JPH056032B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は回転形圧縮機および真空ポンプ等の技
術分野で利用され、特に、スクロール形流体機械
に関するものである。

（従来の技術） 従来のスクロール形流体機械ａは、第４図に示
すように、固定スクロールｂに噛合された旋回ス
クロールｃが、この旋回スクロールｃを枢支する
駆動軸ｄの偏心部d₁の旋回動作によつて両スクロ
ールの各ラツプｅ，ｔ間に流体を取り込んで圧縮
するものが広く知られており、そのうちで、旋回
スクロールｃが前記駆動軸ｄの偏心部d₁を中心と
して自転するのを防ぐために、クランクピンｇを
備えたものがたとえば特開昭59−58188号公報に
示されている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上記従来のスクロール形流体機械ａに
おいては、クランクピンｇの偏心部g₁を枢支する
クランクピン軸受ｈとの中心ｐと、旋回スクロー
ルｃの鏡板ｉの中心ｊの支持間距離l₁は、本来ク
ランクピンｇの主軸g₂と駆動軸ｄの主軸部d₂との
軸間距離l₂に等しく設定されているが、支持間距
離l₁が加工誤差、熱膨張等によりΔl₁だけ変化す
ると（第５図参照）、鏡板ｉはクランクピン軸受
ｈから反力ｆを受け、前記駆動軸ｄの偏心部d₁を
枢支する旋回支持軸受ｎの中心ｑの回りにモーメ
ントm₁＝ｆ×jqが発生する。また、旋回スクロ
ールｃの重心（図示省略）が旋回支持軸受ｎの中
心ｑに対し軸方向に偏心しているため、旋回スク
ロールｃに作用する遠心力により旋回支持軸受ｎ
の中心ｑの回りにモーメントm₂が発生する。こ
れらのモーメントm₁，m₂は、旋回スクロールｃ
を上下スラスト受けｋ，ｏの隙間または旋回支持
軸受ｎのランニングクリアランスだけ傾斜させる
ので、両ラツプｅ，ｔ、上下スラスト受けｋ，ｏ
および各部軸受の転動体に片当りを発生せしめて
両ラツプｅ，ｔ間のシール機能が低下し、ひいて
は流体機械ａ自体の性能を低下させたり、各軸受
等の耐用性を劣化させたりするばかりでなく振
動・騒音の発生等の原因にもなるという問題があ
つた。

そこで、旋回スクロールｃの不円滑な旋回動作
を解消する一つの手段として旋回支持軸受ｎの下
端部を重錘状に形成したり、もしくは別体の重錘
を取り付けたり、または旋回スクロールｃにアル
ミニウム材料を、重錘に鉄鋼材料を適用したりし
て、その軸方向の重心（図示省略）を旋回支持軸
受ｎの軸方向の中心ｑに近接させた構造のものあ
るが、これは重量は増大するのて旋回支持軸受け
ｎの寿命を短縮するおそれがある。

また、特開昭57−28890号公報に開示されてい
るようにクランク軸が嵌入される袋状部を固定ス
クロールの鏡板まで突出させて、モーメントの発
生を防止するようにしているものがある。しか
し、これでは、ラツプを鏡板の中央部まで形成す
ることができないので、各スクロールが大型化す
ると共に、圧縮効率が低下するという問題があつ
た。

一方、固定スクロールおよび旋回スクロールに
よつて形成される密閉空間（圧縮室）の容積を、
各スクロールの中央部に向つて漸減させるもの
（たとえば特開昭58−30494号公報参照）がある
が、これは流体機械の外径を大きくすることな
く、圧縮比の上昇とスクロール部材の剛性強化と
を目的としたものであつて、旋回スクロールの軸
方向の重心位置が、旋回支持軸受の軸方向の中心
から大きく離れることによつて生じる不円滑な旋
回動作を防ぐためには、解決すべき問題が残され
ている。

本発明は、かかる従来の上記問題点に鑑み、旋
回スクロールは、運転による熱膨張や遠心力によ
つてクランクピンからの反力をうけても、機械的
効率を低下させることなく、各スクロールが大型
化することがなく、しかも、旋回支持軸受の軸方
向の中心回りにモーメントが発生しないように構
成したスクロール形流体機械を提供することにあ
る。

