ａの外周面に設けられた半円弧溝２５Ａと筒体２３の内周面に設けられた半円弧溝２５Ｂとを相互に対向させることによって形成されている。そして、ピン穴２５は、偏心軸部２１Ａの進行方向先端よりも外径側（軸心Ｏ2側）に位置ずれして配置されると共に、軸方向に向けて伸長している。
【００５６】
２６はピン穴２５に挿入された円柱形状のピンで、該ピン２６は、偏心軸部２１Ａの半円弧溝２５Ａと筒体２３の半円弧溝２５Ｂとに摺接し、筒体２３を揺動可能に支持している。
【００５７】
かくして、本実施の形態でも前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。しかし、本実施の形態では、ピン穴２５を進行方向先端よりも外径側に位置ずれして配置したから、筒体２３には遠心力Ｆcとガス圧Ｆgとの合力Ｆ（回転力）が作用する。この結果、筒体２３には合力Ｆによって時計回りに回転させる力が作用するから、筒体２３は旋回半径が大きくなる方向に押動される。これにより、バランスウエイト２４によって遠心力Ｆcが不足する分をガス圧Ｆgによって補うことができるから、駆動軸２１から補助ウエイトを省くことができ、構成を簡略化し、生産性を高めることができる。
【００５８】
次に、図９は本発明の第３の実施の形態を示すに、本実施の形態の特徴は、ピン穴をクランクの進行方向先端よりも内径側に位置ずれして設けたことにある。なお、本実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５９】
３１は本実施の形態による駆動軸で、軸心Ｏ1を中心にして回転可能に支持されている。また、駆動軸３１には、軸心Ｏ2に沿って延びる偏心軸部３１Ａが形成されている。さらに、駆動軸３１には、半円形状をなす大型のバランスウエイト３１Ｂが突出して形成され、該バランスウエイト３１Ｂによって駆動軸３１全体の回転バランスをとるものである。
【００６０】
３２は駆動軸３１の先端側に設けられたクランク部で、該クランク部３２は、偏心軸部３１Ａ、筒体３３、ピン穴３４、ピン３５によって構成されている。
【００６１】
３３は駆動軸３１の偏心軸部３１Ａに外装された筒体で、該筒体３３は、第１の実施の形態による筒体１３と同様に軸心Ｏ3を中心とした円筒状に形成されている。また、筒体３３は、その内径寸法が偏心軸部３１Ａの外径寸法よりも大きく形成され、該筒体３３の内周面と偏心軸部３１Ａの外周面との間には微小な隙間が形成されている。なお、筒体３３には第１の実施の形態によるバランスウエイト１５は形成されておらず、省かれた構成となっている。
【００６２】
３４は偏心軸部３１Ａと筒体３３との間に形成されたピン穴で、該ピン穴３４は、偏心軸部３１Ａの外周面に設けられた半円弧溝３４Ａと筒体３３の内周面に設けられた半円弧溝３４Ｂとを相互に対向させることによって形成されている。そして、ピン穴３４は、偏心軸部３１Ａの進行方向先端よりも内径側（軸心Ｏ1側）に位置ずれして配置されると共に、軸方向に向けて伸長している。
【００６３】
３５はピン穴３４に挿入された円柱形状のピンで、該ピン３５は、偏心軸部３１Ａの半円弧溝３４Ａと筒体３３の半円弧溝３４Ｂとに摺接し、筒体３３を揺動可能に支持している。
【００６４】
かくして、本実施の形態でも前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。しかし、本実施の形態では、ピン穴３４を進行方向先端よりも内径側に位置ずれして配置したから、筒体３３には遠心力Ｆcとガス圧Ｆgとの合力Ｆ（回転力）が作用する。この結果、筒体３３には合力Ｆによって反時計回りに回転させる力が作用するから、筒体３３は旋回半径が小さくなる方向に押動される。これにより、筒体３３に遠心力Ｆcが過剰に作用する分をガス圧Ｆgによって相殺することができるから、筒体３３からバランスウエイトを省くことができ、構成を簡略化し、生産性を高めることができる。
【００６５】
なお、前記各実施の形態では、スクロール式流体機械としてスクロール式空気圧縮機を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、例えば真空ポンプ、冷媒圧縮機等にも広く適用することができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上詳述した通り、請求項１の発明によれば、駆動軸のクランク部を、偏心軸部と、偏心軸部に外装した筒体と、該筒体の内周面に設けられた半円弧溝と偏心軸部の外周面に設けられた半円弧溝とによって形成したピン穴と、該ピン穴に挿入され筒体を揺動可能に支持するピンとによって構成したから、筒体を揺動させることによって旋回半径を変化させることができると共に、筒体の内周面が偏心軸部の外周面に接触することによって旋回半径の変化量を規制することができる。そして、筒体と偏心軸部は加工精度の高い円形加工によって形成されるから、筒体と偏心軸部との間の隙間を微小量に設定することができ、ラップの磨耗の進行を確実に許容範囲に止め、信頼性、耐久性を向上させることができる。
【００６７】
また、ピン穴にピンを挿入して筒体を揺動可能に支持するから、ピン穴に多少位置ずれが生じても旋回半径の可変動作や可変量に大きな影響を及ぼすことはない。このため、加工を容易にすることができ、生産性を向上できると共に、製造コストを低減することができる。
【００６８】
また、請求項２の発明は、筒体の内径寸法と偏心軸部の外径寸法との差は、前記筒体と偏心軸部とを同心に位置させたときに前記固定スクロールのラップ部と前記旋回スクロールのラップ部との間に形成される隙間のほぼ２倍の値に設定したから、筒体が揺動したときには、旋回半径を固定スクロールのラップ部と旋回スクロールのラップ部との間の隙間のほぼ２倍の範囲内で変化させることができ、ラップ部の過剰な磨耗を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１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。
【図２】図１中の駆動軸等を筒体を破断にして示す正面図である。
【図３】駆動軸、筒体等を図２中の矢示III−III方向からみた一部破断の平面図である。
【図４】駆動軸、筒体等を図２中の矢示IV−IV方向からみた左側面図である。
【図５】筒体が遠心力によって揺動した状態を示す図４と同様位置からみた左側面図である。
【図６】運転の初期段階における固定スクロールのラップ部、旋回スクロールのラップ部、表面被覆層を拡大して示す図１中の矢示VI−VI方向からみた断面図である。
【図７】圧縮運転によって表面被覆層が摩耗した状態を示す図６と同様位置からみた断面図である。
【図８】第２の実施の形態による駆動軸、筒体等を示す図４と同様位置からみた左側面図である。
【図９】第３の実施の形態による駆動軸、筒体等を示す図４と同様位置からみた左側面図である。
【符号の説明】
１ケーシング
２固定スクロール
２Ａ，７Ａ鏡板
２Ｄ，７Ｂラップ部
４，２１，３１駆動軸
４Ａ，２１Ａ，３１Ａ偏心軸部
７旋回スクロール
８圧縮室
１２，２２，３２クランク部
１３，２３，３３筒体
１６，２５，３４ピン穴
１７，２６，３５ピン
δ1，δ2 隙間[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a scroll fluid machine suitable for use in, for example, an air compressor or a vacuum pump, and more particularly to a scroll fluid machine in which a turning radius of a turning scroll is variable.
[0002]
[Prior art]
