JP4948869B2 - スクロール流体機械 - Google Patents

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Description

本発明は、スクロール真空ポンプもしくはスクロール圧縮機等のスクロール流体機械に関する。
スクロール流体機械においては、固定スクロールと、固定スクロールと噛合して圧縮室を形成する旋回スクロールとを備え、駆動源に連結された駆動軸と一体をなす偏心軸部が回転することにより、旋回スクロールが旋回運動して、両スクロール間に形成される圧縮室が、外側から中心に移動しながら容積を小さくして、気体を圧縮するようになっている。
固定スクロールと旋回スクロールとの間には、駆動軸が回転した際、旋回スクロールの自転運動を阻止しつつ旋回運動させる自転防止機構が介装されている。自転防止機構は、旋回スクロールの外周に設けられる３個の保持部と、各保持部内に保持される軸受と、軸受を各保持部内に固定する押さえ板と、一方の軸部が軸受に回転自在に支持され、他方の軸部がハウジングに回転自在に支持されるピンクランクとを含んでいる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−４６０７８号公報（図６）
上述のようなスクロール流体機械においては、旋回スクロールの旋回運動時、特に、ピンクランクに対して遠心方向に過大な荷重が作用するため、この荷重により押さえ板が変形する等して、軸受の保持が不安定になる場合がある。軸受の保持が不安定になると、旋回スクロールの旋回運動が不安定になり運転不能になるおそれがある。したがって、押さえ板は、旋回スクロールに対して強固に固定する必要がある。
本発明は、従来の技術が有する上記のような問題点に鑑み、簡単な構成により、押さえ板を旋回スクロールの保持部に強固に固定して、旋回スクロールの安定した旋回運動を可能にしたスクロール流体機械を提供することを目的としている。
本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
（１）ハウジング内に、固定スクロールと、駆動軸の偏心軸部に旋回自在に支持され、該固定スクロールに噛合うことで圧縮室を形成する旋回スクロールと、前記駆動軸が回転した際、前記旋回スクロールの自転運動を阻止しつつ旋回運動させる自転防止機構とを設けたスクロール流体機械において、前記自転防止機構は、前記旋回スクロールの外周に設けられる有底筒状の保持部と、該保持部内に保持される軸受と、前記保持部の周囲に設けられる３個の取付耳部と、該当取付耳部のそれぞれに締結部材により固定されることにより、前記軸受を前記保持部内に固定する押さえ板と、一方の軸部が前記軸受に回転自在に支持され、他方の軸部が前記ハウジングに回転自在に支持されるピンクランクとを含み、前記押さえ板を、頂点が前記旋回スクロールの中心へ向き底辺が前記旋回スクロールの外周へ向く正面視ほぼ逆三角形とし、前記３個の取付耳部のうち２個の前記取付耳部を、前記旋回スクロールの中心部を中心として前記保持部の中心部を通る第１円線より外側に配置し、また、前記３個の取付耳部のうち前記２個の取付耳部以外の１個の前記取付耳部を、前記第１円線より内側で、かつ前記旋回スクロールの中心部と前記保持部の中心部とを結ぶ直線上に配置するとともに、前記３個の取付耳部を、前記旋回スクロールの中心部を中心として保持部の最外部に接する第２円線より内側に配置する。
本発明によれば、次のような効果が奏せられる。
請求項１記載の発明によると、少なくとも２個の取付耳部を、旋回スクロールの中心部を中心として保持部の中心部を通る第１円線より外側に配置し、また、少なくとも１個の取付耳部を、第１円線より内側に配置したことにより、押さえ板を旋回スクロールの保持部に強固に固定することができ、旋回スクロールの安定した旋回運動を可能にすることができる。
