JP3126845B2

JP3126845B2 - スクロール式流体機械

Info

Publication number: JP3126845B2
Application number: JP05082535A
Authority: JP
Inventors: 克史肥田野; 春告潮田; 学真土
Original assignee: トキコ株式会社
Priority date: 1993-03-17
Filing date: 1993-03-17
Publication date: 2001-01-22
Anticipated expiration: 2016-01-22
Also published as: JPH06272679A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば空気圧縮機等に
用いて好適なスクロール式流体機械に関し、特に、旋回
スクロールのラップ部と固定スクロールのラップ部との
間に潤滑油を供給しない無給油式、半給油式のスクロー
ル式流体機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、空気圧縮機等に用いられるスク
ロール式流体機械は、筒状のケーシングと、該ケーシン
グ内に駆動軸を介して回転可能に設けられ、鏡板にうず
巻き状のラップ部が立設された旋回スクロールと、該旋
回スクロールに対向して前記ケーシングに設けられ、鏡
板にうず巻き状のラップ部が立設された固定スクロール
と、該固定スクロールのラップ部に前記旋回スクロール
のラップ部が重なり合って旋回する間に形成される複数
の圧縮室と、該各圧縮室のうち最低圧側の圧縮室に連通
して設けられた吸込口と、前記各圧縮室のうち最高圧側
の圧縮室に連通して設けられた吐出口等とから構成され
ている。

【０００３】そして、この種のスクロール式流体機械を
空気圧縮機として用いる場合は、電動モータ等により駆
動軸を回転駆動して旋回スクロールを旋回運動させ、吸
込口から吸い込んだ外気を各圧縮室で順次圧縮しつつ、
この圧縮空気を吐出口から外部の空気タンク等に向けて
吐出させるようになっている。

【０００４】ところで、スクロール式流体機械には、各
ラップ部間に潤滑油を供給する給油式のものと、各ラッ
プ部間に潤滑油を供給しない無給油式あるいは半給油式
のものとがある。そして、無給油式あるいは半給油式の
スクロール式流体機械の場合は、給油式のスクロール式
流体機械とは異なり油膜によるシールが行なえないた
め、ラップ部の歯先と鏡板の歯底との間のスラスト方向
ギャップを微小寸法に設定することにより、各圧縮室間
をシールしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した無
給油式あるいは半給油式のスクロール式流体機械では、
各ラップ部の歯先面と対向する鏡板の歯底との間のスラ
スト方向ギャップを微小寸法に設定することにより、油
膜に頼ることなくシール性を確保し、清浄な圧縮空気を
得るようになっている。しかし、圧縮運転中には各圧縮
室内に圧縮熱が発生し、駆動軸と旋回スクロールとの間
の旋回軸受等には摩擦熱が発生するため、これらの熱が
各ラップ部に伝達して該各ラップ部が徐々に温度上昇
し、各ラップ部が熱膨張して、その歯先が対向する鏡板
の歯底に接触するおそれがあり、信頼性、耐久性等が低
いという問題がある。

【０００６】一方、かかる問題点に鑑み、ラップ部の歯
先を樹脂材料でコーティングすることにより、ラップ部
歯先と鏡板歯底とが接触した場合でも、該ラップ部、鏡
板が損傷するのを防止することも考えられる。しかし、
この場合には、高温の圧縮熱によってコーティング材が
剥離し易いから、寿命や耐久性等に欠ける上に、耐熱性
および潤滑性に優れた材料を選定するのが難しいという
問題がある。

【０００７】また、ラップ部の歯先面にシール取付溝を
うず巻きに沿って形成し、該シール取付溝にフッ素系樹
脂等からなるチップシールを固着して設けたスクロール
式流体機械も知られている。しかし、この場合には、チ
ップシールの先端と対向する鏡板の歯底との間のスラス
ト方向ギャップを微小寸法に設定する必要があるもの
の、シール取付溝やチップシールを正確に製作するのは
困難であり、これらの加工公差の集積によってスラスト
方向ギャップにバラツキが生じ易い。

【０００８】このため、チップシールを備えた従来技術
によるスクロール式流体機械では、チップシール先端と
対向する鏡板歯底との間のスラスト方向ギャップをうず
巻きの全周に亘って正確に設定することができず、所定
位置よりも突出した凸部が鏡板歯底に接触したり、所定
位置に達しない凹部を介して圧縮空気が低圧側に漏洩し
たりして、シール性、信頼性、耐久性等が低いという問
題がある。

【０００９】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、ラップ部歯先面からのチップシールの高
さ寸法をうず巻きの全周に亘って正確に所望の高さにす
ることができ、シール性、信頼性等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す
る。

