JP3445794B2 - Scroll type fluid discharge device with high specific volume ratio and semi-compliant bias mechanism - Google Patents

Scroll type fluid discharge device with high specific volume ratio and semi-compliant bias mechanism

Info

Publication number
JP3445794B2
JP3445794B2 JP51105995A JP51105995A JP3445794B2 JP 3445794 B2 JP3445794 B2 JP 3445794B2 JP 51105995 A JP51105995 A JP 51105995A JP 51105995 A JP51105995 A JP 51105995A JP 3445794 B2 JP3445794 B2 JP 3445794B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
scroll
scroll member
scroll element
turns
line contact
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP51105995A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH09507548A (en
Inventor
シマオ ニ
Original Assignee
シマオ ニ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by シマオ ニ filed Critical シマオ ニ
Publication of JPH09507548A publication Critical patent/JPH09507548A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3445794B2 publication Critical patent/JP3445794B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • F04C28/00Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/28Safety arrangements; Monitoring
    • 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
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02Rotary-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
    • F04C18/0207Rotary-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
    • F04C18/0246Details concerning the involute wraps or their base, e.g. geometry
    • 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
    • F04C27/00Sealing arrangements in rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C27/005Axial sealings for working fluid

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 技術分野 本発明は、一般に、流体排出装置に関するものであ
る。より詳細には、本発明は、他の最適な設計パラメー
タを無理に変えることなく、高い固有の容積比を達成す
ることのできるスクロール型流体排出装置に関するもの
である。本発明はまた、スクロール型流体排出装置のス
クロール部材間に、所望の動作関係を維持するための
「セミ・コンプライアント」機構に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates generally to fluid ejection devices. More particularly, the present invention relates to scroll-type fluid ejection devices that can achieve high intrinsic volume ratios without forcing other optimal design parameters to change. The present invention also relates to a "semi-compliant" mechanism for maintaining a desired working relationship between scroll members of a scroll fluid ejector.

背景技術の説明 スクロール型流体排出装置は知られている。たとえ
ば、クロイクスに付与された米国特許第801,182号明細
書は、それぞれが、円形端板と渦巻き状ないし螺旋状の
スクロール要素を有する2つのスクロール部材を備えた
スクロール型流体排出装置を開示している。これらのス
クロール要素は、同じ螺旋形状を有しており、角度をも
って、半径方向にオフセットするように、相互嵌合さ
れ、螺旋状に曲がった表面の間に、複数の線接触部を形
成している。したがって、相互嵌合されたスクロール要
素は、少なくとも1つの流体ポケット対をシールし、画
定している。一方のスクロール要素を他方のスクロール
要素に対して、旋回させることにより、線接触部は、螺
旋状に曲がった表面に沿って、移動させられ、その結
果、流体ポケットの容積が変化する。この容積は、スク
ロール要素の相対的旋回運動の方向によって、増大し、
あるいは、減少するので、装置を、流体を圧縮し、ある
いは、膨張させるのに、使用することができる。
2. Description of the Background Art Scroll-type fluid ejection devices are known. For example, U.S. Pat. No. 801,182 to Croix discloses a scroll-type fluid ejection device having two scroll members each having a circular end plate and a scroll or spiral scroll element. . These scroll elements have the same spiral shape and are angularly and radially offset to form a plurality of line contacts between interdigitated, spirally curved surfaces. There is. Thus, the interdigitated scroll elements seal and define at least one fluid pocket pair. By swirling one scroll element relative to the other, the line contact is moved along the spirally curved surface, resulting in a change in the volume of the fluid pocket. This volume increases with the direction of the relative orbital movement of the scroll elements,
Alternatively, as it decreases, the device can be used to compress or expand a fluid.

第1a図ないし第1d図を参照すると、従来のスクロール
コンプレッサの一般的な動作が示されている。第1a図な
いし第1d図は、流体を圧縮するため、相互嵌合された螺
旋状スクロール要素1、2の相対動作を示している。螺
旋状スクロール要素1、2は、角度をもって、半径方向
にオフセットされ、互いに相互嵌合している。第1a図
は、各スクロール要素の外端部が、他のスクロール要素
に接触している状態、すなわち、吸引がまさに完了し、
対象的な流体ポケットA1、A2が形成されたばかりの状態
を示している。
Referring to FIGS. 1a-1d, the general operation of a conventional scroll compressor is shown. 1a to 1d show the relative movement of interdigitated spiral scroll elements 1, 2 to compress a fluid. The spiral scroll elements 1, 2 are angularly radially offset and interdigitated with each other. FIG. 1a shows that the outer end of each scroll element is in contact with another scroll element, that is, suction is just completed,
The symmetric fluid pockets A1, A2 have just been formed.

第1b図ないし第1d図は、それぞれ、前の図に示された
角度から進角する特定の駆動軸クランク角度におけるス
クロール要素の位置を示している。クランク角度が進角
するにつれて、流体ポケットA1、A2は、相互嵌合してい
るスクロール要素の中心に向かって、角度を変えなが
ら、半径方向に移動され、同時に、各流体ポケットA1、
A2の容積が次第に減少する。クランク角度が、第1c図に
示される状態から第1d図に示される状態に移行するにつ
れて、流体ポケットA1、A2は、中心部Aで合流する。連
通されて1つになったポケットの容積は、さらに駆動軸
が回転することにより、さらに減少する。スクロール要
素の相対的旋回運動の間、第1b図および第1d図におい
て、開放されているように示されている外側の空間は変
化して、次に圧縮されるべき流体の容積が囲まれるシー
ルされた新たな流体ポケットを形成する。
Figures 1b to 1d respectively show the position of the scroll element at a particular drive shaft crank angle which is advanced from the angle shown in the previous figure. As the crank angle advances, the fluid pockets A1, A2 are moved radially in varying angles towards the center of the interfitting scroll elements, while at the same time each fluid pocket A1, A2.
The volume of A2 gradually decreases. As the crank angle transitions from the state shown in FIG. 1c to the state shown in FIG. 1d, the fluid pockets A1, A2 meet at the central portion A. The volume of the pockets, which are in communication with each other, is further reduced by further rotation of the drive shaft. During the relative swiveling movement of the scroll elements, the outer space, shown in FIGS. 1b and 1d, which is shown open, changes to a seal that encloses the volume of fluid to be compressed next. To form new fluid pockets.

第2図は、流体ポケットA1、A2が中心部Aに近づくに
つれて、一方の流体ポケットA1、A2内で生ずる圧縮サイ
クルを模式的に示したものである。第2図はまた、流体
ポケット内の流体圧力と容積との関係を示している。
FIG. 2 schematically shows a compression cycle that occurs in one of the fluid pockets A1 and A2 as the fluid pockets A1 and A2 approach the central portion A. FIG. 2 also shows the relationship between fluid pressure and volume in the fluid pocket.

圧縮サイクルは、流体ポケットがシールされると、開
始される(第1a図)。第1a図においては、吸引段階は完
了したばかりである。吸引段階においては、一方の流体
ポケット内の流体圧力は、第2図において、点Hで示さ
れている。
The compression cycle begins when the fluid pocket is sealed (Fig. 1a). In Figure 1a, the aspiration phase has just been completed. In the aspiration phase, the fluid pressure in one fluid pocket is shown at point H in FIG.

点Hにおけるポケットの容積は、排出量VHである。ス
クロール要素があるクランク角度に回転するにしたがっ
て、ポケットの容積は連続的に減少し、流体は連続的に
圧縮される。この状態は、第2図において、点Lで示さ
れている。状態Lにおけるポケットの容積VLは、最終的
な圧縮ポケット容積として、定義される。点Lを過ぎる
とすぐに、流体ポケットA1、A2は互いに連通し、同時
に、排出されない高圧流体で満たされた中央容積Aと連
通する。
Volume of the pocket at point H is the emissions V H. As the scroll element rotates to a certain crank angle, the pocket volume continuously decreases and the fluid is continuously compressed. This state is indicated by a point L in FIG. Volume V L of the pocket in the state L, as a final compression pocket volume is defined. As soon as point L is passed, the fluid pockets A1, A2 are in communication with each other and, at the same time, with the central volume A, which is filled with high-pressure fluid which is not discharged.

吸引ポケット容積VHの最終的な圧縮ポケット容積VL
対する比は、固有の容積比RVとして、定義される。状態
Lにおける圧力PLの状態Hにおける圧力PHの比は、圧力
比として、定義される。
The ratio of the suction pocket volume V H to the final compression pocket volume V L is defined as the intrinsic volume ratio R V. The ratio of the pressure P H in the state H of the pressure P L in the state L, as a pressure ratio, is defined.

再び、第2図を参照すると、クランク角度が状態Lを
過ぎるにつれて、連通した流体ポケット、すなわち、中
央容積A内の流体は、以下の3つのプロセスのうちの1
つを受ける。
Referring again to FIG. 2, as the crank angle passes state L, the fluid pockets in communication, i.e., the fluid in the central volume A, are in one of three processes:
Receive one.

1)理想的圧縮 理想的圧縮プロセスは、中央容積A内の流体圧力Pd1
が最終的な圧縮圧力PLに等しくなったときに起こる。第
2図において、線L−Lで示される圧力変化が生ずるこ
となく、流体は排出する。このプロセスにおいては、ス
クロール部材の固有容積比は、動作条件に完全にマッチ
するので、圧縮プロセスにおいて、高いエネルギ効率が
達成される。
1) Ideal compression The ideal compression process is the fluid pressure P d1 in the central volume A.
Occurs when is equal to the final compression pressure P L. In FIG. 2, the fluid is discharged without the pressure change indicated by the line LL. In this process, the natural volume ratio of the scroll members perfectly matches the operating conditions, so that high energy efficiency is achieved in the compression process.

2)過圧縮 この場合は、最終的な圧縮ポケット内の点Lにおける
流体圧力PLは、中央容積A内の圧力Pd2よりも高い。ク
ランク角度が点Lを過ぎると、最終的な圧縮ポケット内
の流体は、急激に、中央容積内に膨張し、第2図におい
て、点Mで示されるPd2に等しくなるまで、圧力が低下
する。斜線を付けた三角形LMOは、過圧縮によるエネル
ギ損失を示している。
2) Overcompression In this case, the fluid pressure P L at point L in the final compression pocket is higher than the pressure P d2 in the central volume A. After the crank angle passes point L, the fluid in the final compression pocket rapidly expands into the central volume and the pressure drops until it equals P d2 at point M in FIG. . The shaded triangle LMO shows the energy loss due to overcompression.

3)過小圧縮 この場合は、PLは、排出圧力Pd3よりも低い。クラン
ク角度が点Lを過ぎると、中央容積内の流体は、急激
に、最終的な圧縮ポケット内に膨張し、最終的な圧縮ポ
ケット内の流体圧力は、第2図において、点Nで示され
たPd3に、すぐに上昇する。最終的な圧縮ポケット内の
流体は、次いで、線L−Lで排出する。斜線を付けた三
角形LNTは、過小圧縮によるエネルギ損失を示してい
る。
3) Undercompression In this case, P L is lower than the discharge pressure P d3 . After the crank angle passes point L, the fluid in the central volume expands rapidly into the final compression pocket, and the fluid pressure in the final compression pocket is shown at point N in FIG. To P d3 , it immediately rises. The fluid in the final compression pocket then drains at line LL. The shaded triangle LNT shows the energy loss due to under compression.

