JPS63159689A - スクロ−ル圧縮機 - 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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は流体圧縮機に関するもので、特に側板上に固
定された渦巻体を有する二つのスクロール部材の両温巻
体が互いに角度をずらせて噛合うように重ね合され、両
渦巻体間に形成される流体ポケットが、これらスクロー
ル部材の相対的な円軌道運動によって、中心方向べ移動
され且つその容積が減少されて流体の圧縮が行なわれる
ようにしたスクロール圧縮機に関するものである。

〈従来の技術〉 このようなスクロール圧縮機は、多くの特許や文献に開
示され、その動作原理は良く知られている。

スクロール圧縮機は、従来のピストン式の圧縮機に比較
して、多くの利点を有しているが、主に流体ポケットの
シール、渦巻体の摩耗、流体の吸排等に問題があった。

　　− これらの問題を解決するものとして、米国特許第３．８
８４．５９９号、同第３９２４９７７号に、改良された
スクロール圧縮機の構造が提案されているが、未だ充分
な解決とは言えない。

また、特公昭５８−１２７８　＠公報に、改良されたス
クロール圧縮機の構造が提案されているが、液圧縮の時
の損傷防止について未だ充分な解決とは言えない。

スクロール圧縮機においては、互いに噛み合った二つの
渦巻体の線接触部間に流体ポケッ］へが形成されており
、スクロール部材の相対的な円軌道運動によって線接触
部が、渦巻体表面に沿って中心方向へ移動されることに
よって、流体ポケットが容積を減少しながら中心方向へ
移動して流体の圧縮を行なうものであるため、線接触部
のシール力を充分に確保する必要がある。

一方、シール力を確保するために、接触力を大きくする
と、渦巻体に尾耗が発生することになる。このため、両
温巻体の接触力は、適当なシール力を与えるように、選
ばれる必要がある。

しかしながら、渦巻体の製造上の寸法誤差によって、こ
の接触力は、固定されたクランク半径で駆動した場合、
常に一定に保たれるわけではないし、寸法誤差を小さく
すると、製造が困難となる。

また、圧縮される流体中に液冷媒が混入したときに発生
する液圧縮によって液体ポケット内の圧力が高くなるこ
とによる問題は未だ充分に解決されていない。

〈発明が解決しようとする問題点〉 この発明の目的は、流体中に液冷媒が混入して液圧縮が
生じたときに、旋回するスクロール部材が他のスクロー
ル部材から離れるようにするスクロール圧縮機を提供す
ることである。

この発明の他の目的は、旋回するスクロール部材が他の
スクロール部材から離れたときに、この旋回するスクロ
ール部材が元の状態に復帰するようにしたスクロール圧
縮機を提供することである。

この発明の究極的な目的は、中間軸受部材に対して動け
るように取付けたバランスウェイトを追加して冷凍機の
各種の使用条件に対応して使用できるスクロール圧縮機
を提供することである。

〈問題点を解決するための手段〉 密閉容器内にフレームと、このフレームの両側に配置さ
れた圧縮機部と電動機部とを収納し、この圧縮機部を板
体に渦巻体が立設された固定スクロールと、この固定ス
クロールに噛み合う渦巻体が立設された旋回スクロール
とで描成し、前記旋回スクロールと電動機部との間には
この電動機部の回転力を旋回スクロールに伝える中間軸
受部材が設けられ、この中間軸受部材は、旋回スクロー
ルのバランサーであって、旋回スクロールのボスを軸支
するボス穴を有する本体と、バランザ一部とを備え、こ
の本体に回転軸端に設けられた駆動ピンを嵌め合せる偏
心穴が設けられ、これにより、旋回スクロールを駆動さ
せるようにしたスクロール圧縮機において、前記中間軸
受部材のボス穴の中心が回転軸の中心から円軌道の半径
だけ離れ、駆動ピンの中心がボス穴の中心と回転軸の中
心を結ぶ線に直交し、且つ、このボス穴の中心を通る線
に関して回転軸の中心と同じ側で、且つ、ボス穴の中心
と回転軸の中心とを結ぶ線に直交し、且つ、回転軸の中
心を通る線から回転軸の回転方向へずれた位置に設けた
ものである。

