JPH0343690A

JPH0343690A - スクロール型流体装置

Info

Publication number: JPH0343690A
Application number: JP17509089A
Authority: JP
Inventors: Satoru Fujimoto; 悟藤本
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1989-07-06
Filing date: 1989-07-06
Publication date: 1991-02-25

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、回転圧縮機などに用いられるスクロール型流
体装置に関し、特に、公転スクロールの自転を阻止する
オルダム機構に係るものである。

（従来の技術）一般に、例えば、スクロール型圧縮機には、特公昭５８
−１９８７５号公報に開示されているように、鏡板の前
面にインボリュート曲線状のラップが立設されて成る固
定スクロールと公転スクロールとが各ラップを嶋合して
密閉ケーシング内に並設され、該公転スクロールの鏡板
背面には従動クランク機構を介してクランク軸が偏心し
て連結される一方、上記公転スクロールの鏡板とフレー
ムとの間には該公転スクロールの自転を阻止するオルダ
ムリングが介設されて構成されているものがある。

そして、上記クランク軸を回転すると、公転スクロール
が公転し、両鏡板間において、両ラップにより密閉室が
外周部より形成され、該密閉室が中央部に移動しつつ収
縮し、該密閉室の流体が圧縮され、上記固定スクロール
の鏡板中央部に形成された吐出口に密閉室が連通し、該
吐出口より高圧流体が吐出する。

一方、上記従動クランク機構は公転スクロールの偏心量
が変化するように該公転スクロールを支持しており、両
ラップ間に異物等が噛み込むと、上記偏心量が小さくな
り、ラップの損傷等を防止するようにしている。

（発明が解決しようとする課題）上述したスクロール型圧縮機において、公転スクロール
は従動クランク機構によって偏心量が可変に支持される
一方、密閉室内の流体圧によりラジアル方向力を受けて
、公転スクロールのラップが固定スクロールのラップに
押圧されており、この押圧力の方向は両ラップが側面に
て接するので、公転スクロールの偏心方向に合致する。

そして、上記押圧力は、上述した如く密閉室の流体圧を
利用しているので、公転スクロールの公転位置によって
異なることになる。つまり、第８図に示すように、該第
８図の横軸は公転スクロールを公転した際に偏心方向の
予め設定された定点からの回転角αであり、縦軸は上記
押圧力Ｆであって、負の値が押付ける力となり、正の値
が離反させる力となり、上記押圧力Ｆは、密閉室が吐出
口に連通して吐出が開始される吐出開始角α１近傍で最
も小さくなる。

一方、上記公転スクロールにおいて、第３図に示すよう
に、鏡板（ａ）の前面にはラップ（ｂ）が、背面にはオ
ルダムリングのキー溝（Ｃ）が形成されており、このキ
ー溝（Ｃ）は、従来、ラップ（ｂ）のインボリュートの
基礎円Ａを基準としてＸ軸方向に形成されていた。そし
て、オルダムリングはフレームのキー溝方向、つまり、
公転スクロールのキー溝（Ｃ）方向と直交方向（Ｙ軸方
向）に往復直線移動し、該オルダムリングの慣性力が公
転スクロールに作用することになる。更に、この慣性力
は公転スクロールの公転に対して正弦波形状に変化する
ので、上記押圧力Ｆは、第９図に示すように、流体圧と
慣性力とが重畳し、公転スクロールの公転、つまり、偏
心方向の回転角αに対して正弦波形状に変化する。

その結果、従来、オルダムリングの移動方向（Ｙ軸方向
）を吐出開始角α１とは無関係に設定していたために、
押圧力Ｆが離反力となり（第９図Ｂ参照）、公転スクロ
ールのラップが固定スクロールのラップより離れる位置
が生じ、その後、再び両ラップが衝突して接触すること
になり、異音を生ずるという問題があった。特に、スク
ロール型圧縮機を空気調和装置の圧縮機に適用した際、
デフロスト運転時などにおいて、低圧が低下すると、密
閉室の冷媒圧力が低下し、オルダムリングの慣性力の影
響が大きくなって両ラップが離れるという問題があった
。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもので、公転スク
ロールに離反力が作用しないようにして不安定な挙動を
抑制し、異音の発生を防止することを目的とするもので
ある。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、本発明が講じた手段は、流
体圧による押圧力が小さくなる点でオルダムリングの慣
性力による押圧力が最も大きくなるようにしたものであ
る。

