JP2000170672A - スクロール流体機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スクロール流体機械において、旋回スクロー
ル部材と非旋回スクロール部材の適正な噛合い状態を実
現させ、エネルギー効率を向上させる。 【解決手段】 固定スクロール３０を固定するフレーム
に固定スクロール３０を位置決めする位置決め手段とし
て、位置決め長穴３１を固定スクロール３０に、位置決
めピン４１をフレームに、それぞれ配置し、固定スクロ
ール３０を、固定スクロールラップ３０ａの軸線に垂直
な面内において、フレームに対して固定スクロールラッ
プ３０ａの中心ＯＦを通る直線３２方向に移動自在と
し、かつ該直線３２に交差する方向には移動不可とし、
かつ直線３２と固定スクロール３０の周縁部が交差する
位置を通り前記軸線に平行な直線の周りに回転自在とし
た状態で位置決めするように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒、空気、及び
その他の圧縮性ガスを取扱うスクロール流体機械に係
り、特に、非旋回スクロールラップの概略中心を通る概
略直線方向には移動自在とし、かつ前記概略直線方向に
概略直交する方向には移動不可とし、かつ回転自在とす
る１つの非旋回スクロール部材と非旋回スクロール固定
部材の位置決め手段を有することを特徴とし、旋回スク
ロール部材と非旋回スクロール部材の適正な噛合い状態
を実現させ高いエネルギー効率の確保を図るに好適なス
クロール流体機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】スクロール流体機械は、冷凍・空調機器
用の圧縮機などの他、様々な分野で広く活用されてい
る。他形態の圧縮機に比べて高効率、高信頼性、静音な
どの優位性を備えた流体機械として、開発・研究が盛ん
である。

【０００３】スクロール流体機械の一構成を概略説明す
る。圧縮部の基本要素は、固定スクロールと旋回スクロ
ールとフレームであり、フレームは密閉容器に固定して
あるとともに、固定スクロールの空穴、フレームの固定
ネジ部及び固定ボルトを用いて固定スクロールと固定し
てある。固定スクロールの基本構成部分は、ラップと鏡
板とラップ歯底とラップ歯先と吐出ポートであり、旋回
スクロールの基本構成部分は、ラップと鏡板とラップ歯
底とラップ歯先である。

【０００４】旋回スクロールを旋回駆動する駆動部の基
本要素は、電動機であるステータ、ロータと、クランク
軸と、旋回スクロールの自転防止機構の主要部品である
オルダムリングと、フレームとクランク軸を回転自在に
係合するクランク軸の支持部材と、旋回スクロールとク
ランク軸の偏芯ピン部とを回転軸方向であるスラスト方
向に移動可能にかつ回転自在に係合する旋回スクロール
の支持部材である。

【０００５】続いて、図１０を用いてスクロール流体機
械の圧縮動作を簡単に説明する。図１０は、固定スクロ
ール２のラップ２ａと旋回スクロール３のラップ３ａを
噛合わせることにより形成された圧縮室４ａ１，４ａ
２，４ｂ１，４ｂ２を示している。圧縮室４ａ１，４ａ
２，４ｂ１，４ｂ２は圧縮過程にある圧縮室を示し、旋
回スクロール３が旋回運動することで圧縮室の容積を減
少させる圧縮動作が行われる。圧縮動作では、旋回スク
ロール３の旋回運動に伴って、作動流体が吸込口５、吸
込空間１５を経由して圧縮室４へ吸込まれる。吸込まれ
た作動流体は、圧縮室４ａ１，４ａ２および４ｂ１，４
ｂ２のように順次容積を減少させられて、固定スクロー
ル吐出ポート２ｅとの導通位置に圧縮室が達した時点で
吐出空間、吐出口を経由して吐出される。固定スクロー
ル２と旋回スクロール３を噛合わせて旋回運動させる際
は、吸込空間１５−圧縮室４ａ１，４ｂ１間、圧縮室４
ａ１，４ａ２，４ｂ１，４ｂ２相互間、圧縮室４ａ２，
４ｂ２−吐出ポート２ｅ間に作動流体の漏れが極力生じ
ない十分な気密性の確保が必要となる。

【０００６】続いて、図１１を用いて固定スクロール２
とフレーム７の固定構造の１例について簡単に説明す
る。図１１は固定構造の１例を示す概略図である。固定
スクロール２とフレーム７を固定する目的は、フレーム
７と固定スクロール２により構成した空間８を吐出空間
や吸い込み空間から圧力的に隔離し、適正な圧縮動作を
実行させることにある。図１１に示す固定構造の１例で
は、固定スクロール２の空穴２fとフレーム７の固定ネ
ジ部７bと固定ボルト２０を用いて固定スクロール２と
フレーム７を固定する。空間８と吐出空間や吸い込み空
間を圧力的に隔離するために、図１０の固定スクロール
の空穴２ｆ位置に示すように、固定スクロールの空穴２
ｆは、環状に複数個配設される。また、組立が容易にな
るよう考慮して固定スクロールの空穴２ｆの直径は、固
定ボルト２０が簡単に通過可能な大きさとしている。

