JP2001221172A - スクロール式機械 - Google Patents
スクロール式機械Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C18/02—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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C17/00—Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing
- F01C17/06—Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing using cranks, universal joints or similar elements
- F01C17/066—Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing using cranks, universal joints or similar elements with an intermediate piece sliding along perpendicular axes, e.g. Oldham coupling
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
て、設計上及び位置決め上の問題点を解消するオルダム
継手を提供する。 【解決手段】 スクロール式機械用のオルダム継手68
を、従来のものの4個の柱部に代えて2個のみの柱部9
2を有するものに構成した。各柱部は旋回スクロール部
材に対し係合させるキーないし面94と、非旋回スクロ
ール部材(又は主軸受箱)に対し係合させるキーないし
面96とを含む。2個の柱部は環状のリング90によっ
て接続するか、或いは湾曲アームによって接続する。
Description
械、特にスクロール式機械において用いられる独特のオ
ルダム継手に関するものである。
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。この種の機械は流体膨張機(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。
ぞれ各別の端板上にスクロール部材を形成するように支
架してある類似形状の2個の螺旋状スクロール翼(sc
roll wrap)を、備えている。2個のスクロー
ル部材は、一方のスクロール翼が他方のスクロール翼か
ら180°回転変位されるように、互いに嵌め合わされ
ている。この機械は、一方のスクロール部材(旋回スク
ロール部材)を他方のスクロール部材(非旋回スクロー
ル部材)に対し相対的に、それぞれの翼の側面(fla
nk)間で移動する線接触が得られて移動する孤立した
三日月状の流体ポケットが形成されるように、旋回させ
ることによって作動する。螺旋状のスクロール翼は普
通、円の伸開線として形成されている。作動中にスクロ
ール部材間の相対回転が何ら生じないこと、つまり運動
が純粋な曲線並進(curvilinear tran
slation)(すなわち何らの線も回転しない。)
となることが、理想的である。スクロール部材間の相対
回転は普通、オルダム継手を用いることによって阻止さ
れる。
を、流体入口が設けられているところのスクロール機械
の第1の領域から流体出口が設けられているところのス
クロール機械の第2の領域へと運ぶ。密封されている流
体ポケットの容積は、同ポケットが第1の領域から第2
の領域へと移動するにつれて変化する。如何なる瞬間に
おいても少なくとも1対の密封された流体ポケットがあ
り、同時に複数対の流体ポケットが存在するときは各対
が異なった容積をもつ。圧縮機では、第2の領域が第1
の領域よりも高い圧力にあって物理的に機械の中心部に
位置させてあり、第1の領域は機械の外周部に位置させ
てある。
ルダム継手には種々の形式のものがあるが、一般に環状
のリングから突出する2対のキーを備えている。このう
ち1対のキーは旋回スクロール部材に設けた溝穴に対し
係合し、他の1対のキーは非旋回スクロール部材又は軸
受箱のような静止ボデー(固定部材)に設けた溝穴に対
し係合する。
のかかるオルダム継手はこれらのスクロール部材間の回
転を阻止するのに有効ではあるが、スクロール部材間で
の位置決めに関し設計上及び/又は組立て上の問題を有
する。また別の用途ではオルダム継手をスクロール部材
の放射方向外側で支持するために、追加の支持構造及び
/又は外殻寸法の拡大が必要となる。
有効に阻止するように、2つのスクロール部材間又は旋
回スクロール部材とスクロール式機械の固定部材間を接
続するオルダム継手であって、従来のものより構造がず
っと単純であって設計上の問題を回避し、また要求され
る位置決め面の個数を減らしてあるオルダム継手を、提
供しようとするものである。
し係合する1対のみの柱部を有するオルダム継手を提供
するものである。旋回スクロール部材は1対の柱部ない
しキーの下方部分に対し接触させ、非旋回スクロール部
材は1対の柱部ないしキーの上方部分に対し接触させ
る。1対のみの柱部ないしキーは1つの実施例では環状
のリングに取付けられ、他の実施例では該柱部ないしキ
ー間を延びるところの環状リングの円弧状切片に取付け
られる。
部材ないし主軸受箱に対し接続して、該旋回スクロール
部材の回転を阻止するオルダム継手も提供するものであ
る。このオルダム継手も、旋回スクロール部材と静止部
材ないし主軸受箱とに係合する1対のみの柱部ないしキ
