JPH074368A - スクロール式流体機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 旋回スクロールが旋回するときに補助クラン
クや転がり軸受等が偏摩耗するのを防止し、振動や騒音
を低減する。 【構成】 補助クランク２２の偏心クランク軸部２４に
は、偏心クランク軸部２４の軸中心Ｏ′−Ｏ′よりも主
クランク軸部２３の回転中心Ｏ−Ｏから離間した位置に
中心を有するバランス調整穴２６を軸方向に形成する。
これにより、補助クランク２２が回転するときの重心を
回転中心Ｏ−Ｏに近づけ、補助クランク２２に作用する
遠心力とモーメントを可及的に小さくでき、運転時の振
動を低減し、補助クランク２２の各軸部２３，２４およ
び玉軸受１５，１６の偏摩耗を防止して静粛性と信頼性
を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば空気圧縮機、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、旋回スクロールの自転を防止する補助クラン
ク機構が設けられたスクロール式流体機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術によるスクロール式流体機械と
して図４および図５に無給油式のスクロール式空気圧縮
機を示す。

【０００３】図において、１は段付筒状のケーシングを
示し、該ケーシング１は大径筒部１Ａと、該大径筒部１
Ａの一端側に一体形成されたフランジ部１Ｂと、大径筒
部１Ａから軸方向他端側に向けて突出形成された軸受部
１Ｃとから大略構成され、該大径筒部１Ａの内周側に
は、径方向内向きに突出形成された３個の軸受収容部１
Ｄ（１個のみ図示）と、後述する旋回スクロール７の背
面と摺接してスラスト方向の荷重を受承するスラスト受
部１Ｅとが形成されている。

【０００４】２はケーシング１のフランジ部１Ｂに図示
しないボルト等を介して固着された固定スクロールを示
し、該固定スクロール２は、中心が後述する駆動軸３の
軸線と一致するように、中央部に配設された鏡板２Ａ
と、該鏡板２Ａの中心側が巻き始め端となり、外周側が
巻き終り端となって立設されたうず巻き状のラップ部２
Ｂとから大略構成され、該ラップ部２Ｂの径方向外側に
は後述する旋回スクロール７の鏡板７Ａと摺接してスラ
スト方向の荷重を受承するスラスト受部２Ｃが形成され
ている。

【０００５】３はケーシング１の軸受部１Ｃに軸受４，
５を介して回転可能に軸支された駆動軸を示し、該駆動
軸３の先端側はケーシング１の大径筒部１Ａ内へと伸長
してクランク３Ａとなり、該クランク３Ａの軸線は駆動
軸３の軸線に対して所定寸法ｄだけ偏心している。ま
た、ケーシング１の軸受部１Ｃから外部に突出する該駆
動軸３の基端側にはプーリ６が設けられ、駆動軸３は該
プーリ６にベルトを介して電動モータ（いずれも図示せ
ず）によって回転駆動されるようになっている。

【０００６】７はケーシング１内に位置して駆動軸３の
クランク３Ａに旋回可能に取付けられた旋回スクロール
を示し、該旋回スクロール７は、円盤状に形成された鏡
板７Ａと、該鏡板７Ａに中心側が巻始め端となり、外周
側が巻終り端となって立設されたうず巻き状のラップ部
７Ｂと、鏡板７Ａの背面側中央に設けられたボス部７Ｃ
とから構成され、該ボス部７Ｃ内には駆動軸３のクラン
ク３Ａが旋回軸受８を介して取付けられている。

【０００７】ここで、該旋回スクロール７のラップ部７
Ｂは、固定スクロール２のラップ部２Ｂと所定角度だけ
ずらして重なり合うように配設され、旋回スクロール７
が旋回する間に、ラップ部７Ｂとの間で連続的に縮小す
る複数の圧縮室９，９，…を形成する。また、鏡板７Ａ
の背面外周側には、後述する玉軸受１６を収容する３個
の軸受収容穴７Ｄ（１個のみ図示）が有底穴として形成
されている。

【０００８】１０はケーシング１の軸受収容部１Ｄと旋
回スクロール７の鏡板７Ａとの間に位置し、周方向に離
間して例えば３個設けられた補助クランク機構（１個の
み図示）を示し、該補助クランク機構１０は補助クラン
ク１１と後述する玉軸受１５，１６とから構成されてい
る。

【０００９】ここで、補助クランク１１は図５に示す如
く、一側に設けられた大径の主クランク軸部１２と、該
主クランク軸部１２の他側に突出して設けられた小径の
偏心クランク軸部１３と、該各軸部１２，１３間に位置
して両者を接続するアーム部１４とから構成され、主ク
ランク軸部１２が自転するときの回転中心Ｏ−Ｏと偏心
クランク軸部１３の軸中心Ｏ′−Ｏ′とは前記駆動軸３
とクランク３Ａの偏心距離と同一距離ｄだけ偏心してい
る。

