JP2017122461A - スクロール流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】固定スクロールと旋回スクロールとを、クランク軸の軸方向に対して容易に位置決めして組み立てることができるスクロール流体機械を提供する。
【解決手段】旋回スクロール４は、基板部３４の両面に旋回ラップ４３が設けられている。一対の固定スクロール５は、旋回ラップ４３と噛み合う固定ラップ４６が設けられ、旋回スクロール４を挟むよう設けられる。クランク軸３は、旋回スクロール４の周方向三以上の箇所に配置される軸であり、その軸方向中途部の偏心軸部３ｄに軸受２７を介して旋回スクロール４が保持される。クランク軸３は、同一軸線上に配置された主軸部３ｂ，３ｃ間に、偏心軸部３ｄが偏心して設けられている。一方の主軸部３ｃを保持する軸受２１の内輪の端面が当接される第一段部３ｅと、偏心軸部３ｄを保持する軸受２７の内輪の端面が当接される第二段部３ｈとが、クランク軸３に設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、圧縮機、膨張機またはブロワなどとして用いられるスクロール流体機械に関するものである。

従来、下記特許文献１に開示されるスクロール圧縮機が知られている。このスクロール圧縮機は、一対の固定スクロール（１，２）、旋回スクロール（３）、駆動軸（５）および補助駆動軸（６）を備える。固定スクロール（１，２）は、鏡板（１ａ，２ａ）の片面に、渦巻き状の固定ラップ（１ｂ，２ｂ）が設けられている。旋回スクロール（３）は、鏡板（３ａ）の両面に、渦巻き状の旋回ラップ（３ｂ，３ｃ）が設けられている。固定ラップ（１ｂ，２ｂ）と旋回ラップ（３ｂ，３ｃ）とを噛み合わせた状態で、一対の固定スクロール（１，２）で旋回スクロール（３）が挟まれる。駆動軸（５）と補助駆動軸（６）とには、軸方向中途部に偏心軸部が設けられており、その偏心軸部に旋回スクロール（３）が軸受（１１ａ，１１ｂ）を介して保持される。駆動軸（５）の回転は、タイミングベルト（１７）からなる回転同期機構を介して補助駆動軸（６）に伝達され、固定スクロール（１，２）に対し旋回スクロール（３）が旋回する。これに伴い、吸入口（２２）から気体を吸入し圧縮して、吐出口（１０）へ吐出する。

特許文献１に記載の発明のように、旋回スクロールの直径方向に対向した箇所に、駆動軸と補助駆動軸との二本の駆動軸を配置する構成では、駆動軸間を結んだ方向（特許文献１の図１の左右方向）の一方または他方へ旋回スクロールが最も移動した際、死点を生ずることになる。そのため、前述した回転同期機構を設け、駆動軸だけでなく補助駆動軸にも、回転駆動力を付与している。

旋回スクロールを三本以上の軸で保持する場合、少なくとも一本の軸に回転駆動力を与えれば足りるが、組立てが困難となる。各駆動軸に対する旋回スクロールや固定スクロールの軸方向の位置決めは、従来、特殊な治具を用い、工数が多くなっていた。特許文献１に記載の発明のように、駆動軸の偏心軸部の軸受構造と、補助駆動軸の偏心軸部の軸受構造とが異なれば、組立作業はより煩雑となる。

また、各駆動軸の軸方向の位置決めだけでなく、径方向の位置調整も行う必要があるが、クランク軸の本数を増やした場合、固定ラップと旋回ラップの側面間の隙間（ラップの径方向の隙間）を所定範囲内に収めつつ、各軸を所定の態勢で（位相差を無くして）組み立てるのが困難となる。

より詳細には、従来、スクロール圧縮機の運転中、固定ラップと旋回ラップの側面間の隙間を調整できないため、機械加工精度および組立精度の向上により、ラップ間の隙間を調整せざるを得なかった。言い換えれば、ラップ間の隙間は、機械加工精度や組立精度に依存し、運転中の自動調整ができなかった。そのため、圧縮機の運転中、旋回スクロールが遠心力により外方に振れると、偏心軸部のはめ合い隙間に周方向で偏りが生じ、周方向一部ではめ合い隙間が埋まり、固定ラップと旋回ラップとが衝突するおそれがある。たとえば、特許文献１の図１に示されるように、各駆動軸の偏心軸部が最も左側へ配置された状態では、旋回スクロールは遠心力により左側に振れ、各駆動軸の右側周側面では、軸受のはめ合い隙間が埋まることになり、これに伴い、固定ラップと旋回ラップとが所定以上に近接したり、場合によっては衝突して破損したりするおそれもある。このような現象が、旋回スクロールの旋回に伴い、各駆動軸の周方向に沿って順次に発生することになる。これを防止するには、ラップ間の隙間を大きめに設定しておくか、加工や組立の精度を向上するしかなかったが、クランク軸の本数が多いと、これら精度を確保するのは難しい。

