JPS6260992A

JPS6260992A - スクロ−ル型圧縮機又はポンプ

Info

Publication number: JPS6260992A
Application number: JP61132920A
Authority: JP
Inventors: エドワード・エス・ブレイン
Original assignee: Sundstrand Corp
Current assignee: Sundstrand Corp
Priority date: 1985-09-11
Filing date: 1986-06-10
Publication date: 1987-03-17
Also published as: US4611975A

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】ＬＩＬへ１１ｉ」本発明は、積極的容積装置に関するものであり、一層詳
細には、特に、ポンプ又は圧縮機として使用される時に
おけるスクロール型積極的容積装置に関するものである
。

差速１４１桓スクロール型積極的容積装置は、理論的に簡単であるこ
と及び圧縮機又はポンプとして使用される時に、非常に
高い圧力を、物理的に極めて小さい装置により発生する
ことができ、それらは、それら自身で多段輪郭となるこ
となどの種々の理由により、非常に興味を引かれている
ものである。

良く知られているように、スクロール型装置は、一般的
に、一般的に平行関係にある１対の平らな板から成り立
ち、各板は、他の板に向かって軸方向に延びている１個
又はそれ以上のら旋形の羽根を有しており、板の上の羽
根ははまり合っている。設計に応じ、両方の板が、一方
が他方に関して追加して軌道運動をして回転されること
ができ、あるいは、一方の板は、静止している他方の板
に関して、単に、軌道運動をされることだけができるよ
うになっている。両方の場合に、羽根の接触点により形
成される閉塞されたポケットが、板の間の界面における
放射方向内方の箇所及び放射方向外方の箇所の間を移動
し、これらの箇所に配置されたポートの間ｉ＝松いで・
戸／＋シ齢洋千Ｘ　７７％　ｊ−４ル台−プ）１２圧縮
機又はポンプとして使用される時には、放射方向外方の
ポートは入口ポートであり、一方、しばしば、一方のス
クロールを支持している軸の中に形成される放射方向内
方のポートは、出口ポートである。流体が入口から出口
へ輸送されるにつれ、圧力が増加され、このような圧力
の増加は、板を軸方向に離れるように駆動する傾向とな
る。若しも、板が軸方向に認められるように離れるなら
ば、ポケットをシールする能力が失われ、装置の運転効
率が失われる。

従って、従来の技術は、板を軸方向に相互に向がって予
負荷することが提案されている。しかしながら、予負荷
されている装置を始動させる時は、スクロールの間の接
触点において存在する大きな摩擦力が、装置の始動を困
難とさせる。

これらの困難を避けるために、従来の技術は、出口圧力
を、界面と反対側のスクロールの一方又は両方の側へ加
え、これにより、板を軸方向に離そうとする圧力が、装
置の運転の間に界面に形成される詩にこの圧力が屏め厚
Ｎ　ＩＩＩＩＩめト１７　ｔ、加ｊ？、ｈ分離する圧力
をつり合わすようにすることが、提案されている。

このアプローチは、成功ではあるが、従来、一方のスク
ロールが他のスクロールに関して単に軌道運動をするだ
けである形式のスクロール型装置に役立っており、スク
ロールが両方とも回転し、一方が追加して他方に関して
軌道運動をする形式のスクロール型装置に使用されるこ
とは、知られていない。更に、このアプローチは、界面
から離れている少なくとも１個のスクロールの側の上に
室を形成することを必要とし、従って、装置のかさを増
加し、軸方向の長さを増加させる。このアプローチの１
例が、アメリカ特許第４．３８４．８３１号明細書の中
に記載されている。

本発明は、上記の問題の一つ又はそれ以上を克服するこ
とに向けられている。

日が竿゛シようと　る目１新規で且つ改良されたスクロール型の圧１１機又はポン
プを得ることが、本発明の主な目的である。

一層詳細には、運転の間における１個又はそれ以上のス
クロールを横切る圧力のつり合いが、スクロールの間に
おける界面の軸方向反対側に１個又はそれ以上の室を使
用すること無しに且つ過剰の予負荷無しに、達成される
ことができるこのような圧縮機又はポンプを得ることに
あるものである。