高いエネルギ効率を実現するためには、固有の容積比
を、可能なかぎり、理想的圧縮プロセスに近くなるよう
に設計することが非常に重要である。場合によって、理
想的圧縮プロセスを実現するため、異なった固有の容積
比が要求される。たとえば、加熱ポンプでは約4の比
が、エアコンプレッサでは約5の比が要求され、低温冷
凍システムでは、約10あるいはずっと高い比が要求され
る。しかしながら、多くの従来のスクロール装置におい
ては、このような比を実現することはできない。たとえ
ば、米国特許第3,884,599号明細書においては、スクロ
ール部材の螺旋状要素は、2ターン以上であるが、3タ
ーン未満しか伸びない。したがって、この種の設計で
は、固有容積比は約2.5にすぎない。
In order to achieve high energy efficiency, it is very important to design the intrinsic volume ratio as close to the ideal compression process as possible. In some cases, different inherent volume ratios are required to achieve the ideal compression process. For example, a heat pump requires a ratio of about 4, an air compressor requires a ratio of about 5, and a cryogenic refrigeration system requires a ratio of about 10 or much higher. However, many conventional scrolling devices cannot achieve such ratios. For example, in U.S. Pat. No. 3,884,599 the spiral element of the scroll member extends more than 2 turns but less than 3 turns. Therefore, this type of design has a specific volume ratio of only about 2.5.

米国特許第4,477,238号明細書は、スクロール型流体
排出装置において、固有容積比はそのままで、排出ポー
トに、排出バルブ、たとえば、リードバルブを設けるこ
とにより、高い圧力比を実現する一つの方法を開示して
いる。このアプローチは、エネルギ損失を減少させるこ
とはできるが、バルブが損傷し、壊れやすく、したがっ
て、故障率が実質的に増大することになる。それはま
た、バルブの振動や衝撃動作に起因するノイズレベルを
大きくしてしまう。
U.S. Pat.No. 4,477,238 discloses a method for realizing a high pressure ratio in a scroll type fluid discharge device by providing a discharge valve, for example, a reed valve, at a discharge port while maintaining a specific volume ratio. is doing. Although this approach can reduce energy loss, the valve will be damaged and fragile, thus substantially increasing failure rate. It also increases the noise level due to valve vibration and shock motion.

この問題に対する別のアプローチは、螺旋状のスクロ
ール要素のターン数を増大させることである。米国特許
第801,182号の第15図および第16図は、このアプローチ
の1つの例を開示している。スクロール要素約4ターン
伸び、固有容積比を3よりも高くすることができる。し
かしながら、ターン数をさらに増大させることは、機械
的仕上げのためのコストを増大させ、より高い機械的精
度が要求させることになる。また、ターン数を増大させ
ることは、排出要求あるいはスペースの制限から、全く
現実的でない。
Another approach to this problem is to increase the number of turns of the spiral scroll element. FIGS. 15 and 16 of US Pat. No. 801,182 disclose one example of this approach. The scroll element extends about 4 turns, and the specific volume ratio can be higher than 3. However, increasing the number of turns further increases the cost for mechanical finishing and requires higher mechanical accuracy. Also, increasing the number of turns is not practical at all due to emission requirements or space constraints.

スクロール要素の最適なターン数は、2以上、3未満
である。最適なターン数の場合には、吸引領域と排出領
域とは、少なくとも1つのシールされたポケットによっ
て、必ず分離される。このことは、2つの領域の間で、
マスおよび熱の流望ましくない漏れ流を減少させる上で
重要である。
The optimum number of turns of the scroll element is 2 or more and less than 3. In the case of an optimum number of turns, the suction area and the discharge area are always separated by at least one sealed pocket. This means that between the two areas,
Mass and heat flow is important in reducing unwanted leakage flow.

米国特許第3,989,422号明細書は、高い固有の容積比
と最適なターン数を有する螺旋状のスクロール要素を作
る方法を開示している。この方法によれば、スクロール
要素の第1のターンは、通常の方法により設計される。
最終的な圧縮ポケットの容積を減少させ、それにより、
固有の容積比を高くするために、スクロール要素は、そ
れが生成する円の中心が一方の側に動かされて、急激
に、かつ、劇的に、曲率半径が減少される。この方法は
深刻な欠点を有している。スクロール要素の中心部が、
その端板の一方の側に動かされにつれて、圧縮力が加わ
る場所と端板の中心との間の距離が、旋回運動中に増大
することに起因して、大きな力とモーメントが生成され
る。これらの力とモーメントをバランスさせるため、'4
22号特許は、多数対のスクロール要素を備え、その中
で、力とモーメントが互いにキャンセルされるような構
造を提案している。しかしながら、この構造は、複雑
で、多数のスクロール要素が必要であるため、機械的仕
上げのための時間がかかり、高い機械的精度が要求さ
れ、材料コストを増大させることになる。さらに、複雑
な多くのスクロールを有する構造は、大きなスペースが
必要で、場所的に、現実的でない。
U.S. Pat. No. 3,989,422 discloses a method of making a spiral scroll element with a high intrinsic volume ratio and an optimal number of turns. According to this method, the first turn of the scroll element is designed in the usual way.
Reduces the volume of the final compression pocket, thereby
To increase the intrinsic volume ratio, the scroll element has its radius of curvature reduced sharply and dramatically by moving the center of the circle it creates to one side. This method has serious drawbacks. The center of the scroll element is
As it is moved to one side of the end plate, large forces and moments are generated due to the distance between the location of the compressive force and the center of the end plate increasing during the pivoting movement. In order to balance these forces and moments, '4
The '22 patent proposes a structure with multiple pairs of scroll elements in which forces and moments cancel each other out. However, this structure is complicated and requires a large number of scroll elements, which requires time for mechanical finishing, requires high mechanical accuracy, and increases material costs. Moreover, a structure with many complex scrolls requires a large space and is not realistic in location.

現在、(スクロール要素の中心軸線に沿って、線形に
測った)「軸」方向のスクロール部材の動作関係を維持
するアプローチは3つある。これらのアプローチは、
「コンスタント・ギャップ」、「軸方向コンプライアン
ト」、「セミ・コンプライアント」と呼ぶことたでき
る。
Currently, there are three approaches to maintain the operational relationship of the scroll member in the "axis" direction (measured linearly along the central axis of the scroll element). These approaches are
It can be called "constant gap", "axial compliant" or "semi-compliant".

コンスタント・ギャップ・アプローチは、クロイクス
に付与された米国特許第801,182号明細書に示されるよ
うに、かつての装置において用いられていた。このアプ
ローチにおいては、装置の組立後に、軸方向のスクロー
ル部材の関係は変化しない。通常の動作中においては、
いずれかのスクロール部材のチップは、対向するスクロ
ール部材のベースに接触しない。スクロール部材間に、
適当なギャップを維持し、同時に、高い効率を達成する
ためには、精度のよい機械仕上げが必要になる。このア
プローチの他のより深刻な欠点は、異常な状況では操作
できないことである。スクロール部材間に、汚染物質あ
るいは圧縮できない流体があったり、過剰な熱のため、
スクロール部材間が互いに接触したりすると、スクロー
ル部材は、焼付きにより、損傷されるおそれがある。
The constant gap approach was used in earlier devices, as shown in US Pat. No. 801,182 to Croix. In this approach, the axial scroll member relationship does not change after assembly of the device. During normal operation,
The tip of either scroll member does not contact the base of the opposing scroll member. Between scroll members,
Precise mechanical finishing is required to maintain the proper gap and at the same time achieve high efficiency. Another more serious drawback of this approach is its inability to operate in unusual circumstances. There may be contaminants or incompressible fluids between the scroll members, or excessive heat,
If the scroll members come into contact with each other, the scroll members may be damaged due to seizure.

コンスタント・ギャップ・アプローチのこれらの欠点
を解消するため、種々の軸方向コンプライアント法が開
発された。これらの方法は、「チップ・シール」と「完
全軸方向コンプライアント」との2つのカテゴリーに分
類することができる。
To overcome these shortcomings of the constant gap approach, various axial compliant methods have been developed. These methods can be divided into two categories: "tip seals" and "fully axial compliant."

チップ・シール法は、第10図に示され、さらに、マッ
クロー法に付与された米国特許第3,994,636号明細書
に、その例が開示されている。第10図に示されているよ
うに、溝501が、2つのスクロール部材502、503のチッ
プの中央に作られる。シール要素504が溝501内に緩く嵌
合され、機械的な力および/または油圧力によって、他
のスクロール部材のベース505に接触させられて、流体
が、螺旋状スクロール部材502、503を横切って、半径方
向に漏れることが防止される。しかしながら、第10図の
線A−Aおよび線B−Bにより示されるように、チップ
・シール法は、本来的に、接線方向の漏れ通路を備えて
おり、そのため、圧縮効率が低くなる。チップ・シール
法の他の欠点は、摩擦動力損失があることと、シール要
素の摩耗により、シールの有効性が徐々に劣化するとい
うことである。
The tip seal method is shown in FIG. 10 and an example thereof is disclosed in US Pat. No. 3,994,636 assigned to the McCraw method. A groove 501 is made in the center of the tip of the two scroll members 502, 503, as shown in FIG. A sealing element 504 is loosely fitted in the groove 501 and brought into contact with the base 505 of another scroll member by mechanical force and / or hydraulic pressure, so that the fluid flows across the spiral scroll members 502, 503. , Radial leakage is prevented. However, as shown by lines AA and BB in FIG. 10, the tip seal method inherently has a tangential leak path, which results in low compression efficiency. Another drawback of the tip seal method is that there is a frictional power loss and that the wear of the sealing elements gradually degrades the effectiveness of the seal.

完全軸方向コンプライアント法においては、スクロー
ル部材は、機械的な力または油圧力によって、チップと
ベースの接触を維持し、それにより、スクロール装置中
の圧力のいかんにかかわらず、流体ポケットがシールさ
れる。デボラック他に付与された米国特許第3,600,114
号明細書は、スクロール部材の少なくとも一方が軸方向
の機械的な力または油圧力を受け、スクロール部材をシ
ール接触状態に保持するスクロール装置を開示してい
る。この'114特許においては、排出圧力にある流体が導
入されて、スクロール部材の端板の背部にバイアス力が
作用される。ヤング法に付与された米国特許第3,884,59
9号明細書は、旋回するスクロールが、排出圧力にある
油圧強制力を、軸方向に受ける完全軸方向コンプライア
ント法を開示している。コウソカベに付与された米国特
許第4,357,132号明細書は、中間圧力にある流体を用い
て、旋回するスクロール部材を、固定されたスクロール
部材に押しつけるスクロール装置を開示している。トウ
ジョウに付与された米国特許第4,216,661号明細書は、
装置外の流体が旋回するスクロール部材の背部に作用
し、軸方向のバイアスを与える完全軸方向コンプライア
ント法を開示している。ブレインに付与された米国特許
第4,611,975号明細書は、スクロール部材の界面に形成
された環状チャンバが、相対的に低い圧力源に接続さ
れ、2つのスクロール部材を共に「吸引」する完全軸方
向コンプライアント法を開示している。アライに付与さ
れた米国特許第4,496,296号明細書は、旋回するスクロ
ール部材の背部に、2つの圧力チャンバが形成された完
全軸方向コンプライアント法を開示している。これらの
圧力チャンバは、中間圧力にある圧縮ポケットおよび排
出圧力にある中央容積に接続されている。この方法は、
広い動作範囲にわたって、スクロール部材の半径方向の
シール保持するものである。いずれもカイラット他に付
与された米国特許第4,767,293号および同第4,877,382号
明細書は、弾性取付け手段を備えた旋回しないスクロー
ル部材を、中間圧力および/または排出圧力にあるガス
により、旋回するスクロール部材に強制的に向ける完全
軸方向コンプライアント法を開示している。
In the fully axially compliant method, the scroll member maintains contact between the tip and the base by mechanical force or hydraulic pressure, which seals the fluid pocket regardless of the pressure in the scroll device. It U.S. Pat. No. 3,600,114 granted to Devolak et al.
The specification discloses a scroll device in which at least one of the scroll members receives a mechanical force or hydraulic pressure in the axial direction and holds the scroll members in a seal contact state. In the '114 patent, fluid at exhaust pressure is introduced to exert a biasing force on the back of the end plate of the scroll member. U.S. Patent No. 3,884,59 granted to Young's Law
No. 9 discloses a fully axial compliant method in which the orbiting scroll is axially subjected to a hydraulic forcing force at exhaust pressure. U.S. Pat. No. 4,357,132 to Kosokabe discloses a scroll device in which a fluid at an intermediate pressure is used to force a swirling scroll member against a fixed scroll member. U.S. Pat.No. 4,216,661 granted to Toujou,
A fully axial compliant method is disclosed in which fluid outside the device acts on the back of the orbiting scroll member to provide an axial bias. U.S. Pat. No. 4,611,975 issued to Blaine discloses a complete axial compressor in which an annular chamber formed at the interface of the scroll members is connected to a relatively low pressure source to "suck" the two scroll members together. The client method is disclosed. U.S. Pat. No. 4,496,296 to Ally discloses a fully axially compliant process in which two pressure chambers are formed in the back of a swiveling scroll member. These pressure chambers are connected to a compression pocket at intermediate pressure and a central volume at exhaust pressure. This method
It provides radial seal retention of the scroll member over a wide range of motion. U.S. Pat. Discloses a fully axially compliant method of forcing the

