JPH04101089A

JPH04101089A - スクロール流体機械

Info

Publication number: JPH04101089A
Application number: JP21701290A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Tada; 多田　信彦
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-08-20
Filing date: 1990-08-20
Publication date: 1992-04-02
Anticipated expiration: 2014-07-05
Also published as: JP2915110B2

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、スクロール流体機械に係り、特に高性能、高
効率、低振動及び低騒音が要求されている空調用圧縮機
に好適なスクロール流体機械に関する。また、本発明の
スクロール流体機械は、高速回転用および大型用として
も好適な圧縮機である。

〔従来の技術〕

従来のスクロール流体機械は、密閉容器内に固定スクロ
ールを固定し、そして、旋回スクロールを前記固定スク
ロールの中心軸周りに旋回させる構造であるが、しかし
、旋回スクロールの駆動軸が片持ち軸受構造であるため
、高速回転すると振動が大きくなる。また、大型用の旋
回スクロールでは混心力が非常に大きく、旋回スクロー
ルの旋回軸受に作用する遠心力荷重が過大であり、効率
や信頼性の低下を招く問題があった。

さらに、従来の片持ち軸受構造形スクロール流体機械を
改善した種々の構造のスクロール流体機械が、考案され
ている。

先ず、特開昭５８−１１０８８５号公報に開示されたス
クロール流体機械は、密閉容器内に収納した第１゜第２
の回転スクロールを、互いに偏心している回転軸に取付
け、互いにかみ合わし、かつ、同じ方向に回転させる構
造であり、高速回転可能な構造を実現するために考案さ
れた。また、特開昭５７−２０３８０１号公報に開示さ
れたスクロール流体機械は、円板の両面にラップ歯部を
形成した一体構造の旋回スクロールを、密閉容器内に収
納し、この密閉容器の内壁を固定スクロールとする２気
筒スクロール構造であり、旋回スクロールの一面と他面
の圧縮ガス反力を釣合わせる構造である。さらに、特開
昭５７−３８６９０号公報に開示のスクロール流体機械
は、１個の電動モータの両軸端に、それぞれ第１及び第
２の旋回スクロールを取付け、圧縮ガス反力を釣合わせ
る構造である。また、特開平１−１６７４８２号公報に
開示のスクロール流体機械は、円板の両面にラップ歯部
を形成した一体構造の旋回スクロールに、偏心した貫通
軸を取付け、さらに、その両側に固定スクロールを取付
け、２気筒スクロール構造としたものであり、旋回スク
ロールの一面と他面の圧縮ガス反力を釣合わせる構造で
ある。このように、種々の構造のスクロール流体機械が
、考案され、公知である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術のスクロール流体機械は、旋回スクロール
の駆動軸が片持ち軸受構造であるため、高速回転すると
振動が大きくなるという問題があった。また、大型用の
ものでは、旋回スクロールの遠心力が非常に大きく、旋
回スクロールの背面に設けた旋回軸受に作用する遠心力
荷重が増大し、効率の低下や信頼性の低下を招く問題が
あった。

また、特開昭５８−１１０８８５号、特開昭５７−２０
３８０１号、特開昭５７−３８６９０号の各公報に開示
されたスクロール流体機械は、それぞれの目的に応じて
考案されたものであるが、スクロール流体機械における
全ての問題を解消できたものはなく、また、構造が複雑
で、さらに、性能向上、信頼性向上。

遠心力の低減などの効果も不十分である。

さらに、特開昭５８−１１０８８５号のスクロール流体
機械は、第１．第２の回転スクロールをそれぞれ独立に
回転する駆動機構が必要であり、このスクロール流体機
械は小型化、コンパクト化が困難である。

そして、特開昭５７−２０３８０１号公報のスクロール
流体機械は、旋回スクロールの片持ち軸受部の構造が複
雑で、突出し部分が長く、片持ち軸受構造に無理がある
。それ故、本構造では、旋回スクロールを高速回転する
ことが難しく、旋回スクロールの遠心力も大きく、そし
て、片持ち軸受構造の信頼性が劣る。

また、特開昭５７−３８６９０号公報のスクロール流体
機械は、１個の電動モータの両軸端に第１及び第２の旋
回スクロールを取付ける構造であるから、モータ軸の両
端部にスクロール構造を配置する必要がある。しかし、
スクロール構造は、旋回スクロールと固定スクロール間
の気密シールをするために、厳しい寸法精度が要求され
る。しかも、本構造のスクロール流体機械は、長いモー
タ軸の両端で大きな遠心力荷重が生じる旋回スクロール
を回転するため、気密シールが難しく、振動が起きやす
い。また、回転するモータ軸の両軸端に、スクロール構
造を設けるものであるから、構造が複雑で、小型化、コ
ンパクト化が困難である。

