JP2782945B2 - スクロール流体装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は駆動スクロールと従動スクロールとの両方
を回転させて流体を圧縮する全回転形のスクロール流体
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

スクロール流体装置は互いに軸心を偏心させた一対の
渦巻状スクロールを組合わせて気体の圧縮を行うもので
あって、通常はスクロールの一方を固定し、他方のスク
ロールを回転させて圧縮を行うものあるが、両方のスク
ロールをそれぞれ回転させるいわゆる全系回転形のもの
も用いられており、この全系回転形のスクロール流体装
置としては、例えば特開平１−237378号公報に開示され
ている装置が知られている。この装置は、軸受を有する
基板により気蜜にフランジ結合された上部容器と下部容
器とを備えており、前記軸受には、上部容器の上端面に
搭載されたモータで駆動される垂直状の駆動軸が軸支さ
れている。また下部容器の基板に設けられた軸受には、
駆動軸に対し偏心する従動軸が軸支されており、これら
駆動軸の下端部と、従動軸の上端部とには、円板とその
平面に突設された渦巻突起体とで形成された駆動側スク
ロールと従動側スクロールとが、渦巻突起体を互いに係
合させて一体形成されている。そして、スクロール部が
収納された下部容器には、被真空引き体に接続された吸
入口が開口されており、また、上部容器には排気口が開
口されている。さらに、両スクロールの中心部に形成さ
れた圧縮室は、駆動軸の中心部を貫通して圧縮室側に弁
を備えた排気通路によって上部容器の内部と連通されて
いる。

前記基板には、スクロール中心部の圧縮室と、上部容
器に溜められた油層とを連通させる油通路が設けられて
おり、この油通路の油層側開口には、逆止弁が装着され
ている。そして、油通路の途中から分岐された通気孔は
装置外へ開口されており、この開口ねじ孔には開閉ねじ
が螺入されている。

このように構成されていることにより、モータの駆動
により駆動軸を回転させてこれと一体の駆動スクロール
を回転させると、両渦巻突起体の側面同士が接触するこ
とにより従動スクロールも同期回転する。この結果、被
真空引き体から吸入口を経て気体が吸入されると、この
気体は、両スクロールの外周部間に形成された空間部と
しての圧縮室が両スクロールの外周部から中心部へ移動
することにより、その容積が減じられ、圧力が上昇した
気体は、吐出口から高圧気体として排出される。このと
き、排気通路に弁が設けられていることにより、圧縮気
体が圧縮室へ逆戻りすることがない。また、駆動軸の回
転による遠心力で逆止弁が開き、上部容器の底部に溜め
られた油は、油通路を経て圧縮室へ供給され、封止機能
を発揮して大気の侵入を阻止するので、真空度が向上す
る。

また、真空引きされる気体中に、液化しやすい気体が
存在していると、高圧縮比の状態で運転されていること
から、気体中に例えば水蒸気が発生することになり、真
空度が悪化しようとするが、通気孔の開口に開閉ねじが
設けられているので、この開閉ねじを開き、通気孔およ
び油通路を介して大気を圧縮室へ導入すると、導入され
た大気によって排気通路の弁が開き、高圧縮比になる以
前に圧縮室内の気体が排出され、圧縮室内の気体が液化
することがない。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来のスクロール流体装置
においては、上記のように開閉ねじを開いて大気を圧縮
室へ導入する場合、開いた開閉ねじから圧縮室内の油が
洩れることがあり、潤滑機能が低下するとともに、作業
環境が悪化するという問題がある。また、圧縮室内の気
体が液化するのを防止するための大気量が不足勝ちにな
り、満足すべき真空度が得られないという問題がある。

本発明は以上のような問題点を解消するためになされ
たもので、大気を圧縮室へ導入する場合の油洩れを無く
し、圧縮室内の気体の液化を無くすことを可能にしたス
クロール流体装置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

このような目的を達成するために本発明では、吸入口
を有する第１の容器と、排気口を有し第１の容器に気密
に接合された第２の容器と、前記第１の容器側の軸受に
回転自在に軸支された第１のスクロールと、前記第２の
容器側の軸受に回転自在に軸支され前記第１のスクロー
ルと協働して圧縮室を構成する第２のスクロールと、こ
れら両スクロールのいずれか一方を回転駆動する駆動装
置と、前記第２のスクロールの軸心部を貫通し前記第２
の容器と前記両スクロールの中心部に形成された圧縮室
とを連通する排気通路と、前記第２の容器に溜められた
油層と前記スクロール中心部の圧縮室とを連結し油層側
に前記駆動装置の回転軸の回転時に開放する逆止弁を有
する油通路とを備えたスクロール流体装置において、前
記油通路内と外部の大気に連通する通気孔と、この通気
孔内に配置され、前記油通路内圧力が大気圧以下の所定
圧力に低下した時のみ開き外気を前記通気孔内へ導入す
る逆止弁とを設けた。

