(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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において、
旋回スクロールに支持される自転防止用クランク軸の一軸側が一方の固定スクロール側に設けたコロガリ軸受に支持され、
他軸側が他方の固定スクロール側に設けた、旋回スクロールの旋回半径に前記他軸側の軸半径を加えた半径と同一内径を有する円形内周壁に支持させたことを特徴とするツイン式スクロール流体機械。
【請求項２】
前記円形内周壁は正円状凹陥部もしくはリング円状溝部であることを特徴とする請求項１に記載のツイン式スクロール流体機械。
【請求項３】
前記円形内周壁の壁面は低摩擦部材で形成されたことを特徴とする請求項２に記載のツイン式スクロール流体機械。
【請求項４】
前記円形内周壁を形成する受部を固定スクロールとは別部材で形成し、該受部の外周側に旋回変動吸収部材を介して固定スクロールに装着したことを特徴とする請求項２に記載のツイン式スクロール流体機械。
【請求項５】
前記円形内周壁と同心状に中央部に円形軸部を設け、該円形軸部の外周と前記円形内周壁との間で前記自転防止用クランク軸の旋回リング状空間を形成し、前記自転防止用クランク軸の他軸側の軸端部分が前記旋回リング状空間に嵌合したことを特徴とする請求項１に記載のツイン式スクロール流体機械。
【請求項６】
前記旋回スクロールの一方面側を本体外部から導入された流体を圧縮する前段圧縮部、他方面側を前記前段圧縮部にて圧縮された圧縮流体を導入して更に圧縮する後段圧縮部として構成したことを特徴とする請求項１に記載のツイン式スクロール流体機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の圧縮、膨張、及び圧送を行うツイン式スクロール流体機械、特に、旋回スクロールの自転防止機構を備えたツイン式スクロール流体機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、旋回スクロール端板の両面にスクロールラップを設けるとともに、該スクロールラップと嵌合するスクロールラップを有する固定スクロールをそれぞれ前記旋回スクロール端板の両側に配設したツイン式スクロール流体機械は公知である。また、かかる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しているので、片面のみで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おける歪みを抑制し精度が向上したスクロール流体機械を提供することができた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような公知事実を基に、発明者は、開発時において図５に示すようなツイン式スクロール流体機械を検討した。かかるツイン式スクロール流体機械は、固定スクロール２Ａの吸込部材１２の第１吸込口８から前段圧縮部３１に取り込んだ圧力Ｐ１の流体は主軸６の回転によって圧縮され、前段圧縮流体は、第１吐出口７から配管９に圧力Ｐ２で吐出され、第２吸込口１８から圧力Ｐ２で後段圧縮部３２に取り込まれた流体は、さらに圧縮されて圧力Ｐ３の圧縮流体は第２吐出口１７から配管１３に吐出される。ここで、圧力はＰ３＞Ｐ２＞Ｐ１の関係にある。
【０００４】
旋回スクロール１０１の旋回駆動開始の初期には、前段圧縮部３１の旋回スクロールラップと固定スクロールラップとで形成される密閉空間によって圧縮された圧力Ｐ２の圧縮流体は後段圧縮部３２の密閉空間Ｓ１に存在し、圧力Ｐ１の取込流体は前段圧縮部３１の密閉空間Ｔ１に存在する。しかしながら、後段圧縮部３２の外周側から中央側の第２吐出口１７に至る密閉空間Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４には圧縮流体が存在しない。
【０００５】
密閉空間Ｓ１とＴ１の圧力はＰ２＞Ｐ１の関係にあるので、旋回スクロールラップ１６及び１５に及ぼす圧力は不均一であり、よって、旋回スクロール１０１に不均一なモーメント荷重がかかることとなり、偏芯回転軸１０３をこじる結果となって耐久性が低下する。
【０００６】
また、図４（ａ）に示すように、前段圧縮部３１側の固定スクロールには偏芯ピン１２１が回転可能に支持されるとともに、旋回スクロール１０１には偏芯回転軸１０３が片持ちで嵌合しているので、旋回スクロール１０１の公転駆動中に、主軸６の回転により旋回スクロール１０１は外周側での揺動が大きくなり、偏芯回転軸１０３をこじる結果となって耐久性が低下する。
【０００７】
