JPH04272403A - 最適のカプリングを有する共回転式スクロール装置 - 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】本発明は一般にスクロール装置に
関し、特に、両スクロール部材を同時に回転させるため
スクロール間を駆動接続するカプリングを有する共回転
式スクロール型流体装置に関し、このカプリングはスク
ロール部材の回転中、スクロール装置の垂れの安定性を
増強するように仕組まれている。

【０００２】

【従来の技術】流体の圧縮又は膨張のためのスクロール
装置は典型的なものでは、それぞれの軸のまわりに生じ
る２個の直立して互いにはまり合う螺旋ラップで成る。 それぞれの各巻きラップは端板上に装着され、他方のそ
れぞれのスクロールラップの端板と接触、又は接触に近
い状態に配置された先端を有する。各スクロールラップ
の側面は、移動線上で接触、又は接触に近い状態で、他
方のそれぞれのスクロールラップの側面に隣接し、複数
の移動室を形成する。スクロールラップの相対的な軌道
運動次第で、前記移動室はスクロールラップの放射方向
に見て外側の端部からスクロールラップの放射方向で内
側の端部まで移動して流体を圧縮し、或いは、それぞれ
のスクロールラップの放射方向の内端から移動して流体
を膨張させる。これらのスクロールラップは、移動室の
形成を行うために、スクロールを相対的に回転しない動
きに制限する駆動機構によって相対的な軌道運動を描く
ように置かれる。スクロールラップの発生及操作の一般
的原理は、例えば米国特許Ｎｏ．８０１，１８２のよう
に多くの特許に記載されている。

【０００３】従来、共回転スクロール装置を開発する努
力がなされてきた。その装置は、それぞれのスクロール
ラップ部材間に必要な軌道運動を発生させるために平行
な片寄り軸で両スクロールラップを同時に回転運動させ
る。しかしながら、今日、商業上成功しているスクロー
ル装置は、ほとんど、共回転式スクロール装置によって
成功をおさめようとするとき、種々の困難があるために
固定型のスクロールで軌道を描くスクロール型のものと
なっている。

【０００４】典型的なものとしての共回転式スクロール
装置では、多くの回転軸受が必要とされるが、これは機
械の信頼性と効率を低下させてしまう。さらに、典型的
な共回転式スクロール装置は軸方向のスクロールの分離
を防ぐため各スクロール端板に作用するスラスト軸受を
必要とするので、その機械の動力要件を事実上増大させ
、さらに、その機械に対する信頼性を事実上低下させた
。

【０００５】スクロール装置について解決しなければな
らない他の問題は、それが流体の圧縮に使用されても、
減圧に使用されても、それに拘らず、スクロールラップ
に形成された部屋に残る流体から生じる力である。これ
らの力は、スクロール部材の端板にかかる流体圧から生
じる軸方向の分離力の分力と、スクロールラップそれ自
体にかかる流体圧から生じる放射方向の分離力とを含む
。さらに、スクロール部材内で圧縮される流体により分
離力は、スクロール部材が回転する時に周期的に変化す
る。この周期的な変化は２つの要素の関数である。その
第１の要素は、各回転中、スクロールのラップによって
形成される各圧縮室の瞬間的な位置づけである。この部
屋の位置づけは所与のクランク角で、スクロール装置の
中心に対する部屋の中心の角度と放射方向の配置との関
数である。第２の要素は、圧縮流体の実際の圧力であっ
て、これは流体が含まれる圧縮室の瞬間的な位置づけに
従って変化し、それぞれのスクロールラップの放射方向
の内端からその放射方向の外端へと減退する。これらの
要素は結合してモーメントを発生し、圧縮室の位置に瞬
間的に中心が生じ、その位置に瞬間的に流体圧が生じる
。スクロール部材に作用する結果的な傾斜モーメントは
各圧縮室によって生じる純モーメント効果である。その
傾斜モーメントはスクロール部材の回転軸に対して垂直
方向へ作用し従って、スクロール部材を傾斜させる。 傾斜モーメントの大きさはスクロール部材の回転中、種
々のクランク角位置で一段と大きくなるので、実際の傾
斜は或るクランク角位置で生じるが、それは他の位置で
は、スクロール部材に十分にかかる他の力によって防止
される。実際の傾斜は回転中、スクロール部材の揺動又
は垂れとして見られる。

【０００６】典型的なものでは、これは、分離流体力に
対抗してスクロール部材の端面を圧縮するように作用す
る軸方向の力を提供することにより、さらに比較的大き
な軸受を備えることによって解決される。これらの軸方
向の圧縮力は典型的なものでは、例えばスラスト軸受や
ばねのような手段によって機械的に誘発され、また、ス
クロール端板の反対側にかかる流体圧によって誘発され
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のスクロール装置
は、傾斜モーメントが克服されるまでスクロール端板に
かかる軸方向の力を単に大きくすることによって、そし
て、傾斜中に生じる軸の不整列を防ぐため、スクロール
部材の軸を支持する大型軸受を備えることによって、さ
らには構成要素の製造トレランスを減退させることによ
って、垂れの影響に対応してきた。これらの解決法は全
て、スクロール装置の構成要素の寸法や数を増加させ、
その投資額を増し、スクロール装置の操作寿命をも短縮
させた。