〔作用〕

駆動軸を回転させてこれと一体の駆動スクロールを回
転させると、被真空引き体から吸入口を介してスクロー
ル部へ吸入された気体は、両スクロール間の空間部とし
ての圧縮室が両スクロールの外周部から中心部へ移動す
ることにより、その容積が減じられ、圧力が上昇した流
体は流体通路を経て吐出口から高圧流体として排出され
る。このとき、排気通路に弁が設けられていることによ
り、圧縮気体が圧縮室へ逆戻りすることがない。また、
駆動軸の回転による遠心力で逆止弁が開き、容器の底部
に溜められた油は、油通路を経て圧縮室へ供給され、封
止機能を発揮して大気の侵入を阻止する。またこのと
き、通気孔の開閉部材を開くと、この開放部から大気が
通気孔に導入されて、圧縮室の圧力が大気圧以下の所定
圧力より低いと、逆止弁が押し開かれて通気孔に大気が
導入される。圧縮室の圧力が逆止弁での所定圧力を上回
ると、逆止弁が閉じて大気が導入されなくなり、油の洩
れがなくなる。

〔実施例〕

第１図ないし第５図は本発明に係るスクロール流体装
置の一実施例を示し、第１図はその縦断面図、第２図は
開閉部材が閉じた状態で示す通気孔近傍の拡大縦断面
図、第３図は開閉部材が開いた状態で示す通気孔近傍の
拡大縦断面図、第４図は油通路の孔径と大気の量との関
係線図、第５図は油通路のスクロール軸方向と平行する
箇所の孔径および油通路のスクロール軸方向と直交する
箇所の孔径と大気の量との関係線図である。図におい
て、有底円筒状に形成された第１の容器としての下部容
器１の上端開口部には、同じく有底円筒状に形成された
第２の容器としての上部容器２が、基板2aをボルト３に
よって気密にフランジ接合されており、この上部容器２
の上端開口には、駆動装置としてのモータ４がボルト５
によってフランジ結合されている。モータ４のモータ軸
６には、駆動軸７が軸接手８で連結されており、この駆
動軸７は基板2aの中心ボス部に嵌着された軸受9,10によ
って回転自在に軸支されている。11はシール、12はスト
ップリングであり、また、13は止めねじ14でボス部に固
定された軸受押えである。一方、下部容器１の軸受ハウ
ジング15に嵌着された軸受16には、駆動軸７の軸心0₁に
対し軸心0₂を図に符号Ｌで示すだけ偏心された従動軸17
が回転自在に軸支されており、駆動軸７の下端部と、従
動軸17の上端部とには、第２のスクロールとしての駆動
スクロール18と第１のスクロールとしての従動スクロー
ル19とがそれぞれ一体形成されている。この駆動スクロ
ール18は、円板18aとその平面に突設された渦巻状の渦
巻突起体18bとで形成されており、また従動スクロール1
9は、円板19aとその平面に突設された渦巻状の渦巻突起
体19bとで形成されている。そして、渦巻突起体18bと渦
巻突起体19bとは側面を互いに対接させて係合されてい
る。さらに、下部容器１の外壁には、図示しない被真空
引き体に接続された吸入口20が、下部容器１内部の吸入
室1aへ開口されて固定されており、また、上部容器２の
外壁には、排気口21が、上部容器２内部の大気圧室2bへ
開口されて固定されている。さらに、駆動軸７の軸心部
には、排気通路7aが設けられており、この排気通路7a
は、吐出孔7b,2cで大気圧室2bに連通されている。22は
弁体23とこれを下方へ押圧するばね24とからなる逆止弁
である。

こうすることにより、被真空引き体から吸入口20を経
て吸入室1aに吸入された気体は、両スクロール18,19の
外周部間に形成された空間部としての圧縮室25が両スク
ロール18,19の外周部から中心部へ移動することによ
り、その容積が減じられ、圧力が上昇した気体は逆止弁
22を開かせながら流体通路7aと吐出孔7b、2cを経て排気
口21から高圧流体として排出されるように構成されてい
る。26は駆動スクロール18と従動スクロール19との間に
設けられた継手であって、駆動スクロール18側円板18a
の上面に固定されたガイド27と、従動スクロール19側円
板19aにボルト28で固定されたコ字状のアーム29と、ア
ーム29の先端部に固定されてガイド27の溝31に摺動自在
に係合された突起30とで形成されており、駆動スクロー
ル18と従動スクロール19とを互いに所定の位相で位置決
めしており、これら両スクロール18,19が互いに偏心し
ていても位置ずれすることなく回転できるように構成さ
れている。

