JPS618403A - スクロ−ル形流体機械 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はスクロール形流体機械、詳しくは、固定スクロ
ールと公転スクロールとを備え、前記公転スクロールに
クランク軸の偏心軸部を受ける軸部を設け、該軸部に前
記偏心軸部を回転自由に嵌合させるスクロール形流体機
械に関する。

（従来技術） この種流体機械において、前記軸部と前記偏心軸部との
間にカム手段を介装し、前記固定スクロール、公転スク
ロール等の構成部品の加工精度を高くしなくとも、前記
各スクロールのラップ間に働く接触圧を所望の値に容易
に設定できるようにしたものが特開昭５６−１２９７９
１におい−ですでに提案されている。

このものを第７図に基づいて概略説明すると、公転スク
ロール（５０）の背面側にクランク軸（図示せず）の偏
心軸部（５１）を受ける軸部（５２）を設け、該軸部（
５２）と前記偏心軸部（５１）との間にカム手段（５３
）を介装するごとく成すと共に、該カム手段（５３）に
より、前記クランク軸の軸心（０ｒ　）　、前記偏心軸
部（５１）の軸心（０ｃ）、及び前記軸部（５２）の軸
心（０ｓ）との位置関係を、第７図に示すごとく線分（
Ｏｓ　０ｃ　）と線分（Ｏｓ　０ｒ　）との挟角であっ
て、前記線分（Ｏｓ　０ｃ　）から前記クランク軸の回
転方向に成す挟角（θ）が、 ９０°くθ＜１８０” の範囲で可変と成るごとくシ、かくして、前記固定スク
ロール（図示せず）七公転スクロール（５０）とにより
形成される密閉空間（図示せず）の内圧に起因して前記
公転スクロール（５０）のラップ（図示せず）に半径方
向に働く押圧力（Ｆｄ）（尚、この押圧力（Ｆｄ）は、
正確には前記内圧に起因する押圧力のうち、線分（０ｒ
０ｓ）に対し直交する方向の分力である。）を利用して
、前記公転スクロール（５０）のラップを前記固定スク
ロールのラップに押し付け、これらラップ間に適当なシ
ール力（接触押力）（Ｆｐ）が働くようになしていたの
である。具体的には前記接触押力（Ｆｐ）は概略 Ｆｐ＝Ｆｄｃｏｔθ・・・・・ａ で与えられるのである。尚、本願゛との比較のために、
上記関係式において、前記公転スクロール（５０）に作
用する遠心力（Ｆω）及び前記密閉空間の内圧による押
圧力のうち前記押圧力（Ｆｄ）に直交する方向の分力（
押圧力）（Ｆｒ）を考慮して、前記接触押力（Ｆ　ｐ）
を求める関係式を導くと、 Ｆｌ）＝Ｆ（１１−Ｆｄｃｏｔθ−Ｆ　ｒ　−−−−−
−ｂとなる。また、第７図中（ω）は前記クランク軸の
回転方向を示している。

（本発明が解決しようとする問題） ところが、かくすると、前記密閉空間で圧縮作用を成す
場合に、該密閉空間が非圧縮性流体を吸入（液圧縮）し
て、該密閉空間の内圧が上昇し、これに伴って前記押圧
力（Ｆｄ）が大きく成ると、前記した関係式（ａ）から
明らかなように、前記挟角（θ）が９０°より大で１８
０’未満の範囲でｃｏｔｏは負の値であるから、前記接
触押力（Ｆｐ）は前記押圧力（Ｆｄ）に比例して増大す
るのである。従って、この従来のものは、液圧縮時に前
記密閉空間の内圧が異常に高くなると前記接触押力（Ｆ
　Ｉ）、　）も高く成りすぎて、前記各スクロールのラ
ップ間で焼付けを生じるなどこれらスクロールが破損す
る問題を生じていたのである。