また、偏芯回転軸１０３がこじれて異音を発生したり、偏芯回転軸１０３が傾斜すると、ラップ同士の接触量が増し、接触抵抗が増加し、大きい駆動力を有する駆動源を必要とするとともに、ラップ同士の接触量が変動することによってラップ面において表面処理層の剥離やラップの焼き付け、フレッチング現象を発生させ、ラップ同士により形成される密閉空間の気密度を低下させ、スクロール機構の耐久性を低下させる結果となる。
【０００８】
よって、図４（ｂ）に示すように偏芯回転軸１０３の自由端側、すなわち、左側を長くし、固定スクロールに設けたメタルリング１２０の内周壁面に偏芯回転軸１０３の端部部分を摺接させることによって自転防止用のクランク軸を両方の固定スクロールによって両持ちとすることによって偏芯回転軸１０３のこじれを防止できることに着眼したものである。
【０００９】
上述の事情に鑑み、本発明は、自転防止機構の自転防止用クランク軸への不均一負荷を低減させ、信頼性を向上するツイン式スクロール流体機械を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、自転防止機構の自転防止用クランク軸への不均一負荷を低減させ、ラップ壁面に発生するフレッチング現象を防止しスクロール機構の耐久性を向上したツイン式スクロール流体機械を提供することである。
また、本発明の他の目的は、旋回スクロール機構の駆動上の旋回誤差を吸収する吸収機構を備えたツイン式スクロール流体機械を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、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において、
旋回スクロールに支持される自転防止用クランク軸の一軸側が一方の固定スクロール側に設けたコロガリ軸受に支持され、
他軸側が他方の固定スクロール側に設けた、旋回スクロールの旋回半径に前記他軸側の軸半径を加えた半径と同一内径を有する円形内周壁に支持させたことを特徴とする。
【００１１】
本発明によると、旋回スクロールに支持される自転防止用クランク軸の一軸側、すなわち、偏芯した側を一方の固定スクロール側に設けたコロガリ軸受に支持されている。
そして、偏芯しない軸の他軸側を、他方の固定スクロール側に設けた、旋回スクロールの旋回半径に前記他軸側の軸半径を加えた半径と同一内径を有する円形内周壁に支持させている。
【００１２】
よって、自転防止用クランク軸の他方側軸を、他方の前記固定スクロールに設けた旋回規制部として機能する、前記円形内周壁に摺動可能に摺接して、自転防止用クランク軸は、両方の固定スクロールによって両持ちとすることで自転防止用クランク軸のこじれを防止することができる。
【００１３】
本発明は、自転防止用クランク軸のこじれを防止したので、自転防止機構の自転防止用クランク軸への不均一負荷を低減させ、ラップ壁面に発生するフレッチング現象を防止し、信頼性が向上するとともに、スクロール機構の耐久性を向上させたツイン式スクロール流体機械を提供することができる。
【００１４】
また、本発明によると、前記円形内周壁は凹陥部として形成されているので、前記自転防止用クランク軸の他軸側の軸端の摺接部位を円形壁面内に挿入して摺接すればよいので、位置決めの必要はなく容易に組み立てることができる。
【００１５】
また、前記円形内周壁は正円状凹陥部もしくはリング円状溝部で形成することができる。正円状凹陥部では正円状の内周壁に、自転防止用クランク軸の他方側軸を摺接し、リング円状溝部では該溝に自転防止用クランク軸の他方側軸を嵌合すればよい。
【００１６】
そして、前記円形内周壁の壁面は低摩擦部材で形成することが望ましい。低摩擦部材としては、二硫化タングステンＷＳ２、窒化ほう素ＢＮ等があり、これらの潤滑材で形成したり、また、これらを固体潤滑剤として下部材に、蒸着、スパッタリングなどによって付着して用いることができる。
【００１７】
また、前記円形内周壁を形成する受部を固定スクロールとは別部材で形成し、該受部の外周側に旋回変動吸収部材を介して固定スクロールに装着することも本発明の有効な手段である。かかる技術手段によると、旋回スクロール機構の駆動上の旋回誤差を吸収することができ、信頼性と耐久性を向上したツイン式スクロール流体機械を提供することができる。
【００１８】
また、前記円形内周壁と同心状に中央部に円形軸部を設け、該円形軸部の外周と前記円形内周壁との間で前記自転防止用クランク軸の旋回リング状空間を形成し、前記自転防止用クランク軸の他軸側の軸端部分が前記旋回リング状空間に嵌合したことも本発明の有効な手段である。
【００１９】
かかる技術手段によると、前記円形内周壁と円形軸部間は、旋回リング状空間に形成され、該旋回リング状空間に前記自転防止用クランク軸の他方側軸の軸端部分を挿入して摺接すればよいので、位置決めの必要はなく容易に組み立てることができる。