（課題を解決するための手段） 本発明の上記問題点を解決するための手段は、
第１の発明においては、先ず、固定側鏡板の前面
に渦巻状の固定側ラツプが立設されて成る固定ス
クロールと、旋回側鏡板の前面に旋回側ラツプが
立設されてなる旋回スクロールとが両ラツプを互
いに噛合して並設されている。更に、前記旋回側
鏡板の背面には駆動軸が連結される一方、前記旋
回側鏡板の背面側に位置するケーシングと該鏡板
との間には旋回スクロールの自転を阻止するクラ
ンクピンが設けられているスクロール形流体機械
を前提としている。

そして、前記旋回側鏡板の背面中央部には駆動
軸受部が背面側に突出形成され、該駆動軸受部に
旋回支持軸受を介して前記駆動軸が連結される一
方、前記旋回側鏡板の背面周縁部にはクランク軸
受部が背面側に突出形成され、該クランク軸受部
にクランクピン軸受を介して前記クランクピンが
連結されている。加えて、前記クランク軸受部は
旋回スクロール重心の軸方向位置が前記旋回支持
軸受の両端面間に位置するように形成されると共
に、前記クランクピン軸受は軸方向の中心位置が
前記旋回支持軸受の両端面間に位置するように形
成された構成としている。

また、第２の発明においては、先ず、固定側鏡
板の前面に渦巻状の固定側ラツプが立設されて成
る固定スクロールと、旋回側鏡板の前面に旋回側
ラツプが立設されてなる旋回スクロールとが両ラ
ツプを互いに噛合して並設されている。更に、前
記旋回側鏡板の背面には駆動軸が連結される一
方、前記旋回側鏡板の背面側に位置するケーシン
グと該鏡板との間には旋回スクロールの自転を阻
止するクランクピンが設けられているスクロール
形流体機械を前提としている。

そして、前記旋回側鏡板の中央部には前面側に
張り出す駆動軸受部が形成されて該旋回側鏡板の
前面は中央前面部と外周前面部とに段差状に形成
され、前記両ラツプの中央部は中央前面部に対応
てラツプ高さが短く形成され、該両ラツプの外周
部は外周前面部に対応してラツプ高さが長く形成
されている。一方、前記駆動軸受部には旋回側鏡
板の背面側に開口する有底の軸孔が軸孔底面を旋
回側鏡板の外周前面部より前方に位置させて形成
され、該軸孔に旋回支持軸受を介して前記駆動軸
が嵌合されると共に、前記旋回側鏡板の外周部に
はピン孔が穿設され、該ピン孔にクランクピン軸
受を介して前記クランクピンが嵌合されている。
加えて、前記駆動軸受部の軸孔は、旋回支持軸受
の軸方向中心位置とクランクピン軸受の軸方向中
心位置とがほぼ一致するようにすると共に、旋回
スクロール重心の軸方向が旋回支持軸受の両端面
間に位置するように形成された構成としている。

（作用） 第１の発明においては、クランクピン軸受の軸
方向中心が旋回支持軸受の両端面間に位置せしめ
てその軸方向の中心に近接するように設けられて
いるので、クランクピン軸受中心と旋回スクロー
ルの中心との支持間距離が加工誤差、熱膨張等に
より変化しても、旋回支持軸受の中心の回りに発
生しようとするモーメントはなくなるか、または
無視しうるほど小さいものであり、同様に、旋回
スクロールの軸方向における遠心力の作用点であ
る重心も旋回支持軸受の中心に近接するように設
定されているので、旋回スクロールに作用する遠
心力により旋回支持軸受の中心の回りに発生しよ
うとするモーメントもなくなるか、または無視し
うるほど小さいものである。

また、第２の発明においては、旋回スクロール
の軸方向における重心と、旋回支持軸受の軸方向
における中心との距離が微小に形成されるので、
旋回支持軸受の軸方向における中心と、クランク
ピン軸受の軸方向における中心との支持間距離
が、熱膨張や遠心力の作用で変化しても、旋回支
持軸受の回りに発生しようとするモーメントはな
くなるか、極めて小さいものであつて、旋回スク
ロールは安定した旋回動作を行うとともに、流体
は各スクロールの中央部に向つて大きな体積変化
率で圧縮作用が行われる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

