(57)【要約】【課題】  磁石の反発力を利用して、固定スクロールと旋回スクロールの軸線方向の相対位置を、自動的に常に適正に保持させるようにする。【解決手段】  固定スクロール１と旋回スクロール７の対向面に、同極同士が軸線方向に対向するようにして、それぞれ永久磁石３０、３１を取付け、これにより、旋回スクロール７が固定スクロール１を過度に押圧するのを防止する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定スクロールと旋回スクロールの対向面に、同極同士が軸線方向に対向するようにして、それぞれ永久磁石を取付け、これにより、旋回スクロールが固定スクロールを過度に押圧するのを防止したことを特徴とするスクロール流体機械。
【請求項２】
永久磁石の一方を環状とし、他方を、旋回スクロールが偏心的に旋回した場合に、前記環状の永久磁石の領域から出ることのない小寸のものとした請求項１記載のスクロール流体機械。
【請求項３】
固定スクロールと旋回スクロールの外周部間にまたがって取付けられている複数の自転防止機構間の空間内において、固定スクロールと旋回スクロールに、それぞれ、同極同士を軸線方向に対向させた永久磁石を取付けたことを特徴とする請求項１または２記載のスクロール流体機械。
【請求項４】
固定スクロールと旋回スクロールの外周部間にまたがって取付けられている自転防止機構における軸線方向のピンクランクに設けた大径鍔を、固定スクロールと旋回スクロールとの軸線方向の間隙内に位置させ、かつ前記大径鍔とそれに対向するスクロールの対向面に、それぞれ、同極同士が、軸線方向に対向する永久磁石を取付けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスクロール流体機械。
【請求項５】
永久磁石を、非磁性材からなる保護カバーをもって包覆したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のスクロール流体機械。
【請求項６】
永久磁石を、耐腐食性の材料からなる保護カバーをもって包覆したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のスクロール流体機械。
【請求項７】
永久磁石の軸線方向の外側端に、軸線方向の位置保持用の止めねじを当接させたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のスクロール流体機械。
【請求項８】
永久磁石をねじ込むことにより、軸線方向の位置を調節しうるようにしたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のスクロール流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定スクロールにおける固定ラップと、偏心軸に枢支した旋回スクロールにおける旋回ラップとを噛み合わせ、偏心軸をもって、旋回スクロールを一定の偏心量で旋回させることにより、外周部より吸入した気体を、中心方向へ行くに従って、加圧もしくは減圧するようにしたスクロール流体機械の改良に関する。
【０００２】
なお、本発明において、スクロール流体機械とは、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を総称するものとする。
【背景技術】
【０００３】
まず図３を参照して、本発明の対象とするスクロール流体機械の一例としてのスクロール減圧機の基本的構成について説明する。なお、図３における左方を前、右方を後とする。
【０００４】
前部、すなわち図３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。
【０００５】
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。
【０００６】
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、例えばローラーベアリング(14)とオイルシール(15a)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、公知のクランクピン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。
【０００７】
駆動軸(12)の後端はハウジング(17)より突出し、この部分に、動力伝達用のプーリ(18)や冷却用ファン(19)等が取付けられている。
冷却用ファン(19)は、ハウジング(17)の後面に取付けたカバー(20)で覆われている。
【０００８】
固定スクロール(１)の前面には、覆板(21)が当接され、適宜の締付けねじ(22)で、締付け固定されている。
【０００９】
旋回スクロール(７)と、その後面に重合されたベアリングプレート(11)とは、締付けねじ(23)で締付けて一体化されている。
【００１０】
固定スクロール(１)の後面板(24)は、ハウジング(17)の前面に重合され、両者は、ボルト(25)とナット(26)により締着されている。
【００１１】
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。
【００１２】
駆動軸(12)の偏心軸部(13)と自転防止機構(16)をもって、旋回スクロール(７)を偏心的に旋回させ、その旋回方向に応じて、固定ラップ(５)と旋回ラップ(９)との間に形成されている渦巻状の密閉室の容積を、求心方向に漸次減少させることにより、外周部の吸入口(２)から吸引した流体を中心部へ導き、吐出口(３)から吐出させるようになっている。
