JPH06221277A - スクロール形流体機械 - Google Patents

スクロール形流体機械

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JPH06221277A
JPH06221277A JP5010470A JP1047093A JPH06221277A JP H06221277 A JPH06221277 A JP H06221277A JP 5010470 A JP5010470 A JP 5010470A JP 1047093 A JP1047093 A JP 1047093A JP H06221277 A JPH06221277 A JP H06221277A
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spherical
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茂 町田
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俊一 三津谷
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Abstract

(57)【要約】 【目的】スクロール形流体機械の各摺動部において、機
械摩擦損失を低減し、摺動条件を緩和することを目的と
する。 【構成】てこ部材２６に円錐形状の軌跡を描く運動をさ
せる事により旋回スクロール部材２に公転運動を与え、
てこの原理を利用してラジアル方向荷重が作用する摺動
部の摺動荷重および摺動速度を低減した構造とする。ま
た、旋回スクロール部材のスラスト方向支持を旋回スク
ロール部材２と固定スクロ−ル部材１との間にスラスト
力伝達部材５０を介在させて行ない、スラスト方向荷重
が作用する摺動部の摺動速度を低減した構造とする。 【効果】本発明によれば、高効率で耐久性の高いスクロ
ール形流体機械を提供することができる。

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型の容積型機
械に係り、特に冷凍機や空気調和機の冷凍サイクル用な
どとして用いるのに好適なスクロール形流体機械に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来のスクロール形流体機械は、例え
ば、特開平２−２６４１８１号公報に記載されているよ
うにスクロール形圧縮機として、旋回スクロール部材を
公転運動させるためにモータで直接駆動されるクランク
シャフトを用いており、そのクランクシャフトのクラン
クピン部と旋回スクロール部材との回転摺動部及びモー
タ軸受けの回転摺動部に、旋回スクロール部材のスクロ
ールラップ部に作用する圧縮気体の圧力によるラジアル
荷重が作用する構造であった。また、旋回スクロール部
材は固定スクロール部材と固定プレート部材とに挟まれ
てその軸方向位置を規制される構造であり、旋回スクロ
ール部材の鏡板部の前後の鏡板面に作用する気体の圧力
差によるスラスト荷重が、旋回スクロール部材と固定ス
クロール部材との間の公転摺動部または旋回スクロール
部材と固定プレート部材との間の公転摺動部に作用する
構造であった。
【０００３】また、米国特許第３８１７６６４号明細書
には、静止部材、旋回スクロ−ルを球面軸受で軸受支持
したスクロ−ル形のポンプが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術では、
クランクピン部や軸受部のように摺動速度の大きい回転
摺動部に比較的大きなラジアル荷重が加わるので機械摩
擦損失が大きく圧縮機の効率を低下させる原因となり、
また過酷な運転状態においては摺動条件が厳しくなり、
摩耗、焼き付きが発生して圧縮機の信頼性も低下させる
という問題があった。さらに、旋回スクロール部材と固
定スクロール部材との間の公転摺動部または旋回スクロ
ール部材と固定プレート部材との間の公転摺動部の摺動
速度は比較的小さいものの、そこに作用するスラスト荷
重が上記ラジアル荷重に比べて大きくなるのがスクロー
ル形圧縮機では一般的であるので、上記従来の技術では
スラスト荷重による機械摩擦損失もやはり圧縮機の効率
を低下させる原因となるという問題があった。
【０００５】また、米国特許第３８１７６６４号明細書
に開示のものは、静止部材と旋回スクロ−ルとの軸受支
持部との間の距離が大きく形成されているものであり、
上述した従来の技術と同様な課題を有しているものであ
った。
【０００６】本発明の第１の目的は、スクロール形流体
機械において旋回スクロール部材に公転運動を与えるた
めの駆動機構各部でラジアル荷重により発生する機械摩
擦損失を低減して圧縮機の効率を向上させるとともにそ
れらの駆動機構各部の摺動条件を緩和して圧縮機の信頼
性を向上させることにある。
【０００７】本発明の第２の目的は、スクロール形流体
機械において旋回スクロール部材に作用するスラスト荷
重により発生する機械摩擦損失を低減して圧縮機の効率
を向上させることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために本発明のスクロ−ル形流体機械は、鏡板部に立
設するスクロールラップ部を有する固定スクロール部材
と旋回スクロール部材とをスクロ−ルラップを互いに内
側に向けて組合せ、前記旋回スクロール部材に公転運動
を与えるための駆動機構と旋回スクロール部材の自転を
防止するための自転防止機構により、前記旋回スクロー
ル部材を前記固定スクロ−ル部材に対して旋回運動させ
るように構成したスクロール形流体機械において、前記
駆動機構が、てこ部材と、該てこ部材を球面対偶で支持
する静止部材に形成された第１の支持部と、前記てこ部
材を球面対偶で支持する前記旋回スクロール部材に形成
された第２の支持部と、前記てこ部材を回転支持する回
転部材に形成された第３の支持部材とを備えたものであ
って、前記第１の支持部と第３の支持部との間の距離
が、前記第１の支持部と前記第２の支持部との間の距離
より十分大きく構成されたことを特徴とするものであ
る。
【０００９】また、前記駆動機構が、てこ部材と、前記
旋回スクロ−ルに近接して配置された静止部材に形成さ
れ前記てこ部材を球面対偶で支持する第１の支持部と、
前記てこ部材を球面対偶で支持する前記旋回スクロール
部材に形成された第２の支持部と、前記てこ部材を駆動
するための電動機部に形成された前記てこ部材を回転支
持する第３の支持部材とを備えたものであることを特徴
とするものである。
【００１０】また、前記駆動機構が、てこ部材と、前記
旋回スクロ−ルに近接して配置された静止部材に形成さ
れ前記てこ部材を球面対偶で支持する第１の支持部と、
前記てこ部材を球面対偶で支持する前記旋回スクロール
部材に形成された第２の支持部と、前記密閉容器内に形
成された前記てこ部材を回転支持する第３の支持部材と
を備えたものであることを特徴とするものである。
【００１１】また、前記動機構が、前記てこ部材を静止
部材の第１の支持部および前記旋回スクロール部材の第
２の支持部により前記てこ部材を球面対偶で支持すると
ともに、前記第１の支持部の中心をとおり前記固定スク
ロール部材の鏡板部に垂直な線上から径方向に変位した
位置に形成された回転支持部で前記てこ部材を支持する
ように構成されていることを特徴とするものである。
【００１２】また、前記動機構が、前記てこ部材を静止
部材の第１の支持部および前記旋回スクロール部材の第
２の支持部により前記てこ部材を球面対偶部で支持する
とともに、前記第１および第２の支持部の中心を通る軸
線上に前記てこ部材を該軸線を相対的な回転軸として回
転支持したことを特徴とするものである。
【００１３】また、前記駆動機構が球面対偶の支持部に
よって支持されるてこ部材を有するものであって、該て
こ部材の運動軌跡が円錐形状を描くように構成されてい
ることを特徴とするものである。
【００１４】また、前記静止部材が固定スクロール部材
であるものである。また、前記静止部材が固定スクロー
ル部材を支持する第１のプレ−ト部材であるものであ
る。また、前記静止部材の球面対偶の支持部を前記てこ
部材の一方の端部に設けたものである。また、前記第２
の支持部が、旋回スクロール部材の鏡板部のスクロール
ラップ部が立設する面と反対側の面から突出させて設け
たボス部に形成されたものである。また、前記第２の支
持部がスクロールラップが形成される面内に設けられて
いるものである。また、前記てこ部材を球面対偶で支持
する支持部が、該てこ部材に設けた球状外周面に滑動可
能に当接される球状内周面と静止部材に設けた円筒状内
周面に当接する円筒状外周面とを有する球面支持部材を
