JPH0642473A - スクロール式流体機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構造により高精度に可動スクロール部
材の自転を阻止すると共に、オルダム継手の摺動摩擦に
よる動力損失や摩耗等を低減する。 【構成】 スクロール圧縮機のようなスクロール式流体
機械における可動スクロール部材の自転を阻止して公転
だけを許すために使用されるオルダム継手のような自転
防止機構において、摺動部分を無くして摩擦による動力
損失や摩耗を低減させるために、例えばリテーナリング
１２に形成されたキー１２ｃを可動スクロール部材に取
り付けられる可動レース１１の溝部１１ａに係合させる
と共に、その係合部分に窪み１１ｂを設けてその中で転
動するボール１４を介在させることによって、キー１２
ｃと溝部１１ａとが直接に摺動接触しないようにして摩
擦を減少させ、またボール１４の脱出を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばスクロール圧縮
機やスクロール膨張機のようなスクロール式流体機械に
係り、特にスクロール式流体機械における可動スクロー
ル部材の公転を許すと共に自転を阻止する自転防止機構
に関する。

【０００２】

【従来の技術】スクロール圧縮機のようなスクロール式
流体機械において、可動スクロール部材の自転を阻止す
るための自転防止機構には、高精度の自転防止機能があ
ること、及び、摺動摩擦による動力損失が少ないことが
望まれる。

【０００３】この目的で使用されている従来の自転防止
機構の代表的なものとして、特開昭５５−８１２９６号
公報に使用されているようなオルダム継手が良く知られ
ているが、オルダム継手は平面と平面との摺動摩擦部分
を有するため、潤滑油を供給する等の方法による摺動面
の潤滑が不可欠である。また、その摺動面は溝とキーと
の嵌合面に形成されるから、それらが相対的に傾いたと
きには摺動摩擦が非常に増大して動力損失が大きくなっ
たり、摺動部分の摩耗が増加したりする。

【０００４】オルダム継手の摺動面の摩擦を軽減するも
のとして、特開平１−２６２３９２号公報に記載されて
いるスクロール式流体機械においては、摺動するピンを
使用する自転防止機構が提案されているが、この機構に
おいても、やはりピンの摺動部には少なからず摺動摩擦
が発生するし、普通のオルダム継手に比較して構造がか
なり複雑になる。従って、コストの問題や生産技術上の
問題が起こってくるばかりでなく、機構が大型化するた
めに運動部分の質量が増大するというような別の問題も
生じてくる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術が
有するこのような問題を解決し、可動スクロール部材の
自転を高い精度において阻止すると共に、摺動部分を無
くすことにより、従来のオルダム継手等の自転防止機構
に見られる摺動摩擦による動力損失や摺動部分の摩耗等
を低減することを、発明の解決課題とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するための手段として、渦巻き形の羽根を有しハウ
ジング内に固定される固定スクロール部材と、前記固定
スクロール部材の前記渦巻き形の羽根に対して噛み合う
渦巻き形の羽根を有し公転のみをするように駆動される
可動スクロール部材と、前記可動スクロール部材の自転
を阻止し公転のみを許す自転防止機構とを備えており、
前記自転防止機構は、前記可動スクロール部材と一体の
可動レースと、前記ハウジング内に固定される固定レー
スと、前記可動レース及び前記固定レースの間に介在す
るリテーナリングとからなっていると共に、前記リテー
ナリングと前記可動レース及び／又は前記固定レースと
の係合部は、それらの一方のものから軸方向に突出する
キーが他方のものに形成された溝部に挿入された構造を
有しており、しかも前記キーと前記溝部とは直接に摺動
接触することがなく、それらの間に転動部材を介在させ
ており、更に前記転動部材が前記溝部から脱出するのを
防止する手段をも備えていることを特徴とするスクロー
ル式流体機械を提供する。

