(57)【要約】      （修正有）【課題】本発明は、回転バランスが良く圧縮効率の良いツイン型スクロール流体機械を提供する。【解決手段】ツイン型スクロール流体機械１は、外部動力によって回転するクランクプーリー３と、該クランクプーリーの両側に配され、該クランクプーリーを回転自在に保持する一対の内部ハウジング５，６と、前記クランクプーリーに偏心して設けられ、前記クランクプーリーの回転に伴って旋回運動を行う中心部支持棒７と、該中心部支持棒の両側に設けられ、一対の旋回スクロール９，１０と、前記内部ハウジング５，６のそれぞれと固定手段によって一体に設けられる一対の固定スクロール１３，１４とによって構成され、前記中心部支持棒の両端に、前記一方の旋回スクロール及び前記一方の固定スクロールによって構成される第１の圧縮機構Ａと、前記他方の旋回スクロール及び前記他方の固定スクロールによって構成される第２の圧縮機構Ｂが配されることを特徴とする。【選択図】図１
2015031248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部動力によって回転するクランクプーリーと、
該クランクプーリーの両側に配され、該クランクプーリーを回転自在に保持する一対の内部ハウジングと、
前記クランクプーリーに偏心して設けられ、前記クランクプーリーの回転に伴って旋回運動を行う中心部支持棒と、
該中心部支持棒の両側に設けられ、前記内部ハウジングのそれぞれとオルダム機構を介して連結される一対の旋回スクロールと、
該旋回スクロールのそれぞれのスクロールラップと噛合して圧縮室を画成するスクロールラップをそれぞれに具備し、前記内部ハウジングのそれぞれと固定手段によって一体に設けられる一対の固定スクロールとによって構成され、
前記中心部支持棒の両端に、前記一方の内部ハウジング、前記一方の旋回スクロール及び前記一方の固定スクロールによって構成される第１の圧縮機構と、前記他方の内部ハウジング、前記他方の旋回スクロール及び前記他方の固定スクロールによって構成される第２の圧縮機構が配されることを特徴とするツイン型スクロール流体機械。
【請求項２】
前記第１の圧縮機構の旋回スクロールと前記第２の圧縮機構の旋回スクロールとが、前記中心部支持棒と前記それぞれの旋回スクロールの外周部近傍に所定の間隔で配置される複数の外周部支持棒とによって連結固定され、左右の旋回スクロールはスラスト方向に移動自在に構成されていることを特徴とする請求項１記載のツイン型スクロール流体機械。
【請求項３】
前記内部ハウジングが固定される外周縁部及び該外周縁部に一体に形成される台座部からなる外部ハウジングが設けられると共に、第１の圧縮機構又は第２の圧縮機構のいずれかは前記外部ハウジングに対して着脱自在に固定されることを特徴とする請求項１又は２記載のツイン型スクロール流体機械。
【請求項４】
前記中心部支持棒には、前記第１の圧縮機構の吐出口と連通する圧縮室と、前記第２の圧縮機構の吐出口と連通する圧縮室とを連通する貫通孔が形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のツイン型スクロール流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、駆動機構の両側に圧縮機構を具備したツイン型スクロール流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１（特開平８−６１２６４号公報）は、駆動軸に固定された中央鏡板の両側に１８０°の位相を取って旋回スクロールを形成することによって、ツイン型旋回スクロールの完全バランスをとり、低騒音で高速回転が可能で簡単に容量アップを達成するバランス型スクロール流体機械を開示する。
【０００３】
特許文献２（特開平８−２００２４７号公報）は、左側のスクロール機構をそっくりそのまま右側に移し、左側の駆動スクロールを右側の従動スクロールとし、左側の従動スクロールを右側の駆動スクロールとして構成し、両軸のモータの駆動軸の右側に連結された駆動スクロールと、この駆動スクロールと軸線をわずかにずらした状態でラップ同士を嵌合させて対向配置された従動スクロールとを備え、駆動軸の回転により、左側スクロール機構と右側スクロール機構を同時に駆動させるツイン型全系回転スクロール流体機械を開示する。
【０００４】
特許文献３（特開２００３−１０６２６７号公報）は、旋回スクロール端板の両面に固定スクロールが設けられたツイン式スクロール流体機械を開示する。このツイン式スクロール流体機械は、旋回スクロール端板の両面で所定の圧縮比を得るように構成されているので、片面のみの所定の圧縮比を得るシングル式スクロール流体機械と比べてスクロール端板の径方向への広がりを抑えて小径に構成でき、スクロール端板の外周部分にける歪みを抑制し制度を向上させることができるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−６１２６４号公報
