JPH10281084A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 揺動スクロールに作用する遠心力の一部また
は全部を相殺するようなバランスウェイト付スライダー
を搭載したスクロール圧縮機では，高速運転されると騒
音が著しく大きくなったり、低速運転される場合には，
冷媒ガス等の漏れ量が多くなり性能低下を引き起こす。 【解決手段】 規定回転数より小では揺動スクロールの
渦巻体側面を固定スクロールの渦巻体側面に押圧摺動さ
せ，規定回転数を越えるとと揺動スクロールの渦巻体側
面と固定スクロールの渦巻体側面とが非接触となるよう
にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍機、空気調和
機などに用いられるスクロール圧縮機に関するもので，
更に詳細には高速運転に適したスライダー機構を有する
スクロール圧縮機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】バランスウェイトが一体的に取り付けら
れたスライダーを用いた従来のスクロール圧縮機は，例
えば実開平４−４９６０２号公報や特開平７−４９０９
２号公報等に開示されている。図９および図１０はその
実開平４−４９６０２号公報に示された要部の縦断面図
および横断面図と運転時に作用する力の関係図である。
図９において１は台板１ａに渦巻体１ｂを立設させた固
定スクロール，２は台板２ａに渦巻体２ｂを立設させた
揺動スクロールで，両渦巻体１ａ，２ｂを互いに位相を
１８０度ずらし，偏心させて組み合わせることにより圧
縮室３が形成される。揺動スクロール２の台板２ａの反
渦巻体２ｂ側の面の中央部には，円筒状のボス部２ｃが
形成されており，該ボス部２ｃの内周面にはアルミ鉛合
金等のすべり軸受に使用される軸受材料からなる揺動軸
受４が圧入等により固定されている。５はバランスウェ
イト付スライダーであり，スライダー部５ａにバランス
ウェイト部５ｂが固着されており，バランスウェイト付
スライダー５として一体化されている。このバランスウ
ェイト付スライダー５は，一部材からなるものもあれ
ば，複数の部材を相互に固着させることで一体化するも
のもある。該スライダー部５ａは前記揺動軸受４内に回
転自在に嵌合されることで，揺動軸受４とスライダー部
５ａの外周面間にはすべり軸受構造が形成され，供給さ
れる潤滑油により揺動スクロール２とバランスウェイト
付スライダー５の力の伝達を半径方向に支承している。
６は揺動スクロール２を公転駆動させる回転軸であり，
その上端には回転軸６の軸心とは偏心して突出する偏心
軸部６ａが設けられている。６ｂは回転軸６を半径方向
に支承する図示されていない主軸受と嵌合される主軸部
であり，偏心軸部６ａと主軸部６ｂの間には，バランス
ウェイト付スライダー５を軸方向に支承する主軸部６ｂ
の外径より径の大きい鍔部６ｃが形成されている。図１
０に示されるように，前記スライダー部５ａにはスライ
ド溝５ｃが形成されており，前記偏心軸部６ａを該スラ
イド溝５ｃ内に装着している。そして揺動スクロール２
が両スクロール１，２の渦巻体１ｂ，２ｂで決定される
正規公転半径Ｒｃの位置を占めた状態において，スライ
ド溝５ｃと偏心軸部６ａとの間には，長手方向に間隙５
０ａ，５０ｂが設定されているので，バランスウェイト
付スライダー５はスライド溝５ｃと偏心軸部６ａの接触
面に沿ってすなわちその長手方向に，回転軸６の軸線と
直角な面内でスライド移動が可能となり，これにより揺
動スクロール２の偏心量（公転半径）を変化させること
ができる。なお間隙５０ａは揺動スクロール２の反偏心
方向側の間隙で，５０ｂは揺動スクロール２の偏心方向
側の間隙である。

【０００３】回転軸６が回転すると，その回転駆動トル
クが偏心軸部６ａからスライダー部５ａおよび揺動軸受
４を介して揺動スクロール２に伝達され，図示されてい
ない自転防止機構によって自転を阻止され揺動スクロー
ル２は公転運動を行い，固定スクロール１と組み合わさ
れたことによって形成される圧縮室３の容積が減少し，
冷媒ガス等が圧縮される。このとき揺動スクロール２に
は公転運動に伴い，その重心位置に自身の偏心方向に向
かって遠心力Ｆｃが作用する。なお本明細書にて述べる
揺動スクロール２の遠心力Ｆｃとは，揺動スクロール２
に揺動軸受４も含めた状態のもので，また揺動スクロー
ル２の重心とは同じく揺動軸受４が含まれた状態での重
心であるものとする。一方バランスウェイト付スライダ
ー５も回転運動により，その重心に遠心力Ｆｂが発生す
る。遠心力Ｆｂの向きが揺動スクロール２の遠心力Ｆｃ
とは１８０度反対方向となるようにバランスウェイト付
スライダー５の重心方向は，揺動スクロール２の偏心方
向の１８０度反対の方向に設定されている。バランスウ
ェイト付スライダー５の遠心力Ｆｂは揺動軸受４を介し
て揺動スクロール２に伝達され，これにより遠心力Ｆｂ
の値つまりバランスウェイト付スライダー５の重量およ
びその重心位置（回転半径）を適宜設定することで，揺
動スクロールの遠心力Ｆｃの一部または全部を相殺する
ことができる。

