JPH02245488A

JPH02245488A - スクロール流体機械

Info

Publication number: JPH02245488A
Application number: JP1066203A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Machida; 茂町田; Masafumi Kaai; 雅史河相
Original assignee: Hitachi Ltd; Tokico Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-03-20
Filing date: 1989-03-20
Publication date: 1990-10-01
Anticipated expiration: 2013-05-20
Also published as: JP2753317B2

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、スクロール流体機械に係り、特に、例えば気
体圧縮機、真空ポンプ、ブロワとして使用され、清浄な
気体の圧縮、膨部、移送を行うのに好適なスクロール流
体機械に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の装置では、例えば特開昭５９−１９２８８４号公
報に記載されているように、潤滑油や冷却液に対して浸
透性がなくて柔軟性を有するシール部材によって外気へ
の潤滑油等の遮断が行なわれていた。

また、この種の装置として関係する技術として。

例えば米国特許第３８０２８０９号が挙げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術においては、シール部材（以下ベローズ部
材という）に対する応力の方向性および大きさについて
十分な配慮がされていなかった。

すなわち、ベローズ部材には、伸縮方向に働く回転軸方
向の変位と、これにともなう応力、および回転方向に働
く変位と、これにともなうねじりせん断路力とが、旋回
スクロールの旋回運動にともなって発生する。このせん
断路力が、ベローズ部材に対して悪影響をおよぼすため
、ベローズ部材の耐久性を損ねるという点について配慮
されていなかった。

また、従来のスクロール流体機械では、他から混入した
塵埃がスクロール鏡板面に付着し、このために鏡板摺動
部分などの損傷をひきおこすという問題があった。

さらに、上記の特開昭５９−１９２８８４号公報におい
ては、駆動軸や旋回スクロールの温度低減策について十
分な配慮がされておらず、駆動軸や旋回スクロールの温
度上昇が生じるという問題があった。

本発明は、上記従来技術における課題を解決するために
なされたもので、ベローズ部材に作用する物理量をスラ
スト方向の変位および応力に限定することによって、旋
回スクロールの旋回運動の円滑化、ベローズ部材の長寿
命化を促進するとともに、前記ベローズ部材を設けるこ
とによってスクロール鏡板面等の摺動面の保護を図り、
作動室をオイルフリー化し、メンテナンスサイクルの延
長、ひいては長寿命化を図りつるスクロール流体機械を
提供することを、その目的とするものである。

また、本発明の他の目的は、ベローズ部材で潤滑油の流
出を防止し、駆動軸や旋回スクロールを強制給油で冷却
させ、スクロール部材等の熱膨張を小さくすることにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係るスクロール流
体機械の構成は、鏡板に渦巻状のラップを直立する固定
スクロール部材および旋回スクロール部材を、互いに渦
巻状ラップを内側にして噛み合わせて密閉作動室を形成
し、旋回スクロール部材を自転することなく固定スクロ
ール部材に対し旋回運動させることにより前記密閉作動
室の容積を変化させるもので、かつ固定部材と旋回スク
ロール部材との間を伸縮可能のシール部材で連結してな
るスクロール流体機械において、固定部材と旋回スクロ
ール部材との間にベローズ部材を配置するものとし、前
記ベローズ部材と前記固定部材との間、前記旋回スクロ
ール部材と前記ベローズ部材との間、および前記固定部
材に固着したベローズ部材と前記旋回スクロール部材に
固着したベローズ部材との間の、いずれか一箇所または
複数箇所に回転運動可能な機械要素を介在させてベロー
ズ部材を連結したものである。

より詳しくは、固定部材に係るフレームと旋回スクロー
ル部材との間にベローズ部材を配置して、駆動部、潤滑
油、および駆動要素を内包するとともに、前記駆動部の
駆動軸を旋回スクロールの中央部に設けた旋回軸受に連
結し、前記駆動軸内に給油孔を設け、旋回スクロール鏡
板部の反ラツプ側に油だまりを設け、この油だまりを前
記駆動軸の給油孔に連通ずるようにしたものである。

〔作用〕

上記技術的手段による働きは次のとおりである。

ベローズ部材は、ベアリングで代表される回転運動可能
な機械要素を介して一端を固定部材に、他端を旋回スク
ロール部材に固着させている。

これによって、ベローズ部材は、ベローズ部材に働く負
荷の方向をスラスト方向に保つことができる。そのため
、運転中に働く負荷のうち、スラスト方向がベローズ部
材によって担われ、回転方向は回転運動可能な機械要素
によって担われ、それによって、ベローズ部材にはねじ
すせん断力が作用せず、ベローズ部材は高寿命が達成さ
れ、信頼性が高くなる。

