JPH02112690A - スクロール式流体機械 - 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１ 本発明は、例えば圧縮機や真空ポンプ等に適用されるス
クロール式流体機械に関する。

〔従来の技術〕

一般に、スクロール式圧縮機は、ケーシングと、該ケー
シング内に配設され鏡板にうず巻状のラップ部が立設さ
れた固定スクロールと、該固定スクロールのラップ部に
対し偏心して旋回可能に設けられ、鏡板にうず巻状のラ
ップ部が立設された旋回スクロールと、該固定スクロー
ルと旋回スクロールとの間に形成された圧縮室と、該圧
縮室に連通され圧縮媒体の給排を行なうための吸込口お
よび吐出口とを備えたものがある。

そして、旋回スクロールを固定スクロールに対して旋回
させることにより、吸込口から吸込んだ圧縮媒体を圧縮
室を縮小することで圧縮した後、吐出口から吐出する構
成となっている。

【発明が解決しようとする課題］ しかしながら、給油式スクロール圧縮機にあっては、冷
却、潤滑およびシール作用のいずれにとっても好適であ
り高性能なスクロール圧縮機が得られる反面、潤滑油が
各軸受部のみならず圧縮室内にも入り込んで吐出口から
圧縮媒体と潤滑油との混合体が排出される。このため、
油分離器、オイルクーラ、圧力制御弁、温度調節弁等の
機器が別途必要となり、しかも潤滑油中にドレンが混入
して油の劣化を早めるという課題がある。

一方、無給油式スクロール圧縮機にあっては、円滑な回
転を得るために軸受部にグリース潤滑型軸受を使用し、
各スクロールの摺動部にはテフロン等の自己潤滑性材料
を使用する必要があるが、高温時にはグリースの放散や
テフロン等の熱変形等を伴うため、高価かつ低寿命で、
また低排出圧のものにしか適用し得ないという課題があ
る６本発明は、上記従来技術による課題に着目してなさ
れたもので、潤滑油により圧縮熱を冷却し、軸受部の潤
滑を行なうことができ、かつ通常の軸受が使用できる構
成でありながら、作動室内に潤滑油が混入するのを防止
し、清浄な圧縮気体、清浄な真空状態を得ることができ
るようにしたスクロール式流体機械を提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段１ 上記課題を解決するために、この発明は、密閉状のケー
シングと、該ケーシング内に固定され、前面側にうず巻
状のラップ部を有する固定スクロールと、該固定スクロ
ールの前面と対面するように前記ケーシング内に配設さ
れ、前面側に該固定スクロールのラップ部と重なり合っ
て旋回する間に複数の作動室を形成する旋回スクロール
と、該旋回スクロールを旋回させるために、該旋回スク
ロールの背面側に位置して前記ケーシングに回転自在に
支持された駆動軸とを備えたスクロール式流体機械にお
いて、前記ケーシングと旋回スクロールとの間に設けら
れて作動室側と旋回スクロールの背面側室とを密閉画成
し、前記旋回スクロールの旋回運動に追従して変形する
弾性体よりなる筒状の可撓性隔壁と、前記ケーシングの
底部に貯留された潤滑油と、該潤滑油を前記可撓性隔壁
によって画成された旋回スクロールの背面側室と前記固
定スクロールの背面、側室とに供給する潤滑油供給系と
を設けたことを特徴とする。

〔作用］ このように構成することにより、作動室側は可撓性隔壁
によって画成されているから、無給油式流体機械と同様
に清浄な圧縮空気、清浄な真空状態を得ることができる
。一方、ケーシングには潤滑油が貯えられ、潤滑油供給
系によって旋回スクロールの背面側室、固定スクロール
の背面側室とに潤滑油を供給し、給油式流体機械と同様
に、各部位の潤滑、冷却を行うことができる。

