JP2004218519A

JP2004218519A - スクロール流体機械

Info

Publication number: JP2004218519A
Application number: JP2003006599A
Authority: JP
Inventors: Mineo Takahashi; 岑夫高橋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-01-15
Filing date: 2003-01-15
Publication date: 2004-08-05

Abstract

【課題】寿命を長くし、かつ被圧縮ガスを有効に圧縮する。
【解決手段】ケーシング１に固定スクロール２を固定し、ケーシング１にステータ３を固定し、ケーシング１に軸受支え４、５を固定し、軸受支え４、５に軸受６、７を介して回転軸８を回転可能に支持し、回転軸８にロータ９を固定し、回転軸８に軸受３５、３６を介して旋回軸１２を偏心して回転可能に支持し、旋回軸１２の上部に旋回スクロール１３を一体に取り付け、回転軸８と旋回軸１２との間に第１、第２のバネ受け３１、３２を設け、バネ受け３１の旋回スクロール１３側を軸受３５の内輪の側面と接触させ、バネ受け３２の旋回スクロール１３側とは反対側を軸受３６の内輪の側面と接触させ、回転軸８と旋回軸１２との間でかつバネ受け３１とバネ受け３２との間にコイルバネ３３を縮小された状態で設ける。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気圧縮機、真空ポンプ、冷媒ガス圧縮機、酸素吸入機用圧縮機等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。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２００１−３０４１４３号公報
図８は特許文献１に記載されたスクロール流体機械を示す概略断面図、図９は図８のＡ−Ａ断面図である。図に示すように、ケーシング１に固定スクロール２が固定され、固定スクロール２には渦巻状のラップが設けられている。また、ケーシング１にステータ３が固定され、ケーシング１に軸受支え４、５が固定され、軸受支え４、５に軸受６、７を介して回転軸８が回転可能に支持され、回転軸８にロータ９が固定され、ステータ３、ロータ９等によりモータが構成されている。また、回転軸８に軸受１０、１１を介して旋回軸１２が回転可能に支持され、回転軸８の中心線と旋回軸１２の中心線とは偏っている。すなわち、旋回軸１２は回転軸８に偏心して回転可能に支持されている。また、旋回軸１２の上部に旋回スクロール１３が取り付けられ、旋回スクロール１３には固定スクロール２のラップと同一形状のラップが設けられ、旋回スクロール１３のラップと固定スクロール２のラップとが重なり合っており、複数の圧縮室が形成され、固定スクロール２、旋回スクロール１３等により流体機械本体が構成されている。また、旋回軸１２の下部すなわち図８紙面下方部に旋回板１４が固定され、軸受支え５と旋回板１４との間に突起１６、１７を有するオルダムリング１５が設けられ、軸受支え５、旋回板１４に溝１８、１９が設けられ、溝１８、１９は直交しており、溝１８、１９に突起１６、１７が係合して、軸受支え５、オルダムリング１５等により旋回軸１２の偏心旋回を許容しかつ旋回軸１２の自転を防止する自転防止手段が構成されている。すなわち、自転防止手段の固定部である軸受支え５はケーシング１に固定され、また移動部であるオルダムリング１５は旋回軸部である旋回板１４と係合している。また、固定スクロール２に吸入管２０が接続され、固定スクロール２に吐出管２１が接続され、吸入管２０、吐出管２１は圧縮室に連通している。そして、ケーシング１、モータ、回転軸８、旋回軸１２、自転防止手段等により偏心旋回駆動装置が構成されている。
【０００３】
