JP2864635B2 - スクロール型流体装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、圧縮機などに用いられる両系回転式のスク
ロール型流体装置に関し、特に、両スクロールの支持機
構に係るものである。

（従来の技術） 一般に、この種の両系回転式のスクロール型圧縮機
は、特開昭62−191685号公報に開示されているように、
各々鏡板の前面に渦巻状のラップが立設されると共に、
背面に駆動軸及び従動軸が連結されて成る駆動スクロー
ルと従動スクロールとが互いに各ラップを噛合して密閉
ケーシング内に並設収納され、上記駆動軸および従動軸
はそれぞれ鏡板背面側に設けられたフレームに回転自在
に嵌合されて各スクロールがフレームに支持されると共
に、該駆動軸及び従動軸の軸心が所定間隔を存するよう
に両スクロールが配設されて構成されている。

そして、上記駆動スクロールを回転すると、該回転に
伴って従動スクロールが同期して回転する一方、上記鏡
板間には両ラップによって作用室が形成され、該作用室
が中心方向に移動しつつ収縮して流体を圧縮している。

（発明が解決しようとする課題） 上述したスクロール型流体装置において、駆動スクロ
ールと従動スクロールとは、鏡板の背面側に設けられた
フレームに摺動リングを介して支持され、該摺動リング
の内側が作用室に連通して中間圧の背圧室に保持されて
いる。

しかしながら、これでは、上記両フレーム間が低圧流
体の低圧雰囲気に保持されているため、背圧室を確実に
密閉する必要があり、高精度な摺動シールを用いなけれ
ばならないという問題があった。特に、上記両スクロー
ルは共に自動運動をするので、上記摺動シールは高速摺
動シールとなり、摩耗等が生じ易く、両スクロールの支
持に対する信頼性が低いという問題があった。

また、上記両スクロールが自転運動しているため、ラ
ップの巻終り端の回転速度が大きく、流体に遠心力が作
用し、作用室への吸込効率が低いという問題があった。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもので、摺動シ
ールを用いることなく鏡板に背面が作用するようにし
て、両スクロールを確実に支持することを目的とするも
のである。

（課題解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明が講じた手段は、
フレーム間を流体の流入圧力より高い圧力室に形成し
て、鏡板背面に所定の背面が作用するようにしたもので
ある。

具体的に、第１図に示すように、請求項（１）に係る
発明が講じた手段は、先ず、鏡板（31）の前面に渦巻状
のラップ（32）が立設され且つ背面に駆動軸（33）が連
結されて成る駆動スクロール（３）と、鏡板（41）の前
面に渦巻状のラップ（42）が立設され且つ背面に従動軸
（45）が連結されて成る従動スクロール（４）とが各ラ
ップ（32），（42）を噛合して並設され、上記駆動軸
（33）及び従動軸（45）は上記鏡板（31），（41）の背
面側に設けられたフレーム（５），（６）に回転自在に
嵌合され、上記駆動スクロール（３）の回転に伴なって
従動スクロール（４）が同期して回転するようにしたス
クロール型流体装置を前提としている。

そして、上記両フレーム（５），（６）間は上記両鏡
板（31），（41）と両ラップ（32），（42）により形成
される作用室（13）に連通して流体の流入圧力より高圧
の圧力室（21）に形成されると共に、上記両スクロール
（３），（４）における鏡板（31），（41）の外周端の
間には仕切部材（43）が設けられていて、該両鏡板（3
1），（41）間の外周部には吸込室（24）がラップ（3
2），（42）の外側に形成されている。更に、上記従動
軸（46）には流体の吸込通路（62）が形成されると共
に、上記従動スクロール（４）の鏡板（41）には吸込通
路（62）と吸込室（24）とに連通する案内通路（44b）
が形成されている。加えて、上記駆動軸（33）には上記
作用室（13）に連通する流体の吐出通路（36）が形成さ
れた構成としている。

また、請求項（２）に係る発明が講じた手段は、第３
図に示すように、吸込通路と吐出通路とを逆に形成した
ものであり、上記駆動軸（33）には流体の吸込通路（3
8）が形成されると共に、上記駆動スクロール（３）の
鏡板（31）には吸込通路（38）と吸込室（24）とに連通
する案内通路（39a）が形成される一方、上記従動軸（4
6）には作用室（13）に連通する流体の吐出通路（47）
が形成された構成としている。

