JPS5810585B2

JPS5810585B2 - 容積式流体圧縮装置

Info

Publication number: JPS5810585B2
Application number: JP10841178A
Authority: JP
Inventors: 寺内清
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 1978-09-04
Filing date: 1978-09-04
Publication date: 1983-02-26
Also published as: JPS5535152A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、一対のうずまき体を角度をずらせてかみ合せ
、相対的な円運動（公転運のみ）を加えて、両うずまき
間に形成する密閉空間を中心方向へ移動させながら容積
を減縮して中心部から圧縮流体を吐出させるようにした
容積式流体圧縮装置、いわゆるスクロール型圧縮機に関
するものである。

このようなスクロール型圧縮機の原理そのものは古くか
ら公知である。

第１図を参照して、二つのスクロール体１，２を角度を
ずらせて互にかみ合い状態に配置すると、図示のように
、両うずまき体の間には両うずまき体の接触部から接触
部にわたる限定された空間３が形成される。

今、一方のスクロール体１を他方のスクロール体２に対
して、一方のスクロール体１の中心σが他方のスクロー
ル体２の中心Ｏの周りを半径Ｏ−Ｏ´をもって公転する
ように、スクロール体１の自転を禁止しながら動かすと
、限定空間３の容積は徐々に減少する。

第１図ａの状態から、スクロール体２の公転角が９０°
を示す第１図す、１８０°を示す第１図ｃ、２７０°を
示す第１図ｄを参照して、空間３の容積は（点をほどこ
した領域）徐々に減少されていることが理解されよう。

３６０°回転した第１図ａでは、雨空間は、中央部に移
り、互に接続し、更に９０°ずつ移動した第１図す、ｃ
、ｄ図に示されるようにその空間は挟まり、第１図ｄで
はほとんど零となる。

この間、第１図すで開き始めた外側空間が第１図ｃ、ｄ
からａに移り、新たな流体を取り込んだ密閉空間を作る
。

従って、このスクロール体１，２の軸方向両端に、シー
ルした円板を設け、一方の円板の中央部に、図に４で示
すごとき吐出穴を設けておけば、径方向外側で取り込ま
れた流体が圧縮され吐出穴４から吐出されることになる
。

ところでこのような原理によるスクロール型圧縮機は、
ピストン式の圧縮機等に比較して、部品点数や摩耗の少
ない等の利点がありながら、主に両スクロール間の密封
の困難さの故に実用化されていなかった。

このような密封の問題を解決するものとして、特開昭５
０−３２５１２にスクロール型圧縮機の構造が提案され
ているが、そこに提案された構造では、部品の寸法誤差
や摩耗による寸法変化に対して充分自己保償できるよう
な構造とは言えない。

本発明は、スクロール体間の接触部に充分なシール作用
を与え、しかも寸法誤差や摩耗による寸法変化を自動的
に保償できるような構造のスクロール型圧縮機を提供す
ることである。

本発明のスクロール型圧縮機は、円軌動上を公転運動す
る方のスクロール部材の円軌道半径を、他方のスクロー
ル部材を半径方向の動きを禁止した場合における最大許
容半径より大きく設定し、一方該他方のスクロール部材
を径方向に移動可能なように弾性支持し、これによって
両うずまき体間の接触圧により上記他方のスクロール部
材を半径方向に変位させて上記寸法差を吸収するととも
に上記うずまき体の接触部の接触圧を大としたことを特
徴とするものである。

以下、本発明を図面に示す実施例を参照して詳細に説明
する。

第２図は、本発明の一実施例の構造を示す中央断面図で
、同図を参照して、ハウジング１０は、フロントエンド
プレート１１、リヤエンドプレート１２および両者間を
接続する円筒側壁１３（図示の例ではリヤエンドプレー
トと一体となっている。

