JPH03172592A - スクロール形流体機械 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、渦巻状の翼部をもつ一対の翼同志を互い違
いに入り込むように組合わせた両翼回転式のスクロール
形流体機械に関する。

（従来の技術） スクロール圧縮機（スクロール形流体機械）には、回転
駆動される主回転翼と、同主回転翼と同期して従回転す
る従回転具とで構成される一対の翼体を組合わせた、い
わゆる両翼回転式のものが提案されている。

こうしたスクロール圧縮機は、第６図に示されるように
鏡板ａ（端板）の−側面に渦巻状のラップｂ（翼部）を
突設し、他側面の中央に回転軸Ｃ（軸部）を突設してな
る主回転翼ｄと従回転ｇｋとを回転軸Ｃの軸心をずらし
て、互いのラップｂ。

ｂが互い違いに入り込むように「１８０°」位相で組合
わせて、互いのラップｂ、ｂ間に三日月状の圧縮空間ｆ
を形成する（第７図ないし第１０図に図示）。この主回
転翼ｄと従回転具にとをオルダム継手（図示しない）で
つないで、周側を吸込側とし、中心側を吐出側とした圧
縮機部とする。

そして、この主回転翼ｄ１従回転翼にの各回転軸Ｃをラ
ジアルの滑り軸受ｇで回転自在に支持するとともに、各
鏡板ａの背面をリング状のスラスト受部りで摺動自在に
受ける。そして、主回転翼ｄの回転軸Ｃをモータ（駆動
源）で回転駆動させるようにしている。

これにより、モータで主回転ｇｄを駆動すれば、異なる
回転中心Ａ、Ｂ（但し、Ａは主回転翼ｄの回転中心、Ｂ
は従回転具にの回転中心）で、第７図ないし第１０図に
示されるように回転する主回転翼ｄ１従回転翼にの各ラ
ップｂにより、三日月状の圧縮空間ｆの容積が外周部か
ら中心部に向かうにしたがって次第に変化していき、そ
の容積変化により外周側で吸込まれるガスを圧縮し、鏡
板ａの中心部に設けた吐出孔ｉから外部に吐出させるよ
うにしている。

ところで、スクロール圧縮機は圧縮二１−程の際、鏡板
ａ、ａに相互が離れる方向のスラスト力が働く。このス
ラスト力としては、中心部になる程、より圧縮工程が進
むから、分布としては第１１図中、符号Ｆｓの部分で示
されるように回転中心Ａを合力の頂点とした略山形状の
分布となる。但し、Ｐｄは吐出圧力、Ｐｓは吸込圧力を
示す。

このスラスト力Ｆｓにより、鏡板相互が離反してしまう
と、圧縮空間ｆのシール性が損なわれる問題が起きる。

むろん、これは主回転ｉｄたけでなく、従回転具にでも
同様の不具合が生じる。

そこで、従来、スクロール圧縮機では第６図中、二点鎖
線で示されるように主回転翼ｄ、従回転具にの鏡板背面
側に、吐出圧力を受は入れる背圧室ｊを設けて、第１１
図中ぞ呑六寄豊て示されるように鏡板ａを反対の方向か
ら吐出圧力（流体圧）で支えて、スラスト力Ｆｓを反力
Ｆｔで相殺させることが行われている。つまり、背圧室
ノにより、回転中心Ａを合力の作用点とした対抗圧力の
分布を発生させるようにしている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、両回転翼式のスクロール圧縮機は、偏心した
位置の回転中心Ａ、Ｂはそのままに、各ラップｂ、ｂの
接触する位置がずれることを利用して、三日月状の圧縮
空間ｆの容積を変化させるようにしている。このため、
運転中、主回転翼ｄ。