【０００４】一般的には特開平７−４９０９２号公報に
示されるように，スライド溝５ｃおよび偏心軸部６ａの
向きは，回転軸６の軸心と揺動軸受４の内径中心とを結
ぶ線すなわち揺動スクロール２の偏心方向に対して，回
転軸の回転方向とは反対方向に所定量θで傾斜されてお
り，これにより図１１に示すように，揺動スクロール２
の遠心力Ｆｃをバランスウェイト付スライダー５の遠心
力Ｆｂで相殺し，揺動スクロール２の遠心力Ｆｃ方向と
は回転軸６の反回転方向に９０度ずれて揺動スクロール
２に作用する圧縮ガスによる接線方向ガス負荷Ｆｇの分
力Ｆｇ・ｓｉｎθにより，バランスウェイト付スライダ
ー５は揺動スクロール２の公転半径が増加される方向に
押推され，通常運転中は揺動スクロール２の渦巻体２ｂ
側面が固定スクロール１の渦巻体１ｂ側面に押圧しなが
ら摺動し，圧縮ガス等の漏れのない高効率運転が達成さ
れる。また遠心力の影響もほとんど無いので，インバー
ター等により可変速度運転される場合でも，両渦巻体１
ｂ，２ｂの接触押圧力を回転数によらない安定したもの
とすることができ，両渦巻体１ｂ，２ｂの側面での摺動
損失を考慮すると，高速運転を行う場合においても高効
率運転を達成するには極めて有効なスライダー機構であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図９に示されるような
スクロール圧縮機においては，前述の通りバランスウェ
イト付スライダー５は，回転運動時にその重心位置に遠
心力Ｆｂが作用し，該遠心力Ｆｂは揺動軸受を介して揺
動スクロール２に伝達され，揺動スクロール２の重心に
前記遠心力Ｆｂとは反対方向に作用する揺動スクロール
２の遠心力Ｆｃの一部または全部を相殺する。

【０００６】よって図９のように，通常運転時に揺動ス
クロール２の重心に作用する遠心力Ｆｃの一部を相殺す
るようにバランスウェイト付スライダー５の重心に作用
する遠心力Ｆｂを設定した場合には，揺動スクロール２
の遠心力作用方向にＦｃ−Ｆｂなる力により，揺動スク
ロール２は揺動スクロール２の公転半径が増加される方
向に押推されるので，揺動スクロール２の渦巻体２ｂ側
面が固定スクロール１の渦巻体１ｂ側面に押圧しながら
摺動することとなり，圧縮ガス等の漏れのない高効率運
転が達成される反面，遠心力は回転数の二乗に比例する
ので，Ｆｃ−Ｆｂなる力は高速運転時ほど大きくなり，
インバーター等により高速運転される場合には，揺動ス
クロール２の渦巻体２ｂ側面が固定スクロール１の渦巻
体１ｂ側面に著しく大きな力で押圧されてしまい，両渦
巻体１ｂ，２ｂ間の摺動損失が非常に大きくなるととも
に摺動することによって発生する騒音いわゆる摺動音が
著しく大きくなる問題点があった。一方このような高速
運転時の不具合を解消すべく，揺動スクロール２の重心
に作用する遠心力Ｆｃの全部を相殺するようにバランス
ウェイト付スライダー５の重心に作用する遠心力Ｆｂを
設定し，両渦巻体１ｂ，２ｂの側面を非接触とした場合
には，一回転の所要時間に比例する冷媒ガスの漏れ量は
低速運転時に比べて高速運転時は少ないので，冷媒ガス
等の圧縮に要する正味の仕事，いわゆる理論圧縮仕事に
対する漏れ損失の割合は小さく問題とならないが，イン
バーター等で低速運転される場合には，冷媒ガス等の漏
れ量が多くなるので理論圧縮仕事に対する漏れ損失の割
合は増加し，今度は逆に低速運転すると効率が低下する
問題点があった。

【０００７】また特開平７−４９０９２号公報で開示さ
れたような構成のスクロール圧縮機においては，スライ
ド溝５ｃおよび偏心軸部６ａの向きは，回転軸６の軸心
と揺動軸受４の内径中心とを結ぶ線すなわち揺動スクロ
ール２の偏心方向に対して，回転軸の回転方向とは反対
方向に所定量θで傾斜されている。これにより図１１に
示すように，揺動スクロール２の遠心力Ｆｃをバランス
ウェイト付スライダー５の遠心力Ｆｂで相殺し，遠心力
の影響を極力小さくした上で，揺動スクロール２の遠心
力Ｆｃ方向とは回転軸６の反回転方向に９０度ずれて揺
動スクロール２に作用する圧縮ガスによる接線方向ガス
負荷Ｆｇの分力Ｆｇ・ｓｉｎθにより，バランスウェイ
ト付スライダー５を揺動スクロール２の公転半径が増加
される方向に押推し，つまり揺動スクロール２を自身の
公転半径が増加される方向に押推した場合には，揺動ス
クロール２に作用する圧縮ガスによる接線方向ガス負荷
Ｆｇが非常に大きくなるような運転圧力条件において
は，接線方向ガス負荷のＦｇの分力Ｆｇ・ｓｉｎθも非
常に大きくなるので，揺動スクロール２の渦巻体２ｂ側
面が固定スクロール１の渦巻体１ｂ側面に著しく大きな
力で押圧されることとなり，そのような圧力条件下にお
いて高速運転をした場合には，両渦巻体１ｂ，２ｂ間の
摺動損失が非常に大きくなることに起因する性能低下を
引き起こすと同時に両渦巻体１ｂ，２ｂが摺動すること
によって発生する摺動音も著しく大きくなる問題点があ
った。