さらに、全ての取付耳部を、旋回スクロールの中心部を中心として保持部の最外部に接する第２円線より内側に配置したことにより、取付耳部が旋回スクロールの外周より遠心方向へ突出しないため、旋回スクロールの径が縮小され、ハウジングの小型化を図ることができる。
また、第１円線より内側に配置される取付耳部を、旋回スクロールの中心部と保持部の中心部とを結ぶ直線上に配置したことにより、押さえ板をより強固に保持部に固定することができる。
図１は、スクロール流体機械の一例を示す縦断面図、図２は、旋回スクロールの後面側に設けられる旋回補助板の後面図、図３は、要部の拡大縦断面図である。なお、以下の説明においては、図１、３における左方、図２における図面奥側を前方とし、図１、３における右方、図２における図面手前を後方とする。
(１)は、後側の筐体(２)と前側の蓋体(３)とからなり、内部に密閉状態の収容室を形成したハウジングで、その外周上部には、外気を収容室内に吸入するための吸入口(1a)が、また中央部には、収容室内で圧縮された圧縮気体を吐出するための吐出口(1b)が、それぞれ設けられている。
蓋体(３)は、前面に左右方向を向く多数の冷却フィン(34)が形成された固定端板(31)を有し、固定端板(31)の後面には、渦巻状（インボリュート曲線）の固定ラップ(32)を立設してなる固定スクロール(33)が形成されている。冷却フィン(34)は、冷却風の流れる方向（横方向）に沿って波形に形成されている。
筐体(２)と蓋体(３)との間に形成される収容室には、筐体(２)の中心部に回転自在に枢支された駆動軸(４)の偏心軸部(41)に旋回自在に支持された旋回スクロール(５)が配設されている。
駆動軸(４)がモータにより回転させられると、それに伴って、旋回スクロール(５)は、旋回運動を行い、固定ラップ(32)と後述の旋回ラップ(51)とによりそれぞれ仕切られた圧縮室を、外側から中心に移動させながら容積を小さくして、吸入口(1a)から吸入した気体を圧縮し、最終的に圧縮気体が中央部の吐出口(1b)から吐出される。
駆動軸(４)は、その後端部が駆動源をなすモータ（図示略）に連結され、かつ筐体(２)の中心部に、ベアリング(６)を介して枢支されている。
旋回スクロール(５)は、前面の鏡板に、固定ラップ(32)に対して１８０°ずらした状態で噛み合う旋回ラップ(51)を立設し、また、後部に旋回補助板(８)が固定されている。
旋回補助板(８)の前面に対向する旋回スクロール(５)の後面には、左右方向を向く冷却フィン(52)が上下方向に一定の間隔をもって多数形成されている。また、旋回補助板(８)の前面にも、旋回スクロール(５)の冷却フィン(52)と同様に多数の冷却フィン(81)が形成されている。冷却風は、旋回スクロール(５)の後面と旋回補助板(８)の前面との間における各冷却フィン(52)(81)に沿って左右方向に沿って流れる。
旋回補助板(８)は、駆動軸(４)の偏心軸部(41)に、その中央部に設けられた円筒状のボス部(85)に設けられるベアリング(７)を介して旋回自在に枢支されるとともに、その後部は互いに等間隔をもって同一円周上に配設された３個の自転防止機構(９)を介して、筐体(２)と連係されている。
自転防止機構(９)は、駆動軸(４)が回転した際、旋回スクロール(５)の自転運動を阻止しつつ旋回運動させるもので、互いに等間隔をもって旋回補助板(８)に設けられる３個の保持部(82)と、各保持部(82)内に保持されるボールベアリング（軸受）(10)と、各保持部(８)の周囲に設けられる複数の取付耳部(84)に締結部材をなすボルト(12)により固定されることにより、ボールベアリング(10)を各保持部(82)内に固定する押さえ板(11)と、ピンクランク(13)とを含む。
なお、本実施形態においては、保持部(82)を旋回スクロール(５)の後部に固定される旋回補助板(８)に形成したものとして説明するが、本発明は、これに特定されるものでなく、旋回スクロール(５)と旋回補助板(８)とを一体的に形成し、保持部(82)を旋回スクロール(５)に形成しても良い。