Generally, a scroll type fluid machine has a casing, a fixed scroll provided integrally with the casing, and a spiral wrap portion standing on the end plate, a base end side rotatably supported by the casing, and a distal end side cranked. The drive shaft extending into the casing and the rear side of the end plate are pivotally supported by the crank portion, and a plurality of compression chambers are defined on the front side of the end plate so as to overlap the wrap portion of the fixed scroll. This is generally constituted by a rotating scroll in which a spiral wrap portion formed is erected.
[0003]
Further, in recent scroll type fluid machines, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-144673, a fitting hole is provided on the tip side of the drive shaft and a boss is provided on the orbiting scroll. Some of the orbiting scroll bosses are provided with variable cranks that are respectively fitted to the fitting holes and the boss portions, and the turning radius of the orbiting scroll is variable. Here, the variable crank is positioned eccentrically with respect to the axis of the drive shaft, and is inserted into the tip side of the drive shaft so as to be rotatable, and the axis of the first shaft and the drive A second shaft portion that is positioned eccentrically with respect to the axis of the shaft and is rotatably connected to the orbiting scroll is generally configured.
[0004]
Furthermore, a stopper is provided between the drive shaft and the variable crank to restrict the amount of change in the turning radius of the orbiting scroll by the variable crank within a predetermined change amount range. Here, the stopper includes a pin provided on the drive shaft side at a position different from the first and second shaft portions, and a pin hole formed on the variable crank side and fitted into the pin through a minute gap. It is constituted by. And the stopper has prescribed | regulated the variation | change_quantity range of the turning radius of a turning scroll with the micro clearance gap between a pin and a pin hole.
[0005]
In this type of conventional scroll type fluid machine, the drive shaft is driven to rotate from the outside, and the orbiting scroll is caused to orbit with respect to the fixed scroll, so that fluid such as air is sucked from the suction port provided on the outer peripheral side of the fixed scroll. This fluid is sequentially compressed in a compression chamber formed between the wrap portion of the fixed scroll and the wrap portion of the orbiting scroll, and the compressed fluid is discharged from the discharge port provided in the center portion of the fixed scroll.
[0006]
Also, during this operation, the turning radius of the orbiting scroll is adjusted so that the variable crank presses the orbiting scroll's lap portion against the fixed scroll's lap portion, thereby improving the airtightness of the compression chamber formed between the lap portions. ing. Furthermore, the stopper stops the displacement of the turning radius of the orbiting scroll, for example, before the surface covering layer provided so as to cover the wrap portion is worn by sliding and the wrap portion is exposed.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the scroll type fluid machine according to the prior art described above, a stopper is constituted by a pin on the drive shaft side and a pin hole on the variable crank side fitted to the pin through a minute gap, and the stopper is a turning scroll. The amount of change in the turning radius is regulated within a predetermined range of change, and the progress of wear of the surface coating layer or the like covering the lap portion is stopped at the wear limit.
