JP4521672B2

JP4521672B2 - スクロール流体機械

Info

Publication number: JP4521672B2
Application number: JP2003398587A
Authority: JP
Inventors: 岑夫高橋; 亨新井
Original assignee: RICHSTONE LIMITED
Current assignee: RICHSTONE LIMITED
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2023-11-28
Also published as: JP2005155567A

Description

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。

従来の固定スクロールと旋回スクロールとを備えた流体機械本体を２つ有するスクロール流体機械においては、特許文献１に示されるように、流体機械本体を軸が貫通している。

特開平５−１５７０７６号公報

しかし、このようなスクロール流体機械においては、流体機械本体を軸が貫通しているから、流体機械本体の直径が大きくなるので、固定スクロールのラップと旋回スクロールのラップとの間の外周部におけるギャップが大きくなるため、被圧縮ガスを効率良く圧縮することができない。

本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、被圧縮ガスを効率良く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。

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第１の固定スクロールと、上記第１の固定スクロールに連結部材を介して固定された第２の固定スクロールと、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かつ上記ステータと対向したロータと、上記回転軸に偏心して回転可能に支持された旋回軸と、上記旋回軸と上記旋回軸の軸方向に並べて設けられた第１、第２の旋回スクロールと、上記旋回軸に取り付けられた円筒部材と、上記円筒部材に取り付けられ、上記連結部材に設けられた穴を貫通し、かつ先端が上記第１、第２の旋回スクロールの側部に取り付けられたアームと、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を設ける。

本発明に係るスクロール流体機械においては、第１、第２の旋回スクロールの中心部を旋回軸が貫通していないから、被圧縮ガスを効率良く圧縮することができる。

また、自転防止手段として、ケーシングに固定された支持枠と、支持枠に移動可能に支持された移動体と、移動体に移動体の移動方向と直交する方向に移動可能に支持されかつ旋回軸または旋回スクロールに固定された旋回板とを有するものを使用したときには、製造が容易であり、製造コストが安価である。

図１は参考例のスクロール流体機械を示す概略断面図、図２は図１の一部省略Ａ−Ａ断面図である。図に示すように、ケーシング１に第１、第２の固定スクロール２、３が固定され、固定スクロール２、３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４が固定され、ケーシング１に軸受５、６を介して中空の回転軸７が回転可能に支持され、回転軸７はステータ４の近傍に位置するロータ固定部７ａと旋回軸支持部７ｂとを有し、旋回軸支持部７ｂはロータ固定部７ａの一端に設けられ、ロータ固定部７ａと旋回軸支持部７ｂとは回転軸７の中心線の方向に並んでいる。また、回転軸７のロータ固定部７ａの内周面にロータ８が固定され、ロータ８はステータ４と対向しており、ステータ４、ロータ８等によりモータ（駆動部）が構成されている。また、回転軸７の旋回軸支持部７ｂの内周面に軸受９、１０を介して旋回軸１１が回転可能に支持され、回転軸７の中心線と旋回軸１１の中心線とは偏っている。すなわち、旋回軸１１は旋回軸支持部７ｂの内周面に偏心して回転可能に支持されている。また、旋回軸１１に第１、第２の旋回スクロール１２、１３が取り付けられ、旋回スクロール１２、１３は旋回軸１１の中心線方向にのみ移動可能に旋回軸１１に取り付けられ、旋回スクロール１２、１３はそれぞれ旋回軸１１の反対側の端部の外方に位置しており、また旋回スクロール１２、１３はロータ８よりも旋回軸支持部７ｂ側に位置している。また、旋回スクロール１２、１３には固定スクロール２、３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１２、１３のラップと固定スクロール２、３のラップとが重なり合って、複数の圧縮室が形成され、固定スクロール２、３、旋回スクロール１２、１３等により２つの流体機械本体が構成されている。また、固定スクロール２、３に旋回スクロール１２、１３の吸入部と連通した吸入口１９、２０が設けられ、また旋回スクロール１２、１３の吐出部が連通しており、固定スクロール２に旋回スクロール１２、１３の吐出部と連通した吐出口２１が設けられている。また、旋回軸１１の旋回スクロール１２側すなわち図１紙面上方部に旋回板１１ａが一体に設けられ、ケーシング１と旋回板１１ａとの間に突起１５、１６を有するオルダムリング１４が設けられ、ケーシング１、旋回板１１ａに溝１７、１８が設けられ、溝１７、１８は直交しており、溝１７、１８に突起１６、１７が係合して、旋回板１１ａ、オルダムリング１４等により旋回軸１１の偏心旋回を許容しかつ旋回軸１１の自転を防止する自転防止手段が構成されている。そして、ケーシング１、モータ、回転軸７、旋回軸１１、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。