完全軸方向コンプライアント法は、いくつかの欠点を
有している。たとえば、この方法では、しばしば、圧縮
ポケットおよび/または排出チャンバからのガス圧力が
使用されるため、ガス圧力が、動作条件、すなわち、吸
引圧力および排出圧力の変化にしたがって、変動してし
まう。しかしながら、これらの変化は、必ずしも、スク
ロール部材のチップおよびベースに作用する分離力に比
例してはいない。したがって、設計上の妥協として、バ
イアス力が、ある点まわりの動作条件の範囲に対して、
十分なときは、低い吸引圧力および低い排出圧力では、
安定な動作を維持するのに十分ではなくなる。他方、同
じバイアス力が、高い吸引圧力および高い排出圧力にお
ける動作条件に対しては、過大となってしまう。
The fully axial compliant method has several drawbacks. For example, this method often uses gas pressure from the compression pocket and / or the exhaust chamber, which causes the gas pressure to fluctuate as the operating conditions change, ie, suction and exhaust pressures. However, these changes are not necessarily proportional to the separating forces acting on the scroll member tip and base. Therefore, as a design compromise, the bias force is:
When sufficient, at low suction pressure and low discharge pressure,
It is no longer sufficient to maintain stable operation. On the other hand, the same bias force becomes excessive for operating conditions at high suction pressure and high discharge pressure.

完全軸方向コンプライアント法の他の欠点は、接触す
る表面の間の摩擦に起因する動力損失を無視できないこ
とである。高い吸引圧力および高い排出圧力における動
作条件に対して、過大な油圧強制力が、大きな摩擦動力
損失および深刻な摩耗を招き、あるときは、チップとベ
ースの焼付きにより、損傷さえ生じさせてしまう。
Another drawback of the fully axially compliant method is the non-negligible power loss due to friction between the contacting surfaces. For operating conditions at high suction and discharge pressures, excessive hydraulic forcing leads to large frictional power losses and severe wear, sometimes even chip and base seizures, which can even cause damage. .

完全軸方向コンプライアント法のさらに他の欠点は、
チップとベースとが接触することにより、振動とノイズ
が生ずることである。
Yet another drawback of the fully axial compliant method is
The contact between the chip and the base causes vibration and noise.

フジオに付与された米国特許第4,958,993号明細書
は、スクロール部材の間にギャップを保持するための第
三のアプローチを開示している。このアプローチは、ス
クロール部材の間の軸方向のギャップが、スクロール部
材の一方を他方から移動させることにより拡大されるた
め、「セミ・コンプライアント」と呼ばれている。
U.S. Pat. No. 4,958,993 to Fujio discloses a third approach for maintaining a gap between scroll members. This approach is called "semi-compliant" because the axial gap between the scroll members is enlarged by moving one of the scroll members from the other.

'993号特許は、旋回しないスクロール部材ではなく、
旋回するスクロール部材を軸方向に可動であるように作
るべきであることを教示している。旋回するスクロール
部材はすでに可動であり、旋回しないスクロール部材は
すでに静止しているため、これをおこなっても、可動の
パーツを最小にすることができる。可動のパーツは、望
ましくない振動およびノイズの原因となる。また、旋回
するスクロール部材は、普通、旋回しないスクロール部
材よりも軽く、したがって、慣性が小さいため、旋回す
るスクロール部材の応答時間は速くなる。
The '993 patent is not a non-orbiting scroll member,
It teaches that the orbiting scroll member should be made axially movable. By doing this, the orbiting scroll member is already movable and the non-orbiting scroll member is already stationary, so that even if this is done, the number of movable parts can be minimized. Moving parts cause unwanted vibrations and noise. Also, the orbiting scroll member is usually lighter than the non-orbiting scroll member, and therefore has less inertia, which results in faster response time of the orbiting scroll member.

'993号特許により教示されたセミ・コンプライアント
法には、いくつかの問題がある。たとえば、旋回するス
クロール部材を、軸方向に可動に作ることにより、それ
を傾けるためのポテンシャルが著しく増大する。この出
願の第3図に示されるように、旋回するスクロール部材
は、駆動ピンボス53の中央部に作用する駆動力Fdおよび
圧縮ガスから羽根51の中央部に作用する反作用力Fgを受
ける。これら2つの力は、軸線S1−S1に垂直であり、旋
回するスクロール部材50を傾け、旋回中にぐらつかせる
モーメントを生成する。'993号特許は、これらの力とス
クロール部材に作用するモーメントをバランスさせるこ
とを著しく困難にし、スクロール部材が傾くことを防止
する旋回スクロール部材の運動(旋回および軸方向)の
範囲を教示している。'993号特許の旋回スクロール部材
が傾くと、'993号特許の設計が避けようと意図していた
のと同じ望ましくないノイズ振動および漏れが生じてし
まう。
The semi-compliant method taught by the '993 patent has several problems. For example, by making the orbiting scroll member movable in the axial direction, the potential for tilting it is significantly increased. As shown in FIG. 3 of this application, the orbiting scroll member receives a driving force Fd acting on the central portion of the drive pin boss 53 and a reaction force Fg acting on the central portion of the vane 51 from the compressed gas. These two forces are perpendicular to the axis S1-S1 and tilt the orbiting scroll member 50, creating a moment that causes it to wobble during orbit. The '993 patent teaches the range of motion (orbital and axial) of the orbiting scroll member which makes it extremely difficult to balance these forces and the moment acting on the scroll member and prevents the scroll member from tilting. There is. The tilting of the orbiting scroll member of the '993 patent results in the same unwanted noise vibration and leakage that the' 993 patent's design was intended to avoid.

本発明は、スクロール型流体排出装置のスクロール要
素を設計するための新規な方法を提供するものである。
本発明によれば、変位に対する設計要求、高い固有容積
比および最適なターン数のすべてが満足される。本発明
はまた、傾けるためのポテンシャルをなくして、望まし
くないノイズ、振動および漏れの量を大幅に減少させる
ことのできる改良されたセミ・コンプライアント・バイ
アス法を提供するものである。
The present invention provides a novel method for designing a scroll element of a scroll type fluid ejection device.
According to the invention, the design requirements for displacement, the high specific volume ratio and the optimum number of turns are all met. The present invention also provides an improved semi-compliant biasing method that eliminates the potential to tilt and significantly reduces the amount of unwanted noise, vibration and leakage.

発明の概要 したがって、本発明の目的は、典型的には、圧縮不能
な流体、汚染物質の詰まり、あるいは、スクロール要素
の異常もしくは過大な変形に起因して生じたチップとベ
ースとの接触により生ずる異常な負荷の下で、旋回しな
い、すなわち、固定されたスクロール部材が、装置を保
護するために、撓むように構成されたスクロール型流体
排出装置を提供することを目的とするものである。さら
に、通常動作時に、スクロール部材のチップとベースと
の間に、軸方向ギャップが保持されて、流体力学的にシ
ールされる。したがって、本発明は、スクロール部材の
チップとベースとが摩擦接触することに起因する摩擦動
力損失、振動、ノイズおよび摩耗という有害な効果を除
去することができる。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the object of the invention is typically caused by incompressible fluid, clogging of contaminants, or contact between the tip and the base caused by abnormal or excessive deformation of the scroll element. It is an object of the present invention to provide a scroll type fluid discharge device in which a scroll member which is not swiveled, ie, fixed, is configured to bend under abnormal load so as to protect the device. Further, during normal operation, an axial gap is maintained between the scroll member tip and the base to provide a hydrodynamic seal. Therefore, the present invention can eliminate the detrimental effects of frictional power loss, vibration, noise, and wear caused by frictional contact between the tip of the scroll member and the base.

本発明はまた、前述した従来の設計の欠点および限界
なしに、高い固有の容積比、最適なターン数および必要
な排出量を与えるスクロール型流体排出装置を設計する
ための新規な方法を提供することを目的とするものであ
る。
The present invention also provides a novel method for designing a scroll-type fluid ejection device that provides a high inherent volume ratio, optimal number of turns and required ejection volume, without the drawbacks and limitations of the conventional designs described above. That is the purpose.

他のより具体的な本発明の目的は、著しく不均衡な力
やモーメントを生じさせることなく、あるいは、スクロ
ール要素を劇的に複雑さなものとすることなく、所望の
固有容積比、排出量およびターン数を有するスクロール
型流体排出装置のスクロール要素についての新規な構造
を提供することにある。
Another more specific object of the present invention is to achieve the desired specific volume ratio, emissions without producing significantly disproportionate forces or moments or dramatically complicating the scroll element. And to provide a novel structure for a scroll element of a scroll type fluid ejection device having a number of turns.

本発明のさらに他の目的は、スクロール要素が同じか
同じでない基本幾何学的形状を有しているスクロール型
流体排出装置についての新規な構造を提供することにあ
る。
Yet another object of the present invention is to provide a novel structure for a scroll-type fluid ejection device in which the scroll elements have the same or different basic geometry.

これらのそして他の目的を達成するため、開示された
本発明の実施態様は、流体入口ポートおよび流体出口ポ
ートを有するハウジングを備えたスクロール型流体排出
装置を提供する。第1のスクロール部材は、端板を有
し、端板から、第1のスクロール要素が、軸方向に、ハ
ウジングの内部に延びている。第2のスクロール部材も
また、端板を有し、端板から、第2のスクロール要素
が、軸方向に延びている。第2のスクロール部材は、第
1のスクロール部材に対して非回転旋回運動をするため
に、移動可能に配置されている。
To accomplish these and other objectives, the disclosed embodiments of the present invention provide a scroll-type fluid ejection device that includes a housing having a fluid inlet port and a fluid outlet port. The first scroll member has an end plate from which the first scroll element extends axially within the housing. The second scroll member also has an end plate from which the second scroll element extends axially. The second scroll member is movably arranged to make a non-rotating orbital motion with respect to the first scroll member.

第1および第2のスクロール要素は、角度をもって、
半径方向にオフセットして、相互嵌合し、少なくとも一
対のシールされた流体ポケットを画定する複数の線接触
部を生成している。駆動手段は、作用的に、スクロール
部材に接続され、スクロール部材の相対的な回転を防止
しつつ、相対的に旋回運動させ、流体ポケットの容積を
変えさせる。
The first and second scroll elements have angles
Radially offset and interdigitated to create a plurality of line contacts defining at least a pair of sealed fluid pockets. The drive means is operatively connected to the scroll member to cause relative rotation of the scroll member while allowing relative swirl movement to change the volume of the fluid pocket.

開示された本発明の実施態様は、所望の排出量、固有
容積比およびターン数が実現されるように、両スクロー
ル部材の内表面および外表面の形状を設計する新規な方
法を提供する。この方法の原理は、以下のとおりであ
る。
The disclosed embodiments of the present invention provide a novel method of designing the shape of the inner and outer surfaces of both scroll members so that the desired displacement, specific volume ratio and number of turns are achieved. The principle of this method is as follows.

