JPH02252990A - スクロール型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、可変容積型のスクロール型圧縮機に関する。

（従来の技術） スクロール型圧縮機は、側板の一側面上にインボリュー
ト曲線に沿ったうず巻体を固定してスクロール部材を一
対作り、このようなスクロール部材を互いに対向させて
、角度にして１８０度ずらして配す。一方のスクロール
部材を固定スクロール部材とし、他方のスクロール部材
を、固定スクロール部の中心に対しその中心が公転する
旋回スクロール部材とする。両スクロール部材の相互接
触部と相互接触部との間に限定された容積部（ポ容積部
が徐々に減少して中央部へ移動して流体の圧縮を可能に
する。

前述したスクロール型圧縮機の作用を第１４図ａ、ｂ、
ｃとｄを参照して述べる。第１４図ａは、固定スクロー
ル部材２に対して旋回スクロール部材１を１８０度ずら
し、対の容積部（ポケット）３を作る。旋回スクロール
部材１の中心Ｏ′が固定スクロール部２の中心０のまわ
りを半径０−０′のクランク半径をもって公転するよう
に旋回スクロール１を自転させることなく動かすと、対
の容積部３の大きさが徐々に減少しつつ中央部へ移動す
る。即ち、第１４図ａの状態から旋回スクロール部材１
の公転角が９０度を示す第１４図ｂ、１８０度を示す第
１４図Ｃ１２７０度を示す第１４図ｄの如く、旋回スク
ロール部材１を公転させると、容積部３は中央へ移動し
ながら小さくなる。この結果、固定スクロール部材２の
吐出口４より圧縮流体が吐出される。一方、第１４図す
で開き始めた外側の容積部３′、３′が第１４図Ｃ９ｄ
からａに移る過程で新たな流体を吸入し、閉じた容積部
３．３を作り、流体の圧縮を連続的に行う。

以上のようなスクロール型圧縮機では、例えば吐出口４
と外側の容積部３′の間に容積部３が形成される。この
容積部３によって吐出口４から外側の容積部３′に向か
う圧力勾配が緩くされるので、スクロール型圧縮機には
吐出口４から外側の容積部３′に向かう圧力漏れが少な
く、圧縮効率が良いという特徴がある。

（本発明が解決しようとする課題） 前述した如きスクロール型圧縮機は、特公昭６０−１７
９５９号公報に開示される如く、旋回スクロール部材と
固定スクロール部材の両スクロール部材のかみ合い角度
をなんらかの手段によってずらすと、一対のスクロール
部材間に形成された密閉容積部の密閉が解消され、旋回
スクロール部材が駆動されていても圧縮動作を停止させ
ることができる。この圧縮動作の停止は、旋回スクロー
ル部材を公転させる主軸と駆動源とを断続させるクラッ
チを必要とすることなく、圧縮流体の吐出のオン・オフ
を可能にするので、圧縮機を小型化させ得る。

しかしながら、従来のスクロール型圧縮機は、圧縮流体
の吐出を１００％か０％の二段階の選択、即ち、オン・
オフの操作のみを可能にするもので、たとえば、５０％
の圧縮流体の吐出、或いは、０−６０％の圧縮流体の可
変吐出を不可能にしている。

それ故に、本発明は、前述した従来技術の不具合を解消
する可変容積型のスクロール型圧縮機を提供することを
、解決す・べき課題とする。

く課題を解決するための手段） 本発明は、前述した課題を解決するために、基本的には
、回転シャフトと旋回スクロール部材とを連結し且つク
ランク半径を増減させる方向に旋回スクロール部材の移
動を可能にする可変機構、及び旋回スクロール部材の中
央に位置し且つ両容積部を分けるシール部材を用いる。

より具体的には、本発明は、吸入口と吐出孔を有するケ
ーシング、該ケーシング内に対向し且つ容積部を作るよ
うに配された固定スクロール部材と旋回スクロール部材
、固定スクロール部材の中心に対し旋回スクロール部材
の中心を公転させるシャフト、該シャフトと旋回スクロ
ール部材とを連結し且つクランク半径を増減させる方向
に旋回スクロール部材の移動を可能にする可変機構、固
定スクロール部材を回動させる装置、旋回スクロール部
材の中央部に位置し且つ両容積部を分けるシール部材を
有するスクロール型圧縮機を提供する。

