JP3007217B2 - スクロール式流体機械 - Google Patents

スクロール式流体機械

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JP3007217B2
JP3007217B2 JP4070430A JP7043092A JP3007217B2 JP 3007217 B2 JP3007217 B2 JP 3007217B2 JP 4070430 A JP4070430 A JP 4070430A JP 7043092 A JP7043092 A JP 7043092A JP 3007217 B2 JP3007217 B2 JP 3007217B2
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博 押上
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トキコ株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばスクロール圧縮
機として好適に用いられるスクロール式流体機械に関
し、特にオゾン,塩素等をゴムに対する腐食性成分を含
む空気の圧縮に用いて好適なスクロール式流体機械に関
する。
【0002】
【従来の技術】一般に、スクロール圧縮機には給油式
(油冷式)スクロール圧縮機と無給油式スクロール圧縮
機とがある。
【0003】このうち、給油式スクロール圧縮機はケー
シング内に潤滑油を貯え、この潤滑油を軸受、旋回スク
ロールと固定スクロールとの間の摺動部等に供給しつつ
空気を圧縮するものであり、潤滑性、冷却性に優れてい
る。また、給油式スクロール圧縮機は旋回スクロールに
背圧導入孔を穿設し、圧縮途中の圧縮空気を旋回スクロ
ールの背面に作用させて該旋回スクロールに押圧力を与
え、圧縮室内の圧縮空気によって旋回スクロールに作用
する開離力とバランスさせる構成とすることができ、圧
縮効率を高めることができるという利点もある。
【0004】しかし、給油式スクロール圧縮機は圧縮室
内に潤滑油が供給され、吐出ポートから圧縮空気と一緒
に油分も吐出されるため、油分離器等を用いても完全に
清浄な空気を得ることが出来ないという欠点がある。
【0005】一方、無給油式スクロール圧縮機は、油分
離器、オイルクーラ、温度調節弁等が不要であるから、
給油式スクロール圧縮機に比較して構成が簡単であり、
また完全に清浄な圧縮空気を得ることができるという利
点がある。
【0006】しかし、無給油式スクロール圧縮機は、潤
滑性、冷却性に劣っており、軸受、旋回スクロールと固
定スクロールとの間の摺動部等の早期摩耗や焼付きを起
こし易いという欠点がある。また、無給油式スクロール
圧縮機は、圧縮作用時の圧縮熱によって旋回スクロー
ル、固定スクロールが熱膨張するのを見越し、駆動軸を
支持する軸受、旋回スクロールを支持する旋回軸受にス
ラスト・ラジアル軸受を使用する構成とすると共に、鏡
板の歯底とラップ部の歯先との間に適正なスラストクリ
アランスを確保する構成としているが、ラップ部が熱膨
張してスラストクリアランスが減少するまでの間、圧縮
効率の低下を招き、またスラストクリアランスを小さく
した場合には、カジリ現象を起こすという欠点がある。
【0007】そこで、前述した給油式、無給油式スクロ
ール圧縮機の欠点を改良し、潤滑油を用いて潤滑と冷却
を行ないつつ、油分を含まない完全に清浄な圧縮空気を
得ることができるようにした半給油式のスクロール圧縮
機も知られている。
【0008】以下、図により、この半給油式のスクロ
ール圧縮機について述べる。
【0009】図中、1は筒状のケーシング、2は後述の
前側ケーシング3と共に該ケーシング1を構成するケー
シング本体を示し、該ケーシング本体2は円板状の底部
2Aと、該底部2Aの内周側からケーシング本体2内へ
延びた軸受部2Bと、底部2Aの外周側から前側ケーシ
ング3の方向に延びた円筒部2Cとから有底筒状に形成
されている。
【0010】3は前記ケーシング本体2の円筒部2Cの
先端に固着された段付筒状の前側ケーシングを示し、該
前側ケーシング3の内周側には径方向内向きにスラスト
受部3Aが一体に突設され、該スラスト受部3Aは後述
する旋回スクロール6の背面に摺接してスラスト方向の