く作　用〉 この発明によれば、旋回スクロールを固定スクロールに
対して公転運動させるとき、中間軸受部材で変わる偏心
ωは通常運転時に固定スクロールの渦巻体と旋回スクロ
ールの渦巻体とのシール性を従来と同様に向上させ、且
つ、異常高圧運転時に両温巻体の線接触部を離して液圧
縮等が生じないようにさせる。

〈実施例〉 以下、この発明を第１図乃至第６図に示す実施例に基づ
いて説明する。

第１図を参照して、図示の圧縮機１は、円筒ケース２と
、この円筒ケース２の一端を封じる上蓋体３とからなる
密閉容器４を有している。

上蓋体３には流体排出口５を貫通する排出管６が取付け
られている。一方、カップ状の円筒ケース２はスチール
板の絞り加工によって形成されている。円筒ケース２は
その開口部を上蓋体３に嵌合し、その接合部を溶接等で
固着している。

回転軸７はその先端に大径部８を有している。

大径部８の破面には、中心からずれた位置に駆動ピン９
が軸方向へ突出するように設けられている。尚、回転軸
７はフレーム１０の軸受部１１内にボールベアリング１
２によって回転可能に支持されている。

電動機部１３の固定子１４の巻線１５へ通電することに
より、回転子１６が回転し、この回転子に挿着されてい
る回転軸７へ回転力が伝達されるようにしている。

上蓋体３によって開口部を閉じられた円筒ケース２内に
は固定スクロール１７、旋回スクロール１８、この旋回
スクロールの駆動機構（後文にて詳述する）および旋回
スクロール１８の自転を防止するオルダムリング１９が
設けられている。

固定スクロール１７は、一般に板体２０と、その−面に
固定された渦巻のラップ２１と、このラップの外周に設
けられたい環状壁２２とで形成されている。固定スクロ
ール１７は環状壁２２をフレーム１０にボルト等で固着
することにより固定されている。固定スクロール１７の
板体２０に設けられた渦巻のラップ２１の反対面には吐
出マフラ一体２３が取付けられている。

この吐出マフラ一体内には板体２０の中央に設けられた
吐出孔２４と、上蓋体３に貫通して設けられた排出管６
とが夫々開口している。

旋回スクロール１８は板体２５と、その−面に固定され
た渦巻のラップ２６とからなり、このラップは、固定ス
クロール１７の渦巻のラップ２１と１８０’の角度ずれ
をもってかみあわされて、両ラップの間に流体ポケット
を形成している。旋回スクロール１８は後述する駆動機
構と連結されていて、回転軸７の回転によって、半径Ｒ
８の円軌道上を公転運動するようになっており、これに
よって、前述した流体の圧縮が行なわれる。尚、このと
き、オルダムリング１９によって旋回スクロールの回転
は阻止される。

次に、旋回スクロールの駆動機構を説明する。

フレーム１０の軸受部１１にボールベアリング１２で支
持されている回転軸７の先端の大径部８にはこの回転軸
の中心からずれた位置に駆動ピン９が軸方向へ突出する
ように設けられている点は前述のとおりである。

一方、旋回スクロール１８の板体２５は、渦巻のラップ
２６との反対の面にボス２７を形成している。尚、この
実施例では、ボス２７の中心はラップ２６の渦巻中心と
一致している。ボス２７は、中間軸受部材２８に設けた
ボス穴２９に挿入され、ニードルベアリング３０を介し
て回転可能に支持されている。中間軸受部材２８には半
径方向に伸びた半円板状部分３１にバランスウェイト３
２を収納する孔３３が設けられている。中間軸受部材２
８には回転軸７の中心からずれた位置に、軸方向に貫通
した穴すなわち偏心穴３４が設けられている。この偏心
穴には駆動ピン９が嵌合され、回転可能に支持されてい
る。

バランスウェイト３２には回転軸７の大径部８に設けた
駆動ピン９と同じ側に突出されたガイドピン３５に遊嵌
状に嵌め合わされる楕円孔３６が設けらてれいる。この
楕円孔は中間軸受部材２８が偏心穴３４を支点として第
３図〜第５図のように動いたときに、バランスウェイト
３２がガイドピン３５で係止されて（第５図参照）、中
間軸受部材２８に追従して動かないようにしている。

