JPS6354121B2 - - Google Patents

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JPS6354121B2
JPS6354121B2 JP53005349A JP534978A JPS6354121B2 JP S6354121 B2 JPS6354121 B2 JP S6354121B2 JP 53005349 A JP53005349 A JP 53005349A JP 534978 A JP534978 A JP 534978A JP S6354121 B2 JPS6354121 B2 JP S6354121B2
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JP
Japan
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scroll member
positive displacement
displacement device
crank
fluid
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JP53005349A
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English (en)
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JPS5392915A (en
Inventor
Ingusutoroomu Matsukaro Jon
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Arthur D Little Inc
Original Assignee
Arthur D Little Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Arthur D Little Inc filed Critical Arthur D Little Inc
Publication of JPS5392915A publication Critical patent/JPS5392915A/ja
Publication of JPS6354121B2 publication Critical patent/JPS6354121B2/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/02—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F01C1/0207—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
    • F01C1/0215—Rotary-piston machines or engines of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form where only one member is moving

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスクロール型装置に関し、特に比較的
高速で中程度の圧力で稼動して、低コストと長寿
命を得るために効率がある程度犠牲にされたスク
ロール型圧縮機および膨張機に関する。
同じピツチを有して、互いにかみ合う２個のス
ピロイドまたはインボリユート渦状要素が別々の
端板上に取り付けられている、一般に“スクロー
ル型”ポンプ、圧縮機および膨張機と呼ばれる種
類の装置は当業者にはよく知られている。これら
の渦状要素は角度的にも半径方向にもずれてい
て、たとえば渦状曲面間の少なくとも一対の線接
触部分に沿つて互いに接触するようになつてい
る。一対の線接触部分はスクロールの中央領域か
ら外向きに引いた一つの半径上にほぼ位置する。
このようにして形成された流体室はしたがつてス
クロールの中央領域の周囲全体にわたつて伸びて
いる。場合によつてはポケツトすなわち流体室は
360度全体には伸びないで、特別なポートの配置
のためにスクロールの中央領域の周囲のある限ら
れた角度範囲だけに伸びる。ポケツトは流体室を
形成する。流体室の角度位置は渦心の相対的旋回
とともに変化する。すべてのポケツトは同じ相対
的角度位置を維持する。接触線はスクロール面に
沿つて移動するので、このようにして形成された
ポケツトの体積は変化する。この結果生じる最低
および最高圧力の領域は流体ポートに接続され
る。
初期のCreux氏の米国特許第801182号にはこの
一般的型式の装置について記載されている。その
後のスクロール型圧縮機およびポンプについて記
載している特許には、米国特許第1376291号、第
2475247号、第2494100号、第2809779号、第
2841089号、第3560119号、第3600114号、第
