JP2004116471A

JP2004116471A - Scroll type fluid machine

Info

Publication number: JP2004116471A
Application number: JP2002284058A
Authority: JP
Inventors: Toshikazu Harashima; 原島　寿和; Hideaki Ikeda; 池田　英明; Yuji Komai; 駒井　裕二; Susumu Sakamoto; 坂本　晋; Kazutaka Suefuji; 末藤　和孝; Hiroyuki Mihara; 三原　宏之
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2002-09-27
Publication date: 2004-04-15

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve compression efficiency by preventing compressed fluid from leaking from a compression chamber on a high pressure side to the outside. <P>SOLUTION: Between a bearing installing cylinder portion 3B of a casing 1 and a fixed scroll 4B on the high pressure side, a back pressure chamber 25 is defined in a back surface side of a revolving scroll 19B, and compressed air is made to flow into the back pressure chamber 25 from the compression chamber 23A on a low pressure side. Therefore, the back pressure chamber 25 receives a thrust load acting on the revolving scroll 19B by the compression chamber 23A, and improve compression efficiency by enhancing airtightness of the compression chamber 23A. Even if the compressed air leaks from a space between the fixed scroll 4B and the revolving scroll 19B, the compressed air just flows into the back pressure chamber 25, and does not leak to the outside, so that a sealing member between the fixed scroll 4B and the revolving scroll 19B can be abolished, and the revolving scroll 19B and the like can be decreased in diameter. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば空気圧縮機等として好適に用いられるスクロール式流体機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、スクロール式流体機械は、ケーシングと、該ケーシングに設けられ、鏡板に渦巻状の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可能に設けられた駆動軸と、前記ケーシング内で該駆動軸の先端側に旋回可能に設けられ、鏡板に前記固定スクロールのラップ部と重なり合って複数の圧縮室を画成するラップ部が立設された旋回スクロールとを備えている。
【０００３】
このスクロール式流体機械は、外部から駆動軸を回転駆動し、旋回スクロールを固定スクロールに対して一定の偏心寸法をもって旋回運動させることにより、固定スクロールの外周側に設けた吸込口から空気等を吸込みつつ、この空気を前記各圧縮室内で順次圧縮し、固定スクロールの中心部に設けた吐出口から圧縮空気として外部に向け吐出する。
【０００４】
また、スクロール式流体機械には、圧縮空気量を増大するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１３４９２号公報
【０００６】
このようなスクロール式流体機械においては、ケーシングの軸方向に離間して第１，第２の固定スクロールを設け、これら各固定スクロール間には、ケーシング内に位置して電動機を配設している。また、ケーシング内には、電動機のロータ内に固着された筒状の回転軸と、該回転軸の内周側に回転可能に偏心して支持された旋回軸とを設け、該旋回軸の両端側には、第１，第２の固定スクロールとそれぞれ対向して第１，第２の旋回スクロールを設ける構成としている。
【０００７】
そして、このようなスクロール式流体機械は、電動機を駆動してロータを回転すると、この回転によって回転軸は回転運動を行ない、該回転軸内の旋回軸は旋回運動を行なう。これにより、旋回軸に設けられた第１，第２の旋回スクロールは第１，第２の固定スクロールに対して旋回動作し、吸込んだ空気を圧縮室内で順次圧縮する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１によるスクロール式流体機械は、２段圧縮機として用いる場合があり、この場合には、第１，第２の固定スクロールのうち低圧側となる固定スクロールの吐出口と高圧側となる固定スクロールの吸込口とを接続する流体経路を設け、低圧側の固定スクロールと旋回スクロールとの間で圧縮した圧縮空気を、さらに高圧側の固定スクロールと旋回スクロールとの間に導くことにより、２段階で圧縮した高圧な圧縮空気をタンク等に貯えるものである。
【０００９】
しかし、このような２段のスクロール圧縮機を用いる構成とした場合、高圧側の圧縮室内では最外周側の圧縮室が大気圧よりも高い圧力となっているので、最外周側の圧縮室から圧縮空気が外部に漏洩する虞れがあり、圧縮効率を向上できないという問題がある。
【００１０】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、高圧側の圧縮室から圧縮流体が外部に漏洩するのを防止でき、圧縮効率を向上することができるようにしたスクロール式流体機械を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によるスクロール式流体機械は、軸方向に延びる筒状のケーシングと、該ケーシングの両端側にそれぞれ固定して設けられ鏡板の表面に渦巻状のラップ部が立設された低圧側，高圧側の固定スクロールと、該低圧側，高圧側の固定スクロール間に位置して前記ケーシング内に設けられ、前記ケーシングの軸線に対して偏心して配置された出力軸を有する電動機と、前記低圧側，高圧側の固定スクロールと対向するように該電動機の出力軸の両端側に設けられ、鏡板の表面に前記低圧側，高圧側の固定スクロールのラップ部と重なり合って複数の圧縮室を画成するラップが立設された低圧側，高圧側の旋回スクロールとを備え、前記低圧側の圧縮室から吐出された圧縮空気は、高圧側の圧縮室に吸込ませる構成としている。
【００１２】
そして、上述した課題を解決するために、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、ケーシングと高圧側の固定スクロールとの間には高圧側の旋回スクロールの鏡板の裏面側に位置して背圧室を画成し、ケーシング、高圧側の固定スクロール、高圧側の旋回スクロールのうち少なくともいずれかの部材には、前記背圧室に低圧側の圧縮室から吐出された圧縮流体を流入させる圧縮流体流入口を設ける構成としたことにある。
【００１３】
このように構成したことにより、低圧側の圧縮室から吐出された圧縮流体は高圧側の圧縮室に供給され、また圧縮流体流入口から背圧室に流入する。そして、背圧室は、流入した圧縮流体によって圧縮室から旋回スクロールに作用するスラスト荷重を受承し、圧縮室の気密性を向上する。しかも、固定スクロールと旋回スクロールとの間から漏れ出た圧縮空気は、密閉された背圧室に流入するから、この圧縮空気が電動機側や外部に漏洩するのを防止することができる。
【００１４】
請求項２の発明によると、背圧室を電動機側に対して気密にシールするシール部材と、背圧室をケーシングと高圧側の固定スクロールとの外側に対して気密にシールするシール部材とを設ける構成としたことにある。
【００１５】
このように構成したことにより、背圧室を電動機側に対して気密にシールするシール部材は、背圧室内の圧縮流体が電動機側に漏洩するのを防止する。また、背圧室をケーシングと高圧側の固定スクロールとの外側に対して気密にシールするシール部材は、ケーシングと固定スクロールと隙間から背圧室内の圧縮流体が外側に漏洩するのを防止する。