具体的に、請求項（１）に係る発明が講じた手段は、第
１図及び第２図に示すように、先ず、各々鏡板（１１）
、　　（１２）の前面にインボリュート曲線状のラップ
（１３）、　　（１４）が立設されて成る固定スクロー
ル（７）と公転スクロール（８）とが各ラップ（１３）
、　　（１４）を噛合して並設されると共に、上記両鏡
板（１１）、（１２）間には両ラップ（１３）、　　（
１４）の接触部位の間に密閉室（１８）が形成されてい
る。そして、上記公転スクロール（８）の鏡板（１２）
背面はクランクＩｄｌ（１０）に該クランク軸（１０）
の軸心より公転スクロール（８）の支持中心が偏心し且
つその偏心量が可変に公転スクロール（８）を支持する
公転支持手段（１６）を介して連結される一方、上記公
転スクロール（８）の鏡板（１２）背面側に設けられた
フレーム（１５）と該鏡板（１２）との間には公転スク
ロール（８）の自転を阻止するオルダムリング（１７）
が設けられている。

加えて、オルダムリング（１７）は該オルダムリング（
１７）の往復直線移動方向と上記密閉室（１８）が吐出
口（１つ）に連通し始める状態における公転スクロール
（８）の偏心方向とがほぼ一致するように設けられた構
成としている。

また、請求項（２）に係る発明が講じた手段は、上記請
求項（１）記載の発明において、オルダムリング（１７
）はリング状の本体（１７ａ）に一対のフレームキー（
１７ｃ）、　　（１７ｃ）と一対のスクロールキー（１
７ｂ）、　　（１７ｂ）とが互いに直交する方向に形成
されて成り、該各キー（１７ｂ）（１７ｃ）が係合する
キー溝（１７ｅ）、（１７ｄ）がフレーム（１５）及び
公転スクロール（８）の鏡板（１２）に形成される一方
、上記フレーム（１５）のキー溝（１７ｅ）は密閉室（
１８）が吐出口（１つ）に連通し始める状態における公
転スクロール（８）の偏心方向にほぼ一致するように形
成された構成としている。

（作用）上記構成により、請求項（１）に係る発明では、クラン
ク軸（１０）を回転すると、公転スクロール（８）はク
ランク軸（１０）の軸心を中心に公転すると同時に、オ
ルダムリング（１７）によって自転が阻止され、公転の
みを行うことになる。そして、この公転スクロール（８
）の公転により密閉室（１８）が、例えば、中心方向に
移動しつつ収縮し、流体を圧縮して吐出口（１つ）より
吐出させる。

この動作中において、公転スクロール（８）は公転支持
手段（１６）により偏心量が可変に支持され、公転スク
ロール（８）のラップ（１４）は固定スクロール（７）
のラップ（１３）に密閉室（１８）の流体圧とオルダム
リング（１７）の慣性力とによる押圧力で押圧されてい
る。そして、この流体圧による押圧力は吐出が開始され
る箇所でほぼ最も小さくなるが、当該箇所で慣性力にょ
る押圧力が最も大きくなる。具体的に、請求項（２）に
係る発明では、吐出が開始される偏心方向にほぼフレー
ム（１５）のキー溝（１７ｄ）が形成されているのヤ、
この偏心方向にオルダムリング（１５）が往復動し、慣
性力が最も大きくなり、両ラップ（１３）、（１４）が
常時接触することになる。