3802809号、第3817664号および英国特許第486192
号がある。
スクロール型装置の概念は従来から知られてお
り、いくつかの顕著な利点を有することが認めら
れているが、従来のスクロール型装置、たとえば
上記特許の中に記載されている装置は商業的には
成功していない。その主なる原因は、得られる効
率、寿命、圧力比に厳しい制限を課する密封と摩
耗の問題にある。この密封および摩耗の問題は半
径方向型と接線方向型の両方について生じる。し
たがつてスクロール部材のインボリユート渦要素
の端部と端板の表面との間に効果的な軸方向接触
を生じさせて、半径方向漏れに対する効果的な半
径方向密封を両者の間に生じさせねばならぬ。ま
た効率の高い機械を得るためにインボリユート渦
要素間に生じる移動線接触部分に沿つて摩耗量最
小の効果的な半径方向接触を生じさせて、接線方
向漏れに対する密封を生じさせねばならぬ。
しかし最近は密封および摩耗に関する問題は、
スクロール型装置が効率の点で他の型式の圧縮
機、膨張エンジンおよびポンプと太刀打ちできる
程度まで小さくなつてきた。これらの問題の解決
は米国特許第3874827号、第3884599号、第
3924977号、第3994633号および第3994636号に記
載された新しい装置の中で実施されている。これ
らの特許はすべて本願出願人に譲渡されている。
これらの解決案は、旋回スクロール部材に作用す
る遠心力の少なくとも一部分の釣合を取り、スク
ロール部材のインボリユートラツプ間の線接触部
に沿つて接線方向密封力を制御するための手段を
設けることと、インボリユートラツプの端部とス
クロール部材端板の表面との間に効果的な半径方
向密封を生じさせるための軸方向コンプライアン
ス（compliance）／シーリング手段を設けるこ
とと、半径方向密封を維持するためにスクロール
部材を互いに接触するように連続的に押し付ける
軸方向力を生じさせるための新しい手段を設ける
こととを含む。
スクロール型装置の基本的構成問題にこれらの
解決策を施した結果、圧縮機および膨張機を数多
くの用途に使用する場合の増大する要求を満足さ
せる広範囲の能力を有するスクロール型装置に対
する需要が拡がつてきた。このような型式のスク
ロール型装置には、家庭、農場、軽工業などで使
用するための中程度の圧力（たとえば約100psi以
下）で稼動する、比較的高速度（たとえば約
1800rpm以上）の圧縮機および膨張機がある。こ
の一般的特性を有する圧縮機および膨張機はコス
トが低く、比較的小型（たとえば最大約３英馬
力）で、保守をしなくても長期間にわたつて間欠
的に使用可能なものでなければならない。そのよ
うな用途では、これらの特徴を得るためにある程
度の稼動効率を犠牲にすることは、望ましくはな
いにしても受容できる。
したがつて本発明の目的は、高速度、中圧力で
稼動するのに特に適しているスクロール型装置を
提供することである。もう一つの目的は、上述の
特性を有していて、加工コストが比較的低く、保
守をしなくても長期間にわたつて間欠的に稼動し
得るスクロール型装置を提供することである。本
発明のさらにもう一つの目的は、家庭、農場、小
企業などで使用するのに特に適している圧縮機を
提供することである。さらにもう一つの目的は、
スクロール部材のラツプ間の摩耗がほとんど生じ
ないようにして、受容できるレベルの効率を達成
することのできる新しい設計のスクロール型装置
すなわち圧縮機および膨張機を提供することであ
る。
本発明のその他の目的は一部は明白であり、一
部は後に明らかになるであろう。
上記目的は、スクロール型装置において、旋回
スクロール部材が静止スクロール部材に対して旋
回するように駆動されるとき、ラツプ・フランク
間に真の線接触部は必要でない場合があることを
見出し、達成されたものである。即ち、本発明の
新しに特徴は、ラツプフランク間の間隙の調節に
より、スクロール部材のラツプ間の摩耗を除去す
るものである。
これにより、スクロール型装置に対する新用途
が発生した。本発明により。低コスト、信頼性等
の点で他型式の装置、方法に対し競合力を有する
スクロール型装置が提供される 本発明に従えば、流体が入口ポートから導入さ
れて、装置の中を循環して、出口ポートから放出
される容積型装置にして、端板とインボリユート
ラツプとを有する静止スクロール部材と、端板と
インボリユートラツプとを有する旋回スクロール
部材と、側部フランクが該インボリユートラツプ
の該端板と協働して体積の変化する、少なくとも
一つの移動ポケツトおよび異なる流体圧力の領域
を形成するように該旋回スクロール部材を該静止
スクロール部材に対して旋回させる駆動手段と、
該スクロール部材を角度関係を固定された状態に
維持するための継手手段と、該静止スクロール部
材の該インボリユートラツプを該旋回スクロール
部材の該端板に軸方向接触するように押し付け、
該旋回スクロール部材の該インボリユートラツプ
を該静止スクロール部材の該端板に軸方向接触す
るように押し付けて該ポケツトの半径方向密封を