〔実施例１ 以下、本発明の実施例を図面に基ずいて詳細に説明する
。

第１図および第２図は、この発明の一実施例に係るスク
ロール式流体機械として、スクロール圧縮機に適用した
場合を示している。

同図において１は全体として密閉構造となっているケー
シングで、該ケーシング１は前端が閉塞した筒状のケー
シング本体２と、該ケーシング本体２内に挿着され、そ
の後端を閉塞する蓋体３よりなっている。

該ケーシング２は円筒部２Ａと、蓋部２Ｂとよりなり、
蓋部２Ｂの下部には後述する圧縮室に空気等の圧縮媒体
を供給するための吸込管を挿入する吸込管挿入口４が形
成され、中央には圧縮媒体を排出するための吐出口５が
形成されている。

一方、蓋体３は円盤状の蓋体本体３Ａと、該蓋体本体３
Ａの外周部からケーシング本体２内に延びるように一体
形成され、ケーシング本体２の円筒部２Ａより小径の第
１の円筒部３Ｂと、蓋体本体３Ａの中央部に一体形成さ
れ、第１の円筒部３Ｂより小径の第２の円筒部３Ｃと、
蓋体本体３Ａの内周部に設けられ第２の円筒部３Ｃより
さらに小径の第３の円筒部３Ｄと、蓋体本体３Ａの外周
部に形成されたフランジ部３Ｅとからなり、前記第３の
円筒部３Ｄ内に軸取付穴〇となっている。そして、前記
フランジ部３Ｅは０リング等のシール部材７を介してケ
ーシング本体２と蓋体３とを液密とし、ケーシングｌを
密閉している。

８はケーシング本体２内に固定された固定スクロールを
示し、該固定スクロール８は円盤状の鏡板８Ａと、該固
定スクロール８の前面側である鏡板８Ａの蓋体３側に立
設されたうす巻き状のラップ部８Ｂと、固定スクロール
８の背面側である鏡板８Ａの中央部に立設され、ケーシ
ング２の蓋部２Ｂに固着された円筒状のボス部８Ｃと、
ラップ部８Ｂ外周部に位置して鏡板８Ａに立設された円
筒部８Ｄとよりなっている。９は冷却室で、該冷却室９
はボス部８Ｃがケーシング本体２の蓋部２Ｂに固着され
た状態で、固定スクロール８の鏡板８Ａ背面側と蓋部２
Ｂとの間に画成される。また、円筒部８Ｄの外周面にＯ
リング等のシール部材１０を介して蓋体３の第１の円筒
部３Ｂ内周面が挿入されている。この挿入により、ケー
シング本体２の円筒部２Ａと蓋体３の第１の円筒部３Ｂ
との間に潤滑油供給通路１１が形成される。１２はフラ
ンジ部１０よりも外側に位置して固定スクロール８の鏡
板８Ａ外周部に形成された潤滑油流通口で、該潤滑油流
通口１２は前記潤滑油供給通路１１と冷却室９とを連通
させている。

１３はケーシング１内に位置して固定スクロール８の前
面側と対面するように配設された旋回スクロールで、該
旋回スクロール１３は固定スクロール８の軸心Ｏｒ　−
Ｏｌ　と偏心量δをもって偏心した軸心０２−０−を中
心として後述の駆動軸に回転自在に支持されている。こ
こで、該旋回スクロール１３は円盤状の鏡板１３Ａと、
該旋回スクロール１３の前面側である鏡板１３Ａの固定
スクロール８側に立設されたうす巻き状のラップ部１３
Ｂと、旋回スクロール１３の背面側である鏡板１３Ａの
蓋体３側中央部に立設された円筒状のボス部１３Ｃとよ
りなっている。そして、前記固定スクロール８のラップ
部８Ｂ先端と旋回スクロール１３のラップ部１３Ｂ先端
は、それぞれ他方の鏡板８Ａ、１３Ａに対して数μｍの
隙間を有している。また、各ラップ部８Ｂ、１３Ｂ間も
数μｍの隙間を有している。

