JP5136878B2 - スクロール流体機械 - Google Patents

Description

この発明は、お互いに噛合する一対のスクロールラップと、該一対のスクロールラップを挟持する一対の端版とを少なくとも具備し、それぞれのスクロールラップが相対的に旋回することによって連続して変化する圧縮空間を画成するスクロール流体機械に関する。

特許文献１は、本出願人によるもので、ケーシングと、このケーシングに回転自在に保持される外周ブロック及びこの外周ブロックから内側に渦巻き状に延出する従動ラップから少なくとも構成される従動スクロールユニットと、前記従動ラップに噛合する駆動ラップ、この駆動ラップを挟持固定すると共に前記従動ラップを摺動自在に挟持する一対の端板及び前記従動スクロールユニットに対して偏心して前記ケーシングに回転自在に軸支され、前記端板を回転させる駆動軸からなり、前記従動スクロールユニットと共に圧縮空間を画成する従動スクロールユニットと、前記外周ブロックに形成され、前記圧縮空間と連通する吸入口と、前記駆動軸に形成され、前記圧縮空間と連通する吐出口とによって少なくとも構成されるスクロール流体機械を開示する。

特許文献２は、上下シュラウド板の間に放射状に設けられた複数のブレードを有する遠心羽根車と、この遠心羽根車外周に設けられた固定案内翼と、これらの覆うファンカバーを有する送風機において、ファンカバーの上側シュラウド板に対向する面に環状に静電植毛により短繊維を接着した送風機を開示する。

特開２００４−２８６０２５号公報 実開平４−１１２９７号公報

例えば特許文献１に開示されるような従来のスクロール流体機械においては、一対のスクロールラップ及びそれらを挟持する一対の端板によって画成される圧縮空間において、特にスクロールラップの側面同士が微小隙間（ＲＣ隙間）にて圧縮空間を閉塞する部分及びスクロールラップ先端面と前記端板との微小隙間（ＡＣ隙間）での漏れを防止する必要があり、この漏れがスクロール流体機械の性能に大きく影響することは公知である。一般にＲＣ隙間は５０μｍ以下が望ましいといわれている。

したがって、従来では前記スクロールラップ側面間の微小隙間（ＲＣ隙間）部分及びスクロールラップ先端面と端板との微小隙間（ＡＣ隙間）部分を極力小さくするように、すべての組み合わせ部品の加工精度および組み立て精度を向上させる必要があった。また、ＡＣ隙間部分においては漏れ防止のためチップシール等を構成する必要があった。さらに、前述した隙間を小さくするとスクロールラップの接触によるカジリや焼きつきが発生しラップ破損が生じるため、カジリや焼きつき防止のため硬質アルマイト処理などの高価な表面処理を施す必要があった。このように、前述した隙間を小さくするために加工精度を向上させたり、シール部品を追加したり、高価な表面処理を施したりすることによって、スクロール流体機械自体が高価になるという不具合が生じた。

また、特許文献２に開示されるように、静電植毛による短繊維によって隙間をシールすることは、大変有効である。

したがって、この発明は、スクロールラップがお互いに接触しないように配置すると共に、短繊維からなる静電植毛の漏れ防止機構を設けたことによって、圧縮空間の漏れを防止することができるため安価で高性能なスクロール流体機械を提供することにある。

したがって、この発明は、互いに噛合する一対のスクロールラップと、該一対のスクロールラップを挟持する一対の端板とを少なくとも具備し、それぞれのスクロールラップが相対的に旋回することによって連続して変化する圧縮空間を画成するスクロール流体機械において、前記一方のスクロールラップと他方のスクロールラップは、スクロールラップの全ての旋回状態において最も接近する部分で所定のクリアランスが形成されるように配置されると共に、前記一方のスクロールラップと他方のスクロールラップの対面する側面の一方に短繊維からなる漏れ防止機構が設けられることにある。

尚、前記所定のクリアランスについては、前記一方のスクロールラップと他方のスクロールラップは、最も接近する部分で普通の加工や組み立て精度でもラップ接触しないよう広いクリアランス（ＲＣ隙間２００〜３００μｍ）が形成されるように配置されると共に、閉塞空間からの漏れの要因となるＡＣ隙間、ＲＣ隙間を構成する従動スクロールのラップ内外側面およびラップ左右先端面にのみ短繊維（２００〜３００μｍ）からなる静電職毛を施し漏れ防止機構を設けたことにある。あるいは駆動スクロールのラップ内外側面および端版面にのみ短繊維（２００〜３００μｍ）からなる静電植毛を施しても、同様の効果がある。

