JPH04140492A

JPH04140492A - ガス圧縮装置

Info

Publication number: JPH04140492A
Application number: JP2263587A
Authority: JP
Inventors: Naoya Morozumi; 尚哉両角; Tsugio Itami; 伊丹　次男; Kanji Sakata; 坂田　寛二; Makoto Hayano; 早野　誠; Toshiya Yajima; 矢嶋　寿也; Teruo Kobuna; 照男小鮒
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba AVE Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba AVE Co Ltd
Priority date: 1990-10-01
Filing date: 1990-10-01
Publication date: 1992-05-14
Also published as: KR920008354A; US5171141A; GB9120842D0; GB2250319A; KR960000091B1

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】［発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は、ガス圧縮装置に係り、特に一対のスクロール
翼の相対的な旋回運動でガスを圧縮するタイプのガス圧
縮装置に関する。

（従来の技術）スクロール翼を用いたガス圧縮装置は、騒音が小さいば
かりか、効率の面においても優れている。スクロール翼
を備えたガス圧縮装置は、軸方向に噛合う一対のスクロ
ール翼の一方だけを旋回運動させるように構成されたも
のと、両方を回転運動させなから相対的に旋回運動させ
るように構成されたものとに大別される。そして、これ
らはさらに一方のスクロール翼の中央部に軸受部を設け
たものと、設けないものとに分類される。

ところで、一方のスクロール翼の中央部に軸受部を設け
たものは、通常、互いに対向配置されるとともに相対的
に旋回運動可能に設けられた第１および第２の鏡板と、
第２の鏡板の中央部に、この中央部を貫通するとともに
第１の鏡板に達する高さに設けられた軸受部と、第１の
鏡板の第２の鏡板に対向する面に渦巻き状に突設された
第１のスクロール翼と、第２の鏡板の第１の鏡板に対向
する面に渦巻き状に突設されるとともに第１のスクロー
ル翼に対して軸方向に噛合って第１の鏡板と第２の鏡板
との間に周縁部を低圧空間とし、前記軸受部の回りを高
圧空間とするガス圧縮室を形成する第２のスクロール翼
と、第１および第２の鏡板を相対的に旋回運動させる手
段とを備えている。

このように構成されたものは、一方のスクロール翼の中
央部に軸受部を設けていないものに比べて、上記軸受部
に嵌合する軸に加わる曲げモーメントを小さくできるば
かりか、副軸受を設けることが容易であるなどの利点を
備えている。

しかしながら、上記のように構成されたガス圧縮装置、
つまり一方のスクロール翼の中央部に軸受部を設けたも
のは次のような問題かあった。すなわち、構成上の制約
から軸受部の回りに高圧空間を形成しなければならず、
この高圧空間の容積を小さくすることが困難である。こ
のため、一方のスクロール翼の中央部に軸受部を持たな
いガス圧縮装置と同程度の圧縮比を得るには、一対のス
クロール翼の巻数を多くしなければならず、この結果、
装置全体の外径か大きくなるばかりか、製造性を低下さ
せる欠点があった。

（発明が解決しようとする課題）上述の如く、一方のスクロール翼の中央部に軸受部を備
えた従来のガス圧縮装置にあっては、高圧縮比を得よう
とすると、外径が大きくなるばかりか、製造し難くなる
と言う問題かあった。

そこで本発明は、一対のスクロール翼の中央部に軸受部
を備えたものにあって、スクロール翼の巻数を増加させ
ことなく、また製作の困難化を招くことなく高圧縮比を
得ることができるガス圧縮装置を提供することを目的と
している。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、本発明は、互いに対向配置
されるとともに相対的に旋回運動可能に設けられた第１
および第２の鏡板と、第２の鏡板の中央部に、この中央
部を貫通するとともに第１の鏡板に達する高さに設けら
れた軸受部と、第１の鏡板の第２の鏡板に対向する面に
渦巻き状に突設された第１のスクロール翼と、第２の鏡
板の第１の鏡板に対向する面に渦巻き状に突設されると
ともに第１のスクロール翼に対して軸方向に噛合って第
１の鏡板と第２の鏡板との間に周縁部を低圧空間とし、
軸受部の回りを高圧空間とするガス圧縮室を形成する第
２のスクロール翼と、第１および第２の鏡板を相対的に
旋回運動させる手段とを備えたガス圧縮装置において、
第１のスクロール翼の内側面で第２のスクロール翼の前
記軸受部側に位置する先端部が摺接する部分近傍および
第２のスクロール翼の内側面で第１のスクロール翼の上
記軸受部側に位置する先端部か摺接する部分近傍を、そ
れぞれの先端部が摺接を開始した時点から一定の旋回角
の範囲に亙って摺接を継続させる内側面形状に形成して
いる。

