JPS59168289A - スクロ−ル型流体装置 - 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】 本発明は容積式流体装置１特に一対のうず巻体の角度を
ずらせてかみ合せ、かつ相対的な円運動（公転運動のみ
）を加えて両うず巻体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
吐出さぼるようにしたスクロール型流体圧縮装置に関す
るものである。

スクロール型圧縮機の組立の際、最も重要なものの一つ
として、うず巻体どうしの相対角度の角痘合せがあげら
れる。これはうず巻体の相対角度が正規の状態から外れ
たばあい、二つのうず巻体の間のシール点に半径方向の
隙間が生じ、これが圧縮もれの原因となって所期の性能
が得られないということから極めて重要なものといえる
。このため、これまでは各部品の角度ずれ公差を厳密に
したり、あるいは間接的な位置決め方法が提案されてき
たが、前者は加工性あるいは加工コストの問題を生じ、
後者は介在する角度ずれ要因が多く含まれるため決定的
な解決法とはなり得なかった。

ここで、特開昭５７−１９３７９３号には両スク［１−
ル部材の側板に２ケ所以上のビン孔を穿設し、両方の側
板のビン孔がある任意の旋回位置（クランク角ｒ！１）
で一致するようにしておき、前記ビン孔にピンを挿入し
位置を定めておいて固定スクロールをフレームに固定す
ることにより固定スクロールと可動スクロールの位置関
係を合せた後、ビンをぬくという方法が示されている。

しかし、このような組立方法は回転阻止機構として第１
図に示すようなボールカップリング機構を有するスクロ
ール型圧縮機には適用できない。これは、ボールカップ
リング機ＦＩＴＳは特開昭５７−１９３７９３号記載の
オルダムカップリング機構とは巽なり、固定スクロール
と可動スクロールとの位置が決まったとしても固定リン
グ及び可動リングの遊びがあるため、固定スクロールと
可動スクロールのみの位置決めだけでは優れたシール性
は得られないからである。また、オルダムカップリング
機構に適用する場合に関しても、実用面では若干の遊び
を有することは避けられないため精度の高い角度合せを
するには困難さを残すこととなった。

ここで回転阻止機構としてボールカップリング機構を用
いたスクロール型圧縮機の断面図を示す第１図を参照し
て一般的な構成を説明する。

この圧縮機はフロン１〜エンドプレート１１とこれに設
置されたカップ状部分１２とによる圧縮機ハウジング１
０を有している。フロントエンドプレート１１はハウジ
ング１０の中心軸線上に中心を有する貫通孔１１１を有
し、その中にボールベアリング１３を介して主軸１４を
支承している。

このため、主軸１４の軸芯はハウジング１０の中心軸線
と一致することとなる。またフロントエンドプレート１
１は主軸１４の外周を取り巻くように前方に突出したス
リーブ部１５を有し、該スリーブ部１５内にはシャフト
シール１６を配置している。フロントエンドプレート１
１はカップ状部分１２の前端開口に周方向に間隔をおい
て形成された７ランジ（図示省略）との間でボルト等に
よって固定されており、０リング１８によって両者の接
合面をシールしている。またスリーブ部１５もフロント
エンドプレート１１の端面上にボルト等によって固定さ
れ、接合面をＯリング１９によってシールしている。

フロントエンドプレート１１によって開口部を閉塞され
たカップ状部分１２内には固定スクロール部材２０．可
動スクロール部材２１、可動スクロール部材駆動機構及
び回転阻止機構２２が配設されている。

ここで、固定スクロール部材２０は側板２０１５− とうず巻体２０２及び該うず巻体２０２とは反対側の側
板２０１上に設けた脚部２０３とより構成されている。

この固定スクロール部材２０は脚部２０３をカップ状部
分１２の外方より該カップ状部分１２の底部１２１を貫
通してらごうしたボルト２３によって該底部１２１内壁
上に固定している。また固定スクロール部材２０の側板
２０１はその外周部とカップ状部分２０の内壁面間をＯ
リング２４でシールすることによってカップ状部分１２
内の空間を吸入室２５と吐出室２６とに仕切っている。