1)第1のスクロール要素の外側部の曲率は、所望の排
出量が満足されるように、従来の方法と同様に設計され
る。
1) The curvature of the outer part of the first scroll element is designed in the same way as the conventional method so that the desired discharge amount is satisfied.

2)第1のスクロール要素の内側部の曲率もまた、所望
の固有容積比が満足されるように、従来の方法と同様に
設計される。
2) The curvature of the inner part of the first scroll element is also designed in the same way as the conventional method so that the desired specific volume ratio is satisfied.

3)第1のスクロール要素の外側部および内側部は、所
望のターン数を満足させるように選ばれた曲率を有する
中間部と、滑らかにつながれている。
3) The outer and inner parts of the first scroll element are smoothly connected with the middle part having a curvature selected to satisfy the desired number of turns.

4)第2のスクロール要素は、第1のスクロール要素の
数学的共役を微分することによって設計される。第2の
スクロール要素は、第1のスクロール要素に、角度をも
って、半径方向にオフセットされて、相互嵌合される。
4) The second scroll element is designed by differentiating the mathematical conjugate of the first scroll element. The second scroll element is angularly and radially offset and interdigitated with the first scroll element.

本発明は、スクロール要素の外側部および内側部の双
方の羽根の厚さならびに螺旋母円が同じエアコンプレッ
サにより開示されている。スクロール要素の外側部およ
び内側部は、所定の排出量および固有容積比を満足する
ように、通常の方法で形成される。次いで、それらは、
中間部によって接合され、中間部は、接合部における外
側部および内側部の導関数と等しいゼロ次導関数および
1次導関数を有している。中間部の幾何学的形状は、最
適なターン数が実現できるように選ばれる。したがっ
て、螺旋状の連続した滑らかな壁が、外側部、中間部お
よび内側部によって、それぞれ、形成され、所望の排出
量、所望の固有容積比および最適なターン数を与える。
The present invention is disclosed by an air compressor having the same vane thickness and spiral mother circle on both the outer and inner portions of the scroll element. The outer part and the inner part of the scroll element are formed in a usual manner so as to satisfy a predetermined discharge amount and a specific volume ratio. Then they
Joined by an intermediate section, the intermediate section has zero and first derivatives that are equal to the derivatives of the outer and inner sections at the junction. The geometry of the middle section is chosen to achieve the optimum number of turns. Thus, a continuous spiral smooth wall is formed by the outer, middle and inner portions, respectively, to give the desired displacement, the desired specific volume ratio and the optimum number of turns.

従来のスクロールコンプレッサにおいては、スクロー
ル要素は、螺旋曲線により作られている。一対のスクロ
ール要素に対しては、螺旋曲線は、幾何学的に同一であ
り、同じ母円から展開される。しかしながら、本発明の
第1の実施態様においては、各スクロール要素は、異な
った母円から展開された螺旋曲線のいくつかの部分を含
んでいるが、それでも、2つのスクロール要素は、幾何
学的形状においては同一であり、端板の中心に実質的に
収束している。第2の実施態様においては、2つのスク
ロール要素は、幾何学的に、互いに異なっている。第1
および第2の実施態様は、「同じ」および「同じでな
い」として、以下に特定されている。
In conventional scroll compressors, the scroll elements are made by spiral curves. For a pair of scroll elements, the spiral curves are geometrically identical and develop from the same mother circle. However, in the first embodiment of the invention, each scroll element comprises several parts of a spiral curve developed from different mother circles, yet the two scroll elements are They are identical in shape and substantially converge at the center of the end plate. In the second embodiment, the two scroll elements are geometrically different from each other. First
And the second embodiment is identified below as "same" and "not the same".

本発明の別の実施態様においては、スクロール型流体
排出装置は、2つのスクロール部材を、強制的に軸方向
の作動関係にする機械的な力を提供する手段を備えてい
る。同時に、スクロール部材を傾けるためのポテンシャ
ルがなくなり、一定のギャップが、一方のスクロール部
材の先端部すなわちチップと他方のスクロール部材のベ
ースとの間に維持される。
In another embodiment of the present invention, a scroll fluid ejection device comprises means for providing a mechanical force that forces two scroll members into an axial actuating relationship. At the same time, there is no potential to tilt the scroll member and a constant gap is maintained between the tip or tip of one scroll member and the base of the other scroll member.

本発明の他の実施態様においては、スクロール型流体
排出装置は、2つのスクロール部材を、強制的に軸方向
の作動関係にする油圧力を提供する手段を備えている。
同時に、スクロール部材を傾けるためのポテンシャルが
なくなり、一定のギャップが、一方のスクロール部材の
チップと他方のスクロール部材のベースとの間に維持さ
れる。
In another embodiment of the present invention, a scroll fluid ejector comprises means for providing hydraulic pressure to force two scroll members into an axial working relationship.
At the same time, there is no potential to tilt the scroll member and a constant gap is maintained between the tip of one scroll member and the base of the other scroll member.

本発明の他の実施態様においては、スクロール型流体
排出装置は、軸方向に可動な比旋回スクロール部材を備
えている。第2のスクロール部材は、軸線まわりを旋回
するが、この軸線に沿って、線形に固定されている。第
1および第2のスクロール部材は、相互嵌合され、第1
のスクロール部材が、十分な力の下で、軸方向に撓むよ
うに、第2のスクロール部材に対して、可動にバイアス
されている。
In another embodiment of the present invention, a scroll-type fluid ejection device includes an axially movable specific orbiting scroll member. The second scroll member revolves around an axis, but is fixed linearly along this axis. The first and second scroll members are interfitted to form a first
Of the scroll member is movably biased with respect to the second scroll member so as to flex axially under sufficient force.

本発明のさらに他の実施態様においては、上述のスク
ロール型流体排出装置は、第1のスクロール部材を、そ
のスクロール要素の軸線と垂直であるが、この軸線に沿
って、後方向に可動に保持する安定化機構を備えてい
る。同時に、一定のギャップが、一方のスクロール部材
の先端部すなわちチップと他方のスクロール部材のベー
スとの間に維持される。
In yet another embodiment of the present invention, the scroll-type fluid ejection device described above retains the first scroll member movably in a rearward direction along the axis perpendicular to the axis of the scroll element. It is equipped with a stabilization mechanism. At the same time, a constant gap is maintained between the tip or tip of one scroll member and the base of the other scroll member.

図面の簡単な説明 本発明は、添付図面を参照する以下の詳細な説明を検
討するとより理解されるであろう。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will be better understood upon consideration of the following detailed description with reference to the accompanying drawings.

第1a図〜第1d図は、従来のスクロールコンプレッサに
おけるスクロール要素の相対的軌道運動を示す概略図で
ある。
1a to 1d are schematic diagrams showing relative orbital movements of scroll elements in a conventional scroll compressor.

第2図は、理想的な圧縮、低圧縮、及び過圧縮を含む
圧縮サイクルを示す圧縮−容量グラフである。
FIG. 2 is a compression-capacity graph showing a compression cycle including ideal compression, low compression, and overcompression.

第3図は、軌道スクロール要素に作用する力及びモー
メントを示している。
FIG. 3 shows the forces and moments acting on the orbital scroll element.

第4図は、本発明のとおりに構成されたスクロール型
エアコンプレッサの断面図を示している。
FIG. 4 shows a cross-sectional view of a scroll type air compressor constructed according to the present invention.

第5図は、スクロール要素が実質的に同一である本発
明の第1実施例の頂部断面図を示している。
FIG. 5 shows a top sectional view of a first embodiment of the invention in which the scroll elements are substantially identical.

第6a図及び第6b図は、スクロール要素が実質的に不同
一である本発明の第2実施例の頂部断面図を示してい
る。
Figures 6a and 6b show a top sectional view of a second embodiment of the invention in which the scroll elements are substantially non-identical.

第7図は、従来のスクロール要素を示しており、本発
明の第1及び第2の実施例は、このスクロール要素から
発展したものである。
FIG. 7 shows a conventional scroll element, from which the first and second embodiments of the invention have evolved.

第8図は、第1実施例の相互嵌合スクロール要素を示
している。
FIG. 8 shows the interfitting scroll element of the first embodiment.

第9図は、第2実施例の相互嵌合スクロール要素を示
している。
FIG. 9 shows the interfitting scroll element of the second embodiment.

第10図は、一般的な頂部密閉部の典型的な構造を示し
ている。
FIG. 10 shows a typical structure of a general top seal.

第11a図及び第11b図は、本発明の軸方向セミコンプラ
イアント機構の第1実施例の断面図及び平面図を示して
いる。
11a and 11b show a sectional view and a plan view of a first embodiment of the axial semi-compliant mechanism of the present invention.

第12a図及び第12b図は、本発明の軸方向セミコンプラ
イアント機構の第2実施例の断面図及び平面図を示して
いる。
12a and 12b show a sectional view and a plan view of a second embodiment of the axial semi-compliant mechanism of the present invention.

第13a図及び第13b図は、本発明の軸方向セミコンプラ
イアント機構の第3実施例の断面図及び平面図を示して
いる。
13a and 13b show a sectional view and a plan view of a third embodiment of the axial semi-compliant mechanism of the present invention.

第14図は、排出圧力で、ガスが第1スクロール部材の
後部に作用して軸方向バイアス力を発生するセミコンプ
ライアント組織を備えたスクロール型エアコンプレッサ
の断面図及び正面図を示している。
FIG. 14 shows a cross-sectional view and a front view of a scroll type air compressor having a semi-compliant structure in which gas acts on the rear portion of the first scroll member to generate an axial biasing force at the discharge pressure.

発明を実施するための最良の態様 第4図には、本発明に従って設計されたスクロール型
エアコンプレッサが示されている。コンプレッサユニッ
ト10はメインハウジング20と、前面板22を有するコンプ
レッサシェル21と、カップ形ケーシング23とを有する。
前面板22は、コンプレッサシェル21に公知の手段(たと
えば、溶接)により取り付けられる。シェル21およびケ
ーシング23は、メインハウジング20に従来の手段(たと
えば、溶接やボルト止め)により取り付けられる。メイ
ンハウジング20は、メインジャーナル軸受け30を保持し
ている。メインシャフト40は、軸受け30により転可能に
支持され、電気モータまたはエンジン(図示せず)によ
って駆動されると、その軸線S1S1に沿って、回転する。
シール要素41はシャフト40をシールし、シェル内の潤滑
油および空気が漏れることを防止する。駆動ピン42はメ
インシャフト40の後端から延び、駆動ピンの中心軸S2−
S2は、第2スクロール要素の旋回半径Rorに等しい距離
だけメインシャフトの軸線S1−S1からオフセットされて
いる。旋回半径は、第2スクロール部材50が第1スクロ
ール部材60に対して旋回した時に、第2スクロール部材
によって横方に移動される旋回円の半径である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION FIG. 4 shows a scroll type air compressor designed according to the present invention. The compressor unit 10 has a main housing 20, a compressor shell 21 having a front plate 22, and a cup-shaped casing 23.
The front plate 22 is attached to the compressor shell 21 by a known means (for example, welding). The shell 21 and casing 23 are attached to the main housing 20 by conventional means (eg, welding or bolting). The main housing 20 holds a main journal bearing 30. The main shaft 40 is rotatably supported by the bearing 30, and when driven by an electric motor or an engine (not shown), rotates along its axis S1S1.
The sealing element 41 seals the shaft 40 and prevents the lubricating oil and air in the shell from leaking. The drive pin 42 extends from the rear end of the main shaft 40 and has a center axis S2−
S2 is offset from the main shaft axis S1-S1 by a distance equal to the orbiting radius R or of the second scroll element. The orbiting radius is the radius of the orbiting circle laterally moved by the second scroll member when the second scroll member 50 orbits with respect to the first scroll member 60.

