JPS61157789A - 無給油式スクロ−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、無給油式スクロール流体機械に係り、特に真
空ポンプとして適用するのに好適な旋回スクロール駆動
部の構成を備えた無給油式スクロール流体機械に関する
ものである。

〔発明の背景〕

従来の無給油式スクロール流体機械は、特開昭λ５９−
５８１８８号公報に記載のように、旋回スクロールと駆
動要素との結合部は転り軸受で構成されており、この軸
受部にはグリースが封入されている。

しかし、この軸受部に対してガス抜きの点については配
慮されていなかった。

このため、このスクロール流体機械を真空ポンプとして
作動させるとき、被真空対象である真空容器に吸入口を
接続し、旋回スクロールを駆動要素に結合して旋回運動
を行わせると、吸入圧力は真空圧力となるが、これにと
もなって旋回スクロールの鏡板摺動部からの漏れにより
、旋回スクロール背面にある背圧室も真空圧となる。

無給油式スクロール流体機械を真空ポンプに用いれば、
到達真空度が１０−”Ｔｏｒｒと非常に小さくすること
ができるが、従来の構成では、軸受部のグリースなどに
よって封じられた大気が除々に漏れるため、もともと小
さな体積であるにもかかわらず、ガスが完全に抜けきる
までには多大の時間を必要とし、真空排気性能の観点か
らは不十分な結果をもたらす原因となっていた。

また、他の問題として、軸受内から大気が漏出する際に
、潤滑用グリースも持ち出されるため。

軸受寿命に多大の損失をもたらすことになっていた。

他の先行技術例としては、特開昭５５−１６０１９２号
公報には、旋回スクロールの鏡板部内に旋回軸受内に連
通ずる放射状穴が開示されているが、当該放射状穴は、
駆動軸内に設けられている給油穴からの潤滑油を旋回ス
クロール鏡板摺動面に供給するためのもので、当該放射
状穴は給油のための穴であり、しかもその開口部が摺動
面に位置している。

このようなスクロール流体機械を真空ポンプとして運転
すると、モータ室内のガスも完全に抜かなければ、到達
真空度が高く得られないという問題があった。

また、前記開口部が、固定スクロールの鏡板部により閉
塞されている構成のため、ガス抜きの効果が期待できな
いという問題が生じる。

しかし、ここに示した前記二つの公報には、スクロール
流体機械を真空運転するということは記載されておらず
、組立時に軸受部のグリースなどで封じこめられたガス
を真空ポンプ運転の起動とともに抜き取るという点につ
いては全く配慮されていなかった。すなわち、前記先行
技術は、潤滑油を摺動部分へ強制給油するための方策で
あるため、その無給油式スクロール流体機械を無給油式
真空ポンプとして機能させることは不可能に近いもので
、あった。

〔発明の目的〕

本発明は、上記の従来技術の問題点に鑑みなされたもの
で、無給油式スクロール流体機械を真空ポンプとして用
いるものにおいて、組立時に封じ込められた大気を、真
空ポンプ作用の起動にともなって速やかに排気する手段
を備えた高い真空排気性能を有する無給油式スクロール
流体機械の提供を、その目的としている。

〔発明の概要〕

本発明に係る無給油式スクロール流体機械の構成は、そ
れぞれ鏡板と、この鏡板に直立して渦巻状に形成された
スクロールラップとを備えた固定スクロールおよび旋回
スクロールを、互いに前記スクロールラップを内側に向
けてかみ合わせ、前記固定スクロールに吸入口および排
出口を設け、前記旋回スクロールを転り軸受を介して駆
動要素に結合して旋回運動を行わせることにより、両ス
クロールラップによって形成される密閉空間を逐次減少
して作動気体を圧縮させる無給油式スクロ−ル流体機械
において、前記吸入口を真空容器に接続し、前記吸入口
の吸入圧力と均圧になる背圧室を旋回スクロールの鏡板
の背部に設けるとともに、前記旋回スクロールと駆動要
素との結合部にガス抜き手段を設けたものである。

なお、本発明を開発した考え方を付記すると、次のとお
りである。

従来、先行技術として開示されている特開昭５９−５８
１８８号公報記載の無給油式スクロール流体機械を、真
空ポンプとして作動させる場合、高い真空排気性能を得
るためには、スクロールラップ間のギャップの適正維持
、ケーシングからの漏れ防止。

駆動軸からの漏れ防止などを図る必要がある。これらの
技術は、既に公知の技術の組み合せによっても達成する
ことができるが、ポンプ内部の密閉部からのガス発生の
低減あるいは、吸入室等との同時排気という点について
は何も配慮されていなかった。

