JPH0472483A - ガス圧縮装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、ガス圧縮装置に係り、特に非旋回スクロール
翼に対して旋回スクロール翼を旋回させることによって
ガスを圧縮するタイプのガス圧線装置に関する。

（従来の技術） スクロール翼を用いたガス圧縮装置は、騒音が小さいば
かりか、効率の面においても優れている。スクロール翼
を備えたガス圧縮装置には、軸方向に噛合う一対のスク
ロール翼の一方だけを旋回運動させるように構成された
ものと、両方を回転運動させるように構成されたしのと
がある。

ところで、前者の一対のスクロール翼の一方だけを旋回
運動させるガス圧縮装置は、通常、第７図に示すように
構成されている。

すなわち、−縦長に形成された密閉ケース１内の上部に
モータ２を配置している。モータ２は誘導電動機であっ
て、軸心線を上下方向に向けて密閉ケース１の内面に固
定されたステータ３と、このステータ３の内側に回転自
在に配置されたロータ４とで構成されている。ロータ４
には軸心線に沿って延びる孔５が形成されており、この
孔５には駆動軸６の上端側が強固に嵌入連結されている
。

駆動軸軸６は、図中上方から順に、主軸部７と、この主
軸部７に対して偏心したクランク軸部８と、主軸部７に
対して同軸な副軸部９とを直列に結合した構成となって
いる。主軸部７における図中下部は、フレーム１０に形
成された軸受１１によって支持されている。

フレーム１０は、周縁部が密閉ケース１の内面に固定さ
れている。フレーム】０は、浅い段付き筒状に形成され
ており、開口部を下に向けて配置されている。フレーム
１０の下方にはフレーム１０とで密閉された空間１２を
形成する有底筒状に形成された固定鏡板１３が配置され
ている。固定鏡板１３は、その周縁部がフレーム１０に
対して図示しないボルト等で固定されている。固定鏡板
１３の、いわゆる底壁中央部には駆動軸６の副軸部９を
支持するための軸受１４が形成されている。

固定鏡板１３とフレーム１０とによって構成された空間
１２内には駆動軸６を介して駆動される圧縮機構１５が
収容されている。圧縮機構１５は、大きく別けて、固定
鏡板１３のいわゆる底壁内面にインボリュート曲線や半
円の組み合わせで渦巻き状に突設された非旋回スクロー
ルｇ１６と、空間１２の上部に固定鏡板１３の底壁と対
向する関係に配置された旋回鏡板１７と、この旋回鏡板
１７の下面に非旋回スクロール翼１６と同様に、かつ同
一高さに一体に突設された旋回スクロール翼１８と、旋
回鏡板１７の中央部に設けられて駆動軸６のクランク軸
部８に嵌合するクランク軸受部１９と、旋回鏡板１７と
フレーム１０との間に設けられたオルダム機構２０と、
空間１２に被圧縮ガスを案内するために固定鏡板１３の
周壁および密閉ケース１の周壁を気密に貫通して設けら
れたガス案内管２１と、圧縮されたガスを密閉ケース１
内に導（ために一端側が固定鏡板１３と旋回鏡板１７と
の間の中央部に通じるとともに他端側か密閉ケース１内
に通じるように固定鏡板１３内およびフレーム１０内に
形成された吐出路２２とで構成されている。クランク軸
受部１９は、フレーム１０側へ突出した突周壁部２３と
、固定鏡板１３側へ固定鏡板１３に達しない程度に突出
した突周壁部２４とで構成されている。また、旋回鏡板
１７とフレーム１０との間には高圧受はリング２５がフ
レーム１０に固定状態で設けられている。

なお、図中２６は密閉ケース１の下部に収容された潤滑
油を示し、２７は遠心ポンプ作用で潤滑油２６の一部を
各摺動部へ与えるために駆動軸６内に形成された給油用
の孔を示し、２８は高圧ガスを密閉ケース１外へ導くガ
ス案内管を示し、２９は給電用の端子ボックスを示して
いる。

このように構成されたガス圧縮装置では、端子ボックス
２９を介してモータ２に給電すると、ロータ４が回転を
開始する。ロータ４の回転に伴って駆動軸６が回転する
。

ここで、駆動軸６は主軸部７および副軸部９の軸心線に
対してクランク軸部８の軸心線が偏心状態にある。この
偏心状態にあるクランク軸部８が旋回鏡板１７に設けら
れたクランク軸受部１９に嵌合している。また、旋回鏡
板１７とフレーム１０との間にはオルダム機構２０が設
けられている。

