Scroll fluid machine

本発明は、スクロール圧縮機、スクロール真空ポンプ、スクロール膨張機、スクロール送風機等のスクロール流体機械に関する。

上記のようなスクロール流体機械は、通常、駆動軸の偏心部に、軸受を介して枢支した旋回端板上に旋回ラップを立設してなる旋回スクロールにおける旋回ラップと、固定端板上に固定ラップを立設してなる固定スクロールにおける固定ラップとを噛み合わせることにより、旋回ラップと固定ラップの間に密閉室を形成し、かつ旋回スクロールの自転運動を防止するための自転防止機構を配設して構成されている。

しかして、駆動軸の偏心部と自転防止機構をもって、旋回スクロールを偏心的に旋回させ、その旋回方向に応じて、前記密閉室の容積を、求心方向に漸次減少させるか、逆に遠心方向に漸次増大させることにより、外周部から吸引した流体を、圧縮させつつ中心部へ導くか、あるいは中心部から吸引した流体を、減圧して、外周部から吐出させるようになっている。

図５を参照して、公知のスクロール圧縮機の代表的なものの構成について説明する。 しかし、本発明は、スクロール膨張機その他のスクロール流体機械に均しく適用しうるものである。

図５に示すスクロール圧縮機自体の基本的な構造は、公知であるので、簡単に説明すれば足りると思う。 以下図５における左方を前、右方を後として説明する。

前部、すなわち図５の左端部に位置する固定スクロール(１)は、外周部適所に吸入口(２)を有し、かつ中心部に吐出口(３)を有する円形の固定端板(４)の後面に、渦巻状の固定ラップ(５)を立設し、同じく前面に、水平方向を向く緩い波状の等高の冷却フィン(６)を、ほぼ等間隔をもって立設して形成されている。

固定スクロール(１)の後側に対向して配置されている旋回スクロール(７)は、円形の旋回端板(８)の前面、すなわち固定スクロール(１)と対向する面に、渦巻状の旋回ラップ(９)を立設し、かつ同じく後面に、水平方向を向く多数の波状の等高の冷却フィン(10)を、ほぼ等間隔をもって立設して形成されている。

旋回スクロール(７)の後面には、ベアリングプレート(11)が重合固着されている。 ベアリングプレート(11)の後面の中心部には、駆動軸(12)と一体をなす偏心軸部(13)をローラーベアリング(14)を介して枢支する筒状ボス(15)が突設され、同じく外周部の３か所には、公知のピンクランク型式の自転防止機構(16)を組み込んで、旋回スクロール(７)が、それが収容されているハウジング(17)内で、駆動軸(12)まわりに、偏心的に旋回しうるようにしてある。

詳言すると、自転防止機構(16)は、ボールベアリング(18)を介して、ハウジング(17)に枢支した主軸(19)と一体をなす偏心軸(20)を、旋回スクロール(７)の後面に重合固着されているベアリングプレート(11)の後面外周部の３か所に形成された偏心ボス(21)に嵌合したボールベアリング(22)をもって枢支して構成されている。

固定スクロール(１)の前面には、カバープレート(23)が当接され、適宜の締付けねじ(24)で、締付け固定されている。

旋回スクロール(７)と、その後面に重合されているベアリングプレート(11)とは、締付けねじ(25)で締付けて一体化されている。

固定スクロール(１)の後面板(26)は、ハウジング(17)の前面に重合され、両者は、ボルト(27)とナット(28)により締着されている。

前記固定ラップ(５)および旋回ラップ(９)の先端面には、それぞれ嵌溝(5a)(9a)が形成され、各嵌溝(5a)(9a)内には、それぞれ、対向する旋回スクロール(７)の旋回端板(８)、および固定スクロール(１)の固定端板(４)に摺接するシール部材(Ｓ)が嵌設されている。
旋回ラップ(９)の構成も同様である。

上記説明したようなスクロール流体機械においては、使用が長期に及ぶと、固定ラップ(５)または旋回ラップ(９)の先端のシール部材(Ｓ)の摩耗、あるいは各軸受部等のガタ等により、相手方である旋回端板(８)または固定端板 (４)に対する接触圧が不適正となることがあり、また、各部の温度や圧力の不均一等により、固定スクロール(１)の固定端板(４)もしくは旋回スクロール(７)の旋回端板(８)が、駆動軸(12)の回転中心に対して傾斜したり、波打ったりするに至ることがある。