このスクロール流体機械においては、ステータ４の巻線に通電すると、ロータ８、回転軸７が回転し、旋回軸１１は回転軸７の中心線を中心として偏心旋回するが、オルダムリング１４等からなる自転防止手段が設けられているから、旋回軸１１は自転しない。このため、旋回軸１１、旋回スクロール１２、１３がケーシング１、固定スクロール２、３に対して回転せずに偏心旋回するから、旋回スクロール１２、１３と固定スクロール２、３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口１９、２０から吸引され、圧縮室で圧縮されて吐出口２１から吐出される。

このようなスクロール流体機械においては、旋回スクロール１２、１３の中心部を旋回軸１１が貫通していないから、旋回スクロール１２、１３の直径を小さくすることができるので、固定スクロール２、３のラップと旋回スクロール１２、１３のラップとの間の外周部におけるギャップを小さくすることができるため、被圧縮ガスを効率良く圧縮することができる。また、２つの流体機械本体を有するから、旋回スクロール１２、１３のラップの高さを小さくすることができるので、旋回スクロール１２、１３を容易にかつ精度良く加工することができるとともに、旋回軸１１に作用するスラスト加重が微少になるので、旋回軸１１を支持する構造を簡略化することができ、また寿命が向上する。また、回転軸７のロータ固定部７ａの内周面にロータ８を固定し、回転軸７の旋回軸支持部７ｂの内周面に偏心して回転可能に旋回軸１１を支持しているから、ロータ８の直径にかかわらず旋回軸１１の直径を大きくすることができるので、固定スクロール２、３のラップと旋回スクロール１２、１３のラップとの間のギャップを小さくすることができるため、被圧縮ガスを効率良く圧縮することができる。また、旋回軸１１の直径を大きくしたとしても、旋回軸１１の直径にかかわらずロータ８の外径を小さくすることができるから、ロータ８の回転に関する慣性が大きくなることがないので、駆動部の初期トルクが大きくなることがなく、駆動部を作動させることができなくなることがなく、しかも速度制御を適正に行なうことができる。また、旋回軸１１の直径を大きくしたとしても、ステータ４、ロータ８の外径を大きくする必要がないから、ステータ４、ロータ８の部品を製造するための金型が大型化することがなく、またステータ４、ロータ８の部品を製造するためのプレス機として大型のプレス機を使用する必要もないので、製造コストが安価となる。

図３は参考例のスクロール流体機械の一部を示す概略断面図、図４は図３のＢ−Ｂ断面図である。図に示すように、ケーシング１に支持枠３１が固定され、支持枠３１に図４紙面左右方向に移動可能に移動体３２が支持され、移動体３２に移動体３２の移動方向と直交する方向すなわち図４紙面上下方向に移動可能に旋回板３３が支持され、旋回板３３は旋回スクロール１２に固定されており、支持枠３１、移動体３２、旋回板３３により旋回軸１１、旋回スクロール１２、１３の偏心旋回を許容しかつ旋回軸１１、旋回スクロール１２、１３の自転を防止する自転防止手段が構成されている。

