JPS59203893A - スクロ−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】 〔発明の利用分野〕 本発明はスクロール流体機械（圧縮機、真空ボクリーン
な真空を得るためのスクロール流体機械に関する。

〔発明の背景〕

スクロール圧縮機と真空ポンプにおける作動は、基本的
に同じである。ガスの圧縮により発生する熱により、■
運転時にスクロールラップの温度が上シ、ラップが熱膨
張し、初期ギャップが小さいと、スクロール同士が接触
を起す。特に軸方向が問題。■外周部よりガスを吸入し
、中央部へ向って圧縮を行うため、中央部が外周部に較
べて高温となり、このため中央部と外周部に熱膨張の差
が生じる。■構造によっては、他の部品の熱膨張がスク
ロールラップの軸方向相対位置に影響するなどの問題が
ある。従つ七、組立時に熱膨張に相当する軸方向ギャッ
プをスクロール同士の先端面と対向する端板面の間に設
けて、スクロール同士の接触を防止しないと、機械損失
の増大や、２ツブ損傷の原因となる。また、初期ギャッ
プが太きいと、圧縮作用を行わず、性能が得られない。

一方、高温部の温度レベルが高すぎる（概略２００Ｃ以
上）と、熱膨張だけでなく、部材の強度面にも問題が生
じるから、部材の冷却による温度の低下が重要な課題で
ある。

従来、熱膨張による悪影響を解消することを目的とする
発明としては、特開昭５７−１７１００２号、特開昭５
７−１８３５８９号などが知られている。特開昭５７−
１７１００２号に開示された発明は、スクロール部材の
ラップと等しい膨張係数のデスタントピースを高温度と
なる領域および低温度領域の両方にそれぞれ設置し、各
位置の温度レベルに合ったすなわち、熱膨張量に合った
量だけ変位させて、ラップの先端と端板との間の隙間を
適正に維持しようとするものである。

しかし、この発明は、デスタントピースが温度レベルの
異なる領域に別々に設置されているために、両デスタン
トピースによって異なる変位量をスクロール部材間に強
制的に加えられる。そのため、スクロール部材の端板に
反りが生じ、これに伴い、ラップも軸心方向に対して傾
き、ラップの先端側とラップ根元部が局部的に当り、相
対的に運動する２つのスクロール部材間の接触全鍵ける
という所期の目的は達成されない。

特開昭５７−１８３５８９号に、固定スクロール部材の
端板内に放射状にヒートパイプを埋め込む、あるいは端
板外壁に接合して、固定スクロール部材の温度の均一化
を計シ、ラップ先端の軸方向ギャップを均一にする方法
が開示されている。

しかし、固定スクロール部材のフレームへの支持部分に
は、ヒートパイプが形成でれておらず、そのため、固定
スクロール部材はフレームに対して軸方向にほとんど変
位しない。

そのため、ラップ先端が、端板に接触してし捷う。

また、この発明は、低圧チャンバ方式の空調用圧縮機に
関するものであり、これによると、固定スクロールの環
状ハウジングの内外周面は、低温の吸入ガスに接する。

従って、固定スクロール端板上部にのみ熱を伝えても、
吸入ガスの６却により、該環状ハウジングの温度は均一
にならず、中央部に相当する熱膨張は得られない。また
、吸入ガスの過熱を増大させ、性能全低下式せるという
欠点がある。すなわち、この場合は、ある閉じられた系
（作動ガス→作動ガス）内で熱を移動させている。

〔発明の目的〕

第１香目の発明の目的は、対のスクロール部材のラップ
間の隙間とくに軸方向隙間を適正に維持できるスクロー
ル流体機械を提供することにある。

第２番目の発明の目的は、対のスクロール部材のラップ
間隙間、とくに軸方向隙間を適正に維持するとともに、
ラップの軸方向熱膨張量を端板の中心から半径方向にわ
たって実質的に均一にするスクロール流体機械を提供す
ることにある。

第３番目の発明の目的は、対のスクロール部材のラップ
間に、適正な軸方向隙間を与える有効な手段を提供する
ことにある。

第４番目の発明の目的は、対のスクロール部材のラップ
間隙間とくに軸方向隙間を最小でかつ適正に維持するス
クロール流体機械全提供することにある。

〔発明の概要〕

第１番目の発明は、固定スクロール部拐ヲ、フレームや
ケーシングなどの静止部に結合するサポート部分に、ス
クロール部材の高温頭載の熱を移送し、サポート部材を
高温領域と等価に軸方向に膨張させることを特徴とする
。

第２番目の発明は、固定スクロール部材全フレームやケ
ーシングなどの静止部に結合するサポート部分に、スク
ロール部材の高温領域を冷却した後の熱媒体を導入し、
この熱媒体によってザボート部を加熱してサポート部分
を軸方向Ｋｌｌ彫込せることを特徴とする。このように
すると、ラップの高さを、ラップの全長にわたって実質
的に均一にし同時にラッグの軸方向め熱膨張量に実質的
に見合う量だけ、サポート部分を軸方向に膨張させるこ
とができる。

第３番目の発明は、旋回するスクロール部材の端板の軸
方向位置を調節する装置を合わせて備えたことを特徴と
する。

第４番目の発明は、対のスクロール部材の少なくとも１
方のスクロール部材のラップ表面に、耐熱性樹脂に二硫
化モリブデン、ガラス繊維およびカーボンファイバの少
くとも１つ全混入させた、光填材入の自己潤滑材の層を
形成したことを特徴とする。

この層を形成するには、ラップ表面にきわめて細かくか
つ入鋏くんだおうとつ全設けた後に前記の潤滑材を塗布
し、焼付ける、吹き付け、などの手段を利用して行なわ
れる。