【０００７】固定スクロール２の位置決め手段として
は、特開平５−３３２２６７号公報に開示された、図１
２に示す例がある。この例では、固定スクロール１００
は、第１の台板１００aと第１の渦巻体１００bと２つの
基準穴１００c、１００dから構成され、２つの基準穴１
００c、１００dを用いて固定スクロール渦巻体と揺動ス
クロール渦巻体の位相が正確に１８０°ずれた状態とな
るように嵌合ピンで固定スクロールを位置決めする。図
１２で基準穴１００dは長穴形状となっているが、特に
長穴である必要はない。長穴であれば、両基準穴間にピ
ッチ精度誤差があっても組立が容易となり、嵌合ピンと
各基準穴とのクリアランスを最小限にできるので、両ス
クロールの位相関係をより正確に設定することが可能と
なる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記した固定スクロー
ルとフレームの固定構造には、旋回スクロールと固定ス
クロールの適正な噛合い状態を実現させ高いエネルギー
効率の確保する上でいくつかの課題がある。図１０に示
すがごとく旋回スクロールラップ３aと固定スクロール
ラップ２aの噛合わせにおいて、理論上各ラップ２a、３
a側面の接する部分において隙間は存在しないため、固
定スクロール２と旋回スクロール３を一義的に噛合わせ
ることができる。しかしながら、実際のところ固定スク
ロール２や旋回スクロール３をはじめとする機械加工部
品には加工公差が必ず存在することから、ラップ２a，
３a側面間に微小な隙間を持たせて組立時及び旋回運動
時の旋回スクロールラップ３aと固定スクロールラップ
２aの干渉を防ぐ構成とするのが一般的である。よっ
て、同一仕様のスクロール流体機械であっても、必ず加
工公差範囲内でラップ２a，３a側面間の隙間量に偏差が
存在する。

【０００９】さらに、図１１に示した固定スクロール２
とフレーム７の固定構造の１例では、固定スクロールの
空穴２ｆへ固定ボルト２０を簡単に通過可能とするため
に、図１１に示すがごとく固定スクロールの空穴２ｆと
固定ボルト２０との間に比較的大きな隙間２１を形成さ
せる場合が多い。したがって、固定スクロール２をフレ
ーム７へ固定する時には隙間２１の分だけ固定スクロー
ル２が中立位置から回転あるいは平行移動して固定され
る可能性がある。

【００１０】図１３の（ａ）に固定スクロールを理論上
の噛合い位置である中立位置に固定した場合の固定スク
ロール２と旋回スクロール３の噛合い状態を、図１３の
（ｂ）に固定スクロールを中立位置から回転移動して固
定した場合の固定スクロール２と旋回スクロール３の噛
合い状態を、それぞれ示す。固定スクロールラップ２a
と旋回スクロールラップ３aの側面間には実際のところ
加工公差により数μm〜数十μmの隙間が存在するが視認
できる程の大きさではない。図１３では固定スクロール
が回転移動して固定された場合の隙間変化の様相を明ら
かにするために、図１３の（ａ）において固定スクロー
ルラップ２aと旋回スクロール３aの理論上接する部分の
隙間となるＢ１、Ｂ２、及びＣ１、Ｃ２を視認できる大
きさとなるように構成して描画した。固定スクロールラ
ップ２aのＸ、Ｙ軸及び中心をＸＦ，ＹＦ及びＯＦ、旋
回スクロールラップ３aのＸ、Ｙ軸及び中心をＸＭ、Ｙ
Ｍ及びＯＭとして示す。

【００１１】図１３の（ａ）は旋回スクロール３がＹ軸
正方向へ旋回し噛合っている状態を示しており、固定ス
クロールラップ２aと旋回スクロールラップ３aのＹ軸は
一致する。図１３の（ａ）の状態から、固定スクロール
２を固定スクロールラップの中心ＯＦを中心に反時計回
りの方向に回転させて噛合わせた状態が図１３の（ｂ）
である。固定スクロール２を回転し固定した場合は、図
１３の（ａ）のＢ１、Ｂ２とＣ１、Ｃ２部分がＢ３、Ｂ
４とＣ３、Ｃ４部分のように変化する。Ｂ３、Ｂ４の隙
間は拡大し、Ｃ３、Ｃ４の隙間は縮小する。図１３の
（ｂ）のように、反時計回りの方向に回転移動して固定
した例であれば、Ｃ３、Ｃ４の隙間が０となる角度で固
定スクロール２は回転ができなくなる。逆に時計回りの
方向に回転移動して固定した場合は、Ｂ３、Ｂ４の隙間
が０となる角度で固定スクロール２は回転できなくな
る。

【００１２】図１３の（ｂ）に示す回転移動後に固定し
た固定スクロール２と旋回スクロール３との９０゜毎の
噛合い状態を（ａ）〜（ｄ）の順で図１４に示し、回転
移動後に固定した固定スクロール２と旋回スクロール３
の噛合いにおいて生じる隙間Ｄ１〜Ｄ５、Ｅ１〜Ｅ５の
変化の様相を説明する。固定スクロールラップ２aの
Ｘ、Ｙ軸及び中心をＸＦ、ＹＦ及びＯＦ、旋回スクロー
ルラップ３aのＸ、Ｙ軸及び中心をＸＭ、ＹＭ及びＯＭ
として示す。Ｄ１の隙間は図１３のＢ３に対応し、中立
位置で固定した場合の隙間より大きく、旋回運動中もＤ
１〜Ｄ５に示すように常に大きな隙間の状態で存在す
る。一方、Ｅ１の隙間は図１３のＣ３に対応し、中立位
置で固定した場合の隙間より小さく、旋回運動中もＥ１
〜Ｅ５に示すように常に小さな隙間の状態で存在する。
特に、Ｄ１〜Ｄ５で発生する隙間の大きさは、回転移動
により曲率の異なるラップ間に形成されるため中立位置
において生じる隙間よりも大きくなる可能性が高い。こ
の場合、Ｄ１〜Ｄ５をシール部として構成する圧縮室
は、常に隙間が大きくなり、圧縮中の漏れを増大させる
ため、スクロール流体機械のエネルギー効率が著しく低
下する。

【００１３】また、図１１に示すような固定方法では、
固定スクロールが、加工公差の範囲内で回転及び平行移
動した状態で固定されることから、圧縮室のシール部に
対応する隙間の大きさが一様でなくなり、同一仕様のス
クロール流体機械であってもエネルギー効率に大きな偏
差を発生させることになる。