１４．１４．・・・は作動室としての圧縮室で、該各圧
縮室１４は前記固定スクロール８のラップ部８Ｂと旋回
スクロール１３のラップ部１３Ｂとの間に形成されてい
る。そして、圧縮室１４は固定スクロール８と旋回スク
ロール１３との相対旋回によりラップ部８Ｂ、１３Ｂ部
間で漸次縮小される。

１５は前記吸込管挿入口４に挿通され、空気や冷媒等の
圧縮媒体を吸込むための吸込管で、該吸込管１５の一端
はＯリング等のシール部材１６を介して外部に突出し、
他端は外周側の圧縮室１４に連通している。また、１７
は圧縮室１４で圧縮された空気等を吐出口５より吐出さ
せるための吐出孔で、該吐出孔１７固定スクロール８の
鏡板８Ａ中央に開口している６ 次に、前述の圧縮室１４内を油密、気密にシールするた
めのシール構成について述べる。

まず、１８は金属製の筒体で、該筒体１８は蓋体３の第
１の円筒部３Ｂ内周面に圧入した基部１８Ａと、該基部
１８Ａより蓋体本体３Ａ側に突出する自由端部１８Ｂと
からなっている。

１９は例えば可撓性、弾性を有する部材、例えばゴム材
、樹脂材からなる可撓性隔壁としてのベロフラムであり
、該ベロフラム１９はその一端が筒体１８の自由端部１
８Ｂに金属製の押えリング２０により同着され、他端が
旋回スクロール１３の外周部に金属製の押えリング２１
により固着されている。従って、ベロフラム１９は固定
スクロール８と蓋体３とにより画成される空間を圧縮室
１４側と旋回スクロール１３の背面側のクランク室２２
とに密閉区画している。ベロフラム１９は、旋回スクロ
ール１３が旋回すると、この旋回運動に追従して第１図
中で自由端部１８Ｂを支点として距離２６分上下方向に
移動する。

また、２３は蓋体３の第１の円筒部３Ｂと筒体１８との
間に設けられたＯリング等のシール部材であり、該シー
ル部材２３は圧縮室１４側と旋回スクロール８の背面側
のクランク室２２とを液密としている。

次に、２４は旋回スクロール１３を旋回させるための駆
動軸を示し、該駆動軸２４はクランク室２２内に挿入さ
れ、途中が蓋体３の軸取付穴６に軸受２５を介して回転
自在に支持されている。そして、該駆動軸２４の一端は
ケーシング１外に突出してモータ（図示しない）に連結
され、他端は旋回スクロール８のボス部１３ｃ内に位置
してクランク２４Ａとなっている。該クランク２４Ａと
旋回スクロール１３のボス部１３Ｃとの間には旋回軸受
２６が設けられ、旋回スクロール１３は該軸受２６を介
してクランク２４Ａに旋回自在となっている。駆動軸２
４の軸心０．−０．は固定スクロール８の軸心０．−０
．と同一になっており、クランク２４Ａおよび旋回スク
ロール１３の軸心０．−０２は固定スクロール８の軸心
０１−０、に対し偏心量δをもって偏心している。そし
て、蓋体３の第３の円筒部３Ｄと駆動軸２４との間にシ
ール部材２７が設けられ、該シール部材２７はケーシン
グ本体２と蓋体３とを液密に密閉している。

２８はクランク室２２内である旋回スクロール１３の背
面側に設けられた自転防止機構としてのオルダム継手で
、該オルダム継手２８は旋回スクロール１３の背面側と
蓋体３の第２の円筒部３Ｃとに形成されたキー溝に嵌入
され、旋回スクロール１３を旋回させる際、該旋回スク
ロール１３を駆動軸２４の軸心０．−０．を中心として
半径δをもって公転するように案内するためのものであ
る。

