6856924 スクロール流体機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6856924

(24)【登録日】2021年3月23日

(45)【発行日】2021年4月14日

(54)【発明の名称】スクロール流体機械

(51)【国際特許分類】

   F04C 18/02 20060101AFI20210405BHJP

【ＦＩ】

   F04C18/02 311G

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-233957(P2016-233957)

(22)【出願日】2016年12月1日

(65)【公開番号】特開2018-91189(P2018-91189A)

(43)【公開日】2018年6月14日

【審査請求日】2019年11月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】599170010

【氏名又は名称】宏和商事株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002398

【氏名又は名称】特許業務法人小倉特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高橋 岑夫

(72)【発明者】

【氏名】近藤 哲夫

【審査官】 井古田 裕昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−０２２７７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５４−１３９１０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１３２１５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０１８３７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｃ １８／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケーシングと，上記ケーシングに固定されたステータと，上記ケーシングに回転可能に支持された回転軸と，上記回転軸に固定されたロータと，上記回転軸に偏心して回転可能に支持された旋回軸と，上記旋回軸の自転を防止する自転防止装置と，上記ケーシングに固定された固定スクロールと，上記旋回軸に取り付けられた旋回スクロールとを有し，上記固定スクロールと上記旋回スクロールとの間に変圧室が形成されたスクロール流体機械であって，上記ケーシングに回転可能に支持され，かつ上記旋回軸の端部を回転可能に支持する回転支持手段を設け，上記ケーシングに上記回転支持手段を上記回転軸の中心線の方向に移動可能に支持し，上記ケーシングと上記回転支持手段との間に受圧室を形成し，上記旋回スクロール，上記旋回軸，上記回転支持手段に上記変圧室と上記受圧室とを連通する連通孔を設けたことを特徴とするスクロール流体機械。

【請求項2】

ケーシングと，上記ケーシングに固定されたステータと，上記ケーシングに回転可能に支持された回転軸と，上記回転軸に固定されたロータと，上記回転軸に偏心して回転可能に支持された旋回軸と，上記旋回軸の自転を防止する自転防止装置と，上記ケーシングに固定された固定スクロールと，上記旋回軸に取り付けられた旋回スクロールとを有し，上記固定スクロールと上記旋回スクロールとの間に変圧室が形成されたスクロール流体機械であって，上記ケーシングに回転可能に支持され，かつ上記旋回軸の端部を回転可能に支持する回転支持手段を設け，上記回転支持手段と上記旋回軸の端部との間に受圧室を形成し，上記旋回スクロール，上記旋回軸に上記変圧室と上記受圧室とを連通する連通孔を設けたことを特徴とするスクロール流体機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は空気圧縮機，真空ポンプ，冷媒ガス圧縮機，酸素吸入機用圧縮機，発電機等として用いられるスクロール流体機械に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には，モータの回転軸に旋回軸を偏心して回転可能に支持し，旋回軸に旋回スクロールを取り付け，旋回軸とケーシングとの間に自転防止装置を設け，旋回軸に第１の筒状体を固定し，旋回スクロールに第２の筒状体を固定し，第１の筒状体と第２の筒状体とを係合して，旋回軸と旋回スクロールとを旋回軸の中心軸方向に相対的に移動可能に連結し，第１，第２の筒状体によって形成された圧力室と旋回スクロールと固定スクロールとの間に形成された変圧室とを連通したスクロール流体機械が記載されている。

【0003】

このスクロール流体機械においては，圧力室内の圧力により，旋回スクロールが固定スクロール側に押されるから，変圧室から被変圧ガスが漏れることがない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６−２２７７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし，このようなスクロール流体機械においては，圧力室内の圧力により，旋回軸が固定スクロール側とは反対側に押されるから，旋回軸を支持する軸受に大きなスラスト力が作用するので，旋回軸を支持する軸受として大きなスラスト力を受けることができるものを用いる必要がある。

