JPS6035556B2 - スクロ−ル流体機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、空気あるし、は冷煤ガスなどを昇圧するガ
ス圧縮機、膨張機または液体ポンプとして用いられるス
クロール流体機械に関する。

まず、スクロール流体機械の基本構成および作動原理を
第１図および第２図により説明する。

スクロール流体機械は、円板状の鏡板１にインポリュー
ト曲線あるいはこれに近似の曲線からなろうず巻き状の
ラップ２を直立させて形成した固定スクロール３と、こ
の固定スクロール３と同一形状の鏡板４、ラップ５から
なる旋回スクロール６とを互いにラップ２，５を内側に
向けてかみ合わせ、また旋回スクロール６の見かけ上の
自転を阻止するオルダムリング７を固定スクロール３に
固定された静止部分と旋回スクロール６との間に設けた
ものである。このような構成において、旋回スクロール
６の中心○ｍが固定スクロール３の中心○ｓのまわりを
時計方向に旋回運動すると、両鏡板１，４および両ラッ
プ２，５間に形成され、両ラップ２，５の巻き終り端に
位置していた密閉空間Ｖａ，Ｖｂは、両スクロール３，
６の中心に向って移動しながら体積が徐々に縮小してい
く。

また、旋回スクロール６の中心○ｍが反時計方向に旋回
運動すると、両スクロール３，６の中心に位置していた
密閉空間Ｖｃ，Ｖｄは、両ラップ２，５の巻き終り端に
向って移動しながら体積が徐々に増加していく。

従って、固定スクロール３の中心に設けられたボート８
を吐出口とし、旋回スクロール６を時計方向に旋回運動
させてやれば、この装置は圧縮機として動作する。

また、密閉空間Ｖａ，Ｖｂが形成されると同時にこれら
の密閉空間Ｖａ，Ｖｂがボート８と蓮適するようにラッ
プ２，５を形成すれば、この装置は液体ポンプとして動
作する。同様に、固定スクロール３のボート８から高温
高圧のガスを流し込めば、この装置は膨張機として動作
する。この装置が作動している状態では、固定スクロー
ル３と旋回スクロール６とを引き離そうとする力が、密
閉空間Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄ内に存在する流体圧によ
って両スクロール３，６間に発生する。

そのため、このままでは両スクロール３，６は離れてし
まい、正常な圧縮、膨張、液体移送動作ができなくなる
ので、ガス圧あるし、はばね圧を旋回スクロール６の反
ラップ面に作用させて、引き離そうとする力よりも大き
い押し付け力を旋回スクロール６に加えている。このよ
うなスクロール流体機械においては、旋回スクロール６
を旋回運動させる力（圧縮機の場合）あるいは負荷（膨
脹機の場合）の作用点は点Ｆであり、密閉空間Ｖａ，Ｖ
ｂ，Ｖｃ，Ｖｄ内ガス圧の作用点は点Ｇである。

両作用点Ｆ，Ｇに加わる力は互いに対向しており、しか
も両作用点Ｆ，Ｇは鞠方向にはなれているので、旋回ス
ク。ール６は矢印Ｍのようなモーメントを受け、旋回ス
クロール６の鏡板４が固定スクロール３の鏡板１に局部
的に強く押し付けられる。そのため、固定スクロール３
と旋回スクロール６との間の摺動摩擦損失が増大すると
ともに、旋回スクロール６が固定スクロール３に対して
煩いた状態で旋回運動するようになるので両スクロール
３，６の鏡板１，４およびラップ２，５の良好な接触が
くずれて、ガス漏れの増加を招く問題があった。この発
明の目的は、旋回スクロールに作用する押し付け力が局
部的に大きくなるのを解消し、これによって固定．スク
ロールと旋回スクロールとの間の摺動摩擦損失を軽減す
るとともに、旋回スクロールの旋回運動の適正化を図り
ガス漏れを軽減することにある。

この発明の特徴は、固定スクロールまたは、旋回スクロ
ールの摺動面に、複数の各々独立したくぼみを有し、固
定スク。

ールまたは旋回スクロ−ルに、前記の各くぼみに供給源
から送り込まれる潤滑液を導く供給通路を有し、旋回ス
クロールの旋回運動に連動して各くぼみと供給源との蓮
通、遮断を行い、各〈ぼみに対する潤滑液の供給を間欠
的に行う間欠供給手段を、供給通路中に備え、旋回スク
ロールに作用する軸方向押付け力が局部的に大きくなる
のを解消することにある。上記の構成であるから、旋回
スクロールにおける強い押し付け力が加わる部分に位置
しているくぼみの内部に高い減圧を生じさせ、この減圧
によって旋回スクロールに加わる局部的な強い押し付け
力を打ち消しあるいは緩和することができる。

