JP2006022775A - 偏心旋回駆動装置およびスクロール流体機械 - Google Patents

偏心旋回駆動装置およびスクロール流体機械 Download PDF

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Abstract

【課題】 被圧縮流体を有効に圧縮する。
【解決手段】 ケーシング1にステータ2を固定し、ケーシング1に回転軸7を回転可能に支持し、回転軸7にロータ8を固定し、回転軸7に旋回軸11を偏心して回転可能に支持し、旋回軸11の端部に旋回板12を固定し、軸受支え4と旋回板12との間に3個のピンクランク14を設け、ケーシング1に固定スクロール20を固定し、旋回軸11の端部に筒状体30を固定し、旋回スクロール21に筒状体31を固定し、筒状体31と筒状体30とを係合し、筒状体30と筒状体31とによって圧力室を形成し、圧力室内に旋回軸11と旋回スクロール21とを旋回軸11の中心軸方向に相対的に移動可能に連結する連結手段を設ける。
【選択図】 図1

Description

本発明は旋回軸が所定の軸を中心に偏心旋回しかつ自転しない偏心旋回駆動を行なう偏心旋回駆動装置、偏心旋回駆動装置によりスクロール流体機械本体が駆動されるスクロール流体機械に関するものである。
従来のスクロール流体機械においては、特許文献1に示されるように、ケーシングと、ケーシングに固定された固定スクロールと、ケーシングに固定されたステータと、ケーシングに回転可能に支持された回転軸と、回転軸に固定されたロータと、回転軸に偏心して回転可能に支持された旋回軸と、旋回軸に設けられた旋回スクロールと、旋回軸の偏心旋回を許容しかつ旋回軸の自転を防止する自転防止手段とを設けている。
特開2001−304143号公報
しかし、このようなスクロール流体機械においては、固定スクロールと旋回スクロールとの間に形成された圧縮室から被圧縮ガスが漏れて、被圧縮ガスを有効に圧縮することができない。
本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、被駆動装置の被駆動部材を外方に押すことができる偏心旋回駆動装置を提供すること、被圧縮流体を有効に圧縮することができるスクロール流体機械を提供することを目的とする。
この目的を達成するため、本発明においては、偏心旋回駆動装置において、ケーシングと、上記ケーシングに固定されたステータと、上記ケーシングに回転可能に支持された回転軸と、上記回転軸に固定されたロータと、上記回転軸に偏心して回転可能に支持され旋回軸と、上記旋回軸の偏心旋回を許容しかつ上記旋回軸の自転を防止する自転防止手段と、上記旋回軸に固定された第1の筒状体と、上記旋回軸と被駆動部材とを上記旋回軸の中心軸方向に相対的に移動可能に連結する連結手段の旋回軸側部材とを設ける。
また、スクロール流体機械において、ケーシングと、上記ケーシングに固定された固定スクロールと、上記ケーシングに固定されたステータと、上記ケーシングに回転可能に支持された回転軸と、上記回転軸に固定されたロータと、上記回転軸に偏心して回転可能に支持された旋回軸と、旋回スクロールと、上記旋回軸の偏心旋回を許容しかつ上記旋回軸の自転を防止する自転防止手段と、上記旋回軸に固定された第1の筒状体と、上記旋回スクロールに固定されかつ上記第1の筒状体と係合した第2の筒状体と、上記旋回軸と上記旋回スクロールとを上記旋回軸の中心軸方向に相対的に移動可能に連結する連結手段とを設ける。
この場合、上記第1、第2の筒状体によって形成された圧力室と上記旋回スクロールと上記固定スクロールとの間に形成された圧縮室とを連通してもよい。
これらの場合、上記旋回軸と上記旋回スクロールとの間に弾性材を設けてもよい。
本発明に係る偏心旋回駆動装置においては、連結手段により旋回軸に第2の筒状体を有する被駆動装置の被駆動部材を連結すれば、被駆動装置の被駆動部材を外方に押すことができる。
また、本発明に係るスクロール流体機械においては、第1、第2の筒状体によって形成された圧力室内の圧力を大気圧よりも高くすると、旋回スクロールが固定スクロール側に押されるから、圧縮室から被圧縮ガスが漏れることがないので、被圧縮ガスを有効に圧縮することができる。