回転軸７の中心Ｏ１中間軸受部材２８のボス穴２９の中
心Ｐ１偏心穴３４従って駆動ピン９の中心Ｑの位置関係
は、第６図に示すとおりである。すなわち、この状態で
Ｏと２間距離は前述した軌道半径Ｒ８に選ばれ、駆動ピ
ン９を偏心穴３４に嵌合させたとき、中間軸受部材２８
に形成される偏心穴３４の中心ＱはＯとＰを結ぶ線に直
交し且つ、Ｐを通る線に関してＯと同じ側にあり、且つ
ＯとＰの間であって、０とＰとを結ぶ線に直交して回転
軸７の中心Ｏを通る線からこの回転軸の回転方向へずれ
た位置にあるように組立てられるように選ばれる。

このような駆動機構の構成において、中間軸受部材２８
のボス孔の中心Ｐは、駆動ピン９によって回転軸の中心
Ｏを中心とし、円弧上を動くことが可能となる。すなわ
ち、回転軸７が廻り出すと、中間軸受部材２８が駆動ピ
ン９に押されて慣性力により、この中間軸受部材の中心
ＰがＯから離れようとする力が働き、旋回スクロール１
８の渦巻のラップ２６が固定スクロール１７の渦巻のラ
ップ２１の側壁に当接する。

従って、旋回スクロール１８の中心Ｐは回転軸中心０の
廻りを半径Ｒ８をもって円軌道運動をする。勿論、この
とき、旋回スクロール１８はオルダムリング１９によっ
て回転を阻止されているので、円軌道運動を行ない自転
はしない。

一方、中間軸受部材２８は回転軸７の回転と同じ速度で
回転を行なう。旋回スクロール１８のこの軌道運動によ
って前述したとおり、流体ポケットが移動して流体の圧
縮が行なわれる。このとき、圧縮する流体を密閉容器１
内に供給するため円筒ケース２に流体吸入口３７を備え
る。

一方、圧縮された流体を吐出マフラ一体２３内へ吐出す
るために、固定スクロール１７の板体２０の中央部に吐
出孔２４を形成し、吐出マフラ一体２３を外部流体回路
に接続する吐出管６を、上蓋体３に設ける。

このような偏心穴３４を有する中間軸受部材２８を使用
して旋回スクロール１８を駆動すると、遠心力と圧縮荷
重との合力で、両渦巻のラップ２１．２６の線接触部で
の押し何カが自動的に得られ、これにより流体ポケット
のシールが確保される。更に、中間軸受部材２８の中心
Ｐは駆動ピン９の中心Ｑの廻りに回転可能であるので、
例えば、渦巻のラップ２１．２６の寸法誤差によって渦
巻のピッチやラップ２１゜２６の肉厚が変わっても、こ
れに応じて０．２間距離を変化させられる。

尚、バランスウェイト部は旋回スクロール１８の円軌道
運転による遠心力ＦＣを小さくするために設けたもので
、上記バランスウェイト部を含む中間軸受部材２８の遠
心力Ｆ８はＦ。

よりも若干小さくなるようにバランスウェイト部が形成
されている。

さて、バランスウェイト３２は、第２図乃至第５図に示
すように、中間軸受部材２８とは別体に作られたもので
、中間軸受部材２８の半円板状部分３１に設けた孔３３
内に収納され、そして、この孔内で回転軸７の大径部８
に設けられたガイドピン３５に遊嵌状に嵌め合わされて
いる。

このように中間軸受部材２８とバランスウェイト３２と
を別々に作り、夫々を大径部８に設けた駆動ピン９とガ
イドピン３５とで動きを規制するようにするｆＳ造は、
中間軸受部材２８が駆動ピン９を支点としてスイングす
る際に、半円板状部分３１の孔３３の外側の内壁に当接
していたバランスウェイト３２がガイドピン３５によっ
て動きを規制されて孔３３の内壁から離され、中間軸受
部材２８にバランスウェイト３２自身の遠心力が作用し
ないようにされる。