【０００８】これらの解決法はまた、スクロール装置の
性能にも同様に、悪影響を与える。軸方向の力は所与の
操作状態で一定しているので、軸方向の力のかかり方は
、傾斜モーメントの分離効果が低い時でさえ、比較的高
い状態のままであった。これはスクロールの殆んどの回
転周期中、典型的なものとしてよく見られる。従ってス
クロール周期のうち多くのクランク角位置でスクロール
ラップの先端には、不必要に大きな力が作用し、その結
果、摩擦と磨耗が不必要に生じ、動力の消費も大きく、
総効率を損失する。

【０００９】更に、軸方向の力のかかりが比較的高い時
でさえ、スクロール装置の回転中、或るクランク角位置
にスクロール部材の傾斜が生じる。スクロール部材が下
垂するとき、スクロールのラップ先端は反対側のスクロ
ール端板から瞬間的に分離する。このことは流体を高圧
圧縮室から低圧室へ送り、その流体を再度圧縮する必要
があり、かくしてそのスクロール装置の総効率を低下さ
せてしまう。

【００１０】スクロールを同時に回転させるためスクロ
ール部材を結合させるカプリングを有する共回転式スク
ロール装置において、追加モーメントはこの装置のカプ
リングの作用によって生じる。これはカプリング質量の
回転によるものであり、それはスクロール部材の両軸線
間に限定された点のまわりを回転する。カプリングの回
転中心はスクロール部材の中心と一致しないので、スク
ロール部材はそのスクロール部材の軸線に対するカプリ
ング質量の片寄りによって生じるモーメントによってカ
プリングにより垂下する。カプリングの垂下を生じさせ
る影響もまた、カプリング質量の重心がカプリングの物
理的中心と同一ではない場合に一段と増強されるのでそ
のカプリング質量の片寄りも増大する。

【００１１】カプリングの傾斜の影響に対応する典型的
な解決法はスクロール部材それ自体に使用される解決法
と同じであって、同一結果が見られる。

【００１２】従って、本発明の目的は、最少量の動力を
用いながら最大の効率を与え、かくして、消費動力が最
少ですみ、駆動装置も安価であるようなスクロール装置
を提供することである。

【００１３】本発明のもうひとつの目的は、駆動カプリ
ングの適切な配置によって回転スクロール装置のスクロ
ール部材の純傾斜モーメントを低下させ、緩和させるよ
うなスクロール装置を提供することである。

【００１４】本発明のさらにもうひとつの目的は、構造
が簡単で操作上の信頼性が高いような共回転式スクロー
ル装置を提供することである。

【００１５】本発明のさらにもうひとつの目的は、比較
的適応性があり、操作時、損傷しにくいような共回転式
スクロール装置を提供することである。

【００１６】最後に、本発明の目的は、大量生産により
比較的安価で、適切なスクロール装置を提供することで
ある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、２つの
同時に回転するスクロール部材を有する共回転式スクロ
ール装置において少くとも１個のスクロール部材の回転
上の安定性を増強する方法と装置に関し、各スクロール
部材は端板と、スクロールラップを有し、このスクロー
ルラップは、他方のスクロールラップと互いにはまり合
い結合する少くとも１個の巻き部分を有し、さらに他方
のスクロール部材の軸線に平行な軸線上で回転する。

【００１８】もっと詳しく言えば、本発明は共回転式ス
クロール装置において、片方又は両方のスクロール部材
を結合するカプリングを有し、そして、スクロール部材
の同時回転を保証するためオルダム型駆動カプリングと
して使用される。このカプリングの形は種々、容易に変
えることができるけれども、このカプリングはそのカプ
リングの重心を位置づける質量（ｍａｓｓ）を有する。 この重心は、カプリングの質量が最も傾斜し易いクラン
ク角位置の範囲内でスクロール部材内に生じた傾斜モー
メントとは反対のモーメントを生じさせるように配置さ
れる。 そのようにして発生したこのカプリングモーメントは緩
和モーメントと呼ばれる。もうひとつの実施例において
、そのカプリングはまた、カプリングの重心の配置をさ
らに変えるためにカプリングにさらに質量が配置されて
いる。スクロール部材の傾斜モーメントとは反対向きの
モーメントを発生させることによって、回転中、スクロ
ール部材の垂れの安定性を増強することができる。本発
明の方法によれば、スクロール部材、又は傾斜モーメン
トに作用する流体の力から生じる瞬間的モーメントの大
きさはスクロール部材の回転を通して放射方向の各点、
又は各位置に対して決定される。これから、スクロール
部材に作用する最大傾斜モーメントや、最大傾斜モーメ
ントがそこを介して作用するクランク角位置の範囲を見
い出すことができる。緩和モーメントとも呼ばれる、カ
プリングによって生じる瞬間的モーメントはまた、カプ
リングの質量と、カプリングの重心の相対的位置との関
数として決定することもできる。スクロール部材の決定
された最大傾斜モーメントを十分に緩和し、または減退
させるに必要なカプリングの角配置もそれから決定され
る。そのカプリングはそれからスクロール部材の垂れを
減らすために所定の角配置に配置される。

【００１９】本発明を適切に使用することのできる典型
的な共回転式スクロール装置をも提示する。

【００２０】

【実施例】スクロールコンプレッサー組立体として図１
に全体を示すスクロール型流体装置が符号２０で示され
る。本発明の好ましい実施例として、密封スクロールコ
ンプレッサー組立体を示し、そのスクロール装置２０は
スクロールコンプレッサー２０又はコンプレッサー組立
体２０と呼ぶこともできる。本発明の特徴は流体エキス
パンダーや流体ポンプとして作用するスクロール装置や
、密封型のスクロール装置にも同様に容易に使用できる
ことは明らかである。