[0008]
However, since the film thickness of the surface coating layer is set to, for example, several tens μm (about 30 μm), in order to stop the progress of wear before the lap portion is exposed, the amount of change in the turning radius of the orbiting scroll is set to several tens. It is necessary to stop at μm. For this reason, the position of the pin and the pin hole constituting the stopper, the outer diameter dimension of the pin, and the inner diameter dimension of the pin hole must be processed with high accuracy, respectively, and there is a problem that a great deal of labor and time are required for the processing work. is there.
[0009]
In particular, since the alignment accuracy between the pin and the pin hole tends to be lowered, and there is a cumulative tolerance when the drive shaft, the fixed scroll, the orbiting scroll, etc. are assembled, the amount of change in the orbiting scroll turning radius is several tens. There is a problem that it is very difficult to make the stopper function so as to be μm.
[0010]
As a result, there may be a delay when the amount of change in the turning radius of the orbiting scroll is regulated by the stopper. In this case, the surface covering layer is worn and the lap portion is exposed, and each lap portion is exposed. There is a problem that galling or the like occurs between them.
[0011]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to be able to reliably regulate the amount of change in the turning radius of the orbiting scroll at a desired position, and to improve the compression performance, life, etc. It is another object of the present invention to provide a scroll type fluid machine.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a casing, a fixed scroll that is provided integrally with the casing and has a spiral wrap portion standing on the end plate, and a base end side that is rotatable on the casing. A driving shaft that is supported and extends in the casing with the front end side being a crank portion, and a rear surface side of the end plate is pivotally supported by the crank portion, and a plurality of lap portions of the fixed scroll are overlapped on the front side of the end plate The present invention is applied to a scroll type fluid machine including a swirl scroll provided with a spiral wrap portion defining a compression chamber.
[0013]
A feature of the configuration adopted by the invention of claim 1 is that the crank portion of the drive shaft is eccentrically provided on the drive shaft, and the outer diameter of the eccentric shaft portion is externally mounted on the eccentric shaft portion. From outer diameter Too large A cylinder, Formed by a semicircular groove provided in the outer peripheral surface of the eccentric shaft portion and a semicircular groove provided in the inner peripheral surface of the cylindrical body, A pin hole provided between the cylindrical body and the eccentric shaft portion and extending in the axial direction, and a pin that is inserted into the pin hole and supports the cylindrical body in a swingable manner.
[0014]
With this configuration, A pin hole is formed by a semicircular groove provided on the outer peripheral surface of the eccentric shaft portion and a semicircular groove provided on the inner peripheral surface of the cylindrical body, and a pin that supports the cylindrical body in a swingable manner in the pin hole. Because I inserted When the orbiting scroll is orbitally driven, the orbiting scroll can be displaced and the orbiting radius can be changed by swinging the cylindrical body with the pin as a fulcrum. Since the turning radius is fixed when the inner peripheral surface of the cylindrical body comes into contact with the outer peripheral surface of the eccentric shaft portion, it is formed between the cylindrical body and the eccentric shaft portion. Gap The amount of change in the turning radius can be regulated depending on the interval.
[0015]
The invention of claim 2 is characterized in that the difference between the inner diameter dimension of the cylindrical body and the outer diameter dimension of the eccentric shaft portion is the same as that of the fixed scroll wrap portion and the orbit when the cylindrical body and the eccentric shaft portion are positioned concentrically. That is, the value is set to almost twice the gap formed between the scroll and the lap portion.
[0016]
As a result, when the cylinder swings, the turning radius can be changed within a range approximately twice the gap between the wrap portion of the fixed scroll and the wrap portion of the turning scroll.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an oil-free scroll air compressor will be described as an example of a scroll fluid machine according to an embodiment of the present invention, and will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0018]
1 to 7 show a first embodiment of the present invention. Reference numeral 1 denotes a casing which forms an outer shell of a scroll type air compressor. The casing 1 is a cylindrical portion 1A formed in a substantially cylindrical shape. A partition wall 1B provided so as to close the axial intermediate portion of the cylindrical portion 1A, and a lid portion 1C provided on the base end side of the cylindrical portion 1A and accommodating an electric motor 3 described later together with the cylindrical portion 1A. A substantially annular thrust receiving portion 1D provided continuously to the partition wall 1B at the intermediate portion in the axial direction of the cylindrical portion 1A, and a flange portion 1E provided on the distal end side of the cylindrical portion 1A and projecting radially outward. Has been.
[0019]
Reference numeral 2 denotes a fixed scroll attached to the front end side of the casing 1, and the fixed scroll 2 is formed of a hard material such as an aluminum-based material or an iron-based material. The fixed scroll 2 is formed in a substantially disk shape, and a mirror plate 2A disposed so that the center thereof coincides with an axis O1-O1 (referred to as an axis O1 on a plane) of a drive shaft 4 described later, A cylindrical portion 2B extending in the axial direction from the outer edge side of the end plate 2A toward the casing 1, a flange portion 2C projecting radially outward from the outer peripheral side of the cylindrical portion 2B, and abutting against the flange portion 1E of the casing 1, and a cylinder It is comprised by the spiral-shaped lap | wrap part 2D erected in the axial direction inside the part 2B at the surface side of the end plate 2A.
