JPH11280683A - スクロール式流体機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 潤滑油が圧縮室内に浸入するのを長期に亘っ
て防止し、かつ耐久性、稼動効率を向上する。 【解決手段】 流入配管１７とケーシング１との間に吸
引配管１９を設け、運転時には流入配管１７内を吸入口
１５に向け流通する空気を用い、エゼクタ効果により吸
引配管１９内の空気を吸引する構成としている。これに
より、吸引配管１９を介してケーシング１の機械室２内
の空気を吸引し、機械室２の圧力を圧縮室１０の圧力よ
りも低くすることにより、機械室２と圧縮室１０との圧
力差によって圧縮室１０への潤滑油３の浸入を長期に亘
って防止することができる。また、運転時の変形や抵抗
となる部材がないから、スクロール式空気圧縮機の耐久
性、稼動効率を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば空気、冷媒
を圧縮する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し、特に、ケーシング内に潤滑油が
貯えられた半給油式のスクロール式流体機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、スクロール式流体機械には、駆
動軸を支持する軸受、ケーシングと旋回スクロールとの
間の摺動面等を潤滑するためにケーシング内に潤滑油を
貯えた半給油式のスクロール式流体機械がある。

【０００３】この種のスクロール式流体機械としては、
特開平２−１１２６９０号公報に示すものが知られてお
り、このスクロール式流体機械は、潤滑油が貯えられた
ケーシングと、該ケーシングに設けられ、鏡板に渦巻状
のラップ部が立設された固定スクロールと、前記ケーシ
ングに回転可能に設けられた駆動軸と、該駆動軸の先端
側に旋回可能に設けられ、鏡板に前記固定スクロールの
ラップ部と重なり合って複数の圧縮室を画成する渦巻状
のラップ部が立設された旋回スクロールと、前記固定ス
クロールに設けられ、前記各圧縮室のうち最外周側の圧
縮室に連通した吸込口と、前記固定スクロールに設けら
れ、前記圧縮室からの気体を外部に吐出する吐出口とに
よって大略構成されている。また、従来技術によるスク
ロール式流体機械では、前記ケーシングと旋回スクロー
ルとの間に弾性体によって形成された隔壁を設けてい
る。

【０００４】そして、従来技術によるスクロール式流体
機械を空気圧縮機として用いた場合には、電動モータ等
により駆動軸を回転駆動して旋回スクロールを旋回させ
ることにより、吸込口から吸込んだ空気を各圧縮室内で
圧縮しつつ、この圧縮空気を吐出口から吐出し、外部の
空気タンク等に供給する。

【０００５】また、運転時には、ケーシング内に貯えら
れた潤滑油が駆動軸の回転によって跳上げられ、駆動軸
を支持する軸受、ケーシングと旋回スクロールとの間の
摺動面等を潤滑する。このときに、隔壁はケーシングと
旋回スクロールとの間をシールすることにより、ケーシ
ング内の潤滑油が圧縮室内に浸入するのを阻止し、圧縮
空気を清浄化している。

【０００６】また、半給油式のスクロール式流体機械と
しては、特開平６−１０１６７６号公報に示すものがあ
り、この他の従来技術によるスクロール式流体機械で
は、旋回スクロールの鏡板外周側でケーシングと固定ス
クロールとの間に圧力室を画成し、この圧力室に圧縮室
内の圧力を導く構成としている。これにより、圧力室内
をケーシング内よりも高圧にし、潤滑油の浸入を防止し
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した特
開平２−１１２６９０号公報によるスクロール式流体機
械では、運転時に隔壁が高速で変形を繰り返すから、長
期間の運転で隔壁が損傷を生じる虞れがあり、耐久性の
低下を招くという問題がある。

