JP2001221171A - スクロール式機械 - Google Patents

スクロール式機械

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JP2001221171A
JP2001221171A JP2001012578A JP2001012578A JP2001221171A JP 2001221171 A JP2001221171 A JP 2001221171A JP 2001012578 A JP2001012578 A JP 2001012578A JP 2001012578 A JP2001012578 A JP 2001012578A JP 2001221171 A JP2001221171 A JP 2001221171A
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scroll
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JP2001012578A
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Harry Burnes Clendenin
バーンズ クレンデニン ハリー
Keith James Reinhart
ジェームズ ラインハート キース
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Copeland Corp LLC
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    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C18/0207—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
    • F04C18/0215—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form where only one member is moving
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動モータの固定子と回転子間の空隙を精密
に調整可能なスクロール式機械を、提供する。 【解決手段】 スクロール式機械１０の外殻１２内にフ
レーム２２を設け、該フレームを外殻に固定した。フレ
ームは、外殻の基台部１６によって軸線方向での移動を
阻止してある。モータ固定子２８と、モータ回転子４６
を取付けてある駆動軸３０を回転可能に支持するところ
の主軸受ハウジング２４及び下部軸受ハウジング２６と
を、上記フレームに固定した。したがって外殻と比較し
て精密な機械加工を行い易いフレームの機械加工によっ
て、モータ固定子とモータ回転子間の空隙を精密に調整
でき、電動モータの稼働効率を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はスクロール式機
械、特にスクロール式機械の主軸受ハウジング及び下部
軸受ハウジング用の位置決め支持装置に関するものであ
る。
【０００２】
【発明の背景】種々のタイプの流体を輸送するための機
械として、一般にスクロール式機械と称されている部類
の機械がある。スクロール式機械は流体膨張機（ｅｘｐ
ａｎｄｅｒ）、輸送機関（ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ
ｅｎｇｉｎｅ）、ポンプ、圧縮機等として具体化でき、
この発明はこれらの機械の何れにも適用できる。しかし
説明のために後述する実施例は、密閉型の冷媒圧縮機に
係るものとされている。
【０００３】スクロール式圧縮機は冷凍用圧縮機及び空
調用の圧縮機として、主として極めて効率のよい作動を
行う能力を有することからますます多く用いられるよう
になっている。スクロール式圧縮機は一般的に言って互
いに噛合わされた１対の螺旋翼を有し、そのうちの一方
の螺旋翼は他方の螺旋翼に対し相対的に、外側の吸入ポ
ートから中心の吐出ポートに向けて移動するにつれ次第
に容積を減少して行く１個または複数個の可動の流体ポ
ケットが形成されるように、旋回せしめられる。旋回ス
クロール部材を、モータ回転子に取付けられた適当な駆
動軸を介して駆動するために電動モータが設けられてい
る。密閉型の圧縮機では普通、密閉された外殻内の底部
は潤滑及び冷却用の油を収容する油溜まりに形成されて
いる。
【０００４】電動モータは普通、圧縮機の外殻にプレス
嵌めされているモータ固定子を含んでいる。駆動軸は普
