JP3533739B2 - スクロール流体機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一方のスクロール部材
が非旋回でもう一方のスクロール部材が自転せずに旋回
運動を行いその背面でスラスト荷重を受けるスクロール
流体機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、軸方向に可動な非旋回スクロール
部材と旋回スクロール部材をかみ合わせ圧縮ガスのスラ
スト荷重を旋回スクロール部材の背面で受けるスクロー
ル流体機械では、特開平5−263776 号公報に記載の第一
従来技術のように、旋回スクロール部材を圧縮機本体に
組み込む時、それを上方から組み込むために、非旋回ス
クロールを支持する非旋回対向面に旋回スクロール部材
が通り抜け可能な大きさの開口部を設けていた。また、
図１５および図１６に示す第二従来技術では、非旋回基
準面とスラスト基準面が同一面になるため、ストッパ部
材において非旋回基準面対向面とスラスト基準面対向面
をつなぐ部分が必要となった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】第一の従来技術では、
円環状の非旋回対向面の内径が拡大し非旋回スクロール
部材の支持点が非旋回スクロールの中央から遠くなる点
に関して考慮されておらず、非旋回スクロールの背面に
かかる接近力により非旋回スクロール部材の鏡板が大き
くたわむことで両スクロールラップの歯先歯底間の接触
が起こり、圧縮効率および信頼性が低下するという問題
が生じた。また、第二の従来技術では、ストッパ部材が
径方向に大きくなる点に関して考慮されておらず、流体
機械の小形化を阻むという問題が生じた。

【０００４】本発明の第一の目的は、従来技術の問題点
を解決することにある。

【０００５】また、本発明の第二の目的は、第一の目的
の他に、加工性が向上したスクロール流体機械を提供す
ることにある。

【０００６】また、本発明の第三の目的は、第二の目的
の他に、量産時において性能や信頼性のばらつきの小さ
いスクロール流体機械を提供することにある。

【０００７】

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【課題を解決するための手段】第一の目的を達成するた
めに、ケーシングに対して自転を伴わずに旋回運動する
鏡板に立設されたスクロールラップを有する旋回スクロ
ール部材と、その旋回スクロール部材のスクロールラッ
プとかみ合う鏡板に立設されたスクロールラップを有す
る非旋回スクロール部材と、前記旋回スクロール部材に
旋回運動のために回転力を伝えるシャフトを有する駆動
部と、前記旋回スクロール部材の鏡板面で前記スクロー
ルラップが立設されていない面と対向するスラスト軸受
部材と、前記駆動部の運転中に前記非旋回スクロール部
材のスクロールラップが立設する側の鏡板面の外周部に
設けられた非旋回基準面と前記スラスト軸受部材のスラ
スト面との間で当接して前記シャフトの軸方向の最低距
離を規定するストッパ部材とを備え、前記旋回スクロー
ル部材のスクロールラップ及びそのスクロールラップが
立設された鏡板面の表面になじみ性を備えた表面皮膜を
設けた。

【００１４】また、第二の目的を達成するために、第一
の目的を達成するための手段とともに、前記非旋回スク
ロール部材のスクロールラップ及びそのスクロールラッ
プが立設された鏡板面の表面になじみ性を備えた表面皮
膜を設けた。

【００１５】また、前記第三の目的を達成するために、
第一の目的を達成するための手段とともに、前記非旋回
基準面と前記非旋回スクロール部材のスクロールラップ
歯底面を同一面とした。

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【作用】ストッパ部材と軸方向に可動な非旋回スクロー
ル部材を有するスクロール流体機械では、非旋回スクロ
ールの背面にかかる接近力により非旋回スクロールの鏡
板にたわみが生じ、両スクロールラップの歯先歯底間の
初期設定隙間が小さいとその歯先歯底間で圧接の危険性
が生じる。このたわみ量は非旋回スクロールの支持点の
スパンが大きくなると急激に増大する。第一の目的を達
成する手段のうちで、駆動部の運転中に非旋回スクロー
ル部材のスクロールラップが立設する側の鏡板面の外周
部に設けられた非旋回基準面とスラスト軸受部材のスラ
スト面とのシャフトの軸方向の最低距離を規定するスト
ッパ部材と、旋回スクロール部材のスクロールラップ及
びそのスクロールラップが立設された鏡板面の表面にな
じみ性を備えた表面皮膜とにより、スクロールラップの
側面間および歯先歯底間の隙間を小さくしさらにスクロ
ールラップの接触部における摺動性を向上できるので、
内部漏れが少なく摩擦ロスを小さくできる。

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】

【００３１】

【実施例】本発明を非旋回スクロール部材が軸方向に可
動な非旋回フロート式スクロール圧縮機に実施した第一
の実施例を、図１および、図３ないし図１４に基づいて
説明する。図１は圧縮機の縦断面図、図３は旋回スクロ
ール部材の上方からの斜視図、図４は旋回スクロール部
材の下方からの斜視図、図５は非旋回スクロール部材の
上方からの斜視図、図６は非旋回スクロール部材の下方
からの斜視図、図７は非旋回スクロール部材の底面の平
面図、図８は旋回スクロール部材の上面図、図９は図１
のＡ−Ａ矢視断面図、図１０はオルダムリングの上方か
らの斜視図、図１１はストッパ部材の上方からの斜視
図、図１２はストッパ部材の上面図、図１３は油溝位置
の説明図、図１４は非旋回スクロール部材の上面図を示
す。

