(57)【要約】【課題】スクロール式流体機械では旋回スクロールに一定以上の遠心力が働くと旋回スクロールが固定フレームより離反する現象が発生する。この離反は３点クランク機構部の旋回スクロール側、固定フレーム側それぞれの玉軸受け内で発生するが、旋回スルロールの重心位置Ｇより遠い固定フレーム側の玉軸受けで発生し易い課題があった。【解決手段】補助クランク機構部１２の旋回スクロール側玉軸受け１４と固定スクロール側玉軸受け１５のそれぞれのラジアルすきまの設定において、固定スクロール側玉軸受けのラジアルすきまを旋回スルロール側玉軸受けのラジアルすきまよりも小さく設定することにより、回転数が上昇し旋回スクロール６の離反が発生しても固定フレーム側玉軸受け１５のラジアルすきまが小さいため、スラストすきま変化を小さく保つことができスクロール鏡板とラップ先端の接触を回避することが出来る。【選択図】図２
2008121443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定フレームとその固定フレームの中心部に回転可能に設けられ、先端がクランク部となった駆動軸と前記固定フレーム内に位置してその駆動軸のクランク部に旋回スクロール側玉軸受けを介して旋回可能に設けられ鏡板にラップ部が立設された旋回スクロールと、その旋回スクロールに対向して前記固定フレームの他端側に設けられて鏡板にその旋回スクロールのラップ部との間で複数の圧縮室を形成するラップが立設された固定スクロールと前記旋回スクロールの自転運動を防止するために前記旋回スクロールと前記固定フレームとの間に設けられた３個の補助クランク機構部とを備えてなるスクロール式流体機械とし、前記補助クランク機構部の旋回スクロール側玉軸受けと固定スクロール側玉軸受けのそれぞれのラジアルすきまの設定において、固定スクロール側玉軸受けのラジアルすきまを旋回スルロール側玉軸受けのラジアルすきまよりも小さく設定したことを特徴とするスクロール式流体機械。
【請求項２】
前記補助クランク機構部の旋回スクロール側玉軸受けを単列深溝軸受けとし、固定スクロール側玉軸受けを複列アンギュラー玉軸受としたことを特徴とする請求項１に記載のスクロール式流体機械。
【請求項３】
固定フレームとその固定フレームの中心部に回転可能に設けられ、先端がクランク部となった駆動軸と前記固定フレーム内に位置してその駆動軸のクランク部に旋回スクロール側玉軸受けを介して旋回可能に設けられ鏡板にラップ部が立設された旋回スクロールと、その旋回スクロールに対向して前記固定フレームの他端側に設けられて鏡板にその旋回スクロールのラップ部との間で複数の圧縮室を形成するラップが立設された固定スクロールと前記旋回スクロールの自転運動を防止するために前記旋回スクロールと前記固定フレームとの間に設けられた３個の補助クランク機構部とを備えてなるスクロール式流体機械とし、前記旋回スクロールと前記固定スクロールのスラストすきまを４０μｍから６０μｍに設定したことを特徴とするスクロール式流体機械。
【請求項４】
固定スクロールの固定部と固定フレームの間にスペーサを挿入固定し、前記スペーサの材質を鋼材にしたことを特徴とする請求項３に記載のスクロール式流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の圧縮、膨張および圧送を行なうスクロール式流体機械、特に固定スクロールに対して、旋回スクロールの回転阻止機構を有したスクロール式流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の無給型スクロール式流体機械には、旋回スクロールの自転を防止するためには補助クランク機構が広く使用されている。前記補助クランク機構の旋回スクロール側、固定フレーム側にはそれぞれ玉軸受けが使用され回転自在に軸支している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、この種のスクロール式流体機械では各スクロールの鏡板とラップ部とのすきまにスラストすきまが存在する場合には、このスラストすきまより各圧縮室の圧縮流体が漏れ出し圧縮効率の低下に大きな影響を与えている。このため圧縮効率を向上させるためにはスラストすきまを小さく抑えることが重要なポイントになっている。