〔発明の実施例〕

以下本発明全圧縮機に適用した一実流例全第１図、第２
図により説明する。

第１図、第２図において、ｌは固定スクロールで、その
端板１ａに直立したラッグ１ｂが旋回スクロール２の端
板２ａに直立したラップ２ｂとかみ合って配置されてい
る。固定スクロール１は、フレーム３にその環状ハウジ
ング部４ｂが固定されたケーシング手段４の端板４ａＫ
ボルト５で固定されている。ポルト５はさらに別のボル
トで端板４ａに固定されたボルト押え６で押えられてい
る。固定スクロール１の環状ハウジング１ｃの外周面は
、フレーム台座部３ａの内周面で径方向位町決めがされ
ている。旋回スクロール２は、端板２ａよシ反ラップ側
に設けたボス２ｃの部分が、駆動軸７の主軸部７ａと一
体に形成された偏心部７ｂに、針状コロ軸受などの形式
の軸受８？ブｒして装着されている。駆動軸７は、フレ
ーム３と一体の軸受ハウジング３ｂに固定式れた、第１
の主軸受９及び第２主軸受１ｏで支持されている。旋回
軸受８は押え部品１１で、第２主軸受１０は押え部品１
２で各外輪部分が固定されている。駆動軸７は、旋回ス
クロール２の運動により発生する遠心力と逆向きの遠心
力全駆動軸７に与える付加質量７ｆが結合されている＝
　１３は、旋回スクロール２に作用するスラスト力をボ
ール１３ａｉ介してフレーム３で受けるスラスト軸受、
１４は、やけ−り旋回スクロール２に作用する回転力を
、フレームに固定され、−直線上に配置された２個のキ
ー１５及び、キー１５と直角方向−直線上に配置され、
旋回スクロール端板２ａ背面の２個のキー１５’（図示
せず）を介して受けて、旋回スクロール２の自転全防止
するオルダムリングである。

１６は、固定スクロール１に設けられたガス吸入孔１ｆ
に結合された断熱材製の吸入管であり、ケーシング手段
４に固定された接続ピース１７を介して吸入配管１８に
接続している。吸入管１６及び吸入配管１８のピース１
７内接部には、各々０リングが設けられており、その結
果、吸入管１６及び吸入配管１８は、ケーシング手段４
に対し、軸方向に微少移動可能である。１ｇは吐出孔ｉ
ｔｔを形成する固定スクロール１と一体に作られた吐出
管である。吐出管１ｇは、ハウジング４の突出部４Ｃに
設けた０リングを介し、吸入管１６と同様な構造で吐出
配管１９に接続している。２０は、旋回スクロール２の
固定スクロール１側への変位を抑制するモーメント支持
部材としての摺動体で、この場合リング状に形成されて
いる。摺動体２０は、円柱状のピースとしてもよい。！
Ａ寅としては摩耗しに＜＜、低摩擦係数を待った合成樹
脂、あるいはカーボン等で作られる。２１は摺動リング
２０のバックアップをする金属リングであり、２２は金
属リング２１を介して摺動リング２０の位置決めをする
ボルトである。ボルト２２の位置は、組立て時に決めら
れ、スプリング２３によりゆるまないようにされている
。２４はケーシング手段４の突出部４Ｃに結合された給
油管、２５は、フレームの軸受ハウジング３ｂに結合し
た給油管である。２６は潤滑油５０のタンクである。２
７はタンク２６から潤滑油を排出する排油管である。

２８は、給油管２５からの潤滑油全駆動軸７の中心部に
設けられた油供給孔７Ｃに円環溝７ｅ、放射状油孔７ｄ
ｌ介して供給するための摺動円筒状部材である。潤滑油
は別体のポンプあるいは駆動軸７に結合されたポンプ（
図示せず）によシ、必要に応じてオイルクーラ（図示せ
ず）等を介して循環させられる。２９は、−摺動リング
２ｏとラップｌｂ、２ｂの中間に配置された潤滑油シー
ル用のベローズで、このベローズ２９は作動ガス及び油
が不浸透で、かつ旋回スクロール２の運動に追従して十
分の耐久性のある高分子材料、ゴム、あるいは金属で製
作される。３０．３１は、ベローズ２９の両端に、ベロ
ーズ２９と一体となって結合した弾性体で、一方、３０
は固定スクロール端板１ａの内壁の環状ノ・ウジング部
ＩＣの内周面に近い位置に設けられたリング状の溝に、
他方３１は、旋回スクロール２のリング状突起２ｄに設
けられたリング状溝にはめ込まれている。図では明腑で
ないが、ベローズ２９は、全長時には固定スクロールｌ
と旋回スクロールが十分離れ得る長さを有する。取付は
構造に関しては、固定スクロールの環状ノ・ウジフグ部
分１ｃｆｆｉ分割形とするなど、わルいは、ベローズ両
端の弾性体３Ｑ、３１の形状、材質等この実施列の限り
ではない。

３２ｄ、固定スクロールの環状ノ・ウジング部分の内壁
に接合でれた断熱材である。また、４ｅはケーシング４
の外部放熱全防止する断熱材を示す。

また、ｌｈ、４ｄｌ′ｉ各々の伝熱フィンを示す。

１Ｊ＋　Ｊｄ、３ｅは潤滑油の進路孔で、各々複数個設
けられている。３ｆは円周状に設けられた潤滑油の逃げ
溝である。

３３は潤滑油の外部への漏れ分防止するオイルシール手
段である。

コーテイング材は、フェノール樹脂系、エポキシ樹脂系
など金属に接合しやすく、耐熱性の高い樹脂に、二硫化
モリブデン微粒子とガラス繊維、又はカーボンファイバ
等を混入したものが適する。

