JPH0428916B2 - - Google Patents

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JPH0428916B2
JPH0428916B2 JP57187409A JP18740982A JPH0428916B2 JP H0428916 B2 JPH0428916 B2 JP H0428916B2 JP 57187409 A JP57187409 A JP 57187409A JP 18740982 A JP18740982 A JP 18740982A JP H0428916 B2 JPH0428916 B2 JP H0428916B2
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JP
Japan
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crankshaft
scroll
orbiting scroll
bearing
center
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Nobukatsu Arai
Naoki Maeda
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/003—Systems for the equilibration of forces acting on the elements of the machine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
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    • F01C21/008—Driving elements, brakes, couplings, transmissions specially adapted for rotary or oscillating-piston machines or engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C18/0207—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
    • F04C18/0215—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form where only one member is moving
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/0042—Driving elements, brakes, couplings, transmissions specially adapted for pumps
    • F04C29/005—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions
    • F04C29/0057—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions for eccentric movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/80—Other components
    • F04C2240/807—Balance weight, counterweight

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は圧縮機または膨張機またはポンプとし
て使用されるスクロール流体機械に係り、また、
特に旋回スクロールに発生する遠心力がクランク
軸の軸受及び旋回スクロール部の旋回軸受に作用
するのを防ぐ機構に関する。
〔従来の技術〕
スクロール流体機械において、旋回スクロール
に発生する遠心力が軸受に作用するのを防ぐ機構
としては、特開昭53−92915号公報に開示された
固定偏心量のクランク軸駆動機構と、特開昭50−
32512号公報に開示されたスウイングリング機構
とが知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
特開昭53−92915号公報に開示の機構は、クラ
ンク軸に付加質量（バランスウエイト）を付加し
て、旋回スクロールに発生する遠心力が主軸受
（クランク軸を支持するフレームの軸受）に作用
しないようにしたものであるが、しかし旋回スク
ロール部の旋回軸受に前記遠心力が作用するのを
防ぐことはできない。従つて、スクロール流体機
械の小形高速化あるいは大容量化を図ろうとする
と、それに比例して前記旋回軸受に作用する遠心
力も大きくなるので、スクロール流体機械の小形
高速化あるいは大容量化を図ることは困難であ
る。
また、特開昭50−32512号公報に開示の機構は、
クランク軸と一体の円板等にキーまたはピンを介
して付加質量を係合させ、その付加質量をクラン
ク軸と一体で回転させることにより、旋回スクロ
ールに発生する遠心力に対向する逆向きの遠心力
を発生させて、クランク軸を支持する主軸受及び
