JPH06101660A - スクロール式流体機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スクロール部材の渦巻き形の羽根の間の半径
方向のシール力を略一定に保持して、羽根に偏摩耗が発
生するのを防止し、動力損失を低減する 【構成】 駆動軸５と一体の偏心輪１０の例えば円形の
偏心した内周面１０ｂに対して、それよりも小径で、可
動スクロール部材７と一体の被駆動軸７ｃに対して回転
可能なリング１２が内接して摩擦係合している。またリ
ング１２の外周の一部にはバランスウェイト１３が取り
付けられており、ピン１１により駆動軸５と共に回転す
ることによって、可動スクロール部材７の公転による遠
心力の一部を相殺し、残余の遠心力を羽根の間の半径方
向のシール力として利用する。スクロール部材の羽根の
プロフィールに誤差があり、駆動軸５が固定スクロール
部材３の軸心と一致しない場合でも、偏心輪１０とリン
グ１２との接点に作用する駆動力の分力により前記残余
の遠心力を増減調整してシール力を一定に保つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばスクロール圧縮
機やスクロール膨張機のようなスクロール式流体機械に
係り、特にスクロール式流体機械における２つのスクロ
ール部材の渦巻き形の羽根の間に形成される三日月形の
作動空間を、可動スクロール部材に作用する遠心力を利
用して半径方向にシールする手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】空調装置の冷媒圧縮機として使用するの
に好適なスクロール圧縮機のようなスクロール式流体機
械は、低振動、低騒音という優れた特長を有するため、
空調装置の冷媒圧縮機等の用途に適しているが、２つの
スクロール部材の渦巻き形の羽根の間に形成される三日
月形の作動空間を円周方向に完全にシールすることが難
しいので、加圧された流体が低圧側へ漏洩することによ
って圧力−流量特性が不良になりやすいという難点があ
る。この問題に対処して従来から種々の対策が講じられ
てきており、可動スクロール部材を固定スクロール部材
に向かって半径方向に押圧することにより円周方向のシ
ールを行うという方式をとっている発明としては、特公
昭５７−４９７２１号公報や特公昭５８−１９８７５号
公報に記載されたものがある。

【０００３】特公昭５７−４９７２１号公報には、２つ
のスクロール部材の渦巻き形の羽根の間に形成される三
日月形の作動空間をシールするために、可動スクロール
部材を固定スクロール部材に対して半径方向に押しつけ
る力として、最も考えつき易いばねの力の利用と同様
に、可動スクロール部材の公転によって発生する遠心力
を利用するものが記載されている（例えば、同公報第２
９頁の第３１図〜第３４図とそれらに関する説明等を参
照）。

【０００４】これらの例は、電動機の軸によって回転駆
動されるクランクに対してガイド溝によって係合する摺
動ブロックを設け、該摺動ブロックに設けられた軸受に
よって可動スクロール部材の軸を支持しており、可動ス
クロール部材が公転するときに発生する遠心力により、
その軸がガイド溝に沿って半径方向に移動して固定スク
ロール部材の軸に接近するようになっている。また、可
動スクロール部材の遠心力に対抗してばねの力や、平衡
おもりの遠心力（求心力）が作用するようにして、可動
スクロール部材の遠心力を調整する点についても開示さ
れている。

【０００５】しかしながら、これらの例を実施に移す場
合には、摺動ブロックの摺動運動を案内するガイド溝の
間隔、平行度、直角度等について高精度の加工を必要と
するという問題がある。また、それらの部分や、可動ス
クロール部材及び固定スクロール部材の渦巻き形の羽根
のプロフィールに加工上の誤差があったり、設計上の制
約から駆動軸が固定スクロール部材の軸心と一致しない
場合には、駆動軸の一回転中の可動スクロール部材の偏
心量が一定でなくなることから、固定スクロール部材に
対する可動スクロール部材のシール力を一定に保持する
ことができなくなる。その結果、スクロール部材の渦巻
き形の羽根に偏摩耗を生じる。

【０００６】また、同公報には、可動スクロール部材に
設けられた円筒被動面と、該被動面に線接触することに
よって可動スクロール部材を公転させる円筒駆動面とを
組み合わせ、可動スクロール部材の公転半径をスクロー
ル駆動装置の旋回半径よりも大きく選ぶことによって、
接触点に作用する駆動力の分力として可動スクロール部
材に作用する遠心力の一部と平衡する半径方向内側に向
かう求心力を得るようにした機構も開示されている（第
６Ａ図及び第６Ｂ図、第７図〜第１６図とそれらの説明
等を参照）。