【０００８】運転中のスクロール圧縮機を停止すれば，
圧縮室３内は均圧されるべく，揺動スクロール２に圧縮
室３間の差圧が作用するため，スライド溝５ｃと偏心軸
部６ａ間の長手方向間隙のうち，偏心方向側の間隙５０
ｂが狭まって，揺動スクロール２の渦巻体２ｂ側面と固
定スクロール１の渦巻体１ｂの側面間に半径方向に隙間
が形成されたリリーフ状態で安定的に静止される。偏心
方向側の間隙５０ｂが狭まっている状態とは，揺動スク
ロール２が正規公転半径Ｒｃ位置を占める状態と比べ
て，バランスウェイト付スライダー５の位置が揺動スク
ロール２の反偏心方向側に移動した位置に存在している
ことを意味するもので，このような状態では，回転軸６
の軸心と揺動軸受４の内径中心間の水平距離すなわち揺
動スクロール２の公転半径は，正規公転半径Ｒｃよりも
小さくなっている。一方で揺動スクロール２の反偏心方
向に存在するバランスウェイト付スライダー５の重心と
回転軸６の軸心間の水平距離すなわちバランスウェイト
付スライダー５の回転半径は，揺動スクロール２が正規
公転半径Ｒｃ位置を占める状態時の正規公転半径Ｒｓよ
りも大きくなっており，その状態でバランスウェイト付
スライダー５は静止している。よってこの静止状態から
起動すると，回転半径が増加しているバランスウェイト
付スライダー５の遠心力Ｆｂの方が，公転半径が減少し
ている揺動スクロール２の遠心力Ｆｃよりも大きくなっ
てしまうことがある。こうなると遠心力の差によって偏
心方向側の間隙５０ｂが零になるまでバランスウェイト
付スライダー５は揺動スクロール２の反偏心方向側へ移
動し，揺動スクロール２は最大のリリーフ状態（両渦巻
体１ｂ，２ｂ間に最大の半径方向隙間が形成された状
態）で公転運動されるので，冷媒ガス等の圧縮作用は行
われない。圧縮作用が行われないと，圧縮ガスによる接
線方向ガス負荷も発生しないので，揺動スクロール２の
公転半径を大きくさせようとする力はいっこうに発生せ
ず，いつまでも圧縮作用は行われない。このようにバラ
ンスウェイト付スライダー５を搭載した場合，偏心方向
側の間隙５０ｂが狭まって，揺動スクロール２の渦巻体
２ｂと固定スクロール１の渦巻体１ｂの側面間に半径方
向に隙間が形成されたリリーフ状態から起動すると，冷
媒ガス等の圧縮ができなくなるという問題点があった。
また，組み立てた直後のスクロール圧縮機でもスライド
溝５ｃと偏心軸部６ａ間の長手方向間隙のうち，偏心方
向側の隙間５０ｂが狭まって，揺動スクロール２の渦巻
体２ｂ側面と固定スクロール１の渦巻体１ｂの側面間に
半径方向に隙間が形成された状態であることがあり，初
起動時の起動不良などの問題が起こりうる。

【０００９】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので，インバーター等により低速から
高速まで幅広い運転回転数で運転した場合であっても，
高効率で低騒音のスクロール圧縮機を得ることを目的と
する。

【００１０】またこの発明は，組み立て直後や停止直後
に圧縮室内が均圧されるべく揺動スクロールがリリーフ
状態となった場合でも，起動時から確実に冷媒ガス等の
圧縮が行われるスクロール圧縮機を得ることを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明の第１の発明に
係わるスクロ−ル圧縮機は、台板上に渦巻体を突設させ
た固定スクロールと，該固定スクロール渦巻体との位相
を１８０度ずらして偏心させて組み合わせることにより
圧縮室を形成する渦巻体を台板上に突設させ，かつ台板
の反渦巻体側に揺動軸受を有する揺動スクロールと、一
端に偏心軸部を有する回転軸と，スライド溝を有するス
ライダーとを備え，該スライダーは前記スライド溝が前
記偏心軸部に嵌装され，前記スライダーの外周面が前記
揺動軸受と回転可能に嵌合されており，偏心軸部に対し
て回転軸の軸線と直角な面内にスライド溝に沿ったスラ
イド移動が可能となるように前記スライド溝と前記偏心
軸部の間にはそのスライド移動方向に揺動スクロールの
偏心方向側と反偏心方向側の両方に間隙が形成され，こ
のスライド移動により前記揺動スクロールの公転半径を
可変とするようなスクロール圧縮機において，前記スラ
イダ−の移動により、規定回転数より小さい回転数では
前記揺動スクロールの渦巻体側面を前記固定スクロール
の渦巻体側面に押圧摺動させ，規定回転数を越えた回転
数では前記揺動スクロールの渦巻体側面と前記固定スク
ロールの渦巻体側面とが非接触となるようにしたもので
ある。