【００１４】また、図１２に示した特開平５−３３２２
６７号公報記載の２つの基準穴を用いた固定スクロール
位置決め手段には、旋回スクロールと固定スクロールの
適正な噛合い状態を実現させ高いエネルギー効率を確保
する上でいくつかの課題がある。２つの基準穴を用いた
位置決め手段は、予め設定した固定位置へ固定スクロー
ルを正確に位置決めすることができる。すなわち、固定
スクロールと旋回スクロールの噛合い状態が予め決定さ
れていることを意味する。しかしながら、固定スクロー
ル、旋回スクロール、オルダムリング及びフレーム等の
スクロール流体機械構成部材には加工公差内の寸法偏差
が必ず存在するため、予め設定した固定スクロールの固
定位置が必ず適正な旋回スクロールと固定スクロールの
噛合い状態を実現させるとは言い難い。たとえ、図１２
に示すような長穴形状を用いたところで、基準穴１００
cとの組合せにより一義的に固定スクロールの固定位置
を決めていることに変わりはなく、長穴範囲で適正な嵌
合ピン位置を決定するものではない。よって、本公知例
による位置決め手段は、予め設定した固定スクロールの
固定位置へ確実に固定スクロールを位置決めすることは
可能であるが、この固定位置が旋回スクロールと固定ス
クロールにとって必ずしも適正な噛合い状態を構成させ
るものとはいえない。

【００１５】本発明の課題は、スクロール流体機械にお
いて、旋回スクロールのスクロールラップと非旋回スク
ロールのスクロールラップの適正な噛み合い状態の実現
を容易にし、エネルギー効率を向上させるにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、本発明によるスクロール流体機械は、渦巻状のス
クロールラップを有しその軸線に垂直な面内における運
動が規制される非旋回スクロール部材と、該非旋回スク
ロール部材の前記スクロールラップに噛み合って圧縮室
を形成する渦巻状のスクロールラップを有し前記軸線に
垂直な面内を自転することなく旋回運動する旋回スクロ
ール部材と、前記非旋回スクロール部材の前記軸線に垂
直な面内における運動を規制する非旋回スクロール固定
部材と、前記非旋回スクロール部材と前記非旋回スクロ
ール固定部材の前記軸線方向に垂直な面内での相対位置
を位置決めする位置決め手段と、を有してなるスクロー
ル流体機械において、スクロール流体機械の組立て時に
用いる前記位置決め手段を、次のような構成としたもの
である。すなわち、前記位置決め手段は、前記非旋回ス
クロール固定部材と前記非旋回スクロール部材の双方に
形成された部分から構成され、前記非旋回スクロール部
材を組立て、位置決めするときに、前記非旋回スクロー
ル部材を、前記非旋回スクロール固定部材に対し、前記
軸線方向に垂直な面内で前記非旋回スクロールラップの
概略中心を通る直線の一つに沿う方向に移動可能に、か
つ該一つの直線と前記非旋回スクロール部材の周縁部が
交差する位置を通り前記軸線に平行な直線のまわりに回
転可能に係合するようにしたものである。

【００１７】上記の位置決め手段として、例えば、前記
一つの直線の方向に延びる長軸を有し、該一つの直線に
平行でかつ該一つの直線を挟んで対向する一対の壁面を
有する長穴構造と、該長穴構造に、前記一対の壁面に沿
って移動自在に、かつ回転自在に嵌合するピン部を有す
るピン構造とにより構成され、該長穴構造と該ピン構造
のいずれか一方が前記非旋回スクロールの周縁部に形成
され、他方が前記非旋回スクロール固定部材に形成され
ているものとしてもよい。

【００１８】実際の位置決めに際しては、前記長穴構造
に前記ピン構造のピン部に嵌合し、かつ前記非旋回スク
ロール部材のスクロールラップに前記旋回スクロール部
材のスクロールラップが旋回可能に噛み合った状態で、
前記非旋回スクロール部材を、前記長穴の長軸に沿っ
て、前記非旋回スクロール部材のスクロールラップの中
心が前記旋回スクロール部材のスクロールラップの中心
から離れる方向に可能なかぎり寄せ、ついで、前記旋回
スクロール部材をその位置から概略１８０度旋回させた
ところで同様に、前記非旋回スクロール部材を、前記長
穴の長軸に沿って、前記非旋回スクロール部材のスクロ
ールラップの中心が前記旋回スクロール部材のスクロー
ルラップの中心から離れる方向に可能なかぎり移動さ
せ、この移動の中間位置に非旋回スクロールを位置決め
すればよい。

【００１９】上記移動で設定した位置においてさらに、
前記ピン構造を中心として前記非旋回スクロール部材を
前記旋回スクロール部材の旋回運動が可能な範囲で回転
させ、この回転角度の中央の位置に前記非旋回スクロー
ル部材を位置決めするのが望ましい。

【００２０】本発明の前記位置決め手段によれば、前記
旋回スクロール部材と前記非旋回スクロール部材と前記
非旋回スクロール部材を固定する部材と前記旋回スクロ
ール部材を旋回駆動する駆動手段とにおける構成部品の
加工公差累積から生じる組立誤差内に両スクロールラッ
プ側面間隙間を調整することが可能となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態につい
て、図１〜図５を用いて詳細に説明する。最初に図１、
図２にて構成を説明する。図１に固定スクロール３０の
構成を示す。図１の（ｂ）は固定スクロール３０のラッ
プ側から見た平面図を示し、図１の（ａ）は図１の
（ｂ）のＡ−Ａ線矢視断面を示す。固定スクロール３０
の基本構成部分は、ラップ３０aと鏡板３０bとラップ歯
底３０cとラップ歯先３０dと吐出ポート３０eと固定用
の空穴３０fと位置決め長穴３１である。