【０００７】しかしこの場合は、可動スクロール部材の
遠心力に対抗する力を、接触点に作用する駆動力の分力
のみによって得ることになるため、固定スクロール部材
の軸心と駆動軸の中心が一致しないときとか、接触点の
位置が偏ったときには、可動スクロール部材の遠心力を
調整する適度の分力が得られず、一回転中のスクロール
部材の渦巻き形の羽根間の半径方向の押しつけ力が変動
して、２つの渦巻き形の羽根の接触面上に偏摩耗を生じ
る恐れがある。しかも、この円筒駆動面と円筒被動面と
の係合関係は不安定であって、作動中に係合部分に摩耗
を生じたり、故障が発生する可能性が高い。

【０００８】また、特公昭５８−１９８７５号公報に記
載されたシール手段は、スクロール型圧縮機の場合、圧
縮中の流体の内部圧力の和が常に可動スクロール部材の
回転方向と逆の方向に働くことに着目して、この流体圧
力を利用して可動スクロール部材を固定スクロール部材
に押しつける構造をとっている。

【０００９】このような構造では、何らかの原因によっ
て吐出圧に変動が発生した場合は、半径方向のシール力
も変動することになるので、充分なシール力、即ち押し
つけ力を得るためには、予めシール力を大きめに設定し
ておく必要があり、特に無潤滑駆動とする場合には、そ
れによってスクロール部材の摩耗が増大するという問題
を生じる。

【００１０】更に圧縮圧力は常に変動しているため、前
記のような従来技術の構成では駆動軸及び可動スクロー
ル部材の一回転中にシール力が部分的に変化することに
よって２つのスクロール部材の渦巻き形の羽根の面に偏
摩耗を生じる。この対策として、スクロール部材の渦巻
き形の羽根の巻き数を多くして圧力変動を抑えることが
考えられるが、スクロール部材が大型化することから、
圧縮機等の流体機械全体の体格が大きくなるので現実的
な対策とは言えない。このように、シール力が内部圧力
の影響を受けるために、安定した値の最適の押しつけ力
が得られず、それによってスクロール部材の渦巻き形の
羽根に偏摩耗が生じた場合は動力損失の増大を招く、と
いうような問題がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術が
有するこれらの多くの問題点を解決し、２つのスクロー
ル部材の渦巻き形の羽根が接触する部分のシール手段を
改善することによって、それらの間に圧力変動に左右さ
れない最適のシール力（押しつけ力）を発生させると共
に、スクロール部材の渦巻き形の羽根の偏摩耗を防止し
て動力損失を低減することを、発明の解決課題とするも
のである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するための手段として、渦巻き形の羽根を有しハウ
ジングの一部として固定される固定スクロール部材と、
前記固定スクロール部材の前記渦巻き形の羽根に対して
噛み合う渦巻き形の羽根を有し駆動軸により偏心輪装置
を介して駆動される可動スクロール部材と、前記可動ス
クロール部材の自転を阻止し公転のみを許す自転防止機
構とを備えており、前記可動スクロール部材の渦巻き形
の羽根は、その公転による遠心力によって半径方向に前
記固定スクロール部材の渦巻き形の羽根に押しつけられ
ることにより、２つの渦巻き形の羽根の間に形成される
三日月形の作動室を円周方向にシールすることができ、
前記偏心輪装置は、前記駆動軸に対して偏心して取り付
けられた円弧面或いはそれに類似した曲面を有する駆動
側の回転部材と、前記曲面よりも小径又は大径であって
前記曲面の内側又は外側に位置し前記可動スクロール部
材の中心軸に対して回転可能に取り付けられて前記駆動
側の回転部材が回転するときに前記曲面の一部と抵触す
る円弧面或いはそれに類似した曲面を有する被駆動側の
回転部材とを備えていて、それらの曲面の抵触によって
前記駆動軸から前記可動スクロール部材に駆動力が伝達
されるように構成されていると共に、前記偏心輪装置の
前記被駆動側の回転部材の一部には前記駆動軸と共に回
転するバランスウェイトが付設されていて、その回転に
よって前記可動スクロール部材の公転により発生する遠
心力の一部を相殺する求心力を発生するように構成され
ており、更にこの求心力が、前記曲面同士の抵触によっ
て伝達される駆動力の一部の成分によって増減調整され
るようになっていることを特徴とするスクロール式流体
機械を提供する。