【特許文献２】特開平８−２００２４７号公報
【特許文献３】特開２００３−１０６２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、従来のツイン型スクロール流体機械は、所定の容量を吐出するために、２つの圧縮機構を用いることから、スクロール端板の径方向への広がりを抑えて小径に構成できるものであり、また同一の大きさであれば吐出容量を倍にできるという効果を有するものである。
【０００７】
しかしながら、特許文献１は、バランスウェイトの装着を省略するために、旋回スクロールの中央鏡板で左右１８０°の位相差を取って回転バランスを取るようにしたものであるが、旋回スクロールが駆動軸に対して偏心しているため、旋回スクロールの重心を旋回中心に持ってくるためには、単にスクロールラップを左右で１８０°位相させただけでは不可能であり、中央鏡板旋回スクロールの中心にバランスウェートに相当するブロック部を形成する必要があり、このため、旋回スクロールの中心部分には、スクロールラップを形成できないため、圧縮効率が悪いという不具合が生じる。また、左右１８０°の位相差を取ったことから、旋回スクロール端板（中央鏡板）には、両側に画成された圧縮室の圧力によって作用するスラスト圧力が左右で均一でないため、駆動軸に偏った荷重がかかるという不具合が生じる。
【０００８】
特許文献２は、モータのロータの両端にスクロール機構を設けたツイン型全系回転スクロール流体機械を開示するが、両端に設けられたスクロール機構の間隔が大きいことから、両スクロール機構の吐出口を連結して1つの吐出口とすることが構造上難しく、また両スクロール機構の吐出圧に微妙な差が生じるおそれがあり、これによって両スクロール機構の吐出口を連結した場合、圧力損失が生じる恐れがある。
【０００９】
特許文献３に開示されるツイン型スクロール流体機械においても、旋回スクロール端板の中央を主軸（駆動軸）が貫通しているため、スクロールラップを中央付近まで形成することができないと共に、吐出口を旋回スクロール端板の中央からずれた箇所に形成しなければならないため、圧縮効率が悪いという不具合を生じる。
【００１０】
全般的に既存のオイルフリースクロール流体機械は構造上、旋回スクロール端板近辺にベアリングを設置する構造となるため、どうしても圧縮熱の影響を受けざるを得ず、寿命が短くなる欠点があり、そのため冷却方法の工夫はされているが、満足のいくものではなく不具合の原因となっていた。
【００１１】
このため、本願発明は、上述した不具合を解消し、回転バランスが良く圧縮効率の良いメンテナンス性に優れた長寿命のツイン型スクロール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】
【００１２】
したがって、本願発明に係るツイン型スクロール流体機械は、外部動力によって回転するクランクプーリーと、該クランクプーリーの両側に配され、該クランクプーリーを回転自在に保持する一対の内部ハウジングと、前記クランクプーリーに偏心して設けられ、前記クランクプーリーの回転に伴って旋回運動を行う中心部支持棒と、該中心部支持棒の両側に設けられ、前記内部ハウジングのそれぞれとオルダム機構を介して連結される一対の旋回スクロールと、該旋回スクロールのそれぞれのスクロールラップと噛合して圧縮室を画成するスクロールラップをそれぞれに具備し、前記内部ハウジングのそれぞれと固定手段によって一体に設けられる一対の固定スクロールとによって構成され、前記中心部支持棒の両端に、前記一方の内部ハウジング、前記一方の旋回スクロール及び前記一方の固定スクロールによって構成される第１の圧縮機構と、前記他方の内部ハウジング、前記他方の旋回スクロール及び前記他方の固定スクロールによって構成される第２の圧縮機構が配されることを特徴とするものである。
【００１３】
これによって、クランクプーリーを外部動力によって回転させることによって、クランクプーリーに偏心して設けられた中心部支持棒が旋回運動を行い、この中心部支持棒の両端に配置された一対の旋回スクロールがそれぞれの旋回スクロールに対応する固定スクロールに対して、オルダム機構によって自転が防止された旋回運動を行い、旋回スクロールと固定スクロールによって画成された圧縮室の容積を連続的に外周から中心方向にかけて減少させていくことによってクランクプーリーの両側で圧縮動作を行うことができるものである。
【００１４】
また、前記第１の圧縮機構の旋回スクロールと前記第２の圧縮機構の旋回スクロールとが、前記中心部支持棒と前記それぞれの旋回スクロールの外周部近傍に所定の間隔で配置される複数の外周部支持棒とによって連結固定され、左右の旋回スクロールはスラスト方向に移動自在に構成されていることが望ましい。
【００１５】
