JPH0612043B2 - スクロ−ル形流体機械 - 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、それぞれ渦
巻形のラップをもつ固定スクロールと公転スクロールと
を備え、該公転スクロールの背面に軸を突設すると共
に、クランク軸の偏心軸部に軸受孔を形成し、該軸受孔
に前記軸を挿嵌して前記公転スクロールと前記クランク
軸とを結合するごとくしたスクロール形流体機械に関す
る。

（従来技術） 以上のごとく構成するスクロール形流体機械は、特開昭
５８−７９６８４号公報にも記載されており、すでに知
られている。

ところで、このものは第５図に概略示すように、固定ス
クロール（５０）と公転スクロール（５１）とを対向さ
せて組付け、これらスクロール（５０）（５１）間に密
閉空間（５２）を形成するごとくなしているのである
が、この密閉空間（５２）の気密性を確保するために、
従来、前記各スクロール（５０）（５１）の寸法をそれ
ぞれ適正に設定して、組付けにより前記スクロール（５
１）（５０）の各ラップ（５３）（５４）間に半径方向
の適当な接触押力が作用するようになしていたのであ
る。

尚、（５５）は前記公転スクロール（５１）の背面に設
ける軸で、該軸（５５）をクランク軸（５６）の偏心軸
部（５７）に形成する軸受孔（５８）に挿嵌して、前記
公転スクロール（５１）と前記クランク軸（５６）とを
結合するごとくしている。

（本発明が解決しようとする問題点） ところが、前記各スクロール（５０）（５１）の組付け
時に前記接触押力を所望の値に設定することは、前記各
スクロール（５０）（５１）の製作誤差、組付け誤差の
ために極めて困難であったのである。

また、前記接触押力を前記した組付けによって、運転中
の前記接触押力が一定になるようにしていても、前記密
閉空間（５２）の内圧が前記接触押力が減じるように作
用するから、この内圧が負荷により変動した場合には、
前記接触押力が変化するのであって、例えば、負荷が大
きくなった時には前記接触押力が不足して前記密閉空間
（５２）のシール性が低下する一方、負荷が小さい場合
にはこの負荷に対して前記接触押力が大きすぎて、シー
ル性は確保されるのであるが前記ラップ（５３）（５
４）間で不必要に大きな動力損失が生じる不具合があっ
たのである。

（問題点を解決するための手段） しかして、本発明は前記公転スクロールの軸と前記偏心
軸部の軸受孔との間にカム手段を介装し、前記公転スク
ロールが前記軸受孔の軸心を中心に揺動できるようにし
て、前記接触押力を、前記公転スクロールに働く遠心力
及び前記密封空間の内圧に起因する押圧力を利用して設
定できるようにしたのであって、具体的な構成は、それ
ぞれ渦巻き形のラップをもつ固定スクロールと公転スク
ロールとを備え、該公転スクロールの背面に軸を突設す
ると共に、クランク軸の偏心部に軸受軸孔を形成し、該
軸受孔に前記軸を挿嵌して前記公転スクロールと前記ク
ランク軸とを結合するごとくしたスクロール形流体機械
において、前記公転スクロールにおける前記軸の軸心
（Ｏｓ）を、前記クランク軸の軸心（Ｏｒ）及び前記偏
心軸部における軸受孔の軸心（Ｏｃ）に対し偏位させる
と共に、前記クランク軸の軸心（Ｏｒ）と前記公転スク
ロールの軸の軸心（Ｏｓ）とを結ぶ第１線分を（ＯｓＯ
ｒ）、前記軸の軸心（Ｏｓ）と前記軸受孔の軸心（Ｏ
ｃ）とを結ぶ第２線分を（ＯｓＯｃ）とし、更に、これ
ら線分（ＯｓＯｒ）（ＯｓＯｃ）の成す角度であって、
前記第２線分（ＯｓＯｃ）から前記第１線分（ＯｓＯ
ｒ）に向けて前記クランク軸の回転方向と同方向に成す
角度を（θ）とする時、前記軸受孔と前記公転スクロー
ルの前記軸との間に、前記角度（θ）を、 ０＞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） 以上のごとく構成したから、この流体機械の運動に伴
い、前記公転スクロールに作用する遠心力及び前記固定
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
間の内圧に起因する押圧力により、該公転スクロールが
前記偏心軸部における軸受孔の軸心を中心に、該スクロ
ールのラップが前記固定スクロールのラップに押し付け
られる方向に揺動させれて、これらラップ間に接触押力
が作用し、かつ、この接触押力は前記角度（θ）の設定
により定めることができると共に、該接触押力は前記密
閉空間の内圧の増減に対応して増減し、この結果、前記
ラップ間のシール性が常に良好に保たれるのである。