ｌｅ、２ｅは、各々固定スクロール１及び旋回スクロー
ル２のラップｌｂ、２ｂ及び端板１ａ。

２ａの内面に施こされた、３０〜５０μｍの厚さを持つ
自己潤滑性材料の層である。

次に上記のような構成からなる第１の実施例の作用につ
いて説明する。

モータ等（図示せず）により駆動される駆動軸７０回転
に伴って、旋回スクロール２ば、オルダムリング１４と
キー１５及び１５′により自転を阻止された状態で、主
軸部７ａと偏心軸部７ｂの偏心距離を半径とする旋回運
動をする。この運動によシ、作動ガスは固定スクロール
１の吸入孔１ｆより吸入室４０ａに吸引され、その後ま
ず、両スクロール１．２の鏡板１ａ、２ａとラップｌｂ
、２ｂとで形成されるラップ最外周部の圧縮室４０に閉
じ込められる。この圧縮室４ｏは、旋回スクロール２の
運動に伴って、ラップ外周部より中心部に向って体積を
縮少しながら移動するため、ガスは圧縮され、この高圧
となったガス吐出孔１ｈより外部へ吐出される。

上記のようにガスに与えられた圧縮動力のうちの大部分
が熱に変換され、この熱にょシガス自身の温度と、両ス
クロール１．２の温度が上昇すると共に、前記熱は、旋
回スクロールボス部２ｃ及び軸受８を介して駆動軸７に
も伝導される。従って、両スクロール１，２、駆動軸７
等の部品の熱膨張を招くことは周知のことである。また
、通常は、両スクロール１．２の外周部は、低温の吸入
ガスにざらされ、両スクロール１，２の中央部と外周部
で温度差、すなわち熱膨張量に差が生じる。

当然中央部の熱膨張量が大きい。さらに、端板金倉めた
固定スクロール１と旋回スクロール２の軸方向寸法の差
や、材質の違いがあれば、両スクロール１．２のそれぞ
れの場所の熱膨張量にも差が生ずる。

本実施例は、両スクロール１，２の材質及びケーシング
手段４の材質を等しくしており、ケーシング手段４の環
状ハウジング部４ｂと、フレーム３の台座部３ａｆ含め
、固定スクロールｌのラップ先端面からの軸方向寸法を
固定スクロール１の軸方向寸法より若干大きくとっであ
る。これは、ラップ１ｂ１端板１ａ中央部の温度と冷却
体（油）の温度、該環状ハウジング部４ｂの温度を完全
には等しくはできないことによる。

外部で冷却され、低温となった潤滑油を、給油管２４よ
シ、固定スクロール１の中央部分よシ供給することにょ
シ、温度差の犬なる状態で、固定スクロール端部１ａの
中央部に放射状等に設けたフィン１１を介して多量の熱
を潤滑油が奪い、フィンｌｉを出る時点では潤滑油の温
度は固定スクロール端板１ａ中央部の温度に近づく。フ
ィン１１金設ける部分の端板は、ラップ側とフィン側の
温度勾配が小さくなるよう、端板１ａ外周部よシ薄＜シ
、圧力差によるたわみ及び温度差による端板１ａのそり
等に対する強度はフィンｌｉＫ負わせるよう形成してい
る。潤滑油の供給温度と、供給量の調整により、端板中
央部と潤滑油の温度差はｌＯ〜２０Ｃにできる。吐出ガ
スの温度そのものも、潤滑油を供給しない場合に較べれ
ば、大巾に低下している。

熱を奪った潤滑油は、固定スクロール１の端板１ａの外
壁とケーシング手段４の内壁との間に形成された潤滑油
流路４１を、径方向全体に渡って均等に流れる。さらに
固定スクロール１の環状ハウジング部１ｃの外周面とケ
ーシング手段４の環状ハウジング部４ｂの内面及び環状
ハウジング４ｂの内周面に設けられたフィン４ｄで作ら
れる流路４２１ｃ通って流れ、ここで、ケーシング手段
４の環状ハウジング４ｂは、潤滑油より熱を受け、温度
を端板１ａ中央部の温度に近づける。その後、潤滑油は
油孔１ｊケ通って旋回スクロールが位置するフレーム内
（駆動軸７　ＩＩＩ　）の空間４３へ流れ込む。この時
、大部分は、フレーム３の油通路３ｄ（複数個）を通っ
て空間４３へそして、油孔３ｅ（複数個）全通ってタン
ク２６へ直接流れるようになっている。１部の潤滑油は
、摺動リング２０の摺動面、スラスト軸受１３とオルダ
ムリング１４とキー１５．１５’等の潤滑全行う。

昇温されたケーシング手段の環状ハウジング部４ｄ及び
端板４ａ、およびフレーム台座部３ａの１部の熱膨張量
の総和の分、ケーシング手段４が、例えば、フレーム３
のスラスト軸受支持面に対し図面上で上方に移動する。

従って、ボルト５を介して固定スクローノＬ、１の位置
も上方へ移動する。

これにより固定スクロールｌの中央部におけるラップ１
ｂ先端面と旋回スクロール２の端板２　ａ及び、旋回ス
クロールラップ２ｂ先端と固定スクロール端板１ａ間の
ギヤツブ羅持、あるいは強い幽シの防止が達成される。

加えて、潤滑油が流路４１を径方向全体に渡って流れる
ため、固定スクロール１はかなシな程度で温度が均一化
され、うツブ１ｂの熱膨張量は、中央部と外周部で大き
な差が生じない。すなわちギャップにも大きな差は生じ
ない。

一方、ボルト５により、ケーシング手段４と固定スクロ
ールｌの位置決めが組立時に行われる。

すなわち、旋回スクロール２を図示の状態に組んだ後、
固定スクロール１を旋回スクロール２にのせた状態で組
み合わせ、次にケーシング４を、ボルト５の位置関係を
合わせてかぶせ、フレーム３に仮止めする。その後、ボ
ルト５（３本以上）をケーシング端板４ａの穴より入れ
て、固定スクロール端板１ａのネジ穴にネジ込み、ボル
ト５の頭の下端面がケーシング端板４ａの上面に接する
まで入れる。固定スクロール１のフレーム３（旋回スク
ロール２）に対する回転方向の位置決めをケーシング４
を介して行った後、ケーシング４′ｊｋフレーム３に完
全に固定する。その後、ボルト押え６によりボルト５を
ケーシング４に対し軸方向に移動不能なように押え込む
。このようにしたことで、ボルト５をボルト押え６の穴
６ａを通って、六角スパナ等でまわすと、固定スクロー
ルｌが旋回スクロール２に対し、軸方向に動く、従って
、ボルト５の操作により微細な初期調整及び、運転状況
に応じたギャップ設定変更が可能となっている。

