JPH10213081A - スクロール流体機械のラップ構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無給油式スクロール流体機械において、両ラ
ップによって形成された渦巻室の気密性を良くするため
には、軸方向の気密性のみならず、噛み合わされた両ラ
ップの周壁間の漏れを少なくする事も必要でありるが、
従来技術では限界があった。 【解決手段】 本発明のスクロール流体機械において
は、両端板の一側に断面矩形の凹状渦巻溝が形成され、
該両渦巻溝には夫々樹脂材にて渦巻状に形成されたラッ
プが、相対する端板面間に、僅かに軸方向移動可能に嵌
挿されてなるスクロール流体機械のラップ構造とするこ
とにより、両ラップによって形成された渦巻室の気密性
を高めた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧縮機、膨張機、真
空ポンプ、流体モーター等に用いられるスクロール流体
機械において、特に無給油式空気圧縮機、無給油式真空
ポンプに用いられるスクロール部材のラップ構造の改良
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より図６（ａ）に示すように、端板
１ａに第１のラップ１ｂを形成した駆動スクロール１と
端板２ａに第２のラップ２ｂを形成した従動スクロール
２とが、たがいのラップ１ｂ、２ｂを向かい合わせに噛
み合わせ並設されてなり、両ラップ１ｂ、２ｂによって
形成された渦巻室を、中心に向かって圧縮移動させ、高
圧化した流体を、吐出口２ｃより外部へ排気可能に構成
したスクロール流体機械は公知である。この種の圧縮機
や真空ポンプにおいて、前記渦巻室の気密性を良くする
事が、性能効率を高める重要な要素であるため、油潤滑
材を利用した油シール方式を採用していたが、近年では
前記ラップ先端に凹状の渦巻溝を形成し、対面する端板
の摺動面間にシール部材３を介在させ、渦巻室の軸方向
の気密性を良くした無給油式空気圧縮機、無給油式真空
ポンプが開発されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら図６
（ｂ）に示すごとく、前記ラップ先端に凹状の渦巻溝を
形成し、対面する端板の摺動面間にシール部材３を介在
させ渦巻室の軸方向の気密性を良くした技術の場合、ラ
ップ先端の空隙４、５を無くすことが出来ないため、こ
の空隙からの漏れを止めることが出来ないという問題が
あった。さらに両ラップによって形成された渦巻室の気
密性を良くするためには、軸方向の気密性のみならず、
噛み合わされた両ラップの周壁間の漏れを少なくする事
も必要であり、従って両ラップの周壁間の隙間をより小
さくする試みがなされてきた。しかし図６（ｃ）に示す
ごとく、周壁間の隙間６をより小さくすると、前記両ラ
ップは金属で構成されているため誤って接触するとかじ
り等が発生しやすく、その隙間６には限界があった。ま
た、隙間６をより小さくするためには、関連する部材の
位置、形状精度をきわめて高くする必要があり、非常に
高価にならざるを得ないという問題点もあった。

【０００４】本発明は、端板間に両ラップによって形成
された渦巻室の気密性を、良くするために、関連する部
材の位置、形状精度を高くする必要なく安価で、また両
ラップの接触によるかじり等の発生のない信頼性の高い
スクロール流体機械のラップ構造を提供する事を目的と
している。

【０００５】

【課題を解決する為の手段】上記目的を達成するために
本発明のスクロール流体機械においては、一対のスクロ
ール部材は、端板とラップとに別体にて形成されてな
り，両端板の一側に断面矩形の凹状渦巻溝が形成され、
該両渦巻溝には夫々樹脂材にて渦巻状に形成されたラッ
プが、相対する端板面間に、僅かに軸方向移動可能に嵌
挿されてなるスクロール流体機械のラップ構造としたも
のである。

【０００６】また、両ラップを、柔軟性のある樹脂材に
て断面矩形の帯板状に形成することにより、両端板の凹
状渦巻溝に沿って嵌挿するだけで簡単に且つ、安価にラ
ップの構成が可能となる。樹脂材として、耐熱性と耐摩
耗性と自己潤滑性とを備えさらに柔軟性のある合成樹脂
とするか、金属と樹脂の複合材が望ましい。