また、ベローズ部材を設けることにより、飛散した潤滑
油の遮蔽が図られ１作動流体への潤滑油、塵埃の混入防
止を図ることができる。

さらに、外気からの塵埃等の混入を防止する結果、清浄
な流体の圧縮、膨管、油送、移動を可能にするほか、塵
埃混入によるスクロール流体機械摺動部の損傷を防止す
ることができる。

またさらに１強制潤滑にともなうスクロール流体機械各
部の潤滑および冷却が行われ、スクロール部材の熱変形
が抑制され、その結果、流体機械の性能向上が達成でき
る。

〔実施例〕

以下、本発明の各実施例を第１図ないし第６図を参照し
て説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係るスクロール式気体圧
縮機の縦断面図、第２図は、第１図中のベローズ部を示
す要部拡大断面図である。

第１図において、１は固定スクロールで、固定スクロー
ル１は鏡板１ａに渦巻き状ラップ１ｂを直立して形成さ
れている。２は旋回スクロールで、旋回スクロール２は
鏡板２ａに渦巻き状ラップ２ｂを直立して形成されてい
る。３は旋回スクロールボス、４はオルダムリング、５
は、伸縮可能で柔軟性を有するベローズ部材に係るベロ
ーズゴム、６は、回転運動可能な機械要素に係るベアリ
ング、７は呼吸栓、８は電動機部、１０は、駆動軸に係
るシャフト、１１は、油だめ１６の油１２中に浸漬され
たオイルポンプ、１３は、固定部材に係る密閉容器のフ
レーム、１４はインナーフレーム、１５は下部固定材、
１７は、シャフト１０に嵌着されたバランスウェイトで
ある。

２１は、旋回スクロール鏡板２ａの反ラツプ側に形成し
た油だまりである。

第１図に示すように、シャフト１０の下方には、インナ
ーフレーム１４内に固定されたステータ８ａと、シャフ
ト１０に嵌着されたロータ８ｂとで電動機部８が構成さ
れている。

シャフト１０の上方には、旋回スクロールボス３が連結
されている。

圧縮機部は、鏡板２ａに渦巻状ラップ２ｂを直立させて
旋回運動をする旋回スクロール２と、鏡板１ａに渦巻状
ラップ１ｂを直立させてフレーム１３にボルト等で締結
された固定スクロール１とを、互いに渦巻状ラップｌｂ
、２ｂを内側にして噛み合わせて密閉作動室を形成し、
さらに、旋回スクロール２に旋回スクロールボス３が固
着されることにより構成されている。

旋回スクロールボス３とインナーフレーム１４との間に
オルダムリング４が設けられており、旋回スクロール２
の自転が防止されている。インナーフレーム１４は、そ
のスラスト受は部１４Ｇにおいて、旋回スクロールボス
３のスラスト荷重を受けている。

呼吸栓７は、電動機部８などの発熱による内部気体の膨
張を外部に逃すものである。

シャフト１０は中空部の給油孔１０ａを有し。

オイルポンプ１１で油１２を油だまり２１に持ち上げる
。油は流油孔３ａを通って流出し、各部を潤滑したのち
インナーフレームに形成された連通穴１４ａ、１４ｂを
経て、下部固定材１５に穿孔された連通穴１５ａを介し
て容器底部の油だめ１６に流入する。

ベローズゴム５は、その一端を旋回スクロール２に固着
され、他の一端をベアリング６を介してフレーム１３に
固着している。

第２図は、第１図の旋回スクロール２．ベローズゴム５
．ベアリング６、フレーム１３．インナーフレーム１４
を、拡大して示したものである。

ベアリング６は、外輪６ａと内輪６ｂとからなり、内軸
６ｂにはベローズゴム５が固着され、外輪６ａはフレー
ム１３に固着されている。内軸６ｂは、例えばテフロン
材等の無潤滑摺動材で形成されたリング状材、またはテ
フロン材等を部分的に使用して構成したリング状すべり
軸受である。

ベローズゴム５の他端は旋回スクロール２に固着されて
いる。このベローズゴム５の存在によって、空間２２と
空間２３は隔離され１作動流体、潤滑油および潤滑油の
混入した気体、外気の相互の混入防止が図られている。

なお１本例ではベローズ部材をベローズゴム５としてい
るが、これを金属ベローズに置き換えることも可能であ
る。

次に、この作用を説明する。

電動機部８の作動にともない、シャフト１０が回転し、
旋回スクロール２を自転することなく固定スクロール１
に対して旋回スクロール２が旋回運動し、両スクロール
の互いに噛み合う渦巻状ラップｌｂ、２ｂが形成する密
閉作動室の容積が変化して流体の圧縮が行なわれる。流
体は固定スクロール１の吸入口１ｃから吸込まれ圧縮機
固定スクロール１の吐出口１ｄから吐出される。一方、
これと同時にオイルポンプ１１の駆動が行なわれ。