第1スクロール部材60は端板61を有し、この端板61か
らスクロール要素62が延びている。第1スクロール部材
60は、「セミ・コンプライアント」と呼ばれる方法によ
って、メインハウジング20に取り付けられる。この取付
方法を使用すると、第1スクロール部材60は、軸線S1−
S1と、メインハウジング20の表面に対する(スプリング
70による)スプリングバイアスに対して垂直になる。こ
れにより、一方のスクロール部材のスクロール要素のチ
ップと、他方のスクロール部材の端板のベースとの間に
適当なギャップ65が維持されることが保障される。
The first scroll member 60 has an end plate 61 from which a scroll element 62 extends. First scroll member
The 60 is attached to the main housing 20 by a method called "semi-compliant". When this mounting method is used, the first scroll member 60 has the axis S1−
S1 and the surface of the main housing 20 (spring
(According to 70) perpendicular to the spring bias. This ensures that a suitable gap 65 is maintained between the scroll element tip of one scroll member and the end plate base of the other scroll member.

これらのギャップは、生産公差および通常動作時のス
クロール要素の熱膨張を考慮して、スクロール部材のチ
ップおよびベースが、相互に接触するのを防止するのに
十分な幅にされるべきである。他方、これらのギャップ
は、通常動作時に潤滑膜によって流動力学的にシールさ
れるのに十分な小ささである必要がある。汚染された液
体や非圧縮液体がスクロール部材間に存在するなどの異
常状態が生じたとき、あるいは、スクロール要素が異常
な熱膨張をしたとき、第1スクロール要素は損傷を防止
するためにスプリング70のバイアス力に抗して(スクロ
ール要素の中心軸線に沿って直線状に)軸方向に移動す
る。この機構は「セミ・コンプライアント」と呼ばれ、
後でより詳細に説明される。
These gaps should be wide enough to prevent the tips and bases of the scroll members from touching each other, taking into account production tolerances and thermal expansion of the scroll elements during normal operation. On the other hand, these gaps need to be small enough to be hydrodynamically sealed by the lubricating film during normal operation. When an abnormal condition occurs such as a contaminated liquid or an incompressible liquid existing between the scroll members, or when the scroll element undergoes abnormal thermal expansion, the first scroll element protects the spring 70 from damage. Axially (linearly along the central axis of the scroll element) against the biasing force of the. This mechanism is called "semi-compliant",
It will be explained in more detail later.

第1スクロール部材60は、円形端板61およびスクロー
ル要素62の他に、補強スリーブ63およびリブ64を備えて
いる。第1スクロール部材60は、軸方向に後退可能であ
る。スクロール要素62は、端板61の前端面に取り付けら
れ、その前端面から延びており、また、補強スリーブ63
およびリブ64は、端板61の後面から延びている。
The first scroll member 60 includes a reinforcing sleeve 63 and a rib 64 in addition to the circular end plate 61 and the scroll element 62. The first scroll member 60 can be retracted in the axial direction. The scroll element 62 is attached to the front end face of the end plate 61, extends from the front end face thereof, and also has a reinforcing sleeve 63.
The rib 64 extends from the rear surface of the end plate 61.

第2スクロール部材50は、環状端板51、環状端板51の
後面に取り付けられ、そこから延びているスクロール要
素52、および、環状端板51の後面に取り付けられ、そこ
から延びている旋回軸受けボス53を備えている。
The second scroll member 50 includes an annular end plate 51, a scroll element 52 mounted on the rear surface of the annular end plate 51 and extending therefrom, and a swivel bearing mounted on the rear surface of the annular end plate 51 and extending therefrom. It has a boss 53.

スクロール要素52および62は相互に嵌合され、角度が
180度オフセットされ、旋回半径Rorだけ半径方向にオフ
セットされている。それにより、少なくとも一組のシー
ル流体ポケットが、スクロール要素52,62および端板5
1、61間に画定される。第2スクロール部材50は、(駆
動ピンベアリング43を貫通する)駆動ピン42と回転防止
オルダムリング80に連結される。第2スクロール部材50
は、駆動軸40の回転によって、旋回半径Rorの旋回運動
で駆動され、流体を圧縮する。動作流体は、吸込口91か
らコンプレッサ10に入り込み、その後、スクロール部材
によって圧縮され、排出孔92、通路93、チャンバ94およ
び排出口95を介して排出される。排出ガスは、ピン軸受
け43とピン軸受けボス53との間の軸受け面54および密閉
要素44によって、チャンバ96から密閉される。排出ガス
はボス53の底面45上に作用して、動作中の圧縮ポケット
における圧縮流体からの軸方向のスラスト力を減少させ
る。カウンターウェイト97および98は、第2スクロール
部材50の旋回運動に起因して第2スクロール部材50上に
作用する遠心力を相殺する。
The scroll elements 52 and 62 are interdigitated and angled
It is offset by 180 degrees and is radially offset by the turning radius R or . Thereby, at least one set of sealing fluid pockets is provided for the scroll elements 52, 62 and the end plate 5.
It is defined between 1 and 61. The second scroll member 50 is connected to the drive pin 42 (which penetrates the drive pin bearing 43) and the rotation preventing Oldham ring 80. Second scroll member 50
Is driven by the turning motion of the turning radius R or by the rotation of the drive shaft 40, and compresses the fluid. The working fluid enters the compressor 10 through the suction port 91, is then compressed by the scroll member, and is discharged through the discharge hole 92, the passage 93, the chamber 94, and the discharge port 95. The exhaust gas is sealed from the chamber 96 by the bearing surface 54 and the sealing element 44 between the pin bearing 43 and the pin bearing boss 53. The exhaust gas acts on the bottom surface 45 of the boss 53 to reduce the axial thrust force from the compressed fluid in the operating compression pocket. The counterweights 97 and 98 cancel the centrifugal force acting on the second scroll member 50 due to the orbiting movement of the second scroll member 50.

第5図、第6a図および第6b図を参照して、スクロール
要素の幾何学的形状を説明する。
The geometry of the scroll element will be described with reference to FIGS. 5, 6a and 6b.

本発明の第1の実施態様においては、二つのスクロー
ル部材のスクロール要素は、実質的に同一の構造を有し
ている。このようなスクロール要素の一例を第5図に示
す。第1の実施態様の設計パラメータは次の通りであ
る: 排出量 VH=133インチ/1回転/吸込ポケット; 固有容積比 Rv=5.6; 基本母円の半径(スクロール要素の内部と外部のイン
ボリュート表面のもととなる円) Rg=0.14324; 螺旋状要素の高さ h=2.0インチ; 旋回半径 Ror=0.2インチ 第1の実施態様のスクロール要素の壁面は以下のよう
に設計されている。
In the first embodiment of the present invention, the scroll elements of the two scroll members have substantially the same structure. An example of such a scroll element is shown in FIG. The design parameters of the first embodiment are as follows: Discharge V H = 13 3 inches / rev / suction pocket; Specific volume ratio R v = 5.6; Radius of basic mother circle (inside and outside of scroll element) the height h = 2.0 inches helical elements; circle the original involute surface) R g = 0.14324 walls of the scroll element of the orbiting radius R or = 0.2 inches first embodiment is designed as follows ing.

1)前記した設計パラメータを用いた一般的な螺旋形ス
クロール要素の設計 この設計の結果、得られるスクロール要素は、第7図
に示すように、ほぼ完全な4ターンからなり、上記した
排出量と固有容積比の条件を充足する。スクロール要素
の外壁面の初期螺旋角度および最終螺旋角度は、それぞ
れ、224゜および1663゜である。母円の中心は0点であ
る。このスクロール要素は基礎螺旋状要素として定義さ
れ、その母円は基礎母円として定義される。
1) Design of a general spiral scroll element using the above-mentioned design parameters As a result of this design, the scroll element obtained is composed of almost complete four turns as shown in FIG. The condition of the specific volume ratio is satisfied. The initial and final helix angles of the outer wall of the scroll element are 224 ° and 1663 °, respectively. The center of the mother circle is 0 point. This scroll element is defined as the basic spiral element, and its mother circle is defined as the basic mother circle.

2)第7図に示された基礎螺旋状要素からの弧状表面EF
1E2、IG1I1、E3F2E4およびI2G2I3の選択 これらの弧は、所望の排出量と容積比を満たすために
選択される。第1の実施態様では、外側の外面EF1E
2は、540゜の螺旋角度に伸びる。内側の外面E3F2E4は、
179゜の螺旋角度に伸びる。外側の内面IG1I1と内側の内
面I2G2I3は、各々360゜及び359゜の螺旋角度に伸びる。
第7図に示した螺旋状要素の外部分の完全な1ターン
が、第1の実施態様における両方のスクロール要素に選
択されているので、第1の実施態様の排出量は、第7図
に示された設計と同一になる。しかし、スクロール要素
の内部に対して選択された外面は完全な1ターンに満た
ない。したがって、最終シール圧縮ポケットの容積、す
なわち、第1の実施態様における固有容積比は、第7図
に示した基本設計と多少異なる。これは後で解決され
る。
2) Arc surface EF from the basic spiral element shown in FIG.
Selection of 1 E 2 , IG 1 I 1 , E 3 F 2 E 4 and I 2 G 2 I 3 These arcs are selected to meet the desired emissions and volume ratios. In the first embodiment, the outer outer surface EF 1 E
2 extends to a helix angle of 540 °. The inner outer surface E 3 F 2 E 4 is
It extends to a spiral angle of 179 °. The outer inner surface IG 1 I 1 and the inner inner surface I 2 G 2 I 3 extend at helix angles of 360 ° and 359 °, respectively.
Since one complete turn of the outer part of the spiral element shown in FIG. 7 is selected for both scroll elements in the first embodiment, the emissions of the first embodiment are shown in FIG. Will be identical to the design shown. However, the outer surface selected for the interior of the scroll element is less than a complete turn. Therefore, the volume of the final seal compression pocket, ie the specific volume ratio in the first embodiment, differs somewhat from the basic design shown in FIG. This will be resolved later.

3)スクロール要素の内部及び外部の外面と内面との接
合 中間の螺旋弧状面は、E2からE3までの360゜のインボ
リュート角度に伸び、母円の半径は以下のように計算さ
れる。
3) Joining the inner and outer outer and inner surfaces of the scroll element The middle spiral arcuate surface extends at an involute angle of 360 ° from E2 to E3, and the radius of the mother circle is calculated as follows.

Rg1=(E2E3)/(2π)=2×Rg (1) ここで、Rg及びRg1は、第5図に示されているように
各々、0及び01を中心とした母円の半径である。母円0
と01は、各々外面にある終点E2及びE3の位置で同じ接線
を有する。同様に、第1の実施態様の螺旋状要素の内部
および外部の内面を接合するために、中間の螺旋弧状面
はI1からI2までの360゜の螺旋角度に伸び、この母円の
半径は以下のように計算される。
R g1 = (E 2 E 3 ) / (2π) = 2 × R g (1) where R g and R g1 are centered on 0 and 0 1 , respectively, as shown in FIG. It is the radius of the mother circle. Mother circle 0
And 0 1 have the same tangent at the locations of the end points E 2 and E 3 , respectively, on the outer surface. Similarly, in order to join the inner and outer inner surfaces of the spiral element of the first embodiment, the middle spiral arcuate surface extends at a 360 ° helix angle from I 1 to I 2 and has a radius of this mother circle. Is calculated as follows:

Rg2=(I1I2)/(2π)=2×Rg (2) ここで、Rg及びRg2は、第5図に示されているよう
に、それぞれ、0および02を中心とした母円の半径であ
る。母円0と02は、それぞれ、外面にある終点I2及びI3
の位置で同じ接線を有する。スクロール要素の中間部の
導入のために、第7図に示したスクロール要素に対する
最終シール圧縮ポケットの容積が、第5図に示したスク
ロール要素に対する最終シール圧縮ポケットの容積より
わずかに大きくなる。この差を補正するために、第1の
実施態様のスクロール要素の内部の最初の旋回角度を増
加させることができ、また、最終シール圧縮ポケットの
容積を増加させるように排出口を移動させることができ
る。しかし、容積比の差は、通常、きわめて小さく、し
たがって、改良は必要ない。
R g2 = (I 1 I 2 ) / (2π) = 2 × R g (2) where R g and R g2 are centered around 0 and 0 2 , respectively, as shown in FIG. Is the radius of the mother circle. The mother circles 0 and 0 2 are the end points I 2 and I 3 on the outer surface, respectively.
Have the same tangent at the position. Due to the introduction of the middle part of the scroll element, the volume of the final seal compression pocket for the scroll element shown in FIG. 7 is slightly larger than the volume of the final seal compression pocket for the scroll element shown in FIG. To correct for this difference, the initial swirl angle inside the scroll element of the first embodiment can be increased and the outlet can be moved to increase the volume of the final seal compression pocket. it can. However, the difference in volume ratios is usually quite small, so no improvement is necessary.

