JPH0112953B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） この発明は、固定スクロールと揺動スクロール
とを組合わせて用いるスクロール圧縮機に関する
ものである。

（従来の技術） この発明の詳細説明に先立つて、まず半円弧を
接続させて形成されるスクロールを用いたスクロ
ール圧縮機の構成とその作用について簡単に述べ
る。

第１図は半円弧を順次に接続させて形成される
スクロールを示している。すなわち、この第１図
において、スクロール１は、点ｏを中心に半径
（ａ−ｔ）／２および（ａ＋ｔ）／２の各々半円
を描き、続いて前記点ｏからａ／２だけ離れた点
o′を中心に前記各半円弧の反対側に半径（2a−
ｔ）／２および（2a＋ｔ）／２の各半円を描き、
以下これを繰り返して、この第１図の例では、基
本ピツチａ、歯厚ｔの４つの半円弧群を順次にス
クロール状に接続して形成される。そしてこのよ
うな形状構成を以下２巻きのスクロールと呼ぶ。
なおこのスクロール１の最小半円弧の端末は、歯
厚ｔを直径とする半円弧におさめられている。

また第２図は前記第１図に示したスクロールの
１組を組合わせて構成したスクロール圧縮機の作
動の態様を原理的に示しており、この第２図にお
いて、２は固定側スクロール、３はこの固定側ス
クロール２に対称的に組合わされた揺動側スクロ
ールである。

こゝで前記固定側スクロール２は配置位置にお
いて静止固定されていて、その前記点ｏに対応す
る中心o₁は不動であり、またこの固定側スクロー
ル２に対して揺動側スクロール３は、その組合わ
せ配置により、固定側スクロール２との間に、閉
ざされた円弧状空間からなる圧縮室４および５が
形成されている。

そして前記揺動側スクロール３の前記点o′に対
する中心O₂を、前記固定側スクロール２の前記
点o′に対応する不動な点Ａのまわりに、o₂−Ａの
距離をａ／２−ｔに保持し、かつその姿勢を変え
ることなく回動、すなわち、揺動あるいは公転さ
せると、この第２図に0゜、90゜、180゜、270゜の各角
位置で示したように、前記圧縮室４，５は、一旦
外周部に開口されたのち、次第に中心部に向つて
容積を減じてゆき、取扱う圧縮対象が流体であれ
ば、点線で示した吐出口３１からその流体を取出
すことができる。なおこの作動に際して、揺動側
スクロール３のスクロール外端中心の点Ｂは、固
定側スクロール２の前記不動な点Ａと中心o₁とを
結ぶ線Ｄ−D′上の不動な点Ｃのまわりに、半径
ａ／２−ｔの円運動を行なうことになる。

このようにして１組のスクロールの対称的な組
合わせによつて圧縮機を構成できるのである。

ところで、この種のスクロール圧縮機として
は、U.S.P.4065279号が知られているが、これに
よれば、主軸を介して電動モータにより揺動スク
ロールを揺動され圧縮作用を行なわせるスクロー
ル圧縮機を示している。ここで揺動スクロールは
主軸に対して偏心して結合され回転運動するた
め、そのアンバランスを釣り合わせるため主軸に
静的及び動的バランスを取るバランサが設けられ
ている。しかし、揺動スクロールは、その渦巻が
非対称のため重心位置が偏心位置に一致しておら
ず、主軸の回転中心軸線上をその重心が回動せず
完全なバランスを取ることができない。そのため
回転系のアンバランスによる振動を防止できない
という問題があつた。

（発明の概要） この発明は、揺動スクロールの重心位置を揺動
スクロールの軸中心に合致させるように揺動スク
ロールのスクロール台板上であつて作動を阻害し
ない位置にバランサを設けると共にクランク軸に
上記揺動スクロールのバランシングを行なうバラ
ンスウエイトを設け、上記欠点を除去しようとす
るものである。

（発明の実施例） この発明のスクロール圧縮機の実施例について
説明する。

第３図ないし第６図は前記した揺動側スクロー
ル３の一実施例を示しており、また第７図および
第８図はこの揺動側スクロール３の支持ならびに
揺動機構の一実施例を示している。

これらの第３図ないし第６図において、揺動側
スクロール３は、揺動スクロール歯６と、この揺
動スクロール歯６を一方の面に突設させた揺動ス
クロール台板７と、他方の面に延長させた揺動ス
クロール軸８と、同様に他方の面に同心円上で等
角間隔をおいて形成された揺動ガイド凹部９と、
揺動スクロールバランサ１０とからなつており、
かつ符号１１は前記揺動スクロール歯６の内面仮
想延長線である。

