JPS641509Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はスクロール型圧縮機に関する。

〔従来の技術〕

この種の圧縮機の一例を第１図〜第６図を参照
して説明する。

第１図はすでに提案されているスクロール型圧
縮機の断面構造図である。

図において、この圧縮機は、フロントエンドプ
レート１１とこれに設置されたカツプ状部分１２
とによ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１１は、ハウジング１０の
中心軸線上に中心を有する貫通孔１１１を有し、
その中にボールベアリング１３を介して主軸１４
を支承している。このため主軸１４の軸心は、ハ
ウジング１０の中心軸線と一致することとなる。
またフロントエンドプレート１１は主軸１４の外
周を取り巻くように前方に突出したスリーブ部１
５を有し、該スリーブ部１５内にはシヤフトシー
ル１６を配置している。またスリーブ部１５の外
周上には電磁クラツチ装置１７を配設している。
この装置は、外部駆動源よりの回転運動をＶベル
ト（図示せず）を介してプーリ１７１に伝達し、
更に電磁コイル１７２への通電制御によつてプー
リ１７１から主軸１４への回転運動の伝達を制御
している。なお、フロントエンドプレート１１
は、カツプ状部分１２の前端開口に周方向に間隔
をおいて形成されたフランジ（図示省略）との間
でボルト等によつて固定されており、Ｏリング１
８によつて両者の接合面をシールしている。また
スリーブ部１５もフロントエンドプレート１１の
端面上にボルト等によつて固定され、接合面をＯ
リング１９によつてシールしている。

フロントエンドプレート１１によつて開口部を
閉塞されたカツプ状部分１２内には固定スクロー
ル部材２０、可動スクロール部材２１、可動スク
ロール部材駆動機構及び回転阻止機構２２が配設
されている。

ここで固定スクロール部材２０は、側板２０１
とうずまき体２０２及び該うずまき体２０２とは
反対側の側板２０１上に設けた脚部２０３とより
構成されている。この固定スクロール部材２０
は、脚部２０３をカツプ状部分１２の外方より該
カツプ状部分１２の底部１２１を貫通して螺合し
たボルト２３によつて底部１２１内壁上に固定し
ている。また固定スクロール部材２０の側板２０
１は、その外周面とカツプ状部分２０の内壁面間
をＯリング２４でシールすることによつてカツプ
状部分１２内の空間ご吸入室２５と吐出室２６と
に仕切つている。さらに、側板２０１の中央部に
は、スクロール部材間に形成された密閉空間と吐
出室２６を連通する連通孔２０４を穿設してい
る。

可動スクロール部材２１は、側板２１１とうず
まき体２１２とで構成されている。この可動スク
ロール部材２１は、うずまき体２１２が前記固定
スクロール部材２０のうずまき体２０２と180゜の
角度ずれをもつようにかみ合されている。また可
動スクロール部材２１は、後述する駆動機構及び
回転素子機構と連結されていて、主軸１４の回転
によつて半径R_prの円軌道上を公転運動し、前述
した流体の圧縮動作を行なう。

ここで、円軌道の半径R_pr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。また、可動スクロール部材２１
は、そのうずまき体２１２のうずまき中心が固定
スクロール部材２０のうずまき体２０２のうずま
き中心より距離R_prだけ離れるよう配置されてい
る。これによつて両うずまき体間に線接触部が形
成され、この線接触部がうずまき体表面に沿つて
中心方向へ移動し、この結果流体ポケツトが容積
を減少しながらうずまき体の中心方向へ移動す
る。

従つて、外部流体回路からハウジング１０の外
周上に設けた吸入ポートを通つてハウジング１０
内の吸入室２５に流入した流体は、両うずまき体
の外終端部から流体ポケツト中に取り込まれ、圧
縮された流体は両うずまき体の中心部の流体ポケ
ツトから連通孔２０４を通つて吐出室２６へ送り
出される。更に吐出室２６からハウジング１０上
に設けた吐出ポートを介して外部流体回路へ流出
することとなる。