[0020]
Reference numeral 3 denotes an electric motor provided in the casing 1, and the electric motor 3 includes a stator 3A provided between the cylindrical portion 1A and the lid portion 1C, and a rotor 3B that rotates in the stator 3A. Yes.
[0021]
A drive shaft 4 is provided by extending the center of the casing 1 and the electric motor 3 in the axial direction. The drive shaft 4 is centered on the axis O1-O1 by the bearing 5 of the partition wall 1B and the bearing 6 of the lid portion 1C. And is rotatably supported. Further, the distal end side of the drive shaft 4 constitutes an eccentric shaft portion 4A that constitutes a crank portion 12 described later, and the eccentric shaft portion 4A has an axis O2-O2 (axis on the plane is axis) as shown in FIGS. The eccentric shaft portion 4A is eccentric with respect to the axis O1-O1 by the dimension α. The eccentric shaft portion 4A supports the orbiting scroll 7 via a cylinder 13 and an orbiting bearing 14 which will be described later. And the axial direction intermediate part of the drive shaft 4 is integrally fixed to the rotor 3B of the electric motor 3, and rotates together with the rotor 3B.
[0022]
Further, an auxiliary weight 4B that protrudes in a substantially semicircular shape toward the opposite side of the eccentric shaft portion 4A across the axis O1-O1 is provided on the distal end side of the drive shaft 4. The auxiliary weight 4B balances the rotation of the drive shaft 4 together with the balance weight 15 attached to the cylinder 13.
[0023]
As shown in FIG. 1, reference numeral 7 denotes a orbiting scroll provided in the casing 1 so as to be opposed to the fixed scroll 2, and the orbiting scroll 7 is formed of a hard material such as an aluminum material or an iron material. Has been. In addition, the orbiting scroll 7 is roughly constituted by an end plate 7A formed in a disc shape and a spiral wrap portion 7B standing in the axial direction on the surface side of the end plate 7A. Further, a boss portion 7 C protrudes from the center of the back side of the orbiting scroll 7.
[0024]
And the orbiting scroll 7 is arrange | positioned so that it may be shifted, for example by 180 degree | times, and it may overlap with the lap | wrap part 2D of the fixed scroll 2, and several compression chambers 8, 8, ... may be between both lap | wrap parts 7B and 2D. Defined.
[0025]
Reference numeral 9 denotes a surface covering layer formed on the peripheral surface of the wrap portion 2D of the fixed scroll 2, and 10 denotes a surface covering layer formed on the peripheral surface of the wrap portion 7B of the orbiting scroll 7 (see FIGS. 6 and 7). The surface coating layers 9 and 10 are formed of a softer material than the wrap portions 2D and 7B formed of an aluminum-based material or an iron-based material, for example, a soft material such as molybdenum disulfide, a fluorine-based resin, or a phosphoric acid film. ing. Further, the surface coating layers 9 and 10 have a film thickness dimension set to about 30 μm, for example.
[0026]
Here, the surface coating layers 9 and 10 are smoothly in contact with the wrap portion 2D of the fixed scroll 2 to reduce the frictional resistance between the wrap portions 2D and improve the airtightness between the wrap portions 2D and 7B. It is something to enhance.
[0027]
Reference numeral 11 denotes a movable plate that forms a rotation prevention mechanism for preventing the orbiting scroll 7 from rotating. The movable plate 11 is guided between the fixed scroll 2 and the orbiting scroll 7 so as to be slidable in two axial directions perpendicular to each other. Yes. As a result, the movable plate 11 prevents the orbiting scroll 7 from rotating and imparts a orbiting motion to the orbiting scroll 7 and constitutes a so-called Oldham joint.
[0028]
Reference numeral 12 denotes a crank portion provided on the front end side of the drive shaft 4, and the crank portion 12 includes an eccentric shaft portion 4 A, a cylindrical body 13, a pin hole 16, and a pin 17.
[0029]
Reference numeral 13 denotes a cylinder mounted on the eccentric shaft portion 4A of the drive shaft 4. The cylinder 13 has an axis O3-O3 (referred to as the axis O3 on the plane) as a central axis as shown in FIGS. It is formed in a cylindrical shape. Further, the cylindrical body 13 has an inner diameter dimension larger than the outer diameter dimension of the eccentric shaft portion 4A, and a gap δ1 is formed between the inner peripheral surface of the cylindrical body 13 and the outer peripheral surface of the eccentric shaft portion 4A. Has been. For this reason, the inner diameter dimension of the cylinder 13 is set to a value approximately twice the gap δ1 than the outer diameter dimension (diameter dimension) of the eccentric shaft portion 4A.