）からなり、リヤエンドプレート１２に形成した流体吸
入口１４および流体排出口１５で外部と連通した密閉塞
を形成している。

フロントエンドプレート１１には、これを貫通しかつこ
れに、ラジアルニードル軸受１６を介して回転可能に支
承された主軸１７が取り付けられている。

主軸１７を取り囲むようにフロントエンドプレート１１
から正面に突出した筒体１８内には、主軸の周りにシャ
フトシール機構１９が設置され、また筒体外部にはプー
リー２０が軸受支持されており、このプーリーは主軸１
７と結合されて、外部の駆動源（例えばモータ等）から
の回転力をベルトを介して主軸１７へ伝達するようにな
っている。

主軸１７の内端にはローター２１が固定されており、こ
のローターは、フロントエンドプレート１１の内面に、
主軸と同心に設けたスラストニードル軸受２２にて支承
されている。

ローター２１のフロントエンドプレート１１とは反体の
側には、ローターから突出しかつ上記主軸から偏心した
軸（クランクピン）２３が設けられている。

２４．２５は一対のスクロール部材で、スクロール部材
２４は、一枚の円板２４１の一面にうずまき体２４２が
固定されるとともに反対面には軸方向丸孔を備えた突部
２４３を形成されており、この突部２４３は、その軸方
向丸孔内に、ラジアルニードル軸受２６を設置したクラ
ンクピン２３が嵌合されており、これによって、スクロ
ール部材２４は、クランクピン上に軸受支持されている
。

スクロール部材２４の突部２４３の突出端には径方向に
拡がるフランジ面を備えたフランジ体２７が設けられ、
このフランジ面はローター２１の対向面上にクランクピ
ンと同心に設けたスラストニードル軸受２８で支持され
ている。

従って、主軸１７の回転によるクランクピンの偏心運動
によって、スクロール部材２４はフランジ体２７と一緒
に偏心運動を行なう。

すなわち、主軸とクランクピン間の距離を半径とする円
軌道上を運動する。

このスクロール部材２４の円軌道運動の間、スクロール
部材の自転を防止するため、スクロール部材２４の円板
２４１とフランジ体２７との間には、ハウジングの円筒
壁１３内面に設置された自転防止機構２９が設けられて
いる。

第２図および第２図の■−■線に沿った断面を示す第３
図を参照してこの自転防止機構の一例を説明する。

両図を参照して、フランジ体２７は、突部２４３に嵌合
するとともにこれに、キー結合されることによって相互
回転を防止された外形が四角形の角筒部２７１を備えて
いる。

ここで、フランジ体の角筒部も含めた軸方向長さは、ス
クロール部材２４の突部２４３の軸方向長さ以上とする
。

これによって、スクロール部材２４へ加わるスラスト荷
重がスラストニードル軸受２８を介してローター２１で
支持される。

角筒部２７１上には、外形が四角形でかつ四角の穴を備
えた摺動体２９１が設置されている。

摺動体２９１の四角の穴は、第３図に示されるように、
対向する一対の辺が角筒部２７１の一対の辺と同一寸法
で、残りの一対の辺が、他の一対の辺よりもクランクピ
ン２３の偏心量の２倍以上長くなっており、これによっ
て、角筒部２７１と摺動体２９１とは相互に一方向に摺
動可能とされている。

摺動体の周囲には、摺動体２９１を嵌合されたリング部
材２９２が配置され、リング部材は、キー結合（２９３
で示される）によってハウジング円筒側壁内面に、回転
止めされて設置されている。

リング部材の中央部の穴は、角穴で、摺動体の外形の対
向する一対の辺と同じ寸法をもつ一対の辺と、残りの一
対の辺よりもクランクピン２３の偏心量の２倍以上長い
一対の辺とで構成される四角形状をしており、摺動体２
９１を、角筒部２７１との摺動方向とは直角方向に摺動
するように案内する。

かくして、角筒部２７１は互に直交する二方向に移動可
能とされているが自転は禁止されており、従って直交す
る二方向への移動の合成として円軌動上の運動を許され
る。

それ故、主軸１７の回転に伴なうクランクピン２３の偏
心回転運動によって、角筒部２７１従ってスクロール部
材は、自転せずして円軌道上を運動（公転）する。

なおリング部材２９２は摺動体を嵌合させる角穴を設け
る必要はなく、フランジ体の通過を許す穴があけられて
おり、かつ一端面に摺動体を受ける凹部を形成され、該
凹部の側壁が、摺動体の摺動を案内するようになってい
ても良い。