達成するようにするための軸方向力を発生するた
めの軸方向力付与手段とから成り、該旋回スクロ
ール部材の旋回の際に該ラツプの該側部フランク
の間に小さい間隙が維持され、このために、異な
る流体圧力の該領域を実質的に完全に保持したま
ま長期間の稼動に対しても該側部フランクの摩耗
が実質的に生じない状態になるように該駆動手段
が配置されていることを特徴とする容積型装置が
提供される。
本発明の装置の好ましい実施例では、該駆動手
段が、クランク板まで伸びていて、機械の軸心上
で回転できる駆動軸と、該旋回スクロール部材か
ら伸びていて、軸受取付部および釣合錘手段が固
定されていて、該機械軸心に平行で該機械軸心か
ら該旋回スクロール部材の旋回半径に等しい距離
だけ離れている軸心上で回転できるようになつて
いるスタブ軸と、該間隙を形成するように該軸受
取付部および釣合錘手段を該クランク板に所定の
関係で固定するための固定手段とから成る。
本装置のさらにもう一つの好ましい実施例では
固定手段が調節可能になつていて、ラツプフラン
ク間の間隙の調節ができるようになつている。こ
の間隙の範囲は約0.002〜0.010インチ（0.051〜
0.254mm）が代表的である。
本発明の本質と目的をさらに理解するために、
添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読ま
れたい。
スクロール型装置の動作原理は従来の特許に記
載されている（たとえば米国特許第3884599号参
照）ので、そのような装置の動作についての詳細
な説明をここで繰返す必要はない。ただここで指
摘しておかねばならぬことは、スクロール型装置
は一つの領域から得られた流体ポケツトを圧力の
異なる別の領域に移動させることによつて動作す
るということである。もし流体が低圧領域から高
圧領域に移動する間に圧縮されるならば、装置は
圧縮機として機能していることになる。もし流体
が高圧領域から低圧領域に移動する間に膨張する
ならば、装置は膨張機として機能していることに
なる。もし流体の体積が実質的に一定に保たれる
ならば、装置は液体ポンプまたはモータとして機
能していることになる。
流体ポケツトは端板によつて形成される二つの
平行な平面と中のインボリユートまたは他の適当
な曲線形状によつて形成される二つの近似的円筒
面とによつて周囲を囲まれる。両スクロール部材
の軸心は平行になつている。というのは、このよ
うな方法によつてのみ両スクロール部材の平面間
の連続的密封接触が維持されるからである。
以下の説明では、“スクロール部材”という用
語は端板と移動接触部を作る接触面を形成してい
る要素とから成る部品を指している。“ラツプ”
という用語は線接触部を作るこれらの要素を指し
ている。これらのラツプの形状はたとえば円のイ
ンボリユート（インボリユート渦）、円弧などで
あり、ラツプは高さ、厚さおよびフランク側面を
有する。“半径方向密封”という用語はラツプ端
と端板との間の密封を指している。すなわち作動
流体がラツプ端を横切つて半径方向外向きに漏れ
るのを防止する密封状態を指している。“接線方
向密封”という用語は、旋回スクロール部材が静
止スクロール部材に対して旋回するように駆動さ
れるときに従来の装置の場合にスクロールラツプ
によつて形成されていた移動線接触部分に沿つた
密封を指している。
従来のスクロール型装置の設計では、圧縮機ま
たは膨張機に満足な効率を持たせるために、半径
方向にも線接方向にも移動流体ポケツトの効果的
な密封を生じさせることが必要であると考えられ
ていた。この種の機械の初期の実施例では、スク
ロール型装置の半径方向および接線方向密封の問
題に対する解決策はせいぜい部分的に満足のいく
ものに過ぎなかつた。なぜなら使用するにつれて
重大な摩耗の問題が必ず生じたからである。した
がつて初期のスクロール型装置ではこのような密
封および摩耗の問題によつて、得られる効率、寿
命、圧力比に厳しい限界があつた。
しかしスクロール型装置の最近の発達によつ
て、摩耗量最少で効果的な密封を達成する半径方
向および接線方向密封手段が実現されるようにな
つた。これらの半径方向密封手段は米国特許第
3994633号および第3994636号に記載されている。
後者の特許には、ラツプ部材とほぼ同じ形状を有
する密封要素と、この密封要素を対向するスクロ
ール部材端板に接触するように所定の予圧でもつ
て押し付けることによつてこの密封要素を作動さ
せる手段とから成る独特な軸方向コンプライアン
ス／シーリング手段が記載されている。軸方向密
封接触を作るように密封要素を作動させる手段は
空気圧方式でも、機械方式でも、あるいは空気圧
方式と機械方式の組合せでもよい。これらの軸方
向コンプライアンス／シーリング手段はラツプの
表面と端板とを互いに接触するように押し付ける
ための軸方向を生じる手段、たとえば米国特許第
3994633号に記載されている空気圧式負荷手段、
あるいはJohn E.McCulloughの名前で出願され、
本願出願人に譲渡された1976年９月13日付米国特
