(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと該ケーシングに固定された固定スクロールとからなる固定部材と旋回スクロールとの間に自転防止用クランク軸を介在して旋回スクロールの自転防止機構を構成したスクロール流体機械において、
前記自転防止用クランク軸の一方側をスラスト方向に遊動可能に前記固定部材に支持するとともに、前記自転防止用クランク軸の他方側に向かって付勢力を付与し、該付勢力は固定スクロールラップと旋回スクロールラップとで形成される密閉空間が一定圧力を超える過圧縮になると付勢力に抗して前記自転防止クランク軸が過圧縮を低下させる方向に移動可能なように設定され、
さらに、前記自転防止用クランク軸の一方側に対応する前記ケーシングに開口孔を開設し、該開口孔に前記自転防止用クランク軸の軸方向にキー溝を削設し、前記開口孔内に前記キー溝に嵌合して摺動可能なキーを外周に有し内周に玉ベアリングが配置されるベアリング拘束ガイドを設け、前記玉ベアリングの内輪に前記自転防止用クランク軸の一方側を固着せしめ玉ベアリングの外輪に前記付勢力を付与して前記移動可能に構成したことを特徴とする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、及び圧送を行うスクロール流体機械、特に、ラップが形成する密閉空間が過圧縮状態となった際に、各部材に損傷を防止するように構成したことを特徴とするスクロール流体機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、スクロール流体機械には、旋回スクロールをスムーズに公転駆動させるために旋回スクロールと固定スクロールとの相対位置を調整設定する必要がある。
例えば、図１に示す固定スクロール４の内側面４ｍを基準面とすれば、旋回スクロール５の摺動面５ｇを一致させ、旋回スクロール５を余分なガタなしに設定することが必要となり、そのために周方向１２０゜づつ３カ所に設置された旋回スクロールの自転防止機構１４（図３）に調整手段を設け旋回スクロール５をスラスト方向に移動させて調整が行われている。
【０００３】
しかしながら、その調整を不要とする機構が特開平６−２１３１７４号公報で提案されている。この先行技術は、固定ハウジング側に旋回スクロールの自転防止機構のクランク軸を軸受によって回転可能に保持し、該クランク軸と偏芯した軸を旋回スクロール側に付勢バネを介して回転保持したものである。
【０００４】
よって、この技術によると、前記付勢バネが撓むことによって大きすぎる寸法を補正し、調整なしに誤差を所定範囲内に治めることが可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように旋回スクロールと固定スクロールの相対位置が手動もしくは自動によって設定されたとしても、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が少容積になることによって徐々に圧縮される圧縮流体が、その最終圧縮室から吐出されずに残っていると、その圧縮流体と、新しい圧縮流体とによって過圧縮を起こす場合がある。
【０００６】
過圧縮を起こすと密閉空間の圧力が正常時より上昇するために、図１上の旋回スクロール５は右行し、その右行によって移動する部材と固定された部材とが衝突して損傷し、耐久性を低下することがある。
【０００７】
上述の事情に鑑み、本発明は、ラップが形成する密閉空間が過圧縮状態となった際に、各部材に損傷を防止するように構成したスクロール流体機械を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ケーシングと該ケーシングに固定された固定スクロールとからなる固定部材と旋回スクロールとの間に自転防止用クランク軸を介在して旋回スクロールの自転防止機構を構成したスクロール流体機械において、前記自転防止用クランク軸の一方側をスラスト方向に遊動可能に前記固定部材に支持するとともに、前記自転防止用クランク軸の他方側に向かって付勢力