（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、それぞれ渦巻き形のラップ（１
ａ）（２ａ）をもつ固定スクロール（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（Ａ）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）の背面側に軸（８）
を突設する一方、前記モータ（４）から延びるクランク
軸（６）に該クランク軸（６）と同心の円筒外面をもつ
偏心軸部（７）を設け、該偏心軸部（７）に、前記クラ
ンク軸（６）の軸心から軸心を偏心させた軸受孔（７
１）を形成して、該軸受孔（７１）に前記公転スクロー
ル（２）の軸（８）を挿入することにより該公転スクロ
ール（２）と前記クランク軸（６）とを結合するごとく
なしている。

また、前記公転スクロール（２）の背面側と前記架構
（Ａ）との間にオルダムリング（９）を設けて、前記ス
クロール（２）の自転を防止するごとくなしている。

また、前記ケーシング（５）には吸入管（１１）を接続
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。

かくして、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
ることによって、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、該冷媒を圧縮して高圧
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３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ラジア
ル軸受であり、（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、（１８）は軸受メタルである。

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１，２図に模式的に示すように、前記公転スクロール
（２）における前記軸（８）と前記偏心軸部（７）にお
ける軸受孔（７１）との間にカムリング（カム手段）
（Ｋ）を介装して、前記軸（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）における軸受孔（７１）の軸心（Ｏｃ）に対し偏
位させるのである。尚、第２図中、（ω）は前記クラン
ク軸（６）の回転方向を示している。

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）における軸受孔（７１）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２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（２
ａ）と固定スクロール（１）のラップ（１ａ）との接触
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って、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
であって、前記クランク軸（６）の軸心（Ｏｒ）と前記
軸（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、前記クランク軸（６）の
軸心（Ｏｒ）と前記公転スクロール（２）の軸（８）の
軸心（Ｏｓ）とを結ぶ第１線分を（ＯｓＯｒ）、前記軸
（８）の軸心（Ｏｓ）と前記軸受孔（７１）の軸心（Ｏ
ｃ）とを結ぶ第２線分を（ＯｓＯｃ）とし、これら線分
（ＯｓＯｒ）（ＯｓＯｃ）の成す角度であって、前記第
２線分（ＯｓＯｃ）から前記第１線分（ＯｓＯｒ）に向
けて前記クランク軸（６）の回転方向と同方向に成す角
度（θ）とする時、前記偏心軸部（７）における軸受孔
（７１）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 Ｆｐ＝Ｆｗ＋Ｆｄｃｏｔα−Ｆｒ ここに、θ＝２π−α …… 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）（Ｆｄ）条件の下にお
いて、通常運転時の前記接触押力（Ｆｐ）は前記角度
（θあるいはα）を適当に設定することによって容易に
所望とすることができるのである。

尚、前記第１押力（Ｆｒ）は遠心力（Ｆｗ），第２押圧
力（Ｆｄ）に比してかなり小さいので、以下の説明にお
いては前記第１押圧力（Ｆｒ）を省略する。

しかして、前記公転スクロール（２）を固定スクロール
（１）に組付けるにあたって、前記公転スクロール
（２）の軸（８）と前記偏心軸部（７）における軸受孔
（７１）との間に介装する前記カムリング（Ｋ）を適当
に選定して、前記角度（θ）についてｃｏｔθが負、つ
まり前記角度（α）についてｃｏｔαが正である範囲で
あって、しかも、通常運転時の前記接触押力（Ｆｐ）が
所望の値と成るようにするのである。具体的には、第１
図に示すように、前記角度（θ）は２７０゜より大で３
６０゜より小、つまり前記角度（α）は０゜より大で９
０゜より小さい範囲で設定してもよいし、又、第４図に
示すように、前記角度（θ）は９０゜より大で１８０゜
より小、つまり前記角度（α）は１８０゜より大え２７
０゜より小の範囲で設定してもよい。

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）を駆動させると、前記公転スクロール
（２）が公転して、前記したごとく前記圧縮要素（３）
に圧縮作用が生じるのである。