（作用） 上記構成により、請求項（１）に係る発明では、駆動
軸（33）を回転すると、駆動スクロール（３）が回転
し、該回転に伴って従動スクロール（４）が駆動スクロ
ール（３）に同期して回転する。そして、この両スクロ
ール（３），（４）の回転により両ラップ（32），（4
2）間に作用室（13）が形成され、該作用室（13）が中
心に向って移動しつつ収縮することになる。

一方、低圧の流体は従動軸（45）の吸込通路（62）を
通り、鏡板（41）の案内通路（44b）を経てラップ（3
2），（42）の外側の吸込室（24）に流入する。その
後、上記流体は作用室（13）に流入し、高圧流体となっ
て吐出通路（36）から吐出される。そして、上記作用室
（13）で中間圧力になった流体の一部が圧力室（21）に
流出し、鏡板（31），（41）の背面に作用し、該両鏡板
（31），（41）が互いに近接する方向に押圧される。

また、請求項（２）に係る発明では、低圧流体は駆動
軸（33）の吸込通路（38）及び鏡板（31）の案内通路
（39a）を通って吸込室（24）に流入する一方、高圧流
体は従動軸（45）の吐出通路（47）を通って吐出する。

（発明の効果） 従って、請求項（１）及び（２）に係る発明によれ
ば、フレーム（５），（６）間を流体の流入圧力より高
い圧力室（21）に形成したために、鏡板（31），（41）
の背面全体に背圧を作用させることができるので、従来
のように高速摺動シールを設ける必要がなく、両スクロ
ール（３），（４）を確実に支持することができる。

更に、上記鏡板（31），（41）間の外周縁に吸込室
（24）を形成しているので、該吸込室（24）が両スクロ
ール（３），（４）と共に回転し、流体に作用する遠心
力を低減することができ、作用室（13）への吸込効率を
向上させることができる。

また、請求項（１）に係る発明では、低圧流体が従動
軸（43）を通るので、駆動軸（33）を回転させる駆動モ
ータ（12）の熱を受けることがなく、流体の加熱を低減
することができる。更に、従動スクロール（４）の軸受
部が低圧流体によって冷却されるので、潤滑油の不足時
においても焼付き等が生じることがなく、信頼性を向上
させることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図に示すように、（１）は両系回転式のスクロー
ル型流体装置であって、冷凍装置における圧縮機に用い
られ、冷媒ガスを圧縮して吐出するものである。

該スクロール型流体装置（１）は密閉ケーシング
（２）内にスクロール機構（11）が収納されると共に、
駆動モータ（12）が収納されて成り、該スクロール機構
（11）は駆動スクロール（３）と従動スクロール（４）
とがそれぞれフレーム（５），（６）に支持されて構成
されている。該両フレーム（５），（６）は略円盤状に
形成され、それぞれ上記各スクロール（３），（４）の
背面側に位置するように所定間隔を存して平行に設けら
れている。そして、該駆動側フレーム（５）は外周縁に
て上記ケーシング（２）に固定されると共に、中央部に
駆動スクロール（３）を回転支持する軸孔（51）が穿設
され、該駆動側フレーム（５）の下部には上記駆動モー
タ（12）の支持部材（52）及び駆動スクロール（３）の
下部軸受部材（53）が連続して取付けられている。

一方、上記従動側フレーム（６）は外周縁に形成され
たフランジ（6a）にて上記ケーシング（２）に固定され
ると共に、中央部に従動スクロール（４）を回転支持す
る固定軸（61）が取付けられている。該固定軸（61）は
上端がケーシング（２）の外部に、下端が従動側フレー
ム（６）の下方に延長されると共に、内部に低圧冷媒ガ
スの吸込通路（62）が穿設されて形成されている。そし
て、上記軸孔（51）の軸心と固定軸（61）の軸心とが半
径方向に所定間隔を存するように形成されている。更
に、上記両フレーム（５），（６）間は該両フレーム
（５），（６）によって第１圧力室（21）に区画形成さ
れる一方、上記駆動側フレーム（５）の下方及び従動側
フレーム（６）の上方のケーシング（２）内は、図示し
ない連通路によって互いに連通する第２圧力室（22）に
形成されている。そして、上記ケーシング（２）の上部
には第２圧力室（22）に連通して吐出管（23）が接続さ
れている。