[0030]
Further, the difference between the inner diameter dimension of the cylindrical body 13 and the outer diameter dimension of the eccentric shaft portion 4A is that the wrap portion 2D of the fixed scroll 2 and the orbiting scroll 7 are located when the cylindrical body 13 and the eccentric shaft portion 4A are positioned concentrically. The gap δ2 (see FIG. 6) formed between the lap portion 7B and the lap portion 7B is set to a value almost twice. For this reason, the gap δ1 between the cylinder 13 and the eccentric shaft portion 4A is set to a value substantially equal to the gap δ2 between the wrap portions 2D and 7B. The cylinder 13 is inserted into the boss portion 7 C of the orbiting scroll 7 via the orbiting bearing 14.
[0031]
The cylinder 13 is formed with a balance weight 15 protruding in a substantially fan shape in the same direction as the auxiliary weight 4B. The balance weight 15 balances the rotation of the drive shaft 4 together with the auxiliary weight 4B.
[0032]
Reference numeral 16 denotes a pin hole formed between the eccentric shaft portion 4A and the cylindrical body 13. The pin hole 16 is a semicircular groove 16A provided on the outer peripheral surface of the eccentric shaft portion 4A and the inner peripheral surface of the cylindrical body 13. And the semicircular arc groove 16B provided in each other are opposed to each other. And the pin hole 16 is arrange | positioned, for example at the front end side of the advancing direction of 4 A of eccentric shaft parts, and is extended toward the axial direction.
[0033]
Reference numeral 17 denotes a cylindrical pin inserted into the pin hole 16, and the pin 17 is in sliding contact with the semicircular groove 16A of the eccentric shaft portion 4A and the semicircular groove 16B of the cylindrical body 13 so that the cylindrical body 13 can be swung. I support it.
[0034]
Here, the cylindrical body 13 is arranged at a position where the axis O 3 -O 3 is eccentric by the dimension ε with respect to the axis O 1 -O 1 of the drive shaft 4. The eccentric dimension ε is a value that varies depending on the swing position of the cylindrical body 13.
[0035]
The cylindrical body 13 is rotated integrally with the drive shaft 4 during operation of the scroll type air compressor, thereby rotating the orbiting scroll 7 with a turning radius of dimension ε. Further, the cylindrical body 13 swings around the pin 17 by receiving the resultant force of the pressure in the compression chamber 8 and the centrifugal force generated by the rotation of the drive shaft 4, and the wrap portion 7 B of the orbiting scroll 7 is fixed to the fixed scroll 2. Press against the wrap part 2D.
[0036]
18, 18,... Are thrust load support mechanisms provided between the back surface of the end plate 7 A of the orbiting scroll 7 and the thrust receiving portion 1 D. The thrust load support mechanism is provided between the back surface of the end plate 7 A and the thrust receiving portion 1 D. It is comprised by the spherical body etc. which were provided so that a movement was possible. The thrust load support mechanism 18 receives the thrust force applied to the orbiting scroll 7 by the air pressure in the compression chamber 8.
[0037]
The scroll type air compressor according to the present embodiment has the above-described configuration, and the operation thereof will be described next.
[0038]
First, when the drive shaft 4 is rotated in the arrow R direction (see FIG. 4) by the electric motor 3, the turning of the orbiting scroll 7 is prevented by the movable plate 11 and the like, and the orbiting scroll 7 is dimensioned around the drive shaft 4. Performs a swiveling motion with a turning radius of ε. And at least during normal operation, the compression chambers 8, 8,... Defined between the wrap portion 2D of the fixed scroll 2 and the wrap portion 7B of the orbiting scroll 7 are continuously reduced by the orbiting motion of the orbiting scroll 7. To do. Thus, the compressed air is stored in the external air tank or the like (not shown) from the discharge port 20 of the fixed scroll 2 while sequentially compressing the outside air sucked from the suction port 19 of the fixed scroll 2 in each compression chamber 8. Let
[0039]
Here, since the cylindrical body 13 is externally mounted on the eccentric shaft portion 4A of the drive shaft 4, the cylindrical body 13 moves in the arrow R direction following the rotation of the drive shaft 4. At this time, since the axis O3 of the cylinder 13 rotates around the axis O1 of the drive shaft 4, the cylinder 13 has a centrifugal force Fc radially outwardly about the axis O1, as shown in FIG. Act.
[0040]
Further, the orbiting scroll 7 orbits with respect to the fixed scroll 2 to continuously compress the respective compression chambers 8, so that the cylinder 13 that rotationally drives the orbiting scroll 7 via the orbiting bearing 14 is provided. The gas pressure Fg generated by the compressed gas generated in each compression chamber 8 acts in a direction that prevents the orbiting scroll 7 from orbiting. As shown in FIG. 3, the gas pressure Fg acts in a direction perpendicular to the centrifugal force Fc, but in the present embodiment, the pin 17 is disposed on the distal end side in the traveling direction of the eccentric shaft portion 4A. Therefore, the gas pressure Fg acts on the pin 17 and does not act on the cylinder 13.
[0041]
As a result, the centrifugal force Fc acts upward on the cylinder 13 as shown in FIG. 5, and this centrifugal force Fc rotates relative to the cylinder 13 so as to swing the cylinder 13 around the pin 17. Give force F.