したがって、駆動軸６が回転を開始すると、旋回鏡板１
７が旋回運動を行う。この旋回運動によって非旋回スク
ロール翼１６と旋回スクロール翼１８との間に形成され
た圧縮空間が外周部から中心部に向かって回転しながら
、かつ容積が徐々に減少するように移動する。この圧縮
空間の移動および容積変化に伴ってガス案内管２１を介
して案内された低圧ガスが圧縮される。この圧縮された
ガスは吐出路２２を介して密閉ケース１内へと導かれる
。したがって、密閉ケース１内は圧縮されたガスで充満
する。このガスはガス案内管２８を介して密閉ケース１
外へと送り出される。

一方、駆動軸６が回転を開始すると、孔２７が遠心ポン
プ作用を発揮し、潤滑油２６の一部が汲み上げられて各
摺動部へ供給される。なお、フレム１０より上方へ導か
れた潤滑油は、フレーム１０および固定鏡板１３に設け
られた図示しない通路を介して密閉ケース１内の底部へ
と戻される。

しかしながら、上記のように構成された従来のガス圧縮
装置にあっては次のような問題があった。

すなわち、従来の装置では、旋回鏡板１７の中央部にフ
レーム１０側へ突出した突周壁部２３と、固定鏡板１３
側へ固定鏡板１３に達しない程度に突出した突周壁部２
４とを設け、これら突周壁２３．２４でクランク軸受部
】９を構成している。

このため、圧縮動作を行っているとき、旋回スクロール
翼１８に作用するガス圧加重の作用点Ｆｇとクランク軸
受部１９に作用する反力の作用点Ｆｒとが軸方向にずれ
る。すなわち、第８図に示すように、旋回スクロール５
Ａ１８の高さをＬｒとすると、ガス圧加重の作用点Ｆｇ
は、Ｌ　ｒ　／　２の位置になる。一方、クランク軸受
部１９の軸方向長さをＬｂとすると、反力の作用点Ｆｒ
はＬ　ｂ／２の位置になる。従来装置では、Ｌ　ｒ　／
　２の位置とＬｂ／２の位置とが軸方向にずれている。

このため、旋回鏡板１７に第７図中矢印で示すような転
覆モーメントＭが作用する。旋回鏡板１７に転覆モーメ
ントＭが作用すると、第９図に示すように旋回鏡板１７
が傾き、非旋回スクロール１４１６と旋回スクロール翼
１８との間に隙間δＳが生じたり、固定鏡板１３と旋回
スクロールｌＡ１８の先端部との間に隙間δｈが生じる
。この結果、圧縮ガスが漏れたり、摩擦が増大したりし
て効率の低下を招く問題があった。また、圧縮されたガ
スを吐出路２２へ導くための吐出口３０を１論所しか設
けていないので、旋回鏡板１７に加わる吐出加重がクラ
ンク軸部８を中心にして非対称となり、これによって起
こる旋回鏡板１７の不規則な運動も効率低下を増大させ
る原因となっていた。

（発明が解決しようとするＲ題） 上述の如く、非旋回スクロール翼と旋回スクロール翼と
を組み合わせた従来のガス圧縮装置にあっては、旋回要
素側を滑らかに運動させることができず、これが原因し
て効率が低いと言う問題があった。

そこで本発明は、構成の複雑化を招くことなく上述した
不具合を解消できるガス圧縮装置を提供することを目的
としている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は、静止状態に設け
られた第１の鏡板と、この第１の鏡板に対向配置される
とともに旋回可能に設けられた第２の鏡板と、この第２
の鏡板の中央部に設けられたクランク軸受部と、前記第
１の鏡板の前記第２の鏡板に対向する面に渦巻き状に突
設された非旋回スクロール翼と、前記第２の鏡板の前記
第１の鏡板に対向する面に渦巻き状に突設されるととも
に前記非旋回スクロール翼に対して軸方向に噛合って上
記第１の鏡板と上記第２の鏡板との間に周縁部を低圧空
間とし、中心部を高圧空間とするガス圧縮室を形成する
旋回スクロール翼と、主軸部とクランク軸部と副軸部と
で構成され、上記クランク軸部を前記クランク軸受部に
嵌合させてなる駆動軸と、この駆動軸の前記主軸部を支
持する主軸受および前記副軸部を支持する副軸受と、前
記駆動軸に回転動力を与える手段とを備えたガス圧縮装
置において、前記旋回スクロール翼の高さ方向の中心と
前記クランク軸受部の軸方向の中心とを結ぶ線を前記ク
ランク軸部の軸心線に直交させたものとなっている。