介して球面対偶で支持される構造であるものである。ま
た、前記てこ部材を球面対偶で支持する支持部が、前記
てこ部材に設けた球状外周面に滑動可能に当接される球
状内周面と前記旋回スクロール部材の一部に設けた円筒
状内周面に当接する円筒状外周面とを有する球面支持部
材を介して球面対偶で支持される構造であるものであ
る。
【００１５】また、前記てこ部材を駆動するための駆動
用モータを備え、該モータのロータに一体に固定された
回転部材を有し、該回転部材により前記てこ部材を回転
支持したものである。また、前記ロータにはその内部に
空間が設けられており、該空間にてこ部材の一部が挿入
されているものである。また、前記ロータがその軸方向
において２か所で軸受支持されるものであって、該２か
所の軸受支持部の間にてこ部材の回転支持部が形成され
ているものである。また、前記ロータは、軸方向の移動
をスラスト軸受により規制されるものであって、該スラ
スト軸受により前記ロータの軸方向規制位置を調整する
ものである。また、前記ロータは、軸方向の移動をスラ
スト軸受により規制される構造であり、前記駆動用モー
タのステータとロータのそれぞれのマグネットセンタを
互いに軸方向にずらしてロータに前記スラスト軸受によ
り移動を規制される方向の軸力を発生させるように構成
したものである。
【００１６】また、前記球面支持部材もしくはその相手
面も同時にそれらの摺動表面に４弗っ化エチレン樹脂を
主成分とする複合高分子材料で構成された層を設けたも
のである。また、前記球面支持部材が、径方向に分割で
きる構造であるものである。また、前記回転支持部が、
前記てこ部材に設けられた円筒状外周面に回転可能に当
接する円筒状内周面と回転部材により該回転部材の回転
軸から偏位した位置で球面対偶で支持される球状外周面
とを有する球面ブッシュを介して、回転部材により回転
支持される構造であるものである。また、前記球面ブッ
シュが、該球面ブッシュの球状外周面に滑動可能に当接
する球状内周面と回転部材に設けた円筒状内周面に当接
する円筒状外周面とを有する球面支持部材を介して、回
転部材により球面対偶で支持される構造であるものであ
る。
【００１７】また、前記てこ部材を駆動するための駆動
用モ−タを備え、該モ−タのロータがその軸方向の２か
所において軸受支持さたものであって、該軸受支持部の
一方が前記球面支持部材と当接する前記円筒状内周面と
同軸に前記静止部材に形成された円筒面を軸受面とする
軸受支持部であるものである。また、前記駆動用モータ
が直流モータであって、前記てこ部材の一部が前記駆動
用モータのロータの内部に設けられた空間内もしくは貫
通孔内に配設されているものである。また、前記ロータ
は圧縮機機構部とは反対側に設けた補助支持板により、
軸方向移動を規制された状態で回転可能に支持したもの
である。また、前記ロータは、その軸方向の移動をスラ
スト軸受により規制され、組立時には該スラスト軸受に
よる前記ロータの軸方向の位置決め調整と、スクロール
ラップの径方向隙間の調整を同時に行うことが可能な構
造としたものである。
【００１８】上記第２の目的を達成するために本発明の
スクロ−ル形流体機械は、鏡板部に立設するスクロール
ラップ部と有する固定スクロール部材と旋回スクロール
部材とをスクロ−ルラップを互いに内側に向けて組合
せ、前記旋回スクロール部材に公転運動を与えるための
駆動機構と旋回スクロール部材の自転を防止するための
自転防止機構により、前記旋回スクロ−ル部材を前記固
定スクロール部材に対して旋回運動させるように構成し
たスクロール形流体機械において、前記旋回スクロール
部材と固定スクロ−ル部材との両方にそれぞれ球面対偶
で当接する複数のスラスト力伝達部材を有し、前記旋回
スクロール部材における前記複数の球面対偶中心間の相
互の位置関係と前記固定部材における前記複数の球面対
偶中心間の相互の位置関係とが旋回スクロール部材の鏡
板面に垂直な複数の軸線を中心軸として公転運動するよ
うに構成されていることを特徴とするものである。
【００１９】また、前記スラスト力伝達部材が、前記旋
回スクロール部材の球面対偶中心と固定スクロ−ル部材
の球面対偶中心との間の距離を調整するように構成され
ているものである。
【００２０】また、前記旋回スクロール部材におけるス
ラスト力伝達部材と球面対偶中心、あるいは固定部材に
おけるスラスト力伝達部材と球面対偶中心のうち少なく
とも一方が、該スラスト力伝達部材に対する軸方向位置
を調整可能に構成されているものである。
【００２１】
【作用】上記第１の目的を達成するために本発明のスク
ロ−ル流体機械は、上記のように構成しているので、て
こ部材は静止部材との球面対偶中心が静止部材上の一点
に拘束され、回転部材による回転支持部が固定スクロー
ル部材の鏡板部に垂直でてこ部材と静止部材との球面対
偶中心を通る軸線を回転軸として公転運動をする。この
ため、てこ部材と旋回スクロール部材との球面対偶中心
も固定スクロール部材の鏡板部に垂直で、てこ部材と固
定部材との球面対偶中心を通る軸線を回転軸として公転
運動を行ない旋回スクロール部材に公転運動を与えるこ
とができる。
【００２２】てこ部材には、圧縮気体の圧力による荷重
が旋回スクロール部材との球面対偶部を介して作用する
が、てこ部材は一方で静止部材との球面対偶部と回転部
材との回転対偶部とにより支持されているので、てこ部
材の旋回スクロール部材との球面対偶部を荷重点、固定
部材との球面対偶部を支点、回転部材との回転対偶部を
力点として作用する。支点から荷重点までの距離にたい
して支点から力点までの距離を大きくしてあるので、て
この原理により力点である回転部材との回転対偶部に加
わる荷重の大きさは荷重点である旋回スクロール部材と
の球面対偶部に加わる荷重の大きさに対して小さくな
る。また、回転部材の回転を支持する軸受部に加わる荷
重の大きさも小さくなる。
【００２３】てこ部材との間で荷重を及ぼし合う部材で
ある旋回スクロール部材、静止部材、回転部材のうち、
静止部材は静止されており、旋回スクロール部材もオル
ダムリング機構等の自転防止機構により自転運動を行な
わないので、回転部材のみが固定スクロール部材の鏡板
部に垂直で、てこ部材と静止部材との球面対偶中心を通
る軸線を回転軸として回転するので自転運動を行なう。
静止部材と自転運動を行なわない旋回スクロール部材の
それぞれとてこ部材との間に作用する荷重の和は、自転
運動を行なう回転部材とてこ部材との間に作用する荷重
に比べて十分大きくなるので、摩擦力によりてこ部材を
自転させまいとする回転抵抗トルクが、摩擦力により自
転させようとする回転駆動トルクより大きくなり、てこ
部材は自転運動を行なわないように作用する。したがっ
て、てこ部材は、静止部材と旋回スクロール部材に対し
てほぼ固定スクロール部材の鏡板部に垂直な軸線に対す
るてこ部材中心軸の傾斜角を片振幅とする揺動摺動を行
ない、回転部材に対してのみ相対的な回転摺動を行な
う。
【００２４】以上のように、旋回スクロール部材に公転
運動を与える駆動機構において、てこ部材と回転部材と
の間の摺動部及び回転部材の軸受部では回転摺動である
ため摺動速度は大きいが摺動荷重が低減され、てこ部材
と固定部材との間の摺動部及びてこ部材と旋回スクロー
ル部材との間の摺動部では摺動荷重は大きいが揺動摺動
となる事により摺動速度が低減される。それらの摺動部
におけるラジアル荷重による機械摩擦損失の総和が小さ
くなり摺動条件が特に厳しい摺動部もなくなるので、圧
縮機等の流体機械としての効率と信頼性の向上がはかれ
る。
【００２５】また、上記第２の目的を達成するために本
発明のスクロ−ル形流体機械は、上記のように構成して
いるので、旋回スクロール部材におけるスラスト力伝達
部材との複数の球面対偶中心の各々が固定部材における
スラスト力伝達部材との球面対偶中心を通り旋回スクロ
ール部材の鏡板面に垂直な複数の軸線を中心軸として公
転運動するため、旋回スクロール部材はその鏡板面の方
向と軸方向位置を一定に保ったまま公転運動を行なう。
その際、旋回スクロール部材の軸方向の移動はスラスト
力伝達部材を介して固定部材により拘束されることにな
り、従来構造のように旋回スクロール部材が固定スクロ
ール部材や固定プレート部材との間でスラスト荷重を作
用し合いながら直接公転摺動することがなくなる。その
ため、スラスト荷重が作用した状態で摺動を行なうの
は、旋回スクロール部材とスラスト力伝達部材との球面
対偶部および固定部材とスラスト力伝達部材との球面対
偶部であるが、それらの部分の摺動速度は従来構造の公
転摺動速度に比べて大幅に小さくなるので、スラスト荷
重による機械摩擦損失が小さくなり、圧縮機等の流体機
械としての効率向上がはかれる。
【００２６】
