JPH0526187A - スクロール式流体機械 - Google Patents

スクロール式流体機械

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JPH0526187A
JPH0526187A JP20401491A JP20401491A JPH0526187A JP H0526187 A JPH0526187 A JP H0526187A JP 20401491 A JP20401491 A JP 20401491A JP 20401491 A JP20401491 A JP 20401491A JP H0526187 A JPH0526187 A JP H0526187A
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JP
Japan
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scroll
seal member
end plate
wrap portion
lap part
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Pending
Application number
JP20401491A
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English (en)
Inventor
Takashi Saito
隆 斉藤
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Tokico Ltd
Original Assignee
Tokico Ltd
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Publication date
Application filed by Tokico Ltd filed Critical Tokico Ltd
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Publication of JPH0526187A publication Critical patent/JPH0526187A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C27/00Sealing arrangements in rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C27/005Axial sealings for working fluid

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ラップ部の先端側と鏡板の歯底との間にカジ
リ現象が生じるのを防止し、シール性を高めて圧縮効率
を向上する。 【構成】 ラップ部23の歯先面23Aに、該ラップ部
23の渦巻き形状に沿って伸長する嵌合溝23Bを形成
し、該嵌合溝23B内に熱可塑性樹脂材料から渦巻き状
に形成されたシール部材27を挿嵌する構成とした。従
って、ラップ部23が圧縮熱等によって加熱されると、
シール部材27は軟化し、ラップ部23は軸方向に熱膨
張する。これによりシール部材27は鏡板3の歯底3A
に押圧されて変形し、該ラップ部23と歯底3Aとの間
をシールする。また、ラップ部23の温度が低下する
と、該ラップ部23は収縮し、シール部材27は変形し
たまま硬化しつつ歯底3Aから離間して、温度勾配に応
じたスラスト方向ギャップを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば空気圧縮機や真
空ポンプ等に用いて好適なスクロール式流体機械に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図7ないし図9に従来技術によるスクロ
ール式流体機械としてスクロール式空気圧縮機を例に挙
げて示す。
【0003】図において、1は図示しないケーシングに
回転自在に設けられ、先端側がクランク1Aとなった駆
動軸、2は該駆動軸1のクランク1Aに回転可能に支持
された旋回スクロールを示し、該旋回スクロール2は円
盤状に形成された鏡板3と、該鏡板3の歯底3Aから中
心側が巻始め端となり、外周側が巻終り端となって立設
された渦巻き状のラップ部4と、前記鏡板3の背面側中
央に設けられたボス部5とから構成され、該ボス部5内
には駆動軸1のクランク1Aが旋回軸受6を介して取付
けられている。そして、後述の理由によって該ラップ部
4の高さ寸法は、図8に示す如く、巻始め端の高さ寸法
H1 、中間の高さ寸法H2 、巻終り端の高さ寸法H3 と
すると、
【0004】
【数1】H1 <H2 <H3 の関係をもって形成されている。
