JPS5810586B2

JPS5810586B2 - 容積式流体圧縮装置

Info

Publication number: JPS5810586B2
Application number: JP53108412A
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: JPS5535153A

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（公転運動のみ）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Ｏ′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、新たな流体を取り行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は複雑であり、部品の
寸法誤差を吸収してなおかつガタッキを防止したり、一
対のスクロール間の密封力を適度に制御する点において
末だ充分ではない。

また組立作業も複雑となる。本発明は、部品の寸法誤差
や摩耗による寸法変化を吸収でき、かつガタッキを起さ
ず構造簡単で組立作業も簡単なスクロール型流体圧縮機
を提供することを目的とする。

更に本発明は、板体の一面上にうずまき体を固定した第
１のスクロール部材と、同様に板体の一面上にうずまき
体を固定した第２のスクロール部材とを、両うずまき体
の角度をずらせて互にかみ合せながら重ねて、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、両うずまき体間に閉塞
された空間を形成しつつ流体を取り込み該第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わせて一方向性連続流圧縮作用を行
なわせるようにした容積式流体圧縮装置において、フロ
ントエンドプレートとリヤエンドプレートとその間を接
続する側壁とを有するハウジングと、上記フロントエン
ドプレートを貫通し該フロントエンドプレートにラジア
ルニードル軸受を介して回転可能に支承された主軸と、
該主軸内端に固定され一面を上記フロントエンドプレー
ト内面にスラストニードルベアリングを介して支承され
たローターと、該ローターの上記フロントエンドプレー
トとは反対の面から上記主軸から偏心して突出したクラ
ンクピンと、該クランクピン上に設定されたラジアルニ
ードル軸受と、該ラジアルニードル軸受上に設置された
外周面に環状溝を備えた硬質リングと、該硬質リングの
環状溝に嵌合した該溝の深さより大きな肉厚の弾性体リ
ングと、上記第１のスクロール部材の上記板体から上記
うずまき体とは反対の側に突出した突起に形成した軸方
向丸孔内に上記ラジアルニードル軸受、硬質リングおよ
び弾性リングを設置したクランクピンを嵌合して該クラ
ンクピン上に相対的回転可能およびラジアル方向への変
位可能に支承された上記第１のスクロール部材と、該軸
方向丸孔を有する突起の突出端から径方向に拡がり該ク
ランクピンと同心のスラストニードル軸受を介して上記
ローターの上記フロントエンドプレートとは反対の面上
に支承されたフランジ面を有するフランジ体と、該フラ
ンジ体と上記第１のスクロール部材の板体との間に配置
され上記主軸の回転に伴なう上記クランクピンおよび第
１のスクロール部材の円軌道運動中、該第１のスクロー
ル部材の自転を禁止し、これによって上記第１のスクロ
ール部材の運動を上記円軌道上を動く公転運動のみに限
定する自転阻止機構と、上記第１のスクロール部材に重
ね合された上記第２のスクロール部材でその上記板体に
そのうずまき体の略中心位置に貫通孔を設けた上記第２
のスクロール部材と、上記リヤエンドプレートで流体排
出用の排出孔と流体吸入用の吸入孔とを備えかつ内面に
該流体排出用の排出孔の周りから突出した環状突起を有
する上記リヤエンドプレートと、上記第２のスクロール
部材の上記貫通孔の周りから上記リヤエンドプレートの
方へ突出した上記リヤエンドプレートと嵌合され、該第
２のスクロール部材の径方向の動きを禁止する環状突起
と、該第２のスクロール部材の環状突起先端面と上記リ
ヤエンドプレート内面との間で上記リヤエンドプレート
の環状突起側壁に密着するように配置され、これによっ
て、該リヤエンドプレートと該第２のスクロール部材と
の両環状突起内をシールして吐出室を形成するとともに
上記第２のスクロール部材を軸方向に弾圧支持した環状
弾性体とを有することを特徴とする。

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室
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とは反対の
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。

クランクピン２３上にはラジアルニードル軸受２４が設
置され、該軸受上には金属製の硬質リング２５が設置さ
れている。

硬質リング２５の外周面には環状溝が形成されており、
該環状溝には、ゴムその他の弾性体よりなるリングで、
厚みが環状溝の深さより大きな弾性体リング２６が嵌め
込まれている。