次に圧縮室25への油の供給装置について説明する。上
部容器２の大気圧室2b底部には、油32が溜められてい
て、この油32とスクロール中心部の圧縮室25との間は、
垂直油通路33と、水平油通路34と、垂直油通路35とで形
成されて前記シール11により大気圧室2bとの間をシール
された油通路で連通されており、垂直油通路33には、基
板2aにＯリング36を介して装着された吸気管37が連結さ
れている。38は軸継手８に基端を固定された板ばねであ
って、その遊端部には逆止弁39が固定されており、駆動
軸７とともに軸接手８が回転してこれと一体の板ばね38
が回転すると、その遠心力で逆止弁39が移動して吸気管
37が開き、油32が圧縮室25へ供給されるように構成され
ている。

そして本装置においては、垂直油通路33と水平油通路
34との交点から分岐して上部容器２の外部へ開口する水
平状の通気孔40が設けられており、その開口部に形成さ
れたねじ部には、つまみ41aとねじ軸41bとからなる開閉
部材としての開閉ねじ41が進退自在に螺合されている。
この開閉ねじ41には、全体を符号42で示す逆止弁が装着
されており、この逆止弁42は、ねじ軸41bの軸心部に穿
設されて一方が閉塞された孔42aと、弁ばね42bで孔42a
の段状弁体に圧接されたボール弁42cと、弁ばね42bの一
端を調節自在に規制する調節ねじ42dと、開閉ねじ41を
弛めて開いたときに孔42aと大気とを連通させる導入孔4
2eとで形成されている。43は開閉ねじ42と上部容器２と
の間をシールするＯリングである。こうすることによ
り、第２図に示すように開閉ねじ41を閉めると、ボール
弁42cが弁体を閉じていることにより通気孔40と大気と
の連通が規制され、第３図に示すように開閉ねじを開く
ことにより、導入孔42bから孔42aへ大気が導入され、ボ
ール弁42cが開いて大気が圧縮室25へ導入されるように
構成されている。

以上のように構成されたスクロール流体装置の動作を
説明する。モータ４を回転させて駆動軸７と一体の駆動
スクロール18を回転させると、両スクロール18,19の渦
巻突起体18b,19b同士が接触することにより従動スクロ
ール19も同期回転する。この結果、被真空引き体から吸
入口20を経て気体が吸入されると、この気体は、両スク
ロール18,19の外周部間に形成された空間部としての圧
縮室25が両スクロール18,19の外周部から中心部へ移動
することにより、その容積が減じられ、圧力が上昇した
気体は、吐出口21から高圧気体として排出される。この
とき排気通路7aに設けられた逆止弁22が閉じているの
で、圧縮気体が圧縮室25へ逆戻りすることがない。ま
た、軸継手８の回転による遠心力で板ばね38を介して逆
止弁39が開き、上部容器２の底部に溜められた油32は、
油通路33,34,35を経て圧縮室25へ供給され、封止機能を
発揮して大気の侵入を阻止するので、真空度が向上す
る。また、真空引きされる気体中に、液化しやすい気体
が存在していると、高圧縮比の状態で運転されているこ
とから、気体中に例えば水蒸気が発生することになり、
真空度が悪化しようとする。ところが、この状態におい
て第３図に示すように開閉ねじ42を開いて大気を圧縮室
25へ導入すると、導入された大気により逆止弁22が開
き、高圧縮比になる以前に圧縮室内の気体が排出され、
圧縮室内の気体が液化することがない。

この開閉ねじ41を開いた時の逆止弁42は動作は、油通
路34,35が、調節ねじ42dで調節されるばね42bのばね圧
分だけ大気圧より低い逆止弁42の設定圧力以下の場合、
導入孔42aから導入された大気は、ボール弁42cを押して
開き、通気孔40とを通って圧縮室25へ導入される。油通
路34,35内の圧力が上記設定圧力より高い場合、ボール
弁42cが閉じて大気が導入されなくなり、油の洩れもな
くなる。真空ポンプで真空引きする場合、油通路部の圧
力が一時的に高くなる状態を存在するが、大容量の真空
引きでは、この油通路部の圧力の高い時間が長く、油通
路からの油洩れが多くなるが、この逆止弁42によって問
題がなくなる。