、　　−を　パ　るｔ・めの本発明の１実施例は、第一及び第二スクロールを含み、
各スクロールは少なくとも１個の一般的にら旋の羽根を
有しているスクロール型積極容積装置における前記の目
的を達成するものである。スクロールは、それらの羽根
を相互にはめ合わされ、界面を境界しており、また、界
面の反対側に圧力に応答する面を有している。軸受が、
少なくとも一方のスクロールを取り付けており、また、
スクロールを相互に連結する手段があり、これにより、
一方のスクロールが他方のスクロールに関して軌道運動
を、羽根が、界面において閉塞されたボゲッ）・を境界
し、これらのポケットがポートの間を移動するようにす
る。スクロールを軌道運動をさせる手段が設けられてお
り、また、この手段は、界面において室を含んでおり、
羽根から隔離されており、ボケツ１〜及びポートは、低
圧領域を生成するために設けられているが、この圧力は
、ポートにおける圧力よりもより小さい。

この構造の結果として、ボーＩ〜の間に生成されるスク
ロール分離力は、低圧領域に対して働いているスクロー
ルの圧力に応答する面の上に周囲圧力の作用により、補
償される。

本発明の高度に推奨される実施例においては、スクロー
ル型装置は圧縮機又はポンプであり、放射方向内方のポ
ートは、出口であり、また、放射方向外方のポートは入
口である。

本発明の１実施例においては、室は、入口ポー１〜を有
しており、このポートは、入口における圧力以下のレベ
ルの圧力源に連結されるようになっている。

本発明は、この実施例が、圧縮又はくみ出しに対して多
段系統において使用され、上記のように、スクロール型
装置が系統の中における引き続く段であるようにするこ
とを考慮しているものである。入口は、直接的に先行す
る段に連結され、室への入口ポートは、直接的に先行し
ている段の前の段に連結され、希望される圧力差を達成
するようにする。

本発明の他の実施例によると、低圧領域を生成する手段
は、室の内部の真空ポンプから成り立っており、また、
室は、出口ポート及び出口ポートに対する逆止め弁を含
んでいる。

一つの高度に推奨される実施例においては、真空ポンプ
は、第一及び第二スクロールの上の且つ室の内部に置か
れた追加の、一般的にら旋状の相互にはまり合う羽根に
より形成されている。この実施例においては、出口ポー
トが追加の羽根の放射方向内方であることが好ましい。

実−ＪＬＪＬ以下、本発明をその実施例を示す添付図面に基ついて説
明する。

本発明により作られたスクロール型装置の実施例が、図
に示されており、第１図は、本発明装置が使用される多
段の圧縮機又はポンプを略図により示すものである。第
一段１０は、大気圧Ｐへに連通している入口１２を有し
ており、矢印１６により示されてぃるように、上昇され
た圧力Ｐ１にある流体を第二段１４に与える。第二段１
４は、更に、流体の圧力を一層増加し、流体を矢印２０
により示すように第三段１８へ与える。圧力は、第三段
１８へ加えられる時に、レベルＰ２にある。流体は、第
三段１８を、矢印２２により示されるように、更に上昇
された圧力Ｐ３で出る。

この種類の多段圧縮又はくみ出し系統においては、Ｐ３
の値は、数千ボンド／平方インチであり、これは、前述
の軸方向の分離の困難を生成する。

第１図は、また、矢印２４により示された流体連通のた
めの追加の管をも示している。この流体連通管は、後に
詳細に説明される本発明の一つの実施例と共に使用され
ることができるものである。この目的で、矢印２４によ
り示された管は、第一段１０の出口につながっており、
圧力Ｐ１の比較的低圧の源を、以下の目的のために第三
段１８へ与える。

