JPH1162856A - スクロール流体機械 - Google Patents

スクロール流体機械

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JPH1162856A
JPH1162856A JP25257497A JP25257497A JPH1162856A JP H1162856 A JPH1162856 A JP H1162856A JP 25257497 A JP25257497 A JP 25257497A JP 25257497 A JP25257497 A JP 25257497A JP H1162856 A JPH1162856 A JP H1162856A
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scroll
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driving
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axis
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JP25257497A
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Kimie Nakamura
君枝 中村
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02Rotary-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
    • F04C18/0207Rotary-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 both members having co-operating elements in spiral form
    • F04C18/023Rotary-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 both members having co-operating elements in spiral form where both members are moving
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C17/00Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing
    • F01C17/06Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing using cranks, universal joints or similar elements
    • F01C17/066Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing using cranks, universal joints or similar elements with an intermediate piece sliding along perpendicular axes, e.g. Oldham coupling

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Abstract

(57)【要約】 【目 的】スクロール流体機械において、駆動スクロー
と従動スクロールを偏心させ、各々自転し、同期回転す
る構成で、スクロール圧縮部と分離して、従動スクロー
ルボス部中心部に空洞を備え、該空洞内にオルダム継手
構造の同期回転機構を内蔵し、空洞内をオイルを供給す
ると共に、スクロール圧縮部とはシールリングで封止を
完全にし、カップリングを使用しない原動機直結機構を
備え、中心部、外周部の2回路に送風するシロッコファ
ンにて冷却する今までに存在しないスクロール流体機械
を目的とした。 【構 成】同期機構をスクロール圧縮本体と分離した、
従動スクロールボス部、中心空洞内に設け、オイル供給
潤滑とした、耐摩耗大、長寿命の原動機直接接続型と
し、2回路送風のシロッコファン冷却の構成とした。 【効 果】バランスウェイト、ピンクランクは不要、ス
クロール圧縮部はオイルフリーにしても、オルダム継手
同期機構はオイル供給潤滑し、長寿命、耐摩耗大で構成
し、部品点数少なく、コスト安にできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はブロワや真空ポンプに用