【００３２】旋回スクロール部材３は、鏡板３ａの上面
にスクロールラップ３ｂが立設し、下面の中央部にボス
３ｃ、また下面外周部にはスラスト面３ｄが配置されて
いる。鏡板３ａの外周部にはオルダム突起部３ｅ，３ｆ
が突出し、そこには旋回オルダム溝３ｇ，３ｈが設けら
れている。さらに、鏡板３ａの外周部にはオルダム支持
突起部３ｉ，３ｊが設けられている。スクロールラップ
３ｂは、中央側端部３ｌ，外周側端部３ｍを除いて、中
央から外周へ向かうにつれて、厚さが減少する。ここ
で、スクロールラップ３ｂの厚さは、図２に示すよう
に、ラップ外線とラップ内線とのなす角α，βが等しく
なる線分Ａ１，Ｂ１の長さとする。また、スクロールラ
ップ３ｂのバランスを取るために、鏡板３ａの上面を直
線上に切欠いたバランス切欠き部３ｋを設ける。鏡板３
ａの下面外周は、円筒状になっているため、スクロール
ラップ加工時や搬送時のチャッキング面として用いるこ
とが可能となる。よって、加工時の取扱いが容易とな
り、圧縮機の加工性を向上できる。

【００３３】ストッパ部材７には、上面に非旋回基準面
対向面７ｆ，下面にスラスト基準面対向面７ｇとなる互
いに平行な二平面を設ける。この結果、このストッパ部
材の加工性が向上する。また、その非旋回基準面対向面
７ｆの中央に旋回スクロール部材３が通り抜け不可能な
大きさのスクロールラップ挿入孔７ｉを開口する。この
ストッパ部材７の下部には、旋回スクロール部材３が旋
回運動するスペースが必要なため、大きな開口部が設け
られる。この結果、ストッパ部材７の上部にはオーバハ
ング部７ｈが形成される。このオーバハング部７ｈの上
部には回転止め溝７ａ，７ｂが設けられ、下部には固定
オルダム溝７ｃ，７ｄが設けられる。この回転止め溝７
ａ，７ｂと固定オルダム溝７ｃ，７ｄは共通の側面を持
っている。また、旋回運動に伴うスクロールラップ３ｂ
の外周部との干渉を回避するためにオーバハング部７ｈ
に内周切欠き部７ｅが設けられる。また、オーバハング
部７ｈの下部の内周面には旋回スクロール３のオルダム
突起部３ｅ，３ｆの逃げとして内周溝７ｘ，７ｙが設け
られている。さらに外周面にはガスおよび油の流路とな
る流通溝７ｚが設けられている。また吸込み孔７ｓが側
面に設けられている。

【００３４】非旋回スクロール部材２は、鏡板２ａの下
面にスクロールラップ２ｂが立設し、上面の中央部には
シール突起部２ｃが立設している。鏡板２ａの下面外周
部にはスクロールラップ歯底面と同一面である非旋回基
準面２ｕを設ける。また、シール突起部２ｃの内部には
中央付近に吐出孔２ｄと過圧縮防止用の２個のリリース
孔２ｅを開口させる。リリース孔２ｅを被うように一体
化したリリース弁２３（図１４の二点鎖線）をリリース
ねじ５０で固定する。ここで、リリース弁２３とフロー
トスクロール２の固定法は、ねじ止めでなく、かしめピ
ン，接着，溶接または銀ろう付けでもよい。このリリー
ス孔２ｅは、このリリースねじ５０のねじ孔２ｉと同一
の面上（図１４のハッチング部）に開口している。また
シール突起部２ｃの外部には均圧孔２ｆが開いている。
鏡板２ａの下面には回転止め２ｇ，２ｈが突出してい
る。スクロールラップ２ｂは、中央側端部２ｌ，外周側
端部２ｍを除いて、中央から外周へ向かうにつれて、厚
さが減少する。ここで、頻繁に運転する条件下で、非旋
回スクロール部材２が上方に動く必要がなく非旋回基準
面２ｕが非旋回基準面対向面７ｆに押しつけられる状態
になるようにスクロールラップ２ｂ，３ｂの高さを設定
する。

【００３５】スラスト部材はフレーム４と一体化されて
いる。そのフレーム４の上部はスラスト部の滑りスラス
ト軸受９ａとスラスト基準面９ｂが同一の面上に設けら
れる。また、滑りスラスト軸受９ａ上には油溝４ｂが設
けられ、そこへ背面室１１から通じている給油孔４ｃが
開口している。本実施例では４個であるが、背面室１１
の圧力を高めにしたいときにはその給油孔４ｃの数を少
なくするか、細くする。さらに外周面にはガスおよび油
の流路となる流通溝４ｈが設けられている。また、中央
部には主軸受４ａが設けられる。

【００３６】オルダムリング５には上面に固定突起部５
ａ，５ｂが設けられ、下面には旋回突起部５ｃ，５ｄが
設けられる。

【００３７】フロートレール部材２５には内周下部に非
旋回スクロール部材２の上下動の軌道となるレール面２
５ｃ，上部にカバー押さえ２５ａ，内周部上部にリング
溝２５ｂが設けられる。このリング溝２５には耐熱性で
柔軟な材質のシールリング５１を挿入する。

【００３８】シャフト１２には内部にシャフト給油孔１
２ａと横給油孔１２ｂが設けられる。また、その上部に
は径の拡大した軸受保持部１２ｆがあり、そこには偏心
した位置に旋回軸受１２ｃが圧入され、下端部には給油
パイプ１２ｄが固定される。

【００３９】ロータ１５は積層鋼板１５ａに未着磁の永
久磁石１５ｂを内蔵し、上面に上部バランスウエイト１
５ｃを固定する。ここでバランスウエイト１５ｃを円筒
形状にするためバランスウエイト１５ｃよりも比重の小
さい材料でできた上部補正バランスウエイト１５ｅを上
部バランスウエイト１５ｃに固定する。また、下面に下
部バランスウエイト１５ｄを固定する。ここでこの下部
バランスウエイト15ｄを円筒形状にするため下部バラン
スウエイト１５ｄよりも比重の小さい材料でできた下部
補正バランスウエイト１５ｆを下部バランスウエイト１
５ｄに固定する。材料としてバランスウエイト１５ｃ，
１５ｄを亜鉛または黄銅、補正バランスウエイト１５
ｅ，１５ｆをアルミ合金としてよい。また、補正バラン
スウエイト１５ｅ，１５ｆを積層鋼板１５ａに直接固定
してもよい。さらに、板材を用いて内部が空洞の補正バ
ランスウエイト１５ｅ，１５ｆとしてもよい。この場
合、バランスウエイトおよび補正バランスウエイトの総
重量が少なくなり、圧縮機を小型軽量化できる。