ーを有するものに構成される。この1対のみの柱部ない
しキーは環状のリングに取付けることも、環状リングの
円弧状切片に取付けることもできる。
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。
の型式のスクロール式機械に対し適用できるが、例示的
な目的からしてこの発明を密閉型のスクロール式圧縮
機、特に空調システム及び冷凍システム用の冷媒の圧縮
において特別の有用性を有することが判明しているスク
ロール式圧縮機において、実施した例について述べる。
ダム継手を組込んであるスクロール式圧縮機を、符号1
0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1
2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(図示せず)を有していてもよい冷媒吐出
管継手18を設けてある。外殻12に取付けられている
他の主な要素としては、キャップ14が外殻12に対し
溶着されているのと同一の点において周縁を外殻12に
溶着されている横向きの仕切り板22、外殻12に対し
適宜の方法で固定されている主軸受箱24、及び外殻1
2に対し適宜の方法で固定されている複数個の放射方向
外向きの脚部を有する下部軸受箱26がある。横断面形
状がほぼ四角形であるが角部を丸められているモータ固
定子28を、外殻12に対しプレス嵌めして設けてあ
る。この固定子28の丸められた角部間の平坦面部は固
定子28と外殻12間に、外殻12内の上部から底部に
かけての潤滑油の戻し流れを促進する通路を提供する。
駆動軸ないしクランク軸30を、主軸受箱24内の軸受
34と下部軸受箱26内の軸受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。
穴38内には撹拌器42を配置してある。外殻12内の
底部は、モータ回転子46の下端よりも僅かに上方のレ
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4
0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。
貫通している巻線48、及びクランク軸30上にプレス
嵌めされ上下の釣り合い重り50,52を有する回転子
46を含む電動モータによって、回転駆動される。
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62を有する円筒形のハブを下方向きに突出さ
せてあり、このハブ内に穴66を有する駆動ブッシュ6
4を回転可能に配置してあり、穴66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、
穴66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(以上、図示せず)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.4,87
7,382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、ここに上記米国特許
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と主軸受箱24間に位置させ旋
回スクロール部材56と非旋回スクロール部材70とに
キー結合して設けて、旋回スクロール部材56の回転運
動を阻止してある。
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22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。凹溝
78,82とシール組立体84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。シール組立体84は米国特許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は主軸受箱24に対
し、例えば前述の米国特許No.4,877,382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。
な独特のオルダム継手68に係る。オルダム継手68は
リング90を有し、このリング90は、一直径線上で対
向する2つの上向きに突出する一体的な柱部92を有す
る。各柱部92は、旋回スクロール部材に対する係合キ
ー94と非旋回スクロール部材に対する係合キー96と
を含む。図1,2に示すようにリング90は旋回スクロ
ール部材56と主軸受箱24間に配置されており、柱部
92は、旋回スクロール部材56の溝穴98を通して上
方へ延び非旋回スクロール部材70の溝穴100内へ臨
んでおり、キー94が旋回スクロール部材56に対し係
合しキー96が非旋回スクロール部材70に対し係合し
ている。
ルダム継手では、4つのキー面がリングに接し4つのキ
ー面がリングに対し垂直である。リングには対し垂直な
キー面は全て、スクロール部材に対する接触面である。
したがって4個のキーがリング周りに配置されているこ
とからして、(主軸受箱上の)非旋回スクロール部材に
よって負荷されるところの直径方向で対向する2つのキ
ー面は、旋回スクロール部材によって負荷されるところ
の直径方向で対向する2つのキー面に対し垂直な関係に
あった。
角度だけ、好ましくは30から60度だけ回転変位させ
てある柱部92、したがってキー94,96を有する。
図示の好ましい実施例では図3に示すように水平軸線か