（作　用） 旋回スクロール翼の高さ方向の中心とクランク軸受部の
軸方向の中心とを結ぶ線をクランク軸部の軸心線に直交
させている。このため、圧縮動作を行っているときに旋
回スクロール翼に作用するガス圧加重の作用点Ｆｇとク
ランク軸受部に作用する反力の作用点Ｆｒとの軸方向位
置が一致したものとなる。したがって、旋回要素側に転
覆モーメントが発生するのを防止でき、転覆モーメント
の存在で起こる効率低下を抑制することが可能となる。

（実施例） 以下、図面を参照しながら実施例を説明する。

第１図には本発明の一実施例に係るガス圧縮装置、ここ
にはタンク内高圧形のガス圧縮装置が示されている。な
お、この図では第６図と同一部分が同一符号で示されて
いる。したがって、重複する部分の詳しい説明は省略す
る。

この実施例に係るガス圧縮装置が従来のものと大きく異
なる点は、旋回鏡板１７の中央部に設けられたクランク
軸受部１９ａの構造および固定鏡板１３内およびフレー
ム１０内に設けられたガス吐出路の構造にある。

すなわち、この実施例に係るガス圧縮装置のクランク軸
受部１９ａは、旋回鏡板１７の下面から固定鏡板１３側
に向けて固定鏡板１３に達する長さに突設された突周壁
４１によって構成されている。そして、突周壁４１の軸
方向範囲のうち、旋回スクロール翼１８の高さ範囲に位
置する部分だけが実際にクランク軸受部１９ａとしての
機能を発揮するように設定されている。すなわち、第２
図に示すように、旋回スクロール翼１８の高さ方向の中
心ａ（−Ｌｒ／２）とクランク軸受部１９ａの軸方向の
中心ｂ　（−Ｌｂ／２）とを結ぶ線Ｃをクランク軸部８
の軸心線に直交させている一方、この実施例では２つの
吐出路２２ａ、２２ｂを設けている。各吐出路２２ａ、
２２ｂの一端側は、第３図に示すように、固定鏡板１３
の上面で、かつクランク軸部８を境にして両側に開口さ
れた吐出口４２ａ、４２ｂに通じ、他端側はそれぞれ固
定鏡板１３内およびフレーム１０内を通って密閉ケース
１内に通じている。

なお、この実施例では、旋回鏡板１７の上面とフレーム
１０との間の空間に高圧受はリング４３を軸方向に移動
自在に装着している。この高圧受はリング４３の上端面
には段部４４が形成されており、この段部４４へ加わる
圧力で高圧受はリング４３を旋回鏡板１７の上面に押付
けるようにしている。そして、高圧受はリング４３の内
側空間と外側空間とを仕切るために高圧受はリング４３
の外周面とフレーム１０との間にシールリング４５を装
着している。

このような構成であると、非旋回スクロール翼１６と旋
回スクロール翼１８との間に形成された２系統の圧縮空
間は、第３図（ａ）からＣＤ＞に示すように、駆動軸６
が１１π／２回転する間に１行程を終了するするサイク
ルでガスを圧縮する。

そして、この場合には、旋回スクロール［１８の高さ方
向の中心ａとクランク軸受部１９ａの軸方向の中心すと
を結ぶ線Ｃをクランク軸部８の軸心線に直交させている
。。このため、圧縮動作を行っているときに旋回スクロ
ール［１ｇに作用するガス圧加重の作用点Ｆｇとクラン
ク軸受部１９ａに作用する反力の作用点Ｆ「との軸方向
位置を一致させることができる。したがって、旋回要素
側に転覆モーメントが作用するのを防止でき、転覆モー
メントの存在で起こる効率低下を抑制することが可能と
なる。

また、この実施例では、２つの吐出路２２ａ。

２２ｂを設け、各吐出路２２ａ、２２ｂの一端側を固定
鏡板１３の上面で、かつクランク軸部８を境にして両側
に開口した吐出口４２ｇ、４２ｂに通じさせているので
、旋回鏡板１７に加わる吐出加重をバランスさせること
ができ、アンバランスによって起こる効率低下も抑制す
ることができる。