また、第1、第2の筒状体によって形成された圧力室と旋回スクロールと固定スクロールとの間に形成された圧縮室とを連通したときには、圧縮室内の圧力の上昇に伴って徐々に強い力で旋回スクロールが固定スクロール側に押されるから、圧縮室から被圧縮ガスが漏れることがないので、被圧縮ガスを有効に圧縮することができる。
また、旋回軸と旋回スクロールとの間に弾性材を設けたときには、圧縮室から被圧縮ガスが漏れるのを確実に防止することができるから、被圧縮ガスをさらに有効に圧縮することができる。
図1は本発明に係る偏心旋回駆動装置を有するスクロール流体機械を示す概略断面図、図2は図1のA−A拡大断面図、図3は図1に示したスクロール流体機械の一部を示す拡大断面図、図4は図3のB−B断面図である。図に示すように、ケーシング1にステータ2が固定され、ケーシング1に軸受支え3、4が固定され、軸受支え3、4に軸受5、6を介して回転軸7が回転可能に支持されている。すなわち、ケーシング1に回転軸7が回転可能に支持されている。また、回転軸7にロータ8が固定され、ステータ2、ロータ8等によりモータが構成されている。また、回転軸7に軸受9、10を介して旋回軸11が回転可能に支持され、回転軸7の中心線と旋回軸11の中心線とは偏っている。すなわち、旋回軸11は回転軸7に偏心して回転可能に支持されている。また、旋回軸11の一方端部すなわち旋回スクロール21(説明後述)が取り付けられる端部とは反対側の端部に旋回板12が固定され、軸受支え4(ケーシング1)と旋回板12との間に3個のピンクランク14が設けられている。このピンクランク14のクランク本体26には軸27、28が設けられ、軸27の中心線と軸28の中心線とは偏心しており、この偏心量は回転軸7の中心線と旋回軸11の中心線との偏心量と等しい。また、ピンクランク14の軸27は軸受支え4に軸受(図示せず)を介して回転可能に支持され、ピンクランク14の軸28は旋回板12に軸受(図示せず)を介して回転可能に支持されている。そして、旋回板12、ピンクランク14等により旋回軸11の偏心旋回を許容しかつ旋回軸11の自転を防止する自転防止手段が構成されている。また、旋回軸11に軸受16を介して回転可能に錘板体15が支持され、回転軸7の一方端面にピン17が取り付けられ、錘板体15に係合溝18が設けられ、ピン17が係合溝18に挿入され、ピン17と係合溝18との間にはわずかな隙間が設けられており、錘板体15は回転軸7に対して回転軸7の中心線と旋回軸11の中心線とを結ぶ線の方向に移動可能であって、回転軸7の中心線と旋回軸11の中心線とを結ぶ線上にピン17の中心線、錘板体15の重心が位置しており、錘板体15、ピン17等により旋回軸11の振動を抑制する振動抑制手段が構成されている。そして、回転軸7の中心線から錘板体15の重心までの距離と錘板体15の重量との積を大きさとしかつ回転軸7の中心線から錘板体15の重心までの方向を方向とするベクトルを錘板体15の回転軸に直角なモーメントベクトル、回転軸7の中心線から旋回スクロール21の重心までの距離と旋回スクロール21の重量との積を大きさとしかつ回転軸7の中心線から旋回スクロール21の重心までの方向を方向とするベクトルを旋回スクロール21の回転軸に直角なモーメントベクトル、回転軸7の中心線から旋回板12の重心までの距離と旋回板12の重量との積を大きさとしかつ回転軸7の中心線から旋回板12の重心までの方向を方向とするベクトルを旋回板12の回転軸に直角なモーメントベクトルとすると、錘板体15の回転軸に直角なモーメントベクトル、旋回スクロール21の回転軸に直角なモーメントベクトルおよび旋回板12の回転軸に直角なモーメントベクトルの和は零ベクトルである。また、ケーシング1、モータ、回転軸7、旋回軸11、自転防止手段等により偏心旋回駆動装置が構成されている。また、ケーシング1に固定スクロール20が固定され、固定スクロール20には渦巻状のラップが設けられている。