【００１０】

【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、本発明が採用する構成の特徴は、旋回スクロー
ルのラップ部と固定スクロールのラップ部のうち少なく
ともいずれか一方のラップ部歯先面にシール取付溝をう
ず巻き状に設け、該シール取付溝にチップシールを固着
して設け、該チップシールをラップ部の歯先面から所望
の高さとなるように切除する構成としたことにある。

【００１１】

【作用】ラップ部歯先面のシール取付溝にチップシール
を固着して設け、該チップシールをラップ部の歯先面か
ら所望の高さとなるように切除すれば、チップシールの
全周に亘って、該チップシールの先端面と対向する鏡板
の歯底との間のスラスト方向ギャップが正確に均一化さ
れる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図１３に
基づき、旋回スクロールの背面側に潤滑油を供給する半
給油式の空気圧縮機として用いた場合を例に挙げて説明
する。

【００１３】まず、図１ないし図７は本発明の第１の実
施例に係り、図において、１はスクロール式空気圧縮機
の外殻を構成するケーシングを示し、該ケーシング１
は、一端側に位置して円板状に形成された蓋部１Ａと、
該蓋部１Ａの外周側から他端側に向けて伸長した筒部１
Ｂとから有蓋筒状に形成され、前記蓋部１Ａの内周側に
は小径筒状の軸受部１Ｃが一体的に設けられている。ま
た、該ケーシング１内には後述の旋回スクロール６等を
潤滑、冷却するための潤滑油２が収容され、前記筒部１
Ｂの他端側には該旋回スクロール６の背面側に摺接して
スラスト方向の荷重を受承するスラスト受部１Ｄが径方
向内向きに突出して一体的に形成され、さらに、筒部１
Ｂの上端側には注油穴１Ｅが設けられている。

【００１４】３はケーシング１の軸受部１Ｃに軸受４，
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３は、その先端側がケーシング１内へと伸長して所定
寸法ｄだけ偏心したクランク軸３Ａとなり、その基端側
はケーシング１外に突出して電動モータ（図示せず）に
連結されている。そして、該駆動軸３は、電動モータに
よって回転駆動されると、クランク軸３Ａを介して旋回
スクロール６を旋回させるものである。

【００１５】６はケーシング１内に位置して筒部１Ｂの
他端側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、図２にも示す如く、円板状に形
成され、前面側（固定スクロール１３側）が歯底７Ａと
なった鏡板７と、該鏡板７の歯底７Ａに中心側が巻始め
端となり外周側が巻終り端となるようにうず巻き状に立
設され、その歯先面８Ａが後述する固定スクロール１３
の鏡板１４にスラスト方向ギャップδをもって対向した
ラップ部８と、鏡板７の背面側中央から一端側に向けて
突出形成されたボス部９とから大略構成され、前記ボス
部９は旋回軸受１０を介して駆動軸３のクランク軸３Ａ
に回転可能に取付けられている。

【００１６】また、前記鏡板７の背面側には、前記ボス
部９の外周側に位置して複数のキー溝１１，１１（２個
のみ図示）が周方向に所定間隔離間して形成され、該各
キー溝１１には自転防止機構としてのオルダム継手１
２，１２が設けられている。そして、前記旋回スクロー
ル６は、駆動軸３が回転駆動されると、各オルダム継手
１２によって自転が防止されつつ、駆動軸３の軸線を回
転中心に所定の旋回寸法ｄをもって旋回（公転）運動す
るものである。

【００１７】１３は旋回スクロール６に対向してケーシ
ング１の筒部１Ｂ他端側に設けられた固定スクロールを
示し、該固定スクロール１３は、図２にも示す如く、そ
の中心が駆動軸３の軸線と一致するようにして配設され
た円板状の鏡板１４と、該鏡板１４の歯底１４Ａに前記
旋回スクロール６のラップ部８と同様にうず巻き状に立
設され、その歯先面１５Ａが旋回スクロール６にスラス
ト方向ギャップδをもって対向したラップ部１５と、該
ラップ部１５の外周側に位置して鏡板１４から一端側に
向けて突出形成され、ケーシング１の筒部１Ｂ他端面に
衝合する取付筒部１６とから大略構成され、前記取付筒
部１６の一端側には旋回スクロール６の鏡板７外周側に
摺接する他のスラスト受部１６Ａが径方向内向きに突出
して一体的に設けられている。そして、該固定スクロー
ル１３は、そのラップ部１５を旋回スクロール６のラッ
プ部８と周方向に所定角度ずらして重なり合うように配
設され、これにより、旋回スクロール６が旋回する間に
外周側から内周側に向けて連続的に縮小する複数の圧縮
室１７，１７，…を画成するものである。