（作用） 本発明の固定スクロール部材は、その中心まわりに回動
し、旋回スクロール部材に対する相対角度を可変として
いるので、両スクロール部材間の容積部の大きさを増減
させ、吸入容量を可変とさせ得る。この時、可変機構に
よって旋回スクロール部材が固定スクロール部材に滑ら
かに接するように、旋回スクロール部材のクランク半径
が調整される。

（実施例） 第１図を参照するスクロール型圧縮機１０は、吸入口１
１及び吐出孔１２を有する主ケーシング１３と、この主
ケーシング１３の開口部を塞ぐカバー１４を有す、カバ
ー１４は側方に延出する円筒部１５を有し、この円筒部
１５内に、ベアリング１６及びシール材１７を介して回
転シャフト１８を挿入する。回転シャフト１８は、たと
えば、エンジンの出力軸からの回転により駆動される。

シャフト１８は、大径部１９を有し、この大径部１９を
ベアリング２０を介して、カバー１４の段部に回転自在
に軸支させる。シャフト１８はその先端部に断面方形の
突出部２１を有し、この突出部２１に半径方向外方に延
出するスプリング２２の一端を固定する。シャフト１８
、大径部１９及び突出部２１の中心は一直線上にあり、
この中心線とはずれた中心線を有するリング２３を突出
部２１まわりに配し且つスプリング２２の他端をこのリ
ング２３の内壁に固定させる。この結果、シャフト１８
の中心線とリング２３の中心線との間のクランク半径（
ｇｌ）は、リング２３をスプリング２２の附勢力に抗し
て突出部２１の方向へ移動させることで、小さくさせ得
る。即ち、クランク半径（ｌ、）を可変とさせ得る。

旋回スクロール部材２４の側板（２５）から−体に延出
する円筒部２６に、ニードルベアリング２７を介してリ
ング２３を回転自在に支承させる。

側板２５の他方の面には公知のインボリュート曲線に沿
ったスクロール部材２８を設ける。

旋回スクロール部材２４のスクロール部材２８に接する
スクロール部材２９を有する固定スクロール部材３０を
、旋回スクロール部材２４に対向させる。固定スクロー
ル部材３０の側板３１の一方から延出する突出部３２の
段部を、ベアリング３３とシール材３４を介して、主ケ
ーシング１３の段部に軸支させる。この突出部３２の中
央孔４１を有し、この中央孔４１を吐出孔１２に連通さ
せる。固定スクロール部材３０の外周面のギヤ部にウオ
ーム３５を噛合せ、ウオーム３５の回転により固定スク
ロール部材３０を旋回スクロール部材２４に対し相対的
に回動可能とし、この相対的回動により両スクロール部
材２８．２９によって画定される圧力室となる容積部の
大きさを可変とさせる。又、この相対的回動は、クラン
ク半径（１１）を縮めるようにリング２３の中心線がシ
ャフト１８の中心線方向に移動するようリング２３が動
くが、このリング３８の動きはスプリング２２の圧縮に
より可能となる。

吸入口１１は、両スクロール部材２８．２９と主ハウジ
ング１３の内壁との間のスペースに連通し、両スクロー
ル部材２８．２９間の容積部への流体の供給を常時可能
にする。

第３図を参照して、第１図と第２図をみると、より理解
できる如く、旋回スクロール部材２４の中央部３８に、
固定スクロール部材３０のスクロール部材２９にその先
端が常時気密的に接するベーン３６をスプリング３７の
附勢力を受けて出没自在に配す。旋回スクロール部材２
４の中央部３８のベーン３６を収容する溝の左右に一対
の室３９．４０を設け、これらの室３９．４０を常時中
央孔４１を介して吐出孔１２に連通させる。又、対の室
３９．４０は、ベーン収納溝を通る連通孔４２により互
いに通じている。