【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１ないし図
４により説明する。図１は本発明の第１の実施例のスク
ロール型圧縮機を示す側断面図、図２は第１の実施例に
おける球面支持部材の斜視図、図３はオルダムリングの
斜視図、図４は図１に示すスクロール型圧縮機の変形例
を示す側断面図である。
【００２７】図１に示すように、チャンバ６の両端開口
部には第１サイドチャンバ２９と第２サイドチャンバ３
０とが溶接されて、全体として密閉容器を形成してお
り、第１サイドチャンバ２９には作動気体を圧縮機内に
流入させるための吸入通路を形成する吸入管３２が形成
され、外周部から上記の圧縮室に吸入されその容積の減
少により中央部へ移動しながら圧縮され、第２サイドチ
ャンバ３０には圧縮機外に流出させる吐出口３５が設け
られている。密閉容器内には、圧縮機と圧縮機駆動用モ
ータとが収納され、これらは次のように構成されてい
る。
【００２８】固定スクロール部材１（静止部材）は、鏡
板部１ａとインボリュ−ト曲線などからなる渦巻形状の
スクロールラップ部１ｂとから構成されている。固定ス
クロール部材１の外周側には吸入口３１が設けられてお
り、中央部には吐出された作動気体の逆流を防止するた
めの吐出弁３３と、その吐出弁の変位量を規制するため
の吐出弁押さえ３４が設けられている。旋回スクロール
部材２も鏡板部２ａとスクロールラップ部２ｂから構成
されており、スクロールラップ部２ｂとスクロールラッ
プ部１ｂとが噛み合うように、固定スクロール部材１に
対向して配置されている。固定スクロール部材１の外周
部には、第１のプレート部材３（静止部材）がボルト４
により旋回スクロール部材２を囲むように固定されてお
り、旋回スクロール部材２と第１のプレート部材３との
間にはオルダムリング５が組み込まれている。固定スク
ロール部材１の外周部では、旋回スクロール部材２は、
固定スクロール部材１と第１のプレ−ト部材３の間にサ
ンドイッチ状に配設されている。図３に示すように、オ
ルダムリング５の旋回スクロール部材２側には一直線状
に一対のキー部５ａが形成されており、旋回スクロール
部材２に形成された一対のキー溝部２ｃに挿入されてい
る。
【００２９】一方、オルダムリング５の第１のプレート
部材３側には一対のキー部５ａと直角方向に一直線状に
配置された一対のキー部５ｂが形成されており、第１の
プレート部材３の一対のキー溝部（図示せず）に挿入さ
れている。第１のプレート部材３の外周部は、溶接など
により円筒状のチャンバ６に固定されており、また、圧
縮機駆動用モータのステータ部７および第２のプレート
部材８もチャンバ６に固定されている。第１のプレート
部材３と第２のプレート部材８には、それぞれ中央部に
ボス部３ａ、８ａおよび円筒状の穴部３ｂ、８ｂが形成
されており、それらの穴部３ｂ、８ｂは互いに同軸とな
るように配置されている。また、穴部８ｂには外周円筒
面部と内周球面部を持つ球面支持部材９が挿入されてお
り、球面支持部材９により外周球面部と内周円筒面部を
持つ球面ブッシュ１０が支持されて、いわゆる球面軸受
を構成している。
【００３０】主ロータ部材１１には、図１に示すように
左方向の端部にシャフト部１１ａが形成されており、主
ロータ部材１１の外周部に永久磁石１２が固定されてい
る。また、主ロータ部材１１には、図１に示すようにシ
ャフト部１１ａの端面から右方向の端面まで貫通した空
洞１３が形成されている。副ロータ部材１４には、右方
向の端部にシャフト部１４ａが形成されており、また、
左方向の端面には開口する穴部１４ｂがシャフト部１４
ａの中心軸から半径方向に偏位して形成されている。穴
部１４ｂには、外周円筒面部と内周球面部を有する球面
支持部材１５が挿入されており、球面支持部材１５によ
り外周球面部と内周円筒面部を持つ球面ブッシュ１６が
支持されて、いわゆる球面軸受を構成している。主ロー
タ部材１１と副ロータ部材１４とは、それらのシャフト
部１１ａ、１４ａが互いに同軸となるように、ボルト１
７により一体に結合されて圧縮機駆動用モータのロータ
部１８を形成している。ロータ部１８は、シャフト部１
１ａの外周部が第１のプレート部材の穴部３ｂに軸受支
持され、シャフト部１４ａが上述したように第２のプレ
ート部材の穴部８ｂに球面支持部材９を介して支持され
た球面ブッシュ１０に回転自在に嵌入されて支持される
ことにより、両持ちの状態で軸受支持されている。
【００３１】また、副ロータ部材１４のシャフト部１４
ａの先端部にはスラストプレート１９が図示のように組
み込まれており、スラストプレート１９はキー２０によ
りロータ部１８とともに回転し、スラスト軸受２１と当
接して回転摺動を行なうように構成されているが、副ロ
ータ部材１４のシャフト部１４ａとスラストプレート１
９とは球２２を介して当接しており、スラストプレート
１９とスラスト軸受２１とが片当たりせず均等に接触す
るようになっている。スラスト軸受２１は外周にネジが
形成されており、第２のプレート部材８にネジ込まれて
その軸方向位置を調節し、ロータ部１８の軸方向位置を
調整してロックナット２５により固定される。このと
き、圧縮機駆動用モータのステータ部６、ロータ部１８
のそれぞれのマグネットセンター２３、２４は、図示の
ように互いに軸方向に偏位されて配置され、ロータ部１
８にはスラストプレート２１とスラスト軸受２２が当接
する方向の磁気力が作用するので、ロータ部１８の軸方
向位置はスラスト軸受２１により規制され決定されるよ
うになっている。
【００３２】てこ部材２６には、球面部２６ａの球心と
球面部２６ｃの球心とを結んだ軸線が円筒面部２６ｂの
中心軸となるように、一端に旋回スクロ−ル２に形成さ
れたボス部２ｄと係合する球面部２６ａ、他端に副ロー
タ部材１４に形成された穴部１４ｂと係合する円筒面部
２６ｂ、球面部２６ａと円筒面部２６ｂの中間に第１の
プレート部材の穴部３ｂに挿入される球面部２６ｃが形
成されており、球面部２６ｃの中心と円筒面部２６ｂと
の距離が、球面部２６ｃの中心と球面部２６ａの中心と
の距離に比べて十分大きくなるように設定されている。
円筒面部２６ｂが球面ブッシュ１６の内周円筒面部に回
転自在に嵌入されて軸受支持され、球面部２６ｃが外周
円筒面部と内周球面部を有し第１のプレート部材の穴部
３ｂに挿入固定された球面支持部材２７により球面対偶
で支持されている。また、てこ部材２６の球面部２６ａ
は、旋回スクロール部材２のスクロールラップ部２ｂと
反対側に鏡板部２ａの中央部から立設されたボス部２ｄ
の内周円筒面に挿入された外周円筒面部と内周球面部を
有する球面支持部材２８を介して球面対偶で支持されて
いる。ここで、球面支持部材９、１５、２７、２８はい
ずれも図２に示すように、半径方向に分割できる構造と
なっている。これらの球面支持部材９、１５、２７、２
８の内周球面部には、潤滑油がなくても摩擦係数が小さ
な４弗化エチレン樹脂を主成分とする複合高分子材料を
コーティングすることが可能であり、さらに必要であれ
ば相手摺動面１０、１６、２６ｃ、２６ａも同様にコー
ティング層を設けることができる。なおこのような場合
には、前記したスラスト軸受要素１９および２１やさら
には、円筒面部２６ｂとその相手面すなわち球面ブッシ
ュ１６の内面にも同様なコーティング層を設けることが
できる。
【００３３】以上のように構成とすることにより、圧縮
機駆動用モータに通電されて、ロータ部１８が回転する
と、円筒面部２６ｂがロータ部１８の回転軸から偏位し
た位置に支持され、かつ球面部２６ｃが回転軸上の点を
中心として球面対偶支持されているてこ部材２６は、そ
の中心軸がロータ部１８の回転軸に対して一定の傾斜角
を保ちながら、上記球面対偶中心を頂点とする２つの円
錐状の軌跡を描くように運動する。このように運動する
ので、てこ部材２６の球面部２６ａの中心は円運動を行
ない、球面部２６ａにより球面対偶支持された旋回スク
ロール部材２に公転運動が与えられる。ここで、ロータ
部１８は上述したように、その軸方向位置を調節する事
が可能なように構成されているのでロータ部１８に装着
される、てこ部材２６の円筒面部２６ｂを支持する球面
ブッシュ１６の軸方向位置も調節することが可能であ
り、てこ部材２６の中心軸のロータ部１８の回転軸に対
する傾斜角を調節することができる。このため、旋回ス
クロール部材２の公転半径を調節することができ、旋回
スクロール部材２のスクロールラップ部２ｂと固定スク
ロール部材１のスクロールラップ部１ｂとの半径方向の
隙間量を調節することができる構造となっている。ま
た、旋回スクロール部材２のスクロールラップ部２ｂの
先端面と固定スクロール部材１の鏡板部１ａとの間の隙
間量および固定スクロール部材１のスクロールラップ部
１ｂの先端面と旋回スクロール部材２の鏡板部２ａとの
