JPS6325345Y2 - - Google Patents

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JPS6325345Y2
JPS6325345Y2 JP1980044763U JP4476380U JPS6325345Y2 JP S6325345 Y2 JPS6325345 Y2 JP S6325345Y2 JP 1980044763 U JP1980044763 U JP 1980044763U JP 4476380 U JP4476380 U JP 4476380U JP S6325345 Y2 JPS6325345 Y2 JP S6325345Y2
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scroll member
scroll
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fluid
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、回転型の容積式流体圧縮機に関する
もので、特に側板上にうずまき体を固定してなる
スクロール部材の一対を、両うずまき体が互に角
度的にずれてかみ合うように重ね合わせ、一方の
スクロール部材の相対的な円軌道運動によつて、
両うずまき体間に形成される流体ポケツトを中心
へ移動させこれによりその容積を減少して流体の
圧縮を行うようにしたスクロール型圧縮機に関す
るものである。このようなスクロール型圧縮機
は、米国特許第801182号明細書を初めとする多く
の特許や文献に開示され、その動作原理は古くか
らよく知られている。
ところで、このようなスクロール型圧縮機にお
いては両うずまき体に形成される流体ポケツトの
移動による容積の減少によつて流体圧縮が行なわ
れている。この流体ポケツトは、両うずまき体の
側壁面同志の線接触と各うずまき体の軸方向先端
面と他方の側板の表面との接触によつて、両うず
まき体間に形成される。しかもこれらの接触部は
一方のスクロール部材の円軌道運動によつて、摺
動しながら移動して上記の流体圧縮のためのポケ
ツトの移動を結果する。
従つて、流体圧縮を確実に行うためには、摺動
接触部のシールが確実に行なわれる必要がある。
そこで、両うずまき体の軸方向先端面と対向する
側板の表面との摺動接触部のシールを確実に行な
うために、両うずまき体の軸方向先端面に、テフ
ロン等の軟質材からなるシールエレメント(以下
チツプシールと呼ぶ)を設け、チツプシールを対
向するスクロール部材の側板面に押圧するように
した構造が米国特許第3994636号(特開昭51−
117304号)に提案されている。しかしながら、こ
のようなチツプシールを用いてシールを確実にす
るようにしてもチツプシールと側板の間の摺動に
よる摩耗が問題となることが多い。特に軽量化等
のため両スクロール部材をアルミニウムあるいは
アルミニウム合金で形成した場合には、軟質なア
ルミニウム素地のうずまき体側壁どうし、及び軟
質なアルミニウム素地の側板と軟質な耐摩耗性の
チツプシールとが摺動することとなり、摺動面で
激しい摩耗が起こつて大量の摩耗粉が発生し、圧
縮機内部で使用されるベアリング等に侵入し損傷
を与えたり、冷凍回路内のフイルタや膨張弁に目
詰りを生じさせる原因となつていた。さらに、側
板表面での摩耗や傷の発生は、側板とこれに対向
するうずまき体先端面に配設されたチツプシール
との摺動接触部のシールを不完全にして、圧縮効
率を低下させてしまつていた。
ところで両スクロール部材の側壁、側板、うず
巻体端部の摺動摩耗を抑えるために、これらの部
分をアルマイト処理等の硬質被膜処理を行なうこ
とが特開昭55−81295号に開示されている。この
ような硬質被膜処理を施すことによつて原理的に
はこれらの部分の摺動摩耗は抑えられるととも
に、チツプシールとの側板の摺動摩耗も抑えられ
る。しかしながら、スクロール部材の両方に硬質
被膜処理を施すと、表面が硬質のため両スクロー
ル部材の摺動面がなじみにくく、このため高い寸
法精度での加工を必要とすることになるとの問題
がある。上記のようにチツプシールを用いたもの
では、チツプシールが軟質であるので、側板にな
じみ易いが、うず巻体の側壁同志はなじみにく
く、寸法誤差があるとこれら側壁同志が衝突し硬
質被膜の部分的破損を生じ、一ケ所でも破損が生
じること、これにより、更に他の部分が破損する
という不都合となる。それ故、両スクロール部材
の表面を硬質被膜処理することは、うず巻体を高
い側面精度をもつて加工することは非常に困難な
ことであることをも考慮すると、実用的な解決に
はならない。
本考案は以上の点に鑑み、アルミニウムあるい
はアルミニウム合金よりなるスクロール部材をア
ルミニウムあるいはアルミニウム合金で製作し、
しかもうず巻体の端面に、チツプシールを配置し
たスクロール型圧縮機において、簡単な構造でス
クロール部材の摩耗や傷の発生を防止し、これに
よつて流体ポケツトのシールを長期間にわたつて
維持できるようにしたスクロール型圧縮機を提供
することを目的とする。