（作　用）第１および第２のスクロール翼の前記軸受部側に位置す
る先端部は、それぞれ相手側のスクロール翼の内側面に
摺接を開始した時点から一定の旋回角の範囲に亙って摺
接を継続する。今、摺接を継続している回転角の範囲か
１８０度であるとすると、この範囲では原理上、圧縮を
継続できる。

したがって、従来装置のように、瞬間的な摺接が行われ
る場合に比べて、最終段階における圧縮空間の容積を狭
くすることができる。この結果、スクロール翼の巻数を
増すことなく、圧縮比を太きくすることができるので、
外径の増加を抑制できるばかりか、製作の容易化にも寄
与できる。

（実施例）以下、図面を参照しながら実施例を説明する。

第１図には本発明の一実施例に係るガス圧縮装置、ここ
にはタンク内高圧形のガス圧縮装置が示されている。

図中１は縦長に形成された密閉ケース１を示し、この密
閉ケース１内の上部にはモータ２が配置されている。モ
ータ２は誘導電動機であって、軸心線を上下方向に向け
て密閉ケース１の内面に固定されたステータ３と、この
ステータ３の内側に回転自在に配置されたロータ４とで
構成されている。

ロータ４には軸心線に沿って延びる孔５が形成されてお
り、この孔５には駆動軸６の上端側が強固に嵌入連結さ
れている。駆動軸６は、図中上方から順に、主軸部７と
、この主軸部７に対して偏心したクランク軸部８と、主
軸部７に対して同軸な副軸部９とを直列に結合した構成
となっている。

主軸部７における図中下部は、第１のフレーム１０に形
成された軸受１１によって支持されている。　第１のフ
レーム１０は、周縁部か密閉ケース１の内面に固定され
ている。第１のフレーム１０の下方には第１のフレーム
１０とで密閉された空間１２を形成する有底筒状に形成
された第２のフレーム１３が配置されている。第２のフ
レーム１３は、その周縁部か第１のフレーム１０に対し
て図示しないボルト等で固定されている。第２のフレー
ム１３の、いわゆる底壁中央部には駆動軸６の副軸部９
を支持するための軸受１４か形成されている。

第１のフレーム１０と第２のフレーム１３とによって構
成された空間１２内には駆動軸６を介して駆動される圧
縮機構１５が収容されている。圧縮機構１５は、大きく
別けて、第１のフレーム１０の下面に凹部を形成し、こ
の凹部の、いわゆる底壁によって形成された固定鏡板１
６と、この固定鏡板１６の図中下面にインボリュート曲
線や半円の組み合わせで渦巻き状に一体に突設された非
旋回スクロール翼１７と、空間１２の下部に固定鏡板１
６と対向する関係に配置された旋回鏡板１８と、この旋
回鏡板１８の上面に非旋回スクロール翼１７と同様に、
かつ同一高さに一体に突設された旋回スクロール翼１９
と、旋回鏡板１８の中央部に固定鏡板１６に達する高さ
に設けられて駆動軸６のクランク軸部８に嵌合するクラ
ンク軸受部２０と、旋回鏡板１８と第２のフレーム１３
との間に設ｊすられたオルダム機構２１と、空間】２に
被圧縮ガスを案内するために固定鏡板１６の周壁および
密閉ケース１の周壁を気密に貫通して設けられたガス案
内管２２と、圧縮されたガスを密閉ケース１内に導くた
めに固定鏡板１６、つまり第１のフレーム１ｏのボス部
１０ａに、第２図に示すように駆動軸６の軸心線を境に
して両側に設けられた吐８路２３ａ、２：３ｂとで構成
されている。

