JPH03164590A

JPH03164590A - スクロール流体機械

Info

Publication number: JPH03164590A
Application number: JP30106689A
Authority: JP
Inventors: Koji Fukui; 宏治福井; Mikihiro Hori; 堀　幹宏; Takashi Saito; 隆斉藤
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-11-20
Filing date: 1989-11-20
Publication date: 1991-07-16

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、例えば真空ポンプや圧縮機等に用いて好適な
スクロール流体機械に関し、特に、旋回スクロールと固
定スクロールとの間に潤滑油等を供給することなく旋回
スクロールを旋回させるようになったスクロール流体機
械に関する。

〔従来の技術〕

一般に、無給油式のスクロール流体機械はケーシングと
、該ケーシングに回転可能に支持され、該ケーシング内
に伸びる先端側がクランク軸となった駆動軸と、該駆動
軸のクランク軸に旋回軸受を介して回転可能に設けられ
、鏡板にうず巻状のラップ部が立設された旋回スクロー
ルと、前記ケーシングに設けられ、鏡板に該旋回スクロ
ールのラップ部との間で密閉空間を形成するうず巻状の
ラップ部が立設された固定スクロールと、該固定スクロ
ールの径方向外側部位またはケーシングに穿設された吸
込ポートと、前記固定スクロールの軸中心側に穿設され
た吐出ポートとから大略構成されている。

そして、この種のスクロール流体機械を空気圧縮機とし
て用いる場合には、駆動軸をモータ等で回転駆動するこ
とにより旋回スクロールを旋回させて、吸込ポートから
吸込んだ空気を旋回スクロールと固定スクロールとの各
ラップ部間に形成された密閉空間（圧縮室）内で圧縮し
つつ、この圧縮空気を吐出ポートから外部の空気タンク
等に向けて吐出させるようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述した従来技術では、吸込ポートがケーシ
ング内と常詩連通しているから、圧縮機としての作動時
にケーシング内の空気も圧縮室内に吸込まれてしまう。

そして、このケーシングは旋回スクロールの背面側を覆
っているから、圧縮作用時に旋回スクロールと固定スク
ロールとの間の圧縮室内に圧縮熱等が発生すると、この
熱が旋回スクロールを介してケーシング内へと伝わる上
に、このケーシング内には駆動時に摩擦熱が発生して熱
源となる旋回軸受やスラストすべり軸受等が配設されて
いる。

このため従来技術では、ケーシング内が高温状態となっ
て、前記軸受の冷却性や潤滑性が低下し、軸受を早期摩
耗させたり、焼付けを発生させたりする上に、旋回スク
ロールが温度上昇によって熱変形′を起こす等の欠点が
ある。

また、油冷型のスクロール式圧縮機では、潤滑性、冷却
性などを向上できるものの、潤滑油等がケーシング内か
ら圧縮室等に吸込まれ、吐出ポートから空気等と共に油
分も吐出され、清浄な空気等を吐出できないという欠点
がある。

一方、本出願人は上記欠点を解決すべ（、先に実願昭６
３−１０９４４９号、実願昭６３−１３７０８２号（以
下、先行技術という）等において、吸込ポート側をケー
シング内に対してシール部材により遮断し、ケーシング
内に潤滑油等の油液を収容しても、この油液が吸込ポー
ト側に漏洩するのを防止できるようにしたスクロール流
体機械を提案した。

しかし、これらの先行技術では、ケーシング内の油液を
油掻き等で掻き上げることによって旋回スクロール等を
潤滑、冷却しているに過ぎないから、ケーシング内の油
液を旋回スクロール等に効果的に供給できず、十分な潤
滑、冷却作用をつるのが難しいという問題がある。

本発明は上述した従来技術の欠点に鑑みなされたもので
、本発明は軸受や旋回スクロール等を効果的に潤滑、冷
却できる上に、圧縮室等の密閉空間内に油分が浸入する
のを防止できるようにしたスクロール流体機械を提供す
るものである。