【0006】

本発明は上述の課題を解決するためになされたもので，変圧室から被変圧ガスが漏れることがなく，しかも旋回軸を支持する軸受に作用するスラスト力が小さいスクロール流体機械を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この目的を達成するため，本発明の実施形態は，ケーシングと，上記ケーシングに固定されたステータと，上記ケーシングに回転可能に支持された回転軸と，上記回転軸に固定されたロータと，上記回転軸に偏心して回転可能に支持された旋回軸と，上記旋回軸の自転を防止する自転防止装置と，上記ケーシングに固定された固定スクロールと，上記旋回軸に取り付けられた旋回スクロールとを有し，上記固定スクロールと上記旋回スクロールとの間に変圧室が形成されたスクロール流体機械であって，上記ケーシングに回転可能に支持され，かつ上記旋回軸の端部を回転可能に支持する回転支持手段を設け，上記ケーシングに上記回転支持手段を上記回転軸の中心線の方向に移動可能に支持し，上記ケーシングと上記回転支持手段との間に受圧室を形成し，上記旋回スクロール，上記旋回軸，上記回転支持手段に上記変圧室と上記受圧室とを連通する連通孔を設けたことを特徴とする。

【0008】

また，本発明の実施形態は，ケーシングと，上記ケーシングに固定されたステータと，上記ケーシングに回転可能に支持された回転軸と，上記回転軸に固定されたロータと，上記回転軸に偏心して回転可能に支持された旋回軸と，上記旋回軸の自転を防止する自転防止装置と，上記ケーシングに固定された固定スクロールと，上記旋回軸に取り付けられた旋回スクロールとを有し，上記固定スクロールと上記旋回スクロールとの間に変圧室が形成されたスクロール流体機械であって，上記ケーシングに回転可能に支持され，かつ上記旋回軸の端部を回転可能に支持する回転支持手段を設け，上記回転支持手段と上記旋回軸の端部との間に受圧室を形成し，上記旋回スクロール，上記旋回軸に上記変圧室と上記受圧室とを連通する連通孔を設けたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明に係るスクロール流体機械においては，連通孔によって変圧室と受圧室とが連通されているから，変圧室内の圧力が上昇すると，それに伴って受圧室内の圧力も上昇する。このため，受圧室内の圧力によって，旋回軸が固定スクロール側に押されるから，旋回スクロールが固定スクロール側に押される。この結果，変圧室から被変圧ガスが漏れることがない。しかも，変圧室内の圧力によって旋回軸に作用する力と受圧室内の圧力によって旋回軸に作用する力とが相殺されるため，旋回軸を支持する軸受に作用するスラスト力を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施の形態に係るスクロール流体機械を示す概略断面図である。

【図2】図１の拡大Ａ−Ａ断面図である。

【図3】図１，図２に示したスクロール流体機械の一部を示す拡大概略断面図である。

【図4】本発明の他の実施の形態に係るスクロール流体機械の一部を示す概略断面図である。

【図5】本発明の他の実施の形態に係るスクロール流体機械の一部を示す概略断面図である。

【図6】本発明の他の実施の形態に係るスクロール流体機械の一部を示す概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の実施の形態に係るスクロール流体機械を図１〜図３により説明する。ケーシング１にステータ２が固定されている。ケーシング１に軸受支え３，４が固定されている。軸受支え３，４に軸受５，６を介して回転軸７が回転可能に支持されている。すなわち，ケーシング１に回転軸７が回転可能に支持されている。回転軸７にロータ８が固定されている。そして，ケーシング１，ステータ２，回転軸７，ロータ８等によりモータ９が構成されている。

【0012】

回転軸７内を旋回軸１０が貫通している。回転軸７に軸受１１，１２を介して旋回軸１０が回転可能に支持されている。回転軸７の中心線と旋回軸１０の中心線とは平行である。回転軸７の中心線と旋回軸１０の中心線とは偏っている。すなわち，旋回軸１０は回転軸７に偏心して回転可能に支持されている。

【0013】

ケーシング１に支え部材１３を介して支持部材１４が固定されている。支持部材１４に移動板１５が図２紙面上下方向に移動可能に支持されている。支持部材１４に正方形の穴１６が設けられている。旋回軸１０が穴１６を貫通している。移動板１５に長方形の穴１７が設けられている。穴１７の長手方向は移動板１５の移動方向と直交する方向すなわち図２紙面左右方向である。旋回軸１０が穴１７を貫通している。旋回軸１０の穴１７を貫通する部分の両側に切欠面１８が設けられている。切欠面１８は旋回軸１０の中心線と平行な面である。両側の切欠面１８は平行である。切欠面１８が穴１７の幅方向すなわち図２紙面上下方向と直角な面に係合している。そして，支持部材１４，移動板１５等により旋回軸１０の偏心旋回を許容しかつ旋回軸１０の自転を防止する自転防止装置が構成されている。また，モータ９，旋回軸１０，自転防止装置等により偏心旋回駆動装置が構成されている。