【００２１】好ましい実施例において、このコンプレッ
サー組立体２０は上方部分２４と、下方部分２６と、前
記上方部分２４と下方部分２６との間を伸長する中心外
側シェル２７と、その中心外側シェル２７の内部に取付
られた中間中心枠部分２８とを有する密封シェル２２を
含む。外側シェル２７はほぼ円筒形本体をなし、中心枠
部分２８はほぼ円筒形、即ち環状外側部分３０と、その
一端を横切って配置された中心部分３２とによって限定
される。中心枠部分２８の環状外側部分３０は外側シェ
ル２７内に密封状に適合するようなサイズを有している
ので、それは嵌合、溶接、或いはその他の適切な手段に
よって外側シェル内に適合する。

【００２２】中心枠部分２８と一体的に形成されている
のは、ほぼ円筒形の上部軸受ハウジング３４であって、
このハウジングは環状外側部分３０の軸線と事実上共軸
をなす。その上部軸受ハウジング３４の中心を通って軸
方向へ駆動軸穴３６が伸長する。上部主軸受３８は駆動
軸穴３６内に配置される。好ましくは、上部主軸受３８
は例えば、焼結青銅又はその類似材料で形成されるが、
その中の回転負荷を受容するためローラー又はボール型
軸受にすることもできる。

【００２３】密封シェル２２の上方部分２４と中心シェ
ル部分２７との内部に、モーター４０が配置される。こ
のモーター４０は好ましくは、ローター４４のまわりに
周囲方向にステーターを配置した単相、又は３相電気モ
ーターであって、そのローターとステーターとの間に環
状スペースがあって、ステーター４２内でローター４４
が自由に回転しうると共に潤滑材又は冷媒流体を流動さ
せうる。

【００２４】二者択一型モーター４０とそのモーター４
０の取付手段は本発明にも同様に、適切に使用できるこ
とはこの技術に熟達した人々にとって容易に明らかとな
るであろう。例えば、ステーター４２は中心シェル部分
２７内に嵌合により取付けることができる。又、複数の
長いボルト又はキャップねじ（図示せず）を使って、ス
テーター板の適切な開口を通って中心枠部分２８のねじ
穴へ貫通させることにより、モーター４０を密封シェル
２２内に固定することもできる。

【００２５】このスクロール装置は第１の、即ち駆動ス
クロール部材７６と、第２の、即ち遊びスクロール部材
７８とを有し、その各部材は直立した巻きスクロールラ
ップと、それに巻き結合する他のそれぞれのスクロール
ラップとを有する。第１スクロール部材７６はほぼ平坦
な駆動スクロール端板８２と一体的に形成された直立し
た第１の巻きスクロールラップ８０を有する。駆動スク
ロール端板８２は直立巻きスクロールラップ８０とは反
対方向へ伸長する中心駆動軸８４を有する。その駆動軸
８４の中心軸線の中心を通って伸長する穴によって排出
空所８６が画成される。

【００２６】排出空所８６は駆動スクロール端板８２を
貫通するほぼ中心穴によって画成される排出開口８８と
流体で連通している。駆動軸８４はさらに、その中で自
由に回転適合するため上部主軸受３８を通って軸方向へ
伸長する第１の大径部分９０と、ローター４４を通って
軸方向へ伸長し、そのローターに取付られる第２の小径
部分９２とを有する。ローター４４は駆動軸８４のロー
ター部分９２に、それらの間の嵌合のような手段によっ
て固定され、または、並置されたキー路にある動力伝達
キーによって固定される。

【００２７】第２の、即ち遊びスクロール部材７８は受
動スクロールラップ８０と介在接触状に配置された第２
の遊びスクロールラップ１００を有する。この遊びスク
ロールラップ１００は遊び端板１０２から伸長する直立
巻きである。２本の直線状遊びキースタッブ１０３が図
３に示すように遊び端板１０２から上方へ伸長する。こ
の遊びキースタッブ１０３は遊びスクロールラップ１０
０の外側で放射方向に対向した位置に配置される。遊び
スタッブ軸１０４は遊びスクロールラップ１００とは反
対方向へ遊び端板１０２から伸長する。

【００２８】駆動スクロール部材７６を第１スクロール
部材と呼び、遊びスクロール部材７８を第２スクロール
部材と呼ぶことは、説明し易くするために任意の呼び名
であって、これに制限する意味ではないことは理解され
ねばならない。従って、遊びスクロール部材７８を第１
スクロール部材と呼び、駆動スクロール部材７６を第２
スクロール部材と呼んでも、同様に間違いではない。

【００２９】焼結青銅材料で形成されるスリーブ型軸受
、またはローラー、又はボール型軸受で成る環状軸受１
１０は、第２、即ち遊びスクロール部材７８を回転自在
に支持する支持手段として下部密封シェル部分２６と一
体的に形成された遊び軸受ハウジング１１２を構成する
環状壁内に配置される。

【００３０】好ましい実施例において、駆動スクロール
端板８２はスクロールラップ８０と平行に伸長する２個
の放射方向へ対向して位置する伸長部材１２０を有する
。これらの伸長部材１２０は、駆動スクロール端板８２
の外周の近くの位置から伸長し、端部分１２２を有する
。伸長部材１２０はまた、スクロール８０と１００が相
互にはまり合って結合する時、遊びキースタッブ１０３
の位置から放射方向へほぼ９０°移動した位置に配置さ
れる。