間の隙間量は、旋回スクロール部材１の鏡板部２ａのス
クロールラップ部２ｂと反対側の面に高圧気体の圧力を
作用させ旋回スクロール部材２が固定スクロール部材１
に押し付けられる構造とする事により、それらの部材の
寸法で決定される隙間量に維持される。従って、固定ス
クロール部材２の鏡板部１ａ、スクロールラップ部１
ｂ、旋回スクロール部材の鏡板部２ａ、スクロールラッ
プ部２ｂとにより密閉空間である圧縮室が形成される。
圧縮機駆動用モータのロータ部１８の回転により旋回ス
クロール部材２が公転運動を行なうのに伴い、上記の圧
縮室は従来構造のスクロール型圧縮機と同様に外周部か
ら中央部へと移動しながらその容積を減少させる。
【００３４】このとき、作動気体は吸入管３２の内部を
通過した後、吸入口３１より圧縮機内に流入して外周部
から圧縮室に吸入され、その容積が減少されることによ
り中央部へ移動しながら圧縮され、固定スクロール部材
の鏡板部１ａの中央部に形成された吐出ポート１ｃから
密閉容器内に吐き出される。その後、固定スクロール部
材１あるいは第１プレート部材３とチャンバ６との間の
隙間部を通過してモータ室に流入した後、第２サイドチ
ャンバ３０に設けられた吐出口３５から圧縮機外に流出
する。
【００３５】旋回スクロール部材のスクロールラップ部
２ｂには圧縮気体の圧力が作用することにより、てこ部
材２６の球面部２６ａに半径方向に荷重が作用し、この
荷重は、てこ部材２６が球面部２６ｃと円筒面部２６ｂ
とにおいて他の部品により拘束される事により支持され
る。球面部２６ａの中心を荷重点、球面部２６ｃの中心
を支点、円筒面部２６ｂを支持する球面ブッシュ１６の
中心を力点と考えれば、本実施例では支点と荷重点との
距離に比べて支点と力点との距離が十分大きいため、て
この原理により、力点に作用する荷重の大きさは荷重点
に作用する荷重の大きさに比べて大幅に低減される。球
面ブッシュ１６と球面支持部材１５とを介しててこ部材
２６の円筒面部２６ｂとの間で荷重を及ぼしあうロータ
部１８が自転運動をするため摩擦力によりてこ部材２６
に自転させようとする回転駆動トルクが作用するが、上
記の理由で摩擦力を発生させる荷重が大幅に小さいた
め、その回転駆動トルクは小さい。
【００３６】一方、球面支持部材２８を介して球面部２
６ａとの間で荷重を及ぼしあう旋回スクロール部材２は
オルダムリング５により自転を防止されており、球面支
持部材２７を介して球面部２６ｃとの間で荷重を及ぼし
あう第１プレート部材３も自転運動を行なわない静止部
材であるため、それらの部分における摩擦力によりてこ
部材２６に自転させないようにする回転抵抗トルクが作
用するが、摩擦力を発生させる荷重が比較的大きいため
その回転抵抗トルクは大きい。従って、てこ部材２６は
自転させないようにする回転抵抗トルクの方が大きいた
め自転運動を行なわず、旋回スクロール部材２あるいは
第１プレート部材３との連結部において直接摺動運動を
行なう球面支持部材２８、２７に対しては搖動運動を行
ない、ロータ部１８との連結部において直接摺動運動を
行なう球面ブッシュ１６に対してのみ相対的な回転運動
を行なう。すなわち、てこ部材２６は比較的大きな荷重
の作用する摺動部においては非常に摺動速度の小さい搖
動運動を行ない、比較的大きな速度で摺動する回転摺動
部において作用する荷重は上記のてこの原理により大幅
に小さい。
【００３７】また、ロータ部１８の２つのシャフト部１
１ａ、１４ａとそれらをそれぞれ軸受支持する第１プレ
ート部材の穴部３ｂおよび第２プレート部材の穴部８ｂ
に球面支持部材９を介して支持された球面ブッシュ１０
との間の摺動部では、比較的大きな速度で摺動するが、
それらの摺動部はてこ部材２６の円筒面部２６ｂの球面
ブッシュ１６による回転支持部の両側に位置しており、
上記てこ部材２６の円筒面部２６ｂと球面ブッシュ１６
との間に作用する小さな荷重のロータ部回転軸に直角な
面内成分を分担して支持するので、それらの回転摺動部
において作用する荷重は、てこ部材２６の円筒面部２６
ｂと球面ブッシュ１６との間に作用する小さな荷重に比
べ更に小さい。すなわち、本実施例の構造によれば、旋
回スクロール部材２に公転運動を与えるための機構の各
摺動部において摺動速度が半径方向の荷重のいずれか一
方を低減できる。
【００３８】したがって、本実施例によれば、旋回スク
ロール部材２に公転運動を与えるための機構におけるラ
ジアル荷重による機械摩擦損失の低減と摺動条件の緩和
により圧縮機の効率と耐久性が向上するという効果があ
る。
【００３９】又、本実施例によれば、第１プレート部材
３の中央部のボス部３ａに形成された共通の穴部３ｂに
より、てこ部材２６のてこ支点である球面部２６ｃの球
面対偶支持と力点である円筒面部２６ｂを公転運動させ
るロータ１８の回転支持を行なっているので、ロータ１
８の回転軸上にてこ部材２６の球面部２６ｃの球面対偶
中心を正確に位置させる事が出来、てこ部材２６の先端
の球面部２６ａに連結された旋回スクロール部材２の公
転運動を正確な円運動にする事が容易になるという効果
がある。
【００４０】又、本実施例によれば、てこ部材２６の一
部を圧縮機駆動用モータのロータ部１８の内部に組み込
む構造としているので、上記てこの効果を活用するため
にてこ部材２６の軸長が長くなっても圧縮機全体の軸方
向長さを増大さる必要が無く、圧縮機のコンパクト性を
犠牲にする事が無いという効果がある。
【００４１】又、本実施例によれば、てこ部材２６の傾
斜角を変化させて旋回スクロール部材２の公転半径を変
え、旋回スクロール部材２のスクロールラップ部２ｂと
固定スクロール部材１のスクロールラップ部１ｂとの半
径方向の隙間量を調節出来る構造であるので、作動気体
のシール性の向上により圧縮機の性能が向上するという
効果がある。
【００４２】又、本実施例によれば、上記てこ部材２６
の傾斜角を変化させてもロータ部１８が球面ブッシュ１
６を介して、てこ部材２６の円筒面部２６ｂを回転支持
しているので、その摺動部の片当たりの発生を防止出来
るという効果がある。
【００４３】又、本実施例によれば、球面ブッシュ１
０、１６、てこ部材２６の球面部２６ｃ、２６ａはそれ
ぞれ球面支持部材９、１５、２７、２８を介して他の部
材と球面対偶結合されているが、それらの球面支持部材
はその外周面が円筒形状であるので上記他の部材に軸方
向から容易に装着出来るという効果がある。
【００４４】又、本実施例によれば、球面支持部材９、
１５、２７、２８は半径方向に分割出来る構造であるの
で、それらの内周球面部にブッシュ１０、１３の外周球
面部およびてこ部材の外周球面部２６ｃ、２６ａを容易
に組み込む事が出来るという効果がある。
【００４５】なお、本実施例においては、主ロータ部材
１１に固定されたバランスウェイト３６と副ロータ部材
１４の一部の前記バランスウェイト３６と１８０度の角
度を成す方向に形成されたバランスウェイト部１４ｃと
により、旋回スクロール部材２とてこ部材２６等の運動
で生じる不釣合遠心力と不釣合モ−メントとを完全に打
消す事が可能である。
【００４６】図４は、図１に示すスクロール型圧縮機と
同様な構成となっているが、圧縮機の停止時に吐出圧力
の作動媒体が吐出ポ−ト１ｃから吸入側に逆流すること
により生じる旋回スクロ−ル部材２の逆転を防止するた
めに、吸入通路に逆止弁６０を設けてもよく、潤滑油の
使用を使わない、あるいは使用量を少なくした場合は、
吐出口３５を下部に設けてもよい。
【００４７】本発明の第２の実施例を図５及び図６によ
り説明する。図５はスクロ−ル型圧縮機を示す縦断面
図、図６は図５におけるＩ−Ｉ線断面図である。以下、
本実施例の説明においては、第１の実施例と異なる部分
について説明し、その他の部分の構成は第１の実施例と
同様である。
【００４８】図５及び図６に示すように、固定スクロー
ル部材３７の外周部には旋回スクロール部材３８を囲む
ように第１プレート部材３９がボルト４により固定され
ているが、固定スクロール部材３７と第１プレート部材
３９とはともに全周にわたり気密性を有するようにそれ
らの外周部がチャンバ５に固定されている。そして、旋
回スクロール部材３８と第１プレート部材３９の間の空
間の圧力は、その空間が固定スクロール部材３７に形成
された連通穴３７ｄにより吸入通路と連通されることに
より低圧に保たれおり、旋回スクロール部材３８の鏡板
部３８ａのスクロールラップ部３８ｂと反対側の面に
は、吸入状態の低い圧力が作用する。
【００４９】一方、旋回スクロール部材３８の鏡板部３
８ａのスクロールラップ部３８ｂと同じ側の面には圧縮
気体の圧力が作用するため、旋回スクロール部材３８に
は固定スクロール部材３７から離れようとするスラスト
力が作用する構造となっている。固定スクロール部材３