【００１２】また、この発明の第２の発明に係わるスク
ロ−ル圧縮機は、第１の発明において、スライダーにバ
ランスウェイトを一体的に形成したバランスウェイト付
スライダーを備え、前記バランスウェイト付スライダー
の重量およびその重心位置を，前記揺動スクロールに作
用する遠心力よりも前記揺動スクロールの遠心力作用方
向と１８０度反対方向に作用する前記バランスウェイト
付スライダーの遠心力のほうが大きくなるように設定す
るとともに，規定回転数より小さい回転数ではバランス
ウェイト付スライダーに作用する遠心力の大きさから揺
動スクロールに作用する遠心力の大きさを引いた力の大
きさよりも大きくなるように，また規定回転数を越える
回転数になるとバランスウェイト付スライダーに作用す
る遠心力の大きさから揺動スクロールに作用する遠心力
の大きさを引いた力の大きさよりも小さくなるように揺
動スクロールの遠心力作用方向にバランスウェイト付ス
ライダーを移動させようとする弾性力を設定した弾性体
を備えたものである。

【００１３】また、この発明の第３の発明に係わるスク
ロ−ル圧縮機は、第２の発明において、スライド溝と偏
心軸部間の揺動スクロール偏心方向側の間隙に，スライ
ド溝の揺動スクロール偏心方向側端壁に対して両端支持
状態となる平板を装入し，固定スクロールを揺動スクロ
ールに組み合わせて固定することで，前記両端支持位置
のほぼ中央で前記平板に前記偏心軸部の揺動スクロール
偏心方向側端面が軸方向に線接触し，前記平板が変形す
ることにより，バランスウェイト付スライダーを前記揺
動スクロールの遠心力作用方向と同一方向に移動させる
弾性力を発生させるものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下この発明の実施の形態１を図を参考
にしながら説明する。図１は実施の形態１を示す要部縦
断面図，図２は図１の要部横断面図および低速運転時に
作用する力の関係図，図３は図１の要部横断面図および
高速運転時に作用する力の関係図である。従来の技術の
例と同様あるいは相当する部分については同一符号を付
し，その説明は省略する。なお、スクロ−ル圧縮機のそ
の他の構成については、周知のスクロ−ル圧縮機と同様
である。図２および図３に示すようにバランスウェイト
付スライダー５のスライド方向は，揺動スクロール２の
遠心力Ｆｃ方向と同一方向に設定され，１７は磁極の強
さがｑｍである磁性体で形成された可動ウェイトであ
り，その重量をＭｍ，可動ウェイト１７に作用する遠心
力をＦｍとする。磁性体で形成されたスライダー部５ａ
には非磁性体で形成されたバランスウェイト部５ｂが固
着されており，バランスウェイト付スライダー５として
一体化されている。また揺動スクロール２が両スクロー
ル１，２の渦巻体１ｂ，２ｂで決定される正規公転半径
Ｒｃの位置に位置するときの回転軸６の軸心と，可動ウ
ェイト１７がその磁気引力Ｆｐによりバランスウェイト
付スライダー５のスライダー部５ａの外周面５ｄに密着
した状態でのバランスウェイト付スライダー５の重心Ｇ
１間の水平距離すなわちバランスウェイト付スライダー
５の正規回転半径をＲｓ，可動ウェイト１７がバランス
ウェイト付スライダー５のバランスウェイト部５ｂの内
側円弧壁５ｅに密着した状態でのバランスウェイト付ス
ライダー５の重心Ｇ２と可動ウェイト１７がその磁気引
力Ｆｐによりバランスウェイト付スライダー５のスライ
ダー部５ａの外周面５ｄに密着した状態でのバランスウ
ェイト付スライダー５の重心Ｇ１間の水平距離をΔＲ，
バランスウェイト付スライダー５の重量をＭｓ，揺動ス
クロール２の重量（含む揺動軸受４）をＭｃとすると，
本実施の形態においては図４に示すように規定回転数よ
り小さい回転数で （Ｍｓ＋Ｍｍ）×Ｒｓ ＜ Ｍｃ×Ｒｃ ［式１］ Ｆｐ ＞ Ｆｍ ［式２］ となるように，また規定回転数以上では （Ｍｓ＋Ｍｍ）×（Ｒｓ＋ΔＲ）≧Ｍｃ×Ｒｃ ［式３］ Ｆｐ ≦ Ｆｍ ［式４］ となるように，バランスウェイト付スライダー５の重量
Ｍｓとその重心位置，可動ウェイト１７の重量Ｍｍとそ
の重心位置と磁極の強さｑｍ，並びにΔＲが設定されて
いる。