実施例 １ 本例は第１の発明における実施態様であつて、
第１図は圧縮機もしくは真空ポンプとして適用さ
れるスクロール形流体機械１を示しており、該ス
クロール形流体機械１はケーシング２に対して固
定側鏡板３ａの前面（下面）に渦巻状の固定側ラ
ツプ３ｂに形成されてなる固定スクロール３が固
設される一方、駆動軸４の主軸部４ａが駆動軸軸
受５，５を介して回転自在に支持され、前記固定
側ラツプ３ｂには渦巻状の旋回側ラツプ６ｂが旋
回側鏡板６ａの前面に形成されてなる旋回スクロ
ール６の旋回側ラツプ６ｂが噛合されて両スクロ
ール３，６が並設されている。また、旋回側鏡板
６ａの背面中央部には円筒状の駆動軸受部６ｄが
背面側に突出して形成され、該駆動軸受部６ｄに
は旋回支持軸受７を介して駆動軸４の偏心部４ｂ
が嵌合されている。ケーシング２は旋回側鏡板６
ａに背面側に位置し、該ケーシング２の上面２ａ
には、旋回スクロール６が旋回支持軸受７ととも
に自転するのを阻止するためのクランクピン８の
主軸部８ａが主軸部軸受９を介して旋回可能に埋
設され、旋回スクロール６の旋回側鏡板６ａの周
縁部にはクランク軸受部６ｃが背面側に突出して
形成され、該クランク軸受部６ｃにはクランクピ
ン軸受１０を介してクランクピン８の偏心部８ｂ
が嵌合されて自転動作が阻止されるとともに、固
定スクロール３およびケーシング２に固設された
上側スラスト受け部材１１および下側スラスト受
け部材１２より旋回側鏡板６ａが摺動可能に挟持
されている。更に、前記駆動軸４の主軸部４ａに
は、偏心部４ｂに対して重量バランスをとるため
のバランスウエイト１３が固設されている。

そして、前記クランク軸受部６ｃ及びクランク
ピン軸受１０は、該クランクピン軸受１０の軸方
向の中心Ｐと旋回スクロール６の軸方向における
重心位置（図示省略）とが、旋回支持軸受７の上
面７ａと下面７ｂの間に位置するように設定さ
れ、特に、旋回支持軸受７の軸方向の中心Ｑに出
来る限り一致するように設定されている。尚、前
記駆動軸４の駆動軸軸受５，５と旋回支持軸受７
には、それぞれグリースシール部材（図示省略）
が押え板１４，１５，１６によつて密に固定され
ている。

次に、本実施例の作用について説明する。

クランクピン軸受１０の中心Ｐから、旋回支持
軸受７の中心Ｑに至る支持間距離Ｋは、クランク
ピン８の主軸部８ａと駆動軸４の主軸部４ａとの
軸間距離Ｌに等しく設定されているが、加工誤
差、熱膨張等により変化することがあり、このと
き、旋回スクロール６はクランクピン軸受１０か
ら反力Ｆを受ける。しかし、前記中心Ｐの軸方向
における位置が旋回支持軸受７の中心Ｑに出来る
限り一致させているので、反力Ｆにより旋回支持
軸受７の中心Ｑの回りに発生しようとするモーメ
ントＭはなくなるか、または無視しうるほど小さ
くなる。また、旋回スクロール６には、その旋回
動作による遠心力が作用するが、その軸方向にお
ける作用点（重心）の位置が旋回支持軸受７の中
心Ｑに出来る限り一致させているので、前記遠心
力により旋回支持軸受７の中心Ｑの回りに発生し
ようとするモーメントＮはなくなるか、また無視
しうるほど小さくなる。したがつて、旋回スクロ
ール６はモーメントＭ，Ｎによつて傾斜すること
がなくなるので、固定側ラツプ３ｂと旋回側鏡板
６ａおよび旋回側ラツプ６ｂと固定側鏡板３ａの
各隙間をより小さくできる。

