WO2019220990A1 - スクロールポンプ用の加圧機構部品及びスクロールポンプ - Google Patents

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WO2019220990A1
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movable
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Inventor
浩平 鬟谷
Original Assignee
株式会社エンプラス
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents

Definitions

  • the present invention relates to a pressurizing mechanism component for a scroll pump including a fixed scroll and a movable scroll, and a scroll pump.
  • a scroll pump widely used as a compressor of an air conditioner for an automobile is a movable scroll that is driven by a motor and performs a swinging motion as a pressurizing mechanism component and a fixed scroll fixed to a motor housing or the like.
  • the scroll pump forms a fluid storage chamber between the spiral fixed blade of the fixed scroll and the spiral movable blade of the movable scroll, and the movable scroll is caused to swing with respect to the fixed scroll.
  • the fluid containing chamber is moved and contracted to pressurize the fluid taken into the fluid containing chamber from the suction port in the fluid containing chamber, and then the pressurized fluid is discharged from the discharge port (Patent Document 1). 2, 3, 4).
  • Such a scroll pump prevents the fluid in the fluid storage chamber from leaking by bringing the fixed blade of the fixed scroll and the movable blade of the movable scroll into contact with each other in order to improve the pump characteristics. For this reason, the scroll pump has a problem that the fixed blade and the movable blade are slidably contacted to be worn and the durability is lowered.
  • an object of the present invention is to provide a pressure mechanism component for a scroll pump and a scroll pump that can improve durability.
  • fluid containing chambers 28 and 122 are formed between the spiral fixed blades 6 and 121 of the fixed scrolls 4 and 104 and the spiral movable blades 5 and 120 of the movable scrolls 3 and 106, and the movable scrolls. 3, 106 is moved with respect to the fixed scrolls 4, 104 to move the fluid storage chambers 28, 122, and the scroll pumps 1, 101 that pressurize the fluid in the fluid storage chambers 28, 122 are added.
  • the pressure mechanism parts 2 and 102 are related.
  • the fixed blades 6, 121 and the movable blades 5, 120 are formed at the same twist angle ⁇ and are in contact with each other.
  • Reference numerals 26, 27, 127, and 128 denote inclined surfaces having the same inclination angle ⁇ .
  • the pressurizing mechanism component of the scroll pump according to the present invention since the side surface of the fixed blade and the side surface of the movable blade are inclined surfaces, the fixed blade and the movable blade are compared with the case where the twist angle is not added.
  • the contact length between the side surface of the movable blade and the side surface of the movable blade can be increased, and the stress generated at the contact portion between the fixed blade and the movable blade can be reduced. Therefore, the pressurizing mechanism component of the scroll pump according to the present invention can reduce wear of the sliding contact portion between the fixed blade and the movable blade, and can improve durability.
  • FIG.2 (a) is the perspective view which looked at the movable scroll of pressurization mechanism components from diagonally upward
  • FIG. 2C is a perspective view showing the engagement state between the movable blade of the movable scroll and the fixed blade of the fixed scroll (A1-A1 in FIG. 1). It is a perspective view of the pressurization mechanism component 2 cut
  • FIG.3 (a) is a top view which shows a movable blade typically
  • FIG.3 (b) is FIG. It is a figure of the movable blade
  • FIG. 5 is a plan view showing a pressurizing mechanism part of a scroll pump according to a second embodiment of the present invention, and is a plan view showing the pressurizing mechanism part cut along the line A3-A3 of FIG.
  • FIG.6 (a) is a top view which shows a movable blade typically
  • FIG.6 (b) is FIG. It is a figure of the movable blade
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a scroll pump 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a figure which shows the pressurization mechanism component 2 of the scroll pump 1 which concerns on 1st Embodiment of this invention.
  • 2A is a perspective view of the movable scroll 3 of the pressurizing mechanism component 2 as viewed obliquely from above.
  • FIG. 2B is a perspective view showing the fixed scroll 4 of the pressurizing mechanism component 2 in an inverted state (a perspective view showing the back surface 4a side that is the engagement side with the movable scroll 3).
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a scroll pump 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a figure which shows the pressurization mechanism component 2 of the scroll pump 1 which concerns on 1st Embodiment of this invention.
  • 2A is a perspective view of the movable scroll 3 of the pressurizing mechanism component 2 as viewed obliquely from above
  • 2C is a perspective view showing an engagement state between the movable blade 5 of the movable scroll 3 and the fixed blade 6 of the fixed scroll 4 (pressure applied by cutting along the line A1-A1 in FIG. 1). It is a perspective view of the mechanism component 2.
  • the scroll pump 1 is engaged with a housing 7, a fixed scroll 4 fixed to the housing 7, and a swingable engagement with the housing 7 via an Oldham ring (rotation prevention mechanism) 8.
  • the movable scroll 3 and a motor 10 as a drive source of the movable scroll 3 are provided.
  • the housing 7 is fixed to an attachment member (not shown) such as a frame to which the motor 10 is attached.
  • the motor 10 has an eccentric cam 12 fixed to the tip of the drive shaft 11 so that the eccentric cam 12 can rotate integrally with the drive shaft 11.
  • the eccentric cam 12 is engaged in the cylindrical boss 13 of the housing 7 with a gap.
  • the eccentric cam 12 is formed with an eccentric shaft 15 at a position eccentric from the rotation center (concentric with the center 14 of the drive shaft 11).
  • the eccentric shaft 15 is on the back surface 3a side of the movable scroll 3 (the motor 10 and the housing 7). Is fitted to a cylindrical bearing portion 16 formed on the side facing the surface.
  • the eccentric cam 12 rotates integrally with the drive shaft 11 of the motor 10, and rotates the eccentric shaft 15 around the center 14 of the drive shaft 11.
  • the Oldham ring 8 is engaged with the back surface 3a side of the disk-shaped movable scroll body 17.