4)第5図に示したスクロール要素につり合った共役で
あるスクロール要素の設計 湾曲面の共役を微分することは周知の操作であるの
で、ここでこの方法を詳細に列挙する必要はない。「つ
り合った共役」という用語は、どのような共役が微分さ
れても、スクロール要素が相互嵌合され、相対的に旋回
されるときに、必ず、要求された線状接触(およびシー
ルポケット)が確立され、スクロール要素が相互嵌合さ
れることを示すために使用される。第1の実施態様にお
いては、共役は、もとのスクロール要素と同一である。
二つの「同じ」のスクロール要素が第8図に示されてい
る。
4) Design of a scroll element that is a conjugate counterbalance to the scroll element shown in FIG. 5 It is not necessary to list this method in detail here as it is a well known operation to differentiate the conjugate of a curved surface. The term "balanced conjugation" refers to the required linear contact (and seal pocket) whenever the scroll elements are interfitted and relatively swiveled, no matter what the conjugate is differentiated. Is established and is used to indicate that the scroll elements are interdigitated. In the first embodiment, the conjugation is the same as the original scroll element.
Two "same" scroll elements are shown in FIG.

本発明の第2の実施態様は、ここでは「同じでない」
として説明され、第6a図および第6b図に示される。大体
の設計仕様は第1の実施態様と同じである。しかしなが
ら、第2の実施態様では、第2スクロール要素が、第6a
図に示すように一定の厚さの壁を有している。第1の実
施態様と比較すると、その第2スクロール要素は軽量で
あり、したがって、旋回運動中の遠心力を減少させる。
The second embodiment of the present invention is "not the same" here.
And is shown in FIGS. 6a and 6b. The general design specifications are the same as in the first embodiment. However, in the second embodiment, the second scroll element is
As shown, it has a wall of constant thickness. Compared to the first embodiment, the second scroll element is lighter and thus reduces centrifugal forces during the swiveling movement.

第6a図に示したスクロール要素は、三つの螺旋状部分
からなっている。内側部分および外側部分は両方とも、
第7図に示した一般的なスクロール要素から直接採用し
たほぼ完全な1ターンの螺旋状壁である。より特徴的に
は、第6a図では、内側部分の外面K2L2K3は、初期の螺旋
角度224゜から最終螺旋角度583゜まで伸び、半径0.1432
4インチの母円を有する。外側部分の外面KLK1は、初期
の螺旋角度1303゜から最終螺旋角度1663゜まで伸び、同
じ半径の母円を有する。中間部の外面、すなわち、螺旋
表面K2L1K1の母円の半径は次式の通りであり、 Rg3=(K1K2)/(2π)=2×Rg (3) この螺旋表面K2L1K1は、螺旋状壁の外面の内側部分およ
び外側部分を滑らかに連続的に接続している。第6a図に
示されたスクロール要素の内面は、その外面と平行であ
り、壁厚(t)は約0.2インチである。第6b図に示され
たスクロール要素は、第6a図に示されたスクロール要素
のつり合った共役であるが、これらは同一ではない。
The scroll element shown in Fig. 6a consists of three spiral parts. Both the inner and outer parts
Figure 8 is a nearly complete one turn spiral wall directly taken from the general scroll element shown in Figure 7. More specifically, in FIG. 6a, the outer surface K 2 L 2 K 3 of the inner portion extends from an initial helix angle of 224 ° to a final helix angle of 583 ° and has a radius of 0.1432.
It has a 4-inch mother circle. The outer surface KLK 1 of the outer part extends from an initial helix angle 1303 ° to a final helix angle 1663 ° and has a mother circle of the same radius. The outer surface of the intermediate portion, that is, the radius of the mother circle of the spiral surface K 2 L 1 K 1 is as follows: R g3 = (K1K2) / (2π) = 2 × R g (3) This spiral surface K 2 L 1 K 1 smoothly and continuously connects the inner and outer parts of the outer surface of the spiral wall. The inner surface of the scroll element shown in Figure 6a is parallel to its outer surface and has a wall thickness (t) of about 0.2 inches. Although the scroll elements shown in Figure 6b are balanced conjugates of the scroll elements shown in Figure 6a, they are not the same.

第6b図に示された第2スクロール要素の外面は、MP
M2、M2P1M3、及びM3P2M4の三カ所の螺旋状湾曲部からな
っている。外面MPM2および内面M3P4M4は、半径Rg=0.14
324インチの母円を有する螺旋である。これらの表面
は、内側部分に対しては、初期螺旋角度224゜から最終
螺旋角度403゜まで伸び、また、外側部分に対しては、
初期螺旋角度1123゜から最終螺旋角度1663゜まで伸び
る。中間部M2P1M3は、次式で表される母円半径の螺旋で
ある。
The outer surface of the second scroll element shown in FIG.
It is composed of three spiral curved portions of M 2 , M 2 P 1 M 3 , and M 3 P 2 M 4 . The outer surface MPM 2 and the inner surface M 3 P 4 M 4 have a radius Rg = 0.14.
A spiral with a 324 inch mother circle. These surfaces extend from the initial helix angle 224 ° to the final helix angle 403 ° for the inner part and for the outer part,
It extends from an initial helix angle of 1123 ° to a final helix angle of 1663 °. The middle portion M 2 P 1 M 3 is a spiral having a base circle radius represented by the following equation.

Rg4=M2M3/(2×π)=2×Rg (4) 第6b図に示されるスクロール要素の内面もまた、NQN1
N1Q1N2、およびN2Q2N4の三つの部分からなっている。内
側部分および外側部分は、それぞれ、内側部分に対して
は、初期螺旋角度224゜から最終螺旋角度763゜まで伸
び、また外側部分に対しては、初期螺旋角度1483゜から
最終螺旋角度1663゜まで伸びる。内面N1Q1N2の中間部
は、内側部分および外側部分を滑らかに連続的に接続
し、また、外面の中間部と同じ母円を有する。
Rg 4 = M 2 M 3 / (2 × π) = 2 × Rg (4) The inner surface of the scroll element shown in FIG. 6b also has NQN 1 ,
It consists of three parts, N 1 Q 1 N 2 and N 2 Q 2 N 4 . The inner part and the outer part respectively extend from the initial helix angle 224 ° to the final helix angle 763 ° for the inner part and from the initial helix angle 1483 ° to the final helix angle 1663 ° for the outer part. extend. The middle part of the inner surface N 1 Q 1 N 2 smoothly and continuously connects the inner part and the outer part, and has the same mother circle as the middle part of the outer surface.

第9図は、作動中に相互に嵌合する二つの同じでない
スクロール要素を示してる。中間部のために、吸引ポケ
ットおよび最終シール圧縮ポケットの容積は、仕様とは
多少異なる。これは、スクロール要素の内面および外面
の外側部分および/または内側部分の螺旋角度を多少変
えることによって簡単に調節することができる。二つの
スクロール要素が同じでないため、第9図に示すよう
に、一対の圧縮ポケットA1およびA2の容積が多少異なる
が、この差は、ほとんどの用途で影響しない。最終圧縮
ポケットおよび固有容積比にも同様の事態が生じる。こ
れらの差を補正するために、スクロール要素の内側部分
の初期螺旋角度を調節することができる。通常、固有容
積比の基本仕様からのずれはきわめて小さく、調節する
必要はない。
FIG. 9 shows two non-identical scroll elements that fit together during operation. Due to the middle section, the volumes of the suction pocket and the final seal compression pocket are slightly different from the specifications. This can be easily adjusted by slightly changing the helix angles of the outer and / or inner parts of the inner and outer surfaces of the scroll element. Since the two scroll elements are not the same, the volumes of the pair of compression pockets A1 and A2 are slightly different, as shown in FIG. 9, but this difference does not affect most applications. A similar situation occurs for the final compression pocket and the intrinsic volume ratio. To compensate for these differences, the initial helix angle of the inner portion of the scroll element can be adjusted. Usually, the deviation of the specific volume ratio from the basic specifications is extremely small and does not need to be adjusted.

第11図ないし第13図を参照して、本発明にしたがって
構成されたセミ・コンプライアント機構の三つの実施態
様について説明する。
Three embodiments of a semi-compliant mechanism constructed in accordance with the present invention will be described with reference to FIGS.

第1の実施態様の場合、第11a図および第11b図に示す
ように、第1スクロール部材60の端板61の外周面160
は、同じ間隔で離間された三つの平坦縁161を有してい
る。三つの位置決めブロック162が安定化機構を形成
し、第1スクロール部材が「傾く」のを防止する。ブロ
ック162は、メインハウジング20にボルト163によって取
り付けられている。ブロック162は、端板61の平坦縁161
にきつく接触し、それによって、スクロール部材60が軸
線S1−S1に対して垂直に維持され、かつ、ブロック162
によりガイドされ、スクロール部材60は軸方向に後退可
能になっている。
In the case of the first embodiment, as shown in FIGS. 11a and 11b, the outer peripheral surface 160 of the end plate 61 of the first scroll member 60 is
Has three flat edges 161 spaced at equal intervals. The three positioning blocks 162 form a stabilizing mechanism to prevent the first scroll member from "tilting". The block 162 is attached to the main housing 20 with a bolt 163. The block 162 is a flat edge 161 of the end plate 61.
Tight contact, thereby maintaining the scroll member 60 perpendicular to the axis S1-S1 and the block 162
The scroll member 60 can be retracted in the axial direction by being guided by.

「軸方向」という用語は、ここでは、軸線に沿った直
線状の運動を表すために用いられ、軸線を中心とした回
転運動ではない。第1スクロール部材60は、それが、メ
インハウジング20の表面24によって停止されるまで、ス
プリング70によって、第2スクロール部材50に向けて付
勢されている。これにより、一方のスクロール部材のチ
ップと他方のスクロール部材のベースとの間に適当なギ
ャップ165が確保される。
The term "axial" is used herein to describe a linear movement along an axis, not a rotational movement about the axis. The first scroll member 60 is biased toward the second scroll member 50 by the spring 70 until it is stopped by the surface 24 of the main housing 20. This ensures a suitable gap 165 between the tip of one scroll member and the base of the other scroll member.

第2スクロール部材50も、傾き防止のために安定化さ
れる。第2スクロール部材50に対する安定化機構は、端
板の一側でスラスト軸受けとして作用するハウジング20
と、スクロール部材50および60の間の空間内の高いガス
圧力とによって与えられる。
The second scroll member 50 is also stabilized to prevent tilting. The stabilizing mechanism for the second scroll member 50 is a housing 20 that acts as a thrust bearing on one side of the end plate.
And the high gas pressure in the space between the scroll members 50 and 60.