一方、摺動リング２０は前述のように旋回スクロール端
板２ａのラップ側端面に対し微小なすきまで組立時に位
置決めされ、旋回スクロール２の、ラップ２ｂに作用す
るガス力のモーメントで生ずる傾きを、小さなギャップ
の範囲で押え、姿勢全安定させる。これにより、ラップ
１ｂ、２ｂ同士の当り防止と、圧縮室の漏れ防止が十分
となる。

ベローズ２９は、潤滑油の圧縮室への侵入を完全に防止
しており、この位置に配置したことで、前述の摺動リン
グ２０の摺動面の油潤滑が可能となっている。

一方、給油管２５から給油された潤滑油は、駆動軸７の
給油孔７Ｃｔ通って旋回スクロール２の端板２ａの背面
中央部の空隙４５に供給される。

給油孔７Ｃを通る時点で、潤滑油は駆動軸７を冷却し、
空間４５に入った時点で旋回スクロール２の端板２ａの
中央部（高温部）を冷却し、この近傍の端板２ａ及びラ
ップ２ｂの温度を低下させる。

これに伴ない、前述の固定スクロール１側の冷却と共に
、吐出温度そのものの低下にも役立つ。また、旋回スク
ロール２の端板外周部は、場合によっては固定スクロー
ルｌの冷却を行った潤滑油によりむしろ加熱され、結果
として旋回スクロール２の温度の均一化が達成される。

これはラップ２ｂの軸方向の熱膨張の均一化、すなわち
ギャップの均一化をも達成するものである。さらに、固
定スクロール１の端板１ａと旋回スクロール２の端板２
ａの温度の相違を小さく押えることが出来、その結果、
両端板１ａ、２ａの半径方向の熱膨張量の差が小さくな
る。すなわち、偏心軸７ｂの偏心１：の設定によって、
両スクロールラップ１ｂ。

ｌａの各接点１１１１１面に設けられた「半径方向すき
ま」が、運転中形成されるすべての接点位置で、はぼ一
定に保たれる。これは、初期設定すきま全十分小さく押
えられる利点がある。

第３図〜第５図は、第１図、第２図の実施例に対し、固
定スクロール１の中央部の温度が伝璋され、熱膨張して
固定スクロール１に軸方向変位を与える環状ハウジング
の部分を設ける部材を変更したものである。

第３図は、該環状ハウジンク部分を同定スクロール１目
芽の環状ハウジングＩＣとしたものである。環状ハウジ
ングＩＣｋフレーム３にボルト３４で固定するので、固
定スクロール１にフレームの静止力を伝える部材とは固
定スクロール自身となる。第１図のフィン４ｄの代シに
、固定スクロール環状ハウジング１ｃの外周面にフィン
１ｋが設けられている。

固定スクロール１と旋回スクロール２の組立時の位置決
め及びその後Ｏ脚整は、テーパ面付リング６０をテーパ
フロック６１により軸方向に動がすことによシ、リング
６０上のスラスト軸受１３の軸方向位置會震えて行う。

ずなわち、テーパブロック６１ｉボルト６３により押す
とリング６゜が上が９、ボルト６ｉをゆるめると、バネ
６２によりブロック６１がボルト６３側へ戻って、リン
グが下がる。潤滑油のシール手段１００は固定スクロー
ルの環状ハウジングＩＣの下端面に設けられた溝に０す
／グ１０１と共にそう人されたリング部材である。この
リング部材は、摺動体２０と同様な材質で製作されてい
る。摺動体２０がリングの場合にはシールが２段あると
同じ効果がある。

第４図は、フレーム３に固定された固定スクロール１の
環状ハウジング部７０を固定スクロールｌとは別体で、
かつ固定スクロール１より熱膨張係数の大きい材質で製
作して、固定スクロール１に結合したものである。該環
状／・ウジング７０は端板１ａにボルト７１等で固定さ
れている。組立時の固定スクロールｌと旋回スクロール
２の位置決め調整は、テーバ溝付リング６５、テーバブ
ロック６６、ボルト６７、押え６８の組合せ機能によシ
、ボルト６７の操作で行われる。固定スクロール１の環
状ハウジングＩＣの部分には、第１図で説明した旋回ス
クロール２のモーメント支持機構部材２０．２２等と、
潤滑油の作動室への侵入全防止するシールリング１００
が、Ｏリング１０１と共に配置されている。

潤滑油全熱輸送媒体としているため、固定スフロー／Ｉ
／１の中央部と前記環状／・ウジング７０の温度は完全
に等しくは出来ない。従って、該環状ハウジング７０全
熱膨張係数の大きな材質とすることにより若干低い温度
でも中央部の熱膨張量と等しい熱膨張量全書ることがで
きる。

第５図は固定スクロール１に軸方向変位を与える環状ハ
ウジングの部分をフレーム３０台座部３ａｆ一部延長し
て形成したものである。固定スクロール１の端板１ａの
外周部をフレーム３に設けられた環状ハウジング３ｆに
ボルト７２で固定している。該環状ハウジング３ｆには
、伝熱フィン３ｇが設けられており、熱輸送媒体として
の潤滑油との熱交換を促進して、該環状・・ウジング３
ｆの温度と固定スクローレレ１の中央部の温度差が極力
小さくなるようにしている。実際に生じてしまう温度差
の程度により、該環状ハウジング３ｆの鉛直方向寸法を
固定スクロール１の鉛直方向寸法ニジ長くする、あるい
は、フレーム３そのものを両スクロール１．２の材質よ
り熱膨張係数の大きな材質で作ってもよい。

