JP2001099072A - スクロール型流体機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自転阻止機構について耐久性の向上を図り、
スクロール型圧縮機の信頼性、安定性を高める。 【解決手段】 旋回スクロール１５の端板から突出する
旋回ピン３１と、ハウジングから突出するハウジングピ
ン３２と、これら旋回ピン３１およびハウジングピン３
２を摺動させながら回転し半径方向の変位を許容しつつ
最大変位を規制する突起拘束部材３３とを備える旋回ス
クロールの自転阻止機構が設けられたスクロール型圧縮
機において、ハウジングピン３２を旋回ピン３１よりも
太く形成する。これにより、ハウジングピン３２の強度
が増して旋回スクロール１５や突起拘束部材３３の遠心
力により働くせん断力にも対向できるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１ 】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機または膨張
機として使用されるスクロール型流体機械に係わり、特
に旋回スクロールの自転阻止機構に関するものである。

【０００２ 】

【従来の技術】スクロール型圧縮機に具備される自転阻
止機構としては、例えば特公平６−６８２７６号公報に
開示されているように、突起拘束部材７がリング状とさ
れ、その内空部７ａに旋回ピン１ｂおよびハウジングピ
ン２ａを挿入した構成のものが知られている（図７、図
８参照）。この構成では、内空部７ａにおいて、旋回ピ
ン１ｂとハウジングピン２ａとの相対距離変動が許容さ
れるため、旋回スクロール１の旋回半径が可変となり、
両スクロール間の噛み合い誤差が吸収される。

【０００３ 】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な自転阻止機構においては、突起拘束部材７に拘束され
た旋回スクロール１が回転することで旋回ピン１ｂ、ハ
ウジングピン２ａにはその遠心力（またはこれを相殺す
る力）Ｆ_SCが作用する。加えてハウジングピン２ａに
は、突起拘束部材７がハウジングピン２ａを軸にして回
転することで遠心力Ｆ_Gが作用する。

【０００４ 】したがって、旋回ピン１ｂには旋回スク
ロール１に作用する遠心力を相殺する力Ｆ_SCが作用し、
ハウジングピン２ａには旋回スクロール１の遠心力Ｆ_SC
に加えて突起拘束部材７の遠心力Ｆ_Gが作用する。これ
により、特にハウジングピン２ａには遠心力Ｆ_SC，Ｆ_G
が作用することにより大きなせん断力が働くようになる
ため、その耐久性が問題視されている。

【０００５ 】本発明は上記の事情に鑑みてなされたも
のであり、自転阻止機構について耐久性の向上を図り、
これによってスクロール型流体機械の信頼性、安定性を
高めることを目的としている。

【０００６ 】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの手段として、次のような構成のスクロール型流体機
械を採用する。すなわち、請求項１記載のスクロール型
流体機械は、端板の一端面に渦巻状ラップが立設された
固定スクロールおよび旋回スクロールを相互に偏心さ
せ、かつ位相をずらして噛み合わせてハウジング内に配
設し、該ハウジングに固定された前記固定スクロールに
対して前記旋回スクロールを公転旋回運動させるスクロ
ール型流体機械であって、前記旋回スクロールの端板の
他端面から突出する旋回側突起と、前記ハウジングから
前記他端面側に突出する固定側突起と、これら旋回側突
起および固定側突起を摺動させながら回転し半径方向の
変位を許容しつつ最大変位を規制する突起拘束部材とを
備える旋回スクロールの自転阻止機構が設けられ、前記
固定側突起が旋回側突起よりも太く形成されていること
を特徴とする。

【０００７ 】このスクロール型流体機械においては、
固定側突起（従来技術でいうところのハウジングピン）
を旋回側突起（従来技術でいうところの旋回ピン）より
も太くすることにより、固定側突起の強度が増して旋回
スクロールや突起拘束部材の遠心力により働くせん断力
にも対向できるようになる。

【０００８ 】請求項２記載のスクロール型流体機械
は、請求項１記載のスクロール型流体機械において、前
記突起拘束部材が、前記旋回側突起および固定側突起を
相互に間隔をおいて遊嵌されるひとつの長穴を有し、そ
の内周面が前記摺動接触部とされたことを特徴とする。