実施例 ２ 本例は第２の発明における実施態様であつて、
第２図は圧縮機もしくは真空ポンプとして適用さ
れるスクロール形流体機械５１を示しており、該
スクロール形流体機械５１はケーシング５２、固
定スクロール５３、駆動軸５４、旋回スクロール
５６およびクランクピン５８を主要部として構成
されている。

固定スクロール５３は、固定側鏡板５３ａと該
固定側鏡板５３ａの前面（下面）から直角方向に
突設された渦巻状の固定側ラツプ５３ｂとからな
り、固定側鏡板５３ａがケーシング５２に固定さ
れると共に、その側部と上部には、それぞれ吸入
口Ｓと吐出口Ｅが穿設されている。

旋回スクロール５６は、旋回側鏡板５６ａと該
旋回側鏡板５６ａの前面から直角方向に突設され
た渦巻状の旋回側ラツプ５６とからなり、該旋回
側ラツプは前記固定側ラツプ５３ｂに対して相対
角度を180°ずらして旋回可能に噛合される。旋回
側鏡板５６ｂの中央部には、駆動軸受部５６ｃが
前面側に張り出して形成され、該駆動軸受部５６
ｃには背面側に開口する軸孔５６ｆが形成されて
いる。そして、前記駆動軸受部５６ｃによつて旋
回側鏡板５６ａの前面は中央前面部と外周前面部
とに段差状に形成される一方、軸孔５６ｆは有底
に形成され、該底面が外周前面部より前方に位置
している。更に、軸孔５６ｆには、駆動軸５４先
端の偏心部５４ｂがころがり軸受等の旋回支持軸
受５７を介して装着されるとともに、駆動軸５４
の主軸部５４ａは、ケーシング５２に固着したこ
ろかり軸受等の駆動軸軸受５５，５５に枢支され
ている。前記駆動軸受部５６ｃは、旋回支持軸受
５７の軸方向の中心Ｑをクランクピン５８の後述
するクランクピン軸受６０の軸方向の中心Ｐに一
致せしめるとともに、旋回スクロール５６の軸方
向の重心Ｇを旋回支持軸受５７の上面５７ａと下
面５７ｂの間に位置するように設定されている。
一方、旋回スクロール５６は、中央前面部と外周
前面部に対応して中央部における旋回側ラツプ５
６ｂの高さH₂が外周部における旋回側ラツプ５
６ｂの高さH₁に比して駆動軸受部５６ｃを張り
出した高さだけ短くなつている。また、固定スク
ロール５３の固定側ラツプ５３ｂも前記旋回側ラ
ツプ５６ｂと同様の高さH₁，H₂を備えることに
よつて高さH₁を有する大圧縮室R₁と高さH₂を有
する小圧縮室R₂とが形成される。大圧縮室R₁と
小圧縮室R₂とが接続するところには、第３図ｂ
に示すように、旋回側鏡板５６ａが吐出口Ｅに向
つて高くなる大円弧状の鏡板段差部５６ｄと、固
定側ラツプ５３ｂが吐出口Ｅに向つて低く（短
く）なる小円弧状のラツプ段差部５３ｄとが形成
されている。

一方、ケーシング５２の上面５２ａには、複数
個（例えば３個）のクランクピン５８の主軸部５
８ａが、駆動軸５４を中心とする円上の等間隔位
置に、ころがり軸受等の主軸部軸受５９を介して
配設され、かつクランクピン５８の偏心部５８ｂ
は、駆動軸５４の偏心部５４ｂと同じ偏心距離に
形成されていて、前記旋回側鏡板５６ａの周縁部
に形成されたピン孔５６ｅで軸受箱５６ｃを中心
とする円上の等間隔位置に、ころがり軸受等のク
ランクピン軸受６０を介して装着されている。す
なわち、クランクピン軸受６０の中心Ｐから旋回
支持軸受５７の中心Ｑまでの支持間距離Ｋは、ク
ランクピン５８の主軸部５８ａから駆動軸５４の
主軸部５４ａまでの軸間距離Ｌと等しく設けられ
ている。さらに、ケーシング５２の上面５２ａと
固定側鏡板５３ａの下面５３ｃとには、無潤滑性
材料等により摺接可能に形成された上側スラスト
受け部材６１および下側スラスト受け部材６２が
固着され、該各スラスト受け部材６１，６２によ
り前記旋回スクロール５６の周縁部５６ｅが摺動
可能に挟持されている。前記各軸受５５，５６，
５７にはグリースシール部材６７，６８，６９が
押え板６４，６５，６６によつて密に固定され、
駆動軸５４の中間部にバランスウエイト６３が取
付けられている。