ピンクランク(13)は、旋回補助板(８)の各保持部(82)に保持されたボールベアリング(10)に回転自在に支持される前方を向く旋回側軸部(13a)と、筐体(２)に保持されたボールベアリング(14)に回転自在に支持される後方を向く固定側軸部(13b)とを有し、旋回側軸部(13a)と固定側軸部(13b)とが駆動軸(４)の偏心軸部(41)と同一偏心距離を有するように形成されている。
各保持部(82)は、旋回補助板(８)の外周である同一円周上に形成されて、後方が開放する有底筒状をなし、それぞれ内部にはボールベアリング(10)が保持される。
図２に示すように、各保持部(82)の周囲には、旋回補助板(８)を旋回スクロール(５)の後部に固定するためのボルト（図示略）が挿入される２個のボルト挿入孔(83)と、押さえ板(11)を保持部(82)の後部に固定するためのボルト(12)が螺合する雌ねじ部(84a)が螺設された３個の取付耳部(84)とが形成されている。なお、各取付耳部(84)は、保持部(82)の周囲に１２０度間隔で設けられる。
図２に示すように、３個のうち２個の取付耳部(84)は、旋回スクロール(５)の中心部(5o)を中心として保持部(82)の中心部(82o)を通る第１円線(Ａ)より外側に配置され、また、１個の取付耳部(84)は、第１円線(Ａ)より内側に配置される。また、全ての取付耳部(84)は、旋回スクロール(５)の中心部(5o)を中心として各保持部(82)の最外部に接する第２円線(Ｂ)より内側に配置される。さらには、第１円線(Ａ)より内側に配置される各取付耳部(84)は、旋回スクロール(５)の中心部(5o)と保持部(82)の中心部(82o)とを結ぶ直線(Ｃ)上にそれぞれ配置される。
押さえ板(11)は、角部が所定量削られた正面視ほぼ正三角形をなすとともに、中央部には、ピンクランク(13)の旋回側軸部(13a)が挿通する中央孔(111)が穿設され、また、中央孔(111)の周囲には、旋回補助板(８)の雌ねじ部(84a)に対応する３個の取付孔(112)が穿設される。これにより、ボルト(12)を各取付孔(112)に挿通して、雌ねじ部(84a)に螺合して締結することにより、押さえ板(11)は、各保持部(82)内にボールベアリング(10)を保持し得るように、各保持部(82)の後部に固定される。押さえ板(11)における中央孔(111)周囲の前面には、剛性を高めるため、前方へ僅かに突出する環状の突条部(113)が突設されている。
ピンクランク(13)の外周には、押さえ板(11)の中央孔(111)及び筐体(２)との間を遮蔽するシール部材(15)(16)が介装されている。
上述のように、２個の取付耳部(84)を、旋回補助板(８)、すなわち旋回スクロール(５)の中央部(8o)を中心として各保持部(82)の中心部(82o)を通る第１円線(Ａ)より外側に配置し、また、１個の取付耳部(84)を、第１円線(Ａ)より内側に配置したことにより、旋回スクロール(５)の旋回運動時、ピンクランク(13)に作用する遠心方向の荷重を、外側の２個の取付耳部(84)に締結されたボルト(12)により、押さえ板(11)を効果的に受け止めることができるため、ピンクランク(13)の倒れを防止して、旋回スクロール(５)の安定した旋回運動を可能にすることができる。
３個全ての取付耳部(84)を、旋回補助板(８)（旋回スクロール(５)）の中央部(8o)を中心として各保持部(82)の最外部に接する第２円線(Ｂ)より内側に配置したことにより、 全ての取付耳部(84)が旋回スクロール(５)の外周、すなわち第２円周(Ｂ)より遠心方向へ突出しないため、旋回スクロール(５)の径を縮小して、ハウジング(１)の小型化を図ることができる。