【００１６】
請求項３の発明によると、ケーシングまたは高圧側の固定スクロールには背圧室との間で圧縮流体を循環して流通させる循環経路を設け、該循環経路の途中には流通する圧縮流体を冷却する冷却手段を設ける構成としたことにある。
【００１７】
このように構成したことにより、背圧室に流入した圧縮流体の一部は、循環経路に流入し、該循環経路と背圧室との間を循環流通する。そして、冷却手段は、循環経路を流通する圧縮流体を冷却する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態によるスクロール式流体機械としてスクロール式空気圧縮機を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明する。
【００１９】
まず、図１および図２は本発明の第１の実施の形態を示している。１はスクロール式空気圧縮機の外枠を形成する筒状のケーシングで、該ケーシング１は、軸線Ｏ１−Ｏ１を有するケーシング本体２と、該ケーシング本体２の両端側に固着された低圧側，高圧側の軸受取付筒部３Ａ，３Ｂとにより構成されている。そして、低圧側の軸受取付筒部３Ａは環状部３Ａ１と筒部３Ａ２とにより構成されている。また、高圧側の軸受取付筒部３Ｂは環状部３Ｂ１と筒部３Ｂ２とにより構成され、前記筒部３Ｂ２の先端部には後述のシール部材２６が取付けられるシール取付溝３Ｂ３が形成されている。
【００２０】
４Ａ，４Ｂはケーシング１の両端側にそれぞれ固定的に設けられた低圧側，高圧側の固定スクロールで、低圧側の固定スクロール４Ａは、略円板状に形成され中心がケーシング１の軸線Ｏ１−Ｏ１と一致するように配設された鏡板５Ａと、該鏡板５Ａの表面に立設された渦巻状のラップ部６Ａと、前記鏡板５Ａの外周側から該ラップ部６Ａを取囲むように軸方向に突出した筒部７Ａと、該筒部７Ａの外周側から径方向外向きに突出したフランジ部８Ａとにより構成されている。
【００２１】
そして、低圧側の固定スクロール４Ａは、フランジ部８Ａが低圧側の軸受取付筒部３Ａの筒部３Ａ２開口端にボルト止め等の手段によって一体的に取付けられている。また、固定スクロール４Ａには、その外周側に位置して外気を吸込む低圧側の吸込口９Ａが設けられ、鏡板５Ａの中央には後述する低圧側の圧縮室２３Ａから圧縮空気を吐出する低圧側の吐出口１０Ａが設けられている。
【００２２】
一方、高圧側の固定スクロール４Ｂは、低圧側の固定スクロール４Ａとほぼ同様に、鏡板５Ｂ、ラップ部６Ｂ、筒部７Ｂおよびフランジ部８Ｂ、高圧側の吸込口９Ｂおよび高圧側の吐出口１０Ｂによって構成されている。ここで、高圧側の吸込口９Ｂは、後述の導入通路２９と共に背圧室２５に圧縮空気を流入する圧縮流体流入口を構成している。
【００２３】
１１は固定スクロール４Ａ，４Ｂ間に位置してケーシング１のケーシング本体２内に設けられた電動機で、該電動機１１は、ケーシング本体２の内周側に固定的に設けられたステータ１２と、該ステータ１２の内周側に回転可能に配設されたロータ１３とによって大略構成されている。また、ステータ１２の軸線とロータ１３の軸線はケーシング１の軸線Ｏ１−Ｏ１と同一軸線上に配置されている。そして、電動機１１は、ロータ１３を回転することにより後述の回転軸１４を駆動するものである。
【００２４】
１４はロータ１３の内周側に一体的に固着され、後述の旋回軸１７と共に出力軸を構成する回転軸で、該回転軸１４は、中空軸体として形成され、両端側が低圧側の軸受取付筒部３Ａの環状部３Ａ１と高圧側の軸受取付筒部３Ｂの環状部３Ｂ１とに軸受１５，１６を介して回転可能に支持されている。
【００２５】
１７は後述の旋回スクロール１９Ａ，１９Ｂ間に設けられた旋回軸で、該旋回軸１７は、中実な円柱体として形成され、軸線Ｏ１−Ｏ１から寸法δだけ偏心した偏心軸線Ｏ２−Ｏ２上に配置されている。そして、旋回軸１７は、両端側が回転軸１４の両端側に軸受１８を介して回転可能に支持され、該回転軸１４と共に電動機１１の出力軸を構成している。
【００２６】
１９Ａ，１９Ｂは低圧側，高圧側の固定スクロール４Ａ，４Ｂと対向してケーシング１内に旋回可能に設けられた低圧側，高圧側の旋回スクロールで、低圧側の旋回スクロール１９Ａは、低圧側の固定スクロール４Ａと共に低圧側の空気圧縮部を構成している。そして、低圧側の旋回スクロール１９Ａは、固定スクロール４Ａ，４Ｂと同様に、鏡板２０Ａと、該鏡板２０Ａの表面に立設された渦巻状のラップ部２１Ａ等とによって構成されている。
【００２７】
また、旋回スクロール１９Ａには、その背面中央に位置してボス部２２Ａが突設され、該ボス部２２Ａ内には、旋回軸１７がボルト止め等により一体的に取付けられている。さらに、旋回スクロール１９Ａは、ラップ部２１Ａが固定スクロール４Ａのラップ部６Ａと所定角度（例えば１８０度）だけずらして重なり合うように配設され、両者のラップ部６Ａ，２１Ａ間には複数の圧縮室２３Ａが画成されている。
【００２８】
一方、高圧側の旋回スクロール１９Ｂは、高圧側の固定スクロール４Ｂと共に高圧側の空気圧縮部を構成している。そして、高圧側の旋回スクロール１９Ｂは、低圧側の旋回スクロール１９Ａとほぼ同様に、鏡板２０Ｂ、ラップ部２１Ｂおよびボス部２２Ｂによって大略構成され、このボス部２２Ｂ内には旋回軸１７がボルト止め等の手段により固定して取付けられている。また、高圧側の旋回スクロール１９Ｂは、高圧側の固定スクロール４Ｂとの間で複数の圧縮室２３Ｂを画成している。
【００２９】
２４は低圧側の固定スクロール４Ａと高圧側の固定スクロール４Ｂとの間に設けられた圧縮空気配管で、該圧縮空気配管２４は、一端が低圧側の固定スクロール４Ａの吐出口１０Ａに接続され、他端が高圧側の固定スクロール４Ｂの吸込口９Ｂに接続されている。これにより、圧縮空気配管２４は、低圧側の圧縮室２３Ａから吐出される圧縮空気を高圧側の圧縮室２３Ｂに向けて流通するものである。
【００３０】
次に、２５は高圧側の軸受取付筒部３Ｂと固定スクロール４Ｂとの間に位置して旋回スクロール１９Ｂの鏡板２０Ｂの裏面側に画成された背圧室で、該背圧室２５は、低圧側の圧縮室２３Ａで圧縮された空気が圧縮空気配管２４等を介して流入する空間をなしている。また、背圧室２５は、後述するシール部材２６，２７，２８により外側や電動機１１側に対して密閉されている。
【００３１】
そして、背圧室２５は、流入した圧縮空気によって高圧側の旋回スクロール１９Ｂを裏面側から押圧することにより、圧縮室２３Ｂから該旋回スクロール１９Ｂに作用するスラスト荷重を受承し、圧縮室２３Ｂの気密性を高めるものである。
【００３２】
さらに、背圧室２５は、高圧側の固定スクロール４Ｂと旋回スクロール１９Ｂとの間から圧縮空気が漏れ出たときに、この圧縮空気を流入させて外部に漏洩するのを防止することもできる。これにより、固定スクロール４Ｂと旋回スクロール１９Ｂとの摺動部位に設けられていたシール部材を廃止することができる。
【００３３】
２６は高圧側の軸受取付筒部３Ｂと高圧側の固定スクロール４Ｂとの間に設けられたシール部材で、該シール部材２６は、断面円形状のＯリングとして形成されている。そして、シール部材２６は、軸受取付筒部３Ｂのシール取付溝３Ｂ３に取付けられ、固定スクロール４Ｂのフランジ部８Ｂとの間を気密にシールすることにより、背圧室２５内の圧縮空気がケーシング１、固定スクロール４Ｂの外側に漏洩するのを防止するものである。
【００３４】
２７は高圧側の軸受取付筒部３Ｂと電動機１１の回転軸１４との間に設けられたシール部材で、該シール部材２７は、その外周側が軸受取付筒部３Ｂの内周面に取付けられている。また、シール部材２７の内周側は回転軸１４の回転を許しつつ、該回転軸１４との間を気密にシールしている。
【００３５】
また、２８は電動機１１の回転軸１４と旋回軸１７との間に設けられたシール部材で、該シール部材２８は、その外周側が回転軸１４の内周面に取付けられている。また、シール部材２８の内周側は旋回軸１７の回転を許しつつ、該旋回軸１７との間を気密にシールしている。
【００３６】
このようにシール部材２７，２８は、背圧室２５内の圧縮空気が軸受取付筒部３Ｂと回転軸１４との間、回転軸１４と旋回軸１７との間に形成される隙間から電動機１１側に漏洩するのを防止するものである。
【００３７】
２９は高圧側の固定スクロール４Ｂに設けられ、前述した高圧側の吸込口９Ｂと共に圧縮流体流入口を構成する導入通路で、該導入通路２９は、一端が吸込口９Ｂに連通し、他端が背圧室２５に連通するようにフランジ部８Ｂの表面に溝状に形成されている。そして、導入通路２９は、圧縮空気配管２４、吸込口９Ｂを介して供給される圧縮空気を背圧室２５に導くものである。
【００３８】
この導入通路２９は、圧縮室２３Ｂの外周側のフランジ部８Ｂに溝状に形成すればよいため、固定スクロール４Ｂの鋳造時またはダイキャスト成形時に予め設けておくことができ、容易に形成することができる。
【００３９】
なお、３０は低圧側の軸受取付筒部３Ａと低圧側の旋回スクロール１９Ａとの間に設けられた複数の補助クランク（図１中に図示）で、該補助クランク３０は、旋回スクロール１９Ａ，１９Ｂの自転を防止するものである。