［課題を解決するための手段］上述した課題を解決するために本発明が採用する構成の
特徴は、旋回スクロールに作用するスラスト方向の荷重
を受承する軸受部と、前記旋回スクロールと固定スクロ
ールとの間に設けられ、吸込ポートと連通ずる空間を該
軸受部、ケーシング内に対して遮断するシール部材と、
前記ケーシングに設けられ、該ケーシング内の油液を前
記軸受部に供給する給油ポンプとを備えたことにある。

〔作用〕

上記構成により、ケーシング内に収容した油液を給油ポ
ンプで強制的に軸受部に供給でき、旋回スクロール等の
潤滑、冷却性能を高めることができる上に、油液が吸込
ポート側に漏洩するのを防止することができる。

［実施例］以下、本発明の実施例を添付図面に基づき、縦置き型の
スクロール圧縮機として用いた場合を例に挙げて説明す
る。

図において、１はケーシング本体２と前側ケーシング３
とからなるケーシングを示し、該ケーシング１のケーシ
ング本体２は有底筒状に形成され、底部２Ａと、該底部
２Ａの内周側から軸方向下向きに延びた軸受部２Ｂと、
底部２Ａの外周側から軸方向上向きに延びた円筒部２Ｃ
とから構成されている。そして、該ケーシング本体２に
は底部２Ａと軸受部２Ｂとの間に位置して後述する給油
ポンプ２８が設けられている。また、前側ケーシング３
は円筒部２Ｃに対応する径をもって略円筒状に形成され
、その基端側内周には径方向内向きに突出する環状の軸
受部３Ａが一体形成されている。そして、該軸受部３Ａ
は後述する旋回スクロール６の背面７Ｂに摺接してスラ
スト方向の荷重を受承すると共に、その内周側には周方
向に所定間隔をもって切欠き３Ｂ、３Ｂ、・・・が形成
され、該各切欠き３Ｂには後述のオルダム継手１２が設
けられている。ここで、前側ケーシング３はケーシング
本体２と後述の固定スクロール１３との間に強固に挟持
され、ケーシング１内を外部に対して密閉する構造とな
っている。

４はケーシング本体２の軸受部２Ｂに軸受５を介して回
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４Ａは駆動軸４の軸心に対して所定寸法δ
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外でモータ（図示せず）に連結さ
れ、このモータにより回転駆動されるようになっている
。

６は前側ケーシング３と固定スクロール１３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の前面７Ａ側に中心側が巻始め
端となり、外周側がが巻終り端となって立設されたうず
巻状のラップ部８と、該ラップ部８の径方向外側に位置
して、鏡板７の前面７Ａ側に円筒状に立設され、ラップ
部８よりも軸方向に太き（突出した筒状部９と、鏡板７
の背面７Ｂ側中央に設けられたボス部１０とからなり、
該ボス部１０内にはクランク軸４Ａが旋回軸受１１を介
して取付けられている。

ここで、鏡板７の背面７Ｂ外周側にはキー溝７Ｃ，７Ｃ
，・・・が周方向に所定間隔をもって形成され、該各キ
ー溝７０と前側ケーシング３の各切欠き３Ｂとの間には
自転防止機構としてのオルダム継手１２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δの旋回半径を
もった円運動が与えられ、オルダム継手１２によって自
転が防止され、駆動軸４の軸心を中心にして旋回（公転
）し続けるようになっている。

１３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の先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１３は、その中心が駆動軸４
の軸心と一致するように中央部側に配設された鏡板１４
と、該鏡板１４の内面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状のラップ部１５と、鏡板
１４の周囲を取囲むように凹設され、内部に旋回スクロ
ール６の筒状部９が挿入されるようになった環状の凹部
１６と、該凹部１６の径方向外側に位置し、旋回スクロ
ール６の鏡板７に摺接することにより、該旋回スクロー
ル６からのスラスト方向の荷重を受承する環状の軸受部
１７とから大略構成されている。

ここで、該固定スクロール１３のラップ部１５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密閉空
間としての圧縮室１８，１８．・・・を画成するように
なっている。

また、１９．２０は固定スクロール１３に形成された吸
込ポートおよび吐出ポートを示し、該吸込ポート１９は
最外周側の圧縮室１８と連通ずるように凹部１６の底部
側に穿設され、吐出ポート２０は最中央側の圧縮室１８
と連通ずるように鏡板１４の中心部に設けられている。