次に可動スクロール部材の駆動機構をその分解
図である第２図をも参照して説明する。

フロントエンドプレート１１の貫通孔１１１を
貫通する主軸１４の内端部には大径部１４１を形
成しており、該大径部１４１を貫通孔１１１の内
周に配設したボールベアリング１３によつて支承
している。また大径部１４１の先端面には中心か
ら偏心した位置に駆動ピン１４２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２１の側板２１１
は、うずまき体２１２とは反対の面に環状のボス
２１３を有している。ボス２１３中には、肉厚の
厚い円板状あるいは短軸状のブツシユ２７が嵌合
され、ニードルベアリング２８を介して回転可能
に支持されている。ブツシユ２７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２
７１を有しているとともに、中心からずれた位置
に軸方向の孔、すなわち偏心孔２７２を有してい
る。この偏心孔２７２中には駆動ピン１４２が嵌
合され、ニードルベアリング２９で回転可能に支
持されている。

このような偏心孔２７２を有するブツシユ２７
を用いる利点を第３図をも参照して以下に説明す
る。

前述のように、可動スクロール部材２１の円軌
道運動によつて流体圧縮が行なわれると、その反
作用力がうずまき体２１２、すなわち可動スクロ
ール部材２１へその円軌道の接線方向に作用す
る。この力は結局、ブツシユ中心O_Cへ第３図の
F_Dで示すように作用するものと考えることがで
きる。ところでブツシユ２７は、駆動ピン１４２
上で回転可能とされているから、駆動ピン１４２
の中心O_Dの周りに回転するモーメントを力F_Dに
よつて受ける。このモーメントは、力F_Dの方向
O_CとO_Dを結ぶ線との角度を第３図に示したよう
にθとしたとき、F_D・ε₂sinθで表わされる。この
結果、ブツシユ２７上に支持された可動スクロー
ル部材２１は、駆動ピン１４２の中心O_Dの周り
に回転するモーメントを受けることになり、これ
によりうずまき体２１２がうずまき体２０２へ押
し付けられることになる。この押し付け力をF_P
とすると、 F_P・ε₂cosθ＝F_D・ε₂sinθであるから、 F_P＝F_D・tanθ で与えらるる。

即ち、偏心孔２７２を有するブツシユ２７を使
用して可動スクロール部材２１を駆動すると、流
体圧縮の反作用力で、両うずまき体２１２と２０
２の線接触部での押付力が自動的に得られ、これ
により圧縮機ポケツトのヒールが確保される。

更に、上述のように、偏心ブツシユ２７の中心
O_Cは駆動ピン１４２の中心O_Dの周りに回転可能
であるので、例えば、うずまき体２０２や２１２
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、O_C，O_S
間距離が変化できる。即ち、O_C点は第３図に示
すように、O_Dを中心にした半径ε₂の円弧上を例
えばO_C′やO_C″の点に移動可能である。この結果、
そのような寸法誤差があつても、可動スクロール
部材２１は滑かな運動を行なうことができる。

上述のような可動スクロール部材２１のうずま
き体２１２の押付力F_Pを得るとともに、中心O_C
の従動性を得るためだけなら、ブツシユ２７には
バランスウエート２７１は不要である。しかしな
がら、このバランスウエート２７１がないと、う
ずまき体２１２のうずまき体２０２への押付力
は、実際には上記のF_Pの他に可動スクロール部
材２１、ベアリング２８およびブツシユ２７の半
径R_prなる円軌道運動による遠心力F₁が加わるの
で、押付力が大となる。この結果、うずまき体２
０２と２１２との間の摩擦力が大きくなり、両者
の摩耗が大となる。それ故、バランスウエート２
７１を設け、その遠心力F₂によつて、上述の遠
心力F₁を打消すようにしている。この結果、う
ずまき体２０２および２１２の摩耗を少なくしな
がら適当なシール力を得て、可動スクロール部材
２１の滑かな運動が可能となる。

圧縮機全体の力のバランスを第４図を参照して
説明する。

力F₁の作用点は、可動スクロール部材２１、
ブツシユ２７、ベアリング２８全体の重心G₁で
あり、力F₂の作用点、すなわちバランスウエー
ト２７１の重心G₂と軸方向にずれているので、
図中反時計方向のモーメントが働く。このモーメ
ントを相殺するために、主軸上の二点に図中時計
方向のモーメントを発生させるバランスウエート
１４３，３０（第１図参照）を設ける。これらの
重心はそれぞれG₃，G₄で遠心力はF₃，F₄である。
このモーメントの釣合いは、 F₁l₁＋F₂l₂＝０ で表わされ、これによつて圧縮機の振動を防止で
きる。