旋回スクロール部の旋回軸受に旋回スクロールの
遠心力が作用しないようにしたもので、この機構
によれば、主軸受及び旋回軸受に旋回スクロール
の遠心力が作用しないので、スクロール流体機械
の小形高速化あるいは大容量化を図ることは可能
となる。しかしこの機構では、旋回スクロールを
旋回運動させるための偏心量（旋回半径）が、あ
る範囲で可変となつていて、旋回スクロールの運
動をスクロールラツプの側面で規制する構成とな
つている、つまり偏心量が固定されていないの
で、次のような欠点がある。
即ち、スクロール流体機械自体の運搬時の振動
などにより、旋回スクロールが自由に動き、該旋
回スクロールのラツプと固定スクロールのラツプ
との側面どうしが衝突し、ラツプを破損もしくは
傷つけることになる。また、スクロール流体機械
をカーエアコン用の圧縮機に適用した場合、圧縮
機の停止時には、前述の運搬時と同様に自動車の
振動により両スクロールのラツプを破損させるこ
とになる。
本発明の目的は、前述した従来技術の欠点を解
消し、旋回スクロールに発生する遠心力が主軸受
及び旋回軸受に作用しないようにしてスクロール
流体機械自体の小形高速化あるいは大容量化を図
れると共に、旋回スクロールを偏心量固定のクラ
ンク軸で旋回運動させるようにして旋回スクロー
ルのラツプと固定スクロールのラツプとが外部の
振動により衝突して破損を招いたりすることのな
いスクロール流体機械を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明のスクロー
ル流体機械は、鏡板に形成されたラツプを有する
固定スクロールと、鏡板に形成されたラツプを有
する旋回スクロールとを、互いにラツプを内側に
向い合わせにして噛み合わせて密閉空間を形成
し、前記旋回スクロールを自転を拘束された状態
で旋回運動させ自転防止部材と、前記旋回スクロ
ールを駆動するためのクランク軸と、旋回スクロ
ールによつて発生する遠心力とバランスさせるた
めのバランスウエイトを備えたスクロール流体機
械において、前記旋回スクロールがラツプとは反
対側に突出して設けられた筒状ボス部を有し、か
つ該筒状ボス部の中心付近に前記旋回スクロール
の重心を有するものであつて、前記筒状ボス部の
内側に主に流体力を受けるとともに前記クランク
軸の偏心軸と係合する軸受を、前記筒状ボス部の
外側に軸受を介嵌して、該軸受に、前記クランク
軸の主軸中心に対し、前記クランク軸の偏心軸の
中心と反対方向に重心を有する前記バランスウエ
イトを前記クランク軸と一体の部分又は、前記ク
ランク軸に結合され、該クランク軸と共に回転す
る部材に係合したものである。
〔作用〕
圧縮動作が行われた際、旋回スクロール２に
は、旋回運動による遠心力と、内部のガス圧によ
る負荷とが作用する。筒状ボス部の外側に軸受を
介嵌して該軸受にクランク軸の主軸中心に対し、
クランク軸の偏心軸の中心と反対方向に重心を有
するバランスウエイトをクランク軸と一体の部分
又はクランク軸に結合され、クランク軸共に回転
する部材と係合するように設けているので、バラ
ンスウエイトは旋回スクロールに発生する遠心力
と逆向きで、かつその遠心力と実質的に等しい遠
心力を発生する。その結果、旋回スクロールの遠
心力とバランスウエイトの遠心力とが相殺して旋
回スクロールに作用する遠心力は略零となる。そ
のため、フレームに設けられた軸受及び旋回軸受
には旋回スクロールの旋回運動に起因する遠心力
が作用しない。また旋回軸受によつて流体力を受
けることができるので、流体力が大きい場合にも
ラツプ同志が過大に接触することを防ぐことがで
き、旋回軸受にはガス圧による負荷しか作用しな
いので、旋回軸受に小さな負荷容量のものが採用
できる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図に
従つて説明する。この実施例は圧縮機として構成
された例を示し、固定スクロール１と旋回スクロ
ール２とで圧縮要素を構成している。その固定ス
クロール１及び旋回スクロール２は、各々鏡板１
ａ，２ａとこれに直立するうず巻形のラツプ１
ｂ，２ｂとを有していて、ラツプ１ｂ，２ｂを互
いにかみ合わせることにより圧縮室３を形成して
いる。前述固定スクロール１はフレーム４に固定
され、旋回スクロール２は、その下面のボス部２
Ｃの内側に旋回軸受５を介してクランク軸６の偏
心軸６Ａを嵌入させている。この偏心軸６Ａはク
ランク軸６の軸心に対してεだけ偏心している。
また固定スクロール１の鏡板１ａと旋回スクロー
ル２の鏡板２ａには、それぞれ複数個の穴が穿た
れており、その各穴にはクランク軸６の偏心軸６
Ａと同じ偏心量を有するピンクランク７がそれぞ
れ嵌め込まれている。前記クランク軸６は、フレ
ーム４に固定された主軸受８，９により支持され
ている。主軸受８，９は、この例ではグリース潤
滑となつており、軸受の上下部にはグリースシー
ル１０がシール押え１１と共に設けられている。
前記旋回スクロールのボス部２Ｃには、軸受１２
を介してバランスウエイト１３が外嵌されてい
る。このバランスウエイト１３は、その下面に設
けたキー１４をクランク軸６と一体の円板６Ｂに
穿つたキー孔１５に嵌合させることにより前記円
板６Ｂに係合して、クランク軸６と一体で回転す
るようになつている。またバランスウエイト１３