第４図には本発明の別の実施例に係るガス圧縮装置の要
部だけが示されている。この図では第１図と同一部分が
同一符号で示されている。したがって、重複する部分の
詳しい説明は省略する。

この実施例では、前記実施例と同様に、旋回スクロール
翼１８の高さ方向の中心とクランク軸受部１９ａの軸方
向の中心とを結ぶ線をクランク軸部８の軸心線に直交さ
せている。加えて、吐出口４２ａ、４２ｂを固定鏡板１
３内に設けられた吐出路５１ａ、５１ｂを介して駆動軸
６内に形成された吐出孔５２に通じさせている。なお、
吐出孔５２で、吐出路５１ａ、５１ｂとの接続部は吐出
周期に適合させて周方向に複数に分割されている。

また、この実施例では高圧受はリング４３の内側空間を
有効利用するために、この空間部分に位置する駆動軸６
の外周にバランサ５３を取り付けている。

このように構成すると、前記実施例と同様の効果が期待
できることは勿論のこと、駆動軸６内に高圧ガス案内用
の吐出孔５２を設けていることと、高圧受はリング４３
の内側空間をバランサ設置空間として有効利用している
こととが相俟って全体の小型化を実現することができる
。

第５図には本発明のさらに別の実施例に係るガス圧縮装
置が示されている。そして、この図においても第１図と
同一部分が同一符号で示されている。したがって、重複
する部分の詳しい説明は省略する。

この実施例に係るガス圧縮装置が第１図および第４図に
示す実施例と異なる点は、固定鏡板１３の位置と旋回鏡
板１７ａの位置を逆関係に配置したことにある。

すなわち、フレーム１０ａの下方に第２のフレーム６１
を配置し、フレーム１０ａとフレーム６１との間に固定
鏡板１３と旋回鏡板１７ａとを固定鏡板１３を上にして
配置している。そして、駆動軸６の副軸部９をフレーム
６１に設けられた軸受６２て支持させ、また、吐出口４
２ａ、４２ｂを固定鏡板１３およびフレーム１０ａに設
けられた孔６３ａ、６３ｂを介して密閉ケース１内に通
している。そして、この実施例においても旋回スクロー
ル翼１８の高さ方向の中心とクランク軸受部１９ａの軸
方向の中心とを結ぶ線をクランク軸部８の軸心線に直交
させている。また、この実施例では、旋回鏡板１７ａの
下面に高圧受はリングを兼ねた突起６４をリング状に設
けている。

このように構成しても前記実施例と同様の効果を得るこ
とができる。

第６図には本発明のさらに異なる実施例に係るガス圧縮
装置が示されている。この図においは第５図と同一部分
が同一符号で示されている。したがって、重複する部分
の詳しい説明は省略する。

この実施例に係るガス圧縮装置は、第５図に示すものと
同様に、固定鏡板１３ａの位置と旋回鏡板１７ｂの位置
とを逆関係に配置している。ただし、この実施例におけ
る固定鏡板１３ａは、密閉ケース１内の下部を上下方向
に仕切るとともに、中央部に生軸部７を支持する軸受１
１を錫えたフレーム７０の一部を兼ねるように形成され
ている。

すなわち、フレーム７０は、固定鏡板１３ａ、非旋回ス
クロールｇ１６および軸受１１を備えた一体構造物で形
成されている。そして、フレーム７０において、軸受１
１を構成しているボス７１には、圧縮機構１５で圧縮さ
れた高圧ガスをモータ２が配置されている空間へ向けて
案内する吐出路７２ａ、７２ｂがクランク軸８を境にし
て両側に、かつその吐出開口端が運転状態時における潤
滑油の油面より上方に位置する関係に上下方向に設けら
れている。なお、図中、７３は高圧受はリングを示し、
７４はバランサを示し、７５は遠心ポンプを示している
。

このような構成であると、前記実施例と同様の効果が得
られることは勿論のこと、吐出路７２ａ。

７２ｂをフレーム７０だけに設ければよいので、製作の
容易化を図ることができる。また、これは第５図に示し
た実施例においても言えることであるが、旋回鏡板１７
ｂに吐出路を設ける必要がないので、旋回鏡板１７ｂの
機械的強度の低下を招くことがない。したがって、旋回
鏡板１７ｂを薄肉で、軽量なものにすることができる。