２１は旋回スクロール６の筒状部９外周面と固定スクロ
ール１３の凹部１６周壁との間に固定リング２２．２３
を介して気密に固定されたシール部材を示し、該シール
部材２１は可撓性材料等からなるパツキン材料を用いて
断面Ｕ字形状に形成され、図示の如（湾曲部２１Ａの位
置で断面Ｕ字形状に折り返した形状となっている。ここ
で、該シール部材２１は固定スクロール１３の軸受部１
７よりも径方向内側に位置し、凹部１６内に吸込ポート
１９と連通する空間としての吸込室Ａを画成するように
なっている。そして、該シール部材２１は吸込室Ａが軸
受部１７．鏡板７間等を介してケーシング１内の室Ｂと
連通ずるのを確実に遮断し、これらの室Ａ、Ｂ間をシー
ルする構成となっている。

２４はケーシング本体゛２の円筒部２Ｃ内に位置して駆
動軸４に嵌合固着された円板、２５は該円板２４に設け
られたカウンタウェイトを示し、該カウンタウェイト２
５は駆動軸４の回転バランスをとる構成となっている。

２６はケーシング本体２内に収容された潤滑油等の油液
、２７．２７は軸受部２Ｂと駆動軸４との間に設けられ
たオイルシールを示し、該各オイルシール２７は軸受部
２Ｂの両端側で軸受５を挟むようにして設けられ、油液
２６がケーシング１外に漏洩するのを防止している。

２８．２８はケーシング１内の油液２６を軸受部３Ａ等
に供給する一対の給油ポンプを示し、該各給油ポンプ２
８は、ケーシング本体２の底部２Ａ下側に位置して軸受
部２Ｂの径方向外側に設けられたシリンダ２９と、該シ
リンダ２９内に摺動可能に挿嵌され、該シリンダ２９内
を油室Ｃとエア室りとに画成した円板状のフリーピスト
ン３０とからなり、各シリンダ２９内の油室Ｃにはフリ
ーピストン３０をエア室り側に常時付勢するばね３１，
３１が配設されている。ここで、ケーシング本体２の底
部２Ａには一対のチエツク弁３２Ａ、３２Ｂが設けられ
、該チエツク弁３２Ａ、３２Ｂは室Ｂから油室Ｃに向け
て油液２６が流通するのを許し、逆向きの流れを阻止す
るようになっている。また、ケーシング本体２の軸受部
２Ｂには各油室Ｃ内の油液２６を後述の油通路３６に向
けて流通させる一対のチエツク弁３３Ａ、３３Ｂが設け
られ、該チエツク弁３３Ａ、３３Ｂは油通路３６から油
室Ｃ内に向けて油液２６が流通するのを阻止している。

３４Ａ、３４Ｂは各シリンダ２９内の油室Ｃと軸受部３
Ａ、１７間の室Ｅとの間を接続する一対の管路を示し、
該管路３４Ａ、３４Ｂの途中にはチエツク弁３５Ａ、３
５Ｂが設けられ、該チエツク弁３５Ａ、３５Ｂは油室Ｃ
内の油液２６が軸受部３Ａ、１７間の室Ｅ内に向けて流
通するのを許し、逆向きの流れを阻止するようになって
いる。

３６は駆動軸４に形成された油通路を示し、該油通路３
６は各油室Ｃ内の油液２６をチエツク弁３３Ａ、３３Ｂ
を介して旋回軸受１１等に供給させるようになっている
。

３７は各シリンダ２９のエア室りを吐出ポート２０に接
続するエア導管、さらに、３８は該エア導管３７の途中
に設けられた切換弁としての電磁弁を示し、該電磁弁３
８は４ボ一ト２位置の電磁式方向切換弁によって構成さ
れ、外部からの制圓信号により切換位置（イ）、（ロ）
に切換えられる。また、エア導管３７は電磁弁３８と各
エア室りとの間で２本の導管部３７Ａ、３７Ｂに分岐し
、該導管部３７Ａ、３７Ｂは吐出ポート２０かもの圧縮
空気を電磁弁３８の切換位置（イ）。