【００１３】
上述のようなスクロール流体機械においては、運転時、旋回スクロール(７)の前面と後面に生じる若干の圧力差により、旋回スクロール(７)は、一定方向（通常は前方）を向くスラスト荷重を受ける。
【００１４】
このようなスラスト荷重は、図４に略示するように、２個の固定スクロール(１)(１)を前後に対向させて設け、その間に、前後両面に旋回ラップ(９)(９)を備える旋回スクロール(７)を配設した両面タイプのスクロール流体機械においても同様であり、運転中に旋回スクロール(７)の前後にしばしば発生する圧力差により、避け難いものである。
また、スクロール流体機械の設置面が軸線方向に傾斜している場合にも、旋回スクロールに、同様の一定方向のスラスト荷重が作用する。
【００１５】
このようなスラスト荷重が旋回スクロールに作用すると、固定ラップまたは旋回ラップの先端のシール(Ｓ)に過大な圧力が作用し、旋回スクロール(７)の回転抵抗が増すとともに、シール部材(Ｓ)が摩耗変形し、遂には旋回ラップ(９)の先端が、固定端板(４)に直接接触して、本来の機能を失うに至ってしまう。
【００１６】
このような問題を解決するために、固定スクロールと旋回スクロールの対向面に、同極を対向させた磁石を配置し、その反発力を利用して、旋回スクロールの位置を保持させることを企図した発明が、例えば特許文献１〜３に記載されている。
【００１７】
しかし、これらの特許文献に記載されている発明には、それぞれ次のような問題がある。
特許文献１：−円環状磁石または小型の磁石を複数個円環状に並べたものを、旋回スクロールの背面の、スラスト軸受と向きあう部分に設けたものである。旋回スクロールとスラスト軸受との間の摺動面に隙間が生じることが防止されるが、旋回スクロールの軸線方向の移動を抑制することを意図しておらず、またそのような効果は小さい。
【００１８】
特許文献２：−固定側部材と旋回スクロールにそれぞれ磁石を設けてあるが、これは、固定側部材に設けた磁石と、旋回スクロールに設けた磁石との間に作用する磁力によって、旋回スクロールの自転を阻止する自転防止機構を形成するためであり、旋回スクロールの軸線方向の移動を阻止するためのものではない。
【００１９】
特許文献３：−旋回スクロールを軸線方向に固定スクロールに向かって押圧する軸線方向の力を発生する付加的な付勢手段として、永久磁石を使用しているが、これは、旋回スクロールをミドルハウジングによって軸線方向に支持する摺動接触面に作用するスラスト荷重を小とするためであり、固定・旋回両スクロールの相互押圧力を低減させることを意図していない。
【特許文献１】特開平９−３２９０９３号公報
【特許文献２】特開２００２−１８８５８４号公報
【特許文献３】特開２００３−２１０８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、磁石の反発力を利用して、前記特許文献に記載されている諸発明とは異なり、固定スクロールと旋回スクロールの軸線方向の相対位置を、自動的に常に適正に保持させるようにしたもので、その具体的手段は、〔特許請求の範囲〕の各〔請求項〕に記載されており、次に列記する如くである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
(１)固定スクロールと旋回スクロールの対向面に、同極同士が軸線方向に対向するようにして、それぞれ永久磁石を取付け、これにより、旋回スクロールが固定スクロールを過度に押圧するのを防止する。
【００２２】
(２)上記(１)項において、永久磁石の一方を環状とし、他方を、旋回スクロールが偏心的に旋回した場合に、前記環状の永久磁石の領域から出ることのない小寸のものとする。
【００２３】
(３)上記(１)または(２)項において、固定スクロールと旋回スクロールの外周部間にまたがって取付けられている複数の自転防止機構間の空間内において、固定スクロールと旋回スクロールに、それぞれ、同極同士を軸線方向に対向させた永久磁石を取付ける。
【００２４】
(４)上記(１)〜(３)項のいずれかにおいて、固定スクロールと旋回スクロールの外周部間にまたがって取付けられている自転防止機構における軸線方向のピンクランクに設けた大径鍔を、固定スクロールと旋回スクロールとの軸線方向の間隙内に位置させ、かつ前記大径鍔とそれに対向するスクロールの対向面に、それぞれ、同極同士が、軸線方向に対向する永久磁石を取付ける。
【００２５】
(５)上記(１)〜(４)項のいずれかにおいて、永久磁石を、非磁性材からなる保護カバーをもって包覆する。
【００２６】
(６)上記(１)〜(５)項のいずれかにおいて、永久磁石を、耐腐食性の材料からなる保護カバーをもって包覆する。
【００２７】
(７)上記(１)〜(６)項のいずれかにおいて、永久磁石の軸線方向の外側端に、軸線方向の位置保持用の止めねじを当接させる。
【００２８】
(８)上記(１)〜(７)項のいずれかにおいて、永久磁石をねじ込むことにより、軸線方向の位置を調節しうるようにする。
【発明の効果】
【００２９】
各請求項に記載されている発明の効果は、それぞれ次の如くである。
請求項１：−同極同士を対向させて設けた永久磁石により、旋回スクロールと固定スクロールの間隔は適正に保たれ、両者が過度に押し合うことが防止される。
【００３０】
請求項２：−旋回スクロールが偏心的に旋回しても、両スクロールにおける永久磁石は常に対向して、両スクロールが押圧し合うのを防ぐ、
【００３１】