次に、本実施例の作用について説明する。

スクロール形流体機械１の圧縮動作は第３図ａ
から第３図ｄに至る順序で行われる。すなわち、
第３図ａは流体Ａ，Ｂが吸込口Ｓからそれぞれ外
周部の大圧縮室R₁にとり込まれた状態を示して
いる。ここで、旋回スクロール５６が時計方向に
90°旋回して第２図ｂに至る間に、流体Ａ，Ｂは
圧縮されながら吐出口Ｅに向つて移動する。この
とき、流体Ａは鏡板段差部５６ｄの一端部とラツ
プ段差部５３ｄの一端部とによつてシールされる
ので、吐出口Ｅに側漏出することはない。この状
態から時計方向に90°旋回して第３図ｃに至る間
に、流体Ａ，Ｂはさらに圧縮されながら吐出口Ｅ
に向つて移動する。この段階で、鏡板段差部５６
ｄおよびラツプ段差部５３ｄは互いに密接してい
た各円弧面が離隔して流体Ａ，Ｂが連通するが、
該両流体は連動前における圧力が同じであるか
ら、旋回スクロール５６の旋回動作に支障は起ら
ない。流体Ａ，Ｂを連通させた状態で旋回スクロ
ール５６が時計方向へ90°旋回して第３図ｄに至
る間に、再び鏡板段差部５６ｄの他端部とラツプ
段差部５３ｄの他端部とによつてシールされると
ともに、流体Ａ，Ｂは分離してそれぞれ圧縮され
る。このとき、旋回スクロール５６は後続の流体
をとり込んで旋回側ラツプ５６ｂが固定側ラツプ
５３ｂに密接しようとしている。その後は前記と
同様の動作を繰り返すことにより、圧縮された流
体Ａ，Ｂは順次に合流したのち、吐出口Ｅから連
続して機外に排出される。

上記の旋回動作において、旋回スクロール５６
を枢支する旋回支持軸受５７の軸方向の中心Ｑ
は、クランクピン軸受６０の軸方向の中心Ｐに一
致せしめるとともに、旋回スクロール５６の軸方
向の重心Ｇとの距離が微小であることから前記中
心Ｑのまわりのモーメントは発生することはな
く、従つて、旋回スクロール５６は円滑な旋回動
作が行われる。

（発明の効果） 本発明は、上記のように構成したから、第１の
発明において、クランクピン軸受の軸方向の中心
と旋回スクロールの軸方向における重心位置とが
旋回支持軸受中心に出来る限り一致させているの
で、旋回支持軸受には、正常なラジアル荷重が作
用するので旋回スクロールが傾斜することはな
い。したがつて、固定側ラツプおよび旋回側ラツ
プ間のシール機能を高く維持して流体機械の性能
低下が防止できるだけではなく、各ラツプと各鏡
板との隙間をより小さくできることにより流体機
械の性能が著しく向上する。また、各部軸受や各
スラスト受け部材の片当りが無くなつて、それら
の耐用性や信頼性が高くなるとともに、旋回スク
ロールの旋回動作が傾斜作用を伴うことによつて
生じる振動や騒音の発生を防止することができる
などの優れた効果がある。また、両ラツプが鏡板
の中心部まで形成されているので、各スクロール
の大型化並びに効率の低下を防止することができ
る。