また第７図および第８図において、前記揺動側
スクロール３の揺動ガイド凹部９に対し、これよ
りも小径の軸端を各々に遊嵌させた各ガイドピン
１２は、本体１３のフランジ部に前記各凹部９に
対応して形成した各ガイドピン孔１４に支持され
ると共に、その先端のスラスト軸受面１５に前記
揺動スクロール台板７が接し、かつ中央の軸孔１
６に回転自在に枢支されたクランク軸１７の偏心
孔１８に前記揺動スクロール軸８が枢支してあ
る。なお図中、符号１９ないし２３は油孔を示し
ている。

従つてこれらの第３図ないし第８図実施例によ
ると、揺動側スクロール３は、揺動スクロール軸
８がクランク軸１７の偏心孔１８に、また各揺動
ガイド凹部９が各ガイドピン１２に各々拘束され
ているために、クランク軸１７が第９図に示すよ
うに0゜→90゜→180゜→270゜と回転するにつれて、揺
動スクロール３は前記第２図においても示したよ
うに、相対姿勢をそのまゝにして揺動を行なうこ
とになる。

しかしてこの揺動に際して、クランク軸１７の
中心Ｊと揺動スクロール軸８の中心Ｋとの間隔
は、第２図での説明と同様にａ／２−ｔに保持す
る必要があり、これを実現させるためには、第９
図に示したように、ガイドピン１２の直径をｂと
すると、揺動ガイド凹部９の直径をａ＋ｂ−2tと
しなければならない。

なおまた前記第３図、第５図において、Ｅ〜
E′、Ｆ〜F′およびＧ〜G′は各々基線、Ｋは揺動ス
クロール軸の中心、ｈは揺動スクロール歯高、Ｉ
はバランサのないときの揺動スクロール歯部分の
重心位置である。

すなわち、このようにして少なくとも３個所以
上の揺動ガイド凹部９と、これに遊嵌係合される
各ガイドピン１２とによつて、所期の揺動軌道を
構成できるのである。

こゝで前記第３図ないし第６図実施例の構成に
よる揺動側スクロール３のバランシングについて
みると、図示からも明らかなように、揺動スクロ
ール歯６の部分のみの重心は、基線Ｇ〜G′上の
Ｉ点付近に位置することになる。これはスクロー
ル歯の形状が対称的でないことに基因する。そし
てもしこの揺動側スクロール３を、バランサ１０
の無い状態で前記のように揺動運動させるとする
と、前記第７図および第８図のクランク軸１７の
中心Ｊのまわりに一定偏心位置を占めて回転され
るのではなく、別の中心点のまわりに偏心回転運
動を行なうことになるもので、これは揺動側スク
ロール３が揺動運動を行なうためで、このような
場合にバランジングをとることは非常に困難とな
る。

このために実施例にはバランサ１０を設けて、
これらのスクロール歯６とバランサ１０との合重
心点が揺動スクロール軸の中心Ｋに一致するよう
にさせるもので、これには作動を阻害しないため
に、仮想延長線１１の外側にあつて、スクロール
歯高ｈと同一高さにして高さ方向の重心位置をも
一致させた形状とし、かつその質量を選択すれば
よく、これによつて揺動側スクロール３の全体の
重心が揺動スクロール軸の中心Ｋに等しくなり、
かつその軸中心Ｊのまわりにバランシングをとつ
た偏心回転を行なわせ得るのである。

つゞいて前記クランク軸１７の詳細は、第１０
図ないし第１２図に示したとおりであつて、軸部
基端側は段付けにより電動機取付け部２６とさ
れ、かつ軸部外周に油溝２７を形成させると共
に、軸先端部の鍔部２８で前記軸孔１６からの脱
落を防止している。

ついでまた前記揺動側スクロール３に組合わさ
れる固定側スクロール２の一実施例を第１３図お
よび第１４図に示し、特にその吐出口の位置と大
きさとについて述べる。

これらの第１３図および第１４図において、固
定側スクロール２は、固定スクロール歯２９と、
この固定スクロール歯２９を前記揺動スクロール
歯６に対応して一方の面に突設させた固定スクロ
ール台板３０とからなつており、次に示す位置、
形状および大きさを有する吐出口３１を形成して
ある。こゝで前記固定スクロール歯２９は揺動ス
クロール歯６に等しい歯高ｈとされ、かつ吐出口
３１は中心点から間隔ｃだけ偏心して直径ｄを有
している。

