JPH04269301A - スクロール流体機械 - 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】

【０００１】

【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、また高速回転用および大型用の
圧縮機としても好適なスクロール流体機械に関する。

【０００２】

【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成で
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遠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。

【０００３】さらに、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、高速回転用
のスクロール流体機械として考案されたもので、密閉容
器内に、第１、第２の回転スクロールが互いにかみ合わ
されて収納され、かつ、第１、第２の回転スクロールが
互に偏心位置に設けられた回転軸を中心にして同じ方向
に回転するスクロール流体機械である。

【０００４】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、１個の密閉容器内に
スクロールのラップ歯部を円板の両面に形成し旋回スク
ロールを収納し、前記密閉容器の内壁が固定スクロール
のラップ歯部とする２気筒スクロール構造であり、旋回
スクロール用円板の一面と他面の圧縮反力を釣り合わせ
るようにしたものである。

【０００５】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
、圧縮反力を釣合わせた構造のものが公知である。

【０００６】また、特開平１−１６７４８２号公報に開
示のスクロール流体機械は、円板の両面にスクロールの
ラップ歯部を形成した旋回スクロールに貫通軸を取付け
、その旋回スクロールの両側に固定スクロールを取付け
た２気筒スクロール構造であり、旋回スクロール用円板
の一面と他面との圧縮反力を釣合わせた構造のものであ
る。

【０００７】

【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。

【０００８】また、特開昭５８−１１０８８５号、特開
昭５７−２０３８０１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ではなく、ま
た、性能向上、信頼性向上、遠心力の低減などの効果を
達成するためには、構造が複雑である。

【０００９】さらに、特開昭５８−１１０８８５号のス
クロール流体機械では、第１、第２の回転スクロールを
それぞれ独立に回転するための駆動機構がスクロール流
体機械の両側に必要であり、この構造のスクロール流体
機械は小型化、コンパクト化が困難である。

【００１０】そして、特開昭５７−２０３８０１号のス
クロール流体機械は、旋回スクロールの片持ち部の突き
出し長さが長くなりすぎるため、片持ち回転軸受構造に
無理がある。そのため、この構造のスクロール流体機械
は、高速回転することが難しく、また、旋回スクロール
の遠心力も大きく、片持ち回転軸受の信頼性が低下する
。

【００１１】また、特開昭５７−３８６９０号のスクロ
ール流体機械は、１個の電動モータの両軸受に、それぞ
れ第１及び第２の旋回スクロールを取付けなければなら
ないから、両軸端部に寸法制度が要求されるスクロール
構造を配置する必要がる、しかも、長い軸の両端で旋回
スクロール回転するため、この構造のスクロール流体機
械は、回転部分のアンバランスが生じやすい。また、回
転モータの両軸端にスクロール流体機械をそれぞれ設置
するものであるから、構造が複雑で、小型化、コンパク
ト化が困難である。

【００１２】また、特開平１−１６７４８２号のスクロ
ール流体機械は、真中に取付けた旋回スクロールが一体
構造であるため、旋回スクロールの遠心力は同じ方向に
なる。それ故、遠心力によるアンバランスを解消するた
め、両端指示軸受構造の外側にバランスウエイトを取付
けなければならないから、構造が複雑で、高速回転する
ことが難しい。

【００１３】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を解消す
るものではなく、スクロール流体機械の片持ち軸受構造
に関する問題点が残るとともに、旋回スクロールの遠心
力を釣り合わせるためのバランスウエイトが必要である
。

【００１４】本発明の目的は、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を小型、コ
ンパクトな密閉容器内において釣り合わせることにより
、低振動と低騒音を実現するとともに、スクロール流体
機械の構成の、高効率を実現し、さらに、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。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的は以下の手段
により達成することができる。 （イ）円板の正面側にスクロール用ラップ歯部を有する
旋回スクロールと、該旋回スクロールの歯部に係合する
ラップ歯部を有する固定スクロールと、これら１対のス
クロール部材を互いに係合してなるスクロールを２対で
構成したスクロール流体機械において、前記２個の旋回
スクロールのラップ歯部の無い背面側同士を対向配列し
、該旋回スクロールのラップ歯形形状が互いに逆方向の
渦巻をなし、かつ、該２個の旋回スクロールの回転位置
が互いに半回転ずれて配置されていることを特徴とする
スクロール流体機械。