なお、下記特許文献２には、旋回スクロール（３）への補助クランク軸（５）の軸受部（１１ｂ）において、軸受穴（３５）の径方向（しかも両クランク軸（４，５）を結ぶ線と直交する方向）に対向して平坦部（３５ａ）を設け、その平坦部（３５ａ）に平板状のスライダ（２９）を設ける一方、軸受ハウジング（２７）にも平坦部（２７ａ，２７ｂ）を設けて、軸受穴（３５）に軸受ハウジング（２７）をはめ合わせ、さらに回り止め（３０）を設けることで、クランク軸（４，５）間を結んだ方向（特許文献２の図１の左右方向）にのみ軸受ハウジング（２７）の移動を許容することが提案されている。しかしながら、軸間距離の寸法差に起因するずれを解消するのが目的であり、旋回スクロール（３）を一方向にのみ移動可能とするものであるから、当該特許文献に記載のような二本のクランク軸（４，５）で同期回転させるスクロール圧縮機が前提である。また、軸受ハウジング（２７）と軸受穴（３５）との間に設けられる弾性体（１３）は、軸受穴（３５）の平坦部（３５ａ）にもはまり込み、旋回スクロール（３）の旋回に伴い、周方向に沿って順次に荷重を均質に受けることもできない。しかも、弾性材（１３）は、二本のクランク軸の内、補助クランク軸（５）の側にのみ設けられる。

特許第３７５４２３７号公報 特開２００１−２２７４８１号公報

本発明が解決しようとする課題は、少なくとも三本のクランク軸を備えるスクロール流体機械であって、各クランク軸の軸方向に対する各スクロールの位置決めが容易なスクロール流体機械を提供することにある。また、より好ましくは、運転中に固定ラップと旋回ラップとの側面間の隙間を自動調整できるスクロール流体機械を提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、基板部の両面に旋回ラップが設けられた旋回スクロールと、前記旋回ラップと噛み合う固定ラップが設けられ、前記旋回スクロールを挟むよう設けられる一対の固定スクロールと、前記旋回スクロールの周方向三以上の箇所に配置される軸であり、その軸方向中途部の偏心軸部に軸受を介して前記旋回スクロールが保持されることで、前記固定スクロールに対し前記旋回スクロールを旋回可能に保持するクランク軸とを備え、前記クランク軸は、同一軸線上に配置された主軸部間に、前記偏心軸部が偏心して設けられ、前記クランク軸は、前記偏心軸部を挟んだ両側の主軸部において、前記一対の固定スクロールまたはこれと一体の部材に、軸受を介して回転可能に保持され、前記偏心軸部を挟んだ両側の主軸部の内、一方の主軸部を保持する軸受の内輪の片方の端面が当接される第一段部と、前記偏心軸部を保持する軸受の内輪の片方の端面が当接される第二段部とが、前記クランク軸に設けられ、前記一方の主軸部を保持する軸受の内輪は、主軸部が圧入された状態で、主軸部にねじ込まれた留めナットと前記第一段部とにより挟み込まれ、前記偏心軸部を保持する軸受の内輪は、偏心軸部が圧入された状態で、偏心軸部にねじ込まれた留めナットと前記第二段部とにより挟み込まれることを特徴とするスクロール流体機械である。

請求項１に記載の発明によれば、旋回スクロールを少なくとも三本のクランク軸で保持するので、旋回スクロールの回転時に死点が生じない。さらに、クランク軸に第一段部と第二段部とを設け、第一段部を固定スクロール側への位置決めに用い、第二段部を旋回スクロール側への位置決めに用いることで、各クランク軸の軸方向に対する各スクロールの位置決めが容易となる。

さらに、一方の主軸部を保持する軸受と、偏心軸部を保持する軸受とは、それぞれ、内輪が軸部に圧入された状態で、留めナットで段部に押し付けられて固定される。これにより、各軸受を各軸部に確実に固定することができる。

請求項２に記載の発明は、前記一方の主軸部を保持する軸受の外輪は、前記固定スクロールまたはこれと一体の部材に固定され、前記偏心軸部を保持する軸受の外輪は、前記旋回スクロールの軸受穴との隙間に円環状の弾性材を介して取り付けられることを特徴とする請求項１に記載のスクロール流体機械である。