このスクロール流体機械においては、ステータ３の巻線に通電すると、ロータ９、回転軸８が回転し、旋回軸１２は回転軸８の中心線を中心として偏心旋回するが、オルダムリング１５等からなる自転防止手段が設けられているから、旋回軸１２は自転しない。このため、旋回軸１２、旋回スクロール１３がケーシング１、固定スクロール２に対して回転せずに偏心旋回するから、旋回スクロール１３と固定スクロール２との間に形成された圧縮室が徐々に縮小する。したがって、空気等の被圧縮ガスは吸入管２０から吸引され、圧縮室で圧縮されて吐出管２１から吐出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなスクロール流体機械においては、固定スクロール２と旋回スクロール１３との接触圧力が変動するから、固定スクロール２、旋回スクロール１３に損傷が生じて、寿命が短くなり、さらに固定スクロール２と旋回スクロール１３との間に形成された圧縮室から被圧縮ガスが漏れて、被圧縮ガスを有効に圧縮することができない。
【０００５】
本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、寿命が長く、かつ被圧縮ガスを有効に圧縮することができるスクロール流体機械を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明においては、ケーシングと、上記ケーシングに固定された固定スクロールと、上記ケーシングに固定されたステータと、上記ケーシングに回転可能に支持された回転軸と、上記回転軸に固定されたロータと、上記回転軸に偏心して回転可能に支持され旋回軸と、上記旋回軸に設けられた旋回スクロールと、上記旋回軸の偏心旋回を許容しかつ上記旋回軸の自転を防止する自転防止手段と、上記旋回軸の中心軸を中心としかつ上記ケーシングに対して上記旋回スクロールを上記固定スクロール側に押すバネとを設ける。
【０００７】
この場合、上記旋回軸と上記旋回スクロールとを一体とし、上記バネとして、上記回転軸と上記旋回軸との間に設けられたコイルバネを用いてもよい。
【０００８】
また、上記旋回軸に上記旋回スクロールを上記旋回軸の中心軸方向にのみ移動可能に取り付け、上記旋回軸と上記旋回スクロールとの間に上記バネを設けてもよい。
【０００９】
この場合、上記旋回軸と上記旋回スクロールとの間に圧力室を設け、上記圧力室内に上記バネを設け、上記旋回スクロールと上記固定スクロールとの間に形成された圧縮室と上記圧力室とを通路により接続してもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るスクロール流体機械を示す概略断面図、図２は図１に示されたスクロール流体機械の一部を示す拡大断面図である。図に示すように、旋回軸１２と旋回スクロール１３とが一体とされ、またケーシング１に対して旋回板１４が回転せずに偏心旋回するように支持する旋回支持手段３４が設けられており、旋回板１４はケーシング１に対して旋回軸１４の中心軸方向には移動しない。また、旋回軸１２の固定スクロール２側とは反対側の端部に突出部３７が設けられ、突出部３７の旋回軸１２の中心線と直角な面での断面形状は多角形たとえば正方形である。また、旋回板１４に係合穴３８が設けられ、係合穴３８の旋回軸１２の中心線と直角な面での断面形状は多角形たとえば正方形である。そして、突出部３７が係合穴３８に係合しており、旋回軸１２に旋回板１４が旋回軸１２の中心軸方向にのみ移動可能に取り付けられている。また、回転軸８と旋回軸１２との間に第１、第２の軸受３５、３６が設けられ、固定スクロール２側の軸受３５の外輪は回転軸８に固定され、軸受３５の内輪は旋回軸１２に固定され、軸受３５の内輪は外輪に対して回転軸８の中心軸方向に所定距離（旋回スクロール１３の変動距離）だけ移動可能である。また、固定スクロール２側とは反対側の軸受３６の外輪は回転軸８に固定され、軸受３６の内輪は旋回軸１２に旋回軸１２の中心軸方向にのみ移動可能に取り付けられ、軸受３６の内輪の固定スクロール２側とは反対側の側面（図１紙面下方面）が旋回板１４に接している。また、回転軸８と旋回軸１２との間に第１、第２のバネ受け３１、３２が設けられ、バネ受け３１、３２は回転軸８、旋回軸１２に対して回転軸８、旋回軸１２の中心軸方向に移動可能であり、またバネ受け３１の旋回スクロール１３側が軸受３５の内輪の側面（図１紙面下方面）と接触しており、バネ受け３２の旋回スクロール１３側とは反対側が軸受３６の内輪の側面（図１紙面上方面）と接触している。また、回転軸８と旋回軸１２との間でかつバネ受け３１とバネ受け３２との間にコイルバネ３３が縮小された状態で設けられている。すなわち、旋回軸１２の中心軸を中心としかつケーシング１に対して旋回スクロール１３を固定スクロール２側に押すコイルバネ３３が設けられている。
【００１１】