これによって、両側に配置された旋回スクロールにかかるスラスト力を、中心部支持棒と複数の外周部支持棒とによって均等に受けることができるものである。このためスラスト力を受けるためのベアリングは不要となり、旋回スクロール端板近辺にベアリングを設置する必要がなく、ベアリングは圧縮熱の影響のない外部のハウジングに設けることが可能となり、長寿命化が可能で、また使用ベアリングの数も少なくなり、また外部のため、冷却する場合も容易になるという効果を奏するものである。
【００１６】
さらに、前記内部ハウジングが固定される外周縁部及び該外周縁部に一体に形成される台座部からなる外部ハウジングが設けられると共に、第１の圧縮機構又は第２の圧縮機構のいずれかは前記外部ハウジングに対して着脱自在に固定されることが望ましい。
【００１７】
これによって、外部動力によって前記クランクプーリーを回転させる機構、例えばベルトやクランクプーリー、それに寿命に大きな影響を与えるベアリングなどの交換やメンテナンスを容易に行うことができるようになるものである。
【００１８】
さらにまた、前記中心部支持棒には、前記第１の圧縮機構の吐出口と連通する圧縮室と、前記第２の圧縮機構の吐出口と連通する圧縮室とを連通する貫通孔が形成されることが望ましい。
【００１９】
これによって、第１及び第２の圧縮機構の吐出圧を均等にすることができるものである。また左右の旋回スクロールはスラスト方向に移動自在に構成されているため、左右の圧縮室の圧力差が多少あって、たとえば圧縮空間の圧力が、圧縮空間より高くなった場合、圧縮空間側の固定スクロールと旋回スクロールのラップ先端と端板とで構成されるスラスト方向隙間が小さくなり、漏れが少なくなることで圧縮空間の圧力は上昇し、左右の空間の圧力を均等化できるものである。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、本願発明によれば、中央に位置するクランクプーリーを回転させることで、クランクプーリーに偏心して設けられた中心部支持棒が旋回運動を行うことから、中心部支持棒の両側に固定された旋回スクロールがオルダム機構によって自転が防止されて、固定スクロールに対して旋回運動を行い、圧縮室の容積を変化させて、流体を吸入して圧縮し、吐出するものであり、これによって径方向の大きさをそのままで、２倍の吐出量を得ることができるものである。
【００２１】
また、前記一対の旋回スクロールを、中心部支持棒と共に、複数の外周部支持棒で連結するようにしたことによって、左右の旋回スクロールにかかるスラスト圧力を複数の支持棒によって支持することで、スラスト方向の圧力を相殺でき、スラスト方向の圧力を支持するための複数のベアリングが不要となることから、ベアリングの数を少なくする効果やベアリング動力も少なくなり、旋回スクロールの回転を円滑に行うことができるという効果を奏するものである。
【００２２】
さらに、前記中心部支持棒に、第１及び第２の圧縮機構のそれぞれの吐出口と連通する最終的なそれぞれの圧縮室を連通する連通孔を形成したことによって、左右それぞれの吐出口の圧力を均一にできるため、左右の圧縮室の圧力を均等化しやすくなり、旋回スクロールの円滑な運転に効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本願発明の実施例に係るツイン型スクロール流体機械の断面図である。
【図２】図２は、本願発明に実施例に係る対型スクロール流体機械の正面図である。
【図３】図３は、本願発明の実施例に係るツイン型スクロール流体機械の第１のスクロール機構を移動させた状態を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、この発明の実施例について図面により説明する。
【実施例】
【００２５】
本願発明の実施例に係るツイン型スクロール流体機械１は、図１及び図２に示すように、駆動手段として、図示しない電動機の駆動軸とベルト２と連結されるクランクプーリー３を具備する。このクランクプーリー３は、ベアリング４を介して一対の内部ハウジング５，６に回転自在に保持される。またこのクランクプーリー３は、回転偏心していることを利用し外形の大きさと、厚さの調整で全体の静バランスをとることで、バランスウエイトの代わりとしている。
【００２６】
前記クランクプーリー３の回転中心から偏心した位置には、中心部支持棒７がベアリング８を介して回転自在に、また軸方向にも移動可能に設けられ、前記クランクプーリー３の回転に伴って旋回運動を行うようになっているものである。
【００２７】
この中心部支持棒７の軸方向両側には、それぞれ旋回スクロール９，１０が設けられる。これらの旋回スクロール９，１０は、前記中心部支持棒７と、前記旋回スクロール９，１０の外周縁近傍に設けられた複数（この実施例では３つ）の外周部支持棒１１とによって連結される。前記中心部支持棒７と前記外周部支持棒１１は、一方の旋回スクロール９側では、Ｏリング１７を介して着脱自在であり、他方の旋回スクロール１０側で嵌め込み固定されるものである。
【００２８】