ギャップ165は、通常の動作中のチップとベースとの
非接触を確保するために、十分に大きくする必要があ
る。他方、ギャップ165は、ギャップを通過する動作流
体の漏れが、排出される流体に比べてきわめて小さいも
のになるか、または、通常の動作中に、スクロール部材
のチップとベースとの間に形成される潤滑油膜によって
全体的にシールすることができるように、十分に小さい
必要がある。たとえば、軸方向の高さが2インチである
鋳鉄スクロールコンプレッサは、この開示された設計に
基づくと、冷間状態の下で0.0030インチのギャップ165
を必要とする。特に、異常な作動状態が原因で、第1ス
クロール部材60の前面に作用する分離力がスプリングの
バイアス力を越えると、第1スクロール部材60は、それ
が位置決めブロック162の制限唇状部164によって停止さ
れるまで、軸方向に後退する。
The gap 165 should be large enough to ensure non-contact between the chip and the base during normal operation. On the other hand, the gap 165 allows the leakage of the working fluid through the gap to be very small compared to the drained fluid, or is formed between the tip of the scroll member and the base during normal operation. It must be small enough so that it can be totally sealed by the lubricating oil film. For example, a cast iron scroll compressor having an axial height of 2 inches would have a 0.0030 inch gap 165 under cold conditions based on the disclosed design.
Need. In particular, if the separating force acting on the front surface of the first scroll member 60 exceeds the biasing force of the spring due to an abnormal operating condition, the first scroll member 60 will be blocked by the limiting lip 164 of the positioning block 162. Retract axially until stopped.

第12a図および第12b図は、本発明の第2の実施態様を
示している。第1スクロール部材60は、三つの安定化ピ
ン261によって安定化され、メインハウジング20に取り
付けられる。これら安定化ピン261は、第1スクロール
部材60の回転または「傾き」を防止する。第1スクロー
ル部材60は、それが、メインハウジング20の表面24によ
って停止されるまで、スプリング70により付勢されてい
る。これにより、一方のスクロール部材のチップと他方
のスクロール部材のベースとの間に適当なギャップ265
が確保される。第1スクロール部材60の前面に作用する
分離力がスプリングのバイアス力を越えると、第1スク
ロール部材60は、それが位置決めブロック262の制限唇
状部264によって停止されるまで、軸方向に後退する。
ブロック262は、ボルト263によって、メインハウジング
20に取り付けられる。
12a and 12b show a second embodiment of the invention. The first scroll member 60 is stabilized by three stabilizing pins 261 and attached to the main housing 20. These stabilizing pins 261 prevent rotation or “tilt” of the first scroll member 60. The first scroll member 60 is biased by the spring 70 until it is stopped by the surface 24 of the main housing 20. This ensures that there is an appropriate gap 265 between the tip of one scroll member and the base of the other scroll member.
Is secured. When the separating force acting on the front surface of the first scroll member 60 exceeds the biasing force of the spring, the first scroll member 60 retracts axially until it is stopped by the limiting lip 264 of the positioning block 262. .
Block 262 is the main housing with bolts 263
Mounted on 20.

第13a図および第13b図は、本発明の第3の実施態様を
示している。三つの弾性位置決め板361が、ボルト363に
よって、安定化ブロック362に取り付けられる。ブロッ
ク362は、ボルト366によって、メインハウジング20に取
り付けられる。位置決め板361は、溝367を有している。
これらの溝367は、第1スクロール部材60のリブ64を堅
固に保持し、それにより、第1スクロール部材60を安定
化させ、かつ、第1スクロール部材60が回転し、また、
軸線S1−S1に対して垂直な面で傾斜するのを防止する
が、位置決め板361が弾性を有しているため、第1スク
ロール部材60が軸方向に後退することを可能にする。安
定化ブロック362は、縁部367の位置で、第1スクロール
部材60を堅固に保持し、第1スクロール部材60の「傾
き」を防止する。第1スクロール部材60は、それが、メ
インハウジング20の表面24によって停止されるまで、ス
プリング70により、第2スクロール部材50に向けて付勢
されている。これにより、一方のスクロール部材のチッ
プと他方のスクロール部材のベースとの間に適当なギャ
ップ365が確保される。第1スクロール部材60の前面に
作用する分離力がスプリングのバイアス力を越えると、
第1スクロール部材60は、それが安定ブロック362の制
限唇状部364によって停止されるまで、軸方向に後退す
る。
Figures 13a and 13b show a third embodiment of the invention. Three elastic positioning plates 361 are attached to the stabilizing block 362 by bolts 363. The block 362 is attached to the main housing 20 with bolts 366. The positioning plate 361 has a groove 367.
These grooves 367 firmly hold the ribs 64 of the first scroll member 60, thereby stabilizing the first scroll member 60 and rotating the first scroll member 60, and
Although it is prevented from inclining in a plane perpendicular to the axis S1-S1, the positioning plate 361 has elasticity, so that the first scroll member 60 can be retracted in the axial direction. The stabilizing block 362 firmly holds the first scroll member 60 at the position of the edge 367 and prevents the first scroll member 60 from "tilting". The first scroll member 60 is biased towards the second scroll member 50 by the spring 70 until it is stopped by the surface 24 of the main housing 20. This ensures an appropriate gap 365 between the tip of one scroll member and the base of the other scroll member. When the separating force acting on the front surface of the first scroll member 60 exceeds the biasing force of the spring,
The first scroll member 60 retracts axially until it is stopped by the limiting lip 364 of the stabilizing block 362.

第14図は、本発明の第4の実施態様の断面図を示して
いる。この実施態様の基本動作原理は、第4図に示した
装置の動作原理と同じである。しかし、この実施態様で
は、排出ガスが軸方向バイアス力を生じさせるために用
いられる。したがって、第14図は第4図に示したコンプ
レッサの改良型を示しており、これらの改良部分につい
て、以下に説明する。
FIG. 14 shows a cross-sectional view of the fourth embodiment of the present invention. The basic operation principle of this embodiment is the same as the operation principle of the device shown in FIG. However, in this embodiment, the exhaust gas is used to create the axial biasing force. Therefore, FIG. 14 shows improved versions of the compressor shown in FIG. 4, and these improved parts will be described below.

第14図に示すように、空気は、吸引口491を通過し
て、コンプレッサ10に入り、その後、スクロール部材50
および60により圧縮され、排出孔493および排出口495を
介して排出される。排出ガスは、Oリング497を使用す
ることによって、また、スリーブ63と蓋498との間の公
差を塞ぐことによって、排出チャンバ496内にシールさ
れる。スリーブ63および蓋498も、スクロール部材50お
よび60に対して、付加的な安定化機構を提供する。排出
口495は、ケーシング23にボルト止めされる蓋498に溶接
される。排出ガスは、スリーブ63の内面499にバイアス
力を与える。この内面499の一部は、バイアス力が、通
常の動作中に、第1スクロール部材60の前面に作用する
分離力をわずかに越えるように選択される。したがっ
て、第1スクロール部材60は、第2スクロール部材50に
向けて付勢され、メインハウジング20の表面24によって
停止され、二つのスクロール部材50および60のチップと
ベースとの間に適当なギャップ465を確保する。安定化
ピン466は、第1スクロール部材60が軸線Si−Siに対し
て、垂直な平面で回転するのを防止し、また、それが
「傾く」のを防止する。前述したような異常な作動状態
が発生したとき、第1スクロール部材60は、それが唇状
部464によって停止されるまで、バイアス力に抗して、
軸方向に後退する。
As shown in FIG. 14, the air passes through the suction port 491, enters the compressor 10, and then the scroll member 50.
And 60, and is discharged through the discharge hole 493 and the discharge port 495. The exhaust gas is sealed within the exhaust chamber 496 by using the O-ring 497 and by closing the tolerance between the sleeve 63 and the lid 498. The sleeve 63 and lid 498 also provide an additional stabilizing mechanism for the scroll members 50 and 60. The outlet 495 is welded to a lid 498 which is bolted to the casing 23. The exhaust gas exerts a biasing force on the inner surface 499 of the sleeve 63. A portion of this inner surface 499 is selected so that the biasing force slightly exceeds the separating force acting on the front face of the first scroll member 60 during normal operation. Therefore, the first scroll member 60 is biased toward the second scroll member 50 and stopped by the surface 24 of the main housing 20 to provide a suitable gap 465 between the tip and base of the two scroll members 50 and 60. Secure. The stabilizing pin 466 prevents the first scroll member 60 from rotating in a plane perpendicular to the axis S i -S i and also prevents it from “tilting”. When an abnormal operating condition such as that described above occurs, the first scroll member 60 resists the bias force until it is stopped by the lip 464.
Retreat in the axial direction.

以上、説明した実施態様は、本発明の好ましい実施態
様ではあるが、この技術分野の当業者は、本発明の本来
の範囲から外れることのない構造、配置および構成など
の変更を認識できるであろう。本発明は、添付した請求
の範囲によって定義され、この請求の範囲の定義内で解
釈できる文字どおり、または、均等な全ての装置および
/または方法が、本発明に包含される。
Although the embodiment described above is a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art can recognize changes in the structure, arrangement, configuration and the like without departing from the original scope of the present invention. Let's do it. The invention is defined by the appended claims, and any literal and equivalent apparatus and / or method that can be construed within the definition of the claims is encompassed by the invention.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−104609(JP,A) 特開 昭59−90789(JP,A) 特開 平4−121482(JP,A) 特開 昭63−80088(JP,A) 特開 平3−237283(JP,A) 米国特許3874827(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01C 1/02 F04C 18/02 Continuation of the front page (56) Reference JP-A-51-104609 (JP, A) JP-A-59-90789 (JP, A) JP-A-4-121482 (JP, A) JP-A-63-80088 (JP , A) JP-A-3-237283 (JP, A) US Pat. No. 3874827 (US, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F01C 1/02 F04C 18/02

