JPH04237889A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば空気圧縮機や真
空ポンプ等に用いて好適なスクロール式流体機械に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図３により従来技術によるスクロール式
流体機械として無給油式の空気圧縮機を例に挙げて説明
する。

【０００３】図において、１は筒状のケーシング、２は
該ケーシング１を後述の前側ケーシング３と共に構成す
るケーシング本体を示し、該ケーシング本体２は円板状
の底部２Ａと、該底部２Ａの内周側からケーシング本体
２内に延びた軸受部２Ｂと、底部２Ａの外周側から前側
ケーシング３の方向に延びた円筒部２Ｃとから有底筒状
に形成されている。

【０００４】３はケーシング本体２の円筒部２Ｃの先端
に固着された段付円筒状の前側ケーシングで、該前側ケ
ーシング３の内周側には径方向内向きに環状部３Ａが一
体に突設され、該環状部３Ａの内周側には後述する旋回
スクロール６の背面に摺接してスラスト方向の荷重を受
承するスラスト受部３Ｂが形成されている。

【０００５】４はケーシング本体２の軸受部２Ｂに軸線
Ｏ−Ｏを中心として軸受５，５により回転可能に支持さ
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４
Ａの軸線Ｏ′−Ｏ′は駆動軸４の軸線Ｏ−Ｏに対して所
定寸法ｄ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外で電動モ−タ（図示せ
ず）に連結され、この電動モ−タにより回転駆動される
ようになっている。

【０００６】６は前側ケーシング３のスラスト受部３Ｂ
と後述する固定スクロール１１のスラスト受部１５Ａ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の歯底７Ａ側に中心側
が巻始め端となり、外周側が巻終り端となって立設され
たうず巻き状のラップ部８と、鏡板７の背面側中央に設
けられたボス部９とから構成され、該ボス部９内にはク
ランク軸４Ａが旋回軸受１０を介して取付けられている
。そして、前記旋回スクロール６は例えば鉄材、セラミ
ック材等の硬質材料を母材として成形されている。

【０００７】ここで、鏡板７の背面外周側には図示しな
いキー溝が周方向に所定間隔をもって形成され、該各キ
ー溝と前側ケーシング３のスラスト受部３Ｂとの間には
自転防止機構としてのオルダム継手（図示せず）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ｄの旋
回半径をもった円運動が与えられ、オルダム継手によっ
て自転が防止され、駆動軸４の軸線Ｏ−Ｏを中心にして
旋回（公転）し続けるようになっている。

【０００８】１１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、該固定スクロールも例えば鉄材、セ
ラミック材等の硬質材料を母材として成形されている。 ここで、該固定スクロール１１は、その中心が駆動軸４
の軸線Ｏ−Ｏと一致するように中央部側に配設された鏡
板１２と、該鏡板１２の歯底１２Ａ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き状のラップ
部１３と、鏡板１２の外周側に位置して断面コ字形状に
形成された筒状の支持部１４とから大略構成され、該支
持部１４の先端側には前側ケーシング３と衝合する環状
板１５が一体に形成されている。そして、該環状板１５
の内周側には、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スラスト受部１５Ａが前側ケーシ
ング３のスラスト受部３Ｂと対向して形成されている。

【０００９】ここで、該固定スクロール１１のラップ部
１３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
複数の圧縮室１６，１６，…を画成するようになってい
る。

【００１０】１７，１８は固定スクロール１１に形成さ
れた吸込口，吐出口をそれぞれ示し、該吸込口１７は最
外周側の圧縮室１６と連通するように支持部１４の外周
側に穿設され、吐出口１８は最中央側の圧縮室１６と連
通するように鏡板１２の中心部に穿設されている。

【００１１】１９はケーシング本体２内に位置して駆動
軸４に嵌合固着されたカウンタウエイトを示し、該カウ
ンタウエイト１９は旋回スクロール６が旋回するとき駆
動軸４の回転バランスをとる構成となっている。

【００１２】従来技術によるスクロール式の空気圧縮機
は上述の如き構成を有するもので、駆動軸４を電動モ−
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１０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の軸線Ｏ−Ｏを中心と
し、寸法ｄの旋回半径をもって旋回運動する。そして、
この旋回運動によって各ラップ部８，１３との間に画成
される圧縮室１６，１６，…は連続的に縮小し、吸込口
１７から吸込んだ空気を各圧縮室１６で順次圧縮しつつ
、この圧縮空気を吐出口１８から外部の空気タンク（図
示せず）等に吐出して圧縮作用を行う。