第４図は横軸に油通路34,35および通気孔40の孔径を
とり、縦軸に大気の量を取って示す孔径と大気量との関
係線図である。図において、通気孔40の径を一定（5mm
φ）にし、油通路34,35の径を変化させたものであり、
また、油通路34,35の径を一定（2mmφ）とし、通気孔40
の径を変化させたものである。ただし、油通路の孔径は
水平油通路34と垂直油通路35とが同一である。したがっ
て図から明らかなように油通路34,35の径が小さいとき
には、通気孔40の径を大きくしても大気の量は増えな
い。また、油通路34,35の径を大きくしていくと、大気
の量が大幅に増大する。

次に第５図において、Ｃは水平油通路34と垂直油通路
35との径とを互いに変化（ただし水平油通路は5mmφが
最大）させたものであり、またＤは水平油通路の径を一
定（2mmφ）とし、垂直油通路の径を変化させたもので
ある。図から明らかなように垂直油通路35の径を水平油
通路34の径よりも大きくすることにより、大気の量が大
幅に増大する。

〔発明の効果〕

以上の説明により明らかなように、本発明によれば、
吸入口を有する第１の容器と、排気口を有し第１の容器
に気密に接合された第２の容器と、前記第１の容器側の
軸受に回転自在に軸支された第１のスクロールと、前記
第２の容器側の軸受に回転自在に軸支され前記第１のス
クロールと協働して圧縮室を構成する第２のスクロール
と、これら両スクロールのいずれか一方を回転駆動する
駆動装置と、前記第２のスクロールの軸心部を貫通し前
記第２の容器と前記両スクロールの中心部に形成された
圧縮室とを連通する排気通路と、前記第２の容器に溜め
られた油層と前記スクロール中心部の圧縮室とを連通し
油層側に前記駆動装置の回転軸の回転時に開放する逆止
弁を有する油通路とを備えたスクロール流体装置におい
て、前記油通路内と外部の大気に連通する通気孔と、こ
の通気孔内に配置され、前記油通路内圧力が大気圧以下
の所定圧力に低下した時のみ開き外気を前記通気孔内へ
導入する逆止弁とを設けたことにより、油通路を経て圧
縮室へ導入される油が洩れることがなく、封止機能や潤
滑機能が向上するとともに、圧縮室内の気体が液化する
のを防ぐ処理能力を上げることができ、装置の性能が向
上する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明に係るスクロール流体装置
の一実施例を示し、第１図はその縦断面図、第２図は開
閉部材が閉じた状態で示す通気孔近傍の拡大縦断面図、
第３図は開閉部材が開いた状態で示す通気孔近傍の拡大
縦断面図、第４図は油通路の孔径と大気の量との関係線
図、第５図は油通路のスクロール軸方向と平行する箇所
の孔径および油通路のスクロール軸方向と直交する箇所
の孔径と大気の量との関係線図である。 １……下部容器、２……上部容器、４……モータ、7a…
…排気通路、18……駆動スクロール、19……従動スクロ
ール、20……吸入口、21……排気口、22……逆止弁、25
……圧縮室、32……油、33,35……垂直油通路、34……
水平油通路、39……逆止弁、40……通気孔、41……開閉
ねじ、42……逆止弁。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸入口を有する第１の容器（１）と、排気
   口を有し第１の容器に気密に接合された第２の容器
   （２）と、前記第１の容器側の軸受に回転自在に軸支さ
   れた第１のスクロール（19）と、前記第２の容器側の軸
   受に回転自在に軸支され前記第１のスクロールと協働し
   て圧縮室を構成する第２のスクロール（18）と、これら
   両スクロールのいずれか一方を回転駆動する駆動装置
   （４）と、前記第２のスクロールの軸心部を貫通し前記
   第２の容器と前記両スクロールの中心部に形成された圧
   縮室とを連通する排気通路（7a）と、前記第２の容器に
   溜められた油層と前記スクロール中心部の圧縮室とを連
   結し油層側に前記駆動装置の回転軸の回転時に開放する
   逆止弁を有する油通路（33〜35）とを備えたスクロール
   流体装置において、前記油通路内と外部の大気に連通す
   る通気孔（40）と、この通気孔内に配置され、前記油通
   路内圧力が大気圧以下の所定圧力に低下した時のみ開き
   外気を前記通気孔内へ導入する逆止弁（42）とを設けた
   ことを特徴とするスクロール流体装置。