【００１３】

【作用】駆動軸が回転し、偏心輪装置によって被駆動側
の回転部材が駆動軸に対して偏心して回転することによ
り、それに対して回転可能に連結されていると共に自転
防止機構によって自転を阻止されている可動スクロール
部材は公転だけをすることになる。その結果、固定スク
ロール部材との間に形成される三日月形の作動室は、駆
動軸の回転方向により、縮小しながらスクロール部材の
外側から内側へ移動して流体を圧縮するか、又は、拡大
しながら内側から外側へ移動して流体を膨張させること
ができる。

【００１４】本発明のスクロール式流体機械において
は、可動スクロール部材の渦巻き形の羽根は、可動スク
ロール部材自体の公転による遠心力によって半径方向に
付勢されて固定スクロール部材の渦巻き形の羽根に押し
つけられ、２つの渦巻き形の羽根の間に形成される三日
月形の作動室を円周方向にシールすることができる。し
かし、その遠心力が過大になると羽根の表面に摩耗が生
じるので、本発明ではまず、偏心輪装置に付設されて駆
動軸の回転と共に回転するバランスウェイトの遠心力を
求心力として利用し、可動スクロール部材の遠心力に対
抗させることにより、実際にシール力として羽根の間に
半径方向に作用する遠心力の大きさを減少させ、その差
の力を残すようにする。

【００１５】更に、本発明における偏心輪装置は、駆動
軸から可動スクロール部材の中心軸へ駆動力を伝達する
ために、駆動側の回転部材が駆動軸に対して偏心してい
る円弧面或いはそれに類似した曲面を有すると共に、被
駆動側の回転部材が前記曲面よりも小径又は大径であっ
てその内側又は外側に位置するやはり円弧面或いはそれ
に類似した曲面を備えており、駆動軸が回転すると駆動
側の回転部材の曲面の一部が被駆動側の回転部材の曲面
の一部に抵触し、その接触点において駆動力が被駆動側
へ伝達されるようになっている。

【００１６】従って、駆動側の回転部材と被駆動側の回
転部材とが一体となって駆動軸の回転が被駆動側の回転
部材に伝えられる際に、この駆動力のうちバランスウェ
イトの遠心力（求心力）と同じ方向又は反対の方向に発
生する分力が、駆動軸と固定スクロール部材及び可動ス
クロール部材との偏心の程度に応じてバランスウェイト
の遠心力を弱めたり、或いはそれを強めるように作用す
る。その結果、可動スクロール部材の遠心力とバランス
ウェイトの遠心力との差の力は更に一定となる方向に調
整され、２つのスクロール部材の渦巻き形の羽根のプロ
フィールの誤差や、固定スクロール部材の中心が駆動軸
の中心からずれている場合でも、２つの渦巻き形の羽根
の間に作用する半径方向の力、従ってシール力は、回転
数や回転位置に関係なく一定となる。

【００１７】仮に、偏心輪装置が偏心量の変化しないも
のであれば、固定スクロール部材の軸心と駆動軸の中心
が一致していない場合や、２つのスクロール部材の渦巻
き形の羽根のプロフィールに誤差があった場合には、駆
動軸が一回転する間に可動スクロール部材の公転による
遠心力の大きさが一定であっても、その一回転の間に固
定スクロール部材に対する可動スクロール部材の偏心量
が回転角度に応じて変化することによって、２つの渦巻
き形の羽根の間に半径方向に作用する押しつけ力、従っ
てシール力に変動が生じ、シール状態が変動するだけで
なく羽根の表面に偏摩耗を生じる。

【００１８】しかし、本発明における偏心輪装置は、駆
動側の曲面と被駆動側の曲面との一部の接触によって駆
動力が伝達されており、このような場合に２つの曲面の
接触点が僅かに移動することによって２つのスクロール
部材の間の偏心量の変化分や羽根のプロフィールの誤差
分を吸収し、バランスウェイトの遠心力のみによる調整
によっては不十分な部分を補正して、シール力の変動を
抑え、変動によって起こる羽根の表面の偏摩耗を防止す
る。

【００１９】

【実施例】図１に、本発明のスクロール式流体機械の実
施例としてのスクロール圧縮機１を示す。図１に示され
たスクロール圧縮機１は、主として、ハウジング本体２
に固定されてハウジングの一部となる固定スクロール部
材３と、電動機４のような原動機（油圧モータや内燃機
関等でもよい）からの駆動軸５の軸端に取り付けられた
本発明の特徴とする自動調圧機構を備えている偏心輪装
置６と、該偏心輪装置６によって駆動される可動スクロ
ール部材７と、詳細に図示していないが、駆動の際に可
動スクロール部材７の公転のみを許し自転を阻止する自
転防止機構８とからなっている。

