JPH01294983A - スクロール流体機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばスクロール真空ポンプ或いはスクロー
ル圧縮機等の給油式又は無給油式のスクロール流体機械
に関する。

（従来の技術） 従来、スクロール流体機械としての無給油式スクロール
圧縮機は、ケーシングと、該ケーシングに固着され、鏡
板にうず巻状ラップ部が立設された固定スクロールと、
前記ケーシングに回転自在に設けられ、モータ等により
回転駆動される駆動軸と、鏡板の一側面には前記固定ス
クロールと重なり合って圧縮室を形成するラップ部が立
設され、他側面には旋回軸受を介して前記駆動軸のクラ
ンク軸に軸支されるボス部が設けられた旋回スクロール
と、該旋回スクロールと前記ケーシングとの間に設けら
れ、該旋回スクロールの自転を防止して公転のみを行わ
せる自転防止機構とから大略構成されている。

そして、該スクロール圧縮機により空気を圧縮する場合
には、駆動軸を回転して旋回スクロールを公転させ、吸
込口から吸込んだ空気を固定スクロールと旋回スクロー
ルとの間に形成される圧縮室内に密封し、旋回スクロー
ルが公転しながら徐々に圧縮室を縮小することにより空
気を圧縮し、固定スクロールの中心部に設けられた吐出
口から吐出するようになっている。

（発１１か解決しようとする課題） ところで、従来技術において、駆動軸のクランク軸と旋
回スクロールのボス部との間に介装される旋回軸受は、
旋回スクロールの回転の際に大きな負荷を受けるために
、発熱か著るしく、また鏡板、ボス部を介して圧縮熱か
伝達されるため高温状態になる。しかるに、無給油式の
スクロール圧縮機ては給油式の圧縮機の如く門滑油によ
る冷却か行われないし、真空ポンプとして使用する場合
には空気による冷却効果か殆どないため、旋回軸受内に
封入したグリースか高熱のために溶は出して軸受か焼付
きを起したり、鏡板等か熱変形したりする恐れかある。

また、従来技術にあっては、クランク軸を有する駆動軸
によって旋回スクロールを旋回運動させるため、スクロ
ール圧縮機は軸方向寸法か長くなり、軸方向の小型化に
限界があるという欠点がある。

未発ＩＪＪは上述した従来技術の欠点に比みなされたも
ので、駆動軸及び旋回軸受を不要にすることにより、軸
受の焼付きや鏡板等の熱変形を防止でき、また軸方向寸
法を短縮して小型化、軽量化できるようにしたスクロー
ル流体機械を提供するものである。

（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構成された本発明の手段
は、鏡板にうず巻状ラップ部が立設され、該ラップ部の
外周側にフランジ部を有する固定スクロールと、該固定
スクロールの軸線に対して偏心して対向配設され、鏡板
に該固定スクロールのラップ部と重なり合って旋回する
間に密閉空間を形成するようにうず巻状ラップ部が立設
された旋回スクロールと、該旋回スクロールと固定スク
ロールとの間に設けられ、該旋回スクロールの自転を防
止して公転のみを行わせる自転防止機構と、前記旋回ス
クロールの鏡板外周に設けられた磁石と、該磁石を囲繞
するように前記固定スクロールのフランジ部に設けられ
、励磁されることにより該磁石を回転駆動する複数の励
磁コイルとからなる。

（作用） 固定スクロールの周方向に列設した複数の励磁コイルを
順次励磁することにより回転磁界を発生し、旋回スクロ
ールの鏡板外−一けた磁石を吸引して回転させることに
より、旋回スクロールを旋回させる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づき詳述する。

図において、１は固定スクロール、２は該固定スクロー
ルｌを構成する固定スクロール本体で、該固定スクロー
ル本体２は鏡板３と、該鏡板３の前面に立設され、イン
ボリュート又はインボリュートに近い曲線に形成された
うず巻状のラップ部４と、該ラップ部４を囲繞するよう
に前記鏡板３の外周縁に立設され、軸方向端面かラップ
部４歯先と同一面になった円筒状のフランジ部５とから
一体に形成されている。

６は前記固定スクロール本体２にラップ部４側を施蓋す
るように設けられたカバーで、該カバー６は平板状の蓋
体７と、該蓋体７の外周縁から軸方向に円筒状に突設さ
れ、固定スクロール本体２のフランジ部５と衝合するよ
うになったフランジ部８とからなっＣおり、該カバー６
と固定スクロール本体２とによって実施例の固定スクロ
ールｌが構成されている。

