(57)【要約】【課題】固定スクロールの固定スクロールラップに漏れや鋳物巣が極めて少ない高品質の素材を使用することができ、大型化に対応することができるスクロール型流体機器を提供すること。【解決手段】ハウジング１０と、固定スクロール板２２Ａ，２２Ｂを有する固定スクロール２０と、旋回スクロール板３２Ａ，３２Ｂを有する偏心運動可能な旋回スクロール３０を備え、該旋回スクロール３０を前記固定スクロール２０に対して偏心運動させることによって、両スクロール２０，３０にて画成される流体室２０ｐの体積を変化させて真空又は高圧状態を作り出すスクロール型流体機器１において、前記固定スクロール２０を、固定スクロール板２２（２２Ａ，２２Ｂ）を備えた固定スクロールラップ２１（２１Ａ，２１Ｂ）と、該固定スクロールラップ２１の外周を覆うハウジング１０（１０Ａ，１０Ｂ）とに分割する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、渦巻状の固定スクロール板を有する固定スクロールと、前記固定スクロール板の略全面に亘って対向する旋回スクロール板を有する偏心運動可能な旋回スクロールを備え、該旋回スクロールを前記固定スクロールに対して偏心運動させることによって、両スクロールにて画成される流体室の体積を変化させて真空又は高圧状態を作り出すスクロール型流体機器において、
前記固定スクロールを、前記固定スクロール板を備えた固定スクロールラップと、該固定スクロールラップの外周を覆うハウジングとに分割したことを特徴とするスクロール型流体機器。
【請求項２】
前記固定スクロールラップを前記ハウジングに形成された円筒状孔に嵌合して前記固定スクロールを構成したことを特徴とする請求項１記載のスクロール型流体機器。
【請求項３】
前記ハウジングの円筒状孔の中心と、前記固定スクロール板のインボリュート形状の基礎円の中心を一致させたことを特徴とする請求項２記載のスクロール型流体機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定スクロールと旋回スクロールを備え、旋回スクロールを固定スクロールに対して偏心回転させることによって、両スクロールにて画成される流体室の体積を変化させて真空又は高圧状態を作り出すスクロール型流体機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
真空状態又は高圧状態を作り出す装置としては、互いに噛合うように配置された固定スクロールと旋回スクロールとを備えるスクロール型流体機器が知られている。このスクロール型流体機器には、サクションアダプタとエキゾーストアダプタとが設けられており、所望の容器内を真空状態にしたい場合には、サクションアダプタに当該容器が接続され、所望の容器内を高圧状態にしたい場合には、エキゾーストアダプタに当該容器が接続される。このようにスクロール型流体機器は、真空状態を作り出す用途で用いられることがあるために「スクロール型真空ポンプ」と呼ばれることがあり、このスクロール型真空ポンプは、理化学分析機器、電子顕微鏡、半導体製造装置等の分野で利用されている。
【０００３】
ここで、斯かるスクロール型流体機器の具体的構成について概説すると、固定スクロールは、外枠となるハウジングと、渦巻状（スクロール状）の固定スクロール板を備えた固定スクロールラップを有している。又、旋回スクロールは、固定スクロール板の略全面に沿って対向する渦巻状の旋回スクロール板を有しており、この旋回スクロール板は、固定スクロール板に対して偏心運動するよう固定スクロールのハウジング及び固定スクロールラップに支持されている。
【０００４】
そして、固定スクロールの一部と旋回スクロールの一部とが互いに当接し合い、この当接によって固定スクロールと旋回スクロール間に密閉された流体室が画成される。ここで、固定スクロールと旋回スクロールの互いに当接する部分は、旋回スクロールが偏心回転しているときに互いに摺動する摺動面を成すとともに流体室を画成する面を構成する。
【０００５】
而して、旋回スクロールが固定スクロールに対して偏心回転すると、一時的に密閉状態が解除された流体室へサクションアダプタから空気等の流体が流入した後、流体室が再び密閉状態となり、その後、該流体室内の体積が次第に小さくなって内部の流体が圧縮され、圧縮された流体がエキゾーストアダプタから流体室外へと排出される。
【０００６】
