JPH03260386A - スクロール式圧縮機 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、いわゆる可変クランク機構を備えたスクロー
ル式圧縮機に関する。

（従来の技術） スクロール式圧縮機は、たとえば第８図に示すように構
成される。図中１は密閉ケース、２はこの密閉ケース１
内に収容されたスクロール式圧縮機本体である。このス
クロール式圧縮機本体２には、密閉ケース１の下部に配
置されたスクロール式圧縮機構部３およびこのスクロー
ル式圧縮機構部３の上部に配置された駆動モータ４がそ
れぞれ設けられている。さらに、スクロール式圧縮機構
部３には固定スクロール５と旋回スクロール６とが設け
られている。これらの固定スクロール５および旋回スク
ロール６は、それぞれ略円板状の鏡板５ａ、６ａに、イ
ンボリュート等の渦巻き形状のラップ５ｂ、６ｂが突設
されてなる。そして、固定スクロール５のラップ５ｂと
旋回スクロール６のラップ６ｂとが噛合され、これらの
う・ノブ５ｂとラップ６ｂとの間に三日月状の圧縮室７
が形成されている。

図中８は、スクロール式圧縮機構部３の支持フレームで
ある。この支持フレーム８は密閉ケース１の内壁面に圧
入または焼嵌め等の手段によって固定されている。さら
に、支持フレーム８には上記固定スクロール５が固定さ
れ、かつ支持フレーム８の中央部には軸受部９が一体的
に形成されている。上記軸受部９には上記駆動モータ４
の回転軸１０の主軸部１１が軸支されている。この主軸
部１１の下端部にはクランクビン部１２が一体１こ形成
されている。上記クランクビン部１２には、旋回スクロ
ール６の鏡板６ａの上面中央に突設されたボス部１３と
係合するための係合穴１４が形成されている。この場合
、クランクビン部１２の係合穴１４の軸心位置は、主軸
部１１の軸心位置に対して水平方向に一定の距離だけ偏
心された位置となっている。また、旋回スクロール６の
鏡板６ａと対向する支持フレーム８にはリング状のスラ
スト受１５が配設されているとともに、このスラスト受
１５の外周部位には旋回スクロール６の自転を防止する
オルダムリング１６が配設されている。

さらに、上記回転軸１０の上端部には駆動モータ４のロ
ータ１７が圧入または焼嵌め等の手段によって固定され
ている。この駆動モータ４のステータ１８は密閉ケース
１の内壁面に圧入または焼嵌め等の手段によって固定さ
れている。

また、回転軸１０の上記クランクビン部１２の外周面に
はバランスウェイト１９が圧入または焼嵌め等の手段に
よって固定されている。上記支持フレーム８には、この
バランスウェイト１９を収容するリング状のバランスウ
ェイト収容室２０が形成されている。

一方、密閉ケース１の下端部層壁面には吸込みバイブ２
１、この密閉ケース１の上端部には吐出バイブ２２がそ
れぞれ連結されている。さらに、旋回スクロール６の上
記ボス部１３には圧縮ガスの吐出孔２３が形成されてい
る。この吐出孔２３はクランクビン部１２の係合穴１４
の内底部と旋回スクロール６のボス部１３端面との間の
パツキン２４の内側のガス通路を介して回転軸１０の軸
芯部位に形成されたガス通路２５に連通されている。

次に、上記構成の作用について説明する。

まず、スクロール式圧縮機構部３の動作時には回転軸１
０の回転にともない旋回スクロール６が旋回する。そし
て、この旋回スクロール６の旋回にともない吸込みパイ
プ２１からスクロール式圧縮機構部３の圧縮室７内に導
入された吸込みガスがこの圧縮室７内で圧縮されたのち
、旋回スクロール６中央のボス部１３の吐出孔２３から
吐出される。さらに、この高圧ガスは回転軸１０の軸芯
部位のガス通路２５を通して駆動モータ４の上部の圧力
室２６内に導入され、密閉ケース１の上端部の吐出バイ
ブ２２から外部側に吐出される。