【００３１】好ましくは、伸長部材はスクロール部材７
６の中心線、即ちその回転軸線を含む線Ｅ−Ｅ上に配置
される。伸長部材は従って、互いに事実上、１８０°角
移動した位置に配置される。同様に遊びキー１０３はス
クロール部材７８の中心線、即ち回転軸を含む線Ｋ−Ｋ
上に配置されるので、その遊びキーは、互いに事実上１
８０°放射方向に移動して配置される。

【００３２】リング１３０の形をしたカプリングは遊び
スクロール部材の端板１０２上に摺動結合状態でおかれ
る。リング１３０は環状をなし、スクロールラップ８０
、１００の放射方向の外面のまわりを非接触状態で伸長
し、さらに、２対の対向して配置されたスロット１３２
を構成するため、リング１３０の環状本体のまわりに約
９０°の等間隔を放射方向においた位置にカプリングリ
ング１３０を通って形成された４個の直線で成るキース
ロット１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄを有す
る。それらのスロット１３２ａと１３２ｃが第１対をな
し、スロット１３２ｂと１３２ｄが第２対をなす。特に
、第３図に示すように、リング１３０は４つのほぼ直線
状の広がり部分を有し、そこを通ってスロット１３２が
画成されるので、それらのスロット１３２は摺動結合状
態で駆動キーを適応させるような適切な寸法に形成され
る。

【００３３】リング１３０は好ましくは、スチール、ア
ルミニウム、或いはスクロール部材７６、７８間に回転
トルクを適切に伝達することのできる同様の材料で形成
されるので、リング１３０の実際の形はカプリングリン
グ１３０から求められる所望の適度のモーメントによっ
て幾分、決まる。リング１３０はそのリング１３０の環
体の種々の部分の質量が多少異なるように形成されてお
り、下記のように、適切に緩和したモーメントを得るた
めに、機械的手段又は他の手段によって１個以上の付加
的質量ｍａ　１４０がかけられることがわかる。例えば
、放射方向の厚みが一定しているようなリング１３０を
形成するためには、カプリングリング１３０の質量（ｍ
ａｓｓ）の中心ｍｃ　、即ち重心ｃｇ　をカプリング１
３０の中心に置くようにし、また、放射方向の厚み、ま
たは高さ（軸方向へ測って）が異るようなリング１３０
にするには、カプリング１３０のまわりに質量が不均等
に分布され、カプリングリング１３０の質量の中心ｍｃ
　、即ち重心ｃｇ　が偏心的に配置されるようにするこ
ともできる。

【００３４】この技術に熟達した人々はまた、伸長部材
１２０、遊びキー１０３及びリング１３０によってカプ
リング手段の実施例を種々形成しうることを認識してい
る。例えば、カプリング手段はキーとスロットの組合わ
せをいくつも包含する、例えば、リング１３０に伸長部
材１２０を備えそこにキー１０３を取付け、それぞれの
スクロール端板にスロットを形成するという具合いであ
る。スクロール装置２０に適度のモーメントを生じさせ
るために、重心を移動させることのできるスクロール部
材の同時回転を保証するような機能的に等しいカプリン
グ手段があることも明らかである。

【００３５】図２には、スクロールコンプレッサー組立
体２０は、冷却システム、又はエアコンディショニング
システムに一般に使用されるような流体システムの排出
開口５０とその流体システムへの吸引開口５２の所に接
続した状態で示されている。この技術に熟達した人々に
とって、これがスクロールコンプレッサー組立体２０を
適切に使用することのできる１つの流体システムであり
、このスクロールコンプレッサー組立体２０を冷却シス
テムやエアコンディショニングシステムに使用すること
は一例であって、それに制限されるものではない事も明
らかであろう。

【００３６】スクロールコンプレッサー組立体２０に関
連して図２に概略図で示す冷却システムは、シェルの排
出開口５０とコンデンサー６０との間を接続する排出ラ
イン５４を有し、前記コンデンサー６０は、冷却システ
ムから熱を放出し、その過程で、典型的には、冷媒を蒸
気から液体の形へ凝縮する。コンデンサー６０はライン
６２によって膨張装置６４に接続される。この膨張装置
６４は熱で駆動される弁、或いは電気で駆動される弁で
あって、それは適切なコントローラー、毛管組立体、或
いはその他、このシステムにおいて冷媒を膨張させる適
切な手段によって操作される。ライン６６は膨張装置６
４を蒸発器６８に接続させ、膨張した冷媒を膨張装置６
４から蒸発器６８へ送り、そこで熱が受容され、典型的
には、液状冷媒を蒸気の形に蒸発させる。最後に、冷却
システムの吸引ライン７０は、蒸発した冷媒を蒸発器６
８からコンプレッサー組立体２０へ移送し、そこで冷却
は圧縮され、冷却システムへ戻される。

【００３７】スクロールコンプレッサー装置２０を適切
に使用することのできる冷却システムの一般原理はこの
技術分野でよく理解されているので、そのような冷却シ
ステムを構成するために適切な装置及び機構については
、ここではこれ以上詳述しないことにする。そのような
冷却システム又は空調システムは、マルチプルコンデン
サー６０、蒸発器６８、或いはその他の構成要素及びサ
ブクーラーや冷却ファンのようなものと共に、並列型又
は直列型で接続したコンプレッサー組立体２０の多数ユ
ニットを含むことはこの技術に熟達した人々にとって明
らかである。