【０００８】また、他の従来技術として挙げた特開平６
−１０１６７６号公報によるスクロール式流体機械で
は、圧力室を設けたことで旋回スクロールを旋回駆動さ
せたときの抵抗が大きくなるから、運転時の損失が増大
してしまい、稼動効率の低下を招くという問題がある。
さらに、圧縮室の呼吸作用によって圧力室の圧力が不安
定になることがあり、圧力室によるシール性能が低下す
るという問題がある。

【０００９】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明の目的は、潤滑油が圧縮室内に浸
入するのを長期に亘って防止でき、かつ耐久性、稼動効
率を向上できるようにしたスクロール式流体機械を提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によるスクロール
式流体機械は、潤滑油が貯えられたケーシングと、該ケ
ーシングに設けられ、鏡板に渦巻状のラップ部が立設さ
れた固定スクロールと、前記ケーシングに回転可能に設
けられた駆動軸と、該駆動軸の先端側に旋回可能に設け
られ、鏡板に前記固定スクロールのラップ部と重なり合
って複数の圧縮室を画成する渦巻状のラップ部が立設さ
れた旋回スクロールと、前記固定スクロールに設けら
れ、前記各圧縮室のうち最外周側の圧縮室に連通した吸
込口と、前記固定スクロールに設けられ、前記圧縮室か
らの気体を外部に吐出する吐出口とによって構成されて
いる。

【００１１】そして、上述した課題を解決するために、
請求項１の発明が採用する構成の特徴は、吸込口に吸込
まれる気体を用いて、ケーシング内で旋回スクロールの
背面側に形成される機械室内の気体を吸引する構成とし
たことにある。

【００１２】このように構成したことにより、吸込口に
気体が吸込まれると、ケーシング内に形成された機械室
内の気体が吸引されるから、該機械室内の圧力が低下す
る。これにより、機械室内の圧力が圧縮室よりも低くな
るから、圧力の低い機械室と圧力の高い圧縮室との圧力
差によって圧縮室への潤滑油の浸入を防止することがで
きる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
スクロール式流体機械としてスクロール式空気圧縮機を
例に挙げ添付図面に従って詳細に説明する。

【００１４】まず、図１は本発明の第１の実施の形態を
示すに、１はスクロール式空気圧縮機の外殻をなすケー
シングで、該ケーシング１は、小径筒状に形成された軸
受部１Ａと、該軸受部１Ａの軸方向中間部から径方向外
向きに延びた円板状の蓋部１Ｂと、該蓋部１Ｂの外周か
ら軸方向に延びた大径筒部１Ｃとによって大略構成さ
れ、前記大径筒部１Ｃ内には、径方向内向きに突出して
円環状のスラスト受部１Ｄが設けられている。また、ケ
ーシング１内には、後述する旋回スクロール８の背面側
に機械室２が形成され、該機械室２内には後述の玉軸受
６，７等を潤滑するための潤滑油３が貯えられている。

【００１５】４はケーシング１に取付けられた固定スク
ロールで、該固定スクロール４は、略円板状に形成さ
れ、中心が後述する駆動軸５の軸線と一致するように配
設された鏡板４Ａと、該鏡板４Ａの外縁側からケーシン
グ１に向けて軸方向に延びた筒部４Ｂと、該筒部４Ｂか
ら径方向外向きに延びたフランジ部４Ｃと、前記鏡板４
Ａの軸方向に立設された渦巻状のラップ部４Ｄとによっ
て構成されている。

【００１６】５はケーシング１の軸受部１Ａに玉軸受
６，７を介して回転可能に支持された駆動軸で、該駆動
軸５の基端側はケーシング１外で電動モ−タ（図示せ
ず）等に連結されている。また、駆動軸５の先端側はケ
ーシング１内へと伸長してクランク軸５Ａとなり、該ク
ランク軸５Ａの軸線は駆動軸５の軸線に対して所定寸法
ｄだけ偏心している。