以下この発明の実施例を第３図ないし第１０図により説
明する。なお、前述の通りの構成は、圧縮機、膨脹機お
よびポンのいずれもほぼ同じであるから以下の説明では
圧縮機の場合について述べる。

第３図、第４図、第５図および第６図は、この発明の第
１の実施例を示すものである。

固定スクロール３は、円板状の鏡板１と、この鏡板１に
直立し、インポリュ−ト曲線あるいはこれに近似の曲線
に成形され、厚さｔおよび高さｈが一様なラップ２とか
らなり、その中心部に吐出口８、外周側に吸入口９を備
えている。

また固定スクロール３は、その中心○ｓから等距離の位
置に等角度間隔に配置された複数個たとえば４個の給油
孔１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを備えている。これ
らの給油孔１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは共通の給
油配管１１を経由して給油ポンプ（図示せず）に連絡さ
れている。給油ポンプの代りに吐出圧力を利用すること
もできる。旋回スクロール６は、円板状の鏡板４に直立
し、固定スクロール３のラップ２と同一形状に成形され
たラップ５と、鏡板４の反ラップ面（以下背面という）
に設けられたスクロールボス１２とからなる。

スクロールボス１２の中心は、旋回スクロール６の中心
○ｍ線上に位置している。旋回スクロール６の鏡板４は
、固定スクロール３の鏡板１と接触摺動する面内で中心
０ｍから等距離の位置に、給油孔１０の同数のくぼみ１
３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを備えている。これらの
くぼみ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは、各々独立し
ている。固定スクロール３と旋回スクロール６とは、ラ
ップ２，５が互いに内側に向けられ、ラップ２の巻き終
り端２ａとラップ５の巻き終り端５ａとが中心○ｍ，Ｃ
Ｓを結ぶ線上の中間の点０に関して点対称になるように
かみ合わされている。

固定スクロール３と旋回スクロール６とがかみ合わされ
た状態における各給油孔１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０
ｄ、各くぼみ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄの位置関
係は第６図ａないし第６図ｄに示す通りである。

第６図ａないし第６図ｄは、給油孔１０とくぼみ１３と
の位置関係を９０度間隔で示したもので、第６ａ図の状
態から始まり第６図ｂ、第６図ｃ、第６図ｄの順に繰り
返される。これらの図において、各給油孔１０ａ，１０
ｂ，１０ｃ，１０ｄは固定スクロール３の中心瓜から半
径Ｒの円上に９０度間隔で配置され、各くぼみ１３ａ，
１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは、旋回スクロール６の中心○
ｍから半径Ｒ（給油孔１ ０の場合と同じ半径）の円上
に９０度間隔で配置されている。

旋回スクロール６の中心○ｍが固定スクロール３の中心
○ｓのまわりを旋回する間に各給油孔１０ａ，１０ｂ，
１０ｃ，１０ｄと各くぼみ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１
３ｄの相対位置が変わり、第６図ａでは、給油孔１０ｄ
とくぼみ１３ｄ、第６図ｂでは、給油孔１０ａとくぼみ
１３ａ、第６図ｃでは、給油孔１０ｂとくぼみ１３ｂ、
第６図ｄでは、給油孔１０ｃとくぼみ１３ｃとがそれぞ
れ達通する。

フレーム１４は、固定スクロール３のラップ側の面に教
本のボルトによって固定され、固定スクロール３と向き
合っている側には、おう部１４ａを備えている。

このおう部１４ａは、途中に減圧弁１５が設けられた配
管１６を経由して吐出口８に連絡されている。クランク
シャフト１７は、フレーム１４‘こ取付けられた軸受１
８，１９に回転自在に支持され、その軸心は固定スクロ
ール３の中心○ｓと一致している。

このクランクシャフト１７は、その端部にクランクピン
１７ａを備え、このクランクピン１７ａの中心は、クラ
ンクシャフト１７の軸心から瓜・ｏｍに相当する距離（
一般に旋回半径と呼ばれている）だけはなれたところに
位置している。このクランクピン１７ａは、スクロール
ボス１２にはめ込まれ、クランクシャフト１７とスクロ
ールボス１２との間に軸受２０が設けられている。／ゞ
ランシソグウエイト２１は、クランクシヤフト１７に取
り付けられている。