【００１６】（ロ）円板の正面側にスクロール用ラップ
歯部を有する旋回スクロールと、該旋回スクロールの歯
部に係合するラップ歯部を有する固定スクロールと、こ
れら１対のスクロール部材を互いに係合してなるスクロ
ールを２対で構成したスクロール流体機械において、前
記各２個の旋回スクロールと固定スクロールとを互いに
係合した状態で１個の密閉容器内に収納し、かつ、前記
２個の旋回スクロールのラップ歯部の無い背面側同士を
対向配列し、該旋回スクロールのラップ歯形形状が互い
に逆方向の渦巻をなし、かつ、該２個の旋回スクロール
の回転位置が互いに半回転ずれて配置されていることを
特徴とするスクロール流体機械。

【００１７】（ハ）そして、前記旋回スクロールの一部
に正面側から背面側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との間に機密空間
を形成したことを特徴とするスクロール流体機械。

【００１８】（ニ）さらに、前記２個の旋回スクロール
の対向配置された背面側同士の間に、リング状の部材を
介在するとともに、該リング状の部材に各旋回スクロー
ルの自転防止機構を設けたことを特徴とするスクロール
流体機械。

【００１９】

【作用】上記構成によれば、１個の密閉容器内に２対の
スクロール構造を収納し、スクロール流体機械の吸入、
圧縮、吐出の過程をこの密閉容器内だけで行なうから、
密閉容器のガス機密性は良く、それ故、ガス漏れが起き
にくい。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。

【００２０】また、同一寸法の旋回スクロールを２個、
回転軸周りで反対方向に、同じ距離だけ偏心させ、第１
の旋回スクロールのラップと第２の旋回スクロールのラ
ップは、それぞれ面対称形をなし、渦巻きの方向が反対
である以外は、寸法及び形状がほぼ等しく、さらに、旋
回スクロールの取付け位置が、半回転分（１８０度）だ
け回転駆動軸周りでずれている。そのため、回転駆動軸
が回転すると、この回転駆動軸に連係された第１及び第
２の旋回スクロールが、それぞれ旋回運動することによ
り、同期した同じ吸入、圧縮、吐出動作を行う。この結
果、回転軸と直角方向の旋回スクロールの遠心力は、互
に相殺することができる。

【００２１】さらに、回転軸上に２個の旋回スクロール
を互に密着して配列し、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。そして、旋回スクロ
ールの旋回運動に伴う不釣合を小さくすることができる
ので、低振動化、低騒音化を実現することができる。ま
た、各旋回スクロールで発生する圧縮ガス圧力は、回転
軸に対して直角でかつ反対方向であるから、この方向の
圧縮反力も釣り合っている。

【００２２】また、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ことが
できる。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、ラップ部の圧縮反力と背面の反
力は、ほ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
、圧縮反力と釣り合う押付け力で、旋回スクロールを固
定スクロールに押付けることができる。

【００２３】また、各２個の旋回スクロールと固定スク
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とすることにより
、スクロールの回転軸は両端支持構造となり、回転軸受
に過大な荷重が加わらない。しかも、大きな遠心力を支
える旋回軸受を両端支持構造とすることができるから、
旋回軸受も信頼性を向上できる。それ故、スクロール流
体機械に用いるすべての回転軸受と旋回軸受の寿命改善
と信頼性向上を実現することができる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明のいくつかの実施例を、図面を
参照して詳細に説明する。第１図は、本実施例のスクロ
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
スクロールと旋回スクロールのラップ部を正面から見た
表面外観、第４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、本実施例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。

