JPH08541Y2 - スクロ−ル式流体機械 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、例えば空気圧縮機、ポンプ、送風機等に用
いて好適なスクロール式流体機械に関する。

〔従来の技術〕

一般に、この種のスクロール式流体機械は、ケーシン
グと、該ケーシングに固着して設けられ、うず巻状ラッ
プ部が立設された固定スクロールと、前記ケーシングに
回転自在に支持され、先端側にクランク軸を有する駆動
軸と、前記クランク軸に回転自在に支持され、前記固定
スクロールのラップ部と重なり合って旋回するうず巻状
ラップ部が立設された旋回スクロールと、該旋回スクロ
ールと前記ケーシングとの間に介装され、該旋回スクロ
ールに掛かるスラスト方向の荷重を受承するスラスト軸
受とから大略構成されている。そして、このスクロール
式流体機械を空気圧縮機として使用する場合、吸込口か
ら吸込んだ空気を固定スクロールと旋回スクロールとの
間に形成される密閉空間からなる圧縮室に密封し、旋回
スクロールが公転しながら圧縮室を縮小しつつ空気圧縮
し、この圧縮空気を固定スクロールの中心部に形成され
た吐出口から吐出するようになっている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

このように、スクロール圧縮機は圧縮室を徐々に縮小
する間に空気を連続的に圧縮するものであるから、該圧
縮室を形成する固定スクロールと旋回スクロール、特に
該各スクロールのうちのラップ部が圧縮熱によって加熱
されることになる。そして、油による冷却を行わない無
給油式のスクロール圧縮機では、各ラップ部の熱膨張が
大きくなり、ラップ部歯先が鏡板に押付けられて円滑な
旋回運動ができなくなるという問題がある。

このため、従来技術にあっては、各スクロールの温度
上昇によるラップ部の熱膨張を予め考慮して鏡板とラッ
プ部歯先との間に隙間を設けたものが知られている（特
開昭58-67902号公報）。しかし、かくしては、スクロー
ル圧縮機の運転初期のように圧縮熱が低くてラップ部歯
先の熱膨張も小さい場合には、ラップ部歯先と鏡板との
隙間から圧縮空気が圧縮室内の低圧側に逃げてしまうこ
とになり、運転始動後速やかに所定の圧力の圧縮空気を
得ることができないという欠点がある。

本考案は上述した従来技術の欠点に鑑みなされたもの
で、鏡板とラップ部歯先の隙間を微調整することによ
り、運転初期から速やかに所定の性能を得ることがで
き、更に、熱膨張による鏡板とラップ部歯先のかじり現
象を確実に防止できる結果、該歯先の表面処理も厳密に
する必要がないし、チップシール等も不要にできてコス
ト低減を図ることができるスクロール式流体機械を提供
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上述した問題点を解決するために、本考案が採用する
構成の特徴は、固定スクロール又は旋回スクロールの少
なくともいずれか一方に設けられ、該旋回スクロールと
固定スクロールとの間に形成される軸方向の隙間を検知
する隙間検知センサと、前記ケーシングに設けられ、該
隙間検知センサからの信号に基づき前記旋回スクロール
をスラスト軸受を介して軸方向に微小移動させる微小移
動機構とを備えたことにある。

〔作用〕

上記構成により、隙間検知センサで検知している固定
スクロールと旋回スクロールとの間の隙間が大きいとき
には、この隙間を小さくするように微小移動機構によっ
て旋回スクロールを軸方向に微小移動でき、逆に前記隙
間が小さくなり過ぎると、この隙間を大きくするように
旋回スクロールを軸方向に微小移動できる。そして、前
記隙間検知センサからの信号に基づいて前記微小移動機
構で旋回スクロールを軸方向に微小移動させることによ
り、両スクロール間の隙間を常に最適に保つようにする
ことができる。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例として無給油式のスクロール圧
縮機を例に挙げ、図面に基づき詳述する。