【０００４】
図３は、特許文献１に記載された従来のスクロール式流体機械の補助クランク機構部の詳細を示すものである。図３に示すように旋回スクロール４１、固定フレーム４２を連結する補助クランクピン４３および玉軸受け４４、４５より構成されている。
【特許文献１】特許第３４１０１８７号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成ではそれぞれの補助クランク機構部玉軸受けのラジアルすきま設定に関する仕様が不明確であった。またこの種のスクロール式流体機械では旋回スクロールに一定以上の遠心力が働くと前記旋回スクロールが固定フレームより離反する現象が発生する。この離反は３点クランク機構部の旋回スクロール側、固定フレーム側それぞれの玉軸受け内で発生するが、旋回スルロールの重心位置より遠い固定フレーム側の玉軸受けで発生し易い課題があった。また一般に玉軸受けラジアルすきまとスラストすきまは比例しており、旋回スクロールがアルミで構成されている場合は、組立て時の温度より温度が上昇すると、玉軸受けを締め付けている力が弱くなり、玉軸受けラジアルすきまが大きくなり、比例している玉軸受けスラストすきまも大きくなる。その結果スクロールの鏡板とラップ部とのスラストすきまが大きくなり性能が悪化する課題があった。また組立て時の温度より温度が下降すると、玉軸受けを締め付けている力が強くなり、玉軸受けラジアルすきまが小さくなり、比例している玉軸受けスラストすきまも小さくなる。その結果スクロールの鏡板とラップ部とのスラストすきまが小さくなり、接触破損する課題があった。ただし、玉軸受けラジアルすきまを小さくし過ぎると３点クランク機構部のそれぞれの玉軸受けの位置公差を吸収できなくなり、回転が重くなったり、組み立てができない課題があった。
【０００６】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、旋回スクロールの離反および温度変化によるスラストすきまを変化小さくし、組立てが容易にでき円滑な回転を確保することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のうちで請求項１に記載の発明は、旋回スクロールの自転運動を防止するために前記旋回スクロールと前記固定フレームとの間に設けられた
３個の補助クランク機構部とを備えてなるスクロール式流体機械とし、前記補助クランク機構部の旋回スクロール側玉軸受けと固定スクロール側玉軸受けのそれぞれのラジアルすきまの設定において、固定スクロール側玉軸受けのラジアルすきまを旋回スルロール側玉軸受けのラジアルすきまよりも小さく設定したことを特徴とする。
【０００８】
このことにより、回転数が上昇し旋回スクロールの離反が発生しても固定フレーム側玉軸受けのラジアルすきまが小さいため、スラストすきま変化を小さく保つことができスクロール鏡板とラップ先端の接触を回避することが出来る。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のスクロール式流体機械は、回転数が上昇し旋回スクロールが離反してもスラストすきま減少を小さく抑えることが可能となり、スクロール鏡板とラップとの接触運転を回避することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は前記旋回スクロールの自転運動を防止するために前記旋回スクロールと前記固定フレームとの間に設けられた３個の補助クランク機構部とを備えてなるスクロール式流体機械とし、前記補助クランク機構部の旋回スクロール側玉軸受けと固定スクロール側玉軸受けのそれぞれのラジアルすきまの設定において、固定スクロール側玉軸受けのラジアルすきまを旋回スルロール側玉軸受けのラジアルすきまよりも小さく設定しているので、回転数が上昇し旋回スクロールが固定フレームより離反してもスラストすきまの減少を小さく抑えることが可能になり、スクロール鏡板とラップの接触を回避することが出来信頼性の高いスクロール式流体機械が得られる。