を付与し、該付勢力は固定スクロールラップと旋回スクロールラップとで形成される密閉空間が一定圧力を超える過圧縮になると付勢力に抗して前記自転防止クランク軸が過圧縮を低下させる方向に移動可能なように設定され、さらに、前記自転防止用クランク軸の一方側に対応する前記ケーシングに開口孔を開設し、該開口孔に前記自転防止用クランク軸の軸方向にキー溝を削設し、前記開口孔内に前記キー溝に嵌合して摺動可能なキーを外周に有し内周に玉ベアリングが配置されるベアリング拘束ガイドを設け、前記玉ベアリングの内輪に前記自転防止用クランク軸の一方側を固着せしめ玉ベアリングの外輪に前記付勢力を付与して前記移動可能に構成したことを特徴とする。
【０００９】
本発明によると、前記自転防止用クランク軸の一方側をスラスト方向に遊動可能に前記固定部材に支持するとともに、前記自転防止用クランク軸の他方側に向かって付勢力を付与し、該付勢力は固定スクロールラップと旋回スクロールラップとで形成される密閉空間が一定圧力を超える過圧縮になると付勢力に抗して前記自転防止クランク軸が過圧縮を低下させる方向に移動可能なように設定され、さらに、前記自転防止用クランク軸の一方側に対応する前記ケーシングに開口孔を開設し、該開口孔に前記自転防止用クランク軸の軸方向にキー溝を削設し、前記開口孔内に前記キー溝に嵌合して摺動可能なキーを外周に有し内周に玉ベアリングが配置されるベアリング拘束ガイドを設け、前記玉ベアリングの内輪に前記自転防止用クランク軸の一方側を固着せしめ玉ベアリングの外輪に前記付勢力を付与して前記移動可能に構成したので、該クランク軸が固定部材に衝突して損傷することがない。
【００１０】
また、前記自転防止用クランク軸の一方側は、前記自転防止用クランク軸の他方側に向かって付勢力を付与されているので、該付勢力が過圧縮の圧力とバランスする位置で旋回スクロールの移動は停止し、前記密閉空間内の圧縮流体の圧力が降下することによって付勢力に押されて前記自転防止用クランク軸は初期位置に復帰する。
【００１１】
【００１２】
前記自転防止用クランク軸の一方側に対応する前記ケーシングに開口孔を開設し、該開口孔に前記自転防止用クランク軸の軸方向にキー溝を削設し、前記開口孔内に前記キー溝に嵌合して摺動可能なキーを外周に有し内周に玉ベアリングが配置されるベアリング拘束ガイドを設け、前記玉ベアリングの内輪に前記自転防止用クランク軸の一方側を固着せしめ玉ベアリングの外輪に前記付勢力を付与して前記移動可能に構成したので、前記自転防止用クランク軸の一方側をスラスト方向に移動規制された玉軸受によって支持されて周方向に回転可能であり、前記自転防止用クランク軸の一方側の基端部分を前記玉軸受の内輪に嵌合固着して配置し、該軸受がその外周をスラスト方向に遊動可能に前記固定部材に支持されているので、簡単な構成で前記自転防止用クランク軸の一方側を周方向回転とスラスト方向移動させることができる。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【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。
【００１６】
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、図２は、旋回スクロールと駆動部材との断面図、図３は、図１の部分的拡大図、図４は図３のＡ−Ａ矢視図である。
図１において、スクロール流体機械は、背面に多数の冷却フィン４ｂを有する固定スクロール４、内部１０ａに旋回スクロールが配置される本体ハウジング１０、モータの回転駆動軸９を保持する支持部１２、モータハウジング１３とで構成される。
【００１７】
モータの回転駆動軸９は、左側は支持部１２に保持され、さらに左側は後述する回転軸用ボス部６１とベアリングを介して連結する軸部７ａを有する継手７と嵌合している。
【００１８】
一方、固定スクロール４の端板の内側に、ほぼ円形の断面矩形状に凹設形成された摺動面４ｇが設けられ、該摺動面４ｇの中央部には圧縮流体を吐出する吐出口４ｄが開口されるとともに、該吐出口４ｄより大径の吐出開口４ｅが外部に向かって開設され、該吐出開口４ｅには吐出筒２３が配設されている。