いられるスクロール流体機械に関するものである。
【0002】
【従来の技術】スクロール流体機械の作動原理は、従来
より周知されており、一対のスクロールにあって、一方
のスクロールを固定し、他方の係合するスクロールを旋
回させ、圧縮室を移動縮小させて圧縮を行う構成の旋回
型と偏心した双方のスクロールを、それぞれの軸心を中
心に回転させ、両スクロール相互の偏心量でスクロール
のラップ圧縮室を構成させ、同期回転によって順次、移
動縮小させる回転型の2方式がある。本発明に関連する
方式は、後者の回転型であって、駆動スクロールに対す
る従動スクロールの、同期回転方式は6つの方法(特願
平8−354255に記載済)が考察されるが、最も一
般的なのは、駆動スクロールを回転させ、従動スクロー
ルは駆動スクロール側壁や、スクロールに接触させ、そ
の摩擦力で従動回転させている。又、次の方法として、
両スクロールの外周部より結合されたアームとオルダム
継手による同期回転を考えた接触構成による方式があ
る。
【0003】次に特願平8−354255に記述せるよ
うに、オイルフリー型スクロール流体機械の同期回転方
法としては、両回転中央オルダム方式オイルフリー継手
による偏心両軸の無給油方式を提案している。又、駆動
スクロールの原動機との接続駆動については、駆動スク
ロール軸と原動機軸間にカップリングを装着し、共通ベ
ースを介してセンターリングするのが一般的であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のスクロール流体
機械では、駆動スクロールの回転に伴って、従動スクロ
ールを同期回転させる、現在、最も利用されている方法
は前述の2構成であるが、スクロール及び同期機構の接
触を条件としたメカニズムである故、スクロール歯や同
期機構の摩耗に発展し、潤滑油を全構造に介在しないと
運転できない事は明白である。又メタリックコンタクト
による運転音が大きく、騒音も問題になるのは言を待た
ない。従ってオイルフリー型スクロール流体機械として
は成し難い構成である。又特願平8−354255は上
述の課題を解決した駆動、従動スクロール軸心にオルダ
ム継手方式で、自己潤滑性材のトルクディスク及び軸連
結部材を構成したことによって、オイルフリー型スクロ
ール流体機械を成している。然し、本構成にあっても、
装着部がスクロール流体機械として、特に真空ポンプで
は高圧縮比にて、高温になる空間である故、自己潤滑性
材の耐高温性と重ねて連続運転時の耐摩耗性を要求する
課題が発生した。従って本発明は、オイルフリー型とし
ても上述の弊害が発生しない耐高温、耐摩耗を考慮した
完全な同期機構を、スクロール圧縮本体と分離してスク
ロール構成に組込むことを1番目及び2番目の解決する
課題としている。
【0005】更に本発明が解決しようとする課題は、簡
易な構成で且、運転、組立精度を保ちながら、コスト軽
減を目的とした原動機との連結方法や、サイドカバーボ
ス部外周と、同期回転機構部を分離して送風冷却する構
成を3番目、及び4番目に解決する課題としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述に記した課題を解決
する手段として、駆動スクロール、従動スクロール共、
スクロール歯を中心位置部迄構成せずに、駆動スクロー
ル鏡板中心部に嵌着した駆動延設軸が、従動スクロール
鏡板に近く従動スクロール鏡板内面との封止位置にシー
ルリングを設け、従動スクロールボス部空洞内に封入し
た潤滑剤の封止をはかると共に、該空洞内では、耐熱、
耐摩耗を考慮した材質のディスク連結軸と駆動延設軸と
でトルクディスクを夾持、装着した構成を請求項1の発
明としている。次にシールリングを従動スクロール中心
部鏡板内面に装着せずに、従動スクロールボス部空洞内
鏡板側面に装着した構成を請求項2の発明としている。
請求項3の発明は、駆動スクロールのボス部に直接、原
動機軸を嵌入しケーシングと原動機をデスタンスピース
なしで連結する構成とした。更に従動スクロールボス部
及びサイドカバーボス部を効果的に分離送風して冷却す
るシロッコファンを付帯した構成を請求項4の発明とし
た。
【0007】
【作用】前記した、各課題を解決するために手段に示し
た構成が行う作用は、請求項1は両スクロール歯ラップ
部中心空間は圧縮比の関係を主に、高温に達する懸念が
あるが、本構成は、この中心空間より鏡板を隔てた該、
中心空間より温度の低い従動スクロールボス部空洞内
に、耐熱、耐摩耗の金属主体のディスク連結軸とトルク
ディスクを装着し、且潤滑剤、例えば潤滑油でオイルバ
スにして、完璧に油潤滑を可能にした構成で、偏心させ