図において、１はケーシングで、該ケーシング１は小
径筒状の軸受部1Aと、大径筒部1Bとからなり、該大径筒
部1Bの内周側には後述するスラストすべり軸受14を支持
する軸受支持部1Cが環状に突出形成されている。

２は前記ケーシング１の大径筒部1B開口側に固着され
た固定スクロールで、該固定スクロール２は鏡板2Aと該
鏡板2Aの内側面に立設されたうず巻状ラップ部2Bと、該
ラップ部2Bの外側に位置して鏡板2Aの外周縁に形成され
た円筒部2Cとから構成されており、該鏡板2Aの外側面に
は複数の放熱フィン3,3,…が突設されている。

４は前記固定スクロール２と同一軸線O₁-O₁に位置し
てケーシング１に設けられた駆動軸で、該駆動軸４は軸
受部1Aに軸受5,5を介して回転自在に支持されている。
そして、該駆動軸４の一端はケーシング１外に突出して
モータ（図示せず）に接続され、その他端側は大径筒部
1B内に位置してカウンタウェイト取付部4Aになってい
る。更に、該カウンタウェイト取付部4Aの先端側はクラ
ンク軸4Bになっており、該クランク軸4Bの軸線O₂-O₂は
駆動軸４の軸線O₁-O₁に対して距離δだけ偏心してい
る。

６はローラ軸受からなる旋回軸受７を介して前記クラ
ンク軸4Bに回動自在、かつ軸方向に微小移動可能に嵌着
されたボス部材で、該ボス部材６は旋回軸受７の外輪側
に嵌合する有底の円筒部6Aと、該円筒部6Aの外周面から
十字形状に突設されたフランジ6B,6B,…とからなってい
る。

８は前記ボス部材６に締付ボルト9,9,…を介して固着
された旋回スクロールで、該旋回スクロール８は固定ス
クロール２の鏡板2Aに対向する鏡板8Aと、該鏡板8Aの一
側面外周側に突出して形成された環状の軸受摺接部8B
と、鏡板8Aの他側面に立設されたうず巻状ラップ部8Cと
から構成されている。そして、該ラップ部8Cを固定スク
ロール２のラップ部2Bと所定角度ずらせて重なり合わせ
ることにより、固定スクロール２と旋回スクロール８と
の間には複の圧縮室10,10,…が形成されている。

11は吸込ポート、12は吐出ポートを示し、吸込ポート
11は最外周側の圧縮室10と連通するように固定スクロー
ル２の円筒部2Cに穿設され、吐出ポート12は最中心側の
圧縮室10と連通するように鏡板2Aの中心に穿設されてい
る。

更に、13は前記旋回スクロール８の自転運動を防止す
る自転防止機構としての補助クランクで、該補助クラン
ク13は旋回スクロール８と固定スクロール２との間に位
置し、周方向に所定間隔離間して複数配設され、ローラ
軸受13A,13Bによって軸支されている。

次に、14,14,…はケーシング１の軸受支持部1Cと旋回
スクロール８の鏡板8Aとの間に位置して後述する圧電ア
クチュエータ22の先端に固着されたスラスト軸受として
のスラストとすべり軸受で、該各すべり軸受14は例えば
フッ化樹脂等の自己潤滑性樹脂或いは砲金等の金属材を
小径円板状に形成したものからなっており、圧縮室10内
で圧縮された圧縮空気によって旋回スクロール８に掛か
るスラスト方向の荷重を受承し、該旋回スクロール８の
円運動を円滑ならしめている。

また、15は駆動軸４のカウンタウェイト取付部4Aにカ
ウンタウェイト16と共に設けられた冷却用のファンで、
該ファン15は駆動軸４によって一体的に回転するように
なっている。17,17,…はケーシング１の大径筒部1B開口
側寄りに位置して、該大径筒部1Bに周方向に所定間隔を
おいて穿設された冷却風の流入口、18,18,…はケーシン
グ１の軸受部1A側寄りに位置して、大径筒部1Bの端面側
に軸方向に穿設された冷却風の流出口で、前記ファン15
によって各流入口17からケーシング１内に冷却風を吸込
み、すべり軸受14、旋回軸受７等で冷却した後、該各流
出口18から外部に排出するようになっている。