請求項２に記載の発明によれば、一方の主軸部を保持する軸受の外輪は、固定スクロールまたはこれと一体の部材に固定されるが、偏心軸部を保持する軸受の外輪は、旋回スクロールに固定することなく、旋回スクロールの軸受穴との隙間に円環状の弾性材を介して取り付けられる。全てのクランク軸の偏心軸部において、軸受の外輪と旋回スクロールの軸受穴との隙間に円環状の弾性材を設けておくことで、旋回スクロールの旋回時に、クランク軸に対し旋回スクロールが遠心力により振れても、軸受の外輪と旋回スクロールの軸受穴との隙間が埋まるのを抑制して、固定ラップと旋回ラップとの側面間の隙間を所望に保つことができる。また、軸受の外輪と旋回スクロールの軸受穴との隙間が完全に埋まるとしても、弾性材の作用により衝撃を緩和して、各ラップの破損を防止することができる。

さらに、請求項３に記載の発明は、前記偏心軸部を保持する軸受として、複数の軸受を備え、この軸受同士は、端面同士を重ね合わされるか、端面間にアジャスタを介して重ね合わされることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスクロール流体機械である。

請求項３に記載の発明によれば、偏心軸部を保持する複数の軸受は、端面同士を重ね合わされるか、端面間にアジャスタを介して重ね合わされることで、旋回スクロールとクランク軸との軸方向の位置調整を図ることができる。

本発明によれば、少なくとも三本のクランク軸を備えるスクロール流体機械であって、各クランク軸の軸方向に対する各スクロールの位置決めが容易なスクロール流体機械を実現することができる。また、実施の形態により、運転中に固定ラップと旋回ラップとの側面間の隙間を自動調整できるスクロール流体機械を実現することもできる。

本発明のスクロール流体機械の一実施例を示す概略平面図である。 図１のスクロール流体機械の底面図である。 図１におけるIII−III断面図である。 図３の左端部の拡大図である。

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１から図４は、本発明のスクロール流体機械１の一実施例を示す概略図であり、図１は平面図、図２は底面図、図３は図１におけるIII−III断面図、図４は図３の左端部の拡大図である。なお、以下において、説明の便宜上、図３（厳密にはIII−III断面図であるからその左半分または右半分）における上下および左右として方向を述べることがあるが、この方向はスクロール流体機械１の姿勢を限定する趣旨ではない。

本実施例のスクロール流体機械１は、上ハウジング材１１および下ハウジング材１２と、この上下のハウジング材１１，１２間に三本のクランク軸３を介して保持される旋回スクロール４と、この旋回スクロール４を挟むよう上下のハウジング材１１，１２に固定される一対の固定スクロール５とを主要部として備える。

上ハウジング材１１と下ハウジング材１２とは、互いに対応した内外径を有する円環状の部材である。上ハウジング材１１は、下ハウジング材１２の上部開口を閉じるように設けられる。この際、両ハウジング材１１，１２は、外周部においてネジ１３により着脱可能に一体化される。上ハウジング材１１を下ハウジング材１２に取り付けた状態では、全体として、厚肉の短円筒状に形成され、直径方向で切断した片方の断面を観察した場合、断面が中空の略矩形状に形成されている。このようにして、上ハウジング材１１と下ハウジング材１２との間に、中空部１０が形成される。

上ハウジング材１１の内周壁の下端部には、径方向内側へ突出して上フランジ１５が設けられる一方、下ハウジング材１２の内周壁の上端部には、径方向内側へ突出して下フランジ１６が設けられる。上フランジ１５と下フランジ１６とは、上下に離隔して配置される。これにより、上下のフランジ１５，１６間には、周方向に沿って開口１４が開けられる。

図１に示すように、上ハウジング材１１および下ハウジング材１２には、周方向等間隔の三箇所に、クランク軸３が回転自在に保持される。図３に示すように、各クランク軸３は、その軸線を上下方向へ沿って配置される。この際、各クランク軸３は、上ハウジング材１１と下ハウジング材１２との間の中空部１０を上下に貫通するよう設けられる。

三本のクランク軸３の内、一本は、回転駆動力を与えられる駆動クランク軸３Ｘとされ、残り二本は、そのような回転駆動力を与えられない従動クランク軸３Ｙとされる。本実施例では、図３において左側に示される一本が駆動クランク軸３Ｘとされ、残り二本が従動クランク軸３Ｙとされる。

駆動クランク軸３Ｘは、従動クランク軸３Ｙよりも軸方向一方（図３における下方）へ延出している。つまり、駆動クランク軸３Ｘと従動クランク軸３Ｙとは、基本的には同一の構成であるが、駆動クランク軸３Ｘは従動クランク軸３Ｙよりも下方への延出部３ａを有する。なお、各クランク軸３は、後述するように、各ハウジング材１１，１２や旋回スクロール４への軸受構造も、互いに同一とされている。