さらに、第２の発明においては、旋回スクロー
ルは重錘等による重量増加のおそれがないので、
回転による遠心力の作用を小さく抑えることが可
能となり、旋回支持軸受等の耐用性を強化するこ
とができる。また、両鏡板と両ラツプとの間に形
成される圧縮室等の作用室が鏡板中心部まで形成
されているので、各スクロールが大型化すること
がなく、しかも、効率の低下を確実に防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様を例示し、第１図は実
施例１におけるスクロール形流体機械の中央縦断
面図、第２図は実施例２におけるスクロール形流
体機械の中央縦断面図、第３図は第２図の−
線における断面を示して旋回スクロールの旋回動
作を説明する図、第４図はスクロール形流体機械
の従来例を示す中央縦断面図、第５図は第４図に
おける旋回スクロールの一部拡大図である。 １，５１……スクロール形流体機械、３，５３
……固定スクロール、３ａ，５３ａ……固定側鏡
板、３ｂ，５３ｂ……固定側ラツプ、４，５４…
…駆動軸、６，５６……旋回スクロール、６ａ，
５６ａ……旋回側鏡板、６ｂ，５６ｂ……旋回側
ラツプ、６ｃ……クランク軸受部、６ｄ，５６ｃ
……駆動軸受部、７，５７……旋回支持軸受、
８，５８……クランクピン、１０，６０……クラ
ンクピン軸受、５６ｃ……ピン孔、Ｑ……旋回支
持軸受の軸方向の中心、Ｐ……クランクピン軸受
の軸方向の中心、Ｇ……旋回スクロールの軸方向
の重心。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固定側鏡板の前面に渦巻状の固定側ラツプが
   立設されて成る固定スクロールと、旋回側鏡板の
   前面に旋回側ラツプが立設されてなる旋回スクロ
   ールとが両ラツプを互いに噛合して並設され、 前記旋回側鏡板の背面には駆動軸が連結される
   一方、 前記旋回側鏡板の背面側に位置するケーシング
   と該鏡板との間には旋回スクロールの自転を阻止
   するクランクピンが設けられているスクロール形
   流体機械において、 前記旋回側鏡板の背面中央部には駆動軸受部が
   背面側に突出形成され、該駆動軸受部に旋回支持
   軸受を介して前記駆動軸が連結される一方、 前記旋回側鏡板の背面周縁部にはクランク軸受
   部が背面側に突出形成され、該クランク軸受部に
   クランクピン軸受を介して前記クランクピンが連
   結され、 前記クランク軸受部は旋回スクロール重心の軸
   方向位置が前記旋回支持軸受の両端面間に位置す
   るように形成されると共に、 前記クランクピン軸受は軸方向の中心位置が前
   記旋回支持軸受の両端面間に位置するように形成
   されていることを特徴とするスクロール形流体機
   械。 ２ 固定側鏡板の前面に渦巻状の固定側ラツプが
   立設されて成る固定スクロールと、旋回側鏡板の
   前面に旋回側ラツプが立設されてなる旋回スクロ
   ールとが両ラツプを互いに噛合して並設され、 前記旋回側鏡板の背面には駆動軸が連結される
   一方、 前記旋回側鏡板の背面側に位置するケーシング
   と該鏡板との間には旋回スクロールの自転を阻止
   するクランクピンが設けられているスクロール形
   流体機械において、 前記旋回側鏡板の中央部には前面側に張り出す
   駆動軸受部が形成されて該旋回側鏡板の前面は中
   央前面部と外周前面部とに段差状に形成され、前
   記両ラツプの中央部は中央前面部に対応してラツ
   プ高さが短く形成され、該両ラツプの外周部は外
   周前面部に対応してラツプ高さが長く形成される
   一方、 前記駆動軸受部には旋回側鏡板の背面側に開口
   する有底の軸孔が軸孔底面を旋回側鏡板の外周前
   面部より前方に位置させて形成され、該軸孔に旋
   回支持軸受を介して前記駆動軸が嵌合され、 前記旋回側鏡板の外周部にはピン孔が穿設さ
   れ、該ピン孔にクランクピン軸受を介して前記ク
   ランクピンが嵌合され、 前記駆動軸受部の軸孔は、旋回支持軸受の軸方
   向中心位置とクランクピン軸受の軸方向中心位置
   とがほぼ一致するようにすると共に、旋回スクロ
   ール重心の軸方向位置が旋回支持軸受の両端面間
   に位置するように形成されていることを特徴とす
   るスクロール形流体機械。