【００４０】ステータ１６は積層鋼板１６ｂの外周部に
油溝１６ｃが設けられている。ところで、この油溝１６
ｃのかわりに積層鋼板１６ｂの内部に油流路となる縦孔
を開けてもよい。

【００４１】以上の要素を以下のように組み立てて圧縮
機を構成する。

【００４２】まず、フレーム４の主軸受４ａにシャフト
１２を挿入しロータ１５を固定する。次に、旋回スクロ
ール部材３を、ボス３ｃを旋回軸受１２ｃに挿入し、ス
ラスト面３ｄをフレーム４の滑りスラスト軸受９ａに載
せて組み込む。この時、旋回スクロール部材３の背面に
は背面室１１が形成される。次に、オルダムリング５
を、旋回オルダム溝３ｇ，３ｈに旋回突起部５ｃ，５ｄ
を挿入するようにして、鏡板３ａの上面に載せる。次
に、固定突起部５ａ，５ｂを固定オルダム溝７ｃ，７ｄ
に挿入し、スラスト基準面対向面７ｇを滑りスラスト軸
受９ａと同一面のスラスト基準面９ｂに載せて、ストッ
パ部材７を組み込む。この時、旋回スクロール部材３の
周囲には吸込み室６０が形成される。さらに、回転止め
２ｇ，２ｈを回転止め溝７ａ，７ｂに挿入するとともに
スクロールラップ２ｂをスクロールラップ挿入孔７ｉに
挿入し、スクロールラップ２ｂの歯底と同一面の非旋回
基準面２ｕを非旋回基準面対向面７ｆに載せて、非旋回
スクロール部材８を組み込む。この結果、圧縮機の性能
に大きな影響を及ぼすスクロールラップ歯先歯底間の隙
間を決める寸法が、両スクロールラップ高さと旋回スク
ロール部材の鏡板３ａの厚さとストッパ部材の高さの４
個に絞られるため、量産時におけるスクロールラップ歯
先歯底間の設定隙間のばらつきを抑制でき、性能および
信頼性のばらつきを小さくできる。次に、レール面２５
ｃを非旋回スクロール部材２の外周面に沿わせ、リング
溝２５ｂ内に配置したシールリング５１をシール突起部
２ｃの外周面に摺動させるようにして、フロートレール
部材２５をストッパ部材７に載せる。このとき、非旋回
スクロール部材２の外周とレール面２５ｃは直径差にし
て５μｍ程度のすきまばめにする。また、カバー押さえ
２５ａは、中央カバー２４がシール突起部２ｃの内周か
ら外れることを防止する。以上のように各要素を組み込
んだ上で、シャフト１２かロータ１５を回しながら、カ
バーねじ５３によりストッパ部材７およびフロートレー
ル部材２５をフレーム４に固定する。この時、非旋回ス
クロール部材２の上面とフロートレール部材２５の間
に、上面室１０が形成される。

【００４３】フレーム４を、予めステータ１６が焼きば
めまたは圧入されている円筒ケーシング１へ挿入して固
定する。このとき、流通溝４ｈ，７ｚの１個にそのステ
ータ１６から出ている配線１６ａを通し、配線端子をフ
レーム４上部へもってくる。そして、吸込みパイプ５４
を吸込み孔７ｓに挿入し固定する。次に、予めハーメチ
ック端子２２が溶接されている上ケーシング２０を、そ
のハーメチック端子２２の内部端子へ配線１６ａの配線
端子を挿入した上で、円筒ケーシング１に固定する。こ
の時、外周カバー２５の上部には上部室６１が形成され
る。次に、予め副軸受１７が固定されている軸受支持部
１８を、シャフト１２の下部をその副軸受１７の内輪に
挿入して円筒ケーシング１に固定する。この状態で、ス
テータ１６に電流を流し、ロータ１５内部の永久磁石１
５ｂを着磁し、モータ１９を形成する。さらに、下ケー
シング２１を円筒ケーシング１に固定し、吐出パイプ５
５を円筒ケーシング１に固定する。この時、フレーム４
と下部カバー２１の間にはモータ室６２が形成される。
最後に、潤滑油５６を入れる。