９は前記固定スクロールｌ内に回転町ス莞に設けられた
旋回スクロールで、該旋回スクロール９は鏡板１０と、
該鏡板ｌＯの前面１０Ａに立設され、固定スクロールｌ
のラップ部４と同様にインボリュート又はインボリュー
トに近い曲線に形成されたラップ部１１とからなってい
る。

上述した旋回スクロール９は固定スクロールｌの軸線Ｏ
ｒ　　Ｏ＋に対して軸線０２−０２を距離δだけ偏心さ
せ、う・ンブ部１１を固定スクロールｌのラップ部４に
対して所定角度ずらせて重なり合うようにして、固定ス
クロール本体２とカバー６との間に配設されており、鏡
板ｌＯ背面１０Ｂと該カバー６との間にはスラストすべ
り軸受１２か介装されている。そして、旋回スクロール
９か公転する際、各スクロール１．９のラップ部４，１
１間は密閉空間となって複数の圧縮室１３．１３．・・
・を形成するようになっており、最外周側の圧縮室１３
は固定スクロールｌのフランジ部５に穿設した吸込口１
４に連通し、最内周側の圧縮室１３は固定スクロールｌ
の鏡板３中心に穿設した吐出口１５に連通している。

１６は前記旋回スクロール９の自転を防止し、公転のみ
を行わせるための自転防止機構としての補助クランつて
、該補助クランク１６は固定スクロール本体２と旋回ス
クロール９との間に所定間隔て複数配設されている。

次に、１７は旋回スクロール９の鏡板１０外周に固着さ
れた円環状の永久磁石て、該永久磁石１７は旋回スクロ
ール９の半径方向に文えて着磁されている。一方、１８
Ａ、１８Ｂ、・・・は前記永久磁石１７を回転駆動する
複数の励磁コイル（全体として「励磁コイル１８Ｊとい
う）て、該励磁コイル１８は永久磁石１７の外周側に位
置してカバー６のフランジ部８内面に周方向に列設固着
されている（第２図参照）。

１９は前記励磁コイル１８に所定の電圧を印加する制御
装置で、該制御装置１９は電線２０を介して励磁コイル
１８の一端に接続され、励磁コイル１８に給電する直流
電源と、電線２０を介して励磁コイル１８の他端に接続
された複数の給電切換用トランジスタと、該各トランジ
スタを順次制御する選択回路（但し、いずれも図示せず
）とから大略構成されている。

そして、前記励磁コイル１８の位置には所定間隔で複数
のホール素子（図示せず）か設けてあり、旋回スクロー
ル９が回転することにより該ホール素子は永久磁石１７
のＮ、Ｓの磁極と対向し、出力電圧を発生する。この出
力電圧を前記選択回路に出力し、給電切換用トランジス
タを順次通電するようになっている。なお、励磁コイル
１８に発生する逆起電力を利用して回転位置検出を行っ
てもよい。

本実施例は上述の如く構成されるが、次にその作動につ
いて説明する。

制御装置１９の選択回路を介して直流電源に給電切換用
トランジスタを導通し、励磁コイル１８Ａ、１８Ｂ、・
・・を順次励磁することにより、旋回スクロール９に固
着されている永久磁石１７を磁界によって吸引する。そ
して、選択回路によって励磁コイル１８への通電を順次
切換えることにより、永久磁石１７は回転磁界によって
吸引され、旋回スクロール９は例えば時計方向に回転し
ようとする。

而して、旋回スクロール９は補助クランク１６によって
上述した回転運動のうち自転、７動は阻止されるから、
固定スクロールｌの軸線０．−０゜に対して軸線０□−
０゜を距離δだけ偏心させた状態で公転運動即ち、旋回
運動を行うことになる。この旋回運動によって従来技術
によるものと同様に、吸込口１４から吸込んだ空気を各
圧縮室１３内に密封し、該各圧縮室１３を徐々に縮小す
ることによって空気を圧縮し、この圧縮空気を吐出口１
５から吐出する。

叙上の如く、本実施例によれば励磁コイル１８に通電す
ることによって旋回スクロール９を旋回させるように構
成し、従来技術における駆動軸、旋回軸受等を廃止した
から、スクロール圧縮機の軸方向寸法を大幅に短縮でき
るし、旋回軸受か による発熱現象＼無くすことができ、従って無給油式で
あっても冷却用補器を使用する必要かなくなる。

次に、第３図は本発明の第２の実施例を示す。

なお前述した第１実施例の構成要素と同一の構成要素に
は同一符号を付し、その説明を省略する。

然るに、図中２１．２１．・・・は旋回スクロール９の
鏡板ｌＯ背面１０Ｂに周方向に離間して形成された複数
個、実施例では６個の嵌合穴で、該各嵌合穴２１には例
えばＳヨーＣ０の磁石等からなる小径円板状の強磁性体
が嵌着されている。