この固定側スクロール２の構成において、吐出
口３１の直径ｄは、前記第２図からも明らかなよ
うに、少なくともスクロール歯厚ｔよりも小さく
して吐出流体のシールを行なえる大きさとし、か
つ第２図圧縮室４内の流体を完全に吐出させるた
めに、その中心は基線Ｎ〜N′上にあつて、内周
の点ｐを固定スクロール歯２９の最内縁に接して
いる必要がある。

すなわち、この吐出口３１の諸元に対する要請
は、スクロール台板３０の中心から所定の間隔ｃ
（ａ／２−ｔ≦ｃ＜ａ−ｔ／２）だけ偏心し、か
つその中心が台板中心とスクロール歯最内縁とを
結ぶ基線Ｎ〜N′上にあり、開口内周の点ｐがス
クロール歯最内縁に接した位置に占めると共に、
直径ｄ（ｄ＝ａ−ｔ−2cあるいは０＜ｄ≦ｔ）を
もつ円形状のものであることにほかならない。

こゝで前述した各構成を組み上げてなるスクロ
ール圧縮機構の一実施例は、第１５図および第１
６図に示すとおりであつて、前記本体１３のフラ
ンジ外縁部にシリンダ３２を配し、このシリンダ
３２には吸入口３３を形成して吸入空間３４に連
通させると共に、固定側スクロール２を合わせて
ボルト穴３５よりボルト３６で結合したものであ
り、このシリンダ３２は固定側および揺動側スク
ロール２，３相互の軸方向高さならびに〓間を調
節して設定する役割りをも果している。Ｐ−P′，
Ｑ−Q′は基線である。

さらにこのように構成されるスクロール圧縮機
構に電動機を組込んで密閉形式としたスクロール
圧縮機を第１７図に示してある。

第１７図は密閉形式のシエル内を吐出側圧力に
保持した、いわゆる高圧シエルタイプの一実施例
によるスクロール圧縮機を示しており、この第１
７図において、電動機を構成するロータ３７は第
８図からも明らかなようにエンドリング３８およ
びバランスウエイト３９を有し、かつステータ４
０はコイルエンド４１を有していて、こゝにいわ
ゆる、カゴ形誘導電動機をなしており、また全体
を密閉するシエル４２の内側上部に周設した取付
けフランジ４３には、前記したスクロール圧縮機
構をそのボルト３６により取付けると共に、シエ
ル４２を貫通して導入した吸入管４４を前記吸入
口３３に接続させ、かつシエル４２からは吐出管
４５を取出してあり、さらに前記取付けフランジ
４３にシエル内空間４７を連通させる連通口４６
を形成し、シエル内底部には潤滑油４８を貯溜さ
せてある。そして前記ステータ４０のリード線４
９はハーメチツク端子５０を介してシエル外部に
取出し、このステータ４０をシエル４２の内面に
間隙５１を介して固定させ、かつ前記ロータ３７
はステータ４０との間にエアギヤツプ５２を介し
て対設されるように、その中心部の取付け孔５３
を前記クランク軸１７の取付け部２６に、例えば
焼嵌めなどにより固定させたものである。

従つてこの第１７図実施例では、電動機への通
電によつてクランク軸１７が回転駆動されると、
偏心孔１８に回転自在に嵌装されている軸８によ
り、揺動側スクロール３がその凹部９を遊嵌係合
させたガイドピン１２に案内されて前記第２図に
示した揺動運動を行ない、吸入管４４から吸入空
間３４に至つている気体を吸入し、圧縮室４，５
で圧縮して吐出口３１からシエル内空間４７に吐
出させ、かつ吐出管４５より外部に導出できるの
である。

しかしてこの圧縮作動中、シエル内空間４７に
働いている吐出圧によつて、シエル内底部に貯溜
されている潤滑油４８は、単線矢印に示すように
各油孔および油溝１９〜２３，２７から各潤滑部
に供給され、摺動面での摩耗による損失を少なく
すると共に、吸入空間３４とシエル内空間４７と
の間をシールし、さらにある程度の圧力損失を伴
なつて吸入空間３４に浸入した潤滑油は、吸入気
体と一緒に固定および揺動スクロール歯２９，６
間のシールをなしてシエル内空間４７に吐出さ
れ、圧縮気体と分離されて再度シエル内底部に戻
る。すなわち、このようにして差圧を利用したポ
ンピングにより、油潤滑、油シールおよび油分離
作用を行なう。特に圧縮作動に際して揺動側スク
ロール３には、圧縮室４，５での圧縮作用に伴な
つてその台板７と、本体１３のスラスト軸受面１
５との間にスラスト負荷が発生するが、油溝２２
への給油圧力によつて負荷々重を軽減できるので
ある。