【００２２】なお、ＸＹ座標はラップ３０aの中心３４
を起点にＸ軸３２、Ｙ軸３３として図示した。ここで、
固定スクロールの位置決め長穴３１の平行部をＸ軸３２
に対し平行に構成したが、位置決め長穴３１は、ラップ
３０aの中心３４を概略通過する直線に対して概略平行
となる長軸方向の平行部を持てばどこに配設してもかま
わない。ただし、位置決め長穴３１の長軸方向の平行な
部分の間に、前記中心３４を通る直線が位置するのが望
ましい。図１では、Ｘ軸３２が位置決め長穴３１の平行
な部分の間を通るように位置決め長穴３１の位置と方向
を選定した例を示した。言い替えると、ラップ３０aの
中心３４を概略通過する直線とは、ラップ３０aの中心
３４から位置決め長穴３１の短軸方向の長さの１／２程
度離れた位置を通る直線までを含むことを意味する。

【００２３】なお、以下の説明では、ラップ３０ａの中
心におけるラップ３０ａの立設方向、つまり鏡板３０ｂ
の法線を固定スクロールの軸線という。位置決め長穴３
１は、固定用の空穴３０fが配置された固定スクロール
３０の周縁部のフレーム４０に対向する面、つまり、前
記軸線に垂直な平面に開口し、前記概略通過する直線に
平行でかつ該直線を挟んで対向する一対の壁面を備えて
いる。

【００２４】図２に固定スクロール３０を固定する非旋
回スクロール固定部材であるフレーム４０の構成を示
す。図２の（ａ）はフレーム４０の固定スクロール側か
ら見た平面図を示し、図２の（ｂ）は図２の（ａ）のＢ
−Ｂ線矢視断面を示す。

【００２５】フレーム４０には、自転防止機構の主要部
品であるオルダムリングに形成される互いに直交した２
組のキー部分の内の１組が滑動するキー溝４０aと、固
定スクロールの空穴３０fに対応する位置に形成された
固定ネジ部４０bと、位置決めピン４１が設けられてい
る。フレーム４０は、旋回スクロールと所定の位置関係
を有して配置され、固定スクロールの前記軸線に垂直な
面内におけるフレーム４０との相対運動を規制、阻止す
る。

【００２６】以下、説明簡単化のために固定スクロール
ラップ３０aと旋回スクロールラップが理論上の噛合い
位置となる固定スクロール３０の配設位置を中立位置と
呼ぶ。さらに固定スクロール３０が中立位置にある場合
に旋回スクロールとオルダムリングとフレームに形成す
るキー溝４０aとの位置関係により決定されるフレーム
の配設位置をフレームの中立位置と呼ぶ。

【００２７】ここで、位置決め手段のうちのピン構造の
ピン部をなす位置決めピン４１のフレーム４０における
配設位置は、フレームを中立位置に配設した場合におけ
る固定スクロール３０の位置決め長穴３１の平行部を構
成する時に使用した固定スクロールラップ３０aの中心
を概略通過する直線上にあり、本実施の形態では固定ス
クロール３０のＸ軸３２に対応するフレーム上の直線４
２上となる。言い替えると、位置決めピン４１のフレー
ム４０における配設位置は、直線４２が固定スクロール
周縁部の前記空穴３０ｆが形成された面に対向するフレ
ーム４０の面と交差する位置にある。図２では位置決め
ピン４１とフレーム４０は別体で構成しているが、一体
構造として構成してもよい。また、固定スクロール３０
とフレーム４０を中立位置に配設した場合において、予
めフレーム４０上に位置決めピン４１を決定し、前記位
置決めピン４１のピン中心に対応する固定スクロール３
０の場所と固定スクロールラップ３０aの中心を概略通
過する直線に平行な部分をもつ位置決め長穴３１を固定
スクロール３０上に構成してもよい。

【００２８】図３に、図１、図２で示した固定スクロー
ル３０の位置決め長穴３１とフレーム４０の位置決めピ
ン４１を組合わせた場合の模式図を示し、位置決め長穴
３１と位置決めピン４１からなる位置決め手段の構成を
さらに詳しく説明する。固定スクロールラップ３０aの
中心を概略通過する直線は、本実施の形態では固定スク
ロールラップ３０aのＸ軸３２に対応する。位置決め長
穴３１と位置決めピン４１は、固定スクロール３０を位
置決め長穴３１の平行部に沿っての平行移動を可能と
し、かつ平行部に拘束されて平行部と直交する方向へは
移動不可とし、かつ位置決めピン４１を回転中心とした
固定スクロール３０の回転を自在とする機能を持つ。な
お、位置決めピン４１が図３のごとく位置決め長穴３１
の概略中央に位置する配置が固定スクロール３０の中立
位置であるように位置決めピン４１の半径方向位置を決
定してもよい。

【００２９】続いて、図４、図５を用いて、位置決め長
穴３１と位置決めピン４１による位置決めの効果を詳細
に説明する。図４の（ａ）に固定スクロールを理論上の
噛合い位置である中立位置に固定した場合の固定スクロ
ール３０と旋回スクロール３の噛合い状態を、図４の
（ｂ）に固定スクロールを中立位置から平行移動して固
定した場合の固定スクロール３０と旋回スクロール３の
噛合い状態を、それぞれ示す。固定スクロールラップ３
０aのＸ、Ｙ軸及び中心を中立位置ではＸＦ１、ＹＦ１
及びＯＦ１、平行移動後ではＸＦ２、ＹＦ２及びＯＦ
２、旋回スクロールラップ３aのＸ、Ｙ軸及び中心をＸ
Ｍ、ＹＭ及びＯＭとして示す。また、図４の（ａ）、図
４の（ｂ）では旋回スクロール３がＹ軸正方向へ旋回し
噛合っている状態を示しており、固定スクロールラップ
３０aのＹ軸ＹＦ１、ＹＦ２と旋回スクロールラップ３a
のＹＭが一致する。