このようなスクロール流体機械においては、支持枠３１、移動体３２、旋回板３３により自転防止手段が構成されているから、製造が容易であり、製造コストが安価である。

図５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６は図５の一部省略Ｃ−Ｃ断面図である。図に示すように、ケーシング７１に第１の固定スクロール７２が固定され、固定スクロール７２に連結部材８９を介して第２の固定スクロール７３が固定され、固定スクロール７２、７３には渦巻状のラップが設けられている。また、ケーシング７１にステータ７４が固定され、ケーシング７１に軸受７５、７６を介して中空の回転軸７７が回転可能に支持されている。また、回転軸７７にロータ７８が固定され、ロータ７８はステータ７４と対向しており、ステータ７４、ロータ７８等によりモータ（駆動部）が構成されている。また、回転軸７７の内周面に軸受７９、８０を介して中実の旋回軸８１が回転可能に支持されている。すなわち、旋回軸８１は回転軸７７の内周面に偏心して回転可能に支持されている。また、旋回軸８１と旋回軸８１の軸方向に並べて第１、第２の旋回スクロール８２、８３が設けられ、旋回スクロール８２、８３には固定スクロール７２、７３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８２、８３のラップと固定スクロール７２、７３のラップとが重なり合って、複数の圧縮室が形成され、旋回スクロール８２、８３により旋回スクロール体８８が構成されている。また、旋回軸８１に円筒部材８４ａが取り付けられ、円筒部材８４ａにアーム８４ｂが取り付けられ、アーム８４ｂは連結部材８９に設けられた穴８５を貫通しており、アーム８４ｂの先端は旋回スクロール体８８の側部に取り付けられている。すなわち、旋回軸８１に円筒部材８４ａ、アーム８４ｂを介して旋回スクロール８２、８３が取り付けられている。そして、固定スクロール７２、７３、旋回スクロール８２、８３等により２つの流体機械本体が構成されている。また、固定スクロール７２、７３に旋回スクロール８２、８３の吸入部と連通した吸入口（図示せず）が設けられ、また旋回スクロール８２、８３の吐出部が連通しており、固定スクロール７２に旋回スクロール８２、８３の吐出部と連通した吐出口（図示せず）が設けられている。また、旋回軸８１の流体機械本体側とは反対側すなわち図５紙面下方部に旋回板８１ａが一体に設けられ、ケーシング７１に支持枠８７が固定され、支持枠８７に図５紙面左右方向に移動可能に移動体８６が支持され、移動体８６に移動体８６の移動方向と直交する方向すなわち図５紙面直角方向に移動可能に旋回板８１ａが支持され、支持枠８７、移動体８６、旋回板８１ａにより旋回軸８１の偏心旋回を許容しかつ旋回軸８１の自転を防止する自転防止手段が構成され、この自転防止手段は図３、図４に示したスクロール流体機械の自転防止手段と同様の構造である。そして、ケーシング７１、モータ、回転軸７７、旋回軸８１、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。

このスクロール流体機械においては、ステータ７４の巻線に通電すると、ロータ７８、回転軸７７が回転し、旋回軸８１は回転軸７７の中心線を中心として偏心旋回するが、移動体８６等からなる自転防止手段が設けられているから、旋回軸８１は自転しない。このため、旋回軸８１、旋回スクロール８２、８３がケーシング７１、固定スクロール７２、７３に対して回転せずに偏心旋回するから、旋回スロール８２、８３と固定スクロール７２、７３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口から吸引され、圧縮室で圧縮されて吐出口から吐出される。なお、円筒部材８４ａ、アーム８４ｂは旋回軸８１に取り付けられているから、円筒部材８４ａ、アーム８４ｂは偏心旋回を行なうが回転しないので、アーム８４ｂが連結部材８９と接触することはないため、円筒部材８４ａ、アーム８４ｂにより旋回軸８１と旋回スクロール８２、８３とを連結することが可能である。