【００１３】ここで、圧縮作用時には、旋回スクロール
６が高圧な圧縮室１６内の圧力によって前側ケーシング
３のスラスト受部３Ｂに押圧されるから、圧縮途中の圧
縮空気の一部を旋回スクロール６に穿設した背圧導入孔
（図示せず）を介してケーシング１内に導入し、旋回ス
クロール６の背面側に背圧を作用させ、これにより旋回
スクロール６と固定スクロール１１の各ラップ部８，１
３の歯先と各鏡板７，１２、歯底７Ａ，１２Ａとの間か
らの圧力洩れを防止し、圧縮効率を高めるようになって
いる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、スクロール
式空気圧縮機は、固定スクロール１１に対して旋回スク
ロール６が旋回運動する間に、各圧縮室１６を順次拡縮
させることにより、吸込口１７から吸込んだ空気の圧縮
作用を行なうものであるから、各圧縮室１６は完全な密
閉空間である必要がある。

【００１５】このため、旋回スクロール６と固定スクロ
ール１１は、各ラップ部８，１３の側面同士、鉄板７，
１２の歯底７Ａ，１２Ａと各ラップ部８，１３の歯先と
の間を互いに摺接するようにして密閉空間を形成するよ
うに、該各ラップ部８，１３の側面と歯先、鏡板７，１
２の歯底７Ａ，１２Ａ等は高精度に精密加工しなくては
ならない。しかも、吸込口１７から圧縮室１６内に吸込
まれた空気は圧縮作用によって加熱され、圧縮熱を発生
するものであるから、鉄材等からなる旋回スクロール６
と固定スクロール１１は次第に熱膨張する。

【００１６】このため、旋回スクロール６と固定スクロ
ール１１の製造時には、熱膨張を考慮した加工精度、隙
間管理を行なう必要があり、これらが不十分な場合には
カジリ現象を起こし、旋回不良を招くという問題点があ
る。

【００１７】そこで、このような問題点を解決するため
、例えば特開昭５８−９１３８８号公報に示される如く
、射出成形手段を用いて鏡板の歯底面とラップ部の全表
面とを薄い樹脂層で均一に被覆することにより、鏡板歯
底面やラップ部の精密加工を省略し、加工時間の短縮、
加工コストの低減を図ったものが知られている。

【００１８】しかし、上記先行技術によれば、樹脂層を
形成するための金型にはラップ部歯先の近傍に位置して
樹脂注入口を形成しているため、次のような欠点がある
。第１に、射出成形時には１０００〜２０００ｋｇ／ｃ
ｍ２の高い射出圧力がラップ部歯先に局部的に作用する
ため、ラップ部の倒れ、変形、破損が生じ易く、特にラ
ップ部歯先の変形が生じ易いという欠点がある。第２に
、射出された樹脂がラップ部の内面側と外面側に均一に
流入できないために、ラップ部の内面側と外面側の樹脂
層が不均一に形成されてしまい、高い寸法精度を得るこ
とができないばかりでなく、ラップ部の変形の原因にな
ることである。

【００１９】このため、樹脂層の成形後に、仕上げ加工
を行なうことも考えられるが、仕上げ加工においても加
工公差をもっており、特に無給油式の空気圧縮機におい
ては、スラスト方向、ラジアル方向の隙間が圧縮性能に
与える影響が大きく、隙間管理が困難である。

【００２０】本発明は前述した従来技術の問題点と欠点
に鑑みなされたもので、旋回スクロールまたは固定スク
ロールのいずれか一方に被膜層を形成し、この旋回スク
ロールと固定スクロールを組付けて製品として使用して
いく過程で最適な隙間を確保し、安定した性能を得るよ
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。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明が採用する手段の特徴は、旋回スクロールお
よび固定スクロールのうち、一方のスクロールは硬質な
材料によって形成し、他方のスクロールには一方のスク
ロールとの摺接面に自己切削性を有する材料からなる被
膜層を規定厚さ以上に形成し、前記固定スクロールに対
して旋回スクロールを旋回運動させる間に、規定厚さ以
上の皮膜部分を切削し、前記被膜層を規定の厚さ寸法と
するように構成したことにある。