た駆動スクロールと従動スクロール間において、バック
ラッシュ、ゼロに保持し、両スクロールを同期回転させ
ると共に、摩耗がなく、高温にならない上、疲労破壊が
ない、捩り剛性が小で、捩り振動を充分吸収するオルダ
ム継手構造のディスク連結軸、駆動延設軸とトルクディ
スクを配し、又従動スクロール中心部鏡板内面に設けた
シールリングは、該内面と同期回転するので、偏心量だ
けの摺動となりオイル潤滑と共に信頼性の高いシール効
果を発揮できる構成にしている。請求項2は極めて高圧
縮比になる、高真空ポンプに使用する際に有効な構成
で、シールリングを前記、空洞内に装着し、スクロール
の圧縮熱が直接に被熱しない上、オイルバスのオイルに
て冷却する構造にしている。請求項3は駆動スクロール
のボス部に、原動機軸のみ嵌入しているので、高精度の
組立が可能となり、ケーシングに原動機の取付部が直
接、接続できるので駆動スクロールの駆動軸が省略で
き、全長が短かく、組立構造が簡便な上、回転精度の向
上した構成になっている。請求項4は、上述の構成に付
帯を必要とする冷却シロッコファンの構成を示し、該、
ファンを従動スクロールボス部空洞エリアと軸受部分と
分離して冷却、送風する構成にしているので、特に軸部
に近い空洞エリア面は効率のよい送風ができる。
【0008】
【実施例】図1〜図7の必要図の参照により、実施例に
て各構成を説明する。図1は本発明に係わる請求項1の
実施例を示し、図3は該、実施例の従動スクロールボス
部の拡大図を示す。ダブルスクロール回転型のスクロー
ル流体機械として、2は駆動スクロールで、6従動スク
ロールとは偏心量m(図4参照)を保持して2a、及び
6aのスクロール歯ラップ部により、V及びVの圧
縮室を構成し、両スクロールの同期回転によって、21
流体吸入口より流入した流体は、前記圧縮室を縮小させ
ながら、外周部より中心部へ圧縮し、6従動スクロール
の19通気孔を通じて、20流体吐出口から圧縮流体は
吐出される。3は原動機軸で、2b駆動スクロールボス
部の軸孔とはトマリ嵌めで嵌合され、1ケーシングの円
筒空間にC軸心で回転自在に構成する。6c従動スク
ロールボス部は、15軸受、16、17オイルシールを
介して5aサイドカバーボス部と回転自在にC軸心に
て組付ける。6dは従動スクロールボス部空洞で、4デ
ィスク連結軸の先端に構成する4aディスク連結軸ハブ
と8a駆動延設軸ハブとで9トルクディスクを夾持す
る。C軸心とC軸心とは偏心量mによって、偏心に
保持し、2a、6aのスクロール歯ラップ部を構成す
る。偏心量mはスクロール歯ピッチ、スクロール歯厚
み、スクロール渦数によって決められる数値である。7
はチップシールでスクロール歯先端と、相手スクロール
鏡板との隙間を補填する。21は流体吸入口、20は流
体吐出口を示し、13は空洞内潤滑剤レベルである。1
2は回転環で、11シールリングを内蔵し、6b従動ス
クロール中心部鏡板内面に摺動封止に構成する。11シ
ールリングと6従動スクロール中心部鏡板によって6d
従動スクロールボス部空洞とスクロール圧縮本体とは完
全に遮断、分離されている。
【0009】次に4aディスク連結軸ハブと8a駆動延
設軸ハブ、及び9トルクディスクの2駆動スクロール、
6従動スクロールに関連する同期回転作用を、図2と共
に説明する。図2において(A)図は、2a駆動スクロ
ールラップ部がVの圧縮室を封止した状態で、S接点
線で2aと6aのスクロール歯はどの回転位置にても同
一のシール点を構成する。6aの従動スクロール歯は2
aの駆動スクロール歯に対し、90゜の位相差で回転
し、(B)図は180゜位置で6a従動スクロール歯ラ
ップ部がVの圧縮室を封止した状態を示す。一回転に
(A)、(B)、(C)、(D)にみる如く4度の圧縮
室を封止する作用構成である。これらの作用をなすため
には、2駆動スクロールと6従動スクロールとは、同一
角速度で同期回転することが必要で、その構成について
説明する。
【0010】図3、図7に示す如く、4a、8aの両軸
ハブの短形凸部と、9のトルクディスクの9a短形溝部
のはまり込む嵌合公差は、H6/g6程度のスベリ嵌め
に構成する。更に9トルクディスクは上述のはまり込み
部を、90゜位置でクロスする形態で両側2ヶ所に構成
しているので、C、C両軸心の偏心量mを同期回転
を行いながら完全に吸収する能力をもっている。4a、
8aの両軸ハブ及び9のトルクディスクは、潤滑剤
(油)をはまり込み部に供給して連結する構成のオルダ
ム継手構造であるから、これらの関連部分を摩耗させた
り、変形することがない。又トルクに対して、ラジアル
方向に何度の捩れが生じるかを示す捩り剛性(度/kg
−cm)は0に設定できることを、保証する金属材質に