  • the Oldham ring 8 has a pair of movable scroll-side projections 18, 18 engaged with a pair of first radial grooves 20, 20 formed on the back surface 3 a side of the movable scroll 3 so as to be slidable.
  • the pair of first radial grooves 20 and 20 are formed on a radial line passing through the center of the movable scroll 3 and are positioned symmetrically with respect to the center of the movable scroll 3.
  • the Oldham ring 8 is engaged with a pair of housing-side protrusions (not shown) in a pair of second radial grooves (not shown) formed on the housing 7 so as to be slidable.
  • the pair of second radial grooves are formed on a radial line passing through the center of the housing 7 and are formed along a direction orthogonal to the pair of first radial grooves 20, 20. Is located symmetrically.
  • the movable scroll 3 is engaged with the housing 7 via the Oldham ring 8 so as to rotate around the center 14 of the drive shaft 11 (with respect to the center 14 of the drive shaft 11) without rotating. Revolving), and swings relative to the fixed scroll 4.
  • the movable scroll 3 has a spiral movable blade 5 formed on the surface 3b side (the surface side facing the fixed scroll 4) of the movable scroll body 17.
  • the movable blade 5 is erected on the surface 3 b of the movable scroll body 17 at a desired twist angle.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing the shape of the movable blade 5.
  • FIG. 3A is a plan view schematically showing the movable blade 5.
  • FIG. 3B is a view of the movable blade 5 cut along the line A2-A2 in FIG.
  • the upper end edge 5 a of the movable blade 5 of the movable scroll 3 is formed in a radially outward direction at a radius Ra from the center 21 of the movable scroll 3 when the movable blade 5 is formed with a twist angle of ⁇ .
  • the end P1 moves to a point P1 ′ on the circumference of the radius Ra (on the circumference indicated by a two-dot chain line).
  • the position of the lower end 5b of the movable blade 5 (position on the movable scroll body 17) is indicated by a thick solid line.
  • the movable blade 5 and the fixed blade 6 shown in FIGS. 2 and 3 are exemplified with a twist angle ⁇ of 60 °.
  • the present invention is not limited to this, and in consideration of the performance required for the scroll pump 1, etc.
  • the angle ⁇ is determined.
  • the movable blade 5 is not provided with a twist angle on the surface 3b of the movable scroll body 17 in the cross section cut along the line A2-A2 of FIG.
  • the upper end position (P1 ′) is shifted outward by ⁇ , and is formed to open outward at an inclination angle of ⁇ with respect to the lower end position (perpendicular point of P2).
  • the fixed scroll 4 includes a flange-shaped fixed scroll main body 22 that is fixed to the housing 7 while being in contact with the movable scroll main body 17, and a bottomed cylindrical portion 23 that is integrally formed with the fixed scroll main body 22. And have.
  • the bottomed cylindrical portion 23 of the fixed scroll 4 accommodates the movable blade 5 of the movable scroll 3 in the internal space 24.
  • a spiral fixed blade 6 is erected on the bottom surface 25 of the bottomed cylindrical portion 23 of the fixed scroll 4.
  • the fixed blade 6 is formed in the same manner as the movable blade 5 of the movable scroll 3 (by being formed with the same twist angle ⁇ as that of the movable blade 5), so that the side surface 27 of the fixed blade 6 is the side surface of the movable blade 5.
  • 26 is an inclined surface with the same inclination angle ⁇ .
  • the fixed blade 6 is engaged with the movable blade 5 while being shifted by 180 ° with respect to the movable blade 5 (by being engaged), thereby forming a fluid storage chamber 28 with the movable blade 5. To do.
  • the fixed scroll 4 and the movable scroll 3 are taken into the fluid storage chamber 28 from a suction port (not shown) by moving and contracting the fluid storage chamber 28 when the movable scroll 3 is swung by the motor 10.
  • the pressurizing mechanism component 2 is configured to discharge the pressurized fluid from the discharge port 30 formed on the bottom surface 25 of the bottomed cylindrical portion 23.
  • the fixed blade 6 of the fixed scroll 4 has a shape that is formed in the same manner as the movable blade 5 on the same virtual plane as the back surface 4 a that is in contact with the movable scroll 3 of the fixed scroll main body 22.
  • the side surface 27 of the fixed blade 6 of the fixed scroll 4 and the side surface 26 of the movable blade 5 of the movable scroll 3 are inclined surfaces having the same inclination angle ⁇ . 27 and the side surface 26 of the movable blade 5 are in line contact with each other, and a fluid storage chamber 28 is formed between the fixed blade 6 and the movable blade 5. Since the side surface 27 of the fixed blade 6 and the side surface 26 of the movable blade 5 are inclined, the twist angle ⁇ is not applied to the fixed blade 6 and the movable blade 5.
  • the pressurizing mechanism component 2 of the scroll pump 1 can reduce wear of the sliding contact portion between the fixed blade 6 and the movable blade 5 and can improve durability.
  • the housing 7, the fixed scroll 4, and the movable scroll 3 may be made of metal, but the housing 7, the fixed scroll 4, and the movable scroll 3 are made of polyether ether.
  • a plastic such as ketone (PEEK), polyphenylene sulfide (PPS), polyamide (PA), polyacetal (POM), or polyethylene (PE)
  • PEEK ketone
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PA polyamide
  • POM polyacetal
  • PE polyethylene
  • the housing 7, the fixed scroll 4, and the movable scroll 3 are formed by an injection molding method, an additive manufacturing method, a machining method, or the like.
  • the fixed scroll 4 and the movable scroll 3 are made of plastic, and the tip (upper edge 5 a) of the movable blade 5 of the movable scroll 3 is connected to the fixed scroll 4.
  • the tip of the movable blade 5 is reliably pressed against the bottom surface 25 of the fixed scroll 4 by the slope component force acting on the side surface 26 of the movable blade 5, and the fluid storage chamber 28. It becomes possible to improve the pressurizing function of the scroll pump 1.