（問題を解決するための手段） しかして、本発明は従来と同様にカム手段を用いながら
、前記クランク軸の軸心と前記偏心軸部の軸心と、前記
公転スクロールの軸部の軸心との位置関係を従来とは違
ったふうに工夫して、前記した液圧縮時に、自動的に閉
じ込み圧の発生を防止できるようにしたものであって、
詳しくは、固定スクロールと公転スクロールとを備え、
前記公転スクロールにクランク軸の偏心軸部を受ける軸
部を設け、該軸部に前記偏心軸部を回転自由にかん合さ
せるスクロール形流体機械において、前記軸部の軸心（
Ｏ５）を、前記クランク軸の軸心（０ｒ）及び前記偏心
軸部の軸心（０ｃ）に対し偏位させると共に、前記クラ
ンク軸軸心（０ｒ）と前記軸部軸心（０ｓ）とを結ぶ線
分を（Ｏ５０ｒ）、前記軸部軸心（Ｏｓ　）と前記偏心
軸部軸心（０ｃ）とを結ぶ線分を（Ｏｓ　０ｃ　）とし
、更に、これら線分（Ｏｓ　０ｒ　）　　（Ｏｓ　０ｃ
　）の成す挟角であって、前、記線分（Ｏｓ　０ｃ　）
から前記クランク軸の回転方向に成す挟角を（θ）とす
る時、前記偏心軸部と前記軸部との間に、前記挟角（θ
）を、 ０くＣｏｔ。

となる範囲で可変とするカム手段を介装したのである。

（作　　　　用　　） 以上のごとく成したから、前記クランク軸の回転により
前記公転スクロールに作用する遠心力が該スクロールの
ラップを前記固定スクロールのラップに押し付けるよう
に作用する一方、前記固定スクロールと公転スクロール
とにより形成される密閉空間（圧縮室）の内圧に起因し
て前記公転スクロールのラップに働く押圧力が該スフｏ
−７Ｌ／　ヲ前記固定スクロールのランプから引き離す
ように作用するので、通常運転時には、前記遠心力によ
るモーメントが前記押圧力によるモーメントよりも大き
く成るように設定しておくことにより、前記スクロール
のラップが相互に適当な接触圧で接触するようにできる
一方、前記密閉空間に非圧縮流体が流入して液圧縮を生
じ、該密閉空間の内圧が異常に高くなると、この内圧に
起因する前記押圧力によるモーメントが大きく成って、
前記偏心軸部の軸心を中心に前記公転スクロールが前記
各ラップ間が離間する方向に自動的に押し戻され、この
結果、前記密閉空間における閉じ込み圧の発生を確実に
防止できるのである。

（実　　施　　例　　） 以下、本発明の実施例を″図面に基づいて説明する。

第２，３図に示したものは、本発明を冷−凍装置の圧縮
機に適用したものであって、固定スクロール（１）と公
転スクロール（２）とから成る圧縮要素（３）を形成し
、該圧縮要素（３）と該圧縮要素（３）を駆動するモー
タ（４）とを架構（５１）に固定してケーシング（５）
に内装するものである。

そして、前記公転スクロール（２）の背面側に前記モー
タ（４）から延びるクランク軸（６）の偏心軸部（７）
を軸支する円筒状の軸部（８）を形成し、該軸部（８）
に前記偏心軸部（７）を嵌合させる一方、前記公転スク
ロール（２）の背面側と前記架構（Ａ）との間に、摺動
体（９）と摺動体受け（１０）とから成り、前記スクロ
ール（２）の自転を防止する自転防止機構を設けている
。

また、前記ケーシング（５）には吸入管（１１）接続し
て、前記ケーシング（５）内・を低圧にして、このケー
シング（５）内に前記圧縮要素（３）に設ける吸入ポー
ト（１２）を開口させる一方、同じく前記圧縮要素（３
）に設ける吐出ポート（１３）に吐出管（１４）を接続
してこの吐出ポート（１３）を前記ケーシング（５）外
に開口させる様にしている。

斯（して、前記モータ（４）の駆動により前記公転スク
ロール（２）が前記固定スクロール（１）に対し公転す
ることによって、前記圧縮要素（３）が前記吸入ボー）
（１２）から低圧冷媒を吸入し、該冷媒を圧縮し、高圧
冷媒を前記吐出管（１４）を介して前記ケーシング（５
）外に排出するごとくなしている。

尚１．第２図中、（１５）、（１Ｂ）はそれぞれ前記ク
ランク軸（６）を前記架橋（Ａ）に支持させるための軸
受であり、（１７）は前記公転スクロール（２）をスラ
スト方向において前記架構（Ａ）に支持させるためのス
ラスト軸受である。

以上のごとく構成するスクロール形流体機械において、
第２，３図に示し、また、第１，４図に模式的に示すよ
うに、前記軸部（８）と前記クランク軸（６）の偏心軸
部（７）との間にカムリング（カム手段）（７１）を介
装して、前記軸部（８）の軸心（Ｏｓ）を、前記クラン
ク軸（６）の軸心（０ｒ）及び、前記偏心軸部（７）の
軸心（０ｃ）に対し偏位させるのである。尚、（１８）
は軸受メタルである。