油１２がシャフト１０の給油孔１０ａを経て油だまり２
１に溜ったのち、洗油孔３ａから排出される。この際、
油１２は、スラスト受は部１４ｃに代表される各部の潤
滑と、電動機部８の駆動にともなって生じる発熱等の各
部の冷却に充当される。

空間２３には油が流入し、また、飛散油の混入した内部
気体が存在する。しかし、旋回スクロール２の運動に支
障を生じないようにベアリング６を介してフレーム１３
と旋回スクロール２との間ニ装置されたベローズゴム５
によって、当該ベローズゴム５が隔離した空間２２には
油分の混入は生じない、空間２３側の圧力が上昇するこ
とがあれば、呼吸栓７により空間２３側の圧力を低下さ
せ、一方、空間２２側の圧力が上昇することがあれば、
連通穴１３ａにより圧力低下を図ることにより、ベロー
ズゴム５への内圧に対する負荷低減を図ることができる
。また、ベアリング６から潤滑油の流出が生じたり、外
気や作動流体が空間２３への流入を生じたりすることを
防止することができる。

本実施例によれば、作動室をオイルフリー化し、かつ、
駆動機構を油潤滑にて駆動することが可能となる。この
ため、スラスト荷重を受けるスラスト受は部の油による
潤滑が可能となり、機械的摩擦損失が減少でき、機械の
性能向上を図ることができる。

また、潤滑油による冷却作用のため、旋回スクロールの
低温度化が促進され、その結果、スクロールラップの温
度上昇にともなう伸びが抑制され、ラップ間のすきまを
最適に保つことができ、それによっても性能向上を図る
ことができる。

さらに、潤滑油等が外気や作動流体に混入することがな
いので、流体の清浄な圧縮、膨張、移送が達成され、ベ
ローズ部材の耐久性が向上するため１機構のメンテナン
スサイクルの延長化、ひいては、長寿命化が可能になる
という効果がある。

そのほか、本実施例により、スクロール鏡板面において
他から混入する塵埃の付着を防止することができて、ス
クロール鏡板面の損傷を防止し、オイルフリースクロー
ル流体機械に対しても、安定した運転を図りうる効果が
ある。

次に、第３図は、本発明の他の実施例に係るスクロール
式気体圧縮機のベローズ部を示す要部拡大断面図である
０図中、第２図と同一符号のものは同等部分であるから
、その説明を省略する。また、第３図で省略されたスク
ロール式気体圧縮機の各部は第１図と同じである。

第３図に示す実施例では、ベローズゴム５Ｃを。

一端を旋回スクロール２に、他端をベアリング６Ａの一
端に各々固着する。同様に、ベローズゴム５ｄの一端を
ベアリング６Ａの他端に、ベローズゴム５ｄの他端をフ
レーム１３に各々固着する。

ベアリング６Ａは、シールドタイプの軸受を利用するこ
とができる。

第３図の実施例によれば、先の実施例と同様の効果が期
待され、特に、作動流体、潤滑油および潤滑油の混入し
た気体、外気の相互の混入防止を図ることができる。

次に、第４図は１本発明のさらに他の実施例に係るスク
ロール式気体圧縮機の圧縮機部の部分断面図、第５図は
、第４図中のベローズ部を示す要部拡大断面図である。

図中、第１図と同一符号のものは同等部分であるから、
その説明を省略する。

また、第４図で省略した部分は第１図と同じである。

第４図、第５図に示す実施例では、ベローズゴム５ａは
固定スクロール１に一端を固着され、他端をヨーク９に
固着されている。同時にベローズゴム５ｂはフレーム１
３に一端を固着され、他端をヨーク９に固着されている
。

ヨーク９は、ベアリング６Ｂの外周部に固着され、ベア
リング６Ｂは、その内周部を旋回スクロール２の外周部
に固着されている。ここで、ベアリング６Ｂは、シール
ドタイプの軸受を利用することができる。

これにより、空間２２．空間２３．空間３１は各々分離
され１作動流体、潤滑油および潤滑油の混入した気体、
外気の相互が連通ずることなく遮蔽されるとともに、塵
埃の各作動部への混入が防止されるほか、先の第１図の
実施例で説明したと同様の効果が期待される。

次に、第６図は、本発明のさらに他の実施例に係るスク
ロール式気体圧縮機のベローズ部を示す要部拡大断面図
である０図中、第２図と同一符号のものは同等部分であ
るから、その説明を省略する。また、第６図で省略され
たスクロール式気体圧縮機の各部は第１図と同じである
。