【0005】7は旋回スクロール2に対向してケーシン
グに固着された固定スクロールを示し、該固定スクロー
ル7は、その中心が駆動軸1の軸線O1 −O1 と一致す
るように配設された円盤状の鏡板8と、該鏡板8の歯底
8Aから旋回スクロール2のラップ部4と同様に、前記
数1の関係をもって立設された渦巻き状のラップ部9
と、前記鏡板8の外周側に位置し、該ラップ部9を囲む
ように筒状に形成された支持部10とから構成されてい
る。
【0006】そして、このように構成される各スクロー
ル2,7は、図7に示す如く旋回スクロール2の軸線O
2 −O2 を固定スクロール7の軸線O1 −O1 に対して
距離δだけ偏心させた状態で、該旋回スクロール2のラ
ップ部4が固定スクロール7のラップ部9に対して所定
角度だけずらして重なり合うように配設される。これに
よって該旋回スクロール2を固定スクロール7に対して
旋回させたときには、各ラップ部4,9間に連続的に縮
小する複数の圧縮室11,11,…が画成される。
【0007】12,13は固定スクロール7に形成され
た吸込ポートおよび吐出ポートを示し、該吸込ポート1
2は最外周側の圧縮室11と連通するように鏡板8の外
周側に穿設され、吐出ポート13は最中央側の圧縮室1
1と連通するように鏡板8の中心部に穿設されている。
【0008】従来技術によるスクロール式空気圧縮機は
上述の如き構成を有するもので、次にその作動について
説明する。
【0009】まず、図示しないモータによって駆動軸1
を回転駆動すると、この回転は該駆動軸1のクランク1
Aから旋回軸受6を介して旋回スクロール2に伝えら
れ、これにより該旋回スクロール2は固定スクロール7
の軸線O1 −O1 を中心とし、距離δの旋回半径をもっ
て旋回運動する。そして、この旋回運動によって各ラッ
プ部4,9の間に画成された圧縮室11,11,…は連
続的に縮小し、吸込ポート12から吸込んだ空気を各圧
縮室11内で順次圧縮しつつ、この圧縮空気を吐出ポー
ト13から外部のエアタンク(図示せず)等に吐出す
る。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術によるものでは、旋回スクロール2と固定スクロ
ール7との間の各圧縮室11内で圧縮作用時の圧縮熱が
生じるから、この圧縮熱によって該各スクロール2,7
が高温になってしまう。しかも、外周側の圧縮室11か
ら中心側の圧縮室11に向けて順次圧力が高くなってい
くから、各ラップ部4,9には中心側から外周側にかけ
て温度勾配が生じる。
【0011】即ち、中心側(巻始め側)の圧縮室11は
外周側(巻終り側)の圧縮室11よりも高温になり、例
えば吐出圧力が定格運転時の吐出圧力0.83MPaに
達したときには、各スクロール2,7の中央側が300
℃近くまで温度上昇する。この温度上昇によって各ラッ
プ部4,9が、図9中に二点鎖線で示す如く、寸法Lだ
け軸方向に熱膨張し、特に、高温となる中央側に位置す
る各ラップ部4,9の巻始め端側は大きく熱膨張してし
まう。そして、この熱膨張によって該各ラップ部4,9
の歯先面と各鏡板8,3の歯底8A,3Aとのスラスト
方向ギャップが適正時のギャップ寸法よりも小さくなっ
てしまうばかりか、各ラップ部4,9の歯先面が各鏡板
8,3の歯底8A,3Aと接触してカジリ現象が発生
し、各鏡板3,8や各ラップ部4,9が破損したりし
て、圧縮機の信頼性、耐久性、圧縮効率等が大幅に低下
するという問題がある。
【0012】そこで、上述した従来技術では、中心側か
ら外周側にかけて生じる温度勾配に応じて熱膨張する分
だけ、予め各ラップ部4,9の高さ寸法H1 ,H2 ,H
3 を前記数1の関係をもって外周側から中心側にかけて
順次短くし、該各ラップ部4,9の歯先面と各鏡板8,
3の歯底8A,3Aとのスラスト方向ギャップを外周側
から中心側にかけて順次大きくしている。これにより、
空気圧縮機の定格運転時に各ラップ部4,9が熱膨張し
たときに、該各ラップ部4,9の歯先面と各鏡板8,3
の歯底8A,3Aとのスラスト方向ギャップが中心側か
ら外周側に亘ってほぼ一定となるように構成している。
【0013】しかし、圧縮機の定格運転時の定常温度
は、昼と夜あるいは冬季と夏期の気温差や、運転時間、
負荷状態等の使用条件で変化し易いから、各ラップ部
4,9の高さ寸法H1 ,H2 ,H3 を定格運転時の熱膨
張量に合せて正確に設定するのが難しく、スラスト方向
ギャップが不安定になり易いという問題がある。また、
従来技術によるものではカジリ現象の発生防止を重要視
し、各ラップ部4,9の歯先面と各鏡板8,3の歯底8
A,3Aとのスラスト方向ギャップを、余裕をみて大き
めに形成しているから、このスラスト方向ギャップを介
して圧力洩れが生じてしまい、圧縮効率が大幅に低下し
てしまうという問題がある。
【0014】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、各ラップ部の先端側と各鏡板の歯底との