【００２０】固定スクロール部材３及び可動スクロール
部材７は、実質的に同じ形をした渦巻き形の羽根３ａ及
び７ａを備えており、それらは軸方向に同じ長さ（高
さ）を有している。そして、それらが相対的に位相がず
れて、且つ偏心している状態で互いに噛み合うように組
み合わされて支持されることにより、それらの羽根の間
に流体を圧縮するための、軸方向に見た形が三日月形を
している空間を少なくとも１個以上形成する。

【００２１】図示実施例の場合、可動スクロール部材７
は、渦巻き形の羽根７ａを取り付けている円板形の側板
７ｂの背後の中心において軸方向に突出する短い被駆動
軸７ｃを一体的に備えており、この被駆動軸７ｃは、軸
受９と、部分的な拡大断面図である図２及び図３に詳細
に構造が示されているような、本発明による自動調圧機
構を含む偏心輪装置６とを介して、駆動軸５に連結され
ている。

【００２２】偏心輪装置６は、図示実施例の場合は駆動
軸５と一体化されている偏心輪１０を有する。偏心輪１
０は円形の外周面１０ａと、円形の内周面１０ｂとを備
えたカップ状のもので、内周面１０ｂは，図３に見られ
るように駆動軸５の軸心Ｂに対して偏心している。偏心
輪１０の一部には軸方向に断面円形のピン１１が打ち込
まれて固定されており、その先端の突出部分が可動スク
ロール部材７の方へ伸びている。可動スクロール部材７
の軸心即ち被駆動軸７ｃの軸心Ｃは、図２や図３から明
らかなように駆動軸５の軸心Ｂに対して偏心しており、
この偏心量が可動スクロール部材７の公転運動の半径と
なる。

【００２３】可動スクロール部材７の被駆動軸７ｃには
軸受９を介して回転自由に円形のリング１２が取り付け
られる。リング１２の外周の一部には、偏心輪１０と抵
触しないように扇形に拡がるバランスウェイト１３が一
体的に取り付けられており、バランスウェイト１３の一
部には大径の穴１４が開口していて、偏心輪１０から軸
方向に伸びる円形のピン１１の先端を緩やかに受け入れ
ている。円形のピン１１と大径の穴１４との係合によっ
て、偏心輪１０即ち駆動軸５と、バランスウェイト１３
即ちリング１２との間に相対的な回り止めが施され、バ
ランスウェイト１３は駆動軸５と連動して同じ回転をす
るようになる。大径の穴１４の直径が円形のピン１１の
それよりも大きくて係合部分に余裕があるため、後述の
ように駆動側と被駆動側との接点の位置が変化すること
が可能になり、それによって２つの渦巻き形の羽根３
ａ，７ａの間に作用する半径方向の押圧力を調整するこ
とができる。

【００２４】なお１３ａは被駆動軸７ｃの軸心に対して
偏心しているバランスウェイト１３の重量部分を示して
いる。重量部分１３ａは駆動軸５に対する可動スクロー
ル部材７の偏心の方向と反対の側に設けられる。バラン
スウェイト１３は基本的に可動スクロール部材７の公転
に伴って発生する遠心力の一部と釣り合う遠心力を発生
するように設計されており、それによって相殺された後
の残余の遠心力が、可動スクロール部材７の渦巻き形の
羽根７ａを固定スクロール部材３の渦巻き形の羽根３ａ
に向かって押しつける半径方向の押圧力となるが、この
ような遠心力の釣り合いだけでは、加工精度のばらつき
等に起因するスクロール部材の渦巻き形の羽根のプロフ
ィールの誤差等による押圧力の変動を完全には吸収する
ことができないので、後述のような手段によってこの押
圧力を補正している。また、この実施例と直接の関係は
ないが、図１において１５は可動スクロール部材７に作
用する軸方向の圧縮反力を支持するスラストボールを、
１６は圧縮された流体を外部へ導く吐出ポートを示して
いる。

【００２５】偏心輪１０の内周面１０ｂが駆動軸５の軸
心Ｂに対して偏心しているため、駆動軸５が回転すると
きは必ず内周面１０ｂのいづれかの部分がリング１２に
接触（抵触）するが、そのときの接点を図３のようにＡ
によって示すことにする。接点Ａの生じる位置が第一義
的に偏心輪１０の内周面１０ｂとリング１２の外周面の
形状に依存して決まることは明らかである。従って、内
周面１０ｂの半径とリング１２の半径は、設計の段階に
おいて後に説明するようにして定められる。例えば、可
動スクロール部材７の回転数の大小に関係なく前述の２
つの渦巻き形の羽根３ａと７ａの間に半径方向に作用す
るシール力、即ち押圧力を一定にするというような目的
も、接触する２つの面の半径（一般的には曲率半径）の
決め方次第で達成することができる。

