JPH03138477A - 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ｊ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、真空を発生さゼるべき真空タンク等
の密閉容器を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。

一方、本出願人は上記欠点を解決すべく、先に実願昭６
３−１０９４４９号、実願昭６３−１３７０８２号（以
下、先行技術という）等において、吸込ポート側をケー
シング内に対してシール部材により遮断し、ケーシング
内に潤滑油等の油液を収容しても、この油液が吸込ポー
ト側に漏洩するのを防止できるようにしたスクロール流
体機械を提案した。

しかし、これらの先行技術では、ケーシング内の油液を
油掻き等で掻き上げることによって旋回スクロール等を
潤滑、冷却しているに過ぎないから、ケーシング内に収
容する油量を増やす必要が生じ、装置全体を小型化する
のが難しいという問題がある。

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
、本発明は軸受や旋回スクロール等を効果的に潤滑、冷
却できる上に、圧縮室等の密閉空間内に油分が浸入する
のを防止でき、全体をコンパクトに形成できるようにし
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は、
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、吸
込ポートと連通ずる空間をケーシング内に対して遮断す
るシール部材とを設け、前記旋回スクロールには鏡板の
外周側に位置して、前記ケーシング内の油液な前記軸受
部に供給する給油路を形成したことにある。

［作用］ 上記構成により、ケーシング内に収容した油液を旋回ス
クロールの鏡板と軸受部との間に、旋回運動を利用して
供給でき、潤滑、冷却性能を高めることができる上に、
油液が吸込ポート側に漏洩するのを防止することができ
る。

［実施例〕 以下、本発明の実施例を第１図および第３図に基づき、
横置き型の真空ポンプとして用いた場合を例に挙げて説
明する。

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を示し、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。また、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
する環状の軸受部３Ａが一体形成されている。そして、
該軸受部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と共
に、その内周側には周方向に所定間隔をもって切欠き３
Ｂ、３Ｂ、・・・が形成され、該各切欠き３Ｂ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。

また、前側ケーシング３の軸受部３Ａには小径の袖穴３
Ｃが穿設され、該袖穴３Ｃは後述の油液２５をケーシン
グ本体２と前側ケーシング３との間で絞り作用をもって
流通させるようになっている。

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１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りず
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１０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７Ｇ、７Ｃ
，・・・が周方向に所定間隔をもって形成され、該各キ
ー溝７Ｃ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の軸心を中心にして旋回（公転
）し続けるようになっている。

１３はケーシング１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りず巻状のラップ部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は最中央側の圧縮室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
断面Ｕ字形状に形成され、第１図中に示す如（湾曲部２
ＬＡ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］７よりも径方向内側に位置し、凹部１６内に吸
込ポート１９と連通ず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（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３Ａ、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
。２７は軸受部２Ａと駆動軸４との間に設けられたオイ
ルシールを示し、該オイルシール２７は油液２５がケー
シング１外に漏洩するのを防止している。

さらに、２８．２Ｂ、・・・は旋回スクロール６の鏡板
７外周側に周方向に所定間隔をもって形成された給油路
を示し、該各給油路２８は断面Ｔ字形状に形成され、鏡
板７の外周面を前面７Ａ、背面７Ｂとに３方向で開口し
ている。そして、該給油路２８は室Ｃ内の油液２５を鏡
板７の外周面側から前面７Ａ、背面７Ｂと軸受部１７．
３Ａとの間に、旋回スクロール６の旋回運動に応じて供
給し、両者の間を潤滑、冷却するようになっている。こ
こで、室Ｃは軸受部３Ａ、１７間で前側ケシング３と鏡
板７との間に画成され、前記室Ｂの一部をなし、袖穴３
Ｃを介して油液２５が流１ 出、入するようになっている。