次に、19は固定スクロール２のラップ部2B歯先と旋回
スクロール８の鏡板8Aとの隙間ｔを検知するために、該
鏡板8Aに対向するようにラップ部2B歯先に挿着された隙
間検知センサで、該隙間検知センサ19としては、例えば
超音波センサ、温度を検出して熱膨張による隙間の変動
を間接的に検知する温度センサ等が用いられている。そ
して、該隙間検知センサ19からの検知信号は配線20を介
して制御装置21に送られるようになっている。

一方、22,22,…は各スラストすべり軸受14を介して旋
回スクロール８を軸方向に微小移動させる微小移動機構
としての複数の圧電アクチュエータで、該各圧電アクチ
ュエータ22は電界又は磁界等の電気量の大きさに応じて
軸方向に伸長する圧電素子を有しており、配線23を介し
て前記制御装置21と電気的に接続されている。そして、
該圧電アクチュエータ22はケーシング１の軸受支持部1C
に周方向に所定間隔離間して軸方向に穿設された取付穴
24,24,…に挿着されており、電源がOFFの非作動時には
最も縮小し、旋回スクロール８の軸受摺接部8Bから最も
離間した状態にあり、始動時に電源をONしたときには、
最大長さにまで伸長して旋回スクロール８を押動するよ
うになっている。

本実施例は上述の如く構成されており、旋回スクロー
ル８を旋回させる間に吸込ポート11から各圧縮室10内に
吸込んだ空気を圧縮し、圧縮空気を吐出ポート12から吐
出する作動自体は従来技術と異なるところはない。

而して、本実施例によれば、固定スクロール２のラッ
プ部2B歯先に旋回スクロール８の鏡板8Aとの隙間を検知
する隙間検知センサ19を設けると共に、ケーシング１の
軸受支持部1Cには圧電アクチュエータ22を設け、スクロ
ール圧縮機の運転時の旋回スクロール８の軸方向の移動
を次のように調整している。即ち、スクロール圧縮機の
非運転時には圧電アクチュエータ22は最も縮小した状態
にあり、固定スクロール２と旋回スクロール８は熱膨張
を考慮して設定した最長の軸方向隙間ｔの範囲内で対向
した状態にある。

この状態からスクロール圧縮機を始動すべく電源をON
にすると、まず隙間検知センサ19が固定スクロール２の
ラップ部2B歯先と旋回スクロール８の鏡板8Aとの間の隙
間ｔを検知する。そして、このときにはスクロール圧縮
機の運転初期で各圧縮室10の圧縮熱が低く、ラップ部2B
歯先の熱膨張も小さいために、隙間検知センサ19からの
信号に基づき各圧電アクチュエータ22は最大の電気量
（電流または電圧）が掛けられて圧電素子が最大長さま
で伸長し、スラストすべり軸受14を介して旋回スクロー
ル８を固定スクロール２側に押動する。これにより、旋
回スクロール８と固定スクロール２との間の隙間ｔを小
さくでき、両スクロール8,2間の隙間ｔを最適に設定で
きる。

しかる後、旋回スクロール８の旋回運動が所定回転数
に達し、このときの圧縮熱によって固定スクロール２及
び旋回スクロール８の各ラップ部2B,8Cが熱膨張を始
め、該各ラップ部2B,8Cと鏡板8A,2Aとの隙間ｔが減少す
ると、隙間検知センサ19からの検知信号に基づき制御装
置21は各圧電アクチュエータ22に掛けていた電気量を減
少させ、各圧電アクチュエータ22を縮小させる。この結
果、旋回スクロール８は圧縮空気の開離力により、圧電
アクチュエータ22が縮小した長さ分だけ固定スクロール
２から離間するようになり、固定スクロール２のラップ
部2B歯先と旋回スクロール８の鏡板8A（ラップ部8C歯先
と鏡板2A）との間の隙間ｔを最適な隙間に保つことがで
きる。