従回転Ｊｌｌｋには、回転中心Ａ、Ｂの偏心方向と略直
角な半径方向に働く半径方向力ＦＡ、Ｆｌ（が発生する
。

こうした半径方向に作用する力Ａ、ＦＲは、第１２図に
示されるように回転翼ｄ、ｅを傾けようとするモーメン
ト、いわゆる転覆モーメントＭｐを発生させる。

ところが、上記背圧室ｊによる反力Ｆｔは、圧縮による
スラスト力Ｆｓはバランスさせることができても、圧縮
による転覆モーメントＭｐはそのままである。つまり、
従来は転覆モーメントには対策を施してしない。

しかるに、主回転翼ｄ、従回転具には転覆モーメントＭ
ｐにより姿勢が安定しない。このため、スラスト受部り
や滑り軸受ｇに局所的に荷重が集中する難点があり、シ
ール性不良、さらにはスラスト受部り、ラジアル軸受ｇ
のかじり、焼付などの原因となるおそれがあった。

この発明はこのような−ｊ［情にむ口してなされたもの
で、その目的とするところは、常に安定した姿勢で翼体
を回転運動させることができるスクロール形流体機械を
提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、この発明のスクロール形流
体機械は、翼体の端板背面側の背圧室を、翼体の偏心方
向とは略角な翼体半径方向にずらして設け、圧縮により
生じる前記翼体を傾けようとするモーメントと対抗する
対抗モーメントを発生させようとするものである。

（作　用） この発明のスクロール形流体機械によると、背圧室にお
いて、圧縮により生じるスラスト力および同半径方向の
力によって生じる翼体を傾けようとするモーメントの双
方と対抗する力が発生していく。

しかるに、翼体は常に安定した姿勢のままで回転運動し
ていき、異体を傾けようとするモーメントを原因とした
トラブルを防１１ユすることができる。

（実施例） 以下、この発明を第１図ないし第５図に示す一実施例に
もとづいて説明する。第１図は、両回転置式のスクロー
ル形流体機械を適用した例えばケース内高圧タイプの密
閉形圧縮機を示し、１は縦長のケースで構成された密閉
ケースである。密閉ケース１の内底部には潤滑油２ａを
溜めるための油溜め部２が形成されている。また密閉ケ
ース１内の上部側には、固定子３および回転子４で構成
される電動機部５が設けられている。またさらに密閉ケ
ース１内の下部側には圧縮機部６が設けられている。

圧縮機部６について説明すれば、７は主回転翼、８は従
回転具（いずれも一対の具体に相当）である。主回転翼
７は、円板状の鏡板１０（端板に相当）の一方の板面に
例えばインボリュート曲線の円弧で形成された渦巻状の
ラップ１１（翼部に相当）を一体に突設するとともに、
ラップ１１とは反対側の軸心部分となる板面部分に中空
の軸部１２を一体に突設した構造となっている。また従
回転具８も円板状の鏡板１３（端板に相当）の−方の板
面に上記ラップ１１と同じ外形の渦巻状のラップ１４（
翼部に相当）を一体に突設するとともに、ラップ１４と
は反対側の軸心部分となる板面部分に中実の軸部（端板
）１５を一体に突設した構造となっている。そして、こ
れら主回転翼７と従回転具８とは、先の「従来の技術」
の項で示した第７図ないし第１０図と同じく、主回転翼
７の回転中心Ａと従回転具８の回転中心Ｂとを距離ｅだ
けずらして、互いにラップ１１．１４が互い違いに入り
込むように組合わせられている。詳しくは、距Ａｔｅの
位置において、両ラップ１１゜１４の位相が「１８０°
」ずれ、かつ両ラップ１１．１４が接するように組合わ
せられている。

