JP2617603B2 - スクロール型流体機械 - Google Patents

スクロール型流体機械

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JP2617603B2
JP2617603B2 JP2074761A JP7476190A JP2617603B2 JP 2617603 B2 JP2617603 B2 JP 2617603B2 JP 2074761 A JP2074761 A JP 2074761A JP 7476190 A JP7476190 A JP 7476190A JP 2617603 B2 JP2617603 B2 JP 2617603B2
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隆英 伊藤
伊藤  剛
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/0042Driving elements, brakes, couplings, transmissions specially adapted for pumps
    • F04C29/005Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions
    • F04C29/0057Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions for eccentric movement

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は圧縮機、膨張機等として使用されるスクロー
ル型流体機械に関する。
(従来の技術) スクロール型圧縮機の旋回スクロールに作用するガス
圧力と遠心力との合成力の変化に応じて旋回スクロール
の公転旋回半径を自動的に変更するための可変旋回機構
が特開昭59−120794号公報によって開示された。
この機構は第5図及び第6図に示すように、回転軸01
の上端面に穿設された長穴02内に揺動軸受03をその長手
方向に沿って摺動できるが、自転できないように嵌合
し、この揺動軸受03内に旋回スクロール04の端板04aの
下面中央部から下方に突出するピン05を相対回転自在に
嵌挿している。
なお、第5図及び第6図において、06は固定スクロー
ルで、その端板06aの内面に植設されたうず巻状のラッ
プ06bは旋回スクロール04の端板04aの内面に植設された
うず巻状のラップ04bと噛合して圧縮室07を限界してい
る。08はフレーム、09は旋回スクロール04に作用するス
ラストを支持するためのスラスト軸受、010は回転軸01
の上端を軸支する軸受、01は回転軸01の軸芯、02はピン
05の中心、rは01と02との偏心量、αは長穴02の偏心方
向に対する傾斜角である。
回転軸01を図示しないモータ等によって回転駆動する
と、この回転は揺動軸受03、ピン05を介して旋回スクロ
ール04に伝達され、旋回スクロール04が図示しない自転
阻止機構によってその自転を阻止された状態で公転旋回
運動する。この結果、ガスが圧縮室07に吸入され、圧縮
室07がその容積を減じながらうず巻の中心に向かって移
動するのに伴って次第に圧縮されて中央室012に至り、
吐出ポート011を経て吐出される。
旋回スクロール04の公転旋回運動により旋回スクロー
ル04にはその偏心方向に向かう延伸力Fcが作用し、ま
た、圧縮室07内のガス圧力によって遠心力Fcと直交する
方向に向かうガス力Fgが作用し、これら遠心力Fcとガス
力Fgとの合成力Fはピン05の中心02に作用する。
なお、延伸力Fcは 但し、Wは旋回スクロールの重量 rは旋回スクロールの旋回半径 ωは旋回スクロールの旋回角速度 gは重力の加速度 合成力Fは 合成力Fの方向と偏心方向との間の角θは θ=tan-1{Fg/Fc} ……(3) で表される。
この合成力Fがピン05を介して揺動軸受03に作用する
と、合成力Fの長穴02の長手方向に向かう分力F′によ
って揺動軸受03は長穴02内をその長手方向に沿って旋回
半径rが増加する方向に摺動して、旋回スクロール04の
ラップ04bが接触圧力F″で固定スクロール06のラップ0
6bと接触する。
なお、合成力Fの分力F′は F′=Fcos(α+θ) ……(4) 接触圧力F″は F″=F′cos α=Fcos(α+θ)・cos α……(5) で表わされる。
(発明が解決しようとする課題) 上記従来の機構においては、旋回スクロール04に作用
する遠心力Fcは式(1)から明らかなように、旋回角速
度ωの増大に応じて大きくなる。そして、遠心力Fcが大
きくなると、式(2)から明らかなように、合成力Fが