【００３８】図３、図４は図１の横断面図であって、本
発明を一段と明瞭に示す。線φ０　は駆動スクロール部
材７６の軸線Ｄと、遊びスクロール部材７８の軸線Ｉと
を通って限定される。これらの軸線は固定されるので、
線φ０　もまた、スクロール装置２０の基準線として固
定され、これは順次、スクロール装置の構成部材の角度
的配置の基準となる線として使用される。線φ０　もま
た、クランク角点ゼロを表わし、それぞれのスクロール
ラップ８０と１００の外端がはじめに他方のそれぞれの
スクロールラップと接触し、第１室、即ち外側室を閉鎖
する点を表わす。

【００３９】基準線φ０　は第１スクロール７６及第２
スクロール７８と共軸をなし、両スクロールの軸線Ｄと
Ｉ間の中心に配置された中心線Ｃを横切って伸長する。 これは図５にもっと明瞭に示されており、Ｏは軸線Ｄと
Ｉとの間の偏り距離を限定し、線Ｃはこれらの軸線から
Ｏの１／２の距離に配置される。

【００４０】図３において、カプリングリング１３０の
重心ｃｇ　は線φ０　から角φ３　に角度をもって配置
され、緩和モーメントを生じさせる。カプリングモーメ
ント１３０は、伸長部材１２０と遊びキー１０３とに摺
動状に接触する時、スクロール部材の下向きの安定性を
増強する手段で成る。説明し易くするために、カプリン
グリング１３０の角度φ１　は伸長部材１２０を通る線
ＥＥを限定すると考えられ、角度φ２　は線ＫＫがφ０
　から移動した角度を表わす。

【００４１】カプリングリング１３０がカプリング１３
０の物理的中心と一致する重心ｃｇ　を有する時、ｃｇ
　は中心線Ｃから距離ｒの所に配置される。カプリング
リング１３０の重心ｃｇ　は線φ０　から角度φ３　の
所に配置される。これは図３の中心部分を拡大した図４
に一層明瞭に示されている。重心ｃｇ　の実際の位置は
スクロール装置の回転時に変化するので、角度φと距離
ｒはスクロール装置が図３に開示された位置にある時、
重心ｃｇ　の配置を限定することはこの技術に熟達した
人々にとって理解されるであろう。従って、重心ｃｇ　
はカプリング手段の実際の実施例によって、心臓形通路
に、又は他の曲線通路に従う。

【００４２】ここで図５を参照すればスクロール装置２
０に対するスクロールラップ８０、１００内の流体力の
影響が明瞭に示されている。この図はこれらの力の影響
を誇張して示したものである。図示の力の分力は所与の
力の実際の数量を示そうとするものではなくて、その力
の作用する方向を表わす。スクロールラップそれ自体と
、伸長部材１２０と、カプリング１３０と、キー１０３
を削除することにより各スクロールにそれらが作用する
力と方向を一層明確に示す。

【００４３】図５は、図３に示すように、５つの部屋Ｃ
１　〜Ｃ５が形成される角位置でとったスクロール装置
２０の横断面を表わす。各部屋は軸方向の分離力ａと放
射方向の分離力ｓとを発生させる。例えば、部屋Ｃ１　
は端板８２にかかる軸方向の分離力として力のベクトル
ａ１　を発生させ、遊びスクロール端板１０２から駆動
スクロール端板８２を分離させるように働き、放射方向
の分離力、即ち力のベクトルｓ１　はスクロールラップ
８０に作用して、第２スクロールラップ１００から分離
させる。 力のベクトルａ１　とｓ１　は両方とも、スクロール部
材の回転軸に対して直角に第１スクロール部材７６を回
転、又は傾斜させる。軸方向の総分離力ａはベクトルの
合計ａ１　＋ａ２　＋ａ３　＋ａ４　＋ａ５　に等しく
、放射方向の純分離力ｓは、ベクトルの合計ｓ１　＋ｓ
２　＋ｓ３　＋ｓ４　＋ｓ５　に等しい。分離力の純効
果は流体の力と部屋の位置と寸法が変化するという事実
により第１スクロール部材７６の回転軸からオフセット
される力ｓを発生させることである。その結果、瞬間的
に傾斜モーメントｍｔ　が生じる。このモーメントｍｔ
　はスクロール部材７６に作用して角度デルタｄとして
示される傾斜、又は垂下を生じさせる。部屋は同一放射
方向の角度位置に配置され流体の力も同じであるが、ス
クロール部材７６、７８の軸線は片寄っているので、各
部屋の力は各スクロール部材７６、７８に対して傾斜モ
ーメントｍｔ　を生じさせる。従って、部屋Ｃ１　〜Ｃ
５　の力は角度デルタｉとして示されるスクロール部材
７８の傾斜、即ち垂下を生じさせる。 前記角度デルタｉはそれぞれのスクロール部材の軸を支
持する軸受の数、種類や寸法の相違や、それぞれのスク
ロール部材の端板にかかる圧迫力の差により、スクロー
ル部材７６に生じる角度デルタｄとは相異する。スクロ
ールラップ８０、１００は典型的には、デルタｉとデル
タｄが異なる時に分離する。

【００４４】この計算はそれぞれのスクロール部材７６
、７８に対する回転周期の各角位置に対してくり返され
ねばならない。図５に示すように、軸線Ｄを通って作用
する軸方向のバイヤス力は軸方向のバイヤス手段によっ
て与えられる。この力は軸方向の分離力ａを十分に超え
るものでなければならず、さらに、所与のクランク角位
置でスクロール部材の端板８２の傾斜を防ぐのに十分な
スクロール先端の接触力を供給しなければならない。 力ａが軸線Ｄを介して作用する軸方向のバイヤス力をこ
える場合、傾斜モーメントｍｔ　により傾斜が生じる。 その傾斜はその力が小さくて、分離力ａを克服すること
ができず、適切な反作用モーメントを出すこともできな
いほど、力ａがスクロールの軸方向のバイヤス力より小
さい時でさえ生じる。