ら、一方の柱部92は55°回転変位させてあり他方の
柱部92は57°回転変位させてある。したがって溝穴
98,100を対応して配置することにより、柱部92
の4つの面をすべてモーメントに対し抵抗するように使
用できる。これによって非旋回スクロール部材70と旋
回スクロール部材56とに対し、同一の柱部を使用する
ことが可能となる。旋回スクロール部材56はリング9
0に近接する高さ位置でキー94の対向する2つの面に
係合しており、非旋回スクロール部材70はリング90
から遠い高さ位置でキー96の対向する他の2つの面に
係合している。スクロール部材56,70に対し係合さ
せるために4個のキー、つまり2個宛のキー94,96
が設けられているが、2つの柱部92が必要であるのみ
である。このオルダム継手は従来のものよりコンパクト
であり、軽量であり、低いコストで提供される。
ルダム継手168を、示してある。オルダム継手168
は湾曲アーム190を備え、該湾曲アーム190はその
両端に位置させてある、互いに対向する2つの上向きに
突出する一体的な柱部192を有する。各柱部192
は、旋回スクロール部材に対する係合キー194と非旋
回スクロール部材に対する係合キー196とを含む。湾
曲アーム190は旋回スクロール部材56と主軸受箱2
4間に配置されるものに設計され、柱部192が、旋回
スクロール部材56の溝穴98を通して上方へ延び非旋
回スクロール部材70の溝穴100内へ臨み、キー19
4が旋回スクロール部材56に対し係合しキー196が
非旋回スクロール部材70に対し係合するものとされて
いる。
柱部192、したがって前記キー94,96に類似して
回転変位させてあるキー194,196を有する。した
がって柱部192の4つの面をすべて、モーメントに対
し抵抗するように使用できる。これによって非旋回スク
ロール部材70と旋回スクロール部材56とに対し、同
一の柱部を使用することが可能となる。旋回スクロール
部材56は湾曲アーム190に近接する高さ位置でキー
194の対向する2つの面に係合しており、非旋回スク
ロール部材70は湾曲アーム190から遠い高さ位置で
キー196の対向する他の2つの面に係合している。ス
クロール部材56,70に対し係合させるために4個の
キー、つまり2個宛のキー194,196が設けられて
いるが、2つの柱部192が必要であるのみである。こ
のオルダム継手は従来のものよりコンパクトであり、軽
量であり、低いコストで提供される。
たオルダム継手268を、示してある。図1−5及び図
6に示した実施例ではオルダム継手を、非旋回スクロー
ル部材と旋回スクロール部材の両者に対しキー係合させ
た。利用可能な他の構造はオルダム継手を、圧縮機ボデ
ー(つまり主軸受箱)と旋回スクロール部材とにキー係
合させる構造である。オルダム継手のための本構造は、
当業者によく知られている長所と欠点を有する。図7に
示すように主軸受箱224は、オルダム継手268と結
び付けるのに適当したものに形成されている。
え、このリング290は、一直径線上で対向する2つの
上向きに突出する一体的な柱部292を有する。各柱部
292は、旋回スクロール部材に対する係合キー294
と主軸受箱に対する係合キー296とを含む。図7に示
すようにリング290は旋回スクロール部材56と主軸
受箱224間に配置されており、柱部292が旋回スク
ロール部材56の溝穴98と主軸受箱224の溝穴30
0とを通して上方に延び、キー294がリング290か
ら遠い点で旋回スクロール部材56に対し係合すると共
に、キー296がリング290に近接する点で主軸受箱
224に対し係合している。
柱部292、したがって前記キー94,96に類似して
回転変位させてあるキー294,296を有する。した
がって溝穴98,300を対応して配置することによ
り、柱部292の4つの面をすべて、モーメントに対し
抵抗するように使用できる。これによって主軸受箱22
4と旋回スクロール部材56とに対し、同一の柱部を使
用することが可能となる。旋回スクロール部材56はリ
ング290に遠い位置でキー294の対向する2つの面
に係合しており、主軸受箱224はリング290に近接
した位置でキー296の対向する他の2つの面に係合し
ている。旋回スクロール部材56と主軸受箱224とに
対し係合させるために4個のキー、つまり2個宛のキー
294,296が設けられているが、2つの柱部292
が必要であるのみである。このオルダム継手は従来のも
のよりコンパクトであり、軽量であり、低いコストで提
供される。
ったオルダム継手368を、示してある。オルダム継手
368は湾曲アーム390を備え、該湾曲アーム390
はその両端に位置させてある、互いに対向する2つの上
向きに突出する一体的な柱部392を有する。各柱部3
92は、旋回スクロール部材に対する係合キー394と
主軸受箱に対する係合キー396とを含む。湾曲アーム
390は旋回スクロール部材56と主軸受箱224間に
配置されるものに設計されており、柱部392が旋回ス
クロール部材56の溝穴98と主軸受箱224の溝穴3
00とを通して上方に延び、キー394が旋回スクロー
ル部材56に対し係合しキー396が主軸受箱224に
対し係合するものとされている。
柱部392、したがって前記キー94,96に類似して
回転変位させてあるキー394,396を有する。した
がって柱部392の4つの面をすべて、モーメントに対
し抵抗するように使用できる。これによって主軸受箱2
24と旋回スクロール部材56とに対し、同一の柱部を
使用することが可能となる。旋回スクロール部材56は
湾曲アーム390に遠い位置でキー394の対向する2
つの面に係合しており、主軸受箱224は湾曲アーム3
