JP2006002649A - スクロール流体機械における振動防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 いったん駆動軸に取付けたバランスウエイトを、取外したり交換したりすることなく、その重量や質量分布を微量調整して、回転バランスの不均衡をなくすか、または極力小としうるようにした、スクロール流体機械における振動防止機構を提供する。
【解決手段】 駆動軸１２と一体をなす偏心軸部１３に対する径方向の反対側において、駆動軸１２より鉤合片３４を突設し、この鉤合片３４にねじ孔３５を穿設するとともに、このねじ孔３５に重量調整用ねじ杆３６を螺合することにより、重量および重心位置を調節しうるようにしたバランスウエイト３１を形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、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のスクロール流体機械における振動防止装置に関する。

上記のようなスクロール流体機械は、通常、駆動軸と一体をなす偏心軸部に、軸受を介して枢支された旋回端板上に旋回ラップを立設してなる旋回スクロールにおける旋回ラップと、固定端板上に固定ラップを立設してなる固定スクロールにおける固定ラップとを噛み合わせることにより、旋回ラップと固定ラップの間に密閉室を形成し、かつ旋回スクロールの自転運動を防止するための自転防止機構を配設して構成されている。

しかして、駆動軸と一体をなす偏心軸部と自転防止機構をもって、旋回スクロールを偏心的に旋回させ、その旋回方向に応じて、前記密閉室の容積を、求心方向に漸次減少させるか、逆に遠心方向に漸次増大させることにより、外周部から吸引した流体を、圧縮させつつ中心部へ導くか、あるいは中心部から吸引した流体を、減圧して、外周部から吐出させるようになっている。

図７は、本発明が適用されるスクロール流体機械の一例としてのスクロール圧縮機の基本的構成を略示している。しかし本発明は、スクロール膨張機その他のスクロール流体機械に均しく適用しうるものである。
なお、この明細書においては、図における左方を前、右方を後とする。

前部、すなわち図７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。

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。

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(15)を介して枢支する筒状ボス(16)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(17)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(18)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。

駆動時、偏心軸部(13)による偏心荷重、その他各部の変形や不整等に基いて発生する振動を吸収するために、偏心軸部(13)と径方向の反対側において、駆動軸(12)に、径方向に突出するバランスウエイト(19)が装着されている。

バランスウエイト(19)は、駆動軸(12)における偏心軸部(13)の近くに嵌合された、径方向に分割可能としてあることが望ましい嵌筒(20)と一体をなし、駆動軸(12)と嵌筒(20)の内面の対応個所へ切設した軸線方向のキー溝(12a)(20a)にまたがって、キー(21)を嵌合することにより、バランスウエイト(19)は、駆動軸(12)に対して相対的に回転できないように保持されている。

キー(21)は、バランスウエイト(19)の嵌筒(20)の外側より螺入した押しねじ(22)により、固定保持されている。

駆動軸(12)の後端は、ハウジング(18)の後端を支持する支持ブラケット(23)を介して後方へ突出し、支持ブラケット(23)の後面に取付けられたカバー(24)内において、駆動軸(12)の後端には、図７には表わされていないが、動力伝達用プーリや冷却用ファン等が取付けられている。

ところで、従来、振動を防止するための手段として、例えば特許文献１〜３に開示されているものが知られているが、それらには、それぞれ、次のような問題がある。

特許文献１：−旋回スクロールにねじを埋め込んで、バランスを調整するようにしているが、旋回スクロールに対するこのような加工および調整は、きわめて面倒であり、特に使用中に発生したアンバランスに対して簡単に対応することはできない。

特許文献２：−旋回スクロールの裏側に凹みを設けて、重心のバランスを調整するようにしているが、旋回スクロールを組付けた後に発生したアンバランスに適切に対応することはできない。

特許文献３：−バランスウエイトに孔をあけて、その重さを調整するようにしているが、使用中にアンバランスが発生した都度、バランスウエイトを取外して、孔をあけなければならず、面倒である。
特開２０００−３２０４７８号公報 特開昭５８−１１０８８６号公報 特開２０００−１７９４７５号公報