かくして、本実施例によれば、隙間検知センサ19が固
定スクロール２と旋回スクロール８の熱膨張による隙間
ｔの変化を検知すると共に、制御装置21を介して圧電ア
クチュエータ22を作動することにより、熱膨張の如何に
拘らず、各ラップ部2B（8C）歯先と鏡板8A（2A）との隙
間ｔを常に最適の状態に保つことができ、両者の間でカ
ジリ現象等が生じるのを確実に防止することができる。

また、スクロール圧縮機の運転初期のように圧縮熱が
低くてラップ部2B（8C）の熱膨張が小さい場合にも、ラ
ップ部2B（8C）歯先と鏡板8A（2A）との隙間ｔを最適の
隙間に保つことができ、圧縮空気が各圧縮室10の低圧側
へと逃げてしまうのを効果的に防止でき、運転始動後に
は速やかに所定の圧力の圧縮空気を得ることができる。

従って、本実施例では、ラップ部2B（8C）歯先と鏡板
8A（2A）との隙間ｔを常に最適の隙間に設定でき、熱膨
張の如何に拘らず両者を非接触状態に保つことができか
ら、ラップ部2B（8C）の歯先に高度の表面処理を施す必
要がなくなる上に、チップシール等も不要にでき、加工
費、部品費の低減を図ることができる。更に、各圧電ア
クチュエータ22により組立時の隙間ｔの調整（ギャップ
調整）が可能になるから、各スクロール2,8およびボス
部材６等の軸方向の寸法公差は厳密に管理する必要がな
くなり、組立時の作業性を大幅に向上させることができ
る。

なお、本実施例は隙間検知センサ19を固定スクロール
２に設けたが、旋回スクロール８側に設けてもよいもの
である。また、本実施例は旋回スクロール８を微小移動
させる微小移動機構として圧電アクチュエータ22を用い
るものとして述べたが、ボールねじ、電磁ソレノイド等
を用いてもよいものである。

〔考案の効果〕

本考案は以上詳述した如くであって、固定スクロール
と旋回スクロールの熱膨張に応じて旋回スクロールの軸
方向の移動距離を調整し、両スクロール間の隙間を常に
最適に保つようにしたから、運転初期から所定の性能を
得ることができる。また、各スクロールのラップ部歯先
と鏡板との間は熱膨張に拘らず非接触状態に保つことが
できるから、該ラップ部歯先には高度の表面処理は要求
されないしチップシール等も不要にでき、加工費、部品
費の低減を図ることができる。更に、微小移動機構によ
り組立時のギャップ調整が可能になるから、各スクロー
ル、ボス部材等の軸方向の寸法公差は厳密に管理する必
要がなくなり、加工費を低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る無給油式スクロール圧
縮機の縦断面図、第２図は第１図のII-II矢示方向断面
図、第３図は第２図中の部分拡大図である。 １……ケーシング、２……固定スクロール、４……駆動
軸、８……旋回スクロール、14……スラスト軸受、19…
…隙間検知センサ、22……圧電アクチュエータ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーシングと、該ケーシングに固着して設
   けられ、うず巻状ラップ部が立設された固定スクロール
   と、前記ケーシングに回転自在に軸支され、先端側にク
   ランク軸を有する駆動軸と、前記クランク軸に回転自在
   に、かつ軸方向に微小移動可能に軸支され、前記固定ス
   クロールのラップ部と重なり合って旋回するうず巻状ラ
   ップ部が立設された旋回スクロールと、該旋回スクロー
   ルと前記ケーシングとの間に介装されたスラスト軸受と
   からなるスクロール式流体機械において、前記固定スク
   ロール又は旋回スクロールの少なくともいずれか一方に
   設けられ、該旋回スクロールと固定スクロールとの間に
   形成される軸方向の隙間を検知する隙間検知センサと、
   前記ケーシングに設けられ、該隙間検知センサからの信
   号に基づき前記旋回スクロールをスラスト軸受を介して
   軸方向に微小移動させる微小移動機構とを備えたことを
   特徴とするスクロール式流体機械。