（発明の効果）従って、請求項（１）及び（３に係る発明によれば、吐
出が開始される公転スクロール（８）の偏心方向にほぼ
一致してオルダムリング（１７）が移動するようにした
ために、密閉室（１８）の流体圧による押圧力が最も小
さくなる点で慣性力による押圧力が最も大きくなり、公
転スクロール（８）に離反力が生じることがないので、
両ラップ（１３）、　　（１４）が離れることなく接触
し続けることから、公転スクロール（８）の挙動を安定
させることができ、従来のように再接触時の異音発生を
確実に防止することができる。特に、空気調和装置の圧
縮機に用いた際、デフロスト運転時のように低圧（吸込
圧）が低下し、密閉室（１８）内の冷媒ガス圧が低下し
ても両ラップ（１３）。

（１４）が離れることがなく、異音の発生を確実に防止
することができる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第２図に示すように、（１）はスクロール型流体装置で
あって、冷凍機における圧縮機に用いられ、冷媒ガスを
高圧に圧縮して吐出している。

該スクロール型流体装置（１）は、密閉ケース（２）内
にスクロール機構（３）と駆動機構（４）とが収納され
て構成され、該ケース（２）の側部には吸入管（５）が
、上部には吐出管（６）が連設されている。そして、上
記スクロール機構（３）は固定スクロール（７）と公転
スクロール（８）とより成り、また、上記駆動機構（４
）は電動機（９）とクランク軸（１０）とより構成され
ている。

上記固定スクロール（７）及び公転スクロール（８）は
鏡板（１１）、　　（１２）の前面にラップ（１３）、
　　（１４）がインボリュート曲線状に立設されて成り
、両スクロール（７）、　　（８）は鏡板（１１）、　
　（１２）の前面を対面させて上下に並設され、両ラッ
プ（１３）、（１４）が噛合されている。そして、上記
固定スクロール（７）は鏡板（１１）の外周縁にフラン
ジ（１１ａ　）が連。

設され、該フランジ（１１ａ　）にてケース（２）に固
定され、該ケース（２）内が固定スクロール（７）上方
の高圧室（２ａ）と下方の低圧室（２ｂ）とに区画され
ている。また、上記公転スクロール（８）の鏡板（１２
）の背面中央部には円筒状のスクロール軸（１２ａ）が
突設される一方、上記ケース（２）には公転スクロール
（８）の鏡板（１２）背面側に位置して該公転スクロー
ル（８）及びクランク軸（１０）を支持するフレーム（
１５）が取付けられている。該クランク軸（１０）はク
ランク主１ｄｌ（１０ａ）の上端に大径のボス部（１０
ｂ）が一体形成されて成り、該クランク主軸（１０ａ）
及びボス部（１０ｂ）が上記フレーム（１５）の中央に
上下方向に穿設された貫通孔（１５ａ）に軸受（１５ｂ
）を介して回転自在に嵌挿されている。上記フレーム（
１５）には、上面に第１段差部（１５ｃ）と該第１段差
部（１５ｃ）の内側に第２段差部（１５ｄ）が形成され
る一方、下端に電動機（９）のステータ（９ａ）が取付
けられ、該電動機（９）のロータ（９ｂ）はクランク主
軸（１０ａ）に取付けられている。

また、上記クランク軸（１０）のボス部（１０ｂ）とス
クロール軸（１２ａ）とは公転支持手段である従動クラ
ンク機構（１６）を介して連結される一方、上記公転ス
クロール（８）の鏡板（１２）とフレーム（１５）との
間にはオルダムリング（１７）が介設されている。

上記従動クランク機構（１６）は、第４図に示すように
、第２段差部（１５ｄ）内に位置して設けられ、ボス部
（１０ｂ）の上面に連結ピン（１６ａ）が突設され、該
連結ピン（１６ａ）にブツシュ（１６ｂ）が嵌合される
と共に、該ブツシュ（１６ｂ）に軸受（１６ｃ）を介し
て上記スクロール軸（１２ａ）が外嵌されて構成されて
いる。