（発明が解決しようとする課題） ところでこのような構成の圧縮機にあっては、固定スク
ロール５と旋回スクロール６とのラップ５ｂ、６ｂにお
ける側面相互を極く微小のクリアランスに維持して運転
するか、あるいはラップ５ｂ、６ｂにおける側面相互を
接触させて運転することが、性能上必要である。したが
って、製作されたこれら固定スクロール５と旋回スクロ
ール６の部品精度および組立てた状態での組立精度によ
って、圧縮性能か影響されてくる。

いずれにしても高い精度を確保しなければならないが、
各スクロール５，６のラップ５ｂ、６ｂは極めて特殊な
形状構造になっているため、精度の要求を安価に満足す
ることは非常に困難である。

その対案としての一手段として、可変クランク機構の採
用がある。これは、上記旋回スクロール６の偏心移動量
を可変することを目的とした構成であって、回転軸１０
のクランクビン部１２を介して旋回スクロール６のボス
部１３に可変化を与えている。可変化を与える手段とし
ては、先に説明したように、上記クランクビン部１２に
偏心したバランスウェイト１９を嵌着し、回転軸１０の
回転にともなうバランスウェイト１つの遠心力を利用し
たもの、あるいは図示しないが、上記係合穴を偏心方向
に長い長孔にするとともにボス部１３にブツシュを嵌着
して係合穴にスライド自在に係合させ、単数もしくは複
数のコイルばねを係合穴とブツシュとの間に介在させる
。上記コイルばねの弾性力でブツシュを介してボス部１
３すなわち旋回スクロール６をクランクピン部１２に押
し付けるものとがある。

いずれの手段においても可変クランク作用をなすが、そ
の反面、問題もある。すなわち前者の手段では、近時多
用されるインバータ式の圧縮機として用いると、たとえ
ば低速回転の際に上記バランスウェイト１９の遠心力が
不足し、圧縮室７の圧縮ガス圧に負けて固定スクロール
５と旋回スクロール６におけるラップ５ｂ、６ｂ相互の
側面クリアランスが大になり、圧縮性能が低下する。ま
た後者の手段では、ラップ５ｂ、６ｂ相互の側面クリア
ランスを小さくするためにコイルばねのばね定数をかな
り大きくしなければならない。このコイルばねのばね定
数の設定および製作は比較的容易であるが、得られたコ
イルばねを所定の部位に介挿するために極めて強い力が
必要となり、組立作業が面倒である。そしてまた、コイ
ルばねを介挿するためのスペースを確保しなければなら
ないから、クランク機構自体が大きくなり、圧縮機とし
て大型化するという不具合がある。

本発明は上記事情に着目してなされたもので、基本的に
は遠心力を用いるが、その遠心力の不足を板ばねの弾性
力で補うことにより、簡素でコンパクトな形状構造で、
側面クリアランスを確実に小さく保持して圧縮性能の向
上化を得られ、部品精度および組立精度を比較的ラフに
しても支障がなく、コストの低減化に寄与するスクロー
ル式圧縮機を提供することを目的とするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段および作用）すなわち本発
明は、固定スクロールに対し旋回スクロールを旋回させ
て圧縮作用をなすスクロール圧縮機において、回転軸端
部に偏心方向に平行な平行面を有し相対向する一対の片
部からなるクランクビン部を一体に備え、このクランク
ビン部をバランスウェイトの軸穴に嵌挿し、このバラン
スウェイトの軸穴一部と上記クランクビン部の一対の平
行面相互間とで保合穴を形成し、この係合穴に偏心方向
にスライド自在な略リング状のスライダを挿嵌し、この
スライダの軸穴に上記旋回スクロールの鏡板から突出す
るボス部を回転自在に係合し、上記スライダと係合穴と
の空間部にスライダを偏心方向に弾性的に押圧付勢する
断面略円弧状の板ばねを介挿したことを特徴とするスク
ロール式圧縮機である。

上記バランスウェイトは回転軸の回転にともなって遠心
力をクランクビン部に作用し、上記板ばねはスライダに
対してその弾性力を偏心方向へ付勢する。上記旋回スク
ロールのボス部は、上記バランスウェイトの遠心力とと
もに板ばねの弾性力を偏心方向に受け、旋回スクロール
と固定スクロールとの側面クリアランスを小さく保持す
る。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明するに、
要部を除く他の構成は先に第８図で説明したものをその
まま適用できるので、同図を引用して新たな説明は省略
する。