【００１８】１８，１８は各圧縮室１７のうち最外周側
に位置する最低圧側の圧縮室１７に連通すべく、固定ス
クロール１３の外周側に設けられた２個の吸込口、１９
は各圧縮室１７のうち中央側に位置する最高圧側の圧縮
室１７に連通して固定スクロール１３の鏡板１４に設け
られた吐出口をそれぞれ示し、前記各吸込口１８には吸
気音を低減しつつ塵埃を除去する吸込サイレンサが取付
けられ、前記吐出口１９は吐出配管等を介して外部の空
気タンク（いずれも図示せず）に接続されている。

【００１９】２０，２０は各ラップ部８，１５のうず巻
きの全周に亘って各歯先面８Ａ，１５Ａに設けられた断
面コ字状のシール取付溝、２１，２１は該各シール取付
溝２０に接着等の手段を用いて固着され、自己潤滑性を
有するフッ素系樹脂材料からうず巻き状に形成されたチ
ップシールをそれぞれ示し、該各チップシール２１は図
３にも示す如く、その基端側に幅方向に離間して一対の
脚部２１Ａ，２１Ａが形成され、その先端側は各歯先面
８Ａ，１５Ａから例えば０．１ｍｍ程度の高さ寸法Ｈ1
だけ外部に突出している。そして、該各チップシール２
１は、後述の如く、例えば高さ寸法Ｈ2 および幅寸法Ｗ
がそれぞれ２．４ｍｍ程度のチップシール母材２２を、
例えば０．５ｍｍ程度の深さ寸法Ｈ3 を有する各シール
取付溝２０内に挿入し、各脚部２１Ａを該各シール取付
溝２０の底部に押付けつつ内側に変形させて固着した後
に、その先端側を所定寸法Ｌだけうず巻きの全周に亘っ
て平坦に切除することにより形成されるものである。

【００２０】２３は鏡板７の前面外周側に設けられた環
状のシール部材を示し、該シール部材２３は取付筒部１
６のスラスト受部１６Ａに摺接することにより、各圧縮
室１７とケーシング１内との間を気液密にシールするも
のである。

【００２１】２４は駆動軸３に設けられた油掻き、２５
は該油掻き２４の先端側に設けられたカウンタウェイト
をそれぞれ示し、駆動軸３が回転すると、該カウンタウ
ェイト２５は該駆動軸３の回転バランスをとり、油掻き
２４は潤滑油２を掻き上げて旋回スクロール６の背面
側、旋回スクロール６とケーシング１のスラスト受部１
Ｄとの間等に潤滑油を供給するようになっている。

【００２２】また、２６はケーシング１の注油穴１Ｅに
取付けられたキャップを示し、該キャップ２６は注油穴
１Ｅを施蓋すると共に、通気孔２６Ａを介してケーシン
グ１内を大気に開放している。

【００２３】本実施例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、各ラップ部８，
１５に設けられたチップシール母材２２を所定寸法Ｌだ
け切除する切除装置について図６を参照しつつ説明す
る。

【００２４】２７は切除装置としての数値制御型フライ
ス盤を示し、該フライス盤２７は、テーブル２８と、該
テーブル２８に固定スクロール１３等のワークを着脱可
能に固定するクランプ２９，２９と、該各クランプ２９
によって固定された固定スクロール１３をテーブル２８
と共にＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動させる移動機構３０と、テ
ーブル２８に対向して設けられた電動モータ３１と、該
電動モータ３１に設けられ、外周側に複数の刃３２Ａ，
３２Ａ，…が形成されたエンドミル３２とから構成され
ている。そして、該フライス盤２７は、高速回転するエ
ンドミル３２の先端面にチップシール母材２２を押し当
てつつ、移動機構３０によってうず巻き方向に移動させ
ることにより、該チップシール母材２２を所定寸法Ｌだ
け切除してチップシール２１を形成するものである。

【００２５】さらに、各シール取付溝２０に各チップシ
ール２１を固定して切除するチップシール取付方法につ
いて、図４ないし図７を参照しつつ、固定スクロール１
３側を例に挙げて説明する。

【００２６】まず、図４および図５に示す固着工程で
は、フッ素系樹脂材料からなるチップシール母材２２を
ラップ部１５の歯先面１５Ａに形成されたシール取付溝
２０内に挿入し、該チップシール母材２２を接着等の手
段によってシール取付溝２０に固着する。ここで、チッ
プシール母材２２の基端側には幅方向に離間して一対の
脚部２１Ａ，２１Ａが形成されているから、チップシー
ル母材２２をシール取付溝２０内に挿入すると、該各脚
部２１Ａはシール取付溝２０の底部に接触して内側に弾
性変形する。