組立時の両スクロール１．２の位置決めは、第３図の実
施例と同様に、スラスト軸受１３の軸方向位置調整にて
行われる。

第６図は、第１図の実施例に対し、旋回スクロール１の
支持構造が異なり、この構造に適応させるため、ケーシ
ング手段４を、両スクロール１゜２の材質よシも熱膨張
係数の大きな拐質に変更した実施例である。旋回スクロ
ール１は、そのボス部ＩＣの部分で組合せアンギュラ軸
受等の軸受３５と、軸受固定ボルト３６及び押え１１に
より、駆動軸７の偏心部７ｂに支持されるよう構成して
いる。この場合、旋回スクロール１の軸方向の動きは駆
動軸７と一体となる。すなわち旋回スクロール１に作用
するスラスト力は軸に伝達される。

また、駆動軸７はフレーム３に、組合せアンギュラ軸受
等の軸受３７で、フレーム３に対する軸方向の動きがな
いように支持されている。従って、前記スラスト力は、
最終的に、軸受３７で受け、旋回スクロール１を支持し
ている。

この場合、駆動軸７の軸受３７から図面上で上の部分の
熱膨張量が、旋回スクロール１の熱膨張量に加えて、旋
回スクロール１の位置、すなわち両スクロールラップの
軸方向ギャップに影響する。

従って、第１図の実施例に対し、軸方向のギャップ変化
量が犬となるので、この分音補償できるよう、ケーシン
グ４會熱膨張係数のより大きな材質のもので製作してい
る。この実施例の利点は、スラスト軸受（第１図の１３
）が不要となり、そのスペース分小形設計が可能となる
ことと、機械損失が比較的小ζ〈できることである。

第４図、第５図に示したような構造と第５図の軸受構造
の組合せも可能である。捷だ、第５図では、第１図のピ
ース１７をケーシング４と１体で成形した１ｅとし、潤
滑油ｉｏ全フレーム３に設けた空間３１に溜める構造と
している。また、本実施例では、固定スクロール１だけ
にコーティングｌｅを施しである。また、固定スクロー
ルｌの環状ハウジング部１ｃに配置された旋回スクロー
ル２のモーメント支持部材１０２は、旋回スクロール２
との当接部がボールであるリング状部材としている。

第７図はさらに別の実施例で、圧縮途中の作動室４０か
ら吸圧圧力から吐出圧力に至る中間の適自な圧力を、固
定スクロール１の端板１ａの小孔１ｎより抽出し、パイ
プ７４、ケーシング手段４の突出部４Ｃの穴４ｆ、配管
７５、逆止弁７６、配管７７、フレーム３の台座部３ａ
の小孔３ｍｉ通じて、旋回スクロール２の背面の空間４
４に導ひいている。逆止弁７６は、潤滑油の作動室内へ
の逆流を防止するものである。尚、潤滑油の回路は、空
間４４の中間圧力を保つために、完全な閉サイクルに構
成されている。中間圧のガス圧が旋回スクロール２の背
面に作用することにょ逆旋回スクロール２を固定スクロ
ール１に押し付けることができる。熱膨張による両スク
ロール１，２間のギャップの変化が、ケーシング４の環
状ハウジング４ｂにより補償されることにょシ、このよ
うな押し付は駆動が可能となる。中間圧による合力は、
作動量内のガスの圧力による力の合力より若干大きくな
るよう中間圧力のレベルが決められ、この中間圧の合力
による逆スラスト力は、旋回スクロール２の端板２ａの
外周面と固定スクロール１の環状ハウジレグ１ｃの上端
面の間に設けられたスラスト軸受７８で受けられる。図
１でスラスト全党けた軸受１３は、今後は旋回スクロー
ル２の傾き防止機構とし７て作用する。

固定スクロールｌの中央部の突出部１　ｍには、吐出孔
１ｂに通ずるネジ穴が切ってあり、ここには、ガス通路
となる丸孔７２ａ及び六角穴７２ｂを持つ特別のボルト
７２がねじ込捷れている。このボルト７２は、ケーシン
グ手段の突出部４ｃに固定されたカバー７３と、ケーシ
ング突出部４ｃに設けられた段差部分で押え込捷れてい
る。吐出配管１９をそう入する前に、前記六角穴７２ｂ
ｉ用いて、ボルト７２を回転させることにより、固定ス
クロール１を上下（前後）に動かすことができ、位置の
調整ができる。位置決めがなきれた後は、ボルト３８を
しめ込んでケーシング４と完全に一体とする。

第８図は、本発明の別の実施例で、温度均衡手段全構成
する熱輸送媒体全気体としたもので、特に空気圧縮機に
適する。まず、第１図等で示した実施例と構成止具なる
主な点を説明する。

旋回スクロール２の自転防止機構として、グリース潤滑
による固定スクロール１の外周部に設けられた軸受７９
、及び旋回スクロール２の外周部に設けられた軸受８０
で支えられたピンディスク８１を用いている。小径のピ
ン部の軸芯と、大径のディスクの軸芯の偏心は、駆動軸
７の主軸７ａと偏心ピン部７ｂの軸芯のずれとほぼ等し
くされている。ピンディスク８１は、旋回スクロール２
の運動に併ない各々の軸受７９．８０部分で回転するが
、ディスク部分が固定スクロール１によシ支持されてい
るから、旋回スクロール２は回転は阻止され、旋回運動
が実現する。ピンディスク装置７９〜８１は、２組以上
設けられるのが望ましい。

旋回スクロール２は、端板２ａとラップ２ｂからなる本
体２と、この本体２に複数のボルト８３によって固定さ
れた背板８２から構成されている。

本体２の背面中央部には、放射状等に形成されたフィン
２ｇを含むくぼみが設けられており、熱移送媒体ヲ劉入
するための窒隙２ｆが背板８２の端板８２ａとの間に形
成される。背＆８２の中央部のボス部８２ｂの内部にグ
リース潤滑される軸受８′が配置され、駆動軸７の動力
全旋回スクロール２に伝達する。ボス部８２ｂの外周面
には、伝熱フィン８２ｃが放射状等に設けられている。

