JPH02161190A - スクロール形真空ポンプ - 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、スクロール形流体機械に係わり、特に無潤滑
式の真空ポンプとして利用する場合で旋回スクロールの
安定運動維持に好適なスラスト受け構造に関する。

〔従来の技術〕

従来のスクロール形流体機械は、特開昭５８−５７００
２号公報に記載のように、旋回スクロールのスラスト受
け構造は、旋回スクロールの鏡板面に摺動適合材をコー
ティングしたり、母材を焼入処理して、局部的に硬質化
して構成されていた。そして、旋回スクロールは、その
背部からガス圧により固定スクロール側に押し付けられ
ているのでスラスト受の配置場所は、旋回スクロールと
、固定スクロールの鏡板摺動部に対向して設けである。

〔発明が解決しようとする課題〕

スクロール形流体機械を無潤滑式で真空ポンプとして利
用する場合、吸入と吐出の圧力比が非常に大きくスクロ
ールラップ同志で形成された密閉空間（作動室）は、高
性能を確保のため密封性がより強く望まれている。一方
、運転に伴って、旋回スクロール自身の遠心力の作用に
より「みそすり運動」が発生するが、真空運転のため旋
回スクロール背部には、「みそすり運動」を抑えて安定
な運動をもたらすためのガス圧による力（背圧力）が作
用しない、このため、スラスト受け部のサンドイツチク
リアランスは、直接スクロールラップ間のアキシャルギ
ャップに影響を及ぼす。これらのことから、スラスト受
けの摩耗は、真空排気性能の著しい低下を招くことにな
る。これに対し。

公知技術のものでは、処理したスラスト受け部でも長期
の運転もしくは、無潤滑で長期の運転については、摩耗
量は大きくなることがあった。ましてや、旋回スクロー
ル背部のスラスト部分は無処理であるので、短期の運転
でさえも異常摩耗が起って運転不能に陥いることになる
。このような場合、公知技術では旋回スクロールや固定
スクロール等主要部品が使用不可能となるなど到命的欠
陥を有している。

次に、特開昭５９−２０３８９３号公報によれば、旋回
スクロールの自転防止部品としてピンクランク軸を適用
し、静止部材に別体化されたスラスト受部材を配置し、
旋回スクロールの支持及び運動の案内をするものが開示
されている。しかしながら、この発明では、旋回スクロ
ールが上下方向に平行移動することに対しては十分な位
置決め能力を有しているが、旋回スクロールを挾支する
スラスト受けは中心からの距離がそれぞれ異なっている
ため、旋回スクロールの「みそすり運動」　（バタッキ
）に対しては、その抗力を発揮できない状態にある。そ
して、この場合では、この「みそすり運動」を上部のピ
ンクランク軸と、下部のスラスト受け部で受けることに
なっている。このため、ピンクランク軸には、旋回スク
ロールの自転阻止力以外にバタツキによる力が作用する
にのバタッキによる力によって、ピンクランク軸の軸受
では。

転動体が正規の転勤面で運動することが困難となり、軸
受寿命が、非常に短かくなるという欠点があった。さら
には、開示例によれば静止部材にはスラスト受け部材の
位置調整手段が講じられているが、実用上のスラスト受
け部材の平坦度あるいは、位置決め精度は十数μｍの範
囲もしくは、それ以下で行う必要があるので、この要求
に対し十分な考慮がはられれていない、また、スラスト
受けの摩耗補償に対しては、開示の構造では機械を一度
分解して、再位置決めを行わなければならないこと、ま
た、当接する旋回スクロール鏡板部も摩耗するため、前
述した分解調整は非常に困這になるという欠点を有して
いた。

要するに上記従来技術は、無潤滑で真空運転する場合に
ついての配慮がされておらず、また旋回スクロールのス
ラスト受構造と、ピンクランク軸との相対位置関係につ
いても考慮されていなかったため、旋回スクロールや固
定スクロールそして、フレーム等のスラスト受部が摩耗
すると、その量だけ余分にスクロールラップ間のアキシ
ャルギャップが大きくなり、著しい性能低下を招くので
、これらの主要部品は再使用できなくなるという問題や
、上記摩耗によって旋回スクロールの「バタッキ」可能
量が大きくなり、その分余計にピンクランクにモーメン
ト荷重が作用し寿命が低下するという問題があった。

本発明の目的は、旋回、固定画スクロールはもとにより
、フレーム等の主要部品のスラスト部の摩耗を補って長
期に再使用することを安価な手段で達成しようとすると
共に、スラスト受け部とピンクランク軸との相対位置関
係を特定し、ピンクランク軸に作用するモーメント荷重
を軽減し、ピンクランク軸の寿命延長を図るとともに、
旋回スクロールのみそすり運動をスラスト受け部で抑止
し、運動の安定化を図ってスクロールラップ間のアキシ
ャルギャップを適正に維持することにある。

〔課題を解決するための手段） 本発明の特徴は、旋回スクロール鏡板外周部の両面に無
潤滑摺動に好適なスラスト受部材を別体で環状にして一
体もしくは複数個に分割して、平板状に構成するととも
に、このスラスト受け部材に当接して摺動するように固
定スクロール及びフレームの両側にも対向して同様のス
ラスト受け部材を配置すること、また配置する場合、上
記環状スラスト部材の内外周を環状に延長するとき、ピ
ンクランク軸をその延長線で囲まれるような位置に配置
することで達成することができる。

このとき、別体部品でスラスト受けを構成することから
、この材料は、それぞれの主要部品と同系のものを使用
し、熱膨張量を合わせるとともにその表面（摺動面）に
無潤滑摺動に適する西フッ化エチレン樹脂とポリイミド
樹脂を主成分とする複合高分子材料をコーティング層等
を設けることがより一層望ましい。

〔作用〕

旋回スクロールの鏡板外周部に別体化したスラスト受け
部を設け、かつこれに対向した位置に同様のスラスト受
け部を別体化して設けであるので。

スクロール真空ポンプを長期にわたって無潤滑状態で運
転したのち、上記スラスト受部材が摩耗した場合、前記
スラスト受け部材のみ新しいものと交換するだけで、主
要部品の本体を再使用することができる。この結果、ス
クロールラップのアキシャルギャップは常に適正状態を
維持することが可能となり高排気性能をもつ真空ポンプ
を得ることができる。

また、ピンクランクを環状スラスト受け部と同心円内に
配置することによって、旋回スクロールのバタツキによ
る上下動の影響を最少限に抑えることができるので、ピ
ンクランクへの負荷を軽減することができる。

さらには、上記スラスト受部同志同一円周上で旋回スク
ロールの鏡板外周部をサンドイツチ状に挾支したので旋
回スクロールの運動を安定化しやすくなる。すなわち、
スラスト受部とピンクランク軸受部の相対位置を特定し
たことにより、旋回スクロールの安定支持のためスラス
ト部の平面度を機械加工上、創出し易くなり高精度でス
クロールラップ間のギャップを保持することができる。

〔実施例〕

以下５本発明の一実施例を第１図により説明する０図示
するように、ケーシングを兼ねる固定スクロール１がフ
レーム５と結合されている。フレーム５には、軸受１４
ａ、１４ｂを介してクランク軸付主軸７ｂが支承され、
主軸７ｂの上端には、偏心してクランク軸部７ａが一体
形成しである。

固定スクロール１とフレーム５とで囲まれる空間部には
、旋回スクロール２が配設され、この旋回スクロール２
は、クランク軸７ａに軸受８を介して係合されて、その
ラップ２ａを上記固定スクロール１のラップ１ｂと噛合
わせている。

旋回スクロール２の自転防止機構として配置したピンク
ランク９は、旋回スクロール２の鏡板外周部下面と、静
止部としてのフレーム５の内壁面に配置される。すなわ
ち、ピンクランク９の上部ピンを、旋回スクロール２側
に設けた軸受１ｏに支承させるとともに、ピンクランク
９の下部ピンをフレーム５側に取り付けた軸受１１に支
承させる。

旋回スクロール２のスラスト支持機構として作用するス
ラスト受け部６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄはそれぞれ、６ａ
、６ｂが固定スクロール１と旋回スクロール鏡板２ａの
外周部上面に相対向するようにして、それぞれ取り付け
られると共に、スラスト受け部６ｃ、６ｄは、旋回スク
ロール鏡板２ａの外周部下面とフレームにそれぞれ相対
向するようにして取り付けられている。

主軸７ｂには、旋回スクロール２に近い部位にバランス
ウェイト１２を、また下部にはカウンタウェイトを設け
である。さらには、フレーム５に係合したベアリング抑
え１３の中に、主軸との間に軸封手段１７を設けである
。

次に第２図〜第５図に従いスラスト受け部の詳細な構成
についてのべる。第２図は、第１図のＡ−Ａ矢視図で旋
回スクロール２や主＃７．バランスウェイト１２は省略
したフレーム５を示したものである。フレーム５に設け
たスラスト受け６ｄは、環状で３つに分割配置させてお
りその分割部にはピンクランク９を円周等分で配置しで
ある。

２０ａは、固定ボルトでスラスト受け部材６ｄの着脱が
可能なようにしである。ピンクランク軸は、環状スラス
ト受け部材６ｄの内、外周の延長線内に位置するように
配設しである。第３図は、第１図のＢ−Ｂ矢視図で旋回
スクロール鏡板２の下面を示したものである。スラスト
受け部材６ｃは旋回スクロール２の外周部に、環状にし
て３分割して配設されてあり、ピンクランク支承のため
の軸受１０は、この環状スラスト受け６ｃの分割部で、
かつスラスト受け部の内外縁の延長線内に配置しである
。スラスト受け部材６の巾は、次の如き関係で設けてい
る。すなわち、クランク軸７ａの主軸７ｂに対する偏心
量をεとするとき、旋回スクロール２に設けるスラスト
受け部材の巾Ｗ、は。

６ｂ、６ｃの巾Ｗ、≧２ε 一方、固定側（例えばフレーム５）のスラスト受け部材
６ｄについて、その巾Ｗｘは ２ε＋Ｗ　−＞　Ｗ　ｔ≧Ｗ。

となっている。第４図は、旋回スクロール２を上部（ス
クロールラップの位置する側）から見た図である。スラ
スト受け部６ｂは、鏡板外周部に環状に配置しである。

このとき、他の実施例として、第３図に示すようなスラ
スト受け部材６ｃを利用し、部材の共用化を図ることが
可能である。スラスト受け部材６ａについては、図示し
ないが第２図に示す６ｄを利用することもできるが、そ
の巾をＷｆとして第４図のような環状として利用するこ
とができる。第５図は、スラスト受け部材６の断面図で
あり、固定部品をフレーム５とした場合の代表実施例で
ある。スラスト受け部材６は、その摺動面に四フッ化エ
チレン樹脂とポリイミド樹脂を主成分とする複合高分子
材料を設けである。

フレーム５への固定は、固定ボルト２０をスラスト受け
部材６の中へ埋設するように配置し、ネジで締め付けて
いる。

次に、上記スクロール形真空ポンプの作用について説明
する。第１図において、主軸７を回転駆動すると、旋回
スクロール２はピンクランク９により自転防止されなが
ら、主軸７を中心に旋回運動を行いこれによりラップｌ
ｂ、２ｂの接触位置が中心部へ向は順次移動していって
、吸入口３より吸入した流体を逐次、圧縮して吐出口４
より排出する圧縮作用が行われる。この圧縮動作中にお
いては、旋回スクロール２は、前記スラスト受け部６に
のみにより軸方向の動きを規制されながら旋回運動が行
われる。従って、このとき旋回スクロール２自身の転覆
モーメントによる「みそすり運動」あるいは「バタッキ
運動」は、前記スラスト受け部材６によって全て受ける
ことができる。

長期運転の後、スラスト受け部６の表面には局部的な摺
動痕が複数個発生することが実験により判明したが、こ
のとき摩耗量が性能に及ぼす程度に進行していれば、こ
のスラスト受け部６を新品と交換するだけで、製作に手
間のかかるスクロール部材、１，２等は再使用すること
ができる。

また、スラスト受け部材６を環状でかつ平板状に形成し
たので面精度の向上がはかれかつ、旋回スクロールの運
動をよりスムーズ案内することができ、さらには、この
スラスト受け部材６と同−環状内にピンクランクを位置
させたので、ピンクランクに作用する旋回スクロール２
の転覆モーメントを軽減することができる。

さらには、スラスト受け部材６の材質は、取付は相手（
第５図ではフレーム５）の材質と同じような物を使うこ
とによって、運転中の発生熱から生ずる熱膨張に対して
取付は部での過大応力の発生を防止することができる。

そして、特に旋回スクロール２においては、熱膨張差か
らもたらされる全体形状の湾曲を防止し、スクロールラ
ップが固定スクロールラップに対して衝突あるいは、離
反するのを防止することが可能である。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、無潤滑状態で摩耗が少な
く摩擦係数が小さい材料をスラスト受け部材の表面に設
けてあり、かつスラスト受け部を別体化することにより
、無潤滑式スクロール真空ポンプとして動作させても、
高精度で、信頼性の高い旋回スクロールの軸方向移動規
制［８を得ることが可能となる。また、長期運転によっ
てスラスト受け部６が性能上影響が生ずる程摩耗が生じ
た場合、最悪でも全スラスト部品を交換するだけで、機
能上はぼ初期の信頼性の高い状態でしかも容易に再現す
ることが可能である。ちなみに、摩耗したとき主要部品
を全て新しいものと代える従来の技術と比較すると、費
用は約十分の−に低減することができる。

また、ピンクランク軸受１０においては、その内部の転
動体が、正規の状態で運動することができるので、長寿
命化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を示すスクロール形流体機械
の縦断面図である。第２図は、第１図のＡ−Ａから見た
フレームである。第３図は、第１図のＢ−Ｂ矢視図であ
る６第４図は、本発明の旋回スクロール正面図である。 第５図は、本発明のスラスト受け部材の取付は状態を示
す断面図である。１・・・固定スクロール、２・・・旋
回スクロール、５・・・フレーム、６・・・スラスト受
け、７・・・主軸、９・・ピンクランク、１０．１１，
１４・・・軸受、１２Ｈグ 千 図 尤　２　区 ２θス ｆＪ　３　因 ／固定スフロール　　　９　ピ）フランフ７主軸

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．固定スクロールのラツプと旋回スクロールのラツプ
   とをかみ合わせて密閉空間を形成し、旋回スクロールは
   その外周部で複数個のピンクランクにより自転を阻止さ
   れると共に、その軸方向の可動範囲を規制するが如く鏡
   板部がサンドイツチ構造となつており、旋回スクロール
   の中心部に係合して固定回転半径をもつ旋回スクロール
   駆動用主軸により旋回運動を行うことによつて流体の圧
   縮を行うスクロール形流体機械において、前記サンドイ
   ツチ構造となつている相当位置で旋回スクロール鏡板部
   両面および、これに対向した位置のフレーム、および固
   定スクロール表面それぞれに別体化したスラスト受け部
   材を配設するとともに、ピンクランクを支承する軸受を
   設けた側のスラスト受け部材は、環状で複数個に分割し
   た平板状の形状となつており、かつ前記ピンクランク軸
   受は、前記スラスト受け部材の分割部に位置し、該スラ
   スト受け部材の環状内外縁を同心円上にそれぞれ延長し
   たとき、その延長線内に、前記軸受を配置するようにし
   たことを特徴とするスクロール形真空ポンプ。
2. ２．特許請求の範囲第１項記載において、スラスト受け
   部材は、それぞれの母材と同じ種類の材料で台金を形成
   し、その表面に四フツ化エチレン樹脂とポリイミド樹脂
   を主成分とする複合高分子材料を設けたことを特徴とす
   るスクロール形真空ポンプ。