スクロール流体機械１を圧縮機またはブロワとして用いる場合、駆動クランク軸３Ｘは、その延出部３ａから回転駆動力を与えられる（つまり動力が入力される）。たとえば、駆動クランク軸３Ｘの延出部３ａには、モータの出力軸が直結されるか、歯車などを介してモータの回転駆動力が付与される。一方、スクロール流体機械１を膨張機として用いる場合、流体により旋回スクロール４を回転させて、駆動クランク軸３Ｘに回転駆動力が与えられる（つまり動力が出力される）。

各クランク軸３は、同一軸線上に配置された主軸部３ｂ，３ｃ間に、偏心軸部３ｄが偏心して設けられている。各クランク軸３は、偏心軸部３ｄを挟んだ両側の主軸部３ｂ，３ｃにおいて、各ハウジング材１１，１２に回転自在に保持される。本実施例では、図３において、上方の主軸部３ｂは、上軸受２０を介して上ハウジング材１１の上壁に回転自在に保持され、下方の主軸部３ｃは、下軸受２１を介して下ハウジング材１２の下壁に回転自在に保持される。

各クランク軸３には、偏心軸部３ｄを挟んだ両側の主軸部３ｂ，３ｃの内、一方の主軸部（図３において下方の主軸部）３ｃの軸方向中途部に第一段部３ｅが設けられる。具体的には、下方の主軸部３ｃは、段付き棒状に形成されており、上方の大径部３ｆと下方の小径部３ｇとの段付き部（大径部３ｆの下面）が第一段部３ｅとされる。この第一段部３ｅには、下軸受２１の内輪の上端面が当接される。なお、図示例では、駆動クランク軸３Ｘの延出部３ａは、小径部３ｇよりもさらに小径に形成されている。

各クランク軸３には、偏心軸部３ｄの内、軸方向一端部（図３において下端部）に、第二段部３ｈが設けられる。具体的には、偏心軸部３ｄは、下端部に拡径部３ｉが設けられており、その拡径部３ｉとの間の段付き部（拡径部３ｉの上面）が第二段部３ｈとされる。この第二段部３ｈには、偏心軸部３ｄを保持する軸受２７の内輪の下端面が当接される。なお、偏心軸部３ｄに設ける軸受２７は、単数でも複数でもよく、複数の場合、最も下方に配置される軸受２７の内輪の下端面が、第二段部３ｈに当接される。図示例では、偏心軸部３ｄには、二つの軸受２７が、上下に重ね合わされて設置される。

上ハウジング材１１の上壁および下ハウジング材１２の下壁には、クランク軸３の設置位置と対応した周方向三箇所において、上下に貫通して軸取付穴２８，２９が形成されている。下ハウジング材１２の軸取付穴２９は、段付き穴に形成されており、上方に小径穴２９ａ、下方に大径穴２９ｂが形成されている。上ハウジング材１１の軸取付穴２８も、段付き穴に形成されており、下方に小径穴２８ａ、上方に大径穴２８ｂが形成されている。

上軸受２０および下軸受２１は、本実施例では、いずれも転がり軸受により構成される。転がり軸受は、周知のとおり、同心円状に配置された略円筒状の内輪と外輪との間に、その周方向へ配列されて多数の転動体が保持されて構成される。これにより、転がり軸受は、内輪と外輪とが転動体を介して回転自在とされる。なお、偏心軸部３ｄに設けられる各軸受２７も、本実施例では、上軸受２０および下軸受２１と同様の構成とされる。

下ハウジング材１２への下軸受２１の固定は、次のように行われる。すなわち、小径穴２９ａと大径穴２９ｂとの段付き部（大径穴２９ｂの上面）に外輪の上端面が当接するまで、大径穴２９ｂに下軸受２１の外輪を圧入する。そして、円環状の留めリング３０を下ハウジング材１２の下面に重ね合わせてネジ３１で固定する。これにより、下軸受２１は、外輪が、軸取付穴２９の段付き部と留めリング３０との間で挟み込まれて固定される。

下軸受２１の内輪には、下方の主軸部３ｃの小径部３ｇが圧入される。すなわち、第一段部３ｅに下軸受２１の内輪の上端面が当接するまで、下軸受２１の内輪に主軸部３ｃの小径部３ｇを圧入する。そして、小径部３ｇの下端部はネジ部とされているので、そのネジ部に留めナット３２をねじ込む。これにより、下軸受２１は、内輪が、第一段部３ｅと留めナット３２との間で挟み込まれて固定される。

