JPS58106190A - スクロ−ル型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスクロール型圧縮機に関する。

この種の圧縮機は、第１図作動原理図に示すように、同
一形状２つのうずまき体の一方２を略中夫に吐出口４を
有するシール端板に固定し、他方のうずまき体ｌを他方
の端板に固定し、両者を、第１図に示すように、相対的
に１８０°回転させ、かつこの両者のうずまき体が５１
．５２および５１’、５２’の４点で互いに接触するよ
うに、距離２ρ（＝うずまきのピッチ−２×うずまきの
板厚）だけ相対的にずらして、互いに重ね合せ、一方の
うずまき体２を静止し、他方のうずまき体ｌをクランク
半径ρを有するクランク機構にて、一方のうずまき体２
の中心００周りに自転を行なうことなく半径ρ＝００′
で公転運動をなすように構成される。

そうすると、２つのうずまき体１．　２間には、両うず
まき体が当接する点５１．５２及び点５１’、５２’間
に密閉された小室３゜３が形成され、密閉小室３，３の
容積がうずまき体ｌの公転に伴い徐々に変化する〇すな
わち、同図（１）の状態からうずまき体ｌをまず９０°
公転させると、同図（２）となり、１８０°公転させる
と同図（３）に、２７０°公転させると同図（４）とな
シ、この間、小室３の容積は徐々に減少し、同図（４）
では２つの小室３，３は連通して小室５３となり、同図
（４）の状態から更に９０°公転すると、同図（１）と
なり、小室５３の容積は同図（２）より同図（３）へと
その容積を減少し、同図（３）と同図（４）の間で最小
の容積となシ、この間、同図（２）で開きはじめた外側
空間が同図（３）、同図（４）から同図（１）に移り、
新たな気体を取シこんで密閉小室を形成し、以後これを
くシかえし、うずまき体外側空間より取９こまれた気体
が圧縮され吐出口４よシ吐′仕される。

上記は、スクロール型圧縮機の作動原理であるが、スク
ロール型圧縮機は具体的には、第２図縦断面図に示すよ
うに、ハウジングＩＯはフロントエンドプレート１１．
　　リヤエンドプレート１２．シリンダプレート１３よ
りなり、リヤエンドプレート１２に吸入口１４、　吐出
口１５を突設すると＼もに、うずまき体２５２および円
板２５１よりなる静止、＜りｏ−１ｔ４ｕｔ２ｓｔ−固
定し、フロントエンドプレート１１にクランクピン２３
を有する主軸１７を枢着し、クランクピン２３に、第３
図■−■断面図に示すように、ラジアルニードル軸受２
６．公転スクロール部材２４のポス２４３．角筒部材２
７１．摺動体２９１゜リング部材２９２１回り止め２９
３等よシなる公転機構を介して、うずまき体２４２およ
び円板２４１よシなる公転スクロール部材２４が付設さ
れている。

しかしながら、このようなスクロール型圧縮機には次の
ような大きな欠点がある。

（１）第１図（１）〜（４）に示したよう９１密閉され
た小室３，３は、公転うずまき体１の公転に伴い、徐々
にその容積を減少し、小室５３となっていくが、その際
、小室３，３又は小室５３が吐出口４に連通しない領域
、すなわち回転角範囲がかなシ発生するので、このため
うずまき体外側空間より取シとまれる気体に液体（例え
ば潤滑油）がある程度混入すると、ガスがまず圧縮され
、次いで液体が圧縮されるとと＼なるが、液体は非圧縮
性液体であることから更にうずまき体が回転すると、異
常な圧力上昇が発生しくこれは通常液圧縮と呼ばれてい
る）、うずまき体（第１図１，２、第２図２４２゜２５
２参照）が破損することがある。

また、圧縮機の起動時には、圧縮機のハウジング１０内
及び小室（第１図３，３゜５３参照）内に液冷媒や油が
少なくとも若干溜まシこむため、大きな圧縮機の起動ト
ルクが発生し、このため、外部のモータには大きな起動
トルクが要求され、圧縮機を車載として走行用エンジン
でこれを駆動する場合には、起動時にエンジン負荷が一
時的に犬となり、いわゆるショック（圧縮機起動ショッ
ク）が発生し、車の走行フィーリングをち化する。