上記したようなスクロール流体機械においては、固定ラップや旋回ラップの先端と、相手側鏡板との摺動接触部の不整や不均一性、各部の質量バランスや位置精度または加工精度のばらつきもしくは、変形、組立時における各部の応力歪み、使用時において各部に発生する圧力や温度の変化の不規則性等により、また特に、バランスウエイトにおける質量分布の不適正等により、運転時振動が発生することがある。

上記バランスウエイトは、このような振動が発生するのを抑止するためのものであり、組立てに際し、質量バランスが最も適切なものを、試行錯誤的に選択して採用されるが、使用に伴う各部の変形や応力分布の変化等により、重量バランスが崩れて、振動を発生するに至ることがある。

このような振動を抑制するためには、例えば図７で示したスクロール流体機械を支持ブラケット(23)から取外すか、あるいはそのハウジング(18)の一部を分解して、バランスウエイト(19)を露出させ、その嵌筒(20)を分解するか、抜き外して駆動軸(12)から取外し、バランス的により好ましいと思われる他のバランスウエイトと交換しているのが実情である。

しかし、このように、すでに取付けられているバランスウエイトを他のものと交換することは、多大の手間と時間を要するので非能率的であり、しかも、起こりうる運動時のアンバランスを予め想定して、いくつかのバランスウエイトを常に準備しておくことは、不経済でもある。
また、多数の予備のバランスウエイトを準備しておいたとしても、回転バランス保持上理想的なものを、常に見出しうるとは限らない。

本発明は、いったん駆動軸に取付けたバランスウエイトを、取外したり交換したりすることなく、その重量や質量分布を微量調整して、回転バランスの不均衡をなくすか、または極力小としうるようにした、スクロール流体機械における振動防止機構を提供することを目的としている。

本発明によると、上記目的は、〔特許請求の範囲〕の各項に記載され、かつ次へ列記する諸発明により達成される。

(１)駆動軸と一体をなす偏心軸部に枢支された旋回スクロールにおける旋回ラップと、固定スクロールにおける固定ラップとを噛み合わせることにより、旋回ラップと固定ラップの間に密閉室を形成し、かつ旋回スクロールの自転運動を防止するたるめの自転防止機構を設けてなるスクロール流体機械において、
前記駆動軸と一体をなす偏心軸部に対する径方向の反対側において、駆動軸より鉤合片を突設し、この鉤合片にねじ孔を穿設するとともに、このねじ孔に重量調整用ねじ杆を螺合することにより、重量および重心位置を調節しうるようにしたバランスウエイトを形成する。

(２)上記(１)項において、ねじ孔を、径方向を向くものとする。

(３)上記(１)項において、ねじ孔を、駆動軸の軸線方向を向くものとする。

(４)上記(１)〜(３)項のいずれかにおいて、ねじ孔を複数とする。

(５)上記(１)〜(４)項のいずれかにおいて、重量調整用ねじ杆を、長さの異なる複数のものとする。

(６)上記(１)〜(４)項のいずれかにおいて、重量調整用ねじ杆を、複数の同寸のものとする。

(７)上記(１)〜(６)項のいずれかにおいて、重量調整用ねじ杆の後端面に、非円形レンチ孔を設ける。

(８)上記(７)項において、重量調整用ねじ杆の先端に、他の重量調整用ねじ杆の後端面における非円形レンチ孔へ適正に嵌合しうる非円形突栓を設ける。

(９)上記(１)〜(８)項のいずれかにおいて、ねじ孔に、重量調整用ねじ杆の後端面に当接しうる回り止めボルトを螺合する。

(10)上記(１)〜(９)項のいずれかにおいて、最前位の重量調整用ねじ杆をもって、バランスウエイトを駆動軸に周方向に係止させるためのキーを押圧する。

(11)上記(１)〜(10)項のいずれかにおいて、旋回スクロールおよび固定スクロールを囲むハウジングにおけるバランスウエイトと対応する位置に、重量調整用ねじ杆を回動操作するための窓孔を穿設する。

(12)上記(11)項において、窓孔を、円周方向に並ぶ複数のものとする。

前記各項に記載の発明の効果は、次の如くである。
請求項１記載の発明：−重量調整用ねじ杆を、長さの異なるものとしたり、数を増減したりすることにより、バランスウエイトの重量および重心位置を調節することができる。