このスクロール流体機械においては、コイルバネ３３の力がバネ受け３１、軸受３５の内輪、旋回軸１２を介して旋回スクロール１３に作用するから、コイルバネ３３により旋回スクロール１３が回転軸２、ケーシング１に対して固定スクロール２側に押される。このため、固定スクロール２と旋回スクロール１３との接触圧力が変動することがないから、固定スクロール２、旋回スクロール１３に損傷が生ずることがなく、寿命が長くなり、さらに固定スクロール２と旋回スクロール１３との間に形成された圧縮室から被圧縮ガスが漏れることがないので、被圧縮ガスを有効に圧縮することができる。
【００１２】
図３は本発明に係る他のスクロール流体機械の一部を示す断面図、図４は図３のＢ−Ｂ断面図である。図に示すように、旋回板１４にＬＭレール５１が固定され、ケーシング１にＬＭレール５２が固定され、ＬＭレール５１とＬＭレール５２とは直角である。また、ケーシング１と旋回軸１２との間に旋回リング５３が設けられ、旋回リング５３にそれぞれ２つのＬＭブロック５４、５５が取り付けられ、ＬＭブロック５４によりＬＭレール５１が相対的に滑合可能に支持されており、ＬＭブロック５５によりＬＭレール５２が相対的に滑合可能に支持されている。そして、ＬＭレール５１、ＬＭブロック５４により第１のＬＭガイドが構成され、ＬＭレール５２、ＬＭブロック５５により第２のＬＭガイドが構成され、第１、第２のＬＭガイド、旋回リング５３により旋回軸１２の偏心旋回を許容しかつ旋回軸１２の自転を防止するＬＭガイド式自転防止手段５６が構成されている。
【００１３】
このスクロール流体機械においては、ＬＭガイド式自転防止手段５６が設けられているから、旋回軸１２は自転しない。
【００１４】
図５は本発明に係る他のスクロール流体機械を示す概略断面である。図に示すように、旋回軸１２の固定スクロール２側の端部に突出部４１が設けられ、突出部４１の旋回軸１２の中心線と直角な面での断面形状は多角形たとえば正方形である。また、旋回スクロール１３の固定スクロール２側とは反対側の端部に係合穴４２が設けられ、係合穴４２の旋回軸１２の中心線と直角な面での断面形状は多角形たとえば正方形である。そして、突出部４１が係合穴４２に係合しており、旋回軸１２に旋回スクロール１３が旋回軸１２の中心軸方向にのみ移動可能に取り付けられている。また、旋回軸１２と旋回スクロール１３との間にコイルバネ４３が縮小された状態で設けられている。すなわち、旋回軸１２の中心軸を中心としかつケーシング１に対して旋回スクロール１３を固定スクロール２側に押すコイルバネ４３が設けられている。
【００１５】
このスクロール流体機械においては、コイルバネ４３の力が旋回スクロール１３に作用するから、コイルバネ４３により旋回スクロール１３が旋回軸１２、ケーシング１に対して固定スクロール２側に押される。このため、固定スクロール２と旋回スクロール１３との接触圧力が変動することがないから、固定スクロール２、旋回スクロール１３に損傷が生ずることがなく、寿命が長くなり、さらに固定スクロール２と旋回スクロール１３との間に形成された圧縮室から被圧縮ガスが漏れることがないので、被圧縮ガスを有効に圧縮することができる。
【００１６】
図６は本発明に係る他のスクロール流体機械の一部を示す断面図、図７は図６のＣ−Ｃ断面図である。図に示すように、旋回軸１２の固定スクロール２側の端部に突出部６１が設けられ、突出部６１の旋回軸１２の中心線と直角な面での断面形状は円形に近い楕円形である。また、旋回スクロール１３の固定スクロール２側とは反対側の端部に係合穴６２が設けられ、係合穴６２の旋回軸１２の中心線と直角な面での断面形状は円形に近い楕円形である。そして、突出部６１が係合穴６２に係合しており、旋回軸１２に旋回スクロール１３が旋回軸１２の中心軸方向にのみ移動可能に取り付けられている。また、突出部６１と係合穴６２との間にはＯリング６３が設けられ、旋回軸１２（突出部６１）と旋回スクロール１３との間に圧力室６４が設けられ、圧力室６４内にコイルバネ６５が設けられ、コイルバネ６５は旋回軸１２と旋回スクロール１３との間に縮小された状態で設けられている。すなわち、旋回軸１２の中心軸を中心としかつケーシング１に対して旋回スクロール１３を固定スクロール２側に押すコイルバネ６５が設けられ、コイルバネ６５のバネ定数はコイルバネ４３のバネ定数よりも小さい。また、旋回スクロール１３と固定スクロール２との間に形成された中間部の圧縮室６６と圧力室６４とが旋回スクロール１３に設けられた通路６７により接続されている。