【００１０】１５は前記ケーシング１の軸受収容部１Ｄ
内に設けられた第１の転がり軸受としての玉軸受、１６
は前記旋回スクロール７の軸受収容穴７Ｄ内に設けられ
た第２の転がり軸受としての玉軸受を示し、該玉軸受１
５は補助クランク１１の主クランク軸部１２が軸受収容
部１Ｄ内で自転するように、ケーシング１の軸受収容部
１Ｄ内で主クランク軸部１２を回転可能に支持し、玉軸
受１６は旋回スクロール７の旋回時に偏心クランク軸部
１３が主クランク軸部１２の回りを距離ｄなる旋回半径
をもって公転するように、旋回スクロール７の軸受収容
穴７Ｄ内で偏心クランク軸部１３を軸支している。

【００１１】１７は固定スクロール２の外周側に穿設さ
れた吸込口、１８は固定スクロール２の鏡板２Ａに穿設
された吐出口をそれぞれ示し、該吸込口１７は最外周側
（最低圧側）の圧縮室９と連通し、吐出口１８は最中央
側（最高圧側）の圧縮室９と連通している。１９は駆動
軸３に固着されたカウンタウェイトを示し、該カウンタ
ウェイト１９は駆動軸３の回転バランスをとるものであ
る。

【００１２】従来技術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、駆動軸３を電動モータ
によって回転駆動すると、この回転はクランク３Ａから
旋回軸受８を介して旋回スクロール７に伝えられる。そ
して、該旋回スクロール７は補助クランク機構１０によ
って自転運動を防止され、駆動軸３の軸線を中心とし距
離ｄなる旋回半径をもって旋回運動する。そして、この
旋回運動によって各ラップ部２Ｂ，７Ｂとの間に画成さ
れる圧縮室９，９，…は連続的に縮小し、吸込口１７か
ら吸込んだ空気を該各圧縮室９で順次圧縮しつつ、この
圧縮空気を吐出口１８から外部の空気タンク等に吐出し
て圧縮作用を行う。

【００１３】

【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空気圧縮機では、旋回スクロ
ール７の旋回時に、各補助クランク１１の偏心クランク
軸部１３が主クランク軸部１２の回りを公転することに
より旋回スクロール７が自転するのを防止している。

【００１４】しかし、各補助クランク１１は偏心クラン
ク軸部１３が主クランク軸部１２から距離ｄだけ偏心し
ているため、各補助クランク１１の回転中には該各補助
クランク１１の重心が主クランク軸部１２の回転中心Ｏ
−Ｏよりも外側に移動し、該各補助クランク１１に作用
する遠心力やそのモーメントによってケーシング１や旋
回スクロール７等を振動させることがあり、特に、駆動
軸３の起動時や高速回転時等には補助クランク１１の回
転バランスが悪くなり、起動不良または振動や騒音等が
発生し易いという問題がある。

【００１５】また、補助クランク１１の回転バランスが
悪くなると、主クランク軸部１２および偏心クランク軸
部１３がみそ擦り運動のように振動して旋回スクロール
７に不安定な挙動を生じさせ、補助クランク機構１０や
スラスト受部１Ｅ等に偏摩耗を生じさせるという問題が
ある。

【００１６】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、本発明は旋回スクロールが旋回するとき
に補助クランクや転がり軸受が偏摩耗するのを防止で
き、振動や騒音を効果的に低減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を目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、ケーシングと、該ケーシングの一側に固着
された固定スクロールと、前記ケーシングの他側に回転
自在に支持され、先端部がクランクとなった駆動軸と、
該駆動軸のクランクに回転自在に支持され、前記固定ス
クロールと重なりあって旋回する間に圧縮室を形成する
旋回スクロールと、該旋回スクロールの自転運動を防止
するように設けられた複数個の補助クランク機構とから
なるスクロール式流体機械において、前記補助クランク
機構は、前記駆動軸のクランクと同一偏心距離をもった
主クランク軸部と偏心クランク軸部とからなる補助クラ
ンクを備え、該補助クランクの偏心クランク軸部にはバ
ランス調整穴を形成したことを特徴としている。

【００１８】

【作用】上記構成により、補助クランクの重心位置を主
クランク軸部の回転中心側に移動させることができ、補
助クランクが回転するときに該補助クランクに作用する
遠心力およびモーメントを小さくすることができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例について図１ないし図
３に基づいて詳述する。なお、実施例では前述した従来
技術と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省
略する。