すなわち、中間軸受部材２８は、流体ポケット内で液圧
縮が行なわれて旋回スクロール１８の渦巻のラップ２６
が固定スクロール１７の渦巻のラップ２１から離れる方
向に移動した際に、旋回スクロール１８に作用する遠心
力Ｆ。がこの遠心力ＦＣの反対方向へ作用するバランス
ウェイト３・２に作用する遠心力がなくなった分大きく
なり、液圧縮が行なわれなくなった時点で、元の状態に
速やかに復帰する。

また、中間軸受部材２８はガイドピン３５で動きの規制
されたバランスウェイト３２に当接してスイング角度の
範囲が規定されている（第５図参照）。そのため、旋回
スクロール１８および中間軸受部材２８が、その慣性力
により、駆動ピン９の廻りでスイングしてもフレーム１
０に接触しないようにされている。

中間軸受部材２８は駆動ピン９を支点としてスイングす
ることにより、旋回スクロール１８の偏心旦を変えて、
この旋回スクロールの渦巻のラップ２６と固定スクロー
ル１７の渦巻のラップ２１との線接触部が離れたり、当
接したりするが、中間軸受部材２８の中心Ｐに作用する
力は第６図に示すとおりである。ここにおいて本発明は
通常運転時には式■が成立しくαの角度とバランスウェ
イ１〜の重さを決め）、ＦＢ　　−Ｆ丁ｔａｎｃｘ＜Ｆ
Ｃ−ＦＳ　　　−−−−−−■但し、 ＦＢ：公転内の半径方向ガス荷重 Ｆ■：公転内の接線方向ガス荷重 Ｆｏ　：旋回スクロール遠心力 Ｆ、：バランスウェイト遠心力 そして、液圧縮等の異常高圧運転時には式■が成立する
ようにαの角度とバランスウェイトの重さを決めている
。

ＦＢ−ＦＨｔａｎα＞ＦＣ−Ｆ、　　＝■すなわち、■
、■式におけるαの角度は第６図のＱ（偏心穴）を中間
軸受部材２８に形成するとき、ボス穴２８、回転軸中心
Ｏ位置との関係で設定でき、且つ、スクロール圧縮機の
渦巻体の歯の高さや厚さ、巻き角度などを決めれば、こ
れによってそのスクロール圧縮機に固有の値として半径
方向のガス荷＠ＦＢと、接線方向のガス荷重Ｆ１との比
が定まるものである。

従って、スクロール圧縮機の渦巻体から決定されている
ときは、上記の０．０式におけるＦＢ　　ＦＩＬａｎα
の値は渦巻のラップで包まれた流体ポケットのガス圧に
比例し、一方、遠心力によるＦ。−Ｆ、の値は回転軸の
回転数が一定とすると旋回スクロールと中間軸受部材２
８との設計において予め決まった値をとるので、０式又
は０式のいずれが成立するのかは流体ポケットのガス圧
によって定まることとなる。

そして、本発明では、上述したような角度αの設定によ
って流体ポケットのガス圧が一定の圧力までの上昇で止
まる定常運転時には遠心力によりラップ同士の押し付は
力を確保されるようにする（０式成立）一方、流体ポケ
ット内のガス圧が一定の圧力を越えたときは、遠心力の
差によって生じているラップ同士の押し付は力（ＦＣ−
ＦＳ）よりも大きな力が流体ポケット内のガスによって
生じ、この力により、ラップ同士の接触が緩み、ポケッ
ト内で異常なガス圧力の上昇を生じないようにしている
。

そのため、中間軸受部材２８は通常運転時に旋回スクロ
ール１８の渦巻のラップ２６を固定スクロール１７の渦
巻のラップ２１に押し付は力が作用するように働き、液
圧縮等の異常高圧運転時に旋回スクロール１８の渦巻の
ラップ２６を固定スクロール１７の渦巻のラップ２１か
ら引離す方向に働くようにしている。

上記した実施例は、バランスウェイト３２を中間軸受部
材２８の半円板状部分３１の孔３３内で、遊嵌状にガイ
ドピン３５で取付けたが、第７図乃至第１０図に示す他
の実施例のように、中間軸受部材３８とバランスウェイ
ト３９とを重ね合わせ、このバランスウェイト３９のス
イング角度規制は回転軸４０の大径部４１に設けたガイ
ドピン４２にバランスウェイト３９が当接することによ
って行ない、中間軸受部材３８らスイング角度規制はこ
の軸受部材にＨＵｃプたガイドピン４３がバランスウェ
イト３９に穿設した案内用長穴の壁面に当接することに
よって行なっているが、このような構成としても、同様
な効果が得られる。