【００２５】第１図において、スクロール流体機械１は
、２個の旋回スクロール２，３と２個の固定スクロール
４，５をそれぞれかみ合わせ、１個の密閉容器内に２個
のスクロール機構を構成するとともに、各旋回スクロー
ル２，３を回転軸１６の中心Ｏ１−Ｏ２に対して偏心位
置でかつその軸周りに半回転分（１８０度）だけずらし
て配置する。そして、電動モータ２６によって回転軸１
６を回転駆動すると、回転軸１６を介して旋回スクロー
ル２，３が偏心回転運動できる。さらに、旋回スクロー
ル２，３に係合したリング状部材２７の自転防止機構に
より、旋回スクロール２，３の偏心回転運動は、旋回運
動に変換される。そして、固定スクロール４，５のラッ
プ歯部とかみあい、係合した旋回スクロール２，３の旋
回運動により、ガス流体が吸入、圧縮、吐出される。

【００２６】第１、第２の旋回スクロール２，３には、
それぞれ円板状の端板６，７の片面に渦巻き状のラップ
歯部８，９が形成されている。ここで、このラップ歯部
８，９を形成した面を正面、その反対面を背面と名付け
る。同様に、第１、第２の固定スクロール４，５には、
端板１０，１１の正面に、それぞれ第１、第２の旋回ス
クロールのラップ歯部８，９とかみ合う形状のラップ歯
部１２，１３が形成されている。第１の旋回スクロール
２と第１の固定スクロール４で構成したスクロール機構
は、旋回スクロール２の旋回運動によって、スクロール
２，４で密閉シールされた密閉空間１４において、吸入
、圧縮、吐出動作を行うことができる。

【００２７】同様に、第２の旋回スクロール３と第２の
固定スクロール５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１５が、旋回スクロール３
の旋回運動によって吸入、圧縮、吐出部として使われる
。また、第２の旋回スクロール３のラップ歯部９は、第
１の旋回スクロール２のラップ歯部８と寸法が同じでか
つ渦巻きの方向が逆である。

【００２８】このような旋回スクロール２，３を、互に
対向状に背面同士を背中合せし、回転軸１６に取付ける
ならば、回転軸１６の回転運動に伴い、同じように吸入
、圧縮、吐出動作を行うことができる。また、第１の旋
回スクロール２と第２の旋回スクロール３を、回転軸１
６の中心軸Ｏ１−Ｏ２周りに半回転分（１８０度）だけ
ずらして配置すると、旋回スクロール２，３で発生する
遠心力は、大きさが同じ、中心軸Ｏ１−Ｏ２に対して直
角、かつ、互に反対方向となる。それ故、旋回スクロー
ル２，３の遠心力は、互いに相殺できる。また、吸入、
圧縮、吐出に伴う圧縮ガス反力は、回転方向、軸方向と
も、大きさが同じでかつ方向が反対となるから、互に相
殺できる。

【００２９】また、回転軸１６は、軸の中心Ｏ１−Ｏ２
に対して、同心状の軸部１７，１９，２１と偏心状の軸
部１８，２０から構成される。この回転軸１６を、第１
の固定スクロール４、第１の旋回スクロール２、リング
状部材２７、第２の旋回スクロール３、第２の固定スク
ロール５の順番で、これらの部材の中心部を貫通するよ
うに挿入し、そして、電導モータ２６を回転軸１６の一
端に取付ける。これにより、回転軸１６は第１、第２の
固定スクロール４，５の軸受部２２，２３において両端
回転支持され、さらに、軸受部２２と軸受部２３の間に
、第１、第２の旋回スクロール２，３が回転自在に嵌合
、支持される。

【００３０】また、第１、第２の旋回スクロール２，３
の回転中心は、回転軸１６の中心Ｏ１−Ｏ２から偏心し
ているから、回転軸１６が電動モータ２６で回転駆動さ
れると、旋回スクロール２，３は偏心運動する。そして
、旋回スクロールの自転防止機構により、旋回スクロー
ル２，３は、回転軸１６の中心Ｏ１−Ｏ２周りに旋回運
動する。