通、モータ回転子にプレス嵌めされていて主軸受ハウジ
ングと下部軸受ハウジングとによって回転可能に支持さ
れている。各軸受ハウジングも、圧縮機の外殻に対し固
定されている。モータ回転子はモータ固定子の中心穴内
に、モータ固定子とモータ回転子間に設定された特定の
間隙が存在するようにして位置させてある。この間隙の
許容寸法は固定子の公差、外殻の公差、２つの軸受ハウ
ジングの公差、駆動軸の公差、及びモータ回転子の公差
の関数である。したがってモータ回転子とモータ固定子
間の間隙の最終寸法は、圧縮機の設計者が希望する最適
間隙よりも大きくなり得る。
【０００５】
【発明の要約】この発明はモータ回転子とモータ固定子
間の間隙寸法の変動を有意義に減少させる位置決め支持
装置を備えたスクロール式機械を、提供するものであ
る。上記間隙の精密な調整によって、電動モータの稼働
効率が増す。この発明に係る位置決め支持装置は、外殻
にプレス嵌めされ該外殻の基台部によって支持されてい
るところの軸受ハウジング用の位置決めフレームを含
む。モータ固定子は該フレームにプレス嵌めされ、２個
の軸受ハウジングは該フレームにボルト等で固定され
る。したがってフレームを精密に機械加工することによ
ってモータ固定子とモータ回転子間の位置関係を精密に
調整でき、モータ固定子とモータ回転子間の間隙ないし
「空隙」を精密に調整できる。「空隙」の精密な調整に
よって、電動モータの稼働効率が向上する。また位置決
めフレームと結び付けての軸受ハウジング、固定子、回
転子及びクランク軸の利用によって、スクロール式機械
の組立てが簡単となる。
【０００６】この発明の他の特徴と長所とするところ
は、添付図面を参照して行う以下の説明から明瞭に理解
できる。
【０００７】
【実施例】図１−４にはこの発明に従った独特の位置決
め支持装置を備えたスクロール式圧縮機を、符号１０で
全体を指して示してある。スクロール式圧縮機１０はほ
ぼ円筒形の密閉された外殻１２を備え、この外殻１２の
上端にはキャップ１４を、また下端には一体形成された
複数の据付け脚（図示せず）を有する基台部１６を、そ
れぞれ溶着してある。キャップ１４には、内部に通常の
吐出弁を有していてもよい冷媒吐出管接手１８を設けて
ある。横向きの仕切り板２０をその周縁で、キャップ１
４が外殻１２に対し溶着されているのと同一の点におい
て外殻１２に対し溶着して取付けてある。フレーム２２
を外殻１２にプレス嵌めして、基台部１６の端で支持し
てある。基台部１６は外殻１２よりも僅かに直径が小さ
く、図１に示すように該基台部１６は外殻１２に支承さ
れ周縁で該外殻１２に溶着されている。
【０００８】フレーム２２に対し取付けられている、圧
縮機１０の主な構成要素としては２つ割り構造の主軸受
ハウジング２４、下部軸受ハウジング２６及びモータ固
定子２８がある。上端に偏心クランクピン３２を有する
駆動軸ないしクランク軸３０を、主軸受ハウジング２４
内の軸受３４と下部軸受ハウジング２６内の第２の軸受
３６とに回転可能に支持させて設けてある。クランク軸
３０はその下端部に比較的大径の同心的な穴３８を有
し、この穴３８はクランク軸３０の上端にまで延びてい
るところの、放射方向外向きに傾斜させてある小径の穴
４０へと連通させてある。外殻１２内の底部は、モータ
回転子４６の下端より僅かに上方のレベルにまで潤滑油
を収容する油溜まり４４に形成されており、穴３８は潤
滑油をクランク軸３０上方向きに穴４０内へと汲み上
げ、最終的には潤滑を必要とする圧縮機各部の全てに対
し潤滑油を供給するポンプとして働く。
【０００９】クランク軸３０は固定子２８、該固定子２
８を貫通している巻線４８、及びクランク軸３０上にプ
レス嵌めされている回転子４６を含む電動モータによっ
て、回転駆動される。上部釣り合い重り５０をクランク
軸３０に取付けてあり、また下部釣り合い重り５２を回
転子４６に取付けてある。
【００１０】２つ割り構造の主軸受ハウジング２４の上
面には平坦なスラスト受け面５４を設けてあり、このス
ラスト受け面５４上に、端板６０から上方向きに突出す
る通常の螺旋翼５８を有する旋回スクロール部材５６を
配置してある。この旋回スクロール部材５６の端板６０
の下面から内部にジャーナル軸受６４を有する円筒形の
ハブ６２を下方向きに突出させてあり、このハブ６２内
に穴を有する駆動ブッシュ６６を回転可能に配置してあ
って、駆動ブッシュ６６の穴内にクランクピン３２を配
置してある。クランクピン３２はその一面に、駆動ブッ
シュ６６の穴の一部に形成してある平坦面に対し駆動的
に係合する平坦面を有し、これによって例えば本願出願
人の所有に係る米国特許Ｎｏ．４，８７７，３８２に記
載されているような放射方向で融通性を有する駆動機構