本考案は、側板上にうずまき体を固定してなる
一対のスクロール部材を、両うずまき体が互に角
度的にずれてかみ合うように重ね合わせ、一方の
スクロール部材の相対的な円軌道運動によつて、
両うずまき体間に形成される流体ポケツトを中心
へ移動させこれによりその容積を減少して流体の
圧縮を行うようにしたスクロール型圧縮機であつ
て、上記両スクロール部材のうずまき体の先端面
にはシールエレメントが取り付けられており、し
かも上記両スクロール部材がアルミニウムあるい
はアルミニウム合金で形成されているスクロール
型圧縮機において、一方のスクロール部材のうず
まき体表面および該うずまき体を取り付けた側板
の面が硬質被膜処理されており、他方のスクロー
ル部材の上記うずまき体の間にはうずまき状の硬
質の耐摩耗性板が嵌め込まれていることを特徴と
するスクロール型圧縮機である。
本考案によれば、両スクロール部材がアルミニ
ウムあるいはアルミニウム合金で形成され、一方
のスクロール部材のみが硬質表面処理されている
ので、一方のうず巻体側面は硬質表面であり、他
方のうず巻体表面は軟質であるから、寸法精度が
それ程高くなくても、使用により両うず巻体側面
同志はなじんで来て、摩擦が低減し、摺動摩耗は
抑えられる。硬質表面処理されていないスクロー
ル部材に取り付けられたチツプシールは硬質表面
処理されたスクロール部材の側板表面と摺動し、
同様になじんだ後、チツプシールの摩耗は抑えら
れる。更に、硬質表面処理されたスクロール部材
に取り付けられたチツプシールと硬質表面処理さ
れていないスクロール部材との間には、うずまき
状の硬質耐摩耗性板が設けられているから、この
硬質耐摩耗性板が硬質表面処理されていない方の
スクロール部材の側板表面をチツプシールとの摺
動から保護するとともに、このチツプシールが硬
質表面板になじんで、摺動摩耗が減殺される。
こうして本考案によれば、両スクロール部材の
全体として摺動摩耗のほとんどないスクロール型
圧縮機が得られる。
以下に本考案を実施例について、図面を参照し
て、詳細に説明する。
第1図を参照して、図示の圧縮機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ヤエンドプレー
ト13からなる圧縮機ハウジング10を有してい
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
を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を取巻くように前方に伸
びたスリーブ部分16を有しており、内部にシヤ
フトシール組立体17を組込まれている。スリー
ブ部分16の外面上にはベアリング18によつて
プーリー19が回転可能に支持されるとともに、
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から突出した端部上にはアーマ
チヤプレート21が弾性支持されている。即ちプ
ーリー19、電磁石20およびアーマチヤプレー
ト21により電磁クラツチが構成されており、こ
れによつて外部駆動源(例えば自動車エンジン)
の回転をベルトを介してプーリー19へ伝え、電
磁石20への通電によつて、アーマチヤプレート
21をプーリー19へ吸着することによつて主軸
15へ回転力を伝達するようにしている。フロン
トエンドプレート12は、円筒部11の前端に、
その開口を塞ぐように、例えばボルト(図示せ
ず)によつて固定されており、O−リング22に
よつてシールされている。リヤエンドプレート1
3は内部に隔壁23によつて吸入室24と吐出室
25とを形成されるとともに、吸入室24および
吐出室25とそれぞれ連通した流体吸入口26お
よび流体排出口(図示せず)を備えている。この
リヤエンドプレート13は、ボルト−ナツト27
によつて円筒部11の後端に取付けられている。
このリヤエンドプレート13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3は流体漏れを防ぐガスケ
ツトである。
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からなつてい
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13の間に挾持されてい
るので、円筒部11の後端開口は、側板281に
よつて塞がれている。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2
4とを結ぶ孔283を有するとともに、中央部の
流体ポケツト内の圧縮された流体を吐出室25へ
吐出する吐出孔284を有している。
室29中には、可動スクロール部材30が配置
されている。可動スクロール部材30は側板30
1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302は、うずまき体282と
180゜の角度ずれをもつてかみ合わされて、両うず
まき体の間に流体ポケツトを形成している。うず
まき体282,302は、それぞれの軸方向端面