【００１５】本スクロールが運転されると，規定回転数
より小さい回転数では，可動ウェイト１７に作用する遠
心力Ｆｍよりも可動ウェイト１７とバランスウェイト付
スライダー５のスライダー部５ａ間に作用する磁気引力
Ｆｐの方が大きくなるので，図２に示すように可動ウェ
イト１７はバランスウェイト付スライダー５のスライダ
ー部５ａの外周面５ｄに密着し，可動ウェイト１７を含
んだ状態でのバランスウェイト付スライダー５の回転半
径はＲｓとなる。この状態では図４に示す如く、可動ウ
ェイト１７を含んだ状態でのバランスウェイト付スライ
ダー５に作用する遠心力Ｆｂ１は揺動スクロール２に作
用する遠心力Ｆｃよりも小さいので，揺動スクロール２
は自身の遠心力作用方向，つまり揺動スクロール２の公
転半径が大きくなる方向に押推される。したがって揺動
スクロール２の渦巻体２ｂ側面が固定スクロール１の渦
巻体１ｂ側面に押圧しながら摺動するので，冷媒ガス等
の漏れは発生しない。また規定回転数を越えると，可動
ウェイト１７に作用する遠心力Ｆｍよりも可動ウェイト
１７とバランスウェイト付スライダー５のスライダー部
５ａ間に作用する磁気引力Ｆｐの方が小さくなるので，
図３に示すように可動ウェイト１７はバランスウェイト
付スライダー５のスライダー部５ａの外周面５ｄから離
間し，非磁性体で形成されたバランスウェイト部５ｂの
内側円弧壁５ｅとの間隙５０ｄが零になるまで可動ウェ
イト１７自身に作用する遠心力Ｆｍの作用方向にスライ
ド移動し可動ウェイト１７を含んだ状態でのバランスウ
ェイト付スライダー５の回転半径はＲｓ＋ΔＲとなる。
即ち、図４の矢印で示す軌跡に従い、この状態では可動
ウェイト１７を含んだ状態でのバランスウェイト付スラ
イダー５に作用する遠心力Ｆｂ１は揺動スクロール２に
作用する遠心力Ｆｃよりも大きくなるので，揺動スクロ
ール２の渦巻体２ｂ側面と固定スクロール１の渦巻体１
ｂ側面とは非接触となり，摺動音は全く発生しなくな
る。また、低速運転時に比べて高速運転時は、冷媒ガス
の漏れ量は少ないので、理論圧縮仕事に対する漏れ損失
の割合は小さくできる。

【００１６】実施の形態２．以下この発明の実施の形態
２を図によって説明する。図５は実施の形態２を示す要
部縦断面図，図６は図５の要部横断面図および運転時に
作用する力の関係図，図７は実施の形態２の回転数を変
化させたときのバランスウエイト付スライダ−５の遠心
力Ｆｂとバランスウエイト付スライダ−５の遠心力及び
平板１６の弾性力との和である（Ｆｃ＋Ｆｓ）の力の関
係図，図８は実施の形態２の回転数と冷媒ガス等の圧縮
に要する正味の仕事，いわゆる理論圧縮仕事に対する冷
媒ガス等の漏れ損失の割合の関係図であり，従来の技術
の例と同様あるいは相当する部分については同一符号を
付し，その説明は省略する。なお、スクロ−ル圧縮機の
その他の構成については、周知のスクロ−ル圧縮機と同
様である。揺動スクロール２が両スクロール１，２の渦
巻体１ｂ，２ｂで決定される正規公転半径Ｒｃの位置に
位置するときの回転軸６の軸心とバランスウェイト付ス
ライダー５の重心間の水平距離すなわちバランスウェイ
ト付スライダー５の正規回転半径をＲｓ，バランスウェ
イト付スライダー５の重量をＭｓ，揺動スクロール２の
重量（含む揺動軸受４）をＭｃとすると，本実施の形態
では， Ｍｓ×Ｒｓ ＞ Ｍｃ×Ｒｃ ［式５］ となるようにバランスウェイト付スライダー５の重量Ｍ
ｓとその重心位置すなわち回転半径Ｒｓが設定されてい
る。５１ｃはスライド溝５ｃの揺動スクロール２の偏心
方向側に位置する偏心方向側端壁で，スライド溝５ｃの
長手方向に直交しており，スライダー部５ａの外周側に
窪んだ段部１５が形成されている。１６は平板であり，
段部１５に対して両端支持状態となるように，偏心方向
側間隙５０ｂに装入されている。６１ａは偏心軸部６ａ
の揺動スクロール２の偏心方向側に位置する偏心方向側
端面であり，略円弧状に形成されている。固定スクロー
ル１が揺動スクロール２に組み合わされる前の段階では
平板１６は変形しておらず，揺動スクロール２は，正規
公転半径Ｒｃの位置よりも大きい公転半径となる位置に
位置しているが，固定スクロール１を揺動スクロール２
に組み合わせてフレーム７に固定すると，揺動スクロー
ル２が正規公転半径Ｒｃの位置に押し戻され，このよう
な状態になると平板１６は図６のように両端支持位置の
ほぼ中央すなわち段部１５のほぼ中央位置で偏心軸部の
偏心方向側端面６１ａの頂点と軸方向に線接触し，その
接触線を中心として湾曲的に変形し，スライド溝５ｃの
長手方向すなわちバランスウェイト付スライダー５のス
ライド方向に沿う弾性力Ｆｓが発生され，この弾性力Ｆ
ｓはバランスウェイト付スライダー５を揺動スクロール
２の公転半径を大きくしようとする方向すなわち偏心方
向側に押推しようとする力となって作用する。従ってス
クロール圧縮機停止中においてもこの弾性力により，常
時揺動スクロール２の渦巻体２ｂ側面は固定スクロール
１の渦巻体１ｂ側面の押圧接触されていて，揺動スクロ
ール２は正規公転半径Ｒｃに位置する。なお平板１６は
複数枚使用してもよい。また遠心力は回転数の二乗に比
例し，本スクロール圧縮機では高速運転時にＦｂ−Ｆｃ
の値が大きくなるので，平板１６が変形されていること
によって発生する弾性力Ｆｓは，図７に示すように規定
回転数より小さい回転数では Ｆｂ−Ｆｃ ＜ Ｆｓ ［式６］ となり，同時に規定回転数以上となると Ｆｂ−Ｆｃ ≧ Ｆｓ ［式７］ となるように設定されている。また，規定回転数は図８
に示すように冷媒ガス等の圧縮に要す正味の仕事，いわ
ゆる理論圧縮仕事に対する冷媒ガス等の漏れ損失の割合
が著しく低下する回転数などを参考に設定されている。