【００４４】吸込みパイプ５４から吸込み室６０へ吸込
まれたガスは、旋回スクロール部材３の旋回運動により
圧縮室６内で圧縮され、吐出孔２ｄより非旋回スクロー
ル部材２の上部の上部室６１に吐出される。そのガス
は、一旦、モータ室６２に入ってモータ冷却とガス内に
含まれる潤滑油を分離した上で吐出パイプ５５より圧縮
機外部へ出る。圧力比が低い運転条件では、リリース弁
２３が働いて過圧縮を回避する。このとき、中央カバー
２４によりリリース弁２３の最大開口度が規定される。
旋回スクロール部材３は、圧縮室６内部のガスにより非
旋回スクロール部材２から離間する方向の力を受ける
が、スラスト面３ｄが滑りスラスト軸受９ａで支持され
るため、スクロール部材２，３の軸方向の離間は回避さ
れる。同様に、非旋回スクロール部材２は、圧縮室６内
部のガスにより旋回スクロール部材３から離間する方向
の力を受けるが、シール突起部２ｃの外周部より内側に
かかる吐出圧力による接近力により、スクロール部材
２，３の軸方向の離間は回避される。スラスト面３ｄが
滑りスラスト軸受９ａで支持されるため、スクロール部
材２，３の軸方向の離間は回避される。その結果、スク
ロール部材の歯先と歯底の隙間は拡大せず圧縮動作を持
続することができる。ここで、非旋回基準面対向面７ｆ
はオーバハング部７ｈの上面であるために、接近力に対
する非旋回スクロール部材２の支持点のスパンが小さく
なり、鏡板２ａのたわみを抑制できる。この結果、圧縮
性能を向上できる。非旋回スクロール部材２のスクロー
ルラップ２ｂ，３ｂの内線および外線は、原点との距離
が偏角の増大とともに上に凸の状態で増大する螺線上の
任意の点から同一距離だけ離れた点を連ねて形成される
螺線を用いている。ここで、螺線Ｓ上の任意の点Ａから
同一距離ｂだけ離れた点とは、その点Ａにおける法線上
で螺線Ｓからｂだけ離れた点とする。前述のような原点
との距離が偏角の増大とともに上に凸の状態で増大する
螺線は、例えば、代数螺線または対数螺線または原点と
の距離が偏角の増大とともに双曲線に沿った変化で増大
していく螺線が考えられる。また、スプライン補間曲線
のように区分的に滑らかに複数の曲線を連続させて形成
した曲線でも良い。この結果、中央部から外周部へ向か
うにつれて厚さが減少する。よって、ラップ厚さが一様
な従来のスクロールラップと比較して、ラップ外周部の
ラップ厚さを薄くする分だけスクロールラップの立設す
る最外周位置を中央寄りにできる。よって、スクロール
ラップ径を小さくでき、圧縮機を小形軽量化できる。さ
らに、このことは同時に、スラスト面３ｄにかかる軸方
向負荷を大きく低減できる。よって、その箇所における
摩擦ロスを低減できるため、圧縮機を高効率できる。ま
た、上下方向に可動な非旋回スクロール部材２を用いて
いるため、実働時のスクロールラップ変形でラップの歯
先歯底間が圧接しようとしても、この非旋回スクロール
部材２が上部へ動くため、歯先歯底間が圧接しない。ま
た、ラップ中央部の高温による熱膨張のため、歯先歯底
の接触する位置はラップ中央部となるが、中央部のラッ
プは厚いため、圧縮機の信頼性を確保できる。また、ス
トッパ部材７を用いているために、頻繁に運転する条件
下ではラップの歯先歯底が強く接触することなく運転で
きる。よって、その箇所における摩擦ロスを低減できる
ため、圧縮機を高効率化できる。また、なじみ性の表面
被膜を、スラスト面３ｄに被覆せずに、旋回スクロール
部材３へ設けたため、高性能な圧縮機を容易に機械加工
できる。また、非旋回スクロール部材２に与える下方向
の力を、シール突起部２ｃの内周部にかかる吐出圧力に
より与えるため、専用の部品が不要となり、圧縮機の部
品点数を少なくできる。さらに、シール突起部２ｃの外
周部は吸込み圧力となるために、鏡板２ａの上面の中央
部は吐出圧で外周部は吸込み圧となる。よって、鏡板２
ａの下面と上面は同様の圧力分布となるため、この鏡板
２ａの圧力変形が抑制される。この結果、圧縮機は広い
運転範囲で高効率化できる。また、リリース弁を設けた
ので、圧力比の低い運転条件でも高効率化できる。ま
た、オルダムリング５を鏡板３ａの上面に載せたので、
圧縮機を小径化できる。

【００４５】圧縮機の底に溜っている潤滑油５６は、モ
ータ室６２の吐出圧力と、給油孔４ｃにより吸込み室６
０と導通している背面室１１の吸込み圧力の圧力差によ
り、シャフト給油孔１２ａを通って旋回軸受１２ｃに給
油される。また、横給油孔１２ｂを経由して主軸受４ａ
に給油される。その潤滑油５６は、背圧室１１および給
油孔４ｃを通って油溝４ｂに入り、一部は滑りスラスト
軸受９ａを潤滑する。この油溝４ｂは、図１３で示すよ
うに、常に一箇所が吸込み室６０へ通じているため、潤
滑油５６は常時吸込み室６０に入る。そこで、ガスと一
緒になって圧縮室６へ入り、圧縮ガスとともに吐出孔２
ｄから上部室６１へ吐出される。そして、モータ室６２
でガスと分離され、最終的に圧縮機の底に戻る。ところ
で、油溝４ｂを、主軸受中心から偏心した円形としても
よい。この場合、偏心した角度において油溝４ｂは吸込
み室６０から遮断され、背面室１１の圧力が増大する。
よって、スラスト面３ｄにかかる負荷が大きくなるとき
の旋回軸受中心位置へ油溝４ｂの中心を偏心させること
により、スラスト面３ｄにかかる負荷を均一化できる。
この結果、圧縮機の信頼性を向上できる。また、旋回軸
受１２ｃおよび滑りスラスト軸受９ａへの給油の結果、
ボス３ｃの背面は吐出圧となるため、旋回スクロール部
材３の背面中央部に吐出圧をかけることになり、滑りス
ラスト軸受９ａの負荷を低減できる。よって、そこでの
摩擦ロスを低減できるため、圧縮機が高効率となる。さ
らに、背面室１１は吸込み圧となるために、鏡板３ａの
下面の中央部は吐出圧で外周部は吸込み圧となる。よっ
て、鏡板３ａの下面と上面は同様の圧力分布となるた
め、この鏡板３ａの圧力変形が抑制される。この結果、
圧縮機は広い運転範囲で高効率化できる。