背板８２の外周部には、カーボングラフアイｉるいはセ
ラミックとテフロン等の複合材製の低摩耗。

低摩擦係数を有するリング状又はピース状に成形された
無潤滑摺動部材８４が埋め込まれており、同様な材質で
製作でれたスラスト受部材８５とでスラスト軸受を構成
している。スラスト受部制８５は、フレーム３の環状ハ
ウジング３ｆ下部の内周面に周接して組み込まれた環状
部利８６の上端面部８６ａに埋め込まれている。環状部
＠８６は、ボルト８７によシ軸方向に移動可能となって
おり、組立時の旋回スクロール２の位置決めが行われる
。８８はボルトのゆるみ止め用バネ部材である。また、
環状部材８６には、空気通路の穴８６ｂが全周にわたっ
て複数個設けられ、この穴はフレーム環状ハウジング３
ｆに設けられた穴３」と連通している。

旋回スクロール２の背板８２の背面の空間４７には、背
板８２等すべてを含む旋回スクロール２全体の遠心力に
対抗する反対向きの遠心カケ発生するバランスウェイト
８９ｂｋ一体とした羽根８９ｃｉ有するファン８９が駆
動軸７の主軸７ａと軸芯を同じくして回転するように取
り付けられている。ファン８９の端板８９ａには、空気
流路となる複数個の穴８９ｄが設けられ、フレームの３
を部分には同様に穴３ｋが複数個設けられている。

固定スクロール１は、その端板１ａの外周端で、フレー
ム３のフィン３ｇを外周に備えた環状ノ・ウジング３ｆ
の上端にボルトで固定されている。固定スクロール１の
中央部には伝熱フィン１１が、図１の実施例などとほぼ
同様に、但し、比較的太きく形成されている。駆動軸７
には冷却空気全循環サセるシロ・ｙコツアン９０が取り
付けられている。ファン９０は、ファンが効率よく作動
する形状に成形されたファンケーシング９１で四重れて
いる。このファンケーシング９１に接続して、冷却空気
の流路４６を形成する第４図の実施例のケーシング手段
４に対応するダクト手段９２が、固定スクロール１及び
フレーム３をおおうように設けられている。ダクト手段
９２には、固定スクロール１の中央部に対応する位置に
空気取入口９２ａが、また外周部のファンケーシング９
１に近づいた位置には別の空気取入口（複数）９２ｂが
設けられている。空気取入口９２ｂには、ダクト９３が
接続し、このダクト９３は−ｇらに、フレーム３に固定
されフレーム３の鏡扱３ｔとの間に別の空気流路４８を
形成するダクト手段９４に接続している。円筒部材９５
は、給気管１６の断熱と、流路４６と外部とのシールを
兼ねた弾性部材、円筒部材９６はダクト９３に対して同
様の作用をする弾性部材である。

本実施例の効果を説明する。ファン９００回転により、
外気（冷却空気）が空気取入口９２ａより流入し、高温
のフィン１１に接して加熱（固定スクロールは冷却）さ
れる。加熱された空気は固定スクロールの端板１ａの外
壁にそって流路４６を全半径方向に均一に流れる。この
ため、まず冷却空気と固定スクロール１の熱授受により
、固定スクロールの温度均一化が計れる。次に、温度が
高められた冷却空気は、フレーム３のフィン３ｇに熱を
与え、環状ハウジング３ｆの熱膨張全うながす。冷却空
気の実効温度と固定スクロール１の中央部の温度の差を
考慮した長さが該環状ハウジング３ｆには与えられてい
るので、環状ハウジング３ｆは熱膨張によシ固定スクロ
ール１を軸方向に移動させスクロールラップｌｂ、２ｂ
の先端ギャップはほぼ一定に保たれる。フィン３ｇを通
過後の空気は、流路４９を経てファン９０を通って外部
へ放出される。

一方、空間４７に置かれたファン８９の回転によシ、空
気取入口９２ｂより大気が吸引され、ダクト９３、流路
４８、穴３に、８９ｄ會通って旋回スクロール２の背板
８２に設けられたフィン８２Ｃの部分に流入する。大気
とフィン８２ｃの熱交換によシ、背板８２が冷却される
。固定スクロール端板２ａ中央部と背板８２によって形
成される空隙には、フロン冷媒もしくは水、あるいはそ
の他の冷媒がその種類に応じて適当な圧力で刺入されて
おり、端板２ａ及びフィン２ｇの接触部で蒸発、背板８
２接触部で凝縮しこの空隙中を循環して旋回スクロール
端板２ａ及び背板８２側と交互に熱交換して、最終的に
背板のフィン８２Ｃの大気に熱を効率よく放出する。こ
れによシ、旋回スクロール２の冷却が良好に行われると
共に、端板２ａの温度均一化を達成している。フィン８
２Ｃ冷却後の大気は、穴８６ｂ、ａ」１通って、流路４
６に合流し、最終的には、ファン９０によって外部へ放
出される。

空隙２ｆ内での熱交換を良好にする為に、フィン２ｇの
半分を背板８２側に設けて交互に配置することも考えら
れる。また、冷媒を用いずに油等の顕熱だけ利用する媒
体を用いてもある程度目的は達せられる。

本実施例は空気圧縮機について述べたが、冷却体系路を
閉サイクルとし、ガスクーラ等を別途配置するなどして
、別の流体に応用可能である。

スラスト軸受を構成する部材８４及び８５の両者に低摩
耗な無潤滑摺動材を用いるのは、スラスト軸受の摩耗に
よるスクロールラップ先端部の軸方向ギャップの変化を
微小とするためである。一方だけを低摩耗な無潤滑摺動
としても、通常この種の材料は非常に硬度があるため、
相手材が通常の鋼などでは、相手材が大きく摩耗する。