  • the rotation preventing mechanism of the pressurizing mechanism component 2 is exemplified by an Oldham ring, but is not limited thereto, and the rotation of the movable scroll 6 is prevented and the movable scroll 6 is connected to the center 12 of the drive shaft 8. Any device can be used as long as it can be swung around.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a scroll pump 101 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view showing the pressurizing mechanism component 102 of the scroll pump 101 according to the second embodiment of the present invention, and shows the pressurizing mechanism component 102 cut along the line A3-A3 in FIG. FIG.
  • the scroll pump 101 is engaged with a housing 103, a fixed scroll 104 fixed to the housing 103, and a swingable engagement with the housing 103 via an Oldham ring (rotation prevention mechanism) 105.
  • the movable scroll 106 and a motor 107 as a drive source of the movable scroll 106 are provided.
  • the housing 103 is fixed to an attachment member (not shown) such as a frame to which the motor 107 is attached.
  • the motor 107 has an eccentric cam 110 fixed to the tip of the drive shaft 108 so that the eccentric cam 110 can rotate integrally with the drive shaft 108.
  • the eccentric cam 110 is engaged with the cylindrical boss 111 of the housing 103 with a gap.
  • the eccentric cam 110 is formed with an eccentric shaft 113 at a position eccentric from the rotation center (concentric with the center 112 of the drive shaft 108), and the eccentric shaft 113 is on the back surface 106a side of the movable scroll 106 (the motor 107 and the housing 103). Is fitted to a cylindrical bearing 114 formed on the side facing the surface.
  • the eccentric cam 110 rotates integrally with the drive shaft 108 of the motor 107, and rotates the eccentric shaft 113 around the center 112 of the drive shaft 108.
  • the Oldham ring 105 is engaged with the back surface 106a side of the disk-shaped movable scroll main body 115.
  • the Oldham ring 105 has a pair of movable scroll side projections 116, 116 engaged with a pair of first radial grooves 117, 117 formed on the back surface 106 a side of the movable scroll 106 so as to be slidable.
  • the pair of first radial grooves 117 and 117 are formed on a radial line passing through the center 118 of the movable scroll 106 and are positioned symmetrically with respect to the center 118 of the movable scroll 106.
  • the Oldham ring 105 is engaged with a pair of housing side projections (not shown) so as to be slidable in a pair of second radial grooves (not shown) formed on the housing 103.
  • the pair of second radial grooves is formed on a radial line passing through the center of the housing 103 (concentric with the center 112 of the drive shaft 108) and is orthogonal to the pair of first radial grooves 117, 117.
  • the movable scroll 106 is engaged with the housing 103 via the Oldham ring 105, and thus rotates around the center 112 of the drive shaft 108 (with respect to the center 112 of the drive shaft 108) without rotating. Revolving), and swings relative to the fixed scroll 104.
  • the movable scroll 106 has a spiral movable blade 120 formed on the surface 106b side (the surface side facing the fixed scroll 104) of the movable scroll main body 115.
  • the movable blades 120 are formed (standing) on the surface 106 b of the movable scroll main body 115 and at four positions around the center 118 of the movable scroll 106 at equal intervals. Further, the movable blade 120 is adjusted in blade length so as not to overcompress the liquid in the fluid storage chamber 122 formed between the movable blade 120 and the fixed blade 121 of the fixed scroll 104.
  • the discharge port 130 In order to prevent the liquid in the fluid storage chamber 122 formed between the movable blade 120 and the fixed blade 121 from being overcompressed, in addition to adjusting the blade length of the movable blade 120, the discharge port 130. The size (discharge hole diameter) and position are adjusted.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing the shape of the movable blade 120.
  • FIG. 6A is a plan view schematically showing the movable blade 120.
  • FIG. 6B is a diagram of the movable blade 120 cut along the line A4-A4 in FIG.
  • the upper end 120a of the movable blade 120 of the movable scroll 106 has a radially outer end located at a radius Ra from the center 118 of the movable scroll 106 when the movable blade 120 is formed with a twist angle of ⁇ .
  • P1 moves to a point P1 ′ on the circumference of the radius Ra (on the circumference indicated by a two-dot chain line).
  • the position of the lower end 120b of the movable blade 120 (position on the movable scroll body 115) is indicated by a thick solid line.
  • the movable blade 120 and the fixed blade 121 shown in FIG. 5 and FIG. 6 are exemplified with the twist angle ⁇ being 60 °, but the present invention is not limited to this, and in consideration of the performance required for the scroll pump 1, etc.
  • the angle ⁇ is determined.
  • the movable blade 120 is not provided with a twist angle on the surface 106b of the movable scroll body 115 in the cross section cut along the line A4-A4 of FIG.
  • the upper end position (P1 ′) is shifted outward by ⁇ , and is formed to open outward at an inclination angle of ⁇ with respect to the lower end position (perpendicular point of P2).
  • the fixed scroll 104 includes a flange-shaped fixed scroll main body 123 that is fixed to the housing 103 while being in contact with the movable scroll main body 115, and a bottomed cylindrical portion 124 that is integrally formed with the fixed scroll main body 123. And have.
  • the bottomed cylindrical portion 124 of the fixed scroll 104 accommodates the movable blade 120 of the movable scroll 106 in the internal space 125.
  • the fixed blade 121 is formed in the same manner as the movable blade 120 of the movable scroll 106 (by being formed with the same twist angle ⁇ as that of the movable blade 120), so that the side surface 127 of the fixed blade 121 is the side surface of the movable blade 120.
  • the inclined surface has the same inclination angle ⁇ as 128.
  • the fixed blade 121 is engaged with the movable blade 120 while being shifted by 45 ° with respect to the movable blade 120 (by being engaged), thereby forming a fluid storage chamber 122 with the movable blade 120.
  • the fixed scroll 104 and the movable scroll 106 are moved from the radially outer side of the spiral fixed blade 121 to the radially inner side (
  • the liquid taken into the fluid storage chamber 122 from a suction port (not shown) is pressurized in the fluid storage chamber 122, and then the pressurized liquid is removed from the bottomed cylindrical portion 124.