一方の室３９はその側面のり一ド弁４３とポート４４を
介して両スクロール部材２８．２９間の容積部に連通可
能であり、又、他方の室４０は、その頂部のリード弁４
５とポート４６を介して容積部に連通可能となっている
。両ポート４４．４６は、ベーン３６の両側に夫々開口
している。

第２図（ａ）に示す状態は、両スクロール部材２８．２
９により画定される容積部４７．４８に、吸入口１１か
らの流体が最大量吸入されている。旋回スクロール部材
２４を、自転させることなく、クランク半径（Ｉ！１）
で公転させると、第２図すに示す如く、容積部４７．４
８が圧縮状態に入る。第２図ｇは１８０度公転時、第２
図ｄは２７０度公転時、第２図ｇは３６０度公転時を示
す。旋回スクロール部材２４が３６０度公転すると、容
積部４日がポート４６に通じるが、別のポート４４はス
クロール部材２９により閉じられている。４５０度の公
転時、ポート４４が容積部４７に通じ、両容積部４７．
４８がベーン３６を介して対向する。

旋回スクロール部材２４が５４０度の公転となると、第
２図ｇに示す如く、リード弁４５が容積部４８の禅によ
り開となり、室４０に圧縮流体が吐出する。この圧縮流
体の一部は、連通孔４２を介して他方の室３９に流入す
る。６３０度の公転時を第２図りに示すが、この状態で
は、容積部４８はゼロとなり、容積部４７の圧縮流体が
ポート４４を介してリード弁４３を押し開は室３９に流
入する。このようにして、両容積部４７．４８で圧縮さ
れた流体は室３９．４ｏに入り、次いで、中央孔４１を
経由した後、吐出口１２により吐出される。第２図ｄと
ｈに示す容積部４７′、４８′は、その一端が吸入口１
１側に開口し、流体を吸入している。さらに、９０度公
転が進むと、第２図ａの状態となり、再び、旋回スクロ
ール部材２４の公転により第２図ａ−ｈの状態がくり返
され、連続的な流体圧縮が成される。

次に、第４図に、固定スクロール部材３０を、第１図に
示す状態より、ウオームギヤ３５を用いて５０度回転さ
せた状態を示す。この時、第４図に示す如く、旋回スク
ロール部材２４は、固定スクロール部材３０の回動に追
従して、クランク半径（１，）を小さくする動きをする
。このため、第２図ａに対応する第５図ａに示す如く、
容積部４７は、吐出口１１に開口し、容積部４８は、第
２図ａの略半分としている。第５図すは第２図すに対応
し、第５図Ｃは第２図Ｃに対応し、第５図ｄは２７０度
公転の第２図ｄに対応する。旋回スクロール部材２４が
自転なしに３６０度公転した時の状態を第５図ｅに示す
が、この時、容積部４８がポート４６に通じる。４５０
度公転した第５図ｆから５４０度公転した第５図ｇでは
、容積部４８の圧も高く、リード弁４５が開き、室４゜
に高圧流体が流入し始め、６３０度公転した第５図りで
吐出を終了させる。第５図ｄとｈで示される容積部４８
′に流体が流入し、旋回スクロール部材２４のさらに９
０度公転が進むと、この容積部４８が閉じられ、圧縮行
程に入り、３６０度公転で１度の吸入と１度の吐出が可
能となる。

第５図ａ−ｈに示す例を第２図のａ−ｈに示す例と比較
すると、各々の図において最大吸入量を示す容積部４８
が小さく、他の容積部４７に常時開としているので、第
５図ａ−ｈに示す例では第２図のａ−ｈに示す例の２５
％の吸入容量が確保される。

第６図は第１図に示す固定スクロール部材３０を１０度
、ウオームギヤ３５により回動させたもので、クランク
半径（２Ｉ）は、第１図よりわずかに小さくなる。この
クランク半径（Ｉｌυの減少は、リング２３の動きをス
プリング２２により吸収することで可能とする。第７図
ａに示す如く、この例では、容積部４８が閉じたスター
ト時容積部４７が吸入例に開口したま＼となっている。

