JPH0436084A - スクロール形流体機械 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） この発明は、固定スクロールと旋回スクロールとを有す
るスクロール形流体機械に関する。

（従来の技術） スクロールコンプレッサー　スクロールポンプ（スクロ
ール流体機械）には、固定スクロールと旋回スクロール
とを組合わせたものがある。

詳しくは、固定スクロ（ルおよび旋回スクロルは、いづ
れも鏡板の一側面に渦巻状に成形したラップを突設して
なる。そして、これら固定スクロールと旋回スクロール
を、中心をずらして互いのラップ同志が互い違いに入り
込むように組合わせる。そして、この旋回スクロールを
、固定されている固定スクロールの細心の回りに旋回さ
せることより、各ラップ間に形成される三日月状の空間
を利用して、ガスを圧縮したり、液体を圧送したりする
ようにしている。

ところで、こうした圧縮、ポンプ作用を維持するには、
固定スクロールと旋回スクロールとがスクロール間に生
じる圧力で離れてしまわないこと、さらには旋回スクロ
ールが自転せずに回転することが必要である。

そこで、従来より、スクロールコンプレッサーでは、旋
回スクロールの背面側を流体圧力に対抗する圧力で支え
て圧力的にバランスさせる、オルダム機構を用いて旋回
スクロールの自転を規制している。

すなわち、従来、圧力的にバランスさせる構造には、旋
回スクロールの鏡板の背面側に、同背面と対向する面部
分を有したフレームを設け、これに旋回スクロールを回
転自在に支持させる。またこのフレームと鏡板との間に
、旋回スクロールの周方向に沿ってスラストリング部を
介装し、背面側空間にスラストリング部のシール性から
同スラストリング部を境とした内・外側に圧カッ（ラン
ス室を形成する。そして、内側の圧力バランス室に吐出
側のガスを導き、外側の圧力バランス室に吸込側のガス
を導いて、ラップ間で生じる流体圧力に対抗する圧力を
発生させることが行われている。

またオルダム機構には、上記スラストリング部の外側に
旋回スクロールの周方向に沿ってオルダムリングを設け
た構造が用いられている。詳しくは、従来、オルダムリ
ングには円形のリング本体の直交する二方向に対応する
部分にそれぞれキーを設けた構造が用いられ、このオル
ダムリングの一方向側のキーを旋回スクロールの鏡板の
背面に設けた直径方向のキー溝にスライド自在に嵌挿し
、残るキーをフレームに設けた上記キー溝と直交する方
向のキー溝にスライド自在に嵌挿して、偏心距離を許容
することが行われている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、このような旋回スクロールの背面側にスラス
トリング部およびオルダムｍ構をそれぞれ独立して設け
る構造は、スラストリング部の外側に、このスラストリ
ング部とは別に旋回スクロールの偏心を吸収するための
キー長さで決まるスライドスペースが必要である。

このため、従来のスクロールコンプレッサースクロール
ポンプは、上記スライドスペースの確保のために構造上
、径方向に大きくなりやすい。

ところが、スクロールコンプレッサー　スクロールポン
プなとは、小形化の要求が高い。

そこで、小形にする場合、上記の構造によると、オルダ
ムリングを小さくすることが必要となる。

しかし、これでは回転力を受けるキー構造も小さくなる
ので、オルダムリングは強度的にも問題となることが多
い。しかも、キー構造は小さくなるにしたがって加工し
にくくなるので、加工精度も悪くなりやすく、こうした
点がコンプレッサの小形化の障害となっている。

この発明はこのような事情に着目してなされたもので、
その目的とするところは、オルダムリングに影響を与え
ることなしに、装置の小形化を図ることができるスクロ
ール形流体機械を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、この発明のスクロール形流
体機械は、対向する旋回スクロールの鏡板の背面および
フレームの面部分のうちの一方にスラストリング部を固
定し、このスラストリング部の外周部に該スラストリン
グ部の軸心方向とは直角な一方向に対してスライド自在
な細長枠状のオルダムリングを嵌合し、かつ旋回スクロ
ールの鏡板の背面およびフレームの面部分のうちの他方
に前記オルダムリングの全体を当該オルダムリングのス
ライド方向とは直交する方向にスライド自在に嵌合する
凹部を設けてオルダム機構を構成して、スラストリング
部をオルダム機構の一部の部品ととして兼用させたこと
にある。