オルダムリング７は、第５図に示すように、一方の面に
溝７ａを備え、他方の面に溝７ａに直交する溝７ｂを備
えてあり、このオルダムリング７は、フレーム１４と施
回スクロール６の背面との間に配置されている。

オルダムリング７の溝７ａには、フレーム１４に固定さ
れたオルダムキー２２がはめ込まれ、溝７ｂには施回ス
クロール６の背面に固定されたオルダムキー（図示せず
）がはめ込まれている。メカニカルシール２３は、フレ
ーム１４に固定されたハウジング２４に納められており
、ハウジング２４に固定されたシールリング２５と、ク
ランクシャフト１７に移動可能にはめ込まれたフローテ
ングリング２６と、このフローテングリング２６をシー
ルリング２５に押し付けるばね２７と、ハウジング２４
とシールリング２５間およびクランクシヤフト１７とフ
ローテングリング２６間の気密を保つ０リング２８とか
らなる。

次にこの実施例の動作を説明する。

圧縮を行う際の動作は、動作原理で説明した通りである
からその説明は省略し、旋回スクロール６に加わる局部
的な強い押し付け力（以下偏った押し付け力という）を
打ち消す作用を述べる。

潤滑油は、給油配管１１を経由して各給油孔１０ａ，１
０ｂ，１０ｃ，１０ｄに圧送されてきている。また旋回
スクロール６の旋回運動によって旋回スクロール６と固
定スクロール３との相対位置が変るので、給油孔１０と
くぼみ１３とは、給油孔１０ｄとくぼみ１３ｄ、給油孔
１０ａとくぼみ１３ａ、給油孔１０ｂとくぼみ１３ｂ、
給油孔１０ｃとくぼみ１３ｃの順に順次達通し、潤滑油
は各くぼみ１３ａ，１３０，１３ｃ，１３ｄに間欠的に
供給される。一方第３図および第６図に示すように、旋
回スクロール６を旋回させる力すなわち圧縮をしようと
する力Ｆａは、旋回スクロール６の中心○ｍの線上に作
用し、圧縮を妨げようとする力（すなわち密閉空間Ｖａ
，Ｖｂ・・・のガス圧）Ｇａは、両スクロール３，６の
中心○ｓ，０ｍを結ぶ線上で、両中心瓜，ｏｍから等距
離の点０の線上に作用する。

また軸方向については、力Ｆａはクランクピン１７ａお
よびスクロールボス１２の軸方向長さの中間の位置Ｆに
作用し、力Ｇａは、旋回スクロール６のラップ５の半分
の高さの位置Ｇに作用する。従って、偏った押し付け力
は、概ね旋回スクロール６の中心○ｍ、固定スクロール
３の中心ＣＳを通る直線を境にして旋回スクロール６を
旋回させる力Ｆａが向いている側だけに加わることにな
る。この偏った押し付け力が加わる範囲は、第６図ａで
は中心瓜を境にして上方側となり、同様に第６図ｂでは
右方側、第６図ｃでは下方側、第６図ｄでは左方側とな
り旋回スクロール６の中心の０ｍの旋回運動とともに同
方向に旋回している。旋回スクロール６に偏った押し付
け力が加わる部分に位置するくぼみ１３は、第６図ａな
いし第６図ｄのいずれの状態においても給油孔１０と蓮
適していない。このようにくぼみ１３が密閉された状態
で、その部分に強い押し付け力が加わると、くぼみ１３
内に押し付け力に応じた油圧が発生して、この油圧によ
り偏った押し付け力の全部あるいは一部が打ち消される
。この第１の実施例では、偏った押し付け力を打ち消す
ための油圧を旋回スクロール６に加わる偏った押し付け
力によって発生されているが、供給源（図示せず）から
圧送されてくる潤滑油の圧力を利用することもできる。

この場合、油圧やくぼみ１３の面積を適宜調整して偏っ
た押し付け力を打ち消すようにするとともに、旋回スク
ロール６の偏った押し付け力が加わる部分に位置するく
ぼみ１３は給油孔１０と蓮通させることが必要である。
前者の油圧を調整するには、給油配管１１中に圧力調整
弁を設ければよく、後者に対処するには、たとえば第６
図ａないし第６図ｄにおいて、各くぼみ１３ａ，１３ｂ
，１３ｃ，１３ｄの位置を点線にて示すように変えれば
よい。これらの実施例は、潤滑油の供給通路が固定スク
ロール３に設けられているので、給油通路の形成および
外部の配管作業が容易であり、また開放形式のものに適
している。