許出願特許第722695号に記載されている油圧式ス
ラスト軸受と組合わせて使用されることが好まし
い。
改良された接線方向密封は、旋回スクロール部
材に作用する遠心力の少なくとも一部分を打消す
半径方向向心力を生じる旋回スクロール部材駆動
手段（米国特許第3884599号参照）、そして特に揺
動リンクまたは摺動ブロツクリンクのような半径
方向コンプライアンス特性を有する機械的リンク
手段を介して旋回スクロール部材にリンク結合さ
れた駆動手段（米国特許第3924977号参照）を使
用するようになつてから達成された。これらの駆
動手段を上述の軸方向コンプライアンス／シーリ
ング手段と組合わせて使用することによつて、旋
回スクロール部材の旋回半径が固定されている場
合に必要とされるほどの厳しい公差でもつてラツ
プを加工する必要はなくなる。
従来の教えに反して、スクロール型機械の用途
によつては旋回スクロール部材が静止スクロール
部材に対して旋回するように駆動されるときにラ
ツプフランク間に真の線接触部が作られている必
要はないということがわかつた。たとえば液体を
ほとんど含まない気体を処理する、比較的高速度
で中程度の圧力で稼動する圧縮機および膨張機と
して使用し、しかも全体的効率を犠牲にしてコス
トを下げることがある程度可能であるような場合
は、ラツプフランク間に僅かの間隙が形成される
ようにスクロール部材を組立ててよい。この間隙
は圧縮機または膨張機を組立てる際に故意に生じ
させてもよいし、ラツプフランクに付与された比
較的柔らかい表面が摩耗した結果として生じるも
のであつてもよい。好ましい駆動手段は調節可能
な固定連結型クランクを内蔵している。
更に上記米国特許第3994636号と本発明との差
異について説明する。この米国特許は一方のスク
ロール部材のラツプ部材と、他方のスクロール部
材の端板との間の密封に関する。他方、本発明
は、一方のスクロール部材のラツプ部材と他方の
スクロール部材のラツプ部材との間の密封に関連
する。従来、上記ラツプ部材とラツプ部材との間
には線接触部分が存在し、これによつてポケツト
即ち流体室が形成されていた。これに対して、本
発明に従うと、上記ラツプ部材とラツプ部材の間
に小さな間隙が維持され、効率は若干犠牲にする
が、コスト及び寿命という観点にて優れた利点を
有する容積型装置が提供される。
第１図は本発明に従つて構成されたスクロール
型圧縮機の縦断面図である。以下の詳細な説明で
は本発明を例示するのに使用する装置は便宜上圧
縮機と呼ぶ。しかし膨張機としても同様にあては
まる。第１図に示すように圧縮機は、端板１１お
よびインボリユートラツプ１２から成る静止スク
ロール部材１０と、端板１４およびインボリユー
トラツプ１５（第３図も参照）から成る旋回スク
ロール部材１３と、継手部材１６と、全体を番号
１７で示す駆動機構と、全体を番号１８で示すク
ランクシヤフト組立体手段と、油溜２０、冷却フ
アン２１およびカバー２２を含むハウジング１９
とから成る。
静止スクロール部材１０の端板１１の端部は周
辺リング２５と外向きに延びるフランジ２６とに
なつていて、端板１１のこれらの部分は装置のハ
ウジングの一部を形成している。また端板１１は
中央部スタブ突起２７を有する。この突起２７
は、ラツプ１２および１５によつて形成される高
圧流体ポケツト２９と連通する高圧流体通路２８
を形成する。中央スタブ突起２７には高圧流体導
管（図示されていない）と係合させるための内部
ねじが番号３０の所に設けられている。さらに端
板１１は周辺部に位置するスタブ突起３１も有す
る。この突起３１は低圧周辺流体ポケツト３３と
導通する低圧流体通路３２を形成しており、低圧
流体導管（図示されていない）と係合させるため
のねじ３４を有する。
流体ポケツト２９，３３および中間圧力ポケツ
ト３５，３６，３７の半径方向密封は、静止スク
ロール部材ラツプ１２の端面４０と旋回スクロー
ル端板１４の内面４１との間および旋回スクロー
ル部材ラツプ１５の端面４２と静止スクロール端
板１１の内面４３との間で実現されなければなら
ない。これは静止スクロール部材ラツプと旋回ス
クロール部材端板とに対して第４図に詳細に図示
するような軸方向コンプライアンス／シーリング
手段を用いることによつて達成することが好まし
い。静止スクロール部材のインボリユートラツプ
１２のほぼ全長に沿つてこのラツプと同じインボ
リユート形状のチヤンネル４６（第２図も参照）
が切られている。金属材料または非金属材料製の
密封要素４７がチヤンネル４６の中に軸方向にも
半径方向にも僅かの余裕を残してはまるようにな
つている。密封要素４７の表面４８は、第４図に
弾性Ｏリングコード４９の形で示すような力付与
手段によつて旋回スクロール部材端板１４の面４
１に密封接触するように押し付けられている。同
様に、第１図に模式的に示すよに、旋回スクロー
ル部材のラツプの端部の溝の中に密封要素と作動
手段とがはまつている。後述するようにラツプと
端板とを密封接触するように押し付けるための手
段も設けられている。