【００３１】第６図は、回転軸１６における遠心力Ｗ１
と反作用力Ｗ２の関係を説明するための模式図である。 回転軸１６には、第１、第２の旋回スクロール２，３の
遠心力Ｗ１とその反作用力Ｗ２がそれぞれ作用する。こ
こで、第１の旋回スクロール２の遠心力をＷ１、点Ｏ０
から遠心力が作用する点までの距離をｌ１、そして、反
作用力をＷ２、点Ｏ０から反作用力が作用する点までの
距離をｌ２とすると、Ｗ１とＷ２の間には、次の関係が
成立するから、 Ｗ１×ｌ１＝Ｗ２×ｌ２ 反作用力Ｗ２は、遠心力Ｗ１に対して、距離の比ｌ１／
ｌ２に比例して減少する。同様に、第２の旋回スクロー
ル３の遠心力Ｗ１とその反作用力Ｗ２は、第１の旋回ス
クロール２の遠心力をＷ１と反作用力Ｗ２に対して、大
きさが同じでかつ方向が反対である。それ故、本発明の
スクロール流体機械１では、旋回スクロール２，３の旋
回運動に伴う遠心力Ｗ１及びその反作用力をＷ２は、互
に相殺される。

【００３２】また、旋回スクロールと固定スクロールの
間を確実に気密シールするとともに、旋回スクロールと
固定スクロールの間の摩擦損失を少なくするためには、
旋回スクロールと固定スクロールが接触しかつ確実に気
密シールできる最小の接触力で気密シールすればよい。 しかし、スクロール運動に従って気密空間１４，１５に
発生する圧縮ガス圧力は、回転軸１６の回転角度に応じ
て変動し、さらに、各旋回スクロールに作用する圧縮ガ
ス反力も変動する。それ故、旋回スクロールを固定スク
ロールに接触させ、旋回スクロールと固定スクロールの
気密空間１４，１５を気密シールするための押付け力は
、回転軸１６の回転角度に応じて変動させることが望ま
しい。

【００３３】そこで、第１図のスクロール流体機械１で
は、旋回スクロールの端板上に、旋回スクロールの正面
から背面に貫通する貫通穴２８を設け、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２
９に導入し、この気密空間２９の中間圧力により、旋回
スクロールを固定スクロール側に押付けるようにした。 これにより、圧縮過程の途中の中間ガス圧力は圧縮過程
の圧力変動に応じて変化するから、気密空間１４，１５
の圧縮ガス反力と気密空間２９の押付け力は比例して増
減する。

【００３４】気密空間１４、１５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け力を釣合せる
ことができる。すなわち、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、圧縮反力と
釣り合う押付け力で、旋回スクロールを固定スクロール
の気密空間１４，１５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１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。

【００３５】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２，３と固定スクロール４，５の間の
機械的摩擦損失を少なくし、さらに、気密空間１４，１
５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を取付けている。この
シール部材には、摩擦損失が少なくし、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。

【００３６】本実施例のスクロール流体機械１では、２
個の旋回スクロールの背面同士を対向配置し、さらに、
この２個の旋回スクロールの間にリング状部材２７を介
在させ、該リング状部材２７と旋回スクロール２，３を
係合するように連結機構を設け、該連結機構とリング状
部材２７により、自動防止機構を構成し、この機構によ
り、旋回スクロールの自転を止める。

【００３７】さらに、本実施例では、２個の旋回スクロ
ール２，３を回転軸１６の中心Ｏ１−Ｏ２に対して偏心
位置でかつその軸周りに半回転分（１８０度）ずらして
配置し、各旋回スクロールの自転防止動作に伴う反作用
力を回転軸１６周りで互に相殺するように構成している
。 また、このリング状部材２７は、スクロール流体機械１
の密閉容器の一部を構成するものであり、具体的には、
リング状部材２７の円筒部３２と、固定スクロール４，
５及び環状のシール部材３４，３５を、締付けボルト３
６と締付けナット３７で、一体化して締付け、１個の密
閉容器を構成する。

【００３８】また、自転防止機構の具体的な構成は、リ
ング状部材２７の円板部３３にスライド溝４０設け、該
スライド溝４０に沿って摺動できるようにスライドキー
３９を嵌合し、さらに、該スライドキー３９と係合、連
結するように固定キー３８を配置し、これらの部材を介
して、旋回スクロール２，３とリング状部材２７を係合
、連結する。そして、旋回スクロール２，３が偏心運動
した際、固定キー３８、スライドキー３９、スライド溝
４０の嵌合、連結状態により、旋回スクロール２，３は
自転運動だけが止められ、回転軸１６の周りを旋回運動
する。