（作用） この発明のスクロール形流体機械によると、旋回スクロ
ールが回転するにしたがって、フレームの凹部内をオル
ダムリングがスライドするとともに、同オルダムリング
内を圧力バランス室を構成するスラストリング部がスラ
イドしていく。

これにより、旋回スクロールの偏心に伴う変位が直角な
二方向のスライドで吸収され、旋回スクロールの自転を
規制することになる。

こうしたスラストリング部に直にオルダムリングを嵌合
、オルダムリングに直に凹部を嵌合させて、旋回スクロ
ールの自転を規制する構造は、最モ占有スペースが小さ
くてすむオルダムリングで所定の機能が発揮できること
になる。つまり、小さなオルダムリングですむ。

それ故、従来のように無理にオルダムリングを小さくせ
ずに、スクロール流体機械の径方向の大きさの小形化を
図ることができる。

しかも、オルダムリングは、キー構造ではなく、スラス
トリング部を嵌挿するだけの単順な枠形状なので、たと
えそれ以上、オルダムリングを小さくしても、強度は低
下しに＜＜、加工精度は保ちやすい。

（実施例） 以下、この発明を第１図ないし第４図に示す第１の実施
例にもとづいて説明する。第２図はこの発明を適用した
流体排熱システムを示し、１はスクロール式のキャンド
型冷媒ポンプ（スクロール流体機械に相当）、２は吸熱
器、３は放熱器、４はアキュームレータである。そして
、上記キャンド型冷媒ポンプ１に冷媒循環路５を介して
上記吸熱器２．放熱器３．アキュームレータ４が順次接
続され、冷媒の循環によって吸熱器２から放熱器３へ熱
を輸送する回路を構成している。

第３図に上記冷媒ポンプ１の構造が示されている。同ポ
ンプ１について説明すれば、６は密閉ケースである。密
閉ケース６は、有底な円筒状のケース７の開口端に、同
開口を塞ぐようにフレーム８を設けて構成される。そし
て、この密閉ケース７の中央部にモータ９が設けられて
いる。このモータ９は、ケース７の外周部分に取着され
たステータ１０と、ケース７の内部に上記ステータ１０
の位置に対応して設けたロータ１１と有している。

ロータ１１は、ケース内径より若干小さな外径を有して
いて、軸心部にはロータ軸となるシャフト１２が圧入に
よって取着されている。

一方、上記フレーム８は、上記ケース開口端の外形に対
応した円板状部８ａを有している。この円板状部８ａの
下面中央には、ケース７の内外を連通ずる筒状の主軸受
１３が一体に突設されている。そして、この主軸受部１
３に上記フレーム８側に延びているシャフト１２の端部
が摺動自在に嵌挿され、ロータ１１を回転自在に支持し
ている。

また上記フレーム９にはスクロール式のポンプ部１４が
設けられている。このポンプ部１４について説明すれば
、１５は固定スクロール、１６は旋回スクロールである
。固定スクロール１５は、上記円板状部８ａの外周側に
重ねて取着された略逆円形平皿状の鏡板１７の中央下面
に、第４図に示されるように一対の渦巻状のラップ１８
．１８を点対称に突設して構成される。また旋回スクロ
ール１６は、フレーム９の上面に形成した旋回スクロー
ル収容用の円形な凹部１９の底面に対向して配置された
円板状の鏡板２０の上面に、上記固定スクロール１５と
同様、第４図に示されるように一対の渦巻状のラップ２
１．２１を点対称に突設して構成される。

そして、これら固定スクロール１５と旋回スクロール１
６のラップ同志は、中心をずらして互い違いに入り込む
ように組合わせられ、ラップ１８２１間に三日月状の搬
送空間２２を形成させている。また固定スクロール１５
の鏡板１７の下面中央部分には、円形の凹部で構成され
る吐出室２３が設けられている。この吐出室２３は、ラ
ップ１８２１で囲まれる中心部の吐出圧領域２４（第４
図に図示）に臨んでいる。これにより、旋回スクロール
１６を固定スクロール１５の中心の回りを旋回させれば
、冷媒は鏡板１７の吸込口２５、ラップ外周の吸込空間
２８から吸込まれた後、圧縮されずに中心側の吐出室２
３に搬送されるようになっている。すなわち、ラップ１
８゜２１は旋回スクロール１５の旋回にしたがって上記
搬送空間２２の形成、同空間２２の開放を繰返すだけの
形状に設定されていて、同設定から容積変化なく流体（
液冷媒）を圧送できるようにしである。なお、鏡板１７
には、吐出室２３と連通する吐出口２７が設けられてい
て、同吐出口２７から冷媒を外部（吸熱器２）に吐出で
きるようになっている。