旋回スクロール部材の端板１４の直径は、端板
１４がフランジ２６の内縁を常に越えるように十
分に大きい。したがつて端板１４とフランジ２６
の間にオイルシーリング５５を置いて、流体ポン
ケツトを装置の他の部分に対して密封することが
できる。これによつて駆動機構および軸受を油潤
滑しても作動流体が液体の影響を受けることは実
質的にない。オイルシールリング５５は第５図に
拡大図の形で示されており、フランジ２６に切ら
れた内側周辺溝５７の中に置かれた直角形リング
５６と、リング５６の角の部分にはまつて、端板
１４の表面４１と摩耗接触する形状になつている
円錐台形スクレーパリング５８とから成ることが
わかるであろう。このオイルシールリングは旋回
スクロール部材を囲む室の中の潤滑油の通路が移
動中の流体ポケツトに通ずるのを防止する効果が
ある。
全体を番号１９で示すハウジングは静止スクロ
ール部材のリング状延長部２５と、フランジ２６
と、主ハウジング部分６０とから成る。主ハウジ
ング部分６０は番号６１の部分でフランジ状にな
つており、下部油溜めハウジング６２と一体にな
つている。ハウジングは複数個のボルト６３を用
いてフランジ２６および６１を介してスクロール
部材に取り付けられ、Ｏリング６４を用いて密封
されている。
稼動中は、２個のスクロール部材の角度関係は
一定に維持しなければならない。これは継手部材
１６を用いて行なわれる。第１図の装置の実施例
に示した継手部材は米国特許第3994633号に記載
されている継手部材（この特許の第１４図と詳細
な説明を参照）と本質的には同じである。第１図
に示すように継手部材はリング６８を有する。リ
ング６８の一方の側面上では向い合わせに置かれ
たキー６９がハウジングフランジ６１の内面に設
けられたキー溝７０に摺動可能なように係合して
いる。継手リング６８の反対側の側面上でも第２
対のキー（図示されていない）が向い合わせに置
かれていて、旋回スクロール部材の端板に設けら
れたキー溝７１（第３図）に摺動可能なように係
合している。
継手部材のもう一つの好ましい実施例はJohn
E.McCullough氏の名前で出願され、本願出願人
に譲渡された1976年９月13日付米国特許出願第
722713号（米国特許第4121438号）に記載され、
特許請求されている。継手部材のこの実施例は第
８図に平面図の形で示されている。この継手部材
の構成の詳細な説明については、上記米国特許出
願第722713号（米国特許第4121438号）の記載を
参照されたい。第８図の継手部材は比較的軽量の
合金で作ることができる継手リング７５を有す
る。リング７５には、ハウジングフランジ６１に
設けられたキー溝７０にはまる第１の対の２個の
キーブロツク７６と旋回スクロール部材に設けら
れたキー溝７１にはまる第２の対のキーブロツク
７７とが取り付けられている。キーブロツク７６
はキーブロツク７７から90度ずれた位置にあり、
リング７５に関してキーブロツク７７と反対側の
側面上にある。各キーブロツクはポリイミド樹脂
またはポリテトラフルオロエチレンのような自己
潤滑材で作られていて、ピボツトピン７８を介し
てリング７５に取り付けられている。各キーブロ
ツクはその二つの大きい方の側面に２本の平行に
隔てられた油溝７９を有する。リング７５の両側
面にはポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン
などの自己潤滑材製の複数個の、隔てられた薄い
円盤状の軸方向力安定用円板８０がリング表面の
端ぐり穴の中に設けられている。継手部材のこの
実施例は保守なしに長期間使用するのに特に適し
ている。静止スクロール部材１０がボルト６３に
よつてハウジングにしつかり固定されているの
で、継手部材をハウジングにキー止めすることに
よつて静止スクロール部材と旋回スクロール部材
とが結合されているという効果が生じる。
旋回スクロール部材１３は端板１４に固定され
た、あるいは端板１４と一体のスタブ軸８５（第
３図も参照）を有する。旋回スクロール部材の駆
動はハウジングの外部にあつて圧縮機の軸８６と
係合し得るモータ（図示されていない）によつて
行なわれる。軸８６はオイルシール８７を介して
ハウジングの内部に延びており、その端部ではク
ランク板８８が軸８６に固定されるか、または軸
８６と一体になつている。軸８６は軸受８９と９
０によつてハウジングに取り付けられている。
スクロール装置の駆動機構は第６図に拡大図の
形で詳細に示されている。旋回スクロール部材は
軸受取付部９１を介して駆動軸８６に取り付けら
れている。軸受取付部９１は第７図に示すような
形状になつていて、旋回スクロール部材の遠心力
の釣合いを取ることを目的として釣合錘９２を有
している。軸受取付部９１は、スナツプリング９
４によつて所定の位置に保持されたニードル軸受
９３を介してスタブ軸８５と係合している。軸受
取付部９１と旋回スクロール部材１３の端板の外
面との間にはスラスト面軸受９５がはさまれてい
る。スラスト面軸受９５は両スクロール部材の端