は、その重心がクランク軸６に偏心軸６Ａの偏心
方向とは反対側に位置するように配置されて、回
転したとき旋回スクロール２に発生する遠心力と
対向する逆向きの遠心力が発生するようになさ
れ、かつその遠心力が旋回スクロール２の遠心力
と実質的に等しくなるように設計されている。
バランスウエイト１３の前記キー１４とクラン
ク軸６における円板６Ｂの前記キー孔１５との関
係について詳述すると、第２図に示すように前記
キー孔１５の径方向寸法は、前記キー１４の径方
向長さより大きく加工されて、両者の径方向には
隙間が存在するようになつている。
また、クランク軸６の円板６Ｂには、偏心軸６
Ａが発生する遠心力と、キー孔１５による負の遠
心力との両方をバランスさせる負の付加質量とし
ての切り欠き孔１６が穿設されている。この切り
欠き孔１６は、図示では円形孔で示してあるが、
この形に限定されない。
次に本発明の動作について説明する。
モータ（図示せず）などにより駆動されるクラ
ンク軸６の回転に伴い、旋回スクロール２はピン
クランク７により自転を阻止されつつ旋回運動す
る。この旋回運動に伴いガスは固定スクロール１
の吸込口１７より圧縮機内に吸引され、固定スク
ロール１と旋回スクロールの各ラツプ１ｂ，２ｂ
で形成されるラツプ最外周部の圧縮室３に閉じ込
められる。圧縮機３は旋回スクロール２の旋回運
動に伴いラツプ外周部より中心部に向つて体積を
縮少しながら移動する。その結果、ガスは圧縮さ
れ高圧となつたガスは吐出口１８より圧縮機の外
部へ排出される。
前述の圧縮動作が行われた際、旋回スクロール
２には、旋回運動による遠心力と、内部のガス圧
による負荷とが作用する。またクランク軸６の回
転によつて該クランク軸６の円板６Ｂにキー１４
及びキー孔１５を介して係合しているバランスウ
エイト１３がクランク軸６と共に回転し、バラン
スウエイト１３は旋回スクロール２に発生する遠
心力と逆向きで、かつその遠心力と実質的に等し
い遠心力を発生する。その結果、旋回スクロール
２の遠心力とバランスウエイト１３の遠心力とが
相殺して旋回スクロール２に作用する遠心力は略
零となる。即ち、主軸受８，９及び旋回軸受５に
は旋回スクロール２の旋回運動に起因する遠心力
が作用しない。従つて、スクロール圧縮機の小形
高速化あるいは大容量化を図ることができる。ま
た特に旋回軸受５にはガス圧による負荷しか作用
しないので、旋回軸受５の選定に当り、小さな負
荷容量、つまり小形のものが採用できる。
また、このスクロール圧縮機は、その旋回スク
ロール２が偏心量固定のクランク軸６により旋回
運動させられる、つまり偏心量が固定されている
から、固定スクロール１のラツプ１ｂと旋回スク
ロール２のラツプ２ｂとが外部の振動により衝突
してラツプの損傷を招いたりすることはない。
また、この実施例によりスクロール圧縮機にお
いては、バランスウエイト１３をクランク軸６の
円板６Ｂに係合させているキー１４とキー孔１５
との間に隙間が形成されているため、バランスウ
エイト１３の遠心力がクランク軸６に伝達される
ことはない。またクランク軸６の円板６Ｂには、
クランク軸６の回転不つり合いを取除く切り欠き
孔１６が設けられているので、クランク軸６の回
転振動を最小限に抑えることができ、スクロール
圧縮機の小形高速化あるいは大容量化を一層容易
にさせる。
また、旋回スクロール２に発生する遠心力Ｆcm
は、旋回スクロール２の質量をＭ、偏心軸６Ａの
偏心量をε、回転角度をωとすると、旋回スクロ
ール２の重心はボス部２Ｃの中心付近に位置する
ので、 Ｆcm＝Mεω2 で表わされる。そして高速化、即ちωの増大によ
りＦcmは急激（ωの２乗に比例する）に増大し、
また大容量化、即ちＭの増大（容量の増大に対し
て旋回スクロール２の体積が略３乗に比例する）
によりＦcmは増大するが、本発明によるスクロー
ル圧縮機では前記の遠心力Ｆcmが旋回軸受５及び
主軸受８，９に作用しないので、軸受部分の損失
の低減及び信頼性の向上を図れる。また旋回軸受
５とクランク軸６との距離を縮められ、ガス力及
び軸支持点の相違に起因するモーメントの低減に
より、軸受荷重の低減も図れる。
第３図及び第４図はバランスウエイト１３をク
ランク軸６の円板６Ｂに係合させる他の実施例を
示したもので、バランスウエイト１３にピン１９
の一端を圧入し、そのピン１９の他端部に表面に
高周波焼入、浸炭あるいは窒化処理などの硬化処
理を施したスリーブ２０を回転可能に外嵌し、前
記スリーブ２０を含むピン１９を円板６Ｂに穿つ
て長円形のピン孔２１に嵌合させることにより、
バランスウエイト１３を円板６Ｂに係合さえた構
造としたものである。この実施例は、回転中にバ
ランスウエイト１３と円板６Ｂとの間に軸受クリ
アランスなどによる微小なずれが生ずる場合に有
効である。
尚、前述した実施例はスクロール圧縮機につい
て示したが、このスクロール圧縮機に限らず膨張
機またはポンプとして使用した場合も、前述した
作用効果も達成できることは勿論である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、旋回ス
クロールに発生する遠心力が主軸受及び旋回軸受
に作用しないようにするとともに、流体力を旋回
軸受に受けるようにしたから、スクロール流体機
械自体の小形高速化あるいは大容量化を図ること