荷重を受承するようになっている。
【0011】4はケーシング本体2の軸受部2Bに軸受
5,5を介して回転可能に支持された駆動軸を示し、該
駆動軸4の先端側はケーシング1内へと伸長してクラン
ク軸4Aとなり、該クランク軸4Aの軸線は駆動軸の軸
線に対して所定寸法δだけ偏心している。また、該駆動
軸4の基端側はケーシング1外で電動モータ(図示せ
ず)に連結され、該電動モータにより駆動されるように
なっている。
【0012】6は前側ケーシング3のスラスト受部3A
と後述する環状板12のスラスト受部12Aとの間に位
置してクランク軸4Aに回転可能に設けられた旋回スク
ロールを示し、該旋回スクロール6は、円盤状に形成さ
れた鏡板6Aと、該鏡板6Aの前面側に立設されたうず
巻き状のラップ部6Bと、該ラップ部6Bの径方向外側
に位置して円筒状に立設され、該ラップ部6Bよりも軸
方向に大きく突出した筒状部6Cと、鏡板6Aの背面側
中央に設けられたボス部6Dとから構成されている。そ
して、前記ボス部6D内にはクランク軸4Aが旋回軸受
7を介して旋回可能に取付けられている。
【0013】ここで、前記旋回スクロール6の鏡板6A
の背面外周側には図示しないキー溝が周方向に所定間隔
をもって形成され、該各キー溝と前側ケーシング3のス
ラスト受部3Aとの間には、自転防止機構としてのオル
ダム継手(図示せず)が配設されている。そして、旋回
スクロール6は駆動軸4を回転駆動するときに、クラン
ク軸4Aにより寸法δの旋回半径をもった円運動が与え
られ、オルダム継手によって自転が防止され、駆動軸4
の軸線を中心にして旋回(公転)し続けるようになって
いる。
【0014】8はケーシング1の先端側を施蓋するよう
に前側ケーシング3の前端面に衝合して設けられ、旋回
スクロール6と対向した固定スクロールを示し、該固定
スクロール8は、中心が駆動軸4の軸線と一致するよう
にして中央部側に配設された鏡板8Aと、該鏡板8Aに
旋回スクロール6のラップ部6Bと同様に立設されたう
ず巻き状のラップ部8Bと、鏡板8Aの外周側に位置し
て断面コ字状に形成され、内部に旋回スクロール6の筒
状部6C,後述のシール部材13等が収容されるように
なった円環状の収容部8Cとから構成されている。
【0015】ここで、前記固定スクロール8のラップ部
8Bは旋回スクロール6のラップ部6Bと所定角度だけ
ずらして重なり合うように配設され、旋回スクロール6
が旋回する間に、連続的に縮小する複数の圧縮室9,
9,…を画成するようになっている。また、10,11
は固定スクロール8に設けられた吸込ポート,吐出ポー
トをそれぞれ示し、該吸込ポート10は最外周側(低圧
側)の圧縮室9と連通するように収容部8Cの外周側に
穿設され、吐出ポート11は最内周側(高圧側)の圧縮
室9と連通するように鏡板8Aの中心部に穿設されてい
る。
【0016】12は固定スクロール8の収容部8C開口
部側に固定され、前側ケーシング3または固定スクロー
ル8の一部を構成した環状板を示し、該環状板12の内
周側には、旋回スクロール6の鏡板6Aに摺接すること
によりスラスト方向の荷重を受承するスラスト受部12
Aが形成され、該スラスト受部12Aは前側ケーシング
3のスラスト受部3Aと対向している。また、前記環状
板12には固定スクロール8の収容部8C内に突出した
円筒状の筒状部12Bが立設され、該筒状部12Bは旋
回スクロール6の筒状部6Cよりも径方向外側に位置し
ている。
【0017】13は旋回スクロール6のラップ部6Bお
よび固定スクロール8のラップ部8Bを径方向外側から
取囲み、各圧縮室9をケーシング1内に対して遮断した
シール部材としてのラバーシールを示し、該ラバーシー
ル13はゴム材料により湾曲部13Aの位置で断面U字
状に予め折返した形状に成型され、内周側の端部と外周
側の端部とがそれぞれ固定リング14,15により旋回
スクロール6の筒状部6Cと環状板12の筒状部12B
とに気液密に固定されている。そして、該ラバーシール
13は固定スクロール8の収容部8C内に吸込ポート1
0と連通する吸込室Aを画成し、ケーシング1内の油室
Bと吸込室Aとの間をシールするようになっている。
【0018】16はケーシング1の油室B内に収容され
た潤滑油、17はケーシング1内に位置して駆動軸4に
嵌合固着され、潤滑油16を該ケーシング1内に掻き上