また、２９は固定スクロール８と旋回スクロール１３と
の間に設けられた自転防止機構としての補助クランク機
構であり、該補助クランク機構２９は前記オルダム継手
２８と同様に駆動軸２４を回転して旋回スクロール１３
を旋回させる際、該旋回スクロール１３を駆動軸２４の
軸心０３−０３を中心として半径δをもって公転するよ
うに案内するためのものである。そして、該補助クラン
ク機構２９は、前記クランク２４Ａの偏心量δと同一の
偏心量δを有するクランク軸２９Ａと、該クランク軸２
９Ａの一端および他端に設けられ、グリースが封入され
た軸受２９Ｂ、２９Ｃとよりなっている。

なお、旋回スクロール１３の鏡板１３Ａ背面側は摺動面
１３Ｄとなり、該摺動面１３Ｄは蓋体３の第２の円筒部
３Ｃ端面に形成されたすべり軸受３０に当接している。

従って、該すべり軸受３０により旋回スクロール１３の
旋回がスラスト方向に対し安定してなされ、かつ旋回ス
クロール１３の背面方向への移動を規制している。

さらに、ケーシング１内の必要な部位を冷却し、潤滑す
るための構成について述べる。

即ち、クランク室２２および冷却室９の底部には潤滑油
３１が貯留され、該潤滑油３１は潤滑油供給系Ａにより
クランク室２２内および冷却室９内に供給される。ここ
で、潤滑油供給系Ａは、駆動軸２４に固着されたバラン
スウェイト・３２の先端に形成された油種き３３と、該
油種き３３の傾斜部３３Ａに連通する通油孔３４と、該
通油孔３４に連通し前記バランスウェイト３２の背面側
に設けられた潤滑油室３５と、該潤滑油室３５と前記潤
滑油供給通路１１とを連通すべく、蓋体３の第１の円筒
部３Ｂと第３の円筒部３Ｄとの間に第２円筒部３Ｃを貫
通して設けられた潤滑油供給管３６とからなっている。

なお、３７は蓋体の第３の円筒部３Ｄとバランスウェイ
ト３２との間に設けられたシール部材であり、該シール
部材３７は潤滑油室３５の潤滑油３１がクランク室２２
に流下するのを抑えている。

前記油種き３３はクランク室２２の潤滑油３１をクラン
ク室２２内に掻き上げるとともに、駆動軸２４の回転に
伴ない潤滑油３１を傾斜部３３Ａから汲み上げた後、通
油孔３４、潤滑油室３５、潤滑油供給管３６、潤滑油供
給通路１１、潤滑油流通口１２を順に介して冷却室９に
送り込むようになっている。

図中、３８はケーシング本体２の蓋部２Ｂの外部に複数
突設された冷却フィン、３９は蓋体本体３Ａの外部に複
数突設された冷却フィンであって、冷却フィン３８．３
９は潤滑油３１の熱を放熱させて自然冷却させる。

本実施例はこのように構成されるが、次に作用を説明す
る。

まず、モータを駆動すると駆動軸２４が軸心０、−０．
を中心として回転、し、旋回スクロール１３が軸心０２
　０ｘをもって旋回する。吸込管１５からは圧縮媒体と
して空気等が順次供給され、該空気等は圧縮室１４内に
入り込む。旋回スクロール１３は固定スクロール８に対
し相対的に旋回しており、圧縮室１４は漸次収縮されて
空気等が圧縮された後、該圧縮空気はケーシング１の吐
出口５から外部に吐出される。

この際、駆動軸２４の回転に伴ない、油掻き３３がクラ
ンク室２２底部の潤滑油３１をクランク室２２内に掻き
上げ、潤滑油３１を旋回軸受２６、シール部材２７およ
びオルダム継手２８にはねかけて回転を円滑に保持する
とともに、クランク室２２内各部を冷却し、特に圧縮時
に発生する圧縮熱による影響を抑えることができる。