７と旋回スクロール部材３８には図４に示すように、そ
れぞれの鏡板部のスクロールラップ部と反対側の面に凹
球面部３７ｅ、３８ｅが開口して形成されており、凹球
面部３８ｅにはスラスト力伝達主部材４０の凸球面部４
０ａが、凹球面部３７ｅにはスラスト力伝達副部材４１
の凸球面部４１ａがそれぞれ球面対偶で当接している。
スラスト力伝達主部材４０とスラスト力伝達副部材４１
とは、固定スクロール部材３７と旋回スクロール部材３
８の凹球面部３７ｅ、３８ｅからそれぞれのスクロール
ラップ方向に形成された穴部を貫通するスラスト力伝達
主部材４０のロッド部４０ｂがスラスト力伝達副部材４
１の円筒穴部４１ｂに嵌入され、調整ナットト４２によ
りそれぞれの凸球面部４０ａ、４１ａの中心間の距離が
調整出来る構造となっている。上記凸球面部中心間の距
離は旋回スクロール部材３８のスクロールラップ部３８
ｂと固定スクロール部材３７の鏡板部３７ａとの隙間量
あるいは固定スクロール部材３８のスクロールラップ部
３７ｂと旋回スクロール部材の鏡板部３８ａとの隙間量
が圧縮室の気密を維持するのに必要な微小な値に調整さ
れた後にロックナット４３により調整ナット４２の位置
が固定される。
【００５０】なお、これらのスラスト力伝達主部材４
０、スラスト力伝達副部材４１、調整ナット４２、ロッ
クナット４３で構成されるスラスト力伝達部材４４は、
図５に示すように円周方向の３カ所に組み込まれてお
り、固定スクロール部材３７の凹球面部３７ｅと旋回ス
クロール部材３８の凹球面部３８ｅも、それぞれの鏡板
部の円周方向の３カ所に形成されている。特に、本実施
例では、固定スクロール部材３７の３カ所の凹球面部３
７ｅの球心同士の相互の位置関係と旋回スクロール部材
の３カ所の凹球面部３８ｅの球心同士の相互の位置関係
とは同一に形成されており、旋回スクロール部材３８を
そのボス部３８ｄの中心軸が圧縮機駆動用モータのロー
タ部１８の回転軸と重なる位置に移動した時に、旋回ス
クロール部材３８の３カ所の凹球面部３８ｅの球心のそ
れぞれが固定スクロール部材３７の３カ所の凹球面部３
７ｅの球心の一つに軸方向からみて重なるように構成さ
れている。実際に圧縮機として運転される場合には、旋
回スクロール部材３８のボス部３８ｄにおけるてこ部材
２６との球面対偶中心は圧縮機駆動用モータのロータ部
１８の回転軸の周りに公転運動を行なうので、旋回スク
ロール部材３８の３カ所の凹球面部３８ｅの球心はそれ
ぞれ固定スクロール部材３７の３カ所の凹球面部３７ｅ
の一つを通り固定スクロール部材の鏡板部３７ａの鏡板
面に垂直な軸線を中心軸として、旋回スクロール部材３
８と同じ公転半径で公転運動を行なう。したがって、旋
回スクロール部材３８の３カ所の凹球面部３８ｅの球心
はそれぞれ固定スクロール部材３７の鏡板面に平行な軌
跡を描く事になり、旋回スクロール部材３８は、固定ス
クロール部材３７に対して平行な姿勢を維持することが
出来る。
【００５１】以上の構成とする事により、圧縮気体の圧
力により互いに軸方向に離れようとするスラスト力が作
用する固定スクロール部材３７と旋回スクロール部材３
８とは、３カ所においてスラスト力伝達部材４４により
軸方向に離れることを規制され、圧縮室の気密を確保す
るのに必要な軸方向の微小な隙間量と平行な姿勢を維持
たまま、相対的な公転運動を行なう。この際、スラスト
力伝達主部材の凸球面部４０ａと旋回スクロール部材の
凹球面部３８ｅとの間およびスラスト力伝達副部材の凸
球面部４１ａと固定スクロール部材の凹球面部３７ｅと
の間で上記のスラスト力を支える為の荷重が作用した状
態で摺動が発生するが、これらの摺動部の摺動速度Ｖ１
は、球面部の球半径をＲ、スラスト力伝達部材４４の圧
縮機駆動用モータのロータ部１８の回転軸に対する傾斜
角をθ、ロータ部１８の回転角速度をωとした時、 Ｖ１≒Ｒ×π×sin θ×ω ……… （１） で表される。一方、固定部材である固定スクロール部材
３７に対する旋回スクロール部材３８の公転運動速度Ｖ
２は、スラスト力伝達部材４４の２つの凸球面部４０
ａ、４１ａの球心間距離をＬとした時、 Ｖ２＝Ｌ×π×sin θ×ω ……… （２） で表される。第１の実施例では、固定スクロール部材１
に旋回スクロール部材２が直接押しつけられる構造であ
り、スラスト力を支える為の荷重が作用した状態で摺動
を行なう摺動部の摺動速度は（２）式におけるＶ２とな
る。（１）式と（２）式とを比較するとＶ１はＶ２に対
してほぼ（Ｒ／Ｌ）の比率になるが、本実施例では、図
３に示される様に（Ｒ／Ｌ）≒（１／６）であり、本実
施例のスラスト荷重支持構造における摺動速度は従来の
スラスト荷重支持構造における摺動速度に比べて大幅に
小さく出来る。なお、本実施例では、固定スクロール部
材３７と旋回スクロール部材３８との間に中間部材とし
てスラスト力伝達部材４４を介在させているため、スラ
スト力伝達部材４４と固定スクロール部材３７の間およ
びスラスト力伝達部材４４と旋回スクロール部材３８の
間の両方で摺動が発生し、第１の実施例と同様に固定ス
クロール部材１に旋回スクロール部材２が直接押しつけ
られる従来の構造に比べて摺動部が増える形となるが、
個々の摺動部における摺動速度が上述したように大幅に
低減できるので、それらの部分における機械摩擦損失を
低減する事も可能である。
【００５２】以上のように、本実施例によれば、旋回ス
クロール部材３８に作用するスラスト力を支える摺動部
における摺動速度を低減する事が出来、スラスト荷重に
よる機械摩擦損失の低減と摺動条件の緩和により圧縮機
の効率と耐久性が向上するという効果がある。
【００５３】本発明の第３の実施例を図７により説明す
る。本実施例は、第２の実施例と同様にスラスト荷重と
摺動条件の緩和して機械摩擦損失の低減をはかり、圧縮
機の効率と耐久性を向上させる事を目的としたものであ
り、第２の実施例に示す構造と以下の点が異なる。
【００５４】図７に示すように、固定スクロール部材４
５の外周部には、旋回スクロール部材４６を囲むように
第１プレート部材４７がボルト４により固定されている
が、旋回スクロール部材４６の鏡板部４６ａのスクロー
ルラップ部４６ｂと反対側の面が露出している空間が第
１プレート部材４７に形成された連通穴４７ｃにより高
圧のモータ室と連通されている。このため、その面に作
用する圧力は高圧であり、旋回スクロール部材４６には
固定スクロール部材４５へ押し付けるようとするスラス
ト力が作用する。固定スクロール部材４５には、その外
周部に３カ所軸方向の穴部４５ｄが形成されており、そ
の穴部４５ｄの中央部に凹球面部４８ａが形成された球
面スラスト支持部材４８が、旋回スクロール部材４６の
方向に凹球面部４８ａを向けられてねじ込まれロックナ
ット４９により固定されている。一方、旋回スクロール
部材４６には、固定スクロール部材４５の穴部４５ｄに
設けられた凹球面部４８ａと対向するように凹球面部４
６ｅが３カ所形成されている。固定スクロール部材４５
に固定された球面スラスト支持部材４８の３カ所の凹球
面部４８ａの球心同士の相互の位置関係と、旋回スクロ
ール部材４６の３カ所の凹球面部４６ｅとのそれぞれの
球心同士の相互の位置関係は、第２の実施例と同様に形
成されており、さらに、３カ所の凹球面部４８ａの球心
に対する３カ所の凹球面部４６ｅの球心の位置関係も第
２の実施例と同様に形成されている。球面スラスト支持
部材４８と旋回スクロール部材４６との間にはスラスト
力伝達部材５０が組み込まれており、その両端の凸球面
部５０ａがそれぞれ凹球面部４８ａと凹球面部４６ｅに
当接している。
【００５５】なお、固定スクロール部材４５に対する旋
回スクロール部材４６の軸方向隙間は、固定スクロール
部材４５に対する球面スラスト支持部材４８の固定位置
を調整することにより、微小な値に調整される。
【００５６】以上のように構成することにより、旋回ス
クロール部材４６のボス部４６ｄにおけるてこ部材２６
との球面対偶中心に公転運動が与えられると、旋回スク
ロール部材４６と固定スクロール部材４５とは、３カ所
においてスラスト力伝達部材５０により軸方向に近接す
る事を規制され、圧縮室の気密を確保するのに必要な軸
方向の微小な隙間量と平行な姿勢を維持したまま、相対
的な公転運動を行なう。その結果、第２の実施例と同様
にスラスト荷重による機械摩擦損失の低減と摺動条件の
緩和により圧縮機の効率と耐久性が向上するという効果
が得られる。特に、第２の実施例が周囲の圧力により旋
回スクロール部材３８に固定スクロール部材３７から離
れようとする力が作用する構造のスクロール型圧縮機で
あったのに対し、本実施例では、周囲の圧力により旋回
スクロール部材４６に固定スクロール部材４５の方に近
接する力が作用する構造のスクロール型圧縮機を例にと
り説明したが、構造の違いに関係なく適用できる。