【００１７】
このスクロール流体機械においては、スクロール流体機械を始動した当初には、コイルバネ６５の力が旋回スクロール１３に作用するから、コイルバネ６５により旋回スクロール１３が旋回軸１２、ケーシング１に対して固定スクロール２側に押される。そして、始動開始から時間が経過するにつれて圧縮室６６内の圧力が上昇するが、圧縮室６６と圧力室６４とが通路６７により接続されているから、圧力室６４内の圧力も始動開始から時間が経過するにつれて上昇するので、圧力室６４、圧縮室６６の圧力の上昇に伴って徐々に強い力で旋回スクロール１３が旋回軸１２、ケーシング１に対して固定スクロール２側に押される。このため、被圧縮ガスをさらに有効に圧縮することができる。
【００１８】
なお、上述実施の形態においては、ケーシングに対して旋回スクロールを固定スクロール側に押すバネとしてコイルバネ３３、４３、６５を用いたが、他のバネを用いてもよい。
【００１９】
【発明の効果】
本発明に係るスクロール流体機械においては、固定スクロールと旋回スクロールとの接触圧力が変動することがないから、固定スクロール、旋回スクロールに損傷が生ずることがなく、寿命が長くなり、さらに固定スクロールと旋回スクロール１の間に形成された圧縮室から被圧縮ガスが漏れることがないので、被圧縮ガスを有効に圧縮することができる。
【００２０】
また、旋回軸と旋回スクロールとの間に圧力室を設け、圧力室内にバネを設け、旋回スクロールと固定スクロールとの間に形成された圧縮室と圧力室とを通路により接続したときには、圧力室、圧縮室の圧力の上昇に伴って徐々に強い力で旋回スクロールがケーシングに対して固定スクロール側に押されるから、被圧縮ガスをさらに有効に圧縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスクロール流体機械を示す概略断面図である。
【図２】図１に示されたスクロール流体機械の一部を示す拡大断面図である。
【図３】本発明に係る他のスクロール流体機械の一部を示す断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】本発明に係る他のスクロール流体機械を示す概略断面図である。
【図６】本発明に係る他のスクロール流体機械の一部を示す断面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ断面図である。
【図８】従来のスクロール流体機械を示す概略断面図である。
【図９】図８のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
１…ケーシング
２…固定スクロール
３…ステータ
８…回転軸
９…ロータ
１２…旋回軸
１３…旋回スクロール
１４…旋回板
１５…オルダムリング
３３…コイルバネ
４３…コイルバネ
５６…ＬＭガイド式自転防止手段
６４…圧力室
６５…コイルバネ
６６…圧縮室
６７…通路

Claims

ケーシングと、上記ケーシングに固定された固定スクロールと、上記ケーシングに固定されたステータと、上記ケーシングに回転可能に支持された回転軸と、上記回転軸に固定されたロータと、上記回転軸に偏心して回転可能に支持され旋回軸と、上記旋回軸に設けられた旋回スクロールと、上記旋回軸の偏心旋回を許容しかつ上記旋回軸の自転を防止する自転防止手段と、上記旋回軸の中心軸を中心としかつ上記ケーシングに対して上記旋回スクロールを上記固定スクロール側に押すバネとを具備したことを特徴とするスクロール流体機械。
上記旋回軸と上記旋回スクロールとを一体とし、上記バネとして、上記回転軸と上記旋回軸との間に設けられたコイルバネを用いた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。
上記旋回軸に上記旋回スクロールを上記旋回軸の中心軸方向にのみ移動可能に取り付け、上記旋回軸と上記旋回スクロールとの間に上記バネを設けた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。
上記旋回軸と上記旋回スクロールとの間に圧力室を設け、上記圧力室内に上記バネを設け、上記旋回スクロールと上記固定スクロールとの間に形成された圧縮室と上記圧力室とを通路により接続したことを特徴とする請求項３に記載のスクロール流体機械。