したがって、この発明によれば、圧縮空間を画成するスクロールラップを、所定のクリアランスを有するように配置したことによって、圧縮空間のシールのために部材表面に施される高価な表面処理の必要性がなくなると共に、短繊維の漏れ防止機構を設けたことによって、圧縮空間の漏れを防止することができるため、加工精度を向上させなくても、また、加工をせずに、ダイキャスト等素材のままで使用してもスクロール流体機械の能力を向上させることができるものである。

以下、この発明の実施例について図面により説明する。

本願発明に係るスクロール流体機械１は、例えば図１及び図２に示すもので、ベース２に固定されるハウジング３と、このハウジングに回転自在に保持される第１のスクロールユニット（この実施例では、駆動スクロールユニット）１０と、この駆動スクロールユニット１０に摺動自在に挟持され、回転同期機構３０によって前記駆動スクロールユニット１０に対して旋回運動を行う第２のスクロールユニット（この実施例では従動スクロールユニット）２０とを少なくとも具備し、一対の部材としての前記駆動スクロールユニット１０及び前記従動スクロールユニット２０によって画成された移動空間（圧縮空間）４０の容積を、外周側から中央側へ順次縮小させて圧縮作用を行うものである。

前記ハウジング３は、円筒状の第１のハウジング３Ａと、この第１のハウジング３Ａを軸方向両側から挟持する第２のハウジング３Ｂ及び第３のハウジング３Ｃとによって構成され、前記第２のハウジング３Ｂ及び前記第３のハウジング３Ｃは、ベアリング６２，６３を介して前記駆動スクロールユニット１０を回転自在に保持するものである。尚、６１はオイルシール部である。

前記駆動スクロールユニット１０は、第１の駆動スクロール部材と、駆動スクロール受け部材とによって構成される。前記第１の駆動スクロール部材は、前記第３のハウジングにベアリング６２を介して回転自在に保持される回転軸１１と、この回転軸１１が一体に形成されたディスク状の第１の端板部１２と、この第１の端板部１２から軸方向に立設するように一体に形成されると共に、所定の中心角を配して均等に設けられた複数の渦巻き状のスクロールラップ（駆動スクロールラップ）１３とによって構成される。

また、前記駆動スクロール受け部材は、前記第２のハウジング３Ｂにベアリング６３を介して回転自在に支持される支持軸１４と、この支持軸１４が一体に形成されたディスク状の第２の端板部１５とによって構成され、前記第２の端板部１５には、前記駆動ラップ１３の軸方向端部が挿着される装着溝が形成されると共に、前記支持軸１４には吐出孔１６が貫通して設けられる。尚、前記回転軸１１には、カップリング５４を介して外部動力が伝達される。

従動スクロールユニット２０は、外周部分に位置する外周リング部２１と、中央部分に位置する連結ブロック部２３と、前記外周リング部２１と前記連結ブロック部２３を渦巻き状に連結し、前記駆動スクロールラップ１３が挿入される挿入空間２６を画成する複数のスクロールラップ（従動スクロールラップ）２２とによって構成される。さらに、この挿入空間２６に前記駆動スクロールラップ１３が挿入されることによって、前記従動スクロールラップ２２との間に複数の圧縮空間４０が画成されるものである。

また、前記従動スクロールラップ２２は、前記外周リング部２１に沿ってこの外周リング部２１と一体に形成され、内周側側面に沿って前記挿入空間２６が形成されるブロックラップ部２２Ｂと、このブロックラップ部２２Ｂから前記挿入空間２６に沿って連結ブロック部２３まで渦巻き状に延出する延出ラップ部２２Ａとによって構成される。

また、前記連結ブロック部２３には、前記圧縮空間４０と前記吐出孔１６との間を連通する連通溝２４が形成される。

さらに、前記従動スクロールユニット２０には、前記リング部２１の外周近傍に固定され、前記駆動スクロールユニット１０の両端板部１２，１５の外側に位置し、前記第２及び第３のハウジング３Ｂ、３Ｃに対してベアリング６４，６５を介して回転自在に支持される一対のスクロール受け（従動スクロール受け）２８，２９が設けられる。

また、前記支持軸１４の外周縁には、オイルシール部材５１が設けられ、このオイルシール部材５１を保持するオイルシール受け部材５０が前記第２のハウジング３Ｂに固定される。さらに、このオイルシール受け部材５０の端部には、キャップ部５２が配され、このキャップ部５２には前記吐出孔１６と連通する吐出口５３が形成される。

前記駆動スクロールユニット２０の端板１２，１５と前記従動スクロール受け部材２８，２９の間には、回転同期機構３０が設けられる。この回転同期機構３０として、ＳＰピン３１とこれが噛合するＳＰリング３２によって構成されるもの、端板１２，１５側に形成されたオルダム溝３４、前記従動スクロール受け部材２８，２９側に形成されたオルダム溝３３、及びそれぞれのオルダム溝３３，３４に噛合するオルダムスライダー３５によって構成されるものが、それぞれ図１に記載されている。これらは、いずれか一つのものが設けられれば良いものであり、他の回転同期機構が用いられても良いものである。

