JPH057521B2 - - Google Patents

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ツプ間に
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56−129791においてすでに提案
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５
３により、前記クランク軸の軸心Or、前記偏心
軸部５１の軸心Oc、及び前記軸部５２の軸心Os
との位置関係を、第７図に示すごとく線分OsOc
と線分OsOrとの挟角であつて、前記線分OsOcか
ら前記クランク軸の回転方向に成す挟角θが、 90゜＜θ＜180゜ の範囲で可変と成るごとくし、かくして、前記固
定スクロール（図示せず）と公転スクロール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のラツプ（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OrOs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
ラツプを前記固定スクロールのラツプに押し付
け、これらラツ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＝Fd cotθ …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５
０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Fpを求める関係式を導くと、 Fp＝Fω−Fd cotθ−Fr …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、
これに伴つて前記押圧力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180゜未満の範囲でcotθ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。従つて、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Fpも高く成りすぎて、前記
各スクロールのラツ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つたふうに工夫して、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つて、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Osを、前記クランク軸の軸心Or及び
前記偏心軸部の軸心Ocに対し偏位させると共に、
前記クランク軸軸心Orと前記軸部軸心Osとを結
ぶ線分をOsOr、前記軸部軸心Osと前記偏心軸部
軸心Ocとを結ぶ線分をOsOcとし、更に、これら
線分OsOr，OSOcの成す挟角であつて、前記線
分OsOc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、 Ｏ＜cotθ 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
該スクロールのラツプを前記固定スクロールのラ
ツ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
クロールのラツプに働く押圧力が該スクロールを
前記固定スクロールのラツ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
記スクロールのラツ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つて、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
ラツ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つて、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。

斯くして、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
することによつて、前記圧縮要素３が前記吸入ポ
ート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、第２図中、１５，１６はそれぞれ前記クラ
ンク軸６を前記架構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Or及び、前記偏心軸部
７の軸心Ocに対し偏位させるのである。尚、１
８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つ
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Oc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のラツプと前記
固定スクロール１のラツ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、 ・ Fwは前記公転スクロール２が前記クランク
軸６の回りを回転することによつて、この公転
スクロール２に働く遠心力、 ・ 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
る押圧力であつて、前記クランク軸６の軸心
Orと前記軸部８の軸心Osとを結ぶ線上に働く
分力（以下、第１押圧力という）、 ・ Fd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Orに対し
直交する仮想平面上において、前記軸部８の軸心
Osと前記偏心軸部７の軸心Ocとを結ぶ線分OsOc
と、前記軸部８の軸心Osと前記クランク軸６の
軸心Orとを結ぶ線分OsOrとの挟角であつて、前
記線分OsOc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
Oc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−（Fdcotθ＋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つて定まるものである。
そして、これら与えられた押力Fw，Fr，Fd条件
の下において、通常運転時の前記接触圧Fpは前
記挟角θを適当に設定することによつて容易に所
望と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
昇に伴つて前記第２押圧力Fdが増大し、やがて、
前記接触圧Fpが０となつて、前記公転スクロー
ル２に、前記各スクロール１，２のラツプを離間
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
各ラツ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゜より大きく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Fp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Fd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Fdの増大に伴つて前記接
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Oc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
ツプが離間する方向に揺動されるのである。この
結果、前記ラツプ間に隙まができ、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Or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をcotθ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、従つ
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平面図、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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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Osを、前記
   クランク軸６の軸心Or及び前記偏心軸部７の軸
   心Ocに対し偏位させると共に、前記クランク軸
   ６の軸心Orと前記軸部８の軸心Osとを結ぶ線分
   をOsOr、前記軸部８の軸心Osと前記偏心軸部７
   の軸心Ocとを結ぶ線分をOsOcとし、更に、これ
   ら線分OsOr，OsOcの成す挟角であつて、前記線
   分OsOc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、 Ｏ＜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。