第１図ないし第４図に示すように、スクロール式圧縮機
構部３Ａの要部が構成される。すなわち、回転軸１０Ａ
の主軸部１１Ａの下端部にはクランクビン部１２Ａが一
体的に形成されている。このクランクビン部１２Ａは、
一対の相対向する片部３０，３０から構成される。互い
の片部３０゜３０の相対向する面は互いに平行な平行面
３０ａ。

３０ａであり、残りの周面は同一軸芯からなる真円状の
面となっている。このようなりランクピン部１２Ａはバ
ランスウェイト１９Ａの軸穴１９ａにたとえば圧入によ
り挿嵌され、クランクビン部１２Ａとバランスウェイト
１９Ａとは一体化されることになる。上記バランスウェ
イト１９Ａの厚肉のライエイト部分は、上記片部３０．
３０の平行面３０ａ、３０ｇ一端部相互間に対向するよ
う挿嵌される。そしてクランクビン部１２Ａの平行面３
０ａ、３０ｇ相互間と、片部３０，３０が挿嵌されおら
ず露出するバランスウェイト１２Ａの軸穴１９ａ周面一
部とで保合穴１４Ａが形成される。なお説明すればこの
係合穴１４Ａは、相対向する平行面３０ａ、３０ａと、
この平行面３０ｂ。

３０ｂとは直交する方向の相対向するＲ状の軸穴１９ａ
周面一部とからなる。

上記係合穴１４Ａには、旋回スクロール６の上面中央に
一体に突設されたボス部１３が、後述するスライダ３１
を介して係合している。すなわち上記スライダ３１は略
リング状になっていて、その内周面である軸穴３１ａは
上記ボス部１３形状に合わせて真円状である。また外周
面は、上記保合穴１４Ａを形成する平行面３０ａ、３０
ａにスライド自在に係合する平行面３１ｂ、３１ｂとな
っている。これら平行面３１ａ、３１ａとは直交する方
向の、一方の面はＲ状の曲成面３０ｃに形成され、この
部分は内周面である軸穴３１ａと均一な肉厚に形成され
る。他方の面はＲ状であるとともに、その頂点付近は偏
心方向とは直交する方向に直状に切削加工される一部が
平坦な面である受は面３０ｄとなっている。

このようなスライダ３１を係合する上記係合穴１４Ａは
一部に空間部３２を有することになり、ここに板ばね３
３が介挿される。この板ばね３３は係合穴１４Ａの軸方
向に沿う長さ寸法を有し、かつその横断面形状はＲ状に
曲成されている。そして、その両端部は係合穴１４Ａの
平行面３０ａ。

３０ａと受は面３０ｄとがなす隅部に当接し、その略頂
点部が受は面３０ｄの平坦面部分に当接する３点支持構
造をなしている。換言すれば、板ばね３３はその両端部
が固定されていて、略頂点部が受は面３０ｄに線接触し
てスライダ３１に対し偏心方向に弾性力を付勢すること
となる。またこの弾性力を受ける上記スライダ３１のＲ
状の曲成面３１ｃは、係合穴１４ＡのＲ状の曲成面１４
ｃに当接していて、互いの曲率半径の相違からスライダ
３０は係合穴１４Ａに線接触している。

結局、旋回スクロール６のボス部１３の軸芯はクランク
ビン部１２Ａの軸芯に対して所定間隔Ｓだけ偏心した位
置にあり、回転軸１０Ａの回転にともなって旋回スクロ
ール６は旋回をなし、クランクビン部１２Ａに形成され
る係合穴１４Ａの平行面３０ａ、３０ａはボス部１３の
偏心方向に平行になる。

なお上記スライダ３１は、たとえば冷鍛加工によって得
ることができ、廉価に提供される。そしてその外周面に
油溝を設けることができるので、従来のような軸または
クランク軸受に油溝を設ける構造のものよりも容易にで
きる。

