JPS59192884A - スクロ−ル流体機械 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、圧縮機、膨張機、真空ポンプ等に用いられる
もので回転形の流体機械に関するものであり、特にオイ
ルフリー機械として利用するのに好適なスクロール圧縮
機に関するものである。

〔発明の背景〕

最も近い公知例としては、Ｕ　Ｓ　Ｐ　３８０２８０９
がある。これは、オイルフリーＩＣ空ポ／フ”に１吏用
しているものである。作動室は一対のうす巻き部材を互
いに組み合せるととにより構成されている。

１つのうす巻き部材（旋回スクロール）は、その外周に
設けられた３つ等偏心量をもったクランクビンにより自
転を阻止されながら、旋回運動が行われる。作動ガスは
、メタルベローズと中央の吐出パイプで囲まれた環状通
路を通って金属環とうす巻き部材とで形成された吸入室
に導びかれ、作動室に入って昇圧され中央に設けられた
吐出孔から吐出パイプを経て外部へ送出される。圧縮動
作により生じた熱を取りさるために、スクロール鏡板外
側と吐出パイプの周囲とに油を強制的に循環させている
。そしてこの冷却を兼ねた潤滑油は、駆動軸にもふりか
かり摺動部の潤滑を行うようになっている。

この構造は、作動室のオイルフリー化を図るため、潤滑
油との隔離は、金属製筒状のものを旋回スクロールに固
定し、これおメタルベローズの一端を取りつけ、他端は
、吐出パイプのベースとなっている静止固定部材に取り
つけて行っている。

従来例における大きな問題は２つある。第１には吸入ガ
スの過熱による機械の性能低下がある。

すなわち、機械内部では、自己発熱による影響を受けて
高い温度に保持されている。この環境下にメタルベロー
ズで仕切られた吸入通路が配置されているため、ガスは
、圧縮作動室へ吸入される前にベローズや吐出パイプか
ら熱を受け、その分ガスの比体積が増加し、重畳流量が
減小して圧縮機の性能が低下する。

もう１つの問題は、ベローズが金属製で作られているた
め、旋回スクロールの運動に対して、その拘束力を柔ら
げるためには、ベローズを長く構成する必要がある。こ
のため、圧縮作動室の実質的長さの数倍にも及ぶ長さが
必要となり、結果、その全体形状も大きくなり、小形、
軽量化に不向きであると言えよう。さらに、一般的には
、メタルベローズは円筒状のものしかない。この従来例
においても、旋回スクロール鏡板部の直径と同一、ズ のベローを使うと全体形状が大きくなることから、八 吐出パイプを囲み、吸入通、路を確保するのに必要なだ
けの犬へさのベローズの適用を考えたものである。よっ
て、旋回スクロールの外周部には一端を小径化した金属
製筒状のものを配設している。

すなわち、スクロール部材で構成される作動室に対して
径方向の同一面内には、金属筒しかなく、吸入室は、ス
クロールラップととの金属筒で形成されている。そして
、ベローズは、吐出通路を内包する中心円筒だけを覆う
ように構成されている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、圧縮作動室を潤滑油から隔離するため
のベローズを、吸入室だけを覆うように構成し、吸入過
熱を防止して高効率のオイルフＩＪ−スクロール圧縮機
を提供することにおる。さらに、他の目的は、ベローズ
の材質と形状を考慮して、高い信頼性と、小形、軽量の
オイルフリスクロール圧縮機を提供することにある。

〔発明の概要〕

吸入室を、うす巻き部材と、それを支持する固定部材と
、ベローズとにより、構成するとともにベローズの一端
は旋回スクロールの外周部に固定し、もう一端をうず巻
体の固定部材に取付けた。

また、吸入ボートを静止スクロールの固定部材に設けた
。このように配設することにより、作動室をオイルフリ
化することが可能でしかも、吸入ガスが過熱を受けるこ
となく作動室に吸入されるので、性能も高く維持するこ
とができる。旋回スクロールの運動に対する拘束力は、
ベローズの形状と材質の選択を適当にすることにより弱
くすることが可能である。