上記両スクロール（３），（４）は、円盤状に形成さ
れた鏡板（31），（41）の前面に渦巻状（インボリュー
ト状）に形成されたラップ（32），（42）が立設されて
構成され、該両鏡板（31），（41）の前面を互いに対面
させて上記両フレーム（５），（６）間に並設されると
共に、上記各ラップ（32），（42）が互いに噛合されて
いる。更に、上記駆動スクロール（３）の鏡板（31）背
面（下面）には駆動軸（33）が、連結されており、該駆
動軸（33）は駆動側フレーム（５）の軸孔（51）に軸受
シール（34）を介して回転自在に嵌挿されると共に、下
部軸受部材（53）に軸受（35）を介して回転自在に嵌合
されている。そして、上記駆動軸（33）は駆動モータ
（12）のロータ（12a）に嵌挿され、該駆動モータ（1
2）のステータ（12b）は支持部材（52）に固定される一
方、上記駆動軸（33）には吐出通路（36）が軸方向に穿
設されている。該吐出通路（36）は上端が鏡板（31）の
中央部に開口すると共に、小孔（37）を介して上記第２
圧力室（22）に連通されている。

一方、上記従動スクロール（４）の鏡板（41）は、第
２図に示すように、発明の特徴として、仕切部材（43）
が外周縁に形成されると共に、補助鏡板（44）が主鏡板
（41a）の背面（上面）に取付けられて構成されてい
る。該仕切部材（43）は、鏡板（41）の前面外周縁に立
設されて先端（下端）が相対面する駆動スクロール
（３）における鏡板（31）の前面外周縁に接するように
形成されており、該仕切部材（43）によって両鏡板（3
1），（41）間における外周部には吸込室（24）が両ラ
ップ（32），（42）の外側に区画形成されている。

上記補助鏡板（44）は、外径が円盤状の主鏡板（41
a）と同径に形成されると共に、中央に開口（44a）が穿
設されてほぼドーナツ盤状に形成され、該開口（44a）
の周縁より背面側（上方）に突出して円筒状の従動軸
（45）が形成されている。そして、該従動軸（45）は上
記固定軸（61）の下端部に軸受シール（46）を介して回
転自在に外嵌されていて、従動軸（45）内に上記吸込通
路（62）が形成されている。更に、上記補助鏡板（44）
の下面には凹所が切欠かれて主鏡板（41a）との間に複
数の案内通路（44b），（44b），…が形成され、該各案
内通路（44b），（44b），…の間には案内壁（44c），
（44c），…が上記開口（44a）より放射状に形成されて
いる。また、上記案内通路（44b）の内端は上記吸込通
路（62）に連通すると共に、上記主鏡板（41a）に導入
孔（41b）が上下方向に形成されて上記案内通路（44b）
の外周部が吸込室（24）に連通されている。

また、上記仕切部材（43）には駆動スクロール（３）
の鏡板（31）との間には連結手段（７）が設けられ、該
連結手段（７）は鏡板（31）の背面に連結ピン（71）が
穿設されると共に、仕切部材（43）に上記連結ピン（7
1）と係合し且つ起動時等の背面の小さいときに両スク
ロール（３），（４）のスラスト力を受け止める断面Ｌ
字状の連結材（72）が取付けられて構成されている。そ
して、上記駆動軸（33）と従動軸（46）とは、駆動軸心
（O₁）と従動軸心（O₂）とが半径方向に所定間隔を存し
て互いに偏心して設けられており、上記駆動スクロール
（３）の回転に従って上記連結手段（７）を介して従動
スクロール（４）が同期回転し、相対的に一方のスクロ
ール（３）又は（４）が他方のスクロール（４）又は
（３）に対して公転のみ行うように構成されている。一
方、上記各ラップ（32），（42）は先端面が相対面する
鏡板（31），（41）に接するか或いは少隔を存して位置
すると共に、内周側面及び外周側面が複数箇所で接触し
或いは少隙を存して近接し、この接触又は近接間が作用
室（13）に形成され、該作用室（13）が両スクロール
（３），（４）の中心に向って移動しつつ収縮するよう
に構成されている。

また、上記駆動スクロール（３）の鏡板（31）には前
面から背面に貫通する導出孔（31a）が穿設されて、中
間圧力状態の作用室（13）と第１圧力室（21）とが連通
され、該第１圧力室（21）内が低圧冷媒ガス圧力より高
い中間圧力に保持され、上記両鏡板（31），（41）に背
圧が作用するようにしている。

更に、上記ケーシング（２）の下部は潤滑油の油溜め
（25）に成っており、該油溜め（25）に浸漬されて給油
ポンプ（3a）が駆動軸（33）の下端部に設けられ、該給
油ポンプ（3a）より各フレーム（５），（６）に形成さ
れた給油路（14）を介して各軸受シール（34），（46）
に潤滑油が供給されるように構成されている。また、上
記補助鏡板（44）及び仕切部材（43）には上記軸受シー
ル（46）に供給された潤滑油を該仕切部材（43）と駆動
スクロール（３）の鏡板（31）との間に導く給油路（1
5）が形成されている。