これによって、ラップ１１．１４間に圧縮空間となる複
数対の三日月状の密閉空間１６（両ラップ部分および両
鏡板部分で囲まれた空間部分よりなる）を構成している
。

この組合った主回転ｇ７および従回転具８は、密閉ケー
ス１の内面に固定された凹状の主固定フレーム２１とこ
の主固定フレーム２１の開口を塞ぐよう固定された副固
定フレーム２２とで形成される吸込室２３に収容されて
いる。また主回転翼７の軸部１２は、上記回転子３に連
結された中空の軸部２５にビン１７を介して連結される
。そして、軸部２５は主固定フレーム２１の端壁に設け
たラジアルの滑り軸受で構成された主軸受部２４（ラジ
アル支持手段に相当）に回転自在に支持されている。ま
た距離ｅだけずれた従回転具８の軸部１５は副固定フレ
ーム２２に設けた、同じくラジアルの滑り軸受で構成さ
れた副軸受部２６（ラジアル支持手段に相当）に回転自
在に支持されている。そして、これら主回転翼７と従回
転具８とはオルダムリング］８（オルダム継手に相当）
で連結され、主回転翼７に入力された回転を従回転翼８
に伝えるようにしている。

すなわち、例えばオルダムリング１８は、リング状部材
１９において、当該中心を交点として直交する径方向に
延びる２方向の線上と交わる一側面部分に、一対の全高
が低いキ一部１９ａ。

１９ａ（一方しか図示しない）と一対の全高が高いキ一
部１９ｂ、１９ｂ　（一方しか図示しない）とを突設し
て構成される。このオルダムリング１８のリング状部材
１９が、従回転具８の鏡板１３の外周側に形成されたリ
ング状の収容室２０に収容されている。そして、オルダ
ムリング１８のキ一部１９ａ、１９ａは従回転具８の鏡
板１０の外周部に設けた直径方向のキー溝２７ａ。

２７ａ（一方しか図示しない）に摺動自在に嵌挿される
。またキ一部１９ｂ、１９ｂは従回転具８の鏡板１０を
貫通して、主回転翼７のラップ端の厚肉部に形成したキ
ー溝２７ｂ、２７ｂに摺動自在に嵌挿され、直交するキ
ー溝２７ａ、２７ａおよびキー溝２７ｂ、２７ｂに対す
るキ一部１９ａ１つおよびキ一部１９ｂ、１１９の移動
により、主０ 回転ｇ７の回転にしたがって従回転ｇ８を回転中心Ａか
らずれた回転中心Ｂを中心として回転させることができ
るようになっている。

そして、吸込管３２が密閉ケース１の側部を貫通して吸
込室２３に接続され、また吐出管３１が密閉ケース１の
上部に接続され、吸込管３２から吸込んだガスを旋回す
るラップ１１．１４で圧縮するとともに、圧縮したガス
を主同転＄ｔ７の鏡板１０の中央部に設けた吐出孔３３
、軸部１２内、軸部２５内に、逆止弁３４（圧縮したガ
スの膨張による逆転を防ぐためのもの）、さらには密閉
ケース１内を経て、吐出管３１から外部へ吐出できるよ
うにしている。

一方、主回転翼７の鏡板１０の背面側および従回転翼８
の鏡板１３にはそれぞれ鏡板背面を受ける背圧室４０ａ
、４０ｂが設けられている。主回転翼８側の背圧室４０
ａは、主回転翼７の鏡板背面と対向する主固定フレーム
２１の内底面に円形状の凹部４１を設け、この凹部４１
内に、ばね部材４２の弾性力で鏡板１０の背面に押付け
られる１ リング状のスラスト受部材４３を摺動自在に嵌挿して、
鏡板１０の背面に臨む円形な空間を形成する。そして、
この空間を主固定フレーム２１に設けた貫通孔４４を介
して密閉ケース１内に連通させた構造となっている。つ
まり、密閉ケース１内の吐出ガスが貫通孔４４を通じて
凹部４１内に導入され、四部４１内の吐出ガス圧で主回
転翼７の背面を受けるようにしている。むろん、四部４
１とスラスト受部材４３との摺動部分にはＯリング４５
が介装され、スラスト受部材４３を境として、鏡板１０
の中央側に吐出圧Ｐｄが作用し、鏡板１０の外周側に吸
込圧力Ｐｓが作用するようにしである。