板およびラツプ端を押し付ける軸線方向力付与手
段として作用して、上述した軸方向コンプライア
ンス／シーリング手段を介して所望の軸方向密封
を実現する。スラスト面軸受９５は旋回スクロー
ル部材１３からの負荷をクランク軸受９０を介し
てハウジングに伝える。
主軸８６と、クランク板８８と、軸受取付部９
１と、釣合錘９２とが、第６図および第７図の拡
大詳細図に示した本発明のスクロール装置の調節
可能な固定連結型駆動機構を構成する。第６図は
第７図のくさび形面６−６を介する断面図を表わ
している。この目的は、調節可能な固定連結型駆
動機構の構成を一層明瞭に示すことにある。
旋回スクロール部材をクランク板８８に固定す
る際に、静止スクロール部材のラツプに対する旋
回スクロール部材のラツプの位置の調節が行なわ
れる。これはクランク板８８に対する軸受取付部
９１／釣合錘９２組立体の位置をピボツトピン９
６および固定ねじ９７（好ましくは４個）を用い
て調節することによつて行なわれる。固定ねじ９
７はクランク板組立体の一部片である軸受取付部
９１／釣合錘９２組立体のスロツト９８を通つて
てクランク板組立体の他の一部片であるクランク
板８８のねじの中まで伸びている。第７図からわ
かるように、スロツト９８の形状は、軸受取付部
９１／釣合錘９２組立体が、ねじ９７を用いてク
ランク板８８に固定される前に、矢印９９によつ
て示すように小さい弧に沿つて動き得るような形
状になつている。本発明に従えば、たとえば上述
したコンプライアンス／シーリング手段を用いて
効果的な半径方向密封が得られるならば、通常は
移動線接触部を形成するはずのスクロール部材の
ラツプ間に小さい間隙１００（第２図）が生じる
ようにこの固定連結型クランク式駆動機構を調節
することが可能であることがわかつた。このこと
は、稼動中にラツプのフランク部に摩耗がほとん
ど生じないことを意味する。またスクロール部材
の加工の際にラツプの特別な加工を行う必要のな
いことも意味する。稼動の際には、スクロール部
材のラツプのフランク部の間隙１００は約0.002
〜0.010インチ（0.051〜0.254mm）に維持されるこ
とが好ましい。
ラツプ間の間隙を作る方法はいくつかある。装
置を組立てる際に、間隙に等しい厚さの薄い金属
製シムをラツプ間に挿入して、固定ねじ９７を締
付けてから取り除く方法がある。別の方法とし
て、試し組立ての際にスクロール部材の旋回半径
を測定し、駆動装置−クランク組立体の旋回半径
をこの値から所望のクランク部間隙を引いた値に
することもできる。
圧縮機または膨張機のデザインおよび寸法が与
えられたならば、どのような旋回半径が望ましい
か（機械の軸心１０１と旋回スクロール部材の軸
心１０２との間の距離（第７図）に等しい）を決
定するために装置を稼動させて、次にラツプどう
しの線接触が生じる旋回半径よりも僅かに小さい
旋回半径に軸受取付部９１を設置すると一般に便
利である。
ラツプ間に最終的に生じた間隙の実際の大きさ
は少なくともある程度は圧縮機または膨張機の寸
法に依存するのが普通である。一般に機械が大き
いほど間隙も大きくてよい。間隙の大きさは流体
ポケツト内部の圧力にも依存し、この圧力の小さ
いほど間隙は大きくてよい。
第６図および第７図に図示した調節可能な固定
連結型クランクの実施例では、製作時にも、そし
てもし希望するならば圧縮機の稼動後にも間隙の
調節が可能である。
第６図および第７図に図示した調節可能な固定
連結型クランクは本発明の好ましい実施例を表わ
しているが好ましい実施例は、ラツプ間の間隙を
約0.002″−約0.010″（約0.00508cm−約0.0254cm）と
すべく調節できる手段を含んでいる。
第１図に図示した装置の全体的説明の所で述べ
たように、装置ハウジングの下方部分６２には油
溜め２０が設けられている。油溜め２０からの潤
滑油１０９は継手部材に固定された少なくとも１
個のオイルフインガ１１０によつて継手部材１６
に供給され、さらにハウジング１９の内部の種々
の軸および駆動軸受に供給される。これらのオイ
ルフインガは油１０９の中に周期的につかつて、
次に持ち上げられて油をハウジング内部に上昇さ
せ、循環させ、そして油溜めの中に戻すような長
さになつている。クランク板および軸受取付部を
囲むハウジングの空胴１１２の中に直接放出され
た油を軸受８９に導くための通路１１１が設けら
れている。
第１図の装置の実施例では、圧縮機ハウジング
を空冷し、ハウジングを介して圧縮機の種々の要
素および循環する潤滑油を空冷するための手段が
設けられている。これらの手段は第９図の端面図
にも図示されており、以下の説明では第１図およ
び第９図の両方を参照されたい。
空気ダクト１１５は、一端がダクトカバー１１
６で終つていて、装置ハウジングの周囲に取り付
けられ、複数個のハウジングフイン部材１１７の
駆動装置側端部に支持されている。冷却用空気は
フアン２１によつて空気ダクト１１５の中を循環
させられる。フアン２１はプーリ１２１の外側
の、ベルトと係合するリム１１９と内側の、軸と