また、旋回軸11の他方端部に第1の筒状体30が固定され、筒状体30は底部30aを有しており、底部30aが旋回軸11に固定されており、筒状体30は旋回スクロール21側に開口している。また、旋回スクロール21に第2の筒状体31が固定され、筒状体31は筒状体30と係合しており、筒状体30と筒状体31との間にはOリング32が設けられ、筒状体30と筒状体31とは旋回軸11の中心線の方向に相対的に移動可能であり、筒状体30と筒状体31とによって圧力室33が形成されている。また、旋回軸11の端面に第1の突出部34が設けられ、旋回スクロール21に第2の吐出部35が設けられ、突出部35の断面形状(図3紙面左右方向線で切断した断面形状)は突出部34の断面形状(図3紙面左右方向線で切断した断面形状)と同一であり、突出部35の中心線と突起部34の中心線とは一致している。また、突出部34、35に四角筒状の連結筒状体36が係合しており、突出部34、35は旋回軸11の中心線の方向に相対的に移動可能である。そして、突出部34、35と連結筒状体36とで、旋回軸11と旋回スクロール21とを旋回軸11の中心軸方向に相対的に移動可能に連結し、かつ旋回軸11と旋回スクロール21とを相対的に回転不能に連結する連結手段が構成されており、また突出部34は連結手段の旋回軸側部材を構成しており、突出部35は連結手段の被駆動部材側部材を構成している。また、旋回スクロール21には固定スクロール20のラップと同一形状のラップが設けられ、旋回スクロール21のラップと固定スクロール20のラップとが重なり合っており、固定スクロール20と旋回スクロール21との間に複数の圧縮室38が形成され、固定スクロール20に吸入管22が設けられ、固定スクロール20に吐出管23が設けられ、吸入管22、吐出管23は圧縮室38に連通している。そして、固定スクロール20、旋回スクロール21等により偏心旋回駆動装置により駆動されるスクロール流体機械本体が構成されている。
図1〜図4に示した偏心旋回駆動装置を有するスクロール流体機械においては、ステータ2の巻線に通電すると、ロータ8、回転軸7が回転し、旋回軸11は回転軸7の中心線を中心として偏心旋回するが、ピンクランク14等からなる自転防止手段が設けられているから、旋回軸11は自転しない。このため、旋回軸11、旋回スクロール21がケーシング1、固定スクロール20に対して回転せずに偏心旋回するから、旋回スクロール21と固定スクロール20との間に形成された圧縮室38が徐々に縮小する。したがって、空気等の被圧縮ガスは吸入管22から吸引され、圧縮室38で圧縮されて吐出管23から吐出される。また、回転軸7の回転角度にかかわらず、旋回軸11の中心線と錘板体15の重心とは回転軸7の中心線の両側に位置する。
このような偏心旋回駆動装置、スクロール流体機械においては、圧力室33内の圧力を大気圧よりも高くすると、旋回スクロール21が旋回軸11、ケーシング1に対して固定スクロール2側に押されるので、圧縮室38から被圧縮ガスが漏れることがないため、被圧縮ガスを有効に圧縮することができ、さらにチップシールを使用しないことが可能であり、またチップシールを使用したときにはチップシールの寿命を長くすることができる。また、旋回軸11の中心線と錘板体15の重心とは回転軸7の中心線の両側に位置するから、旋回軸11の振動を抑制することができるので、旋回スクロール21の振動を抑制することができる。このため、回転軸7の回転数を大きくすることができるから、スクロール流体機械本体を小型化することができる。また、錘板体15の回転軸に直角なモーメントベクトル、旋回スクロール21の回転軸に直角なモーメントベクトルおよび旋回板12の回転軸に直角なモーメントベクトルの和を零としているから、すなわち旋回スクロール21の回転軸に直角なモーメントベクトルおよび旋回板12の回転軸に直角なモーメントベクトルの和を和ベクトルとしたとき、錘板体15の回転軸に直角なモーメントベクトルの大きさを和ベクトルの大きさと等しくしかつ錘板体15の回転軸に直角なモーメントベクトルの方向を和ベクトルの方向と反対方向としているから、旋回軸11の振動を確実に抑制することができるので、旋回スクロール21の振動を確実に抑制することができる。また、自転防止手段としてピンクランク14を有するものを用いているから、旋回軸11の振動を小さくすることができるので、旋回スクロール21の振動を小さくすることができる。