以下、この構成を具体的に説明するにあたって、まず、
前記流体機械に蒸発器や凝縮器（いずれも図示せず）を
接続して、この流体機械を定常運転させた状態での、前
記公転スクロール（２）に作用する力及び、これらの力
の前記偏心軸部（７）の軸心（０ｃ）に関するモーメン
トの釣り合いについて説明する。

前記公転スクロール（２）に働く前記押圧力を第１図を
用いて説明すると、該公転スクロール（２）に働く力は
、 ・（Ｆｐ）は前記公転スクロール（２）のラップを前記
固定スクロール（１）のラップとの接触圧に基づき前記
公転スクロール（２）が受ける接触押力、 拳（Ｆｗ）は前記公転スクロール（２）が前記クランク
軸（６）の回りを回転するごとによって、この公転スク
ロール（２）に働く遠心力、拳（Ｆｒ）は前記固定スク
ロール（１）と公転スクロール（２）とにより形成され
る密閉空間（圧縮室）の内圧に起因して前記公転スクロ
ール　（２）に作用する押圧力であって、前記クラン　
り軸（６）の軸心（０ｒ　）と前記軸部（８）の　軸心
（Ｏｓ）とを結ぶ線上にのく分力（以下、　第１押圧力
という）、 ・（Ｆｄ　’Ｉは同密閉空間の内圧に起因する押圧力　
の、前記第１押圧力（Ｆｒ　）に対し直交する方　向の
分力（以下、第２押圧力という）である。

しかして、前記クランク軸（６）の軸心（０ｒ）に対し
、直交する仮想平面上において、前記軸部（８）の軸心
（０ｓ）と前記偏心軸部（７）の軸心（０ｃ）とを結ぶ
線分（Ｏｓ　０ｃ　）と、前記軸部（８）の軸心（０ｓ
）と前記クランク軸（６）の軸心（０ｒ）とを結ぶ線分
（Ｏｓ　０ｒ　）との挟角であって、前記線分（Ｏｓ　
０ｃ　）から前記クランク軸（６）の回転方向に成す挟
角を（θ）とするとき、前記偏心軸部（７）の軸心（０
ｃ）を中心としたモーメントの釣り合いから、前記した
押力（押圧力）には下記する関係が成り立つ、すなわち
、 Ｆｐ　：Ｆｗ−（Ｆｄ　ｃｏｔθ＋Ｆｒ　）　−−−−
■前記遠心力（Ｆｗ　）は前記モータ（４）の設定され
た回転数により決まるものであり、また、前記密閉空間
の内圧は通常運転時の設計負荷により定まるものである
から、前記第１押圧力（Ｆｒ）、第２押圧力（Ｆｄ　）
も前記設計負荷によって定まるものである。そして、こ
れら与えられた押力（Ｆｗ　）　　（Ｆｒ　）　　（Ｆ
ｄ　）条件の下において、通常運転時の前記接触圧（Ｆ
ｐ）は前記挟角（θ）を適当に設定することによって容
易に所望きすることができるのである。

また、前記挟角（θ）をｃｏｔθが正となる範囲に設定
しておけば、前記密閉空間が液冷媒を吸入して液圧縮を
生じた場合においても、該空間の内圧の上昇に伴って前
記第２押圧力（Ｆｄ　）が増大し、やがて、前記接触圧
（Ｆ　ｐ　）　Ｍψ０となって、前記公転スクロール（
２）に、前記各スクロール（１）（２）のラップを離間
させる方向の押圧力が働くのである。（尚、前記第１押
圧力（Ｆｒ）も前記公転スクロール（２）に、前記各ラ
ップを離間するように働くのであるが、この第１押圧力
（、Ｆｒ）は第２押圧力（Ｆｄ）に比して影響が小さい
ので以下、省略して説明する。）しかして、以上の説明
を踏まえ、前記偏心軸部（７）と前記軸部（８）との間
に介装する前記カムリング（７１）により、前記挟角（
θ）をＣＯｔθが正である範囲で、かつ、前記接触圧（
Ｆｐ）が適当な値となるように設定するのである。

尚、本実施例においては、前記挟角（θ）を０゜より大
きく９０°より小さい範囲で設定しているが、第５図に
示すごとく前記挟角（θ）を１８０″より太きく２７０
’より小さい角度に設定してもよい。