【００２２】

【作用】このように構成することにより、旋回スクロー
ルと固定スクロールのうち、他方のスクロール（例えば
、旋回スクロール）に切削性の良い材料からなる被膜層
を形成し、次にこの他方のスクロールを硬質材料からな
る一方のスクロール（例えば、固定スクロール）に組付
け、製品として完成させる。そして、この製品を実際に
使用し、固定スクロールに対して旋回スクロールを旋回
運動させ、稼動運転する。この稼動運転により、被膜層
のうち規定厚さ以上の被膜部分は一方のスクロールの接
触により自己切削され、各ラップ部間、ラップ部歯先と
鏡板歯底との間等に最適な隙間を確保することができる
。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１，図２を参照し
つつ詳細に説明する。なお、図１に示す従来技術と同一
の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。

【００２４】図中、２１は従来技術による旋回スクロー
ル６に代えて本実施例に用いる旋回スクロールを示し、
該旋回スクロール２１は従来技術のものと同様に円盤状
に形成された鏡板２２と、該鏡板２２の歯底２２Ａから
立設されたうず巻状のラップ部２３と、鏡板２２の背面
側中央に設けられたボス部２４とから構成され、該ボス
部２４内には旋回軸受１０を介して駆動軸４のクランク
軸４Ａが取付けられている。なお、前記旋回スクロール
２１自体は鉄材、セラミック材を母材として成形されて
いる。

【００２５】然るに、本実施例による旋回スクロール２
１においては、その鏡板２２の歯底２２Ａに所定半径内
にわたって被膜形成溝２２Ｂがラップ部２３を囲むよう
にうず巻状に凹設され、またラップ部２３は従来技術に
よるラップ部８よりも薄肉に形成され、歯先２３Ａも若
干短寸となっている。

【００２６】２５は旋回スクロールの鏡板２２とラップ
部２３に形成された被膜層で、該被膜層２５は鏡板２２
の被膜形成溝２２Ｂに形成された歯底被膜層部２５Ａと
、ラップ部２３の内，外周面から歯先２３Ａにわたって
形成されてたラップ被膜層部２５Ｂとからなっている。 そして、前記被膜層２５は例えば金型を用いた射出成形
手段によって形成されるもので、射出成形時には本来の
規定厚さ以上に成形されるものである。

【００２７】即ち、歯底被膜層部２５Ａについては歯底
２２Ａの歯底面よりもわずかに厚肉に形成され、またラ
ップ被膜層部２５Ｂも従来技術による旋回スクロール６
のラップ部８の厚さ寸法よりもわずかに厚肉に形成され
ている。いま、被膜層２５は本来の規定厚さ寸法が図２
中の実線で示す状態とすると、射出成形時の厚さ寸法は
図２中の一点鎖線で示す状態に形成されるものである。

【００２８】ここで、前記被膜層２５は、鉄材やセラミ
ック材等の硬質材料からなる固定スクロール１１に比較
して軟質で、かつ該固定スクロールと摺接しつつ旋回運
動することにより自己切削（自己摩耗）する材料、例え
ばポリイミドと４弗化エチレンを混成した樹脂等の材料
が用いられる。

【００２９】本実施例に用いる旋回スクロール２１はこ
のように構成されるが、この旋回スクロール２１のボス
部２４を旋回軸受１０を介してクランク軸４Ａに取付け
、次に固定スクロール１１のラップ部１３を旋回スクロ
ール２１のラップ部２３に重ね合せる。この際、旋回ス
クロール２１には被膜層２５が形成されいているから、
ラジアル方向、スラスト方向に対しては各ラップ部１３
，２３間、鏡板１２，２２の歯底１２Ａ，２２Ａと各ラ
ップ部１３，２３の歯先との間等は若干無理嵌め状態と
なる。さらに、固定スクロール１１の環状板１５を前側
ケーシング３と衝合させ、ボルト（図示せず）によって
締着し、製品として組立てる。

【００３０】さて、前述のようにして組立てられたスク
ロール式空気圧縮機は、電動モータによって駆動軸４を
回転駆動することにより、稼動運転が行なわれることに
なる。即ち、駆動軸４が回転すると、旋回スクロール２
１の旋回運動によって各ラップ部１３，２３間に画成さ
れる圧縮室１６，１６，…は連続的に縮小し、吸込口１
７から吸込んだ空気は吐出口１８から外部に吐出され、
圧縮作用を行なう。