が提供されており、ここに同米国特許を引用してその記
載を加入する。オルダム継手６８を、旋回スクロール部
材５６と２つ割り構造の主軸受ハウジング２４間に位置
させて設けてある。オルダム継手６８は旋回スクロール
部材５６と非旋回スクロール部材７０とに対し、旋回ス
クロール部材５６の回転運動を阻止するようにキー係合
させてさせてある。
【００１１】端板７４から下方向きに突出する螺旋翼７
２を有する非旋回スクロール部材７０も設けられてお
り、螺旋翼７２は、旋回スクロール部材５６の螺旋翼５
８と噛合うように位置させてある。非旋回スクロール部
材７０は中心に配置された吐出通路７６を有し、この吐
出通路７６は上向きに開放する凹溝７８に連通し、凹溝
７８が、キャップ１４と仕切り板２０とによって形成さ
れた吐出消音室８０と連通している。非旋回スクロール
部材７０には環状の凹溝８２も形成してあり、この凹溝
８２内には浮動シール組立体８４を配置してある。
【００１２】凹溝７８，８２と浮動シール組立体８４と
は軸線方向での２つの圧力付勢チャンバを形成し、螺旋
翼５８，７２によって圧縮された加圧流体を該圧力付勢
チャンバが受け取って非旋回スクロール部材７０に対し
軸線方向の付勢力を及ぼし、もって螺旋翼５８，７２の
翼先がそれに対向する端板７４，６０面に対しそれぞれ
密封的に係合することとする。浮動シール組立体８４は
出願人の所有に係る米国特許Ｎｏ．５，１５６，５３９
に詳細に記載されているタイプのものであるのが好まし
く、ここに同米国特許を引用してその記載を加入する。
非旋回スクロール部材７０は２つ割り構造の主軸受ハウ
ジング２４に、例えば前述の米国特許Ｎｏ．４，８７
７，３８２又は米国特許Ｎｏ．５，１０２，３１６に記
載されているような適当な態様で軸線方向に沿い制限さ
れた距離だけ移動可能に支架させるものに設計されてお
り、ここにこれらの米国特許を引用してその記載を加入
する。
【００１３】この発明は図面に示す独特の位置決め支持
装置に係り、同装置は基台部１６、フレーム２２、主軸
受ハウジング２４及び下部軸受ハウジング２６を含む。
従来の典型的な圧縮機では主軸受ハウジング、モータ固
定子及び下部軸受ハウジングが全て、圧縮機の外殻に対
し固定されていた。モータの効率的な作動のためには、
モータ回転子とモータ固定子間の間隙ないし「空隙」が
精密に調整されなければならない。モータ回転子及びモ
ータ固定子用の支持要素が全て圧縮機の外殻に支持され
ている場合には、「空隙」を精密に調整するため外殻の
精度に依存しなければならない。
【００１４】「空隙」を調整するためにフレーム２２
は、外殻１２の精度に依存することへの代替物を提供す
る。本発明ではフレーム２２が外殻１２に対し固定さ
れ、モータ固定子２８と主軸受ハウジング２４と下部軸
受ハウジング２６とがフレーム２２に対し固定される。
したがってフレーム２２の機械加工が、モータ固定子２
８とモータ回転子４６間の「空隙」を調整することとな
る。フレーム２２の機械加工は外殻１２の寸法公差より
もずっとよく制御できるので、フレーム２２を用いるこ
とによって「空隙」に関連する公差を減らし、電動モー
タの効率を高めることができる。
【００１５】フレーム２２は外殻１２に対し、基台部１
６に対し衝合するか僅かに離れた位置でプレス嵌めされ
ている。基台部１６は外殻１２に対しフレーム２２のプ
レス嵌めの前又は後で、外殻１２に対するフレーム２２
のプレス嵌めの前又は後での下部軸受ハウジング２６、
モータ固定子２８及び主軸受ハウジング２４の組立てに
ついて考慮するのみで、固定できる。基台部１６に対し
フレーム２２を衝合させると、外殻１２内でのフレーム
２２の軸線方向での支持が得られる。フレーム２２を基
台部１６から僅かに離す場合には、圧縮機１０の稼働に
より生じ得るフレーム２２の軸線方向での移動によって
フレーム２２が基台部１６に衝合し、軸線方向での移動
量が制限される。下部軸受ハウジング２６はフレーム２
２に対し、フレーム２２のネジ孔９２に螺合された複数
本のボルト９０を用いて固定されている。モータ固定子
２８は、フレーム２２の中心穴９４に対しプレス嵌めさ
れている。主軸受ハウジング２４はフレーム２２に対
し、フレーム２２のネジ孔９８に螺合された複数本のボ
ルト９６を用いて固定されている。モータ回転子４６は
クランク軸３０に対しプレス嵌めされ、モータ固定子２
８の中心穴内で一端側では２つ割り構造の主軸受ハウジ
ング２４内の軸受３４により、他端側では下部軸受ハウ
ジング２６内の軸受３６により、回転可能に支持されて
いる。全３個の位置決め要素、つまりモータ固定子２８
と主軸受ハウジング２４と下部軸受ハウジング２６が、