  • the pressurizing mechanism component 102 that discharges from the discharge port 130 formed in the center of the bottom surface 126 is configured.
  • the movable blade 120 and the fixed blade 121 of the pressurizing mechanism component 102 are arranged in the radial direction from the radially outer side of the spiral fixed blade 121.
  • the fluid storage chamber 122 contracts and compresses the gas.
  • the inclination angle ⁇ becomes the same, and the liquid is pressurized by the line contact.
  • the fixed blades 121 of the fixed scroll 104 have a shape that is formed in the same manner as the movable blades 120 on the same virtual plane as the back surface 104 a that is in contact with the movable scroll 106 of the fixed scroll main body 123.
  • the side surface 127 of the fixed blade 121 and the side surface 128 of the movable blade 120 are in line contact with each other, and a fluid storage chamber 122 is formed between the fixed blade 121 and the movable blade 120.
  • the fixed blade 121 and the movable blade 120 are formed with a twist angle ⁇ , the side surface 127 of the fixed blade 121 and the side surface 128 of the movable blade 120 are inclined surfaces.
  • the contact length between the side surface 127 of the fixed blade 121 and the side surface 128 of the movable blade 120 can be increased (longer) compared to the case where the torsion angle ⁇ is not applied to the fixed blade 121 and the movable blade 120.
  • the pressurizing mechanism component 102 of the scroll pump 101 can improve the durability of the fixed blade 121 and the movable blade 120.
  • the fluid to be pressurized is an incompressible liquid
  • the volume of the liquid stored in the fluid storage chamber is constant, so that the movable blade and the fixed blade are elastically deformed by the liquid.
  • the liquid is pressurized by the elastic restoring force of the movable blade and the fixed blade.
  • the conventional scroll pump has a problem in that the durability caused by the stress caused by the liquid pressure in the fluid storage chamber repeatedly acts on the fixed blade and the movable blade during the pump operation.
  • Such a problem of the conventional scroll pump is solved by the scroll pump 101 according to the present embodiment.
  • the housing 103, the fixed scroll 104, and the movable scroll 106 may be formed of metal, but the housing 103, the fixed scroll 104, and the movable scroll 106 are formed of polyether ether.
  • a plastic such as ketone (PEEK), polyphenylene sulfide (PPS), polyamide (PA), polyacetal (POM), or polyethylene (PE)
  • PEEK ketone
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PA polyamide
  • POM polyacetal
  • PE polyethylene
  • the housing 103, the fixed scroll 104, and the movable scroll 106 are formed by an injection molding method, an additive manufacturing method, a machining method, or the like.
  • the fixed scroll 104 and the movable scroll 106 are made of plastic, and the tip (upper end 120 a) of the movable blade 120 of the movable scroll 106 is provided on the fixed scroll 104.