そして、作動室と同一面内で、クランクシャフトと直角
方向にベローズを配置したことにより、圧縮機等、機械
全体の形状をコンパクトにまとめることが可能である。

〔発明の実施例」 以下、本発明の実施例を第１図〜第３図により説明する
。スクロール流体機械の基本的な動作原理については、
既に周知のものであり、まだ構成の基本的な部分は、特
開昭５６−１２４６９６などと実質的に同じであるので
説明を省略する、静止スクロール１と旋回スクロール２
とは、その各ラップ（うす巻き状に形成されている）を
互いに向かい合せにして噛み合い、これにより圧縮作動
室Ｖ＋、Ｖｚ・・・全形成している。旋回スクロール２
の反作動室側には、自転を阻止するためにオルダノ・リ
ング４およびキーが設けられ、また旋回スクロール２の
中央では、クランクシャフト３と＋Ｎｉ＋受を介して係
合している。旋回スクロール２は、ＩＥ圧縮機運転中そ
の姿勢を安定化させるため背面が７１７−ノ、９により
支持されている。クランクシャフト３は、ハウジング８
により軸受部材１４を介して支持され、旋回スクロール
２の運動に伴って作用する遠心力とのバランスを取るた
め、パラン４Ｊ−１３が設けられている。静止スクロー
ル１は、フレーＪ、９に固定されたケーシングｆｉｌｌ
　板１０を介して、位置決めされる。このとき静止スク
ロール１は、自身とケーシング側板とにわたって結合さ
れたビン１１によって自転防止がなされている。このビ
ン１１のはめ合い公差は、微小なりリアランス金もたせ
たもので、静止スクロールｉ　　　　　　　　１　）：
ｔ、１ｌｉｌｂ方向にのみ移動することが可能である。

１）１１方向の位置決めは、ケーシング側板中に配設さ
Ｊ［た弾性体１２によってなされている。この弾性体１
２は、バネ定数がかなり大きく通常は、スクロール部材
間に軸方向のクリアランスが生じない程度に抑えられて
いる。軸受部１４や摺動部には、信頼性向上のためや、
摩擦抵抗を小さくしておくために、外部から給油穴１５
．１５’により強制的に潤滑油が送られる。これらの潤
滑油が作動室に混入せぬように、作動差がベローズ１６
により潤滑油から隔離されている。このベローズ１６は
、一端を旋回スクロール２の外周部に直接固定され、他
の一端を固定部材（ここでは、フレー１．９）に固定さ
れており、その内側で吸入室６を形成１．ている。、こ
のベローズ１６は、円錐状のものを適当な長さに切断し
、それを押し縮めたようなものであり、ゴムやナイロン
等伸縮性のある高分子材料を主体として形成されている
。もちわん、形状の維持のために必要な補強材が入って
いる場合もある。

クランクシャフト３の端面には、潤滑油の漏出防止のた
め、ハウジング８′の中にメカニカルシール（図示せず
）が配設されている。クランクシャツ１３の回転に伴い
、旋回スクロール２が旋回運動をする。この運動につれ
、ガスは、ケーシング側板】０に設けられた吸入ボート
５から、ベローズｊ６とスクロール部材（１，２）と固
定部材１０とに、しり形成される吸入室へ入ってくる。

その後、スクロール部材（１，２）の外周から密閉作動
室に取りこまれ、中央に圧縮されながら移動し、吐出ボ
ート７から機外へ排出される。

第２図は、第１図のベローズ１６の取りつけ方法を変え
たものである。これは、スクロール機穢を、６空ポンプ
として使用するときに特に有利な構成となっている。す
なわち、°真空ポンプとして使う場合は、吸入室６は最
も圧力の低いところとなっており、一方、問滑油のある
側は、はぼ大気圧となっている。このとき、ベローズ１
６が１％１図のような構成となっている場合、その圧力
差のため吸入皐６がベローズ１６によって塞がれてしま
い、真空ポンプとしての機能が低下する可能性がある。