【００２７】次に、図６および図７に示す切除工程で
は、固着工程によってチップシール母材２２が固着され
た固定スクロール１３を、フライス盤２７のテーブル２
８に各クランプ２９を介して固定し、移動機構３０によ
ってチップシール母材２２をエンドミル３２の先端面に
押し当てつつ、例えばうず巻きの外周側から内周側に向
かうようにして相対的にエンドミル３２を移動させる。
これにより、図７に示す如く、チップシール母材２２の
先端側は上面から所定寸法Ｌだけ削り取られ、ラップ部
１５の歯先面１５Ａから所望の高さ寸法Ｈ1 だけ突出し
たチップシール２１が形成される。

【００２８】このようにして、シール取付溝２０にチッ
プシール２１がそれぞれ設けられた固定スクロール１３
と旋回スクロール６とは、各ラップ部８，１５が周方向
に所定角度ずれるようにして重ね合わされ、スクロール
式空気圧縮機が完成する。

【００２９】そして、電動モータによって駆動軸３が回
転駆動すると、旋回スクロール６は固定スクロール１３
に対して旋回運動を行なう。これにより、各吸込口１８
から吸込まれた外気は各圧縮室１７によって連続的に圧
縮され、吐出口１９から吐出される。ここで、各チップ
シール２１の先端面と対向する鏡板７，１４の歯底７
Ａ，１４Ａとの間には微小なスラスト方向ギャップδが
画成され、該各スラスト方向ギャップδによって各圧縮
室１７間はシールされている。

【００３０】かくして、本実施例によれば、各ラップ部
８，１５の歯先面８Ａ，１５Ａに断面コ字状のシール取
付溝２０を設け、該各シール取付溝２０内にチップシー
ル母材２２を挿入，固着した後に、フライス盤２７によ
って該各チップシール母材２２の先端側を所定寸法Ｌだ
け切除する構成としたから、各ラップ部８，１５に、う
ず巻きの全周に亘って各歯先面８Ａ，１５Ａから所望の
寸法Ｈ1 だけ均一に突出したチップシール２１を容易に
設けることができる。

【００３１】この結果、従来技術で述べた如く、各チッ
プシール２１に凹凸が生じるのを確実に防止して、各圧
縮室１７間を効果的にシールすることができ、圧縮性
能、信頼性、耐久性等を大幅に向上することができる。

【００３２】また、チップシール２１の基端側には幅方
向に離間して一対の脚部２１Ａ，２１Ａを設ける構成と
したから、チップシール母材２２をシール取付溝２０内
に挿入する際に、該各脚部２１Ａを内側に向けて容易に
弾性変形させることができ、少ない労力で簡単にチップ
シール母材２２を挿入，固定して、作業効率等を大幅に
向上することができる。

【００３３】次に、図８は本発明の第２の実施例を示
し、本実施例の特徴は、チップシール４１の基端側に幅
方向に離間して４つの脚部４１Ａ，４１Ａ，…を形成し
た点にある。

【００３４】かくして、このように構成される本実施例
でも、上述した第１の実施例とほぼ同一の作用、効果を
得ることができる。

【００３５】さらに、図９は本発明の第３の実施例を示
し、本実施例の特徴は、シール取付溝５０の底部側に湾
曲部５０Ａ，５０Ａを設けて断面Ｕ字状となし、チップ
シール５１の各脚部５１Ａ外側を該各湾曲部５０Ａに対
応する曲率を有するテーパ状に形成したことにある。

【００３６】かくして、このように構成される本実施例
でも、上述した第１の実施例とほぼ同一の作用、効果を
得ることができる。

【００３７】さらにまた、図１０は本発明の第４の実施
例を示し、本実施例の特徴は、チップシール６１を、そ
の断面が楔状ないし逆台形状に形成したことにある。

【００３８】かくして、このように構成される本実施例
では、チップシール６１を各シール取付溝２０内に容易
に挿入して、接着等の手段により固着することができ
る。

【００３９】また、図１１は本発明の第５の実施例を示
し、本実施例の特徴は、チップシール７１を基端側に位
置する逆台形部７１Ａと、先端側に位置する方形部７１
Ｂとから形成したことにある。