【００４０】
本実施の形態によるスクロール式空気圧縮機は、上述の如き構成を有するもので、次に、その作動について説明する。
【００４１】
まず、電動機１１によって回転軸１４を回転すると、該回転軸１４内で旋回軸１７が軸線Ｏ１−Ｏ１を中心として寸法δの旋回半径をもった旋回運動を行なう。これにより、旋回軸１７に取付けられた旋回スクロール１９Ａ，１９Ｂは、固定スクロール４Ａ，４Ｂに対して旋回運動する。
【００４２】
そして、低圧側の旋回スクロール１９Ａは、低圧側の固定スクロール４Ａとの間に形成した圧縮室２３Ａに吸込口９Ａから空気を吸込むことにより、この空気を旋回スクロール１９Ａが旋回運動する間に順次圧縮し、吐出口１０Ａから圧縮空気配管２４内に吐出する。
【００４３】
また、高圧側の旋回スクロール１９Ｂも、低圧側と同様に、高圧側の固定スクロール４Ｂとの間に圧縮室２３Ｂを形成する。これにより、低圧側の圧縮室２３Ａから圧縮空気配管２４を介して吸込口９Ｂに供給された圧縮空気を、複数の圧縮室２３Ｂ内でさらに圧縮し、高圧の圧縮空気を吐出口１０Ｂから外部の空気タンク（図示せず）等に吐出する。
【００４４】
このときに、高圧側の吸込口９Ｂに流入する圧縮空気の一部は、導入通路２９を通って背圧室２５に流入する。そして、背圧室２５に流入した圧縮空気は、圧縮室２３Ｂから高圧側の旋回スクロール１９Ｂに作用するスラスト荷重を受承し、圧縮室２３Ｂの気密性を維持する。しかも、固定スクロール４Ｂと旋回スクロール１９Ｂとの間から圧縮空気が漏れ出たとしても、この圧縮空気は、背圧室２５に流入するだけで外側や電動機１１側に漏洩することはない。従って、低圧側の空気圧縮部から供給される圧縮空気を高圧側の空気圧縮部で効率よく圧縮することができる。
【００４５】
かくして、本実施の形態によれば、高圧側の軸受取付筒部３Ｂと高圧側の固定スクロール４Ｂとの間には、旋回スクロール１９Ｂの裏面側に位置して背圧室２５を画成し、該背圧室２５には低圧側の圧縮室２３Ａから供給される圧縮空気を吸込口９Ｂ、導入通路２９を介して流入させる構成としている。従って、圧縮室２３Ｂ内の圧力によって旋回スクロール１９Ｂが固定スクロール４Ｂから軸方向に離間しようとしても、背圧室２５は、流入した圧縮空気によりこのときのスラスト荷重を受承することができ、圧縮室２３Ｂの気密性を維持して圧縮効率を向上することができる。
【００４６】
しかも、固定スクロール４Ｂと旋回スクロール１９Ｂとの間から圧縮空気が漏れ出たとしても、この圧縮空気は、背圧室２５に流入するだけで外部に漏洩することはない。これにより、固定スクロール４Ｂと旋回スクロール１９Ｂとの間にシール部材を設ける必要がなくなるため、シール部材を廃止した分だけ旋回スクロール１９Ｂを小径化することができる。
【００４７】
この結果、旋回スクロール１９Ｂの小径化に伴なってスクロール式空気圧縮機全体を小型化することができる。また、旋回スクロール１９Ｂの重量も軽減することができるから、軸受１６，１８等の負荷を軽減して、これらの耐久性を向上することができる。
【００４８】
また、シール部材２６は、背圧室２５内の圧縮空気がケーシング１、固定スクロール４Ｂの外側に漏洩するのを防止でき、シール部材２７，２８は、背圧室２５内の圧縮空気が電動機１１側に漏洩するのを防止できる。これにより、背圧室２５の密閉性を確実なものにすることができ、圧縮効率をより一層向上することができる。
【００４９】
さらに、シール部材２７，２８は、旋回スクロールに設けられていたシール部材に比較して小径化することができるから、シールライン（シールを必要とする長さ寸法）を短くすることができ、圧縮空気の漏れに対する信頼性を向上することができる。
【００５０】
次に、図３および図４は本発明の第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、ケーシングまたは高圧側の固定スクロールには背圧室との間で圧縮流体を循環して流通させる循環経路を設け、該循環経路の途中には流通する圧縮流体を冷却する冷却手段を設ける構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００５１】
３１は本実施の形態によるケーシング、３２Ｂは該ケーシング３１に固着された高圧側の軸受取付筒部で、該軸受取付筒部３２Ｂは、第１の実施の形態による高圧側の軸受取付筒部３Ｂとほぼ同様に、環状部３２Ｂ１と筒部３２Ｂ２とから有底筒状に形成され、筒部３２Ｂ２の先端部にはシール取付溝３２Ｂ３が形成されている。また、筒部３２Ｂ２には、後述の圧縮空気流入口４７と圧縮空気流出口４９とが設けられている。
【００５２】
３３は軸受取付筒部３２Ｂの中央側に設けられた摺接リングで、該摺接リング３３は、薄肉な環状円板として形成され、環状部３２Ｂ１に嵌着、圧入、ねじ止め等の手段を用いて気密に取付けられている。また、摺接リング３３は、後述の摺接シール４６が摺接するものである。
【００５３】
３４Ｂはケーシング３１の軸受取付筒部３２Ｂに固定的に設けられた本実施の形態による高圧側の固定スクロールで、該固定スクロール３４Ｂは、第１の実施の形態による高圧側の固定スクロール４Ｂとほぼ同様に、鏡板３５Ｂ、ラップ部３６Ｂ、筒部３７Ｂ、フランジ部３８Ｂによって大略構成されている。しかし、本実施の形態による固定スクロール３４Ｂは、第１の実施の形態で設けられていた吸込口と導入通路が廃止されている点で、第１の実施の形態による固定スクロール４Ｂと相違している。
【００５４】
３９Ｂは高圧側の固定スクロール３４Ｂと対向してケーシング３１内に旋回可能に設けられた本実施の形態による高圧側の旋回スクロールで、該旋回スクロール３９Ｂは、第１の実施の形態による高圧側の旋回スクロール１９Ｂとほぼ同様に、鏡板４０Ｂ、ラップ部４１Ｂ、ボス部４２Ｂによって大略構成されている。しかし、本実施の形態による高圧側の旋回スクロール３９Ｂは、ボス部４２Ｂの先端部に後述する摺接シール４６が取付けられるシール取付溝４３Ｂが形成されている点で、第１の実施の形態による旋回スクロール１９Ｂと相違している。
【００５５】
ここで、高圧側の旋回スクロール３９Ｂは、固定スクロール３４Ｂとの間に高圧側の圧縮室４４Ｂを複数画成している。そして、旋回スクロール３９Ｂは、そのボス部４２Ｂ内に旋回軸１７の端部を挿嵌した状態で該旋回軸１７にボルト止めされている。
【００５６】
４５は高圧側の軸受取付筒部３２Ｂと固定スクロール３４Ｂとの間に位置して旋回スクロール３９Ｂの鏡板４０Ｂの裏面側に画成された背圧室で、該背圧室４５は、低圧側の圧縮室２３Ａで圧縮された空気が後述の圧縮空気配管５０等を介して流入する空間を形成している。また、背圧室４５は、後述する循環配管５２との間で圧縮空気を循環流通させる通路としての機能も有している。そして、背圧室４５は、シール部材２６と後述の摺接シール４６とにより外側と電動機１１側とに対して密閉されている。
【００５７】
４６は旋回スクロール３９Ｂのシール取付溝４３Ｂに取付けられたシール部材としての摺接シールで、該摺接シール４６は、径方向外向きに開口する断面Ｕ字状に形成されている。また、摺接シール４６には、一方の開口端側に位置してシール取付溝４３Ｂの底面に接触してシールするリップ部４６Ａと、他方の開口端側に位置して摺接リング３３に摺接してシールするリップ部４６Ｂとが設けられている。
【００５８】
そして、摺接シール４６は、旋回スクロール３９Ｂと摺接リング３３との間を気密にシールしている。これにより、摺接シール４６は、背圧室４５内の圧縮空気が軸受取付筒部３２Ｂと回転軸１４との間、回転軸１４と旋回軸１７との間に形成される隙間から電動機１１側に漏洩するのを防止することができる。
【００５９】
４７は軸受取付筒部３２Ｂの筒部３２Ｂ２に設けられた圧縮流体流入口としての圧縮空気流入口で、該圧縮空気流入口４７には後述の圧縮空気配管５０が接続されている。これにより、圧縮空気流入口４７は背圧室４５に低圧側の圧縮室２３Ａから吐出された圧縮空気を流入させる。
【００６０】
４８は旋回スクロール３９Ｂの鏡板４０Ｂに形成された高圧側の吸込口で、該吸込口４８は、例えば鏡板４０Ｂの表面を径方向外向きに切欠くことによって形成されている。そして、吸込口４８は、圧縮空気流入口４７から背圧室４５に供給される圧縮空気を圧縮室４４Ｂに導くものである。
【００６１】
また、４９は軸受取付筒部３２Ｂの筒部３２Ｂ２に設けられた圧縮流体流出口としての圧縮空気流出口で、該圧縮空気流出口４９は圧縮空気流入口４７から背圧室４５に供給される圧縮空気の一部を後述の循環配管５２側に流出するものである。
【００６２】
５０は低圧側の固定スクロール４Ａと高圧側の軸受取付筒部３２Ｂとの間に設けられた圧縮空気配管で、該圧縮空気配管５０は、一端が低圧側の固定スクロール４Ａの吐出口１０Ａに接続され、他端が高圧側の軸受取付筒部３２Ｂの圧縮空気流入口４７に接続されている。これにより、圧縮空気配管５０は、低圧側の圧縮室２３Ａから吐出された圧縮空気を高圧側の背圧室４５に向けて流通する。
【００６３】