また、第１円線(Ａ)より内側に配置される取付耳部(84)を、旋回補助板(８)（旋回スクロール(５)）の中心部(8o)と各保持部(82)の中心部(82o)とを結ぶ直線(Ｃ)上に配置したことにより、押さえ板(11)をより強固に保持部(82)に固定することができる。
さらには、ハウジング(１)を横から送風する冷却風は、旋回スクロール(５)と旋回補助板(８)との間においては各冷却フィン(52)(81)に沿って流動し、また、旋回補助板(８)の後面側においては、図２に矢印で示すように、取付耳部(84)に邪魔されることなく、各保持部(82)の外周面及びボス部(85)の外周面に沿って流動するため、ボールベアリング(10)、シール部材(15)(16)及びベアリング(７)等を効果的に冷却することができる。
なお、上記実施の形態は、片面型の固定スクロール(33)に片面型の旋回スクロール(５)を噛合させた片面型のスクロール流体機械に関するものであるが、本発明は、両面型の旋回スクロールを、２個の固定スクロールの間に配置した両面型スクロール流体機械にも、等しく適用しうることは言うまでもない。
また、各保持部(82)の周囲に形成する取付耳部(84)は、３個に特定されるものでなく、４個以上であっても良い。この場合においても、少なくとも２個の取付耳部(84)を第１円線(Ａ)より外側に配置する。
本発明に係わるスクロール流体機械の一例を示す縦断面図である。 旋回スクロールの後面側に設けられる旋回補助板の後面図である。 要部の拡大縦断面図である。
符号の説明
(１)ハウジング
(1a)吸入口
(1b)吐出口
(２)筐体
(３)蓋体
(４)駆動軸
(５)旋回スクロール
(６)ベアリング
(７)ベアリング
(８)旋回補助板
(8o)中心部
(９)自転防止機構
(10)ボールベアリング（軸受）
(11)押さえ板
(12)ボルト（締結部材）
(13)ピンクランク
(13a)旋回側軸部
(13b)固定側軸部
(14)ボールベアリング
(15)(16)シール部材
(31)固定端板
(32)固定ラップ
(33)固定スクロール
(34)冷却フィン
(41)偏心軸部
(51)旋回ラップ
(52)冷却フィン
(81)冷却フィン
(82)保持部
(82o)中心部
(83)ボルト挿入孔
(84)取付耳部
(84a)雌ねじ部
(85)ボス部
(111)中央孔
(112)取付孔
(113)突条部
(Ａ)第１円線
(Ｂ)第２円線
(Ｃ)直線

Claims (1)

  1. ハウジング内に、固定スクロールと、駆動軸の偏心軸部に旋回自在に支持され、該固定スクロールに噛合うことで圧縮室を形成する旋回スクロールと、前記駆動軸が回転した際、前記旋回スクロールの自転運動を阻止しつつ旋回運動させる自転防止機構とを設けたスクロール流体機械において、
    前記自転防止機構は、前記旋回スクロールの外周に設けられる有底筒状の保持部と、該保持部内に保持される軸受と、前記保持部の周囲に設けられる３個の取付耳部と、該当取付耳部のそれぞれに締結部材により固定されることにより、前記軸受を前記保持部内に固定する押さえ板と、一方の軸部が前記軸受に回転自在に支持され、他方の軸部が前記ハウジングに回転自在に支持されるピンクランクとを含み、
    前記押さえ板を、頂点が前記旋回スクロールの中心へ向き底辺が前記旋回スクロールの外周へ向く正面視ほぼ逆三角形とし、
    前記３個の取付耳部のうち２個の前記取付耳部を、前記旋回スクロールの中心部を中心として前記保持部の中心部を通る第１円線より外側に配置し、また、前記３個の取付耳部のうち前記２個の取付耳部以外の１個の前記取付耳部を、前記第１円線より内側で、かつ前記旋回スクロールの中心部と前記保持部の中心部とを結ぶ直線上に配置するとともに、前記３個の取付耳部を、前記旋回スクロールの中心部を中心として保持部の最外部に接する第２円線より内側に配置したことを特徴とするスクロール流体機械。
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