【００４６】背面室１１内の潤滑油５６は常に排出さ
れ、旋回保持部１２ｆの回転に伴う粘性ロスを低減でき
る。また、旋回保持部１２ｆは円筒形状であることか
ら、旋回保持部１２ｆの回転に伴う粘性ロスを一層低減
できる。また、中央カバー２４およびフロートレール部
材２５は、その下部にガスの層を形成するため、上面室
６１内の高温の吐出ガスからの熱が圧縮室６へ伝わるこ
とを防止する。さらに、中央カバー２４およびフロート
レール部材２５は、リリース弁２３の開閉に伴う衝撃音
を遮断する。さらに、回転止め溝７ａ，７ｂとオルダム
溝７ｃ，７ｄの側面が同一であるため、同時加工が可能
となり、両者の角度関係の精度が向上する。さらに、回
転止め２ｇ，２ｈを鏡板上に一体形成したので、スクロ
ールラップ２ｂとの位置関係の精度が向上する。ところ
で、スクロールラップ２ｂ，３ｂの側面に受けるガス圧
力によりスクロールラップ２ｂ，３ｂが外周に向かって
倒れようとする結果、鏡板２ａ，３ａのわん曲が生じ、
ラップ間隙間が拡大する。この鏡板のわん曲は、平均す
ると、鏡板中央とスクロールラップの巻終わり付近を通
る線を峰とするようなモードとなる。本実施例では、オ
ルダム支持突起部３ｉ，３ｊをこの位置に設けたため、
鏡板３ａの変形を抑制する。また、リリース弁２３の外
周はシール突起部２ｃの内周とほぼ同一の寸法となって
いるため、リリース弁２３の位置決めが容易である。

【００４７】また、旋回スクロール部材３の鏡板３ａの
上面およびスクロールラップ３ｂの全表面に、なじみ性
と潤滑性を備えた表面被膜を設けてもよい。例えば、浸
硫窒化処理や燐酸マンガン被膜処理による表面被膜が考
えられる。これにより、スクロールラップ３ｂ，２ｂの
側面間および歯先歯底間の隙間を小さくしさらにスクロ
ールラップ３ｂ，２ｂの接触部における摺動性を向上で
きるので、内部漏れが少なく摩擦ロスを小さくできる。
この結果、圧縮機の性能を向上できる。

【００４８】また、非旋回スクロール部材２の鏡板２ａ
の下面およびスクロールラップ２ｂの全表面に、なじみ
性と潤滑性を備えた表面被膜を設けてもよい。例えば、
浸硫窒化処理や燐酸マンガン被膜処理による表面被膜が
考えられる。これにより、スクロールラップ３ｂ，２ｂ
の側面間および歯先歯底間の隙間を小さくしさらにスク
ロールラップ３ｂ，２ｂの接触部における摺動性を向上
できるので、内部漏れが少なく摩擦ロスを小さくでき
る。この結果、圧縮機の性能を向上できる。

【００４９】また、旋回スクロール部材３の鏡板３ａの
上面およびスクロールラップ３ｂの全表面、さらに、非
旋回スクロール部材２の鏡板２ａの下面およびスクロー
ルラップ２ｂの全表面に、なじみ性と潤滑性を備えた表
面被膜を設けてもよい。例えば、浸硫窒化処理や燐酸マ
ンガン被膜処理による表面被膜が考えられる。これによ
り、スクロールラップ３ｂ，２ｂの側面間および歯先歯
底間の隙間を容易に小さくしさらにスクロールラップ３
ｂ，２ｂの接触部における摺動性を一層向上できるの
で、内部漏れが少なく摩擦ロスを小さくできる。この結
果、圧縮機のなじみ運転期間を短縮できるとともに性能
を一層向上できる。

【００５０】また、非旋回基準面対向面７ｆと接する非
旋回基準面２ｕの面上に、経時的に厚さが減少する表面
被膜を設けることが考えられる。これにより、両スクロ
ール部材２，３の歯先と歯底間が経時的に接近するた
め、偶発的な両スクロール部材２，３の歯先歯底間の接
近による摩耗で生じた歯先歯底間の隙間を縮小すること
が可能となり、長期間に渡って高性能を維持できる。こ
のような被膜として、例えば浸硫窒化処理や燐酸マンガ
ン被膜処理による表面被膜が考えられる。これらの被膜
は内部に空孔を有しているため、圧力をかけて長時間保
持すると内部の空孔が徐々につぶれるため、経時的に厚
さが減少することになる。

【００５１】また、非旋回基準面対向面７ｆと接する非
旋回基準面２ｕの面上に、摩耗しやすい表面被膜を設け
ることが考えられる。非旋回スクロール部材２は、スト
ッパ部材７歯に対し、回転止め溝７ａ，７ｂに沿って非
旋回スクロール部材２の外周とレール面２５ｃの直径隙
間だけ動くことが可能である。実際、圧縮ガスによる水
平方向の力により、両者は相対運動する。これは、非旋
回基準面対向面７ｆと非旋回基準面２ｕがこすれ合うこ
とであり、非旋回基準面２ｕの表面被膜が少しずつ摩耗
する。この結果、両スクロール部材２，３の歯先と歯底
間が経時的に接近するため、偶発的な両スクロール部材
２，３の歯先歯底間の接近による摩耗で生じた歯先歯底
間の隙間を縮小することが可能となり、長期間に渡って
高性能を維持できる。このような被膜として、例えば浸
硫窒化処理や燐酸マンガン被膜処理による表面被膜が考
えられる。

【００５２】また、この非旋回スクロール部材２の全表
面に、浸硫窒化処理や燐酸マンガン被膜処理による表面
被膜を設けてもよい。これにより、非旋回スクロール部
材２の被膜処理をマスキング無しで行うことが可能とな
る上に、スクロールラップ３ｂ，２ｂの側面間および歯
先歯底間の隙間を小さくし、スクロールラップ３ｂ，２
ｂの接触部における摺動性を向上できるとともに、両ス
クロール部材２，３の歯先と歯底間が経時的に接近する
ため、偶発的な両スクロール部材２，３の歯先歯底間の
接近による摩耗で生じた歯先歯底間の隙間を縮小するこ
とが可能となる。この結果、高性能でさらに長期間に渡
ってその高性能を維持できる圧縮機を容易に作成でき
る。