【００２６】例えば適当な基準となる運転状態におい
て、図３に示すように矢印の方向に回転する駆動軸５と
一体の偏心輪１０がリング１２に対して点Ａにおいて接
触し、それ以後は偏心輪１０がリング１２とバランスウ
ェイト１３を伴って一体的に回転するものとする。この
際、偏心輪１０は楔作用による強い摩擦力によって、接
点Ａにおいてリング１２に駆動力を伝達することにな
る。偏心輪装置６によって可動スクロール部材７の被駆
動軸７ｃに回転が伝達されても、可動スクロール部材７
は、例えば半径方向の溝を有するオルダムリングと可動
スクロール部材７及びハウジング本体２にそれぞれ軸方
向に植設されたピンとが係合している、それ自体は公知
の自転防止機構８によって自転を阻止されているので、
偏心量、即ち軸心Ｂ及びＣの距離と同じ半径で自転を伴
わない公転だけをするが、公転によって可動スクロール
部材７には遠心力が作用する。

【００２７】駆動軸５と共に偏心輪１０が１回転する間
の２つの渦巻き形の羽根３ａ，７ａの相対的な位置関係
と、偏心輪装置６の回転位置の変化を図４に示す。スク
ロール式の圧縮機においては、変化の順序はＬ−Ｍ−Ｎ
−Ｏ−Ｌの順となり、この間に２つの渦巻き形の羽根３
ａ，７ａの外周部において羽根の間に取り込まれた流体
は、三日月形の空間に閉じ込められ、その空間が次第に
中心に向かって移動しながらその容積が連続的に縮小す
ることによって圧縮されて、中心部から高圧の流体とな
って吐出される。この際、前述のように偏心輪装置６を
構成する各部分の相対的な位置に変化はなく、偏心輪１
０とリング１２は点Ａにおいて接触して駆動力を伝達し
ている。

【００２８】図３に示したように、接点Ａにおいて駆動
力が伝達されている状態では、可動スクロール部材７が
公転することによって発生する遠心力は図３に示された
矢印Ｆｍのように被駆動軸７ｃの軸心Ｃに作用し、駆動
軸５及び偏心輪１０の回転に伴ってバランスウェイト１
３に発生する遠心力は、遠心力Ｆｍと反対向きに矢印Ｆ
ｂのように作用して、遠心力Ｆｍの一部を相殺するよう
に働く。その意味で、バランスウェイト１３に働く遠心
力Ｆｂは、可動スクロール部材７又は被駆動軸７ｃにと
っては駆動軸５の軸心Ｂの方向に向かう求心力になる。
その結果、実際に可動スクロール部材７に作用する残余
の遠心力は（Ｆｍ−Ｆｂ）となるので、基本的にはこの
力が、可動スクロール部材７の渦巻き形の羽根７ａを固
定スクロール部材３の渦巻き形の羽根３ａに向かって半
径方向に押しつけるシール力となる。そこで、この残余
の遠心力の値（Ｆｍ−Ｆｂ）が最適の値になるように、
遠心力Ｆｂの値等を設定することになる。なお、図３に
示したような状態では、流体を圧縮することによって発
生する圧縮反力Ｆｐが、遠心力Ｆｍ及びＦｂの作用の方
向に対して略直角の方向に作用するので、シール力には
実質的に影響しない。

【００２９】また、仮に、加工精度の問題或いは設計上
の制約等によって、２つのスクロール部材の渦巻き形の
羽根３ａ，７ａのプロフィールに誤差があり、駆動軸５
の軸心Ｂと固定スクロール部材３の軸心とが一致しない
ような場合には、一回転中の偏心量が変化することによ
り遠心力の大きさも変動することになるが、この実施例
の構成を用いることによって、２つの渦巻き形の羽根３
ａ，７ａ間の半径方向のシール力は略一定に自動調整さ
れる。以下、そのメカニズムを、図５及び図６を使用し
て詳細に説明する。

【００３０】例えば、図５に示すように、偏心輪１０の
内周面１０ｂがリング１２に対して点Ａ’において接触
して駆動力を伝達する場合には、可動スクロール部材７
に作用する遠心力Ｆｍ’は図３の場合の遠心力Ｆｍより
も大きくなるが、その時にバランスウェイト１３によっ
て発生する求心力Ｆｂ’は図３の場合の求心力Ｆｂより
も小さくなる。その結果、残余の遠心力を図３の場合と
比較すると、 Ｆｍ’−Ｆｂ’＞Ｆｍ−Ｆｂ となる。