また、５１は圧縮空気配管５０の途中に設けられた中間冷却器で、該中間冷却器５１は、例えば熱交換器５１Ａ、ファン５１Ｂ等を備えた冷却装置として構成されている。そして、中間冷却器５１は、低圧側の圧縮室２３Ａから背圧室４５側に供給される圧縮空気を冷却するものである。
【００６４】
５２は一端が圧縮空気流出口４９に接続され、他端が圧縮空気流入口４７の近傍で圧縮空気配管５０に接続された循環経路としての循環配管で、該循環配管５２は、圧縮空気流出口４９から流出する背圧室４５内の圧縮空気を圧縮空気流入口４７側に向け流通させるものである。これにより、圧縮空気は、背圧室４５と循環配管５２とで循環流通する。
【００６５】
また、５３は循環配管５２の途中に設けられた冷却手段としての循環冷却器で、該循環冷却器５３は、前述した中間冷却器５１と同様に、熱交換器５３Ａ、ファン５３Ｂ等によって構成されている。そして、循環冷却器５３は、循環配管５２内を流通する圧縮空気を冷却するものである。
【００６６】
かくして、このように構成された本実施の形態においても、前述した第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態によれば、圧縮空気配管５０を低圧側の圧縮室２３Ａから高圧側の背圧室４５に向けて流通する圧縮空気は、該圧縮空気配管５０の途中に設けた中間冷却器５１によって冷却することができる。これにより、圧縮空気の熱膨張を抑えて圧縮効率を向上することができる。
【００６７】
また、冷却した圧縮空気を高圧側の圧縮室４４Ｂ内に送りこむことにより、この冷却空気は、固定スクロール３４Ｂのラップ部３６Ｂ、旋回スクロール３９Ｂのラップ部４１Ｂを冷却することができるから、各ラップ部３６Ｂ，４１Ｂ間の接触を防止でき、信頼性を向上することができる。
【００６８】
さらに、背圧室４５内の圧縮空気を循環配管５２を用いて循環流通させ、この循環配管５２の途中に循環冷却器５３を設けて循環流通する圧縮空気を冷却しているから、固定スクロール３４Ｂのラップ部３６Ｂ、旋回スクロール３９Ｂのラップ部４１Ｂ等をより効果的に冷却することができ、圧縮性能、信頼性等を向上することができる。また、軸受１６，１８、シール部材２６、摺接シール４６、リップシール等も冷却することができ、これらの耐久性を向上することができる。
【００６９】
なお、第２の実施の形態では、高圧側の圧縮部に背圧室４５との間で圧縮空気を循環流通するための圧縮空気流出口４９と循環配管５２を設け、該循環配管５２の途中に循環流通する圧縮空気を冷却する循環冷却器５３を設けた場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば高圧側の圧縮部から圧縮空気流出口４９、循環配管５２、循環冷却器５３を廃止する構成としてもよい。
【００７０】
また、第２の実施の形態では、摺接シール４６は、断面Ｕ字状に形成し、一方の開口端側に形成されたリップ部４６Ａをシール取付溝４３Ｂの底面に接触させてシールし、他方の開口端側に形成されたリップ部４６Ｂを摺接リング３３に摺接させてシールする構成としている。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば図５に示す変形例による摺接シール６１のように、シール取付溝４３Ｂの底面に対してはリング取付段部６１Ａに取付けられたＯリング６２を用いてシールし、摺接リング３３に対しては他方の開口端側に形成されたリップ部６１Ｂを用いてシールする構成としてもよい。
【００７１】
また、第２の実施の形態では、圧縮空気流入口４７を高圧側の軸受取付筒部３２Ｂの筒部３２Ｂ２に設け、圧縮空気配管５０を圧縮空気流入口４７に接続した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、高圧側の固定スクロール３４Ｂのフランジ部３８Ｂに圧縮空気流入口を設け、該圧縮空気流入口に圧縮空気配管５０を接続する構成としてもよい。
【００７２】
また、第２の実施の形態では、循環配管５２は、一端を高圧側の軸受取付筒部３２Ｂの筒部３２Ｂ２に設けられた圧縮空気流出口４９に接続し、他端を圧縮空気流入口４７の近傍で圧縮空気配管５０に接続した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば循環配管５２の一端は、高圧側の固定スクロール３４Ｂのフランジ部３８Ｂに接続する構成としてもよい。また、循環配管５２の他端は、圧縮空気配管５０と切離して高圧側の軸受取付筒部３２Ｂの筒部３２Ｂ２または高圧側の固定スクロール３４Ｂのフランジ部３８Ｂに接続する構成としてもよい。
【００７３】
また、各実施の形態では、スクロール式流体機械としてスクロール空気圧縮機を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、例えば真空ポンプ、冷媒圧縮機等にも広く適用できるものである。
【００７４】
【発明の効果】
以上詳述した通り、請求項１の発明によれば、ケーシングと高圧側の固定スクロールとの間には高圧側の旋回スクロールの鏡板の裏面側に位置して背圧室を画成し、ケーシング、高圧側の固定スクロール、高圧側の旋回スクロールのうち少なくともいずれかの部材には、前記背圧室に低圧側の圧縮室から吐出された圧縮流体を流入させる圧縮流体流入口を設ける構成としている。
【００７５】
従って、低圧側の圧縮室から吐出された圧縮流体は高圧側の圧縮室に供給でき、また圧縮流体流入口から背圧室に流入させることができる。そして、背圧室は、流入した圧縮流体によって圧縮室から旋回スクロールに作用するスラスト荷重を受承できるから、圧縮室の気密性を向上して圧縮効率を向上することができる。
【００７６】
しかも、固定スクロールと旋回スクロールとの間から漏れ出た圧縮空気は、密閉された背圧室に流入するから、この圧縮空気が電動機側や外部に漏洩するのを防止することができる。これにより、固定スクロールと旋回スクロールとの間にシール部材を設ける必要がなくなるから、シール部材を廃止した分だけ旋回スクロールを小径化することができる。
【００７７】
この結果、旋回スクロールの小径化に伴なってスクロール式空気圧縮機全体を小型化することができる。また、旋回スクロールの重量も軽減することができるから、軸受等の負荷を軽減して、これらの耐久性を向上することができる。
【００７８】
請求項２の発明によれば、背圧室を電動機側に対して気密にシールするシール部材は、背圧室内の圧縮流体が電動機側に漏洩するのを防止することができる。また、背圧室をケーシングと高圧側の固定スクロールとの外側に対して気密にシールするシール部材は、ケーシングと固定スクロールと隙間から背圧室内の圧縮流体が外側に漏洩するのを防止することができる。これにより、背圧室を外部に対して確実に密閉することができ、より一層圧縮効率を向上することができる。
【００７９】
請求項３の発明によれば、ケーシングまたは高圧側の固定スクロールには背圧室との間で圧縮流体を循環して流通させる循環経路を設け、該循環経路の途中には流通する圧縮流体を冷却する冷却手段を設ける構成としている。従って、背圧室に流入した圧縮流体の一部は、循環経路に流入し、該循環経路と背圧室との間を循環流通する。そして、冷却手段は、循環経路を流通する圧縮流体を冷却することができる。これにより、高圧側の固定スクロール、旋回スクロールのラップ部を冷えた圧縮空気で冷却することができるから、該各ラップ部間の接触を防止でき、信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に適用されるスクロール式空気圧縮機を示す縦断面図である。
【図２】図１中の高圧側の固定スクロール、旋回スクロール、シール部材等を拡大して示す要部拡大縦断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に適用されるスクロール式空気圧縮機を示す縦断面図である。
【図４】図３中の摺接シール等を拡大して示す要部拡大縦断面図である。
【図５】本発明の変形例による摺接シールを拡大して示す要部拡大縦断面図である。
【符号の説明】
１，３１　ケーシング
４Ａ　低圧側の固定スクロール
５Ａ，５Ｂ，２０Ａ，２０Ｂ，３５Ｂ，４０Ｂ　鏡板
６Ａ，６Ｂ，２１Ａ，２１Ｂ，３６Ｂ，４１Ｂ　ラップ部
９Ａ　低圧側の吸込口
１０Ａ　低圧側の吐出口
４Ｂ，３４Ｂ　高圧側の固定スクロール
９Ｂ，４８　高圧側の吸込口（圧縮流体流入口）
１０Ｂ　高圧側の吐出口
１１　電動機
１４　回転軸（出力軸）
１７　旋回軸（出力軸）
１９Ａ　低圧側の旋回スクロール
２３Ａ　低圧側の圧縮室
１９Ｂ，３９Ｂ　高圧側の旋回スクロール
２３Ｂ，４４Ｂ　高圧側の圧縮室
２４，５０　圧縮空気配管
２５，４５　背圧室
２６，２７，２８　シール部材
２９　導入通路（圧縮流体流入口）
４６，６１　摺接シール（シール部材）
４７　圧縮空気流入口（圧縮流体流入口）
４９　圧縮空気流出口（圧縮流体流出口）
５２　循環配管（循環経路）
５３　循環冷却器（冷却手段）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a scroll type fluid machine suitably used as, for example, an air compressor.