２７．２８は一対のスクロール部材で、スクロール部材
２７は、一枚の円板２７１の一面にうずまき体２７２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
２７３を形成されており、この突部２７３は、その丸孔
内に、前述のラジアルニードル軸受２４、硬質リング２
５、弾性体リング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２７は弾
性体リング２６の外周面と、丸穴内面との摩擦力でしっ
かりと軸受２４上に設置され、従ってクランクピン上に
軸受支持されている。

スクロール部材２７の突部２７３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２９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３０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２７はフランジ体２９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２７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２７の円板
２７１とフランジ体２９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３１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２９は、突部２７３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２９１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２７の突部２７３の軸方向長さ以上とする
。

これによって、スクロール部材２７へ加わるスラスト荷
重がスラストニードル軸受３０を介してローター２１で
支持される。

角筒部２９１上には、外形が四角形でかつ四角の穴を備
えた摺動体３１１が設置されている。

摺動体３１１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２９１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
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２９１と摺動体３１１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３１１を嵌合されたリング部
材３１２が配置され、このリング部材はキー結合（３１
３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３１１
を、角筒部２９１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２９１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道上の運動を許される
。

それ故、主軸１７の回転に伴うクランクピン２３の偏心
回転運動によって角筒部２９１、従ってスクロール部材
２７は自転せずに円軌道上を運動（公転）する。

なおリング部材３１２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２８は、円板２８１の一面にうずまき体
２８２を固定されており、うずまき体２８２の略中心に
相当する円板２８１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２８３が設けられており、円板２８
１の裏面には、貫通孔２８３を取巻くように環状の突起
２８４が設けられている。

なおうずまき体２７２，２８２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
用しても良い。

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の内径は突起２８４の外径に一致されており
、内環状突起は互に嵌め合されており、これによってス
クロール部材２８の径方向の動きが阻止されている。

スクロール部材２８の環状突起先端とリヤエンドプレー
ト１２の内面間に環状の弾性体（例えばゴムリング）３
２が配置されている。

この環状弾性体３２は環状突起２８３と１２１間をシー
ルして環状突起２８４内部を、流体排出口１５およびス
クロール部材２８の貫通孔２８３に連通した吐出室３３
としている。

環状弾性体３２は、また、スクロール部材２８を軸方向
に弾性的に支持している。

なお円板２８１の周縁部に部的に切欠きを設け、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２８の回転止めをしている。

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２７が円軌道上を運
動する。

このとき、自転防止機構３１の働きにより、スクロール
部材２７の自転は防止されるので、スクロール部材２７
のスクロール部材２８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２７２，２８２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２８３から吐出室３３へ吐出され排出口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１
４よりハウジング１０内へ戻る。

上記の構造において、スクロール部材２７はクランクピ
ン２３上に弾性体リング２６を介して取付けられており
、それ散在方向への変位が可能となっているので、クラ
ンクピンの偏心距離やうずまき体２７２，２８２のピッ
チ等に多少の寸法誤差が存在してもこれを吸収して、組
み立てることができ、またクランクピンの偏心距離が設
計値より小さくなっても、動作中におけるスクロール部
材２７に作用する遠心力によって、スクロール部材２７
が偏心距離を増加する方へ動くことを許すので、うずま
き体２７２，２８２間のシールに必要な接触圧を得るこ
とができる。

また上述の構造によれば、スクロール部材２Ｂは環状弾
性体３２の弾性力で軸方向に付勢されているのでスクロ
ール部材２７へ圧接されている。

従って、スクロール部材２８の円板２８１とスクロール
部材２７のうずまき体２７２の端部間およびスクロール
部材２７の円板２７１とスクロール部材２８のうずまき
体２８２の端部間の密封力が与えられる。