上ハウジング材１１への上軸受２０の固定は、次のように行われる。すなわち、小径穴２８ａと大径穴２８ｂとの段付き部（大径穴２８ｂの下面）に外輪の下端面が当接するまで、大径穴２８ｂに上軸受２０の外輪をはめ込む（隙間嵌め）。また、上軸受２０の内輪には、上方の主軸部３ｂがはめ込まれる。その後、上ハウジング材１１の大径穴２８ｂに固定される係止リング３３により、上軸受２０の脱落が防止される。

旋回スクロール４は、平板状の基板部３４の両面に旋回ラップ４３が設けられている。本実施例では、旋回スクロール４は、略円板状の旋回スクロールベース３６と、その中央部の上下に固定される一対の旋回スクロール本体３７とから構成される。但し、場合により、旋回スクロールベース３６は、一対の旋回スクロール本体３７の内の一方または双方と一体形成されてもよい。

旋回スクロールベース３６は、円環状の板状部を備え、その中央部の丸穴３９は、上下両面において拡径されている。そして、その拡径穴３９ａには、旋回スクロール本体３７の端板４０がはめ込まれて固定される。

旋回スクロールベース３６には、周方向等間隔の三箇所に、クランク軸３への取付部４１が設けられる。この取付部４１には、上下方向に沿って軸受穴４２が貫通して形成されている。この軸受穴４２は、段付き穴に形成されており、上方に大径穴４２ａ、下方に小径穴４２ｂが配置されている。

各旋回スクロール本体３７は、円板状の端板４０の片面に、その板面と垂直に、一または複数の板状の旋回ラップ４３が設けられている。具体的には、図３において、上側の旋回スクロール本体３７は、端板４０の上面に、上方へ向けて旋回ラップ４３が設けられており、下側の旋回スクロール本体３７は、端板４０の下面に、下方へ向けて旋回ラップ４３が設けられている。この際、各旋回ラップ４３は、端板４０の中央部から外周部へ向けて、インボリュート曲線の渦巻き状に湾曲して形成されている。なお、旋回ラップ４３の延出先端部（上側の旋回ラップ４３の上端部、下側の旋回ラップ４３の下端部）には、後述する固定スクロール５の端板４４との隙間を埋めるために、渦巻きに沿ってシール材（符号省略）を設けてもよい。

各旋回スクロール本体３７は、その端板４０が、旋回スクロールベース３６の拡径穴３９ａにはめ込まれて、適宜の手段で旋回スクロールベース３６に固定される。これにより、旋回スクロールベース３６と旋回スクロール本体３７の端板４０とが一体化され、旋回スクロール４の基板部３４を構成する。そして、旋回スクロール４は、その基板部３４の両面に、旋回ラップ４３が設けられた形状となる。なお、上下の旋回スクロール本体３７間には、径方向中央部に、円筒状のスペーサ４５が設けられる。スペーサ４５を設けることで、各旋回スクロール本体３７の撓みの防止が図られる。

このような構成の旋回スクロール４は、周方向等間隔の三箇所に設けた軸受穴４２が、軸受２７を介して、クランク軸３の偏心軸部３ｄに回転自在に保持される。この保持構造については、後述する。

各固定スクロール５は、円板状の端板４４の片面に、その板面と垂直に、一または複数の板状の固定ラップ４６が設けられている。具体的には、図３において、上側の固定スクロール５は、端板４４の下面に、下方へ向けて固定ラップ４６が設けられており、下側の固定スクロール５は、端板４４の上面に、上方へ向けて固定ラップ４６が設けられている。

各固定スクロール５には、固定ラップ４６を取り囲むように、円筒部４７が設けられている。具体的には、図３において、上側の固定スクロール５は、端板４４の下面に、下方へ向けて円筒部４７が設けられており、下側の固定スクロール５は、端板４４の上面に、上方へ向けて円筒部４７が設けられている。なお、円筒部４７の高さ（端板４４からの延出寸法）は、固定ラップ４６の高さ（端板４４からの延出寸法）とほぼ対応している。

各固定スクロール５は、固定ラップ４６を旋回ラップ４３と噛み合わせた状態で、各ハウジング材１１，１２に固定される。具体的には、上側の固定スクロール５は、上ハウジング材１１の上フランジ１５の上面に、端板４４の外周部が重ね合わされて、ネジ４８により固定される。また、下側の固定スクロール５は、下ハウジング材１２の下フランジ１６の下面に、端板４４の外周部が重ね合わされて、ネジ４８により固定される。

