JP2006249932A - スクロール流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 この発明は、内部圧力による端板の強度を容易に上昇させることができ、且つ吐出容量の確保及び構造の簡略化を達成することのできるスクロール流体機械を提供する。
【解決手段】 この発明に係るスクロール流体機械は、渦巻き状に形成された固定スクロールと、該固定スクロールを挟持固定するケーシングと、渦巻き状に形成され、前記固定スクロール及び前記ケーシングによって画成された渦巻き状の空間に旋回自在に配され、前記固定スクロール及び前記ケーシングと共に圧縮空間を画成する旋回スクロールと、前記ケーシングの一方を貫通する回転軸と、該回転軸から偏心して突出し、前記旋回スクロールに形成された装着孔に回転自在に挿着され前記旋回スクロールを旋回させる旋回軸と、前記旋回スクロールの自転運動を防止する自転防止機構と、前記ケーシングに開口し、圧縮開始位置にある圧縮空間と連通する吸入口と、前記ケーシングに開口し、圧縮終了位置にある圧縮空間と連通する吐出口とを具備する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、圧縮機、膨張機、真空ポンプ、流体モータ等に用いられるスクロール流体機械に関する。

特許文献１は、固定渦巻きがその側面部においてケーシングに取付け固定されると共に、この固定渦巻きと組み合わされた旋回渦巻きがその両端部においてケーシングに非回転旋回運動可能に支持される渦巻き流体機械を開示する。

特許文献２は、主軸の偏心部へ枢支した旋回スクロールが、旋回端板及びこの旋回端板から軸方向両側に延出する一対の旋回ラップを有し、またこの一対の旋回ラップに噛合するようにケーシング側から前記旋回端板側に突出する一対の固定ラップを具備するいわゆるダブルラップタイプのスクロール流体機械を開示する。

特許文献３は、主軸と、該主軸の回転によって円軌道運動を行う第１の渦巻き体と、該第１の渦巻き体と噛み合う固定の第２の渦巻き体とを有し、前記第１の渦巻き体と前記第２の渦巻き体とで形成される密閉空間を中心方向に移動して流体を吐出する渦巻き体流体装置において、前記主軸が前記ケーシングを貫通して配されると共に、前記第２の渦巻き体がケーシングと一体に形成され、前記主軸が挿入される挿入孔部が形成された第１の渦巻き体が前記第２の渦巻き体に噛み合わされ、前記ケーシングの開口した両端を第２の渦巻き体が噛合されるスリットを有するボトムプレートによって閉塞し、前記ケーシングの両端が板体によって閉塞されることを開示する。
特開平８−７４７６１号公報 特開２００２−１８０９７７号公報 特開平２−３３４８２号公報

上述した特許文献１では、クランク軸で片側より旋回スクロールを旋回させるときにクランク軸と旋回スクロールが固定されていないため、ラップを高くすると、左右のクランク軸間で捻れが大きくなりラップ接触の不具合が発生するという問題がある。また、旋回渦巻きを両端板にて固定するため、両端板を旋回運動させるためには、両側にクランク機構を設ける必要が生じ、コストアップ、動力アップの要因となる。

特許文献２に開示されるようないわゆるダブルラップタイプのスクロール流体機械においては、旋回スクロールの旋回端板で仕切られた左右のガスポケットに圧力差が生じることから、旋回スクロールが片側に押しつけられ、ラップ接触やチップシールの異常摩耗が発生するという問題点が発生する。また、内部圧力は固定側両端板に作用するため、低圧であっても面積が広いと大きな荷重となるため、固定側両端板の強度を向上させる必要があること、前記旋回端板の容積部分がガス排除容積に含まれないこと、旋回端板の重量が大きいため遠心力が大きくなり、回転速度をあげることができないこと、旋回端板の熱容量が大きいため冷却が難しいことなどの問題点があった。

特許文献３に開示される渦巻き体流体装置では、固定される第２の渦巻き体が、両端が開口されたケーシングに一体に形成されていることから、ケーシング端面と第２の渦巻き体の端面が面一となり、第２の渦巻き体を固定するためには、第２の渦巻き体の軸方向端部が嵌め込まれるスリットを有するボトムプレートを設ける必要がある。また該スリットに第２の渦巻き体の軸方向端部を挿入保持した構造のため、板体と渦巻き体が固着されておらず、内部圧力による固定側両端板に作用する荷重を第２の渦巻き体で支持できず、固定側両端板の厚さを厚くするなどの対策が必要となる。また、第２の渦巻き体の端面をケーシング端面よりも延出させるように製造する場合、加工精度が要求されるために加工が難しいという問題点が生じる。