増大し、また、式(3)から明らかなように、角θが小
さくなる。従って、式(4)及び(5)から明らかなよ
うに、分力F′及び接触圧力F″が大きくなる。
かくして、接触圧力F″がωの二乗に比例して大きく
なるので、回転軸01の高速回転時には接触圧力F″の過
大によるラップ04b、06bの摩耗や騒音が増大し、回転軸
01の低速回転時には接触圧力F″の過少によりラップ04
bと06bとの間隙からのガス漏れが増大し、これに起因す
る性能低下を惹起するという不具合があった。
(課題を解決するための手段) 本発明は上記課題を解決するために発明されたもので
あって、その要旨とするところは、それぞれ端板の内面
にうず巻状のラップを立設してなる固定スクロールと旋
回スクロールを噛合せることによって密閉小室を形成
し、上記旋回スクロールを自転させることなく公転旋回
運動させることによって上記密閉小室内に吸入されたガ
スの圧力を変えて吐出するスクロール型流体機械におい
て、回転軸の一端にその回転軸芯から所定量偏心した偏
心軸まわりに揺動可能に支持され上記偏心軸を通る案内
面を有する案内部材と、上記旋回スクロールに滑り回り
対偶接触し、上記案内部材の案内面に沿って摺動する対
偶部材と、上記案内部材に作用する遠心力によって発生
する上記偏心軸まわりのモーメントに対抗する弾発力を
発生する弾発部材とを備えていることを特徴とするスク
ロール型流体機械にある。
(作用) 本発明においては、上記構成を具えているため、旋回
スクロールが公転旋回運動すると、案内部材はこれに作
用する遠心力によって偏心軸まわりに揺動し、この遠心
力による偏心軸まわりのモーメントの弾発部材の弾発力
とが平衡する揺動角度で案内部材が静止する。そして、
対偶部材は静止し案内部材の案内面に沿って摺動し、旋
回スクロールのラップと固定スクロールのラップとの接
触圧力の変動が抑制される。
(実施例) 第1図ないし第4図には本発明による可変旋回機構の
1例が示されている。
第1図ないし第4図において、1は回転軸、2は案内
部材、3は対偶部材、4は旋回スクロールを示す。
回転軸1の上端面に形成された凹所11の底面には円形
孔12が穿設され、この中心02は回転軸1の軸芯01から距
離rだけ偏心している。この円形孔12内には板状の案内
部材2の一端部下面から下方に向かって突設された円柱
状のピン21が回動自在に嵌合されている。また、案内部
材2の上面に上方に向かって伸びる断面長方形のスライ
ドピン22が突設され、このスライドピン22に形成されて
互いに間隔を隔てて平行する一双の平面からなる案内面
の中心線Lはピン21の軸芯を通るようになっている。そ
して、このスライドピン22は円柱状の対偶部材3に穿設
されてその軸芯を通って伸びる長孔31内に長手方向に沿
って摺動自在に嵌合されている。そして、この対偶部材
3は旋回スクロール4の端板41の下面中央から下方に伸
びる円筒状のボス42内に旋回軸受43を介して回動自在に
嵌合されて旋回スクロール4と滑り回り対偶接触してい
る。案内部材2の一方の側面にはアーム23が突設され、
このアーム23は凹所11の開口部13を貫通して外部に突出
し、その先端には重錘24が形成されている。また、案内
部材2の他端部の他方の側面には凹所25が穿設され、こ
の凹所25内に嵌挿されたコイルスプリング等の弾発部材
26の突出端は凹所11の内面に当接せしめられている。
他の構成は第5図に示す従来のものと同様である。
しかして、スクロール型流体機械の運転時、回転軸1
はその軸芯01まわりに回転し、旋回スクロール4はこの
軸芯01を中心とする旋回半径rの円軌道上を公転旋回運
動する。すると、旋回スクロール4の中心、即ち、ボス
42の中心03には第3図に示すように、遠心力Fc及びガス
力Fgとの合成力Fが作用する。これと同時に案内部材2
はその重心Gに遠心力FBを受けてピン21の中心02まわり
に第2図において時計方向に回動し、この延伸力FBによ
る回転モーメントと弾発部材26の弾発力Fsによる回転モ
ーメントとが平衡する角度、即ち、ガイドピン22の中心
線Lが偏心方向Loから角度αだけ回動した揺動位置で静
止する。
第3図に示すように、点02に対する遠心力FBの腕の長
さlB、弾発力Fsの腕の長さlSとすると、 FB×lB=Fs×ls ……(6) が成立する。
一方、 FB=KB・ω ……(7) 但し、KBは常数、 ωは回転軸1の角加速度 Fs=Ks・α ……(8) 但し、Ksは弾発部材26のばね常数 が成立するので、式(6)、(7)、(8)から α=Kω ……(9) が成立する。
なお、点02と03との距離εは微小量故、合力Fの点02
わりのモーメントはこれを無視できる。
しかして、旋回スクロール4の旋回角速度ωが増大す