以上の構成により、図１及び図２で示すように、ハウジング３の第１のハウジング３Ａに形成された吸入口４１から、ハウジング３によって画成された内部空間４２を介して吸入孔２５に気体又は液体（以下、流体）が吸引され、圧縮空間４０の中央方向に移動に伴って行われる縮小行程において前記流体が圧縮され、中央端部において前記連通溝２４から、吐出孔１６及び吐出口５３を介して吐出されるものである。

本願発明は、図２で示すように、上記構造のスクロール流体機械１において、駆動スクロールラップ１３と従動スクロールラップ２２とを、圧縮空間４０を画成するために最も近接した位置に移動した場合に、所定のＲＣ隙間が形成されるように配置することにある。しかしながら、このように配置した場合、最も近接した位置においても所定のＲＣ隙間が存在するため、この部分での漏れを防止する必要が生じる。このため、この発明では、従動スクロールのラップ内外側面およびラップ左右先端面にのみ短繊維（２００〜３００μｍ）８０を静電植毛によって施し、圧縮空間４０からの漏れの要因となるＲＣ隙間や、ＡＣ隙間からの漏れ防止機構を設けたことにある。ただし短繊維（２００〜３００μｍ）の長さや、ＲＣ隙間、ＡＣ隙間の大きさに関しては、流体機械の大きさ、他の要因によりことなる。

特に、図３は、従動スクロールのラップ２２の外周側面に、前記ＲＣ隙間側に突出するように、所定の密度で植毛された短繊維８０（２００〜３００μｍ）が、漏れ防止機構として設けられたことを示すものである。この短繊維９０は、静電植毛によって植え付けられる（接着されること）が望ましい。この実施例は、スクロールラップ同士が広い隙間にて構成されても前記短繊維８０によってその広い空間を塞ぐことが出来、また空間が狭くなっても、短繊維の柔軟性により、抵抗となることなく、空間を塞ぐことが出来る効果がある。

さらに、この実施例１において、本願発明は、図１に示すように、従動スクロールラップ２２と前記第１の端板部１２及び第２の端板部１４の間の両方又はいずれか一方に、所定のＡＣ隙間を設け、このＡＣ隙間を閉塞するように前記従動スクロールラップ２２の側面の両方又はいずれか一方に、静電植毛によって短繊維を植毛又は接着するものである。これによって、いままで必要であったチップシールを削除しても、短繊維のシール効果で十分なシール性を確保できるものである。さらに、これによれば、チップシールによる摺動抵抗が無くなり、動力削減効果も期待できる。

以上の構成によるスクロール流体機械は、吸入口を外気に開放することによって空気を圧縮吐出することができるため、空気ポンプとして利用できる。また、空気ブロワとして、水滴飛散システム等に利用できる。

また、吸入口に配管設備を設けることによって、液体等を吸引吐出するオイルポンプ、水ポンプ、真空ポンプとして利用することができる。

さらに、一対の部材が所定のクリアランスを有していることから、直接接触することがないため、騒音が低減されることから、家電に用いることができるものである。

本願発明の実施例１に係るスクロール流体機械の概略構成図である。 本願発明の実施例１に係るスクロール流体機械の構成を示した説明断面図である。 本願発明の実施例１に係るクリアランス部分の拡大説明図である。

１ スクロール流体機械
２ ベース
３ ハウジング
１０ 駆動スクロールユニット
１１ 回転軸
１２ 端板
１３ 駆動スクロールラップ
１４ 支持軸
１５ 端板
１６ 吐出孔
２０ 従動スクロールユニット
２１ リング部
２２ 従動スクロールラップ
２３ 連結ブロック部
２４ 連通溝
２８，２９ 従動スクロール受け
３０ 回転同期機構
４０ 圧縮空間
４１ 吸入口
８０ 短繊維

Claims (2)

1. 互いに噛合する一対のスクロールラップと、該一対のスクロールラップを挟持する一対の端板とを少なくとも具備し、それぞれのスクロールラップが相対的に旋回することによって連続して変化する圧縮空間を画成するスクロール流体機械において、
   前記一方のスクロールラップと他方のスクロールラップは、スクロールラップの全ての旋回状態においてお互いに最も接近する部分で所定のクリアランスが形成されるように配置されると共に、
   前記圧縮空間を閉鎖する一方のスクロールラップと他方のスクロールラップの対面する側面の一方に短繊維からなる漏れ防止機構が設けられることを特徴とするスクロール流体機械。
2. 前記短繊維は、静電植毛により植え付けられることを特徴とする請求項１記載の容積型流体機械。

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