また上記旋回スクロール１６の鏡板２ｏの中心部分には
、吐出室２３に突出する円筒状の軸受ボス３０が一体に
形成されている。そして、この軸受ボス３０には、上記
シャフト１２の先端面に同シャフト１２の軸心と偏心し
て突設した輪状のクランクボス３１が摺動自在に嵌挿さ
れ、旋回スクロール１６を回転自在に支持している。

また旋回スクロール１６の鏡板２ｏの下面中央には、第
１図に示されるように軸受ボス３０の開口の回りに例え
ば正方形の外形をもつ環状のスラストリング部３２が一
体に突設されている。またフレーム８の凹部１９の中央
には、上記スラストリング部３２を摺動自在に受ける後
述の凹部３３が形成されていて、鏡板２０の下面中央の
スラストリング部３２で区画形成される内側と外側の部
位に圧力バランス室３４ｇ、３４ｂを構成している。上
記圧力バランス室３４ａは、クランクボス３１の外周面
に設けた潤滑冷媒供給用のＶ型溝３５を介して吐出室２
３に連通している。これにより、Ｖ型溝３５ｍによる粘
性ポンプの作用（Ｖ型溝３５がシャフト１２と共に回転
することで発生する作用）を利用して、吐出室２９から
吐出冷媒の一部を圧力バランス室３４内に導くことがで
きるようになっている。そして、この圧力バランス室３
４内の冷媒で、クランクボス部３１の根元部のスラスト
用鍔部３６ｇとこれを受ける軸受ボス３０の根元側のス
ラスト受部３６ｂ杉の摺動部に冷媒を潤滑用として供給
できるようにしていると同時に、圧力バランス室３４内
を吐出圧領域２４で発生する流体圧に対抗する圧力で満
たすようにしている。また第１図および第４図に示され
るようにスラスト受部３６ａから主軸受１３の先端部に
対応するシャフト１２の外周面部分には、螺旋状溝部３
７が設けられていて、圧力バランス室３４ａ内に導かれ
た冷媒を潤滑用として主軸受１３の軸受面に供給できる
ようになっている。但し、螺旋状溝部３７の端はケース
７内に開口していて、潤滑後の冷媒を密閉ケース６内に
流出させるようになっている。なお、シャフト１２の内
部には軸心に沿って、一端が吐出室２３が開口し、他端
がケース７内に開口する貫通孔３８が設けられ、ケース
７内に吐出された冷媒が吐出室２３に戻るようにしであ
る。

また上記外側の圧力バランス室３４ｂは吸込空間２８に
連通していて、旋回スクロール１６の背面外周側に吸込
圧力を作用させている。これにて、上記吐出圧領域２４
の外側の領域で作用する内部（吸込圧）圧力に対し、バ
ランスさせている。