【００５７】また、第２及び第３の実施例では、周囲の
圧力により旋回スクロール部材４６に作用する荷重をス
ラスト力伝達部材を介して固定スクロール部材４５で支
持する構造を説明したが、固定スクロール部材の代わり
に第１プレート部材のような他の固定部材で支持する構
造としても良い。又、第２及び第３の実施例では旋回ス
クロール部材４６に公転運動を与える駆動機構がてこ部
材２６を組み込んだ駆動機構で説明したが、従来のクラ
ンクシャフトを用いた駆動機構であっても、第２及び第
３の実施例で示した旋回スクロール部材のスラスト荷重
支持構造を適用する事によりスラスト荷重による機械摩
擦損失の低減と摺動条件の緩和が可能であり圧縮機の効
率と耐久性が向上するという効果が得られる。なお、ス
ラスト荷重支持構造におけるスラスト力伝達部材の数
は、それが支える旋回スクロール部材の安定性を考慮す
ると３個以上の複数個設けるのがよい。
【００５８】スクロール型圧縮機において、第１ないし
第３の実施例で説明した旋回スクロール部材に公転運動
を与えるための駆動機構と旋回スクロール部材に作用す
るスラスト荷重の支持構造を採用すれば、従来構造のス
クロール型圧縮機では過酷であった摺動部の摺動条件が
全て緩和されるので、各摺動部に乾燥摺動に適した摺動
材や表面処理を採用する事により、広い運転条件範囲で
潤滑油を必要としないオイルフリースクロール型圧縮機
を実用化する事が可能となる。
【００５９】本発明の第４の実施例を図８及び図９によ
り説明する。図８は本実施例のスクロール形圧縮機を示
す縦断面図、図９はスクロールラップの噛み合い状態を
示した軸直角断面図である。
【００６０】本実施例のスクロール形圧縮機は、第１の
実施例に示すスクロール形圧縮機と同様の構成である
が、次に説明する点が第１の実施例と異なる。軸受支持
板８には穴部８ａが形成されており、この穴部８ａにス
ラスト調整リング６２を介在させて円筒部材９がボルト
１７によって固定されている。円筒部材９の内面には、
図２で示すように、軸受要素が２分割されてその各々の
端面にはスラスト軸受機能を備えている滑り軸受要素１
０が設けられている。
【００６１】圧縮機駆動用モータはいわゆる直流モータ
を採用しており、ロータ部材１３の外周部には永久磁石
１２が固定されていて、ロータ部材１３の内部には両端
面に貫通した斜めの円筒状空洞６５が形成されている。
副ロータ部材１４は、ボルト１７によりロータ部材１３
に固定され、モータとは反対側にシャフト部１４ｂが形
成されており、円筒部材９に一体的に設けられた軸受要
素１０によって回転可能に軸支されている。また、副ロ
ータ部材１４のロータ部材１３側には、穴部６７がロー
タ部材１３の中心軸をなす回転軸から半径方向に偏位し
て形成されている。穴部６７には、外周側が円筒面部で
あり、内周側が球面部を持つ球面支持部材１５が挿入さ
れており、この球面支持部材１５により外周側が球面部
であり内周側が円筒面部を持つ球面ブッシュ１６が支持
されて、いわゆる球面軸受を構成している。副ロータ部
材１４の中央部には段差部１４ｃが設けられており、軸
受要素１０ａのスラスト面に対向して配置されている。
一方、副ロータ部材１４ｂの端面には、軸受要素１０ｂ
のスラスト面に対向して配置されるスラスト受けリング
６１がボルト６０によって固定されている。
【００６２】このように構成されているので、副ロータ
部材１４は前記２つのスラスト軸受とスラスト調整リン
グ６２によって軸方向位置を決定することができ、この
スラスト調整リング６２は、組立て時に適宜選択するこ
とができるようになっているので、ロータ部１３を最適
な位置に配置することができる。そして、ロータ部１３
は、軸受支持板８により滑り軸受１０を介して片持ち状
態で支持されている。また、副ロータ部材１４にはロー
タ部１３の回転不釣合を無くすため、バランスウエイト
６３が設けられている。なお、図８では省略するが、よ
りよく回転不釣合をとる必要がある場合は、図８におい
てロータ１３の右側端面にもバランスウエイトを追加し
て設けるのがよい。
【００６３】てこ部材２４には、一端に球面部２６ａ、
他端に円筒面部２６ｂ、それらの中間の球面部２６ａ側
にもう１つの球面部２６ｃが形成されており、球面部２
６ｃの中心と円筒面部２６ｂとの距離が、球面部２６ｃ
の中心と球面部２６ａの中心との距離に比べて十分大き
くなるように形成され、球面部２６ａの球心と球面部２
６ｃの球心とを結んだ軸線が円筒面部２６ｂの中心軸と
なっている。第１の実施例では、支点をなす球面部を第
１プレ−トに設けていたのに対し、本実施例では、てこ
部材２４の球面部２６ａを固定スクロール部材１で支持
する構成、すなわちてこ部材２４の球面部２６ａを外周
側の円筒面部と内周側の球面部を有する球面支持部材２
８を固定スクロール部材１の中央部に設けた穴部１ｄに
挿入して球面対偶で支持している。また、てこ部材２４
の球面部２６ｃは旋回スクロール部材２のスクロールラ
ップ部２ｂが設けられている面と同じ面内に配置されて
いるが、旋回スクロール２の中央部には、図９に示すよ
うに球根状に形成されたボス部２ｄがあり、てこ部材２
４の球面部２６ｃはボス部２ｄの穴部に挿入された外周
側が円筒面部と内周側が球面部を有する球面支持部材２
７を介して球面対偶で支持されている。
【００６４】なお、球面支持部材１５、２８、２７いず
れも図２に示すように、半径方向に２分割できる構造と
なっているが、これらの球面支持部材１５、２８、２７
の内周球面部には、潤滑油がなくても摩擦係数が小さな
４弗化エチレン樹脂を主成分とする複合高分子材料をコ
ーティングしており、さらに必要であれば相手摺動面
（１６、２６ａ、２６ｃ）も同様にコーティング層を設
けるるのがよい。また、このような場合には、軸受要素
１０やその相手面すなわち副ロータ部材１２ｂの表面に
も同様なコーティング層を設けることができる。
【００６５】以上のように構成することにより、外部か
ら電力の供給を受けることによって圧縮機駆動用モータ
のロータ部１３が回転すると、第１の実施例について説
明した動作と同様に、円筒面部２６ｂがロータ部１３の
回転軸から偏位した位置に支持され球面部２６ａが回転
軸上の点を中心として球面対偶支持されているてこ部材
２４の中心軸は、ロータ部１３の回転軸に対して一定の
傾斜角を保ちながら、球面対偶２６ａの中心を頂点とす
る円錐状の軌跡を描き、てこ部材２４の球面部２６ｃの
中心は円運動を行なう。その結果、球面部２６ｃにより
球面対偶支持された旋回スクロール部材２に公転運動が
与えられ、旋回スクロール２の背面に配置されたオルダ
ムリング５によって旋回スクロール２は自転が阻止され
旋回運動が与えられ、作動流体の吸入、圧縮をおこな
う。すなわち、第１の実施例と同様にてこ部材２４は自
転させまいとする回転抵抗トルクの方が大きくなるため
自転運動を行なわず、旋回スクロール部材２あるいはフ
レーム部材３との連結部において直接摺動運動を行なう
球面支持部材２８、２７に対しては搖動運動を行ない、
ロータ部１３との連結部において直接摺動運動を行なう
球面ブッシュ４７に対してのみ相対的な回転運動が行わ
れる。
【００６６】また、第１の実施例と同様に、ロータ部１
３はその軸方向位置を調節することが可能であるので、
ロータ部１３に装着されたてこ部材２４の円筒面部２６
ｂを支持する球面ブッシュ１６の軸方向位置も調節する
ことが可能であり、てこ部材２４の中心軸のロータ部１
３の回転軸に対する傾斜角を調節して旋回スクロール部
材２の旋回半径を調節する（すなわち、半径方向の隙間
量を調整）ことができる。また、旋回スクロール部材の
スクロールラップ部２ｂの先端面と固定スクロール部材
の鏡板部１ａとの間の隙間量および固定スクロール部材
のスクロールラップ部１ｂの先端面と旋回スクロール部
材の鏡板部２ａとの間の隙間量は、旋回スクロール部材
の鏡板部２ａのスクロールラップ部２ｂと反対側の面に
作動気体の圧力を作用させ旋回スクロール部材２が固定
スクロール部材１に押しつけられる構造とすることによ
り、それらの部材の寸法で決定される隙間量に維持され
る。すなわち、旋回スクロール部材のラップ部２ｂと固
定スクロールのラップ部１ｂとの半径方向の隙間量を調
節できる構造となっており、また、ラップの軸方向隙間
は第１の実施例と同様に部材の寸法で決定されている。
【００６７】旋回スクロール部材のスクロールラップ部
２ｂに作用する圧縮気体の圧力によりてこ部材２４の球
面部２６ｃに作用する荷重は、てこ部材２４が球面部２
６ａと円筒面部２６ｂとにおいて他の部品により拘束さ
れることにより支持されるが、球面部２６ｃの中心を荷
重点、球面部２６ａの中心を支点、円筒面部２６ｂを支
持する球面ブッシュ１６の中心を力点と考えれば、本実
施例では、支点を固定スクロ−ル部材に形成しているの