請求項３：−固定スクロールと旋回スクロールにおける永久磁石は、両者間にまたがって設けられている複数の自転防止機構の間の空間を利用して配置されているので、この空間は有効に利用され、かつ永久磁石が大寸のものであっても、好適に配置することができる。
【００３２】
請求項４：−軸線方向に対向する永久磁石を、自転防止機構におけるピンクランクの軸線の外周に配することができるから、両者の反発力は、各スクロールに効果的に伝えられる。
【００３３】
請求項５：−非磁性材の保護カバーにより、永久磁石の磁力が周りへ放散するのが防止され、強い反発力を得ることができる。
【００３４】
請求項６：−永久磁石は腐食から防止される。
【００３５】
請求項７：−旋回スクロールが一方に移動しても、旋回スクロールにおける永久磁石が固定スクロールにおける永久磁石を押圧して、軸線方向に移動させることはない。また、対向する永久磁石の間隔を調節して、平均化された反発力を得ることができる。
【００３６】
請求項８：−対向する永久磁石の間隔を調節して、その反発力を変化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
図１は、本発明の好ましい実施形態を示すもので、図示しないハウジングと一体をなす固定スクロールの固定端板(４)と、図示しない蓋体と一体をなす固定スクロールの固定端板(4a)の外周部対向面には、それぞれ軸線方向を向く自転防止機構(16)(16)が嵌設されている。
【００３８】
すなわち、自転防止機構(16)におけるピンクランク(27)の主軸(27a)は、ボールベアリング(28)(28)を介して、固定端板(4a)の保持孔(29)内に嵌合され、大径鍔(27b)を介して主軸(27a)の内方へ突出するピンクランク(27)の偏心軸(27c)は、旋回端板(８)の前後面に嵌合されている。従って前記大径鍔(27b)は、固定端板(４)(4a)と旋回端板(８)との間に設けた間隙内に位置している。
【００３９】
旋回端板(８)とクランク軸(27)の大径鍔(27b)との対向面には、それぞれ永久磁石(30)(31)が同極を互いに対向させて埋設されている。
【００４０】
永久磁石(30)(31)は、同極同士が対向している限り、環状の一体物であっても、小寸のものを環状に配列したものであっても、またいずれか一方が環状で、他方が小寸のものであってもよい。
【００４１】
同極同士を軸線方向に対向させてある永久磁石(30)(31)により、運転時等に旋回端板(８)に軸線方向のスラスト力が作用しても、旋回端板(８)は、常に固定端板(４)(4a)に対して適正間隔で保持され、固定ラップや旋回ラップの先端におけるシール部材が、相手側端板に過度に圧接して、摩耗したり異常抵抗を発生したりすることはない。
【００４２】
図２は別の側を示し、固定端板(４)(4a)と旋回端板(5a)におけるピンクランク式自転防止機構が設けられているのと別の位置において、固定端板(４)(4a)の対向面に、同極を内側としたやや大寸永久磁石(32)を埋設し、かつ旋回端板(８)の外側面における前記大寸永久磁石(32)の領域内に、外側面における極性を前記大寸永久磁石(32)のそれと同一とした小寸永久磁石(33)を埋設してある。
【００４３】
すなわち、旋回端板(８)は、駆動軸(12)まわりに一定の偏心量をもって旋回するものであるから、旋回端板(８)がどのような回転角度にあっても、大寸永久磁石(32)と小寸永久磁石(33)が、径方向に逸れることなく、対向関係を維持するように、両永久磁石(32)(33)の寸法及び配置を定めてある。
【００４４】
両永久磁石(32)(33)の全周は、アルミニウム、ＳＵＳ、もしくは合成樹脂等の非磁性で耐腐食性の高い保護カバー(34)で被覆されている。
【００４５】
各固定端板(４)(4a)における大寸永久磁石(32)のほぼ中心に当たる個所には、外側から軸線方向のねじ孔(35)を穿設し、これにねじ込んだ止めねじ(36)の内端を、大寸永久磁石(32)の外側端に当接させてある。
【００４６】
永久磁石(32)(33)を固定端板(４)(4a)にねじ込んで、軸線方向の位置を調節するようにすることもある。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態を示す要部拡大縦断側面図である。
【図２】異なる例を示す図１と同様の図である。
【図３】本発明が適用されるスクロール流体機械の一例を示す縦断側面図である。
【図４】本発明が適用される別の型式のスクロール流体機械の要部を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
【００４８】
(１)固定スクロール
(２)吸入口
(３)吐出口
(４)(4a)固定端板
(５)固定ラップ
(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)ローラベアリング
(15)筒状ボス
(15a)オイルシール
(16)自転防止機構
(17)ハウジング
(18)プーリ
(19)冷却用ファン
(20)カバー
(21)覆板
(22)(23)締付けねじ
(24)後面板
(25)ボルト
(26)ナット
(27)ピンクランク
(27a)主軸
(27b)大径鍔
(27c)偏心軸
(28)ボールベアリング
(29)保持孔
(30)(31)永久磁石
(32)大寸永久磁石
(33)小寸永久磁石
(34)保護カバー
(35)めねじ孔
(36)止めねじ
(Ｓ)シール部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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