図5は本発明に係る他の偏心旋回駆動装置を有するスクロール流体機械の一部を示す断面図である。図に示すように、突出部34と突出部35との間にバネ37が設けられている。すなわち、圧力室33内の旋回軸11と旋回スクロール21との間にバネ37が設けられている。
このような偏心旋回駆動装置、スクロール流体機械においては、圧力室33内の圧力を大気圧よりも高くすると、旋回スクロール21が旋回軸11、ケーシング1に対して固定スクロール2側に押され、しかも突出部34と突出部35との間にバネ37を設けているから、旋回スクロール21が旋回軸11、ケーシング1に対して固定スクロール2側にさらに押されるので、圧縮室38から被圧縮ガスが漏れるのを確実に防止することができるため、被圧縮ガスをさらに有効に圧縮することができる。
図6は本発明に係る他の偏心旋回駆動装置を有するスクロール流体機械の一部を示す断面図である。図に示すように、旋回スクロール21に連通孔39が設けられ、連通孔39により圧力室33と圧縮室38とが連通されている。
このような偏心旋回駆動装置、スクロール流体機械においては、圧力室33と圧縮室38とが連通されているから、圧縮室38内の圧力(中間圧)の上昇に伴って徐々に強い力で旋回スクロール21が旋回軸11、ケーシング1に対して固定スクロール20側に押されるので、圧縮室38から被圧縮ガスが漏れることがないため、被圧縮ガスを有効に圧縮することができる。
図7は本発明に係る他の偏心旋回駆動装置を有するスクロール流体機械の一部を示す断面図である。図に示すように、旋回スクロール21に連通孔39が設けられ、連通孔39により圧力室33と圧縮室38とが連通され、また突出部34と突出部35との間にバネ37が設けられている。
このような偏心旋回駆動装置、スクロール流体機械においては、圧力室33と圧縮室38とが連通されているから、圧縮室38内の圧力の上昇に伴って徐々に強い力で旋回スクロール21が旋回軸11、ケーシング1に対して固定スクロール20側に押されるので、圧縮室38から被圧縮ガスが漏れることがないため、被圧縮ガスを有効に圧縮することができる。また、突出部34と突出部35との間にバネ37が設けられているから、圧縮室38内の圧力が上昇するまでの間にも旋回スクロール21が旋回軸11、ケーシング1に対して固定スクロール20側に押されるので、圧縮室38から被圧縮ガスが漏れるのを確実に防止することができるため、被圧縮ガスをさらに有効に圧縮することができる。
図8は本発明に係る他の偏心旋回駆動装置を有するスクロール流体機械の一部を示す断面図、図9は図8のC−C断面図である。図に示すように、旋回軸11に凹状体40が固定され、旋回スクロール21に凸状体41が固定され、凸状体41が凹状体40内に挿入されており、凹状体40と凸状体41とで、旋回軸11と旋回スクロール21とを旋回軸11の中心軸方向に相対的に移動可能に連結し、かつ旋回軸11と旋回スクロール21とを相対的に回転不能に連結する連結手段が構成されており、また凹状体40は連結手段の旋回軸側部材を構成しており、凸状体41は連結手段の被駆動部材側部材を構成している。また、凹状体40と凸状体41との間にバネ42が設けられている。すなわち、圧力室33内の旋回軸11と旋回スクロール21との間にバネ42が設けられている。
このような偏心旋回駆動装置、スクロール流体機械においては、圧力室33と圧縮室38とが連通されているから、圧縮室38内の圧力の上昇に伴って徐々に強い力で旋回スクロール21が旋回軸11、ケーシング1に対して固定スクロール20側に押されるので、圧縮室38から被圧縮ガスが漏れることがないため、被圧縮ガスを有効に圧縮することができる。また、凹状体40と凸状体41との間にバネ42が設けられているから、圧縮室38内の圧力が上昇するまでの間にも旋回スクロール21が旋回軸11、ケーシング1に対して固定スクロール20側に押されるので、圧縮室38から被圧縮ガスが漏れるのを確実に防止することができるため、被圧縮ガスをさらに有効に圧縮することができる。