第６図に示す実施例では、ベローズゴム５は、一端をヨ
ーク９ａに固着され、ヨーク９ａはベアリング６ｃの内
周部に固着され、ベアリング６ｃの外周部はフレーム１
３に内接して固着されている。

ベローズゴム５の他端は、ヨーク９ｂに固着され、ヨー
ク９ｂはベアリング６ｄの外周部に固着され、ベアリン
グ６ｄは、その内周部を旋回スクロール２の外周部に固
着されている。ここでベアリング６ｃ、６ｄはシールド
タイプの軸受を利用することができる。

これにより、空間２２．空間２３が分離され、作動流体
、潤滑油および潤滑油の混入した気体。

外気の相互の混入防止が図られるほか、ベローズの位置
が回転自由になり、組立作業性の向上を図りうるという
効果がある。

なお、上記の各実施例は、スクロール式気体圧縮機につ
いて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、真
空ポンプ、ブロアなど他のスクロール流体機械にも適用
できることは言うまでもない。

また、上記の各実施例では、ベローズ部材としてベロー
ズゴムを用いた例を説明したが、金属ベローズを用いて
も差支えない。

〔発明の効果〕

以上述べたように１本発明によれば、ベローズ部材に作
用する物理量をスラスト方向の変位および応力に限定す
ることによって、旋回スクロールの旋回運動の円滑化、
ベローズ部材の長寿命化を促進するとともに、前記ベロ
ーズ部材を設けることによってスクロール鏡板面等の摺
動面の保護を図り、作動室をオイルフリー化し、メンテ
ナンスサイクルの延長、ひいては長寿命化を図りうるス
クロール流体機械を提供することができる。

また、本発明によれば、ベローズ部材で潤滑油の流出を
防止し、駆動軸や旋回スクロールを強制給油で冷却させ
、スクロール部材等の熱膨張を小さくすることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係るスクロール式気体圧
縮機の縦断面図、第２図は、第１図中のベローズ部を示
す要部拡大断面図、第３図は、本発明の他の実施例に係
るスクロール式気体圧縮機のベローズ部を示す要部拡大
断面図、第４図は、本発明のさらに他の実施例に係るス
クロール式気体圧縮機の圧縮機部の部分断面図、第５図
は、第４図中のベローズ部を示す要部拡大断面図、第６
図は、本発明のさらに他の実施例に係るスクロール式気
体圧縮機のベローズ部を示す要部拡大断面図である。１・・・固定スクロール、２・・・旋回スクロール、ｌ
ａ。２ａ・・・鏡板、ｌｂ、２ｂ・・・渦巻状ラップ、３・
・・旋回スクロールボス、４・・・オルダムリング、５
゜５　ａ　、　５　ｂ　、　５　ｃ　、　５　ｃｌ−ベ
ローズゴム、６゜６Ａ、６Ｂ、６Ｇ、６Ｄ・・・ベアリ
ング、８・・・電動機部、９・・・ヨーク、１ｏ・・・
シャフト、１０ａ・・・給油孔、１３・・・フレーム、
２１・・・油だまり。ヰ図累凶部卒図第図

Claims

【特許請求の範囲】

　１．鏡板に渦巻状のラツプを直立する固定スクロール
部材および旋回スクロール部材を、互いに渦巻状ラツプ
を内側にして噛み合わせて密閉作動室を形成し、旋回ス
クロール部材を自転することなく固定スクロール部材に
対し旋回運動させることにより前記密閉作動室の容積を
変化させるもので、かつ固定部材と旋回スクロール部材
との間を伸縮可能のシール部材で連結してなるスクロー
ル流体機械において、固定部材と旋回スクロール部材と
の間にベローズ部材を配置するものとし、前記ベローズ
部材と前記固定部材との間、前記旋回スクロール部材と
前記ベローズ部材との間、および前記固定部材に固着し
たベローズ部材と前記旋回スクロール部材に固着したベ
ローズ部材との間の、いずれか一箇所または複数箇所に
回転運動可能な機械要素を介在させてベローズ部材を連
結したことを特徴とするスクロール流体機械。
　２．特許請求の範囲第１項機載のものにおいて、固定
部材に係るフレームと旋回スクロール部材との間にベロ
ーズ部材を配置して、駆動部，潤滑油、および駆動要素
を内包するとともに、前記駆動部の駆動軸を旋回スクロ
ールの中央部に設けた旋回軸受に連結し、前記駆動軸内
に給油孔を設け、旋回スクロール鏡板部の反ラツプ側に
油だまりを設け、この油だまりを前記駆動軸の給油孔に
連通するように構成したことを特徴とするスクロール流
体機械。