従って、摩耗によるギャップ変化が大きくなり、本発明
を適用するしないにかかわらず性能低下の原因となるの
で、両者とも低摩耗材で構成すべきである。

第９図は、第８図の実施例で旋回スクロール２の背面の
冷却を冷媒を中間媒体にして行ったものを、固定スクロ
ール側へも適用した実施例である。

固定スクロール１の外壁とカバー９７の間及びフレーム
３の環状ハウジング３ｆの内周面の間で冷媒の封入空間
９９及び３ｔ’ｒ形成する。フレーム３の環状ハウジン
グ３ｆは図面上で上方へかなり立ち上げてあシ、それに
合わせて固定スクロール１のフランジ部ｌｐも立ち上げ
、１ｐのフランジとの境の立ち上げ部分には、２つの空
間９９と３１’ｚ結ぶ穴１ｑが全周にわたって複数個設
けられている。一方、固定スクロールの端板１ａには、
径方向の貫通穴１ｏが複数個放射状に設けられておシ、
この穴ｉｏは空間３ｔと同定スクロール中央７４７部１
五との空間を連絡している。

作用を説明する。中央フィン部１１で蒸発した冷媒は、
圧力全若干上昇し、空間９９を圧力の若干低い（温度の
若干低い）外周部に向っていわゆる熱サイフオン効果に
よって流れる。フレーム３の環状ハウジング３ｆは外部
で空冷されており、フィン３ｋを介して冷媒は凝縮する
。この時、環状ハウジング３ｆは冷媒にょシ加熱される
ことによシ、必要な熱膨張を生−Ｌる６凝縮後の冷媒は
、貫通穴１ｏｉ通って再び中央部へ供給される。冷媒を
このように用いることにより、非常に効果的に温度の均
衡が得られる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、スクロールラップ
の熱膨張に応じて、固定スクロールの静止系からの絶対
位置を軸方向に変えられ、両スクロール中央部のラップ
先端と端板面とのギヤツブ？宮に微小に維持することが
可能となると共に、冷却によシ部材の最尚温度レベルを
変形強度やクリープ等の問題が生じない程度にまで下げ
られ、かつ固定スクロール及び旋回スクロール各部の温
度均一化、すなわち、前述のギャップが、両スクロール
ラップの各位置で微小に維持される効果がある。これに
より、圧縮室への給油を行わなくとも、性能、信頼性共
高く、かつ小形なスクロール流体機械が実現できる。

固定スクロールを中央の熱膨張に応じて軸方向に動かす
という作用は、固定スクロールをフレームに対して支え
ている環状ハウジング部分を吐出ガスを周囲に流して加
熱する、あるいは温度制御されたヒータ全巻いて加熱す
るなどの方法でも達成できるが、この場合、冷却作用は
期待できず、全体が高温になり、材料の信頼性がＩＬ」
題となるし、また、吸入ガスの加熱防止が難がしくなり
、性＃ヒも低下する。

一方、実施例としては開示しなかったが、冷却体に水を
用いることも可能である。例えば、基本的な冷却体通路
構成は第１図のごとくで、但し、第１図の油孔１ｊの代
シにケーシング手段４の環状ハウジング４ｂに水の排出
孔を設けて、旋回スクロ〜＃２の背面へは水が流入しな
いように構成すれば艮い。また、第３，４図あるいは第
し図に示したように、固定スクロール１をフレーム３に
直接固定し、但しケーシング４全設けず、固定スクロー
ル１の端板外壁及び外周りブの外壁に接して水配管をコ
イル状に巻き行けて、冷却水を固定スクロールの中央部
から、環状ハウジング方向に流しても本発明の目的はあ
る程度達成できる。これは、第２図の実施例を一部変更
することにょっても実施可能である。

しかし、一般に水を冷却体を使うことは、軸受等の潤滑
を油で行うものにとっては、水の冷却サイクルを別途設
けるか、冷却水をたれ流しにすることになシ、最適とは
いえない。また、小形の空気圧縮機等では、温冷化が望
まれるという点で、最適とはいえない。もちろん、水冷
全採用しても十分メリットのある場合は採用してもいっ
こうにさしつかえない。

これも実施例として特に開示しなかったが、例えば第１
図の実施例で、ラップ側を下にした配置、すなわち、機
械全通さまにした構成も考えられる。

この場合、タンク２６等は不要となＱ１給油方法も軸受
１０の潤滑等も考慮して要更する心安があるが、目的と
する効果の一部は十分達成できる。

ず“ｔわち、旋回スクロール２の背面中央部に供給され
て温度上昇した潤滑油が、固定スクロール１の環状ハウ
ジング部１ｃに設けられた連絡孔ＩＪを通ってケーシン
グ手段４０環状ハウジング４ｂの内周壁に沿って流れる
から、該環状ハウジング４ｂは加熱され、第１図の実施
例に近い効果が得られる。固定スクロール１に対しては
、固定スクロール１の径方向の温度変化と、潤滑油の温
度変化が並行流の関係となり、温度の均一化の面ではむ
しろ艮好な結果が得られる可能性がある。パイプ２４は
この場合、潤滑油の排出孔となる。