第７図ｂ、第７図Ｃ及び第７図ｄは、第２図のす、　　
ｃとｄに対応する。旋回スクロール部材２４が３６０度
公転した第７図ｅでは、容積部４８′が流体を吸入した
状態で閉じ、且つ容積部４８の流体はポート４６に入る
。さらに、旋回スクロール２４の公転が進み、５４０度
公転の第７図ｇになると、リード弁４５が開き室４０に
圧縮流体を吐出し、６３０度公転の第７図りの状態で吐
出を終了させる。第７図のｄとｈでは、容積部４８′が
吸入側に開口し、第７図のｅとａで閉じ圧縮を開始する
ので、３６０度の公転毎に吸入・吐出を行い、流体の連
続圧縮を可能にする。第７図ａ−ｈの例は、第２図ａ−
ｈの例に比し、容積部４７を使用しないのでほぼ５０％
の吸入容量となる。圧縮された流体はベーン３６により
シールされるので、別の容積部４７への逃げはない。

第８図の例は、固定スクロール部材３ｏを、ウオームギ
ヤ３６を用いて、第１図の場合より９０度回動させた例
で、クランク半径（１υはゼロ、即ち、両スクロール部
材２８．２９の中心が一致している。このため、第９図
に示すように、両スクロール部材２８．２９は、互いに
重なり合っているので、容積部が作られず、圧縮流体の
吐出はなく、いわゆる空転（ゼロ％吐出）となる。この
時、クランク半径ｌ、はゼロとなっており、シャフト１
８の回転により、リング２３が円筒部２６内でニードル
ベアリング２７を介して回転するのみとなる。従って、
旋回スクロール部材２４が公転せず、圧縮流体の吐出が
無いので、いわゆる空転（ゼロ％吐出）となる。

このように、固定スクロール部材２８の回転角度に応じ
て第２図ａ−ｈに示した状態が１００％、第５図ａ−ｈ
に示した状態が約２５％、第７図ａｈに示した状態が約
５０％、第９図に示した状態が０％の吸入容量となる。

本実施例装置では、固定スクロール部材２Ｂの回転角度
が連続的に調整し得るので、圧縮機の吸入容量は１００
％および５０％〜０％の間で連続的に調整し得る。

第１０図にクランク半径（ＡＩ）の可変機構の別の例を
示す。シャフト１８の大径部１９の先端より斜めに断面
方形の突出部２１′を延出させ、この突出部２１′にス
プリング２２′を介して、同形の中空孔５０を有するス
リーブ４９を挿入する。

スリーブ４９のは対の円弧面５１と溝５２とを有し、リ
ング２３′の内壁の対の突部５３にスリーブ４９の溝５
２を嵌入させ、クランク半径（２＋）を小さくさせる方
向への旋回スクロール部材２４の動きがあった時スリー
ブ４９の突出部２１′に沿っての滑動を可能にさせる。

リング２３′の外周にニードルベアリング２７を配し、
旋回スクロール部材２４の公転を円滑にさせる。第１１
図は第１０図の例を使用した圧縮機を示し、通常の１０
０％吐出（第１図相当）の状態である。これより固定ス
クロール部材３０を４５度回動させたのが第１２図の例
である。同図から明らかな、スリーブ４９が突出部２１
′に沿って左方へ移動し、クランク半径（ｌＩ）を減少
させ、吐出量を小さくしている。

第１３図ａ−ｈに示す例は、第２図ａ−ｈに示すベーン
３６、リード弁４３．４５、室３９．４０に代えて、旋
回スクロール部材２４の中央部３８に吐出孔１２に通じ
る一つの室５４を作る。

第２図ａ−ｈの場合と同様に、この室５４の内部にポー
ト４４．４６を閉鎖するリード弁４３′４５′が配設さ
れる。これらのり一ド弁４３′、４５′は室５４から容
積部４７′、４８′へ圧縮流体が逆流するのを防止する
。両ポート４４．４６間であって中央部３８の外側面に
、固定スクロール部材３０のスクロール部材２９の壁面
にその先端が接するリード片５５の一方を固定させる。