しているので、バックラッシュをゼロにすることが可能
である。更に4a、8aの両軸ハブと9トルクディスク
は、充分な負荷余裕をもって設定されている。該、構成
部品はスクロール圧縮本体とは分離されて回転されるの
で、2駆動スクロールと6従動スクロールとの間で、微
少の間隙を常に保持して同期回転するオイルフリー型の
スクロール流体機械には特にメリットのある構成であ
る。又6d空洞内には常に潤滑剤(油)を封入している
上、9トルクディスクのはまり込み部の摺動は、1回転
に偏心量mだけの摺動であるから殆んど熱の発生は起こ
らない。唯、従動スクロールから或程度の熱の伝播があ
るので、外部から18シロッコファンで送風冷却する構
成としている。11シールリングは耐熱自己潤滑性弾性
材にするか、カーボン等の耐熱自己潤滑性材で、12の
耐熱弾性材をバックアップする構成で、6b従動スクロ
ール中心部鏡板内面に摺動封止する構成で10回転環を
装着するが、該、回転環は6従動スクロールとは同期回
転するので、11シールリングの摺動は1回転に偏心量
mだけの摺動になり、且潤滑剤(油)で潤滑する構成と
しているので殆んど摩耗は起こらない。
【0011】図5は10回転環を6d空洞内に装着した
構成で、6従動スクロール内へ装着するのを嫌った際
や、高圧縮比の真空ポンプで6従動スクロール中心部が
異常高温化する恐れのある場合に適している。構造、作
用については、図3と同一点が多いので省略する。
【0012】図5のファン及び、図6は本構成に有効な
18シロッコファンを示し、円周方向に18cステップ
を設け回転により18d吸入孔より吸気した大気は、1
8a中心部羽根で加速し18cステップの下から軸方向
に送風し、本発明構成の4ディスク連結軸を介して13
空洞内潤滑油を有効に冷却する。18e吸入孔より吸気
した大気は、18b外側羽根で加速し、15軸受等を冷
却する構成である。図3に示す18シロッコファンの場
合は、中心部4ディスク連結軸へは送風効率の悪い構造
である。
【0013】次に2b駆動スクロールボス部に3原動機
軸を嵌入する構成は、軸受の使用を省略しているため、
軸受の回転公差だけ、ラジアル方向のブレ量を少なくす
ることができ、高い回転精度を確保できる特徴をもって
いる。
【0014】
【発明の効果】従来から回転型スクロール流体機械は、
幾多の駆動構成があるが、オイル供給型が主流であって
共に同期安定性に問題を内蔵し、騒音が大きく、構成上
スクロール部をオイルフリーにするには多くの問題点が
ある。又完全オイルフリー形として自己潤滑性のオルダ
ム継手を使用する方法もあるが、摩耗の不安とこれに起
因するバックラッシュの発生によるスクロール歯の接触
等の問題点も考えられ、完全な実用性のある同期機構の
実現が急務とされていた。本発明は偏心になる駆動、従
動スクロールの角速度を等しくし、変形と摩耗のない両
軸のハブとトルクディスクを駆動、従動両スクロールと
分離した従動スクロールボス部空洞内に構成し、オイル
等の潤滑で回転精度を保持し、又、潤滑剤による潤滑と
摩耗の僅少なシールリングによってオイル等潤滑剤の封
止を行うと共に完全な同期回転によってスクロール歯を
接触させない圧縮作用を行わしめることによって、従来
にないオイルフリーでコンパクトなスクロール流体機械
も成すことができる。又旋回型スクロール流体機械の如
く、ピンクランク機構やバランスウェイトは不要とな
る。本回転型スクロールをシングルスクロール型の高圧
縮比に計画しても、クランク軸構成になっていないので
バランス修正は簡単である。更に高圧縮比でスクロール
中心部の高温化を懸念する時は、シールリングを従動ス
クロールボス部空洞内に装着することでこの不安も解決
できる特徴を備えている。更に駆動スクロールボス部に
直接、原動機軸を嵌入することで、全長を短く、高精度
に、且つ、コスト安に計画することができる。冷却ファ
ンはステップにより2つの回路が構成でき、シロッコフ
ァンの特性より外周方向に送風が集中する欠点を除き、
ステップより中心部のファンは空洞側面を効果的に送風
することができるので潤滑剤(油)を効率よく冷却する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係わるスクロール流体機械の全体構
成図。
【図2】 同じくスクロール流体機械のスクロールラッ
プ推移構成図。
【図3】 同じく図1の従動スクロールボス部拡大図。
【図4】 同じく図1のシールリング装着部側面図。
【図5】 同じくシールリングを空洞内に装着した従動
スクロールボス部拡大図。
【図6】 同じくステップ付冷却シロッコファン構成
図。
【図7】 同じくスクロール流体機械のハブ、トルクデ
ィスク立体図。
