(57)【要約】【課題】温度変化によるそれぞれのスクロールのラップ部と鏡板のスラストすきまの変化が大きいため、それを緩和できる構成が必要であった。【解決手段】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との間に設けられた補助クランク機構１２とを備えてなるスクロール式流体機械とし、前記固定フレーム７の補助クランク用玉軸受け穴の入口近辺に段付き穴部２０を構成し、鉄のリングを前記玉軸受け外輪１５ａに嵌め合い固定し、前記玉軸受け挿入穴の段付き穴部２０に前記玉軸受け１５を挿入固定したことにより、温度変化によるスラストすきまδの変化を緩和することが出来る。【選択図】図２
2007113508.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補助クランク機構とを備えてなるスクロール式流体機械とし、前記固定フレームの補助クランク用玉軸受け挿入穴の入口に段付き穴部を構成し、鉄のリングを前記玉軸受け外輪に嵌め合い固定し、前記玉軸受け挿入穴の段付き穴部に前記玉軸受けを挿入固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】
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補助クランク機構とを備えてなるスクロール式流体機械とし、前記固定フレームの補助クランク用玉軸受け挿入穴の入口に段付き穴部を構成し、前記段付き穴部に接着剤を挿入して前記玉軸受け外輪を接着固定したことを特徴とするスクロール式流体機械。
【請求項３】
固定フレームの補助クランク用玉軸受け挿入穴の入口に段付き穴部を構成し、前記玉軸受け挿入穴の段付き穴部より下部の前記玉軸受けに対する半径方向すきまを構成し、かつ高さ方向にもすきまが確保できるように構成したことを特徴とする請求項１または請求項２記載のスクロール式流体機械。
【請求項４】
固定フレームの補助クランク用玉軸受け挿入穴の入口に段付き穴部を構成し、前記段付き穴部の深さを玉軸受け高さの１／３程度としたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のスクロール式流体機械。
【請求項５】
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し、前記スペーサの材質を前記補助クランクの熱膨張率と同等の鉄材で構成したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項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押さえることが重要なポイントになっている。
【０００４】
一般に旋回スクロールの遠心力を小さくするために、また固定フレームの熱放熱性および軽量化のため旋回スクロール、固定フレームにはアルミ材が使用されており、補助クランクは玉軸受けに挿入されるために鋼材で構成されている。
【０００５】
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を示すものである。図３に示すように旋回スクロール３１、固定フレーム３２を連結する補助クランク３３および玉軸受け３４より構成されている。また、スラストすきまを調整するためのスペーサ３５が固定フレーム３２と玉軸受け３４接触端面に挿入されている。
【特許文献１】特開平１１−２４７７７０号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の構成では旋回スクロール、固定フレームがアルミ材で、補助クランク材が鋼材であり、それぞれの熱膨張率が大きく異なるため組立て時のスラストすきまが温度変化により変化する。低温時にはスラストすきまが小さくなり、スクロールラップ部と鏡板が接触破損する恐れがある。また、高温時にはスラストすきまが増大し性能低下するので流量確保のために回転数をアップさせる必要があった。回転数をアップさせると遠心力の増大、入力の増大および騒音の増大等の課題があった。
【０００７】
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、温度変化によるスラストすきまの変化を押さえ温度上昇による性能の低下、および低温時のスクロールのラップ部と鏡板の接触を防ぐスクロール式流体機械を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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補助クランク機構とを備えてなるスクロール式流体機械とし、前記固定フレームの補助クランク用玉軸受け挿入穴の入口に段付き穴部を構成し、鉄のリングを前記玉軸受け外輪に嵌め合い固定し、前記玉軸受け挿入穴の段付き穴部に前記玉軸受けを挿入固定したことを特徴とする。