ところで、固定ラップ４６は、旋回ラップ４３と対応した個数だけ設けられ、端板４４の中央部から外周部へ向けて、インボリュート曲線の渦巻き状に湾曲して形成されている。そして、外周側の端部は、円筒部４７に連接されている。なお、固定ラップ４６の延出先端部（上側の固定ラップ４６の下端部、下側の固定ラップ４６の上端部）には、旋回スクロール４の端板４０との隙間を埋めるために、渦巻きに沿ってシール材（符号省略）を設けてもよい。同様に、円筒部４７の延出先端部（上側の円筒部４７の下端部、下側の円筒部４７の上端部）にも、シール材（符号省略）を設けてもよい。

次に、クランク軸３の偏心軸部３ｄへの旋回スクロール４の保持構造について説明する。クランク軸３の偏心軸部３ｄには、軸受２７の内輪が圧入されて固定される。本実施例では、二つの軸受２７が上下に重ねられて、偏心軸部３ｄに圧入される。その際、下方の軸受２７の内輪の下端面を、第二段部３ｈに当接する。そして、偏心軸部３ｄの上端部はネジ部とされているので、そのネジ部に留めナット４９をねじ込む。これにより、軸受２７は、内輪が、第二段部３ｈと留めナット４９との間で挟み込まれて固定される。

一方、軸受２７の外輪と旋回スクロール４の軸受穴４２（大径穴４２ａ）との間には、僅かな隙間を開けると共に、その隙間には円環状の弾性材５０が設けられる。この弾性材５０は、特に問わないが、たとえばＯリングを用いることができる。

より詳細には、旋回スクロール４の軸受穴４２の大径穴４２ａは、軸受２７の外輪よりも設定寸法だけ大径に形成されており、内周面には弾性材の装着溝（符号省略）が周方向へ沿って形成されている。そして、円環状の弾性材５０は、外周部が装着溝にはめ込まれ、内周部に軸受２７の外輪がはめ込まれる。その際、弾性材５０は断面を押しつぶされることになる。なお、本実施例では、各軸受２７は、外輪の外周面の上下二箇所において、円環状の弾性材５０を介して軸受穴４２に保持される。

偏心軸部３ｄと軸受穴４２とが同心に配置され回転されるとして、軸受２７の外輪の外周面と、軸受穴４２の大径穴４２ａの内周面との隙間（片側）Ｘは、本実施例では、固定ラップ４６と旋回ラップ４３との側面間の隙間（ラップの径方向の隙間）Ｙの最少設定値（最も近接した状態における両ラップ間の設計隙間）よりも小さく、たとえば、前記最少設定値の略半分（たとえば２０〜３０μｍ）とされる。この場合、仮に、偏心軸部３ｄに対し旋回スクロール４が遠心力により振れて、前記隙間Ｘが埋まり、固定ラップ４６に旋回ラップ４３が衝突しようとしても、軸受２７の外輪の外周面に軸受穴４２の大径穴４２ａの内周面が先に当たるので、両ラップ４３，４６の衝突による破損を防止することができる。しかも、弾性材５０により、前記隙間Ｘが埋まるのが防止されると共に、前記隙間Ｘが埋まるとしても、緩やかに埋めることができる。

このようにして、軸受２７の外周面と大径穴４２ａの内周面との隙間を円環状の弾性材５０で弾性保持する。これにより、軸受２７の外輪と旋回スクロール４の軸受穴４２との隙間が、弾性材５０により埋められると共に、その弾性変形により、隙間の調整が可能とされる。ところで、旋回スクロール４の取付部４１の上面には、留めリング５１がネジ５２により設けられる。この留めリング５１は、外輪との間に隙間（たとえば０．２ｍｍ）Ｚを開けて設置される。これにより、外輪に対する旋回スクロール４の径方向の移動は許容しつつ、軸方向の所定以上の移動は規制することができる。

ところで、各クランク軸３には、旋回スクロール４の円滑な回転のために、ウェイトバランサ５３が設けられている。本実施例では、上側の主軸部３ｂの下端部と、下側の主軸部３ｃの大径部３ｆとに、それぞれウェイトバランサ５３が設けられている。

また、一対の固定スクロール５には、図１および図２に示すように、それぞれ外周側に第一開口５４が設けられる一方、中央部に第二開口５５が設けられている。なお、図３において、上下に示される第二開口５５は、場合により、旋回スクロール４の基板部３４の中央に貫通穴をあけて互いに連通させてもよい。