【００５３】また、この非旋回スクロール部材２の全表
面に、浸硫窒化処理や燐酸マンガン被膜処理による表面
被膜を設けた後、ねじ孔２ｉと同一の面上（図１４のハ
ッチング部）を平面状に研磨してもよい。これにより、
リリース弁２３によるリリース孔２ｆの遮蔽が確実とな
る。この結果、過圧縮条件での圧縮機の性能を向上でき
る。

【００５４】また、旋回スクロール部材３のスラスト面
３ｄに、耐摩耗性の表面被膜または熱処理による耐摩耗
性の組織または耐摩耗性の物質を設けてもよい。これに
より、両スクロール部材２，３の歯先歯底間の離間が抑
制されるので、長期間に渡って高性能を維持できる。

【００５５】また、旋回スクロール部材３のスラスト面
３ｄに、潤滑性の良い表面被膜または熱処理による潤滑
性の良い組織または潤滑性の良い物質を設けてもよい。
これにより、スラスト面３ｄの摺動ロスが低減されるの
で、圧縮機の性能を向上できる。

【００５６】また、非旋回スクロール部材２の回転止め
２ｇ，２ｈを溝とし、ストッパ部材７の回転止め溝７
ａ，７ｂを突起部としてもよい。この場合、ストッパ部
材７の強度が増大するため、圧縮機の信頼性を向上でき
る。

【００５７】また、中央カバー２４を鏡板２ａの材質よ
りも熱膨張率が大きい材質とし、中央カバー２４の外周
とシール突起部２ｃの内周を最大１０μｍ程度のすきま
ばめとしてもよい。この場合、運転時の温度上昇で中央
カバー２４が膨張して、シール突起部２ｃを拡張する方
向に変形する。その結果、鏡板２ａの上面がその下面と
比較して相対的に伸びるため、鏡板２ａが上に凸の変形
を起こす。よって、スクロールラップ中央部の高温によ
るそこでのラップ歯先歯底間の接触を回避でき、圧縮機
の高効率化，高信頼性化を実現できる。例えば、非旋回
スクロール部材２を鋳鉄製、中央カバー２４を黄銅製ま
たは亜鉛製またはアルミ合金製特にシリコン含有量の１
０〜３０％程度のヤング率の大きいアルミ合金製とすれ
ばよい。

【００５８】また、旋回スクロール部材３のボス３ｃの
表面に、耐摩耗性の被膜または熱処理による耐摩耗性の
組織または耐摩耗性の物質を設けてもよい。これによ
り、ボス３ｃの耐久性が向上するので、圧縮機の信頼性
を向上できる。

【００５９】また、旋回スクロール部材３のボス３ｃの
表面に、潤滑性の良い被膜または熱処理による耐摩耗性
の組織または耐摩耗性の物質を設けてもよい。これによ
り、旋回軸受の摺動ロスが低減されるので、圧縮機の性
能を向上できる。

【００６０】また、旋回スクロール部材３のボス３ｃ
を、耐摩耗性の材質からなる別部材を機械的に固定また
は溶接や接着による固定としてもよい。これにより、耐
久性のあるボス３ｃの加工が容易となるので、圧縮機の
加工性を向上できる。

【００６１】また、スクロールラップ２ｂ，３ｂをイン
ボリュート曲線で形成しても良い。これにより、スクロ
ールラップの加工が容易となるので、圧縮機の加工性を
向上できる。

【００６２】次に、本発明の第二実施例を、縦断面図で
ある図１７と旋回スクロール部材の上方からの斜視図で
ある図１８と下方からの斜視図である図１９およびオル
ダムリングの上方からの斜視図である図２０に従って説
明する。ここで、オルダムリング５が旋回スクロール部
材３とフレーム４の間に配置される以外は第一の実施例
と同様なので、その他の部分の構成および動作の説明は
省略する。旋回オルダム溝３ｇ，３ｈが旋回スクロール
背面に設けられ、固定オルダム溝４ｐ，４ｑ（４ｑは図
示せず）がフレーム４に設けられる。この結果、旋回ス
クロール部材の外周部に旋回オルダム溝を設ける必要が
なくなり、旋回スクロール部材の加工性を向上できる。
また、固定オルダム溝４ｐ，４ｑの最外部はフレーム４
の外周側に伸び、背面室１１と吸込み室６０を常につな
ぎ、背面室１１へ流入した潤滑油５６を吸込み室６０へ
導くとともに背面室１１の圧力をほぼ吸込み圧にする。
この結果、背面室１１と吸込み室６０を連通させる孔が
不要となるため、加工性が向上する。さらに、鏡板３ａ
上面の外周角部を面取りしたために吸込みガスの流路抵
抗が低減できるため、圧縮効率を向上できる。また、オ
ルダムリング５を円形としたので、加工性が向上する。

【００６３】次に、本発明を非旋回スクロール部材がケ
ーシングに対して固定されスラスト部材が軸方向に可動
なスラストフロート式スクロール圧縮機に実施した第三
の実施例を、縦断面図の図２１に基づいて説明する。