【００１７】８はケーシング１内に位置して駆動軸５の
クランク軸５Ａに旋回可能に設けられた旋回スクロール
で、該旋回スクロール８は、円板状に形成された鏡板８
Ａと、該鏡板８Ａの前面側から軸方向に立設された渦巻
状のラップ部８Ｂと、鏡板８Ａの背面側中央に突設され
たボス部８Ｃとによって構成され、該ボス部８Ｃ内には
クランク軸５Ａがころ軸受９を介して取付けられてい
る。

【００１８】そして、旋回スクロール８は固定スクロー
ル４のラップ部４Ｄに対し、例えば１８０度だけずらし
て重なり合うように配設され、両者のラップ部４Ｄ，８
Ｂ間には複数の圧縮室１０，１０，…が画成される。ま
た、旋回スクロール８は、その鏡板８Ａの外周側が固定
スクロール４のフランジ部４Ｃとケーシング１のスラス
ト受部１Ｄとの間に配設され、該鏡板８Ａの背面外周側
がスラスト受部１Ｄに摺接する。

【００１９】１１はケーシング１のスラスト受部１Ｄと
旋回スクロール８の鏡板８Ａとの間に設けられたオルダ
ムリングで、該オルダムリング１１はスラスト受部１Ｄ
と鏡板８Ａに対し、それぞれ直交方向に独立して摺動可
能に係合している。そして、オルダムリング１１は、駆
動軸５によって旋回スクロール８が回転駆動されたとき
に、該旋回スクロール８の自転を防止し、クランク軸５
Ａによる寸法ｄの旋回半径をもった円運動（旋回運動）
を与えるものである。

【００２０】１２は旋回スクロール８の鏡板８Ａ外周側
に装着されたフェイスシールで、該フェイスシール１２
は、旋回スクロールの鏡板８Ａと固定スクロール４のフ
ランジ部４Ｃとの間を液密にシールするもので、潤滑油
３が圧縮室１０内に浸入するのを規制している。

【００２１】１３はケーシング１内に位置して駆動軸５
に嵌合固着された油掻きで、該油掻き１３は、その先端
側が貯えられた潤滑油３と接触するように配設されてい
る。そして、油掻き１３は駆動軸５の回転時に、潤滑油
３を掻き上げることにより、玉軸受６，７、ころ軸受
９、ケーシング１のスラスト受部１Ｄ等に潤滑油３を供
給するものである。また、油掻き１３には駆動軸５の回
転バランスをとるカウンタウェイト１４が取付けられて
いる。

【００２２】１５は固定スクロール４の鏡板４Ａ外周側
に穿設された吸込口で、該吸込口１５は最外周側の圧縮
室１０に連通している。また、１６は固定スクロール４
の鏡板４Ａ中心部に穿設された吐出口で、該吐出口１６
は最内周側の圧縮室１０に開口している。

【００２３】１７は吸込口１５に接続して設けられた流
入配管で、該流入配管１７は吸込口１５を介して各圧縮
室１０のうち最外周側の圧縮室１０に連通している。そ
して、流入配管１７内には、前記吸入口１５に向けて空
気が流通する。

【００２４】１８は吐出口１６に接続して設けられた流
出配管で、該流出配管１８は吐出口１６を介して各圧縮
室１０のうち最内周側の圧縮室１０に連通している。そ
して、流出配管１８は吐出口１６から吐出される圧縮空
気を外部の空気タンク（図示せず）に供給するものであ
る。

【００２５】１９は流入配管１７とケーシング１との間
に設けられた吸引配管で、該吸引配管１９は、流入配管
１７の径寸法に比較して小さい小径配管として形成され
ている。これにより、流入配管１７内を空気が流通した
ときには、エゼクタ効果により吸引配管１９内の空気が
該流入配管１７側に吸引されるから、該吸引配管１９を
介してケーシング１の機械室２内の空気を吸引し、該機
械室２内の圧力を低下させる。