本実施例のスクロール流体機械１の組立ては、次のように行うのが好適である。すなわち、まず、下ハウジング材１２に下軸受２１を取り付けておく。一方、旋回スクロール４には、各クランク軸３を軸受２７および弾性材５０を介して取り付けておく。そして、下ハウジング材１２の下軸受２１に、旋回スクロール４の各クランク軸３をはめ込んで取り付ける。その際、各クランク軸３は、所定の態勢（つまり偏心軸部３ｄの位置を合わせた位相差のない状態）で取り付けられる。その後、上ハウジング材１１を取り付けるが、その際、上ハウジング材１１とクランク軸３との間に上軸受２０を設ける。最後に、各ハウジング材１１，１２の上下の開口に、固定スクロール５を固定すればよい。

本実施例のスクロール流体機械１は、以上のように構成されるので、たとえば、圧縮機またはブロワとして用いる場合、駆動クランク軸３Ｘを回転させればよい。これにより、固定スクロール５に対し旋回スクロール４を旋回させることができる。固定スクロール５に対し旋回スクロール４を旋回させると、第一開口５４から流体を吸入し、その流体を旋回ラップ４３と固定ラップ４６との間で圧縮しながら、その渦巻きの外端側から内端側へ移動させ、第二開口５５から吐出させることができる。

一方、たとえば膨張機として用いる場合、流体を第二開口５５から流入させればよい。これにより、流体の力で旋回スクロール４が旋回し、膨張しながら第一開口５４から吐出させることができる。また、旋回スクロール４の回転駆動力を駆動クランク軸３Ｘから取り出すことができる。その他、駆動クランク軸３Ｘを逆方向へ回転させて、流体を第二開口５５から吸入して、第一開口５４へ吐出させてもよい。

このようにして、本実施例のスクロール流体機械１は、圧縮機、膨張機、ブロワ、真空ポンプなどとして用いることができる。なお、圧縮または膨張等させる流体は特に問わず、空気、蒸気、冷媒など、各種の流体に対応することができる。

本実施例のスクロール流体機械１によれば、全てのクランク軸３の偏心軸部３ｄにおいて、軸受２７の外輪と旋回スクロール４の軸受穴４２との隙間に円環状の弾性材５０が設けられる。これにより、旋回スクロール４の旋回時に、クランク軸３に対し旋回スクロール４が遠心力により振れても、軸受２７の外輪と旋回スクロール４の軸受穴４２との隙間が埋まるのを抑制して、固定ラップ４６と旋回ラップ４３との側面間の隙間Ｙを所望に保つことができる。

たとえば、図３の左半分に示すように、駆動クランク軸３Ｘの偏心軸部３ｄが最も左側へ配置された状態では、旋回スクロール４は遠心力により左側に振れ、駆動クランク軸３Ｘの右側周側面では、軸受２７のはめ合い隙間が埋まるように荷重がかかり、固定ラップ４６と旋回ラップ４３とが近接しようとする。ところが、その荷重を弾性材５０が支えることで、軸受２７の外輪と旋回スクロール４の軸受穴４２との隙間が埋まるのを抑制して、固定ラップ４６と旋回ラップ４３との側面間の隙間を所望に保つことができる。また、仮に軸受２７の外輪と旋回スクロール４の軸受穴４２との隙間が完全に埋まるとしても、弾性材５０の作用により衝撃を緩和して、各ラップ４３，４６の破損を防止することができる。このような作用を、旋回スクロール４の旋回に伴い、各クランク軸３の周方向に沿って順次に連続的に図ることができる。このように、ラップ４３，４６間の隙間Ｙを自動調整できるので、各部品の機械加工精度や組立精度を従前よりも緩和できる。さらに、ラップ４３，４６間の隙間Ｙが自動調整できるので、スクロール流体機械１の性能を安定させることもできる。

また、本実施例のスクロール流体機械１によれば、クランク軸３に第一段部３ｅと第二段部３ｈとを設け、第一段部３ｅを固定スクロール５側への位置決めに用い、第二段部３ｈを旋回スクロール４側への位置決めに用いることで、各クランク軸３の軸方向に対する各スクロール４，５の位置決めが容易となる。言い換えれば、固定スクロール５を保持する下ハウジング材１２の軸受当て面（下軸受２１の上端面を当接する段付き部）を基準として、各部材を組み立てていくことで、機械的に旋回スクロール４の軸方向位置が定まることになる。しかも、偏心軸部３ｄに設ける軸受２７は、内輪は偏心軸部３ｄに固定されるが、外輪は軸受穴４２に固定されないので、上述したラップ４３，４６間の径方向の隙間Ｙの調整機能を阻害することがない。なお、前述した固定スクロール５を保持する下ハウジング材１２の軸受当て面は、下側の固定スクロール５の端板４４と同一平面上に配置されるのが好ましい。