また、特開昭１−１６７４８２号のスクロール流体機械
では、真中に取付けた両面ラップ歯部構造の旋回スクロ
ールが一体構造であるため、該旋回スクロールによる遠
心力は同じ方向であり、両スクロール構造の遠心力は相
殺できない。それ故、一体構造形旋回スクロールの遠心
力は、両端支持軸受の軸受構造の外側にバランスウェイ
トを取付けて、旋回スクロールによる遠心力を釣合わさ
なければならない。このため、本構造のスクロール流体
機械は、構造が複雑で、高速回転することが難しい。

以上に示したスクロール流体機械は、基本的には、旋回
スクロールの片持ち回転軸受構造に伴う問題を解消した
ものはない。また、旋回スクロールの遠心力を釣合わせ
るため、適当なバランスウェイトが必要である。

本発明の課題は、スクロール流体機械の片持ち回転軸受
構造に起因する振動及び遠心力、さらに、スクロール圧
縮またはスクロール膨張過程に伴うガス反力を釣合わせ
ることにある。その結果として、スクロール流体機械の
低振動と低騒音を実現するとともに、小型、コンパクト
化を実現する。

さらに、スクロール流体機械の高性能、高効率。

高信頼性を実現し、また、スクロール流体機械の高速回
転及び大型化を達成することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は、１個の密閉容器内に２対のスクロール構
造を収納し、さらに、各スクロール構造における旋回ス
クロールの遠心力を、回転軸の中心軸から反対方向に作
用するように配置する。そして、２個の旋回スクロール
によって生じる遠心力を、回転軸の中心軸において、互
いに相殺する。

また、全ての旋回スクロールと固定スクロールを貫通す
る回転軸を設け、さらに、この回転軸を密閉容器の壁面
で両端回転支持する。

また、本発明のスクロール流体機械は、−枚の円板の両
面にラップ歯部を形成した一体構造の固定スクロールを
用い、かつ、両面のラップ歯形形状が、互いに背中合わ
せの面対称形であるとともに、回転軸の中心軸に対して
半回転ずれて位置している。本スクロール構造により、
各スクロール構造におけるガス圧縮過程（または膨張過
程）の圧縮ガス反力（回転軸の軸方向反力）を相殺し、
圧縮ガス反力を釣合わせることができる。

また、１個の密閉容器内に２対のスクロール構造を収納
し、該密閉容器内だけで、スクロール動作の吸入、圧縮
、吐出の過程が行われるため１本発明のスクロール流体
機械は、ガス気密性が良く、ガス漏れが起きにくい。し
かも、１個の密閉容器内に収納した２対のスクロール構
造は、上記の構造上の効果により、高性能化、高効率及
び高速回転が可能であり、小型化、コンパクト化を実現
するとともに、低振動化と低騒音化を実現することがで
きる。

〔作用〕

本発明のスクロール流体機械は、１個の密閉容器内に２
対のスクロール構造を収納し、この密閉容器内だけで、
スクロール動作の吸入、圧縮（または膨張）、吐出の過
程を行うことができるから、密閉容器のガス気密性が良
く、ガス漏れが起きにくい。また、本発明のスクロール
流体機械は、１個の密閉容器内に２対のスクロール構造
を密着配置、収納することができるから、小型化、コン
パクト化を実現することができる。

また、本発明のスクロール流体機械は、同一寸法のスク
ロール構造を、回転軸中心から同じ距離だけ、互いに反
対方向に偏心して配置した２気筒スクロール構造である
。そして、第１のラップ歯形と第２のラップ歯形は、そ
れぞれ面対称形をなし、寸法及び形状がほぼ等しく、渦
巻きの方向が反対である。さらに、これらのスクロール
歯形は、回転駆動軸の周りで、スクロールの巻き開始位
置が、互いに半回転分（１８０’）だけずれている。

それ故、本発明のスクロール流体機械では、回転軸を駆
動すると、この回転軸に係合された第１と第２の旋回ス
クロールの旋回運動により、互いに同期した吸入、圧縮
（または膨張）、吐出動作を行う。この結果、旋回スク
ロールによって生じる遠心力は、回転軸の周りで、互い
に相殺される。

また、本発明の構造では、２個のスクロール構造を、回
転軸上に互いに密着して配列することにより、各遠心力
による回転軸方向のモーメントを小さくすることができ
る。さらに、本発明では、旋回スクロールの不釣合力を
相殺できるから、スクロール流体機械の低振動化、低騒
音化を実現できる。また、本発明では、一体構造の固定
スクロールの両面の圧縮ガス圧力が、同じでかつ逆方向
であるから、相殺できる。

また、本発明のスクロール流体機械では、圧縮過程の途
中の中間ガス圧力を旋回スクロールの背面側に導入し、
この圧力により、旋回スクロールを固定スクロール側に
押しつけ、旋回スクロールと固定スクロールの気密シー
ルを確実にする。しかも、圧縮過程の圧力変動に応じて
、中間ガス圧力も変化するから、ラップ部の圧縮ガス反
力と背面の押付は力は、はぼ比例して変化する。それ故
、旋回スクロールの一部に貫通穴を設けるという簡単な
構造により、常に、圧縮ガス反力と釣合う押付は力で、
旋回スクロールを固定スクロールに押しつけることがで
きる。