ると、角θは式(1)(2)及び(3)から明らかなよ
うに小さくなるが、角αが式(9)から明らかなように
大きくなるので、接触圧力F″の変動を角αが一定の場
合に比し小さく抑制できる。
かくして、回転軸1の回転数が広範囲に変動しても固
定スクロールのラップと旋回スクロールのラップとの接
触圧力F″をほぼ一定に維持することができ、従って、
スクロール型流体機械の高速回転時における摩耗、騒
音、並びに低速回転時におけるラップ相互間の離間を防
止できる。また、回転数の如何に拘らず圧縮室07内に液
を吸入したときのラップ相互の離間に必要な筒内圧を一
定に維持できる。
上記実施例においては、案内部材2とピン21とガイド
ピン22とを一体的に製作しているが、第4図に示すよう
に、ピン21及びガイドピン22を一体として予め製作し、
これを案内部材2に固定することができる。
また、上記実施例においては、ガイドピン22を対偶部
材3の長穴31内に摺動自在に嵌合し、この対偶部材3を
ボス42内に旋回軸受43を介して回動自在に嵌合したが、
ガイドピン22に代えてガイド溝を穿設し、このガイド溝
の内部に旋回スクロール4から突出する円柱状のピンを
旋回軸受を介して摺動自在に嵌合することもできる。
更に、上記実施例において、弾発部材26をコイルバネ
によって構成し、その変位特性をFs=KS・αとしたが、
弾発部材26を板ばね等により構成し、その変位特性をFs
=f(α)とすることもできる。
(発明の効果) 本発明においては、旋回スクロールが公転旋回運動す
ると、案内部材はこれに作用する遠心力によって偏心軸
まわりに揺動し、この遠心力による偏心軸まわりのモー
メントと弾発部材の弾発力とが平衡する揺動角度で案内
部材が静止し、対偶部材は静止した案内部材の案内面に
沿って摺動する。そして、案内部材の揺動角度は旋回ス
クロールの旋回角速度に応じて変化するので、旋回スク
ロールのラップと固定スクロールのラップとの接触圧力
の変動を抑制できる。
この結果、回転軸の回転数の広範囲の変動に拘らず固
定スクロールのラップと旋回スクロールのラップとの接
触圧をほぼ一定に維持することができ、従って、高速回
転時の摩耗、騒音、低速回転時のラップ相互の離間を防
止できる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第3図は本発明の1実施例を示し、第1図
は要部の斜視図、第2図は第1図のII矢に沿う矢視図、
第3図は作用説明図である。第4図は本発明の他の実施
例を示す要部の縦断面図である。第5図及び第6図は従
来の1例を示し、第5図は部分的縦断面図、第6図は第
5図のVI−VI線に沿う断面図である。 回転軸……1、案内部材……2、対偶部材……3、弾発
部材……26
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−282186(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】それぞれ端板の内面にうず巻状のラップを
    立設してなる固定スクロールと旋回スクロールを噛合せ
    ることによって密閉小室を形成し、上記旋回スクロール
    を自転させることなく公転旋回運動させることによって
    上記密閉小室内に吸入されたガスの圧力を変えて吐出す
    るスクロール型流体機械において、回転軸の一端にその
    回転軸芯から所定量偏心した偏心軸まわりに揺動可能に
    支持され上記偏心軸を通る案内面を有する案内部材と、
    上記旋回スクロールに滑り回り対偶接触し上記案内部材
    の案内面に沿って摺動する対偶部材と、上記案内部材に
    作用する遠心力によって発生する上記偏心軸まわりのモ
    ーメントに対抗する弾発力を発生する弾発部材とを備え
    ていることを特徴とするスクロール型流体機械。
JP2074761A 1990-03-23 1990-03-23 スクロール型流体機械 Expired - Lifetime JP2617603B2 (ja)

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KR0169333B1 (ko) * 1993-06-08 1999-01-15 김광호 스크롤압축기의 선회스크롤 구동장치
WO2019073605A1 (ja) * 2017-10-13 2019-04-18 三菱電機株式会社 スクロール圧縮機

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JPH03275902A (ja) 1991-12-06

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