〈発明の効果〉 この発明のスクロール圧縮機は上述のように構成したの
で、中間軸受部材で旋回スクロールの偏心団を変えて、
この旋回スクロールの渦巻のラップと固定スクロールの
渦巻のラップとのシール性を向上させるとともに、この
両ラップに液圧縮等の異常高圧が作用したときに、渦巻
のラップの線接触部が離れるようにし、渦巻のラップの
摩耗が防止できる。しかも、バランスウェイトを取付け
た中間軸受部材はこの中間軸受部材が液圧縮等で偏心伍
を減らす方向にスイングしたときに、バランスウェイト
が中間軸受部材から切離されているので、中間軸受部材
に作用する遠心力よりも旋回スクロールに作用する遠心
力が大きくなり、この旋回スクロールの遠心力で中間軸
受部材が復帰し、流体が圧縮されるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図はこの発明を示し、第１図はスクロー
ル圧縮機の縦断面図、第２図は回転軸に中間軸受部材を
取付けた状態を示す断面図、第３図は回転軸に中間軸受
部材を取付けた正常運転時の状態を示す平面図、第４図
は同じく中間軸受部材のスイング途中の状態を示す平面
図、第５図は同じく中間軸受部材からバランスウェイト
が離れた状態を示す平面図、第６図は中間軸受部材の作
用を説明する模式図、第７図乃至第１０図はその他の実
施例を示し、第７図は回転軸に中間軸受部材を取付けた
状態を示す断面図、第８図は回転軸に中間軸受部材を取
付けた正常運転時の状態を示す平面図、第９図は同じく
中間軸受部材のスイング途中の状態を示す平面図、第１
０図は同じく中間軸受部材からバランスウェイトが離れ
た状態を示す平面図である。 １・・・密閉容器、７・・・回転軸、９・・・駆動ピン
、１０・・・フレーム、１３・・・電動機部、１７・・
・固定スクロール、１８・・・旋回スクロール、２０゜
２５・・・板体、２１．２６・・・渦巻のラップ、２７
・・・ボス、２８・・・中間軸受部材、２９・・・ボス
穴、３２・・・バランスウェイト、３３・・・孔、３４
・・・偏心穴、３５・・・ガイドピン。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．　密閉容器内にフレームと、このフレームの両側に
   配置された圧縮機部と電動機部とを収納し、この圧縮機
   部を板体に渦巻体が立設された固定スクロールと、この
   固定スクロールに噛合う渦巻体が立設された旋回スクロ
   ールとで構成し、前記旋回スクロールと電動機部との間
   にはこの電動機部の回転力を旋回スクロールに伝える中
   間軸受部材が設けられ、この中間軸受部材は、旋回スク
   ロールのバランサーであって、旋回スクロールのボスを
   軸支するボス穴を有する本体と、バランサー部とを備え
   、この本体に回転軸端に設けられた駆動ピンを嵌め合せ
   る偏心穴が設けられ、これにより、旋回スクロールを駆
   動させるようにしたスクロール圧縮機において、前記中
   間軸受部材のボス穴の中心が回転軸の中心から円軌道の
   半径だけ離れ、駆動ピンの中心がボス穴の中心と回転軸
   の中心を結ぶ線に直交し、かつ、このボス穴の中心を通
   る線に関して回転軸の中心と同じ側で、かつ、ボス穴の
   中心と回転軸の中心とを結ぶ線に直交し且つ回転軸の中
   心を通る線から回転軸の回転方向へずれた位置に設けた
   ことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. ２．　中間軸受部材と、旋回スクロールのボス部を軸支
   するボス穴を有する本体と、この本体と別体で本体に対
   して動けるように取付けたバランサー部とで構成し、こ
   のバランサー部を、回転軸の端部に形成されたガイドピ
   ンによって、回転軸の回転半径方向の動きを規制するよ
   うにして本体と協働可能に取付けていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のスクロール圧縮機。