げるための油掻き、18は該油掻き17に設けられたカ
ウンタウエイトを示し、該カウンタウエイト18は旋回
スクロール6の旋回運動にバランスをとるようになって
いる。
【0019】従来技術によるスクロール圧縮機は上述の
如き構成を有するもので、駆動軸4を回転駆動すると、
この回転はクランク軸4Aから旋回軸受7を介して旋回
スクロール6に伝えられ、該旋回スクロール6は駆動軸
4を中心とし、寸法δの旋回半径をもって旋回運動す
る。そして、この旋回運動によって各圧縮室9は連続的
に縮小し、吸込口10から吸込んだ空気を圧縮し、この
圧縮空気を吐出口11から外部の空気タンク(図示せ
ず)等に吐出する。
【0020】この際、駆動軸4に設けた円板17は、ケ
ーシング1内の潤滑油14を掻き上げ、旋回スクロール
6背面はもとより、軸受5,旋回軸受7,前側ケーシン
グ3のスラスト受部3A,環状板12のスラスト受部1
2A,オルダム継手等にこの潤滑油を供給し、潤滑、冷
却等を行なう。
【0021】一方、吸込室Aはラバーシール13によっ
てケーシング1の油室Bと画成されているから、吸込ポ
ート10から吸込み、吐出ポート11から吐出される圧
縮空気に油分が混入することはなく、清浄な圧縮空気が
得られる。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術におけるラバーシール13は、機械的寿命および
耐油性の上からネオプレンゴム等を用いているが、一般
的にゴムはO3 ,Cl,SO4 等のガスに腐食され易い
という欠点がある。このため、従来技術のスクロール圧
縮機で圧縮される空気にこれらの腐食性成分が含まれて
いる場合には、この空気が吸込ポート10から吸込室A
内に吸込まれ、ケーシング1内の吸込室A,油室Bとの
間をシールするラバーシール13の表面を腐食し、該ラ
バーシール13に損傷,亀裂を早期に発生させる。これ
により、ラバーシール13に損傷,亀裂が発生したとき
には、油室B内の油が吸込室A内に侵入し、吐出ポート
11から吐出される圧縮空気に油分が混入し、スクロー
ル圧縮機の致命的な欠陥となり、信頼性および寿命を著
しく低下させるという問題がある。
【0023】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、圧縮する空気中にゴムを腐食する作用を
有する腐食性成分が混入されている場合でも、シール部
材のシール性を向上させ、シール部材の信頼性および寿
命を向上できるようにしたスクロール式流体機械を提供
することを目的としている。
【0024】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために第1の発明が採用する構成の特徴は、旋回スクロ
ールと固定スクロールとの間に設けられたシール部材
を、吸込室側に耐腐食性の高い部材を配置せしめるよう
に形成したことにある。
【0025】
【作用】上記第1の発明における構成により、吸込室内
に腐食性の高い成分を含む空気が吸込まれても、耐腐食
性の高い部材でシール部材の損傷,亀裂を防止すること
ができる。
【0026】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1および図2に基
づいて、スクロール圧縮機を例に挙げて説明する。な
お、実施例では前述した図に示す従来技術と同一の構
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。
【0027】図中、21は旋回スクロール6のラップ部
6Bおよび固定スクロール8のラップ部8Bを径方向外
側から取囲み、各圧縮室9をケーシング1内に対して遮
断したシール部材としてのラバーシールを示し、該ラバ
ーシール21は従来技術で述べたラバーシール13と同
様に、湾曲部21Aの位置で断面U字状に予め折返した
形状に成型され、内周側の端部と外周側の端部とがそれ
ぞれ固定リング14,15により旋回スクロール6の筒
状部6Cと環状板12の筒状部12Bとに気液密に固定
されているものの、該ラバーシール21の内側(油室B
側)はネオプレンゴムにより形成されたゴム層22とな
り、外側(吸込室B側)は該ゴム層22にコーティング
して形成されたポリテトラフルオロエチレン製の耐腐食