また、本発明のスクロール流体機械は、２個の旋回スク
ロールと１個の固定スクロールを貫通するように回転軸
を設け、さらに、この回転軸を密閉容器の両側壁面で回
転支持し、安定かつ確実な軸受構造とする。しかも、大
きな遠心力を加わる旋回軸受は、その両端が安定かつ確
実に回転支持されているから、旋回軸受の信頼性も向上
できる。

それ故、本発明は、スクロール流体機械の軸受の寿命改
善と信頼性向上を実現できる。

すなわち、本発明のスクロール流体機械は、２組のスク
ロール構造を収納した１個の密閉容器内において、スク
ロール動作で発生する不釣合い力を、はぼ全て相殺する
ように構成、配置する。また、本発明のスクロール流体
機械は、全ての圧縮構造を小型、コンパクトな密閉容器
内に収納しているため、ガス気密性が良く、信頼性が高
い。さらに、本発明のスクロール流体機械は、安定な回
転運動を実現しやすい両端支持構造であり、高速回転が
可能で、大型化、大容量化も可能である。

しかも、本発明のスクロール流体機械は、両端支持の軸
受間において、旋回スクロールの遠心力が釣合い、さら
に、密閉容器内で圧縮ガス反力が相殺される。このため
、従来の片持ち支持構造のスクロールでは必要であった
バランスウェイトを省略できる。さらに、本発明のスク
ロール流体機械は、全ての不釣合い力がほぼ相殺でき、
さらに、安定な回転運動を表現できる軸受構造であるか
ら、振動や騒音が少なく、低振動化、低騒音化が容易で
ある。しかも、本発明は、小型、コンパクトな密閉容器
に、全てのスクロール構造を収納しているため、この密
閉容器の防振、防音対策すればよいから、これらの対策
は容易である。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面により詳細に説明する。

第１図から第６図は、本発明のスクロール流体機械の構
造とその作用を説明したものである。

第１図は、本発明のスクロール流体機械の縦断面図であ
り、第１の実施例における構成の概要を説明するための
図である。第２図と第３図は、第１図に示したスクロー
ル流体機械を構成する旋回スクロールと固定スクロール
のＡ−Ａ’断面図、第４図は第１図に示したスクロール
流体機械の回転軸の外観図である。第５図は、第１図の
八−Ａ′断面における旋回スクロールと固定スクロール
のかみ合い状況を説明したものであり、旋回スクロール
の旋回運動に伴ってガス流体が圧縮される過程を説明す
るための説明図を示す。また、第６図は１本発明のスク
ロール流体機械の回転軸に作用する荷重を説明するため
の模式図を示す。第７図は、第１図に示したスクロール
流体機械における旋回スクロールの自転防止機構の構造
を説明したものである。

第１図において、１は本発明のスクロール流体機械、２
は中央に取付けた両面ラップ歯部構造の固定スクロール
、３，４は第１及び第２の旋回スクロール、５は偏心軸
部を有する回転軸、６，７は密閉容器の側壁面を構成す
る側板部材、８は低圧ガス流体、９は高圧ガス流体であ
る。

本発明のスクロール流体機械１は、１枚の円板の両面に
スクロール用のラップ歯部を形成した一体構造の固定ス
クロール２、該固定スクロール２の両面に各１個の旋回
スクロール３，４をかみ合わせて２個のスクロール構造
を構成し、１個の密閉容器内に２個のスクロール構造を
収納したものである。そして、本発明のスクロール流体
機械１は、旋回スクロール３，４の回転中心を、回転軸
５の中心Ｏｆ　　Ｏ２に対して偏心させて配置し、さら
に、前記旋回スクロール３，４の回転中心位置を、回転
軸５の中心軸の周りに半回転分（１８０°）だけずらし
て配置する。従って、偏心軸部を有する回転軸５を、電
動モータ（図示せず）により回転駆動すると、旋回スク
ロール３，４は中心０１−０２に周りを偏心回転する。

この旋回スクロール３，４の偏心回転は、後述の自転防
止機構により、旋回スクロール３，４の偏心回転運動は
、旋回運動に変換される。また、固定スクロール２のラ
ップ歯部１２と旋回スクロール３のラップ歯部１゛３は
、互いにかみあい、係合され、気密空間１４を形成する
。同様に、固定スクロール２のラップ歯部１５と旋回ス
クロール３のランプ歯部１６は、互いにかみ合い、係合
され、気密空間１７を形成する。旋回スクロール３，４
の旋回運動により、低圧のガス流体８が、中心Ｏｆ　　
０２の周りを旋回移動しながら、気密空会１４，１７内
で吸入、圧縮、吐出される。