さらに、別の実施例に言及すれば、例えば、第１図でタ
ンク２６をもつと太きくして、駆動軸に結合されるモー
タ、ポンプ等を収納して、密閉形の機械とする構成が考
えられる。第７図の実施例にこの構成を適用することは
非常に意味があり、特殊な流体を扱う場合等有効である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体縦断Ｗｊ図、第２図は
ラップのかみ合い状態ゲ示す平面図、第３図〜第５図は
それぞれ第１図の実施例に対し、発明の環状ハウジング
部分を設ける部材（ｉｌ−変更した別の実施例の部分縦
断面図、第６図、第８図は別の実施例の全体縦断面図、
第７図、第を図は別の実施例の部分縦断面図である。 １・・・固定スクロール、１１・・・伝熱フィン、１ｃ
・・・固定スクロールの環状ハウジング、２・・・旋回
スクロール、３・・・フレーム、３ｆ・・・フレームの
環状ハウジング、４・・・ケーシング、４ｂ・・・ケー
シングの環状ハウジング、７・・・駆動軸、１３及び７
８及び８４と８５・・・スラスト軸受、２０・・・摺動
性（リング又はピース）、２９・・・潤滑油シール手段
（ベローズ）、３２・・・吸入室の断熱材、４ｏ・・・
作動室、４１．４２・・・欄滑油通路、４５・・・旋回
スクロール１背面中央部の空隙、４６〜４９・・・冷却
気体通路、９０・・・ファン、９２・・・ダクト手段。 ■　　１　　図 箭　２　図 第　３　　図 ′￥；４図 ′″ｆ３５［Ｄ 第　　ｇ　　図 第　　９　　図 ｐ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、端板と、この端板の一面上に鉛直に、かつ渦巻状に
   形成されたラップとを備えた１対のスクロール部材を、
   そのラップ同士全対向させてかみ合わせ、第１のスクロ
   ール部材を直接あるいは間接に静止フレームに固定し、
   第２のスクロール部材を旋回運動するように構成してな
   るスクロール流体機械において、 第１のスクロール部材に静止フレームの静止力を伝える
   部材の外周部に形成されたサポート・・ウジングの部分
   に、スクロール部材の最高温度の部分の温度との温度平
   衡手段が設けられていることを特徴とするスクロール流
   体機械。 ル流体機械。 ３、前記熱移送通路手段が、第１のスクロール部材の端
   板の反ラツプ側の壁面と前記環状ハウジングの周壁面に
   接して設けられた冷却流体通路手段であり、第１のスク
   ロール部制の端板の反ラツプ側の壁面に接した冷却流体
   通路手段内での冷却流体の流れ金、第１のスクロール部
   制４、　前記冷却流体が該スクロール流体機械の作動流
   体と同一の流体であり、作動流体とは別系５、環状ハウ
   ジングの部分が、第１のスクロール部材の環状ハウジン
   グを形成する第１のスクロール部材とは別体の部材であ
   り、この部材が、第１のスクロール部材の材質に較べて
   熱膨張係スクロール流体機械。 ６８環状ハウジングの部分が、第１のスクロールをおお
   うように設けられたケージング手段あるいはフレームに
   設けられており、該環状ハウジンクを有する部材が、第
   １のスクロール部材のいずれかに記載されたスクロール
   流体機械。 ７、環状ハウジングが、熱移送流体と接する周スクロー
   ル流体機械。 ８、第１のスクロール部材の端板を中央部は薄ら第７項
   のいずれかに記載されたスクロール流体機械。 ９、第１のスクロール部材にフレームの静止力を伝える
   部材の環状ハウジング部分に接した潤滑油通路手段と、
   該潤滑油通路手段と第２のス項または第３項記載のスク
   ロール流体機械。 １０、第２のスクロール部材が、その端板の反ラツプ側
   の壁面と軸受ボス部の外周壁面に接続し項記載のスクロ
   ール流体機械。 １１、第２のスクロール部材の端板の反ラツプ側の面に
   、軸受ボスを有する別の端板全接合すると共に、第２の
   スクロール部材の端板中央部の１０項に記載されたスク
   ロール流体機械。 １２、ボルト手段を含む第１のスクロール部材及ル流体
   機械。 １３、第１のスクロール部材の端板に、作動室と通じる
   小孔と、この小孔と第２のスクロール部材の配置される
   フレーム丙の空間全連絡する逆止弁を含む配管と、第１
   のスクロール部材の環状ハウジングと第２のスクロール
   の端板外周面の間に設けられたスラスト軸受と、作動室
   よシフレーム内に導びかれた作動ガスと吸入室内の１４
   、端板と、この端板の一面上に鉛直に、かつ渦巻状に形
   成されたラップとを備える１対のスクロール部材を、そ
   のラップ同士を対向させてかみ合わせ、第１のスクロー
   ル部材を静止させ、第２のスクロール部材を旋回運動す
   るように構成してなるスクロール流体機械において、第
   ２のスクロール部材の中央部の反ラツプ側端板面に接す
   る冷却流体通路と、該冷却流体通路に接続する駆動軸の
   中心部に設けられた長穴と、該長穴に冷却流体を供給す
   る手段を備えたこと全特徴とするスクロール流体機械。 １５、第１のスクロール部材にフレームの静止力を伝え
   る部材の環状ハウジング部分に接した潤スク四−ル流体
   機械。 １６、端板と、この端板の一面上に鉛直に、かつ渦巻状
   に形成されたラップとを備える１対のスクロール部材を
   、そのラップ同士を対向σせてかみ合わせ、第１のスク
   ロール部材を静止させ、第２のスクロール部材を旋回運
   動するように構成してなるスクロール流体機械において
   、第２のスクロール・部濁の外周部のラップａ＋端板面
   に対向する環状ハウジンク部分全第１のスクロール部拐
   が有し、該環状ノ・ウジングの第２のスクロール部材側
   の端面部に、円周状の溝又は円形の凹部を設け、該溝又
   は四部に、第２のスクロールの端板面と当接するモーメ
   ント支持部材を配置すると共に、前記環状ハウジングに
   設けられたネジ部にねじ込まれたホルトの先端が、前記
   モーメント支持部制又は該モーメント支持部材のバック
   アップ部制の背面に当接するよう構成したことを％徴と
   するスクロール流体機械。 １７、前記モーメント支持部材と両スクロールの流体機
   械。 １８．端板と、この端板の一面上に鉛直に、かつ渦巻状
   に形成されたラップとを備える１対のスクロール部材を
   、そのラップ同士を対向させてかみ合わせ、第１のスク
   ロール部材を静止させ、第２のスクロール部材を旋回運
   動するように構成してなるスクロール流体機械において
   、第１及び第２のスクロール部材の、少なくとも一方の
   ラップ及び端板のラップ側の面に、金属に接合しやすく
   耐熱性の高い樹脂に、二硫化モリブデン微粒子とガラス
   繊維又はカーボンファイバ′ｔ−混入した自己潤滑性材
   料の層を形成したことを特徴とするスクロール流体機械
   。 工９．第１のスクロールにフレームの静止力を伝える部
   側の環状ハウジング部に、スクロール部体機械。