さらに側板２０１の中央部にはスクロール部材間に形成
された密閉空間と吐出室２６を連通する連通孔２０４を
ｑ設している。

可動スクロール部材２１は側板２１１とうず巻体２１２
とより構成されている。この可動スクロール部材２１は
うず巻体２１２が前記固定スクロール部材２０のうず春
巻体２０２と１８０°の角度ずれをもつようにかみ合さ
れている。また可動スクロール部材２１は後述する駆動
機構及び回転阻止機構と連結されていて、主軸１４の回
転によ６− つて半１￥Ｒｏｒｏｐ”＋軌道上を公転運動し、前述し
た流体の圧縮動作を行なう。

ここで、可動スクロール部材の回転阻止機構であるボー
ルカップリング機構をその分解斜視図である第２図をも
参照して説明する。

回転阻止機構２２は固定部、可動部、ボール素子よりな
り、可動スクロール部材２１のボス２１３の外周上に配
置される。まず固定部について説明するとフロントエン
ドプレート１１の端面にリング状固定レース２２１を有
し、またこの固定レース２２１を被うようにその端面に
当接された固定リング２２２を有し、これらはスプリン
グビン２２３によりフロントエンドプレート１１に固定
されている。一方、可動部については可動スクロール部
材２１の側板２１１寄りのボス２１３の外周にリング状
可動レース２１４を有し、また可動レース２１４を被う
ようにその端面に当接された可動リング２１５を有し、
これらはスプリングビン２１６により側板２１１に固定
されている。なお固定リング２２２と可動リング２１５
との間にはわずかな間隙ができるようにされている。ま
た、可動リング２１５と固定リング２２２にはそれぞれ
豆いのリングの中心を一致させた時に重なり合うような
複数のポケット２１５ａ　１２２２ａが軸方向に穿設さ
れている。

さて可動リングと固定リングとの関係を可動スクロール
部材側から見た第３図をも参照して回転ｍ　、＋′＃Ｘ
作用について説明する。

回転阻止は固定リング２２２のポケット２２２ａの縁部
と可動リング２１５のポケット２１５ａの縁部とでボー
ル素子２２４を挾むことにより行なわれる。即ち可動ス
クロール部材が図中時計方向へ駆動されると可動リング
２１５もその中心が半径ＲＯｒの円を描くように円軌道
運動する。この時可動スクロール部材には圧縮力の反力
作用点と駆動力作用点とのずれにより図中時計方向への
回転力すなわちモーノし・が生ずるため、可動スクロー
ル部材は可動リング２１５の中心を中心として時計方向
へ回転しようとする。しかし、図中上方の９個のボール
素子２２４が固定リング２２２のポケット２２２ａの縁
部と可動リング２１５のポケット２１５ａの縁部とで挾
まれるため、可動リングは回転することができず、これ
によって可動スクロール部材の回転が阻止される。なお
図示の状態では可動リング２１５の中心が図中量も右方
にあって回転阻止力分布はｆｃ１〜［０５のようになる
。このように図中最上部のボール素子が最も大きく寄与
しており、これから離れるにしたがって小さくなって図
中下半分の９個のボール素子２２４は回転閉止の用はな
していない。しかし圧縮力の反力により可動スクロール
部材の軸方向に加わる圧力は可動レース２１４、すべて
のボール素子２２／Ｉを介して固定レース２２１にスラ
スト支持される。

続いて可動スクロール部材の駆動機構である従動クラン
ク機構をその分解図である第４図をも参照して説明する
。フロントエンドプレート１１の貫通孔１１１を貫通す
る主軸１４の内端部には大径部１４１を形成しており該
大径部１４１を貫通孔１１１の内周に配設したボールベ
アリング１３９− によって支承している。また大径部１４１の先端面には
中心から偏心した位置に駆動ビン１７１２が軸方向へ突
出するように設けられている。