【０００９ 】このスクロール型流体機械において、長
穴は、例えば旋回側突起および固定側突起を囲うそれぞ
れの穴を、互いに交叉しない接線で連結して得られる。
このような構成において、旋回側突起は、固定側突起の
回りをあらかじめ与えられた旋回半径に対して所定の範
囲で変動する旋回半径で円運動する。このとき、突起拘
束部材の内周面は両突起の外表面と摺動接触して半径方
向の運動を拘束する。この拘束作用は突起拘束部材の内
周面のうち長穴に遊嵌された各突起の中心よりも外方の
みが有効に作用する。このため、請求項２記載の突起拘
束部材の内周面と同等の拘束作用が得られる。

【００１０ 】請求項３記載のスクロール型流体機械
は、請求項１記載のスクロール型流体機械において、前
記突起拘束部材が、前記旋回側突起および固定側突起を
それぞれ遊嵌されるふたつの穴を有し、その内周面が前
記摺動接触部とされたことを特徴とする。

【００１１ 】このスクロール型流体機械においては、
突起拘束部材に形成された穴に旋回側突起および固定側
突起がそれぞれ遊びをもって嵌合し、穴内における両突
起間の相対距離変動が許容されるので、旋回スクロール
の旋回半径が可変となることはもとより、旋回スクロー
ルの公転旋回運動中はこれら突起と突起拘束部材の内周
面とが摺動接触となる。これにより、潤滑油膜による負
荷の支持、疲労寿命の延命化、および偏摩耗の防止が図
れる。

【００１２ 】請求項４記載のスクロール型流体機械
は、端板の一端面に渦巻状ラップが立設された固定スク
ロールおよび旋回スクロールを相互に偏心させ、かつ位
相をずらして噛み合わせてハウジング内に配設し、該ハ
ウジングに固定された前記固定スクロールに対して前記
旋回スクロールを公転旋回運動させるスクロール型流体
機械であって、前記旋回スクロールの端板の他端面から
突出する旋回側突起と、前記ハウジングから前記他端面
側に突出する固定側突起と、これら旋回側突起および固
定側突起を摺動させながら回転し半径方向の変位を許容
しつつ最大変位を規制する突起拘束部材とを備える旋回
スクロールの自転阻止機構が設けられ、前記突起拘束部
材の重心が前記固定側突起にほぼ一致する形状をなして
いることを特徴とする。

【００１３ 】このスクロール型流体機械において、突
起拘束部材は、その重心が固定側突起にほぼ一致する形
状をなしていることから、突起拘束部材が回転しても固
定側突起にその遠心力が作用しなくなるので、固定側突
起に働くせん断力が旋回側突起とほぼ同等の大きさに低
減される。これにより、自転阻止機構の耐久性が向上す
る。

【００１４ 】

【発明の実施の形態】本発明に係るスクロール型流体機
械の第１実施形態を図１ないし図４に示して説明する。
図１は本発明に係るスクロール型圧縮機の全体構成を示
す断面図である。図において、符号１１はハウジングを
示しており、このハウジング１１は、カップ状本体１１
ａと、該カップ状本体１１ａの開口端側に配されるフロ
ントエンドプレート１１ｂおよび筒状部材１１ｃとから
構成されている。

【００１５ 】筒状部材１１ｃには一端にクランク１２
ａを備えた回転軸１２が貫通しており、この回転軸１２
は、ベアリング１３ａ，１３ｂを介して筒状部材１１ｃ
に回転自在に支持されている。

【００１６ 】ハウジング１１の内部には、固定スクロ
ール１４および旋回スクロール１５が配設されている。
固定スクロール１４は、端板１４ａと、その一端面に立
設された渦巻状ラップ１４ｂとを備えた構成とされ、端
板１４ａは、ボルト１６によってカップ状本体１１ａに
締結されている。端板１４ａの外周面にはＯリング１７
が埋設され、このＯリング１７がカップ状本体１１ａの
内周面に密接することにより、端板１４ａの図１示左側
には吸入室１８が形成され、また、端板１４ａの右側に
は吐出キャビティ１９が形成されている。