さらに可動スクロール部材の回転阻止機構をそ
の分解図である第５図をも参照して説明する。

回転阻止機構２２は、固定部、可動部、ボール
素子よりなり、可動スクロール部材２１のボス２
１３の外周上に配置される。固定部について説明
すると、フロントエンドプレート１１の端面にリ
ング状固定レース２２１を有し、またこの固定レ
ース２２１を被うようにその端面に当接された固
定リング２２２を有し、これらはスプリングピン
２２３によりフロントエンドプレート１１に固定
されている。一方、可動部については、可動スク
ロール部材２１の側板２１１寄りのボス２１３の
外周に、リング状可動レース２１４を有し、また
可動レース２１４を被うようにその端面に当接さ
れた可動リング２１５を有し、これらはスプリン
グピン２１６により側板２１１に固定されてい
る。なお固定リング２２２と可動リング２１５と
の間には、わずかな間隙ができるようにされてい
る。

第５図に示されているように、可動リング２１
５と固定リング２２２にはそれぞれ、直径、ピツ
チ、ピツチ円の等しい複数のポケツト２１５ａ，
２２２ａが軸方向に穿孔されている。

さて可動リングと固定リングとの関係を可動ス
クロール部材側から見た第６図をも参照して回転
阻止作用について説明する。

回転素子は、固定リング２２２のポケツト２２
２ａの縁部と可動リング２１５のポケツト２１５
ａの縁部とでボール素子２２４を挾むことにより
行なわれる。すなわち可動スクロール部材が図中
時計方向へ駆動されると可動リング２１５もその
中心が半径R_prの円を描くように円軌道運動する。
この時可動スクロール部材には圧縮力の反力作用
点と駆動力作用点とのずれにより図中時計方向へ
の回転力すなわちモーメントが生ずるため、可動
スクロール部材は可動リング２１５の中心を中心
として時計方向へ回転しようとする。しかし図中
上方の９個のボール素子２２４が固定リング２２
２のポケツト２２２ａの縁部と可動リング２１５
のポケツト２１５ａの縁部とで挾まれるため、可
動リング２１５は回転することができず、これに
よつて可動スクロール部材の回転が阻止される。
なお図示の状態では、可動リング２１５の中心が
図中最も右方にあつて回転阻止力分布は_C1〜_C5
のようになる。このように図中最上部のボール素
子が最も大きく寄与しており、これから離れるに
したがつて小さくなつて図中下半分の９個のボー
ル素子２２４は、回転阻止の用はなしていない。
しかし圧縮力の反力により可動スクロール部材の
軸方向に加わる圧力は、可動レース２１４、すべ
てのボール素子２２４を介して固定レース２２１
にスラスト支持される。

〔考案が解決しようとする問題点〕

以上の説明で明らかなように、可動スクロール
部材の円軌道運動に際しては、これに起因するア
ンバランスにより圧縮機本体が振動しないように
バランスを保つ必要がある。

本考案はこのようなバランス機構に改良を加え
たもので、小型軽量化したスクロール型圧縮機を
提供することを目的とする。

〔実施例〕

以下に本考案の実施例を説明する。

本考案の特徴である駆動機構におけるバランス
機構の改良部分を第７図を参照して説明する。

駆動機構の説明において、スクロール型圧縮機
においては可動スクロール部材の重心が公転運動
することによるアンバランスを相殺するために、
バランスウエートが必要であることを示した。例
えば、可動部材の質量をm₁、円軌道運動の角速
度をωとすると、m₁R_prω²のアンバランスを相殺
するバランスウエートが必要になる。すなわちバ
ランスウエートの質量をm₂、その重心から円軌
道中心までの距離をｒとすると、m₁R_prω²＝
m₂rω²であれば良く、距離ｒを大きくすれば質量
m₂は小さくて済み、その分バランスウエートの
軸方向厚さを減少できる。

本考案はバランスウエートの板厚を増加させる
ことなく距離ｒ、質量m₂を大きくするために、
フロントエンドプレート１１とバランスウエート
２７１′とを改良したものである。すなわち、バ
ランスウエート２７１′は略半円形状の板体の先
端側にスクロール部材と反対、すなわちフロント
エンドプレート１１側に突出する突出部を設け、
この突出部をフロントエンドプレート１１の内端
面に形成した軌道溝１１２に収容している。この
ような構造によれば、駆動時のアンバランスの原
因となる圧縮機本体の軸方向長さを大きくせずに
バランスウエート２７１′を組込むことができ、
これによつて小型軽量のスクロール型圧縮機が得
られる。