【００３０】実際のところ固定スクロールラップ３０a
と旋回スクロールラップ３aの側面間には、固定スクロ
ールラップ３０aと旋回スクロールラップ３a等をはじめ
とする構成部品の加工公差により、数μm〜数十μmの隙
間が存在するが視認できる程の大きさではない。図４で
は固定スクロールが平行移動して固定された場合の隙間
変化の様相を明らかにするために、図４の（ａ）におい
て固定スクロールラップ３０aと旋回スクロール３aの理
論上接する部分の隙間となるＦ１、Ｆ２、及びＧ１、Ｇ
２を視認できる大きさとなるように構成して描画した。
図４の（ａ）の状態から、Ｙ軸ＹＦ１の負方向へ固定ス
クロール３０を平行移動させて噛合わせた状態が図４の
（ｂ）である。図１〜図３にて説明した固定スクロール
３０に配設した位置決め長穴３１とフレーム４０に配設
した位置決めピン４１を、本実施の形態では、固定スク
ロール３０、旋回スクロール３のＹ軸ＹＦ１、ＹＦ２及
びＹＭ上に図４に示すごとく配設し、固定スクロール３
０の平行移動と位置決めピン４１を中心とした回転を可
能とさせる。固定スクロール３０をＹ軸負の方向へ平行
移動して固定した場合は、図４の（ａ）のＦ１、Ｆ２及
びＧ１、Ｇ２部分が、Ｆ３、Ｆ４及びＧ３、Ｇ４部分の
ように変化する。Ｆ３、Ｆ４及びＧ３、Ｇ４の隙間は図
１３に示す回転移動の場合と異なり全て縮小することに
なる。

【００３１】図４の（ｂ）に示した平行移動後に固定し
た固定スクロール３０と旋回スクロール３との９０゜毎
の噛合い状態を図５に（ａ）〜（ｄ）の順で示し、平行
移動後に固定した固定スクロール３０と旋回スクロール
３の噛合いにおいて生じる隙間Ｈ１〜Ｈ５、Ｊ１〜Ｊ５
の変化の様相を説明する。固定スクロールラップ３０a
のＸ、Ｙ軸及び中心をＸＦ２、ＹＦ２及びＯＦ２、旋回
スクロールラップ３aのＸ、Ｙ軸及び中心をＸＭ、ＹＭ
及びＯＭとして示し、固定スクロール３０に配設した位
置決め長穴３１とフレーム４０に配設した位置決めピン
４１は、図５に図示していないが図４と同様に固定スク
ロール３０のＹ軸ＹＦ２上の正方向に配設したとする。
Ｈ１の隙間は図４の（ｂ）のＦ３に対応し、中立位置で
固定した場合の隙間より小さく、旋回運動中はＨ１〜Ｈ
５に示すように小さな隙間と大きな隙間の状態を繰り返
す。同様に、Ｊ１の隙間は図４の（ｂ）のＧ３に対応
し、中立位置で固定した場合の隙間より小さく、旋回運
動中はＪ１〜Ｊ５に示すように小さな隙間と大きな隙間
の状態を繰り返す。

【００３２】回転移動して固定した場合は、常に大きな
隙間か、あるいは常に小さな隙間の状態が存在すること
に対して、平行移動のみで固定した場合は大きな隙間と
小さな隙間を交互に繰り返し形成することが大きく異な
る点である。平行移動のみの場合、Ｈ１〜Ｈ５及びＪ１
〜Ｊ５をシール部として構成する圧縮室には、旋回運動
中に必ず小さな隙間の状態が存在することから、回転移
動後に固定した場合に発生する常に大きな隙間に起因す
る圧縮中の漏れが存在せず、スクロール流体機械のエネ
ルギー効率を著しく低下させる恐れがない。

【００３３】さらに、旋回スクロール３が旋回運動可能
な状態で、旋回スクロールラップ３aの中心ＯＭから固
定スクロールラップ３０aの中心ＯＦ２の方向に可能な
限り固定スクロール３０を平行移動させた状態を図５の
（ａ）とすると、図５の（ａ）の旋回位置から概略１８
０°旋回運動した噛合い状態である図５の（ｃ）におい
て生じる隙間Ｈ３及びＪ３が、固定スクロールラップ３
０aと旋回スクロールラップ３a等をはじめとする構成部
品の加工公差の累積から生じる組立誤差の固定スクロー
ル３０のＹ軸ＹＦ２の負方向成分に等しいといえる。逆
に、図５の（ｃ）の噛合い状態において、旋回スクロー
ル３が旋回運動可能な状態で、旋回スクロールラップ３
aの中心ＯＭから固定スクロールラップ３０aの中心ＯＦ
２の方向に可能な限り固定スクロール３０を平行移動さ
せた後、概略１８０°旋回運動させた噛合い状態である
図５の（ａ）においても同様に隙間がＨ１、Ｈ５及びＪ
１、Ｊ５に生じる。これら隙間が、固定スクロールラッ
プ３０aと旋回スクロールラップ３a等をはじめとする構
成部品の加工公差の累積から生じる組立誤差の固定スク
ロール３０のＹ軸ＹＦ２の正方向成分に等しいといえ
る。よって、これら固定スクロールの平行移動範囲の中
心（中点）に固定スクロール３０を固定すれば、固定ス
クロール３０をＹ軸ＹＦ２方向に関しては概略中立位置
に設定でき、固定スクロールラップ３０aと旋回スクロ
ールラップ３aが適正な噛み合い状態となってエネルギ
ー効率を向上させることができる。