【００３１】しかし、図５の場合には駆動力の伝達点
（接点Ａ’）が図示の位置に移動しているために、駆動
力と圧縮反力Ｆｐとの力の釣り合いにより、求心力Ｆ
ｂ’と同じ方向に力Ｆ_a1が生じる。その結果、２つの渦
巻き形の羽根３ａ，７ａの間に実際に作用するシール力
はＦｍ’−Ｆｂ’−Ｆ_a1となる。従って、Ｆｍ’−Ｆ
ｂ’−Ｆ_a1の値が図３に示したように接点Ａにおいて駆
動力が伝達される場合のシール力Ｆｍ−Ｆｂの値に近づ
くように、偏心輪１０の内周面１０ｂの形状等を設定す
ることによって、図３の場合と略同じ大きさのシール力
を得ることができる。その具体的な手法については後に
説明する。

【００３２】更に、駆動力の伝達点が図６に示すＡ”の
ような位置にある場合には、可動スクロール部材７に作
用する遠心力Ｆｍ”は図３の場合の遠心力Ｆｍよりも小
さくなり、バランスウェイト１３による求心力Ｆｂ”は
Ｆｂよりも大きくなる。この時に駆動力と圧縮反力の釣
り合いによって発生する力Ｆ_a2は可動スクロール部材７
の方向に作用し、２つの渦巻き形の羽根３ａ，７ａの間
に作用するシール力はＦｍ”−Ｆｂ”＋Ｆ_a2となる。従
って、この場合も前述の例と同様に、Ｆｍ”−Ｆｂ”＋
Ｆ_a2の値が図３に示した場合のシール力Ｆｍ−Ｆｂの値
に近づくように、偏心輪１０の内周面１０ｂの形状等を
設定することによって、図３の場合と略同じ大きさの半
径方向のシール力を得ることができる。

【００３３】このように、２つの渦巻き形の羽根３ａ，
７ａのプロフィールに誤差があったり、固定スクロール
部材３の軸心と駆動軸５の軸心Ｂとが一致しない場合を
考慮して偏心輪１０の内周面１０ｂの形状等を決定する
ことによって、２つの渦巻き形の羽根３ａ，７ａの間に
常に均一な大きさの半径方向のシール力を発生させるこ
とが可能になる。

【００３４】次に、図２及び図３に示した実施例におい
て、偏心輪１０の内周面１０ｂと、それに接触するリン
グ１２の外周面の形状を設計する手法を、図７を用いて
具体的に説明する。図７は図５に対応するものである。
この実施例においては偏心輪１０の内周面１０ｂとリン
グ１２の外周面をいずれも円形としているので、各記号
を次のように定める。 Ａ’…リング１２と偏心穴１０ｂとの接点 Ｂ …駆動軸５の軸心 Ｃ …可動スクロール部材７の軸心（被駆動軸７ｃの軸
心） Ｄ …バランスウェイト１３の重心 ｒ …偏心輪１０の内周面１０ｂの半径 ａ …リング１２の外周面の半径 ｍ₁ …可動スクロール部材７の質量 ｍ₂ …バランスウェイト１３の質量 ε …偏心量 ｅ …スクロール部材のプロフィールの誤差による偏心
量εのずれ量の平均値 Ｐ …圧縮反力 ω …駆動軸５の回転角速度 ｈ …バランスウェイト１３の偏心量 この場合は、図７からみて次のような関係が成立する。 Ｐ・ｔａｎ（θ₁ −θ₂ ）≒（ｍ₁ ＋ｍ₂ ）ｅω² ／ｃｏｓθ₂ ＋ｍ₁ ω² （ε−ε・ｃｏｓθ₂ ）／ｃｏｓθ₂ −ｍ₂ ω² （ｈ−ｈ・ｃｏｓθ₂ ）／ｃｏｓθ₂ θ₁ ＝ｓｉｎ^-1（ｅ／ｒ−ａ） θ₂ ＝ｔａｎ^-1｛（ｒ−ａ）（１−ｃｏｓθ₁ ）／ｅ＋ε｝ 従って、上記関係式を満たすように２つの円の半径ｒと
ａを決めればよい。