この２点に関し、前者の密閉部からのガス発生の低減と
いう観点については、従来から用いられている単純な密
封手段では高真空下での漏出を防止することができない
。よって、本発明では、後者の方法、すなわち、吸入室
と同等にガスの排気を行えるよう配慮した結果、以下に
のべる実施例のように、旋回スクロールと駆動要素との
結合部に構成される密閉空間にガス抜き穴を用け、この
空間も同時に真空排気が行えるようにすることが、高い
真空排気性能を得るために非常に効果的手段であると考
えた。

また、旋回スクロールと駆動要素との結合部は、無給油
式スクロール流体機械の場合、無給油のためにグリース
潤滑としているが、このグリースの漏出防止を図る必要
があり、その解決策としても、組立時に封じ込められた
ガスのガス抜きを行うことは、非常に有効な方策と考え
たものである。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の各実施例を第１図ないし第６図の各図を
参照して説明する。

まず、第１図は１本発明の一実施例に係る無給油式スク
ロール流体機械の縦断面図である。

第１図において、１は固定スクロールで、鏡板１ａと、
この鏡板１ａに直立してインボリュート曲線などによっ
て渦巻状に形成されたスクロールラップ１ｂを備えてい
る６ ２は旋回スクロールで、鏡板２ａと、この鏡板２ａに直
立してインボリュート曲線などによって渦巻状に形成さ
れたスクロールラップ２ｂを備えている。３−はフレー
ムで、前記固定スクロール１は、フレーム３に固定され
ている。４は、フレーム３に設けた旋回スクロール支持
部材で、前記旋回スクロール２を支持している。

固定スクロール１と旋回スクロール２とは、互いにその
スクロールラップｌｂ、２ｂを内側に向けてかみ合わせ
て圧縮作動室を形成している。

固定スクロール１には前記圧縮作動室の吸入室１２に連
通ずる吸入口１１と排出口１３を有している。

固定スクロール１を固定し、旋回フレーム２を旋回可能
に支持する前記フレーム３は、さらにケーシング８に固
定されており、固定フレーム１゜フレーム３およびケー
シング８の３要素の間には大気とのシールを目的として
○リング１７などの密封手段が設けられている。

また、前記固定スクロール１には、ピンクランク６が同
一円周上に複数個配置され、旋回スクロール２の自転を
防止できるように、旋回スクロール２の鏡板２ａに連結
されている。

１０は、旋回スクロール２を駆動する駆動軸で、駆動軸
１０は図示しない駆動モータに連結して旋回スクロール
２の駆動要素を構成しており、転り軸受に係る玉軸受９
ａ、９ｂを介してケーシング８に支持されている。また
、この駆動軸の軸封手段１８がケーシング８の内側に設
けられ、旋回スクロール２の裏面の背圧室５の密封を保
っている。

駆動軸１０の先端部（第１図でハツチングして示した部
分）１０ａは、駆動軸１０の軸心０−○に対して偏心し
ており、その状態で転り軸受１５を介して旋回スクロー
ル２のボス２ｃ内に結合されている。転り軸受１５は、
スクロール流体機械を無給油化するためにグリース潤滑
となっている。

７は、偏心軸１０ａ先端に旋回スクロール２と駆動軸１
０との結合上形成される密閉空間である。

１４は、偏心軸１０ａに穿設され、一端を前記密閉空間
７に、他端を背圧室５に開口したガス抜き手段に係るガ
ス抜き孔である。

背圧室５は、旋回スクロール２の反ラツプ側、すなわち
鏡板２ａの背部に形成される密閉空間領域で、この背圧
室５は、フレーム３に穿設した均圧孔１９により積極的
に吸入圧力との均圧が図られている。ただし、現実には
、旋回スクロール２　）の鏡板２ａには、旋回スクロー
ル支持部材４があるものの微小すきまがあり、均圧孔１
９がなくても背圧室５と吸入室１２との均圧を図ること
ができる。

このような無給油式スクロール流体機械を真空ポンプと
して作動させるため、吸入口１１を被真空対象に係る真
空容器（図示せず）に接続し、排出口１３はダクト等を
介して処理槽（図示せず）に接続するか大気に解放され
ている。

次に、このような構成の無給油式スクロール流体機械の
動作について説明する。

モータ等の駆動要素により駆動軸１０が回転すると、旋
回スクロール２が自転せずに旋回運動だけが伝達される
。

真空容器に接続する吸入口１１からガスが吸入され、固
定スクロール１．旋回スクロール２の両スクロールラッ
プ゛ｌｂ、２ｂによって形成されている密閉空間を、両
スクロールラップｌｂ、２ｂの中心に向って逐次減少し
、吸入ガスを圧縮して排出口１３から処理槽または大気
に排出される。