しかして、回転軸１０Ａの回転駆動にともなってクラン
クビン部１２Ａが一体に回転し、スライダ３１を介して
旋回スクロール６に駆動力を伝達する。上記旋回スクロ
ール６は旋回して、上記固定スクロール５とともに所定
の圧縮作用をなす。

上記クランクビン部１２Ａとともにバランスウェイト１
９Ａが回転して、スライダ３１および旋回スクロール６
のボス部１３に遠心力を作用する。

そしてまた板ばね３３はスライダ３１およびボス部１３
にその偏心方向へ弾性力を作用する。すなわち旋回スク
ロール６のボス部１３は、バランスウェイト１９Ａの遠
心力と板ばね３３の弾性力を受けることになり、旋回ス
クロール６のラップ６ｂは固定スクロール５のラップ５
ｂとの間に形成される上記圧縮室７でのガス圧力に充分
耐えて、側面クリアランスを最小に保持し、このためガ
ス漏れなど生じることがなく、圧縮性能が向上する。

上記クランクビン部１２Ａの製作にあたっては、平行面
３０ａ、３０ａを相対向させた一対の片部３０．３０を
設ければよいので、比較的容易に得られる。

実際の運転状態で、上記スライダ３１は係合穴１４Ａに
対して偏心方向に自由度を有するが、この方向には上記
バランスウェイト１９Ａがあってスライダ３１の飛び出
しを規制する。すなわち、バランスウェイト１９Ａは遠
心力を作用させるだけでなく、スライダ３１のストッパ
および板ばね３３の支持体としても作用する。

なお上記板ばね３３は、その断面形状が略円弧状である
ので、形状構造が極めて簡素であり、製作が容易で、部
品精度は比較的ラフでよい。そしてこの板ばね３３を上
記係合穴１４Ａの空間部３２に介挿して３点支持をなす
のであるから、介拝する作業は容易である。

第７図に、上記圧縮室でのガス圧力に対する旋回スクロ
ール変位量の特性を示す。図における実線変化Ａが本発
明の結果であり、−点鎖線変化Ｂは従来のコイルスプリ
ングを用いた変化で、それも比較的弱いばね力の場合、
−点鎖線変化Ｃは従来のコイルスプリングを用いた変化
で、それも比較的大きなばね力の場合である。

本発明の実線変化Ａは、僅かの変位量で大きなガス圧力
に対向できる。すなわち、この状態で板ばね３３は上記
スライダ３１にソフトタッチで当接している。運転を開
始した直後は旋回スクロ−ル６の変位量がわずかである
ところから、圧縮室のガス圧力がクランクビン部１２Ａ
の遠心力に対向し、旋回スクロール６を固定スクロール
５から離そうとする力として作用する。しかしながら、
この変位量が増すにしたがって板ばね３３の弾性力が２
次曲線的に急激に増大し、ガス圧力に極めて大に対向す
る。このことから、固定スクロール５と旋回スクロール
６とのラップ５ｂ、６ｂ相互間における側面クリアラン
スを最小に保持でき、ガス漏れなど生じることがない。

上記板ばね３３は、その両端部が固定され、頂点部分で
弾性力を作用するので、比較的大きな弾性力を得られる
。

しかも板ばね３３はスライダ３１を全体的に押圧するの
で、特に旋回スクロール６が板ばね３３を起点として倒
れるようなことはない。

インバータ形式の圧縮機であって、たとえば低速運転を
継続しても、板ばね３３を備えたことによってガス漏れ
を阻止できる。

これに対して、比較的弱い弾性力のコイルばねを備えた
従来の一点鎖線変化Ｂにおいては、コイルばねの装着作
業が容易ですむ。しかしながら、インバータ形式に採用
してたとえば低速運転をなすと、遠心力があってもこの
コイルばねの弾性力が不足してガス圧力に負け、許容ク
リアランス以上にスライダおよび旋回スクロールが移動
することとなり、上記側面クリアランスが大になって性
能が低下する。一方、比較的大きな弾性力のコイルばね
を備えた従来の一点鎖線変化Ｃにおいては、この装着作
業が非常に面倒である。インバータ形式のものに採用し
、たとえば高速運転をなすと、この強い弾性力にさらに
遠心力が加わるため、上記ラップ相互が強力に接触する
こととなり、人力が増大して騒音増大の要因となる。