【００１１】
第２の発明は特に、第１の発明の前記補助クランク機構部の旋回スクロール側玉軸受けを単列深溝軸受けとし、固定スクロール側玉軸受けを複列アンギュラー玉軸受としたことに回転数が上昇し旋回スクロールが固定フレームより離反してもよりスラストすきまの減少を抑えることが可能となる。また、旋回スクロール側の玉軸受けには単列深溝玉軸受けを採用しているため、組立て時の部品公差を吸収でき組み立て易く円滑な回転を得ることができる。
【００１２】
第３の発明は前記旋回スクロールの自転運動を防止するために前記旋回スクロールと前記固定フレームとの間に設けられた３個の補助クランク機構部とを備えてなるスクロール式流体機械とし、前記旋回スクロールと前記固定スクロールのスラストすきまを４０μｍから６０μｍに設定しているため、回転数が上昇し旋回スクロールが固定フレームより離反した場合のスラストすきまの減少量２０μｍ、低温での玉軸受けの減少量１０μｍおよび部品公差１０μｍを考慮してスラストすきまの最小値を４０μｍに設定している。またスラストすきまが６０μｍより大きくなると流量低下および無駄圧縮のため温度上昇をきたすため使用時の温度制限が発生してしまい市場での運転が難しくなる。
【００１３】
第４の発明は特に、第３の発明の固定スクロールの固定部と固定フレームの間にスペーサを挿入固定し、前記スペーサの材質を鋼材にしているため温度変化によるスラストすきまの減少をより抑えることが可能となり、広範の使用温度での運転が可能となる。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかるスクロール式流体機械の縦断面図を示している。
【００１６】
図１に示されるように、モータケーシング１内に電動機の固定子２が固定されており、駆動軸３に電動機の回転子４が固定されている。駆動軸３の先端はクランク状になり旋回スクロール５の鏡板中心に旋回スクロール玉軸受け６を介して回転可能に接合されている。また、駆動軸３は固定フレーム７に主軸玉軸受け８でもって回転自在に支持されている。前記旋回スクロール５の鏡面にラップ部９が立設され、その旋回スクロール５に対向して前記固定フレーム７の他端側に設けられて鏡板にその旋回スクロールのラップ部９との間で複数の圧縮室を形成するラップ部１０が立設された固定スクロール１１がある。
【００１７】
また、前記旋回スクロール５の自転運動を防止するために旋回スクロール５と固定フレーム７の間にクランク機構部１２が設置されている。またこのクランク機構には少なくとも３個以上の補助クランクピン１３（１個のみ図示）と旋回スクロール側および固定フレーム側に旋回スクロール側単列深溝玉軸受け１４、固定フレーム側複列アンギュラー玉軸受け１５により回転自在に設置されている。固定フレーム７と固定スクロール１１の間にリング状の鋼製スペーサ１６が挿入されボルト等で固定されている。
【００１８】
固定スクロール１１、旋回スクロール５および固定フレーム７はアルミ材で構成されている。
【００１９】
以上のように構成されたスクロール式流体機械について、以下その動作、作用を説明する。
【００２０】
まず、駆動軸３が回転するとクランク機構部１２を含めて３個以上のクランク機構部により自転防止されながら旋回スクロール５が公転し、旋回スクロールのラップ部９と固定スクロールのラップ部１０に囲まれた空間が圧縮され固定スクロールに設けられた吐出口１７より圧縮流体が吐出される。
【００２１】
図２は、本発明の第１の実施の形態にかかるスクロール式流体機械の補助クランク機構部の詳細縦断面図を示している。
【００２２】
図２に示されるように固定スクロール１１のラップ１０の先端と旋回スクロール鏡板とのすきまδは４０μｍから６０μｍに設定されている。
【００２３】
以上のように構成されたスクロール式流体機械について、以下その動作、作用を説明する。
【００２４】