図10は本発明に係る他の偏心旋回駆動装置を有するスクロール流体機械の一部を示す断面図である。図に示すように、旋回スクロール21に断面が円形でかつ径が旋回軸11の径と等しい突出部50が設けられ、旋回軸11の旋回スクロール21側の端面に直線状(畦状)の凸部51が設けられ、突出部50に凸部51と係合する凹部52が設けられ、旋回軸11の端部、突出部50に円筒状の連結筒状体53が係合しており、突出部50は旋回軸11に対して旋回軸11の中心線の方向に相対的に移動可能である。そして、凹部52を有する突出部50と凸部51と連結筒状体53とで、旋回軸11と旋回スクロール21とを旋回軸11の中心軸方向に相対的に移動可能に連結しかつ旋回軸11と旋回スクロール21とを相対的に回転不能に連結する連結手段が構成されており、また凸部51は連結手段の旋回軸側部材を構成しており、凹部52を有する突出部50は連結手段の被駆動部材側部材を構成している。
このような偏心旋回駆動装置、スクロール流体機械においては、圧力室33内の圧力を大気圧よりも高くすると、旋回スクロール21が旋回軸11、ケーシング1に対して固定スクロール2側に押されるから、旋回スクロール21が旋回軸11、ケーシング1に対して固定スクロール2側に押されるので、圧縮室38から被圧縮ガスが漏れるのを確実に防止することができるため、被圧縮ガスをさらに有効に圧縮することができる。
図11は本発明に係る他の偏心旋回駆動装置を有するスクロール流体機械の一部を示す断面図である。図に示すように、旋回軸11の端部に円筒状の連結筒状部54が設けられ、連結筒状部54が突出部50に係合しており、突出部50は旋回軸11に対して旋回軸11の中心線の方向に相対的に移動可能である。そして、凹部52を有する突出部50と凸部51と連結筒状部54とで、旋回軸11と旋回スクロール21とを旋回軸11の中心軸方向に相対的に移動可能に連結しかつ旋回軸11と旋回スクロール21とを相対的に回転不能に連結する連結手段が構成されており、また凸部51、連結筒状部54は連結手段の旋回軸側部材を構成しており、凹部52を有する突出部50は連結手段の被駆動部材側部材を構成している。
図12は本発明に係る他の偏心旋回駆動装置を有するスクロール流体機械の一部を示す断面図である。図に示すように、突出部50の端部に円筒状の連結筒状部55が設けられ、連結筒状部55が旋回軸11の端部に係合しており、突出部50は旋回軸11に対して旋回軸11の中心線の方向に相対的に移動可能である。そして、凹部52を有する突出部50と凸部51と連結筒状部55とで、旋回軸11と旋回スクロール21とを旋回軸11の中心軸方向に相対的に移動可能に連結しかつ旋回軸11と旋回スクロール21とを相対的に回転不能に連結する連結手段が構成されており、また凸部51は連結手段の旋回軸側部材を構成しており、凹部52、連結筒状部55を有する突出部50は連結手段の被駆動部材側部材を構成している。
なお、本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、以上の実施の形態のいずれかを組み合わせてもよい。
また、上述実施の形態においては、偏心旋回駆動装置の被駆動部材がスクロール流体機械本体の旋回スクロール21である場合について説明したが、被駆動部材が他の被駆動部材である場合にも本発明の偏心旋回駆動装置を使用することができ、この場合には被駆動部材を外方にすなわちケーシング1の外側に押すことができる。また、上述実施の形態においては、錘板体15に係合溝18を設けたが、錘板体に取り付けられたピンが係合すべき係合溝を回転軸に設けてもよい。この場合、ピンと係合溝との間にわずかな隙間を設け、錘板体を回転軸に対して回転軸の中心線と旋回軸の中心線とを結ぶ線の方向に移動可能にして、錘板体の回転軸に対する回転軸の中心線と旋回軸の中心線とを結ぶ線の方向の移動を許容するようにする。また、上述実施の形態においては、旋回板12、ピンクランク14等により構成された自転防止手段を用いたが、他の自転防止手段を用いてもよい。また、上述実施の形態においては、弾性材としてバネ37、42を用いたが、弾性材としてゴム状弾性材、板バネ等のバネ、クッションゲル(cushion gel)等を用いてもよい。また、上述実施の形態においては、旋回軸11の端面に凸部51を設け、突出部50に凹部52を設けたが、旋回軸の端面に凹部を設け、突出部に凸部を設けてもよい。