該連結ピン（１６ａ）はクランク軸（１０）の軸心０１
より偏心して設けられるとともに、ブツシュ（１６ｂ）
の中心、つまり、公転スクロール（８）を支持する支持
中心であるスクロール軸（１２ａ）の軸心０２がクラン
ク軸（１０）の軸心０１より偏心しており、該ブツシュ
（１６ｂ）に連結ピン（１６ａ）のビン孔（１６ｄ）と
バランスウェイト（１６ｅ）とが設けられている。更に
、上記連結ピン（１６ａ）は、第５図に示すように、上
記クランク軸（１０）及びスクロール軸（１２ａ）の各
軸心０１，０２を通る連結線Ｍに対して公転スクロール
（８）の回転側で、且つ連結線Ｍに直交してスクロール
軸心０２を通る直交線Ｎに対してクランク軸心０１と反
対側に位置するように設けられている。そして、上記従
動クランク機構（１６）によって公転スクロール（８）
が固定スクロール（７）より偏心して支持されると共に
、その偏心方向Ｍ（クランク軸心０１に対するスクロー
ル軸心０２の偏心方向）上において両ラップ（１３）、
（１４）の側面が接触する一方、その偏心量が可変に構
成されている。

また、上記両ラップ（１３）、　　（１４）の接触によ
って該接触部位の間には両鏡板（１１）。

（１２）間に密閉室（１８）が形成される一方、上記固
定スクロール（７）の鏡板（１１）の中央部には吐出口
（１９）が、上記フランジ部（１１ａ）とラップ（１３
）との間には吸込室（２０）がそれぞれ形成され、上記
フレーム（１５）には吸込室（２０）とフレーム（１５
）下方とに連通ずる連通孔（２１）が穿設されている。

そして、上記吸込管（５）より低圧室（２ｂ）に流入し
た冷媒ガスは連通孔（２１）及び吸込室（２１）−を通
って密閉室（１８）に導入し、該密閉室（１８）が公転
スクロール（８）の公転により中央に向って移動しつつ
収縮して冷媒ガスが圧縮され、高圧冷媒ガスが吐出口（
１９）より高圧室（２ａ）を経て吐出管（６）より吐出
されるように構成されている。

次に、本発明の特徴とするオルダムリング（１７）につ
いて、第２図及び第３図に基づき説明する。

該オルダムリング（１７）は、リング状に形成された平
板状の本体（１７ａ）の片面（上面）に一対のスクロー
ルキー（１７ｂ）、　　（１７ｂ）が、他の片面（下面
）に一対のフレームキー（１７ｃ）（１７ｃ）が互いに
直交する方向に形成されて構成されている。一方、上記
公転スクロール（８）の鏡板（１４）背面にはスクロー
ルキー（１７ｂ）（１７ｂ）が係合する一対のキー溝（
１７ｄ）。

（１７ｄ）が、上記フレーム（１５）の第１段差部（１
５ｃ）にはフレームキー（１７ｃ）、（１７ｃ）が係合
する一対のキー溝（１７ｅ）、（１７ｅ）がそれぞれ形
成され、上記オルダムリング（１７）がフレーム（１５
）のキー溝（１７ｅ）方向に往復直線移動して公転スク
ロール（８）の自転を阻止し、該公転スクロール（８）
がクランク軸（１０）の軸心０＋　　（固定スクロール
（７）の中心）を中心に公転のみ行うようにしている。

更に、上記フレーム（１５）のキー溝（１７ｅ）は、公
転スクロール（８）が公転して密閉室（１８）が吐出口
（１９）に連通し始めて吐出が開始される状態における
公転スクロール（８）の偏心方向Ｍとオルダムリング（
１７）の往復直線移動方向とがほぼ一致するように形成
され、つまり、吐出開始時の公転スクロール（８）の偏
心方向Ｍ（スクロール軸心０２とクランク軸心０１とを
通る連結線方向）に対して、フレーム（１５）のキ？！
（１７ｅ）はほぼ平行に、公転スクロール（８）のキー
溝（１７ｄ）はほぼ直交方向に形成されている。