【００１７】本スクロールが運転されると，バランスウ
ェイト付スライダー５は，回転運動時その重心位置に遠
心力Ｆｂが作用し，この遠心力Ｆｂが揺動軸受４を介し
て揺動スクロール２に伝達され，図７に示す如く、規定
回転数より小さい回転数で運転される場合には揺動スク
ロールの遠心力作用方向にバランスウェイト付スライダ
ーを移動させようとする弾性力が，バランスウェイト付
スライダーに作用する遠心力の大きさから揺動スクロー
ルに作用する遠心力の大きさを引いた力の大きさよりも
大きくなるので，揺動スクロール２の渦巻体２ｂ側面が
固定スクロール１の渦巻体１ｂ側面に押圧しながら摺動
し，冷媒ガス等の漏れは発生しない。また規定回転数を
越えると，揺動スクロールの遠心力作用方向にバランス
ウェイト付スライダーを移動させようとする弾性力が，
バランスウェイト付スライダーに作用する遠心力の大き
さから揺動スクロールに作用する遠心力の大きさを引い
た力の大きさよりも小さくなるので，揺動スクロール２
の渦巻体２ｂ側面と固定スクロール１の渦巻体１ｂ側面
とは非接触となる。また揺動スクロールの遠心力作用方
向にバランスウェイト付スライダーを移動させようとす
る弾性力が，バランスウェイト付スライダーに作用する
遠心力の大きさから揺動スクロールに作用する遠心力の
大きさを引いた力の大きさよりも著しく小さくなると，
揺動スクロール２はリリーフ状態となるが，図６に示す
ように変形された平板１６と段部１５の端面１５ａ間に
は隙間δが形成されており，したがって揺動スクロール
２の最大リリーフ状態での揺動スクロール２の渦巻体２
ｂ側面と固定スクロール１の渦巻体１ｂ側面の半径方向
の隙間はδとなるが，この隙間δは性能が著しく低下し
ない範囲で設定されているので，冷媒ガス等の漏れはほ
とんどない。したがって規定回転数を越える回転数で
は，揺動スクロール２の渦巻体２ｂ側面と固定スクロー
ル１の渦巻体１ｂ側面とは非接触となっても冷媒ガス等
の漏れは非常に少なく抑制できる。

【００１８】加えて図６に示すようにバランスウェイト
付スライダー５のスライド方向は，揺動スクロール２の
遠心力Ｆｃ方向と同一であるので，両渦巻体１ｂ，２ｂ
の接触押圧力の大きさは揺動スクロール２の遠心力Ｆｃ
方向とは回転軸６の反回転方向に９０度ずれて揺動スク
ロール２に作用する圧縮ガスによる接線方向ガス負荷Ｆ
ｇの影響を全く受けないので，両渦巻体１ｂ，２ｂの接
触押圧力を運転圧力条件によらない安定したものとする
ことができる。これにより規定回転数を設定する際に
は，弾性体の弾性力Ｆｓの設定が非常に容易になる。

【００１９】また，スライド溝５ｃおよび偏心軸部６ａ
の向きを，回転軸６の軸心と揺動軸受４の内径中心とを
結ぶ線すなわち揺動スクロール２の偏心方向に対して，
回転軸の回転方向とは反対方向に所定量θで傾斜した場
合には，揺動スクロール２の遠心力Ｆｃ方向とは回転軸
６の反回転方向に９０度ずれて揺動スクロール２に作用
する圧縮ガスによる接線方向ガス負荷Ｆｇの分力Ｆｇ・
ｓｉｎθにより，バランスウェイト付スライダー５は揺
動スクロール２の公転半径が増加される方向に押推さ
れ，つまり揺動スクロール２は自身の公転半径が増加さ
れる方向に押推される力が新たに発生することとなる
が，限られた運転圧力状態においては，規定回転数より
小さい回転数で，揺動スクロール２の渦巻体２ｂ側面が
固定スクロール１の渦巻体１ｂ側面に押圧しながら摺動
し冷媒ガス等の漏れが無く，規定回転数を越えると，揺
動スクロール２の渦巻体２ｂ側面と固定スクロール１の
渦巻体１ｂ側面とは非接触となるので，摺動音は全く発
生しない。