また、前記円形軸部は、前記自転防止用クランク軸の他方側軸の軸端部分を受けているので、旋回スクロールの公転駆動時に揺動して前記円形壁面に対してバウンドして壁面を傷つけることがなく、フレッチング現象を防止し、信頼性が向上する。
【００２０】
また、前記旋回スクロールの一方面側を本体外部から導入された流体を圧縮する前段圧縮部、他方面側を前記前段圧縮部にて圧縮された圧縮流体を導入して更に圧縮する後段圧縮部として構成した場合は、旋回スクロールのラップに不均一な負荷がかかり、旋回スクロールに不均一なモーメント荷重がかかるが、自転防止用クランク軸は、両方の固定スクロールによって両持ちとすることにより自転防止用クランク軸のこじれを防止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施の形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施の形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００２２】
図１は、本発明の実施の形態に係るスクロール流体機械の断面図である。同図において、ツイン式スクロール圧縮機３０は、主軸６の中央クランク部５ａに支承され軸方向両面に各々旋回ラップ１５，１６を形成した旋回スクロール１と、前記各ラップに嵌合する固定ラップを形成した一対の固定スクロール２Ａ，２Ｂと、前記スクロールの外周側に各々１２０゜づつ周方向に位置をずらせて設けた３個の自転防止機構２５とから構成されている。
【００２３】
固定スクロール２Ａ，２Ｂは円蓋状ケーシングとして機能するその周壁を静的シール部材２７と中間リング１４を介して当接させ、取付孔２６に図示しないボルト及びナットを用いて固着して、中心孔４に軸受５を介して主軸６を貫装させ、該主軸６が軸方向両側２点支持にて回転可能に軸支されている。尚、中間リング１４に設けた空孔３３は、外周に所定角度ごとに開設され旋回スクロール１の外周部を外部と連通させて旋回スクロール１の公転時の抵抗を軽減するためのものである。
【００２４】
そして、前記軸受５の周囲には螺旋状の固定ラップ１０及び１１が互いに対面させて対称位置に配置されるとともに、固定スクロール２Ａの外周縁側に第１吸込口８に連通する吸込部材１２が配設され、内周縁側には第１吐出口７と連通する配管９が配設されている。
【００２５】
また、固定スクロール２Ｂの外周縁側には、第１吐出口７と連通する配管９と連通する第２吸込口１８が配設されるとともに、内周縁側には第２吐出口１７に連通する配管１３が配設されている。
【００２６】
また、固定スクロール２Ａ，２Ｂのラップ１０及び１１のラップ上方先端には溝が設けられ、該溝にはフッソ系樹脂等の自己潤滑性を有するチップシール２８が嵌入されている。
【００２７】
一方、旋回スクロール１は軸方向両面に各々旋回ラップ１５，１６が植設され、前記固定ラップ１０、１１とは互いに嵌合可能に構成するとともに、その周縁部には１２０゜ごとに３ケ所に孔１ａが開設され、該孔１ａには自転防止機構２５の偏心回転軸３が軸支され、該偏心回転軸３の一方側は固定スクロール２Ｂの凹部２Ｂａに挿入され該凹部２Ｂａの円周壁に接触配置されるとともに、他方側は偏心板１９を介して偏心回転軸３とは偏心して設けられたピン２１が固定スクロール２Ａの孔２Ａａに回転可能に嵌合している。
【００２８】
また、旋回ラップ１５，１６の上方先端には溝が設けられ、該溝にはフッソ系樹脂等の自己潤滑性を有するチップシール２８が嵌入されている。
そして、これらの旋回スクロールラップ１５，１６は固定スクロールラップ１０、１１と壁面が互いに対面配置される。
尚、固定スクロール２Ａ及び２Ｂの旋回スクロール１の外周側に対応する位置には、外部からダストの侵入を防止するダストシール４８が配設されている。
【００２９】
このように構成されたスクロール圧縮機本体３０は、図１に示すように、主軸６の回転と、主軸６の回転中心より偏芯した中央クランク部５ａが回転することにより旋回スクロール１が公転し、前段圧縮部３１の固定スクロール２Ａの第１吸込口８から吸入した圧縮流体は、旋回スクロールのラップ１５により、このラップ１５と固定スクロールのラップ１０とによって形成される密閉空間に取り込まれる。
【００３０】
この密閉空間に取り込まれた圧縮流体は順次容積が縮小される密閉空間により圧縮され、第１吐出口７から吐出され、配管９を通って後段圧縮部３２の第２吸込口１８から固定スクロール２Ｂの密閉空間に取り込まれる。
【００３１】
この密閉空間に取り込まれた圧縮流体は順次容積が縮小される密閉空間により圧縮され、第２吐出口１７から吐出され、配管１３を通って図示しない圧縮流体収納タンクに収納される。
【００３２】