この密封力は、吐出室３３内の圧力がスクロール部材２
８を軸方向に押す力によって増加される。

一方、弾性環状体３２の弾性力および吐出室内の圧力は
フランジ体２９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３０，２２
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３２から、スク
ロール部材２８，２７、自転防止機構３１、フランジ体
２９、弾性体リング２６−硬質リング２５−ニードルベ
アリング２４、ニードルベアリング３０、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が、その場合には、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、１６，２４・・・・・・ラジアルニードル
軸受、１７・・・・・・主軸、２１・・・・・・ロータ
ー、２２゜３０・・・・・・スラストニードル軸受、２
３・・・・・・クランクピン、２５・・・・・・硬質リ
ング、２６・・・・・・弾性体リング、２７，２８・・
・・・・スクロール部材、２９・・・・・・フランジ体
、３１・・・・・・自転防止機構、３２・・・・・・弾
性環状体、３３・・・・・・吐出室、３１１・・・・・
・摺動体、３１２・・・・・・リング部材、２７１，２
８１・・・・・・円板、２７２．２８２・・・・・・う
ずまき体、２７３・・・・・・突部、２８３・・・・・
・環状突起、１２１・・・・・・環状突起。

Claims

【特許請求の範囲】

１板体の一面上にうずまき体を固定した第１のスクロ
ール部材と、同様に板体の一面上にうずまき体を固定し
た第２のスクロール部材とを、両うずまき体の角度をず
らせて互にかみ合せながら重ねて、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、両うずまき体間に閉塞された空間
を形成しつつ流体を取り込み該第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
減少を伴わせて一方向性連続流圧縮作用を行なわせるよ
うにした容積式流体圧縮装置においてフロントエンドプ
レートとリヤエンドプレートとその間を接続する側壁と
を有するハウジングと、上記フロントエンドプレートを
貫通し該フロントエンドプレートにラジアルニードル軸
受を介して回転可能に支承された主軸と、該主軸内端に
固定され一面を上記フロントエンドプレート内面にスラ
ストニードル軸受を介して支承されたローターと、該ロ
ーターの上記フロントエンドプレートとは反対の面から
上記主軸から偏心して突出したクランクピンと、該クラ
ンクピン上に設置されたラジアルニードル軸受と、該ラ
ジアルニードル軸受上に設置された外周面に環状溝を備
えた硬質リングと、該硬質リングの環状溝に嵌合した該
溝の深さより大きな肉厚の弾性体リングと、上記第１の
スクロール部材の上記板体から上記うずまき体とは反対
の側に突出した突起に形成した軸方向丸孔内に上記ラジ
アルニードル軸受、硬質リングおよび弾性リングを設置
したクランクピンを嵌合して該クランクピン上に相対的
回転可能およびラジアル方向への変位可能に支承された
上記第１のスクロール部材と、該軸方向丸孔を有する突
起の突出端から径方向に拡がり該クランクピンと同心の
スラストニードル軸受を介して上記ローターの上記フロ
ントエンドプレートとは反対の面上に支承されたフラン
ジ面を有するフランジ体と、該フランジ体と上記第１の
スクロール部材の板体との間に配置され上記主軸の回転
に伴なう上記クランクピンおよび第１のスクロール部材
の円軌道運動中該第１のスクロール部材の自転を禁止し
、これによって上記第１のスクロール部材の運動を上記
円軌道上を動く公転運動のみに限定する自転阻止機構と
、上記第１のスクロール部材に重ね合された上記第２の
スクロール部材でその上記板体にそのうずまき体の略中
心位置に貫通孔を設けた上記第２のスクロール部材と、
上記リヤエンドプレートで流体排出用の排出孔と流体吸
入用の吸入孔とを備えかつ内面に該流体排出用の排出孔
の周りから突出した環状突起を有する上記リヤエンドプ
レートと、上記第２のスクロール部材の上記貫通孔の周
りから上記リヤエンドプレートの方へ突出した上記リヤ
エンドプレートと嵌合され該第２のスクロール部材の径
方向の動きを禁止する環状突起と、該第２のスクロール
部材の環状突起先端面と上記リヤエンドプレート内面と
の間で上記リヤエンドプレートの環状突起側壁に密着す
るように配置され、これによって該リヤエンドプレート
と該第２のスクロール部材との両環状突起内をシールし
て吐出室を形成するとともに上記第２のスクロール部材
を軸方向に弾圧支持した環状弾性体とを有する容積式流
体圧縮装置。