[0042]
That is, in the state where the orbiting scroll 7 or the like is assembled, as shown in FIG. 4, the shaft center O2 and the shaft center O3 are arranged at substantially concentric positions, and each surface covering layer 9 having an uneven shape as shown in FIG. 10 face each other through a slight gap δ2. In this state, when the drive shaft 4 is rotationally driven in the direction indicated by the arrow R, the centrifugal force Fc acts on the cylindrical body 13 and the cylindrical body 13 tends to rotate clockwise about the pin 17.
[0043]
As a result, in the initial stage of operation, the dimension ε between the axis O3 of the cylinder 13 and the axis O1 of the drive shaft 4 gradually increases, and the gap between the wrap portion 7B of the orbiting scroll 7 and the lap portion 2D of the fixed scroll 2 is increased. The surface coating layers 9 and 10 formed on the respective wrap portions 2D and 7B are rubbed against each other along with the turning motion of the wrap portion 7B with respect to the wrap portion 2D so as to gradually reduce the gap δ2 of the lap portions 2D and 7B. Can be made.
[0044]
As a result, the concavo-convex portions of the surface coating layers 9 and 10 having the concavo-convex shape are gradually scraped (worn) as the turning radius of the orbiting scroll 7 increases, and the surfaces of the surface coating layers 9 and 10 are shown in FIG. Can be formed as a smooth curved surface without unevenness, the gap between the surface coating layers 9 and 10 can be reduced as much as possible, and the sealing degree in each compression chamber 8 can be improved reliably. .
[0045]
Furthermore, since the inner diameter dimension of the cylindrical body 13 is slightly larger than the outer diameter dimension of the eccentric shaft portion 4A, the turning radius variable amount of the orbiting scroll 7 is smaller than the thickness dimension of the surface coating layers 9 and 10. As a result, the surface coating layers 9 and 10 are excessively worn, and it is ensured that the portions on both side surfaces of the wrap portions 2D and 7B are exposed from the surfaces of the wrap portions 2D and 7B. Can be prevented.
[0046]
Thus, according to the present embodiment, since both the eccentric shaft portion 4A and the cylindrical body 13 can be formed by circular processing, the processing accuracy can be increased, and the eccentric shaft portion 4A and the cylindrical body 13 Can be formed with high accuracy. Since the turning radius variable amount of the orbiting scroll 7 is regulated by the inner peripheral surface of the cylindrical body 13 coming into contact with the outer peripheral surface of the eccentric shaft portion 4A, the turning radius variable amount can be accurately set to a minute amount. . For this reason, for example, even when the lap portions 2D and 7B are brought into contact with each other in the radial direction in a non-lubricated scroll type air compressor, the progress of wear of the surface coating layers 9 and 10 is allowed within an allowable range. It can be stopped, durability can be improved and life can be extended.
[0047]
Further, since the progress of wear of the surface coating layers 9 and 10 as the wear-resistant coating can be surely stopped within an allowable range, the surface coating layers 9 and 10 can be switched to a low-cost material, thereby reducing the cost. Can be achieved.
[0048]
Further, although the positioning accuracy of the pin hole 16 tends to be deteriorated compared to the processing accuracy of the eccentric shaft portion 4A and the cylindrical body 13, even if the pin hole 16 is slightly misaligned, the turning radius can be changed or changed in a variable amount. There is no big impact. For this reason, processing can be facilitated, productivity can be improved, and manufacturing cost can be reduced.
[0049]
Further, in the present embodiment, the turning radius can be changed by attaching the swingable cylindrical body 13 to the eccentric shaft portion 4A, so that a variable crank is provided between the drive shaft and the turning scroll as in the prior art. Compared with the case of attaching, the configuration can be simplified, the frictional force in the turning radius variable operation can be reduced, the operation can be smoothed and the behavior can be stabilized.
[0050]
Further, the difference between the inner diameter dimension of the cylindrical body 13 and the outer diameter dimension of the eccentric shaft portion 4A is that the wrap portion 2D of the fixed scroll 2 and the orbiting scroll 7 are located when the cylindrical body 13 and the eccentric shaft portion 4A are positioned concentrically. Since the gap δ2 formed between the lap portion 7B and the lap portion 7B is set to a value almost twice as large, when the cylinder 13 swings, the turning radius is set to the wrap portion 2D of the fixed scroll 2 and the wrap portion of the orbiting scroll 7. It can be changed within a range of almost twice the gap δ2 with respect to 7B, and excessive wear of the surface coating layers 9, 10 can be reliably prevented.
[0051]
Next, FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention. The feature of this embodiment is that the pin hole is provided so as to be displaced to the outer diameter side from the front end of the crank in the traveling direction. . In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0052]
Reference numeral 21 denotes a drive shaft according to the present embodiment, which is supported so as to be rotatable about an axis O1. Further, the drive shaft 21 is formed with an eccentric shaft portion 21A extending along the axis O2. The auxiliary weight 4B according to the first embodiment is not formed on the drive shaft 21 and is omitted.
[0053]
Reference numeral 22 denotes a crank portion provided on the front end side of the drive shaft 21, and the crank portion 22 includes an eccentric shaft portion 21 A, a cylindrical body 23, a pin hole 25, and a pin 26.