ここで、第２図を参照しながら、旋回スクロール［１９
および非旋回スクロール翼１７の形状について説明する
。旋回スクロール翼１９の旋回に伴って、旋回スクロー
ル翼１９の巻初め側の先端＃１９ａと、非旋回スクロー
ル翼１７の巻初め側の先端部１７ａとは、通常、非旋回
スクロール翼１９の内側面におけるａ点および旋回スク
ロール翼１９の内側面におけるｂ点たけに摺接する関係
に旋回運動する。しかし、この実施例では、非旋回スク
ロール翼１７の内側面で旋回スクロール翼１９の先端部
１９ａか摺接する部分近傍および旋回スクロール翼１９
の内側面で非旋回スクロール翼１７の先端部１７ａか摺
接する部分近傍に、それぞれの先端部１９ａ、１７ａか
摺接を開始したａ点およびｂ点点から一定の旋回角、こ
の実施例では略１８０度の旋回角の範囲に亙って摺接を
継続させる円弧状の摺接面２４ａ、２４ｂを持った側壁
部２５ａ、２５ｂを一体に設けている。摺接面２４ｇ、
２４ｂの曲率半径Ｒは、ｒ　＋　ｔ　／２に設定されて
いる。ｒは旋回半径であり、ｔはスクロール翼の厚みで
ある。

なお、第１図中、２６は高圧受はリングを示し、２７は
バランサを示し、２８は密閉ケース１の下部に収容され
た潤滑油を示し、２９は遠心ポンプ作用で潤滑油２８の
一部を各摺動部へ与えるための羽根を示し、３０は駆動
軸６内に形成された給油用の孔を示し、３１は高圧ガス
を密閉ケース］外へ導くガス案内管を示し、３２は給電
用の端子ボックスを示している。

このように構成されたガス圧縮装置では、端子ボックス
３２を介してモータ２に給電すると、ロータ４か回転を
開始する。ロータ４の回転に伴って駆動軸６が回転する
。

ここで、駆動軸６は主軸部７および副軸部９の軸心線に
対してクランク軸部８の軸心線が偏心状態にある。この
偏心状態にあるクランク軸部８が旋回鏡板１８に設けら
れたクランク軸受部２０１；嵌合している。また、旋回
鏡板１８と第２のフレーム１３との間にはオルダム機構
２１が設けられている。したがって、駆動軸６が回転を
開始すると、旋回鏡板１８が旋回運動を行う。この旋回
運動によって非旋回スクロール翼１７と旋回スクロール
翼１９との間に形成された２系統の圧縮空間か外周部か
ら中心部に向かって回転しながら、かつ容積が徐々に減
少するように移動する。この圧縮空間の移動および容積
変化に伴ってガス案内管２２を介して案内された低圧ガ
スが圧縮される。

すなわち、２系統の圧縮空間は、第３図（ａ）から（ｄ
）に示すように、駆動軸６が１回転する間に１行程を終
了するするサイクルでガスを圧縮する。

この場合、旋回スクロールｇ１９の先端部１９ａおよび
非旋回スクロール翼１７の先端部］７ａは、それぞれａ
点およびｂ点で相手スクロール翼の内側面に摺接を開始
し、この摺接を開始した時点から摺接面２５ａ、２５ｂ
を旋回角で略１８０度の間、摺接した後に相手スクロー
ル翼の内側面から離れる。したがって、単にａ点および
ｂ点で接離する場合に比べて、最終段階における圧縮空
間の容積が小さくなり、この結果、より高圧に圧縮され
る。圧縮されたガスは、旋回スクロール翼１９の旋回に
伴ってを吐出路２３ａ、２４ｂに通じた空間に放出され
た後、吐出路２３ａ。

２３ｂを介して密閉ケース１内へと導かれる。したかっ
て、密閉ケース１内は圧縮されたガスで充満する。この
ガスはガス案内管３１を介して密閉ケース１外へと送り
出される。

一方、駆動軸６が回転を開始すると、羽根２９が遠心ポ
ンプ作用を発揮し、潤滑油２８の一部か汲み上げられて
各摺動部へ供給される。なお、第１のフレーム１０より
上方へ導かれた潤滑油は、第１のフレームｌＯおよび第
２のフレーム１３に設けられた図示しない極細い通路を
介して密閉ケース１内の底部へと戻される。

このように、非旋回スクロール翼１７の内側面で旋回ス
クロール翼１９の先端部１９ａが摺接する部分近傍およ
び旋回スクロール翼１９の内側面で非旋回スクロール翼
１７の先端部１７ａが摺接する部分近傍に、それぞれの
先端部１９ａ、１７ａが摺接を開始した時点から一定の
旋回角の範囲に亙って摺接を継続させる摺接面２４ｇ、
２４ｂを持った側壁部２５ａ、２５ｂを一体に設けてい
る。したかって、従来装置のように、先端部１９ａ　　
１７ｂを相手スクロール翼の内側面に瞬間的に接離させ
る場合に比べて、最終段階における圧縮空間の容積を狭
くすることかできる。このため、スクロール翼の巻数を
増すことなく、圧縮比を大きくすることかできるので、
外径の増加を抑制できるばかりか、製作の容易化にも寄
与できることになる。