【００１７ 】旋回スクロール１５は、固定スクロール
１４と同様に、端板１５ａと、その一端面に立設された
渦巻状ラップ１５ｂとを備えた構成とされている。ま
た、渦巻状ラップ１５ｂは、固定スクロール１４の渦巻
状ラップ１４ｂと実質的に同一の形状を有している。そ
して、これら旋回スクロール１５と固定スクロール１４
とは、相互に公転旋回半径だけ偏心し、かつ１８０゜だ
け位相をずらして噛み合わされている。

【００１８ 】渦巻状ラップ１４ｂ，１５ｂの先端面に
は、それぞれチップシール２１ａ，２１ｂが配設されて
いる。チップシール２１ａ，２１ｂは、端板１４ａ，１
５ａの一端面に密接すると同時に、渦巻状ラップ１４
ｂ，１５ｂの側面に複数箇所で密接している。これらチ
ップシール２１ａ，２１ｂにより、渦巻状ラップ１４
ｂ，１５ｂ間には、それらの中心に対して略点対称をな
す複数の密閉空間２２が形成されている。

【００１９ 】旋回スクロール端板１５ａの他端面中央
部には、円筒状のボス２３が突設され、ボス２３の内部
には、クランク１２ａの偏心部１２ｂが旋回スクロール
軸受２４およびドライブブッシュ２５を介して回動自在
に収容されている。また、回転軸１２には、旋回スクロ
ール１５に与えられたアンバランス量を打ち消すバラン
スウェイト２０が固定されている。

【００２０ 】旋回スクロール端板１５ａの他端面外縁
部と、フロントエンドプレート１１ｂとの間には、旋回
スクロール１５の自転阻止機構が設けられている。以下
では、この自転阻止機構について図１ないし図４を参照
して説明する。旋回スクロール端板１５ａの他端面側に
は、周方向に等しい間隔を隔てて複数（本実施形態では
４個）の旋回ピン（旋回側突起）３１が突設されてい
る。また、フロントエンドプレート１１ｂの旋回スクロ
ール１５側に面した一端面にも、周方向に等しい間隔を
隔てて旋回ピン３１と同数のハウジングピン（固定側突
起）３２が突設されている。旋回ピン３１、ハウジング
ピン３２はいずれも断面が真円形に形成された軸部材
で、しかもハウジングピン３２は旋回ピン３１よりも太
く形成されている。

【００２１ 】符号３３は、端板１５ａの他端面とフロ
ントエンドプレート１１ｂの一端面との間に設けられた
円板状の突起拘束部材である。これら突起拘束部材３３
には、旋回ピン３１およびハウジングピン３２がそれぞ
れ遊びを以て嵌合される一対の穴３４ａ，３４ｂが設け
られている。

【００２２ 】穴３４ａ，３４ｂは、それぞれ旋回ピン
３１およびハウジングピン３２よりも十分に大径に形成
されている。また、これら穴３４ａ，３４ｂの中心間距
離ｅは、クランク１２の偏心量と等しくなるように設定
され、この偏心量が旋回スクロール１５の旋回半径とな
る。

【００２３ 】上記のように構成されたスクロール型流
体機械においては、回転軸１２を回転させると、旋回ス
クロール１５は、自転阻止機構によってその自転を阻止
されながら、クランク１２ａ、ボス２３、旋回スクロー
ル軸受２４等からなる旋回駆動機構を介して、回転軸１
２を中心にクランク１２ａの偏心量を半径とする円軌道
上を公転旋回運動する。これにより、渦巻状ラップ１４
ｂ，１５ｂ間の線接触部は、次第に渦巻きの中心方向に
移動し、その結果、密閉空間２２は、容積を減少しなが
ら渦巻の中心方向へと移動する。