ができる。また旋回スクロールが偏心量固定のク
ランク軸で旋回運動される、つまり偏心量が固定
されているので、旋回スクロールのラツプと固定
スクロールのラツプとが外部振動により衝突して
破損を招いたりすることはない。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例であるスクリユー圧
縮機の断面図、第２図は第１図におけるクランク
軸とバランスウエイトとを分解して示す斜視図、
第３図はバランスウエイトをクランク軸の円板に
係合させる他の実施例を示す断面図、第４図は第
３図の−矢視図である。 １……固定スクロール、２……旋回スクロー
ル、１ｂ，２ｂ……ラツプ、２Ｃ……旋回スクロ
ールのボス部、３……圧縮室、４……フレーム、
５……旋回軸受、６……クランク軸、６Ａ……ク
ランク軸の偏心軸、６Ｂ……クランク軸の円板、
８，９……主軸受、１２……軸受、１３……バラ
ンスウエイト、１４……キー、１５……キー孔。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 鏡板に形成されたラツプを有する固定スクロ
    ールと、鏡板に形成されたラツプを有する旋回ス
    クロールとを、互いにラツプを内側に向い合わせ
    にして噛み合わせて密閉空間を形成し、前記旋回
    スクロールを自転を拘束された状態で旋回運動さ
    せ自転防止部材と、前記旋回スクロールを駆動す
    るためのクランク軸と該クランク軸を軸受支持す
    るフレームに設けられた軸受と、旋回スクロール
    によつて発生する遠心力とバランスさせるための
    バランスウエイトを備えたスクロール流体機械に
    おいて、前記旋回スクロールがラツプとは反対側
    に突出して設けられた筒状ボス部を有し、かつ該
    筒状ボス部の中心付近に前記旋回スクロールの重
    心を有するものであつて、前記筒状ボス部の内側
    に主に流体力を受けるとともに前記クランク軸の
    偏心軸と係合する軸受を、前記筒状ボス部の外側
    に軸受を介嵌して、該軸受に前記クランク軸の主
    軸中心に対し、前記クランク軸の偏心軸の中心と
    反対方向に重心を有する前記バランスウエイトを
    前記クランク軸と一体の部分又は前記クランク軸
    に結合され、該クランク軸と共に回転する部材と
    係合するよう設けたことを特徴とするスクロール
    流体機械。 ２ 前記バランスウエイトと前記クランク軸の取
    付けが一方に設けられた溝と他方に設けられた突
    起体とで構成されていることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項に記載のスクロール流体機械。 ３ 前記溝の半径方向の長さが、前記突起体の半
    径方向の長さより大きく形成されていることを特
    徴とする特許請求の範囲第２項に記載のスクロー
    ル流体機械。
JP57187409A 1982-10-27 1982-10-27 スクロ−ル流体機械 Granted JPS5979086A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57187409A JPS5979086A (ja) 1982-10-27 1982-10-27 スクロ−ル流体機械
US06/544,225 US4522574A (en) 1982-10-27 1983-10-21 Balancing weight device for scroll-type fluid machine
KR1019830004990A KR880000933B1 (ko) 1982-10-27 1983-10-21 스크롤 유체기계의 평형추장치
DE19833338737 DE3338737A1 (de) 1982-10-27 1983-10-25 Stroemungsmaschine in spiralbauweise

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57187409A JPS5979086A (ja) 1982-10-27 1982-10-27 スクロ−ル流体機械

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5979086A JPS5979086A (ja) 1984-05-08
JPH0428916B2 true JPH0428916B2 (ja) 1992-05-15

Family

ID=16205525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57187409A Granted JPS5979086A (ja) 1982-10-27 1982-10-27 スクロ−ル流体機械

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4522574A (ja)
JP (1) JPS5979086A (ja)
KR (1) KR880000933B1 (ja)
DE (1) DE3338737A1 (ja)

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