【０００７】さらに前記ラップの内側面及び底面に、複
数の楔状の切り込みを形成したことにより、噛み合わさ
れた両ラップの周壁間からの流体の漏れ、を少なくし、
またラップの底面と渦巻溝底の隙間より低圧側へと漏れ
る流体を少なくし、かつ相対する端板面間の隙間もシー
ルする事が可能となる。

【０００８】

【作用】上記構成により請求項１に係わる発明では、ラ
ップが軸方向に移動可能なため、渦巻き室間の差圧によ
りラップが相手端板摺動面に押し上げられるため、ラッ
プ先端と相手端板摺動面間の隙間がなくなり、軸方向の
漏れを防止出来、さらに、従来のラップ先端に凹状の渦
巻溝を形成し、対面する端板の摺動面間にシール部材を
介在させる技術では、防ぎ得なっかった、シール部材横
の空隙よりの漏れも、本発明ではラップ先端に凹状の渦
巻溝を形成していないため、このシール部材横の空隙が
発生しないため、漏れを防止できる。さらに、噛み合わ
された両ラップの周壁間の漏れを少なくするため、周壁
間の隙間をより小さくしても、前記両ラップは樹脂で構
成されているため誤って接触してもかじり等が発生しな
いため容易に周壁間の漏れを少なく出来る。

【０００９】また請求項２に係わる発明では、端板の一
側に形成された断面矩形の凹状渦巻溝に、柔軟性のある
樹脂材にて断面矩形の帯板状に形成されたラップを、前
記渦巻溝に沿って嵌挿されるため、加工が容易で、安価
な渦巻状ラップが得られる。

【００１０】また請求項３に係わる発明では、両ラップ
によって形成された渦巻室の気密性を良くするために、
噛み合わされた両ラップの周壁間の漏れを少なくする事
が必要であるが、隙間をより小さくするためには、関連
する部材の位置、形状精度をきわめて高くする必要があ
り、非常に高価にならざるを得ないという事と、ラップ
が金属で構成されていると誤って接触するとかじり等が
発生しやすい、と言う問題点があったが、本発明の如
く、前記ラップの内側面に、複数の楔状切り込みを形成
する事により、両ラップの周壁間の隙間が大きくても、
形成された複数の楔状切り込みが圧力差により拡開変形
し、相対するラップの側面に弾性的に圧接される為、周
壁間の漏れを少なくする事が出来る。

【００１１】さらに、渦巻室の軸方向の気密性を良くす
るため、前記ラップの底面にも、複数の楔状切り込みを
形成する事により、形成された複数の楔状切り込みが圧
力差により拡開変形し、相対する渦巻き溝の底面に弾性
的に圧接されるため、ラップの底面と渦巻溝底の隙間よ
り低圧側へと漏れる流体を少なく出来る。

【００１２】

【実施例】以下本発明を図面に基づいて説明する。図１
は、本発明を適用したラップ構造を有する全系回転形ス
クロール流体機械の全体構造断面図を示す。

【００１３】駆動スクロール１０において１０ａは端
板、１１はラップである。又、端板１０ａの前面には、
ラップ１１の端部が嵌挿される断面矩形の凹状渦巻溝１
０ｂが形成され、端板１０ａの背面には駆動軸１０ｃが
中心部に立設されている。

【００１４】従動スクロール１２において１２ａは端
板、１３はラップである。又、端板１２ａの前面には、
ラップ１３の端部が嵌挿される断面矩形の凹状渦巻溝１
２ｂが形成され、中心部に吐出用の穴１６が設けられ、
この穴１６は、端板１２ａの背面中心部に立設された中
空の従動軸１２ｃと連通されて形成されている。

【００１５】上記駆動スクロール１０の渦巻溝１０ｂと
従動スクロール１２の渦巻溝１２ｂは、渦巻の巻き方向
が逆巻きに形成されてなるが、ラップ１１とラップ１３
は嵌挿部を反対側とすることで、同一部材にて構成可能
である。