第１．第２の旋回スクロール３，４には、それぞれ円板
状の端板１０，１１の片面に渦巻き状のラップ歯部１３
，１６が形成されている。しかも、これらのラップ歯部
１３，１６は、互いに面対称の形状であり、寸法が同し
てかつ渦巻の方向が反対である。なお、各旋回スクロー
ルにおいて、ランプ歯部を形成した面を正面、その反対
面を背面と名付ける。また、固定スクロール２のラップ
歯部１２，１５は、第１の旋回スクロール３と第２の旋
回スクロール４のラップ歯部１３，１６と係合、かみあ
う形状をなし、旋回スクロール３，４と固定スクロール
２によって、密閉シールされた密閉空間１４．１７を形
成する。そして、固定スクロール２と旋回スクロール３
で密閉シールされた密閉空間１４では、旋回スクロール
３の旋回運動に伴い、密閉空間１４が回転軸５の中心０
ｌ−Ｏ２の周りを外周部から中心に向かって旋回、移動
することにより、密閉空間１４が次第に狭められる。こ
の結果、密閉空間１４において、低圧ガス流体８が高圧
ガス流体９へ圧縮される。同様に、第２の旋回スクロー
ル４と固定スクロール２で構成したスクロール機構にお
いても、密閉シールされた密閉空間１７が、旋回スクロ
ール４の吸入。

圧縮、吐出部として使われる。

第２の旋回スクロール４のラップ歯部１３は、第１の旋
回スクロール３のラップ歯部１２と寸法が同じでかつ渦
巻きの方向が逆であるから、このような旋回スクロール
３，４を、互いに対向状に背面同士を背中合せし、回転
軸５に旋回可能に取付けるならば、回転軸５の旋回運動
に伴い、同じように吸入、圧縮、吐出動作を行うことが
できる。

さらに、第１の旋回スクロール３と第２の旋回スクロー
ル４を、回転軸５の中心軸０１　０２周りに半回転分（
１８０°）だけずらして配置すると、旋回スクロール３
，４で発生する遠心力は、中心軸０１−０２に対して直
角方向で、大きさが同じでかつ反対方向の力になる。そ
れ故、旋回スクロール３，４の遠心力は、回転軸５を介
して互いに相殺できる。また、旋回スクロール３，４の
旋回運動に伴って生しる圧縮ガス反力は、固定スクロー
ル２の両面に作用し、しかも、その力は、大きさが同じ
でかつ反対方向となる。それ故、旋回スクロール３，４
の圧縮ガス反力は、固定スクロール２を介して、互いに
相殺できる。

回転軸５は、軸の中心○ニー０２に対して、同心状の軸
部２０，２２．２４と偏心状の軸部２１゜２３から構成
される。第１の旋回スクロール３゜固定スクロール２．
第２の旋回スクロール４の順番で配列し、これらの部材
の中心部を貫通するように回転軸５を挿入し、第１図の
ような２気筒のスクロール構造を構成する。さらに、回
転軸５の両端を密閉容器の側壁面を構成する側板部材６
゜７で覆い、密閉容器を構成し、その１端に電動モータ
（図示せず）を取付ける。これにより、回転軸５は、側
板部材６，７に取付けた回転軸受２５゜２６により、両
端回転支持される。また、第１゜第２の旋回スクロール
３，４は、回転軸５の中心軸０１−０２から偏心した位
置において、軸受部２７．２８により、回転自在に嵌合
、支持される。

さらに、旋回スクロールの自転が拘束されるから、旋回
スクロール３，４は、回転軸５の中心軸０１−Ｏｘ周り
を公転しながら旋回運動する。

また、旋回スクロール３，４の端板１０，１１の一部に
、その正面から背面に貫通するように貫通穴１８を設け
、圧縮過程の途中の中間ガス圧力を背面側の気密空間１
９に導入し、この気密空間１９の中間ガス圧力により、
旋回スクロール３゜４を固定スクロール２側に押付けて
、固定スクロール２と旋回スクロール３，４の間を確実
に気密シールする。各スクロール構造で発生する圧縮ガ
ス圧力は、回転軸１６の回転角度に応じて変動するから
、一定の押付は力で押しつけると、気密シールが不完全
となったり、過大な接触力を旋回スクロールに与えるた
め機械的摩擦損失が大きくなる。そこで、圧縮過程の途
中の中間ガス圧力を旋回スクロールの背面側の気密空間
１９に導入し、この気密空間１９の中間圧力により、旋
回スクロール３，４を固定スクロール２に押付けるなら
ば、最小の接触力で気密シールできるから、旋回スクロ
ールと固定スクロールの間の機械的摩擦損失を少なくし
かつ確実に気密シールができる。すなわち、各旋回スク
ロールに作用する圧縮ガス反力は、回転軸５の回転角度
に応じて変動し、同様に、気密空間１９の中間ガス圧力
も回転軸５の回転角度に応じて変動するから、両者は、
互いに比例して増減する。だから、気密空間１４，１７
の受圧面積と旋回スクロール背面の受圧面積を適切に設
定すれば、旋回スクロールの正面の圧縮ガス反力と背面
の押付は力を釣合せ、最小の接触力で気密シールするこ
とができる。以上述ぺたように、旋回スクロールの一部
に貫通穴１９を設けるだけで、常に、圧縮反力と釣合う
適正な押付は力で、旋回スクロールと固定スクロールの
気密空間１４゜１７を確実に気密シールすることができ
る。その結果、第１図に示した本発明のスクロール流体
機械ｌでは、確実に気密シールできるとともに、機械的
摩擦損失を少なくすることができる。