さらに、特許文献３に開示される渦巻き体流体装置では、主軸がケーシングを貫通し、両側の板体によって回転自在に支持される構造であるために、圧縮空間の最終段階に開口する吐出口を第１の渦巻き体の中央部分の周辺に形成するしかないため、圧縮レベルを向上させることができないという不具合もある。

さらに、この特許文献３に開示される渦巻き体流体装置の構造では、第１の渦巻き体の内周側端部及び外周側端部に、第１の渦巻き体を旋回運動させるための軸が配され、それぞれの軸が同期して回転するように両軸間にギア機構を設ける必要があり、渦巻き体流体装置の容量を増大させるには、軸方向に拡大するしかなく、軸方向に拡大した場合にはラップの強度に問題が生じるという問題点がある。

このため、この発明は、上記問題点、特に内部圧力による固定側両端板の強度を容易に上昇させることができ、且つ吐出容量の確保及び構造の簡略化を達成することのできるスクロール流体機械を提供することにある。

したがって、この発明に係るスクロール流体機械は、渦巻き状に形成された固定スクロールと、該固定スクロールの軸方向両端部が固着され、内部に渦巻き状の空間を画成するケーシングと、渦巻き状に形成され、前記渦巻き状の空間に旋回自在に配され、前記固定スクロール及び前記ケーシングと共に圧縮空間を画成する旋回スクロールと、前記ケーシングの一方を貫通する回転軸と、該回転軸から偏心して突出し、前記旋回スクロールに形成された装着孔に回転自在に挿着され前記旋回スクロールを旋回させる旋回軸と、前記旋回スクロールの自転運動を防止する自転防止機構と、前記ケーシングに開口し、圧縮開始位置にある圧縮空間と連通する吸入口と、前記ケーシングに開口し、圧縮終了位置にある圧縮空間と連通する吐出口とを具備することにある。

以上の構成により、固定スクロールはケーシングによって固着されるので、内圧に対して簡易な構造で強度を向上させることができると共に、片側で回転自在に保持された回転軸によって、旋回スクロールが固定スクロールに対して旋回運動を行うことができるので、圧縮空間の最終段階において吐出口と連通させることができる。さらに、旋回スクロールが端板を有しないので、軸方向の力（アキシャルホース）が、旋回スクロール自体にかかることがないため、旋回スクロールが片側に押し付けられることもなく安定した運動になり、旋回スクロール自体の重量も軽減できるので、旋回スクロールを高速で旋回運動させることが可能となるものである。

また、固定スクロールの軸方向両端部がケーシングに固着されることから、ケーシング自体の厚さを軽減することができるため、全体的に軽量化を図れるものである。

また、前記自転防止機構は、前記旋回スクロールの外周縁部と前記ケーシングの間に設けられる少なくとも一つのクランクピンであることが望ましい。さらに、前記自転防止機構は、オルダムリングであっても良く、ピンとピンとをそれぞれの外周側面で当接摺動させる機構であっても良い。

したがって、この発明によれば、固定スクロールの両端をケーシングに固着し、端板を有しない旋回スクロールがケーシングと固定スクロールによって画成された空間に噛合して旋回運動をするため、左右の圧力差によって発生する不具合を解消できる。

また、端板を設けないことから、端板の容積部分を圧縮空間に含むことができるので排気容量を増加することができること、さらに重量を軽くできることから遠心力を抑えることができるので回転速度を増加させ吐出容量を増加させることができること、熱容量の大きい端板を削除したため冷却が易しくなることなどの効果を得ることができる。また、この結果として、コストの低減、軽量化、熱放散効率の向上等の効果を得ることができる。

さらに、本願発明のスクロール流体機械によれば、ケーシングが固定スクロールに固着されているため、径を大きくすることによる軸方向荷重の増加にも容易に対応できるため、径方向に拡大することが容易であるため、吐出容量を簡易な構造で増大させることができるものである。

以下、この発明の実施例について図面により説明する。

図１乃至図３に示すように、本願発明の実施例に係るスクロール流体機械１は、所定の幅を有して渦巻き状の形成された固定スクロール２と、この固定スクロール２の軸方向両端部が固着され、内部に渦巻き状の空間を画成するケーシング３と、前記固定スクロール２及び前記ケーシング３とによって渦巻き状に画成された内部空間３０内に旋回自在の収納された旋回スクロール４と、この旋回スクロール４の自転を防止する少なくとも一つの自転防止機構５と、前記旋回スクロール４を旋回運動させる偏心軸６０が偏心して突出する駆動軸６とによって少なくとも構成される。