【０００７】

【作用】従来のスクロール式流体機械の自転防止機構に
おいては、オルダム継手のようにキーとそれを受け入れ
る溝部との間に摺動摩擦が生じるが、本発明のスクロー
ル式流体機械における自転防止機構では、この部分に転
動部材を介在させているので、摺動の場合に比べて摩擦
が非常に小さくなり、それによって動力損失や摩耗を減
少させることができる。しかも転動部材は脱出防止手段
によって保持されているので、転動部材の脱出によるト
ラブルも回避される。自転防止機構が正確に作動するこ
とによって、スクロール部材の渦巻き形の羽根同士が接
触して摩耗するとか、それらの間に過大な隙間が生じて
圧縮された流体が隙間から低圧側へ漏洩し、スクロール
式流体機械の効率低下を招くようなこともことも防止さ
れる。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明のスクロール式流体機械を自
動車用エアサスペンション装置の空気圧縮用無潤滑式ス
クロール圧縮機１に適用した場合の実施例を示す。スク
ロール圧縮機は回転が滑らかで運転騒音が低いという特
長を有するが、その反面、自転防止機構やスクロール部
材の精度が低い場合には、二つのスクロール部材の渦巻
き羽根同士が半径方向、或いは軸方向に接触して羽根の
表面や羽根の端面等に摩耗が生じるので、二つのスクロ
ール部材の羽根の間の接触を避けるために、それらスク
ロール部材の間に半径方向或いは軸方向の大きい間隙を
与えると、それらの間に形成される三日月形の空間にお
いて圧縮された流体が低圧側へ漏洩して、圧縮機全体の
効率が低下し易いというような難点をも有している。そ
こで、自転防止機構の製作精度の高さ、作動の正確さが
要求されることになる。

【０００９】図１に示されたスクロール圧縮機１は、主
として、ハウジング本体２に固定されてハウジングの一
部となる固定スクロール部材３と、電動機４のような原
動機（油圧モータや内燃機関等でもよい）からの駆動軸
５の軸端に取り付けられて回転するバランスウエイトを
備えた偏心輪６と、偏心輪６によって駆動される可動ス
クロール部材７と、その駆動の際に可動スクロール部材
７の公転のみを許し自転を阻止する自転防止機構８とか
らなっている。

【００１０】固定スクロール部材３及び可動スクロール
部材７は、実質的に同じ形をした渦巻き形の羽根３ａ及
び７ａを備えており、それらは軸方向に同じ長さ（高
さ）を有している。そして、それらが相対的に位相がず
れて、且つ偏心している状態で互いに噛み合うように組
み合わされて支持されることにより、それらの羽根の間
に流体を圧縮するための三日月形の空間を少なくとも１
個以上形成する。

【００１１】図示実施例の場合、可動スクロール部材７
は、渦巻き形の羽根７ａを取り付けている円板形の側板
７ｂの背後の中心において軸方向に突出する短い被駆動
軸７ｃを一体的に備えており、この被駆動軸７ｃは、偏
心輪６の内部の駆動軸５に対して偏心した位置において
軸方向に開口している円形の偏心開口６ａの中に、例え
ばニードル軸受９等を介して相対回転可能に挿入されて
いる。もっともこの部分の構造は、駆動軸５の軸端にク
ランク軸部を形成し、これを可動スクロール部材７の側
板７ｂの背後の中心に軸方向に突出して形成される被駆
動スリーブの開口内に、ニードル軸受等を介して回転可
能に挿入するというような均等の構造によって置き替え
てもよいことは言うまでもない。

【００１２】自転防止機構８は、ハウジング本体２に一
体的に取り付けられる固定レース１０と、可動スクロー
ル部材７の側板７ｂの背面に形成された環状の段部に一
体的に取り付けられる可動レース１１と、それら二つの
レースの間に介在するリテーナリング１２とを、互いに
平行な位置に備えている。固定レース１０と可動レース
１１は軸受鋼のような硬い材料で製作され、相互に対向
する面の間に複数個のスラストボール１３を挟持してい
る。リテーナリング１２は、図３に示されているよう
に、スラストボール１３の直径よりも若干内径が大きい
穴１２ａを有し、その中でスラストボール１３が転動す
ることができるように、しかし、スラストボール１３が
レース１０及び１１の面上の所定の範囲から外れないよ
うに保持している。この構造によって、軸方向の力が作
用しても可動レース１１は固定レース１０に対して一定
の距離を保持することができ、固定スクロール部材３に
対する可動スクロール部材７の平行性が維持される。