尚、固定スクロールには、渦巻状の固定スクロール板の他に、クランクシャフトから旋回スクロールに伝達された回転運動を公転運動に変換するクランクピンが設けられている。
【０００７】
又、固定スクロールと旋回スクロールの材質には、旋回スクロールの高速回転化及び流体機器の軽量化を図るためにアルミニウム合金鋳物が使用されている。そして、流体室を画成する固定スクロールと旋回スクロールの摺動面には、アルマイト処理を施すことによりアルマイト皮膜を形成して摺動面の硬度を高めている。
【０００８】
ところで、従来のスクロール型流体機器においては、固定スクロールは、渦巻状スクロール板が立設した固定スクロールラップとそれを覆うハウジングとが一体化して構成されており（特許文献１）、このような構成は部品点数を削減して機器全体の信頼性を上げる点では有用であった。
【特許文献１】特開２００２−１０６４８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、近時、スクロール型流体機器の容積（単位時間当たりの吐出容積）が大きくなるに従ってスクロール型圧縮機部が大型化する。即ち、固定スクロールにおいては、渦巻状の固定スクロール板を備える固定スクロールラップとこれの外周を覆うハウジングとが一体化されているため、スクロール型流体機器の容積が大きくなると、固定スクロールラップは大きくなり、これの外周を覆うハウジングはそれ以上に大きくしなければならなくなった。
【００１０】
他方、スクロール型流体機器の圧縮機部に使用される素材には、ピンホールが無いこと、鋳物巣が無いこと等の品質が要求される。特に、固定スクロールの渦巻状スクロールラップ部の鏡板部（端面）と該鏡板部から立設する渦巻状の固定スクロール板、更に旋回スクロールには微小なピンホールの存在すらも許されない。
【００１１】
このような高品質の素材を得る手段としては高圧鋳造が最も一般的であるが、スクロール型流体機器の容積が大きくなると、その素材を成型することができる成型機が限定され、容易に素材を得ることが困難である。
【００１２】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、固定スクロールの固定スクロールラップに漏れや鋳物巣が極めて少ない高品質の素材を使用することができ、大型化に対応することができるスクロール型流体機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、ハウジングと、渦巻状の固定スクロール板を有する固定スクロールと、前記固定スクロール板の略全面に亘って対向する旋回スクロール板を有する偏心運動可能な旋回スクロールを備え、該旋回スクロールを前記固定スクロールに対して偏心運動させることによって、両スクロールにて画成される流体室の体積を変化させて真空又は高圧状態を作り出すスクロール型流体機器において、前記固定スクロールを、前記固定スクロール板を備えた固定スクロールラップと、該固定スクロールラップの外周を覆うハウジングとに分割したことを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記固定スクロールラップを前記ハウジングに形成された円筒状孔に嵌合して前記固定スクロールを構成したことを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記ハウジングの円筒状孔の中心と、前記固定スクロール板のインボリュート形状の基礎円の中心を一致させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明によれば、固定スクロールを、渦巻状固定スクロール板を備えた固定スクロールラップと、該固定スクロールラップの外周を覆うハウジングとに分割したため、当該スクロール型流体機器の性能に影響する渦巻状固定スクロール板及び鏡板部（端面）が大きくなっても、該固定スクロールの固定スクロールラップだけを高品質な成型が可能な高圧鋳造で製作することができ、気密性のみが要求されるハウジングと別に製作することができる。従って、固定スクロールの固定スクロールラップに漏れや鋳物巣が極めて少ない高品質の素材を使用することができ、スクロール型流体機器の大型化に対応することができる。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、固定スクロールラップをハウジングに形成された円筒状孔に嵌合するようにしたため、円筒状孔の加工及び該円筒状孔への固定スクロールラップの嵌め合いが容易化する。
