JPH0318601A - スクロール流体装置 - 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 この発明は冷凍機用圧縮機、膨脹機、真空ポンプなどに
用いられるスクロール式の流体装置に関するものである
。

従来の技術 渦巻羽根を組み合わせたスクロール式の機構を有し、そ
の作業空間の軸方向の漏れ隙間の密封手段として、密封
帯を用いる方法は既に提案されている。

第８図は一般的な流体装置であるスクロール式の電動圧
縮機の機構部の断面で、第９図、第１０図にその渦巻羽
根部分の詳細を示す。

密封容器ｌの内部にスクロール式の機構部２と、固定子
４と回転子５からなる電動機３が配設され、回転子５は
機構部２のクランク軸６に結合されている。機構部２は
、固定渦巻羽根７を有する固定渦巻羽根部材８と、この
固定渦巻羽根７と噛み合って複数個の作業空間９を形成
する旋回渦巻羽根１０を有する旋回渦巻羽根部材１１と
、この旋回渦巻羽根部材ｌ１を旋回駆動するクランク軸
６と、このクランク軸６を支える軸受部材１２と、旋回
渦巻部材１１を軸方向に支持するスラスト軸受１３と、
スラスト軸受１３の外周に配設し、旋回渦巻羽根部材１
１の自転を拘束するための円形の環状体の両面にキーを
設けた構造の自転拘束部材１５などから構成されている
。

固定渦巻羽根部品８の外周には密封環１４が配設されて
おり、密封容器１は吐出室１６と吸入側空間ｌ７に仕切
られている。

圧縮機の吸入管１８から吸入された吸入冷媒は、吸入側
空間１７を経て、機構部２の吸入口１９に入る。機構部
２に入った冷媒気体は吸入室２０、作業空間９、吐出口
２ｌを経て高温高圧に圧縮され、吐出室１６から吐出管
２２を通って、圧縮機の外に吐出される。

密封容器１の底部には潤滑油溜２３が設けられ、この中
の潤滑油は油ポンプによってクランク軸６に設けた給油
孔２５を通って機構部２の各部を潤滑、冷却する。

旋回渦巻羽根部材１１の旋回によって、作業空間９は外
周からその容積を順次縮小して圧力を上昇させながら中
心の吐出口２１に連通する。

旋回、固定の両渦巻羽根７，１０は、第９図に示すよう
に、点Ｔａ，Ｔｂ．Ｔｃ％Ｔｄで近接して作業空間９を
形成しており、各空間の圧力はそれぞれＰＯ＜ＰＩ＜Ｐ
２となっている。

したがって、作業空間９内の流体の圧縮を有効かつ確実
に行うためには、旋回，固定の両渦巻羽根７．１０の線
接触部Ｔａ，Ｔｂ．Ｔｃ，Ｔｄおよび各渦巻羽根７，１
０の軸方向端面３２（第１０図参照）とこれに対面する
各渦巻羽根部材８，ｌ１の表面３３との接触部における
流体の密封を確実に行う必要がある。

密封構造の一例として、従来は固定渦巻羽根７と旋回渦
巻羽根１０のそれぞれの先端の端面３２にその渦巻形状
に沿ってのびた密封帯溝２６を形成し、その溝内には同
一の渦巻形状でかつその溝幅よりも狭い幅を有する密封
帯２７が配設されており、密封帯溝２６の溝底面２８と
密封帯２７の背面２９との間および密封帯溝２６の溝側
壁３０と密封帯２７の個面３１との間にそれぞれ微小な
隙間が形成されているものがある。それによると、圧縮
機の運転時には密封帯２７の側面３１と密封帯溝２６の
側壁３０との間の空間を通って密封帯２７の背面２９と
密封帯溝２６の溝底面２８との間に流体が流入し、密封
帯２７の背面２９および側面３ｌに圧力がかかる。この
流体圧は渦巻羽根７，１０の中心側でより高圧になるた
め、相対向した対の溝側壁のうち外側の溝側壁３４に向
がって密封帯２７は押し付けられる。よって密封帯２７
は外側の溝側壁３４と渦巻羽根部材ｌ１の表面３３とに
同時に押し当てられ、流体を作業空間９に密封すること
ができる。

発明が解決しようとする課題 上述のような密封帯溝と密封帯の構造では、圧縮機の運
転開始時に渦巻羽根の中心側と外側との圧力差がまだ発
生していない状態のときや、圧力差が生じた後でも渦巻
羽根の中心側の高圧が密封帯の側面と密封帯溝の側壁と
の間の空間にうまく流入してこないときには、密封帯溝
内に配設された密封帯には軸方向および外側の溝側壁方
向に働く力は生じず、密封帯が流体の密封に関与しなく
なるという問題点がある。