  • the tip of the movable blade 120 is reliably pressed against the bottom surface 126 of the fixed scroll 104 by the slope component force acting on the side surface 128 of the movable blade 120, The sealing function is improved, and the pressurizing function of the scroll pump 101 can be improved.
  • the rotation preventing mechanism of the pressurizing mechanism component 102 is exemplified by the Oldham ring, but is not limited thereto, and the rotation of the movable scroll 106 is prevented and the movable scroll 106 is moved to the center 112 of the drive shaft 108. Any device can be used as long as it can be swung around.
  • the scroll pump 101 according to the present invention is not limited to liquid pumping of liquid refrigerant or the like of a refrigeration air conditioner, but can be applied to a pump that pumps liquid (for example, a water pump, an oil pump, a pump for various chemical liquids, etc.). Is possible.

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Abstract

【課題】耐久性を向上させることができるスクロールポンプ用の加圧機構部品、及びスクロールポンプを提供する。 【解決手段】スクロールポンプ１の加圧機構部品２は、固定スクロール４の渦巻状の固定羽根６と可動スクロール３の渦巻状の可動羽根５との間に流体収容室２８を形成し、可動スクロール３を固定スクロール４に対して揺動させることにより、流体収容室２８を移動させ、流体収容室２８内の流体を加圧するようになっている。このようなスクロールポンプ１の加圧機構部品２において、固定羽根６と可動羽根５は、同一の捩れ角で形成され、互いに接触する側面が同一の傾斜角の傾斜面になっている。

Description

スクロールポンプ用の加圧機構部品及びスクロールポンプ
　この発明は、固定スクロールと可動スクロールで構成されるスクロールポンプ用の加圧機構部品、及びスクロールポンプに関するものである。
　従来から、自動車用空調装置の圧縮機等として広く使用されているスクロールポンプは、加圧機構部品として、モータのハウジング等に固定される固定スクロールと、モータによって駆動されて揺動運動を行う可動スクロールと、を備えている。そして、スクロールポンプは、固定スクロールの渦巻状の固定羽根と可動スクロールの渦巻状の可動羽根との間で流体収容室を形成し、可動スクロールが固定スクロールに対して揺動運動させられることにより、流体収容室を移動・収縮させて、吸入ポートから流体収容室内に取り込んだ流体を流体収容室内で加圧した後、その加圧した流体を吐出ポートから吐出するようになっている（特許文献１、２、３、４参照）。
特開昭５０－３２５１２号公報 特開昭５９－１０３９８１号公報 特開平８－２４７０４４号公報 特許第２９７７２２８号公報
　このようなスクロールポンプは、ポンプ特性を上げるため、固定スクロールの固定羽根と可動スクロールの可動羽根とを接触させて、流体収容室内の流体が漏出するのを防止している。そのため、スクロールポンプは、固定羽根と可動羽根が摺接して摩耗し、耐久性が低下することが問題となっている。
　そこで、本発明は、耐久性を向上させることができるスクロールポンプ用の加圧機構部品、及びスクロールポンプの提供を目的とする。
　本発明は、固定スクロール４，１０４の渦巻状の固定羽根６，１２１と可動スクロール３，１０６の渦巻状の可動羽根５，１２０との間に流体収容室２８，１２２を形成し、前記可動スクロール３，１０６を前記固定スクロール４，１０４に対して揺動させることにより、前記流体収容室２８，１２２を移動させ、前記流体収容室２８，１２２内の流体を加圧するスクロールポンプ１，１０１の加圧機構部品２，１０２に関するものである。このような本発明に係るスクロールポンプ１，１０１の加圧機構部品２，１０２において、前記固定羽根６，１２１と前記可動羽根５，１２０は、同一の捩れ角θで形成され、互いに接触する側面２６，２７，１２７，１２８が同一の傾斜角αの傾斜面である。
　本発明に係るスクロールポンプの加圧機構部品は、固定羽根の側面と可動羽根の側面とが傾斜面になっているため、固定羽根及び可動羽根に捩り角を付けない場合と比較し、固定羽根の側面と可動羽根の側面の接触長さを大きくすることができ、固定羽根と可動羽根の接触部に発生する応力を低減することができる。したがって、本発明に係るスクロールポンプの加圧機構部品は、固定羽根と可動羽根の摺接部の摩耗を低減でき、耐久性を向上させることができる。
本発明の第１実施形態に係るスクロールポンプを示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係るスクロールポンプの加圧機構部品を示す図であり、図２（ａ）が加圧機構部品の可動スクロールを斜め上方から見た斜視図、図２（ｂ）が加圧機構部品の固定スクロールを表裏反転した状態で示す斜視図、図２（ｃ）が可動スクロールの可動羽根と固定スクロールの固定羽根との係合状態を示す斜視図（図１のＡ１－Ａ１線に沿って切断して示す加圧機構部品２の斜視図）である。 本発明の第１実施形態に係るスクロールポンプの可動羽根の形を模式的に示す図であり、図３（ａ）が可動羽根を模式的に示す平面図、図３（ｂ）が図３（ａ）のＡ２－Ａ２線に沿って切断して示す可動羽根の図である。 本発明の第２実施形態に係るスクロールポンプを示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係るスクロールポンプの加圧機構部品を示す平面図であり、図４のＡ３－Ａ３線に沿って切断して示す加圧機構部品の平面図である。 本発明の第２実施形態に係るスクロールポンプの可動羽根の形を模式的に示す図であり、図６（ａ）が可動羽根を模式的に示す平面図、図６（ｂ）が図６（ａ）のＡ４－Ａ４線に沿って切断して示す可動羽根の図である。