【００１３】リテーナリング１２は、固定レース１０と
対向する面から、軸方向に固定レース１０に向かって突
出する半径方向の突条である一対のキー１２ｂと、その
裏面である可動レース１１と対向する面から、可動レー
ス１１に向かって軸方向に突出する半径方向の突条であ
る一対のキー１２ｃとを備えている。キー１２ｂ及びキ
ー１２ｃは、互いに直角となる方向に設けられており、
それぞれ円周方向に一定の幅を有する。

【００１４】図２に明示されているように、可動レース
１１のリテーナリング１２と対向する面には、リテーナ
リング１２のキー１２ｃを受け入れるように半径方向の
溝部１１ａが切削されており、溝部１１ａの両側壁に
は、更にそれを掘り込むようにして、やはり半径方向に
溝形の窪み１１ｂが形成されている。窪み１１ｂは半径
方向の内外の端壁を備えており、その中に１個又は２個
程度の小さなボール１４を収容して、それによってリテ
ーナリング１２のキー１２ｃを挟持している。ボール１
４は溝部１１ａ或いは窪み１１ｂとキー１２ｃとの間の
摩擦を減少させるためのものであるが、窪み１１ｂが半
径方向内外の端壁を有しているため、ボール１４は狭い
窪み１１ｂの範囲内で転動することができるものの、窪
み１１ｂから脱出することはできない。

【００１５】同様な構造であるから図示を省略している
が、固定レース１０のリテーナリング１２と対向する面
にも、前記と同様な形で溝部と窪みが形成される。即
ち、固定レース１０にも、リテーナリング１２から軸方
向に突出するキー１２ｂを受け入れる溝部１１ａと同様
な半径方向の溝部と、それを更に掘り込んで形成した窪
み１１ｂと同様な半径方向の溝形の窪みとが形成され
る。しかし、それらの溝部及び窪みがキー１２ｂを支持
するものであることから、それらが溝部１１ａ及び窪み
１１ｂに対して直角の方向に形成されることは言うまで
もない。また、この窪みとキー１２ｂとの間にも、ボー
ル１４と同様に転動可能な小さなボールが挿入されて、
それらの間の摩擦を減少させている。

【００１６】なお、図１に示すハウジング内の空間１５
はスクロール圧縮機１における吸入室になっており、図
示しない吸入口と吸入弁を経て例えば空気のような圧縮
すべき流体を吸入室１５内に吸入するようになってい
る。固定スクロール部材３の渦巻き形の羽根３ａの中央
部分には外部に通じる吐出口１６が形成されており、そ
れを自動的に開閉する吐出弁１７が設けられる。なお、
以上の説明では、キー１２ｂ及びキー１２ｃの両面にボ
ール１４のような転動する減摩手段を設けることにして
いるが、場合によっては、キー１２ｂ及びキー１２ｃの
回転方向の一方の面にのみボール１４を設けるようにし
ても、充分な効果をあげ得る場合がある。

【００１７】図１〜図３に示したスクロール圧縮機１の
実施例は、前述のような構造を有するから、電動機４の
回転によって駆動軸５と偏心輪６が回転駆動されると、
駆動軸５に対して偏心している可動スクロール部材７の
被駆動軸７ｃはニードル軸受９を介して回転されようと
するが、可動スクロール部材７は自転防止機構８によっ
て自転を阻止されているので、駆動軸５の回りに公転だ
けをすることになる。それによって、駆動軸５の回転方
向がスクロール圧縮機１に適合するように選択されてい
る限り、固定スクロール部材３の渦巻き形の羽根３ａと
可動スクロール部材７の渦巻き形の羽根７ａとの間に形
成されている三日月状の空間は、両スクロール部材３，
７の外周部分から次第に中心に向かって移動することに
なる。