ケーシング１の蓋体３と駆動軸２４との間にはシール部
材２７が設けられているため、潤滑油３１が外部に流出
しない。また、圧縮室１４とクランク室２２との間はベ
ロフラム１９により密閉に画成され、しかも筒体１８と
蓋体３との間にはシール部材２３が介在されているため
、潤滑油３１が圧縮室１４内に混入することはない。従
って、圧縮空気中に混入された潤滑油３１を除去するた
めの油分離器等の機器が別途必要とならず、しかも潤滑
油３１中にドレンが混入して油の劣化を早めるというよ
うな事態も防止しつる。

ここで、駆動軸２４が回転すると、潤、滑油３１の一部
は油掻き３３の傾斜部３３Ａより汲み上げられ、通油孔
３４、潤滑油室３５、潤滑油供給管３６、潤滑油供給通
路１１、潤滑油流通口１２を順次台して冷却室９内に供
給される。この結果、潤滑油３１により固定スクロール
８の背面側を冷却して前記と同様、特に圧縮時に発生す
る圧縮熱による影響を抑えることができる。

クランク室２２に掻き上げられた潤滑油３１と冷却室９
に供給された潤滑油３１とは、クランク室２２および冷
却室９の底部にそれぞれ流れ落ちる。その後、底部に流
れ落ちた潤滑油３１は再び油掻き３３によりクランク室
２２および冷却室９に供給される。

前述のように、固定スクロール８および旋回スクロール
１３の背面側はそれぞれ潤滑油３１により冷却されるた
め、これら各スクロール８．１３の熱変形が小さく安定
した運転性能が得られる。

旋回スクロール１３が旋回すると、ベロフラム１９は筒
体１８の自由端部１ＢＢを支点とし第１図中で距離２δ
をもって旋回するように上下方向に移動し、当該ベロフ
ラム１９は旋回スクロール１３の旋回運動に追従して変
形し、圧縮室１４とクランク室２２との密閉状態を保持
する。この際、ベロフラム１９は一端が筒体１８の自由
端部１８Ｂに固定され、他端が旋回スクロール１３の鏡
板１３Ａ外周部に固定されており、旋回スクロール１３
は自転しないため、ベロフラム１９自体が自転するのを
防止することができる。

従って、圧縮室１４とクランク室２２とを密閉画成する
ために、例えば０リング等のシール部材を使用する場合
に比べ、滑りながらシールするものではなく固定された
シールであり、確実に圧縮室１４とクランク室２２との
間を密閉することができ、圧縮室１４に潤滑油３１が混
入するのを防止することができる。また、０リングを使
用した場合は、該Ｏリングが摺動により摩耗しやすいが
、ベロフラム１９による場合はこのような摩耗がなく、
交換の手間等を軽減することができる。

また、ケーシング１にはシール部材７，１６゜２７が設
けられているため、潤滑油３１が外部に漏出するのを抑
えることができる。また、圧縮室１４とクランク室２２
、冷却室９との間にはそれぞれシール部材２３．１０が
設けられているため、冷却室９およびクランク室２２内
の潤滑油３１が圧縮室１４内に混入するのを抑えること
ができる。

さらに、圧縮時には圧縮室１４内の圧縮空気により、旋
回スクロール１３が固定スクロール８より開離しようと
するが、この開離力をすべり軸受３０により規制するこ
とができる。この際、クランク室２２に潤滑油３１が掻
き上げられると、該すべり軸受３０を潤滑し、旋回スク
ロール１３の旋回を円滑にさせる。しかも、該すべり軸
受３０は、圧縮機起動時の撹乱筏による旋回スクロール
１３のスラスト荷重の変動をおさえることができる。

次に、他の実施例を第３図に基づいて説明する６なお、
前述の実施例と同様な構成要素には同符合を附して説明
を省略する。

この実施例では、スクロール式流体機械としてスクロー
ルを、真空ポンプに適用した場合を示している。

図中、４１は固定スクロール８と旋回スクロール１３と
の間に形成された作動室としての負圧室であり、該負圧
室４１には吸込管１５の一端が連結され、該吸込管１５
の他端は真空にすべぎ被真空容器（図示せず）に連結さ
れている。