で、第１の実施例よりも支点と荷重点との距離に比べて
支点と力点との距離をさらに大きくすることができる利
点を有する。したがって、本実施例においても、旋回ス
クロール部材２に旋回運動を与えるための機構の各摺動
部において摺動速度と半径方向の摺動荷重のいずれか一
方を低減することができる。すなわち、てこ部材２４は
比較的大きな荷重の作用する摺動部においては非常に摺
動速度の小さい搖動運動を行ない、比較的大きな速度で
摺動する回転摺動部において作用する荷重はてこの原理
により大幅に小さくすることができる。
【００６８】
【発明の効果】本発明によれば、スクロール形流体機械
において機械摩擦損失の低減と摺動条件の緩和すること
ができ、高効率で耐久性のよいスクロール形流体機械を
提供することができる効果がある。
【００６９】また、低振動のスクロール形流体機械を提
供することができる効果がある。
【００７０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例であるスクロール型圧縮
機の縦断面図である。
【図２】球面支持部材の斜視図である。
【図３】オルダムリングの斜視図である。
【図４】第１の実施例の変形例であるスクロール型圧縮
機の縦断面図である。
【図５】本発明の第２の実施例のスクロール型圧縮機の
側断面図である。
【図６】図５におけるＩ−Ｉ断面図である。
【図７】本発明の第３の実施例であるスクロール型圧縮
機の部分縦断面図である。
【図８】本発明の第４の実施例であるスクロール型圧縮
機の縦断面図である。
【図９】スクロ−ルラップの形状を示す横断面図であ
る。
【符号の説明】
１…固定スクロール部材、１ａ…鏡板部、１ｂ…スクロ
ールラップ部、１ｃ…吐出ポート、２…旋回スクロール
部材、２ａ…鏡板部、２ｂ…スクロールラップ部、２ｃ
…キー溝部、２ｄ…ボス部、３…第１プレート部材、３
ａ…ボス部、３ｂ…穴部、４…ボルト、５…オルダムリ
ング、５ａ…キー部、６…チャンバ、７…モータのステ
ータ部、８…第２プレート部材、８ａ…ボス部、８ｂ…
穴部、９…球面支持部材、１０…球面ブッシュ、１１…
主ロータ部材、１１ａ…シャフト部、１２…永久磁石、
１３…空洞、１４…副ロータ部材、１４ａ…シャフト
部、１４ｂ…穴部、１４ｃ…バランスウェイト部、１５
…球面支持部材、１６…球面ブッシュ、１７…ボルト、
１８…モータのロータ部、１９…スラストプレート、２
０…キー、２１…スラスト軸受け、２２…球、２３…モ
ータのステータ部のマグネットセンタ、２４…モータの
ロータ部のマグネットセンタ、２５…ロックナット、２
６…てこ部材、２６ａ、２６ｃ…球面部、２６ｂ…円筒
面部、２７…球面支持部材、２８…球面支持部材、２９
…第１サイドチャンバ、３０…第２サイドチャンバ、３
１…吸入口、３２…吸入管、３３…吐出弁、３４…吐出
弁押さえ、３５…吐出口、３６…バランスウェイト、３
７…固定スクロール部材、３７ａ…鏡板部、３７ｂ…ス
クロールラップ部、３７ｃ…吐出ポート、３７ｄ…連通
穴、３７ｅ…凹球面部、３８…旋回スクロール部材、３
８ａ…鏡板部、３８ｂ…スクロールラップ部、３８ｃ…
キー溝部、３８ｄ…ボス部、３８ｅ…凹球面部、３９…
第１プレート部材、３９ａ…ボス部、３９ｂ…穴部、４
０…スラスト力伝達主部材、４０ａ…凸球面部、４０ｂ
…ロッド部、４１…スラスト力伝達副部材、４１ａ…凸
球面部、４１ｂ…円筒穴部、４２…調整ナット、４３…
ロックナット、４４…スラスト力伝達部材、４５…固定
スクロール部材、４５ａ…鏡板部、４５ｂ…スクロール
ラップ部、４５ｃ…吐出ポート、４５ｄ…穴部、４６…
旋回スクロール部材、４６ａ…鏡板部、４６ｂ…スクロ
ールラップ部、４６ｃ…キー溝部、４６ｄ…ボス部、４
６ｅ…凹球面部、４７…第１プレート部材、４７ａ…ボ
ス部、４７ｂ…穴部、４７ｃ…連通穴、４８…球面スラ
スト支持部材、４８ａ…凹球面部、４９…ロックナッ
ト、５０…スラスト力伝達部材、５０ａ…凸球面部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 幸野 雄 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】鏡板部に立設するスクロールラップ部を有
    する固定スクロール部材と旋回スクロール部材とをスク
    ロ−ルラップを互いに内側に向けて組合せ、前記旋回ス
    クロール部材に公転運動を与えるための駆動機構と旋回
    スクロール部材の自転を防止するための自転防止機構に
    より、前記旋回スクロール部材を前記固定スクロ−ル部
    材に対して旋回運動させるように構成したスクロール形
    流体機械において、前記駆動機構が、てこ部材と、該て
    こ部材を球面対偶で支持する静止部材に形成された第１
    の支持部と、前記てこ部材を球面対偶で支持する前記旋
    回スクロール部材に形成された第２の支持部と、前記て
    こ部材を回転支持する回転部材に形成された第３の支持
    部材とを備えたものであって、前記第１の支持部と第３
    の支持部との間の距離が、前記第１の支持部と前記第２
    の支持部との間の距離より十分大きく構成されたことを
    特徴とするスクロール形流体機械。
  2. 【請求項２】鏡板部に立設するスクロールラップ部と有
    する固定スクロール部材と旋回スクロール部材とをスク
    ロ−ルラップを互いに内側に向けて組合せ、前記旋回ス
    クロール部材に公転運動を与えるための駆動機構と旋回
    スクロール部材の自転を防止するための自転防止機構に
    より、前記旋回スクロ−ル部材を前記固定スクロール部
    材に対して旋回運動させるように構成したスクロール形
    流体機械において、前記駆動機構が、てこ部材と、前記
    旋回スクロ−ルに近接して配置された静止部材に形成さ
    れ前記てこ部材を球面対偶で支持する第１の支持部と、
    前記てこ部材を球面対偶で支持する前記旋回スクロール
    部材に形成された第２の支持部と、前記てこ部材を駆動
    するための電動機部に形成された前記てこ部材を回転支
    持する第３の支持部材とを備えたものであることを特徴
    とするスクロール形流体機械。
  3. 【請求項３】鏡板部に立設するスクロールラップ部と有
    する固定スクロール部材と旋回スクロール部材とをスク
    ロ−ルラップを互いに内側に向けて組合せ、前記旋回ス
    クロール部材に公転運動を与えるための駆動機構と旋回
    スクロール部材の自転を防止するための自転防止機構に
    より、前記旋回スクロ−ル部材を前記固定スクロール部
    材に対して旋回運動させるように構成したスクロ−ル圧
    縮機と電動機とを密閉容器内に収納したスクロール形流
    体機械において、前記駆動機構が、てこ部材と、前記旋
    回スクロ−ルに近接して配置された静止部材に形成され
    前記てこ部材を球面対偶で支持する第１の支持部と、前
    記てこ部材を球面対偶で支持する前記旋回スクロール部
    材に形成された第２の支持部と、前記密閉容器内に形成
    された前記てこ部材を回転支持する第３の支持部材とを
    備えたものであることを特徴とするスクロール形流体機
    械。
  4. 【請求項４】鏡板部に立設するスクロールラップ部と有
    する固定スクロール部材と旋回スクロール部材とをスク
    ロ−ルラップを互いに内側に向けて組合せ、前記旋回ス
    クロール部材に公転運動を与えるための駆動機構と旋回
    スクロール部材の自転を防止するための自転防止機構に
    より、前記旋回スクロ−ル部材を前記固定スクロール部
    材に対して旋回運動させるように構成したスクロール形
    流体機械において、前記動機構が、前記てこ部材を静止
    部材の第１の支持部および前記旋回スクロール部材の第
    ２の支持部により前記てこ部材を球面対偶で支持すると
    ともに、前記第１の支持部の中心をとおり前記固定スク
    ロール部材の鏡板部に垂直な線上から径方向に変位した
    位置に形成された回転支持部で前記てこ部材を支持する
    ように構成されていることを特徴とするスクロール形流
    体機械。
  5. 【請求項５】鏡板部に立設するスクロールラップ部と有
    する固定スクロール部材と旋回スクロール部材とをスク
    ロ−ルラップを互いに内側に向けて組合せ、前記旋回ス
    クロール部材に公転運動を与えるための駆動機構と旋回
    スクロール部材の自転を防止するための自転防止機構に
    より、前記旋回スクロ−ル部材を前記固定スクロール部
    材に対して旋回運動させるように構成したスクロール形