この場合、当然摺動体の厚みは薄くされることになる。

スクロール部材２５は、円板２５１の一面にうずまき体
２５２を固定されており、うずまき体２５２の略中心に
相当する円板２５１上の位置に、第１図で４で示した吐
出孔に相当する貫通孔２５３が設けられており、円板２
５１の裏面には、貫通孔２５３を取巻くように環状の突
起２５４が設けられている。

なおうずまき体２４２，２５２の曲線は、円の伸開線ば
かりでなく、線分の伸開線あるいは多角形の伸開線を採
用することができる。

一方リヤエンドプレート１２の内面には、流体排出口１
５を取巻く位置から環状突起１２１が形成されている。

突起１２１の外径は突起２５４の内径よりわずか小さく
しである。

突起１２１の先端外縁は切取られて環状の凹部１２２が
形成されており、スクロール部材２５の環状突起内側と
環状の凹部１２２との間に環状の弾性体（例えばゴムリ
ング）３０が配置されている。

この環状弾性体３０は環状突起２５４と１２１間をシー
ルして環状突起１２１内を、流体排出口１５およびスク
ロール部材２５の貫通孔２５３に連通した吐出室３１と
している。

環状弾性体３０は、また、スクロール部材２５を軸方向
および径方向に弾性的に支持している。

なお円板２５１の周縁部に部分的に切欠きを設け、これ
に円筒側壁内面から突出した突部１３１を係合させてス
クロール部材２５の回転止めをしている。

ここで、後述するようにスクロール部材２５の径方向の
動きを許すために、円板２５１の切欠き面と突部１３１
の面との間にわずかな隙間が形成されるようにする。

以上の構造であるので、主軸１７を外部駆動源によって
、プーリー２０を介して、回転させれば、クランクピン
２３の偏心運動によって、スクロール部材２４が円軌道
上を運動する。

このとき、自転防止機構２９の働きにより、スクロール
部材２４の自転は防止されるので、スクロール部材２４
のスクロール部材２５に対する動きは第１図と同様とな
り、この結果うずまき体２４２゜２５２の外周から取り
込まれた流体は、徐々に圧縮されながら中心に移動し、
貫通孔２５３から吐出室３１へ吐出され流体排出口１５
より排出されて、例えば冷却システム中を循環して吸入
口１４よりハウジング１０内へ戻る。

ところで、両スクロール部材間の密閉空間に取り込まれ
た流体が、確実に圧縮されるには、両うずまき体２４２
−２５２間の線接触部のシールが確実でなければならな
い。

一方、一般に摺動面のシールは摺動する両面がなじんだ
方が強固となり、なじむまでは、両面の接触圧が高い方
が良い。

但し、なじんだ後は接触面への積極的な圧力はほとんど
要しない。

この点に鑑み、本発明では、主軸とクランクピン間の距
離すなわちスクロール部材２４の円軌道運動の半径を、
うずまき体２５２の隣接壁間距離からうずまき体２４２
の壁厚を差し引いたものの１／２より大としている。

この結果、スクロール部材２４の円軌道運動によって、
うずまき体２４２の内外壁面は隣接するうずまき体２５
２の壁部に強く押し付けられることになり、この結果密
閉空間のシール作用は強くなる。

しかしながら一方でうずまき体の変形を発生する恐れが
あるが、本発明では、スクロール部材２５が弾性環状体
３０により径方向に移動可能なように弾性支持されてい
るので、スクロール部材２４の円軌道運動によるうずま
き体２４２のうずまき体２５２への接触力によりスクロ
ール部材２５は径方向に弾性的に変位され、これによっ
て上記の欠点が解決される。

また、摩擦による摩耗が生じても、それにより接触面が
なじみ、しかも環状弾性体３０が復元していくのでその
復元力は徐々に弱まってゆきなじみ後に接触面に与える
力は弱まり、なじみ後の摩耗量はほとんどなくなるよう
に作用し、シール作用は確実に保持される。