そこで、上記各キー溝（１７ｄ）、（１７ｅ）の方向を
配設した基本的原理について説明する。

先ず、公転スクロール（８）のラップ（１４）は固定ス
クロール（７）のラップ（１３）にその偏心方向Ｍに押
圧されており、この押圧力は密閉室（１８）、の冷媒ガ
ス圧力とオルダムリング（１７）の慣性力とが重畳して
構成される。そして、上記公転スクロール（８）の公転
により偏心方向Ｍが一回転する間において、第８図に示
すように、予め設定された定点からの回転角αに対して
吐出が開始する吐出開始角α１の近傍で冷媒ガス圧力が
最も小さくなる。

一方、オルダムリング（１７）の慣性力はフレーム（１
５）のキー溝（１７ｅ）方向に生じるので、公転スクロ
ール（８）には該公転スクロール（８）のキー溝（１７
ｄ）方向と直交方向に作用し、この慣性力の変化は偏心
方向Ｍの回転に伴って正弦波形状になる。

従って、オルダムリング（１７）の慣性力が最大となる
回転角αが吐出開始角α１に一致するようにしている。

第７図は上述した原理に基づいて、オルダムリング（１
７）の移動方向と直交方向、つまり、公転スクロール（
８）のキー溝（１７ｄ）方向を３６０度変化させ、各位
置に設定された状態で公転スクロール（８）を１回転さ
せた場合の最小の押圧力Ｆの変化を示し、正の値は両ラ
ップ（１３）。

（１４）が離れる離反力となっていることを示している
。この第７図において、２部分にオルダムリング（１７
）の移動方向を設定すると、公転スクロール（８）の全
公転中で離反力が生じることがなく、この第７図でα１
が吐出開始角であるので、公転スクロール（８）のキー
溝（１７ｄ）方向は吐出開始角α１より７０″〜９００
前の回転角α方向に設定し、フレーム（１５）のキー溝
（１７ｅ）方向は吐出開始角α１に対して０°〜２０″
後の回転角αの方向に設定している。

尚、第１図において、（２２）はケース（２）の底部に
設けられた油溜めであり、該油溜め（２２）にはクラン
ク主軸（１０ａ）の下端部が浸漬され、図示しない、給
油ポンプ及び給油路を介して軸受（１５ｂ）、　　（１
６ｃ）に潤滑油が供給されるように構成されている。

次に、このスクロール型流体装置（１）の作用について
説明する。

先ず、冷媒ガスは吸入管（５）よりケース（２）内に流
入し、低圧室（２ｂ）において、電動機（９）の外側等
を通り、フレーム（１５）の連通口（２１）、吸込室（
２０）を経て密閉室（１８）に導入する。

一方、公転スクロール（８）はクランク軸（１０）の回
転により偏心して回転し、固定スクロール（７）に対し
て自転することなく公転し、密閉室（１８）が両ラップ
（１３）、　　（１４）間で順次形成されて収縮する。

そして、密閉室（１８）に導入された冷媒ガスは圧縮さ
れ、固定スクロール（７）の吐出口（１つ）より高圧室
（２ａ）に吐出され、吐出管（６）を介してケース（２
）外に導出される。

この圧縮動作中において、公転スクロール（８）は従動
クランク機構（１６）によって偏心量が変化するように
支持され、ラップ（１３）、　　（１４）間に異物が噛
み込むと、偏心量が小さくなり、公転スクロール（８）
が逃げることになる。

一方、上記公転スクロール（８）は連結ビン（１６ａ）
を中心に揺動可能であり、密閉室（１８）の冷媒ガス圧
力とオルダムリング（１７）の慣性力とによって公転ス
クロール（８）は固定スクロール（７）のラップ（１３
）に押圧されている。そして、この冷媒ガス圧力と慣性
力とによる押圧力Ｆは、第６図に示すように、公転スク
ロール（８）の公転に伴って正弦波状に変化することに
なるが、冷媒ガス圧力が最小となる点で慣性力により押
圧力が最大となるので、両ラップ（１３）（１４）は常
時接触することになる。