２３．２３．・・・は前記各強磁性体２２に対向して固
定スクロールｌのカバー６に挿着された複数の電磁石で
、該各型磁石２３は棒状の鉄芯２３Ａと制御装ｒ１１９
の直流電源に接続された巻線２３Ｂとからなっており、
通電された時には対向する強磁性体２２と同極に励磁さ
れて互に反発するようになっている。

更に、２４，２４．・・・は旋回スクロール９のラップ
部１１歯先と固定スクロールｌの鏡板３との隙間を検知
するために、該歯先と対向するように鏡板３に挿設され
た隙間検知センサて、該各隙間検知センサ２４としては
例えば超音波センサが用いられている。そして、隙間検
知センサ２４からの検知信号は配線２５を介して制御装
置２６に送られるようになっている。該制御装置２６に
は第１実施例の制御装置１９に設けられた直流電源、給
電切換用トランジスタ、選択回路の外に、前記隙間検知
センサ２４，２４．・・・と接続された変位検出回路、
該変位検出回路からのギャップ信号に応じた電圧を出力
する出力電圧指令回路及び該出力電圧指令回路からの電
圧出力に応して前記各電磁石２３．２３．・・・を励磁
する電磁石駆動回路が設けられており、各隙間検知セン
サ２４か検知した固定スクロールｌの鏡板３と旋回スク
ロール９のラップ部Ｉｌｌ先とのギャップを常に一定の
値、例えば１ＯＩＬ■に保つようになっている。

本実施例は上述の如く構成されており、励磁コイル１Ｂ
に通電することにより永久磁石１７を吸引し、旋回スク
ロール９を時計方向に旋回させて空気を圧縮する作動自
体は第１実施例のものと実質的に異なるところはない。

而して、本実施例によれば各電磁石２３に通電し対向す
る強磁性体２２と同極に励磁して反発させることにより
、旋回スクロール９が固定スクロールｌ側から開離する
のを防止するようにしたから、第１実施例における接触
式のスラストすべり軸受１２は不要にでき、旋回スクロ
ール９の発熱を更に低減できる。また、各隙間検知セン
サ２４によって検出した固定スクロールｌと旋回スクロ
ール９との隙間量に応じて各電磁石２３を励磁すること
により、固定スクロールｌと旋回スクロール９の隙間を
常に最適に保つことかでき、圧縮効率を高めることかで
きる。

なお、各実施例において励磁コイル１８はカバー６のフ
ランジ部８内面に周設するものとして述べたか、固定ス
クロール本体２のフランジ部５を軸方向に伸長し、該フ
ランジ部内面に固設するように構成してもよいものであ
る。また、実施例では旋回スクロール９に永久磁石１７
を設けたかこれに代えて、電磁石を設けてもよい。

更に、各実施例＼は無給油式スクロール圧縮機を例に挙
げたが、給油式スクロール流体機械にも本発明は適用で
きるものである。

〔発明の効果〕

本発明によるスクロール流体機械は以上詳述した如くで
あって、従来技術における駆動軸、旋回軸受を不要にす
る構成としたから、スクロール流体機械の軸方向寸法を
大幅に短縮でき、軽量化、小型化を実現できる。また、
旋回軸受の発熱現象も無くすことがきるから、冷却用補
器等を用いる必要のない無給油式スクロール流体機械を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１の実施例に係り、第１
図は無給油式スクロール圧縮機の縦断面図、第２図は第
１図中の■−■矢示方向断面図、第３図は第２の実施例
に係る無給油式スクロール圧縮機の縦断面図である。 ｌ・・・固定スクロール、３・・・鏡板、４・・・ラッ
プ部、５，８・・・フランジ部、９・−・旋回スクロー
ル、ＩＯ・・・鏡板、１１・・・ラップ部、１６・・・
補助クランク、１７・・・永久磁石、１８・・・励磁コ
イル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　鏡板にうず巻状ラップ部が立設され，該ラップ部の外
   周側にフランジ部を有する固定スクロールと、該固定ス
   クロールの軸線に対して偏心して対向配設され、鏡板に
   該固定スクロールのラップ部と重なり合って旋回する間
   に密閉空間を形成するようにうず巻状ラップ部が立設さ
   れた旋回スクロールと、該旋回スクロールと固定スクロ
   ールとの間に設けられ、該旋回スクロールの自転を防止
   して公転のみを行わせる自転防止機構と、前記旋回スク
   ロールの鏡板外周に設けられた磁石と、該磁石を囲繞す
   るように前記固定スクロールのフランジ部に設けられ、
   励磁されることにより該磁石を回転駆動する複数の励磁
   コイルとから構成してなるスクロール流体機械。