[0054]
Reference numeral 23 denotes a cylindrical body that is externally mounted on the eccentric shaft portion 21A of the drive shaft 21. The cylindrical body 23 is formed in a cylindrical shape centered on the axial center O3, similarly to the cylindrical body 13 according to the first embodiment. Yes. The cylindrical body 23 has an inner diameter dimension larger than the outer diameter dimension of the eccentric shaft portion 21A, and a minute gap is formed between the inner peripheral surface of the cylindrical body 13 and the outer peripheral surface of the eccentric shaft portion 21A. Is formed. Further, the cylindrical body 23 is formed with a large balance weight 24 that protrudes in a substantially fan shape, and the balance weight 24 is used to balance the rotation of the entire drive shaft 21 as a single unit.
[0055]
Reference numeral 25 denotes a pin hole formed between the eccentric shaft portion 21A and the cylindrical body 23. The pin hole 25 is a semicircular groove 25A provided on the outer peripheral surface of the eccentric shaft portion 21A and the inner peripheral surface of the cylindrical body 23. And the semicircular groove 25B provided in each other are opposed to each other. The pin hole 25 is disposed so as to be displaced on the outer diameter side (axial center O2 side) with respect to the traveling direction tip of the eccentric shaft portion 21A, and extends in the axial direction.
[0056]
Reference numeral 26 denotes a cylindrical pin inserted into the pin hole 25. The pin 26 is in sliding contact with the semicircular groove 25A of the eccentric shaft portion 21A and the semicircular groove 25B of the cylindrical body 23, and can swing the cylindrical body 23. I support it.
[0057]
Thus, the present embodiment can obtain substantially the same operational effects as those of the first embodiment. However, in the present embodiment, since the pin hole 25 is arranged so as to be displaced from the distal end in the traveling direction to the outer diameter side, the cylinder 23 has a resultant force F (rotational force) of the centrifugal force Fc and the gas pressure Fg. Works. As a result, a force that rotates clockwise by the resultant force F acts on the cylindrical body 23, so that the cylindrical body 23 is pushed in a direction in which the turning radius increases. Thereby, since the balance weight 24 can compensate for the shortage of the centrifugal force Fc by the gas pressure Fg, the auxiliary weight can be omitted from the drive shaft 21, and the configuration can be simplified and the productivity can be improved.
[0058]
Next, FIG. 9 shows a third embodiment of the present invention. The feature of this embodiment is that the pin hole is provided so as to be displaced from the front end of the crank in the traveling direction toward the inner diameter side. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0059]
A drive shaft 31 according to the present embodiment is supported so as to be rotatable about the axis O1. The drive shaft 31 is formed with an eccentric shaft portion 31A extending along the axis O2. Further, a large balance weight 31B having a semicircular shape is formed on the drive shaft 31 so as to protrude, and the balance of the drive shaft 31 is balanced by the balance weight 31B.
[0060]
Reference numeral 32 denotes a crank portion provided on the distal end side of the drive shaft 31, and the crank portion 32 includes an eccentric shaft portion 31 A, a cylindrical body 33, a pin hole 34, and a pin 35.
[0061]
Reference numeral 33 denotes a cylindrical body that is externally mounted on the eccentric shaft portion 31A of the drive shaft 31. The cylindrical body 33 is formed in a cylindrical shape centered on the axial center O3, similarly to the cylindrical body 13 according to the first embodiment. Yes. Further, the cylindrical body 33 is formed so that the inner diameter dimension thereof is larger than the outer diameter dimension of the eccentric shaft portion 31A, and a minute gap is formed between the inner peripheral surface of the cylindrical body 33 and the outer peripheral surface of the eccentric shaft portion 31A. Is formed. In addition, the balance weight 15 according to the first embodiment is not formed on the cylindrical body 33, and the structure is omitted.
[0062]
Reference numeral 34 denotes a pin hole formed between the eccentric shaft portion 31A and the cylindrical body 33. The pin hole 34 is a semicircular groove 34A provided on the outer peripheral surface of the eccentric shaft portion 31A and the inner peripheral surface of the cylindrical body 33. And the semicircular arc groove 34B provided at the end of each other. The pin hole 34 is disposed so as to be displaced toward the inner diameter side (axial center O1 side) with respect to the traveling direction tip of the eccentric shaft portion 31A and extends in the axial direction.
[0063]
Reference numeral 35 denotes a cylindrical pin inserted into the pin hole 34. The pin 35 is slidably in contact with the semicircular groove 34A of the eccentric shaft portion 31A and the semicircular groove 34B of the cylindrical body 33, and can swing the cylindrical body 33. I support it.
[0064]
Thus, the present embodiment can obtain substantially the same operational effects as those of the first embodiment. However, in the present embodiment, the pin hole 34 is arranged so as to be displaced toward the inner diameter side with respect to the tip in the traveling direction, so that the resultant force F (rotational force) of the centrifugal force Fc and the gas pressure Fg acts on the cylinder 33. To do. As a result, a force that rotates counterclockwise by the resultant force F acts on the cylindrical body 33, so that the cylindrical body 33 is pushed in a direction in which the turning radius decreases. As a result, the excessive amount of centrifugal force Fc acting on the cylinder 33 can be offset by the gas pressure Fg, so that the balance weight can be omitted from the cylinder 33, the configuration is simplified, and the productivity is increased. Can do.