そして、モータを駆動させて旋回スクロール１３を固定
スクロール８に対し相対旋回させると、被真空容器の空
気が吸込管１５を介して負圧室４１に吸込まれ、ケーシ
ングｌの吐出口５から吐出され、被真空容器が真空にな
る。

４２は固定スクロール８に取り付けられたばね受４３と
旋回スクロール１３側の補助クランク機構２９との間に
設けられた圧縮スプリングであり、該圧縮スプリング４
２は旋回スクロール１３を固定スクロール８より開離さ
せる方向に付勢している。

これにより、被真空容器内が真空状態となり、負圧室４
１に負圧が発生した際、旋回スクロール１３が固定スク
ロール８側に引き付けられ、各ラップ部１３Ｂ、８Ｂの
端面が他方の鏡ｍ８Ａ。

１３Ａに接触してかじり現象が発生するのを抑えること
ができる。

本実施例はこのように構成されるが、本実施例において
も、クランク室２２と冷却室９とに潤滑油３１を供給す
ることができ、各部の冷却、潤滑およびシールを行なう
ことができる。しかも、負圧室４１内に潤滑油３１が混
入することがな（、潤滑油３１を除去するための油分離
器等の機器が別途必要とならず、しかも潤滑油３１中に
ドレンが混入して油の劣化を早めるということもない。

なお、本発明は、上記実施例のものに限定されず、筒体
１８を設けずにベロフラム１９のみを蓋体３の第１の円
筒部３Ｂと旋回スクロール１３との間に設けても同様な
効果を得ることができる。

また、油種き３３は駆動軸２４にバランスウェイト３２
を兼ねて設けたが、該油種き３３に別途設けてもよく、
冷却室９側への潤滑油供給はオイルポンプ等の他の動力
源により行なってもよく、一方油種きによる単なるはね
上げて潤滑油供給通路１１に潤滑油３１を供給してもよ
い。

さらに、クランク室２２側のオルダム継手２８と、圧縮
室１４側または負圧室４０側の補助クランク機構２９と
は、いずれか一方のみを設ける構成としても、同様の効
果が得られる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、潤滑油を固定ス
クロールと旋回スクロールとの背面側に供給して圧縮熱
を冷却し、かつ軸受部の潤滑および各部シールを行なう
ことができる構成でありながら、作動室内に潤滑油が混
入するのを防止しつるから、油分離器等の機器を別途設
ける必要がなく、清浄な圧縮気体を得ることができ、ま
た清浄な真空状態を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るスクロール圧縮機の縦
断面図、第２図は第１図のＩＩ　−ＩＩ矢示方向断面図
、第３図は他の実施例に係るスクロール真空ポンプの要
部縦断面図である。 １・・・ケーシング、８・・・固定スクロール、１３・
・・旋回スクロール、１４・・・圧縮室（作動室）１９
・・・ベロフラム（可撓性隔壁）、２４・・・駆動軸、
Ａ・・・潤滑油供給系。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 密閉状のケーシングと、該ケーシング内に固定され、前
   面側にうず巻状のラップ部を有する固定スクロールと、
   該固定スクロールの前面と対面するように前記ケーシン
   グ内に配設され、前面側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複数の作動室を形成する旋
   回スクロールと、該旋回スクロールを旋回させるために
   、該旋回スクロールの背面側に位置して前記ケーシング
   に回転自在に支持された駆動軸とを備えたスクロール式
   流体機械において、前記ケーシングと旋回スクロールと
   の間に設けられて作動室側と旋回スクロールの背面側室
   とを密閉画成し、前記旋回スクロールの旋回運動に追従
   して変形する弾性体よりなる筒状の可撓性隔壁と、前記
   ケーシングの底部に貯留された潤滑油と、該潤滑油を前
   記可撓性隔壁によって画成された旋回スクロールの背面
   側室と前記固定スクロールの背面側室とに供給する潤滑
   油供給系とを設けたことを特徴とするスクロール式流体
   機械。