このようになると、当然性能は低下するとともに、各部で発熱したり騒音を発したりすることとなるので、固定ラップ(５)と旋回ラップ(９)の噛合深さ、すなわち相互間隙、または傾斜を修正して、両者の噛合い深さ、または駆動軸(12)の中心と直交する面に対する両者の傾斜を修正しなければならない。

このようなスクロール流体機械における固定スクロールと旋回スクロールの軸方向の間隙調整、あるいはそれらの駆動軸に対する直角度を正しくするために、従来一般に取られている手段には、次の２つがある。
Ａ． 固定スクロール(1)と旋回スクロール(7)の当接面に、シムその他適宜のスペーサを挟む。
Ｂ． 自転防止機構における偏心軸 (20)と一体をなす主軸(19)のハウジング(17)に対する軸線方向の嵌合深さを調節する。

上記したＡの方法によると、格別の技術を要することなく、 固定スクロールと旋回スクロールの軸方向間隙を簡単かつ安価に調整することができるが、そのためには、組立て状態において、固定スクロールと旋回スクロールの軸方向の隙間を計測した後、 両者を分解して、両者の間に適切な厚さのシムを挿入してから、再組立しなければならず、面倒である。 また、選択したシムが適切な厚さを有するものであるか否かは、再組立してみなければ確認することはできず、シムの精度によっては、所望の軸方向隙間が得られないことがある。

上記したＢの方法によると、固定スクロールと旋回スクロールを分解することなく、それらの軸方向隙間を計測しながら調整することができるが、特殊な工具を用いて、自転防止機構自体を軸線方向に摺動させなければならず、また軸受の外輪を、バランス良く複数のボルトで締め付けるには、相当の熟練と手間を必要とする。

さらに、一度押し込んでしまった軸受を元の位置へ戻すことはできないので、これを戻すには、特殊工具を使用し、軸受を抜き外して、再圧入しなければならず、力を要するとともに、面倒である。
しかも、いったん抜き外した軸受は、多少とも変形しているのが常であるため、通常、これを再使用することはできない。

本発明は、複数個（通常は３個）設けられているピンクランク式自転防止機構の構造を簡単にするとともに、これをハウジングや旋回スクロールから抜き外したり、再圧入したりすることなく、外部からの簡単な操作により、固定スクロールと旋回スクロールの軸方向隙間、あるいはそれらの軸線に対する直角度の不整を、簡単に調整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するものである。

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) 軸線方向の後面に固定ラップを備える固定スクロールの後側に、それと同心をなし、かつ駆動軸と一体をなす偏心軸部に枢支した、前面に旋回ラップを立設してなる旋回スクロールを重合し、前記固定ラップと旋回ラップを噛合させることにより、両ラップの間に渦巻状の密閉室を形成し、かつ旋回スクロールの適所に、その自転運動を阻止するための複数の自転防止機構を設けてなるスクロール流体機械において、前記自転防止機構を、ハウジングに嵌合された軸線方向を向く主軸の前端に、その軸線に対して偏心させて一体的に設けた偏心筒と、 この偏心筒内に枢支され、前端が前記旋回スクロールの旋回端板の外周部要所に嵌合されて、前記主軸に対して偏心回転する偏心軸とからなるものとし、 前記旋回端板の前面より偏心軸の前端面に螺合した調節ねじの螺合度を調節することにより、固定スクロールに対する旋回スクロールの嵌合度を調節しうるようにし、かつ前記旋回スクロールより後方へ突出する偏心筒と、前記偏心軸の前端面との間に、隙間吸収用の弾性体を挟設し、さらに、ハウジングの適所に、前記調節ねじをハウジングの外部より操作するための工具挿入孔を設ける。

(２)上記(１)項において、旋回端板の前面における調節ねじの挿入孔の外周部と、調節ねじの頭部との間にも、隙間吸収用の弾性体を挟設する。

(３)上記(１)または(２)項において、弾性体を皿ばねとする。

請求項１〜３記載の発明：−各部材を分解することなく、外部操作により、固定スクロールと旋回スクロールの間隙を、簡単に調節することができる。
また、隙間吸収用の弾性体により、緩み止めがなされる。

図１は、本発明の一実施形態を示す図５と同様の図であり、自転防止機構(30)の構成が、図５における(16)と異なることを除いては、図５と変るところはない。

従って、図５と同様の部分に同様の符号を付すに止め、自転防止機構(30)のみについて、図２を参照して説明する。

ハウジング(17)の面板の前面要所には、 前端に偏心筒(31)を備える主軸(32)が、ボールベアリング(33)を介して、回転はできるが、軸線方向には移動できないようにして枢支されている。