[0065]
In each of the above-described embodiments, the scroll type air compressor is described as an example of the scroll type fluid machine. However, the present invention is not limited to this, and can be widely applied to, for example, a vacuum pump, a refrigerant compressor, and the like. Can do.
[0066]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the first aspect of the present invention, the crank portion of the drive shaft is provided with the eccentric shaft portion, the cylindrical body that is externally mounted on the eccentric shaft portion, and the cylindrical body. Semicircular groove on the inner peripheral surface of And eccentric shaft Semicircular groove on the outer peripheral surface of When Formed by Inserted into the pin hole Is Since the cylindrical body is configured by a pin that supports the swingable body, the turning radius can be changed by swinging the cylindrical body, and the inner peripheral surface of the cylindrical body is in contact with the outer peripheral surface of the eccentric shaft portion. The amount of change in the turning radius can be regulated by. Since the cylindrical body and the eccentric shaft portion are formed by circular machining with high processing accuracy, the gap between the cylindrical body and the eccentric shaft portion can be set to a very small amount, and the progress of lap wear can be ensured. It is possible to improve reliability and durability by keeping it within an allowable range.
[0067]
Further, since the pin is inserted into the pin hole to support the cylinder so as to be able to swing, even if the pin hole is slightly misaligned, there is no significant effect on the variable operation or variable amount of the turning radius. For this reason, processing can be facilitated, productivity can be improved, and manufacturing cost can be reduced.
[0068]
In the invention of claim 2, the difference between the inner diameter dimension of the cylindrical body and the outer diameter dimension of the eccentric shaft portion is that when the cylindrical body and the eccentric shaft portion are positioned concentrically, Since the gap formed between the wrap portion of the orbiting scroll and the lap portion of the orbiting scroll is set to a value approximately twice as large as that of the orbiting scroll, the orbiting radius is set between the wrap portion of the fixed scroll and the wrap portion of the orbiting scroll. Thus, excessive wear of the lap portion can be reliably prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a scroll type air compressor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view showing the drive shaft and the like in FIG.
3 is a partially cutaway plan view of a drive shaft, a cylindrical body, and the like when viewed from the direction of arrows III-III in FIG.
4 is a left side view of a drive shaft, a cylinder, and the like as viewed from the direction of arrows IV-IV in FIG.
5 is a left side view seen from the same position as in FIG. 4 showing a state in which the cylindrical body is swung by centrifugal force.
6 is a cross-sectional view of the fixed scroll wrap portion, the orbiting scroll wrap portion, and the surface coating layer in an initial stage of operation as viewed from the direction of arrows VI-VI in FIG.
7 is a cross-sectional view seen from the same position as in FIG. 6 showing a state in which the surface coating layer is worn by the compression operation.
FIG. 8 is a left side view of the drive shaft, cylinder, and the like according to the second embodiment as seen from the same position as in FIG.
FIG. 9 is a left side view of a drive shaft, a cylindrical body, and the like according to a third embodiment viewed from the same position as in FIG.
[Explanation of symbols]
1 casing
2 Fixed scroll
2A, 7A End plate
2D, 7B lap part
4, 21, 31 Drive shaft
4A, 21A, 31A Eccentric shaft
7 Orbiting scroll
8 Compression chamber
12, 22, 32 Crank part
13, 23, 33 cylinder
16, 25, 34 pin holes
17, 26, 35 pins
δ1, δ2 clearance

Claims

A casing, a fixed scroll provided integrally with the casing and having a spiral lap portion standing on the end plate, a base end side rotatably supported by the casing, and a distal end side serving as a crank portion within the casing. The extended drive shaft and the back side of the end plate are pivotally supported by the crank portion, and a spiral wrap portion that overlaps with the fixed scroll lap portion and defines a plurality of compression chambers on the front side of the end plate. In a scroll type fluid machine consisting of a standing orbiting scroll,
Crank portion of said drive shaft, said driving shaft eccentric shaft part provided eccentrically, and a large listening cylindrical body than the outer diameter inner diameter is externally of the eccentric shaft portion to the eccentric shaft portion, the eccentric A pin formed between a semicircular groove provided on the outer peripheral surface of the shaft portion and a semicircular groove provided on the inner peripheral surface of the cylindrical body, and provided in the axial direction between the cylindrical body and the eccentric shaft portion. A scroll type fluid machine comprising a hole and a pin that is inserted into the pin hole and supports the cylindrical body in a swingable manner.

The difference between the inner diameter dimension of the cylindrical body and the outer diameter dimension of the eccentric shaft portion is the difference between the wrap portion of the fixed scroll and the wrap portion of the orbiting scroll when the cylindrical body and the eccentric shaft portion are positioned concentrically. The scroll fluid machine according to claim 1, wherein the scroll fluid machine is set to a value that is approximately twice as large as a gap formed therebetween.