90に近接する位置でキー396の対向する他の2つの
面に係合している。旋回スクロール部材56と主軸受箱
224とに対し係合させるために4個のキー、つまり2
個宛のキー394,396が設けられているが、2つの
柱部392が必要であるのみである。このオルダム継手
は従来のものよりコンパクトであり、軽量であり、低い
コストで提供される。
従ったオルダム継手468を、示してある。オルダム継
手468は図7,8に示したオルダム継手268に類似
して、主軸受箱224と旋回スクロール部材56とに対
しキー係合するものに構成されている。オルダム継手4
68はリング490を備え、このリング490は、一直
径線上で対向する2つの上下に突出する一体的な柱部4
92を有する。各柱部492は、旋回スクロール部材に
対する係合キー494と主軸受箱に対する係合キー49
6とを含む。リング490は旋回スクロール部材56と
主軸受箱224間に配置するものに設計されており、柱
部492がリング490の上下で旋回スクロール部材5
6の溝穴98内と主軸受箱224の溝穴300内とに臨
み、キー494が旋回スクロール部材56に対し係合し
キー496が主軸受箱224に対し係合するものとされ
ている。
柱部492、したがって前記キー94,96に類似して
回転変位させてあるキー494,496を有する。した
がって溝穴98,300を対応して配置することによ
り、柱部492の4つの面をすべて、モーメントに対し
抵抗するように使用できる。これによって主軸受箱22
4と旋回スクロール部材56とに対し、同一の柱部を使
用することが可能となる。旋回スクロール部材56はリ
ング490の一面側の位置でキー494の対向する2つ
の面に係合しており、主軸受箱224はリング490の
他面側の位置でキー496の対向する他の2つの面に係
合している。旋回スクロール部材56と主軸受箱224
とに対し係合させるために4個のキー、つまり2個宛の
キー494,496が設けられているが、2つの柱部4
92が必要であるのみである。このオルダム継手は従来
のものよりコンパクトであり、軽量であり、低いコスト
で提供される。
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。
スクロール式冷媒圧縮機の縦断面図である。
の2−2線に沿う。
る。
る。
斜視図である。
より互いに接続してある、スクロール式機械の静止した
構成要素と旋回スクロール部材とを示す模式的斜視図で
ある。
継手を示す斜視図である。
ム継手を示す斜視図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 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、 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、 第1及び第2のスクロール部材を支持する固定部材、 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、及び第2のスクロール部材
と第1のスクロール部材又は上記固定部材との間に配置
されており、第1及び第2のスクロール部材間の相対回
転運動を阻止するオルダム継手、を備えたスクロール式
機械であって、上記オルダム継手が、 第2のスクロール部材と第1のスクロール部材又は上記
固定部材とに係合する第1の柱部、 第2のスクロール部材と第1のスクロール部材又は上記
固定部材とに係合する第2の柱部、及びこれらの第1及
び第2の柱部間を接続する接続部材、を備えているスク
ロール式機械。 - 【請求項2】 前記接続部材が、環状のリングである請
求項1のスクロール式機械。 - 【請求項3】 前記接続部材が、湾曲アームである請求
項1のスクロール式機械。 - 【請求項4】 前記第1の柱部に第1及び第2の面を形
成してあり、前記第1のスクロール部材又は前記固定部
材が該第1の柱部の第1の面に対し係合し前記第2のス
クロール部材が該第1の柱部の第2の面に対し係合する
ものである請求項1から3までの何れか一項に記載のス
クロール式機械。 - 【請求項5】 前記第1の面が、前記第2の面に対しほ
ぼ垂直である請求項4のスクロール式機械。 - 【請求項6】 前記第1及び第2の面が、前記接続部材
の同一の面上に配置されている請求項4のスクロール式
機械。 - 【請求項7】 前記第1及び第2の面が、前記接続部材
の一面上と他面上とに配置されている請求項4のスクロ
ール式機械。 - 【請求項8】 前記第2の柱部に第1及び第2の面を形
成してあり、前記第1のスクロール部材又は前記固定部
材が該第2の柱部の第1の面に係合し前記第2のスクロ
ール部材が該第2の柱部の第2の面に対し係合するもの
である請求項4のスクロール式機械。 - 【請求項9】 前記第1の柱部の前記第1の面が該第1
の柱部の前記第2の面に対しほぼ垂直であり、前記第2
の柱部の前記第1の面が該第2の柱部の前記第2の面に
対しほぼ垂直である請求項8のスクロール式機械。 - 【請求項10】 前記第1の柱部の前記第1及び第2の
面と前記第2の柱部の前記第1及び第2の面とが、前記
接続部材の同一の面上に配置されている請求項8のスク
ロール式機械。 - 【請求項11】 前記第1の柱部の前記第1及び第2の
面が前記接続部材の一面上と他面上とに配置されてお
り、前記第2の柱部の前記第1及び第2の面が前記接続
部材の一面上と他面上とに配置されている請求項8のス
クロール式機械。
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