課題を解決するための手段 本発明は、上記問題点を解消するためになされたもので
、第１の発明は内側の溝側壁に対面する密封帯の側面か
ら密封帯溝の底面に対面する密封帯の背面にかけての四
辺形の二辺にあたる部分が多数個にわたって斜めに切り
取られたものであり、第２の発明は密封帯の渦巻線の方
向と直交する密封帯の断面形状が密封帯溝の側壁と平行
な二辺を持つ四辺形を威すものであり、第３の発明は密
封帯の渦巻の開始半径および終了半径が密封帯溝の渦巻
の開始半径、終了半径と異なり、しかも密封帯溝の断面
形状が、密封帯と全長にわたって接触する内または外側
の密封帯溝の側壁が、密封帯溝の底面から溝上端に向か
って溝幅が大きくなるような傾斜を有する台形形状を成
し、嵌着される密封帯もこの密封帯溝断面形状に合った
断面を威すものであり、第４の発明は密封帯溝の溝底面
とこれに対面する密封帯の背面との間に密封帯および密
封帯溝と同し渦巻形状を持つ弾性体を有するものである
。

作　　　用 本発明のスクロール流体装置によれば、作業空間に発生
する高圧の流体を固定渦巻羽根および旋回渦巻羽根の先
端に配設された各密封帯の側面と密封帯溝の側壁との間
および密封帯の背面と密封帯溝の底面との間の空間に容
易に導くことができ、密封帯の各面に働く圧縮流体の圧
力によって密封帯は外側の溝側壁と対面する渦巻羽根部
品の表面とに同時に接触し、作業空間内に流体を確実に
密封することができる。

また、密封帯溝の溝底面とこれに対面する密封帯の背面
との間に弾性体を配設することにより流体の圧力に頼ら
ずに、常に安定した作業空間の密封状態を容易に提供で
きる。

実施例 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第ｌの実施例を第１図および第２図に示す。第１図およ
び第２図において、２７は固定渦巻羽根７および旋回渦
巻羽根１０の先端の各密封帯溝２６に配設された密封帯
で、図中の中心線Ｏ−０は渦巻羽根７の中心であり、各
密封帯２７および密封帯溝２６において渦巻の中心側を
内側、その反対側を外側と称する。

第Ｉの実施例においては、渦巻羽根７に設けられた密封
帯溝２６の渦巻中心部に近い側の溝側壁３０に対面する
密封帯２７の側面３１から、密封帯溝２６の溝底面２８
に対面する密封帯２７の背面２９にかけて多数個にわた
って傾斜を持たせて切り取られた面３５に、流入した圧
縮流体の高圧力が働くと、この力は密封帯２７を密封帯
溝２６の外側の溝壁面３４に押し付けようとする力Ｆ１
と密封帯２７を密封帯溝２６から持ち上げようとする力
Ｆ２の２つに分かれる。この２つの力のうち密封帯２７
を持ち上げようとする力Ｆ２により、従来に比べて密封
帯溝２６の溝底面２８とそれに対面する密封帯２７の背
面２９との間の空間に高圧の圧縮流体を容易に導くこと
ができ、軸方向の密封がより確実なものとなる。さらに
、この密封帯形状に加えて密封帯溝２６の外側の溝側壁
３４が、溝底面２８の溝幅より溝上端面３２側の溝幅が
広がるように傾斜した台形形状の断面を有し、密封帯の
渦巻線の方向と直交する密封帯２７の断面形状が密封帯
溝２６の形状に合うように形成されている場合、密封帯
２７の切り取られた傾斜面３５にかかる圧力により生じ
る２つの力のうち密封帯２７を密封帯溝２６の外側の溝
側壁３４に押し付けられる力Ｆ１により密封帯２７は傾
斜を持った外側の溝側壁３４を登ろうとする力Ｆ３が生
じ、軸方向の密封に働く力が増す。

第２の実施例を第３図に示す。第３図において、密封帯
２７の溝巻線の方向と直交する密封帯２７の断面形状が
、密封帯溝２６の側壁３０、３４と平行な二辺３１、３
６を持つ四辺形を成し、しかもこの密封帯２７の形状が
、密封帯溝２６の外側の溝制壁３４に対面する密封帯２
７の個面３６の高さが密封帯溝２６の深さより短く、密
封帯溝２６の内側の側壁３０に対面する密封帯２７の側
面３ｌが清上端３２より突出する形状で、かつ密封帯溝
２６の底面２８と対面する密封帯２７の背面２９は外側
から内側へ向かって密封帯溝２６の底面２８との隙間が
大きくなるような傾斜を持つ形状である。