【００１８】三日月状の空間が両スクロール部材３，７
の外周部において吸入室１５内に開放していたときに、
吸入室１５から三日月状の空間に取り込まれた空気のよ
うな低圧の流体は、三日月状の空間が閉じて両スクロー
ル部材３，７の外周部分から次第に中心に向かって移動
する際に空間の容積が連続的に縮小することにより圧縮
されるので、両スクロール部材３，７の中心部から圧縮
された流体が吐出弁１７を押し開いて、吐出口１６を通
って外部へ送り出される。

【００１９】逆に、外部から吐出口１６を通じて加圧さ
れた流体が両スクロール部材３，７の中心部に供給され
る場合には、その流体が三日月状の空間を膨張させ、両
スクロール部材３，７の外周部分へ抜けることによっ
て、回転方向は反対になるがスクロール圧縮機１は膨張
機として作動して一種の原動機となる。このようなスク
ロール式流体機械としての基本的な作動は、本発明の各
実施例も従来技術と同様であって、本発明はこのような
点に特徴を有するものではない。

【００２０】前述の作動においては、静止している固定
スクロール部材３に対して可動スクロール部材７が正確
に公転するように駆動されると共に、可動スクロール部
材７の自転が完全に阻止されていない限り、固定スクロ
ール部材３の渦巻き形の羽根３ａと可動スクロール部材
７の渦巻き形の羽根７ａとが、摩耗を生じるような強さ
で圧接されるか、或いはその反対に、それらの間から圧
縮された流体の漏洩を生じる程の隙間を生じることにな
る。従って、渦巻き形の羽根３ａと渦巻き形の羽根７ａ
とが常に適正な相対位置を維持するためには、自転防止
機構８の作動が正確であることが絶対に必要になる。ま
た、自転防止機構８が作動の際に摺動して摩擦を発生す
るものであれば、動力損失を生じるばかりでなく、摺動
部分に摩耗を生じることにより作動が不正確になって、
スクロール部材の渦巻き形の羽根の摩耗をもひきおこ
す。

【００２１】図１〜図３に示した実施例では、自転防止
機構８の作用によって可動スクロール部材７が自転を伴
わない公転をして三日月形の空間に閉じ込めた流体を圧
縮するときに、流体圧縮の反作用として可動スクロール
部材７は軸方向に押圧されるが、この軸方向の力（スラ
スト）は固定レース１０によって支持されて、可動スク
ロール部材７が軸方向に移動することはなく、渦巻き形
の羽根７ａの軸方向の先端が固定スクロール部材３の側
板を兼ねているハウジングの内面から離れることはな
い。従って、この部分から圧縮された流体が漏洩するこ
とが防止される。しかもこの実施例では、固定レース１
０と可動レース１１との間にスラストボール１３を挟ん
でいるので、スラストボール１３が転動することによっ
て、可動スクロール部材７の公転は前述のような軸方向
の力による摩擦が殆ど作用しない状態で軽快に行われ
る。

【００２２】更に、本発明の特徴に対応して、図１〜図
３に示された実施例では、自転防止機構８のリテーナリ
ング１２の軸方向両面に形成されているキー１２ｂとキ
ー１２ｃが、それぞれ相手方の固定レース１０及び可動
レース１１の溝部１１ａ等に対して図４の（ａ）に示さ
れているように、ボール１４のような転動する減摩手段
を介して係合しているので、リテーナリング１２と固定
レース１０又は可動レース１１との間の回転方向の力の
伝達においても殆ど摩擦を生じることがない。しかも、
ボール１４は、限られた大きさを有する窪み１１ｂの内
部で転動するから、転動位置から脱出する恐れもなく安
定に作動する。