に溝を形成され、その中に、うずまき状のチツプ
シール285,305が嵌合されており、これに
よつて各うずまき体端面でのガス漏れを防止して
いる。可動スクロール部材30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
15の回転によつて、半径R0の円軌道上を公転
運動するようになつており、これによつて、前述
した流体の圧縮が行われる。
円軌道の半径R0は、一般に (うずまき体のピツチ)−2×(うずまき体の壁厚)
/2 で与えられる。
次に、可動スクロールの駆動機構を第1図の外
に第2図および第3図を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15の内端には大径部
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ベアリング31
によつて回転可能に支持されている。ボールベア
リング31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
たボールベアリング14の内輪は主軸の段部15
3に当接され、外輪はフロントエンドプレート1
2の開口の肩部121に当接されている。この結
果、主軸15、ボールベアリング14および31
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20の側板301
は、うずまき体302とは反対の面に円環状のボ
ス303を形成されている。なお、この実施例で
は、ボスの中心はうずまき体302のうずまき中
心と一致している。ボス303中には、肉厚の厚
い円板状あるいは短軸状のブツシユ33が嵌合さ
れ、ニードルベアリング34を介して回転可能に
支持されている。ブツシユ33は、これと一体で
半径方向に伸びた円板状のバランスウエート33
1を有している。ブツシユ33はまた、中心から
ずれた位置に、軸方向の穴即ち偏心穴332を有
し、この偏心穴332中には、駆動ピン154が
嵌合され、ニードルベアリング32で回転可能に
支持されている。
主軸15の中心OS、ブツシユ33の中心OC
穴332従つて駆動ピン154の中心ODの位置
関係は第3図に図示のとおりである。即ち、この
状態でOSとOC間距離は前述した軌道半径R0に選
ばれ、駆動ピン154の偏心距離ε1と、偏心穴3
22の偏心距離ε2は、駆動ピン154を偏心穴3
22に嵌合させたとき、両者の中心ODがOCを通
り、OCとOSを結ぶ線に直交する線に関してOS
は反対側であつて、OCとOSとを結ぶ線より、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、ブツシユ
33の中心OCは駆動ピン154、従つて、その
中心ODを中心とし、半径ε2を持つ円弧上を動く
ことが可能となる。即ち、主軸15が回転する
と、ブツシユ33が駆動ピン154にひかれてブ
ツシユ33の中心OCがOSから離れようとする力
が働き、可動スクロールのうずまき体が固定スク
ロールのうずまき体の側壁に当接する。従つて可
動スクロール部材30の中心は主軸中心OSの周
りを半径R0をもつて軌道運動をする。もちろん、
このとき、可動スクロール部材30は後述する回
転阻止機構によつて回転を阻止されているので、
軌道運動のみを行い自転はしない。一方ブツシユ
は主軸の回転と同じ速度で回転を行う。可動スク
ロール部材30のこの軌道運動によつて前述した
とおり、流体ポケツトが移動して流体の圧縮が行
われる。なお、うずまき体282と302の線接
触部は、常に中心軸OSとOCの乗る平面上にある。
このような偏心穴332を有するブツシユ33
を使用して可動スクロール部材30を駆動する
と、流体圧縮の反作用力で、両うずまき体302
と208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ツトのシールが確保され
る。更に、偏心ブツシユ33の中心OC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302の寸法誤差によ
つてうずまきのピツチやうずまき体の肉厚が変つ
ても、これに応じてOC,OS間距離が変化できる。
従つてこのような寸法誤差があつても、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、バランスウエート331は可動スクロー
ル部材30、ベアリング34、ブツシユ33の円
軌道運動による遠心力F1を打消すために設けた
もので、バランスウエート331の遠心力F2
F1が相殺される。
また第1図の実施例においては、遠心力F1
F2によるモーメントによつて軸振れの発生を防
止するために、バランスウエート35,36を図
示のとおりに設け、バランスウエート35と36
の遠心力によるモーメントで遠心力F1とF2のモ
ーメントを打消すようにしている。
第4図は、第1図において、37で示される回
転阻止機構の分解斜視図で、可動スクロール部材
をスラスト支持する機構を備えている。同図を参
照して、この回転阻止機構37は可動スクロール