【０００９】
このことにより低温時の固定フレームの玉軸受けに対する締付け力を弱めることができ、温度変化によるスラストすきまの変化を緩和することが出来る。
【００１０】
また、請求項２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補助クランク機構とを備えてなるスクロール式流体機械とし、前記固定フレームの補助クランク用玉軸受け挿入穴の入口に段付き穴部を構成し、前記段付き穴部に接着剤を挿入して前記玉軸受け外輪を接着固定したことを特徴とする。
【００１１】
このことにより温度変化によるスラストすきまの変化を緩和することが出来る。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、固定フレームの補助クランク用玉軸受け挿入穴の入口に段付き穴部を構成し、前記玉軸受け挿入穴の段付き穴部より下部の前記玉軸受けに対する半径方向すきまを構成し、かつ高さ方向にもすきまが確保できるように構成したことを特徴とする。
【００１３】
すきまを確保することにより温度変化によるスラストすきまの変化をより効果的に緩和することが出来る。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は、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し、前記スペーサの材質を前記補助クランクの熱膨張率と同等の鉄材で構成したことを特徴とする。
【００１５】
このことにより熱膨張率差による温度変化によるスラストすきまの変化をより効果的に緩和することが出来る。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のスクロール式流体機械は、温度変化によるスラストすきまの変化を緩和することができ、温度上昇による流量の低下の緩和および、低温時のスクロールのラップ部と鏡板の接触を防止することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
第１の発明は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補助クランク機構とを備えてなるスクロール式流体機械とし、前記固定フレームの補助クランク用玉軸受け挿入穴の入口に段付き穴部を構成し、鉄のリングを前記玉軸受け外輪に嵌め合い固定し、前記玉軸受け挿入穴の段付き穴部に挿入固定したことにより、低温時の固定フレームの玉軸受けに対する締付け力を前記鉄リングで受けるため、玉軸受け外輪への締付け力を弱めることができ、前記玉軸受けのラジアル方向の変化量が小さくなり、スラストすきまが減少する変化を緩和することが出来る。また、固定フレームにおいては熱膨張率の大きなアルミ材で構成されており、前記玉軸受けの高さ分の熱膨張率の違い分だけ補助クランクが上昇し、スラストすきまが減少する。高温時のスラストすきまの変化に関しては、鉄リングにより前記玉軸受けが上部で支えられているため、前記鉄リングの高さ分において固定フレームのアルミ材と鉄リングの熱膨張率の違い分だけ補助クランクが下降することになる。また、前記鉄リングの無い場合
には前記玉軸受けの高さ分が変化の対象となるためよりスラストすきまが増大する。
【００１８】
第２の発明は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補助クランク機構とを備えてなるスクロール式流体機械とし、前記固定フレームの補助クランク用玉軸受け挿入穴の入口に段付き穴部を構成し、前記段付き穴部に接着剤を挿入して前記玉軸受け外輪を接着したことにより、高温時のスラストすきまの変化に関しては、接着剤により前記玉軸受けが上部で支えられているため、接着剤の高さ分において固定フレームのアルミ材と玉軸受けの熱膨張率の違い分だけ補助クランクが下降することになる。また、前記接着剤の無い場合には前記玉軸受けの高さ分が変化の対象となるためよりスラストすきまが増大する。
【００１９】
第３の発明は特に、第１または第２の発明の固定フレームの補助クランク用玉軸受け挿入穴の入口に段付き穴部を構成し、前記玉軸受け挿入穴の段付き穴部より下部の前記玉軸受けに対する半径方向すきまをすきま嵌めに構成し、かつ高さ方向にもすきまが確保できるように構成したことにより、低温時にすきまのある部分に関して固定フレームの玉軸受けに対する締付け力を無くすことができ、前記玉軸受けのラジアル方向の変化量が小さくなり、スラストすきまが減少する変化を緩和することが出来る。また、固定フレームにおいては熱膨張率の大きなアルミ材で構成されており、前記段付き部高さ分の熱膨張率差だけのスラストすきまが減少する。また、前記すきまの無い場合には玉軸受けの高さ分の温度変化になりより大きなスラストすきまの変化となる。
【００２０】