係合するリング１２０との間に取り付けられた複
数個のフアン羽根１１８から成る。プーリ１２１
は軸８６上のキー溝１２３と係合可能なキー１２
２を介して主軸８６に固定されている。ダクトカ
バー１１６はハウジングフイン部材１１７のスク
ロール部材側端部に固定されていて、一連の空気
放出開口１２４が残るようにするためにスクロー
ル部材側端部の少し手前で終つている。このため
にフアン２１によつて引込まれた空気は装置の周
囲を駆動装置側端部からスクロール部材側端部に
向けて循環させられて、開口１２４から放出され
る。
スクロール部材のラツプ端と端板との間の効果
的な半径方向密封をたとえば上述した軸方向コン
プライアンス／シーリング手段を用いて達成する
ことによつて、全体的効率をあまりひどく犠牲に
することなしに、ラツプのフランク部の間に小さ
い間隙を有するスクロール装置を構成することが
可能である。したがつてたとえば本発明に従つて
構成された圧縮機では、入力動力３馬力、最大圧
力100psi（7.031Kg／cm2）、回転速度3450rpm、ラツ
プ間隙0.005インチ（0.127mm）を必要とする場合
に、静止および旋回スクロール部材のラツプ間に
真実の移動線接触が維持されている、同等の機械
の場合の効率に比べて５％しか変らない効率を達
成することが可能である。このような間隙をもつ
た状態で稼動してよいということになると、スク
ロール部材の製作の際の加工コストは大幅に減少
し、ラツプのフランク部の摩耗は実質的に生じな
くなる。したがつて、寿命の長いスクロール型圧
縮機または膨張機を経済的に製作することが可能
になる。
最初に掲げた目的は、以上の説明から明らかな
ように、効果的に達成される。そして本発明の範
囲から離れることなしに上述の構成にある程度の
変更を加えることは可能であるから、以上の説明
の中に含まれていることおよび添付図面に図示さ
れていることはすべてたんなる一例として示した
ものであつて、なんら限定的な意味をもつもので
はないと解釈されたい。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明に従つて構成されたスクロー
ル型圧縮機の縦断面図である。第２図は、第１図
のスクロールラツプの部分的断面図であつて、ラ
ツプフランク間の間隙を示す。第３図は、旋回ス
クロール部材を第１図に示す位置から90度回転さ
せたときの断面図である。第４図は、スクロール
部材のラツプを端板に対して密封するのに使用さ
れる半径方向密封手段の拡大詳細断面図である。
第５図は、旋回スクロール部材と静止スクロール
部材の周辺ハウジング延長部分との間のオイルシ
ーリングの拡大詳細断面図である。第６図は、本
発明の旋回スクロール部材駆動手段の好ましい実
施例の詳細な長さ方向断面図であり、調節可能な
固定連結型クランクを示す。第７図は、第６図の
駆動手段の断面図である。第８図は、好ましい形
状の継手部材の端面図である。第９図は、第１図
の圧縮機の端面図である。 １０……静止スクロール部材、１１および１４
……端板、１２および１５……ラツプ、１３……
旋回スクロール部材、１６……継手部材、１７…
…駆動機構、１８……クランク−シヤフト組立
体、１９，６０および６２……ハウジング、２０
……油溜、２１……冷却フアン、２２……カバ
ー、２７……スタブ突起、２９および３３……流
体ポケツト、４６……チヤンネル、４７……密封
要素、４９……Ｏリングコード、５５……オイル
シールリング、８６……駆動軸、８８……クラン
ク板、９１……軸受取付部、９２……釣合錘、９
５……スラスト軸受、９６……ピボツトピン、９
７……固定ねじ、９８……スロツト、１００……
間隙、１０１……機械軸心、１０２……旋回スク
ロール部材軸心、１１５……空気ダクト、１１６
……ダクトカバー、１１８……フアン羽根。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 流体が入口ポートから導入されて、装置の中
    を循環して、出口ポートから放出される容積型装
    置にして、端板とインボリユートラツプとを有す
    る静止スクロール部材と、端板とインボリユート
    ラツプとを有する旋回スクロール部材と、該イン
    ボリユートラツプの側部フラングが、該端板と協
    働して、体積の変化する少なくとも一つの移動ポ
    ケツトおよび異なる流体圧力の領域を形成するよ
    うに、該旋回スクロール部材を該静止スクロール
    部材に対して旋回させる駆動手段と、該スクロー
    ル部材を角度関係が固定された状態に維持するた
    めの継手手段とを具備する容積型装置において、 該駆動手段が、該ラツプの該フランクの間に小
    さな間隙が維持されて、延長された作動期間中に
    該フランクの摩耗が本質的に除去され且つ異なつ
    た流体圧力の該区域の本質的な一体性が維持され
    るように、該旋回スクロール部材を旋回せしめる
    ように配置されており、 該駆動手段が、機械の軸心上で回転可能であり