また、第１図のスクロール流体機械１には、旋回スクロ
ール３，４と固定スクロール２の間の機械的摩擦損失を
少なくし、さらに、気密空間１４゜１７の気密シールを
確実にするため、固定スクロールの表面に環状のシール
部材３０．３１を取付ける。このシール部材には、機械
的摩擦損失が少なく、確実な気密シールがしやすい、テ
フロン含浸複合材や銅鉛合金材などの軸受材料が適して
いる。さらに、確実な気密シールを実現するためには、
これらの材料で作ったチップシールを、旋回スクロール
と固定スクロールのラップ歯部先端に取付ける方法も有
効である。

第２図と第３図は、第１図に示す本発明のスクロール流
体機械のＡ−Ａ’断恵における旋回スクロールと固定ス
クロールの断面図を示す。第２図において、３８は旋回
スクロール、３９は円板状の端板、４０はラップ歯部、
４１は旋回軸受部、４２は貫通穴である。また、第３図
において、４３は固定スクロール、４４は円板状のフラ
ンジ部、４５はラップ歯部、４６は貫通穴、７９は吐出
穴である。本発明のスクロール流体機械１は、旋回スク
ロール３８と固定スクロール４３のラップ歯部同士をか
み合わせて、旋回スクロール３８のラップ歯部４０と固
定スクロール４３のラップ歯部４５によって密閉空間を
形成する。この密閉空間に封じ込められた低圧ガスは、
旋回スクロール３８の旋回運動に伴い、固定スクロール
４３の中心軸０１−０２の周りを旋回しながら、その中
心部に向かって移動する。この際、密閉空間のガス流体
は、密閉空間の容積が小さくなるのに伴い圧縮され、最
後には、吐出穴７９から高圧ガス流体として吐出される
。第４図は、回転軸５の外観図を示す。回転軸５は、中
心軸Ｏｆ　　０２の周りεだけ偏心している偏心軸部２
１．２３と、中心軸ＯＩ　Ｃ）ｚと同心の軸部２０，２
２．２４とからなる。しかも、偏心軸部２１と２３は、
中心軸ｏ１−〇２に対して軸対称の位置にあり、各偏心
軸部に嵌合された旋回スクロール３，４が、回転軸５の
中心軸０１０ｚの周りを半径εで公転しながら旋回運動
する。

第５図は、第１図のＡ−Ａ’断面における旋回スクロー
ルと固定スゲロールのかみ合い状況を説明したものであ
り、旋回スクロール３の旋回運動に伴ってガス流体が圧
縮される過程を説明するための説明図を示す。第５図に
おいて、４７は旋回スクロールのラップ歯部、４８は固
定スクロールのラップ歯部、４９は両スクロールで気密
シールされた密閉空間である。旋回スクロールのラップ
歯部４７が、固定スクロールの中心軸周りに旋回運動す
ると、密閉空間４９は、第５図（１）から第５図（ＩＶ
）のように、固定スクロールの中心軸周りを順次回転移
動する。その際、密閉空間４９の容積は順次減少するか
ら、固定スクロールの外周から吸入された低圧のガス流
体８は、密閉空間４９内において圧縮され、固定スクロ
ールの中心付近の吐出穴（図示せず）から高圧のガス流
体９となって排出される。

第６図は、第１図の第１．第２の旋回スクロール３，４
の旋回運動に伴って発生する遠心力Ｗｌ。

Ｗｌ’　　とその反作用力Ｗ２．　Ｗ２’　を説明する
ための模式図である。第６図において、５０は回転軸、
５１．５２は回転軸受、５３．５４は旋回軸受、５５．
５６は偏心荷重である。偏心荷重５５の遠心力Ｗ１と反
作用力Ｗ２は、回転軸５０の中点００から左側の旋回軸
受５３と回転軸受５１に作用する。同様に、偏心荷重５
６の遠心力Ｗｌ’　　と反作用力Ｗ２’　　は、回転軸
５０の中点００から右側の旋回軸受５４と回転軸受５２
に作用する。偏心荷重５５と５６の各遠心力Ｗ１．Ｗｚ
’　と反作用力Ｗ２１　Ｗ２’は、回転軸５０の中点Ｏ
ｏに対して点対称であり、互いに相殺できる。

以上述べたように、遠心力Ｗ１．　Ｗｓ’　と反作用力
Ｗ２．Ｗ２’は、回転軸５０を介して互いに相殺され、
回転軸受５１．５２の外側には、はとんど影響を及ぼさ
ない。それ故、本発明のスクロール流体機械１では、密
閉容器への変動荷重が小さくなり、さらに、スクロール
流体機械全体の振動も小さくなるから、スクロール流体
機械の低振動。