第４の発明は特に、第１、第２または第３の発明の固定フレームの補助クランク用玉軸受け挿入穴の入口に段付き穴部を構成し、段付き穴部の深さを玉軸受け高さの１／３程度としたことにより、適切な接着強度とスラストすきまの変化量を押さえることが出来る。
【００２１】
第５の発明は特に、第１、第２、第３または第４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し、前記スペーサの材質を前記補助クランクの熱膨張率と同等の鉄材で構成したことにより、低温時、高温時において固定フレーム端面から上部の補助クランク高さ分のアルミとの熱膨張率差による旋回スクロールの位置変化分を相殺することができ、さらに旋回スクロールの鏡板端面から補助クランク上部端面までのアルミ材の熱膨張率による変化は、逆に旋回スクロールの位置変化分を減少させる働きがある。
【００２２】
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。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、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を示している。
【００２４】
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。
【００２５】
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玉軸受け１４、固定フレーム側玉軸受け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の間にはリング状のスペーサ１６がボルト等で固定されている。
【００２６】
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おり、スペーサ１６およびクランク１３は鉄材で構成されている。熱膨張率の違いによるスラスト方向の変化を押さえるためには、スペーサ１６の材質は補助クランク１３の熱膨張率と同等の鉄材が適している。
【００２７】
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。
【００２８】
まず、駆動軸３が回転するとクランク機構１２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。
【００２９】
また、この圧縮により圧縮熱が発生し、旋回スクロール５、固定スクロール、固定フレーム７、補助クランク１３およびスペーサ１６に熱が伝わり熱膨張を起こす。また、それぞれ材質が異なり熱膨張率が異なるためスクロールのラップと鏡板のスラストすきまは高温の場合は広がる方向にまた、低温の場合には狭まる方向に変化を起こす。
【００３０】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２にかかるスクロール式流体機械の補助クランク機構部周りの拡大図を示している。
【００３１】
図２に示されるように補助クランク１３の旋回スクロール６側の玉軸受け１４の外輪１４ａの端面を押さえ板１８によりボルト１９により固定されている。補助クランク１３の固定フレーム７側の玉軸受け１５の外輪１５ａは、固定フレーム７の玉軸受け挿入穴に挿入され、補助クランク玉軸受け挿入穴の入口に段付き穴部２０を構成し、鉄リング２１を玉軸受け外輪１５ａに嵌め合い固定し、玉軸受け外輪１５ａが段付き穴部２０に挿入され固定されている。さらに玉軸受け挿入穴の段付き穴部２０より下部の前記玉軸受けに対する半径方向すきま２２を構成し、かつ高さ方向にもすきま２３が確保できるように構成している。また、段付き穴部２０の高さは玉軸受け１５高さＨの１／３の高さに構成されている。スラストすきまδは固定スクロールラップ１０の先端面と旋回スクロール６の鏡板との微小な距離である。
【００３２】
以上のように構成された補助クランク機構部周りの温度変化によるスラストすきま変化について、以下その動作、作用を説明する。
【００３３】
低温時のスラストすきまδの変化に関しては、旋回スクロール６は熱膨張率の大きなアルミ材で構成されており、玉軸受け１４の外輪１４ａは鋼材で熱膨張率は前記アルミ材の約半分であるため、低温時には、玉軸受け１４の外輪１４ａがアルミ材で締付けられて玉軸受け１４の外輪１４ａが上昇し、前記玉軸受け外輪１４ａに固定されている旋回スクロール６が上昇し、スラストすきまδが小さくなる。また、従来の挿入固定方法では、固定フレーム７側の玉軸受け１５でも旋回スクロール６側の玉軸受け１４と同様な現象が発生