【００３５】図８及び図９に本発明の他の実施例を示
す。この例における偏心輪装置６は、図２及び図３に示
した実施例における偏心輪装置６の駆動軸５の側と、可
動スクロール部材７の被駆動軸７ｃの側との内外関係を
反対にしたものに相当する。即ち、駆動軸５の先端には
比較的外径の小さい偏心ピン５ａが一体的に形成されて
いると共に、可動スクロール部材７の円板形の側板７ｂ
にはそれと同心に偏心ピン５ａの外径よりも充分大きな
内径を有する短い円筒軸１７が一体に取り付けられてお
り、その内部にニードル軸受９を介して回転可能に支持
されているリング１９の外周の一部には、重量部分１３
ａが取り付けられてバランスウェイト１３を形成してい
る。そして、リング１９の内周面１９ａに対してＥ点に
おいて駆動軸５の偏心ピン５ａが接触することにより、
駆動力を伝達するように構成されている。なお、この実
施例においては、バランスウェイト１３を駆動軸５と回
転的に連動するために、駆動軸５に対して偏心ピン５ａ
と釣り合うように一体に設けたウエブ５ｂの部分に円形
のピン１１を形成し、これをバランスウェイト１３の一
部に穿孔された大径の孔１４内に緩く挿入する構造とし
ている。図８及び図９に示された実施例が、図２及び図
３に示された実施例と同様な作用、効果をもたらすこと
は説明を要しない。

【００３６】以上説明した実施例の偏心輪装置６におい
ては、偏心輪１０の内周面１０ｂとリング１２の外周面
（図２及び図３）との接触、或いは駆動軸５の偏心ピン
５ａの外周面とリング１９の内周面１９ａとの接触（図
８及び図９）のように、円弧と円弧の接触によって駆動
力を伝達するＡ或いはＥのような点（軸方向には線）が
形成されたが、本発明は円弧同士の接触に限られる訳で
はなく、図１０に例示しているように、図３に示す偏心
輪１０の内周面１０ｂの円弧に代えて、例えば放物線の
ような円以外の２次曲線のように、円に類似した形状を
有する変形の駆動体２０を使用することもできる。その
内周面を図１０に２０ａとして示しているが、この実施
例は、それ以外の点では図２及び図３に示されたものと
同様である。

【００３７】図２及び図３や図８及び図１０に示された
実施例においては、駆動軸５とバランスウェイト１３を
或る程度の自由度をもって回転的に連動するためのピン
１１と大径の穴１４を、いずれも円形のものとしている
が、これらは必ずしも円形である必要はない。そこで、
図１１には円形のピン１１に代えて使用され得る断面が
角形の所謂平行ピン２１が例示されている。この場合、
バランスウェイト１３の側に形成される穴の形状は、円
形よりも平行ピン２１の可動範囲の領域の形に合わせて
角形等の形状にするのが望ましい。この場合もその穴の
大きさは平行ピン２１に比べて充分大きくすることは言
うまでもない。

【００３８】図１２は、以上の実施例において回り止め
手段として使用している軸方向のピン１１或いは２１に
代えて、半径方向のピン２２を用いた例を示している。
半径方向のピン２２は直方体形状をしており、その一端
を偏心輪１０の内周面１０ｂの一部に形成された軸方向
の溝１０ｃに挿入すると共に、他端をリング１２の外周
面の一部に形成された軸方向の溝１２ａに挿入して、偏
心輪１０とリング１２を連動させているが、ピン２２が
偏心輪１０或いはリング１２に対して僅かに傾斜するこ
とにより、両者の間に僅かな相対回転を許すことができ
る。それによって、円形のピン１１と大径の穴１４との
係合関係のように、若干の遊びがある連動機構が形成さ
れる。

【００３９】図１３は、同様な回り止めの目的で、偏心
輪１０の内周面１０ｂとリング１２の外周面との間の三
日月形の隙間に、例えばゴムのような弾性体２３を充填
して両者を接着した例を示す。弾性体２３が弾性変形す
ることによって、偏心輪１０とリング１２との間には僅
かな相対回転が許容される。製法としては、未加硫の生
ゴム等を練った混練物を三日月形の隙間に充填し、外部
から加熱することによって隙間の中で加硫硬化させて、
偏心輪１０の内周面１０ｂとリング１２の外周面とを接
着するとよい。