　以下、本発明の実施形態に係るスクロールポンプ及びその加圧機構部品を図面に基づき詳述する。
　　［第１実施形態］
　図１は、本発明の第１実施形態に係るスクロールポンプ１を示す断面図である。また、図２は、本発明の第１実施形態に係るスクロールポンプ１の加圧機構部品２を示す図である。なお、図２（ａ）は、加圧機構部品２の可動スクロール３を斜め上方から見た斜視図である。また、図２（ｂ）は、加圧機構部品２の固定スクロール４を表裏反転した状態で示す斜視図（可動スクロール３との係合側である裏面４ａ側を示す斜視図）である。また、図２（ｃ）は、可動スクロール３の可動羽根５と固定スクロール４の固定羽根６との係合状態を示す斜視図（図１のＡ１－Ａ１線に沿って切断して示す加圧機構部品２の斜視図）である。
　図１及び図２に示すように、スクロールポンプ１は、ハウジング７と、ハウジング７に固定される固定スクロール４と、ハウジング７にオルダムリング（自転防止機構）８を介して揺動可能に係合されている可動スクロール３と、可動スクロール３の駆動源としてのモータ１０と、を有している。なお、ハウジング７は、モータ１０が取り付けられるフレーム等の取付部材（図示せず）に固定される。
　モータ１０は、駆動軸１１の先端に偏心カム１２が固定され、偏心カム１２が駆動軸１１と一体に回動できるようになっている。偏心カム１２は、ハウジング７の円筒状のボス１３内に隙間をもって係合されている。この偏心カム１２は、回転中心（駆動軸１１の中心１４と同心）から偏心した位置に偏心軸１５が形成されており、この偏心軸１５が可動スクロール３の裏面３ａ側（モータ１０及びハウジング７に面する側）に形成された円筒状の軸受け部１６に嵌合されている。そして、この偏心カム１２は、モータ１０の駆動軸１１と一体となって回動し、偏心軸１５を駆動軸１１の中心１４の回りに旋回させる。
　可動スクロール３は、円板状の可動スクロール本体１７の裏面３ａ側にオルダムリング８が係合されている。オルダムリング８は、一対の可動スクロール側突起１８，１８が可動スクロール３の裏面３ａ側に形成された一対の第１径方向溝２０，２０にスライド移動可能に係合されている。そして、一対の第１径方向溝２０，２０は、可動スクロール３の中心を通る径方向線上に形成され、可動スクロール３の中心に対して対称に位置している。また、オルダムリング８は、図示しない一対のハウジング側突起がハウジング７に形成された図示しない一対の第２径方向溝内にスライド移動可能に係合されている。そして、一対の第２径方向溝は、ハウジング７の中心を通る径方向線上に形成されると共に、一対の第１径方向溝２０，２０と直交する方向に沿って形成され、ハウジング７の中心に対して対称に位置している。このように、可動スクロール３は、オルダムリング８を介してハウジング７に係合されることにより、自転することなく、駆動軸１１の中心１４の回りに旋回（駆動軸１１の中心１４に対して公転）できるようになっており、固定スクロール４に対して相対的に揺動することになる。
　また、可動スクロール３は、可動スクロール本体１７の表面３ｂ側（固定スクロール４に対向する面側）に渦巻状の可動羽根５が形成されている。この可動羽根５は、可動スクロール本体１７の表面３ｂに所望の捩り角で立設されている。
　図３は、可動羽根５の形を模式的に示す図である。なお、図３（ａ）は、可動羽根５を模式的に示す平面図である。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ２－Ａ２線に沿って切断して示す可動羽根５の図である。
　この図３に示すように、可動スクロール３の可動羽根５の上端縁５ａは、可動羽根５をθの捩り角で形成すると、可動スクロール３の中心２１から半径Ｒａの位置にある径方向外方端Ｐ１が半径Ｒａの円周上（２点鎖線で示す円周上）のＰ１’点に移動する。なお、可動羽根５の下端５ｂの位置（可動スクロール本体１７上の位置）は、太い実線で示してある。また、図２及び図３に示す可動羽根５と固定羽根６は、捩り角θを６０°として例示したが、これに何ら限定されず、スクロールポンプ１に要求される性能等を考慮し、捩り角θが決定される。
　その結果、可動羽根５は、図３（ｂ）に示すように、図３（ａ）のＡ２－Ａ２線に沿って切断した断面において、可動スクロール本体１７の表面３ｂに捩り角を設けることなく直角に立設された場合と比較し、上端位置（Ｐ１’）がδだけ外側にずれ、下端位置（Ｐ２点の垂線）に対して外側にαの傾斜角で開くように形成されることになる。
　固定スクロール４は、可動スクロール本体１７上に当接させられた状態でハウジング７に固定されるフランジ状の固定スクロール本体２２と、この固定スクロール本体２２と一体に形成された有底筒状部２３とを有している。この固定スクロール４の有底筒状部２３は、内部空間２４に可動スクロール３の可動羽根５を収容するようになっている。
　また、固定スクロール４の有底筒状部２３の底面２５には、渦巻状の固定羽根６が立設されている。この固定羽根６は、可動スクロール３の可動羽根５と同様に形成されることにより（可動羽根５と同じ捩れ角θで形成されることにより）、固定羽根６の側面２７が可動羽根５の側面２６と同一の傾斜角αの傾斜面になっている。そして、この固定羽根６は、可動羽根５に対して１８０°ずらした状態で可動羽根５に係合されることにより（かみ合わせられることにより）、可動羽根５との間で流体収容室２８を形成する。そして、固定スクロール４と可動スクロール３は、可動スクロール３がモータ１０によって揺動運動させられることにより、流体収容室２８を移動・収縮させて、図示しない吸入ポートから流体収容室２８内に取り込んだ流体を流体収容室２８内で加圧した後、加圧した流体を有底筒状部２３の底面２５に形成された吐出ポート３０から吐出する加圧機構部品２を構成する。なお、固定スクロール４の固定羽根６は、固定スクロール本体２２のうちの可動スクロール３に当接させられる裏面４ａと同一の仮想平面上に可動羽根５と同様に形成された形状になっている。
　以上のような構造のスクロールポンプ１は、固定スクロール４の固定羽根６の側面２７と可動スクロール３の可動羽根５の側面２６が同一の傾斜角αの傾斜面であり、この固定羽根６の側面２７と可動羽根５の側面２６同士が線接触し、固定羽根６と可動羽根５との間に流体収容室２８を形成するようになっているが、固定羽根６及び可動羽根５が捩り角θを付けた状態で形成されることにより、固定羽根６の側面２７と可動羽根５の側面２６とが傾斜面になっているため、固定羽根６及び可動羽根５に捩り角θを付けない場合と比較し、固定羽根６の側面２７と可動羽根５の側面２６の接触長さを大きく（長く）することができ、固定羽根６と可動羽根５の接触部に発生する応力を低減することができる。したがって、本実施形態に係るスクロールポンプ１の加圧機構部品２は、固定羽根６と可動羽根５の摺接部の摩耗を低減でき、耐久性を向上させることができる。