次に、このスクロール型流体装置（１）の圧縮動作に
ついて説明する。

先ず、駆動モータ（12）を駆動して駆動軸（33）を回
転すると、駆動スクロール（３）が駆動軸（33）の軸心
（O₁）を中心に回転し、鏡板（31）が回転するので、連
結手段（７）により従動スクロール（４）が従動軸心
（O₂）を中心に回転する。しかも、該従動スクロール
（４）は駆動スクロール（３）に同期して回転し、この
同期回転に従って一方のスクロール（３）又は（４）に
対して他方のスクロール（４）又は（３）が相対的に公
転のみ行うことになる。この公転に伴ってラップ（3
2），（42）の接触箇所が中心に向って移動すると共
に、ラップ（32），（42）間に作用室（13）が該ラップ
（32），（42）の外周端より形成され、該作用室（13）
が中心の吐出通路（46）に向って渦巻上に移動しつつ収
縮することになる。

一方、低圧冷媒ガスは固定軸（61）の吸込通路（62）
より従動スクロール（４）における鏡板（41）の案内通
路（44b）を通り、導入孔（41b）を介して吸込室（24）
に流入する。その際、上記補助鏡板（44）が回転し、案
内壁（44c）が回転するので、冷媒ガスは遠心力を生
じ、開口（44a）から導入孔（41b）に向って加給効果が
生じることになる。

その後、上記吸込室（24）の冷媒ガスは作用室（13）
に入り、圧縮されて吐出通路（36）より第２圧力室（2
2）に流出し、吐出管（23）より吐出する。

一方、上記作用室（13）において、該作用室（13）が
移動して内部が中間圧力になると、導出孔（31a）が連
通し、第１圧力室（21）に中間圧力の冷媒ガスが流出
し、該第１圧力室（21）が中間圧力に保たれ、両鏡板
（31），（41）に中間圧力の背圧が作用し、該両鏡板
（31），（41）が相近接方向に押圧されて支持されるこ
とになる。

従って、上記フレーム（５），（６）間を冷媒ガスの
流入圧力より高い第１圧力室（21）に形成したために、
鏡板（31），（41）の背面全体に背圧を作用させること
ができるので、従来のように高速摺動シールを設ける必
要がなく、両スクロール（３），（４）を確実に支持す
ることができる。

更に、上記鏡板（31），（41）間の外周縁に吸込室
（24）を形成しているので、該吸込室（24）が両スクロ
ール（３），（４）と共に回転し、流体に作用する遠心
力を低減することができ、作用室（13）への吸込効率を
向上させることができる。

また、上記低圧冷媒ガスが従動軸（45）を通るので、
駆動軸（33）を回転させる駆動モータ（12）の熱を受け
ることがなく、冷媒ガスの加熱を低減することができ
る。更に、従動スクロール（４）の軸受（46）が低圧冷
媒ガスによって冷却されるので、潤滑油の不足時におい
ても焼付き等が生じることがなく、信頼性を向上させる
ことができる。

第３図は他の実施例を示し、前実施例が従動軸（45）
に吸込路（62）を、駆動軸（33）に吐出通路（36）を形
成したのに代り、駆動軸（33）に吸込通路（38）を、従
動軸（45）に吐出通路（47）を形成したものである。

つまり、駆動スクロール（３）の鏡板（31）は主鏡板
（31b）の背面に補助鏡板（39）が取付けられて成り、
該補助鏡板（39）に案内通路（39a）と案内壁（図示省
略）とが形成されている。そして、上記駆動軸（33）の
下端には吸込管（27）が接続部材（28）を介して接続さ
れると共に、上記主鏡板（31b）には導入孔（31c）が案
内通路（39a）と吸込室（24）とに連通して設けられて
いる。

一方、従動スクロール（４）は鏡板（41）が平板状に
形成されていて、該鏡板（41）に従動軸（45）が連結さ
れて構成されている。該従動軸（45）は従動側フレーム
（６）に回転自在に嵌合されると共に、作用室（13）と
第２圧力室（22）とに連通する吐出通路（47）が軸方向
に穿設され、上記鏡板（41）には中間圧力の作用室（1
3）と第１圧力室（21）とに連通する導出孔（48）が穿
設されている。尚、両スクロール（３），（４）の連結
手段（７）は図示を省略している。