【００２３】図４の（ｂ）に示したように、仮に可動ス
クロール部材７が固定スクロール部材３に対して傾斜
し、それに伴ってリテーナリング１２が可動レース１１
に対して傾斜するようなことがあっても、ボール１４が
転動することによって、リテーナリング１２のキー１２
ｃは可動レース１１の溝部１１ａに対して自由に出入り
することができ、こじりの状態になることがない。従っ
て、このような異常な場合でも、どの部分にも無理な力
が作用しないので、異常な摩耗等を生じることが防止さ
れる。また、ボール１４の転動によって無理な力の作用
を回避することができるため、キー１２ｃと可動レース
１１の溝部１１ａとの間等に余分な遊隙を与える必要も
ないから、自転防止機構８の精度が向上する。

【００２４】これに対して従来のオルダム継手の場合
は、図５（ａ）に拡大して示したように、リテーナリン
グ１２’のキー１２ｃ’が可動レース１１’の溝部１１
ａ’の側壁に対して直接に摺動接触しているので、面同
士の摩擦が起こり潤滑を欠かすことができない。また、
図５（ｂ）に示したようにリテーナリング１２’が可動
レース１１’に対して傾斜した場合は、キー１２ｃ’が
溝部１１ａ’の中でこじられて、ロックしないまでも摺
動摩擦が非常に大きくなり、動力損失が増大するばかり
でなく、摺動部分の摩耗が進み、機構の耐久性が著しく
減少する。それを避けるために溝部１１ａ’の幅をキー
１２ｃ’の幅よりも充分大きくとると、こんどは遊隙が
過大になって、自転防止機構８の精度が低下し、可動ス
クロール部材７の渦巻き形の羽根７ａが固定スクロール
部材３の渦巻き形の羽根３ａに接触して摩耗を起こすこ
とになる。これらの問題が本発明によって解消する。

【００２５】図１〜図３に示した実施例では、スクロー
ル部材３及び７は、それぞれ渦巻き形の羽根３ａ，７ａ
と一体化されているが、スクロール部材と渦巻き形の羽
根とを別体として製作した後に何らかの手段によって固
着して一体化してもよい。また、凸部であるキー１２ｂ
及びキー１２ｃはリテーナリング１２に形成し、それら
を受け入れる凹部である窪み１１ｂを備えた溝部１１ａ
等は可動レース１１及び固定レース１０の側に形成して
いるが、これらの凹凸の関係を反対に配置しても実質的
に同じ作用、効果を奏することができる。

【００２６】更に、リテーナリング１２のキー１２ｃに
対して転動するボール１４を介して係合するための、図
２に示したような可動レース１１の溝部１１ａと窪み１
１ｂからなる構造に代わる部分を有する他の幾つかの実
施例の要部を図６〜図１１に示す。前述のように、同じ
構造を固定レース１０の側にも設け得るし、凹凸の関係
を反対にする場合にはリテーナリング１２の側にこれら
の溝部等の構造を設けることができる。

【００２７】まず、図６に示したものは、図２における
半径方向の内外両側が開放している可動レース１１の溝
部１１ａを閉じて、窪み１１ｂと同じ作用をする部分と
共に一つの窓状の開口１１ｃを形成させ、その中にリテ
ーナリング１２のキー１２ｃと、ボール１４とを軸方向
に挿入するようにした構造である。窓状の開口１１ｃを
形成するだけであるから構造が簡単であり、しかも窓状
の開口１１ｃにはボール１４の脱出を防止する機能が自
然に備わっている。

【００２８】図７に示したものは、半径方向両端が開放
している幅の広い溝部１１ｄの中にリテーナリング１２
のキー１２ｃとボール１４を挿入すると共に、溝部１１
ｄからボール１４が脱出するのを防止するための手段と
して、４本のピン１８を可動レース１１の溝部１１ｄ内
に打ち込んだものである。また、ピン１８に代えて４個
のキー１９を可動レース１１の溝部１１ｄ内に形成する
か、又はリテーナリング１２の側からキー１２ｃと平行
に軸方向に突出させて、ボール１４の脱出を防止するよ
うにしたものが図８に示されている。更に、図９に示し
たものでは、リテーナリング１２のキー１２ｃの半径方
向内外の両端に鍔部１２ｄを形成しており、鍔部１２ｄ
を可動レース１１の溝部１１ｄからボール１４が脱出す
るのを防止する手段としている。