この背圧室４０ａは、圧縮の際に生じるスラスト力Ｆｓ
と対抗する反力Ｆｔと、第２図および第３図に示される
ように圧縮の際に生じる半径方向力ＦＡによるいわゆる
転覆モーメントＭｐとに対抗する力とモーメントを発生
させるべく、主回転翼７の回転中心Ａから偏心方向（回
転中心ＡおよびＢが並ぶ方向）とは略直角な右側の′＋
′−径方向２ （Ｆ　Ａ方向）にずらして配置されている。δ、はその
偏心量を示す。なお、こうした対抗力、対抗モーメント
を発生させるために、本実施例では背圧室４０ｇは力、
モーメントが相殺する所定の大きさに設定しである。

この構造が従回転翼８の背圧室４０ｂにも用いられてい
る。なお、主回転翼８側の背圧室４０ａとは、スラスト
力Ｆｓと対抗する反力Ｆｔと、第４図および第５図に示
されるように圧縮の際に生じる半径方向力ＦＢによる転
覆モーメントＭｐとに対抗する力とモーメントを発生さ
せるべく、従回転翼８の回転中心Ｂから偏心方向（回転
中心ＡおよびＢが並ぶ方向）とは略角な左側の半径方向
（ＦＢ力方向にずらして配置させた点のみが異なり、他
は同じであるので、語尾にｒａＪを付けた同一符号を付
してその説明を省略した。なお、第４図中のδ２はその
偏心量を示している。但し、吐出圧を導入する貫通孔は
省略しである。

　３ ５１は主固定フレーム２１および副固定フレーム２２に
設けた給油通路、５２は給油路を構成するスパイラル溝
、５３は圧縮ガス中に含まれる液分を除くための衝突板
、５４は端子ボックスである。

つぎに、このように構成された密閉形圧縮機の作用につ
いて説明する。

端子ボックス５４を通じ電動機部５を励磁する。

これにより、回転子４が回転していき、発生する回転力
が軸部２５を介して主回転翼７に伝達され、ラップ１１
を回転中心Ａを中心として回転させていく。そして、こ
の主回転翼７の回転がオルダムリング１８のキ一部１９
ａｓ　１９ａ、１９ｂ。

１９ｂを通じて従回転翼８に伝達されていく。

これにより、従回転翼８は主回転翼７の回転に追従して
、回転中心Ｂを中心に主回転翼７と同一角速度で回転運
動していく。すると、「１８０°」位相した主回転翼７
のラップ１１と従回転翼８のラップ１４とで形成される
密閉空間１６は、先の「従来の技術」の項で示した第７
図ないし第１０図の如く、回転が進むにしたがって、外
周側から４ 中心部に向かって次第に小さく変化していき、吸込室２
３から吸込んだガス、例えば冷媒を圧縮していく。最終
工程を終えた冷媒は、吐出孔３３、軸部１２内、軸部２
５内、逆止弁３４、衝突板５３を経て、密閉ケース１内
に吐出されていく。

そして、この吐出ガスが吐出管３１から密閉ケース１の
外部に吐出されていく。

こうした圧縮運転の際、第２図ないし第５図に示すよう
に主回転翼７および従回転ｇ８には双方の鏡板１０．１
３が離れる方向にスラスト力Ｆｓが生じるとともに、偏
心方向とは略直角な半径方向に向かう半径方向力ＦＡ、
Ｆ８が生じていく。

そして、この半径方向力ＦＡ＋ＦＦＩによって、翼を傾
けようとする転覆モーメントＭｐが生じていく。なお、
半径方向力ＦＡ、ＦＢは、回転中心Ａ。

Ｂの偏心方向とは直角な方向に向かって作用するために
、互いに打ち消し合うようになる。

ここで、主回転翼７を支える背圧室４０ａは半径方向力
ＦＡが作用する方向に偏心して配置され、また従回転具
８を支える背圧室４０ｂは上記とは５ 反対の方向の半径方向力Ｆ、が作用する方向に偏心して
配置されている。

このことは、背圧室４０ａ、４０ｂにより生じる反力に
よって、スラストカＦｓ、半径方向力ＦＡ、Ｆ、による
転覆モーメントＭｐと対抗する力と対抗モーメントＭｌ
、Ｍ２とが発生する。