【００６４】スラスト部材９は、滑りスラスト軸受９ａ
となっている上面の外周部にストッパ部材の役割を果た
すストッパ部９ｆが突出し、その上面は非旋回基準面対
向面７ｆとなっている。この結果、スラスト軸受９ａと
非旋回基準面対向面７ｆが同一方向に平行に設けられる
ため、旋盤でこの二面の距離を精度良く管理しながら加
工が容易に行える。また、スラスト軸受９ａと非旋回基
準面対向面７ｆの距離はスクロールラップの歯先と歯底
の隙間を決める寸法の一つであるが、この寸法の精度を
容易に出せるということより、量産時における性能や信
頼性のばらつきの小さいスクロール流体機械を提供でき
る。この滑りスラスト軸受９ａに設けられる油溝９ｇと
背面室１１の間には給油孔９ｃが設けられる。側面には
内周側にシール溝９ｅ，外周側に９ｄが設けられ、各々
にシール９７，９８が装着される。このスラスト部材９
をフレーム４の底面に装着し、背面にスラスト背面空間
７３を形成する。ここで、このスラスト部材９は、軸方
向回りに回転してもよいため、回転止めは不要となり、
圧縮機の構造は簡単となり加工性が向上する。さらに、
旋回運動面内の平行移動も許されるため、スラスト部材
９の側面の隙間はシール９７，９８でシール性が確保で
きるまで大きい設定が可能となるため加工性が向上す
る。スラスト背面空間７３には圧力導入孔４ｕから吐出
ガスが流入し、ほぼ吐出圧となる。これにより、スラス
ト部材９を上方に押し上げる接近力を与える。この接近
力により、通常運転時にはスラスト部材９の非旋回基準
面対向面７ｆが非旋回スクロール部材２のスクロールラ
ップ歯先と同一面上にある非旋回基準面２ｕに押し当て
られる。ここで、非旋回スクロール部材２のスクロール
ラップ歯先と非旋回基準面２ｕが同一面上にあるため、
スクロールラップ歯先と歯底の隙間の管理が容易とな
り、量産時における性能や信頼性のばらつきの小さいス
クロール流体機械を提供できる。また、運転時のスクロ
ール部材の変形により、ラップの歯先歯底間が圧接しよ
うとしたとき、このスラスト部材９が下方へ移動するた
め、ラップの歯先歯底間の圧接が回避され、圧縮機の信
頼性を確保できる。ここで、支持背面室７３に板ばねや
耐熱性ゴムのような弾性体を配置してもよい。この結
果、吐出圧が非常に低く、支持背面室７３のガス圧力だ
けではスラスト部材９を押し上げられない場合でも、そ
の弾性力でスラスト部材９を押し上げることが可能とな
るため、圧縮機の高効率の運転範囲を広域化できる。

【００６５】次に、本発明の第四実施例を、縦断面図で
ある図２２に従って説明する。ここで、油受け７０を設
け、ガスの通路であった圧力導入孔を主に油の通路とな
る導油路４ｕとし、シール溝９ｅかシール溝９ｄのどち
らか一方または両方を取り除き、それに伴ってシール９
７，９８も取り除きそこの隙間を小さくした以外は第三
の実施例と同様なので、その他の部分の構成および動作
の説明は省略する。流通路４ｈを通ってくる吐出ガスは
多量に潤滑油を含んでいるため、油受け７０にはその吐
出ガス内の油の一部が溜る。スラスト背面空間７３の圧
力は、スラスト部材９のシールのない側面の隙間により
吐出圧力よりも低くなる。この圧力差により、油受け７
０内に溜った油が導油路４ｕからスラスト背面空間７３
内に流入する。この結果、スラスト背面空間７３はスラ
スト部材の振動に対してダンパの役割を果たすため、高
信頼性で高効率な運転範囲を拡大できる。ここで、スラ
スト部材９の側面内周のシール９７を除いた場合、背面
室１１の圧力が若干上がるため、旋回スクロール部材３
を押し上げる力が大きくなり、滑りスラスト軸受９ａで
の摺動ロスが低減でき圧縮性能が向上する。さらに、滑
りスラスト軸受９ａを潤滑する潤滑油にスラスト背面空
間７３を通ってきた油が含まれ油の温度が下がる結果、
耐負荷荷重が増大し、信頼性が向上する。

【００６６】次に、第五の実施例を、縦断面図である図
２３に従って説明する。これは、主軸受を上部主軸受４
ｗと下部主軸受４ａに分割してその間に溝を形成し、こ
の位置に横給油孔１２ｂが開口するとともに、この溝と
スラスト背面空間７３の間に導油路４ｕを設ける以外は
第四の実施例と同様なので、その他の部分の構成および
動作の説明は省略する。横給油孔１２ｂから出た油は、
導油路４ｕを通ってスラスト背面空間７３へ入る。この
結果、スラスト部材の軸方向運動のダンパを設けること
ができることになり、高信頼性とともに高効率の運転範
囲を広域化できる。

【００６７】次に、第六の実施例を、縦断面図である図
２４に従って説明する。これは、スラスト部材側面のシ
ールを両側とも設け、スラスト背面空間とモータ室をつ
なぐ排出孔４ｖを設ける以外は第五の実施例と同様なの
で、その他の部分の構成および動作の説明は省略する。
横給油孔１２ｂから出た油は、遠心力によって導油路４
ｕを通りスラスト背面空間７３へ入る。運転前にスラス
ト背面空間７３へ入っているガスは、排出孔４ｖを通っ
てモータ室９２に排出される。この結果、スラスト部材
両側面のシールがあってもスラスト背面空間７３へ油を
導入できるため、吐出ガスの吸込み室６０への漏れを防
止しながらスラスト部材の軸方向運動のダンパを設ける
ことができることになり、高信頼性とともに体積効率が
向上し一層圧縮性能が向上した圧縮機を提供できる。

【００６８】次に、本発明を横置き型のスラストフロー
ト式スクロール圧縮機に実施した第七の実施例を、縦断
面図である図２５と軸受支持部の平面図である図２６に
従って説明する。これは、潤滑油を貯める機構と潤滑油
を主軸受やスラスト背面空間へ供給する機構以外は第四
の実施例と同様なので、その他の部分の構成および動作
の説明は省略する。