他方、４０は旋回スクロール１６の自転を防ぐオルダム
機構である。オルダム機構４０には上記スラストリング
部３２を一部品として活用した構造が用いられている。

その構造が第１図に示されている。

オルダム機構４０について説明すれば、４１は長方形の
枠状に構成されたオルダムリングである。オルダムリン
グ４１は、一対の短辺４１ａ。

４１ａの内寸法Ｌ２が上記スラストリング部３２の外周
を形成する辺長さり、に対応して形成され、また残る一
対の長辺４１ｂ、４１ｂの内寸法Ｌ２がそれより少なく
とも上記シャフト１２とクランクボス３１の偏心量分、
大きな寸法で形成されている。このオルダムリング４１
が上記スラストリング部３２の外周部にスライド自在に
嵌挿されている。そして、この組合わせによってオルダ
ムリング４１は、シャフト１２の軸心を通る、該軸心と
は直角な一方向、すなわち長平方向に沿ってのみスライ
ドできるようになっている。一方、スラストリング部３
２を受ける上記凹部３３の内周形状は、上記オルダムリ
ング４１の長辺４１ｂの外寸法Ｌ４と対応した長さの辺
Ｌ５よりなる正方形状に形成されている。そして、この
凹部３３内に上記オルダムリング４１がスライド自在に
嵌挿され、オルダムリング全体をオルダムリング４１の
長手方向とは直角な短手方向のみにスライドできるよう
になっている。こうしたオルダムリング４１の各長手方
向および短手方向（直交する二方向）のスライド構造に
より、旋回スクロール１６を自転させずに、固定スクロ
ール１５の中心の回りに旋回できるようにしている。

つぎに、このように構成された冷媒ポンプの作用につい
て説明する。

モータ９を励磁すると、ロータ１１が回転し、シャフト
１２が回転していく。そして、この回転が旋回スクロー
ル１６に伝達されていく。

ここで、旋回スクロール１６は、スラストリング部３２
とオルダムリング４１とのスライド構造によって、旋回
に必要な動きを許す直角な二方向のうちの一方、すなわ
ち第１図に示される「Ｘ方向」しか動かないように規制
され、オルダムリング４１と凹部３３とのスライド構造
によって、同じく他方、すなわち「Ｘ方向」しか動かな
いように規制されている。

それ故、旋回スクロール１６は、自転せずに固定スクロ
ール１５の中心の回りに、固定スクロール１５と旋回ス
クロール１６との偏心距離を半径として、旋回運動して
いく。

この旋回運動によって、ラップ１８．２１間において搬
送空間２２．２２が周期的に形成されていく。これによ
り、吸込口２５から吸込まれた液体の冷媒は吸込空間２
８を経てラップ１８．２１間で圧送され、中央の吐出室
２３へ吐出されていく。

このとき吐出室２３の液冷媒の一部は、潤滑用としてＶ
型溝３５から圧力バランス室３４ａに導かれていく。こ
の圧力バランス室３４ａの吐出側の圧力と、上記吸込時
、圧力バランス室３４ｂに導かれる吸込側の圧力とで、
旋回スクロール１６を背面側から支えて、旋回スクロー
ル１６が固定スクロール１５から離れないようにしてい
く。そして、圧力バランス室３４ａの液冷媒で、スラス
ト用鍔部３６ａとスラスト受部３６ｂとの摺動部を潤滑
していく。ついで、この圧力バランス室３４ａの液冷媒
が螺旋状溝部３７を通ってケース７内に吐出される間に
、主軸受１３とこれに対向するシャフト部分１２ａとの
摺動部を潤滑していく。このケース７内に吐出された冷
媒が、貫通孔３８を通って上記吐出室２３に戻り、上記
吐出室２３に吐出された冷媒と一緒に、吐出孔２６から
吸熱器２に吐出されていく。そして、この冷媒か放熱器
３．アキュームレータ４、冷媒ポンプ１を順に経て循環
し、ガス化、液化を繰り返して、吸熱器２から熱を放熱
器３に輸送していく。

しかして、上記したようなオルダム機構４０は、スラス
トリング部３２に直にオルダムリング４１を嵌合、オル
ダムリング４１に直に凹部３３を嵌合させるという、ス
ラストリング部３２をオルダム機構４０の一部品として
用いるスライド構造なので、偏心距離を許容するスライ
ドスペースを合理的に確保することができる。

それ故、スラストリング部３２の周囲では、最も占有ス
ペースが小さくてすむオルダムリング４１で所定の機能
が発揮できる。つまり、小さなオルダムリング４１です
む。

よって、従来のようにオルダムリング４１に影響、すな
わち無理にオルダムリング４１を小さくせずに、冷媒ポ
ンプの径方向の大きさを小形にすることができる。

しかも、オルダムリング４１は、キー構造ではなく、ス
ラストリング部３２を嵌挿するだけの単順な細長枠形状
なので、たとえそれ以上、オルダムリング４１を小さく
しても、強度は低下しにくく、また加工精度は保ちやす
い。