前記バランスウエイト３９は、クランク軸１７
の回転中心Ｊに対して、その回りで偏心運動を行
なう揺動側スクロール３のバランシングを行なう
が、バランサ１０により揺動スクロール３の重心
位置を揺動スクロール３の軸中心Ｋに合致させて
いるので、クランク軸１７の回転中心Ｊに対して
の駆動系の静的動的バランスがとれ、振動が抑制
される。

（発明の効果） 以上のようにこの発明では、揺動スクロールの
重心位置を揺動スクロールの軸中心に合致させる
ように揺動スクロールのスクロール台板上であつ
て作動を阻害しない位置にバランサを設けると共
にクランク軸に上記揺動スクロールのバランシン
グを行なうバランスウエイトを設けたので、揺動
スクロール及びクランク軸を含む駆動系のバラン
シングを完全にとることができ、振動を抑制でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は半径の異なる半円弧を順次スクロール
状に接続してなるスクロールの説明図、第２図は
同上１組のスクロールを相互に組合わせて構成す
るスクロール圧縮機構の作動図、第３図および第
４図は揺動側スクロールの平面および底面図、第
５図および第６図は第３図Ｅ−E′およびＦ−Ｈ−
G′部の各々断面図、第７図は揺動側スクロール
の支持ならびに揺動機構を示す要部を縦断した正
面図、第８図は同上支持部の平面図、第９図は揺
動機構の作動図、第１０図、第１１図および第１
２図はクランク軸の側面、断面および端面図、第
１３図は固定側スクロールの平面図、第１４図は
第１３図Ｎ−N′部の断面図、第１５図および第
１６図はスクロール圧縮機構の一実施例による相
互にＰ−P′およびＱ−Q′部の各々側断面および平
断面図、第１７図は高圧シエルタイプの一実施例
によるスクロール圧縮機を示す縦断面図、第１８
図はクランク軸に組合わされる電動機ロータを示
す斜視図である。 １……スクロール、２および３……固定側およ
び揺動側スクロール、４，５……圧縮室、６……
揺動スクロール歯、７……揺動スクロール台板、
８……揺動スクロール軸、９……揺動ガイド凹
部、１０……揺動スクロールバランサ、１２……
ガイドピン、１３……本体、１４……ガイドピン
孔、１５……スラスト軸受面、１６……軸孔、１
７……クランク軸、１８……偏心孔、１９〜２３
……油孔、２４……摺動リング、２５……偏心孔
付摺動リング、２６……電動機取付け部、２７…
…油溝、２８……鍔部、２９……固定スクロール
歯、３０……固定スクロール台板、３１……吐出
口、３２……シリンダ、３３……吸入口、３４…
…吸入空間、３７……ロータ、３９……バランス
ウエイト、４０……ステータ、４２……シエル、
４３……取付けフランジ、４４……吸入管、４５
……吐出管、４６……連通口、４７……シエル内
空間、４８……潤滑油。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ スクロール台板３０とこの台板３０上に設け
   られたスクロール歯２９とを有する固定スクロー
   ル２と、スクロール台板７とこの台板７上に設け
   られたスクロール歯６とを有し前記固定スクロー
   ル２と組合せて揺動駆動させることにより前記両
   スクロール歯２９，６間に圧縮室４，５を形成し
   つつこの圧縮室４，５を前記固定スクロール２の
   スクロール歯２９に沿つて移動させる揺動スクロ
   ール３と、軸中心が前記揺動スクロール３の軸中
   心とは偏心して設けられ前記揺動スクロール３に
   運動力を与えるクランク軸１７とを備え、前記揺
   動スクロール３の重心位置を前記揺動スクロール
   ３の軸中心に合致させるようにこの揺動スクロー
   ル３のスクロール台板７上であつて作動を阻害し
   ない位置にバランサを設けるとともに、前記クラ
   ンク軸１７に前記揺動スクロール３のバランシン
   グを行なうバランスウエイトを設けたことを特徴
   とするスクロール圧縮機。