【００２０】まず、図１は本発明の第１の実施例を示し
ている。

【００２１】図中、２１は本実施例による補助クランク
機構を示し、該補助クランク機構２１は前記従来技術で
述べた補助クランク機構１０とほぼ同様に、玉軸受１
５，１６および補助クランク２２とから構成されてい
る。

【００２２】ここで、補助クランク２２は従来技術によ
る補助クランク１１とほぼ同様に、主クランク軸部２
３、偏心クランク軸部２４、アーム部２５とから構成さ
れているものの、該補助クランク２２の偏心クランク軸
部２４には、該偏心クランク軸部２４の軸中心Ｏ′−
Ｏ′よりも主クランク軸部２３の回転中心Ｏ−Ｏから離
間した位置に中心を有するバランス調整穴２６が軸方向
に形成されている。このため、該補助クランク２２の重
心を回転中心Ｏ−Ｏに近づけることができ、補助クラン
ク２２の回転時に発生する遠心力とモーメントを可及的
に小さくすることができる。

【００２３】従って、本実施例によれば、スクロール式
空気圧縮機の運転時の振動を低減でき、補助クランク２
２の各軸部２３，２４や玉軸受１５，１６、スラスト受
部１Ｅ等の偏摩耗を防止できる。また、駆動軸３の起動
時や高速回転時等に補助クランク２２の回転バランスが
悪くなるのを防止でき、スクロール式空気圧縮機の静粛
性と信頼性を向上させることができる。

【００２４】次に、図２は本発明の第２の実施例を示
し、本実施例の特徴は、補助クランクの主クランク軸部
に、偏心クランク軸部のバランス調整穴に連通する放熱
穴を設けたことにある。

【００２５】図中、３１は本実施例による補助クランク
機構を示し、該補助クランク機構３１は玉軸受１５，１
６および補助クランク３２とから構成されている。

【００２６】ここで、補助クランク３２は前記第１の実
施例で述べた補助クランク２２とほぼ同様に、主クラン
ク軸部３３、偏心クランク軸部３４およびアーム部３５
とから構成され、偏心クランク軸部３４には前記第１の
実施例で述べたバランス調整穴２６と同様にしてバラン
ス調整穴３６が形成されている。

【００２７】３７は中心を主クランク軸部３３の回転中
心Ｏ−Ｏから偏心して主クランク軸部３３に軸方向に形
成された放熱穴を示し、該放熱穴３７は前記バランス調
整穴３６とアーム部３５内で互いの先端部分を介して連
通し、ケーシング１の軸受収容部１Ｄには、主クランク
軸部３３の放熱穴３７に連通する開口部３８が形成され
ている。

【００２８】以上の如く構成される本実施例によって
も、前記第１の実施例とほぼ同様の作用効果が得られる
ものの、特に本実施例では、主クランク軸部３３に放熱
穴３７を形成し、該放熱穴３７を偏心クランク軸部３４
のバランス調整穴３６に連通させると共に、該放熱穴３
７をケーシング１内に連通させる開口部３８をケーシン
グ１の軸受収容部１Ｄに形成したから、補助クランク３
２の各軸部３３，３４および玉軸受１５，１６を開口部
３８，放熱穴３７を介してケーシング１内の空気で冷却
することができ、各玉軸受１５，１６および各軸部３
３，３４の過熱や油膜切れ等を防いで偏摩耗等を防止す
ることができる。

【００２９】また、放熱穴３７によって補助クランク３
２全体の重量を軽減でき、該補助クランク３２の回転時
のバランスを向上させることができる。

【００３０】次に、図３は本発明の第３の実施例を示
し、本実施例の特徴は、補助クランク機構を固定スクロ
ールと旋回スクロールとの間に設けたことにある。

【００３１】図中、４１はケーシングを示し、該ケーシ
ング４１は従来技術のケーシング１とほぼ同様に、一端
側にフランジ部４１Ａが形成され、該フランジ部４１Ａ
の径方向内側には環状のスラスト受部４１Ｂが形成され
ている。

【００３２】４２は固定スクロールを示し、該固定スク
ロール４２は従来技術の固定スクロール２とほぼ同様に
鏡板４２Ａとラップ部４２Ｂとを有しているものの、該
固定スクロール４２にはラップ部４２Ｂの径方向外側
で、周方向に離間して、例えば３個（１個のみ図示）の
軸受収容穴４２Ｃが形成されている。