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1内側面及び第1外側面を有する第1ス
クロール要素を有する第1スクロール部材と、 第2内側面及び第2外側面を有する第2スクロール要素
を有する第2スクロール部材と、を含み、 前記第1スクロール要素および前記第2スクロール要素
は、前記第1内側面と前記第2外側面の線接触部、及び
前記第1外側面と前記第2内側面の線接触部において出
会うように互いに位置決めされており、 前記線接触部は、前記第1スクロール要素及び前記第2
スクロール要素が互いに相対的に移動されるときに、前
記第1内側面、前記第2外側面、前記第1外側面及び前
記第2内側面に沿って移動し、 前記第1スクロール要素及び前記第2スクロール要素が
互いに相対的に移動されるときに、前記線接触部によっ
て横切られる領域によって構成される前記第1スクロー
ル要素及び前記第2スクロール要素上の作用面をさらに
含み、 前記第1内側面及び前記第2外側面の前記作用面は、第
1流体ポケットの一部を形成し、 前記第2内側面及び前記第1外側面の前記作用面は、第
2流体ポケットの一部を形成し、 前記作用面の各々は、2以上の湾曲部を有し、該湾曲部
は各々、半径及び中心を有する生成円を有し、前記湾曲
部は、該湾曲部の生成円の前記中心とほぼ同じ中心点に
向って集束し、 前記作用面の各々は、前記2以上の湾曲部の1つを有す
る第1部分を有し、 前記第1部分は、中心点に向って集束し、 前記2以上の湾曲部の前記1つの生成円の半径は、前記
第1部分が前記中心点まで連続されたとすれば、前記第
1部分が初期ターン数を与えるように選択され、 前記作用面の各々は、前記2以上の湾曲部のもう1つを
さらに有する第2部分を有し、前記2以上の湾曲部の前
記もう1つの生成円の半径は、前記第1スクロール要素
が前記初期ターン数よりも少なくとも約1ターン少ない
実際のターン数を有するように選択される、 ことを特徴とするスクロール型排出装置。
1. A first scroll member having a first scroll element having a first inner side surface and a first outer side surface, and a second scroll member having a second scroll element having a second inner side surface and a second outer side surface. In the line contact portion between the first inner side surface and the second outer side surface, and the line contact portion between the first outer side surface and the second inner side surface, Positioned to meet each other, the line contact portion includes the first scroll element and the second scroll element.
The scroll elements move along the first inner surface, the second outer surface, the first outer surface and the second inner surface when the scroll elements are moved relative to each other; The first inner surface further includes an action surface on the first scroll element and the second scroll element, which is formed by a region crossed by the line contact portion when the two scroll elements are moved relative to each other. And the working surface of the second outer surface forms a portion of a first fluid pocket, and the second inner surface and the working surface of the first outer surface form a portion of a second fluid pocket. Each of the working surfaces has two or more curved portions, and each of the curved portions has a generation circle having a radius and a center, and the bending portion is substantially the same as the center of the generation circle of the bending portion. Focusing towards the same center point, Each of the working surfaces has a first portion having one of said two or more curved portions, said first portion converging towards a central point, said one generation circle of said two or more curved portions. The radius of is selected such that the first portion provides an initial number of turns, provided that the first portion is continuous to the center point, and each of the working surfaces has one of the two or more curved portions. And a radius of the other generation circle of the two or more bends, wherein the first scroll element has an actual number of turns that is at least about one less than the initial number of turns. A scroll-type ejection device, characterized in that it is selected to have.
【請求項2】軸方向に前記第1スクロール部材及び前記
第2スクロール部材の間に間隙をつくるための付勢機構
をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の装置。
2. The apparatus according to claim 1, further comprising a biasing mechanism for creating a gap between the first scroll member and the second scroll member in the axial direction.
【請求項3】前記付勢機構は、第1スクロール部材が、
異常な作動状態によって発生される分離力の下で前記第
2スクロール部材から離れるように降伏することを可能
にすることを特徴とする請求項2に記載の装置。
3. A first scroll member of the urging mechanism,
3. The device of claim 2, which allows yielding away from the second scroll member under a separating force generated by an abnormal operating condition.
【請求項4】前記第1スクロール部材が傾くのを防止す
る第1安定化機構と、 前記第2スクロール部材が傾くのを防止する第2安定化
機構と、 をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の装置。
4. A first stabilizing mechanism for preventing the first scroll member from tilting, and a second stabilizing mechanism for preventing the second scroll member from tilting. The apparatus according to Item 1.
【請求項5】第1内側面及び第1外側面を有する第1ス
クロール要素を有する第1スクロール部材と、 第2内側面及び第2外側面を有する第2スクロール要素
を有する第2スクロール部材と、を含み、 前記第1スクロール要素および前記第2スクロール要素
は、前記第1内側面と前記第2外側面の線接触部、及び
前記第1外側面と前記第2内側面の線接触部において出
会うように互いに位置決めされており、 前記線接触部は、前記第1スクロール要素及び前記第2
スクロール要素が互いに相対的に移動されるときに、前
記第1内側面、前記第2外側面、前記第1外側面及び前
記第2内側面に沿って移動し、 前記第1スクロール要素及び前記第2スクロール要素が
互いに相対的に移動されるときに、前記線接触部によっ
て横切られる領域によって構成される前記第1スクロー
ル要素及び前記第2スクロール要素上の作用面をさらに
含み、 前記第1内側面及び前記第2外側面の前記作用面は、第
1流体ポケットの一部を形成し、 前記第2内側面及び前記第1外側面の前記作用面は、第
2流体ポケットの一部を形成し、 前記作用面の各々は、2以上の湾曲部を有し、該湾曲部
は各々、半径及び中心を有する生成円を有し、前記湾曲
部は、該湾曲部の生成円の前記中心とほぼ同じ中心点に
向って集束し、 前記作用面の各々上の前記湾曲部の1つは、この前記作
用面の各々上の前記湾曲部の1つが前記中心点まで連続
されたとすれば、前記第1部分が初期ターン数を与える
ように前記中心点に向って集束し、 前記作用面の各々上の前記湾曲部のもう1つは、前記第
1スクロール要素が前記初期ターン数よりも少なくとも
約1ターン少ない実際のターン数を有するように選択さ
れた半径を有する生成円を有する、 ことを特徴とするスクロール型排出装置。
5. A first scroll member having a first scroll element having a first inner side surface and a first outer side surface, and a second scroll member having a second scroll element having a second inner side surface and a second outer side surface. In the line contact portion between the first inner side surface and the second outer side surface, and the line contact portion between the first outer side surface and the second inner side surface, Positioned to meet each other, the line contact portion includes the first scroll element and the second scroll element.
The scroll elements move along the first inner surface, the second outer surface, the first outer surface and the second inner surface when the scroll elements are moved relative to each other; The first inner surface further includes an action surface on the first scroll element and the second scroll element, which is formed by a region crossed by the line contact portion when the two scroll elements are moved relative to each other. And the working surface of the second outer surface forms a portion of a first fluid pocket, and the second inner surface and the working surface of the first outer surface form a portion of a second fluid pocket. Each of the working surfaces has two or more curved portions, and each of the curved portions has a generation circle having a radius and a center, and the bending portion is substantially the same as the center of the generation circle of the bending portion. Focusing towards the same center point, One of the bends on each of the working surfaces is such that the first portion provides an initial number of turns, provided that one of the bends on each of the working surfaces is continued to the center point. Focusing towards the center point, another of the bends on each of the working surfaces is such that the first scroll element has an actual number of turns that is at least about one less than the initial number of turns. A scroll-type ejector having a generation circle having a selected radius.
【請求項6】2.5よりも大きい内蔵容積比を有すること
を特徴とする請求項5に記載の装置。
6. The device of claim 5, having a built-in volume ratio of greater than 2.5.
【請求項7】前記湾曲部の前記もう1つが、装置の所望
の排出量を満たすように選択された所定の曲率を有する
ことを特徴とする請求項5に記載の装置。
7. The device of claim 5, wherein the other one of the bends has a predetermined curvature selected to meet a desired evacuation volume of the device.
【請求項8】前記作用面の前記各々が、装置の所望の排
出量を満たすように選択された所定の曲率を有する第3
の湾曲部を有することを特徴とする請求項5に記載の装
置。
8. A third of each of the working surfaces has a predetermined curvature selected to meet a desired evacuation volume of the device.
6. The device of claim 5, having a curved portion.
【請求項9】所望の内蔵容積比が、2.5よりも大きいこ
とを特徴とする請求項8に記載の装置。
9. The apparatus of claim 8 wherein the desired built-in volume ratio is greater than 2.5.
【請求項10】前記実際の数のターンが、4よりも小さ
いことを特徴とする請求項5に記載の装置。
10. The device of claim 5, wherein the actual number of turns is less than four.
【請求項11】前記湾曲部が、インボリュート形の螺旋
であることを特徴とする請求項5に記載の装置。
11. The device of claim 5, wherein the bend is an involute helix.
JP51105995A 1994-01-26 1994-01-26 Scroll type fluid discharge device with high specific volume ratio and semi-compliant bias mechanism Expired - Fee Related JP3445794B2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US1994/001031 WO1995020719A1 (en) 1994-01-26 1994-01-26 Scroll-type fluid displacement device having high built-in volume ratio and semi-compliant biasing mechanism

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09507548A JPH09507548A (en) 1997-07-29
JP3445794B2 true JP3445794B2 (en) 2003-09-08

Family

ID=22242230

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP51105995A Expired - Fee Related JP3445794B2 (en) 1994-01-26 1994-01-26 Scroll type fluid discharge device with high specific volume ratio and semi-compliant bias mechanism

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP0742869B1 (en)
JP (1) JP3445794B2 (en)
AU (1) AU6532094A (en)
DE (1) DE69424803T2 (en)
WO (1) WO1995020719A1 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4599764B2 (en) * 2001-06-08 2010-12-15 ダイキン工業株式会社 Scroll type fluid machine and refrigeration system
AU2005320203B2 (en) * 2004-12-21 2010-06-03 Daikin Industries, Ltd. Scroll fluid machine
KR101454251B1 (en) * 2013-03-18 2014-10-23 엘지전자 주식회사 Scroll compressor with fixed scroll supporting means
KR102178050B1 (en) 2014-05-02 2020-11-12 엘지전자 주식회사 A scroll compressor and a method assembling the same
JP6454865B2 (en) * 2014-07-03 2019-01-23 パナソニックIpマネジメント株式会社 Scroll compressor
CN106030112A (en) * 2014-06-20 2016-10-12 松下知识产权经营株式会社 Scroll compressor
JP6454863B2 (en) * 2014-06-20 2019-01-23 パナソニックIpマネジメント株式会社 Scroll compressor

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3874827A (en) * 1973-10-23 1975-04-01 Niels O Young Positive displacement scroll apparatus with axially radially compliant scroll member
CH586348A5 (en) * 1975-02-07 1977-03-31 Aginfor Ag
JPS5990789A (en) * 1982-11-16 1984-05-25 Nippon Soken Inc Scroll pump
US4877382A (en) * 1986-08-22 1989-10-31 Copeland Corporation Scroll-type machine with axially compliant mounting
JP2840359B2 (en) * 1990-02-09 1998-12-24 三洋電機株式会社 Scroll compressor
JP2880780B2 (en) * 1990-09-10 1999-04-12 株式会社東芝 Scroll compressor
DE4215038A1 (en) * 1992-05-07 1993-11-11 Bitzer Kuehlmaschinenbau Gmbh Spiral compressor for compressible media - has sets of compression chambers formed by spiral grooves enclosing spiral ribs and eccentrically displaced
US5318424A (en) * 1992-12-07 1994-06-07 Carrier Corporation Minimum diameter scroll component

Also Published As

Publication number Publication date
WO1995020719A1 (en) 1995-08-03
AU6532094A (en) 1995-08-15
EP0742869B1 (en) 2000-05-31
JPH09507548A (en) 1997-07-29
EP0742869A1 (en) 1996-11-20
EP0742869A4 (en) 1997-05-02
DE69424803D1 (en) 2000-07-06
DE69424803T2 (en) 2000-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5458471A (en) Scroll-type fluid displacement device having high built-in volume ratio and semi-compliant biasing mechanism
US4303379A (en) Scroll-type compressor with reduced housing radius
US4547137A (en) Scroll type fluid compressor with thickened spiral elements
US6193487B1 (en) Scroll-type fluid displacement device for vacuum pump application
US4437820A (en) Scroll type fluid compressor unit with axial end surface sealing means
US7967584B2 (en) Scroll machine using floating seal with backer
US4548555A (en) Scroll type fluid displacement apparatus with nonuniform scroll height
JPH0440521B2 (en)
CN102705234A (en) Scroll compressor
US4808094A (en) Drive system for the orbiting scroll of a scroll type fluid compressor
KR102549777B1 (en) Scroll compressor
US6113373A (en) Scroll compressor having an annular seal for a stationary scroll pressure receiving surface
JP3445794B2 (en) Scroll type fluid discharge device with high specific volume ratio and semi-compliant bias mechanism
EP0012614A1 (en) Improvements in scroll type fluid compressor units
JPH01163401A (en) Scroll type machine
JP3338886B2 (en) Hermetic electric scroll compressor
KR100458799B1 (en) Scrolling element with thrust face
JP3201901B2 (en) Scroll type compressor
EP0743454B1 (en) Scroll type fluid displacement apparatus
GB2142980A (en) Scroll-type rotary positive-displacement fluid-machine
US6071101A (en) Scroll-type fluid displacement device having flow diverter, multiple tip seal and semi-radial compliant mechanism
US6213742B1 (en) Scroll-type fluid mover having an eccentric shaft radially aligned with a volute portion
US6336798B1 (en) Rotation preventing mechanism for scroll-type fluid displacement apparatus
JP3219497B2 (en) Scroll type fluid machine
JP4635660B2 (en) Scroll compressor

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080627

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090627

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090627

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100627

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110627

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110627

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120627

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees