JPS60175794A - スクロ−ル型流体機械 - 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】 本発明は圧縮機、膨張機として使用しつるスクロール型
流体機械に関する。

従来のこの種スクロール型圧縮機の１例が第１図ないし
第５図に示され、第１図に示すように、この圧縮機１は
円筒部１１とその前端に設置されたフロントエンドプレ
ート１２と後端に設置されたリャエンドプレート１６か
らなるノ・ウジソゲ１０乞有している。フロントエンド
プレート１２は中心穴を有し、その中にボールベアリン
グ１４にて主軸１５乞回転可能に支持している。またフ
ロントエンドプレート１２は主軸１５ン取巻（ように前
方に伸びたスリーブ部分１６を有しており、その内部に
シャフトシール組立体１７が組込まれている。スリーブ
部分１６の外面上にはベアリング１８によってプーリー
１９が回転可能に支持され、このプーリー１９内には電
磁石２０が固定されている。一方、主軸１５のスリーブ
部分１６から突出した端部にはアーマチャプレート２１
が弾性的に支持されている。上記ブー１７−１９　＋電
磁石２０およびアーマチャプレート２１により電磁クラ
ッチが構成されており、外部駆動源（例えば自動車エン
ジン）の回転Ｙ　ヘルトン介してプーリー１９へ伝え、
電磁石２０への通電によって、アーマチャプレート２１
をプーリー１９へ吸着することによって主軸１５へ回転
力乞伝達する。フロントエンドプレート１２は円筒部１
１の前端にその開口を塞ぐように、例えばボルト（図示
せず）によって固定されており、０−リング２２によっ
てシールされている。リヤエンド９プレート１６はその
内部に隔壁２６によって区画された吸入室２４と吐出室
２５とを有し、吸入室２４および吐出室２５はそれぞれ
流体吸入口２６および流体排出口（図示せず）と連通し
ている。このリヤエンドプレート１３はボルドーナツト
２７によって円筒部１１の後端に取付けられている。こ
のリヤエンドプレート１６と円筒部１１の間に固定スク
ロール部材２８の側板２８１が挾持されている。なお２
および６は流体漏れを防ぐガスケットである。

固定スクロール部材２８は側板２８１とその一面上に固
定されたうずまき体２８２からなっている。

側板２８１は前述のように円筒部１１の後端とリヤエン
ドプレート１３０間に挾持されているので、円筒部１１
の後端開口は側板２８１によって塞がれている。うずま
き体２８２は円筒部１１の内部の室２９中に配置されて
いる。側板２８１は円筒部１１の内部の部屋２９と吸入
室２４と７結ぶ孔２８６を有するとともに、中央部の流
体ポケット内の圧縮された流体を吐出室２５へ吐出する
吐出ボート２８４ケ有している。

室２９中には可動スクロール部材６０が配置されている
。可動スクロール部材３０は側板３０１とその一面に固
定されたうずまき体３０２からなり、うずまき体６０２
はうずまき体２８２と１８００の角度ずれをもって噛み
合わされて、両うずまき体の間に流体ポケットヲ形成し
ている。うずまき体２８２、ろ０２のそれぞれの軸方向
端面には溝が形成され、その溝の中にうずまき状のテイ
ツゾシール２８５．３０４が嵌合されており、これによ
って各うずまき体の軸方向端面でのガス漏れを防止して
いる。可動スクロール部材６０は後述する駆動機構およ
び回転阻止機構と連結されていて、主軸１５０回転に伴
い半径Ｒ６の円軌道上ン公転運動することによって流体
の圧縮が行われる。

円軌道の半径Ｒ６は、一般に （うずまき体のピッチＰ）−２Ｘ（うずまき体の壁厚ん
）で与えられる。

次に、可動スクロール部材３０の駆動機構を第１図の他
に第２図および第３図乞も参照して説明する・ フロントエンドプレート１２にボールベアリング１４に
て支持された主軸１５０内端には大径部１５１が形成さ
れている。この大径部１５１は円筒部１１の前方開口中
にボールイアリング３１によって回転可能に支持されて
いる。ボールベアリング６１の内輪は大径部１５１に設
けたカラー１５２に当接され、一方外輪は円筒部１１の
前方開口に設けたつば１１１に当接されている。またポ
ールＲ了りング１４の内輪は主軸１５の段部１５６に当
接され、外輪はフロントエンドプレート１２の開口の肩
部１２１に当接されている。この結果、主軸１５、ボー
ルはアリング１４および６１は軸方向のがたつきなく支
持される。。

大径部１５１の先端面には中心からずれた位置に駆動ピ
ン１５４が軸方向へ突出するように設けられている。

一方、可動スクロール部材３０の側板３０１にはうずま
き体ろ０２とは反対の面に円環状のボス６０３が形成さ
れている。なお、この実施例ではボス３０３の中心はう
ずまき体６０２のうずまき中心と一致している。ボス６
０３中には肉厚の厚い円板状あるいは短軸状のブツシュ
６６が嵌合され、ニードルベアリング６４を介してブツ
シュ６６が回転可能に支持されている。ブツシュ６３は
これと一体で半径方向に伸びた円板状のバランスウェー
ト３６１を有している。ブツシュ６６はその中心からず
れた位置に軸方向の穴即ち偏心穴６６２χ有し、この偏
心穴３３２中には駆動ピン１５４が嵌合され、ニードル
イアリング３２で回転可能に支持されて℃する。

主軸１５の中心０８、ブツシュ６３の中心Ｏ９、穴３３
２即ち駆動ピン１５４の中心ＯＤの位置関係は第６図に
図示のとおりである。即ち、この状態で０８と０６間の
距離は前述した円軌道の半径Ｒ６に選ばれ、駆動１−′
ン１５４の偏心距離ε１と偏心穴３３２の偏心距離ε２
は駆動ピン１５４を偏心穴３６２に嵌合させたとき、両
者の中心Ｏｎ７！ｌ’ｏｃＹ通り０　とＯｇ結ぶ線に直
交する線に関して０８とは　Ｓ 反対側であって、Ｏｏと０８とケ結ぶ線より主軸の回転
方向（第３図に示す矢印Ａの向き）に進んだ位置にある
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、ブツシュ３６の中
心Ｏは駆動ピンン１５４の中心ＯＤ暑中心とし、半径ε
２ン持つ円弧上を動くことが可能となる。即ち、主軸１
５が回転すると、ブツシュろろが駆動ピン１５４にひか
れてブツシュろ３の中心Ｏ６が０８から離れようとする
力が働き、可動スクロール部材３０のうずまき体６０２
が固定スクロール部材２８のうずまき体２８２の側壁に
当接する。

従って可動スクロール部材６０の中心は主軸１５の中心
Ｏの周り７半径Ｒ。ケもって軌道運動７丁る。もちろん
、このとき、可動スクロール部材３０は後述する回転阻
止機構によって回転Ｚ阻止されているので、軌道運動の
みケ行い自転はしない。一方プッシュ３３は主軸１５の
回転と同じ速度で回転ビ行う。可動スクロール部材６０
のこの軌道運動によって流体ポケットが移動して流体の
圧縮が行われる。

このような偏心穴３３２ケ有するブツシュ６３ン使用し
て可動スクロール部材３０ｖ駆動すると、流体圧縮の反
作用力で、両うずまき体６０２と２８２の線接触部での
押付力が自動的に得られ、これにより流体ポケットのシ
ールが確保される。更に、偏心ブツシュ３６の中心０゜
は駆動ピン１５４の中心ＯＤの周りに回転可能であるの
で、例えばうずまき体２８２や３０２０寸法誤差によっ
てうずまきのピッチやうずまき体の肉厚が変っても、こ
れに応じてＯ６，０８間距離が変化できる。従ってこの
ような寸法誤差があっても、可動スクロール部材３０は
滑かな運動を行うことができる。

なお、バランスウェートロ６１は可動スクロール部材３
０、イアリング６４、ブツシュ６６０円軌道運動による
遠心力を打消すために設けたものである。

第４図は第１図に符号３７で示される回転阻止機構の分
解斜視図でこの回転阻止機構３７は可動スクロール部材
３０のボス３０ろの周囲に配置されかつ円筒部１１の内
壁に設けた段部１１２にピン６７ろによって回転止めさ
れている固定リング３７１を有している。固定リング３
７１は可動スクロール部材６０に対向する軸方向端面に
、−直径上に延在する一対のキー溝６７１α、３７１ｂ
ン有している。

固定リング６７１と可動スクロール部材６０の側板３０
１との間に摺動リング３７２が配置されている。

この摺動リング３７２は固定リング６７１に対向する面
に一直径上に延在てる一対のキー３７２ａ、３７２ｈを
有しており、これらのキー６７２α、ろ７２ｂは、固定
リングろ７１のキー溝３７１α、３７１ｈにそれぞれ嵌
合されている。この結果摺動リング３７２は固定リング
３７１に関して回転を阻止されているが、軸に直角な一
方向即ちキー溝およびキー３７１α。

６７２ｈの延在方向に摺動可能となっている。

摺動リング３７２は可動スクロール部材３０の側板３０
１に対向−ｒる軸端面に、キー　３７２ａ、、３７２ｂ
の延在方向とは９０°ずれた一直径上に延在するキー３
７２Ｃ，３７２ｄケ有している。一方、可動スクロール
部材３０の側板６０１は摺動リング３７２に対向する面
上でボス３０３の外側にキー３７２Ｃ，３７２ｄヶ受け
る一対のキー溝（第４図で一方のキー溝３０１αのみン
示す。他方はキー溝３０１αと同−直径上に延在する。

、）馨有している。この結果、可動スクロール部材６０
は、摺動リング６７２に関して回転乞阻止されているが
キーおよびキー溝３７２Ｃ１６０１αの延在方向に摺動
可能とされている。

回転阻止機構６７のこの構成により可動スクロール部材
３０は摺動リング６７２とともに一直径方向に摺動可能
であり、また単独で、他の直交する一直径方向に摺動可
能である。従って可動スクロール部材３０は回転即ち自
転は阻止されるが、直交する二方向への移動しうろので
前述した円軌道運動が可能となる。

摺動リング３７２は軸方向に穿孔された複数のポケット
３８を等角度間隔（但し、キー３７２α−６７２ｄの部
分は除く）に形成されており、各ポケット３８中には軸
受はボールろ９（第４図では図示を省略した。）が保持
されている。軸受はボール３９の直径は摺動リング６７
２の厚みより大きく、固定リング３７１０対回面および
側板３０１の対向面上に接触する。従って可動スクロー
ル部材３０はボール３９ケ介して固定リング６７１上に
スラスト支持される。

上記スクロール型圧縮機では、外部駆動源からの駆動カ
ケばルト（図示せず）Ｚ介してブーＩＪ　−へ伝え、電
磁クラッチ（１９−２０−２１）Ｙ介して主軸１５へ伝
達すると、可動スクロール部材３０は前述した駆動機構
および回転阻止機構の作用で、半径Ｒ６の円軌道上馨自
転せずに動く。これにより、可動スクロール部材ろ０と
固定スクロール部材２８との間に形成される流体ポケッ
ト中へうずまき体の外路端から流体が取り込まれる。取
り込まれた流体は流体ポケットの中心方向への移動にと
もなう容積の減少によって圧縮され、中央部の吐出ボー
ト２８４から吐出室２５中へ吐出され、次いで排出口（
図示せず）から外部流体回路へ送り出されろ。外部流体
回路を循環した流体は吸入口２６７通って吸入室２４中
へ入り、孔２８３乞通って室２９へ導かれて、そこで再
び流体ポケットに取り込まれる。

第５図には互に噛み合う固定スクロール部材２８と可動
スクロール部材３０のうずまき体によって区画された複
数の流体ボケツ）　Ａ−Ｂ、Ｃ，Ｄの中の中央部の２つ
の流体ポケット（勾及び（Ｂｌの一方（Ａｌが吐出ボー
ト２８４に連通し始める状態を示している。この状態に
おいて流体ポケット（Ａ）内の圧力ＰＡは流体ボケツ）
　（Ｂ）内の圧力ＰＢより若干太きい。

そして、うずまき体２８２０内端はうずまき体６０２の
内側曲線に点ｑで接触し、うずまき体６０２の内端はう
ずまき体２８２の内側曲線に点γで接触し、うずまき体
２８２と３０２の側面は接触線Ｘ／／　Ｘ／／上におい
て点Ｓ及びｔで接触するとともに接触線ＸＩ／／−Ｘ／
’線上において点Ｗ及びＷで接触している。

可動スクロール部材６０は各うずまき体６０２及び２８
２の外端が対手側うずまき体の外側曲線に当接した位置
即ち吸入締切り位置より角度θだけ時計、方向に回転し
た位置にあり、流体ボケツ）　（Ｃ１及びの）の容積比
はそれぞれｙ、”ｃ−、その内圧Ｐ１はＰｌ−ｖｌｒＬ
ｘＰｓ　・・・・・・・・・・・・・・・（１）で現わ
される。

なお、ルはボＩＪ　）ロープ指数、Ｐ８は流体の吸入圧
である。

また、流体ポケツ）　（Ｂｌは吸入締切位置より角度θ
＋３６０°回転しており、その容積比はＶ２−（、内圧
ＰＢは ｐ　＝■”・Ｐｓ・・・・・・・・・・・・・・・（２
）２ で現わされる。

ここで、この状態における可動スクロール部材６０のう
ずまき体６０２に作用する流体の圧力によるブツシュ６
３の中心Ｏ６まわりのモーメントについて検討する。

なお、第５図に示すように、接触線ｘ″−ｘ“またはＸ
＃／　Ｐに沿って、点ｔとＷとの距離ヲ１１、接触線Ｘ
″′−ｘ″′がうずまき体３０２の内側線と交わる点ｍ
と点９との距離ケ１２、点ｑと点ｍとの距離ン１３、点
ｍと点Ｏｓとの距離Ｙ１４、点０８とＣ６との距離ＹＲ
８、うずまき体のピッチを戸、うずまき体の厚さをｈ、
うずまき体の高さｙ＜）（とする。そして、圧力ＰＡ、
ＰＢ、Ｐ１．Ｐ８Ｙそれぞれ絶対圧力とし、モーメント
は反時計方向７正とする。

すると、うずまき体３０２の部分■■■■に作用で現わ
される。なお、上記■ないし■以外の部分に作用する流
体圧は腹背とも同圧である。上記モーメントＭ１ないし
Ｍ４の総和が正のとき次の（３）式％式％ モーメン）ＭないしＭ４の総和が正のとき、可動１ スクロール部材６０は反時計方向のモーメントにより旋
回方向とは逆方向の回転カケ受けて回転阻止機構３７の
キーとキー溝３７１ａと３７２ａ、３７１ｂと３７２ｈ
、３７２ｃ、３０１α等の遊隙に相当する分だけ反時計
方向に偏って時計方回に旋回１−ろ。

また、モーメントＭ０ないしＭ４の総和が負のとき、可
動スクロール部材３０は時計方回への旋回力を与えられ
、回転阻止機構６７のキーとキー溝の回転方向側で摺動
しつつ時計方向に旋回する。

即ち、流体ボケツ）　（Ａ）が第５図の状態となって流
体ボケツ）　ｆＡｌ内の圧力ＰＡ（〉ＰＢ）が運転圧力
比Ｃ以上のとき、可動スクロール部材６０は反時計方向
のモーメント乞、受け、その１回転の途中で逆方向の回
転力を受ける。そしてこの圧縮機を車両走行エンジンで
駆動１石場合、車両の高速走行時に回転数が上昇するた
めその圧縮能力が必要以上に増大して吸入圧力の低下及
び吐出圧力の上昇が起り、運転圧力比ＰＡ／Ｐ８が１０
以上になる。従って、可動スクロール部材３０はブツシ
ュ３３の中心０゜まわりに旋回方向とは逆方向のモーメ
ントを受け、異常振動や異常騒音が発生し、かつ、圧縮
機の性能が低下するという不具合があった。

本発明は上記不具合に対処するために発明されたもので
あってその要旨とするところは互いに噛み合された固定
スクロール部材と可動スクロール部材のうずまき体によ
って区画される複数の流体ポケットの１が吐出ボートに
連通し始める状態に於ける両うずまき体の側面同志が互
に接触する点を結ぶ２つの接触線Ｘ“−Ｘ“及びＸｒ／
／　Ｘ／／／の中間にあってこれに平行に延びる線ｘ’
　−ｘ’上において上記接触線ｘｔｙｔ　Ｘ／／／と可
動スクロール部材の５ずまき体の内側線との交点層より
最大運転圧力比からまる距離１４ｍ１ｎ以上の位置に主
軸中心（０８′）を配置したこと乞特徴とするスクロー
ル型流体機械にある。

本発明においては上記構成Ｚ具えているので、最大運転
圧力比の場合であっても可動スクロールにはその旋回方
向と逆方向のモーメントが発生することはなく、従って
、従来のもののようにブツシュまわりの不安定動作乞起
すことはなく、高性能のスクロール型圧縮機乞提供でき
る。

以下、本発明ン第６図ケ示す１実施例を参照しながら具
体的に説明する。第６図は第５図に対応する図である。

第６図においてｘ’＝ｘ’線は両うずまき体２８２と３
０２の側面同志が互に接触する点を結ぶ２つの接触線Ｘ
／／　Ｘ／／及びＸ／／／　Ｘ／／／の中間にこれと平
行に固定スクロール部材２８の中心０８を通って延びて
おり、このｘ’−ｘ’線上において、接触線Ｘ“−Ｘ“
と可動スクロール部材のうずまき体の内側曲線との交点
ｍより最大運転圧力比からまる距離１４ｍ１ｎ以上の位
置に主軸中心０８′が配置されている。他の構成は第１
図ないし第５図に示す従来のものと同様で対応する部材
には同じ符ビ満足するように運転する限り可動スクロー
ル部材に作用するモーメントは常に負となる。可動スク
ロール部材に作用するモーメントは式（３）で現わされ
最大運転圧力比φｍａｘの時の７４’Ｙ７４ｍｉｎとす
ればφｍａｘは ｅ３ ル（−＋　１４ｍ１ｎ−Ｒｏ）＋１３（１４ｍ１ｎ−ｙ
−Ｒｏ）しかして、主軸中心０８′乞上記の如く設定し
たので、可動スクロール部材３０のうずまき体の部分■
ないし■に作用するモーメントの和が最大運転圧力比φ
ｍａｘの時でも正にならないため、反時計方向（可動ス
クロールの旋回方向の逆方向）のモーメントが発生しな
い。即ち、可動スクロール部材６０の旋回方向と逆方向
のモーメントが発生しないので、ブツシュの中心まわり
の不安定動作ン起さない高性能のスクロール圧縮機を提
供出来る。またバランスウェイト６６１０重心はｘ’−
ｘ’線上にあって、可動スクロール部材の遠心力によっ
て発生する接触点ｕ、Ｗの接触力を減らすため、点ＯＳ
に対し接触点ｕ、Ｗとは反対の側に位置されているが、
可動スクロール部材の重心はほぼＸ−Ｘ線上にあって点
０８に対し接触点ｕ、ｌｌｌ０側にある。

そこで、主軸中心０８′が可動スクロール部材の重心に
近づくことになるため、バランスウェイト６６１は小さ
くてることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は従来のスクロール型圧縮機の１例
を示し、第１図は縦断面図、第２図は可動スクロール部
材の駆動機構を示す分解斜視図、第６図は第１図におけ
るｌ−１１線に沿う断面図、第４図は回転阻止機構の分
解斜視図、第５図は第１図のｖ−ｖ線に沿う断面図であ
る。第６図は本発明の１実施例乞示す第５図に対応する
図である。 固定スクロール部材・・・（２８）　、うずまき体・・
・（２８２）、可動スクロール部材・・・（３ｏ）、う
ずま漱体・・・（３０２）、流体ポケット・・・ｆＡｌ
　、ｆＢｌ　、ｆｃｌ　、の）、吐出ボート・・・（２
８４）、両うずまき体の側面同志が接触する点・・・ｆ
、ｔｌ　、　（ｔｌ、　＋ｔＬｌ　。 （Ｗ）。 復代理人　弁理士　岡　本　重　文 外６名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 互いに噛み合された固定スクロール部材と可動スクロー
   ル部材のうずまき体によって区画される複数の流体ポケ
   ットの１が吐出ボートに連通し始める状態に於ける両う
   ずまき体の側面同志が互に接触する点ン結ぶ２つの接触
   線ｘ″−ｘ“及びＸ＃　Ｘ＃の中間にあってこれに平行
   に延びる線ｘ’−ｘ’上において上記接触線Ｐ　Ｘ／／
   ／　と可動スクロール部材のうずまき体の内側線との交
   点ｍより最大運転圧力比からまる距離１４ｍ１ｎ以上の
   位置に主軸中心（０８’）Ｙ配置したことｔ特徴とする
   スクロール型流体機械。