なお、上記一実施例では旋回スクロール１６の背面にス
ラストリング部３２を設け、旋回スクロル１６の背面と
対向するフレーム８の面部分に凹部３３を設けたオルダ
ム機構４０を示したが、逆に旋回スクロール１６側に凹
部３３を設け、フレーム８側にスラストリング部３２を
設けたオルダム機構４０でも同様の効果を奏するもので
ある。

また、上記一実施例では■型溝３５から冷媒を吐出側の
液冷媒を導いて圧力バランス室４３ａを所要の圧力にし
たが、これに限らず、例えば逆に貫通孔３８からケース
７内へ液冷媒を吐出させて、所要の圧力を圧力バランス
室４３ａに導くようにしてもよい。

また上記一実施例ではキャンドタイプのモータ９を用い
たが、これに限らず、例えば第５図に示されるような通
常のモータ４０の動力をマグネットカップリング４１を
介してシャフト１２に伝達するようにしてもよい。

すなわち、第５図に示される冷媒ポンプ１は、ロータの
代わりにインナーマグネット４３を設け、またステータ
の代わりにケース外に上記インナーマグネット４３とケ
ース壁を介して対向するアウターマグネット４４を設け
てなるマグネットカップリング４１を採用し、この上記
アウターマグネット４４のハウジング４４ａの軸心部を
、密閉ケース６の後方側に設けたモータ４０の出力軸に
連結したものである。なお、４５は、ケース７のフラン
ジ部４５ａおよびフレーム８の各外周面に嵌挿されて取
付けられたモータ支持用のフレームである。

こうした構造によると、モータ４０の回転は、相互が磁
気的に連結されるアウターマグネ・ソト４４およびイン
ナーマグネット４３を介して、シャフト１２に伝達され
ることになる。

また、この発明を上記各実施例ではスクロールポンプに
適用したが、これに限らず、固定スクロールと旋回スク
ロールを組合わせたスクロールコンプレッサー　スクロ
ール式の膨張機等といったスクロール形流体機械にこの
発明を適用してもよい。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、最も占有スペー
スが小さくてすむオルダムリングで所定の機能が発揮で
き、オルダムリングは小さくてすむようになる。

したがって、従来のように無理にオルダムリングを小さ
くしないですみ、その分、スクロール流体機械の小形化
を図ることができる。しかも、オルダムリングは、キー
構造ではなく、スラストリング部を嵌挿するだけの単順
な枠形状なので、たとえ小さくしても、強度は低下しに
＜＜、加工精度は保ちやすい。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの発明の一実施例を示し、第１
図はスクロール式のキャンド型冷媒ポンプに用いたオル
ダム機構の構成を示す分解斜視図、第２図はスクロール
式のキャンド型冷媒ポンプを適用した流体排熱システム
を概略的に示す図、第３図はスクロール式のキャンド型
冷媒ポンプを示す断面図、第４図は第３図中、Ａ−Ａ線
に沿う平断面図、第５図はこの発明の他の実施例を示す
断面図である。 ８・・・フレーム、１５・・・固定スクロール、１６−
０゜旋回スクロール、３２・・・スラストリング部、３
３・・・凹部。 第２図 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第３ 図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　固定スクロールと組合う旋回スクロールの鏡板の背面
   側に、同背面と対向する面部分を有して構成され前記旋
   回スクロールを回転自在に支持するフレームを設け、こ
   のフレームと前記旋回スクロールの鏡板との間に該旋回
   スクロールの周方向に沿ってスラストリング部を設けて
   、旋回スクロールの鏡板の背面側に前記スクロール間の
   流体圧とバランスさせるための圧力バランス室を形成し
   、さらにフレームと前記旋回スクロールの鏡板との間に
   前記旋回スクロールの自転を規制するオルダム機構を設
   けてなるスクロール形流体機械において、前記オルダム
   機構は、前記対向する旋回スクロールの鏡板の背面およ
   びフレームの面部分のうちの一方に前記スラストリング
   部を固定し、このスラストリング部の外周部に該スラス
   トリング部の軸心方向とは直角な一方向に対してスライ
   ド自在な細長枠状のオルダムリングを嵌合し、かつ前記
   旋回スクロールの鏡板の背面およびフレームの面部分の
   うちの他方に前記オルダムリングの全体を当該オルダム
   リングのスライド方向とは直交する方向にスライド自在
   に嵌合する凹部を設けてなることを特徴とするスクロー
   ル形流体機械。