しかるに、主回転翼７および従回転具８とも、常に安定
した姿勢のままで回転運動していく。かくして、スラス
ト受部材４３．４３ａや主軸受部２４および副軸受部２
６に局所的に荷重が集中するのを回避することができる
。

したがって、主回転ｇ７、従回転具８を傾けようようと
するモーメントを原因としたシール性不良、さらにはス
ラスト受部材４３，４３８や主軸受部２４および副軸受
部２６のかじり、焼付などを防ぐことができる。

なお、一実施例では主回転翼側と従回転翼側の双方の背
圧室にこの発明を適用したが、効果的には劣るものの、
片方の背圧室にこの発明を適用しても同様な効果を奏す
る。また一実施例ではスラ６ スト受部部材を用いた背圧室にこの発明を適用したが、
これに限らず、他の背圧室構造にこの発明を適用しても
よい。要は、背圧室を偏心させて対抗モーメントを発生
させればよく、背圧室自身の構造には同等限定されるも
のではない。

また一実施例では、この発明を密閉ケース内の圧力を吐
出圧（高圧）としたケース内高圧タイプの密閉形圧縮機
に適用したが、密閉ケース内の圧力を吸込圧（低圧）と
したケース内低圧タイプの密閉形圧縮機に適用してもよ
い。

さらにまた一実施例では、この発明を圧縮機に適用した
が、それ以外の流体機械、例えば膨張機、ポンプ、ブロ
ア等にも適用してもよい。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、圧縮によるスラ
スト力および半径方向力による翼体を傾けようとするモ
ーメントと対抗する力および対抗モーメントの発生によ
り、常に安定した姿勢のままで翼体を回転運動させるこ
とができる。

したがって、翼体を傾けようようとするモーノ７ ントを原因とした各種のトラブルの発生を防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図はこの発明の一実施例を示し、第１
図はこの発明を適用した密閉形圧縮機を示す側断面図、
第２図は主回転翼の平面を、背圧室の位置と共に示した
平面図、第３図は同概略側面図、第４図は従回転具の平
面を、背圧室の位置と共に示した平面図、第５図は同概
略側面図、第６図は従来のスクロール形圧縮機の要部を
示す側断面図、第７図ないし第１０図は旋回する渦巻状
の一対の翼部でガスが圧縮される推移を示す図、第１１
図はその圧縮の際に作用するスラスト力について説明し
た図、第１２図は圧縮の際に作用する回転翼を傾けよう
とするモーメントが働くことを説明するための図である
。 ７．８・・・主回転翼、従回転具（翼体）、１０゜１３
・・・鏡板（端板）　　１１．１４・・・ラップ（翼部
）、１２．１５・・・軸部、１８・・・オルダムリング
（オルダム継手）、２４．２６・・・主軸受部、副軸８ 受部 （ラジアル支持手段） ３・・・スラス ト受部 材 （スラスト支持手段） ４０　ａ。 ｂ・・・背圧 室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 端板の一側面に渦巻状の翼部と突設し、他側面の中央に
   軸部を突設した一対の翼体を回転中心をずらして互いの
   翼部が互い違いに入り込むように組合わせ、該両者をオ
   ルダム継手で結合し、かつ前記各翼体の軸部をラジアル
   支持手段で支持するとともに各翼体の端板背面をスラス
   ト支持手段で支持してなり、さらに前記翼体の端板背面
   側に、該端板背面の中央を流体圧で受けて、圧縮により
   発生する前記端板相互が離反する方向のスラスト力をバ
   ランスさせる背圧室を設けたスクロール形流体機械にお
   いて、前記背圧室を、前記翼体の偏心方向とは略直角な
   翼体半径方向にずらして設け、圧縮により生じる前記翼
   体を傾けようとするモーメントと対抗する対抗モーメン
   トを発生させることを特徴とするスクロール形流体機械
   。