JP5274398B2

JP5274398B2 - スクロール流体機械

Info

Publication number: JP5274398B2
Application number: JP2009173913A
Authority: JP
Inventors: 岑夫高橋
Original assignee: 岑夫高橋
Priority date: 2009-07-27
Filing date: 2009-07-27
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2029-07-27
Also published as: JP2011027032A

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、モータのステータをロータの内側に位置させ、回転軸のロータ固定部の一端に設けられた旋回軸支持部の内周面に偏心して回転可能に旋回軸を支持し、旋回軸に２つの旋回スクロールを取り付けている。

特開２００５−１５５５６７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、ステータをロータの内側に位置させており、通常のモータとはステータとロータとの位置関係が逆であるから、モータ部を製造することが非常に困難である。

本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、モータ部を製造することが容易であ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、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、上記回転軸のロータ固定部に固定されかつ上記ステータと対向したロータと、上記回転軸の上記ロータ固定部の一端に設けられた旋回軸支持部の内周面に偏心して回転可能に支持された旋回軸と、上記旋回軸に取り付けられ、上記旋回軸の両端よりも外方に位置しかつ上記ロータよりも上記旋回軸支持部側に位置する第１、第２の旋回スクロールと、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装置とを有するスクロール流体機械において、上記ケーシングのケーシング本体に円柱状支持部を固定し、上記第１の固定スクロールを上記ケーシング本体に固定し、上記第２の固定スクロールを上記円柱状支持部に固定し、上記ステータを上記ケーシング本体に固定し、上記ロータを上記ステータの内側でかつ上記円柱状支持部の外側に位置させる。

この場合、上記第１の旋回スクロールを有する流体機械本体および上記第２の旋回スクロールを有する流体機械本体を圧縮機として使用してもよい。

本発明に係るスクロール流体機械においては、ロータをステータの内側に位置させているから、モータ部を製造することが容易である。

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１の一部省略Ａ−Ａ断面図である。本発明に係る他のスクロール流体機械を示す概略断面図である。

図１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、ケーシング本体１ａに円柱状支持部１ｂが固定され、ケーシング本体１ａと円柱状支持部１ｂとでケーシング１を構成している。また、ケーシング本体１ａに第１の固定スクロール２が固定され、円柱状支持部１ｂに第２の固定スクロール３が固定されている。すなわち、ケーシング１に第１、第２の固定スクロール２、３が固定されている。そして、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、ケーシング本体１ａにステータ４が固定されている。また、中空の回転軸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おり、ロータ固定部７ａの中空部を円柱状支持部１ｂが貫通している。そして、ロータ固定部７ａがケーシング本体１ａに軸受５を介して回転可能に支持され、旋回軸支持部７ｂがケーシング本体１ａに軸受６を介して回転可能に支持されている。すなわち、回転軸７がケーシング１に回転可能に支持されている。また、回転軸７のロータ固定部７ａの外周面にロータ８が固定され、ロータ８はステータ４と対向し、ロータ８はステータ４の内側でかつ円柱状支持部１ｂの外側に位置しており、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を有する流体機械本体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を有する流体機械本体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を有する流体機械本体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装置が構成されている。そして、ケーシング１、モータ、回転軸７、旋回軸１１、自転防止装置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装置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、ロータ８をステータ４の内側に位置させているから、モータ部を容易に製造することができ、またロータ８が回転したときのロータ８に作用する遠心力が小さくなるので、ロータ８が損傷することがない。また、通常は、ロータ８をステータ４の内側に位置させたときには、固定スクロール３をケーシング１に固定することができないが、ロータ固定部７ａを中空にして、ロータ固定部７ａの内部に円柱状支持部１ｂを貫通させ、円柱状支持部１ｂに固定スクロール３を固定しているから、ロータ８をステータ４の内側に位置させたとしても、ケーシング１に固定スクロール３を固定することができる。また、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、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。また、旋回スクロール１２を有する流体機械本体、旋回スクロール１３を有する流体機械本体でそれぞれ被圧縮ガスを圧縮しているから、流量が多い被圧縮ガスを得ることができる。また、旋回スクロール１２、１３に突出部を設け、旋回軸１１の内側に旋回スクロール１２、１３の突出部を取り付けているから、旋回スクロールの外周部に旋回駆動部を取り付けた場合と比較して、旋回スクロール１２、１３を安定して作動させることができる。

なお、旋回スクロール１２を有する流体機械本体の大きさと旋回スクロール１３を有する流体機械本体の大きさとを相違させてもよい。この場合には、旋回スクロール１２を有する流体機械本体、旋回スクロール１３を有する流体機械本体で被圧縮ガスを圧縮する順番等を選択することにより、種々の圧力、流量の被圧縮ガスを得ることができる。

図３は本発明に係る他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、固定スクロール２に旋回スクロール１２を有する圧縮機である流体機械本体の吸入部と連通した吸入口２２が設けられ、また旋回スクロール１２を有する流体機械本体の吐出部と連通した吐出口２３が設けられている。また、固定スクロール３に旋回スクロール１３を有する圧縮機である流体機械本体の吸入部と連通した吸入口２４が設けられ、また固定スクロール３、円柱状支持部１ｂに旋回スクロール１３を有する流体機械本体の吐出部と連通した吐出口２５が設けられている。

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、旋回スクロール１２と固定スクロール２との間に形成された圧縮室が徐々に縮小するから、空気等の被圧縮ガスは吸入口２２から吸引され、圧縮室で圧縮されて吐出口２３から吐出される。そして、吐出口２３から吐出された圧縮ガスを吸入口２４から導入すると、旋回スクロール１３と固定スクロール３との間に形成された圧縮室が徐々に縮小するから、吸入口２４から導入された圧縮ガスがさらに圧縮されて吐出口２５から吐出され、高圧の圧縮ガスとなる。

なお、上述実施の形態においては、旋回スクロール１２を有する流体機械本体および旋回スクロール１３を有する流体機械本体を圧縮機として使用した場合について説明したが、第１の旋回スクロールを有する流体機械本体および第２の旋回スクロールを有する流体機械本体を容積型膨張機として使用してもよく、また第１の旋回スクロールを有する流体機械本体、第２の旋回スクロールを有する流体機械本体のいずれか一方を圧縮機として使用し、他方を容積型膨張機として使用してもよい。

また、上述実施の形態においては、旋回板１１ａ、オルダムリング１４等からなる自転防止装置を用いたが、他の自転防止装置を用いてもよい。

１…ケーシング
１ａ…ケーシング本体
１ｂ…円柱状支持部
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

Claims

ケーシングと、上記ケーシングに固定された第１、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、上記回転軸のロータ固定部に固定されかつ上記ステータと対向したロータと、上記回転軸の上記ロータ固定部の一端に設けられた旋回軸支持部の内周面に偏心して回転可能に支持された旋回軸と、上記旋回軸に取り付けられ、上記旋回軸の両端よりも外方に位置しかつ上記ロータよりも上記旋回軸支持部側に位置する第１、第２の旋回スクロールと、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装置とを有するスクロール流体機械において、上記ケーシングのケーシング本体に円柱状支持部を固定し、上記第１の固定スクロールを上記ケーシング本体に固定し、上記第２の固定スクロールを上記円柱状支持部に固定し、上記ステータを上記ケーシング本体に固定し、上記ロータを上記ステータの内側でかつ上記円柱状支持部の外側に位置させたことを特徴とするスクロール流体機械。
上記第１の旋回スクロールを有する流体機械本体および上記第２の旋回スクロールを有する流体機械本体を圧縮機として使用したことを特徴とする請求項１に記載のスクロール流体機械。