間にカジリ現象が発生するのを防止し、シール性を高め
て圧力洩れが生じるのを防止できるようにしたスクロー
ル式流体機械を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本発明が採用する構成の特徴は、旋回スクロール
または固定スクロールのうち少なくとも一方のラップ部
の先端側には、該ラップ部の渦巻き形状に沿って伸長
し、所定の温度に達したときに軟化する熱可塑性樹脂材
料からなるシール部材を設けたことにある。
【0016】
【作用】上記構成により、圧縮熱等によって各スクロー
ルの温度が上昇すると、この温度上昇によって該各スク
ロールのラップ部は熱膨張し、所定の温度に達するとシ
ール部材は軟化する。これにより、該シール部材は熱膨
張する各ラップ部によって対向する鏡板の歯底に押圧さ
れて変形し、該ラップ部の先端側と該鏡板の歯底との間
をシールする。
【0017】また、運転が停止し、各スクロールの温度
が低下すると、該各スクロールのラップ部は収縮し、シ
ール部材は変形したまま硬化する。これにより、各ラッ
プ部と対向する鏡板の歯底との間のスラスト方向ギャッ
プは、圧縮作用時に該各ラップ部に生じる温度勾配に応
じて形成される。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1ないし図6に基
づいて説明する。なお、実施例では前述した図7ないし
図9に示す従来技術と同一の構成要素に同一の符号を付
し、その説明を省略するものとする。
【0019】図において、21は本実施例による固定ス
クロールを示し、該固定スクロール21は従来技術で述
べた固定スクロール7とほぼ同様に、その中心が駆動軸
1の軸線O1 −O1 と一致するように配設された円盤状
の鏡板22と、該鏡板22の歯底22Aから前記数1の
関係をもって立設された渦巻き状のラップ部23と、前
記鏡板22の外周側に位置して筒状に形成された支持部
24とから構成され、該鏡板22の外周側および中心部
には吸込ポート25、吐出ポート26がそれぞれ穿設さ
れている。しかし、前記ラップ部23の歯先面23Aに
は、図2に示す如く最外周側を除いて、嵌合溝23Bが
ラップ部23の渦巻き形状に沿って形成され、該嵌合溝
23B内には後述のシール部材27が設けられている。
【0020】27は180〜220℃の範囲で、好まし
くは200℃程度の温度で軟化するポリエーテルサルフ
ォン(PES)、ポリフェニレンサルファイド(PP
S)等の熱可塑性樹脂材料からラップ部23の渦巻き形
状に沿って形成されたシール部材を示し、該シール部材
27は、基端側が該ラップ部23の嵌合溝23B内に挿
嵌され、先端側が鏡板3の歯底3Aに当接するように該
嵌合溝23Bから突出している。また、該シール部材2
7は、図2、図3に示す如く、嵌合溝23Bに挿嵌され
たときに、該シール部材27を含んだラップ部23の高
さが中心側から外周側にかけてS−S線上で均一になる
ように、巻始め端27Aから巻終り端27Bにかけて、
その軸方向長さDが順次短くなるように形成されてい
る。
【0021】本実施例によるスクロール式空気圧縮機は
上述の如き構成を有するもので、その基本的動作につい
ては従来技術によるものと格別差異はない。
【0022】然るに本実施例では、ラップ部23の歯先
面23Aに、該ラップ部23の渦巻き形状に沿って伸長
する嵌合溝23Bを形成し、該嵌合溝23B内にシール
部材27を挿嵌する構成としている。従って、圧縮運転
を行うと、固定スクロール21は圧縮作用時の圧縮熱等
によって温度上昇し、この温度上昇によりラップ部23
は熱膨張し、所定温度に達したシール部材27は軟化す
る。これにより、該シール部材27は、図4に示す如く
熱膨張するラップ部23によって対向する鏡板3の歯底
3Aに押圧されて変形し、該ラップ部23と鏡板3の歯
底3Aとの間をシールする。
【0023】また、運転が停止して固定スクロール21
の温度が低下すると、図5に示す如く、ラップ部23は
収縮し、シール部材27は該ラップ部23と鏡板3の歯
底3Aとの間に挟持されて変形したままの状態で硬化
し、熱膨張時の温度勾配に応じたスラスト方向ギャップ
だけ該歯底3Aから離間する。
【0024】さらに、該圧縮機を再始動すると、圧縮熱
等によりラップ部23は熱膨張し、シール部材27は、
図4に示すように、再度歯底3Aに接触してシールす
る。
【0025】かくして、本実施例によれば、定格運転時
にラップ部23の熱膨張量に応じてシール部材27を変
形させることができ、ラップ部23に生じる温度勾配に
応じたスラスト方向ギャップを容易に形成することがで
きる。この結果、カジリ現象が生じるのを確実に防止し
て可及的にシール性を向上することができ、圧縮効率、
信頼性、寿命を大幅に向上できる。また、スラスト方向
ギャップの調整作業を簡略化でき、製造効率を大幅に向
上できる。