（２）また、圧縮機内にゴミ等の異物が侵入し、この異
物が両うずまき体の接触部分にかみこまれると、うずま
き体が破損したり、あるいはキズがつき、とのキズによ
り正常なる圧縮を行ない得なくなる。

（３）また、主軸１７からのクランクピン２３の偏心量
ρは前述のように、公転半径を与えるものであシ、また
２ρは、両うずまき体のオフセットｉを与えるものであ
るが。

仮シに偏心量ρが所定の寸法より小さいと両うずまき体
は当接せず（第１図５１゜５２．５１’、５２’の接点
がなくなる）、このため２つのうずまき体からガス、が
洩れ、圧縮機の大巾なる性能低下をまねき、逆に、偏心
量ρが大きいと、両うずまき体が強く当接するため、圧
縮機を回転させるのに大きな動力を必要とし、また、両
うずまき体が摩耗するという問題があシ、クランクピン
２３の偏心量ρを得るのに極めて高精度の加工を必要と
する。

（４）さらに、この種の圧縮機においては、第１図（１
）の状態で小室３，３の容積が理論吸込み量となり、こ
の理論吸込み量すなわち、吐出　　　量を変えることは
できないので、例えばスクロール型圧縮機を車両空調・
冷凍用として用いその走行用エンジンで駆動させる場合
には、高速走行時に必要以上の冷凍能力を発生させ、こ
のために大きな負荷が成行用エンジンに加わシ、車速の
低下。

車両燃費の悪化等を生ずる。

本発明はこのような事情に鑑みて提案されたもので、液
圧縮を生起せず、起動トルクを小とし、破損を防止し、
性能を向上し、摩耗を防止する可変吐出量のスクロール
型圧縮機を提供することを目的とし、内径の中心と外径
の中心とを偏心すると＼もに内径の中心に関し外径の中
心と略反対側に重心を有するエフセントリンクプッシュ
をばねを介して主軸のクランクピン側と公転スクロール
部材側との間に回動自在に挿入し、上記クランクピンの
偏心回動に基因する上記エフセントリックプッシュの自
転により上記公転スクロール部材の静止スクロール部材
に対する公転半径を可変としたことを特徴とする。

本発明の実施例を図面について説明すると、第４図はそ
の公転機構を示す第１実施例の横断面図、第５図は第４
図の縦断面図、第６図（Ａ）、　　（Ｂ）はそれぞれ第
５図の部分拡大図、その正面図、第７図（１）〜（４）
はそれぞれ第４図の作用説明図、第８図、第９図はそれ
ぞれ第６図の変形を示す正面図、第１Ｏ図はエフセント
リックプッシュの油溝を示す斜視図、第１１図は第２実
施例の公転機構の部分縦断面図である。

まず、第４〜６図の第１実施例において、第２〜３図と
同一の記号はそれぞれ第２〜３図と同一の部材を示し、
５００はクランクピン２３に回動自在に外挿されると＼
もに、ラジアルニードル軸受２６に内挿された外径の中
心がＯ′、内径の中心がＯＩｆにあシ偏心ｅを有するエ
フセントリックプッシュ、５０１はエフセントリックプ
ッシュの偏心部、５０２は偏心部５０１に一体的に付設
されたアンバランスマスで、これにより、第６図に示す
ように、　　　　　−エフセントリック プッシュ５００の重心Ｇは内径中心σ′に関し外径中心
Ｏ′と反対側に距離ｇの位置となる、５０３はクランク
ピン２３に嵌挿されエフセントリックプッシュ５００に
回転方向の規制を与えるコイル状のばね材で、エフセン
トリックプッシュ５００をばね材５０３にて止める円周
方向位置はクランクピン２３の中心と主軸１７の中心と
を結んだ方向とｏｏ”の方向がはソ等しくなるように、
スクロール部材２４の公転半径が比較的大きい位置とす
る。