本発明に係る偏心旋回駆動装置を有するスクロール流体機械を示す概略断面図である。 図1のA−A拡大断面図である。 図1に示したスクロール流体機械の一部を示す拡大断面図である。 図3のB−B断面図である。 本発明に係る他の偏心旋回駆動装置を有するスクロール流体機械の一部を示す断面図である。 本発明に係る他の偏心旋回駆動装置を有するスクロール流体機械の一部を示す断面図である。 本発明に係る他の偏心旋回駆動装置を有するスクロール流体機械の一部を示す断面図である。 本発明に係る他の偏心旋回駆動装置を有するスクロール流体機械の一部を示す断面図である。 図8のC−C断面図である。 本発明に係る他の偏心旋回駆動装置を有するスクロール流体機械の一部を示す断面図である。 本発明に係る他の偏心旋回駆動装置を有するスクロール流体機械の一部を示す断面図である。 本発明に係る他の偏心旋回駆動装置を有するスクロール流体機械の一部を示す断面図である。
符号の説明
1…ケーシング
2…ステータ
7…回転軸
8…ロータ
11…旋回軸
12…旋回板
14…ピンクランク
20…固定スクロール
21…旋回スクロール
30…第1の筒状体
31…第2の筒状体
33…圧力室
34…第1の突出部
35…第2の突出部
36…連結筒状体
37…バネ
38…圧縮室
39…連通孔
40…凹状体
41…凸状体
42…バネ
50…突出部
51…凸部
52…凹部
53…連結筒状体
54…連結筒状部
55…連結筒状部

Claims (4)

  1. ケーシングと、上記ケーシングに固定されたステータと、上記ケーシングに回転可能に支持された回転軸と、上記回転軸に固定されたロータと、上記回転軸に偏心して回転可能に支持され旋回軸と、上記旋回軸の偏心旋回を許容しかつ上記旋回軸の自転を防止する自転防止手段と、上記旋回軸に固定された第1の筒状体と、上記旋回軸と被駆動部材とを上記旋回軸の中心軸方向に相対的に移動可能に連結する連結手段の旋回軸側部材とを具備したことを特徴とする偏心旋回駆動装置。
  2. ケーシングと、上記ケーシングに固定された固定スクロールと、上記ケーシングに固定されたステータと、上記ケーシングに回転可能に支持された回転軸と、上記回転軸に固定されたロータと、上記回転軸に偏心して回転可能に支持された旋回軸と、旋回スクロールと、上記旋回軸の偏心旋回を許容しかつ上記旋回軸の自転を防止する自転防止手段と、上記旋回軸に固定された第1の筒状体と、上記旋回スクロールに固定されかつ上記第1の筒状体と係合した第2の筒状体と、上記旋回軸と上記旋回スクロールとを上記旋回軸の中心軸方向に相対的に移動可能に連結する連結手段とを具備したことを特徴とするスクロール流体機械。
  3. 上記第1、第2の筒状体によって形成された圧力室と上記旋回スクロールと上記固定スクロールとの間に形成された圧縮室とを連通したことを特徴とする請求項2に記載のスクロール流体機械。
  4. 上記旋回軸と上記旋回スクロールとの間に弾性材を設けたことを特徴とする請求項2または3に記載のスクロール流体機械。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010014039A (ja) * 2008-07-04 2010-01-21 Ricchisutoon:Kk スクロール流体機械
KR101078161B1 (ko) 2008-05-09 2011-10-28 (주)리치스톤 스크롤 유체기계
JP2015010575A (ja) * 2013-07-01 2015-01-19 宏和商事株式会社 偏芯旋回装置

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