まず、旋回スクロール６の重心位置Ｇには旋回スクロール６の回転による遠心力Ｆｃおよび圧縮スラスト力Ｆｓｔが働きその合力Ｆになっている。旋回スクロール６側玉軸受け１４のＡ点と旋回スクロールの重心位置Ｇまでの距離はａであり、固定フレーム側玉軸受けＢ点と旋回スクロールの重心位置Ｇまでの距離はｂでありａよりもｂが大きい位置関係にある。また、旋回スクロール側玉軸受け１４では合力Ｆとの交点Ａ１はＡ点よりも内側にあるため玉軸受け１４のＡ点では旋回スルロール６の離反が起こらない。ただし固定フレーム側玉軸受け１５では合力Ｆとの交点Ｂ１はＢ点よりも外側にあるため玉軸受け１５のＢ点では固定フレーム側の他の玉軸受けで旋回スルロール６の離反が起こる。この現象は遠心力Ｆｃ，圧縮スラスト力Ｆｓｔおよび重心Ｇまでの距離ｂにより異なってくる。
【００２５】
旋回スクロール６の離反が発生すると旋回スクロール６が固定スクロール１１側に移動するためスラストすきまδが小さくなる。
【００２６】
温度変化によてっもスラストすきまδは変化する。組み立て時よりも温度が低下した場合には固定フレーム側玉軸受け１５が温度低下により回りのアルミハウジンングにより締
め付けられ、玉が膨らみのある中心部に集まるため３点クランク１３が上に押し上げられ現象が発生し、旋回スクロール６が固定スクロール１１側に移動するためスラストすきまδが小さくなる。組み立て時よりも温度が上昇した場合には固定フレーム側玉軸受け１５が温度上昇により回りのアルミハウジンングによる締め付けが緩和され、玉が上部に移動するため３点クランク１３が下に下げられる現象が発生し、旋回スクロール６が固定スクロール１１側から離れる方向に移動するためスラストすきまδが大きくなる。
【００２７】
玉軸受け１５を複列アンギュラー玉軸受けに設定すれば単列深溝軸受けと比較し上記のスラストすきまδの変動を小さく押えることが可能となる。また、旋回スルロール側玉軸受けにラジアルすきまの大きな単列玉軸受けを使用しているため、自由度が大きく３点クランンク機構部を組み立てる場合に発生する公差を吸収することができ円滑な回転を得ることができる。
【００２８】
以上のように、本実施の形態においては旋回スクロールの自転運動を防止するために前記旋回スクロールと前記固定フレームとの間に設けられた３個の補助クランク機構部とを備えてなるスクロール式流体機械とし、前記補助クランク機構部の旋回スクロール側玉軸受けと固定スクロール側玉軸受けのそれぞれのラジアルすきまの設定において、固定スクロール側玉軸受けのラジアルすきまを旋回スルロール側玉軸受けのラジアルすきまよりも小さく設定しているため、回転数が上昇し旋回スクロールが固定フレームより離反してもスラストすきまの減少を小さく抑えることが可能になり、スクロール鏡板とラップの接触を回避することが出来信頼性の高いスクロール式流体機械が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
上述したように、本発明にかかるスクロール式流体機械は、旋回スクロールの離反および温度変化によるスラストすきまを変化小さくし、組立てが容易にでき円滑な回転を確保するため流体送風機、空気圧縮の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるスクロール式流体機械の縦断面図
【図２】本発明の実施の形態１にかかるスクロール式流体機械の補助クランク機構部の詳細縦断面図
【図３】従来のスクロール式流体機械の補助クランク機構部の詳細縦断面図
【符号の説明】
【００３１】
１  モータケーシング
２  固定子
３  駆動軸
４  回転子
５  旋回スクロール
６  旋回スクロール玉軸受け
７  固定フレーム
８  主軸玉軸受け
９  旋回スクロールのラップ部
１０  固定スクロールのラップ部
１１  固定スクロール
１２  補助クランク機構部
１３  補助クランクピン
１４  旋回スクロール側玉軸受け
１５  固定フレーム側玉軸受け
１６  リング状のスペーサ
１７  吐出口
【図１】
2008121443.tif 000003
【図２】
2008121443.tif 000004
【図３】
2008121443.tif 000005