このとき、背圧室５のガスも同時に吸入され、吸入口１
１と同じ真空圧に到達する。そして、旋回スクロール２
と駆動軸１０との結合部に形成されている密閉空間７に
溜っていたガスも、ガス抜き孔１４を介して背圧室５と
ほとんど同時に真空引きが行われる。

このように、スクロール流体機械の真空ポンプ用ポンプ
室として機能する各部が、はとんど同時に真空圧となる
ため、到達圧力に達するまでの時間が短時間となり、真
空排気性を高く維持することができる。

また、他の効果として、真空運転時でも軸受の内外に差
圧が生じないために、長期にわたってグリースの保持が
行われるので、その結果、常にグリースにより良好な潤
滑が行われ、軸受の寿命を格段に向上することができる
。

また、グリースの流出を未然に防ぐことができるので、
グリースの消費量の低減効果もある。

次に、本発明の他の実施例を第２図を参照して説明する
。

ここに第２図は、本発明の他の実施例に係る無給油式ス
クロール流体機械の縦断面図であり、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。

第２図に示す実施例は、旋回スクロール２Ａと駆動軸１
０Ａの偏心軸部１０′ａとの結合手段が第１図の実施例
と異なったものである。

すなわち、旋回スクロール２Ａの突出軸２ｄと偏心軸部
１０′　ａの穴とが軸受１５Ａを介して結合されている
。７Ａは、この結合部に形成される密閉空間である。

１４Ａは、この密閉空間７Ａに一端を開口し。

背圧室５Ａに他端を開口するガス抜き孔である。

１６は、旋回スクロール２Ａの自転防止手段となるオル
ダムリングである。

第２図に示す実施例によれば、先の第１図の実施例と同
様の効果が期待されるほか、ガス抜き孔１４Ａが第１図
のものにくらべて短く、加工工数を低減できる効果があ
る。

次に、第３図は、本発明のさらに他の実施例に係る無給
油式スクロール流体機械の縦断面図で、図中、第１図と
同一符号のものは、第１図の実施例と同等部分であるか
ら、その説明を省略する。

第３図の実施例が、第１図の実施例と異なるところは、
ガス抜き孔１４Ｂの一端は密閉空間７に。

他端は固定スクロール１．旋回スクロール２の両スクロ
ールラップｌｂ、２ｂによって形成される密閉空間２０
に開口していることである。

ガス抜き孔１４Ｂが開口する密閉空間２０は、真空排気
性能の点から考慮すると、できるだけ吸入室１２に近い
個所が望ましい。

このような構成の第３図に示す実施例によれば。

先の第１図の実施例と同様の効果が期待されるほか、真
空ポンプ作用の停止時に軸受部１５の封入グリースの蒸
気が発生したとしても小さな作動室内に充満するだけで
あり、＠入口１１や真空容器（図示せず）に流出するこ
となく完全に無給油式真空ポンプとしての機能をもたせ
ることができる。

次に、第４図は、本発明のさらに他の実施例に係る無給
油式スクロール流体機械の縦断面図で、図中、第１図と
同一符号のものは、第１図の実施例と同等部分であるか
ら、その説明を省略する。

第４図の実施例が、第１図の実施例と異なるところは、
ガス抜き孔１４ｃの一端は密閉空間７に。

他端は旋回スクロール２の鏡板外周部２ｃに開口してい
ることである。

第４図に示す実施例によれば、先の第１図の実施例と同
様の効果が期待されるほか、旋回スクロール２と駆動軸
１０との結合部に形成されている密閉空間７のガスをも
つとも効果的に排気することができる。

以上第１図ないし第４図の実施例でいずれにも言えるこ
とは、旋回スクロール２と駆動軸１０との結合部、すな
わち転り軸受１５部の密閉空間７にガス抜き穴が連通ず
る位置は、当該部の中心に位置させることが最良の方法
である６何故なら。

軸受部には潤滑のためのグリースが封入されるが、運転
とともに、駆動軸１０の偏心部１０ａの遠心力作用によ
り密閉空間７内のグリースが転り軸受１５内の外周部に
集合せしめられるので、効果的なガス抜き位置は、その
中央となるのである。

次に本発明のさらに他の実施例のガス抜き手段について
第５図および第６図を参照して説明する。

第５図および第６図は、いずれも本発明の前記各実施例
における無給油式スクロール流体機械のガス抜き孔部の
構成例を示す拡大断面図であり、図中の符号は、先の各
実施例の符号に合わせている。