【００３４】また、前述したように固定スクロール３０
に配設した位置決め長穴３１とフレームに配設した位置
決めピン４１は、図５に図示していないが図４と同様に
固定スクロール３０のＹ軸ＹＦ２上の正方向に配設して
あることから、固定スクロール３０は位置決めピン４１
を中心に回転可能となる。ここで、図５の（ｂ）に示す
噛合い状態において、固定スクロール３０は固定スクロ
ールのＸ軸ＸＦ２方向に隙間Ｈ２とＪ２の概略和分だ
け、また、図５の（ｄ）に示す噛合い状態において、固
定スクロール３０は固定スクロールのＸ軸方向ＸＦ２に
隙間Ｈ４とＪ４の概略和分だけ、移動可能である。この
時の固定スクロール３０のＸ軸方向ＸＦ２の移動可能量
であるＨ２とＪ２の概略和分あるいはＨ４とＪ４の概略
和分は、固定スクロールラップ３０aと旋回スクロール
ラップ３a等をはじめとする構成部品の加工公差の累積
から生じる組立誤差の固定スクロール３０のＸ軸ＸＦ２
方向成分に概略等しいといえる。また、位置決めピン４
１とＨ２、Ｊ２部分あるいはＨ４、Ｊ４部分までの平行
距離が、前記Ｈ２とＪ２の概略和分あるいはＨ４とＪ４
の概略和分に比べて大きなため、位置決めピン４１の回
転による固定スクロール３０移動は、固定スクロール３
０のＸ軸ＸＦ２方向における概略平行移動として作用す
る効果がある。したがって、図５の（ｂ）あるいは図５
の（ｄ）の噛合い状態において、旋回スクロール３が旋
回運動可能な状態で、旋回スクロールラップ３aの中心
ＯＭから固定スクロール３０の中心ＯＦ２の方向に可能
な限り固定スクロール３０を回転移動させた状態から、
逆方向に可能な限り回転移動したときの移動量の概略半
分の位置で固定スクロール３０を固定すれば、固定スク
ロール３０をＸ軸ＸＦ２方向に関しても概略中立位置に
設定できることからさらに高いエネルギー効率を確保す
ることができる。

【００３５】たとえ、前記した固定スクロール３０を概
略中立位置に強制的に位置決めする動作を行わなくと
も、旋回スクロール３が旋回可能な状態で固定スクロー
ル３０を固定すれば、固定スクロール３０に配設した位
置決め長穴３１とフレーム４０に配設した位置決めピン
４１により、固定スクロールラップ３０aと旋回スクロ
ールラップ３a等をはじめとする構成部品の加工公差の
累積から生じる組立誤差内にラップ間隙間を自動的に調
整する作用がある。すなわち、固定スクロールラップの
中心に関する回転移動を極力抑制し、１つの位置決め長
穴と位置決めピンの組合わせにより固定スクロールを平
行移動させて、構成部品の加工公差の累積から生じる組
立誤差内にラップ間隙間を簡単に調整可能であることが
本発明の１つの大きな特徴である。また、本発明により
位置決めした固定スクロール３０を固定する位置は、設
計上の概略中立位置であったり設計上の組立誤差内にラ
ップ間隙間を調整するものではなく、各構成部品から実
際に決定される概略中立位置であったり各構成部品から
実際に決定される組立誤差内にラップ間隙間を調整する
ものであり、これも本発明の１つの大きな特徴である。

【００３６】本発明の第２の実施の形態について、図
６、図７にて構成を説明する。第１の実施の形態に対
し、位置決め長穴と位置決めピンの配設部材が逆になっ
ている点が異なっているが、効果は第１の実施の形態と
同様である。図６に固定スクロール５０の構成を示す。
図６の（ｂ）は固定スクロール５０をラップ側から見た
平面図で、図６の（ａ）は図６の（ｂ）のＣ−Ｃ線矢視
断面を示す。固定スクロール５０の基本構成部分は、ラ
ップ５０aと鏡板５０bとラップ歯底５０cとラップ歯先
５０dと吐出ポート５０eと固定用の空穴５０fと位置決
めピン５１である。なお、ＸＹ座標はラップ５０aの中
心５４を起点にＸ軸５２、Ｙ軸５３として図示した。位
置決めピン５１は、固定スクロール上であればどこに配
設してもかまわないが、本実施の形態ではラップ５０a
のＸ軸５２上に配設した。図６では位置決めピン５１と
固定スクロール５０は別体で構成しているが、一体構造
として構成してもよい。

【００３７】図７に固定スクロール５０を固定するフレ
ーム６０の構成を示す。図７の（ａ）はフレーム７０を
固定スクロール側から見た平面図で、図７の（ｂ）は図
７の（ａ）のＤ−Ｄ線矢視断面を示す。フレーム６０の
基本構成部分は、自転防止機構の主要部品であるオルダ
ムリングに形成される互いに直交した２組のキー部分の
内の１組が滑動するキー溝６０aと固定スクロールの空
穴５０fに対応する固定ネジ部６０bと位置決め長穴６１
である。ここで、本実施の形態では位置決めピン５１が
ラップ５０aのＸ軸５２上に配設していることから、固
定スクロール５０とフレーム６０を中立位置に配設した
場合にラップ５０aのＸ軸５２に対応するフレーム６０
上の直線６２に概略平行となるように、かつ長穴６１の
平行部の間を前記直線６２が通るように、フレームの位
置決め長穴６１の平行部を構成すればよい。

【００３８】本実施の形態においては、Ｘ軸５２に対応
するフレーム６０上の直線６２に概略平行な部分として
位置決め長穴６１の平行部分を構成したが、必ずしもＸ
軸５２に平行である必要はなく、位置決めピン５１のピ
ン部中心とラップ５０aの中心を概略通過する概略直線
に対応するフレーム６０上の直線に概略平行となるよう
に構成すればよい。但し、位置決め長穴６１の平行線の
間に前記直線が位置するように、位置決め長穴６１の位
置と方向を設定するのが望ましい。また、偶然にも固定
スクロールラップ５０aのＸ軸５２とフレーム６０のキ
ー溝６０aの中心を通る直線が一致する関係にあるが、
一致しなくともよい。