【００３９】第２図と第３図は、それぞれ旋回スクロー
ルと固定スクロールの構造を示すための説明図であり、
旋回スクロールと固定スクロールの正面図を示す。第２
図において、４１は旋回スクロール、４２は円板状の端
板、４３はラップ歯部、４４は旋回軸受部、４５は貫通
穴である。また、第３図において、４６は固定スクロー
ル、４７は円板状の端板、４８はラップ歯部、４９は回
転軸受部、５０は貫通穴、５１と５２は円形の溝、５３
は締付け用のボルト穴である。本発明のスクロール流体
機械１は、旋回スクロール４１と固定スクロール４６の
正面同士を向かい合わせに組合わし、各スクロールのラ
ップ歯部４３，４８と円板状の端板４２，４７によって
密閉空間を形成する。

【００４０】この密閉空間は、旋回スクロール４１の旋
回運動に伴い、固定スクロール４６の中心部に向かって
、順次移動する。これにより、密閉空間に閉じ込められ
たガス流体が圧縮され、貫通穴５０から圧縮ガス流体と
して吐出される。なお、旋回スクロール４１は、固定ス
クロール４６の中心に対して、εだけ偏心して取り付け
られており、回転軸１６の中心Ｏ１−Ｏ２軸周りに、半
径εの旋回運動をする。

【００４１】第４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成を示すための説明図であり、
第４図において、４１は旋回スクロール、５４はリング
部材、５５はリング部材の固定キー部、５６はスライド
キー、５７はスライドキーの切欠き部、５８はリング状
部材、５９はリング状部材の円板部、６０はスライド溝
である。

【００４２】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５６は、リング状部材５８のスラ
イド溝６０に嵌合され、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４
１の背面に固定したリング部材５４の固定キー部５５は
、前記スライドキー５６の切欠き部５７と係合、連結し
ているため、スライドキー５６の摺動方向と直角方向に
だけ摺動する。そして、固定キー部５５とスライドキー
５６の動きにより、旋回スクロール４１の回転運動だけ
が拘束される。以上の結果、リング部材５４、スライド
キー５６及びリング部材５８により、旋回スクロール４
１の自転回転が拘束され、旋回スクロール４１は旋回運
動する。

【００４３】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
。第５図において、６１は旋回スクロールのラップ歯部
、６２は固定スクロールのラップ歯部、６３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６１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６３は、第５図（Ｉ）から第
５図（４）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。その結果、固定スクロールの外周から
吸収された低圧のガス流体は、密閉空間６３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）から排出される。

【００４４】第６図は、第１図の第１、第２の旋回スク
ロール２，３の旋回運動に伴って発生する遠心力Ｗ１と
その反作用力Ｗ２を説明するための模式図である。第６
図において、６４は回転軸、６５，６６は回転軸受、６
７、６８は旋回軸受、６９、７０は偏心荷重である。偏
心荷重６９の遠心力Ｗ１と反作用力Ｗ２は、回転軸６４
の中点Ｏ０から左側の旋回軸受６７と回転軸受６５に作
用する。同様に、偏心荷重７０の遠心力Ｗ１と反作用力
Ｗ２は、回転軸６４の中点Ｏ０から右側の旋回軸受６８
と回転軸受６６に作用する。偏心荷重６９と７０の各遠
心力Ｗ１と反作用力Ｗ２は、回転軸６４の中点Ｏ０に対
して点対称であり、互に相殺できる。

【００４５】又、前述のように、反作用力Ｗ２は遠心力
Ｗ１に比べると、距離の比ｌ１／ｌ２に比例して小さく
なるから、回転軸受６５、６６、そして、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。それ故、本実施例によれば、低
振動、低騒音化を実現することができる。