部材30のボス303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373に
よつ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371は、可動スクロール
部材30に対向する軸方向端面に、一直径上に延
在する一対のキー溝371a,371bを有して
いる。固定リング371と可動スクロール部材3
0の側板301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
371に対向する面に一直径上に延在する一対の
キー372a,372bを有しており、これらの
キー372a,372bは、固定リング371の
キー溝371a,371b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3
71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371a−372
bの延在方向に摺動可能となつている。
摺動リング372は、また、可動スクロール部
材30の側板301に対向する軸端面に、キー3
72a,372bの延在方向とは90゜ずれた一直
径上に延在するキー372c,372dを有して
いる。一方、可動スクロール部材30の側板30
1は、摺動リング372に対向する面上でボス3
03の両側にキー372c,372dを受ける一
対のキー溝(第4図で一方のキー溝301aのみ
を示す。他方はキー溝301aと同一直径上に延
在する。)を有している。この結果、可動スクロ
ール部材30は、摺動リング372に関して回転
を阻止されているがキーおよびキー溝372c−
301aの延在方向に摺動可能とされている。
回転阻止機構37のこの構成において、可動ス
クロール部材30は摺動リング372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。したがつて
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を許されてい
るので、前述した円軌道運動は許される。
摺動リング372は、軸方向に穿孔された複数
のポケツト38を等角度間隔(但し、キー372
a−372dの部分は除く)に形成されており、
各ポケツト38中には軸受けボール39(第4図
では図示を省略した。)が保持されている。軸受
けボール39の直径は摺動リング372の厚みよ
り大きく、固定リング371の対向面および側板
301の対向面上に接触する。従つて可動スクロ
ール部材30はボール39を介して固定リング3
71上にスラスト支持される。
なおポケツト38の直径は、ボール39の直径
より大きければ良い。しかしながら、可動スクロ
ール部材30の動きに追従して常にボールが転が
るためには、ポケツト38の直径dpは、可動スク
ロール部材の円軌道運動の半径R0にボールの直
径dbを加えたものと等しいかそれより大きく(即
ちdp≧R0+db)選ばれる。これより小さいと、
ボールが転がらず固定リングや可動スクロールと
の接触点が摺動しこれらに傷をつける恐れがあ
る。また、あまり大きすぎるとボール位置が一定
せずがたつきの生ずる恐れがある。
上記の構成のスクロール型圧縮機では、外部駆
動源からの駆動力をベルト(図示せず)を介して
プーリーへ伝え、電磁クラツチ19−20−21
を介して主軸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R0の円軌道上を自転せずに動
く。これにより、可動スクロール部材30と固定
スクロール部材28との間に形成される流体ポケ
ツト中へ、うずまき体外終端から、流体が取り込
まれる。取り込まれた流体は流体ポケツトの中心
方向への移動にともなう容積の減少によつて圧縮
され、中央部の吐出孔284から吐出室25中へ
吐出され、排出孔(図示せず)から外部流体回路
へ送り出される。外部流体回路を循環した流体
は、吸入口26を通つて吸入室24中へ入り、孔
283を通つて室29へ導かれて、そこで再び流
体ポケツトに取り込まれる。
さてここで、スクロール部材28および30は
圧縮機の軽量化のためにアルミニウム合金で形成
されており、可動スクロール部材30の固定スク
ロール部材28との摺動面すなわち、うずまき体
302の表面および側板301のうずまき体30
2を取付けた方の面全体にわたつては、図中30
4で示すように陽極酸化処理(即ちアルマイト処
理)等の硬質被膜処理が施されている。また、第
5図で示すようにアルミニウム合金素地のままの
固定スクロール部材28には、うずまき体282
を取付けた方の側板281上に、鋼製のうずまき
状板40がうずまき体282の間に嵌め込まれる
ようにして配設され、ビス41で側板281に固
定されている。
そして、こうしたスクロール部材28,30の
うずまき体282,302の軸方向先端面に形成
された溝には、充填材入りテフロンあるいはポリ
イミドなどのプラスチツク製の軟質で耐摩耗性の
あるチツプシール285,305がそれぞれ配設
されている。
上記したような構成のスクロール型圧縮機が運
転されると、陽極酸化処理された可動スクロール