【００４０】図１４は、偏心輪１０の内周面１０ｂとリ
ング１２の外周面との間の摺動抵抗を減少させて、接触
係合点（軸方向には線）における摩耗を防止するため
に、軸受輪２４を偏心輪１０の内周面１０ｂに一体的に
取り付けた例を示す。軸受輪２４は、例えばホワイトメ
タルのような軸受用の金属材料とか、ナイロン樹脂やフ
ッ素樹脂のような合成樹脂材料等から製作する。これら
の軸受輪２４は、偏心輪１０の内周面１０ｂに、締まり
嵌め又は接着等の方法によって固定するとよい。また、
図３に示した実施例の偏心輪装置６において、偏心輪１
０の内周面１０ｂ及びリング１２の外周面の双方、又は
いずれか一方に、硬質の金属や樹脂材料等を被覆するだ
けでも、或る程度の効果を期待することができる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、スクロール圧縮機のよ
うなスクロール式流体機械において、加工精度上、２つ
のスクロール部材の渦巻き形の羽根のプロフィールに誤
差があったり、設計上の制約等によって駆動軸が固定ス
クロール部材の軸心と一致しない場合であっても、可動
スクロール部材の公転によって発生する遠心力を、偏心
輪装置に付設したバランスウェイトの遠心力によって一
部相殺するのに加えて、駆動側の回転部材と被駆動側の
回転部材との接触点に作用する駆動力の分力によって増
減補正するので、駆動軸の回転数が変動しても固定スク
ロール部材に対する可動スクロール部材の半径方向のシ
ール力を略一定に保持することができ、シール力の変動
によってスクロール部材の渦巻き形の羽根に偏摩耗が発
生するのを防止することができる。そして結果的に、羽
根の偏摩耗に起因する動力損失を低減することができ
る。しかもこの作動は安定であって、偏心輪装置にも故
障が発生しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体構成を示す縦断面図で
ある。

【図２】図１の要部を拡大して示す縦断面図である。

【図３】図２の３−３線における横断側面図である。

【図４】図１に示すスクロール圧縮機の４つの作動状態
を示す横断側面図である。

【図５】図３に対して軸の位置関係が異なる場合の作動
を示す横断側面図である。

【図６】図３及び図５に対して更に軸の位置関係が異な
る場合の作動を示す横断側面図である。

【図７】接触駆動部分の設計の手法を示す概念図であ
る。

【図８】他の実施例の要部を拡大して示す縦断面図であ
る。

【図９】図８の９−９線における横断側面図である。

【図１０】更に他の実施例の要部を拡大して示す横断側
面図である。

【図１１】回り止め手段の他の例を拡大して示す横断側
面図である。

【図１２】回り止め手段の更に他の例を拡大して示す横
断側面図である。

【図１３】回り止め手段の更に他の例を拡大して示す横
断側面図である。

【図１４】更に他の実施例の要部を拡大して示す横断側
面図である。

【符号の説明】

１…スクロール圧縮機 ３…固定スクロール部材 ３ａ…渦巻き形の羽根 ５…駆動軸 ５ａ…偏心ピン ６…偏心輪装置 ７…可動スクロール部材 ７ａ…渦巻き形の羽根 ７ｃ…被駆動軸 ８…自転防止機構 １０…偏心輪 １０ｂ…内周面 １１…円形のピン １２…リング １３…バランスウェイト １３ａ…重量部分 １４…大径の穴 １７…円筒軸 １９…リング １９ａ…内周面 ２０…変形の駆動体 ２１…平行ピン ２３…弾性体 ２４…軸受輪

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 渦巻き形の羽根を有しハウジングの一部
   として固定される固定スクロール部材と、前記固定スク
   ロール部材の前記渦巻き形の羽根に対して噛み合う渦巻
   き形の羽根を有し駆動軸により偏心輪装置を介して駆動
   される可動スクロール部材と、前記可動スクロール部材
   の自転を阻止し公転のみを許す自転防止機構とを備えて
   おり、前記可動スクロール部材の渦巻き形の羽根は、そ
   の公転による遠心力によって半径方向に前記固定スクロ
   ール部材の渦巻き形の羽根に押しつけられることによ
   り、２つの渦巻き形の羽根の間に形成される三日月形の
   作動室を円周方向にシールすることができ、前記偏心輪
   装置は、前記駆動軸に対して偏心して取り付けられた円
   弧面或いはそれに類似した曲面を有する駆動側の回転部
   材と、前記曲面よりも小径又は大径であって前記曲面の
   内側又は外側に位置し前記可動スクロール部材の中心軸
   に対して回転可能に取り付けられて前記駆動側の回転部
   材が回転するときに前記曲面の一部と抵触する円弧面或
   いはそれに類似した曲面を有する被駆動側の回転部材と
   を備えていて、それらの曲面の抵触によって前記駆動軸
   から前記可動スクロール部材に駆動力が伝達されるよう
   に構成されていると共に、前記偏心輪装置の前記被駆動
   側の回転部材の一部には前記駆動軸と共に回転するバラ
   ンスウェイトが付設されていて、その回転によって前記
   可動スクロール部材の公転により発生する遠心力の一部
   を相殺する求心力を発生するように構成されており、更
   にこの求心力が、前記曲面同士の抵触によって伝達され
   る駆動力の一部の成分によって増減調整されるようにな
   っていることを特徴とするスクロール式流体機械。