【符号の説明】
1………ケーシング 2………駆動
スクロール 2a………駆動スクロール歯 2b………駆
動スクロールボス部 3………原動機軸 4………ディ
スク連結軸 4a………ディスク連結軸ハブ 4c………デ
ィスク連結軸ガイド 5………サイドカバー 5a………サ
イドカバーボス部 6………従動スクロール 6a………従
動スクロール歯 6b………従動スクロール中心部鏡板内面 6c………
従動スクロールボス部 6d………従動スクロールボス部空洞 7………チツ
プシール 8………駆動延設軸 8a………駆
動延設軸ハブ 9………トルクディスク 10………回転
環 11………シールリング 12………耐熱
弾性材 13………空洞内潤滑剤レベル 14………プラ
グ 15………軸受 16、17……
…オイルシール 18………冷却シロッコファン 18a………中
心部羽根 18b………外側羽根 18c………ス
テップ 19………通気孔 20………流体
吐出口 21………流体吸入口 C………駆動スクロール軸心 C………従動
スクロール軸心 m………偏心量

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ケーシング、サイドカバー並びに、駆動ス
    クロールおよび、従動スクロールより成り、駆動スクロ
    ールは駆動軸心で自転し、従動スクロールは駆動軸心と
    偏心して成る従動軸心で自転し、且つ、両スクロールは
    同期回転すると共に、駆動、従動両スクロールの鏡板よ
    り、共に軸に平行にスクロール歯を設けたラップ部で圧
    縮室を構成し、該容積を外周より、中心に向けて圧縮す
    る構成のスクロール流体機械において、駆動、従動両ス
    クロールが構成する相互のスクロール歯は、一定の角度
    差をつけて係合、構築して成り、従動スクロールは回転
    軸心で軸受を嵌入するボス部を設け、該ボス部中心部は
    空洞とし、該、空洞内に駆動スクロールとは偏心に構成
    し、同期回転させる機能をもつ、ディスク連結軸と、駆
    動延設軸でトルクディスクを結合して成り、且つ、従動
    スクロール中心部、鏡板内面には、シールリングを接面
    し、嵌着した回転環を駆動延設軸を介して装着し、該構
    成により駆動スクロールと、従動スクロールが単一駆動
    源で同期回転すると共に、空洞内に潤滑剤を供給した構
    成を特徴とする、スクロール流体機械。
  2. 【請求項2】ケーシング、サイドカバー並びに、駆動ス
    クロールおよび従動スクロールより成り、駆動スクロー
    ルは駆動軸心で自転し、従動スクロールは駆動軸心と偏
    心に成る従動軸心で自転し、且つ、両スクロールは同期
    回転すると共に、駆動、従動両スクロールの鏡板より、
    共に軸に平行にスクロール歯を設けたラップ部で圧縮室
    を構成し、該容積を外周より中心に向けて圧縮する構成
    のスクロール流体機械において、駆動、従動両スクロー
    ルが構成する相互のスクロール歯は、一定の角度差をつ
    けて係合、構築して成り、従動スクロールは回転軸心で
    軸受を嵌入するボス部を設け、該ボス部中心部は空洞と
    し、該、空洞内に、駆動スクロールとは偏心に構成し、
    同期回転させる機能をもつ、ディスク連結軸と駆動延設
    軸でトルクディスクを結合して成り、且つ、従動スクロ
    ール、軸受嵌入ボス部の中心部空洞内、鏡板側面には、
    シールリングを接面し、嵌着した回転環を駆動延設軸を
    介して装着し、該、構成により駆動スクロールと従動ス
    クロールが単一駆動源で同期回転すると共に、空洞内に
    潤滑剤を供給した構成を特徴とするスクロール流体機
    械。
  3. 【請求項3】駆動スクロールの軸嵌入ボス部に原動機軸
    を嵌入し、ケーシングと駆動機とが直接、結合した構成
    としたことを特徴とする特許請求範囲、請求項1及び請
    求項2記載のスクロール流体機械。
  4. 【請求項4】従動スクロールの軸受嵌入ボス部、中心部
    空洞に装着したディスク連結軸を外側に延設し、従動ス
    クロールボス部空洞エリアと、サイドカバーボス部を分
    離して冷却できるシロッコファンを装着したことを特徴
    とする特許請求範囲、請求項1及び請求項2記載のスク
    ロール流体機械。
JP25257497A 1997-08-12 1997-08-12 スクロール流体機械 Pending JPH1162856A (ja)

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