【００１８】
請求項３記載の発明によれば、固定スクロールラップのハウジングの円筒状孔への嵌合部の円の中心を、渦巻状の固定スクロール板のインボリュート形状の基礎円の中心に一致させたため、嵌合部が微小に回転しても、渦巻状固定スクロール板と渦巻状旋回スクロール板の間の隙間が全体的に微小に変化するだけで、部分的に隙間の大小を発生させない形状を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は本発明に係るスクロール型流体機器の破断側面図、図２は図１のII−II線断面図である。
【００２１】
本発明に係るスクロール型流体機器１は、外枠を構成する固定スクロールハウジング１０を有しており、この固定スクロールハウジング１０の上部には、サクションアダプタ１１とエキゾーストアダプタ１２とが並設されている。そして、これらのサクションアダプタ１１とエキゾーストアダプタ１２は、これらにそれぞれ形成された貫通孔１１ａ，１２ａを介して固定スクロールハウジング１０の内部（スクロール型圧縮機内部）に連通している。
【００２２】
而して、所望の不図示の容器内を真空状態にしたい場合には、当該容器をサクションアダプタ１１に接続してスクロール型流体機器１を駆動することにより、当該容器内を真空状態にすることができる。即ち、スクロール型流体機器１をスクロール型真空ポンプとして使用する場合には、容器内の流体である空気がスクロール型流体機器１によって抜き取られ、エキゾーストアダプタ１２から排出されるため、容器内が真空状態とされる。
【００２３】
逆に、所望の容器内を高圧状態としたい場合には、当該容器をエキゾーストアダプタ１２に接続してスクロール型流体機器１を駆動することにより、当該容器内を高圧状態にすることができる。このとき、スクロール型流体機器１は、スクロール型圧縮機として機能する
ところで、図１に示すように、固定スクロールハウジング１０（１０Ａ，１０Ｂ）には固定スクロールラップ２１（２１Ａ，２１Ｂ）が接合され、内部には、旋回スクロール３０が設けられている。そして、固定スクロールハウジング１０の外部には、内部に不図示のモータを備えたモータケース４０が接続されている。
【００２４】
固定スクロール２０は、円盤状の一方及び他方の固定スクロールラップ２１Ａ，２１Ｂとその外周を覆う略リング状の一方及び他方の固定スクロールハウジング１０Ａ，１０Ｂとで構成されており、一方及び他方の固定スクロールラップ２１Ａ，２１Ｂが一方及び他方の固定スクロールハウジング１０Ａ，１０Ｂに設けられた円筒状孔に嵌合することによって、一方及び他方の固定スクロールラップ２１Ａ，２１Ｂと一方及び他方の固定スクロールハウジング１０Ａ，１０Ｂとが一体化され、これらは固定板６１によって固定されている。ここで、一方及び他方の固定スクロールハウジング１０Ａ，１０Ｂの円筒状孔の円の中心は、渦巻状の一方及び他方の固定スクロールラップ２１Ａ，２１Ｂに設けられている、一方及び他方の固定スクロール板２２Ａ，２２Ｂのインボリュート形状の基礎円の中心に一致せしめられている。
【００２５】
ところで、固定スクロール２０は、円盤状の一方及び他方の鏡板２３Ａ，２３Ｂに立設された渦巻状の固定スクロール板２２（２２Ａ，２２Ｂ）を備えており、円盤状の一方及び他方の鏡板２３Ａ，２３Ｂは平行の位置関係にあり、更に、一方及び他方の固定スクロールハウジング１０Ａ，１０Ｂは、一方及び他方の鏡板２３Ａ，２３Ｂを有する一方及び他方の固定スクロールラップ２１Ａ，２１Ｂに対して固定板６１によって移動不能に固定されている。
【００２６】
又、固定スクロール２０の内部には、図１に示すように、旋回スクロール３０を構成する旋回スクロール円盤３１が設けられている。この旋回スクロール円盤３１は、一方及び他方の鏡板２３Ａ，２３Ｂからそれぞれ等しい距離で離間し、一方及び他方の鏡板２３Ａ，２３Ｂに平行な位置関係で配置されている。そして、旋回スクロール円盤３１の一方の面３１Ａは、固定スクロール２０の一方の鏡板２３Ａに対向し、旋回スクロール円盤３１の他方の面３１Ｂは、固定スクロール２０の他方の鏡板２３Ｂに対向している。
【００２７】