【００２０】また本スクロール圧縮機を停止すれば，圧
縮室３内は均圧されるべく，揺動スクロール２に圧縮室
３間の差圧が作用し，弾性力Ｆｓに打ち勝って一旦揺動
スクロール２の渦巻体２ｂ側面と固定スクロール１の渦
巻体１ｂの側面間に半径方向に隙間が形成されるリリー
フ状態になるが，常時バランスウェイト付スライダー５
を揺動スクロール２の公転半径を大きくしようとする方
向に押推しようとする弾性力Ｆｓを作用させているの
で，均圧後はすぐにこの弾性力により揺動スクロール２
の渦巻体２ｂ側面は固定スクロール１の渦巻体１ｂ側面
に押圧接触されるようになる。つまり揺動スクロール２
は停止中常時正規公転半径Ｒｃに位置されることとな
る。よって停止中揺動スクロール２がリリーフされた状
態すなわち公転半径Ｒｃより小さい公転半径の位置で静
止されることがないため，起動時の揺動スクロール２の
公転半径は必ず正規公転半径Ｒｃであり，またバランス
ウェイト付スライダー５の回転半径も正規の値となる。
このため起動時にバランスウェイト付スライダー５の遠
心力Ｆｂの方が，揺動スクロール２の遠心力Ｆｃよりも
大きくなってしまうことはなく，遠心力に関連した揺動
スクロール２のリリーフ問題は生じない。したがって起
動した瞬間から確実に冷媒ガス等の圧縮作用は行われ
る。またこのように固定スクロール１を固定することに
より弾性力が発生するので，組み立て後には揺動スクロ
ール２は必ず正規公転半径Ｒｃに位置されており，初起
動時も起動した瞬間から確実に冷媒ガス等の圧縮作用は
行われる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したとおり第１の発明に係わる
スクロ−ル圧縮機は、スライダ−を備え、スライダ−の
移動により、規定回転数より小さい回転数では前記揺動
スクロールの渦巻体側面を前記固定スクロールの渦巻体
側面に押圧摺動させ，規定回転数を越えた回転数では前
記揺動スクロールの渦巻体側面と前記固定スクロールの
渦巻体側面とが非接触となるようにしたもので、規定回
転数より小さい回転数では冷媒ガス等の漏れがなく，ま
た規定回転数越えた回転数では揺動スクロールの渦巻体
側面と固定スクロールの渦巻体側面との摺動音が発生し
ないので，低速から高速まで幅広い運転回転数にわたり
高効率で低騒音なスクロール圧縮機が得られる効果があ
る。

【００２２】また、第２の発明に係わるスクロ−ル圧縮
機は、第１の発明において、スライダーにバランスウェ
イトを一体的に形成したバランスウェイト付スライダー
を備え、前記バランスウェイト付スライダーの重量およ
びその重心位置を，前記揺動スクロールに作用する遠心
力よりも前記揺動スクロールの遠心力作用方向と１８０
度反対方向に作用する前記バランスウェイト付スライダ
ーの遠心力のほうが大きくなるように設定するととも
に，規定回転数より小さい回転数ではバランスウェイト
付スライダーに作用する遠心力の大きさから揺動スクロ
ールに作用する遠心力の大きさを引いた力の大きさより
も大きくなるように，また規定回転数を越える回転数に
なるとバランスウェイト付スライダーに作用する遠心力
の大きさから揺動スクロールに作用する遠心力の大きさ
を引いた力の大きさよりも小さくなるように揺動スクロ
ールの遠心力作用方向にバランスウェイト付スライダー
を移動させようとする弾性力を設定した弾性体を備えた
ので、規定回転数より小さい回転数では揺動スクロール
の渦巻体側面は固定スクロールの渦巻体側面に押圧摺動
され、また規定回転数を越える回転数になると揺動スク
ロールの渦巻体側面と固定スクロールの渦巻体側面との
間に微小隙間が形成され非接触となり，規定回転数より
小さい回転数では冷媒ガス等の漏れがなく，規定回転数
を越える回転数になると揺動スクロールの渦巻体側面と
固定スクロールの渦巻体側面との摺動音が発生せず，低
速から高速まで広い運転回転数でかつ広い運転圧力の範
囲にわたり高効率で低騒音なスクロール圧縮機が得られ
る効果がある。

【００２３】また、第３の発明に係わるスクロ−ル圧縮
機は、第２の発明において、スライド溝と偏心軸部間の
揺動スクロール偏心方向側の間隙に，スライド溝の揺動
スクロール偏心方向側端壁に対して両端支持状態となる
平板を装入し，固定スクロールを揺動スクロールに組み
合わせて固定することで，前記両端支持位置のほぼ中央
で前記平板に前記偏心軸部の揺動スクロール偏心方向側
端面が軸方向に線接触し，前記平板が変形することによ
り，バランスウェイト付スライダーを前記揺動スクロー
ルの遠心力作用方向と同一方向に移動させる弾性力を発
生させるので、第２の発明の効果に加えて、単純で安価
な構造で弾性力が得られる効果があり，スクロール圧縮
機を停止した場合に圧縮室内は均圧されるべく揺動スク
ロールに圧縮室間の差圧が作用し揺動スクロールがリリ
ーフされる場合があっても，均圧後はすぐに弾性力によ
り揺動スクロールは正規公転半径位置に押し戻され，起
動時にバランスウェイト付スライダーの遠心力で揺動ス
クロールがリリーフしてしまい冷媒ガス等の圧縮作用が
できないといった不具合は生じず，起動した瞬間から確
実に圧縮作用が可能となる信頼性の高いスクロール圧縮
機が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１を示す要部縦断面図
である。