[0002]
[Prior art]
In general, a scroll-type fluid machine includes a casing, a fixed scroll provided on the casing, and a spiral wrap portion provided upright on a head plate, a drive shaft rotatably provided on the casing, and a casing inside the casing. A revolving scroll that is rotatably provided at the tip end side of the drive shaft and has a head plate on which a wrap portion overlapping the wrap portion of the fixed scroll and defining a plurality of compression chambers is provided.
[0003]
This scroll-type fluid machine sucks air or the like from a suction port provided on the outer peripheral side of the fixed scroll by rotating the drive shaft from the outside and orbiting the orbiting scroll with a fixed eccentricity relative to the fixed scroll. Meanwhile, this air is sequentially compressed in each of the compression chambers, and is discharged to the outside as compressed air from a discharge port provided at the center of the fixed scroll.
[0004]
Further, there is known a scroll type fluid machine in which the amount of compressed air is increased (for example, see Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-13492
[0006]
In such a scroll type fluid machine, first and second fixed scrolls are provided apart from each other in an axial direction of a casing, and an electric motor is disposed between the fixed scrolls in the casing. . In the casing, there is provided a cylindrical rotary shaft fixed in the rotor of the electric motor, and a turning shaft rotatably eccentrically supported on the inner peripheral side of the rotating shaft. Has a configuration in which first and second orbiting scrolls are provided to face the first and second fixed scrolls, respectively.
[0007]
Then, in such a scroll type fluid machine, when the electric motor is driven to rotate the rotor, the rotation causes the rotary shaft to perform a rotary motion, and the rotary shaft in the rotary shaft performs the rotary motion. Thereby, the first and second orbiting scrolls provided on the orbiting shaft orbit with respect to the first and second fixed scrolls, and sequentially compress the sucked air in the compression chamber.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the scroll type fluid machine according to Patent Document 1 is sometimes used as a two-stage compressor. In this case, the discharge port of the fixed scroll, which is the low pressure side of the first and second fixed scrolls, and the high pressure side are used. By providing a fluid path connecting the fixed scroll suction port and the compressed air compressed between the low pressure side fixed scroll and the orbiting scroll, further guiding the compressed air between the high pressure side fixed scroll and the orbiting scroll, The high-pressure compressed air compressed in two stages is stored in a tank or the like.
[0009]
However, when such a two-stage scroll compressor is used, the outermost compression chamber is higher than the atmospheric pressure in the high-pressure side compression chamber. Compressed air may leak to the outside, and there is a problem that the compression efficiency cannot be improved.
[0010]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the related art, and an object of the present invention is to prevent a compressed fluid from leaking from a high-pressure side compression chamber to the outside and improve compression efficiency. To provide a scroll type fluid machine.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
A scroll-type fluid machine according to the present invention includes a cylindrical casing extending in an axial direction, and a low-pressure side and a high-pressure side fixedly provided at both ends of the casing and having a spiral wrap portion erected on the surface of a head plate. A fixed scroll, an electric motor provided in the casing between the fixed scrolls on the low-pressure side and the high-pressure side, and having an output shaft eccentrically arranged with respect to the axis of the casing; Wraps are provided at both ends of the output shaft of the electric motor so as to face the fixed scrolls on the side, and overlap the wrap portions of the fixed scrolls on the low pressure side and the high pressure side to define a plurality of compression chambers on the surface of the end plate. There is provided a low pressure side and a high pressure side orbiting scroll which are provided upright, and compressed air discharged from the low pressure side compression chamber is sucked into the high pressure side compression chamber.
[0012]
In order to solve the above-described problem, a feature of the configuration adopted by the invention of claim 1 is that a position between the casing and the fixed scroll on the high pressure side is located on the back side of the end plate of the orbiting scroll on the high pressure side. A back pressure chamber is defined, and at least one of a casing, a high pressure side fixed scroll, and a high pressure side orbiting scroll is caused to flow the compressed fluid discharged from the low pressure side compression chamber into the back pressure chamber. The configuration is such that a compressed fluid inlet is provided.
[0013]
With this configuration, the compressed fluid discharged from the low-pressure side compression chamber is supplied to the high-pressure side compression chamber, and flows into the back pressure chamber from the compressed fluid inlet. The back pressure chamber receives a thrust load acting on the orbiting scroll from the compression chamber due to the inflowing compressed fluid, and improves the airtightness of the compression chamber. In addition, since the compressed air leaking from between the fixed scroll and the orbiting scroll flows into the sealed back pressure chamber, it is possible to prevent the compressed air from leaking to the motor side or the outside.
[0014]
According to the invention of claim 2, a seal member for hermetically sealing the back pressure chamber with respect to the electric motor side and a seal member for hermetically sealing the back pressure chamber with the outside of the casing and the fixed scroll on the high pressure side are provided. The configuration is provided.
[0015]
With this configuration, the seal member that hermetically seals the back pressure chamber with respect to the motor side prevents the compressed fluid in the back pressure chamber from leaking to the motor side. In addition, the sealing member that hermetically seals the back pressure chamber to the outside of the casing and the fixed scroll on the high pressure side prevents the compressed fluid in the back pressure chamber from leaking outside from the gap between the casing and the fixed scroll.
[0016]
According to the third aspect of the invention, the casing or the fixed scroll on the high pressure side is provided with a circulation path for circulating and flowing the compressed fluid between the casing and the back pressure chamber, and cooling the flowing compressed fluid in the middle of the circulation path. That is, the cooling means is provided.
[0017]
With this configuration, a part of the compressed fluid that has flowed into the back pressure chamber flows into the circulation path and circulates between the circulation path and the back pressure chamber. Then, the cooling means cools the compressed fluid flowing through the circulation path.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a scroll-type air compressor will be described as an example of a scroll-type fluid machine according to an embodiment of the present invention, and will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0019]
First, FIG. 1 and FIG. 2 show a first embodiment of the present invention. Reference numeral 1 denotes a cylindrical casing forming an outer frame of a scroll-type air compressor. The casing 1 includes a casing main body 2 having an axis O1-O1, a low-pressure side and a high-pressure side fixed to both ends of the casing main body 2. And the bearing mounting cylindrical portions 3A and 3B on the side. The low pressure side bearing mounting cylinder 3A includes an annular portion 3A1 and a cylinder 3A2. The high-pressure side bearing mounting cylinder 3B includes an annular portion 3B1 and a cylinder 3B2, and a seal mounting groove 3B3 to which a seal member 26 described later is mounted is formed at the tip of the cylinder 3B2.
[0020]
Reference numerals 4A and 4B denote fixed scrolls on the low-pressure side and high-pressure side fixedly provided at both ends of the casing 1, respectively. The fixed scroll 4A on the low-pressure side is formed in a substantially disk shape and has an axis O1- A head plate 5A disposed so as to coincide with O1, a spiral wrap portion 6A erected on the surface of the head plate 5A, and an axial direction surrounding the wrap portion 6A from the outer peripheral side of the head plate 5A And a flange portion 8A protruding radially outward from the outer peripheral side of the cylindrical portion 7A.
[0021]
The fixed scroll 4A on the low pressure side has a flange portion 8A integrally attached to the opening end of the cylindrical portion 3A2 of the bearing mounting cylindrical portion 3A on the low pressure side by means of bolting or the like. Further, the fixed scroll 4A is provided with a low-pressure side suction port 9A located on the outer peripheral side thereof for sucking outside air, and a low-pressure side for discharging compressed air from a low-pressure side compression chamber 23A described later is provided at the center of the end plate 5A. Discharge port 10A is provided.
[0022]
On the other hand, the fixed scroll 4B on the high pressure side is substantially the same as the fixed scroll 4A on the low pressure side. It is configured. Here, the high pressure side suction port 9B constitutes a compressed fluid inflow port through which compressed air flows into the back pressure chamber 25 together with an introduction passage 29 described later.
[0023]
Reference numeral 11 denotes an electric motor provided between the fixed scrolls 4A and 4B and provided in the casing main body 2 of the casing 1. The electric motor 11 includes a stator 12 fixedly provided on the inner peripheral side of the casing main body 2, It is roughly constituted by a rotor 13 rotatably disposed on the inner peripheral side of the stator 12. The axis of the stator 12 and the axis of the rotor 13 are arranged on the same axis as the axis O1-O1 of the casing 1. The electric motor 11 drives a rotating shaft 14 described later by rotating the rotor 13.
[0024]
Reference numeral 14 denotes a rotating shaft integrally fixed to the inner peripheral side of the rotor 13 and constitutes an output shaft together with a rotating shaft 17 to be described later. The rotating shaft 14 is formed as a hollow shaft body, and both ends are mounted on a low-pressure side bearing. The annular portion 3A1 of the cylindrical portion 3A and the annular portion 3B1 of the high-pressure side bearing mounting cylindrical portion 3B are rotatably supported via bearings 15 and 16.
