JP4969878B2 - 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、流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。また、両スクロール間の加工誤差や熱膨張差による旋回運動誤差を吸収するため、自転防止機構は、旋回スクロールの支持孔にフッ素ゴム等により形成されるＯリング等の弾性体により支持されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２０２０３０号公報
しかし、上述のようなスクロール流体機械を、腐食性ガス環境下で使用すると、Ｏリングが短期に劣化し、旋回運動誤差を吸収することができなくなるだけでなく、両スクロール間にがた付きが生じ、円滑な作動が得られなくなるおそれがある。そのため、上記のような厳しい環境下では、フッ素ゴム製等の弾性体を使用することは好ましくない。
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、如何なる環境下にあっても、両スクロール間の旋回運動の誤差を、長期に亘って吸収することができるよう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） 固定スクロールと、駆動源に連結された駆動軸と一体をなす偏心軸部に枢支されるとともに、前記固定スクロールと噛合することにより圧縮室を形成する旋回スクロールとを備え、前記固定スクロールと旋回スクロールとの間に、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を配設し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に設けられた支持孔に保持される軸受と、一方の軸部が該軸受に回動自在に軸支され、他方の軸部が前記固定スクロールに設けた支持孔に回動自在に枢支されるクランクピンと、前記旋回スクロールにおける支持孔の内周面と前記軸受の外周面との間に介装され、前記両スクロール間における旋回運動誤差を吸収する吸収部材とを有してなり、前記吸収部材を、金属材料で形成し、前記旋回スクロールにおける支持孔に圧入し得る環状部の軸線方向の両側に、前記軸受をラジアル方向へ変位可能に弾性支持する複数の弾性片を突設したものとし、前記環状部の内周面に設けた保持部と、前記軸受の外周面に設けた凹部との間に、前記吸収部材に対して前記軸受のスラスト方向の動きを阻止する阻止体を設ける。
（２）上記(１)項において、吸収部材を、旋回スクロールにおける支持孔の内周面に設けた円周方向の係合部に係合させる。
（３）上記(１)又は(２)項において、阻止体を、金属製のボールとする。
（４）上記(１)〜(３)項のいずれかにおいて、複数の弾性片を、それぞれが独立して弾性変形可能とする。
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、苛酷な環境下においても、両スクロールの旋回運動誤差を、金属製の吸収部材により確実に吸収させることができる。
さらに、軸受を、吸収部材に対してスラスト方向へがた付かないように確実に保持することができる。
請求項２記載の発明によると、吸収部材を、旋回スクロールの支持孔に対して、スラスト方向へがた付かないように確実に保持することができる。
請求項３記載の発明によると、軸受を、吸収部材に確実に保持することができる。
請求項４記載の発明によると、各弾性片の圧力が軸受に平均的に作用し、軸受を安定した状態で弾性保持することができる。
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、図１における矢示II部の拡大図、図３は、吸収部材の拡大斜視図である。なお、以下の説明においては、図１、２における左方を前方、同じく右方を後方とする。
(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、後述のように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（図示略）が、それぞれ設けられている。
筐体(２)及び蓋体(３)は、互いに対向する円板状の固定端板(21)(31)をそれぞれ有し、各固定端板(21)(31)の対向面には、それぞれ、渦巻状（インボリュート曲線）の固定ラップ(22)(32)を立設してなる固定スクロール(23)(33)が形成されている。
各固定スクロール(23)(33)の間には、ハウジング(１)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)は、その後端部が駆動源をなすモータ(６)に連結され、かつ各固定端板(21)(31)の中心部に、ベアリング(７)(８)を介して枢支されている。
旋回スクロール(５)は、鏡板の両面に、固定ラップ(22)(32)に対して１８０°ずらした状態で噛み合う旋回ラップ(51)(51)を立設してなり、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、一方の固定スクロール(23)と連係されている。
駆動軸(４)がモータ(６)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、各固定ラップ(22)(32)と旋回ラップ(51)(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)から吸入した外気を圧縮し、最終的に圧縮気体が中央部の吐出口から吐出される。
駆動軸(４)における固定端板(31)(21)から外部に突出する前、後端部には、駆動軸(４)と一体に回転するバランスウェイト(10)(11)がそれぞれ取り付けられている。このバランスウェイト(10)(11)は、駆動軸(４)の回転を円滑にするためのものである。
筐体(２)の後面及び蓋体(３)の前面には、それぞれ、ハウジング(１)から露出する駆動軸(４)の端部及びバランスウェイト(11)(10)を覆うカバー(13)(12)が取り付けられている。これらのカバー(12)(13)は、ハウジング(１)からの圧縮気体の漏洩を抑えるものである。
次に、図２を参照して、本発明の特徴部分をなす、自転防止機構(９)について説明する。
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、旋回スクロール(５)と固定スクロール(23)とを連係するクランクピン(91)と、クランクピン(91)の後述の旋回側軸部(91a)を旋回スクロール(５)に設けられた支持孔(52)に回転可能に軸支するための滑り軸受(92)と、加工交差や熱膨張差等による両スクロール(５)(23)間の旋回運動誤差を吸収するための吸収部材(93)とを備えている。