【００６９】上部に通気孔１８ｂと通気フタ１８ｅ，下
部に導油孔１８ａと導油フタ１８ｄを設け、さらに、中
央部に軸受孔１８ｃを設けた軸受支持部１８を円筒ケー
シング１に固定して、貯油室８０を形成する。また、吐
出管５５をこの貯油室８０から出す。また、軸受孔１８
ｃに静止給油管７１を固定した軸受ハウジング７０を圧
入する。また、下部の流通路４ｈに導油路４ｕを開口さ
せる。横置きのため導油路４ｕの流通路４ｈ側の開口部
には潤滑油５６がある。この結果、スラスト背面空間７
３に油を導入するために特別な機構は不要となり、加工
性が向上する。モータ室６２の圧縮ガスは通気フタ１８
ｅに衝突しながら通気孔１８ｂを通過して貯油室８０に
流入する。これにより、モータ室６２の圧力は貯油室８
０の圧力に比較し高くなるので、モータ室６２の潤滑油
５６は導油孔１８ａを通って貯油室８０に流入する。こ
のとき、ガスも同時に貯油室８０に流入し、貯油室８０
内の潤滑油中を気泡が上昇するが、導油フタ１８ｄによ
り軸受支持部１８に沿って気泡が上昇するため、油孔７
１ａに気泡が入ることを回避でき、信頼性を向上でき
る。以上より、モータ室６２の油面をロータ１５やシャ
フト１２へかかることなく、潤滑油５６を小形の圧縮機
内部に蓄えることが可能となるため、高信頼性の横置き
圧縮機を小形で実現できる。潤滑油５６は、静止給油管
７１を通って、副軸受７２を潤滑するとともに、給油孔
１２ａへ流入する。えることが可能となるため、高信頼
性の横置き圧縮機を小形で実現できる。

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば、信頼性，圧縮効率およ
び加工性が高く、量産時に信頼性および圧縮効率のばら
つきが小さい流体機械を提供できる。また、構造が簡単
で組み立て性および加工性が高く量産時に信頼性および
圧縮効率のばらつきが小さい流体機械を提供できる。さ
らに、運転範囲が広く構造が簡単な流体機械を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一の実施例の縦断面図。

【図２】一般的スクロールラップのラップ幅の説明図。

【図３】第一の実施例の旋回スクロール部材の上方から
の斜視図。

【図４】第一の実施例の旋回スクロール部材の下方から
の斜視図。

【図５】第一の実施例の非旋回スクロール部材の下方か
らの斜視図。

【図６】第一の実施例の非旋回スクロール部材の上方か
らの斜視図。

【図７】第一の実施例の非旋回スクロール部材の底面の
平面図。

【図８】第一の実施例の旋回スクロール部材の上面図。

【図９】図１のＡ−Ａ矢視断面図。

【図１０】第一の実施例のオルダムリングの上方からの
斜視図。

【図１１】第一の実施例のストッパ部材の上方からの斜
視図。

【図１２】第一の実施例のストッパ部材の上面図。

【図１３】第一の実施例の油溝位置の説明図。

【図１４】第一の実施例の非旋回スクロール部材の上面
図。

【図１５】第二の従来例のストッパ部材の断面図。

【図１６】第二の従来例のストッパ部材の縦断面図。

【図１７】第二の実施例の縦断面図。

【図１８】第二の実施例の旋回スクロール部材の上方か
らの斜視図。

【図１９】第二の実施例の旋回スクロール部材の下方か
らの斜視図。

【図２０】第二の実施例のオルダムリングの上方からの
斜視図。

【図２１】第三の実施例の縦断面図。

【図２２】第四の実施例の縦断面図。

【図２３】第五の実施例の縦断面図。

【図２４】第六の実施例の縦断面図。

【図２５】第七の実施例の縦断面図。

【図２６】第七の実施例の軸受支持部の平面図。

【符号の説明】

２…非旋回スクロール部材、２ｕ…非旋回基準面、３…
旋回スクロール部材、３ｄ…スラスト面、７…ストッパ
部材、７ｆ…非旋回基準面対向面、７ｇ…スラスト基準
面対向面、７ｉ…スクロールラップ挿入孔、７ｈ…オー
バハング部、９…スラスト部材、９ｂ…スラスト基準
面、９ａ…スラスト軸受、８…フロートレール部材。

フロントページの続き (72)発明者 香曽我部 弘勝 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 松尾 一也 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (56)参考文献 特開 平６−159264（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−263776（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−256272（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−86483（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−161189（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04C 18/02 311

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーシングに対して自転を伴わずに旋回運
   動する鏡板に立設されたスクロールラップを有する旋回
   スクロール部材と、その旋回スクロール部材のスクロー
   ルラップとかみ合う鏡板に立設されたスクロールラップ
   を有する非旋回スクロール部材と、前記旋回スクロール
   部材に旋回運動のために回転力を伝えるシャフトを有す
   る駆動部と、前記旋回スクロール部材の鏡板面で前記ス
   クロールラップが立設されていない面と対向するスラス
   ト軸受部材と、前記駆動部の運転中に前記非旋回スクロ
   ール部材のスクロールラップが立設する側の鏡板面の外
   周部に設けられた非旋回基準面と前記スラスト軸受部材
   のスラスト面との間で当接して前記シャフトの軸方向の
   最低距離を規定するストッパ部材とを備え、前記旋回ス
   クロール部材のスクロールラップ及びそのスクロールラ
   ップが立設された鏡板面の表面になじみ性を備えた表面
   皮膜を設けたスクロール流体機械。
2. 【請求項２】請求項１において、前記非旋回スクロール
   部材のスクロールラップ及びそのスクロールラップが立
   設された鏡板面の表面になじみ性を備えた表面皮膜を設
   けたスクロール流体機械。
3. 【請求項３】請求項１において、前記非旋回基準面と前
   記非旋回スクロール部材のスクロールラップの歯底面を
   同一面とするスクロール流体機械。