[0025]
Reference numeral 17 denotes an orbiting shaft provided between orbiting scrolls 19A and 19B, which will be described later. The orbiting shaft 17 is formed as a solid cylindrical body, and is disposed on an eccentric axis O2-O2 which is eccentric from the axis O1-O1 by a dimension δ. Are located. The rotating shaft 17 is rotatably supported at both ends on both ends of the rotating shaft 14 via bearings 18, and constitutes an output shaft of the electric motor 11 together with the rotating shaft 14.
[0026]
Reference numerals 19A and 19B denote low-pressure and high-pressure orbiting scrolls provided in the casing 1 so as to face the low-pressure and high-pressure fixed scrolls 4A and 4B, respectively. Together with the fixed scroll 4A, it constitutes a low-pressure side air compression section. And, similarly to the fixed scrolls 4A and 4B, the orbiting scroll 19A on the low pressure side includes a head plate 20A and a spiral wrap portion 21A standing upright on the surface of the head plate 20A.
[0027]
The orbiting scroll 19A is provided with a boss 22A protruding from the center of the back surface thereof, and the orbiting shaft 17 is integrally mounted in the boss 22A by bolting or the like. Further, the orbiting scroll 19A is disposed such that the wrap portion 21A overlaps with the wrap portion 6A of the fixed scroll 4A by being shifted by a predetermined angle (for example, 180 degrees), and a plurality of compression chambers are provided between the wrap portions 6A and 21A. 23A are defined.
[0028]
On the other hand, the orbiting scroll 19B on the high pressure side constitutes a high pressure side air compressor together with the fixed scroll 4B on the high pressure side. The orbiting scroll 19B on the high pressure side is substantially constituted by a head plate 20B, a wrap portion 21B and a boss portion 22B almost in the same manner as the orbiting scroll 19A on the low pressure side, and the orbiting shaft 17 is bolted inside the boss portion 22B. It is fixedly attached by means of (1). Further, the high pressure side orbiting scroll 19B defines a plurality of compression chambers 23B with the high pressure side fixed scroll 4B.
[0029]
Reference numeral 24 denotes a compressed air pipe provided between the fixed scroll 4A on the low pressure side and the fixed scroll 4B on the high pressure side. The compressed air pipe 24 has one end connected to the discharge port 10A of the fixed scroll 4A on the low pressure side. The other end is connected to the suction port 9B of the fixed scroll 4B on the high pressure side. Accordingly, the compressed air pipe 24 allows the compressed air discharged from the low-pressure side compression chamber 23A to flow toward the high-pressure side compression chamber 23B.
[0030]
Next, reference numeral 25 denotes a back pressure chamber located between the bearing mounting cylinder portion 3B on the high pressure side and the fixed scroll 4B and defined on the back surface side of the end plate 20B of the orbiting scroll 19B. It forms a space into which the air compressed in the compression chamber 23A on the low pressure side flows in through the compressed air pipe 24 and the like. The back pressure chamber 25 is hermetically sealed from the outside and the motor 11 side by seal members 26, 27, and 28 described later.
[0031]
The back pressure chamber 25 receives the thrust load acting on the orbiting scroll 19B from the compression chamber 23B by pressing the orbiting scroll 19B on the high pressure side from the back side by the inflowing compressed air. It is to improve the airtightness.
[0032]
Furthermore, when the compressed air leaks from between the fixed scroll 4B on the high pressure side and the orbiting scroll 19B, the back pressure chamber 25 can also allow the compressed air to flow in and prevent leakage to the outside. Thereby, the seal member provided at the sliding portion between the fixed scroll 4B and the orbiting scroll 19B can be eliminated.
[0033]
Reference numeral 26 denotes a seal member provided between the high-pressure side bearing mounting cylinder portion 3B and the high-pressure side fixed scroll 4B. The seal member 26 is formed as an O-ring having a circular cross section. The seal member 26 is attached to the seal attachment groove 3B3 of the bearing attachment cylinder 3B, and hermetically seals the space between the seal attachment groove 3B3 and the flange portion 8B of the fixed scroll 4B. , To prevent leakage to the outside of the fixed scroll 4B.
[0034]
Reference numeral 27 denotes a seal member provided between the high-pressure side bearing mounting cylinder 3B and the rotary shaft 14 of the electric motor 11, and the outer periphery of the sealing member 27 is mounted on the inner peripheral surface of the bearing mounting cylinder 3B. I have. The inner peripheral side of the seal member 27 hermetically seals the space between the rotation shaft 14 and the rotation shaft 14 while allowing the rotation of the rotation shaft 14.
[0035]
Reference numeral 28 denotes a seal member provided between the rotating shaft 14 and the turning shaft 17 of the electric motor 11, and the outer peripheral side of the sealing member 28 is attached to the inner peripheral surface of the rotating shaft 14. The inner peripheral side of the seal member 28 hermetically seals the space between the rotating shaft 17 and the rotating shaft 17 while allowing the rotating shaft 17 to rotate.
[0036]
As described above, the seal members 27 and 28 allow the compressed air in the back pressure chamber 25 to pass through the gaps formed between the bearing mounting cylinder portion 3B and the rotary shaft 14 and between the rotary shaft 14 and the rotary shaft 17 so that the electric motor 11 It is to prevent leakage to the side.
[0037]
Reference numeral 29 denotes an introduction passage provided on the high-pressure side fixed scroll 4B and constituting a compressed fluid inflow port together with the above-described high-pressure side suction port 9B. One end of the introduction passage 29 communicates with the suction port 9B, and the other end thereof has the other end. A groove is formed on the surface of the flange portion 8B so as to communicate with the back pressure chamber 25. The introduction passage 29 guides the compressed air supplied through the compressed air pipe 24 and the suction port 9B to the back pressure chamber 25.
[0038]
Since the introduction passage 29 may be formed in a groove shape in the flange portion 8B on the outer peripheral side of the compression chamber 23B, it can be provided in advance at the time of casting or die-casting the fixed scroll 4B, and can be easily formed. Can be.
[0039]
Reference numeral 30 denotes a plurality of auxiliary cranks (illustrated in FIG. 1) provided between the low-pressure side bearing mounting cylinder 3A and the low-pressure side orbiting scroll 19A. The auxiliary crank 30 includes the orbiting scrolls 19A and 19B. This is to prevent the rotation of the vehicle.
[0040]
The scroll-type air compressor according to the present embodiment has the above-described configuration, and the operation thereof will be described next.
[0041]
First, when the rotating shaft 14 is rotated by the electric motor 11, the turning shaft 17 performs a turning motion having a turning radius of the dimension δ about the axis O1-O1 in the rotating shaft 14. Thereby, the orbiting scrolls 19A and 19B attached to the orbiting shaft 17 orbit with respect to the fixed scrolls 4A and 4B.
[0042]
The orbiting scroll 19A on the low pressure side sucks air from a suction port 9A into a compression chamber 23A formed between the orbiting scroll 19A and the fixed scroll 4A on the low pressure side, so that the air is sequentially compressed while the orbiting scroll 19A orbits. Then, the air is discharged from the discharge port 10A into the compressed air pipe 24.
[0043]
Similarly to the low-pressure side, the high-pressure side orbiting scroll 19B also forms a compression chamber 23B with the high-pressure side fixed scroll 4B. Thereby, the compressed air supplied from the low-pressure side compression chamber 23A to the suction port 9B via the compressed air pipe 24 is further compressed in the plurality of compression chambers 23B, and the high-pressure compressed air is discharged from the discharge port 10B to the outside. It is discharged to an air tank (not shown).
[0044]
At this time, part of the compressed air flowing into the high pressure side suction port 9B flows into the back pressure chamber 25 through the introduction passage 29. The compressed air that has flowed into the back pressure chamber 25 receives a thrust load acting on the high-pressure side orbiting scroll 19B from the compression chamber 23B, and maintains the airtightness of the compression chamber 23B. Moreover, even if the compressed air leaks from between the fixed scroll 4B and the orbiting scroll 19B, the compressed air does not leak to the outside or to the electric motor 11 only because it flows into the back pressure chamber 25. Therefore, the compressed air supplied from the low-pressure side air compressor can be efficiently compressed by the high-pressure side air compressor.
[0045]
Thus, according to the present embodiment, a back pressure chamber 25 is defined between the high-pressure side bearing mounting cylinder portion 3B and the high-pressure side fixed scroll 4B on the back side of the orbiting scroll 19B, Compressed air supplied from the low-pressure side compression chamber 23A flows into the back pressure chamber 25 through the suction port 9B and the introduction passage 29. Therefore, even if the orbiting scroll 19B tries to move away from the fixed scroll 4B in the axial direction due to the pressure in the compression chamber 23B, the back pressure chamber 25 can receive the thrust load at this time by the inflowing compressed air, The compression efficiency can be improved while maintaining the airtightness of the chamber 23B.