しかして、前記公転スクロール（２）には、公転（回
転）に伴う前記遠心力（Ｆｗ）、前記圧縮要素（３）の
内圧に起因する前記第２押圧力（Ｆｄ）が作用する。そ
して、前記偏心軸部（７）における軸受孔（７１）と前
記軸（８）との間に前記カムリング（Ｋ）を介装してい
るから、前記公転スクロール（２）には前記各力（Ｆ
ｗ），（Ｆｄ）により前記偏心軸部（７）における軸受
孔（７１）の軸心を中心とする回転モーメントが生じ、
前記公転スクロール（２）のラップ（２ａ）が前記固定
スクロール（１）のラップ（１ａ）に押し付けられ、各
ラップ（１ａ）（２ａ）間に接触押力（Ｆｐ）が発生す
るのである。

しかも、この接触押力（Ｆｐ）は、前記した式から明
らかなように、前記角度（θあるいはα）の設定により
容易に設定することができるのである。その上、この流
体機械の負荷が変動し、前記圧縮要素（３）の内圧が増
減した場合には、前記カムリング（Ｋ）により、前記角
度（θ）をｃｏｔθが負、つまり前記角度（α）をｃｏ
ｔαが正に成るように設定しているから、前記式から
明らかなように、前記内圧の増減に伴う前記第２押圧力
（Ｆｄ）の増減に対応して前記接触押力（Ｆｐ）が増減
するのである。つまり、前記圧縮要素（３）の内圧が大
きく成った時は、これに応じて前記接触押力（Ｆｄ）が
増大して、前記圧縮要素（３）内の密閉空間のシール性
を確保できる一方、前記内圧が小さくなった場合には、
これに応じて前記接触押力（Ｆｄ）も減少して前記ラッ
プ（１ａ）（２ａ）間に不必要に過大な摺動抵抗が生じ
るのを防止できるのである。

（発明の効果） 以上のごとく、本発明は前記偏心軸部（７）における軸
受孔（７１）と前記公転スクロール（２）における前記
軸（８）との間にせカム手段（カムリング）（Ｋ）を介
装すると共に、前記角度（θ）をｃｏｔθが負、つまり
前記角度（α）をｃｏｔαが正となる範囲に設定したか
ら、前記固定スクロール（１）と公転スクロール（２）
との各ラップ（１ａ）（２ａ）の接触押力（Ｆｐ）を、
製造公差や組付け誤差を殊更に小さくしなくとも、所望
の値に容易に設定できるのである。

その上、前記接触押力（Ｆｐ）を負荷変動に応じて増減
させられるので、この負荷変動に対しても前記密閉空間
のシール性を良好に保持しながら、しかも、前記ラップ
（１ａ）（２ａ）間の不必要に大きな摺動抵抗が生じて
動力損失を生じるようなことがないのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の要部の模式縦断面図、第２図
は同実施例の要部の模式平面断面図、第３図は同縦断面
図、第４図は他の実施例の模式平面断面図、第５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 （７１）……軸受孔 （Ｋ）……カムリング（カム手段） （１ａ），（２ａ）……ラップ （Ｏｓ），（Ｏｒ），（Ｏｃ）……軸心 （θ）……角度

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】それぞれ渦巻形のラップ（１ａ）（２ａ）
   をもつ固定スクロール（１）と公転スクロール（２）と
   を備え、該公転スクロール（２）の背面に軸（８）を突
   設すると共に、クランク軸（６）の偏心軸部（７）に軸
   受孔（７１）を形成し、該軸受孔（７１）に前記軸
   （８）を挿嵌して前記公転スクロール（２）と前記クラ
   ンク軸（６）とを結合するごとくしたスクロール形流体
   機械において、前記公転スクロール（２）における前記
   軸（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）における軸受孔（７
   １）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）と前記公転スクロール
   （２）の軸（８）の軸心（Ｏｓ）とを結ぶ第１線分を
   （ＯｓＯｒ）、前記軸（８）の軸心（Ｏｓ）と前記軸受
   孔（７１）の軸心（Ｏｃ）とを結ぶ第２線分を（ＯｓＯ
   ｃ）とし、更に、これら線分（ＯｓＯｒ）（ＯｓＯｃ）
   の成す角度であって、前記第２線分（ＯｓＯｃ）から前
   記第１線分（ＯｓＯｒ）に向けて前記クランク軸（６）
   の回転方向と同方向に成す角度を（θ）とする時、前記
   軸受孔（７１）と前記公転スクロール（２）の前記軸
   （８）との間に、前記角度（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。