【００３９】本発明の第３の実施の形態について、図８
を用いて説明する。図８において、符号７３は位置決め
長穴７１が形成される部材を示し、符号７４は位置決め
ピン７２が配設される部材である。図８の（ａ）は位置
決め長穴７１と位置決めピン７２の嵌合状態を示す平面
断面図で、図８の（ｂ）は位置決めピン７２の形状及び
位置決めピン７２が配設される部材への配設状態を示す
断面図である。本実施の形態においては、第１、第２の
実施の形態に対して位置決めピンの形状が異なってい
る。図８に示す位置決めピン７２は、位置決め長穴７１
において長穴方向に移動可能かつ長穴方向とは交差する
方向に移動不可能であるとともに、位置決めピン自体の
軸線のまわりに回転自在に機能し、位置決め手段として
の効果は第１、２の実施の形態と同様である。位置決め
ピン７２の特徴は、位置決め長穴７１と嵌合する部分
（ピン部）が、互いに対向する一対の平面を備え、この
平面で挟まれた部分が円柱面（ピン部軸線に垂直な断面
での形状が概略円形状）となっている点であり、円柱面
の部分は位置決めピン７２の回転動作に必要十分な領域
とする。

【００４０】ここで、位置決めピン７２の円柱面の部分
のみが位置決め長穴７１の壁面と接する部分であり、高
精度な加工が必要とされる部分である。よって、本実施
の形態によれば位置決めピン７２の高精度加工部分を特
定して製作することが可能であることから、位置決めピ
ン７２の加工時間短縮を図ることができる。また、円柱
状の位置決めピンとは異なり平面部を有することから、
位置決めピンが配設される部材７４に位置決めピン７２
を挿入するとき等の位置決めピン７２の保持性が高く、
より確実な挿入を行うことができるとともに、挿入時に
位置決めピン７２の位置決め長穴７１と接する円柱面の
部分に傷をつけるなどの懸念がなくなる。位置決めピン
７２が配設される部材７４に形成される、位置決めピン
７２の穴部が挿入される挿入穴は、圧縮機の組立て段階
で、位置決めピン７２が該挿入穴の中で回転することの
ない大きさとする。

【００４１】本発明の第４の実施の形態について、図９
を用いて説明する。図９における符号８３は位置決め長
穴８１が形成される部材を示し、符号８４は位置決めピ
ン８２が配設される部材である。本実施の形態において
は、第１〜第３の実施の形態に対して位置決めピン形状
が異なっている。図９の（ａ）は位置決め長穴８１と位
置決めピン８２の嵌合状態を示す平面断面図で、図８の
（ｂ）は位置決めピン８２の形状及び位置決めピン８２
が配設される部材８４への配設状態を示す断面図で、図
８の（ｃ）は図８の（ｂ）のＤ−Ｄ線矢視断面図であ
る。

【００４２】図９に示す位置決めピン８２は、位置決め
長穴８１において長穴方向に移動可能かつ長穴方向とは
交差する方向に移動不可能かつ回転自在に機能し、位置
決め手段としての効果は第１〜第３の実施の形態と同様
である。位置決めピン８２の特徴は、位置決めピン８２
の位置決め長穴８１に嵌合させる部分（ピン部）中心と
位置決めピンが配設される部材８４に挿入される部分で
ある穴部中心が偏心していることにある。偏心方向は、
位置決め長穴８１の長穴方向に概略直交する方向であ
る。図９に示したピン部の形状は、第３の実施の形態で
ある、位置決め長穴８１と嵌合する部分の一部が円柱面
となっている形状であるが円柱状の形状でも構わない。
また、ピン部の概略円構造部の直径より穴部の直径を大
きく構成することで図９とは異なり、ピン部の形状を位
置決めピンが配設される部材８４の内部にまで延長した
構成とすることも可能である。本実施の形態の特徴であ
る位置決め長穴８１の長穴方向に概略直交する方向に偏
心させた位置決めピン８２を用いることで、固定スクロ
ールラップや旋回スクロールラップの加工精度のバラツ
キより発生する回転移動分を調整することが可能とな
り、常に適正な両ラップの噛合わせ状態を実現すること
ができる。この場合も、位置決めピンが配設される部材
８４に形成される位置決めピン８２の挿入穴は、圧縮機
の組立て段階で、位置決めピン８２が該挿入穴の中で簡
単に回転することのない大きさとするとともに、位置決
めピン８２の挿入時、偏心方向がずれないようにする注
意が必要である。

【００４３】上記各実施の形態においては、フレームに
固定された固定スクロールと、固定スクロールのラップ
にラップを噛み合わせて配置された旋回スクロールの組
合せで構成されたスクロール流体機械について説明した
が、固定スクロールは、文字どおりフレームに固定され
たものばかりではなく、駆動軸の軸線方向でのある程度
の移動を許容している構造のものもある。そのような固
定スクロールにおいても、駆動軸の軸線に垂直な平面内
でのフレームとの相対位置、つまりは旋回スクロールと
の相対位置は、前記各実施の形態の場合と同様に位置決
めされねばならない。駆動軸の軸線方向でのある程度の
移動を許容している固定スクロールと、フレームに固定
ボルト２０で固定されている固定スクロールを合わせて
非旋回スクロールと呼ぶならば、前記位置決めピンや位
置決め長穴は、非旋回スクロールと旋回スクロールを有
してなるスクロール流体機械に対して適用可能であるこ
とはいうまでもない。

【００４４】

【発明の効果】本発明により、旋回スクロール部材と非
旋回スクロール部材の適正な噛合い状態を実現させ高い
エネルギー効率の確保をできるスクロール流体機械を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における固定スクロ
ールの構成を示す平面図及び断面図である。

【図２】第１の実施の形態におけるフレームの構成を示
す平面図及び断面図である。

【図３】第１の実施の形態における位置決め長穴と位置
決めピンの機能を説明する平面図である。

【図４】固定スクロール平行移動による両ラップ側面の
隙間変化を示す平面図である。

【図５】固定スクロール平行移動による両ラップ側面の
隙間変化に関する詳細説明図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態における固定スクロ
ールの構成を示す平面図及び断面図である。