密封帯２７の内側の側面３１の上端が密封帯溝２６の上
端面３２よりも突出しているため渦巻羽根７の中心側〈
図の左側〉に発生する高圧の圧縮流体は従来の密封帯形
状の場合よりも外側へ漏れにくくなっている。また、圧
縮流体は従来に比べて容易に密封帯溝２６の内側の側壁
３０と密封帯２７の側面３１の間の空間に導かれ、溝底
面２８に対面する密封帯２７の背面２９に高圧力を働か
せることができる。この圧力により密封帯２７は溝底面
２８より浮上し、軸方向の密封を確実なものとする。ま
た、密封帯溝２６の底面２８に対面する密封帯２７の背
面２９が軸方向，に対して傾斜を持っているため、第１
の実施例と同じ原理により背面２９に働く圧力は密封帯
２７を密封帯溝２６の外側の側壁３４に押し付ける力も
発生させる。さらに、密封帯溝２６の底面２８とそれに
対面する密封帯２７の背面２９の間の空間がくさび形を
していることにより、満巻羽根７の先端３２とそれと噛
み合わされているもう一方の渦巻羽根部材１１の表面３
３との隙間の微小な変化に対し密封帯２７自身が内側の
溝側壁３０１′ｌｌｌＩへ倒れることにより柔軟に寸法
変化を吸収し密封帯２７が両渦を羽根部材８、１１の摩
擦荷重の増大や隙間の規制を招くことはない。

第３の実施例を第４図および第５図に示す。第４図にお
いては、密封帯２７の渦巻の中心部に近い側の端点３７
を渦巻の巻始めとすると、密封帯２７の渦巻の開始半径
が密封帯溝２６の渦巻の開始半径よりも大きく、しかも
密封帯２７の渦巻の終了半径が密封帯溝２６の終了半径
よりも大きくなるように形成しているために、密封帯２
７は密封帯溝２６の対の溝側壁のうち外側の溝側壁３４
にのみ全長にわたって押し当てられている。さらに第５
図に示すように密封帯溝２６の断面形状は、密封帯溝２
６の外側の溝側壁３４が密封帯溝２６の底面２８から溝
上端面３２に向かって溝幅が大きくなるような傾斜を有
する台形形状を成し、挿入される密封帯２７も、この密
封帯溝２６の断面形状に合った断面を成している。密封
帯２７は密封帯溝２６に対して一定の距離で半径が大き
く、全長にわたって外側の溝側壁３４に押し当てられて
おり、溝側壁３４の成す傾斜によって密封帯２７は溝側
壁３４に沿って溝底面２８から溝上端３２に向かって登
ろうとする。したがって密封帯２７は軸方向の流体の密
封と外側の溝側壁３４における作業空間内の流体の密封
を確実に行うことができる。

また第３の実施例において隣合う作業空間間の圧力差が
小さいときは密封帯２７の渦巻の開始半径が密封帯溝２
６の渦巻の開始半径よりも小さく、しかも密封帯２７の
渦巻の終了半径が密封帯溝２６の渦巻の終了半径よりも
小さくすることによって、密封帯２７は密封帯溝２６の
対の溝側壁のうち内側の溝側壁３０にのみ全長にわたっ
て押し当てられ、かつ密封帯溝２６の断面形状は、内側
の密封帯溝側壁３０が密封帯溝２６の底面２８から溝上
端に向かって溝幅が大きくなるような傾斜を有する台形
形状を威し、挿入される密封帯２７もこの密封帯溝２６
の断面形状にあった断面を威す場合についても流体を密
封することができる。

第４の実施例を第６図（ａ）　（ｂ）および第７図（ａ
）ω）に示す。第４の実施例においては、密封帯溝２６
の溝底面２８とそれに対面する密封帯２７の背面２９と
の間に密封帯２７および密封帯溝２６と同し渦巻形状を
持つ弾性体を有する機構となっており、強制的に密封帯
２７を密封帯溝２６から浮上させている。ここで弾性体
は、第６図のように波形バネ４ｌでもよいし、第７図の
ように復元力をもつ薄板４２でもよい。

発明の効果 本発明による効果は、上述したように、密封帯溝に挿入
された密封帯の浮上を容易にし、軸方向および径方向で
の接触部において作業空間内の流体の密封を確実に行う
ことができることである。