【0014】

ケーシング１に固定スクロール１９が固定されている。固定スクロール１９には渦巻状のラップが設けられている。旋回軸１０に旋回スクロール２０が取り付けられている。旋回スクロール２０には固定スクロール１９のラップと同一形状のラップが設けられている。固定スクロール１９のラップと旋回スクロール２０のラップとが重なり合っており，複数の圧縮室２１が形成されている。すなわち，固定スクロール１９と旋回スクロール２０との間に圧縮室２１が形成されている。固定スクロール１９に吸入口２２が設けられている。固定スクロール１９に吐出口２３が設けられている。吸入口２２，吐出口２３は圧縮室２１に連通している。そして，固定スクロール１９，旋回スクロール２０等により，偏心旋回駆動装置によって駆動される流体圧縮装置が構成されている。

【0015】

ケーシング１に凹部２４が形成されている。凹部２４の図１，図３紙面に直角な面で切断した形状は円形である。凹部２４の中心線は回転軸７の中心線と一致している。凹部２４に受圧部材２５が回転可能かつ図１，図３紙面上下方向に移動可能に支持されている。ケーシング１と受圧部材２５との間に受圧室２６が形成されている。ケーシング１に支持部材２７の円柱部２７ａが回転可能かつ図１，図３紙面上下方向（回転軸７の中心線の方向）に移動可能に支持されている。支持部材２７は円柱部２７ａと一体の支持部２７ｂを有する。支持部２７ｂに凹部２８が形成されている。凹部２８の図３紙面に直角な面で切断した形状は円形である。円柱部２７ａの中心線と凹部２８の中心線とは平行である。円柱部２７ａの中心線と凹部２８の中心線との距離は，回転軸７の中心線と旋回軸１０の中心線との距離と同一である。凹部２８に旋回軸１０の端部が回転可能に支持されている。旋回スクロール２０，旋回軸１０，支持部材２７，受圧部材２５に圧縮室２１と受圧室２６とを連通する連通孔２９が設けられている。そして，受圧部材２５，支持部材２７により，ケーシング１に回転可能かつ回転軸７の中心線の方向に移動可能に支持され，しかも旋回軸１０の端部を回転可能に支持する回転支持手段３０が構成されている。

【0016】

図１〜図３に示したスクロール流体機械においては，モータ９のステータ２の巻線に通電すると，回転軸７，ロータ８が回転し，旋回軸１０は回転軸７の中心線を中心として偏心旋回するが，自転防止装置が設けられているから，旋回軸１０は自転しない。このため，旋回スクロール２０がケーシング１，固定スクロール１９に対して回転せずに偏心旋回するから，固定スクロール１９と旋回スクロール２０との間に形成された圧縮室２１が徐々に縮小する。したがって，空気等の被圧縮流体は吸入口２２から吸引され，圧縮室２１で圧縮されて吐出口２３から吐出される。

【0017】

また，連通孔２９によって圧縮室２１と受圧室２６とが連通されているから，圧縮室２１内の圧力が上昇すると，それに伴って受圧室２６内の圧力も上昇する。このため，受圧室２６内の圧力によって，受圧部材２５，支持部材２７，旋回軸１０が固定スクロール１９側（図１紙面上方）に押されるから，旋回スクロール２０が固定スクロール１９側に押される。この結果，圧縮室２１から被圧縮ガスが漏れることがないので，被圧縮ガスを有効に圧縮することができる。しかも，圧縮室２１内の圧力によって旋回軸１０が図１紙面下方に押される力と，受圧室２６内の圧力によって旋回軸１０が図１紙面上方に押される力とが相殺される。したがって，軸受５，６，１１，１２に作用するスラスト力は小さいから，軸受５，６，１１，１２として大きなスラスト力を受けることができるものを用いる必要がない。