従って、吐出が開始される公転スクロール（８）の偏心
方向Ｍにほぼ一致してオルダムリング（１７）が移動す
るようにしたために、密閉室（１８）の冷媒ガス圧によ
る押圧力が最も小さくなる点で慣性力による押圧力が最
も大きくなり、公転スクロール（８）に離反力が生じる
ことがないので、両ラップ（１３）、　　（１４）が離
れることなく接触し続けることから、公転スクロール（
８）の挙動を安定させることができ、従来のように再接
触時の異音発生を確実に防止することができる。特に、
空気調和装置の圧縮機に用いた際、デフロスト運転時の
ように低圧（吸込圧）が低下し、密閉室（１８）内の冷
媒ガス圧が低下しても両ラップ（１３）、　　（１４）
が離れることがなく、異音の発生を確実に防止すること
ができる。

尚、本実施例において、公転支持手段は従動クランク機
構（１６）を用いたが、本発明においては公転スクロー
ル（８）の偏心量を可変に該公転スクロール（８）を支
持するものであればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図は本発明の実施例を示し、第１図はスク
ロール型流体装置の縦断面図、第２図は公転スクロール
とオルダムリングとフレームとを示す分解斜視図、第３
図は公転スクロールの平面図、第４図は従動クランク機
構を示す分解斜視図、第５図は同断面平面図である。第
６図は公転スクロールの公転に伴う押圧力の特性図、第
７図はオルダムリングの設定位置変化に伴う最小押圧力
の変化特性図、第８図は公転スクロールの公転に伴う流
体圧の特性図である。第９図は従来の公転スクロールの
公転に伴う押圧力の特性図である。（１）・・・スクロール型流体装置（７）・・・固定スクロール（８）・・・公転スクロール（１０）・・・クランク軸（１１）、（１２）・・・鏡板（１３）、　　（１４）・・・ラップ（１５）・・・フレーム（１６）・・・従動クランク機構（１７）・・・オルダムリング（１８）・・・密閉室（１９）・・・吐出口

Claims

【特許請求の範囲】

（１）各々鏡板（１１）、（１２）の前面にインボリュ
ート曲線状のラップ（１３）、（１４）が立設されて成
る固定スクロール（７）と公転スクロール（８）とが各
ラップ（１３）、（１４）を噛合して並設されると共に
、上記両鏡板（１１）、（１２）間には両ラップ（１３
）、（１４）の接触部位の間に密閉室（１８）が形成さ
れ、上記公転スクロール（８）の鏡板（１２）背面はクラン
ク軸（１０）に該クランク軸（１０）の軸心より公転ス
クロール（８）の支持中心が偏心し且つその偏心量が可
変に公転スクロール（８）を支持する公転支持手段（１
６）を介して連結される一方、上記公転スクロール（８）の鏡板（１２）背面側に設け
られたフレーム（１５）と該鏡板（１２）との間には公
転スクロール（８）の自転を阻止するオルダムリング（
１７）が設けられ、オルダムリング（１７）は該オルダムリング（１７）の
往復直線移動方向と上記密閉室（１８）が吐出口（１９
）に連通し始める状態における公転スクロール（８）の
偏心方向とがほぼ一致するように設けられていることを
特徴とするスクロール型流体装置。
（２）請求項（１）記載のスクロール型流体装置におい
て、オルダムリング（１７）はリング状の本体（１７ａ
）に一対のフレームキー（１７ｃ）、（１７ｃ）と一対
のスクロールキー（１７ｂ）、（１７ｂ）とが互いに直
交する方向に形成されて成り、該各キー（１７ｂ）、（
１７ｃ）が係合するキー溝（１７ｅ）、（１７ｄ）がフ
レーム（１５）及び公転スクロール（８）の鏡板（１２
）に形成される一方、上記フレーム（１５）のキー溝（１７ｅ）は密閉室（１
８）が吐出口（１９）に連通し始める状態における公転
スクロール（８）の偏心方向にほぼ一致するように形成
されていることを特徴とするスクロール型流体装置。