【００１６】上記構成された駆動スクロール１０と従動
スクロール１２の両ラップ１１、１３を噛み合わせ並設
し、ハウジング１４、１５に駆動軸１０ｃ、従動軸１２
ｃを介し回転可能に支持されている。また駆動スクロー
ル１０の端板１０ａと従動スクロール１２の端板１２ａ
間には、駆動スクロール１０の回転力を従動スクロール
１２に伝達し、かつ相対公転運動可能な連結手段（図示
しない）がもうけられている。

【００１７】又上記端板１０ａ、１２ａ間に設けられた
ラップ１１、１３は圧縮熱による熱膨張を考慮し渦巻溝
底１０ｄ，１２ｄから相手端板摺動面１２ｅ，１０ｅま
での長さよりわずかに短く構成されている。

【００１８】而して、前記スクロール流体機械では、駆
動スクロール１０が回転駆動されると連結手段の作用に
より従動スクロール１２が同期回転し、駆動スクロール
１０と従動スクロール１２とが相対公転運動を行う。相
対公転運動を行う事により、吸い込み口１７より取り込
まれた空気は両ラップ１１、１３によって形成された渦
巻室に取り込まれ、中心に向かって圧縮移動され、高
温、高圧化した空気として吐出用穴１６より外部へ排気
される。

【００１９】本発明は前記スクロール流体機械におい
て、両ラップによって形成された渦巻室の気密性を、良
くするために、スクロール部材の端板とラップとを別体
にて形成し、その端板の一側に断面矩形の凹状渦巻溝を
形成し、この渦巻溝には、前記別体にて形成したラップ
を、相対する端板面間に、僅かに軸方向移動可能に嵌挿
させた構成とした事を特徴としている。

【００２０】そして、図１および図２に示される本発明
の第１の実施例では、駆動スクロール１０の端板の渦巻
溝１０ｂにはラップ１１が、従動スクロール１２の端板
の渦巻溝１２ｂにはラップ１３が矢印の方向に嵌挿さ
れ、夫々噛み合わせ並設されている。そして夫々のラッ
プ１１、１３の高さは、各端板の渦巻溝底１０ｄ、１２
ｄと相手端板面１２ｅ，１０ｅまでの距離より熱膨張を
考慮し僅かに短く形成されている。また夫々ラップ１
１，１３の幅も、渦巻溝１０ｂ，１２ｂの溝幅より僅か
に短く形成されている。

【００２１】この第一の実施例では、ラップ１１、１３
が軸方向に移動可能なため、渦巻き室間の差圧によりラ
ップが相手端板摺動面１２ｅ、１０ｅに押しつけられる
ため、ラップ先端と相手端板摺動面間の隙間がなくな
り、軸方向の漏れを防止出来、さらに、従来のラップ先
端に凹状の渦巻溝を形成し、対面する端板の摺動面間に
シール部材を介在させる技術では、防ぎ得なっかった、
図６（ｂ）に示される、シール部材横の空隙４、５より
の漏れも、本発明ではラップ先端に凹状の渦巻溝を形成
していないため、このシール部材横の空隙４、５が発生
しないため、漏れを防止できる。さらに、噛み合わされ
た両ラップの周壁間の漏れを少なくするため、図６
（ｃ）に示される、周壁間の隙間６をより小さくして
も、前記両ラップは樹脂で構成されているため誤って接
触してもかじり等が発生しないため容易に周壁間の漏れ
を少なく出来る。

【００２２】又、次いで図３は本発明の第２の実施例を
示すもので、駆動スクロール１０の端板１０ａの一側に
形成された断面矩形の凹状渦巻溝１０ｂに、柔軟性のあ
る樹脂材にて断面矩形の帯板状に形成されたラップ１１
を、前記渦巻溝１０ｂに沿って嵌挿されるため、加工が
容易で安価な渦巻状ラップが得られる。また従動スクロ
ール１２についても同様に構成されている。