更に、旋回スクロール円盤３１の中心から径方向に偏心した位置には貫通孔３０ａが形成されており、この貫通孔３０ａには、クランクシャフト５０が貫通している。そして、旋回スクロール円盤３１に対して、ベアリング５１を介してクランクシャフト５０が回転可能に支持されており、クランクシャフト５０は、ベアリング５２を介して固定スクロール２０に回転可能に支持されている。従って、旋回スクロール３０は、固定スクロール２０に間接的に支持されている。
【００２８】
又、クランクシャフト５０は、前記モータケース４０に内蔵された不図示のモータの出力軸（モータ軸）に連結されており、モータが駆動されると、その出力軸の回転がクランクシャフト５０に伝達されて該クランクシャフト５０が回転駆動される。
【００２９】
ところで、旋回スクロール円盤３１に形成された前記貫通孔３０ａ内に位置するクランクシャフト５０においては、クランク山部５３の径方向の中心５３ａは、クランクシャフト５０の回転軸５０ａに対して偏心した位置にある。又、前述のように、貫通孔３０ａは旋回スクロール円盤３１の中心から径方向に偏心した位置に形成されている。このため、クランクシャフト５０が回転すると、旋回スクロール円盤３１は、固定スクロール２０に対して偏心運動することとなる。
【００３０】
又、旋回スクロール円盤３１上には、渦巻状の旋回スクロール板３２が設けられている。具体的には、旋回スクロール円盤３１の一方の面３１Ａ上に渦巻状の一方の旋回スクロール板３２Ａが設けられており、旋回スクロール円盤３１の他方の面３１Ｂ上に渦巻状の他方の旋回スクロール板３２Ｂが設けられている。尚、渦巻状の旋回スクロール板３２は、旋回スクロール円盤３１と共に旋回スクロール３０を構成している。
【００３１】
更に、固定スクロールラップ２１の鏡板２３の旋回スクロール３０側の面２３Ａ，２３Ｂの部分には、渦巻状の前記固定スクロール板２２が設けられている。具体的には、固定スクロール鏡板２３Ａ上に渦巻状の一方の固定スクロール板２２Ａが設けられており、固定スクロール鏡板２３Ｂ上に渦巻状の他方の固定スクロール板２２Ｂが設けられている。そして、渦巻状固定スクロール板２２の面と渦巻状旋回スクロール板３２の面とは、同時に２箇所以上で極小隙間により近接可能に構成されている。又、旋回スクロール円盤３１の一方の面３１Ａと他方の面３１Ｂは、それぞれ鏡面を形成しており、渦巻状の一方の固定スクロール板２２Ａ及び他方の固定スクロール板２２Ｂの突出方向における先端部とそれぞれ常時互いに当接している。同様に、固定スクロール２０の一方の鏡板２３Ａ及び他方の鏡板２３Ｂの部分は、それぞれ鏡面を形成しており、旋回スクロール板３２Ａ，３２Ｂの突出方向における先端部とそれぞれ常時互いに当接している。
【００３２】
ところで、図示しないが、固定スクロール２０の一方の鏡板２３Ａ及び他方の鏡板２３Ｂに対向する渦巻状の一方及び他方の旋回スクロール板３２Ａ，３２Ｂの先端部に沿って、自己潤滑性樹脂から成るチップシールが設けられている。同様に、旋回スクロール円盤３１の一方及び他方の面３１Ａ，３１Ｂに対向する渦巻状の一方及び他方の固定スクロール板２２Ａ，２２Ｂの先端部に沿って、自己潤滑性樹脂から成る不図示のチップシールが設けられている。
【００３３】
従って、渦巻状の旋回スクロール板３２は、不図示のチップシールを介して固定スクロールラップ２１に当接し、渦巻状の固定スクロール板２２（２２Ａ，２２Ｂ）は、旋回スクロール円盤３１に当接している。そして、チップシールによって、固定スクロールラップ２１の一方の鏡板２３Ａと渦巻状の一方の旋回スクロール板３２Ａとの間のシール性が高められ、又、旋回スクロール円盤３１の一方の面３１Ａと渦巻状の固定スクロール板２２Ａとのシール性が高められている。同様に、固定スクロールラップ２１の鏡板２３Ｂと他方の旋回スクロール板３２Ｂとの間のシール性が高められ、又、旋回スクロール円盤３１の他方の面３１Ｂと他方の固定スクロール板２２Ｂとのシール性が高められている。
【００３４】
而して、固定スクロール２０と旋回スクロール３０を構成する各部の当接により、固定スクロール２０と旋回スクロール３０との間において、渦巻状の旋回スクロール板３２と渦巻状の固定スクロール板２２及び旋回スクロール円盤３１と固定スクロール鏡板２３とにより囲まれる密閉された三日月状の流体室２０ｐが画成されている。ここで、流体室２０ｐを画成している面は、旋回スクロール３０が偏心運動しているときに互いに摺動する摺動面を成す。渦巻状の旋回スクロール板３２が偏心運動すると、渦巻状の固定スクロール板２２と渦巻状の旋回スクロール板３２との最近接位置が変化する。そして、この最近接位置の変化により流体室２０ｐの体積が次第に減少して流体が圧縮されながら送り出される。