【００４５】図６は、カプリング１３０なしに、スクロ
ール部材の回転中、スクロール部材７６又は７８の片方
に作用する瞬間的なモーメントの分析を示す。クランク
角位置は線図の水平軸線上の０°〜３６０°（１回転）
間で線φ０　から測定した時のそれぞれのスクロール部
材の角位置を指している。その時、垂直軸は各角位置で
遭遇するモーメントを開示する。各位置で瞬間的な純モ
ーメントを表わす例示曲線は、スクロール部材の１回転
に対して大まかにみて曲線をなす。

【００４６】図７は、スクロール部材の回転中、それら
のスクロール部材７６、又は７８の片方に作用する瞬間
的なモーメントを示し、カプリング１３０のＣｇ　は種
々の角度φ３　に配置されφ３　＝０°、φ３　＝３０
°、φ３　＝３３０°を含み、ｒは一定である。φ３　
＝３３０°に対して瞬間的モーメントを表わすグラフが
最高の最大モーメントを生じさせることが判る。φ３　
＝０°の場合の瞬間的モーメントを表わすグラフはより
低い最大モーメントを生じさせる。φ３　＝３０°の時
、最も低い最高モーメントが例示装置に生じる。これら
のグラフは例示のものであって、本発明を制限するもの
ではない。なぜなら、カプリング手段の配置のために選
択される実際の角度φ３　は、本発明を使用する各スク
ロール装置２０に対して変化し、スクロール装置２０に
見られる実際の垂れは、その垂れを防ぐための反作用モ
ーメント対角位置における実際の傾斜次第で決まる。

【００４７】カプリング１３０と共に緩和モーメントを
準備することにより、スクロール部材の純モーメントを
低下させる方法は次の工程を踏む。即ち、第１スクロー
ルに作用する瞬間的な傾斜モーメントは各角位置に対し
て決定され、それから、最大傾斜モーメントが作用する
角位置、又はクランク角位置、又は角位置の範囲と共に
最大傾斜モーメントが決定され、第１スクロールの最大
傾斜モーメントを緩和するために必要な緩和モーメント
が決定されるが、それはカプリングリング１３０の質量
や、所望の緩和モーメントを誘発するためにカプリング
リング１３０の重心Ｃｇ　の放射方向及び角度配置φ３
　に基づいており、そして、角度φ１　の所の線ＥＥ上
に伸長部材１２０を配置し、角度φ２　の所のＫＫ線上
に遊びキースタッブ１０３を配置することによって重心
Ｃｇ　を角度φ３　の所に配置して、第１及び第２スク
ロール部材を結合させる。好ましくは、最大傾斜モーメ
ントはその最大傾斜モーメントが作用するクランク角位
置の範囲と共に、同様に所望の緩和モーメントが生じる
ように同一方法により第２スクロールについても同様に
決定される。

【００４８】前述したように、さらに図８に示すように
、１個以上の付加的質量ｍａ　１４０が例えば溶接や接
着剤によるように機械的に、又は製造時に一体的に形成
することによって、カプリング１３０に適用される。質
量ｍａ　は重心Ｃｇ　をカプリング１３０の軸方向の中
心線から外れて移動させ、カプリング１３０によって生
じた緩和モーメントを変化させる。しかしながら、角位
置や質量ｍａ　の量の決定は、克服すべき傾斜モーメン
トを決定し、その傾斜モーメントのクランク角位置を決
定し、それから、所望の緩和モーメントを生じるように
線Ｃから距離ｂの所で、角位置φ４　の所でカプリング
リング１３０に質量ｍａ　を備えることによって行われ
る。

【００４９】この技術に熟達した人々にとって、緩和モ
ーメントを備えるためにカプリング１３０を最適状態に
配置することにより共同回転式スクロール装置２０の下
垂の安定性を増強すると、この技術が実質的に改善され
ることは認識されている。このスクロール装置２０にお
いては、構成部材を追加する必要がないので、投資費用
も操作時の支出も最低限ですむ。さらに、カプリングに
より与えられる緩和モーメントは必要な軸方向のバイヤ
ス力を減退させるので、傾斜スクロールラップ８０、１
００と端板８２、１０２との間の摩擦損も減退させるこ
とができ、そのために、所与の容量に対してスクロール
装置２０の動力の消費量が減退し、かくしてもっと小型
で軽いモーター４０を使用することができる。従ってあ
らゆる点で、本発明は当初の経費が少くてすみ、スクロ
ール装置２０の全効率を改善した実質的な改良体である
。さらに、本発明は冷却システムに有用なスクロール装
置２０として例示されているけれども、本発明は、ポン
プ、エキスパンダー流体で駆動される型のエンジンや、
その他の例を含む共回転スクロール装置２０の全ての用
途に有用である。同時に、性能が改善され、経費も少く
てすむ。

【００５０】本発明の好ましい実施例の変形例も添付の
請求項の範囲内にあることはこの技術に熟達した人々に
とって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した共回転式スクロール装置の横
断面図である。

【図２】本発明を適切に実施する冷却システムを概略的
に示す図である。

【図３】３−３線に沿ってとった図１のスクロール装置
の横断面図である。

【図４】図３の図面の部分拡大図である。

【図５】代表的な共回転式スクロール装置に対する傾斜
モーメントの影響を示す図である。

【図６】傾斜モーメントと緩和モーメントの組合わせと
、共回転式スクロール装置のスクロール部材の回転中、
片方のスクロール部材に作用する軸方向のスクロールの
先端接触力とを示すダイアグラムである。