（ロ）に応じて各エア室り内に給排させるようになって
いる。か（して、各給油ポンプ２８はエア室り内に圧縮
空気が供給されることにより、フリーピストン３０がば
ね３１に抗して上向きに摺動し、油室Ｃ内の油液２６を
軸受５、旋回軸受１１および軸受部３Ａ、１７間の室Ｅ
等に油通路３６、管路３４Ａ、３４Ｂを介して強制的に
供給するようになっている。

本実施例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、次にその作動について説明する。

駆動軸４をモー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１１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の軸心
を中心とし、寸法δの旋回半径をもって旋回するように
なり、該旋回スクロール６のラップ部８と固定スクロー
ル１３のラップ部１５との間に画成される各圧縮室１８
を連続的に縮小させ、吸込ポート１９から吸込んだ空気
を各圧縮室１８内で圧縮しつつ、この圧縮空気を吐出ポ
ート２０から順次外部の空気タンク（図示せず）等に吐
出させることによって圧縮作用を行う。

ここで、当該空気圧縮機は吸込ポート１９に連通する吸
込室Ａ、各圧縮室１８とケーシングｌ内の室Ｂとがシー
ル部材２１によって遮断されているから、圧縮作用を開
始すると、室Ｂ側は大気圧状態に維持されるのに対して
圧縮室１８側は徐々に加圧されて高圧状態となり、旋回
スクロール６は前側ケーシング３の軸受部３Ａに押圧さ
れ、該軸受部３Ａは鏡板７の背面７Ｂに摺接しつつ、ス
ラスト方向の荷重を受承する。

一方、吐出ポート２０から吐出された圧縮空気の一部は
、エア導管３７を介して電磁弁３８側に流れ込み、該電
磁弁３８を切換位置（イ）に切換えたときには、導管部
３７Ａを介して、一方のシリンダ２９（図中左側）のエ
ア室り内に供給され、該シリンダ２９内に配設されたフ
リーピストン３０をばね３１に抗して押し上げる。これ
によって、該シリンダ２９内の油室Ｃは圧縮されるから
、該油室Ｃ内の油液２６はチエツク弁３３Ａを介して強
制的に油通路３６内に吐出され、旋回軸受１１の周囲に
供給されると共に、管路３４Ａ、チエツク弁３５Ａを介
して軸受部３Ａ、１７間の室Ｅ内に吐出され、軸受部３
Ａ、鏡板７間等に供給される。このとき、チエツク弁３
２Ａは油液２６がケーシング１内の室Ｂへ流入するのを
阻止する。そして、油通路３６および管路３４Ａを介し
て供給された油液２６は、旋回軸受１１．軸受部３Ａ等
を潤滑、冷却しなからケーシング１内の室Ｂ内へと徐々
に還流する。

また、前記一方のシリンダ２９内でフリーピストン３０
が上方まで押し上げられるようになると、電磁弁３８を
切換位置（イ）から切換位置（ロ）へと切換えることに
よって、吐出ポート２０からの圧縮空気は導管部３７Ｂ
と介して、他方のシリンダ２９のエア室り内に供給され
る。そして、他方のシリンダ２９内のフリーピストン３
０がこの圧縮空気によって押し上げられ、油室Ｃ内の油
液２６を前述の如く油通路３６および管路３４Ｂを介し
て旋回軸受１１．軸受部３Ａ等に強制的に供給し、該旋
回軸受１１．軸受部３Ａ等を潤滑、冷却する。また、導
管部３７Ａは切換位置（ロ）にある電磁弁３８によって
大気に開放されるから、該導管部３７Ａと連通した一方
のシリンダ２９内のフリーピストン３０は、ばね３１に
より押し下げられ、油液２６はチエツク弁３２Ａを介し
て室Ｂから油室Ｃ内に流入する。以上の作動は、電磁弁
３８の切換位置が順次切り換わることで繰返し行なわれ
るから、旋回軸受１１、軸受部３Ａ等に油液２６が連続
的に供給されて、該旋回軸受１１．軸受部３Ａ等を効果
的に潤滑、冷却することができる。