低騒音化を実現できる。

第７図は、第１図に示すスクロール流体機械１の自転防
止機構の構造を示し、第７図において、５７は旋回スク
ロール、５８はリング部材、５９はリング部材の固定キ
一部、６０はスライドキー６１はスライドキーの切欠き
部、６２は側板部材、６３は側板部材の円板部、６４は
スライド溝、６５は回転軸受用の凹みである。本発明の
スクロール流体機械１の自転防止機構は、旋回スクロー
ル５７の背面に取付けたリング部材５８の固定キ一部５
９に、スライドキー６ｏの切欠き部６１を連結、係合し
、さらに、このスライドキー６０を側板部材６２のスラ
イド溝６４に摺動可能なように嵌入する。旋回スクロー
ル５７が、中心軸ｏ１−〇２の周りを半径Ｅで偏心回転
すると、旋回スクロール５７と側板部材６２の連結機構
により、旋回スクロール５７の自転運動が拘束されるた
め。

旋回スクロール５７は、中心軸０１−０２の周りを公転
しながら旋回運動する。側板部材６２の円板部６３には
、スライド溝６４設け、該スライド溝６４にスライドキ
ー６０が摺動できるように、スライドキー６０を嵌入し
であるとともに、凹み６５には回転軸受を取付ける。

自転防止機構の動きを具体的に説明すると、先ず、スラ
イドキー６０は、側板６２のスライド溝６４に嵌入され
、それぞれ上下、または左右方向にだけ摺動することが
できる。また、旋回スクロール５７の背面に固定したリ
ング部材５８の固定キ一部５９は、前記スライドキー６
０の切欠き部６１と係合、連結しているため、スライド
キー６０の摺動方向と直角方向にだけ摺動する。そして
、固定キ一部５９とスライドキー６ｏの動きにより、旋
回スクロール５７の回転運動だけが拘束される。

第８図は、本発明のスクロール流体機械の全体の構成を
示すもので、スクロール流体機械の全体縦断面を示す。

第８図のスクロール流体機械１は、密閉容器６６の内部
に電動モータ６７とスクロール構造６８を収納し、低圧
のガス流体６９をスクロール構造６８によって圧縮し、
高圧のガス流体７０として吐出するためのものである。

第８図のスクロール流体機械１では、密閉容器６６の内
部を吐出ガスの高圧圧力とし、さらに、スクロール構造
６８を潤滑油７１中に浸漬し、スクロール構造６８内部
と吐出ガスの圧力差を利用して軸受部に潤滑油７１供給
することができる。また、スクロール構造６８で圧縮さ
れたガス流体６９は、密閉容器６６の内部を循環する際
に電動モータ６７を冷却する。

第９図は、本発明のスクロール流体機械の第２実施例に
おける、スクロール流体機械の縦断面図を示す。

第９図において、１は本発明のスクロール流体機械、２
は固定スクロール、３，４は第１及び第２の旋回スクロ
ール、５は偏心軸部を有する回転軸、６，７は導間容器
の側壁面を構成する側板部材、８は低圧ガス流体、９は
高圧ガス流体である。

第９図に示すスクロール流体機械は、第１図のものと同
様、気密空間１４．１７内で低圧のガス気体８を圧縮し
、高圧のガス流体９を吐出するためのものである。本実
施例は、高圧のガス流体９を固定スクロール２に中央部
分から回転軸５の中心に導入し、密閉容器の側板部材６
の貫通穴７６から吐出する構造である。また、第８図に
示すように、本実施例のスクロール流体機械を組立てる
ならば、密閉容器６６の外部は吐出カスと同し高圧圧力
となる。それ故、この密閉容器６６を潤滑油７１中に浸
漬したならば、スクロール構造６８内部と吐出ガスの圧
力差を利用して軸受部に潤滑油７１供給することができ
るから、機械的摩擦損失を少なくかつ確実な気密シール
を行うことができる。

第９図に示したスクロール流体機械ｌにおいて、本実施
例のスクロール流体機械の具体的な動作状況について説
明する。第１及び第２の旋回スクロール３，４の中心部
に貫通状に嵌合された回転軸５を回転駆動すると、旋回
スクロール３，４は、偏心軸部２１．２３を介して、回
転軸５の中心軸０１−０２の周りを旋回運動する。低圧
ガス流体８は、密閉容器の外周部から貫通穴７２．７３
を通して、スクロールの気密空間１４．１７吸入される
。この気密空間１４．１７は、旋回スクロール３．４の
旋回運動により、旋回スクロール３，４の外周から中央
に向かって、回転軸５の中心軸０１０２の周りを順次移
動しながら圧縮される。

この低圧ガス流体８は、気密空間１４．１７内で圧縮さ
れて高圧気体となり、高圧ガス流体９として固定スクロ
ール２の中央部分７４がら回転軸５の穴７５．密閉容器
の側板部材６の貫通穴７６を通して、密閉容器の外へ吐
出される。