それらの位置を調整するためにフレーム２２の機械加工
態様に依存していることからネジ孔９２、中心穴９４及
びネジ孔９８相互間の精密な制御を保つことによって
「空隙」の精度を精密に調整することができる。
【００１６】フレーム２２には第１の位置決め内面ない
し直径部１００を設けてあり、下部軸受ハウジング２６
には位置決め外面ないし直径部１０２を設けてある。フ
レーム２２にはまた第２の位置決め内面ないし直径部１
０４を設けてあり、主軸受ハウジング２４には位置決め
外面ないし直径部１０６を設けてある。したがって中心
穴９４、位置決め内面ないし直径部１００及び位置決め
内面ないし直径部１０４の位置ないし同心度を制御する
ことによって、また軸受３６を受け入れるところの下部
軸受ハウジング２６内の穴に対する位置決め外面ないし
直径部１０２の位置ないし同心度を調整し、軸受３４を
受け入れるところの主軸受ハウジング２４内の穴に対す
る位置決め外面ないし直径部１０６の位置ないし同心度
を調整することによって、モータ固定子２８内でのモー
タ回転子４６の精密な位置決めを達成できる。モータ固
定子２８内でのモータ回転子４６の精密な位置決めによ
って、これらの２要素間の「空隙」寸法が精密に調整さ
れる。位置決め面ないし直径部１００−１０６を利用す
ることによりネジ孔９２，９８の厳密な公差がなくされ
る。なぜならボルト９０，９６は単にフレーム２２に対
し軸受ハウジング２４，２６を固定するだけに用いら
れ、位置決め面ないし直径部１００−１０６が軸受ハウ
ジング２４，２６の位置を決定するからである。モータ
回転子４６とモータ固定子２８の相対位置を決定するた
めの位置決め面ないし直径部１００−１０６の使用は、
この発明の好ましい実施態様である。
【００１７】フレーム２２は外殻１２にプレス嵌めさ
れ、したがって外殻１２内で回転運動に対し抵抗できる
べきである。外殻１２内でのフレーム２２の回転運動を
なくす１つの方法は、基台部１６に設けた複数個のスロ
ット１２２（図３に破線図示）に対し係合する複数個の
タブ１２０（図４に破線図示）を、フレーム２２に設け
ることである。基台部１６が外殻１２に溶着されること
から、タブ１２０とスロット１２２間の係合によってフ
レーム２２の回転運動が阻止される。
【００１８】この発明の好ましい実施例について説明し
て来たが、この発明は特許請求の範囲の各請求項に記載
された発明範囲を外れることなしに実施例の構成に数多
くの変形及び修正を加えて実施可能であることが、理解
されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に従った独特の位置決め支持装置を備
えた密閉型スクロール式圧縮機の縦断面図である。
【図２】図１の２−２線に沿った横断面図である。
【図３】図１に示した下部軸受ハウジングの領域を、一
部を縦断面で示した斜視図である。
【図４】図１−３に示した軸受ハウジングの位置決め用
フレームを示す斜視図である。
【符号の説明】
１２ 外殻 １６ 基台部 ２２ フレーム ２４ 主軸受ハウジング ２６ 下部軸受ハウジング ２８ モータ固定子 ３０ クランク軸（駆動軸） ４６ モータ回転子 ５６ 旋回スクロール部材 ５８ 螺旋翼 ６０ 端板 ７０ 非旋回スクロール部材 ７２ 螺旋翼 ７４ 端板 ９０ ボルト ９４ 中心穴 ９６ ボルト １００ 位置決め内面 １０２ 位置決め外面 １０４ 位置決め内面 １０６ 位置決め外面 １２０ タブ １２２ スロット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キース ジェームズ ラインハート アメリカ合衆国、45365 オハイオ州、シ ドニー、スワンダーズ ロード、フォルト ロラミー 16590

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外殻、 この外殻内に配置され第１の端板から突出する第１の螺
    旋翼を有する第１のスクロール部材、 上記外殻内に配置され第２の端板から突出する第２の螺
    旋翼を有する第２のスクロール部材であって、該第２の
    螺旋翼を上記第１の螺旋翼に対し、第１のスクロール部
    材に対し該第２のスクロール部材が相対的に旋回すると
    きに該両螺旋翼間に複数個の可動の流体ポケットが形成
    されるように噛合わせてある第２のスクロール部材、 上記外殻内に配置され該外殻に固定してあるフレーム、 このフレームに固定されたモータ固定子であって、中心
    穴を有するモータ固定子、 上記フレームとは別に設けられ該フレームに固定してあ
    る主軸受ハウジング、 上記フレームとは別に設けられ該フレームに固定してあ