本実施例によるスクロール式の真空ポンプは」二連の如
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の軸心を中心とし、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、密閉容器内の空気を吸込ポート１９から各圧縮室
１８内に吸込みつつ、吐出ポート２０から順次吐出させ
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　２ 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３Ａに押圧され、該軸受部３Ａ
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、Ｃ内
に潤滑油等の油液２５を収容し、駆動軸４に設けた円板
２４により油液２５を室Ｂ内に掻き上げると共に、旋回
スクロール６の鏡板７外周側には給油路２８．２８．・
・・を形成しだから、油液２５を室Ｂ内に飛散させて、
旋回軸受１１、軸受５およびオルダム継手１２等に供給
できると共に、各給油路２８を介して鏡板７の前面７Ａ
、背面７Ｂと軸受部１７．３Ａとの間に供給でき、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
。

特に、第２図に示す如く前側ケーシング３の内周面と鏡
板７の外周面との隙間を小さくすれば、旋回スクロール
６が旋回運動を室Ｃ内で続けるときに、この室Ｃのうち
、室Ｃ１，Ｃ２が交互に拡縮してボンピング作用を行い
、例えば室Ｃ１側が室Ｃ２側に比較して高圧となったと
きには、室Ｃ内の油液２５が矢示り方向に流動し、この
油液２５が各給油路２８内へと流入、流出するようにな
るから、鏡板７の前面７Ａ、背面７Ｂと軸受部１７．３
Ａとの間、およびオルダム継手１２等に油液２５を入れ
換えるようにして供給でき、これらを効果的に潤滑、冷
却することができ、ケーシングｌ内に収容する油液２５
の量を増やす必要がなくなり、全体を小型化してコンパ
クトに形成することか可能となる。

また、シール部材２１は可撓性材料によって形成したか
ら、旋回スクロール６の旋回運動にスムーズに追従して
、旋回スクロール６を円滑に旋回させることができる上
に、室Ｂ、Ｃ内の油液２５が吸込室Ａ側に漏洩するのを
確実に防止でき、吐出ポート２０から吐出される空気を
清浄な状態に保持できる等、種々の効果を奏する。

なお、前記実施例では、旋回スクロール６の鏡板７に周
方向に所定間隔をもって給油路２８゜２８、・・・を形
成するものとして述べたが、該８給油路２８は必ずしも
鏡板７の全周に亘って形成する必要はなく、例えば第２
図中で上側に位置するいくつかの給油路２８は廃止して
もよい。

また、前記実施例では、シール部材２１を断面Ｕ字形状
に形成するものとして述べたが、これに替えて、シール
部材２１を蛇腹形状等、他の形状に形成してもよい。

さらに、前記実施例では、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　５ 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内に導き、旋回スクロール６の背面７Ｂ
側に背圧を作用させるようにすれば、旋回スクロール６
に固定スクロール１３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等で受
承させることができる。

〔発明の効果〕

以上詳述した通り本発明によれば、シール部材によって
吸込ポート側をケーシング内に対して遮断し、旋回スク
ロールの鏡板外周側には給油路を形成したから、ケーシ
ング内の油液と旋回スクロールの鏡板と軸受部との間に
供給して、これらを効果的に潤滑、冷却でき、全体を小
型化することが可能となる上にケーシング内の油液が吸
込ポート側に漏洩するのを確実に防止でき、吐出ポート
から清浄な気体を吐出させることができる等、種々の効
果を奏する。

　６

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例を示す真空ポンプの縦断面図、
第２図は第１図中のＩＩ　−ＩＩ矢示方向断面図である
。 １・・・ケーシング、３Ａ、１７・・・軸受部、４・・
・駆動軸、４Ａ・・・クランク軸、６・・・旋回スクロ
ール、７．１４・・・鏡板、８，１５・・・ラップ部、
９・・・筒状部、１０・・・ボス部、１１・・・旋回軸
受、１３・・・固定スクロール、１６・・・凹部、１８
・・・圧縮室（密閉空間）、１９・・・吸込ポート、２
ｏ・・・吐出ポート、２１・・−シール部材、２５・・
・油液、２８・・・給油路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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、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、前記吸込ポートと連通する空間をケ
   ーシング内に対して遮断するシール部材とを設け、前記
   旋回スクロールには鏡板の外周側に位置して、前記ケー
   シング内の油液を前記軸受部に供給する給油路を形成し
   たことを特徴とするスクロール流体機械。