以上のごとく構成するスクロール形流体機械の作用を説
明する。

前記モータ（４）を駆動させて、前記公転スクロール（
２）を所望の回転数で公転させ、前記流体機械を定常運
転させると、前記したごとく前記遠心力（Ｆｗ　）　、
前記第１押圧力（Ｆｒ　）　、前記第２押圧力（Ｆｄ　
’Ｉはいずれも定常運転においてはほぼ一定であるから
、前記した第０式の関係から明らかなように、設定され
た前記挟角（θ）に応じて前記接触圧（Ｆ、ｐ）が所望
の値に定まるのである。

一方、前記密閉空間が液冷媒を吸入して液圧縮を生じた
場合には、該密閉空間の内圧が上昇して前記第２押圧力
（Ｆ　ｄ、　）が著しく増大する。しかして、前記挟角
（θ）をｃｏｔθが正となる範囲に設定しているから、
前記第２押圧力（Ｆ、ｄ）の増大に伴って前記接触圧（
Ｆｐ）は減少していき、やがて０に成るばかりでなく、
前記第２押圧力（Ｆｄ　）により、前記公転スクロール
（２）が前記偏心軸部（７）の軸心（０ｃ）を中心に前
記公転スクロール（２）と固定スクロール（１）とのラ
ップが離間する方向に揺動されるのである。

この結果、前記ランプ間に隙まができ、この隙まを介し
て前記密閉空間が低圧側に解放され、閉じ込み圧の発生
が防止されるのである。

尚、前記クランク軸の偏心軸部と前記軸部との間に前記
カム手段を介装する構成は、前記した実施例以外に第６
図に示すように、前記偏心軸部（７）の外周を前記クラ
ンク軸（６）の軸心（０ｒ）と同心状の円筒面とすると
共に、この偏心軸部（７）の中央に受孔（７２）を形成
する一方、前記公転スクロール（２）の背面に前記受孔
（７２）に突入する軸部（８）を形成し、これら偏心軸
部（７）と軸部（８）との間にカム手段（カムリング）
（７１）を介装するようにしてもよい。

（発明の効果　） 以上のごとく、前記偏心軸部（７）と前記軸部（８）と
の間に前記カム手段（７１）を介装し、更に、このカム
手段により、前記挟角（θ）８ＣＯｔθが正である範囲
で可変とするようにしたから、この範囲で前記挟角（θ
）を予め適当に設定しておくことにより、前記両スクロ
ール（１）（２）の加工精度を高くしなくとも、前記接
触圧（Ｆｐ）を所望の値に容易に設定することが出来な
がら、前記密閉空間が非圧縮性流体を吸入した場合に、
該密閉空間が自動的に低圧側に開放されて、液圧縮を確
実に防止でき、従って、前記スクロール（１）（２）の
破損も確実に防止できるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の模式、７平面図１、第２図は
同実施例の要部の縦断面図、第３図は同実施例の要部の
平断面図、第４図は同実施例の模式縦断面図、第５図は
他の実施例の模式説明図、第６図はその他の実施例の模
式縦断面図、第７図は従来例を示す説明図である。 （１）・・・・固定スクロール （２）・・・・公転スクロール （６）・・・・クランク軸 （７）・・・・偏心軸部 （８）・・・・軸部 （７１）・・・・カム手段 （θ）・・・・挟角 第１図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）固定スクロール（１）と公転スクロール（２）と
   を備え、前記公転スクロール（２）にクランク軸（６）
   の偏心軸部（７）を受ける軸部（８）を設け、該軸部（
   ８）に前記偏心軸部（７）を回転自由に嵌合させるスク
   ロール形流体機械において、前記軸部（８）の軸心（０
   ｓ）を、前記クランク軸（６）の軸心（０ｒ）及び前記
   偏心軸部（７）の軸心（０ｃ）に対し偏位させると共に
   、前記クランク軸（６）の軸心（０ｒ）と前記軸部（８
   ）の軸心（０ｓ）とを結ぶ線分を（０ｓ０ｒ）、前記軸
   部（８）の軸心（０ｓ）と前記偏心軸部（７）の軸心（
   ０ｃ）とを結ぶ線分を（０ｓ０ｃ）とし、更に、これら
   線分（０ｓ０ｒ）（０ｓ０ｃ）の成す挟角であって、前
   記線分（０ｓ０ｃ）から前記クランク軸（６）の回転方
   向に成す挟角を（θ）とする時、前記偏心軸部（７）と
   前記軸部（８）との間に、前記挟角（θ）を、 ０＜ｃｏｔθ となる範囲で可変とするカム手段を介装したことを特徴
   とするスクロール形流体機械。