【００４６】第７図は、本発明の第２実施例におけるス
クロール流体機械の構成要素を示すもので、スクロール
流体機械の縦断面図を示す。第７図のスクロール流体機
械も、第１図のものと同様、気密空間１４、１５内で低
圧のガス気体を、吸入、圧縮、吐出するものである。本
実施例では、旋回スクロール２、３と固定スクロール４
、５の油潤滑を行い、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。

【００４７】本実施例では、旋回スクロール２、３と固
定スクロール４、５の油潤滑を行うため、高圧の潤滑油
７４をシールリング３０，３１の背面に供給する。この
油潤滑７４は、給油配管７５から旋回スクロール２，３
の摺動面に流入し、その後、気密空間２９と低圧ガス気
体の圧力差により、気密空間１４、１５内に流入する。 そして、旋回スクロール２、３と固定スクロール４、５
のラップ歯部間の潤滑を行う。

【００４８】また、本実施例では、旋回スクロールの背
面に中間のガス圧力を導入しているため、通常条件では
、旋回スクロールどうしは接触しないはずであるが、安
全上のために、リング状の摺動材７１が取付けてある。

【００４９】本実施例の自転防止機構は、ピン７２とス
ライドキー７３から構成された、非常に簡単な構造であ
る。各部の働きは、先ず、旋回スクロール３に取付けた
ピン７２を、リング状部材２７に嵌合されたスライドキ
ー７３の貫通穴に嵌入すると、旋回スクロール３の自転
運動は拘束され、旋回運動だけとなる。同様に、旋回ス
クロール２のピン７２を旋回スクロール３のピン７２か
ら１／４回転した位置に取付ける。旋回スクロール３に
取付けたピン７２により、旋回スクロール２、３の自転
運動は、拘束される。

【００５０】また、第８図は、旋回スクロールの自転防
止機構における他の実施例を示す。第８図に示すように
、旋回スクロール２と旋回スクロール３をピン７６で互
に係合し、さらに、リング状部材２７の取付けたスライ
ドキー７３の貫通穴にピン７２を嵌入することにより、
２個の旋回スクロールの自転を拘束することができる。 その結果、旋回スクロール２と３は、回転軸１６の中心
Ｏの周りを同じ方向に、偏心量εを半径とする軌道円上
を旋回運動する。また、旋回スクロール２と３は、互に
中心Ｏの反対に位置し、かつ、これらが旋回運動しても
、互に反対方向に同じ距離だけ移動するから、旋回スク
ロール２、３とピン７６の相対座標位置は変わるが、ピ
ン７６の絶対座標に対する位置は変わらない。

【００５１】第９図は、本発明のスクロール流体機械に
おける旋回スクロールと固定スクロールの間の気密シー
ル構造の実施例を示す。第９図において、（１）側が固
定スクロールの中心（図の左側）、（２）側が固定スク
ロールの外周（図の右側）である。固定スクロールと旋
回スクロールで気密シールされた空間（１）の圧力は圧
縮ガスの吸入圧力、空間（２）の圧力は圧縮ガスの中間
圧縮圧力である。前述したように、旋回スクロールには
、圧縮ガス反力とこれよりも少し大きい押付け力がかか
っている。それ故、旋回スクロールは、気密シール面７
９を介してリング状の気密シール材３０と接触し、固定
スクロールと旋回スクロールの間を気密シールする。

【００５２】また、多孔質の摺動材料で作られた気密シ
ール材３０の下面に高圧の潤滑油７４を導入すると、気
密シール材３０の多孔質部分を通して、潤滑油７４が旋
回スクロールの気密シール面７９に供給できる。この潤
滑油７４は、気密シール面７９を潤滑すると共に、気密
シールを確実にする。さらに、潤滑油７４は、空間（１
）と空間（２）の圧力差により、空間（１）に流入し、
固定スクロールと旋回スクロールのラップ歯部の間を潤
滑する。そして、潤滑油７４は、圧縮ガス流体とともに
吐出穴からスクロール流体流体の外部に排出される。こ
の潤滑油７４は、ガス分離器によって、圧縮ガス流体か
ら回収され、再び、潤滑油として利用される。