層23となる。そして、該ラバーシール21は固定スク
ロール8の収容部8C内に吸込ポート10と連通する吸
込室Aを画成し、ケーシング1内の油室Bと吸込室Aと
の間をシールするようになっている。
【0028】本実施例によるスクロール圧縮機は上述の
如き構成を有するもので、その基本的作動については従
来技術によるものと格別差異はない。
【0029】然るに、本実施例では、吸込室Aと油室B
とを画成するラバーシール21を、ゴム層22と該ゴム
層22の外周側をコーティングする耐腐食層23とから
構成したから、吸込室A内にゴムを腐食する成分(O
3 ,Cl等)の含まれた空気が吸込まれた場合でも、こ
の腐食成分により、ラバーシール21が腐食するのを耐
腐食層23により防止することができる。
【0030】従って、本実施例によれば、ラバーシール
21に早期に損傷,亀裂が発生するのを確実に防止で
き、吸込室Aと油室Bとの間を長期に亘ってシールする
ことができ、ラバーシール21の信頼性および寿命を確
実に向上させることができる。そして、吐出ポート11
から清浄な圧縮空気を長期に亘って吐出でき、スクロー
ル圧縮機の信頼性を向上し、寿命を大幅に延ばすことが
できる。
【0031】なお、前記実施例では、耐腐食層23をポ
リテトラフルオロエチレンによりゴム層22の外周面に
コーティングして形成したが、本発明はこれに限らず、
フッ素ゴムを用いて、ネオプレンゴムによるゴム層とフ
ッ素ゴム層との二重構造にしてもよく、この場合には、
腐食する成分がO3 ,Cl等に加え、SO4 等に対して
も効果的に耐腐食性を向上できる。さらに、ゴム層とフ
ッ素ゴム層の二重構造だけでなく、フッ素ゴム層が吸込
室B側となる複数層にすれば、ラバーシールの耐腐食性
および耐久性を確実に向上させることができる。
【0032】また、前記実施例では、スクロール圧縮機
を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、例え
ばスクロール式の真空ポンプ等に適用してもよい。
【0033】
【発明の効果】以上詳述した通り本発明によれば、シー
ル部材を、吸込室側に耐腐食性の高い部材を配置せしめ
るように形成したから、吸込まれる空気内に腐食性成分
が含まれている場合でも、シール部材の腐食を防止し、
シール部材の早期損傷,亀裂を確実に防止できる。そし
て、スクロール式流体機械の寿命および信頼性を効果的
に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例によるスクロール圧縮機を示す
縦断面図である。
【図2】図1中の要部拡大図である。
【図3】従来技術によるスクロール圧縮機を示す縦断面
図である。
【符号の説明】
1 ケーシング 4 駆動軸 4A クランク軸 6 旋回スクロール 6A,8A 鏡板 6B,8B ラップ部 8 固定スクロール 10 吸込ポート 11 吐出ポート 13 ラバーシール(シール部材) 21 ラバーシール(シール部材) 22 ゴム層 23 耐腐食層 A 吸込室 B 油室

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部に潤滑油を収容するケーシングと、
    該ケーシングに回転可能に設けられ、該ケーシング内に
    伸びる先端側がクランク軸となった駆動軸と、該駆動軸
    のクランク軸に旋回可能に設けられ、鏡板にうず巻状の
    ラップ部が立設された旋回スクロールと、該旋回スクロ
    ールと対向して前記ケーシングに固着され、鏡板に該旋
    回スクロールのラップ部との間で複数の圧縮室を形成す
    るうず巻状のラップ部が立設された固定スクロールと、
    前記各圧縮室のうち、最外周側の圧縮室に吸込室を介し
    て連通する吸込ポートおよび最内周側の圧縮室に連通す
    る吐出ポートと、前記各圧縮室をケーシング内に対して
    遮断すべく、前記旋回スクロールと固定スクロールとの
    間に設けられたシール部材とからなるスクロール式流体
    機械において、前記シール部材は、吸込室側に耐腐食性
    の高い部材を配置せしめるように形成したことを特徴と
    するスクロール式流体機械。
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