し、スラストすきまδが減少する。さらに玉軸受け１５の高さ分の熱膨張率の違い分だけ補助クランク１３が上昇し、スラストすきまδが減少する。しかし、本構成では、鉄リング２１を玉軸受け外輪１５ａに嵌め合い固定された構成のため、固定フレーム７の締付け力を前記鉄リングで受けるため玉軸受け外輪１５ａの締付け力はかなり緩和されるためにスラストすきまδの減少分は低減される。また、玉軸受け外輪１５ａは鉄リング２１で固定されすきま２２、２３を確保しているため、熱膨張率差によるスラストすきまδの変化量も玉軸受け全体の高さＨではなく鉄リングの高さ分１／３Ｈに関する変化になるため減少する。
【００３４】
本構成では、固定スクロール１１の固定部と固定フレーム７の間にリング状のスペーサ１６を挿入し、前記スペーサ１６の材質を前記補助クランク１３の熱膨張率と同等の鉄材で構成しているため、固定フレーム端面Ａ面より上部の補助クランク１３の高さ分のアルミとの熱膨張率差による旋回スクロール６の上昇分を相殺することができ、さらに旋回スクロール６の鏡板端面Ｃ面から補助クランク上部端面Ｂ面までのアルミ材の高さＬによる熱膨張率による変化は、逆に旋回スクロール６を下降させる働きがある。
【００３５】
高温時のスラストすきまδの変化に関して、従来の構成では玉軸受け高さＨにおいて固定フレーム７のアルミ材と玉軸受け１５外輪１５ａの鋼材の熱膨張率の違い分だけ補助クランク１３が下降するためスラストすきまδが増大する。ただし、本構成では固定フレーム７の補助クランク用玉軸受け穴の入口に段付き穴部２０を構成し、玉軸受け外輪１５ａは鉄リング２１で固定されているため、熱膨張率差によるスラストすきまδの変化量も玉軸受け全体の高さＨではなく鉄リングの高さ分１／３Ｈに関する変化になるため減少することができる。
【００３６】
また、スペーサ１６の材質を前記補助クランク１３の熱膨張率と同等の鉄材で構成しているため、固定フレーム端面Ａ面より上部の補助クランク１３高さ分のアルミとの熱膨張率差による旋回スクロールの下降分を相殺することができ、さらに旋回スクロール６の鏡板端面Ｃ面から補助クランク上部端面Ｂ面までのアルミ材の高さＬによる熱膨張率による変化は、逆に旋回スクロール６を上昇させる働きがある。
【００３７】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３にかかるスクロール式流体機械の補助クランク機構部周りの拡大図を示している。
【００３８】
図３に示されるように補助クランク１３の固定フレーム７側の玉軸受け１５の外輪１５ａは、固定フレーム７の玉軸受け挿入穴に挿入され、補助クランク玉軸受け挿入穴の入口に段付き穴部２０を構成し、前記段付き穴部２０に接着剤２４を挿入して前記玉軸受け外輪１５ａを接着固定している。
【００３９】
玉軸受け外輪１５ａは接着剤２４で固定されているため、熱膨張率差によるスラストすきまδの変化量は、玉軸受け全体の高さＨではなく接着部分の長さ１／３Ｈに関する変化になるため減少することができる。
【００４０】
以上のように、本実施の形態においては固定フレームの補助クランク用玉軸受け穴の入口に段付き穴部を構成し、鉄のリングを前記玉軸受け外輪に嵌め合い固定し、前記玉軸受け挿入穴の段付き穴部に挿入固定し、前記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し、前記スペーサの材質を前記補助クランクの熱膨張率と同等の鉄材で構成しているので、温度変化によるスクロールのラップ部と鏡板のスラストすきまの変化を緩和することができ、高温時には流量の低下を緩和し、低温時にはそれぞれのスクロールのラップ部と鏡板の接触をなくすことが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
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、温度変化によるスラストすきまの変化を押さえているため流体送風機、空気圧縮の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【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２にかかるスクロール式流体機械のクランク機構部の拡大図
【図３】本発明の実施の形態３にかかるスクロール式流体機械のクランク機構部の拡大図
【図４】従来のスクロール式流体機械の補助クランク機構の縦断面図
【符号の説明】
【００４３】
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
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  スペーサ
１７  吐出口
１８押さえ板
１９  ボルト
２０  段付き穴部
２１  鉄リング
２２  半径方向すきま
２３  高さ方向すきま
２４  接着剤
【図１】
2007113508.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007113508.tif 000005
【図４】
2007113508.tif 000006