【図７】スクロール装置の回転中、スクロール部材の片
方に作用する、種々の緩和モーメントと組合わせた傾斜
モーメントを表わすダイアグラムである。

【図８】図３のスクロール装置のもうひとつの実施例を
示す図である。

【符号の説明】

２０　　スクロールコンプレッサー組立体２２　　密閉
シェル ７６　　駆動スクロール部材 ７８　　遊びスクロール部材 ８０　　直立第１巻きスクロールラップ８２　　駆動ス
クロール端板 ８４　　駆動軸 １００　　第２の遊びスクロールラップ１０２　　遊び
端板 １０３　　遊びキースタッブ １１０　　環状軸受 １１２　　遊び軸受ハウジング １２０　　伸長部材 １２２　　端部分 １３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃ，１３２ｄ　　駆動キー
スロット １３０　　カプリングリング

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　第１スクロール端板と、前記第１スク
   ロール端板に配置された第１直立巻き部分を有する第１
   スクロールラップと、前記第１端板に配置された駆動軸
   とを含む第１スクロール部材と、前記第１スクロール部
   材はさらに第１モーメントを有することと、第２スクロ
   ール端板と、前記第２スクロール端板に配置された第２
   の直立巻き部分を有する第２スクロールラップとを有す
   る第２スクロール部材と、前記第２スクロール部材はさ
   らに、第２モーメントを有し、前記第２スクロール巻き
   部分は前記第１スクロール巻き部分と共働してφ０　線
   を限定することと、前記第１スクロール部材と前記第２
   スクロール部材とを連結させるため、緩和モーメントを
   生じさせるカプリング手段と、前記カプリング手段は更
   に、前記スクロール装置の垂れの安定性を増すために緩
   和モーメントを発生させることと、前記第１スクロール
   部材を回転させる手段とで成る共回転式スクロール装置
   。
2. 【請求項２】　　前記カプリング手段は更に、前記φ０
   　線から角度φ３　の所に配置された重心を有すること
   を特徴とする、請求項１に記載のスクロール装置。
3. 【請求項３】　　前記カプリング手段の重心はスクロー
   ル装置の中心線Ｃから距離ｒの所に放射方向へ移動して
   配置されていることを特徴とする、請求項２に記載のス
   クロール装置。
4. 【請求項４】　　前記カプリングはさらに、そのカプリ
   ングにかけられるモーメント発生質量ｍａ　を有するこ
   とを特徴とする、請求項１に記載のスクロール装置。
5. 【請求項５】　　前記質量ｍａ　は前記φ０　線から角
   度φ４　の所に配置されることを特徴とする、請求項４
   に記載のスクロール装置。
6. 【請求項６】　　吸引圧流体を含むため吸引圧部分を有
   する密閉シェルと、前記吸引圧部分に配置された第１ス
   クロール部材と、前記第１スクロール部材は外周を有す
   る第１スクロール端板と、前記第１スクロール端板上に
   配置された第１直立巻き部分を含む第１スクロールラッ
   プと、前記第１端板に配置された第１回転軸Ｄを有する
   駆動軸とを有する事と、前記吸引圧部分に配置された第
   ２スクロール部材と、前記第２スクロール部材は第２ス
   クロール端板と、前記第２スクロール端板に配置された
   第２直立巻き部分を有する第２スクロールラップと、前
   記第２スクロールラップはさらに、前記第１スクロール
   ラップと共にφ０　線を限定することと、前記第２端板
   に配置された遊び軸とを有する事と、前記遊び軸は片寄
   り部分Ｏだけ前記第１回転軸Ｄから片寄った第２回転軸
   Ｉを有し、前記第２スクロール部材はさらに、前記第１
   スクロール部材と共働してφ０　線と中心線Ｃを限定し
   、前記中心線Ｃはさらに、前記第１軸線Ｄと前記第２軸
   線Ｉに平行で、それらの間に等距離を有することと、前
   記第１スクロール部材と前記第２スクロール部材とを連
   結させる緩和モーメント発生用カプリング手段と、前記
   カプリング手段はさらに、緩和モーメントを発生させて
   前記スクロール装置の垂れの安定性を増強するためφ０
   　線から角度φ３　の所に重心Ｃｇ　を有することと、
   前記密封シェルの前記吸引部分に前記遊び軸を回転自在
   に支持する手段と、前記第１スクロール駆動軸を回転さ
   せる手段とで成る、共回転式スクロール装置。
7. 【請求項７】　　前記カプリング手段の重心は中心線Ｃ
   から距離ｒの所に容易に配置されたことを特徴とする、
   請求項６に記載のスクロール装置。
8. 【請求項８】　　前記カプリングはさらに、前記カプリ
   ングにかけられるモーメント発生質量ｍａ　を有するこ
   とを特徴とする、請求項７に記載のスクロール装置。
9. 【請求項９】　　前記質量ｍａ　は、角度φ４　の所に
   配置されることを特徴とする、請求項８に記載のスクロ
   ール装置。
10. 【請求項１０】　　前記質量ｍａ　は前記中心線Ｃから
    距離ｂの所に配置されることを特徴とする、請求項９に
    記載のスクロール装置。
11. 【請求項１１】　　前記モーメント発生質量ｍａ　は前
    記カプリングに機械的にかけられることを特徴とする、
    請求項１０に記載のスクロール装置。