クランクピン(91)は、前方を向く旋回側軸部(91a)と後方を向く固定側軸部(91b)とを有し、旋回側軸部(91a)と固定側軸部(91b)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。
滑り軸受(92)は、その外径が旋回スクロール(５)における支持孔(52)の内径より小さく形成されるとともに、吸収部材(93)をもって、後述のように、支持孔(52)内にスラスト方向（軸線方向）に対してはがた付きが阻止され、ラジアル方向に対しては、移動可能に弾性支持される。
クランクピン(91)の旋回側軸部(91a)は、旋回スクロール(５)の支持孔(52)内に吸収部材(93)を介して弾性支持された滑り軸受(92)に回転自在に軸支され、また、固定側軸部(91b)は、固定スクロール(23)の支持孔(23a)にボールベアリング(94)(94)を介して回転自在に軸支されている。
吸収部材(93)は、耐腐食性に優れ、かつ弾性力を有する金属材料により形成され、旋回スクロール(５)の支持孔(52)に圧入保持される環状部(93a)を主体とし、環状部(93a)の軸線方向の両側周縁には、滑り軸受(92)の外周面に当接することにより、滑り軸受(92)を外周側から弾性支持するための複数の弾性片(93b)が設けられている。なお、環状部(93a)は、円周方向の弾性変形を可能にするため、図３に示すように、一部が切断されている。
環状部(93a)は、旋回スクロール(５)の支持孔(52)に圧入されるとともに、支持孔(52)の内周面に設けられた係合部をなす円周方向の段部(52a)に係合することによって支持孔(52)内に位置決めされる。これにより、吸収部材(93)は、支持孔(52)内にスラスト方向へがた付くことがないように保持される。なお、吸収部材(93)のスラスト方向のがた付きを阻止する係合部は、段部(52a)に代えて、円周方向の溝部としても良い。
環状部(93a)の内周面には、円周方向に互いに等間隔をもって３個のボール保持部(93c)が設けられている。また、滑り軸受(92)の外周面には、ボール保持部(93c)に対向するように３個の凹部(92a)が設けられている。
前後の弾性片(93b)(93b)間で、かつボール保持部(93c)と凹部(92a)との間には、阻止体をなす金属製のボール(95)が遊嵌されている。これにより、ボール(95)がボール保持部(93c)と凹部(92a)とに嵌合し、吸収部材(93)に対して、滑り軸受(92)のスラスト方向のがた付きは阻止されている。
ボール(95)は、ボール保持部(93c)と凹部(92a)との間の隙間より小さい直径のものが使用されるため、滑り軸受(92)のラジアル方向の移動に支障を及ぼすことがない。
各弾性片(93b)は、先端が中心方向へ向くように傾斜し、それぞれが、独立してラジアル方向（遠心方向）へ弾性変形可能であって、先端が滑り軸受(92)の外周面に当接した状態で、滑り軸受(92)を旋回スクロール(５)の支持孔(52)に弾性支持する。そのため、厳しい環境下でおいても、滑り軸受(92)が、金属製で、かつそれぞれが独立して弾性変形可能な弾性片(93b)の弾性力に抗して、ラジアル方向へ移動可能であるため、両スクロール(５)(23)間の旋回運動誤差を確実に吸収することができる。
また、ボール(95)が前後の弾性片(93b)(93b)間に介装されているため、各弾性片(93b)の圧力が滑り軸受(92)に平均的に作用し、滑り軸受(92)を、安定した状態で支持孔(52)に弾性保持することができる。
なお、上記実施の形態は、両面型の旋回スクロール(５)を、２個の固定スクロール(23)(33)の間に配置した両面型スクロール流体機械に関するものであるが、本発明は、片面型の固定スクロールに片面型の旋回スクロールを噛合させた片面型の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。
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。 第１図における矢示II部の拡大図である。 吸収部材の拡大斜視図である。
符号の説明
(１)ハウジング
(1a)吸入口
(２)筐体
(３)蓋体
(４)駆動軸
(５)旋回スクロール
(６)モータ（駆動源）
(７)(８)ベアリング
(９)自転防止機構
(10)(11)バランスウェイト
(12)(13)カバー
(21)固定端板
(22)固定ラップ
(23)固定スクロール
(23a)支持孔
(31)固定端板
(32)固定ラップ
(33)固定スクロール
(41)偏心軸部
(51)旋回ラップ
(52)支持孔
(52a)段部（係合部）
(91)クランクピン
(91a)旋回側軸部
(91b)固定側軸部
(92)滑り軸受
(92a)凹部
(93)吸収部材
(93a)環状部
(93b)弾性片
(93c)ボール保持部
(94)ボールベアリング
(95)ボール（阻止体）

Claims (4)

  1. 固定スクロールと、駆動源に連結された駆動軸と一体をなす偏心軸部に枢支されるとともに、前記固定スクロールと噛合することにより圧縮室を形成する旋回スクロールとを備え、前記固定スクロールと旋回スクロールとの間に、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を配設し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に設けられた支持孔に保持される軸受と、一方の軸部が該軸受に回動自在に軸支され、他方の軸部が前記固定スクロールに設けた支持孔に回動自在に枢支されるクランクピンと、前記旋回スクロールにおける支持孔の内周面と前記軸受の外周面との間に介装され、前記両スクロール間における旋回運動誤差を吸収する吸収部材とを有してなり、
    前記吸収部材を、金属材料で形成し、前記旋回スクロールにおける支持孔に圧入し得る環状部の軸線方向の両側に、前記軸受をラジアル方向へ変位可能に弾性支持する複数の弾性片を突設したものとし、
    前記環状部の内周面に設けた保持部と、前記軸受の外周面に設けた凹部との間に、前記吸収部材に対して前記軸受のスラスト方向の動きを阻止する阻止体を設けたことを特徴とするスクロール流体機械。
  2. 吸収部材を、旋回スクロールにおける支持孔の内周面に設けた円周方向の係合部に係合させたことを特徴とする請求項１記載のスクロール流体機械。
  3. 阻止体を、金属製のボールとしたことを特徴とする請求項１又は２記載のスクロール流体機械。
  4. 複数の弾性片を、それぞれが独立して弾性変形可能としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスクロール流体機械。
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