ところが、第２図の如く構成されたベローズ１６では、
その内外の差圧によってベローズ１６が変形しても、吸
入室６を塞ぐことはなく、真空ポンプとしての機能がそ
こなわれず、ベローズとしで、密封の役割も十分にはた
すことができる。

第３図は、さらにまた別の実施態様に示すものである。

第３図では、密封のためのベローズ１６を、円板上にし
たものである。ベローズ１６の内側が旋回スクロールの
外周に取りつけられ、外側がフレーム９の内壁に取けら
れ”Ｃいる。こうすることにより、旋回スクロールの運
動に対する拘束力がより少なくてすむというさらに他の
利点を有している。

これまでのべた第１図〜第３図゛までの実施例では、固
定スクロールのすきまの管理を同一の方法を用いている
。本実施様態をオイルフリー圧縮機に適用した場合につ
いて以下に述べる。一般にオイルフリー圧縮機では、性
能に及ぼすすきまの影響が大金＜、性能を高く保つため
には、ラップ間のすきまを微小にすることが望ましい。

しかし、この種の圧縮機では、圧縮による熱のため作動
室ほかなりの高温になり、すき寸が小さいとラップの４
１Ｌ膨張によりすきまが零になってしまい、さらには過
大な接触面圧となり焼付の危険がある。そこで、本実施
例では、旋回スクロール２と固定スクロール１を接触さ
亡、ラップ間のすきまを最小にしてしかも、熱膨張が生
じても接触圧ツＪがほとんど一定になるようにしたもの
で、固定スクロール１の位置決めを、その背部に弾性体
１２を配置することにより行ったものである。これによ
り、信頼性が１ｔｆｊ　＜　、性能の良い圧縮機を提供
することが可能でるる。

第４図は、他の実施例を示したものである。ぺｌト：１
よ、一端を旋回スクロール２の外周部に固定し、曲端を
固定スクロール１の鏡板部に固定しである。吸入ホード
５は、鏡板部に直接設け、しかもへローズ１６の内側に
配置しである。スクロールラップ間のすきまは、固定ス
クロール外周部１ａで〒１理されるようになっている。

この場合、ラップ間には、微小すきまを設け、非接触で
運転される。

第５図は、さらに他の実施例を示したものである。ベロ
ーズ１６の一端は、旋回スクロール２の鏡板部でラップ
の外側に固定している。そして他の一端を固定スクロー
ル１の鈴板部に固定したものである。吸入ボート５は、
ベローズ１６の内側で固定スクロール鏡板部に直接設け
である。旋回スクロール２の外周部付近でベローズ１６
の外側には、旋回スクロールの位置決めを確実に行うた
めにスラスト摺動ヒース１７を固定スクロール１の鏡板
外周部に配設しである。旋回スクロール２は、フレーム
を兼ねたハウジング８と、前記スラスト摺動ピース１７
とにより安定支持されるため、高速で運動した時、発生
する遠心力や、ガス力による転覆モーメントに対しても
十分な安定運動の期待がもてる。スラスト摺動ピース１
７ｉｄ、ベローズ１６の外側に配設しであるため、この
部位には、潤滑油を供給することができ、摩擦抵抗を非
常に小さく維持することができる。この実施例は、スク
ロールラップ間のギャップを最適に保つのに好適な一例
を示したものである。図示してはいないが、スラスト摺
動ピース１７を対面のハウジンク８内に配設し、この摺
動ピース１７同志で、旋回スクロール２の鏡板部をはさ
むようにした支持構造とすれば、向一層、摺動ロスを低
減させることができる。スラスト摺動ピース１７の材質
には、摺動に適したものが好ましく、テフロンで代表さ
れる高分子相、あるいは、セラミックスやカーボンに代
表される無機材料、そして軸受材に代表される金属材料
を使用することができる。