また前記旋回スクロール９，１０は、前記中心部支持棒７及び外周部支持棒１１とが連結される円板形状をした旋回スクロール端板９ａ，１０ａと、この旋回スクロール端板９ａ，１０ａから軸方向に延出すると共に前記旋回スクロール端板９ａ，１０ａに沿ってインボリュート曲線状に広がる旋回スクロールラップ９ｂ、１０ｂとをそれぞれ具備するものである。
【００２９】
また、前記旋回スクロール９，１０と前記内部ハウジング５，６との間には、オルダム機構としてのオルダムリング１２が配置され、前記旋回スクロール９，１０の自転が防止されている。
【００３０】
前記旋回スクロール９，１０に対向して固定スクロール１３，１４が配置される。この固定スクロール１３，１４は、それぞれの内部ハウジング５，６に前記旋回スクロール９，１０を挟持するように固定されるもので、それぞれ前記旋回スクロール９，１０の旋回スクロールラップ９ｂ、１０ｂと噛合して圧縮室１５，１６を画成するために固定スクロール端板１３ａ，１４ａから軸方向に延出し且つ固定スクロール端板１３ａ，１４ａの面に沿ってインボリュート曲線状に広がる固定スクロールラップ１３ｂ、１４ｂを具備する。
【００３１】
また、前記固定スクロール１３，１４の前記固定スクロール端板１３ａ，１４ａには、外周近傍に形成された吸入口１３ｃ、１４ｃと、固定スクロール端板１３ａ，１４ａの中央部分に開口する吐出口１３ｄ、１４ｄが形成されている。この吐出口１３ｄ、１４ｄは、圧縮室１５，１６の最終段となる最終圧縮室１５ａ，１６ａと連通する。さらに、前記最終圧縮室１５ａ，１６ａは、前記中心部支持棒７に形成された貫通孔７ａによって連通されるものである。
【００３２】
さらにまた、前記固定スクロール１３、旋回スクロール９及び内部ハウジング５によって第１の圧縮機構Ａが構成され、前記固定スクロール１４、旋回スクロール１０及び内部ハウジング６によって第２の圧縮機構Ｂが構成される。そして、第１の圧縮機構Ａと第２の圧縮機構Ｂとは、前記内部ハウジング５，６が固定される外周縁部２０ａ及び該外周縁部２０ａに一体に形成される台座部２０ｂからなる外部ハウジング２０に固定されるものである。
【００３３】
以上の構造によって、本願発明に係るツイン型スクロール流体機械１は、外部動力としての電動機と連結されるベルト２によってクランクプーリー３が回転されると、クランクプーリー３の回転に伴って前記中心部支持棒７が旋回運動し、この中心部指示棒７の両側に固定される旋回スクロール９，１０がオルダムリング１２によって自転が防止されて固定スクロール１３，１４に対して旋回運動を行い、圧縮室１５，１６が外周から中心に向けてその容積を減少させるように移動するため、外周近傍に設けられた吸入口１３ｃ、１４ｃから流体（空気、水等）を吸引して中央部に設けられた吐出口１３ｄ、１４ｄから吐出するものである。この時に、中心部支持棒７に形成された貫通孔７ａによって最終圧縮室１５ａ，１６ａの圧力が均一にされることから左右の圧縮室の圧力が均等化され、左右の旋回スクロールと固定スクロールとのラップ先端と端板とで構成されるスラスト方向の隙間を均等化でき、安定した運転ができるものである。
【００３４】
また、本願発明に係るツイン型スクロール流体機械１において、第１のスクロール機構Ａ、外部ハウジング２０の外周縁部２０ａとは、図２に示すように、貫通する第２の圧縮機構Ｂ側から貫通するボルト２１をナット２２によって固定することによって一体に固定されるものである。この場合、ナット２２が第１の圧縮機構Ａ側にあるため、ナット２２を取り外し、中心部支持棒７及び外周部支持棒１１の一端を引き抜くことによって、図３に示すように、第１の圧縮機構Ａを、外部ハウジング２０から取り外すことができるものである。これによって、ベルトやクランクプーリー、それに寿命に大きな影響を与えるベアリングなどの交換やメンテナンスを容易に行うことができるようになるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本願発明は、上述したように、圧縮機構を有する装置として説明したが、回転方向を逆にすることによって、中心部から吸引して外側から吐出する膨張装置や、真空ポンプとしても使用することができるものである。
【符号の説明】
【００３６】
１  ツイン型スクロール流体機械
２  ベルト
３  クランクプーリー
４  ベアリング
５，６  内部ハウジング
７  中心部支持棒
７ａ  貫通孔
８  ベアリング
９，１０  旋回スクロール
９ａ，１０ａ  旋回スクロール端板
９ｂ、１０ｂ  旋回スクロールラップ
１１  外周部支持棒
１２  オルダムリング
１３，１４  固定スクロール
１３ａ，１４ａ  固定スクロール端板
１３ｂ、１４ｂ  固定スクロールラップ
１３ｃ、１４ｃ  吸入口
１３ｄ、１４ｄ  吐出口
１５，１６  圧縮室
１５ａ，１６ａ  最終圧縮室
２０  外部ハウジング
２０ａ  外周縁部
２０ｂ  台座部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2015031248.tif 000005