【００５３】次に、本実施例のスクロール流体機械１の
具体的な動作状況について説明する。　　電動モータ２
６に通電すると、回転軸１６を回転させ、さらに、偏心
軸部１８、２０を介してそれぞれ旋回スクロール２、３
に動力伝達される。旋回スクロール２、３には、リング
状部材２７を介して自動防止機構が働くため、旋回スク
ロール２、３はそれぞれ固定スクロール４、５に対して
互に反対方向の旋回運動を行う。従って、吸入穴から吸
入された低圧ガスは、両ラップの歯部８、１２で閉じら
れた密閉空間１４内において圧縮され、吐出穴から外部
へ高圧ガスとして吐出される。そして、再び、新たな低
圧ガスが吸入穴から吸入されて、圧縮過程が繰り返す。

【００５４】ここで、両旋回スクロール２、３には、当
然、密閉空間１４、１５内のガス圧により軸方向反力を
受け、それぞれ固定スクロール４、５から両旋回スクロ
ール２、３を引離そうとする力が働く。しかし、固定ス
クロール４、５と旋回スクロール２、３で形成する圧縮
部の密閉空間１４、１５は面対称形であるから、この密
閉空間１４、１５による軸方向反力の大きさは等しい。 そして、これらの軸方向反力の作用点は、偏心軸部１８
、２０の軸心Ｏ３、Ｏ４であり、かつ回転軸１６の中心
部Ｏ０に対して点対称の位置にある。

【００５５】このような、軸方向反力は、大きさが等し
く方向が互に反対となるから、旋回スクロール２、３に
働く軸方向反力は１個の密閉容器の中でほぼ相殺される
。従って、余分なスラスト軸受を必要としないだけでな
く、軸方向反力のために生じる機械的摩擦損失を無くす
ることができ、効率の高いスクロール圧縮機を実現する
ことができる。

【００５６】旋回スクロール２、３は、回転軸１６の中
心Ｏ１−Ｏ２から定められた量だけ偏心しており（偏心
量ε）、更に、固定スクロール４、５の中心でかつ回転
軸１６の中心でもあるＯを回転中心とし偏心量εを半径
とする軌道円を描いて、旋回運動する。詳細に言えば、
旋回スクロール２、３の渦巻状溝（ラップ歯部８、９で
形成）は、これらとかみあい、係合する固定スクロール
４、５上に形成された渦巻状溝（これはラップ歯部１２
、１３で形成）に沿ってのみ動き得る。しかるに、旋回
スクロール２、３は、その自動運動が拘束されるから、
軌道円（半径＝ε）を公転（この動きを旋回運動と呼ぶ
）する。そして、旋回スクロール２、３のラップ歯部８
、９の外側及び内側と固定スクロール４、５のラップ歯
部１２、１３の外側及び内側で形成される密閉空間１４
、１５は、旋回スクロール２、３が公転運動するにつれ
、回転中心Ｏの周りを移動しながら、順次、縮小する。

【００５７】このように、旋回スクロール２、３が旋回
運動すると、固定スクロール４、５の外周部の吸入穴よ
り吸入された低圧のガス流体が、旋回運動に伴って圧縮
され、最後は、固定スクロール４、５の中央部の吐出穴
より、高圧のガス流体として吐出される。この際、旋回
スクロールの背面の押付け力は、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、押付け力が
密閉容器の側壁を押す。さらに、この押付け力は密閉容
器の両側壁で相殺され、回転軸１６には、一切、スラス
ト力（軸方向に加わる力）が生じない。

【００５８】尚、上述の説明では本発明の流体機械を圧
縮機として仕様した例について述べたが、本発明の流体
機械はポンプとしても適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
ても仕様できる。

【００５９】以上詳述したように、これらの実施例によ
れば、以下のような効果がある。第１、第２のスクロー
ル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。

【００６０】また、面対称の旋回スクロール２、３を互
に対向状に背中合せに取付け、旋回スクロールの公転に
より、各々の旋回スクロールと固定スクロールによって
形成した密閉容器の容積を変化させ、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、各々の旋回スクロール内で発生する圧縮ガス
反力は、密閉容器内で互に相殺され、スクロール流体機
械１の外部にスラスト力は働かない。従って、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。