　以上のような本実施形態に係るスクロールポンプ１は、ハウジング７、固定スクロール４、及び可動スクロール３を金属で形成してもよいが、ハウジング７、固定スクロール４、及び可動スクロール３をポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリエチレン（ＰＥ）等のプラスチックで形成することにより、軽量化することが可能になる。なお、ハウジング７、固定スクロール４、及び可動スクロール３は、射出成形法、積層造形法、機械加工法等で形成される。
　また、以上のような本実施形態に係る加圧機構部品２は、固定スクロール４及び可動スクロール３をプラスチックで形成し、可動スクロール３の可動羽根５の先端（上端縁５ａ）を固定スクロール４の有底筒状部２３の底面２５に摺接させる場合、可動羽根５の先端が可動羽根５の側面２６に作用する斜面分力で固定スクロール４の底面２５に確実に押し付けられ、流体収容室２８の密封機能が向上し、スクロールポンプ１の加圧機能を向上させることが可能になる。
　なお、本実施形態において、加圧機構部品２の自転防止機構は、オルダムリングを例示したが、これに限られず、可動スクロール６の自転を防止し且つ可動スクロール６を駆動軸８の中心１２の回りに旋回させることができるものであればよい。
　　［第２実施形態］
　図４は、本発明の第２実施形態に係るスクロールポンプ１０１を示す断面図である。また、図５は、本発明の第２実施形態に係るスクロールポンプ１０１の加圧機構部品１０２を示す平面図であり、図４のＡ３－Ａ３線に沿って切断して示す加圧機構部品１０２の平面図である。
　図４及び図５に示すように、スクロールポンプ１０１は、ハウジング１０３と、ハウジング１０３に固定される固定スクロール１０４と、ハウジング１０３にオルダムリング（自転防止機構）１０５を介して揺動可能に係合されている可動スクロール１０６と、可動スクロール１０６の駆動源としてのモータ１０７と、を有している。なお、ハウジング１０３は、モータ１０７が取り付けられるフレーム等の取付部材（図示せず）に固定される。
　モータ１０７は、駆動軸１０８の先端に偏心カム１１０が固定され、偏心カム１１０が駆動軸１０８と一体に回動できるようになっている。偏心カム１１０は、ハウジング１０３の円筒状のボス１１１内に隙間をもって係合されている。この偏心カム１１０は、回転中心（駆動軸１０８の中心１１２と同心）から偏心した位置に偏心軸１１３が形成されており、この偏心軸１１３が可動スクロール１０６の裏面１０６ａ側（モータ１０７及びハウジング１０３に面する側）に形成された円筒状の軸受け部１１４に嵌合されている。そして、この偏心カム１１０は、モータ１０７の駆動軸１０８と一体となって回動し、偏心軸１１３を駆動軸１０８の中心１１２の回りに旋回させる。
　可動スクロール１０６は、円板状の可動スクロール本体１１５の裏面１０６ａ側にオルダムリング１０５が係合されている。オルダムリング１０５は、一対の可動スクロール側突起１１６，１１６が可動スクロール１０６の裏面１０６ａ側に形成された一対の第１径方向溝１１７，１１７にスライド移動可能に係合されている。そして、一対の第１径方向溝１１７，１１７は、可動スクロール１０６の中心１１８を通る径方向線上に形成され、可動スクロール１０６の中心１１８に対して対称に位置している。また、オルダムリング１０５は、図示しない一対のハウジング側突起がハウジング１０３に形成された図示しない一対の第２径方向溝内にスライド移動可能に係合されている。そして、一対の第２径方向溝は、ハウジング１０３の中心（駆動軸１０８の中心１１２と同心）を通る径方向線上に形成されると共に、一対の第１径方向溝１１７，１１７と直交する方向に沿って形成され、ハウジング１０３の中心に対して対称に位置している。このように、可動スクロール１０６は、オルダムリング１０５を介してハウジング１０３に係合されることにより、自転することなく、駆動軸１０８の中心１１２の回りに旋回（駆動軸１０８の中心１１２に対して公転）できるようになっており、固定スクロール１０４に対して相対的に揺動することになる。
　また、可動スクロール１０６は、可動スクロール本体１１５の表面１０６ｂ側（固定スクロール１０４に対向する面側）に渦巻状の可動羽根１２０が形成されている。この可動羽根１２０は、可動スクロール本体１１５の表面１０６ｂで、且つ、可動スクロール１０６の中心１１８の回りに等間隔で４箇所形成（立設）されている。また、この可動羽根１２０は、固定スクロール１０４の固定羽根１２１との間で形成する流体収容室１２２の液体を過圧縮しないようにするため、羽根長さが調整される。なお、可動羽根１２０と固定羽根１２１との間に形成される流体収容室１２２内の液体を過圧縮しないようにするためには、可動羽根１２０の羽根長さを調整する他に、吐出ポート１３０の大きさ（吐出孔径）や位置が調整される。
　図６は、可動羽根１２０の形を模式的に示す図である。なお、図６（ａ）は、可動羽根１２０を模式的に示す平面図である。また、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ４－Ａ４線に沿って切断して示す可動羽根１２０の図である。
　この図６に示すように、可動スクロール１０６の可動羽根１２０の上端１２０ａは、可動羽根１２０をθの捩り角で形成すると、可動スクロール１０６の中心１１８から半径Ｒａの位置にある径方向外方端Ｐ１が半径Ｒａの円周上（２点鎖線で示す円周上）のＰ１’点に移動する。なお、可動羽根１２０の下端１２０ｂの位置（可動スクロール本体１１５上の位置）は、太い実線で示してある。また、図５及び図６に示す可動羽根１２０と固定羽根１２１は、捩り角θを６０°として例示したが、これに何ら限定されず、スクロールポンプ１に要求される性能等を考慮し、捩り角θが決定される。
　その結果、可動羽根１２０は、図６（ｂ）に示すように、図６（ａ）のＡ４－Ａ４線に沿って切断した断面において、可動スクロール本体１１５の表面１０６ｂに捩り角を設けることなく直角に立設された場合と比較し、上端位置（Ｐ１’）がδだけ外側にずれ、下端位置（Ｐ２点の垂線）に対して外側にαの傾斜角で開くように形成されることになる。
　固定スクロール１０４は、可動スクロール本体１１５上に当接させられた状態でハウジング１０３に固定されるフランジ状の固定スクロール本体１２３と、この固定スクロール本体１２３と一体に形成された有底筒状部１２４とを有している。この固定スクロール１０４の有底筒状部１２４は、内部空間１２５に可動スクロール１０６の可動羽根１２０を収容するようになっている。