【００１９】
摺動面４ｇには前記吐出口４ｄの近傍からラップ４ａが外周側に向かって螺旋状に植設され、そのラップの上方先端稜には凹溝が中央部から外周部に向かって凹設され、該溝内には相手側摺動面と接触して密閉状態を図るフッソ系樹脂等の自己潤滑性のあるチップシール２２が嵌入されている。
【００２０】
固定スクロール４には、前記摺動面４ｇと連通する流体吸入口４ｃが前方に開口を有して開設されている。該吸入口４ｃが開設されている前面（固定スクロール背面）には複数の冷却フィン４ｂが図１上紙面垂直方向に植設され、そして、前記吐出開口４ｅが設けられる円筒部４ｈの外周面からも同じように図１上紙面垂直方向に冷却フィンが配置されている。
【００２１】
また、固定スクロール４の背面側には前記吐出開口４ｅに対応する位置に吐出開口２０ａが開設されたサイドカバー（蓋部材）２０が、冷却フィンの一部が太径に形成された取り付け部４ｋにより着脱可能に取付られている。前記取り付け部４ｋの先端に適宜円筒上のスペーサを挟んでサイドカバー２０を取り付けることにより固定スクロール側の冷却空間を調整し、冷却能率を向上させることができる。
【００２２】
また、固定スクロール４の内側面４ｍには、前記ラップ４ａの外周部を囲繞するように凹溝が凹設され、該溝内には相手側摺動面と接触して前記ラップ４ａ側にダストが侵入しないようにフッソ系樹脂等の自己潤滑性のあるダストシール２１が嵌入されている。
【００２３】
本体ハウジング１０内には、旋回スクロール５が配置され、その摺動面５ｇには固定スクロール４のラップ４ａと接触して流体を圧縮する密閉空間を形成するラップ５ａが植設されている。
旋回スクロール５の背面側には図１の紙面上垂直方向に多数の冷却フィン５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅが配設されている。
【００２４】
また、前記旋回スクロール５には旋回補助板（駆動部材）６がネジ止め（不図示）されている。該旋回補助板６には凹部６ａが設けられ、該凹部６ａ（図１）は前記継手７の偏心軸部７ａとニードルベアリング３８を介して連結している。
そして、前記旋回補助板６の外周部には、前記本体ハウジング１０に一端が支持され、１２０゜ずつ円周方向３箇所に３対の自転防止機構（補助クランク部）１４の端部が支持され、該自転防止機構１４を介して前記旋回スクロール５が前記固定スクロール４とは偏心した回転中心を有して公転するように配置される。
【００２５】
次に、自転防止機構（補助クランク部）１４は３個のボス部６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃに用いられるが、代表してボス部６０Ａについて説明して他は省略する。図２に示すように、前記旋回補助板６は、回転軸ボス部６１と、該回転軸ボス部６１の円形状壁面の外側に、補助クランク用ボス部６０Ａとを、両ボス部の円形状壁面間を離間した状態、すなわち、補助クランク用ボス部６０Ａの外周６０Ａａと回転軸ボス部６１の外周６ｄとは壁面間を離間した状態で近接配置して構成しているので、スクロール流体機械を小型に構成することができる。
【００２６】
また、両ボス部の円形状壁面間を離間した状態で両ボス部を近接配置しているので、両ボス部の円形状壁面間が一体となり肉厚が厚くなり、その厚さに合わせて他の部分の肉厚を厚くして歪対策を行うことがなく、また、重量が増加することがなく、小型なスクロール流体機械を構成することができる。
【００２７】
また、３箇所の補助クランク用ボス部６０の一つであるボス部６０Ａの裏面には冷却フィン５ｃが対応して当接し、ボス部６１の裏面には冷却フィン５ｄが対応して配置され、そのうち中央部分ボス部６１側の冷却フィン６ｂｈと当接し、他の冷却フィン５ｄは冷却フィン６ｃと対応して両者間に空隙を有して配置され、冷却フィン５ｅは冷却フィン６ｂに当接するように構成される。
【００２８】