図２は自転防止機構の第１実施の形態を示す詳細図である。同図において、旋回スクロール１の周縁部には１２０゜ごとに３ケ所に孔１ａが開設され、該孔１ａには自転防止機構２５の偏心回転軸３が軸受２２を介して軸支されている。
該偏心回転軸３の一方側には固定スクロール２Ｂの凹部２ＢａにＯリング２９を介して配設されたメタルリング２０が設けられ、該メタルリング２０は旋回スクロールの旋回半径に偏心回転軸３の一方側の軸半径を加えた半径と同一内径を有する円形内周壁２Ｂｂを有し、前記偏芯回転軸３の一方側はメタルリング２０に挿入され該メタルリング２０の内周壁２Ｂｂに接触配置されるとともに、他方側は偏心板１９を介して偏心回転軸３より偏心して設けられたピン２１が固定スクロール２Ａの孔２Ａａにコロガリ軸受２３を介して回転可能に嵌合している。
【００３３】
尚、本実施の形態においては、両サイドにグリスの漏洩を防止するシール部材を配置してコロガリ軸受２３を構成しているが、これは必ずしもグリス潤滑により回転する軸受に限定するものではなく、固体潤滑性軸受を用いてもよい。
【００３４】
本実施の形態によると、旋回規制部として機能するメタルリング２０と固定スクロール２Ｂ間には旋回変動吸収部材として機能するＯリング２９が介装されているので、旋回スクロール機構の駆動上の旋回誤差を吸収することができ、旋回運動がスムーズになり、信頼性と耐久性を向上したツイン式スクロール流体機械を提供することができる。
【００３５】
また、前記旋回規制部は円形壁面を有する正円状凹陥部として形成され、該円形壁面に前記自転防止用クランク軸の他方側軸の軸端部分が摺接している。よって、前記旋回規制部は円形壁面を有する凹陥部として形成されているので、前記自転防止用クランク軸の軸端の摺接部位を円形壁面内に挿入して摺接すればよいので、位置決めの必要はなく容易に組み立てることができる。
【００３６】
図３は自転防止機構の第２実施の形態を示す詳細図である。第１実施の形態との相違点は、第１実施の形態がメタルリング２０を用いているのに対して本実施の形態は、メタルで形成されたリング円状壁２４ｂの一方側に閉鎖底２４ｃを設け該閉鎖底２４ｃの中央部分に円形外周を有する凸部２４ａを植設して旋回規制部２４を構成したものである。
【００３７】
よって、前記旋回規制部は円形壁面を有する凹陥部と該凹陥部と同心の中央部分に円形軸部を設け、リング円状溝部に形成され、前記自転防止用クランク軸の他方側軸の軸端部分は、該円形軸部外周と前記円形壁面との間の旋回リング状空間に嵌合しているので、前記自転防止用クランク軸の軸端の摺接部位を円形壁面内に挿入して摺接すればよいので、位置決めの必要はなく容易に組み立てることができる。
また、前記円形凸部は、前記自転防止用クランク軸の他方側軸の軸端部分を受けているので、旋回スクロールの公転駆動時に揺動して前記円形壁面に対してバウンドして壁面を傷つけることがなく、フレッチング現象を防止し、信頼性が向上する。
【００３８】
また、本実施の形態においても、旋回規制部として機能するメタルリング２０と固定スクロール２Ｂ間には旋回変動吸収部材として機能するＯリング２９が介装されているので、旋回スクロール機構の駆動上の旋回誤差を吸収することができ、旋回運動がスムーズになり、信頼性と耐久性を向上したツイン式スクロール流体機械を提供することができる。
【００３９】
尚、メタルリング２０，旋回規制部２４はともに低摩擦部材で構成されることが望ましい。低摩擦部材としては、二硫化タングステンＷＳ２、窒化ほう素ＢＮ等があり、これらの潤滑材で形成したり、また、これらを固体潤滑剤として下部材に、蒸着、スパッタリングなどによって付着して用いることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、自転防止用クランク軸のこじれを防止したので、自転防止機構の自転防止用クランク軸への不均一負荷を低減させ、ラップ壁面に発生するフレッチング現象を防止し、信頼性が向上するとともに、スクロール機構の耐久性を向上したツイン式スクロール流体機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係るスクロール流体機械の断面図である。
【図２】図１のＡ部詳細図１である。
【図３】図１のＡ部詳細図２である。
【図４】本実施の形態と従来例との比較を説明する図である。
【図５】開発時点での検討事例を説明する図である。
【符号の説明】
１  旋回スクロール
２  固定スクロール（２Ａ，２Ｂ）
２Ｂｂ  円形内周壁
２０  メタルリング
２５  自転防止機構（自転防止用クランク軸）
３１  前段圧縮部
３２  後段圧縮部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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