　また、固定スクロール１０４の有底筒状部１２４の底面１２６には、渦巻状の固定羽根１２１が固定スクロール１０４の中心（駆動軸１０８の中心１１２と同心）の周りに等間隔で４箇所立設されている。この固定羽根１２１は、可動スクロール１０６の可動羽根１２０と同様に形成されることにより（可動羽根１２０と同じ捩れ角θで形成されることにより）、固定羽根１２１の側面１２７が可動羽根１２０の側面１２８と同一の傾斜角αの傾斜面になっている。そして、この固定羽根１２１は、可動羽根１２０に対して４５°ずらした状態で可動羽根１２０に係合されることにより（かみ合わせられることにより）、可動羽根１２０との間で流体収容室１２２を形成する。そして、固定スクロール１０４と可動スクロール１０６は、可動スクロール１０６がモータ１０７によって揺動運動させられることにより、流体収容室１２２を渦巻状の固定羽根１２１の径方向外方側から径方向内方側（固定スクロール１０４の中心側）に移動させて、図示しない吸入ポートから流体収容室１２２内に取り込んだ液体を流体収容室１２２内で加圧した後、加圧した液体を有底筒状部１２４の底面１２６の中央に形成された吐出ポート１３０から吐出する加圧機構部品１０２を構成する。この加圧機構部品１０２の可動羽根１２０と固定羽根１２１は、流体収容室１２２内に収容する流体が気体の場合、流体収容室１２２を渦巻状の固定羽根１２１の径方向外方側から径方向内方側へ向かって移動させる際に、流体収容室１２２が収縮して気体を圧縮するが、流体収容室１２２内に収容する流体が液体の場合も、同じ捩れ角θにすれば、傾斜角αが同一になり、必ず線接触することによって液体を加圧する。なお、固定スクロール１０４の固定羽根１２１は、固定スクロール本体１２３のうちの可動スクロール１０６に当接させられる裏面１０４ａと同一の仮想平面上に可動羽根１２０と同様に形成された形状になっている。
　以上のような構造のスクロールポンプ１０１は、この固定羽根１２１の側面１２７と可動羽根１２０の側面１２８同士が線接触し、固定羽根１２１と可動羽根１２０との間に流体収容室１２２を形成するようになっているが、固定羽根１２１及び可動羽根１２０が捩り角θを付けた状態で形成されることにより、固定羽根１２１の側面１２７と可動羽根１２０の側面１２８とが傾斜面になっているため、固定羽根１２１及び可動羽根１２０に捩り角θを付けない場合と比較し、固定羽根１２１の側面１２７と可動羽根１２０の側面１２８の接触長さを大きく（長く）することができ、固定羽根１２１と可動羽根１２０の接触部に発生する応力を低減することができる。したがって、本実施形態に係るスクロールポンプ１０１の加圧機構部品１０２は、固定羽根１２１と可動羽根１２０の耐久性を向上させることができる。なお、一般にスクロールポンプは、加圧対象となる流体が非圧縮性の液体である場合、流体収容室内に収容した液体の体積が一定であるため、可動羽根及び固定羽根が液体によって弾性変形させられ、可動羽根及び固定羽根の弾性復元力で液体を加圧するようになっている。そのため、従来のスクロールポンプは、ポンプ作動中において、流体収容室内の液体圧力に起因する応力が固定羽根及び可動羽根に繰り返し作用して、耐久性が低下するという問題を有していた。このような従来のスクロールポンプの問題は、本実施形態に係るスクロールポンプ１０１によって解決される。
　以上のような本実施形態に係るスクロールポンプ１０１は、ハウジング１０３、固定スクロール１０４、及び可動スクロール１０６を金属で形成してもよいが、ハウジング１０３、固定スクロール１０４、及び可動スクロール１０６をポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリエチレン（ＰＥ）等のプラスチックで形成することにより、軽量化することが可能になる。なお、ハウジング１０３、固定スクロール１０４、及び可動スクロール１０６は、射出成形法、積層造形法、機械加工法等で形成される。
　また、以上のような本実施形態に係る加圧機構部品１０２は、固定スクロール１０４及び可動スクロール１０６をプラスチックで形成し、可動スクロール１０６の可動羽根１２０の先端（上端１２０ａ）を固定スクロール１０４の有底筒状部１２４の底面１２６に摺接させる場合、可動羽根１２０の先端が可動羽根１２０の側面１２８に作用する斜面分力で固定スクロール１０４の底面１２６に確実に押し付けられ、流体収容室１２２の密封機能が向上し、スクロールポンプ１０１の加圧機能を向上させることが可能になる。
　また、本実施形態において、加圧機構部品１０２の自転防止機構は、オルダムリングを例示したが、これに限られず、可動スクロール１０６の自転を防止し且つ可動スクロール１０６を駆動軸１０８の中心１１２の回りに旋回させることができるものであればよい。
　また、本発明に係るスクロールポンプ１０１は、冷凍空調機の液冷媒等の液体圧送に限られず、液体を圧送するもの（例えば、ウォーターポンプ、オイルポンプ、各種薬液用のポンプ等）への適用が可能である。
　１，１０１……スクロールポンプ、２，１０２……加圧機構部品、３，１０６……可動スクロール、４，１０４……固定スクロール、５，１２０……可動羽根、６，１２１……固定羽根、２６，２７，１２７，１２８……側面、２８，１２２……流体収容室、θ……捩れ角、α……傾斜角

Claims (5)

  1. 　固定スクロールの渦巻状の固定羽根と可動スクロールの渦巻状の可動羽根との間に流体収容室を形成し、前記可動スクロールを前記固定スクロールに対して揺動させることにより、前記流体収容室を移動させ、前記流体収容室内の流体を加圧するスクロールポンプの加圧機構部品において、
    　前記固定羽根と前記可動羽根は、同一の捩れ角で形成され、互いに接触する側面が同一の傾斜角の傾斜面である、
    　ことを特徴とするスクロールポンプの加圧機構部品。
  2. 　前記可動スクロールを前記固定スクロールに対して揺動させることにより、前記流体収容室を移動させながら収縮させて、前記流体収容室内の流体を加圧する、
    　ことを特徴とする請求項１に記載のスクロールポンプの加圧機構部品。
  3. 　前記可動スクロールを前記固定スクロールに対して揺動させることにより、前記流体収容室を前記渦巻状の固定羽根の径方向外方端側から前記渦巻状の固定羽根の径方向内方端側に移動させ、前記流体収容室内の液体を加圧するようになっており、
    　前記固定羽根は、前記固定スクロールの中心の回りに等間隔で複数形成され、
    　前記可動羽根は、前記可動スクロールの中心の回りに等間隔で前記固定羽根と同数形成された、
    　ことを特徴とする請求項１に記載のスクロールポンプの加圧機構部品。
  4. 　前記固定スクロール及び前記可動スクロールは、プラスチックで形成された、
    　ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のスクロールポンプの加圧機構部品。
  5. 　請求項１から４のいずれかに記載のスクロールポンプの加圧機構部品と、
    　前記加圧機構部品の前記固定スクロールを固定するハウジングと、
    　前記加圧機構部品の前記可動スクロールを駆動する駆動手段と、
    　前記駆動手段の駆動軸に固定されて、前記駆動軸の中心から偏心した位置に形成された偏心軸が前記可動スクロールの軸受け部に嵌合される偏心カムと、
    　前記可動スクロールと前記ハウジングとの間に配置され、前記可動スクロールが自転するのを抑え、前記可動スクロールを前記駆動軸の中心の回りに公転させる自転防止機構と、
    　を備えたことを特徴とするスクロールポンプ。
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