一方、可動スクロール部材２１の側板２１１はうず巻体
２１２とは反対の而に環状のボス２１３を有している。

ボス２１３中には肉厚の厚い円板状あるいは短軸状のブ
ツシュ２７が嵌合され、ニードルベアリング２８を介し
て回転可能に支持されている。ブツシュ２７はこれと一
体で半径方向に伸びた円板状のバランスウェート２７１
を有しているとともに、中心からずれた位置に軸方向の
孔、即ち偏心孔２７２を有している。この偏心孔２７２
中には駆動ビン１／Ｉ２が嵌合されニードルベアリング
２９で回転可能に支持されている。

このような偏心孔２７２を有するブツシュ２７を用いる
利点を第５図をも参照して以下に説明する。

前述のように可動スクロール部材２１の円軌道運動によ
って流体圧縮が行なわれると、その反作用力がうず巻体
２１２、即ち可動スクロール部材１０− ２１へその円軌道の接線方向に作用する。この力は結局
、ブツシュ中心Ｑｃへ第５図のｌ”ｄで示すように作用
するものと考えることができる。ところでブツシュ２７
は駆動ビン１４２上で回転可能とされているから駆動ビ
ン１４２の中心Ｏｄの回りに回転するモーメントを力Ｆ
ｄによって受ける。

このモーメントは力Ｆｄの方向とＱｃとＯｄを結ぶ線と
の角度を第５図に示したようにθとしたときＦ（１・ε
２ｓｉｎＯで表わせる。この結果ブツシュ２７上に支持
された可動スクロール部材２１は駆動ビン１４２の中心
Ｏｄの回りに回転するモーメントを受けることとなり、
これによりうず巻体２１２がうず巻体２０２へ押し付け
られることになる。この押し付は力をＦｐとするとＦｐ
　・ε２ｃｏｓＯ−「ｄ・ε２ｓｉｎθであるから、 Ｆｐ＝Ｆｄ−ｔａｎθ で与えられる。

即ち、偏心孔２７２を有するブツシュ２７を可動スクロ
ール部材２１を駆動すると、流体圧縮の反作用力で両う
ず巻体２１２と２０２の線接触部での押し付は力が自動
的に得られ、これにより流体ポケットのシールが確保さ
れる。

さらに、上述のように偏心ブツシュ２７の中心ＯＣは駆
動ビン１４２の中心Ｏｄの回りに回転可能であるので、
たとえば、うず巻体２０２や２１２の寸法誤差によって
うず巻体の肉厚が変ってもこれに応じてＱｃ　、Ｑｓ間
距離が変化できる。即ち、Ｑｃ点は第５図に示すように
Ｏｄを中心にした半径ε２の円弧上を例えばＯｃ′やＱ
　ｃ　Ｉ＋の点に移動可能である。この結果ねそのよう
な寸法誤差があっても可動スフ［］−ル部材２１は滑か
な運動を行なうことができる。

このような圧縮機を組立る場合、次のような角度ずれ要
因があげられる。それらは（１）に固定うず巻体２０２
とカップ状部分１２どの角度ずれ、（２）にカップ状部
分１２とフロントエンドプレート１１との角度ずれ、（
３）にフロントエンドプレート１１と固定リング２２１
との角度ずれ、（４）に固定リング２２１の孔の内周長
さとボール２２４の外周長さが異なることによる角度ず
れ、（５）にボール２２４の外周長さと可動リング２１
４の孔の内周良さが異なることによる角度ずれ、〈６）
に可動リング２１４と可動うず巻体２１との角度ずれ、
の合計６ケ所の角度ずれの要因である。これらを解決す
るために一方のスクロール部材におけろうず巻体側壁面
に、ある深さをもった孔を形成し、かつフロントエンド
プレートの前記孔と対向する位置にハウジング内部とハ
ウジング外部とを貫通する孔を形成し、ハウジング外部
から角度調整棒により両うず巻体の相対角度の調整をし
ようとしたものがあるが、この方法では前述の（１）〜
（３）までの角度ずれの要因を除くだけであり、残りの
（４）〜（６）までの角度ずれの要因は依然として残る
ものであった。即ち、ボールカップリング機構とクラン
ク機構を有するスクロール型圧縮機においては、特に可
動うず巻体の位置が一意に決定されない自由度を持つた
め、前述の（４）〜（６）の角度ずれ要因を解消させる
ことが必要となる。