第７図において、 ０を主軸１７の中心、 ＲをＯとｏ”の距離とすると、 まず、同図（１）は、エフセントリックプッシュ５００
の外径中心Ｏ′と内径中心０　”が主軸中心Ｏと内径中
心Ｏ″の延長上にある場合を示　し、このとき、うずま
き体の公転半径ＯＯ′は最大となり、この値ρｍａｘは
、ρｍａｘ　　＝　　Ｒ＋　ｅ となる、 次に、同図（３）は、エフセントリックプッシュ５００
の外径中心０′が主軸中心Ｏとエフセントリックプッシ
ュ５００の内径中心Ｏ″の上にある場合を示し、このと
き、うずまき体の公転半径ＯＯ′は最小となり、この値
ρｍｉｎは、 ρｍ１ｎ＝Ｒ−ｅ となる、 すなわち、同図（４）に示すように、エフセントリック
プッシュ５００によシうずまき体の公転半径ρは。

Ｒ−ｅ　　≦　ρ　≦　Ｒ＋ｅ の範囲で変化しうる０ このようなスクロール型圧縮機を運転すると、圧縮機の
回転速度が比較的低い場合には、略第７図（’１　）の
状態が保たれる。　すなわち、比較的低速回転時には、
主軸１７を回転させると、エフセントリックプッシュ５
００は、バネ材５０３にてその回転方向の動きを規制さ
れ、これによシ２つのうずまき体が接する（例えば、第
１図５１．５２．５１’、５２’）位置での公転半径に
て圧縮機は極めて良好に運転される。

こ＼で、圧縮機の回転速度を高くすると、クランクビン
２３に挿入されたエフセントリックプッシュ５００には
遠心力が加わるが、エフセントリンクプッシュ５００の
重心Ｇは、エフセントリックプッシュ５００の内径中心
０″とずれてＯ／／に関しエフセントリックプッシュ５
００の外径中心Ｏ′と反対側にあるため、同図（１）の
状態から同図（２）の状態に移シ、更に同図（３）の状
態に移ってゆく。その際の平衡位置を決めるのは、バネ
材５０３の復元力と重心Ｇに加わる遠心力の大きさでア
シ、上記のように回転数が高いと、エフセントリックプ
ッシュ５００には大きな遠心力が加わシ、これがバネ材
５０３の復元力と平衡する位置まで圧縮機の公転半径ρ
を小さくする。

従って、圧縮機が高速になると、圧縮機の公転半径ρは
小さく々るようにエフセントリックプッシュ５００が回
動し、これによシ、それまで第１図５１．５２．５１’
、５２’にて２つのうずまき体１，２が接触することに
よ多形成されていた密閉小室３．　３．　５３は、うず
まき体１．　２が接触しなくなり、２つのうずまき体間
にはすきまが生じ、圧縮される流体は、すきまから低圧
側へ洩れてゆき、この結果、圧縮機の吐出量は減少する
。

また、圧縮機の低速回転時でも第１図に示す小室３．　
３．　５３等が例えば、液冷媒、油等の液体を閉じこみ
、いわゆる液圧縮を行なうと、異常表力がうずまき体２
４に発生し、これがラジアルニードル軸受２６を介して
エフセントリンクプッシュ５００に伝達される。

このとき、エフセントリックプッシュ５００は、バネ１
５０３による規制力以上の力を受け、第７図（２）、　
（３）に示すように、公転半径ρが小さくなるように回
動する。これによシ、それまで第１図５１．５２．５１
’、５２’に示すように２つのうずまき体１，２が接触
することによ多形成されていた密閉小室３゜３．５３は
、うずまき体１，２が接触しなくなシ、すきまが生じる
ことにょシ、このすきまから液体が逃げだし、異常な圧
力上昇は解消される。