偏心筒(31)内には、旋回スクロール(７)の後面に固着されたベアリングプレート(11)の外周部要所に、等角度間隔で設けた後方を向く３個の偏心ボス(21)に嵌合した偏心軸(34) の後端部が、ボールベアリング(35)を介して枢支され、偏心軸(34)の前端面と偏心ボス(21)の前壁(21a)との間には、若干の間隔が設けられている。

上記間隙内には、皿ばね(36)その他の弾性体が挿入され、上記前壁(21a)の前面より挿入した調節ねじ (37)を、 偏心軸(34)の前端面から螺合し締付けてある。

偏心軸 (34)の外周にはおねじを切ってあり、このおねじ部へ螺合した回り止めナット(38)を、締め込んで、偏心ボス(21)の後端面に圧接させることにより、偏心軸(34)の抜け止めをしてある。

前記後面板(26) における調節ねじ(37)と対応する個所、およびハウジング(17)の周壁における回り止めナット(38)と対応する個所には、それぞれ、これらを回動させるための前後方向工具挿入孔(39)および内外方向工具挿入孔(40)を穿設してある。

内外方向工具挿入孔(40)より挿入したスパナ等をもって回り止めナット(38)を緩めてから、 前後方向工具挿入孔(39)より挿入した六角棒キー等をもって調節ねじ (37)を操作することにより、ベアリングプレート(11)を介して、旋回スクロール(７)を前後方向に移動させ、固定スクロール(１)に対する旋回スクロール(７)の嵌合度を簡単に調節することができる。

また、もし旋回スクロール(７)が前後方向に傾斜して、駆動軸(12)に対する直角度が不整となった場合には、複数設けられている自転防止機構(16)のいずれか、もしくはすべてにおける偏心軸(34)の偏心ボス(21)に対する嵌合度を調節することにより、上記不整を正すことができる。

図３は、異なる実施例を示す図２と同様の図で、図２のものにおいて、偏心軸(34)の前端面と偏心ボス(21)の前壁(21a)との間以外に、ベアリングプレート(11)の前面より挿入した調節ねじ(37)の頭部と偏心ボス(21)の前壁(21a)との間にも間隙を設け、これら両間隙に、それぞれ皿ばね(36)(41)その他の弾性体を挿入してある。

他は、図２のものと異なるところはない。

図４は別の例を示し、ベアリングプレート(11)の外周部に等間隔で設けた後方を向いて開口する ３個の偏心ボス(21)に、それぞれ、 後端に偏心筒(31)を備える主軸(32)の前端を、ボールベアリング(33)を介して枢支し、かつハウジング(17)の面板の対応する個所に設けた前後方向を向く支持孔(42)へ嵌合した主軸(43)の前端を、ボールベアリング(44)を介して、前記偏心筒(31)内に枢支してある。

支持孔(42)の後端には、内向鍔片 (45)を介して、小径孔(46)が連設され、小径孔(46)の後側より挿入した締付ボルト(47)を、主軸(43)の後端面に螺合し、かつ小径孔(46)の前端面と主軸(43)の後端面との間に、皿ばね(48)その他の弾性体を挿入してある。

本発明の一実施形態を示す縦断正面図である。

図１における要部拡大図である。

異なる例を示す

図２と同様の図である。

さらに異なる例を示す図２と同様の図である。

従来のスクロール流体機械を例示する縦断正面図である。

(１)固定スクロール
(２)吸入口
(３)吐出口
(４)固定端板
(５)固定ラップ
(５a)嵌溝
(６)冷却フィン
(７)旋回スクロール
(８)旋回端板
(９)旋回ラップ
(９a)嵌溝
(10)冷却フィン
(11)ベアリングプレート
(12)駆動軸
(13)偏心軸部
(14)ローラーベアリング
(15)筒状ボス
(16)自転防止機構
(17)ハウジング
(18)ボールベアリング
(19)主軸
(20)偏心軸
(21)偏心ボス
(21a)前壁
(22)ボールベアリング
(23)カバープレート
(24)(25)締付けねじ
(26)後面板
(26a)外向フランジ
(27)ボルト
(28)ナット
(30) 自転防止機構
(31) 偏心筒
(32) 主軸
(33)ボールベアリング
(34)偏心軸
(35)ボールベアリング
(36)皿ばね
(37)調節ねじ
(38)回り止めナット
(39)(40)工具挿入孔
(41)皿ばね
(42)支持孔
(43)主軸
(44)ボールベアリング
(45)内向鍔片
(46)小径孔
(47)締付ボルト
(48)皿ばね
(Ｓ)シール部材