また、高温の高圧ガスが潤滑部分に接触する機会を少な
くでき、潤滑部分の劣化も防止できる。

なお、上述した実施例では、フレーム７０が固定鏡板１
３ａ１非旋回スクロールｌＡｌ６および軸受１１を備え
た一体構造物で形成されているが、固定鏡板部に非旋回
スクロール翼部を設けたちのを別に形成し、これをフレ
ームに圧入固定またはボルト締め固定するようにしても
よい。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、構成の複雑化を招くこと
なく、旋回要素側に作用しようとする転覆モーメントを
軽減でき、もって効率の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るガス圧縮装置の縦断面
図、第２図は同装置における要部だけを取り出して示す
縦断面図、第３図（ａ）から＜ｆ／）は同圧縮装置にお
ける圧縮行程を示す簡略図、第４図は本発明の別の実施
例に係るガス圧縮装置における要部だけを取り出して示
す縦断面図、第５図は本発明のさらに別の実施例に係る
ガス圧縮装置の縦断面図、第６図は本発明のさらに異な
る実施例に係るガス圧縮装置の縦断面図、第７図は従来
のガス圧縮装置の縦断面図、第８図および第９図は従来
装置の問題点を説明するための図である。 １・・・密閉ケース、２・・・モータ、６・・・駆動軸
、７１１、主軸部、８・・・クランク軸部、９・・・副
軸部、１０゜ｌＱａ、７０・・・フレーム、１１．１４
．６２・・、軸受、１２・・・空間、１３．１３ａ・・
・固定鏡板、１５・・・圧縮機構、１６・・・非旋回ス
クロール翼、１７゜１７ａ、１７ｂ・・・旋回鏡板、１
８・・・旋回スクロール翼、１９ａ・・・クランク軸受
部、２０・・・オルダム機構、２２ａ、２２ｂ、７２ａ
、７２ｂ−・・吐出路、２６・・・潤滑油、２７・・・
給油用の孔、４２ａ、４２ｂ、・・吐出口、４３．７３
・・・高圧受はリング。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 ン′ｌ 第２図 第１図 θ：０ 用瑚スタート （吐出終Ｓ） θ・Ｔし θ：■ θ・３／！π （Ｊ） （ｋ） （Ｐ） 第 ３図 θ＝２■ ｅ＝％刀 （ｅ） （ｆ） （ｈ） 第３図 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）静止状態に設けられた第１の鏡板と、この第１の
   鏡板に対向配置されるとともに旋回可能に設けられた第
   ２の鏡板と、この第２の鏡板の中央部に設けられたクラ
   ンク軸受部と、前記第１の鏡板の前記第２の鏡板に対向
   する面に渦巻き状に突設された非旋回スクロール翼と、
   前記第２の鏡板の前記第１の鏡板に対向する面に渦巻き
   状に突設されるとともに前記非旋回スクロール翼に対し
   て軸方向に噛合って上記第１の鏡板と上記第２の鏡板と
   の間に周縁部を低圧空間とし、中心部を高圧空間とする
   ガス圧縮室を形成する旋回スクロール翼と、主軸部とク
   ランク軸部と副軸部とで構成され、上記クランク軸部を
   前記クランク軸受部に嵌合させてなる駆動軸と、この駆
   動軸の前記主軸部を支持する主軸受および前記副軸部を
   支持する副軸受と、前記駆動軸に回転動力を与える手段
   とを備えたガス圧縮装置において、前記旋回スクロール
   翼の高さ方向の中心と前記クランク軸受部の軸方向の中
   心とを結ぶ線を前記クランク軸部の軸心線に直交させて
   なることを特徴とするガス圧縮装置。
2. （２）前記第１の鏡板は、前記第２の鏡板に対向する面
   で、前記クランク軸部を境にして両側に高圧ガス排出用
   の吐出口をそれぞれ備えていることを特徴とする請求項
   １に記載のガス圧縮装置。
3. （３）前記第１の鏡板、前記非旋回スクロール翼および
   前記主軸部を支持する主軸受が一体の部材で形成されて
   おり、上記部材に高圧ガス排出用の吐出路が形成されて
   いることを特徴とする請求項１に記載のガス圧縮装置。