かくして、リード片５５が両ポート４４．４６間をシー
ルさせる。

第１３図ａ−ｈは、第２図ａ−ｈに相当し、旋回スクロ
ール部材２４が９０度づつ公転して状態を示す。即ち、
第１３図ｄで容積部４７′、４８′への吸入が終了に近
づき、３６０度公転の第１３図ｅで容積部４７′、４８
′が閉じられ、先行する容積部４７．４８につづいて、
圧縮行程に入る。

第１３図ｇとｈで圧縮流体の吐出が成される。この実施
例においても、圧縮機の吸入容量が１００％および５０
％〜０％の間で連続的に調整し得る。

なお、以上に述べた実施例の説明では、圧縮機の吸入容
量力月ＯＯ％および５０％〜０％の間で連続的に調整し
得る例のみを説明したが、旋回スクロール部材２４や固
定スクロールの長さを調節したり、固定スクロール部材
２８の回転角度を適当な範囲に制限することにより、１
００％および６０％〜θ％の間で連続的に調整し得る圧
縮機や、１００％および４０％〜θ％の間で連続的に調
整し得る圧縮機を構成することは、極めて容易に達成し
得る。

（効果） 本発明では、最終圧縮行程で両容積部間にベーン或いは
リード弁を配し且つ吐出孔に通じる室に一方向弁を配し
ているので１００％、および所定範囲の連続吐出量可変
が可能となる。

この連続的容量可変は、両スクロール部材の相対的変位
を固定スクロール部材の回動によりなし、その際、固定
スクロール部材が旋回スクロール部材をクランク半径方
向のみにスプリングの附勢力に拡して移動させる。

さらに、本発明のベーンやリード弁の使用は、従来装置
に比して圧縮室の容積を最終的にゼロにより近くできる
。よって、圧縮流体をほぼ完全に吐出させ、圧縮流体の
吹きもどしが極めて少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の断面図、第２図ａ−ｈは
第１図の例のスクロール部材の動きを示す平面図、第３
図はベーン部の分解斜視図、第４図は固定スクロール部
材を５０度回転した時の断面図、第５図ａ−ｈは第４図
の例のスクロール部材の動きを示す平面図、第６図は固
定スクロール部材を１０度回転させた時の断面図、第７
図ａ　−ｈは第６図の例のスクロール部材の動きを示す
平面図、第８図は固定スクロール部材を９０度回転させ
た時の断面図、第９図は第８図の例のスクロール部材を
示す平面図、第１０図は可変クランク機構の別の例を示
す分解斜視図、第１１図は第１０図の機構を組込んだ圧
縮機の断面図、第１２図は第１１図の例の固定スクロー
ル部材を４５度回転させた時の断面図、第１３図ａ−ｈ
はリード片を用いた例のスクロール部材の動きを示す平
面図、および第１４図ａ−ｄはスクロール部材の基本的
動きを示す平面図である。 図中：ｌｌ−吸入口、　　１２−吐出孔、　　１３−・
主ケーシング、　　１４−・−カバー　　１８一回転シ
ャフト、　　２３・・−リング、２４−・旋回スクロー
ル部材、　２８．２９−スクロール部材、３０−・固定
スクロール部材、　３５・−ウオームギヤ、　３６−ベ
ーン、　３８−中央部、４〇−室、　　４３．４５−　
リード弁、４８−容積部、　ｌ、−クランク半径。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　吸入口と吐出孔を有するケーシング、該ケーシ
   ング内に対向し且つ容積部を作るように配された固定ス
   クロール部材と旋回スクロール部材、固定スクロール部
   材の中心に対し旋回スクロール部材の中心を公転させる
   シャフト、該シャフトと旋回スクロール部材とを連結し
   且つクランク半径を増減させる方向に旋回スクロール部
   材の移動を可能にする可変機構、固定スクロール部材を
   回動させる装置、旋回スクロール部材の中央部に位置し
   且つ両容積部を分けるシール部材を有するスクロール型
   圧縮機。
2. （２）　シール部材がスプリングの附勢力を受けたベー
   ンである請求項（１）のスクロール型圧縮機。
3. （３）　シール部材が圧縮機の吐出圧力により付勢され
   たベーンである請求項１記載のスクロール型圧縮機。
4. （４）　シール部材がリード弁である請求項１記載のス
   クロール型圧縮機。