従って、低圧冷媒ガスは駆動軸（33）の吸込通路（3
8）を通り、案内通路（39a）を経て吸込室（24）に流入
し、作用室（13）で圧縮される。その後、高圧冷媒ガス
は従動軸（45）の吐出通路（47）を通り、第２圧力室
（22）に流出することになる。

そして、第１圧力室（21）は中間圧力に保持されるの
で、前実施例と同様に高速摺動シールを不要にすること
ができる。その他の構成並びに作用は前実施例と同様で
る。

尚、各実施例は圧縮機について説明したが、本発明は
真空ポンプなどに用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図はスクロール型流
体装置の縦断面図、第２図は従動スクロールの分解斜視
図である。第３図は他の実施例を示すスクロール型流体
装置の縦断面図である。 （１）……スクロール型流体装置 （２）……密閉ケーシング （３）……駆動スクロール （４）……従動スクロール （５）……駆動側フレーム （６）……従動側フレーム （７）……連結手段 （13）……作用室 （21）……第１圧力室 （22）……第２圧力室 （31），（41）……鏡板 （32），（42）……ラップ （33）……駆動軸 （36），（47）……吐出通路 （38），（62）……吸込通路 （39a），（44b）……案内通路 （43）……仕切部材 （45）……従動軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F04C 18/02 311

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鏡板（31）の前面に渦巻状のラップ（32）
   が立設され且つ背面に駆動軸（33）が連結されて成る駆
   動スクロール（３）と、鏡板（41）の前面に渦巻状のラ
   ップ（42）が立設され且つ背面に従動軸（45）が連結さ
   れて成る従動スクロール（４）とが各ラップ（32），
   （42）を噛合して並設され、 上記駆動軸（33）及び従動軸（45）は上記鏡板（31），
   （41）の背面側に設けられたフレーム（５），（６）に
   回転自在に嵌合され、 上記駆動スクロール（３）の回転に伴なって従動スクロ
   ール（４）が同期して回転するようにしたスクロール型
   流体装置において、 上記両フレーム（５），（６）間は上記両鏡板（31），
   （41）と両ラップ（32），（42）とにより形成される作
   用室（13）に連通して流体の流入圧力より高圧の圧力室
   （21）に形成されると共に、上記両スクロール（３），
   （４）における鏡板（31），（41）の外周端の間には仕
   切部材（43）が設けられていて、該両鏡板（31），（4
   1）間の外周部には吸込室（24）がラップ（32），（4
   2）の外側に形成され、 上記従動軸（46）には流体の吸込通路（62）が形成され
   ると共に、上記従動スクロール（４）の鏡板（41）には
   吸込通路（62）と吸込室（24）とに連通する案内通路
   （44b）が形成される一方、 上記駆動軸（33）には上記作用室（13）に連通する流体
   の吐出通路（36）が形成されていることを特徴とするス
   クロール型流体装置。
2. 【請求項２】鏡板（31）の前面に渦巻状のラップ（32）
   が立設され且つ背面に駆動軸（33）が連結されて成る駆
   動スクロール（３）と、鏡板（41）の前面に渦巻状のラ
   ップ（42）が立設され且つ背面に従動軸（45）が連結さ
   れて成る従動スクロール（４）とが各ラップ（32），
   （42）を噛合して並設され、 上記駆動軸（33）及び従動軸（45）は上記鏡板（31），
   （41）の背面側に設けられたフレーム（５），（６）に
   回転自在に回転自在に嵌合され、 上記駆動スクロール（３）の回転に伴なって従動スクロ
   ール（４）が同期して回転するようにしたスクロール型
   流体装置において、 上記両フレーム（５），（６）間は上記両鏡板（31），
   （41）と両ラップ（32），（42）とにより形成される作
   用室（13）に連通して流体の流入圧力より高圧の圧力室
   （21）に形成されると共に、上記両スクロール（３），
   （４）における鏡板（31），（41）の外周端の間には仕
   切部材（43）が設けられていて、該両鏡板（31），（4
   1）間の外周部には吸込室（24）がラップ（32），（4
   2）の外側に形成され、 上記駆動軸（33）には流体の吸込通路（38）が形成され
   ると共に、上記駆動スクロール（３）の鏡板（31）には
   吸込通路（38）と吸込室（24）とに連通する案内通路
   （39a）が形成される一方、 上記従動軸（46）には上記作用室（13）に連通する流体
   の吐出通路（47）が形成されていることを特徴とするス
   クロール型流体装置。