なお同図において、ｒＮＪは圧縮性能上の旋回スクロー
ルの移動許容量を示し、ｒＬＪは旋回スクロールの移動
可能距離を示す。

第５図に示すように、保合穴１４Ｂの偏心方向の寸法に
充分余裕を持たし、ボス部１３の偏心量を最大限に設定
し、スライダ３１の一方の曲成面３１ｃとバランスウェ
イト１９Ａの軸穴１９ａ面との間に板ばね３４を介在さ
せてスペーサとして用いる。上記スペーサとしての板ば
ね３４は１枚あるいは数枚重ねることにより、スライダ
３１を介してボス部１３である旋回スクロール６の可変
幅を容易に調整できることになる。

第６図に示すように、上記板ばね３３に別の板ばね３５
を重ね合わせることにより、上記スライダ３１に対する
板ばね３３，３５の弾性力を増大させることができる。

すなわち、従来のコイルばねのように弾性力の異なるも
のを数種類用意する必要がない。

なお、第５図および第６図に示した構成部品のうち、先
に第１図ないし第４図で説明した構成部品と同一のもの
は同番号を付して新たな説明は省略する。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、回転軸端部に相対
向する平行面を有する一対の片部からなるクランクビン
部を一体に備え、このクランクビン部をバランスウェイ
トの軸穴に嵌挿して係合穴を形成し、この係合穴に偏心
方向にスライド自在な略リング状のスライダを挿嵌し、
このスライダの軸穴に上記旋回スクロールの鏡板から突
出するボス部を回転自在に係合し、上記スライダと係合
穴との空間部にスライダを偏心方向に弾性的に押圧付勢
する断面略円弧状の板ばねを介挿したから、形状が簡素
で廉価に得られる板ばねであって、その装着作業が容易
ですむとともにコンパクトなりランク機構が得られ、旋
回スクロールおよび固定スクロールの部品精度および組
立精度を比較的ラフにして、これらの側面クリアランス
を小さく保持し、ガス漏れを確実に規制して圧縮性能の
向上化を図れるなどの効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示し、第１図
はスクロール式圧縮機構部要部の縦断面図、ｊｉ２図は
その横断平面図、第３図は第２図の■−■線に沿う縦断
面図、第４図は回転軸のクランクビン部とバランスウェ
イトとの分解した斜視図、第５図および第６図は互いに
異なる本発明の他の実施例を示すスクロール式圧縮機構
部要部の横断平面図、第７図は本発明構造と従来構造と
を比較するガス圧力に対する変位量特性図、第８図は本
発明の従来例を示すスクロール式圧縮機全体の概略構成
を示す縦断面図である。 ５・・・固定スクロール、６・・・旋回スクロール、３
０ｇ・・・平行面、３０・・・片部、１２Ａ・・・クラ
ンクビン部、１９Ａ・・・バランスウェイト、１９ａ・
・・（バランスウェイトの）軸穴、１４Ａ・−・係合穴
、３１・・・スライダ、３１ａ・・・（スライダの）軸
穴、６ａ・・・鏡板７１３・・・ボス部、３３・・・板
ばね。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　固定スクロールに対し旋回スクロールを旋回させて圧
   縮作用をなすスクロール圧縮機において、回転軸端部に
   偏心方向に平行な平行面を有し相対向する一対の片部か
   らなるクランクピン部を一体に備え、このクランクピン
   部をバランスウェイトの軸穴に嵌挿し、このバランスウ
   ェイトの軸穴一部と上記クランクピン部の一対の平行面
   相互間とで係合穴を形成し、この係合穴に偏心方向にス
   ライド自在な略リング状のスライダを挿嵌し、このスラ
   イダの軸穴に上記旋回スクロールの鏡板から突出するボ
   ス部を回転自在に係合し、上記スライダと係合穴との空
   間部にスライダを偏心方向に弾性的に押圧付勢する断面
   略円弧状の板ばねを介挿したことを特徴とするスクロー
   ル式圧縮機。