    且つ調節可能な固定連結型クランク駆動機構を介
    して該旋回スクロール部材に連結されており、 該調節可能な固定連結型クランク駆動機構が、
    該クランク駆動機構の位置と該旋回スクロール部
    材の位置との間を選択的に相対的に角度調整をす
    る手段を有し、 上記角度調整が上記間隙を変化せしめ、 該クランク駆動機構が駆動軸に取り付けられた
    クランク板組立体を具備し、該クランク板組立体
    が少なくとも２つの部片を含み、 そして更に、該機械の軸心からずれた位置に配
    置され、該２つの部片を連結して該２つの部片
    を、該機械の軸心からずれているが平行な旋回軸
    心の回りにて相互に回転せしめて、相対的角度調
    整をする手段と、 該２つの部片を固定角度関係に解除可能に連結
    する固定手段とを具備することを特徴とする容積
    型装置。 ２ 該駆動手段が該間隙を調節するための手段を
    有している特許請求の範囲第１項記載の容積型装
    置。 ３ 該駆動手段は、さらに該旋回スクロール部材
    から伸びているスタブ軸を含み、そして該クラン
    ク板部片の一つは該スタブ軸に固定された軸受取
    付部および釣合錘手段 とから成る特許請求の範囲第１項記載の容積型装
    置。 ４ 該固定手段が調節可能である特許請求の範囲
    第３項記載の容積型装置。 ５ 該固定手段は、該クランク板組立体の一部片
    上の１個のピボツトピン穴および複数個の隔てら
    れたネジ付開口と、該クランク板の一部片上の該
    ピボツトピン穴と一致する１個のピボツトピン穴
    および該クランク板組立体の該一部片上の該ネジ
    付開口と一致する該クランク板組立体の他の部片
    上の複数個のスロツトと、 該ピボツト穴の中にはめられた１個のピボツト
    ピンと、そして該スロツトを貫通して該ネジ付開
    口と係合しているネジ付き固定ネジとから成り、
    これによつて該スタブ軸を該駆動軸に固定する前
    に該間隙を調節するために該クランク板部片を相
    互に小さい孤に沿つて移動させることができるよ
    うになつている特許請求の範囲第４項記載の容積
    型装置。 ６ 該端板に面している各々の該インボリユート
    ラツプの端部にチヤンネルを形成するように溝が
    切られていて、 (a) 半径方向密封手段が該チヤンネルの内部に位
    置するコンプライアンス／シーリング手段を有
    し、各コンプライアンス／シーリング手段が(1)
    該ラツプと該端板との間に軸方向接触を生じさ
    せるための、組合わされたラツプと同じインボ
    リユートラツプ形状を有する密封要素と、(2)該
    移動ポケツトの半径方向密封を生じるように該
    密封要素を作動させるための力付与手段とから
    成り、さらに (b) 該半径方向密封手段が該端板と該ラツプとを
    該コンプライアンス／シーリング手段を介して
    密封係合するように押し付けるための軸方向力
    付与手段を有している特許請求の範囲第１項記
    載の容積型装置。 ７ 該密封要素を作動させるための該力付与手段
    が該密封要素に対して軸方向力を付与するような
    関係で該チヤンネルの中に入つているインボリユ
    ート形状の弾性部材から成る特許請求の範囲第６
    項記載の容積型装置。 ８ 該軸方向力付与手段が該軸受取付部および釣
    合錘手段と該旋回スクロール部材の該端板との間
    に作用するスラスト軸受手段から成る特許請求の
    範囲第６項記載の容積型装置。 ９ 該スクロール部材と、駆動手段と、半径方向
    密封手段と、継手手段とを内部に含む囲いを形成
    するハウジング手段を有する特許請求の範囲第６
    項記載の容積型装置。 １０ 該ハウジング手段の内部に潤滑油を循環さ
    せるための手段を有する特許請求の範囲第９項記
    載の容積型装置。 １１ 該潤滑油が該流体ポケツトの中にほとんど
    入らないように該流体ポケツトを密封するオイル
    シーリング手段を有する特許請求の範囲第１０項
    記載の容積型装置。 １２ 該ハウジングの周囲に流体通路を形成する
    流体ダクト手段と該流体通路に冷却流体を循環さ
    せるための手段とを有する特許請求の範囲第９項
    記載の容積型装置。 １３ 該流体通路に該冷却流体を循環させるため
    の手段が該駆動手段によつて駆動されるフアン手
    段から成る特許請求の範囲第１０項記載の容積型
    装置。
JP534978A 1977-01-24 1978-01-23 Scroll type apparatus having fixed radius type driving crank mechanism Granted JPS5392915A (en)

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