JPS63246484A - スクロ−ル形流体機械 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、駆動スクロールと従動スクロールとを回転
させるタイプの全系回転形のスクロール圧縮機の原理を
応用したスクロール真空ポンプに関するものである。

〔従来の技術〕

スクロール圧縮機の原理は従前から知られており、１対
の渦巻突起体を組合せて圧縮作用を行う容積形圧縮機の
一種である。通常、渦巻突起体の一方を固定し、他方を
揺動運動させて圧縮作用を行うが、双方の渦巻突起体を
それぞれの中心の回りに回転させる、いわゆる、全系回
転形のものもその原理は例えば米国特許第３，８８４．
５９９号明細で公知である。

この全系回転形のスクロール圧縮機の原理図を第５図に
示す。駆動スクロール（１００）は電動機。

機関、又はタービンなどの駆動源により、その軸中心Ｏ
１を中心として回転運動する。従動スクロール（２００
）もその軸中心０怠を中心として一駆動スクロール（１
００）の回転に同期して回転運動をさせる。

双方の回転により圧縮室（Ａ）は中心側に移動していっ
てその容積を減じ、圧縮気体の圧力が上昇し。

吐出口（２００Ｃ）　　から高圧気体として圧出される
。

第５図（ａ）のＯｏの状態では、圧縮室（３）に気体が
吸入された状態であり、（ｂ）〜（ｄ）に示す以後０’
−９０’−１８０°−２７０°−３６０°（０°）の回
転により、圧縮室（５）は次第に中心側に移動し容積が
減少する。この間、双方のスクロール（１００）　（２
００）の渦巻突起体（１００ａ）（２００ａ）による半
径方向のシール部Ｓは、半径方向に一直線上に並んで静
止状態で一定位置を占めていることが分かる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来のスクロール圧縮機では、気体の吸入
室を吐出側に対し高真空度を維持することは、極めて困
難であった。このため、従来スクロール圧縮機の原理を
真空ポンプ多こ応用することはできないという問題点が
あり、まだ例を見ない実状にある。

この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、スクロール圧縮機の原理を応用し、構造が簡
単で真空度の高いスクロール真空ポンプを得ることを目
的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明にかかるスクロール形流体機械は、他方の容器
には潤滑油を封入すると共にｍ一対のスクロールの夫々
の巻始め端により構成される小室に上記吐出口から移送
された上記潤滑油の一部を帰還させる給油口を第１のス
クロールに設け、上記給油口の断面積は、上記小室の容
量Ｖと一上記一対のスクロールの１回転当りの潤滑油の
戻り量９が略等しくなる寸法に設定したものである。

〔作用〕

この発明におけるスクロール形流体機械は、潤滑油が給
油口を介して最適量だけ小室に帰還され、小室の気密性
が向上し、高真空が得られる。

〔実施例〕

以下この発明の一実施例を第１図ないし第２図で説明す
る。図において、（１）は上部に配設され、第１のスク
ロールを構成した駆動スクロールで、円板部（１ｂ）に
渦巻突起体（１ａ）が設けられ、軸中心０１に吐出口（
ＩＣ）が設けられ、上方に駆動軸（１１）が一体に、又
は固着により出されている。（１ｄ）は後述する弁Ｃ４
を介して吐出口（ＩＣ）に連通ずる軸方向の連通口を構
成する排気経路、（１ｃ）は半径方向にあけられた複数
の吐出穴、（２）は下方に配設され。

第２のスクロールを構成した従動スクロールで、円板部
（２ｂ）に設けられた渦巻突起体（２ａ）が渦巻突起体
（１ａ）に組合わされ、下部にボス部（２ｃ）が設けら
れている。（３）は吸気口（３ａ）を介して真空引きさ
れる真空容器（図示せず）内と連通ずる第１の容器を構
成する円筒状の容器、（３ｂ）はその吸入室、（３Ｃ）
はこの容器（３）の下端ｉこ設けられた軸受ハウジング
で、軸受（５１，（６１を介し上記従動スクロール（２
）のボス部（２Ｃ）を支持している。（７）は容器（３
）の上端にボルト（８）によりＯリング溝（３ｄ）内の
０リングＣＩＧを介し気密に取付けられた上部ハウジン
グで一中央部に円筒状の軸受支持部（７ａ）が設けられ
ている。

（７ｂ）は上記ハウジング（７）内に形成される環状の
大気圧室、■はこの室（７ｂ）内に封入された油、（１
２は軸受支持部（７Ｋ）に嵌合され駆動軸（１ｆ）を支
持する軸受、日はスプリングα勾でバックアップされた
シール、α９は上部ハウジング（７）にボルト（１ｅで
固定されたフランジであり、大気室（７ｂ）を大気に連
通させる連通口（１５１）を有している。α力は駆動軸
（１ｆ）を支承する軸受、叩はフランジＣ１５１に固定
された邪魔板、ａ９は押え板で、ボルトωによって上部
ハウジング（７）に固定され、シールＱ３及び軸受α力
を支持している。■は駆動源の電動機で、そのモータフ
ランジ（２１ａ）がフランジ０５１上にボルト圏により
取付けられている。（２１ｂ）は電動機Ｑ１）の回転軸
で、軸継手器により駆動軸（１ｆ）を連結している。ｒ
２ルは吐出口（ＩＣ）に設けられた弁で、吐出口（ＩＣ
）を逆止している。（至）は容器（３）内に封入された
油、（支）は駆動軸（１ｆ）に設けられた排気経路（１
ｄ）の上方と、吐出口（ＩＣ）近傍の圧縮室（Ａ）とを
連通し、圧縮室（Ａ）内に給油する給油口で、上記吐出
口（ＩＣ）から移送された油の一部を上記圧縮室（Ｎ内
に帰還している。

なお、圧縮室（Ａ）が小室を構成している。ここで、給
油口ωの断面積は、小室＜Ａ）の容積■と、両スクロー
ル＋１）　（２１の１回転当りの油の戻り量９が略等し
くなる寸法に設定されており１例えば、給油口（イ）が
断面円形の場合、給油口ｄの半径ｒと容積Ｖの関係は次
のとおりである。

まず、１秒間当りの油戻り量ｑは（１）式となる。

ここで、ｒ二油穴半径（ｍ） μ：静粘性係数＝Ｐν（即／Ｉｎ−１ｅ　Ｃ）Ｐ：比重
量（Ｋｆ／ｍ３） シ：動粘性係数（ｍ３／５ｅｃ） ｊ：油入全長（ｍ） ΔＰ：差圧（Ｎ　７ｍ”　） （１）式より１回転あたり油戻り址は（２）式となる。

ここで、Ｎ：回転数（Ｈｚ） この（２）式で求めた油戻り量ｑ　（ｍ３／ｒｅｖ、）
と圧縮室（Ａ）の容積との関係は、Ｖ＜ｑの場合は油が
戻りすぎとなり、また、Ｖ＞ｑの場合は油不足となり一
いずれの場合にも高真空度が得られないことになるため
、Ｖｓｑが最適となる。

ここで、容積Ｖと給油口器の半径ｒとの関係は（３）式
のとおりとなる。

上記一実施例のポンプの動作は、次のようになる。モー
タ（社）を回転すると、駆動スクロール（１）は軸中心
Ｏ１を中心として回転され、その渦巻突起体（１λ）に
渦巻突起体（２ａ）が接触した従動スクロール（２）が
軸中心Ｏ！を中心として追従して回転される。

双方のスクロールｉｌｌ、　＋２１の回転により、第４
図に示すように気体の吸入、圧縮、吐出しか行われる。

従って、上記スクロールｆｉｌ、　＋２１の回転により
、吸入口（３課）から被真空引き体（図示は略す）の気
体が吸入され、吸入室（３ｂ）に吸引され、圧縮室（Ａ
）に入る。圧縮室（５）に入った気体は、圧縮室（Ａ）
が中心側に移動することにより、気体の圧縮作用が行な
われ、吐出口（ＩＣ）から吐出しされる。一方、容器（
３）内の油（至）は双方の渦巻突起体（ｌａ）、（２ａ
）の先端及び対応する両側壁の接触部の封止し、気密性
を確保すると共に軸受（５１＋６１を潤滑している。ま
た、圧縮された気体は、吐出口（１ｃ）から油の非圧縮
性の性質を利用して、弁（財）を押し上げ、排気経路（
ｌｄ）、吐出穴（１ｅ）を経て、大気圧室（７ｂ）に至
る。

この大気圧室（７ｂ）は相当大きい容積で構成されてお
り、ここで気体と油は分離され、さらに邪魔板ａｅで油
は確実に分離され、気体は連通口（１５λ）から大気中
へと排出される。分離された油αＤは大気圧室（７ｂ）
に貯留され、軸受α２を潤滑する。

更に、シールｕ３は大気圧室（７ｂ）と吸入室（３ｂ）
の密封を行っている。また、弁（２）は圧縮室（Ｎ内よ
り圧縮吐出された気体および油が大気圧室（７ｂ）より
圧縮室（Ｎ内へ逆戻りすることを防止し、真空度を向上
させる役目をしている。この弁（２）の位置は吐出口（
ＩＣ）に設けるのが望ましい。

ところで、駆動軸（１ｆ）に設けられた給油口（至）は
。

排気経路（１ｄ）の上方と、吐出口（ＩＣ）近傍の圧縮
室（Ａ）とを連通して圧縮室（Ａ）内に給油しており、
圧縮室（Ａ）内には給油口■を介して油Ｉｌｌが適量だ
け供給されるため、この油が渦巻突起体（ｌａ）（２ａ
）との小隙の密封性を向上させると共に、圧縮室（Ａ）
内の残留ガスを吸収し、こ・の残留ガスを圧縮室（５）
から効率よく吐出しすることになり、真空度が著しく向
上することになる。

ここで、最適な給油口■の半径を（３）式から求めてみ
ると、 ｐ　＝８８３Ｋｉｐ／ｍ３　（２０℃）ｅ　）’ニア、
ｌＸ１０−５ｍ３／／ｓｅｃμ−Ｐシー６．３　Ｘ　１
０　”　Ｋｉｐ／ｍ　−ｓｅｃΔＰ＝　１　ａｔｍ　”
１．０３３　Ｘ９．８　Ｘ　１０’　Ｋｐ／ｍ−ｓｅｃ
”！　＝　０．０４５ｍ Ｎ　−３３Ｈｚ　（１８００ｒｐｍ） Ｖ　−Ｑ、４７　ｃｃ　／ｒｅｒ。

ｒ−０，００１ｍとなる。

なお、実験により、到達真空度（Ｔｏｒｒ）を測定する
と、第２図のように、（３）式にて求めた半径と一致す
ることが確認されている。

また、上記説明では給油口■を単独設けたものについて
述べたが、第３図のように多数設けても良く、特にこの
場合には、吐出口（ＩＣ）を中心として対称位置に配置
すること番こより、対称に形成される圧縮室（５）に対
し、均等に油を供給できることになる。

なお、この場合には、例えば、第４図のように軸方向の
一対の給油口器と、径方向の一対の給油口器と、この一
対の給油口器から夫々分枝する一対の給油口■と、不要
な開口を閉ぐ栓■とが設けられる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明は、他方の容器には潤滑油を封入
すると共に、一対のスクロールの夫々の巻始め端により
構成される小室に上記吐出口から移送された上記潤滑油
の一部を帰還させる給油口を第１のスクロールに設け、
上記給油口の断面積は、上記小室の容積Ｖと、上記一対
のスクロールの１回転当りの潤滑油の戻り量ｑが略等し
くなる寸法に設定したので、各スクロール間の気密性が
著しく向上し、極めて真空度を高くできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図はそ
の特性図、第３図は更に他の実施例を示す要部平面図、
第４図はその断面図、第５図は従来装置の部分断面図で
ある。図中、（１）は駆動スクロール、（ｌａ）（２ａ
）は渦巻突起体、（１ｃ）は吐出口。 （１ｄ）は排気経路、（１ｅ）は吐出穴、（２）は従動
スクロール、（３）は容器−（３ａ）は吸気口、（７）
は上部ハウジング、ａａはシール、２１１は電動機、（
２４）は弁、（至）曽■は給油口である。 なお各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一対のスクロールの回転により、上記一対のスクロール
   のうち一方の第１のスクロールに構成された吐出口を介
   して一方の容器から他方の容器へ流体を移送するスクロ
   ール形流体機械において、上記他方の容器には潤滑油を
   封入すると共に、上記一対のスクロールの夫々の巻始め
   端により構成される小室に上記吐出口から移送された上
   記潤滑油の一部を帰還させる給油口を上記第１のスクロ
   ールに設け、上記給油口の断面積は、上記小室の容積Ｖ
   と、上記一対のスクロールの１回転当りの潤滑油の戻り
   量ｑが略等しくなる寸法に設定したことを特徴とするス
   クロール形流体機械。