    流体機械において、前記動機構が、前記てこ部材を静止
    部材の第１の支持部および前記旋回スクロール部材の第
    ２の支持部により前記てこ部材を球面対偶部で支持する
    とともに、前記第１および第２の支持部の中心を通る軸
    線上に前記てこ部材を該軸線を相対的な回転軸として回
    転支持したことを特徴とするスクロール形流体機械。
  6. 【請求項６】鏡板部に立設するスクロールラップ部と有
    する固定スクロール部材と旋回スクロール部材とをスク
    ロ−ルラップを互いに内側に向けて組合せ、前記旋回ス
    クロール部材に公転運動を与えるための駆動機構と旋回
    スクロール部材の自転を防止するための自転防止機構に
    より、前記旋回スクロ−ル部材を前記固定スクロール部
    材に対して旋回運動させるように構成したスクロール形
    流体機械において、前記駆動機構が球面対偶の支持部に
    よって支持されるてこ部材を有するものであって、該て
    こ部材の運動軌跡が円錐形状を描くように構成されてい
    ることを特徴とするスクロール形流体機械。
  7. 【請求項７】前記静止部材が固定スクロール部材である
    請求項１から６のいずれかに記載のスクロール形流体機
    械。
  8. 【請求項８】前記静止部材が固定スクロール部材を支持
    する第１のプレ−ト部材である請求項１から６のいずれ
    かに記載のスクロール形流体機械。
  9. 【請求項９】前記静止部材の球面対偶の支持部を前記て
    こ部材の一方の端部に設けた請求項１から５のいずれか
    に記載のスクロール形流体機械。
  10. 【請求項１０】前記第２の支持部が、旋回スクロール部
    材の鏡板部のスクロールラップ部が立設する面と反対側
    の面から突出させて設けたボス部に形成された請求項１
    から５のいずれかに記載のスクロール形流体機械。
  11. 【請求項１１】前記第２の支持部がスクロールラップが
    形成される面内に設けられている請求項１から５のいず
    れかに記載のスクロール形流体機械。
  12. 【請求項１２】前記てこ部材を球面対偶で支持する支持
    部が、該てこ部材に設けた球状外周面に滑動可能に当接
    される球状内周面と静止部材に設けた円筒状内周面に当
    接する円筒状外周面とを有する球面支持部材を介して球
    面対偶で支持される構造である請求項１から６のいずれ
    かに記載のスクロール形流体機械。
  13. 【請求項１３】前記てこ部材を球面対偶で支持する支持
    部が、前記てこ部材に設けた球状外周面に滑動可能に当
    接される球状内周面と前記旋回スクロール部材の一部に
    設けた円筒状内周面に当接する円筒状外周面とを有する
    球面支持部材を介して球面対偶で支持される構造である
    請求項１から６のいずれかに記載のスクロール形流体機
    械。
  14. 【請求項１４】前記てこ部材を駆動するための駆動用モ
    ータを備え、該モータのロータに一体に固定された回転
    部材を有し、該回転部材により前記てこ部材を回転支持
    した請求項１から６に記載のスクロール形流体機械。
  15. 【請求項１５】前記ロータにはその内部に空間が設けら
    れており、該空間にてこ部材の一部が挿入されている請
    求項１４に記載のスクロール形流体機械。
  16. 【請求項１６】前記ロータがその軸方向において２か所
    で軸受支持されるものであって、該２か所の軸受支持部
    の間にてこ部材の回転支持部が形成されている請求項１
    ４に記載のスクロール形流体機械。
  17. 【請求項１７】前記ロータは、軸方向の移動をスラスト
    軸受により規制されるものであって、該スラスト軸受に
    より前記ロータの軸方向規制位置を調整する請求項１４
    から１６のいずれかに記載のスクロール形流体機械。
  18. 【請求項１８】前記ロータは、軸方向の移動をスラスト
    軸受により規制される構造であり、前記圧縮機駆動用モ
    ータのステータとロータのそれぞれのマグネットセンタ
    を互いに軸方向にずらしてロータに前記スラスト軸受に
    より移動を規制される方向の軸力を発生させるように構
    成した請求項１４から１６のいずれかに記載のスクロー
    ル形流体機械。
  19. 【請求項１９】前記球面支持部材もしくはその相手面も
    同時にそれらの摺動表面に４弗っ化エチレン樹脂を主成
    分とする複合高分子材料で構成された層を設けた請求項
    １２又は１３に記載のスクロール形流体機械。
  20. 【請求項２０】前記球面支持部材が、径方向に分割でき
    る構造である請求項１２、１３又は１４に記載のスクロ
    ール形流体機械。
  21. 【請求項２１】前記回転支持部が、前記てこ部材に設け
    られた円筒状外周面に回転可能に当接する円筒状内周面
    と回転部材により該回転部材の回転軸から偏位した位置
    で球面対偶で支持される球状外周面とを有する球面ブッ
    シュを介して、回転部材により回転支持される構造であ
    る請求項１から４に記載のスクロール形流体機械。
  22. 【請求項２２】前記球面ブッシュが、該球面ブッシュの
    球状外周面に滑動可能に当接する球状内周面と回転部材
    に設けた円筒状内周面に当接する円筒状外周面とを有す
    る球面支持部材を介して、回転部材により球面対偶で支
    持される構造である請求項２１に記載のスクロール形流
    体機械。
  23. 【請求項２３】前記てこ部材を駆動するための駆動用モ
    −タを備え、該モ−タのロータがその軸方向の２か所に
    おいて軸受支持さたものであって、該軸受支持部の一方
    が前記球面支持部材と当接する前記円筒状内周面と同軸
    に前記静止部材に形成された円筒面を軸受面とする軸受
    支持部である請求項２１に記載のスクロール形流体機
    械。
  24. 【請求項２４】前記駆動用モータが直流モータであっ
    て、前記てこ部材の一部が前記駆動用モータのロータの
    内部に設けられた空間内もしくは貫通孔内に配設されて
    いる請求項２３に記載のスクロール形流体機械。
  25. 【請求項２５】前記ロータは圧縮機機構部とは反対側に
    設けた補助支持板により、軸方向移動を規制された状態
    で回転可能に支持された請求項２３又は２４に記載のス
    クロール形流体機械。
  26. 【請求項２６】前記ロータは、その軸方向の移動をスラ
    スト軸受により規制され、組立時には該スラスト軸受に
    よる前記ロータの軸方向の位置決め調整と、スクロール
    ラップの径方向隙間の調整を同時に行うことが可能な構
    造とした請求項１４、１５、１６、２３又は２４に記載
    のスクロール形流体機械。
  27. 【請求項２７】鏡板部に立設するスクロールラップ部と
    有する固定スクロール部材と旋回スクロール部材とをス
    クロ−ルラップを互いに内側に向けて組合せ、前記旋回
    スクロール部材に公転運動を与えるための駆動機構と旋
    回スクロール部材の自転を防止するための自転防止機構
    により、前記旋回スクロ−ル部材を前記固定スクロール
    部材に対して旋回運動させるように構成したスクロール
    形流体機械において、前記旋回スクロール部材と固定ス
    クロ−ル部材との両方にそれぞれ球面対偶で当接する複
    数のスラスト力伝達部材を有し、前記旋回スクロール部
    材における前記複数の球面対偶中心間の相互の位置関係
    と前記固定部材における前記複数の球面対偶中心間の相
    互の位置関係とが旋回スクロール部材の鏡板面に垂直な
    複数の軸線を中心軸として公転運動するように構成され
    ていることを特徴とするスクロール形流体機械。
  28. 【請求項２８】前記スラスト力伝達部材が、前記旋回ス
    クロール部材の球面対偶中心と固定スクロ−ル部材の球
    面対偶中心との間の距離を調整するように構成されてい
    る請求項２７に記載のスクロール形流体機械。
  29. 【請求項２９】前記旋回スクロール部材におけるスラス
    ト力伝達部材と球面対偶中心、あるいは固定部材におけ
    るスラスト力伝達部材と球面対偶中心のうち少なくとも
    一方が、該スラスト力伝達部材に対する軸方向位置を調
    整可能に構成されている請求項２７に記載のスクロール
    形流体機械。
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