本発明のスクロール流体機械１は、前記実施例の構成に限らず適宜変更可能である。たとえば、前記実施例において、上ハウジング材１１と上側の固定スクロール５とを一体形成し、下ハウジング材１２と下側の固定スクロール５とを一体形成してもよい。

また、前記実施例では、クランク軸３の本数を三本としたが、四本以上とすることもできる。

また、前記実施例において、駆動クランク軸３Ｘと従動クランク軸３Ｙとを同一の構成として、部品の共通化を図ってもよい。たとえば、従動クランク軸３Ｙとして、駆動クランク軸３Ｘと同様の構成を採用してもよい。

また、前記実施例では、円環状の弾性材５０は、旋回スクロール４の軸受穴４２に設けた装着溝に外周部を保持されたが、これに代えてまたはこれに加えて、軸受２７の外周面に装着溝を形成して、その装着溝に弾性材５０の内周部を保持されてもよい。

また、前記実施例において、旋回スクロール４の軸受穴４２に、円筒状のガイドリングをはめ込んでもよい。その場合、円環状の弾性材５０は、軸受２７の外輪と旋回スクロール４の軸受穴４２との隙間に設置されることに代えて、軸受２７の外輪とガイドリングの内穴との隙間に設置される。このようにして、旋回スクロール４とクランク軸３との径方向の位置調整を図ることができる。

さらに、前記実施例において、偏心軸部３ｄを保持する軸受２７として、複数の軸受２７を備えたが、この軸受２７同士は、端面同士を重ね合わされる以外に、端面間にアジャスタを介して重ね合わされてもよい。アジャスタは、たとえば、円筒状に形成され、外輪に配置される。このようにして、旋回スクロール４とクランク軸３との軸方向の位置調整を図ることができる。同様に、軸受２７が一つの場合でも、アジャスタを用いて、旋回スクロール４とクランク軸３との軸方向の位置調整を図ることができる。

１ スクロール流体機械
３ クランク軸
３Ｘ 駆動クランク軸
３Ｙ 従動クランク軸
３ａ 延出部
３ｂ （上方の）主軸部
３ｃ （下方の）主軸部
３ｄ 偏心軸部
３ｅ 第一段部
３ｆ 大径部
３ｇ 小径部
３ｈ 第二段部
３ｉ 拡径部
４ 旋回スクロール
５ 固定スクロール
１１ 上ハウジング材
１２ 下ハウジング材
２０ 上軸受
２１ 下軸受
２７ 軸受
３０ 留めリング
３２ 留めナット
３４ 基板部
４２ 軸受穴
４３ 旋回ラップ
４６ 固定ラップ
４９ 留めナット
５０ 弾性材
５１ 留めリング

Claims (3)

1. 基板部の両面に旋回ラップが設けられた旋回スクロールと、
   前記旋回ラップと噛み合う固定ラップが設けられ、前記旋回スクロールを挟むよう設けられる一対の固定スクロールと、
   前記旋回スクロールの周方向三以上の箇所に配置される軸であり、その軸方向中途部の偏心軸部に軸受を介して前記旋回スクロールが保持されることで、前記固定スクロールに対し前記旋回スクロールを旋回可能に保持するクランク軸とを備え、
   前記クランク軸は、同一軸線上に配置された主軸部間に、前記偏心軸部が偏心して設けられ、
   前記クランク軸は、前記偏心軸部を挟んだ両側の主軸部において、前記一対の固定スクロールまたはこれと一体の部材に、軸受を介して回転可能に保持され、
   前記偏心軸部を挟んだ両側の主軸部の内、一方の主軸部を保持する軸受の内輪の片方の端面が当接される第一段部と、前記偏心軸部を保持する軸受の内輪の片方の端面が当接される第二段部とが、前記クランク軸に設けられ、
   前記一方の主軸部を保持する軸受の内輪は、主軸部が圧入された状態で、主軸部にねじ込まれた留めナットと前記第一段部とにより挟み込まれ、
   前記偏心軸部を保持する軸受の内輪は、偏心軸部が圧入された状態で、偏心軸部にねじ込まれた留めナットと前記第二段部とにより挟み込まれる
   ことを特徴とするスクロール流体機械。
2. 前記一方の主軸部を保持する軸受の外輪は、前記固定スクロールまたはこれと一体の部材に固定され、
   前記偏心軸部を保持する軸受の外輪は、前記旋回スクロールの軸受穴との隙間に円環状の弾性材を介して取り付けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載のスクロール流体機械。
3. 前記偏心軸部を保持する軸受として、複数の軸受を備え、
   この軸受同士は、端面同士を重ね合わされるか、端面間にアジャスタを介して重ね合わされる
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスクロール流体機械。