前記固定スクロール２は、前記ケーシング３を構成する一対のケーシング部３Ａ，３Ｂのそれぞれの内側側面３１，３２に渦巻き状に形成された渦巻き溝３３，３４に、その両端部が嵌め込まれて、前記一対のケーシング部３Ａ，３Ｂにネジ、接着剤、溶接などによって固着される。これと同時に、旋回スクロール４のラップ部４０が圧縮空間１０を形成するように前記固定スクロール２に装着される。

前記旋回スクロール４は、ラップ部４０の外周縁部４１に前記自転防止機構５の一部を構成する少なくとも一つの延出部４２を有し、またラップ部４０の内周端部には旋回スクロール４を旋回させるために前記偏心軸６０が回転自在に装着される装着孔４４が形成された膨出部４３を有する。尚、前記装着孔４４には、ベアリング４５が設けられる。

前記自転防止機構５は、クランクピン５１と、このクランクピン５１の一方のロッド５２が回転自在に装着される前記旋回スクロールの延出部４２に形成されたスクロール側装着孔４６と、前記クランクピン５１の他方のロッド５３が回転自在に装着される前記一方のケーシング部３Ａに形成されたケース側装着孔３５とによって構成される。尚、前記クランクピン５１の一方のロッド５２と他方のロッド５３とは、前記旋回スクロール４の旋回範囲を規定する間隔で配される。また、それぞれの装着孔３５，４６にはベアリングが配されることが望ましい。

また、前記他方のケーシング部３Ｂには、前記圧縮空間１０の最外周側に位置する吸入空間１０Ａと連通する吸入口３６が形成され、また前記圧縮空間１０の最内周側に位置する吐出空間１０Ｂと連通する吐出口３７が形成される。尚、吐出口３７は、前記偏心軸６０が回転自在に噛合する旋回スクロール４の膨出部４３と対峙する位置に形成される。これによって前記吐出口３７は、最もその容積を減少させた吐出空間１０Ｂと連通することが可能となる。

以上の構成により、前記駆動軸６が回転すると、前記偏心軸６０が駆動軸６に対して旋回運動し、この偏心軸６０が装着される旋回スクロール４が前記自転防止機構５によって自転が防止されて旋回運動を行う。この旋回運動に伴って圧縮空間１０が吸入空間１０Ａから吐出空間１０Ｂに向けてその容量を減少させながら移行し、吸入口３６から所定の流体（気体、液体）を吸入し、吐出口３７から吐出するものである。

本願発明の実施例に係るスクロール流体機械の平面断面図である。 本願発明の実施例に係るスクロール流体機械の側面断面図である。 本願発明の実施例に係るスクロール流体機械の分解構成図である。

符号の説明

１ スクロール流体機械
２ 固定スクロール
３ ケーシング
３Ａ，３Ｂ ケーシング部
４ 旋回スクロール
５ 自転防止機構
６ 駆動軸
１０ 圧縮空間
３０ 内部空間
３６ 吸入口
３７ 吐出口
６０ 偏心軸

Claims (3)

1. 渦巻き状に形成された固定スクロールと、
   該固定スクロールの軸方向両端部が固着され、内部に渦巻き状の空間を画成するケーシングと、
   渦巻き状に形成され、前記渦巻き状の空間に旋回自在に配され、前記固定スクロール及び前記ケーシングと共に圧縮空間を画成する旋回スクロールと、
   前記ケーシングの一方を貫通する回転軸と、
   該回転軸から偏心して突出し、前記旋回スクロールに形成された装着孔に回転自在に挿着され前記旋回スクロールを旋回させる旋回軸と、
   前記旋回スクロールの自転運動を防止する自転防止機構と、
   前記ケーシングに開口し、圧縮開始位置にある圧縮空間と連通する吸入口と、
   前記ケーシングに開口し、圧縮終了位置にある圧縮空間と連通する吐出口とを具備することを特徴とするスクロール流体機械。
2. 前記固定スクロールの軸方向両端部は、前記ケーシングに形成された渦巻き溝に噛合し、固着手段によって前記ケーシングに固着される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. 前記自転防止機構は、前記旋回スクロールの外周縁部と前記ケーシングの間に設けられる少なくとも一つのクランクピンであることを特徴とする請求項１記載のスクロール流体機械。
   

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