そこで、本発明の目的は前記角度ずれ要因を解１３− 消し容易でかつ短時間で組立を完成させるとともに、組
立後において信頼性の高いスクロール型流体装置を提供
でることにある。

即ち本発明は第１の板体の一面上に第１のうず巻体を固
定した第１のスクロール部材ど、第２の板体の一面上に
第２のうず巻体を固定した第２のスクロール部材とを角
度をずら「て組み合せてそれらの間に閉塞された流体ポ
ケットを形成するようになし、一方を仙１ノに対して円
軌道運動させることにより前記流体ポケットを外周から
中央に向けであるいは中央から外周に向けて移動させる
流体装置において、両スクロール部材をかみ合せ接触さ
せた時に、両スクロール部材の複数の接触点を結ぶ線か
ら任意の角度を有する位置で、前記第１のスクロール部
材の第１のうず巻体側壁面に位置決め孔を形成し、かつ
前記第２のスクロール部材の第２の板体に該第２の板体
を貫通する位置決め孔を形成し、ケーシングとフロント
エンドプレートに両者を固定さけるための複数の固定孔
を形成し、前記両位置決め孔を一致させ該位置決め孔１
４− に角度調整棒を挿入した後、回転阻止機構の固定側を含
む前記フロントエンドプレートを非駆動方向に回転移動
させ、さらに、主軸に駆動方向のトルクを加え駆ａ機構
を作動させることにより、前記角度調整棒を軸芯として
両うず巻体壁どうしが接触し流体をシールする位置まで
第２のスクロール部材を移動し、かつ同時に前記フロン
トエンドプレートを駆動方向に回転移動させ、前記固定
孔にてボルトを介して前記フロントエンドプレートをケ
ーシングに固定したことにより上記目的を達成するもの
である。

以下、本発明を実施例を示す図面を参照して説明する。

可動スクロール部材４０と固定スクロール部材３０の両
うず巻体を互いに接触するようかみ合い重ね合わせると
第６図中、点Ａ、Ｂ、Ｃ。

Ｄで示すような接触点が形成される。ここで接触点Ａ、
Ｂあるいは接触点Ｃ，Ｄを結ぶ線と任意の角度ａを有す
る線上の固定スクロール部材３０のうず巻体３１の側壁
面には位置決め孔３１１が形成されているとともに、該
位置決め孔３１１と対向する可動スクロール部材４０の
側板４２の位置にも該側板４２を貫通する位置決め孔４
２１を形成している。さらに、前記位置決め孔３１１．
４２１と対向する位置の可動レース５０、可動リング５
１、固定リング６１、固定レース６０及びフロントエン
ドプレート７０には圧縮機１０の内部と外部とを連通さ
せる角度調整孔１００を穿設している。なお、位置決め
孔３１１．４−２１は同一の孔径てあり、角度調整孔１
００は位置決め孔３１１　’＋　４２１より大きな径と
している。

つぎにスクロール部材の位置決めを行なう手順を説明す
ると、まず前記位置決め孔３１１．４２１を一致させた
後、角面調整棒８０を角度調整孔１００内を経て位置決
め孔３１１．４２１に挿入する。この結果、可動スクロ
ール部材４０の動作は角度調整棒８０を軸芯として一定
の角度方向の自由度を有するのみとなる。

また、カップリング機構は前述したように動作時、常に
可動リングのポケット縁部と固定リングのポケット縁部
とによりボールが隙間なく挾まれることにより可動スク
ロール部材に対する固定リングの正しい角度位置が決定
されるため、固定リング６１と固着しているフロントエ
ンドプレート７０を非駆動方向に回転移動させ、ボール
２００と可動リング５１及び固定リング６１との隙間を
なくし圧縮動作時のボールカップリング機構の位置関係
を定める。