【００２４ 】このため、吸入口（図示略）を通って吸
入室１８に流入した流体は、渦巻状ラップ１４ｂ，１５
ｂ間の外終端開口部から密閉空間２２内に取り込まれた
後、圧縮されながら中心部２６に至る。そして、圧縮さ
れた流体は、吐出弁２７を押し開いて吐出キャビティ１
９内へと導かれ、吐出口（図示略）を経て外部へと流出
する。

【００２５ 】以上の流体圧縮動作を行う過程におい
て、上記の自転阻止機構では、突起拘束部材に拘束され
た旋回スクロール１が回転することで旋回ピン３１、ハ
ウジングピン３２にはその遠心力（またはこれを相殺す
る力）Ｆ_SCが作用する。加えてハウジングピン３２に
は、突起拘束部材３３がハウジングピン３２を軸にして
回転することで遠心力Ｆ_Gが作用する。

【００２６ 】しかしながら、ハウジングピン３２を旋
回ピン３１よりも太く形成したことにより、ハウジング
ピン３２の強度が高められて旋回スクロール１５や突起
拘束部材３３の遠心力により働くせん断力にも十分に対
向できるようになっている。これにより、大きな遠心力
（Ｆ_SC＋Ｆ_G）が作用してもハウジングピン３２のせん
断や変形が防止される。これにより、自転阻止機構の耐
久性が高められてスクロール型圧縮機の信頼性や安定性
が高められる。

【００２７ 】また、固定スクロール１４と旋回スクロ
ール１５との噛み合いに歯面誤差があると、密閉空間２
２から流体が漏洩し、体積効率の低下やバラツキを生じ
る。しかしながら、上記構成の自転阻止機構によれば、
旋回ピン３１およびハウジングピン３２と、突起拘束部
材３３に形成された穴３４ａ，３４ｂとの間に遊びが設
けられているため、これら両ピン３１，３２間の相対距
離の変動が許容される。

【００２８ 】このため、旋回スクロール１５の旋回半
径が可変となり、両スクロール１４，１５の噛み合いに
誤差が生じていても、かかる誤差を吸収して密閉空間２
２のシール性が高められる。したがって、本実施形態の
自転阻止機構によれば、流体漏れによる体積効率の低下
やバラツキを効果的に防止して圧縮効率を向上させるこ
とができる。

【００２９ 】ちなみに、これらピン３１，３２間の相
対距離が変動した際の旋回スクロール１５の自転阻止
は、単に４節リンクの節点の一部が、両ピン３１，３２
と穴３４ａ，３４ｂとの接触点から両スクロール１４，
１５の歯面接触点に移行しただけであるから、確実にな
されることはもとよりである。

【００３０ 】さらに、旋回スクロール１５の公転旋回
運動中は、旋回ピン３１およびハウジングピン３２の半
径方向の変位が、穴３４ａ，３４ｂを有する突起拘束部
材３３の内周面（摺動接触部）と滑り接触（摺動接触）
しながら拘束されるため、滑り軸受と同様に、潤滑油膜
によって負荷を支えることが可能になる。これにより、
旋回ピン３１、ハウジングピン３２および突起拘束部材
３３の長寿命化を図ることができる。

【００３１ 】また、本実施形態では、一対の旋回ピン
３１およびハウジングピン３２をひとつの突起拘束部材
３３により拘束する組み合わせを４組設けているため、
両スクロール１４，１５の歯面接触点が移動するにつれ
て、自転阻止のための４節リンクも順次変わり、旋回ス
クロール１５の公転旋回運動が滑らかな自転阻止機構が
構成されている。

【００３２ 】次に、本発明に係るスクロール型流体機
械の第２実施形態を図５に示して説明する。なお、上記
第１実施形態において既に説明した構成要素には同一符
号を付して説明は省略する。本実施形態において、突起
拘束部材３６には、ふたつの穴３４ａ，３４ｂにかえて
ひとつの長穴３７が設けられている。長穴３７は、第１
実施形態を示す図４の穴３４ａ，３４ｂと同一構成とさ
れた一対の穴３８ａ，３８ｂ、つまり、旋回ピン３１お
よびハウジングピン３２がそれぞれ遊嵌される穴３８
ａ，３８ｂを、互いに交叉しない２つの接線３９ａ，３
９ｂで結び、これら穴３８ａ，３８ｂの外側半円部３８
ｃ，３８ｄと、接線３８ａ，３８ｂとで囲まれた形状と
なっている。