まず、第５図の実施例は、ガス抜き孔１４の中にフィル
ターあるいは多孔質物質２２を設けたものである。

この構成により１組立時に誤ってグリース２１を過封入
して、ガス抜き孔１４に侵入することがあっても、フィ
ルター２２により捕捉されるため、真空圧となる空間領
域に漏出するのを未然に防止できる効果がある。

次に、第６図の実施例は、ガス抜き孔１４の中に絞り要
素２３を設けたものであるに の実施例は、絞り要素２３を安価に形成することにより
、ガスの流路抵抗を小さくでき、グリース２０の漏出防
止を図ることが可能である。

なお、この場合、ガス抜き孔１４を管状に形成し、その
一部を潰して流路を絞った構造のガス抜き管として採用
することも可能である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、無給油式スクロー
ル流体機械を真空ポンプとして用いることを可能にし、
組立時に封じ込められた大気を、真空ポンプ作用の起動
にともなって速やかに排気する手段を備えた高い真空排
気性能を有する無給油式スクロール流体機械を提供する
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無給油式スクロール
流体機械の縦断面図、第２図は１本発明の他の実施例に
係る無給油式スクロール流体機械の縦断面図、第３図お
よび第４図は、いずれも本発明のさらに他の実施例に係
る無給油式スクロール流体機械の縦断面図、第５図およ
び第６図は、いずれも本発明の前記各実施例における無
給油式スクロール流体機械のガス抜き孔部の構成例を示
す拡大断面図である。 １、ＩＡ・・・固定スクロール、ｌａ・・・鏡板、１ｂ
・・・スクロールラップ、２，２Ａ・・・旋回スクロー
ル、２ａ・・・鏡板、２ｂ・・・スクロールラップ、２
ｃ・・・鏡板外周部、２ｄ・・・突出軸、３，３Ａ・・
・フレーム。 ４・・・旋回スクロール支持部材、５，５Ａ・・・背圧
室。 ６・・・ピンクランク、７，７Ａ・・・密閉空間、８・
・・ケーシング、９，９ａ、９ｂ−玉軸受、１０．ＩＯ
Ａ・・・駆動軸、１０ａ＋１０’ａ・・・偏心軸、１１
・・・吸入口、１２・・・吸入室、１３・・・排出口、
１４，１４Ａ。 １４Ｂ、１４Ｇ・・・ガス抜き孔、１５，１５Ａ・・・
転り軸受、１６・・・オルダムリング、１７・・・０リ
ング、１８・・・軸封手段、１９・・・均圧孔、２０・
・・密閉空間、２１・・・グリース、２２・・・フィル
ター、２３・・・絞り要素。 茶）目

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、それぞれ鏡板と、この鏡板に直立して渦巻状に形成
   されたスクロールラップとを備えた固定スクロールおよ
   び旋回スクロールを、互いに前記スクロールラップを内
   側に向けてかみ合わせ、前記固定スクロールに吸入口お
   よび排出口を設け、前記旋回スクロールを転り軸受を介
   して駆動要素に結合して旋回運動を行わせることにより
   、両スクロールラップによつて形成される密閉空間を逐
   次減少して作動気体を圧縮させる無給油式スクロール流
   体機械において、前記吸入口を真空容器に接続し、前記
   吸入口の吸入圧力と均圧になる背圧室を旋回スクロール
   の鏡板の背部に設けるとともに、前記旋回スクロールと
   駆動要素との結合部にガス抜き手段を設けたことを特徴
   とする無給油式スクロール流体機械。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、ガス抜
   き手段は、旋回スクロールと駆動要素との結合部に形成
   される密閉空間に一端を開口し、他端を真空に排気され
   るべき空間領域に開口するガス抜き孔である無給油式ス
   クロール流体機械。 ３、特許請求の範囲第２項記載のものにおいて、ガス抜
   き孔は、他端を背圧室に開口するものである無給油式ス
   クロール流体機械。 ４、特許請求の範囲第２項記載のものにおいて、ガス抜
   き孔は、他端を吸入室あるいは吸入通路に開口するもの
   である無給油式スクロール流体機械。 ５、特許請求の範囲第２項記載のものにおいて、ガス抜
   き孔は、他端を両スクロールラップによつて形成される
   密閉空間に開口するものである無給油式スクロール流体
   機械。 ６、特許請求の範囲第１項ないし第５項記載のもののい
   ずれかにおいて、ガス抜き手段は、ガス抜き孔の中にフ
   ィルター機能を有する部材を設けたものである無給油式
   スクロール流体機械。 ７、特許請求の範囲第１項ないし第５項記載のもののい
   ずれかにおいて、ガス抜き手段は、ガス抜き孔の中に絞
   り要素を設けたものである無給油式スクロール流体機械
   。