【００２９】図１０及び図１１に示した他の実施例は、
言わば上記の各実施例におけるボール１４に対して、ス
ラストボール１３の機能をも併せて持たせたものであ
る。この実施例においては、リテーナリング１２のキー
１２ｃに相当するものが幅を拡大されたキー１２ｅとな
っており、それが可動レース１１に形成された幅の広い
溝部１１ｅに挿入される。従ってボール１４は可動レー
ス１１の広い範囲に分布して配置されるので、スラスト
ボール１３と同様に流体を圧縮する反力としての軸方向
の力をも負担することができる。なお、ボール１４の脱
出を防止するための手段は前述の各実施例と同様なもの
でよく、図１０に示したものは図２に示されたものと同
様な構造を有する。図１０及び図１１に示した実施例に
おいてはスラストボール１３を省略することができるか
ら、それだけ構造が簡単になるという利点がある。

【００３０】なお、上記実施例においては、全て本発明
を無潤滑式圧縮機に適用した場合について説明している
が、本発明は、単に無潤滑式に限らず、空調装置におけ
る冷媒用圧縮機等の潤滑式に適用しても同じ効果を奏す
る。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、簡単な構成によって高
精度に可動スクロール部材の自転を阻止することが可能
になると共に、摺動摩擦による動力損失や摺動部分の摩
耗等を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の全体構成を示す部分的断面図
である。

【図２】図１のＡ−Ａ線における横断側面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線における横断側面図である。

【図４】図２の実施例の要部を拡大して示す部分的断面
図であって、（ａ）は正常な状態を示し、（ｂ）は傾斜
した状態を示している。

【図５】従来例の要部を拡大して示す部分的断面図であ
って、（ａ）は正常な状態を示し、（ｂ）は傾斜した状
態を示している。

【図６】他の実施例の要部を示す部分的側面図である。

【図７】更に他の実施例の要部を示す部分的側面図であ
る。

【図８】更に他の実施例の要部を示す部分的側面図であ
る。

【図９】更に他の実施例の要部を示す部分的側面図であ
る。

【図１０】更に他の実施例の要部を示す部分的側面図で
ある。

【図１１】図１０の実施例の要部を拡大して示す部分的
断面図である。

【符号の説明】

１…スクロール圧縮機 ３…固定スクロール部材 ３ａ…渦巻き形の羽根 ５…駆動軸 ６…偏心輪 ７…可動スクロール部材 ７ａ…渦巻き形の羽根 ８…自転防止機構 １０…固定レース １１…可動レース １１ａ，１１ｄ，１１ｅ…溝部 １１ｂ…窪み １１ｃ…窓状の開口 １２…リテーナリング １２ａ…孔 １２ｂ，１２ｃ，１２ｅ…キー １２ｄ…鍔部 １３…スラストボール １４…ボール １８…ピン １９…キー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 渦巻き形の羽根を有しハウジング内に固
   定される固定スクロール部材と、前記固定スクロール部
   材の前記渦巻き形の羽根に対して噛み合う渦巻き形の羽
   根を有し公転のみをするように駆動される可動スクロー
   ル部材と、前記可動スクロール部材の自転を阻止し公転
   のみを許す自転防止機構とを備えており、前記自転防止
   機構は、前記可動スクロール部材と一体の可動レース
   と、前記ハウジング内に固定される固定レースと、前記
   可動レース及び前記固定レースの間に介在するリテーナ
   リングとからなっていると共に、前記リテーナリングと
   前記可動レース及び／又は前記固定レースとの係合部
   は、それらの一方のものから軸方向に突出するキーが他
   方のものに形成された溝部に挿入された構造を有してお
   り、しかも前記キーと前記溝部とは直接に摺動接触する
   ことがなく、それらの間に転動部材を介在させており、
   更に前記転動部材が前記溝部から脱出するのを防止する
   手段をも備えていることを特徴とするスクロール式流体
   機械。