[0046]
Moreover, even if the compressed air leaks from between the fixed scroll 4B and the orbiting scroll 19B, the compressed air only flows into the back pressure chamber 25 and does not leak to the outside. This eliminates the need to provide a seal member between the fixed scroll 4B and the orbiting scroll 19B, so that the diameter of the orbiting scroll 19B can be reduced by the amount by which the seal member is eliminated.
[0047]
As a result, the whole scroll type air compressor can be reduced in size with the reduction in the diameter of the orbiting scroll 19B. Further, since the weight of the orbiting scroll 19B can be reduced, the load on the bearings 16, 18 and the like can be reduced, and the durability thereof can be improved.
[0048]
Further, the seal member 26 can prevent the compressed air in the back pressure chamber 25 from leaking to the outside of the casing 1 and the fixed scroll 4B. It can be prevented from leaking to the side. Thereby, the tightness of the back pressure chamber 25 can be ensured, and the compression efficiency can be further improved.
[0049]
Further, since the diameter of the seal members 27 and 28 can be reduced as compared with the seal member provided in the orbiting scroll, the seal line (length dimension requiring a seal) can be shortened, and compression can be achieved. The reliability against air leakage can be improved.
[0050]
Next, FIG. 3 and FIG. 4 show a second embodiment of the present invention. The feature of this embodiment is that a compressed fluid is circulated between a casing or a fixed scroll on a high pressure side and a back pressure chamber. And a cooling means for cooling the flowing compressed fluid is provided in the middle of the circulation path. Note that, in the present embodiment, the same components as those in the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0051]
31 is a casing according to the present embodiment, 32B is a high-pressure side bearing mounting cylindrical portion fixed to the casing 31, and the bearing mounting cylindrical portion 32B is a high-pressure side bearing mounting cylindrical portion 3B according to the first embodiment. In substantially the same manner as in the above, a cylindrical shape with a bottom is formed from the annular portion 32B1 and the cylindrical portion 32B2, and a seal mounting groove 32B3 is formed at the tip of the cylindrical portion 32B2. The tubular portion 32B2 is provided with a compressed air inlet 47 and a compressed air outlet 49, which will be described later.
[0052]
Reference numeral 33 denotes a sliding contact ring provided on the center side of the bearing mounting tubular portion 32B. The sliding contact ring 33 is formed as a thin annular disc, and is fitted to the annular portion 32B1 to press, press-fit, and screw. It is mounted airtight using. Further, the sliding contact ring 33 is a sliding contact of a sliding contact seal 46 described later.
[0053]
Reference numeral 34B denotes a fixed scroll on the high-pressure side according to the present embodiment, which is fixedly provided on the bearing mounting cylindrical portion 32B of the casing 31. The fixed scroll 34B is substantially the same as the fixed scroll 4B on the high-pressure side according to the first embodiment. Similarly, the end plate 35B, the lap portion 36B, the cylindrical portion 37B, and the flange portion 38B are substantially constituted. However, the fixed scroll 34B according to the present embodiment differs from the fixed scroll 4B according to the first embodiment in that the suction port and the introduction passage provided in the first embodiment are eliminated. I have.
[0054]
Reference numeral 39B denotes a high-pressure side orbiting scroll provided in the casing 31 so as to face the high-pressure side fixed scroll 34B, and the orbiting scroll 39B is a high-pressure side orbiting scroll according to the first embodiment. Almost like the orbiting scroll 19B, the orbiting scroll is roughly constituted by a head plate 40B, a wrap portion 41B, and a boss portion 42B. However, the orbiting scroll 39B on the high pressure side according to the present embodiment is different from the first embodiment in that a seal mounting groove 43B to which a sliding contact seal 46 described later is mounted is formed at the tip of the boss portion 42B. This is different from the orbiting scroll 19B.
[0055]
Here, the high-pressure side orbiting scroll 39B defines a plurality of high-pressure side compression chambers 44B with the fixed scroll 34B. The orbiting scroll 39B is bolted to the orbiting shaft 17 in a state where the end of the orbiting shaft 17 is inserted into the boss portion 42B.
[0056]
Reference numeral 45 denotes a back pressure chamber which is located between the bearing mounting cylinder portion 32B on the high pressure side and the fixed scroll 34B and is defined on the back surface side of the end plate 40B of the orbiting scroll 39B. A space in which the air compressed in the compression chamber 23A flows in through a compressed air pipe 50 described later or the like is formed. The back pressure chamber 45 also has a function as a passage for circulating compressed air with a circulation pipe 52 to be described later. The back pressure chamber 45 is hermetically sealed from the outside and the motor 11 side by a seal member 26 and a sliding contact seal 46 described later.
[0057]
Reference numeral 46 denotes a sliding contact seal as a sealing member mounted in the seal mounting groove 43B of the orbiting scroll 39B. The sliding contact seal 46 is formed in a U-shaped cross section that opens outward in the radial direction. The sliding contact seal 46 has a lip portion 46A located on one opening end side and in contact with and sealing the bottom surface of the seal mounting groove 43B, and a sliding contact ring 33 located on the other opening end side. A lip 46B is provided for contacting and sealing.
[0058]
The sliding contact seal 46 hermetically seals the space between the orbiting scroll 39B and the sliding ring 33. As a result, the sliding contact seal 46 causes the compressed air in the back pressure chamber 45 to move from the gap formed between the bearing mounting cylinder portion 32B and the rotating shaft 14 and from the gap formed between the rotating shaft 14 and the rotating shaft 17 to the electric motor 11 side. Leakage can be prevented.
[0059]
Reference numeral 47 denotes a compressed air inlet as a compressed fluid inlet provided in the cylindrical portion 32B2 of the bearing mounting cylindrical portion 32B, and a compressed air pipe 50 described later is connected to the compressed air inlet 47. Thus, the compressed air inlet 47 allows the compressed air discharged from the low-pressure side compression chamber 23A to flow into the back pressure chamber 45.
[0060]
Reference numeral 48 denotes a high-pressure side suction port formed in the end plate 40B of the orbiting scroll 39B. The suction port 48 is formed, for example, by cutting the surface of the end plate 40B radially outward. The suction port 48 guides the compressed air supplied from the compressed air inlet 47 to the back pressure chamber 45 to the compression chamber 44B.
[0061]
Reference numeral 49 denotes a compressed air outlet as a compressed fluid outlet provided in the cylindrical portion 32B2 of the bearing mounting cylindrical portion 32B. The compressed air outlet 49 is supplied from the compressed air inlet 47 to the back pressure chamber 45. A part of the compressed air flows out to a circulation pipe 52 described later.
[0062]
Reference numeral 50 denotes a compressed air pipe provided between the low-pressure side fixed scroll 4A and the high-pressure side bearing mounting tubular portion 32B. One end of the compressed air pipe 50 is connected to the discharge port 10A of the low-pressure side fixed scroll 4A. The other end is connected to the compressed air inlet 47 of the high-pressure side bearing mounting cylindrical portion 32B. Thus, the compressed air pipe 50 circulates the compressed air discharged from the low-pressure side compression chamber 23A toward the high-pressure side back pressure chamber 45.
[0063]
Reference numeral 51 denotes an intercooler provided in the middle of the compressed air pipe 50. The intercooler 51 is configured as a cooling device including, for example, a heat exchanger 51A, a fan 51B, and the like. The intercooler 51 cools the compressed air supplied from the low-pressure side compression chamber 23A to the back pressure chamber 45 side.
[0064]
A circulation pipe 52 has one end connected to the compressed air outlet 49 and the other end connected to a compressed air pipe 50 near the compressed air inlet 47 as a circulation path. The compressed air in the back pressure chamber 45 flowing out from 49 is circulated toward the compressed air inlet 47 side. As a result, the compressed air circulates through the back pressure chamber 45 and the circulation pipe 52.
[0065]
Reference numeral 53 denotes a circulating cooler as a cooling means provided in the middle of the circulating pipe 52. The circulating cooler 53 includes a heat exchanger 53A, a fan 53B, and the like, like the above-described intercooler 51. ing. The circulation cooler 53 cools the compressed air flowing through the circulation pipe 52.
[0066]
Thus, also in the present embodiment configured as described above, it is possible to obtain substantially the same operation and effect as in the first embodiment. In particular, according to the present embodiment, the compressed air flowing through the compressed air pipe 50 from the low-pressure side compression chamber 23 </ b> A to the high-pressure side back pressure chamber 45 is subjected to the intermediate cooling provided in the middle of the compressed air pipe 50. It can be cooled by the vessel 51. Thereby, the thermal expansion of the compressed air can be suppressed and the compression efficiency can be improved.
[0067]
Further, by sending the cooled compressed air into the compression chamber 44B on the high pressure side, the cooled air can cool the wrap portion 36B of the fixed scroll 34B and the wrap portion 41B of the orbiting scroll 39B. The contact between 36B and 41B can be prevented, and the reliability can be improved.