このように、回転軸用ボス部６１の裏面に対応する旋回スクロール５に対応する冷却フィン群は、中央部に位置する２本の６ｂｈ，６ｂｈ以外は、図２に６ｃで示すように低く、旋回スクロールのラップ空間の圧縮発熱部からの旋回スクロールの冷却フィンとは当接せずに冷却空間が形成される。
【００２９】
本実施の形態は、上述のように、旋回スクロールに取り付けられる旋回補助板６に、周方向３ケ所に補助クランク用ボス部６０を設け、それぞれの前記補助クランク用ボス部の一隅に前記旋回スクロールとの取り付け孔（不図示）を設けているので、補助クランク用ボス部６０の裏面に旋回スクロールの冷却フィンを当接し、前記回転軸用ボス部６１対応部分の中央部にある冷却フィン６０ｂｈ，６０ｂｈが前記旋回スクロール側の冷却フィン頂部と当接して、取り付け孔にネジを挿入して旋回スクロールの冷却フィン頂部の取り付け部に取り付けることにより、前記旋回スクロールと旋回補助板６は一体化することできる。
【００３０】
その際に、当接部分が３個の補助クランク用ボス部と中央部分であり、固着部分が中央部分から略等距離の補助クランク用ボス部６０であり、また、前記補助クランク用ボス部６０の背面とは複数の旋回スクロール用の冷却フィンと当接しているので、旋回スクロールは前記補助クランク用ボス部６０の背面を広い部分で当接保持することができ、強固に両者を一体化することができる。
【００３１】
上述したように本実施の形態は、前記補助クランク用ボス部６０の背面に当接する冷却フィンに前記旋回補助板の取り付け部を設けているので、別に支柱を設けて該支柱に取り付ける必要はなく、旋回スクロール全体としての重量が軽減される。
【００３２】
また、前記固定スクロールは固定スクロールラップと反対側の面に固定スクロール冷却フィンが設けられとともに、流体吸入孔と圧縮流体吐出孔とを除いて前記固定スクロール冷却フィンを覆う蓋部材が前記固定スクロールに取り外し可能に配置しているので、前記蓋部材を取り外しスペーサを介して蓋部材を固定スクロールに取り付けることにより固定スクロール側の冷却空間が増加し、冷却効率をさらに向上することができる。
【００３３】
次に、図３及び図４を用いて、自転防止機構１４の詳細を説明する。図３において、補助クランク用ボス部６０Ａには凹部６０Ａｂが設けられ、玉ベアリング２８が配設され、該ベアリング２８の右端はビス２４によって固着された押さえ板１８によって蓋されている。該ベアリング２８の内輪内には自転防止機構１４のクランク軸１５が嵌合され、該クランク軸１５の頭部１５ａの外周にはオイルシール１９が配設されベアリング２８からオイルの漏洩を防止している。
【００３４】
また、本体ハウジング１０にはクランク軸１５に対応する位置に、図４に示すように、開口孔１０ｂが開設され、１８０゜対称位置にキー溝１０ｃが削設されている。該開口孔１０ｂ内にはキー溝１０ｃに嵌合して摺動可能なキー３０ａ，３０ａを有するベアリング拘束ガイド３０が配設される。該ガイド３０の内周３０ｂには玉３７を有した玉ベアリング２９が配設され、該ベアリング２９の左端はビス２５によって固着された押さえ板２６によって蓋されている。該ベアリング２９の内輪内にはクランク板１６を介してクランク軸１５とは偏芯した軸１７が嵌合され、該軸１７の右端側はワッシャ３１を介して止めネジ３２によってベアリング２９の内輪に固着している。
【００３５】
尚、ベアリング拘束ガイド３０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、窒化ホウ素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、スパッタリングによって付着して用いることができる。
【００３６】
クランク板１６は円板で形成され、その外周にはオイルシール２７が配設されベアリング２９からオイルの漏洩を防止している。本体ハウジング１０にはキャップ状に形成された軸受カバー３５が止めネジ３６によって固着され、該カバー３５の内部空間にはワッシャ３３と内壁３５ａとの間にはコイルバネ３４が配置されベアリング２９の外輪に付勢力を付与している。この付勢力は固定スクロールラップと旋回スクロールラップとが形成する密閉空間Ｓが所定圧力Ｖを超えるとベアリング２９が右行して圧縮されるように設定されている。