【００３３】４３は旋回スクロールを示し、該旋回スク
ロール４３は従来技術の旋回スクロール７とほぼ同様に
鏡板４３Ａと該鏡板４３Ａに立設されたラップ部４３Ｂ
とから構成され、図示しない駆動軸のクランクを介して
駆動されたときに旋回して各ラップ部４２Ｂ，４３Ｂ間
に複数の圧縮室４４，４４，…を画成するものの、該旋
回スクロール４３の鏡板４３Ａの表側面には、ラップ部
４２Ｂの径方向外側で、前記固定スクロール４２の軸受
収容穴４２Ｃと対応する位置に軸受収容穴４３Ｃが形成
されている。

【００３４】４５は補助クランク機構を示し、該補助ク
ランク機構２１は前記第１の実施例で述べた補助クラン
ク機構２１とほぼ同様に、前記固定スクロール４２の軸
受収容穴４２Ｃおよび旋回スクロール４３の軸受収容穴
４３Ｃに収容された各玉軸受４６，４７および補助クラ
ンク４８とから構成されている。

【００３５】ここで、該補助クランク４８は第１の実施
例による補助クランク２２とほぼ同様に、主クランク軸
部４９、偏心クランク軸部５０、アーム部５１とから構
成され、偏心クランク軸部５０には前記バランス調整穴
２６と同様にしてバランス調整穴５２が形成されてい
る。

【００３６】以上の如く構成される本実施例によって
も、前記第１の実施例とほぼ同様の作用効果を奏するこ
とができる。

【００３７】なお、前記第３の実施例では、補助クラン
ク４８の主クランク軸部４９を中実に形成する場合を図
示して説明したが、例えば図３中に２点鎖線で示す如
く、主クランク軸部４９に放熱穴５３を形成してもよ
く、この場合、補助クランク４８全体の重量を軽減で
き、該補助クランク４８の回転時のバランスを向上でき
る。

【００３８】また、前記各実施例では、補助クランク機
構２１（３１，４５）を構成する転がり軸受として玉軸
受１５，１６（４６，４７）を用いる場合を例に挙げて
説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば
ローラ軸受等、他の転がり軸受を用いてもよい。

【００３９】また、前記各実施例では、補助クランク２
２（３２，４８）を、主クランク軸部２３（３３，４
９）と偏心クランク軸部２４（３４，５０）とアーム部
２５（３５，５１）とから構成するものとして説明した
が、本発明はこれに限るものではなく、アーム部を省略
し、主クランク軸部の先端側端面に偏心クランク軸部を
一体形成するようにしてもよい。

【００４０】さらに、前記各実施例では、スクロール式
流体機械としてスクロール式空気圧縮機の場合を例に挙
げて説明したが、例えばスクロール式真空ポンプ等に用
いてもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明では、補助ク
ランク機構の補助クランクを、主クランク軸部と、駆動
軸のクランクと同一距離だけ偏心する偏心クランク軸部
とから構成し、該偏心クランク軸部にはバランス調整穴
を形成する構成としたから、補助クランクの重心位置を
主クランク軸部の回転中心に近づけることができ、補助
クランクが回転するときに該補助クランクに作用する遠
心力とそのモーメントを小さくできる。従って、旋回ス
クロールが旋回するときに補助クランクの各軸部や転が
り軸受が偏摩耗するのを防止でき、運転時の振動を低減
させ、静粛性と信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例によるスクロール式空気
圧縮機の補助クランク機構を拡大して示す縦断面図であ
る。

【図２】本発明の第２の実施例を示す図１と同様の縦断
面図である。

【図３】本発明の第３の実施例を示す図１と同様の縦断
面図である。

【図４】従来技術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５】図４中の補助クランク機構を拡大して示す拡大
断面図である。

【符号の説明】 １，４１ ケーシング ２，４２ 固定スクロール ３ 駆動軸 ３Ａ クランク ７，４３ 旋回スクロール ９，４４ 圧縮室 １５，１６，４６，４７ 玉軸受（転がり軸受） ２１，３１，４５ 補助クランク機構 ２２，３２，４８ 補助クランク ２３，３３，４９ 主クランク軸部 ２４，３４，５０ 偏心クランク軸部 ２６，３６，５２ バランス調整穴

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシングと、該ケーシングの一側に固
   着された固定スクロールと、前記ケーシングの他側に回
   転自在に支持され、先端部がクランクとなった駆動軸
   と、該駆動軸のクランクに回転自在に支持され、前記固
   定スクロールと重なりあって旋回する間に圧縮室を形成
   する旋回スクロールと、該旋回スクロールの自転運動を
   防止するように設けられた複数個の補助クランク機構と
   からなるスクロール式流体機械において、前記補助クラ
   ンク機構は、前記駆動軸のクランクと同一偏心距離をも
   った主クランク軸部と偏心クランク軸部とからなる補助
   クランクを備え、該補助クランクの偏心クランク軸部に
   はバランス調整穴を形成したことを特徴とするスクロー
   ル式流体機械。