第８図は本考案の他の実施例を示し、圧縮機ハ
ウジング１０を、筒状部１１２を有するフロント
エンドプレート１１と、筒状部１１２に固定した
リヤエンドプレート１２′とで構成した例である。

しかも回転阻止機構を、側板２１１に固定され
た可動リング２１５′とフロントエンドプレート
１１に固定された固定リング２２２′とにそれぞ
れ、直径、ピツチ、ピツチ用の等しい複数の凹部
２１５a′，２２２a′を形成して構成している。

この実施例も前記実施例同様、フロントエンド
プレート１１へバランスウエート２７１′用の溝
を形成して収納したことにより、圧縮機本体の小
型軽量化が図れる他、回転阻止機構を可動リング
２１５′と固定リング２２２′とで構成できるよう
にしたことにより、部品点数の減少、製造工程の
簡略化が図れる。

なお実施例では、可動スクロール部材の駆動を
円軌道半径の変化を可能とするための偏心ブツシ
ユ機構を用いて行なつているが、円軌道半径を固
定したリジツトクランクシヤフトを用いることも
できる。この場合、二つのうず巻体間に接触干渉
が無いように円軌道半径を選ぶことにより、第４
図で説明したバランスのとり方と基本的な差異は
無く、バランスウエート１４３とクランク部に取
付けるバランスウエート２７１′をまとめて一つ
のバランスウエートとしても良い。なおこの場合
は、前述の実施例の場合より一つのバランスウエ
ートのアンバランス量を大きくせねばならないの
で、これの回転に要する空間がより大きく必要と
なる。しかし、本考案によるバランスウエート収
納部によればこのような空間の確保は容易であ
り、更に効果が期待できる。このようにすると、
バランスウエート１４３に要していた空間は不要
となり、軸心からの距離の大きい位置に重心を有
するバランスウエートにまとめることにより、長
さ寸法を小さくでき軽量化が図れる。また、クラ
ンク部の軸方向寸法の短縮により、各ベアリング
に加わるモーメントの低減が可能であり、ベアリ
ングを小さくすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はすでに提案されているスクロール型圧
縮機の断面構造図、第２図はそのうちの駆動機構
の分解斜視図、第３図はそのうちの偏心ブツシユ
の作用を説明するための図、第４図は第１図の動
的バランスを説明するための図、第５図は第１図
の回転阻止機構の分解斜視図、第６図は回転阻止
の原理を説明するための図、第７図は本考案の第
１の実施例の断面構造図、第８図は他の実施例の
断面構造図。 図中、１０は圧縮機ハウジング、１１はフロン
トエンドプレート、１２はカツプ状部分、１２′
はリヤエンドプレート、１４は主軸、２０は固定
スクロール部材、２１は可動スクロール部材、２
２は回転阻止機構、２２４はボール素子、３０，
１４３，２７１，２７１′はバランスウエート。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 流体吸入口と流体排出口とを有する圧縮機ハウ
   ジングと、第１の板体の一面上に設けられた第１
   のうずまき体を有し上記ハウジング内に固定配置
   された固定スクロール部材と、第２の板体の一面
   上に設けられた第２のうずまき体を有し、該第２
   のうずまき体が上記第１のうずまき体と角度をず
   らされて噛み合いそれらの間に閉塞された流体ポ
   ケツトを形成するように上記固定スクロール部材
   と重ね合わされた可動スクロール部材と、上記ハ
   ウジングに回転可能に支持された主軸と該主軸内
   端に偏心して設けられた駆動ピンとを含んで上記
   可動スクロール部材に円軌道運動を与えるために
   該可動スクロール部材と結合されたクランクシヤ
   フトと、該可動スクロール部材の上記円軌道運動
   の間該可動スクロール部材の回転を阻止するとと
   もに、該可動スクロール部材をスラスト支持する
   回転阻止機構とを有し、上記可動スクロール部材
   の上記円軌道運動によつて、上記流体ポケツトが
   容積を減少しながら上記両うずまき体の中心方向
   へ移動し、これによつて流体の圧縮が行われるス
   クロール型圧縮機において、上記クランクシヤフ
   トは上記可動スクロール部材を含む可動部材の円
   軌道運動による動的アンバランスを相殺するバラ
   ンスウエートを有しており、該バランスウエート
   は略半円形状の板体の径方向先端側に上記スクロ
   ール部材とは反対方向に突出する突出部を有し、
   該突出部を上記ハウジング内端面に形成した軌道
   溝に収容したことを特徴とするスクロール型圧縮
   機。