【００３７】
また、回転駆動軸９（図１）に設けられた継手７の軸部７ａの端面７ｂと旋回補助板６の面６ｅとの間は空隙Ｇが設けられ、密閉空間Ｓが所定圧力Ｖを超えると旋回補助板６が右行しての継手７の端面７ｂと旋回補助板６の面６ｅが当接しないように構成されている。
【００３８】
次に、図１及び図３を用いて取込み流体の圧縮動作を説明する。
旋回スクロールラップ５ａの旋回によって、図３に示すように空間Ｓに流体は取り込まれる。
密閉空間Ｓに取り込まれた圧縮流体は、旋回スクロールラップ５ａの旋回によって順次圧縮されて吐出口４ｄから吐出される。
【００３９】
圧縮機として用いる場合には、図示しない吐出後の圧縮流体が図示しないタンクに収納されるが、それが満杯になった場合には圧縮流体をタンクに流入することができず密閉空間Ｓ内は前回の圧縮流体が存在する状態で新しい圧縮流体が押し込まれるので過圧縮となる。
【００４０】
密閉空間Ｓが過圧縮となると、旋回スクロール５は右行し、旋回補助板６も右行し、その力はベアリング２８の外輪から押さえ板１８を介してクランク板１６に伝達し、クランク板１６からベアリング２９の内輪を介して外輪に伝達し、外輪からワッシャ３３を介してコイルバネ３４を圧縮する。
【００４１】
そして、該付勢力が過圧縮の圧力とバランスする位置で旋回スクロールの移動は停止し、前記密閉空間内の圧縮流体の圧力が降下することによって付勢力に押されて前記自転防止用クランク軸は初期位置に復帰する。
【００４２】
前記バランスした状態が所定時間（例えば、３０秒）続くと、スクロール流体機械の動作が停止するように構成されているが、その構成の説明は省略する。この過圧縮現象によって、旋回スクロール５が右行するが、回転駆動軸９に設けられた継手７の軸部７ａの端面７ｂと旋回補助板６の面６ｅとの間は空隙Ｇが設けられているために、継手７の端面７ｂと旋回補助板６の面６ｅとは当接しないので、損傷することはない。
【００４３】
そして、押さえ板１８と２６との間には十分な空隙が形成されているので、過圧縮現象によって両者が当接することはなく、損傷することはない。
【００４４】
また、本スクロール流体機械を真空ポンプとして用いる場合には、図示しない容器から空気を取り込むと、最初は該容器は大気圧と同じ圧力を有しているので、真空ポンプ内も大気圧と同じ圧力であった場合は、該真空ポンプの初期始動時には、その圧力に新しい空気が押し込まれるので過圧縮となるが、本実施の形態はこれを防止することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、前記自転防止用クランク軸の一方側をスラスト方向に遊動可能に前記固定部材に支持したので、過圧縮が起こっても自転防止用クランク軸が過圧力を低下させる方向に移動できるので、該クランク軸が固定部材に衝突して損傷することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  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。
【図２】  旋回スクロールと駆動部材との断面図である。
【図３】  図１の部分的拡大図である。
【図４】  図３のＡ−Ａ矢視図である。
【符号の説明】
４                  固定スクロール
５                  旋回スクロール
１０                  本体ハウジング（ケーシング）
１４                  自転防止機構
１５                  クランク軸（自転防止用クランク軸）
２２                  チップシール（ラップシール）
【図１】
0004257821.tif 000002
【図２】
0004257821.tif 000003
【図３】
0004257821.tif 000004
【図４】
0004257821.tif 000005