【００２６】２０は機械室２の上部側に位置して吸引配
管１９の開口を覆うように取付けられたオイルセパレー
タで、該オイルセパレータ２０は、機械室２で拡散する
潤滑油３を捕らえ、空気だけを吸引配管１９に吸引させ
るものである。

【００２７】本実施の形態によるスクロール式空気圧縮
機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。

【００２８】まず、駆動軸５を電動モータによって回転
駆動すると、旋回スクロール８が寸法ｄの旋回半径で旋
回運動し、流入配管１７、吸込口１５を通って最外周側
の圧縮室１０内に外部の空気が吸込まれ順次圧縮され
る。そして、この圧縮空気は最内周側の圧縮室１０から
吐出口１６、流出配管１８を通って外部の空気タンク等
に吐出させる。

【００２９】また、この運転時には、ケーシング１の機
械室２内に貯えられた潤滑油３を油掻き１３によって掻
き上げることにより、機械室２内の玉軸受６，７、ころ
軸受９、スラスト受部１Ｄ等に潤滑油を供給し、これら
を潤滑する。

【００３０】さらに、流入配管１７内を吸込口１５に向
け空気が流通することにより、該流入配管１７の途中に
連通している吸入配管１９内の空気は、エゼクタ効果に
よって吸引される。従って、圧縮動作中には、機械室２
内の空気は、前記吸引配管１９を介し連続して吸引され
るから、機械室２内の圧力は低下し、圧縮室１０の圧力
よりも低くなる。

【００３１】これにより、圧力の低い機械室２と圧力の
高い圧縮室１０との圧力差により、機械室２内の潤滑油
３が圧縮室１０に浸入するのを防止できるから、圧縮空
気への油の混入を防止して、清浄な圧縮空気を供給する
ことができる。

【００３２】以上のように、本実施の形態によれば、流
入配管１７とケーシング１との間に吸引配管１９を設
け、運転時には流入配管１７内を吸入口１５に向け流通
する空気を用いたエゼクタ効果により吸引配管１９内の
空気を吸引する構成としているから、吸引配管１９を介
してケーシング１の機械室２内の空気を吸引し、該機械
室２の圧力を圧縮室１０の圧力よりも低くすることがで
き、機械室２と圧縮室１０との圧力差によって潤滑油３
が圧縮室１０に浸入するのを防止することができる。

【００３３】このため、従来技術のように、長期間の運
転による損傷を生じたり、運転時の損失を増大させる心
配がなく、圧縮室１０に潤滑油３が浸入するのを長期間
に亘って防止することができ、しかも、スクロール式空
気圧縮機の耐久性、稼動効率を向上することができる。

【００３４】また、流入配管１７とケーシング１との間
に吸引配管１９を接続するだけであるから、構成を簡略
化でき、既存のスクロール式空気圧縮機にも容易に対応
することができる。

【００３５】さらに、吸引配管１９の機械室２１内開口
にオイルセパレータ２０を設けているから、機械室２内
に拡散する潤滑油３が吸引配管１９側に吸引されるのを
阻止でき、吸入空気への潤滑油の混入を防止することが
できる。

【００３６】次に、図２は本発明の第２の実施の形態を
示し、本実施の形態の特徴は、吸引配管をケーシングの
軸受部に接続したことにある。なお、本実施の形態で
は、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一
の符号を付し、その説明を省略するものとする。

【００３７】３１は本実施の形態による吸引配管で、該
吸引配管３１は、前記第１の実施の形態による吸引配管
１９とほぼ同様に、その一端が流入配管１７の途中に接
続されている。しかし、本実施の形態による吸引配管３
１は、その他端がケーシング１の軸受部１Ａに接続され
ている点で第１の実施の形態による吸引配管１９と相違
している。

【００３８】ここで、吸引配管３１の他端は、玉軸受
６，７間に位置して機械室２内に開口している。これに
より、運転時には、高速で回転する玉軸受７が鋼球間の
狭い通路と遠心力とによって油分離作用を発揮するか
ら、第１の実施の形態で用いていたオイルセパレータ２
０が不要となる。