なお、２つのうずまき体がゴミ等の異物をかみこんだ場
合も同様に、異常なカが発生するため、エフセントリッ
クプッシュ５００は公転半径ρを小さくするように回動
し、異物をのシこえてしまい、良好なる圧縮機の運転が
継続されることになる。

このような装置によれば、下記効果が奏せられる。

（１）圧縮機の回転速度が比較的低い場合には、エフセ
ントリックプッシュ５００はバネ戟にて、公転半径ρを
大とするように回転方向に規制をうけ、これにょシ、２
つのうずまき体間はすきまなく良好にシールされ、密閉
された小室が形成されて極めて良好なる運転が得られる
。

一方、圧縮機の回転速度が高くなると、エフセントリッ
クプッシュ５００に加わる遠心力がエフセントリックプ
ッシュ５００を自転させ公転半径を小さくするので、２
つのうずまき体間にはすきまが発生し、このすきまから
流体が洩れていき、圧縮機の吐出量は減少し、この結果
圧縮機の能力（吐出量）及び圧縮機の所要動力はともに
大巾に低下する。

（２）圧縮機の低速回転時でも、液圧縮あるいはゴミ等
の異物をかみこみうずまき体に異常な力が発生すると、
エフセントリックプッシュ５００は、クランクピン２３
周りを回動（自転）し、公転半径ρを小とするように逃
げるため、液体の放出あるいは異物ののシこえが生じ、
うずまき体の破壊あるいは起動トルク大のため生ずる運
転フィーリングの欅化等という従来のものの甑めて大き
な欠点が解消できる。

（３）従来のものでは、主軸中心とクランクビン中心と
のオフセット量によシ公転半径ρが一義的に決定される
ため、所定の公転半径ρを得Ａのに極めて高精度のオフ
セット量ρの加工が要求されていたが、本装置において
は公転半径ρは Ｒ−ｅ　　≦　ρ　≦　Ｒ＋ｅ の範囲で変わりうるため、主軸中心とクランクビン中心
のオフセット量Ｒは適幽なる精度で加工すれば良く、工
作が極めて容易となる。

なお、エフセントリックプッシュの意図するところは、
高速回転時に公転半径ρを小さくするようにエフセント
リックプッシュの重心位置を決めることにあシ、すなわ
ち、エフセントリックプッシュの偏心部材の内径中心に
関しその外径中心と反対側にエフセントリックプッシュ
の重心を設定することにあるので。

これを第８図、第９図に示すようにしても良い。

まず、第８図はエフセントリンクプッシュ６００に孔６
０１及びエクセントリックプッシュ６００４％ｌｊ質よ
り比重の大きい部材６０２を設け、所定の重心位置を得
るようにしたものを示し、孔６０１と重比重部材６０２
は各各単独に、あるいは両者一体に設けても良い。

次に、第９図はエフセントリックプッシュ７００を小比
重部材７０１と大比重部材７０２の両者によシ構成し、
所定の重心位置を得るようにしたものを示す。

上記実施例では、エフセントリックプッシュ５００をラ
ジアルニードル軸受２６を介してスクロール部材２４（
第２図参照）のボス２４３（第２図、第３図、第４図参
照）に挿入した場合を示したが、ラジアルニードル軸受
２６は必ずしも必要ではなく、また、上記実施例では、
エフセントリックプッシュ５００をクランクビン２３に
回転自由に直接挿入したが、要、すれば、クランクビン
２３とエフセントリックプツシ１５００間にニードル、
主軸受等の軸受部材を挿入しても良い。

また、エフセントリンクプッシュとこれが組み合される
相手側部材、例えば、クランクビンとの摺動を滑らかに
行なうために、エフセントリックプッシュの外径面およ
び又は内径面にいわゆる油プール用の溝を設けても良く
、第１０図は外径側に油溝８０１を設けた例を示す。

なお、内径側と外径側とを単数又は複数の孔にて連通し
、この孔を介して油を内外径に万遍なく送るようにして
もよい。

更に、油溝ば、エフセントリックプッシュの内、外径側
に設置する代わシに、クランクビンの外径又はスクロー
ル部材２４のボス２４３に設けても良く、また、エフセ
ントリックプッシュを潤滑するために、主軸１７及びク
ランクビン２３に油孔を設け、この孔を介して潤滑油を
エフセントリックプッシュに給油するようにしても良い
。