【図２】 図１の要部横断面図および低速運転時に作用
する力の関係図である。

【図３】 図１の要部横断面図および高速運転時に作用
する力の関係図である。

【図４】 この発明の実施の形態１の回転数を変化させ
たときのＦｂ１とＦｃの力の関係図である。

【図５】 この発明の実施の形態２を示す要部縦断面図
である。

【図６】 図５の要部横断面図および運転時に作用する
力の関係図である。

【図７】 この発明の実施の形態２の回転数を変化させ
たときのＦｂとＦｃ＋Ｆｓの力の関係図である。

【図８】 実施の形態２の回転数と理論圧縮仕事に対す
る冷媒ガス等の漏れ損失の割合との関係図である。

【図９】 従来のスクロール圧縮機の要部縦断面図であ
る。

【図１０】 図９の要部横断面図および運転時に作用す
る力の関係図である。

【図１１】 図９とは別の従来のスクロール圧縮機の要
部横断面図および運転時に作用する力の関係図である。

【符号の説明】

１ 固定スクロール，１ａ 台板，１ｂ 渦巻体，２
揺動スクロール，２ａ台板，２ｂ 渦巻体，３ 圧縮
室，４ 揺動軸受，５ スライダ−（バランスウェイト
付スライダー），５ｃ スライド溝，６ 回転軸，６ａ
偏心軸部，１６弾性体（平板），５０ａ 偏心方向側
間隙，５０ｂ 反偏心方向側間隙，５１ｃ 偏心方向側
端壁，６１ａ 偏心方向側端面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 博史 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 渡辺 英治 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 泉沢 渉 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 台板上に渦巻体を突設させた固定スクロ
   ールと，該固定スクロール渦巻体との位相を１８０度ず
   らして偏心させて組み合わせることにより圧縮室を形成
   する渦巻体を台板上に突設させ，かつ台板の反渦巻体側
   に揺動軸受を有する揺動スクロールと、一端に偏心軸部
   を有する回転軸と，スライド溝を有するスライダーとを
   備え，該スライダーは前記スライド溝が前記偏心軸部に
   嵌装され，前記スライダーの外周面が前記揺動軸受と回
   転可能に嵌合されており，偏心軸部に対して回転軸の軸
   線と直角な面内にスライド溝に沿ったスライド移動が可
   能となるように前記スライド溝と前記偏心軸部の間には
   そのスライド移動方向に揺動スクロールの偏心方向側と
   反偏心方向側の両方に間隙が形成され，このスライド移
   動により前記揺動スクロールの公転半径を可変とするよ
   うなスクロール圧縮機において，前記スライダ−の移動
   により、規定回転数より小さい回転数では前記揺動スク
   ロールの渦巻体側面を前記固定スクロールの渦巻体側面
   に押圧摺動させ，規定回転数を越えた回転数では前記揺
   動スクロールの渦巻体側面と前記固定スクロールの渦巻
   体側面とが非接触となるようにしたことを特徴とするス
   クロール圧縮機。
2. 【請求項２】 スライダーにバランスウェイトを一体的
   に形成したバランスウェイト付スライダーを備え、前記
   バランスウェイト付スライダーの重量およびその重心位
   置を，前記揺動スクロールに作用する遠心力よりも前記
   揺動スクロールの遠心力作用方向と１８０度反対方向に
   作用する前記バランスウェイト付スライダーの遠心力の
   ほうが大きくなるように設定するとともに，規定回転数
   より小さい回転数ではバランスウェイト付スライダーに
   作用する遠心力の大きさから揺動スクロールに作用する
   遠心力の大きさを引いた力の大きさよりも大きくなるよ
   うに，また規定回転数を越える回転数になるとバランス
   ウェイト付スライダーに作用する遠心力の大きさから揺
   動スクロールに作用する遠心力の大きさを引いた力の大
   きさよりも小さくなるように揺動スクロールの遠心力作
   用方向にバランスウェイト付スライダーを移動させよう
   とする弾性力を設定した弾性体を備えたことを特徴とす
   る請求項１記載のスクロール圧縮機。
3. 【請求項３】 スライド溝と偏心軸部間の揺動スクロー
   ル偏心方向側の間隙に，スライド溝の揺動スクロール偏
   心方向側端壁に対して両端支持状態となる平板を装入
   し，固定スクロールを揺動スクロールに組み合わせて固
   定することで，前記両端支持位置のほぼ中央で前記平板
   に前記偏心軸部の揺動スクロール偏心方向側端面が軸方
   向に線接触し，前記平板が変形することにより，バラン
   スウェイト付スライダーを前記揺動スクロールの遠心力
   作用方向と同一方向に移動させる弾性力を発生させるこ
   とを特徴とする請求項２記載のスクロール圧縮機。