つぎに、実際に圧縮動作を行なう場合にはうず巻体壁の
接触によってシールはなされるため、可動スクロール部
材４０のうず巻体４１の壁は固定スクロール部材３０の
うず巻体３１の壁と接触していなければならない。そこ
で、主軸９０に駆動方向のトルクを加え前述のクランク
機構を動作させ、可動スクロール部材４０のうず巻体４
１を位置決め棒８０を軸芯として回転移動させ固定スク
ロール部材３０のうず巻体３１に押し付けさせる。

この時、可動リング５１は可動スクロール部材４０に固
着されているため、可動スクロール部材４０と一緒に駆
動方向に回転移動する。この時、可動リング５１のポケ
ットと固定リング６１のボケ１７− ツトは前述したように隙間なくボール２００を挾んだ状
態であるため、可動リング５１の回転移動と共にボール
２００は駆動方向に移動し、さらに、固定リング６１を
移動させる。よって、フロントエンドプレート７０も駆
動方向に回転移動させられることとなり、圧縮機１のす
べての機構が圧縮時の状態となる。最後にフロントエン
ドプレートとケーシングを固定孔にてボルトを介して固
定し、位置決め棒を引き抜く。この結果、クランク機構
、可動スクロール部材、固定スクロール部材、ボールカ
ップリング機構及びケーシングの角度ずれがなくなるこ
ととなる。

このように、本発明によれば圧縮機を組立てる際、両う
ず巻体の正しい角度位置関係を定めた後に全ての機構の
角度位置を決定するため、シール性の優れた信頼性の高
いスクロール型流体装置を提供できるとともに、組立は
容易にしかも短時間で完成させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はスクロール型圧縮機の縦断面図、第２１８− 図はボールカップリング機構の分解斜視図、第３図はボ
ールカップリング機構の動作説明図、第４図は柔道クラ
ンク機構の分解斜視図、第５図は柔道クランク機構にの
動作説明図、第６図及び第７図は本発明の実施例を示す
説明図である。 １・・・圧縮ｍ　　　３０・・・固定スクロール部材３
１．４１・・・うず巻体　　４０・・・可動スクロール
部材　　４２・・・側板　　５０・・・可動レース５１
・・・可動リング　　６０・・・固定レース６１・・・
固定リング　　７０・・・フロントエンドプレート　　
８０・・・角度調整棒　　９０・・・主軸１００・・・
角度調整孔　　２００・・・ボール３１１．４−２１・
・・位置決め孔 １９−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、第１の板体の一面上に第１のうず巻体を固定した第
   １のスクロール部材と、第２の板体の一面上に第２のう
   ず巻体を固定した第２のスクロール部材とを角度をずら
   せて組み合せてそれらの間に閉塞された流体ポケットを
   形成するようになし、一方を他方に対して円軌道運動さ
   せることにより前記流体ポケットを外周から中央に向け
   であるいは中央から外周に向けて移動させる流体装置に
   おいて、両スクロール部材をかみ合せ接触させた時に、
   両スクロール部材の複数の接触点を結ぶ線から任意の角
   度を有する位置で、前記第１のスクロール部材の第１の
   うず巻体側壁面に位置決め孔を形成し、かつ前記第２の
   スクロール部材の第２の板体に該第２の板体を貫通する
   位置決め孔を形成し、ケーシングとフロントエンドプレ
   ートに両者を固定させるための複数の固定孔を形成し、
   前記両位置決め孔を一致させ該位置決め孔に角度調整棒
   を挿入した後、回転附止機構の固定側を含む前記フロン
   トエンドプレートを非駆動方向に回転移動させ、さらに
   、主軸に駆動方向のトルクを加え駆動機構を作動させる
   ことにより、前記角度調整棒を軸芯として両うず春休壁
   どうしが接触し流体をシールする位置まで第２のスクロ
   ール部材を移動し、かつ同時に前記フロントエンドプレ
   ートを駆動方向に回転移動させ、′＃Ｘ配固定孔にてボ
   ルトを介して前記フロントエンドプレートをケーシング
   に固定したことを特徴とするスクロール型流体装置。