【００６１】さらに、旋回スクロール２、３の旋回運動
に伴う遠心力及び圧縮ガス反力が回転軸１６を介して互
に相殺されるから、回転軸１６の軸周りの力の釣合いが
よい。また、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２、３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１６を
介して互にほぼ相殺される。それ故、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。

【００６２】上述の説明からも明らかなように、各２個
の旋回スクロールと固定スクロールで形成する２つの気
密空間１４、１５の圧縮ガス反力が、旋回スクロール背
面の気密空間２９の押付け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。

【００６３】また、第１の旋回スクロール２の遠心力と
、これに対向する第２の旋回スクロール３の遠心力が、
回転軸１６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１６
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１６の回転は、安定、確
実、低振動、低騒音である。さらに、回転軸１６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
のスクロールの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から、高効率および高信頼
化を図りうる効果もある。

【００６４】

【発明の効果】上述のとおり本発明によれば、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
心力を、小型でコンパクトな密閉容器内において釣り合
わせることにより、低振動と低騒音を実現するとともに
、スクロール流体機械の高性能、高効率を実現し、さら
に、スクロール流体機械の高速回転及び大型化を達成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例のスクロール流体機械の縦
断面構造図である。

【図２】旋回スクロールと固定スクロールの外観図であ
る。

【図３】旋回スクロールと固定スクロールの外観図であ
る。

【図４】自転防止機構の構造説明図である。

【図５】本発明のスクロール流体機械のおけるスクロー
ル動作説明図である。

【図６】本発明の回転軸における荷重状況の説明図であ
る。

【図７】本発明の第２実施例を示す縦断面構造図である
。

【図８】本発明の旋回スクロールの旋回軌跡の説明図で
ある。

【図９】気密シール部の構造を示す説明図である。

【符号の説明】

１　　スクロール流体機械 ２，３　　旋回スクロール ４，５　　固定スクロール ８，９　　ラップ歯部 １２，１３　　ラップ歯部 １４，１５　　気密空間 １６　　回転軸 ２６　　電動モータ ２７　　リング状部材 ２８　　貫通穴 ２９　　気密空間

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　円板の正面側にスクロール用ラップ歯
   部を有する旋回スクロールと、該旋回スクロールの歯部
   に係合するラップ歯部を有する固定スクロールと、これ
   ら１対のスクロール部材を互いに係合してなるスクロー
   ルを２対で構成したスクロール流体機械において、前記
   ２個の旋回スクロールのラップ歯部の無い背面側同士を
   対向配列し、該旋回スクロールのラップ歯形形状が互い
   に逆方向の渦巻をなし、かつ、該２個の旋回スクロール
   の回転位置が互いに半回転ずれて配置されていることを
   特徴とするスクロール流体機械。
2. 【請求項２】　　円板の正面側にスクロール用ラップ歯
   部を有する旋回スクロールと、該旋回スクロールの歯部
   に係合するラップ歯部を有する固定スクロールと、これ
   ら１対のスクロール部材を互いに係合してなるスクロー
   ルを２対で構成したスクロール流体機械において、前記
   各２個の旋回スクロールと固定スクロールとを互いに係
   合した状態で１個の密閉容器内に収納し、かつ、前記２
   個の旋回スクロールのラップ歯部の無い背面側同士を対
   向配列し、該旋回スクロールのラップ歯形形状が互いに
   逆方向の渦巻をなし、かつ、該２個の旋回スクロールの
   回転位置が互いに半回転ずれて配置されていることを特
   徴とするスクロール流体機械。
3. 【請求項３】　　請求項２記載のスクロール流体機械に
   おいて、前記旋回スクロールの一部に正面側から背面側
   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
   と固定スクロールとの間に機密空間を形成したことを特
   徴とするスクロール流体機械。
4. 【請求項４】　　請求項１、２又は３記載のスクロール
   流体機械において、前記２個の旋回スクロールの対向配
   置された背面側同士の間に、リング状の部材を介在する
   とともに、該リング状の部材に各旋回スクロールの自転
   防止機構を設けたことを特徴とするスクロール流体機械
   。