【００３５】
本発明者は、固定スクロール２０の中の固定スクロールラップ２１とその外周を覆う固定スクロールハウジング１０にそれぞれ要求される機能の違いに着目した。固定スクロール２０の固定スクロールラップ２１には、該固定スクロールラップ２１によって挟まれた空間からの流体の漏れを極力少なくしながら流体を移送する必要から、ピンホールや引け巣等の鋳物巣が全く無い素材が必要である。それに対し、固定スクロールラップ２１の外周を覆う固定スクロールハウジング１０はスクロール圧縮機部と外気を遮断すれば良く、固定スクロールハウジング１０同士の気密と固定スクロールハウジング１０と固定スクロールラップ２１間に高い気密性を確保すれば良い。
【００３６】
そこで、本実施の形態においては、固定スクロール２０を、渦巻状の固定スクロール板２２（２２Ａ，２２Ｂ）を備えた固定スクロールラップ２１と、該固定スクロールラップ２１の外周を覆う固定スクロールハウジング１０（１０Ａ，１０Ｂ）とに分割したため、当該スクロール型流体機器１の性能に影響する固定スクロールラップ２１が大きくなっても、固定スクロール２０の固定スクロールラップ２１だけを高品質な成型が可能な高圧鋳造で製作することができ、部分的に気密性のみが要求される固定スクロールハウジング１０（１０Ａ，１０Ｂ）と別に製作することができる。従って、固定スクロール２０の固定スクロールラップ２１に漏れや鋳物巣が極めて少ない高品質の素材を使用することができ、スクロール型流体機器１の大型化に対応することができる。尚、固定スクロールハウジング１０（１０Ａ，１０Ｂ）は、安価な常圧鋳造等で製作することもできる。
【００３７】
又、本実施の形態では、固定スクロール２０の固定スクロールラップ２１を固定スクロールハウジング１０に形成された円筒状孔に嵌合するようにしたため、円筒状孔の加工及び該円筒状孔への固定スクロールラップ２１の嵌め合いが容易化する。
【００３８】
更に、本実施の形態では、固定スクロール２０の固定スクロールラップ２１の固定スクロールハウジング１０の円筒状孔への嵌合部の円の中心を、渦巻状の固定スクロール板２２のインボリュート形状の基礎円の中心に一致させたため、嵌合部が微小に回転しても、固定スクロールラップ２１の間の隙間が全体的に微小に変化するだけで、部分的に隙間の大小を発生させない形状を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係るスクロール型流体機器の破断側面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１              スクロール型流体機器
１０            固定スクロールハウジング
１０Ａ          一方の固定スクロールハウジング
１０Ｂ          他方の固定スクロールハウジング
１１            サクションアダプタ
１１ａ          サクションアダプタの貫通孔
１２            エキゾーストアダプタ
１２ａ          エキゾーストアダプタの貫通孔
２０            固定スクロール
２１            固定スクロールラップ
２１Ａ          一方の固定スクロールラップ
２１Ｂ          他方の固定スクロールラップ
２２            固定スクロール板
２２Ａ          一方の固定スクロール板
２２Ｂ          他方の固定スクロール板
２３            固定スクロール鏡板
２３Ａ          一方の固定スクロール鏡板
２３Ｂ          他方の固定スクロール鏡板
３０            旋回スクロール
３１            旋回スクロール円盤
３１Ａ          一方の面
３１Ｂ          他方の面
３２            旋回スクロール板
３２Ａ          一方の旋回スクロール板
３２Ｂ          他方の旋回スクロール板
４０            モータケース
５０            クランクシャフト
５２            ベアリング
６１            固定板
【図１】
2007218220.tif 000003
【図２】
2007218220.tif 000004