〔発明の効果］ 以」−のように、本発明によれば、吸入室６が、ベロー
ズ１６とフレーム９とケーシング（ＩｌｌＩ板１０とで
構成され、かつ吸入ガスは、外部から直接吸入室に入る
ようになっている。さらには、吸入室６内部にこもる熱
は、フレーム９やケーシング１０から外部に放熱される
ため吸入室６は十分外部の温度に近い状態に保たれるた
めに、いわゆる吸入ガスの過熱が非常に少なく−Ｃずむ
。よって機械の効率も高く維持することができる。効果
がある。また、ベローズの配置場所も、作動室と同一面
内に、軸と直角方向に設けたので、機械全体の形を小形
にすることができる。また、ベローズ１６を一体もので
形成しており、部品点数も少なく組立性も良好になって
いる。そして、ゴムやナイロン等の非浸透性で柔軟性の
ある高分子材料を使用しているため、旋回スクロールの
運動に対して拘束力が弱く、その結果、運動に要する動
力も少なくてすむことから、省エネルギーとなり高効率
の機械を提供することができる。

さらに別の効果として、空調用圧縮機に使用したときに
見いだすことができる。空調機では、冷媒ガスを用いて
いるが、このガスは、冷凍機油中に溶解しやすい性質を
有している。油中にガスが溶解すると油の粒度が大きく
低下し、摺動部分の耐摩耗性、耐焼付性がそこなわれて
しまう欠点がある。まだ、吐出口からは油上りと称して
、かなりの量の冷凍機油が圧縮機外へ持ちだされ、いわ
ゆる油切れ現象を生じることがある。本考案によれば、
作動ガスと潤滑油とがベローズ等により完全に仕切られ
、混ざり合うことがないため、溶解冷媒に、しる油の粘
度希釈の恐れがなくなり、軸受すなわら圧縮機の信頼性
が向上する。さらには、油止りも生ぜず圧縮機内の一定
油竜が常に確保でき圧縮機としての信頼性を高く維持で
きる。さらには、冷凍ザイクル内に油が混入しなくなる
ので、熱交の性能が向上すること、また、膨張弁部の作
動の信頼性が向−卜し、ザイクル全体としての機能が向
」ニするという効果をもたらす。

【図面の簡単な説明】

第１図ｔ」、本発明の一実施例を示す正面断面図、第２
図、第３図、第４図および第５図は各々他の実施例を示
す正面断面図である。 １・・・静止スクロール、２・・・旋回スクロール、３
・・・クランクシャフト、４・・・オルダムリング、訃
・・吸入ポー　ト、７・・・吐出ボート、８・・・ハウ
ジング、９・・・フレーム、１０・・・ケーシング側板
、１１・・・自転防出ヒン、１２・・・伸性体、１３・
・・バランサ、１４・・・１１′ｌｌＩ受、１５・・・
給油孔、１６・・・ベローズ、１７・・・ス第　　１　
　図 １へ′ １７図 宝 第　３　図 第　４ｔ￥ＩＩ 国 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．９：Ｍ板とそれに直立するうず巻体要素２ケをお堡
   いにうず春休要素部をかみ合わせて密閉作動室を形成さ
   せ、一方を静止させ、他方を自転防止部材で自転を阻止
   し、該作動室とは反対の面内でクランク軸と連結して旋
   回運動させることにより、連続的に作動室の容積を変化
   せしめるもので静止部材の端板中央に流体流通孔を有す
   るスクロール流体機械において、吸入室を前記うず春休
   要素と該係止用静止部材と潤滑油や冷却液に対して浸透
   性がなく、伸縮可能で柔軟性を有するシール部材とで形
   成したことを特徴旋回スクロールの鏡板部に設ける姿勢
   安定支持部品の配置場所より内側で、スクロールラップ
   より外側に位置する場所に吸入室の一部を形成する該シ
   ール部材を設けたことをｌｒテ微とするス吸入室の一部
   を形成するシール部材を、弾性ベローズとしたことを特
   徴とするスクロール流体吸入室の一部を形成するシール
   部材を、高分子材料でで外たベローズとしたことを特徴
   とするスクロール流体機械。