請求項２記載の発明：−ねじ孔に対する重量調整用ねじ杆の数、長さ、螺入深さを調節することにより、バランスウエイトの重心位置を径方向に変化させることができる。

請求項３記載の発明：−バランスウエイトの軸線方向の重心位置または荷重のバランスを調整することができる。

請求項４記載の発明：−ねじ杆を螺合するべきねじ孔を選択することにより、バランスウエイトの重心位置や荷重分布を、広範囲に調節することができる。

請求項５記載の発明：−ねじ杆の組合わせにより、バランスウエイトの重量並びに重心位置の調整を、広範囲に行うことができる。

請求項６記載の発明：−一定寸法度のねじ杆を選択することにより、バランスウエイトの重量並びに重心位置を、広範囲に調節することができる。

請求項７記載の発明：−ねじ孔に対するねじ杆の着脱と位置調整を簡単に行うことができる。

請求項８記載の発明：−複数のねじ杆を直列に連結して、一体的に回転させることができる。

請求項９記載の発明：−重量調整用ねじ杆がねじ孔内において移動するのを防止することができる。

請求項１０記載の発明：−最前位のねじ杆が、キーに対する止めねじを兼ねるので好都合である。

請求項１１記載の発明：−スクロール流体機械を分解したり、ハウジング等を取外したりすることなく、使用状態のままでねじ杆を回動させて、バランスウエイトの重心や重量を調整することができる。

請求項１２記載の発明：−バランスウエイトがどのような回転位置にあっても、ハウジングの外部からのねじ杆に対する接近性は良好となる。

図１は、本発明に係る振動防止機構を備えるスクロール流体機械を例示する縦断側面図で、その基本的構成は、図７で示した従来のスクロール流体機械と同一である。
従って、図１において、図７におけると同様の要素には、それと同一の符号を付すにとどめて、その説明は省略し、以下、本発明の特徴である異なる部分についてのみ説明する。

駆動軸(12)における偏心軸部(13)と径方向の反対側に取付けられている径方向に突出するバランスウエイト(31)は、図２におよび図３に示すように、駆動軸(12)へ嵌合される嵌筒(32)における偏心軸部(13)に対する偏心嵌合部(33)の径方向の反対側に、軸線と直交するとともに径方向に拡がる扇形の鉤合片(34)を一体的に設け、この鉤合片(34)の外側縁の中央から貫設した求心方向のねじ孔(35)に、重量調整用ねじ杆(36)を螺合して形成されている。

ねじ杆(36)は、外端面に非円形レンチ孔、例えば六角レンチ孔(37)を有し、かつ図４に示すように、長さを異にするもの数本(36a)〜(36e)が用意され、適宜選択して、１本又は複数本を螺合しうるようにしてある。

鉤合片(34)の中心線上において、嵌筒(32)の内面には、軸線方向のキー溝(32a)が刻設され、ねじ杆(36)の内端は、キー溝(32a)内へ嵌入されるキー(21)を、駆動軸(12)におけるキー溝(12a)へ押圧・保持させている。
前記鉤合片(34)の外周縁とほぼ整合する位置において、ハウジング(18)には、周方向に並ぶ多数の窓孔(18a)が穿設されている。

組立て運転後、回転バランスの不正を発見した場合には、窓孔(18a)より六角レンチを挿入し、ねじ杆(36)の位置を調節したり、長さの異なるものと交換したり、数を変更したり、長短長さの異なるものとの組合せを変更したりすることにより、バランスウエイト(31)の重心や重量を径方向に微妙に調節して、望ましい平衡状態が得られるようにし、振動を極力抑えることができる。

なお、最内端のねじ杆(36)の内端は、キー(21)に対する押しねじとして作用しうる。

ねじ杆(36)が緩んだり戻し回転したりするのを防止するために、ねじ杆(36)の外側に、それと同様の回り止めボルト(38)を螺合して、ねじ杆(36)を押圧させておくのがよい。このようにすると、ねじ杆(36)をねじ孔(35)の途中で係止保持させて、微妙な重量バランスを取らせることもできる。

同一寸法の複数のねじ杆(36)を準備しておき、適宜の数のものを使用するようにしてもよい。
この際、図５に示すように各ねじ杆(36)を、先端に、後端における六角レンチ孔(37)と対応する非円形突栓である六角突栓(39)を備えるものとしておくのが望ましい。このようにすると、複数のねじ杆(36)の最後位のものを回転させるだけで、すべてのねじ杆(36)を同時に回転させることができる。