第４図には本発明の別の実施例に係るガス圧縮装置の要
部だけが示されている。この図では第２図と同一部分が
同一符号で示されている。したがって、重複する部分の
詳しい説明は省略する。

この実施例では、旋回スクロール翼１９および非旋回ス
クロール７Ａ１７の巻初め部分１９ｂ。

１７ｂの肉厚を厚くするとともに、それに対応させて摺
接面２４ａ、２４ｂの曲率半径を大きくしている。

このような構成であると、前記実施例と同様の効果が得
られることは勿論のこと、巻初め部分１９ｂ、１７ｂの
機械的強度を向上させることができ、しかも摺接面２４
ａ、２４ｂの曲率半径を大きくできるので、この部分で
のシール性能を向上させることかできる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。すなわち、上述した実施例では、摺接面２４ａ、２
４ｂの周方向の長さを旋回角で略１８０度に設定してい
るが、第５図および第７図に示すように旋回角の略１／
４、つまり略９０度分に設定してもよいし、また第６図
に示すように旋回角１１８０度以上に設定してもよい。

また、本発明は、一対のスクロール翼を回転させながら
相対的に旋回させるようにしたものや、固定鏡板と旋回
鏡板とを第１図に示される実施例とは逆関係、つまり旋
回鏡板側をモータ側に位置させたのにも適用できる。

［発明の効果］以上のように、本発明によれば、スクロール翼の巻数を
増加させることなく、また製作の困難化を招くことなく
、高圧縮比を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るガス圧縮装置の縦断面
図、第２図は同装置を第１図におけるＡＡ腺に沿って切
断し矢印方向に見た図、第３図（ａ）から（ｄ）は同圧
縮装置における圧縮行程を示す簡略図、第４図は本発明
の別の実施例に係るガス圧縮装置における要部だけを取
り出して示す断面図、第５図から第７図は本発明のそれ
ぞれ変形例を説明するための図である。１・・・密閉ケース、２・・・モータ、６・・駆動軸、
７・・・主軸部、８・・・クランク軸部、９・・・副軸
部、１０・・・第１のフレーム、１１．１４・・・軸受
、］２・・・空間、１３・・・第２のフレーム、１５・
・・圧縮機構、１６・・・固定鏡板、１７・・・非旋回
スクロール翼、１７ａ・・・先端部、１８・・・旋回鏡
板、１９・・・旋回スクロール翼、１９ａ・・・先端部
、２０・・クランク軸受部、２１・・・オルダム機構、
２３ａ、２３ｂ・・吐呂路、２４ａ、２４ｂ−摺接面、
２５Ｂ、２５ｂ・・・側壁部。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第図第図１つ（ａ）（ｂ）第ソ（ｄ）図第図第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）互いに対向配置されるとともに相対的に旋回運動
可能に設けられた第１および第２の鏡板と、前記第２の
鏡板の中央部に、この中央部を貫通するとともに前記第
１の鏡板に達する高さに設けられた軸受部と、前記第１
の鏡板の前記第２の鏡板に対向する面に渦巻き状に突設
された第１のスクロール翼と、前記第２の鏡板の前記第
１の鏡板に対向する面に渦巻き状に突設されるとともに
前記第１のスクロール翼に対して軸方向に噛合って上記
第１の鏡板と上記第２の鏡板との間に周縁部を低圧空間
とし、前記軸受部の回りを高圧空間とするガス圧縮室を
形成する第２のスクロール翼と、前記第１および第２の
鏡板を相対的に旋回運動させる手段とを備えたガス圧縮
装置において、前記第１のスクロール翼の内側面で前記
第２のスクロール翼の前記軸受部側に位置する先端部が
摺接する部分近傍および上記第２のスクロール翼の内側
面で上記第１のスクロール翼の上記軸受部側に位置する
先端部が摺接する部分近傍は、それぞれの先端部が摺接
を開始した時点から一定の旋回角の範囲に亙って摺接を
継続させる内側面形状に形成されていることを特徴とす
るガス圧縮装置。
（２）前記摺接が継続される旋回角の範囲は、９０〜１
８０度の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の
ガス圧縮装置。