[0068]
Further, the compressed air in the back pressure chamber 45 is circulated and circulated using the circulation pipe 52, and a circulating cooler 53 is provided in the middle of the circulated pipe 52 to cool the circulated compressed air. Of the wrap portion 36B, the wrap portion 41B of the orbiting scroll 39B, and the like can be more effectively cooled, and the compression performance, reliability, and the like can be improved. Also, the bearings 16 and 18, the seal member 26, the sliding contact seal 46, the lip seal, and the like can be cooled, and the durability thereof can be improved.
[0069]
In the second embodiment, a compressed air outlet 49 and a circulation pipe 52 for circulating the compressed air between the back pressure chamber 45 and the compression pipe on the high pressure side are provided. The case where the circulating cooler 53 that cools the compressed air circulating in the apparatus is provided has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, the compressed air outlet 49, the circulation pipe 52, and the circulation cooler 53 may be eliminated from the high pressure side compression section.
[0070]
Further, in the second embodiment, the sliding contact seal 46 is formed in a U-shaped cross section, and the lip portion 46A formed on one opening end side is brought into contact with the bottom surface of the seal mounting groove 43B for sealing. The lip portion 46B formed on the other open end side is slidably contacted with the slidable ring 33 to seal. However, the present invention is not limited to this. For example, as in a sliding contact seal 61 according to a modification shown in FIG. 5, an O-ring 62 attached to the ring attachment step 61A on the bottom surface of the seal attachment groove 43B. , And the sliding contact ring 33 may be sealed using a lip portion 61B formed on the other open end side.
[0071]
In the second embodiment, the compressed air inlet 47 is provided in the cylindrical portion 32B2 of the high-pressure side bearing mounting cylindrical portion 32B, and the compressed air pipe 50 is connected to the compressed air inlet 47. explained. However, the present invention is not limited thereto, and a configuration may be adopted in which a compressed air inlet is provided in the flange portion 38B of the fixed scroll 34B on the high pressure side, and the compressed air pipe 50 is connected to the compressed air inlet.
[0072]
In the second embodiment, the circulation pipe 52 has one end connected to the compressed air outlet 49 provided in the cylindrical portion 32B2 of the high pressure side bearing mounting cylindrical portion 32B, and the other end connected to the compressed air inlet 47. The above description has been made by taking as an example a case where the connection is made to the compressed air pipe 50 in the vicinity of. However, the present invention is not limited to this. For example, one end of the circulation pipe 52 may be connected to the flange 38B of the fixed scroll 34B on the high pressure side. Further, the other end of the circulation pipe 52 may be separated from the compressed air pipe 50 and connected to the cylinder part 32B2 of the high pressure side bearing mounting cylinder part 32B or the flange part 38B of the high pressure side fixed scroll 34B.
[0073]
Further, in each embodiment, a scroll air compressor has been described as an example of a scroll fluid machine, but the present invention is not limited to this, and can be widely applied to, for example, a vacuum pump, a refrigerant compressor, and the like. .
[0074]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the first aspect of the present invention, a back pressure chamber is defined between the casing and the fixed scroll on the high pressure side on the back side of the end plate of the orbiting scroll on the high pressure side. At least one of the high-pressure side fixed scroll and the high-pressure side orbiting scroll is provided with a compressed fluid inlet for allowing the compressed fluid discharged from the low-pressure side compression chamber to flow into the back pressure chamber. .
[0075]
Therefore, the compressed fluid discharged from the low-pressure side compression chamber can be supplied to the high-pressure side compression chamber, and can also flow from the compressed fluid inlet into the back pressure chamber. The back pressure chamber can receive a thrust load acting on the orbiting scroll from the compression chamber due to the flowing compressed fluid, so that the airtightness of the compression chamber can be improved and the compression efficiency can be improved.
[0076]
In addition, since the compressed air leaking from between the fixed scroll and the orbiting scroll flows into the sealed back pressure chamber, it is possible to prevent the compressed air from leaking to the motor side or the outside. This eliminates the need to provide a seal member between the fixed scroll and the orbiting scroll, so that the diameter of the orbiting scroll can be reduced by the amount that the seal member is eliminated.
[0077]
As a result, the whole scroll type air compressor can be reduced in size with the reduction in the diameter of the orbiting scroll. In addition, since the weight of the orbiting scroll can be reduced, the load on the bearing and the like can be reduced, and the durability thereof can be improved.
[0078]
According to the second aspect of the present invention, the seal member that hermetically seals the back pressure chamber with respect to the motor can prevent the compressed fluid in the back pressure chamber from leaking to the motor. Further, the sealing member for hermetically sealing the back pressure chamber to the outside of the casing and the fixed scroll on the high pressure side prevents the compressed fluid in the back pressure chamber from leaking outside from the gap between the casing and the fixed scroll. Can be. Thereby, the back pressure chamber can be reliably sealed from the outside, and the compression efficiency can be further improved.
[0079]
According to the invention of claim 3, the casing or the fixed scroll on the high pressure side is provided with a circulation path for circulating and flowing the compressed fluid between the casing and the back pressure chamber. A configuration is provided in which cooling means for cooling is provided. Therefore, a part of the compressed fluid flowing into the back pressure chamber flows into the circulation path and circulates and circulates between the circulation path and the back pressure chamber. The cooling means can cool the compressed fluid flowing through the circulation path. As a result, the wrap portions of the fixed scroll and the orbiting scroll on the high pressure side can be cooled with cold compressed air, so that contact between the wrap portions can be prevented, and reliability can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a scroll type air compressor applied to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged longitudinal sectional view showing a main part of the high-pressure side fixed scroll, the orbiting scroll, a seal member, and the like in FIG. 1 in an enlarged manner.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a scroll type air compressor applied to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an enlarged longitudinal sectional view of a main part showing a sliding contact seal and the like in FIG. 3 in an enlarged manner.
FIG. 5 is an enlarged longitudinal sectional view of a main part showing a sliding contact seal according to a modification of the present invention in an enlarged manner.
[Explanation of symbols]
1,31 casing
4A Low pressure fixed scroll
5A, 5B, 20A, 20B, 35B, 40B End plate
6A, 6B, 21A, 21B, 36B, 41B Wrap part
9A Low pressure side suction port
10A Low pressure side discharge port
4B, 34B Fixed scroll on high pressure side
9B, 48 High pressure side suction port (compressed fluid inlet)
10B High pressure side discharge port
11 Electric motor
14 Rotary shaft (output shaft)
17 Swing axis (output axis)
19A Orbiting scroll on low pressure side
23A Low pressure side compression chamber
19B, 39B High-pressure orbiting scroll
23B, 44B High pressure side compression chamber
24,50 compressed air piping
25,45 back pressure chamber
26, 27, 28 Sealing member
29 Introductory passage (compressed fluid inlet)
46, 61 Sliding contact seal (seal member)
47 Compressed air inlet (compressed fluid inlet)
49 Compressed air outlet (compressed fluid outlet)
52 Circulation piping (circulation route)
53 Circulating cooler (cooling means)

Claims

A cylindrical casing extending in the axial direction;
Fixed scrolls on the low-pressure side and high-pressure side, each of which is fixedly provided on both ends of the casing, and has a spiral wrap portion erected on the surface of the end plate;
An electric motor that is provided in the casing and located between the fixed scrolls on the low-pressure side and the high-pressure side and that has an output shaft eccentrically arranged with respect to the axis of the casing;
A plurality of compression chambers are provided on both ends of the output shaft of the electric motor so as to face the low-pressure side and high-pressure side fixed scrolls, and overlap the wrap portions of the low-pressure side and high-pressure side fixed scrolls on the surface of the head plate. A low-pressure side and a high-pressure side orbiting scroll on which the lap to be defined is erected,
In a scroll-type fluid machine configured so that compressed air discharged from the low-pressure side compression chamber is sucked into the high-pressure side compression chamber, a head plate of a high-pressure side orbiting scroll is provided between the casing and the high-pressure side fixed scroll. Defines a back pressure chamber located on the back side of
At least one of the casing, the fixed scroll on the high pressure side, and the orbiting scroll on the high pressure side is provided with a compressed fluid inlet through which the compressed fluid discharged from the compression chamber on the low pressure side flows into the back pressure chamber. A scroll type fluid machine characterized by the following.

A configuration is provided in which a seal member that hermetically seals the back pressure chamber with respect to the electric motor side and a seal member that hermetically seals the back pressure chamber with respect to the outside of the casing and the fixed scroll on the high pressure side are provided. The scroll type fluid machine according to claim 1.

The casing or the fixed scroll on the high pressure side is provided with a circulation path for circulating and circulating the compressed fluid between the back pressure chamber and the cooling path for cooling the circulating compressed fluid in the middle of the circulation path. The scroll type fluid machine according to claim 1 or 2, wherein: