JPH02248675A

JPH02248675A - スクロール流体機械

Info

Publication number: JPH02248675A
Application number: JP1069024A
Authority: JP
Inventors: Takashi Saito; 隆斉藤; Koji Fukui; 宏治福井
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1989-03-20
Filing date: 1989-03-20
Publication date: 1990-10-04
Also published as: US5069605A

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、例えば真空ポンプや圧縮機等に用いて好適な
スクロール流体機械に関し、特に、旋回スクロールと固
定スクロールとの間に潤滑油等を供給することなく旋回
スクロールを旋回させるようになったスクロール流体機
械に関する。

〔従来の技術〕

一般に、無給油式のスクロール流体機械はケーシングと
、該ケーシングに回転可能に支持され、該ケーシング内
に伸びる先端側がクランク軸となった駆動軸と、該駆動
軸のクランク軸に旋回軸受を介して回転可能に設けられ
、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、前記ケーシングに設けられ、鏡板に該旋回スクロ
ール・のラップ部との間で密閉空間を形成するうず巻状
のラップ部が立設された固定スク、ロールと、該固定ス
クロールの径方向外側部位またはケーシングに穿設され
た吸込ポートと、前記固定スクロールの軸中心側に穿設
された吐出ポートとから大略構成されている。

そして、この種のスクロール流体機械を真空ポンプとし
て用いる場合には、真空を発生させるべき真空タンク等
の密閉容器な吸込ポートと接続し、駆動軸をモータ等で
回転駆動することにより旋回スクロールを旋回させて、
該旋回スクロールと固定スクロールとの各ラップ部間に
形成された密閉空間内に密閉容器内の空気を吸込みつつ
、この空気を吐出ポートから外部に吐出させることによ
ってポンプ作用を行い、前記密閉容器内に真空を発生さ
せるようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述した従来技術では、吸込ポートがケーシ
ング内と常時連通しているから、前記ポンプ作用時にケ
ーシング内も真空状態におかれてしまう、そして、この
ケーシングは旋回スクロールの背面側を覆っているから
、ポンプ作用時に旋回スクロールと固定スクロールとの
間の密閉空間内に圧縮熱等が発生すると、この熱が旋回
スクロールを介してケーシング内へと伝わる上に、この
ケーシング内には駆動時に摩擦熱が発生して熱源となる
旋回軸受やスラストすべり軸受等が配設されている。

このため従来技術では、ケーシング内が高温状態となっ
て、前記軸受の冷却性や潤滑性が低下し、軸受を早期摩
耗させたり、焼付けを発生させたりする上に、旋回スク
ロールも温度上昇によって熱変形を起こす等の欠点があ
る。

また、油冷型のスクロール式真空ポンプまたは圧縮機で
は、潤滑性、冷却性などを向上できるものの、潤滑油等
が吸込ポートから圧縮室（密閉空間）等に吸込まれ、吐
出ポートから空気等と共に油分も吐出され、清浄な空気
等を吐出できないという欠点がある。

本発明は上述した従来技術の欠点に鑑みなされたもので
、吸込ポート側をケーシング内に対して遮断することに
よって、ケーシング内を大気圧状態に保持でき、軸受等
の冷却性を向上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本発明が採用する構成の
特徴は、固定スクロールと旋回スクロールとの間に、径
方向外側部位に位置し、該旋回スクロールに作用するス
ラスト方向の荷重を受承する軸受部と、該軸受部よりも
径方向内側に位置して、予め断面Ｕ字形状となるように
形成され、吸込ポートと連通ずる空間なケーシング内に
対して遮断するシール部材とを設けたことにある。

〔作用］上記構成により、ケーシング内を吸込ポートに対して遮
断し、ケーシング内を大気圧状態に保持できるから、該
ケーシング内に潤滑油等を収容して、軸受の潤滑、冷却
性を高めることができる上に、この油液が吸込ポート側
に漏洩するのを確実に防止できる。また、シール部材は
予め断面Ｕ字形状に形成されているから、実際の作動時
にシール部材に応力集中が発生したりするのを防止でき
る。

［実施例］以下、本発明の実施例を第１図ないし第３図に基づき、
真空ポンプとして用いた場合を例に挙げて説明する。

而して、第１図および第２図は本発明の第１の実施例を
示している。

図において、１はケーシング本体２と前側ケーシング３
とからなるケーシングな示し、該ケーシング１のケーシ
ング本体２は有底筒状に形成され、底部側に位置する円
板状の軸受部２Ａと、該軸受部２Ａの外周側から軸方向
に延びた円筒部２Ｂとから構成されている。そして、前
側ケーシング３は円筒部２Ｂに対応する径をもって略円
筒状に形成され、その基端側内周には径方向内向きに突
出する環状の軸受座３Ａが一体形成されて、いる。また
、該軸受座３Ａの内周側には後述する旋回スクロール６
の背面７Ｂに摺接してスラスト方向の荷重を受承する軸
受部３Ｂが軸方向に突出形成されると共に、周方向に所
定間隔をもって切欠き３Ｃ（１個のみ図示）が形成され
、該各切欠き３Ｃには後述のオルダム継手１２が設けら
れている。ここで、前側ケーシング３はケーシング本体
２と後述の固定スクロール１３との間に強固に挟持され
、ケーシング１内を外部に対して密閉する構造となって
いる。

４はケーシング本体２の軸受部２Ａに軸受５を介して回
転可能に支持された駆動軸を示し、該駆動軸４の先端側
はケーシング１内へと伸長してクランク軸４Ａとなり、
該クランク軸４Ａは駆動軸４の軸心に対して所定寸法δ
だけ偏心するようになっている。そして、該駆動軸４の
基端側はケーシングｌ外でモータ（図示せず）に連結さ
れ、このモータにより回転駆動されるようになっている
。

６は前側ケーシング３と固定スクロール１３との間に位
置し、クランク軸４Ａに回転可能に設けられた旋回スク
ロールを示し、該旋回スクロール６は、円盤状に形成さ
れた鏡板７と、該鏡板７の前面７Ａ側に中心側が巻始め
端となり、外周側がが巻終り端となって立設されたうず
巻状のラップ部８と、該ラップ部８の径方向外側に位置
して、鏡板７の前面７Ａ側に円筒状に立設され、ラップ
部８よりも軸方向に大きく突出した筒状部９と、鏡板７
の背面７Ｂ側中央に設けられたボス部１０とからなり、
該ボス部ｌＯ内にはクランク軸４Ａが旋回軸受１１を介
して取付けられている。

ここで、鏡板７の背面７Ｂ外周側にはキー溝７０（１個
のみ図示）が周方向に所定間隔をもって形成され、該各
キー溝７０と前側ケーシング３の各切欠き３Ｃとの間に
は自転防止機構としてのオルダム継手１２が配設されて
いる。そして、該旋回スクロール６は駆動軸４を回転駆
動するときに、クランク軸４Ａにより寸法δの旋回半径
をもった円運動が与えられ、オルダム継手１２によって
自転が防止され、駆動軸４の軸心な中心にして旋回（公
転）し続けるようになっている。

１３はケーシングｌの先端側を施蓋するように前側ケー
シング３の先端面に衝合して設けられた固定スクロール
を示し、該固定スクロール１３は、その中心が駆動軸４
の軸心と一致するように中央部側に配設された鏡板１４
と、該鏡板１４の内面側に旋回スクロール６のラップ部
８と同様に立設されたうず巻状のラップ部１５と、鏡板
１４の周囲を取囲むように凹設され、内部に旋回スクロ
ール６の筒状部９が挿入されるようになった環状の凹部
１６と、該凹部１６の径方向外側に位置し、旋回スクロ
ール６の鏡板７に摺接することにより、該旋回スクロー
ル６からのスラスト方向の荷重を受承する環状の軸受部
１７とから大略構成されている。

ここで、該固定スクロール１３のラップ部１５は旋回ス
クロール６のラップ部８と所定角度だけずらして重なり
合うように配設され、旋回スクロール６が旋回するとき
に、ラップ部８との間で連続的に縮小する複数の密閉空
間としての圧縮室１８．１８．・・・を画成するように
なっている。また、１９．２０は固定スクロール１３に
形成された吸込ポートおよび吐出ポートを示し、該吸込
ポート１９は最外周側の圧縮室１８と連通ずるように凹
部１６の底部側に穿設され、吐出ポート２０は最中実測
の圧縮室１８と連通ずるように鏡板１４の中心部に穿設
されている。

２１は旋回スクロール６の筒状部９外周面と固定スクロ
ール１３の凹部１６周壁との間に固定リング２２．２３
を介して気密に固定されたシール部材を示し、該シール
部材２１は可撓性材料等からなるパツキン材料を用いて
予め断面Ｕ字形状に形成され、成形後の自由形状が第２
図に示す如く湾曲部２１Ａの位置で断面Ｕ字形状に折り
返した形状となっている。ここで、該シール部材２１は
固定スクロール１３の軸受部１７よりも径方向内側に位
置し、凹部１６内に吸込ポート１９と連通する空間とし
ての吸込室Ａを画成するようになっている。そして、該
シール部材２１は吸込室Ａが軸受部１７．鏡板７間等を
介してケーシング１内の室Ｂと連通ずるのを確実に遮断
し、これらの室Ａ、Ｂ間をシールする構成となっている
。

２４はケーシング本体２の円筒部２Ｂ内に位置して駆動
軸４に嵌合固着された円板を示し、該円板２４は図示の
如くケーシング１内に収容された潤滑油等の油液２５に
接触するように配設され、駆動軸４の回転時に油液２５
を室Ｂ内に掻き上げることによって、軸受５、旋回軸受
１１および軸受部３Ｂ、１７等に油液２５を供給し、こ
れらに冷却作用および潤滑作用を与えるようになってい
る。また、該円板２４にはカウンタウェイト２６が設け
られ、駆動軸４の回転バランスをとる構成となっている
。さらに、２７は軸受部２Ａと駆動軸４との間に設けら
れたオイルシールな示し、該オイルシール２７は油液２
５がケーシング１外に漏洩するのを防止している。

本実施例によるスクロール式の真空ポンプは上述の如き
構成を有するもので、次にその作動について説明する。

まず、吸込ポート１９を真空タンク等の密閉容器と配管
（いずれも図示せず）を介して接続し、駆動軸４をモー
タによって回転駆動すると、この回転はクランク軸４Ａ
から旋回軸受１１を介して旋回スクロール６に伝えられ
、該旋回スクロール６は駆動軸４の軸心な中心とし、寸
法δの旋回半径をもって旋回するようになり、該旋回ス
クロール６のラップ部８と固定スクロール１３のラップ
部１５との間に画成される各圧縮室１８を連続的に縮小
させ、密閉容器内の空気な吸込ポート１９から各圧縮室
１８内に吸込みつつ、吐出ポート２０かも順次吐出させ
ることによってポンプ作用を行い、前記密閉容器内に真
空を発生させる。

ここで、当該真空ポンプは吸込ポート１９に連通する吸
込室Ａ、各圧縮室１８とケーシング１内の室Ｂとがシー
ル部材２１によって遮断されているから、起動時には室
Ｂ側が大気圧状態であるのに対し、吸込室Ａ側が密閉容
器から吸込んだ空気により一時的に大気圧よりも高い圧
力状態となって、旋回スクロール６は前側ケーシング３
の軸受部３Ｂに押圧され、該軸受部３Ｂと鏡板７の背面
７Ｂとが互いに摺接しつつ、スラスト方向の荷重を受承
する。そして、ポンプ作用を続行し、吸込室Ａ側が徐々
に負圧状態となってくると、この吸込室Ａ側は室Ｂ側よ
りも低圧となるから、旋回スクロール６は固定スクロー
ル１３の軸受部１７に押圧され、該軸受部１７と鏡板７
の前面７Ａとが互いに摺接しつつ、スラスト方向の荷重
を受承するようになる。

而して、本実施例によれば、シール部材２１により吸込
室Ａ側に対して遮断されたケーシング１内の室Ｂに潤滑
油等の油液２５を収容し、駆動軸４に設けた円板２４に
よりこの油液２５を掻き上げるようにしたから、この油
液２５を室Ｂ内に飛散させて、旋回軸受１１．軸受５等
に供給できる上に、旋回スクロール６の鏡板７と軸受部
３Ｂ。

１７どの間等にも油液２５を供給でき、これらを効果的
に潤滑して、冷却作用を高めることができる。

また、シール部材２１は可撓性材料からなるパツキン等
によって予め断面Ｕ字形状に形成されているから、旋回
スクロール６の円運動（旋回動作）にスムーズに追従し
て変形することができ、旋回スクロール６を固定スクロ
ール１３に対して円滑に旋回させることができる。そし
て、シール部材２１は室Ｂ内に飛散した油液２５が吸込
室Ａ内に漏洩するのを確実に防止でき、吐出ポート２０
かも吐出される空気を清浄な状態に保持することができ
る。

従って本実施例では、軸受５、旋回軸受１１および軸受
部３Ｂ、１７等の冷却作用を高めて、これらの摩耗等を
効果的に防止できる上に、旋回スクロール６の温度上昇
を抑えて熱変形等を確実に防止することができ、例えば
旋回スクロール６と固定スクロール１３との間で起動時
に設定される鏡板７．１４とラップ部８，１５との間の
スラスト方向ギャップを確実に小さくして狭めることが
でき、各圧縮室１８間で空気が漏れたりするのを防止で
き、密閉容器内に真空を早期に発生させることができる
。そして、旋回スクロール６を背面７Ｂ側から冷却する
ことにより、連続運転が可能となり、ラップ部８．１５
等にかじりが発生するのも防止できる。

また、シール部材２１を予め断面Ｕ字形状に形成したか
ら、円筒状のパツキン（チューブ）を組付は時に断面Ｕ
字形状に折曲げることによってシール部材を形成する場
合に比較して、折曲げ部（湾曲部２１Ａ）の内側、外側
に圧縮、引っ張り応力が残ったりするのを防止でき、シ
ール部材２１に余分な力が作用し続けて、旋回スクロー
ル６の円運動に悪影響を与えるようなことがなくなる上
に、湾曲部２１Ａでの応力集中を解消でき、寿命を向上
させることができる。さらに、該シール部材２１は予め
断面Ｕ字形状に形成されているから、組付は時の作業性
を向上できる等、種々の効果を奏する。

次に、第３図は本発明の第２の実施例を示し、本実施例
の特徴は旋回スクロールの筒状部と固定スクロールの凹
部とをシール部材の湾曲部に対応させて湾曲させたこと
にある。なお、本実施例では前記第１の実施例と同一の
構成要素に同一の符合を付し、その説明を省略するもの
とする。

図中、３１はケーシング本体２と共にケーシング１を構
成する前側ケーシングを示し、該前側ケーシング３１は
前記第１の実施例で述べた前側ケーシング３とほぼ同様
に形成されているものの、その基端側内周には径方向内
向きに突出する環状の軸受座３１Ａが一体形成され、該
軸受座３１Ａの軸方向端面が後述する旋回スクロール３
２の背面３３Ｂに摺接してスラスト方向の荷重を受承す
る軸受部３１Ｂとなっている。そして、該軸受座３１Ａ
には周方向に所定間隔をもって切欠き３１Ｃ，３１Ｃ，
・・・が形成され、該各切欠き３１Ｃには後述のオルダ
ム継手３７が設けられている。

３２はクランク軸４Ａに旋回軸受１１を介して回転可能
に設けられた旋回スクロールを示し、該旋回スクロール
３２は前記第１の実施例で述べた旋回スクロール６とほ
ぼ同様に形成され、鏡板３３、うず巻状のラップ部３４
、筒状部３５およびボス部３６とからなるものの、筒状
部３５はその先端側が径方向外向きに円弧状に湾曲した
ガイド部３５Ａとなり、該ガイド部３５Ａの先端は丸み
をもって形成されている。また、鏡板３３の前面３３Ａ
とは反対側の背面３３Ｂ外周側にはキー溝３３Ｇ、３３
Ｇ、・・・が周方向に所定間隔をもって形成され、該各
キー溝３３Ｇと前側ケーシング３１の各切欠き３１Ｃと
の間には自転防止機構としてのオルダム継手３７が配設
されている。

３８はケーシング１の先端側を施蓋するように前側ケー
シング３１の先端面に衝合して設けられた固定スクロー
ルを示し、該固定スクロール３８は前記第１の実施例で
述べた固定スクロール１３とほぼ同様に形成され、鏡板
３９、うず巻状のラップ部４０、環状の凹部４１および
環状の軸受部４２から大略構成されているものの、凹部
４１の底部側、外周側周壁は後述するシール部材４３の
湾曲部４３Ａに対応して円弧状に湾曲したガイド部４１
Ａとなっている。さらに、４３は旋回スクロール３２の
筒状部３５外周面と固定スクロール３８の凹部４１周壁
との間に固定リング４４゜４５を介して気密に固定され
たシール部材を示しマ該シール部材４３は前記第１の実
施例で述べたシール部材２１とほぼ同様に可撓性材料等
からなるパツキン材料を用いて予め断面Ｕ字形状に形成
され、湾曲部４３Ａを有している。そして、該シール部
材４３は吸込室Ａが軸受部４２．鏡板３３間等を介して
ケーシング１内の室Ｂと連通ずるのを確実に遮断し、こ
れらの室Ａ、Ｂ間をシールするようになっている。

かくして、このように構成される本実施例でも、前記第
１の実施例とほぼ同様の作用効果を得ることができるが
、特に本実施例では、旋回スクロール３２の筒状部３５
外周面と固定スクロール３８の凹部４１周壁とにシール
部材４３の湾曲部４３Ａにそれぞれ対応したガイド部３
５Ａ、４１Ａを形成したから、旋回スクロール３２の旋
回時に遠心力等の作用で、シール部材４３が過剰に変形
してしまうのをガイド部３５Ａ、４１Ａによって抑止す
ることができ、シール部材４３の耐久性を効果的に向上
させることができる。

なお、前記各実施例では、スクロール流体機械を真空ポ
ンプとして用いる場合を例に挙げて説明したが、本発明
はこれに限定されず、例えば空気等の各種気体を圧縮す
る圧縮機として用いるようにしてもよい、この場合には
、吐出ポート２０から吐出された圧縮気体の一部を室Ｂ
内に導びき、旋回スクロール６　（３２）の背面７Ｂ　
（３３Ｂ）側に背圧を作用させるようにすれば、旋回ス
クロール６　（３２）に固定スクロール１３（３８）側
への押圧力を与えることができ、この押圧力（スラスト
方向荷重）を軸受部１７（４２）等で受承させることが
できる。

また、前記実施例では、ケーシング１内に潤滑油等の油
液２５を収容して、旋回軸受１１等を潤滑、冷却するも
のとして述べたが、これに替えて、ケーシングｌ内を積
極的に大気に開放し、ケーシング１内に大気を導入する
ことによって、旋回軸受１１等を冷却するようにしても
よい。

〔発明の効果］以上詳述した通り、本発明によれば、固定スクロールと
旋回スクロールとの間に、スラスト方向の荷重を受承す
る軸受部と、該軸受部よりも径方向内側に位置して、予
め断面Ｕ字形状となるように形成され、吸込ポートと連
通ずる空間なケーシング内に対して遮断するシール部材
とを設けたから、ケーシング内に潤滑油等を収容しても
この油液が吸込ポート側に漏洩するのを防止でき、吐出
ポートから清浄な気体を吐出させることができる上に、
ケーシング内の油液によって旋回軸受や各軸受部等を効
果的に潤滑でき、冷却効率を向上させることができる。

また、シール部材に応力集中等が発生するのを防止でき
、寿命や耐久性を向上できる等、種々の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１の実施例を示し、第
１図はスクロール式真空ポンプの縦断面図、第２図はシ
ール部材の斜視図、第３図は第２の実施例を示すスクロ
ール式真空ポンプの縦断面図である。１・・・ケーシング、３Ｂ、１７．３１Ｂ、４２・・・
軸受部、４・・・駆動軸、４Ａ・・・クランク軸、５・
・・軸受、６．３２・・・旋回スクロール、？、１４゜
３３．３９・・・鏡板、８，１５，３４．４０・・・ラ
ップ部、９，３５・・・筒状部、１０．３６・・・ボス
部、１１・・・旋回軸受、１２．３７・・・オルダム継
手、１３．３８・・・固定スクロール、１６．４１・・
・凹部、１８・・・圧縮室（密閉空間）、１９・・・吸
込ポート、２０・・・吐出ポート、　　２１．４３−・
・シール部材、２４・・・円板、２５・・・油液。＠　１　図

Claims

【特許請求の範囲】

　ケーシングと、該ケーシングに回転可能に支持され、
該ケーシング内に伸びる先端側がクランク軸となった駆
動軸と、該駆動軸のクランク軸に旋回軸受を介して回転
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、前記ケーシングに設けられ、鏡板
に該旋回スクロールのラップ部との間で密閉空間を形成
する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径方向外側に穿設された吸込ポー
トおよび軸中心側に穿設された吐出ポートとからなるス
クロール流体機械において、前記固定スクロールと旋回
スクロールとの間には、径方向外側部位に位置し、該旋
回スクロールに作用するスラスト方向の荷重を受承する
軸受部と、該軸受部よりも径方向内側に位置して、予め
断面Ｕ形状となるように形成され、前記吐出ポートと連
通する空間を前記ケーシング内に対して遮断するシール
部材とを設けたことを特徴とするスクロール流体機械。