【0026】なお、前記実施例ではシール部材27の先
端側を直接鏡板3の歯底3Aに接触させるものとして述
べたが、本発明はこれに限らず、例えば図6に示す変形
例の如く、シール部材27の先端側に耐摩耗性材料から
なる渦巻き状の摺接板28を固着してもよく、この場合
には、シール部材27が摩耗するのを防止でき、より一
層寿命を向上できる。
【0027】また、前記実施例では、シール部材27を
固定スクロール21に設けた場合を例に挙げて説明した
が、これに替えて、例えばシール部材27を旋回スクロ
ール2のラップ部4先端側に設けてもよく、あるいは各
ラップ部4,23にそれぞれ設けるようにしてもよい。
【0028】さらに、前記実施例では、シール部材27
は熱可塑性樹脂材料としてのポリエーテルサルフォン
(PES)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)を
用いるものとして述べたが、本発明はこれに限らず、他
の熱可塑性樹脂材料、例えばポリエーテルエーテルケト
ン(PEEK)、液晶ポリマー(LCP)、ポリスルフ
ォン(PSF)等を用いてもよい。
【0029】また、前記実施例では、シール部材27は
ラップ部23の歯先面23Aに形成された嵌合溝23B
に挿嵌して固着するものとして述べたが、これに替え
て、シール部材27をラップ部23の歯先面23Aに接
着等の固着手段を用いて固着するようにしてもよい。
【0030】一方、前記実施例では、スクロール式流体
機械としてスクロール式空気圧縮機を例に挙げて説明し
たが、例えば真空ポンプ、冷媒圧縮機等にも広く適用す
ることができる。
【0031】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、旋
回スクロールまたは固定スクロールのうち少なくとも一
方のラップ部の先端側には、該ラップ部の渦巻き形状に
沿って伸長し、所定の温度に達したときに軟化する熱可
塑性樹脂材料からなるシール部材を設ける構成としたか
ら、圧縮熱等によって各スクロールの温度が上昇する
と、シール部材は軟化しつつ熱膨張するラップ部によっ
て対向する鏡板の歯底に押圧されて変形する。この結
果、ラップ部の先端側と鏡板の歯底との間をシールで
き、該ラップ部の先端側と鏡板の歯底との間に圧力洩れ
が生じるのを防止して信頼性、圧縮効率等を向上でき
る。また、運転が停止して各スクロールの温度が低下し
たときには、ラップ部と対向する鏡板の歯底との間のス
ラスト方向ギャップを、該ラップ部に生じる温度勾配に
応じて適宜形成することができ、製造時のギャップ調整
作業を簡略化して製造効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例によるスクロール式空気圧縮機
の要部を示す縦断面図である。
【図2】シール部材をラップ部に取付ける前の状態を示
す斜視図である。
【図3】図1中の固定スクロールのラップ部を拡大して
示す縦断面図である。
【図4】シール部材が変形した状態を拡大して示す縦断
面図である。
【図5】シール部材が鏡板から離間した状態を示す図4
と同様の縦断面図である。
【図6】本発明の変形例を示す要部拡大縦断面図であ
る。
【図7】従来技術によるスクロール式空気圧縮機の要部
を示す縦断面図である。
【図8】図7中の旋回スクロール、固定スクロールを拡
大して示す縦断面図である。
【図9】図7中のラップ部を拡大して示す縦断面図であ
る。
【符号の説明】
2 旋回スクロール 3,22 鏡板 3A,22A 歯底 4,23 ラップ部 11 圧縮室 21 固定スクロール 23A 歯先面(先端) 27 シール部材

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 ケーシングと、該ケーシング内に旋回可
    能に設けられ、鏡板の歯底から渦巻き状のラップ部が立
    設された旋回スクロールと、該旋回スクロールに対向し
    て前記ケーシングに固定され、鏡板の歯底から旋回スク
    ロールのラップ部と重なりあって圧縮室を形成する渦巻
    き状のラップ部が立設された固定スクロールとを備えた
    スクロール式流体機械において、前記旋回スクロールま
    たは固定スクロールのうち少なくとも一方のラップ部の
    先端側には、該ラップ部の渦巻き形状に沿って伸長し、
    所定の温度に達したときに軟化する熱可塑性樹脂材料か
    らなるシール部材を設けたことを特徴とするスクロール
    式流体機械。
JP20401491A 1991-07-18 1991-07-18 スクロール式流体機械 Pending JPH0526187A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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