上述の構造によれば、スクロール部材２５は環状弾性体
３０の弾性力で、軸方向に付勢されていルノで、スクロ
ール部材２４へ圧接されている。

従って、スクロール部材２５の円板２５１とスクロール
部材２４のうずまき体２４２の端部間およびスクロール
部材２４の円板２４１とスクロール部材２５のうずまき
体２５２の端部間の密封力が与えられる。

この密封力は、吐出室３１のガス圧がスクロール部材２
５を軸方向に押す力によって、更に増加する。

一方、弾性環状体３０の弾性力および吐出室のガス圧は
フランジ体２７をローラ２１へ圧接するスラスト力とし
ても作用し、これは、スラストニードル軸受２８，２２
を順次弁して、フロントエンドプレート１１の内面で支
承される。

この結果、各部品のがたつきが解消され、従って振動や
異状摩耗が防止される。

また、主軸１７へ固定されたローター２１の周縁部付近
で、ローターがスラスト支持されているので、主軸１７
は、ニードル軸受１６による一つのラジアル軸受のみで
しっかりと振動なく固定されることになる。

更に上述の構造においては、ハウジングのフロントエン
ドプレートを外した状態で、弾性環状体３０から、スク
ロール部材２５，２４．自転防止機構２９、フランジ体
２７、ニードル軸受２６゜２８、クランクピン２３−ロ
ーター２１−主軸１７、の順にハウジング内へ積み重ね
、その上からフロントエンドプレート１１を重ねてボル
ト３２等で固定することによって組立てられる。

組立て順序は逆でも良い。

この場合には、リヤエンドプレートが取外し可能とされ
ている方が良い。

なお、ローター２１は、図示は省略したが、カウンター
ホールやカウンタウェイトを形成・付加して動的バラン
スを取るようにすると良い。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜ｄは本発明に係るスクロール型圧縮機の圧縮
原理を説明するための図で、ａ〜ｄは異なった角度位置
の状態を示す図、第２図は、本発明の一実施例の構造を
示す中央断面図、第３図は、第２図中の■−■線に沿っ
た断面図である。１．２・・・うずまき体、３・・・密閉空間、４・・・
吐出孔、１０・・・ハウジング、１１・・・フロントエ
ンドプレート、１２・・・リヤエンドプレート、１３・
・・円筒側壁、１４・・・流体吸入口、１５・・・流体
排出口、１６．２６・・・ラジアル・ニードル軸受、１
７・・・主軸、２１・・・ローター、２２，２８・・・
スラストニードル軸受、２３・・・クランクピン、２４
，２５・・・スクロール部材、２７・・・フランジ体、
２９・・・自転防止機構、３０・・・弾性環状体、３１
・・・吐出室、２９１・・・摺動体、２９２・・・リン
グ部材、２４１゜２５１・・・円板、２４２，２５２・
・・うずまき体、２４３・・・突部、２５４・・・環状
突起、１２１・・・環状突起、１２２・・・環状凹部。

Claims

【特許請求の範囲】

１板体の一面上にうず巻体を固定した第１のスクロー
ル部材と、同様に板体の一面上にうず巻体を固定した第
２のスクロール部材とを、両うず巻体の角度をずらせて
かみ合わせながら重ねて、第１のスクロール部材を、円
軌道上を公転運動するように、第２のスクロール部材に
対して動かして両うず巻体間に閉塞された空間を形成し
つつ流体を取り込み、第１のスクロール部材の運動に伴
ない、該空間を中心方向に移動せしめ、かつ容積の減少
を伴なわせ、一方向性連続流圧縮作用を行わせるように
した容積式流体圧縮装置において、第２のスクロール部
材を半径方向で少し可動な如く弾性体を介して固定部に
支持させ、一方、第１のスクロール部材の運動半径を、
第２のスクロール部材が半径方向で固定の場合の許容最
大半径よりも少し大きく設定し、その寸法差を上記弾性
体の変形による上記第２のスクロール部材の半径方向外
方への変位によって吸収するとともに、上記両うずまき
体間の接触圧を大きくしたことを特徴とする容積式流体
圧縮機。