また、旋回スクロール３，４に取付けた固定キー３７は
、固定スクロール２に摺動可能に嵌合されたスライドキ
ー３６と係合され、両部材により、旋回スクロール３，
４の自転防止機構を構成する。

第９図のスクロール流体機械では、第１図のものと同様
に、密閉空間１４．１７による軸方向の圧縮ガス反力は
、固定スクロール２の両面に作用し、しかも、その力は
、大きさが同じでかつ反対方向となる。それ故、旋回ス
クロール３，４の圧縮カス反力は、固定スクロール２を
介して、互いに相殺できる。また、旋回スクロール３，
４に働く遠心力は、回転＃５の中心部Ｏｏに対して１点
対称の位置に作用する。従って、旋回スクロール３．４
に働く遠心力も、密閉容器内で、回転＄１ＩＩ５を介し
てほぼ相殺される。さらに、旋回スクロール３，４の端
板１０，１１の一部に、その正面がら背面に貫通するよ
うに貫通穴１８を設け、圧縮過程の途中の中間ガス圧力
を背面側の気密空間１９に導入し、この気密空間１９の
中間ガス圧力により、旋回スクロール３，４を固定スク
ロール２側に押付けて、固定スクロール２と旋回スクロ
ール３，４の間を確実に気密シールする。この際、旋回
スクロールの背面の押付は力は、旋回スクロール内で発
生する圧縮ガス反力よりも大きく、それ故、押付は力が
密閉容器の側壁を押す。

このように、旋回スクロール３，４が旋回運動すると、
固定スクロール２の外周部の吸入穴７２゜７３より吸入
された低圧のガス流体８が、旋回運動に伴って圧縮され
、最後は、固定スクロール２の中央部の吐出穴７４，７
５．７６より、高圧ガス流体９として吐出される。さら
に、この押付は力は密閉容器の両側壁で相殺され、回転
軸５には、−切、スラスト力（軸方向に加わる力）が生
じない。

第１０図は、第９図に示すスクロール流体機械１の吐出
部の構造を説明したものであり、固定スクロールの中央
の一部分を示す。第７図において、７７は旋回スクロー
ルの中央のラップ歯部の一部断面、７８は固定スクロー
ルの一部に設けた吐出穴である。本発明のスクロール流
体機械１では、旋回スクロールの中心０３が、固定スク
ロールの中心Ｏｏの周りを半径εで旋回運動するから、
旋回スクロールのラップ歯部７７も同様に、中心Ｏｏの
周りを公転運動する。第１０図（１）は、吐出穴７８が
最も開いた状態であり、旋回スクロールのラップ歯部７
７が吐出穴７８を覆わないから、吐出流路が開通してい
る状態を示す。反対に、第１０図（ＩＩ）は、吐出穴７
８が最も閉じた状態であり、旋回スクロールのラップ歯
部７７が吐出穴７８を覆い、吐出流路を完全に閉じてい
る状態を示す。旋回スクロールの中心０３が、中心００
の周りを旋回運動すると、吐出穴７８の開口度が、第１
０図（１）から第１０図（ＩＩ）へ、順次減少し、さら
に、第１０図（ＩＩ）から第１０図（Ｉ）へ、順次増加
する。このようにして、スクロール機構の吐出状態が、
旋回スクロールの旋回運動によって制御できる。

尚、上述の説明では本発明の流体機械を圧縮機として使
用した例について述べたが１本発明の流体機械はポンプ
としても運用できることは自明である。また、旋回スク
ロール２，３を逆回転させれば膨張機としても使用でき
る。

〔発明の効果〕

本発明のスクロール流体機械工は、以上説明した構成９
作用のもので、本発明によれば、第１゜第２のスクロー
ル構造を互いに偏心位置に設けた回転軸を介して同じ方
向に回転させる型式を採用しているので、高速回転用お
よび大型用として優れた効果を有する。

また、本発明のスクロール流体機械１は、面対称の旋回
スクロール３，４を公転させることにより、旋回スクロ
ールと固定スクロールによって形成した密閉空間１４．
１７の容積を変化させ、ガス気体を圧縮（または膨張）
するための圧縮機（または膨張機）である。しかも、各
々の密閉空間１４．１７内で発生する圧縮ガス反力は、
固定スクロール２を介して、密閉容器内で互いに相殺さ
れ、スクロール流体機械工の外部にスラスト力が働かな
い。従って、本発明の流体機械では、スラスト軸受が不
要、若しくは、小型の軸受にすることができ、構成の簡
単化および寸法の小型化ができるという優れた効果を奏
する。

さらに、本発明のスクロール流体機械１では、旋回スク
ロール３，４の旋回運動に伴う遠心力が回転軸５を介し
て互いに相殺されるから、回転軸５周りの力の釣合いが
よい。また、本発明の流体機械１は、回転軸の軸受構造
が両端支持構造であり、旋回スクロール３，４の偏心荷
重も両端支持軸受の間に存在する。しかも、これらの偏
心荷重は、回転軸５を介して互いにほぼ相殺される。そ
れ故、本発明のスクロール流体機械１は、回転が安定で
、振動が少なく、さらに、高速回転が可能である。