    る下部軸受ハウジング、 上記主軸受ハウジングと上記下部軸受ハウジングとに回
    転可能に支持されている駆動部材であって、第１のスク
    ロール部材に対し相対的に第２のスクロール部材を旋回
    させる駆動部材、及びこの駆動部材に固定してあるモー
    タ回転子であって、上記したモータ固定子の中心穴内に
    配置されているモータ回転子、を備えたスクロール式機
    械。
  2. 【請求項２】 前記主軸受ハウジングが第１の位置決め
    面を有し前記フレームが第２の位置決め面を有してい
    て、第１の位置決め面を第２の位置決め面に対し係合さ
    せてフレームに対し主軸受ハウジングを位置決めしてあ
    る請求項１のスクロール式機械。
  3. 【請求項３】 前記モータ固定子の外面を前記フレーム
    の内面に対し係合させて、フレームに対しモータ固定子
    を位置決めしてある請求項２のスクロール式機械。
  4. 【請求項４】 前記主軸受ハウジングが、前記駆動部材
    を支持するための軸受を位置決めするものである請求項
    ２のスクロール式機械。
  5. 【請求項５】 前記下部軸受ハウジングが第３の位置決
    め面を有し前記フレームが第４の位置決め面を有してい
    て、第３の位置決め面を第４の位置決め面に対し係合さ
    せてフレームに対し下部軸受ハウジングを位置決めして
    ある請求項２のスクロール式機械。
  6. 【請求項６】 第１のスクロール部材を前記主軸受ハウ
    ジングに、該主軸受ハウジングに対し移動できるように
    支架させてある請求項１又は２のスクロール式機械。
  7. 【請求項７】 前記下部軸受ハウジングが第１の位置決
    め面を有し前記フレームが第２の位置決め面を有してい
    て、第１の位置決め面を第２の位置決め面に対し係合さ
    せてフレームに対し下部軸受ハウジングを位置決めして
    ある請求項１のスクロール式機械。
  8. 【請求項８】 前記外殻が基台部を含んでおり、該基台
    部を前記フレームに対し衝合させて外殻に対するフレー
    ムの移動を阻止してある請求項２又は７のスクロール式
    機械。
  9. 【請求項９】 第２のスクロール部材が、前記主軸受ハ
    ウジングに対し係合するものである請求項２，６又は８
    のスクロール式機械。
  10. 【請求項１０】 外殻、 この外殻内に配置され第１の端板から突出する第１の螺
    旋翼を有する第１のスクロール部材、 上記外殻内に配置され第２の端板から突出する第２の螺
    旋翼を有する第２のスクロール部材であって、該第２の
    螺旋翼を上記第１の螺旋翼に対し、第１のスクロール部
    材に対し該第２のスクロール部材が相対的に旋回すると
    きに該両螺旋翼間に複数個の可動の流体ポケットが形成
    されるように噛合わせてある第２のスクロール部材、 上記外殻内に配置され該外殻に固定してあるフレーム、
    及び上記外殻に固定してある基台部であって、上記フレ
    ームに対し衝合して外殻に対するフレームの移動を阻止
    する基台部、を備えたスクロール式機械。
  11. 【請求項１１】 前記フレームを、前記外殻にプレス嵌
    めしてある請求項１０のスクロール式機械。
  12. 【請求項１２】 前記基台部の一部を、前記外殻内に配
    置してある請求項１１のスクロール式機械。
  13. 【請求項１３】 前記フレームが少なくとも１個のタブ
    を含み前記基台部が少なくとも１個のスロットを含んで
    いて、該タブを該スロットに係合させてフレームの回転
    運動を阻止してある請求項１０のスクロール式機械。
  14. 【請求項１４】 外殻、この外殻内に配置され第１の螺
    旋翼を有する第１のスクロール部材、上記外殻内に配置
    され上記第１の螺旋翼と噛合わされている第２の螺旋翼
    を有する第２のスクロール部材、中心穴を有する固定子
    と該中心穴内に配置された回転子とを有する電動モー
    タ、上記回転子に固定されていて第１のスクロール部材
    に対し相対的に第２のスクロール部材を旋回駆動する駆
    動軸、及び該駆動軸を回転可能に支持するする少なくと
    も１個の軸受ハウジング、を備えたスクロール式機械に
    おいて、 上記外殻内にフレーム部材を、該外殻に固定支持させて
    設け、このフレーム部材に、上記固定子と上記軸受ハウ
    ジングとを固定支持させたことを特徴とするスクロール
    式機械。
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