従って本実施例では、シール部材２１により吸込室Ａと
ケーシング１内の室Ｂとの間を遮断し、該室Ｂ内に油液
２６を収納し、該油液２６を室Ｅ等に連続して供給する
給油ポンプ２８を設けたから、旋回軸受１１．軸受部３
Ａ等に油液２６を連続して供給でき、これらを効果的に
潤滑、冷却でき、４耗および焼き付けを防止できる。そ
して、旋回スクロールが熱変形したりするのを防止でき
、圧縮効率および耐久性を大幅に向上させることができ
る。

また、各給油ポンプ２８を吐出ポート２０からの圧縮空
気によって駆動するようにしたから、外部に特別の駆動
源を必要とせず、省エネルギー化を図ることができる。

さらに、シール部材２１は可撓性材料によって形成した
から、旋回スクロール６の旋回運動にスムーズに追従し
て、室Ｂ、Ｃ内の油液２６が吸込室Ａ側に漏洩するのを
確実に防止でき、吐出ポート２０から吐出される圧縮空
気を清浄な状態に保持できる等、種々の効果を奏する。

なお、前記実施例では、シール部材２１を断面Ｕ字形状
に形成するものとして述べたが、これに替えて、シール
部材２１を蛇腹形状等、他の形状に形成してもよい。

また、前記実施例では、スクロール流体機械を空気圧縮
機として用いる場合を例に挙げて説明したが、本発明は
これに限定されず、例えば真空容器等と接続して、真空
を発生させるようにした真空ポンプとして用いるように
してもよ（、この場合には他の圧気源からの圧縮空気に
よって給油ボンブ２８を駆動するようにすればよい。

さらに、前記実施例では、縦置き型の場合を例に挙げて
説明したが、本発明はこれに限らず、横１き型のスクロ
ール流体機械にも適用できる。また、ケーシング１の外
部で駆動軸４に冷却ファンを設け、これによって、各油
室Ｃおよびケーシングｌ内の油液２６を冷却するように
してもよい。

〔発明の効果〕

以上詳述した通り本発明によれば、シール部材によって
吸込ポート側とケーシング内とを遮断し、該ケーシング
内の油液な給油ポンプを用いて軸受部に供給するように
したから、ケーシング内の油液を軸受部に連続的に供給
でき、該軸受部を効果的に潤滑、冷却できる。さらに、
ケーシング内の油液が吸込ポート側に漏洩するのを確実
に防止でき、吐出ポートから清浄な気体を吐出させるこ
とができる等、種々の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示すスクロール圧縮機の縦断面図
である。１・・・ケーシング、３Ａ、１７・・・軸受部、４・・
・駆動軸、４Ａ・・・クランク軸、６・・・旋回スクロ
ール、７．１４・・・鏡板、８．１５・・・ラップ部、
９・・・筒状部、１０・・・ボス部、１１・・・旋回軸
受、１３・・・固定スクロール、１８・・・圧縮室、１
９・・・吸込ポート、２０・・・吐出ポート、２１・・
・シール部材、２６・・・油液、２８・・・給油ポンプ
、２９・・・シリンダ、３０・・・フリーピストン、３
７・・・エア導管、３８・・・電磁弁。

Claims

【特許請求の範囲】

ケーシングと、該ケーシングに回転可能に支持され、該
ケーシング内に伸びる先端側がクランク軸となった駆動
軸と、該駆動軸のクランク軸に旋回軸受を介して回転可
能に設けられ、鏡板にうず巻状のラップ部が立設された
旋回スクロールと、前記ケーシングに設けられ、鏡板に
該旋回スクロールのラップ部との間で密閉空間を形成す
るうず巻状のラップ部が立設された固定スクロールと、
該固定スクロールの径方向外側に穿設された吸込ポート
および軸中心側に穿設された吐出ポートとからなるスク
ロール流体機械において、前記旋回スクロールに作用す
るスラスト方向の荷重を受承する軸受部と、前記旋回ス
クロールと固定スクロールとの間に設けられ、前記吸込
ポートと連通する空間を該軸受部、ケーシング内に対し
て遮断するシール部材と、前記ケーシングに設けられ、
該ケーシング内の油液を前記軸受部に供給する給油ポン
プとを備えたことを特徴とするスクロール流体機械。