上述の説明からも明らかなように、本発明によれば、１
個の固定スクロールと２個の旋回スクロールで形成する
２つの気密空間１４．１７の圧縮ガス反力が、旋回スク
ロール背面の気密空間１９の押付は力によってほぼ相殺
され、さらに、これらの力の作用線が一致しているので
、余分なスラスト軸受を必要としないばかりか、軸方向
反力によって生じる旋回スクロールと固定スクロールの
機械的摩擦損失をできるだけ小さくすることができ、効
率の高いスクロール圧縮機を実現できる優れた効果を奏
するものである。

また、本発明では、第１の旋回スクロール２の遠心力と
、これに対抗する第２の旋回スクロール３の遠心力が、
回転軸５を介して相殺されるため、振動が少なく、安定
な回転を実現できるとともに、２個の遠心力が非常に接
近しているから、これらの遠心力による回転モーメント
及び反作用力も小さくなる。さらに、２個の遠心力が作
用する回転軸５は、密閉容器側面に取付けた２個の回転
軸受により、両端支持されているから、回転軸５の回転
は、安定、確実、低振動、低騒音である。さらに１回転
軸５の回転が、低振動かつ安定であれば、旋回スクロー
ルと固定スクロールの接触が安定かつ確実となるから、
第１．第２のスクロール構造では、軸方向に適正かつ最
小のシール圧を付与でき、その結果、旋回スクロールと
固定スクロールの機械的摩擦損失を小さくできる。それ
故、本発明のスクロール流体機械１は、高効率および高
信頼化を図りうる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例のスクロール流体機械の断
面構造図、第２図と第３図は夫々第１図のＡ−Ａ’断面
における旋回スクロールと固定スクロールの断面図、第
４図は本発明の回転軸の外観図、第５図は本発明のスク
ロール流体機械におけるスクロール動作説明図、第６図
は本発明の回転軸における荷重状況の説明図、第７図は
本発明のスクロール流体機械における自転防止機構の構
造説明図、第８図は本発明のスクロール流体機械の全体
構造断面図、第９図は本発明の第二実施例のスクロール
流体機械の断面構造図、第１０図は本発明の吐出部分の
構造の一実施例を示す断面図である。１・・スクロール流体機械、２・・・固定スクロール、
３．４・・・旋回スクロール、５・・・回転軸、６，７
・・側板部材、８・・・低圧ガス流体、９・・・高圧ガ
ス流体、１４．１７・・・気密空間、１８・・貫通穴、
１９・・気密空間、２１．２３・・・偏心軸部、２５．
２６・・・回転軸受、２７．２８・・偏心軸受、３０．
３１・・・シ第１０第に［ロス２Ｏ−ＩＬＢ誌ｒＪ軸々卸１４．１７　　　％た空Ｊ膿（ＩＩ）箒４３ｍ友人７１］−ＩＩ。（Ｖ、）第霞ろ３霞星 δ 図

Claims

【特許請求の範囲】

１．円板の両面にスクロール用ラツプ歯部を有する固定
スクロール、該固定スクロールの歯部と係合するラツプ
歯部を有する旋回スクロール、これらのスクロール部材
を互いに係合し、２気筒のスクロール構造を有するスク
ロール流体機械、該スクロール流体機械の２気筒のスク
ロールラツプ歯部が互いに逆方向の渦巻をなす面対称形
であり、かつ、該２気筒のスクロールラツプ歯部の渦巻
開始位置が互いに半回転ずれるように配置したことを特
徴とするスクロール流体機械。
２．１個の固定スクロールの両面にスクロール用ラツプ
歯部を形成し、該固定スクロールのラツプ歯部とそれぞ
れ係合するラツプ歯部を有する２個の旋回スクロールを
互いに係合した状態で１個の密閉容器内に収納して、２
気筒のスクロール構造を有するスクロール流体機械を構
成し、かつ、前記の旋回スクロールの自転防止構造を旋
回スクロールの背面に対向配置したことを特徴とするス
クロール流体機械。
３．特許請求の範囲第２項記載のスクロール流体機械に
おいて、旋回スクロールの一部にラツプ歯面（正面）か
ら背面へ貫通する貫通穴を設け、該貫通穴を通して圧縮
過程の中間圧力を旋回スクロールの背面側に導入し、旋
回スクロール背面からの中間圧力により、前記旋回スク
ロールと固定スクロールの間に気密空間を形成したこと
を特徴とする特許請求の範囲第２項記載のスクロール流
体機械。
４．固定スクロールの中央部分に、回転軸の貫通穴と連
通する切欠き部分を設け、さらに、旋回スクロールのラ
ツプ歯面が、旋回スクロールの旋回運動にともなつて、
前記の切欠き部分を開閉できるように構成したことを特
徴とするスクロール流体機械。