部材30のうずまき体302の側壁とアルミニウ
ム合金素地の固定スクロール部材28のうずまき
体282側壁との間、固定スクロール部材28の
うずまき体282の軸方向先端面に配設されたチ
ツプシール285と陽極酸化処理された可動スク
ロール部材30の側板301表面との間、および
可動スクロール部材30のうずまき体302の軸
方向先端面に配設されたチツプシール305と固
定スクロール部材28の側板281面上に配設さ
れたうずまき状板40との間が摺動することにな
る。そして、うず巻体302側壁とうずまき体2
82側壁との間は陽極酸化処理された硬質な表面
と軟質なアルミニウム合金素地との摺動であるた
め、摺動初期に微少摩耗した後は、きわめてなじ
みが良くなりほとんど摩耗が進行しない。また、
チツプシール285と側板301表面との間は軟
質な耐摩耗性のあるプラスチツクと陽極酸化処理
された硬質な表面との摺動であるため、なじみが
きわめて良く殆んど摩耗することはない。同様
に、チツプシール305とうずまき状板40との
間も軟質な耐摩耗性のあるプラスチツクと硬い鋼
板表面との摺動であるため、なじみがきわめて良
く殆んど摩耗することはない。このように固定ス
クロール部材28と可動スクロール部材30との
摺動はすべて軟質な面と硬質な面との間で行なわ
れるので、両うずまき体282,302の壁高さ
に高い加工精度を求めずとも、きわめてなじみの
良い低摩耗な摺動が得られ、前記したようなベア
リング等の損傷や冷凍回路内のフイルタ等の目詰
りといつた問題あるいは圧縮効率の低下という不
具合を回避することができる。
以上、本考案を特定の駆動機構および回転阻止
機構を有するスクロール型圧縮機に適用した一実
施例について述べたが、本考案がこの実施例に限
定されるものでないことは論をまたない。
本考案によれば、固定、可動両スクロール部材
のうずまき体の軸方向先端面には軟質のシールエ
レメントが取り付けられており、しかも上記両ス
クロール部材がアルミニウムあるいはアルミニウ
ム合金で形成されており、一方のスクロール部材
のうずまき体表面および該うずまき体を取り付け
た側板の面が硬質被膜処理されており、他方のス
クロール部材にはうずまき状の硬質な耐摩耗性板
が該うずまき体の間に嵌め込まれているので、両
スクロール部材間の摺動はすべて軟質な面と硬質
な面との間で行なわれ、うずまき体壁高さに高い
加工精度を求めずになじみの良好な低摩耗の摺動
を達成することができる。したがつて多量の摩耗
粉が発生してベアリング等が損傷したり冷凍回路
内のフイルタ等が目詰りするといつた問題や圧縮
効率が低下するという不具合を防ぐことができ
る。さらに本考案では他方のスクロール部材のア
ルミニウム素地の側板へ、硬質なうずまき状の耐
摩耗性板を嵌め込むだけで硬質な表面とすること
ができ、前記側板面にのみ硬質被膜処理をして硬
質表面化するといつた煩わしい、しかも高コスト
の作業を必要としない。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本考案の一実施例である圧縮機の中
央縦断面図である。第2図は第1図の実施例にお
ける可動スクロール部材の駆動部の分解斜視図で
ある。第3図は第1図の−線での断面図であ
る。第4図は第1図の実施例の回転阻止機構およ
びスラスト軸受けの構造を示す分解斜視図であ
る。第5図aおよびbは第1図の固定スクロール
部材とこれに嵌合されるうずまき状の鋼製板の正
面図である。 10……圧縮機ハウジング、15……主軸、1
54……駆動ピン、28……固定スクロール部
材、285……チツプシール、30……可動スク
ロール部材、301……側板、303……ボス、
304……硬質被膜、305……チツプシール、
37……回転阻止機構、371……固定リング、
372……摺動リング、38,38′……ポケツ
ト、39……軸受けボール、40……鋼製うずま
き状板、41……ビス。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 側板上にうずまき体を固定してなる一対のスク
    ロール部材を、両うずまき体が互に角度的にずれ
    てかみ合うように重ね合わせ、一方のスクロール
    部材の相対的な円軌道運動によつて、両うずまき
    体間に形成される流体ポケツトを中心へ移動させ
    これによりその容積を減少して流体の圧縮を行う
    ようにしたスクロール型圧縮機であつて、上記両
    スクロール部材のうずまき体の軸方向先端面には
    シールエレメントが取り付けられており、しかも
    上記両スクロール部材がアルミニウムあるいはア
    ルミニウム合金で形成されたスクロール型圧縮機
    において、一方のスクロール部材のうずまき体表
    面および該うずまき体を取り付けた側板の面が硬
    質被膜処理されており、他方のスクロール部材の
    上記うずまき体の間に硬質の耐摩耗性板が嵌め込
    まれていることを特徴とするスクロール型圧縮
    機。
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