さて、第２図を参照するが、この図に基づいて、本発明
の第一実施例を説明する。この実施例は、第一及び第二
スクロール板３０及び３２を含んでおり、それぞれは、
各軸３４及び３６の上に取り付けられており、これらの
軸３４．３６は、各軸受３８及び４０により軸承されて
いる。このようにして、当業者には理解されるように、
第２図に示された実施例が、スクロールが相互に軌道運
動をするだけでは無く、同時に、同時的な回転をも行う
こものである。この目的で、モータ４２が、軸３６を駆
動するために設けられており、略図的に４４で示されて
いる公知の各種の継手の内の任意のものが、スクロール
板３０及び３２を一緒に同時的な回転をするように連結
するために使用され、スクロール板の一方が、他方に関
して軌道運動をするようにさせることができる。

スクロール板３０は、１個又はそれ以上の、軸方向に延
びている、一般的にら旋状の羽根４６を収り付けており
、これらの羽根４６は、スクロール板３２の方へ向けら
れている。１個又はそれ以上の同様の羽根４８が、スク
ロール板３２により支持され、スクロール板３０の方へ
向けられている。図に見られるように、羽根４６及び４
８は相互にはまり合い、ポケットを境界している。この
関係を達成するための羽根の輪郭は公知であり、また、
本発明の部分を形成するものでも無い。

圧縮機又はポンプとして使用される時は、スクロール装
置は、放射方向外方の入口５０を設けられるが、この人
口５０は、スクロール３０と３２との間の界面に開口し
ている。この界面と流体連通をしている放射方向内方の
出口５２が、同様に設けられており、これは、軸３４の
中の穴から成り立つこともできる。

当業者は、装置の運転の間に、羽根４６及び４８が、１
個又は多数の閉塞されたボケッＩ・を境界しており、こ
れらのポケットが、入口５０から、スクロール３０及び
３２の界面に沿って出口５２まで移動し、流体を輸送し
、その圧力を入口５０から、出口５２まで増加すること
は、理解することができるところである。

流体の圧力の上昇のために、圧力は、スクロール板３０
及び３２を軸方向に相互に離れるように動がす傾向とな
り、また、このことは、それ自体、羽根４６と４８との
間の漏れ止めを、特に、先端部において、しかしながら
、それらの腹面に沿っても、同様に、破壊する傾向とす
る。

運転中においてだけ存在するこの力をつり合わせるため
に、環状の、リング状の室５６が、スクロール板３０及
び３２の界面において、羽根４６及び４８の放射方向外
方に配置されて、おり、従って、入口５０の放射方向外
方に配置されている。室５６は、スクロール板３０の中
の軸方向に開口している溝として形成されているが、他
の多数の輪郭の任意のものを取ることもできる。

スクロール板３２の内部には、放射方向に向けられた導
管５８があり、これは、室５６と流体連通をしている入
口６０に終わっている。スクロール板３０及び３２の間
の相対的軌道運動のために、室５６を放射方向において
境界している溝の幅は、ポート６０の幅よりもかなりよ
り大きく、ボーｌ−６０が内部空間と相対的運動のすべ
ての位置を通じて、流体適連通することを許すようにす
る。

導管５８は、軸３６の中の導管６２まで延びており、こ
の導管６２は、第１及び２図に示すように、第一段１０
の出口に連結されることができる。その結果、室５６の
中の圧力はＰｌである。

スクロール３０と３２との間の界面の残りから室５６を
隔術するために、室５６の側面に、放射方向内方及び外
方の環状シール６４及び６６が、立っている。シール６
４及び６６は、板３０の中の各溝６８及び７０の中に受
は入れられており、また、各溝６８及び７０の底は、は
まり合っているスクロール３０及び３２のそれぞれ外部
に小さな穴７２及び７４を含むこともできる。

第２図に示されたスクロール型装置は、多段圧縮機又は
ポンプの中の第三段１８（又は、引き続く段）として使
用されることを意図されているものである。その結果、
この第三段１８は、圧力Ｐ２を入口５０に加えられなけ
ればならない、典型的な輪郭においては、圧力Ｐ２は、
スクロール３０及び３２を含んでいるハウジング７６の
内部に向けられ、従って、圧力Ｐ２が。

それぞれ、スクロール板３０及び３Ｚの間の界面と反対
である上面の上に、作用をする。同時に、低圧レベルが
、界面における相互にはまり合っているスクロール３０
及び３２の周辺の回りに、より小さな圧力Ｐ１が室５６
に加わることにより、現れるようになる。それ故、大き
な力Ｐ３が、スクロール３０及び３２をそれらの中心に
おいて分離させる傾向であるが、室５６内の比較的によ
り小さい圧力Ｐ２が、スフロール３０及び３２を一緒に
軸方向に引く傾可とする。これは、中間の圧力が、室５
６の反対の面７８及び８０に向かって加えられる結果と
して生ずるものである。

その結果、圧力のつり合いが、スクロール３０及び３２
の一緒の重い、しばしば、従来技術の設計において、軸
受３８及び４０を介して予負荷により達成される予負荷
の必要を解消する。同時に、スクロール３０及び３２の
一方又は両方の面７８又は８０に向かって圧力を向ける
ように置かれた別個の室を設ける必要が、避けられ、こ
れにより、装置の軸方向の寸法を減少させる。

本発明の変形実施例が、第３図に示されており、この図
においては、同様の部材が使用される場合には、同様な
参照数字が、使用されている。また、簡単化のために、
前に述べられた部材は、再びは、説明されない。この実
施例においては、拡大された、環状の室８１が、室５６
の代わりに使用されている。室８１は、羽根４６及び４
８の放射方向外方に置かれており、また、スクロール３
０の面７８まで延びている放射方向内部の出口ポート８
２を含んでいる。出口ポート８２が、羽根のような逆止
め弁８４により、常時、閉塞されている。

室８０の内部には、追加して、スクロール板３０及び３
２により、それぞれ、支持されている、一般的にら旋形
状の羽根８６及び８８がある。羽根８６及び８８は、羽
根４６及び４８と同じピッチ及び方向を有することがで
き、このようにして、運転の間に、放射方向外方の位置
から、放射方向内方の箇所へ流体を引くように作用をす
る。しかしながら、室８１は、入口を設けられていない
が、出口８２を設けられているだけであることに特別に
注目されたい。その結果、羽根８６及び８８は、室８１
の内部において真空ポンプとして作用をする。このよう
にして、装置の運転の間、比１咬的に低圧領域が、室８
１の中に、真空ポンプの作用により生成される。この低
圧領域は、第２図に示された実施例の中の比較的に低い
圧力源への連結と同様に、板の分離に対する圧力補償を
与えるという意味で、同じ機能を果たすものである。

逆止め弁８４は、無論、室８１の中の流体が逃げること
を許しながら、室８１の中へ流体の逆流することを阻止
するものである。

両方の実施例の運転において、非常にわずかなエネルギ
ーが、本発明により圧力の補償を得るために、必要とさ
れるだけであことに注目されたい、第１図に示された実
施例においては、必要とされる圧力レベルＰ、が、どの
ような場合にも、第二段１４への入力圧力として、装置
の中にある。

第３図に示される実施例においては、羽根８６及び８８
が真空ポンプとして作用をするので、羽根は非常に小さ
な量を動き、このようにして、装置の運転の間に非常に
わずかなエネルギーを消費するだけである。

光１しと肱深− 前述のことから、本発明は、圧力補償を有するスクロー
ル型装置を提供し、これは、従来、スクロールの間の望
ましくない軸のたわみを阻止するために使用されていた
高い予負荷の必要を無くす。同様に、本発明は、スクロ
ール３０及び３２の間の界面から反対側の１個又はそれ
以上のスクロール３０又は３２の側の上に、特別に構成
された室の必要を無くし、これにより、減少された長さ
の装置を提供する。

また、本発明は、普通に使用されているスクロール型装
置の両方の形式、すなわち、回転しないが、相対的に軌
道運動をする型式のスクロール装置及び回転並びに相対
的軌道運動をする型式のスクロール装置の両方の形式に
使用されることのできることに注目されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明により作られたスクロール型装置を具
象化した多段圧縮機及びポンプの略図、第２図は、本発
明の１実施例により作られ且つ第１図に示された多段装
置の第三段の中に応用されることかできるスクロール型
装置の断面図、第３図は、本発明の変形実施例の部分断
面図である。１０．１４．１８・・・第一、第二、第三段、３０．３
２・・・スクロール、３４．３６・・・軸、４４・・・
継手、４６．４８．８６．８８・・・羽根、５０・・・
入口、５２・・・出口、５６．８１・・・室、５８・・
・導管。

Claims

【特許請求の範囲】

１．スクロール型圧縮機又はポンプにおいてそれぞれが
少なくとも１個の一般的にら旋形の羽根を有しており、
それらの羽根は界面を境界するように相互にはめ合わさ
れていると共に前記界面の反対側に圧力応答面を有して
いる第一及び第二のスクロールと前記界面への放射方向外方の入口と前記界面からの放射方向内方の出口と前記スクロールの少なくとも１個を取り付けている軸受
と前記スクロールを、一方のスクロールが他方のスクロー
ルに対して軌道運動をするように相互に連結し、これに
より、前記羽根が、前記界面において、前記入口から出
口ヘ動く閉塞されたポケットを境界するようにする相互
連結手段と前記一方のスクロールを軌道運動させるための手段と前記界面において室を含んでおり且つ前記羽根、前記ポ
ケット、前記入口及び前記出口から隔離されており、そ
の圧力が、前記入口における圧力よりもより小さい低圧
領域を生成するための手段とから成り立っていることを
特徴とするスクロール型装置。
２．スクロール型積極容積装置においてそれぞれが少なくとも１個の一般的にら旋形の羽根を有
しており、それらの羽根は界面を境界するように相互に
はめ合わされていると共に前記界面の反対側に圧力応答
面を有している第一及び第二スクロールと前記界面への放射方向外方のポートと前記界面から放射方向内方のポートと前記スクロールの少なくとも１個を取り付けている軸受
と前記スクロールを、一方のスクロールが他方のスクロー
ルに関して軌道運動をするように相互に連結し、これに
より、前記羽根が、前記界面において、前記ポートの間
を移動する閉塞されたポケットを境界するようにする相
互連結手段と前記一方のスクロールを軌道運動をさせるための手段と前記スクロールの中に前記界面において形成され、比較
的低圧源に連結されるようにされた入口を有すると共に
環状シールにより前記界面からシールされている環状室
とから成り立っていることを特徴とするスクロール型積極
容積装置。
３．　スクロール型積極容積装置においてそれぞれが少なくとも１個の一般的にら旋形の羽根を有
しており、それらの羽根を界面を境界するように相互に
はめ合わされると共に前記界面と反対側に圧力応答面を
有している第一及び第二スクロールと前記界面への放射方向外方のポートと前記界面からの放射方向内方のポートと前記スクロールの少なくとも１個を取り付けている軸受
と前記スクロールを、一方のスクロールが他方のスクロー
ルに対して軌道運動をするように相互に連結し、これに
より、前記羽根が前記界面の、前記ポートの間を移動す
る閉塞されたポケットを境界するようにする相互連結手
段と前記スクロールの中に、前記界面において、出口を有し
ているか、さもなければ、前記界面の回りをシールされ
ている環状室と前記室の内部において前記第一及び第二スクロールによ
り支持され、その中に真空を生成するように作動をする
追加の羽根とから成り立っていることを特徴とするスクロール型積極
容積装置。