【図７】第２の実施の形態におけるフレームの構成を示
す平面図及び断面図である。

【図８】第３の実施の形態における位置決めピンの形状
の例を示す平面図及び断面図である。

【図９】第４の実施の形態における位置決めピンの形状
の例を示す平面図及び断面図である。

【図１０】スクロール圧縮機の圧縮室の概略断面図であ
る。

【図１１】図１０に示す従来の技術における固定スクロ
ールとフレームの固定方法の１例を示す断面図である。

【図１２】従来の技術における固定スクロールとフレー
ムの位置決め方法の１例を示す平面図である。

【図１３】従来技術における固定スクロール回転移動に
よる両ラップ側面の隙間変化に関する説明図である。

【図１４】従来技術における固定スクロール回転移動に
よる両ラップ側面の隙間変化に関する詳細説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 密閉容器 ２，３０，５０ 固定スクロール ２ａ，３０ａ，５０ａ ラップ ２ｂ，３０ｂ，５０ｂ 鏡板 ２ｃ，３０ｃ，５０ｃ ラップ歯底 ２ｄ，３０ｄ，５０ｄ ラップ歯先 ２ｅ，３０ｅ，５０ｅ 吐出ポート ２ｆ，３０ｆ，５０ｆ 空穴 ３ 旋回スクロール ３ａ ラップ ３ｂ 鏡板 ３ｃ ラップ歯底 ３ｄ ラップ歯先 ４，４ａ，４ｂ 圧縮室 ７，４０，６０ フレーム ７ａ，４０ａ，６０ａ キー溝 ７ｂ，４０ｂ，６０ｂ 固定ネジ部 ２０ 固定ボルト ２１ 隙間 ３１，６１，７１，８１ 位置決め長穴 ３２，５２ Ｘ軸 ３３，５３ Ｙ軸 ３４ ラップ３０ａの中心 ４１，５１，７２，８２ 位置決めピン ４２，６２ 直線 ５４ ラップ５０ａの中心 １００ 固定スクロール １００ａ 第１の台板 １００ｂ 第１の渦巻体 １００ｃ，１００ｄ 基準穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 櫻井 和夫 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所空調システム事業部内 (72)発明者 松永 睦憲 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所空調システム事業部内 Ｆターム(参考） 3H029 AA02 AA12 AB03 BB33 BB42 CC03 CC04 CC05 CC09 3H039 AA03 AA12 BB08 BB28 CC02 CC03 CC04 CC33 CC34

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 渦巻状のスクロールラップを有しその軸
   線に垂直な面内における運動が規制される非旋回スクロ
   ール部材と、該非旋回スクロール部材の前記スクロール
   ラップに噛み合って圧縮室を形成する渦巻状のスクロー
   ルラップを有し前記軸線に垂直な面内を自転することな
   く旋回運動する旋回スクロール部材と、前記非旋回スク
   ロール部材の前記軸線に垂直な面内における運動を規制
   する非旋回スクロール固定部材と、前記非旋回スクロー
   ル部材と前記非旋回スクロール固定部材の前記軸線方向
   に垂直な面内での相対位置を位置決めする位置決め手段
   と、を有してなるスクロール流体機械において、 前記位置決め手段は、前記非旋回スクロール固定部材と
   前記非旋回スクロール部材の双方に形成された部分から
   構成され、前記非旋回スクロール部材を、前記非旋回ス
   クロール固定部材に対し、前記軸線方向に垂直な面内で
   前記非旋回スクロールラップの概略中心を通る直線の一
   つに沿う方向に移動可能に、かつ該一つの直線と前記非
   旋回スクロール部材の周縁部が交差する位置を通り前記
   軸線に平行な直線のまわりに回転可能に係合するもので
   あることを特徴とするスクロール流体機械。
2. 【請求項２】 請求項１記載のスクロール流体機械にお
   いて、前記位置決め手段は、前記一つの直線の方向に延
   びる長軸を有し、該一つの直線に平行でかつ該一つの直
   線を挟んで対向する一対の壁面を有する長穴構造と、該
   長穴構造に、前記一対の壁面に沿って移動可能に、かつ
   回転可能に嵌合するピン部を有するピン構造とにより構
   成され、該長穴構造と該ピン構造のいずれか一方が前記
   非旋回スクロールの周縁部に形成され、他方が前記非旋
   回スクロール固定部材に形成されていることを特徴とす
   るスクロール流体機械。
3. 【請求項３】 請求項２記載のスクロール流体機械にお
   いて、前記ピン構造のピン部を、ピン部軸線に垂直な断
   面での形状が概略円形状となるように構成し、該概略円
   形状の中心を前記一つの直線上に配設したことを特徴と
   するスクロール流体機械。
4. 【請求項４】 請求項２または３記載のスクロール流体
   機械において、前記ピン構造をピン部と該ピン部を固定
   する穴部に分けて構成したことを特徴とするスクロール
   流体機械。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載のスクロ
   ール流体機械を組み立てる組立て方法において、前記位
   置決め手段を用いて前記非旋回スクロール部材を前記非
   旋回スクロール固定部材に対して位置決めすることを特
   徴とするスクロール流体機械の組立て方法。
6. 【請求項６】 請求項５記載のスクロール流体機械の組
   立て方法において、前記長穴構造に前記ピン部を嵌合さ
   せた状態で、任意の旋回角度で旋回スクロールラップの
   中心から非旋回スクロールラップの概略中心に向かう方
   向へ可能な限り前記非旋回スクロール部材を移動させ、
   次に該旋回角度より概略180゜旋回した角度で前記旋回
   スクロールラップの中心から前記非旋回スクロールラッ
   プの概略中心に向かう方向へ可能な限り前記非旋回スク
   ロール部材を移動させた時、前記任意の旋回角度におけ
   る移動後の位置と該概略180゜の旋回角度における移動
   後の位置の中点に前記非旋回スクロール部材を位置決め
   して組立てることを特徴とするスクロール流体機械の組
   立て方法。
7. 【請求項７】 請求項６記載のスクロール流体機械の組
   立て方法において、少なくとも１組の旋回角度において
   前記移動を実施し、前記移動の中点に前記非旋回スクロ
   ール部材を位置決めして組立てることを特徴とするスク
   ロール流体機械の組立て方法。