【００４０】かくして、このように構成される本実施例
でも、上述した第４の実施例とほぼ同様の作用、効果を
得ることができる。

【００４１】次に、図１２は本発明の第６の実施例を示
し、本実施例の特徴は、チップシール８１の基端側を凸
円弧状に形成したことにある。

【００４２】かくして、このように構成される本実施例
でも、上述した第４の実施例とほぼ同様の作用、効果を
得ることができる。

【００４３】また、図１３は本発明の第７の実施例を示
し、本実施例の特徴は、シール取付溝９０を断面台形状
に形成し、チップシール９１の基端側中央部に断面三角
形状の切欠き９２を設けて、各脚部９１Ａを逆台形状に
形成したことにある。

【００４４】かくして、このように構成される本実施例
でも、上述した第４の実施例とほぼ同様の作用、効果を
得ることができる。

【００４５】なお、前記各実施例では、シール取付溝２
０（５０，９０）にチップシール２１（４１，５１，６
１，７１，８１，９１）を接着等の手段によって固着す
るものとして述べたが、これに替えて、圧入により両者
を固着してもよい。

【００４６】また、前記第１の実施例では、チップシー
ル２１の基端側に幅方向に離間して一対の脚部２１Ａを
設けるものとして述べたが、これに限らず、チップシー
ルを断面方形状に形成し、シール取付溝２０に接着，圧
入して固着してもよい。

【００４７】さらに、前記各実施例では、旋回スクロー
ル６側、固定スクロール１３側の両方にチップシール２
１（４１，５１，６１，７１，８１，９１）を設けるも
のとして述べたが、旋回スクロール６側のみ、あるいは
固定スクロール１３側のみに設けてもよい。

【００４８】一方、前記各実施例では、スクロール式流
体機械として半給油式の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、無給油式のスクロール式
流体機械にも用いることができ、真空ポンプとして使用
することもできる。

【００４９】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、ラ
ップ部歯先面のシール取付溝にチップシールを固着して
設け、該チップシールをラップ部の歯先面から所望の高
さとなるように切除する構成としたから、チップシール
の全周に亘って、該チップシールの先端面と対向する鏡
板の歯底との間のスラスト方向ギャップを正確に均一化
することができ、各圧縮室間を効果的にシールして、圧
縮性能、信頼性、耐久性等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の実施例によるスクロール式空気
圧縮機の全体を示す縦断面図である。

【図２】図１中の要部を拡大して示す断面図である。

【図３】図２中のラップ部、チップシール等を拡大して
示す断面図である。

【図４】シール取付溝にチップシール母材を挿入する状
態での固着工程を拡大して示す断面図である。

【図５】チップシールを固着した状態での固着工程を拡
大して示す断面図である。

【図６】フライス盤によるチップシールの切除工程を示
す断面図である。

【図７】図６中の切除後のチップシールを拡大して示す
断面図である。

【図８】本発明の第２の実施例によるスクロール式空気
圧縮機の要部を拡大して示す断面図である。

【図９】本発明の第３の実施例によるスクロール式空気
圧縮機の要部を拡大して示す断面図である。

【図１０】本発明の第４の実施例によるスクロール式空
気圧縮機の要部を拡大して示す断面図である。

【図１１】本発明の第５の実施例によるスクロール式空
気圧縮機の要部を拡大して示す断面図である。

【図１２】本発明の第６の実施例によるスクロール式空
気圧縮機の要部を拡大して示す断面図である。

【図１３】本発明の第７の実施例によるスクロール式空
気圧縮機の要部を拡大して示す断面図である。

【符号の説明】

１ケーシング６旋回スクロール７鏡板８ラップ部８Ａ歯先面１３固定スクロール１４鏡板１５ラップ部１５Ａ歯先面１７圧縮室２０，５０，９０シール取付溝２１，４１，５１，６１，７１，８１，９１チップシ
ールＨ1 所望の高さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04C 18/02 311

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ケーシングと、該ケーシング内に回転可
能に設けられ、鏡板にうず巻き状のラップ部が立設され
た旋回スクロールと、該旋回スクロールに対向して前記
ケーシングに設けられ、鏡板にうず巻き状のラップ部が
立設された固定スクロールと、該固定スクロールのラッ
プ部に前記旋回スクロールのラップ部が重なり合って旋
回する間に形成される複数の圧縮室とを備えたスクロー
ル式流体機械において、前記旋回スクロールのラップ部
と固定スクロールのラップ部のうち少なくともいずれか
一方のラップ部歯先面にシール取付溝をうず巻き状に設
け、該シール取付溝にチップシールを固着して設け、該
チップシールをラップ部の歯先面から所望の高さとなる
ように切除する構成としたことを特徴とするスクロール
式流体機械。