このようなスクロール流体機械においては、旋回スクロール８２、８３の中心部を旋回軸８１が貫通していないから、旋回スクロール８２、８３の直径を小さくすることができるので、固定スクロール７２、７３のラップと旋回スクロール８２、８３のラップとの間の外周部におけるギャップを小さくすることができるため、被圧縮ガスを効率良く圧縮することができる。また、２つの流体機械本体を有するから、旋回スクロール８２、８３のラップの高さを小さくすることができるので、旋回スクロール８２、８３を容易にかつ精度良く加工することができるとともに、旋回軸８１に作用するスラスト加重が微小になるので、旋回軸８１を支持する構造を簡略化することができ、また寿命が向上する。

図７は参考例のスクロール流体機械を示す概略断面図である。図に示すように、ケーシング９１に第１、第２の固定スクロール９２、９３が固定され、固定スクロール９２、９３には渦巻状のラップが設けられている。また、ケーシング９１にステータ９４が固定され、ケーシング９１に軸受９５、９６を介して中空の回転軸９７が回転可能に支持され、回転軸９７はステータ９４の近傍に位置するロータ固定部９７ａと旋回軸支持部９７ｂとを有し、ロータ固定部９７ａと旋回軸支持部９７ｂとは回転軸９７の中心線の方向に並んでいる。また、回転軸９７のロータ固定部９７ａにロータ９８が固定され、ロータ９８はステータ９４と対向しており、ステータ９４、ロータ９８等によりモータ（駆動部）が構成されている。また、回転軸９７のロータ固定部９７ａの一端に設けられた旋回軸支持部９７ｂの外周面に軸受９９、１００を介して中空の旋回軸１０１が回転可能に支持され、回転軸９７の中心線と旋回軸１０１の中心線とは偏っている。すなわち、旋回軸１０１は旋回軸支持部９７ｂの外周面に偏心して回転可能に支持されている。また、旋回軸１０１と旋回軸１０１の軸方向に並べて第１、第２の旋回スクロール１０２、１０３が設けられ、旋回スクロール１０２、１０３には固定スクロール９２、９３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１０２、１０３のラップと固定スクロール９２、９３のラップとが重なり合って、複数の圧縮室が形成され、旋回スクロール１０２、１０３により旋回スクロール体１０５が構成されている。また、旋回軸１０１に３本のアーム１０４を介して旋回スクロール体１０５が取り付けられており、アーム１０４の先端は旋回スクロール体１０５の側部に取り付けられている。すなわち、旋回軸１０１にアーム１０４を介して旋回スクロール１０２、１０３が取り付けられている。そして、固定スクロール９２、９３、旋回スクロール１０２、１０３等により２つの流体機械本体が構成されている。また、固定スクロール９２、９３に旋回スクロール１０２、１０３の吸入部と連通した吸入口（図示せず）が設けられ、また旋回スクロール１０２、１０３の吐出部が連通しており、固定スクロール９２に旋回スクロール１０２、１０３の吐出部と連通した吐出口（図示せず）が設けられている。また、ケーシング９１と旋回軸１０１との間に突起を有するオルダムリング１０６が設けられ、ケーシング９１、旋回軸１０１に直交する溝が設けられ、溝に突起が係合して、オルダムリング１０６等により旋回軸１０１の偏心旋回を許容しかつ旋回軸１０１の自転を防止する自転防止手段が構成され、この自転防止手段は図１、図２に示したスクロール流体機械の自転防止手段と同様の構造である。そして、ケーシング９１、モータ、回転軸９７、旋回軸１０１、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。

このスクロール流体機械においては、ステータ９４の巻線に通電すると、ロータ９８、回転軸９７が回転し、旋回軸１０１は回転軸９７の中心線を中心として偏心旋回するが、オルダムリング１０６等からなる自転防止手段が設けられているから、旋回軸１０１は自転しない。このため、旋回軸１０１、旋回スクロール１０２、１０３がケーシング９１、固定スクロール９２、９３に対して回転せずに偏心旋回するから、旋回スロール１０２、１０３と固定スクロール９２、９３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口から吸引され、圧縮室で圧縮されて吐出口から吐出される。