第１１図は本発明の第２実施例を示すもので、主軸１７
には、その内部にエフセントリンクプッシュ９００が入
る凹部９０１を有するボス９０２を設け、スクロール部
材２４には円板２４１に、エフセントリックプッシュ９
００がその外径部に挿入される軸９０３を突設し、ボス
９０２と軸９０３の間に両部材に回動自在にエフセント
リンクプッシュ９００を挿入している。こ＼では、スラ
ストニードル軸受は省略したが、これは前記のとおり、
付けても付けなくても良く、また油溝、油孔についても
同様である。

要するに本発明によれば、内径の中心と外径の中心とを
偏心すると＼もに内径の中心に関し外径の中心と略反対
側に重心を有するエキセントリックブツシュをばねを介
して主軸のクランクピン側と公転スクロール部材側との
間に回゛動自在に挿入し、上記クランクビンの偏心回動
に基因する上記エキセン）　ＩＪラックツシュの自転に
よシ上記公転スクロール部材の静止スクロール部材に対
する公転半径を可変としたことによシ、高性能のスクロ
ール型圧縮機を得るから、本発明は産業上極めて有益な
ものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は公知のスクロール型圧縮機の作動原理図、第２
図は公知のスクロール型圧縮機の縦断面図、第３図は第
２図の■−■に沿った横断面図、第４図は本発明の第１
実施例の公転機構を示す部分横断面図、第５図は第４図
の縦断面図、第６図（Ａ）、　　（Ｂ）はそれぞれ第５
図の部分拡大図、その正面図、第７図（１）〜（４）は
それぞれ第４図の作用説明図、第８図、第９図はそれぞ
れ第６図の変形を示す正面図、第１０図はエフセントリ
ックプッシュの油溝を示す斜視図、第１１図は本発明の
第２実施例を示す部分縦断面図である。 、、゛・　　□ ３・・小室、ｌＯ・・ハウジング、１１・・フロントエ
ンドブレー）、１２・・リヤエンドプレート、１３・・
シリンダプレート、１４・・吸入口、１５・・吐出口、
１７・・主軸、２３・・クランクピン、２４・・公転ス
クロール部材、２４１・・円板、２４２・・うずまき体
、２４３・・ボス、２５・・静止スクロール部材、２５
１・・円板、２５２・・うずまき体、２６・・ラジアル
ニードル軸受、５３・・小室、２７１・・角筒部材、２
９１・・摺動体、２９２・・リング部材、２９３・・回
り止め、５００・・エフセントリックプッシュ、５０１
・・ｉ８部、　５０２・・アンノ（ランスマス、５０３
・・ばね材、 ５１．５１’、５２．５２’・・当接点、６００・・エ
フセントリックプッシュ、６０１・・孔、６０２・・重
比重部材、７００・・エフセントリックプッシュ、７０
１・・小比重部材、７０２・・大比重部材、８００・・
エフセントリックプッシュ、８０１・・油溝、 ９００・・エフセントリックプッシュ、９０１・・凹部
、　　　９０２・・ボス、９０３・・軸、　　　９０４
・・ばね材復代理人　弁理士　　塚　本　正　文 犯　）■ 氾３霞 、￥ｌｌ）′７　図 （２） （３） （４） 乳６図 も９図 昆１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内径Ｑ中心と外径の中心と重心すると＼もに内径の中心
   に関し外径の中心と略反対側に重心を有するエフセント
   リンクプッシュをばねを介して主軸のクランクビン側と
   公転スクロール部材側との間に回動自在に挿入し、上記
   クランクピンの偏心回動に基因する上記エフセントリッ
   クプッシュの自転によシ上記公転スクロール部材の静止
   スクロール部材に対する公転半径を可変としたことを特
   徴とするスクロール型圧縮機。