また、固定、旋回の両渦巻羽根部品間に小さな軸方向移
動が生しても、その変化に柔軟に対応できる効果も挙げ
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す密封帯の要部の斜
視図、第２図は同実施例における密封帯および密封帯溝
の断面図、第３図は本発明の第２の実施例を示す密封帯
および密封帯溝の断面図、第４図は本発明の第３の実施
例における密封帯と密封帯溝の形状の違いを示す正面図
、第５図は同実施例を示す密封帯および密封帯溝の断面
図．第６図（ａ），　（ｂ）は本発明の第４の実施例の
うち弾性体に波形バネを用いた場合の密封帯および密封
帯溝の縦断面図および横断面図、第７図（ａ），　（ｂ
）は同実施例のうち弾性体に復元力を有する薄板を用い
た場合の密封帯および密封帯溝の縦断面図および横断面
図、第８図はスクロール流体機械の縦断面図、第９図は
同圧縮機における圧縮機構部の平面断面図、第１０図は
同圧縮機構部の要部の縦断面図である。 ７・・・・・・固定渦巻羽根、１０・・・・・・旋回渦
巻羽根、２６・・・・・・密封帯溝、２７・・・・・・
密封帯、２８・・・・・・溝底面、２９・・・・・・背
面、３０．３４・・・・・・溝側壁、３１．３６・・・
・・・側面、４１・・・・・・波形バネ、４２・・・・
・・薄板。 第１図 ２７−’ｉｌ打帯

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）渦巻羽根の先端部分に密封帯溝を設け、この密封
   帯溝に軟質材料で形成した密封帯を嵌着し、この密封帯
   が密封帯溝の幅よりも狭い幅で、しかもそれぞれの渦巻
   羽根に設けられた密封帯溝の相対向した対の溝側壁のう
   ち渦巻中心部に近い側の溝側壁に対面する前記密封帯の
   側面に、この面から溝底面部に対面する密封帯の背面に
   かけて多数個にわたって斜めに切り取られた溝を有する
   ことを特徴とするスクロール流体装置。
2. （２）密封帯溝の渦巻中心部から遠い側の溝側壁が溝底
   面から溝上端面へ向かって溝幅が広がっているような傾
   斜を持った台形形状の断面を有し、密封帯の渦巻線の方
   向と直交する断面形状が前記密封帯溝の断面形状に合う
   ように密封帯を形成した請求項１記載のスクロール流体
   装置。
3. （３）渦巻羽根の先端部分に密封帯溝を設け、この密封
   帯溝に軟質材料で形成した密封帯を嵌着し、前記密封帯
   の渦巻線の方向と直交する密封帯の断面形状が、密封帯
   溝の側壁と平行な二辺を持つ四辺形を成し、この密封帯
   が密封帯溝の相対向する対の溝側壁のうち外側の溝側壁
   に対面する密封帯の側面が密封帯溝より突出することな
   く、密封帯溝の内側の側壁に対面する密封帯の側面が溝
   上端より突出するような構造を成す形状で、かつ密封帯
   溝の底面と対面する密封帯の背面は、密封帯溝の底面と
   の隙間が密封帯溝の外側から内側へ向かって大きくなる
   ような傾斜を持つことを特徴とする、スクロール流体装
   置。
4. （４）渦巻羽根の先端部分に密封帯溝を設け、この密封
   帯溝に軟質材料で形成した密封帯を嵌着し、密封帯の渦
   巻の中心部に近い側を渦巻の巻始めと称するとき、密封
   帯の渦巻の開始半径が密封帯溝の渦巻の開始半径よりも
   大きく、かつ密封帯の渦巻の終了半径が密封帯溝の終了
   半径よりも大きく、密封帯は密封帯溝の対の溝側壁のう
   ち外側の溝側壁にのみ全長にわたって押し当てられるか
   、もしくは密封帯の開始半径が密封帯溝の渦巻の開始半
   径よりも小さく、かつ密封帯の渦巻の終了半径が密封帯
   溝の終了半径よりも小さく、密封帯は密封帯溝の対の溝
   側壁のうち内側の溝側壁にのみ全長にわたって押し当て
   られるような構造をとり、密封帯溝の断面形状は、上述
   のようなしくみで密封帯と全長にわたって接触している
   外または内側の密封帯溝の側壁の形状が、密封帯溝の底
   面から溝上端に向かって溝幅が大きくなるような傾斜を
   有する台形形状を成し、挿入される密封帯もこの密封帯
   溝の断面形状に合った断面を成すことを特徴とするスク
   ロール流体装置。
5. （５）渦巻羽根の先端部分に密封帯溝を設け、この密封
   帯溝に軟質材料で形成した密封帯を嵌着し、密封帯溝の
   溝底面とこれに対面する密封帯の背面との間に密封帯お
   よび密封帯溝と同じ渦巻形状を持つ弾性体を有すること
   を特徴とするスクロール流体装置。