【0018】

本発明の他の実施の形態に係るスクロール流体機械を図４により説明する。ケーシング１に凹部３１が形成されている。凹部３１の図４紙面に直角な面で切断した形状は円形である。凹部３１の中心線は回転軸７の中心線と一致している。凹部３１に回転支持部材３２の円柱部３２ａが回転可能に支持されている。回転支持部材３２は円柱部３２ａと一体の支持部３２ｂを有する。支持部３２ｂに凹部３３が設けられている。凹部３３の図４紙面に直角な面で切断した形状は円形である。円柱部３２ａの中心線と凹部３３の中心線とは平行である。円柱部３２ａの中心線と凹部３３の中心線との距離は，回転軸７の中心線と旋回軸１０の中心線との距離と同一である。凹部３３に旋回軸１０の端部が回転可能に支持されている。回転支持部材３２と旋回軸１０との間に受圧室３４が形成されている。旋回スクロール２０，旋回軸１０に圧縮室２１と受圧室３４とを連通する連通孔３５が設けられている。そして，回転支持部材３２により，ケーシング１に回転可能に支持され，かつ旋回軸１０の端部を回転可能に支持する回転支持手段が構成されている。また，他の構成は図１〜図３に示した構成と同様である。

【0019】

図４に示したスクロール流体機械においては，連通孔３５によって圧縮室２１と受圧室３４とが連通されているから，圧縮室２１内の圧力が上昇すると，それに伴って受圧室３４内の圧力も上昇する。このため，受圧室３４内の圧力によって，旋回軸１０が固定スクロール１９側（図４紙面上方）に押されるから，旋回スクロール２０が固定スクロール１９側に押される。この結果，圧縮室２１から被圧縮ガスが漏れることがないので，被圧縮ガスを有効に圧縮することができる。しかも，圧縮室２１内の圧力によって旋回軸１０が図４（図１）紙面下方に押される力と，受圧室３４内の圧力によって旋回軸１０が図４紙面上方に押される力とが相殺される。したがって，軸受５，６，１１，１２に作用するスラスト力は小さいから，軸受５，６，１１，１２として大きなスラスト力を受けることができるものを用いる必要がない。また，図１〜図３に示したスクロール流体機械と比較して構造が簡単である。

【0020】

本発明の他の実施の形態に係るスクロール流体機械を図５により説明する。ケーシング１に凹部４１が形成されている。凹部４１の図５紙面に直角な面で切断した形状は円形である。凹部４１の中心線は回転軸７の中心線と一致している。凹部４１にクランク部材４２の第１円柱部４２ａが回転可能に支持されている。クランク部材４２は第１円柱部４２ａと一体の第２円柱部４２ｂを有する。第１円柱部４２ａの中心線と第２円柱部４２ｂの中心線とは平行である。第１円柱部４２ａの中心線と第２円柱部４２ｂの中心線との距離は，回転軸７の中心線と旋回軸１０の中心線との距離と同一である。旋回軸１０の端部に凹部４３が形成されている。凹部４３の図５紙面に直角な面で切断した形状は円形である。凹部４３の中心線は旋回軸１０の中心線と一致している。凹部４３に第２円柱部４２ｂが回転可能に支持されている。第２円柱部４２ｂと旋回軸１０との間に受圧室４４が形成されている。旋回スクロール２０，旋回軸１０に圧縮室２１と受圧室４４とを連通する連通孔４５が設けられている。そして，クランク部材４２により，ケーシング１に回転可能に支持され，かつ旋回軸１０の端部を回転可能に支持する回転支持手段が構成されている。また，他の構成は図１〜図３に示した構成と同様である。

【0021】

図５に示したスクロール流体機械においては，連通孔４５によって圧縮室２１と受圧室４４とが連通されているから，圧縮室２１内の圧力が上昇すると，それに伴って受圧室４４内の圧力も上昇する。このため，受圧室４４内の圧力によって，旋回軸１０が固定スクロール１９側（図５紙面上方）に押されるから，旋回スクロール２０が固定スクロール１９側に押される。この結果，圧縮室２１から被圧縮ガスが漏れることがないので，被圧縮ガスを有効に圧縮することができる。しかも，圧縮室２１内の圧力によって旋回軸１０が図５（図１）紙面下方に押される力と，受圧室４４内の圧力によって旋回軸１０が図５紙面上方に押される力とが相殺される。したがって，軸受５，６，１１，１２に作用するスラスト力は小さいから，軸受５，６，１１，１２として大きなスラスト力を受けることができるものを用いる必要がない。また，図１〜図３に示したスクロール流体機械と比較して構造が簡単である。