12. 【請求項１２】　　前記モーメント発生質量は前記カプ
    リングに一体的に形成されることを特徴とする、請求項
    １０に記載のスクロール装置。
13. 【請求項１３】　　冷媒を液体の形に凝縮するコンデン
    サーと、前記コンデンサーから液体冷媒を受容し、その
    冷媒を膨張させる膨張装置と、冷媒を前記膨張装置から
    受容し、その冷媒を蒸気の形に蒸発させる蒸発器と、蒸
    発器から冷媒を受容し、その冷媒を圧縮し、その冷媒を
    コンデンサーへ送るコンプレッサーと、前記コンプレッ
    サーは次のもので成る、即ち、吸引圧流体を入れるため
    吸引圧部分を有する密閉シェルと、前記吸引圧部分に配
    置された第１スクロール部材と、前記第１スクロール部
    材は外周を含む第１スクロール端板と、前記第１スクロ
    ール端板に配置された第１直立巻き部分を有する第１ス
    クロール巻きと、前記第１端板に配置された第１回転軸
    Ｄを有する駆動軸とを有する事と、前記吸引圧部分に配
    置された第２スクロール部材と、前記第２スクロール部
    材は第２スクロール端板と、前記第２スクロール端板に
    配置された第２直立巻き部分を有する第２スクロールラ
    ップとを有し、前記第２スクロールラップは更に、前記
    第２端板に配置された遊び軸を有し、それは前記第１回
    転軸Ｄから片寄り部分０だけ片寄ったところに第２回転
    軸Ｉを有することと、前記第２スクロール部材はさらに
    、前記第１スクロール部材と共働してφ０　線と中心線
    Ｃとを限定し、前記中心線Ｃはさらに、前記第１軸線Ｄ
    と前記第２軸線Ｉとに平行をなして、それらの間で等距
    離をおいている事と、前記第１スクロール部材と前記第
    ２スクロール部材とを連結する緩和モーメント発生カプ
    リング手段と、前記カプリング手段はさらに、緩和モー
    メントを発生させて前記スクロール装置の垂れの安定性
    を増強するためその重心Ｃｇ　がφ０　線から角度φ３
    　の所に配置される事と、前記密閉シェルの前記吸引部
    分に前記遊び軸を回転自在に支持する手段と、前記第１
    スクロール駆動軸を回転させる手段とで成る、閉鎖ルー
    プ接続体内で冷媒を循環させる冷却システム。
14. 【請求項１４】　　第１スクロールの傾斜モーメントを
    有する第１スクロール部材と、前記第１スクロール部材
    にはまりこんで結合する第２スクロール部材とを有し、
    前記第２スクロール部材が第２スクロール傾斜モーメン
    トを有するような共回転スクロール装置の垂れの安定性
    を増強する方法であって、前記第１スクロール傾斜モー
    メントを決定し、前記第２スクロール傾斜モーメントを
    決め、緩和モーメントを発生させるように配置された重
    心Ｃｇ　を有するカプリングに前記第１スクロール部材
    と第２スクロール部材とを連結させることで成る前記方
    法。
15. 【請求項１５】　　角位置の周期を通して回転するよう
    に第１軸線Ｄを有する第１スクロール部材と、前記第１
    スクロール部材は第１巻きスクロールラップを有する事
    と、角位置の前記周期を通して回転するように第２軸線
    を有する第２スクロール部材と、前記第２スクロール部
    材は前記第１スクロールラップと互いにはまり合い結合
    する第２巻きスクロールラップを有する事と、前記第１
    スクロール部材は第１スクロール傾斜モーメントを発生
    させ、前記第２スクロール部材は第２スクロール傾斜モ
    ーメントを発生させる事とで成る共回転式スクロール装
    置の垂れの安定性を増強する方法であって、前記第１及
    第２のスクロールラップが第１室を形成するφ０　線を
    決め、前記各角位置で前記第１スクロール部材に作用す
    る瞬間的傾斜モーメントを決め、前記第１スクロール部
    材に作用する前記瞬間的傾斜モーメントから、前記第１
    スクロール部材のために第１最大傾斜モーメントを決め
    、第１の最大傾斜モーメントが作用する角位置を決め、
    前記第１の最大傾斜モーメントを緩和させる緩和モーメ
    ントを発生させる質量ｍｃ　が配置されるφ０　からの
    角度φ３　を決め、前記角度φ３　に配置された重心Ｃ
    ｇ　に質量ｍｃ　を有するカプリング手段を発生させる
    ため緩和モーメントに前記第１スクロール部材と前記第
    ２スクロール部材とを接触させる工程で成る前記方法。
16. 【請求項１６】　　前記各角位置で前記第２スクロール
    部材に作用する瞬間的な傾斜モーメントを決定し、前記
    第２スクロール部材に作用する前記瞬間的傾斜モーメン
    トから、前記第２スクロール部材のための第２の最大傾
    斜モーメントを決定し、さらに第２の最大傾斜モーメン
    トが作用する角位置を決定する工程をさらに有すること
    を特徴とする、請求項１５に記載の方法。
17. 【請求項１７】　　共回転スクロール装置の垂れの安定
    性を増強する方法は、前記第１の最大傾斜モーメントを
    緩和し、前記第２の最大傾斜モーメントを緩和するため
    緩和モーメントを発生させる質量ｍａ　が配置されるφ
    ０　から角度φ４　を決定する工程をさらに有すること
    を特徴とする、請求項１６に記載の方法。