図６に示すように、ねじ孔(35)を、鉤合片(34)の中央と、それ以外の個所、もしくは中央以外の個所のみにおいて、鉤合片(34)の外周縁から求心方向に設けて実施することもできる。
さらにねじ孔を、軸線方向へ向けて鉤合片(34)の適所に穿設し、これに適宜のねじ杆を螺入して実施することもある。

本発明に係る振動防止装置を備えるスクロール流体機械を例示する縦断側面図である。 図１におけるバランスウエイトを後方から見た図である。 図２におけるIII−III線縦断面図である。 図１において使用される重量調整用ねじ杆を例示する正面図である。 ねじ杆の異なる例を示す正面図である。 バランスウエイトの異なる例を示す図２と同様の図である。 従来のスクロール流体機械を例示する縦断側面図である。

符号の説明

(１)固定スクロール
(２)吸入口
(３)吐出口
(４)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
(10)冷却フィン
(11)ベアリングプレート
(12)駆動軸
(12a)キー溝
(13)偏心軸部
(14)ローラベアリング
(15)オイルシール
(16)筒状ボス
(17)自転防止機構
(18)ハウジング
(18a)窓孔
(19)バランスウエイト
(20)嵌筒
(20a)キー溝
(21)キー
(22)押しねじ
(23)支持ブラケット
(24)カバー
(31)バランスウエイト
(32)嵌筒
(32a)キー溝
(33)偏心嵌合部
(34)鉤合片
(35)ねじ孔
(36)ねじ杆
(37)六角レンチ孔（非円形レンチ孔）
(38)回り止めボルト
(39)六角突栓（非円形突栓）

Claims (12)

1. 駆動軸と一体をなす偏心軸部に枢支された旋回スクロールにおける旋回ラップと、固定スクロールにおける固定ラップとを噛み合わせることにより、旋回ラップと固定ラップの間に密閉室を形成し、かつ旋回スクロールの自転運動を防止するための自転防止機構を設けてなるスクロール流体機械において、
   前記駆動軸と一体をなす偏心軸部に対する径方向の反対側において、駆動軸より鉤合片を突設し、この鉤合片にねじ孔を穿設するとともに、このねじ孔に重量調整用ねじ杆を螺合することにより、重量および重心位置を調節しうるようにしたバランスウエイトを形成したことを特徴とするスクロール流体機械における振動防止装置。
2. ねじ孔を、径方向を向くものとしたことを特徴とする請求項１記載のスクロール流体機械における振動防止装置。
3. ねじ孔を、駆動軸の軸線方向を向くものとしたことを特徴とする請求項１記載のスクロール流体機械における振動防止装置。
4. ねじ孔を複数とし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における振動防止装置。
5. 重量調整用ねじ杆を、長さの異なる複数のものとしてなる請求項１〜４のいずれかに記載のスクロール流体機械における振動防止装置。
6. 重量調整用ねじ杆を、複数の同寸のものとしてなる請求項１〜４のいずれかに記載のスクロール流体機械における振動防止装置。
7. 重量調整用ねじ杆の後端面に、非円形レンチ孔を設けてなる請求項１〜６のいずれかに記載のスクロール流体機械における振動防止装置。
8. 重量調整用ねじ杆の先端に、他の重量調整用ねじ杆の後端面における非円形レンチ孔へ適正に嵌合しうる非円形突栓を設けてなる請求項７記載のスクロール流体機械における振動防止装置。
9. ねじ孔に、重量調整用ねじ杆の後端面に当接しうる回り止めボルトを螺合してなる請求項１〜８のいずれかに記載のスクロール流体機械における振動防止装置。
10. 最前位の重量調整用ねじ杆をもって、バランスウエイトを駆動軸に周方向に係止させるためのキーを押圧してなる請求項１〜９のいずれかに記載のスクロール流体機械における振動防止装置。
11. 旋回スクロールおよび固定スクロールを囲むハウジングにおけるバランスウエイトと対応する位置に、重量調整用ねじ杆を回動操作するための窓孔を穿設してなる請求項１〜１０のいずれかに記載のスクロール流体機械における振動防止装置。
12. 窓孔を、円周方向に並ぶ複数のものとしてなる請求項１１記載のスクロール流体機械における振動防止装置。
    

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