【００３３ 】上記の自転阻止機構では、ハウジングピ
ン３２を旋回ピン３１よりも太く形成したことにより得
られる自転阻止機構の高耐久性に加えて次の効果が得ら
れる。旋回ピン３１はハウジングピン３２の回りを予め
与えられた旋回半径に対して所定の範囲で変動する余裕
をもって円運動する。

【００３４ 】このため、旋回スクロール１５の旋回半
径が可変となり、両スクロール１４，１５の噛み合いに
誤差が生じていても、かかる誤差を吸収して密閉空間２
２のシール性が高められる。したがって、本実施形態の
自転阻止機構によっても、流体漏れによる体積効率の低
下やバラツキを効果的に防止して圧縮効率を向上させる
ことができる。

【００３５ 】次に、本発明に係るスクロール型流体機
械の第３実施形態を図６に示して説明する。なお、上記
第１、第２実施形態において既に説明した構成要素には
同一符号を付して説明は省略する。本実施形態におい
て、旋回ピン３１、ハウジングピン３２には同径の軸部
材が用いられている。また、突起拘束部材４０には第２
実施形態と同様に長穴４１がひとつ設けられた円板状の
ものが採用されている。

【００３６ 】本実施形態が第２実施形態と異なるの
は、突起拘束部材４０に設けられる長穴４１の位置であ
る。第２実施形態では、外側半円部３８ｃ，３８ｄと突
起拘束部材３６の外周面間の距離が等しくなるように長
穴３７が設けられていたのに対し、本実施形態では、一
方の外側半円部４２ａと突起拘束部材４０の外周面間の
距離ｌ₁よりも、他方の外側半円部４２ｂと突起拘束部
材４０の外周面間の距離ｌ₂が長くなるように長穴４１
が設けられているのである。これにより、突起拘束部材
４０の重心Ｇは、ハウジングピン３２を中心として回転
するときの中心にほぼ一致している。

【００３７ 】上記の自転阻止機構では、突起拘束部材
４０の重心Ｇが回転の中心となるハウジングピン３２に
ほぼ一致することから、突起拘束部材４０が回転しても
ハウジングピン３２にその遠心力が作用しなくなるの
で、ハウジングピン３２に働くせん断力が旋回ピン３１
とほぼ同等の大きさに低減される。これにより、自転阻
止機構の耐久性が向上する。

【００３８ 】ところで、第１、第２実施形態において
は、突起拘束部材３３，３６にかえて従来技術で採用さ
れていたリング状の突起拘束部材を使用しても構わな
い。また、第３実施形態では突起拘束部材４０を厚さ均
等の円板状としたが、厚さに違いをもたせて重心の調整
を図るようにしても構わない。

【００３９ 】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る請求
項１記載のスクロール型流体機械によれば、固定側突起
を旋回側突起よりも太くすることによって固定側突起の
強度が増し、旋回スクロールや突起拘束部材の遠心力に
より働くせん断力にも十分に対向できるようになるの
で、自転阻止機構の耐久性が向上し、スクロール型流体
機械そのものの信頼性や安定性が向上する。

【００４０ 】請求項２記載のスクロール型流体機械に
よれば、突起拘束部材に形成された穴に旋回側突起およ
び固定側突起がそれぞれ遊びをもって嵌合し、穴内にお
ける両突起間の相対距離変動が許容されるので、旋回ス
クロールの旋回半径が可変となることはもとより、旋回
スクロールの公転旋回運動中はこれら突起と突起拘束部
材の内周面とが摺動接触となり、潤滑油膜による負荷の
支持、疲労寿命の延命化、および偏摩耗の防止が図れ
る。