【００３１】しかし、本実施例に用いる旋回スクロール
２１には被膜層２５が規定厚さ以上に形成され、稼動運
転初期には図２中に一点鎖線の状態にある。この結果、
当該規定厚さ以上の被膜部分は固定スクロール１１のラ
ップ部１３の内，外周面や鉄板１２の歯底１２Ａ等に摺
接しつつ旋回運動することになる。

【００３２】然るに、被膜層２５は自己切削性を有する
軟質の材料、即ちポリイミドと４弗化エチレンを混成し
た樹脂材料によって成形されているから、旋回スクロー
ル２１が旋回運動する間に、硬質材料からなる固定スク
ロール１１によって規定厚さ以上の被膜部分は徐々に切
削され、時間の経過と共に規定の厚さ寸法となり被膜層
２５は最終的には図２中の実線で示す状態となる。

【００３３】かくして、本実施例によれば、被膜層２５
の仕上り形状は、固定スクロール１１との接触による自
己形成によるから、該被膜層２５の膜厚に高精度な厚さ
寸法管理が要求されず、成形後の仕上げ加工が不要とな
り、さらに成形時のバラツキによることなく、稼動運転
中に適切な隙間を確保することができ、製品として安定
した圧縮性能を得ることができる。

【００３４】なお、実施例では旋回スクロール２１に被
膜層２５を形成する場合を例に挙げ述べたが、固定スク
ロールに被膜層を形成し、旋回スクロールは従来技術と
同一形状のものを使用するようにしてもよく、要は旋回
スクロールと固定スクロールのうち、いずれか一方のス
クロールに被膜層を形成すればよいものである。

【００３５】

【発明の効果】本発明に係るスクロール式流体機械は以
上詳細に述べた如くであって、旋回スクロールまたは固
定スクロールのいずれか一方に自己切削性を有する樹脂
材料からなる被膜層を規定厚さ以上に形成し、製品とし
て稼動運転する間に規定厚さ以上の被膜部分を切削し、
被膜層を規定厚さ寸法とする構成としたから、下記各項
の効果を奏する。

【００３６】（１）．皮膜層の最終仕上り形状は、稼動
運転による自己切削作用によって行なわれるので、該被
膜層の形成時に成形公差を大きく取れるので、成形加工
が容易である。

【００３７】（２）．製品として使用していく過程で、
各ラップ部間、各ラップ部歯先と鏡板歯底間等にその製
品に見合った均一な隙間が得られるため、製品として安
定した性能を得ることができる。

【００３８】（３）．被膜層の成形後に、仕上げ加工等
が不要となるため、加工工数を低減することができる。

【００３９】（４）．稼動運転によって被膜層が最適な
状態に自己切削されたら、製品として分解しない限り組
付け公差がなく、最適条件での運転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるスクロール式空気圧縮機
の縦断面図である。

【図２】図１中の要部拡大断面図である。

【図３】従来技術によるスクロール式空気圧縮機の縦断
面図である。

【符号の説明】

１　　ケーシング ４　　駆動軸 １１　　固定スクロール １２　　鏡板 １３　　ラップ部 １６　　圧縮室 ２１　　旋回スクロール ２２　　鏡板 ２２Ｂ　　被膜形成溝 ２３　　ラップ部 ２４　　ボス部 ２５　　被膜層 ２５Ａ　　歯底被膜層部 ２５Ｂ　　ラップ被膜層部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ケーシングと、該ケーシング内に旋回
   可能に設けられ、鏡板にうず巻き状のラップ部が立設さ
   れた旋回スクロールと、該旋回スクロールと対向して前
   記ケーシングに固定され、鏡板に該旋回スクロールのラ
   ップ部と重なりあって複数の圧縮室を形成するうず巻き
   状のラップ部が立設された固定スクロールとを備えたス
   クロール式流体機械において、前記旋回スクロールおよ
   び固定スクロールのうち、一方のスクロールは硬質な材
   料によって形成し、他方のスクロールには一方のスクロ
   ールとの摺接面に自己切削性を有する材料からなる被膜
   層を規定厚さ以上に形成し、前記固定スクロールに対し
   て旋回スクロールを旋回運動させる間に、規定厚さ以上
   の被膜部分を切削し、前記被膜層を規定の厚さ寸法とす
   るように構成したことを特徴とするスクロール式流体機
   械。