【0022】

本発明の他の実施の形態に係るスクロール流体機械を図６により説明する。ケーシング１に凹部５１が形成されている。凹部５１の図６紙面に直角な面で切断した形状は円形である。凹部５１の中心線は回転軸７の中心線と一致している。凹部５１に回転支持部材５２が回転可能に支持されている。回転支持部材５２に凹部５３が形成されている。凹部５３の図６紙面に直角な面で切断した形状は円形である。凹部５１の中心線と凹部５３の中心線とは平行である。凹部５１の中心線と凹部５３の中心線との距離は，回転軸７の中心線と旋回軸１０の中心線との距離と同一である。凹部５３に旋回軸１０の端部が回転可能に支持されている。回転支持部材５２と旋回軸１０との間に受圧室５４が形成されている。旋回スクロール２０，旋回軸１０に圧縮室２１と受圧室５４とを連通する連通孔５５が設けられている。そして，回転支持部材５２により，ケーシング１に回転可能に支持され，かつ旋回軸１０の端部を回転可能に支持する回転支持手段が構成されている。また，他の構成は図１〜図３に示した構成と同様である。

【0023】

図６に示したスクロール流体機械においては，連通孔５５によって圧縮室２１と受圧室５４とが連通されているから，圧縮室２１内の圧力が上昇すると，それに伴って受圧室５４内の圧力も上昇する。このため，受圧室５４内の圧力によって，旋回軸１０が固定スクロール１９側（図６紙面上方）に押されるから，旋回スクロール２０が固定スクロール１９側に押される。この結果，圧縮室２１から被圧縮ガスが漏れることがないので，被圧縮ガスを有効に圧縮することができる。しかも，圧縮室２１内の圧力によって旋回軸１０が図６（図１）紙面下方に押される力と，受圧室５４内の圧力によって旋回軸１０が図６紙面上方に押される力とが相殺される。したがって，軸受５，６，１１，１２に作用するスラスト力は小さいから，軸受５，６，１１，１２として大きなスラスト力を受けることができるものを用いる必要がない。また，図１〜図３に示したスクロール流体機械と比較して構造が簡単である。

【0024】

なお，上述実施の形態においては，スクロール流体機械が流体圧縮装置を有する圧縮機である場合について説明したが，スクロール流体機械が発電機である場合にも本願発明を適用できることは明らかである。すなわち，上述実施の形態においては，変圧室が圧縮室２１であり，被変圧ガスが変圧室内で圧縮される場合について説明したが，変圧室が膨張室であり，被変圧ガスが変圧室内で膨張する場合にも本願発明を適用できることは明らかである。そして，スクロール流体機械が発電機である場合には，膨張室から被変圧ガスが漏れることがないので，有効に発電することができる。

【0025】

また，上述実施の形態においては，支持部材１４，移動板１５を有する自転防止装置を用いたが，ピンクランクを有する自転防止装置等を用いてもよい。また，連通孔を複数設けても良い。

【0026】

なお，ケーシング１と受圧部材２５，円柱部２７ａとの間に回転部支持軸受を設けてもよい。また，その回転部支持軸受をシール構造としてもよい。さらに，ケーシング１と受圧部材２５との間にシール材を設けてもよい。

【0027】

また，ケーシング１と円柱部３２ａとの間，ケーシング１と第１円柱部４２ａとの間，ケーシング１と回転支持部材５２との間に，回転部支持軸受を設けてもよい。

【0028】

また，支持部２７ｂと旋回軸１０の端部との間，支持部３２ｂと旋回軸１０の端部との間，第２円柱部４２ｂと旋回軸１０の端部との間，回転支持部材５２と旋回軸１０の端部との間に，旋回軸支持軸受を設けてもよい。また，その旋回軸支持軸受をシール構造としてもよい。

【符号の説明】

【0029】

１…ケーシング，２…ステータ，７…回転軸，８…ロータ，９…モータ，１０…旋回軸，１４…支持部材，１５…移動板，１９…固定スクロール，２０…旋回スクロール，２５…受圧部材，２６…受圧室，２７…支持部材，２９…連通孔，３０…回転支持手段，３２…回転支持部材，３４…受圧室，３５…連通孔，４２…クランク部材，４４…受圧室，４５…連通孔，５２…回転支持部材，５４…受圧室，５５…連通孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】