【００４１ 】請求項３記載のスクロール型流体機械に
よれば、旋回側突起は固定側突起の回りをあらかじめ与
えられた旋回半径に対して所定の範囲で変動する旋回半
径で円運動し、このとき突起拘束部材の内周面は両突起
の外表面と摺動接触して半径方向の運動を拘束する。こ
の拘束作用は突起拘束部材の内周面のうち長穴に遊嵌さ
れた各突起の中心よりも外方のみが有効に作用するた
め、請求項２記載の突起拘束部材の内周面と同等の拘束
作用が得られ、潤滑油膜による負荷の支持、疲労寿命の
延命化、および偏摩耗の防止が図れる。

【００４２ 】請求項４記載のスクロール型流体機械に
よれば、突起拘束部材の重心が固定側突起にほぼ一致す
る形状をなしていることから、突起拘束部材が回転して
も固定側突起にその遠心力が作用しなくなるので、固定
側突起に働くせん断力が旋回側突起とほぼ同等の大きさ
に低減される。これにより、自転阻止機構の耐久性が向
上し、スクロール型流体機械そのものの信頼性や安定性
が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態を示す図であって、ス
クロール型圧縮機の構造を示す側断面図である。

【図２】 図１に示される自転阻止機構の構成を示す側
断面図である。

【図３】 図１におけるＡ-Ａ線矢視断面図である。

【図４】 突起拘束部材を示す平面図である。

【図５】 本発明の第２実施形態を示す図であって、突
起拘束部材を示す平面図である。

【図６】 本発明の第３実施形態を示す図であって、突
起拘束部材を示す平面図である。

【図７】 従来のスクロール型圧縮機に具備される自転
阻止機構の一例を示す側断面図である。

【図８】 図７におけるＢ-Ｂ線矢視断面図である。

【符号の説明】

１１ ハウジング １４ 固定スクロール １５ 旋回スクロール ３１ 旋回ピン（旋回側突起） ３２ ハウジングピン（固定側突起） ３３ 突起拘束部材 ３４ａ，３４ｂ 穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H039 AA02 AA12 BB05 CC02 CC08 CC17

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 端板の一端面に渦巻状ラップが立設さ
   れた固定スクロールおよび旋回スクロールを相互に偏心
   させ、かつ位相をずらして噛み合わせてハウジング内に
   配設し、該ハウジングに固定された前記固定スクロール
   に対して前記旋回スクロールを公転旋回運動させるスク
   ロール型流体機械であって、 前記旋回スクロールの端板の他端面から突出する旋回側
   突起と、前記ハウジングから前記他端面側に突出する固
   定側突起と、これら旋回側突起および固定側突起を摺動
   させながら回転し半径方向の変位を許容しつつ最大変位
   を規制する突起拘束部材とを備える旋回スクロールの自
   転阻止機構が設けられ、 前記固定側突起が旋回側突起よりも太く形成されている
   ことを特徴とするスクロール型流体機械。
2. 【請求項２】 前記突起拘束部材が、前記旋回側突起
   および固定側突起を相互に間隔をおいて遊嵌されるひと
   つの長穴を有し、その内周面が前記摺動接触部とされた
   ことを特徴とする請求項１記載のスクロール型流体機
   械。
3. 【請求項３】 前記突起拘束部材が、前記旋回側突起
   および固定側突起をそれぞれ遊嵌されるふたつの穴を有
   し、その内周面が前記摺動接触部とされたことを特徴と
   する請求項１記載のスクロール型流体機械。
4. 【請求項４】 端板の一端面に渦巻状ラップが立設さ
   れた固定スクロールおよび旋回スクロールを相互に偏心
   させ、かつ位相をずらして噛み合わせてハウジング内に
   配設し、該ハウジングに固定された前記固定スクロール
   に対して前記旋回スクロールを公転旋回運動させるスク
   ロール型流体機械であって、 前記旋回スクロールの端板の他端面から突出する旋回側
   突起と、前記ハウジングから前記他端面側に突出する固
   定側突起と、これら旋回側突起および固定側突起を摺動
   させながら回転し半径方向の変位を許容しつつ最大変位
   を規制する突起拘束部材とを備える旋回スクロールの自
   転阻止機構が設けられ、 前記突起拘束部材の重心が前記固定側突起にほぼ一致す
   る形状をなしていることを特徴とするスクロール型流体
   機械。