【００３９】また、本実施の形態では、軸受部１Ａ内に
潤滑油３が溜るのを防止するため、該軸受部３の下部に
油戻し通路３２が形成されている。

【００４０】かくして、このように構成された本実施の
形態においても、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作
用効果を得ることができるが、特に、本実施の形態で
は、第１の実施の形態で用いていたオイルセパレータ２
０を廃止することができ、構成を簡略化することができ
る。

【００４１】なお、各実施の形態では、吸引配管１９，
３１を用い、該吸引配管１９，３１を吸込口１５に接続
された流入配管１７の途中に接続する構成とした場合を
例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、例え
ば、図１中に２点鎖線で示す如く、吸引配管４１を吸込
口１５に開口するように固定スクロール４の筒部４Ｂに
接続する構成としてもよい。

【００４２】また、吸引配管１９，３１，４１を廃止
し、ケーシング１、固定スクロール４に吸込口１５と機
械室２とを連通する吸引通路を設ける構成としてもよ
い。

【００４３】さらに、各実施の形態では、吸引配管１
９，３１，４１の全体を小径に形成した場合を例示した
が、これに替えて、例えば、吸引配管１９，３１，４１
を大径配管として形成し、その一部分に絞り通路を形成
する構成としてもよい。

【００４４】また、流入配管１７の途中に絞り通路を形
成し、該絞り通路に吸入配管１９，３１，４１を開口さ
せることにより、エゼクタ効果を得る構成としてもよ
い。

【００４５】さらに、各実施の形態では、スクロール式
空気圧縮機を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限
らず、例えば、空気以外の他の気体、冷媒等を圧縮する
スクロール式圧縮機、真空ポンプ等として用いるスクロ
ール式流体機械に適用してもよい。

【００４６】

【発明の効果】以上詳述した通り、請求項１の発明によ
れば、吸込口に吸込まれる気体を用いて、ケーシング内
で旋回スクロールの背面側に形成される機械室内の気体
を吸引する構成としているから、吸込口に気体を吸込む
ときには、機械室内の気体を吸引して該機械室内の圧力
を低下させることができる。これにより、機械室内の圧
力を圧縮室の圧力よりも低くすることができるから、圧
力の低い機械室と圧力の高い圧縮室との圧力差によって
圧縮室への潤滑油の浸入を長期に亘って防止することが
でき、しかも、スクロール式流体機械の耐久性、稼動効
率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態によるスクロール式
空気圧縮機を示す縦断面図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態によるスクロール式
空気圧縮機を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ ケーシング ２ 機械室 ３ 潤滑油 ４ 固定スクロール ４Ａ，８Ａ 鏡板 ４Ｄ，８Ｂ ラップ部 ５ 駆動軸 ８ 旋回スクロール １０ 圧縮室 １５ 吸込口 １６ 吐出口 １７ 流入配管 １９，３１，４１ 吸引配管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 潤滑油が貯えられたケーシングと、該ケ
   ーシングに設けられ、鏡板に渦巻状のラップ部が立設さ
   れた固定スクロールと、前記ケーシングに回転可能に設
   けられた駆動軸と、該駆動軸の先端側に旋回可能に設け
   られ、鏡板に前記固定スクロールのラップ部と重なり合
   って複数の圧縮室を画成する渦巻状のラップ部が立設さ
   れた旋回スクロールと、前記固定スクロールに設けら
   れ、前記各圧縮室のうち最外周側の圧縮室に連通した吸
   込口と、前記固定スクロールに設けられ、前記圧縮室か
   らの気体を外部に吐出する吐出口とを備えたスクロール
   式流体機械において、 前記吸込口に吸込まれる気体を用いて、前記ケーシング
   内で前記旋回スクロールの背面側に形成される機械室内
   の気体を吸引する構成としたことを特徴とするスクロー
   ル式流体機械。