【００２３】前記第２の実施例の他の構成については、
第１の実施例と同様であり、作用についても前記第１の
実施例と同様である。

【００２４】又、次いで図４（ａ）、（ｂ）および図５
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明の第３の実施例を示す
もので、両ラップによって形成された渦巻室の気密性を
良くするために、噛み合わされた両ラップの周壁間の漏
れを少なくする事が必要であるが、隙間をより小さくす
るためには、関連する部材の位置、形状精度をきわめて
高くする必要があり、非常に高価にならざるを得ないと
いう事と、ラップが金属で構成されていると誤って接触
するとかじり等が発生しやすい、と言う問題点があった
が、、図４（ａ）、（ｂ）を参照して、ラップ１１、１
３の内側面に、複数の楔状の切り込み１１ａ，１３ａを
形成する事により、両ラップの周壁間の隙間が大きくて
も、形成された複数の楔状の切り込みが圧力により拡開
変形し、相対するラップの側面に弾性的に圧接される
為、周壁間の漏れを少なくする事が出来る。

【００２４】さらに、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参
照して渦巻室の軸方向の気密性を良くするため、前記ラ
ップ１１，１３の底面１１ｂ，１３ｂにも、複数の楔状
の切り込み１１ｃ，１３ｃを形成する事により、形成さ
れた複数の楔状の切り込み１１ｃ，１３ｃが圧力により
拡開変形し、相対する渦巻き溝の底面１０ｄ，１２ｄに
弾性的に圧接されるため、ラップの底面１１ｂ，１３ｂ
と渦巻溝底面１０ｄ、１３ｄの隙間より低圧側へと漏れ
る流体を少なく出来る。

【発明の効果】駆動スクロールと従動スクロールのラッ
プを樹脂材にて別体にて構成することにより、ラップに
よって形成される渦巻き室の気密性をより高めることが
可能であり、かつ構造が簡単で安価なスクロール流体機
械が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のラップ構造を有する全系回転形スクロ
ール流体機械の全体構造断面図である。

【図２】本発明のラップ構造を有する駆動スクロールと
従動スクロールを分解状態にして示す斜視図である。

【図３】本発明の断面矩形の帯状に形成されたラップを
端板の渦巻き溝に挿入途中を示す斜視図である。

【図４】（ａ）は本発明のラップ構造を有する駆動スク
ロールと従動スクロールの噛み合わされたラップの水平
断面図である。（ｂ）は図４（ａ）のＡ部拡大図であ
る。

【図５】（ａ）は本発明のラップ構造を有する駆動スク
ロールと従動スクロールの噛み合わされたラップの一部
縦断面図である。（ｂ）は駆動スクロール側の渦巻き溝
に本発明のラップを取り付けたとき、差圧によりラップ
の楔状切り込み部が拡開状態を示す縦断面図である。
（ｃ）は従動スクロール側の渦巻き溝に本発明のラップ
を取り付けたとき、差圧によりラップの楔状切り込み部
が拡開状態を示す縦断面図である。

【図６】（ａ）は従来のラップ構造を有する全系回転形
スクロール流体機械の全体構造断面図である。（ｂ）は
図６（ａ）に装着したシール部材の拡大断面図である。
（ｃ）は図６（ａ）のラップの一部水平断面図である。

【符号の説明】

１、１０ 駆動スクロール ２、１２ 従動スクロール ３ シール部材 １１、１３ ラップ １０、１５ ハウジング

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 端板の一面上に立設してなる渦巻状のラ
   ップを有する一対のスクロール部材を、このラップが夫
   々噛み合わせ並設されるとともに、相対公転運動させる
   事により、両ラップによって形成された渦巻室を、中心
   方向へ順次縮小移動して、流体を圧縮して吐出するスク
   ロール流体機械において、前記一対のスクロール部材
   は、端板とラップとに別体にて形成されてなり、該端板
   の一側には断面矩形の凹状渦巻溝が形成されてなり、該
   渦巻溝には、樹脂材にて渦巻状に形成された前記ラップ
   が、相対する端板面間に、僅かに軸方向移動可能に嵌挿
   されてなるスクロール流体機械のラップ構造。
2. 【請求項２】 前記ラップを柔軟性のある樹脂材にて断
   面矩形の帯板状に形成し、前記端板の凹状渦巻溝に沿っ
   て嵌挿されてなる請求項１記載のスクロール流体機械の
   ラップ構造。
3. 【請求項３】 前記ラップの内側面及び底面に、複数の
   楔状の切り込みを入れ、該楔状の切り込みに印加される
   圧力を受圧して開拡方向に変形可能に形成してなる請求
   項１、２何れか１の請求項記載のスクロール流体機械の
   ラップ構造。