このようなスクロール流体機械においては、旋回スクロール１０２、１０３の中心部を旋回軸１０１が貫通していないから、旋回スクロール１０２、１０３の直径を小さくすることができるので、固定スクロール９２、９３のラップと旋回スクロール１０２、１０３のラップとの間の外周部におけるギャップを小さくすることができるため、被圧縮ガスを効率良く圧縮することができる。また、２つの流体機械本体を有するから、旋回スクロール１０２、１０３のラップの高さを小さくすることができるので、旋回スクロール１０２、１０３を容易にかつ精度良く加工することができるとともに、旋回軸１０１に作用するスラスト加重が微小になるので、旋回軸１０１を支持する構造を簡略化することができ、また寿命が向上する。また、回転軸９７のロータ固定部９７ａにロータ９８を固定し、回転軸９７の旋回軸支持部９７ｂの外周面に偏心して回転可能に旋回軸１０１を支持しているから、ロータ９８の直径にかかわらず旋回軸１０１の直径を大きくすることができるので、固定スクロール９２、９３のラップと旋回スクロール１０２、１０３のラップとの間のギャップを小さくすることができるため、被圧縮ガスを効率良く圧縮することができる。また、旋回軸１０１の直径を大きくしたとしても、旋回軸１０１の直径にかかわらずロータ９８の外径を小さくすることができるから、ロータ９８の回転に関する慣性が大きくなることがないので、駆動部の初期トルクが大きくなることがなく、駆動部を作動させることができなくなることがなく、しかも速度制御を適正に行なうことができる。また、旋回軸１０１の直径を大きくしたとしても、ステータ９４、ロータ９８の外径を大きくする必要がないから、ステータ９４、ロータ９８の部品を製造するための金型が大型化することがなく、またステータ９４、ロータ９８の部品を製造するためのプレス機として大型のプレス機を使用する必要もないので、製造コストが安価となる。

なお、本発明は以上の実施の形態に限定されるものではない。

参考例のスクロール流体機械を示す概略断面図である。図１の一部省略Ａ−Ａ断面図である。参考例のスクロール流体機械の一部を示す概略断面図である。図３のＢ−Ｂ断面図である。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５の一部省略Ｃ−Ｃ断面図である。参考例のスクロール流体機械を示す概略断面図である。

符号の説明

１…ケーシング
２…第１の固定スクロール
３…第２の固定スクロール
４…ステータ
７…回転軸
７ａ…ロータ固定部
７ｂ…旋回軸支持部
８…ロータ
１１…旋回軸
１２…第１の旋回スクロール
１３…第２の旋回スクロール
１４…オルダムリング
３１…支持枠
３２…移動体
３３…旋回板
７１…ケーシング
７２…第１の固定スクロール
７３…第２の固定スクロール
７４…ステータ
７７…回転軸
７８…ロータ
８１…旋回軸
８２…第１の旋回スクロール
８３…第１の旋回スクロール
８４ａ…円筒部材
８４ｂ…アーム
８６…移動板
９１…ケーシング
９２…第１の固定スクロール
９３…第２の固定スクロール
９４…ステータ
９７…回転軸
９７ａ…ロータ固定部
９７ｂ…旋回軸支持部
９８…ロータ
１０１…旋回軸
１０２…第１の旋回スクロール
１０３…第２の旋回スクロール
１０４…アーム
１０６…オルダムリング

Claims

ケーシングと、上記ケーシングに固定された第１の固定スクロールと、上記第１の固定スクロールに連結部材を介して固定された第２の固定スクロールと、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かつ上記ステータと対向したロータと、上記回転軸に偏心して回転可能に支持された旋回軸と、上記旋回軸と上記旋回軸の軸方向に並べて設けられた第１、第２の旋回スクロールと、上記旋回軸に取り付けられた円筒部材と、上記円筒部材に取り付けられ、上記連結部材に設けられた穴を貫通し、かつ先端が上記第１、第２の旋回スクロールの側部に取り付けられたアームと、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を具備したことを特徴とするスクロール流体機械。