第７図および第８図は、この発明の第２の実施例を示す
ものである。

この実施例において、同一あるいは相当するものには第
３図ないし第６図と同一符号を付しそれらの説明は省略
する。

この実施例では、各給油孔１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１
０ｄが旋回スクロール６に設けられ、各くぼみ１３ａ，
１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは固定スクロール３に鏡板１に
設けられている。

これらの給油孔１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと各く
ぼみ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄとの相対位置関係
は、第１の実施例の場合と同じである。各給油孔１０ａ
，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは導油孔２９ａ，２９ｂ，２
９ｃ，２９ｄ（図には２９ａ，２９ｃのみ図示）を経由
してスクロールボス１２の中心部に連絡されている。チ
ャンバ３川ま、フレーム１４に気密を保って固定されて
いる。

モータ３１は、チャンバ３０内に納められ、チャンバ３
０の内壁に取り付けられたステータ３１ｓとクランクシ
ャフト１７に固定されたロータ３１Ｒとからなる。

偏心孔３２は、クランクシャフト１７に下方端からクラ
ンクピン１７ａ部にわたって設けられ、下方端開口３２
ａはクランクシャフト１７の鞠心上に位置し、クランク
ピン部閉口端３２ｂはクランクシャフト１７の軸心から
はなれたところに位置している。

なお、第７図では、偏心孔３２がクランクシャフト１７
の軸心上に設けられているように見えるが、クランクシ
ャフト１７が９０度回転すると偏心孔３２の偏心状態が
表われるようになる。

この実施例によれば、チヤンバ３０の底部の潤滑油は、
クランクシャフト１７が回転した際に生ずる偏心孔３２
のポンプ作用によって各導油孔２９ａ，２９ｂ，２９ｃ
，２９ｄ、各給油孔１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを
経由して各〈ぼみ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに順
次間欠的に供給される。

その他の動作は、第１の実施例と同じであるから説明を
省略する。

この実施例は、偏心孔によるポンプ作用を備えた密閉形
式のものに適している。

第９図および第１０図は、この発明の第３の実施例を示
すものである。

この実施例において、同一あるいは相当するものには第
７図および第８図と同一符号を付しそれらの説明は省略
する。

４個のくぼみ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは旋回ス
クロール６の鏡板４の摺動面に設けられ、各給油孔１０
ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄおよび各導油孔２９ａ，２
９ｂ，２９ｃ，２９ｄは旋回スクロール６に設けられて
いる。

各導油孔２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄはスクロール
ボス１ ２のクランクピンはめ込み部に等角度（９０度
）間隔で閉口している。通油孔３３は、クランクピン１
７ａの外周面に所定角度範囲にわたって設けられ、偏心
孔３２と蓮適している。

通油孔３３の位置は、旋回スクロール６の偏った押し付
け力が加わらない部分に位置しているくぼみ１３に潤滑
油が供給されるように配置されている。また通油孔３３
の位置を、旋回スクロール６の偏った押し付け力が加わ
る部分に位置しているくぼみ１３に潤滑油が供給される
ように配置することもできる。次にこの実施例の動作を
説明する。

潤滑油は、偏心孔３２によるポンプ作用によってチャン
バ３０の底部から吸い上げられ通油孔３３に入る。

一方旋回スクロール６は自転しないので、クランクピン
１７ａが回転することによって通油孔３３を導油孔２９
との運適状態は、導油孔２９ａ→導油孔２９ｂ→導油孔
２９ｃ→導油孔２９ｄの順に切り換わるご これにより
、通油孔３３に圧送されてくる潤滑油は、各導油孔２９
ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄを経由してくぼみ１３に、
くぼみ１３ｂ、くぼみ１３ｃ、くぼみ１３ｄ、くぼみ１
３ａの順に間欠的に供給される。旋回スクロール６の偏
つた押し付け力が加わる部分に位置するくぼみ１３は、
密閉状態にあるから、そのくぼみ１３には偏った押し付
け力の大きさに応じた油圧が発生して、偏った押し付け
力は打ち消される。

なお、この実施例において、くぼみ１３を固定スクロー
ル３の鏡板１の摺動面に設けることも可能である。

その場合、くぼみ１３と給油孔１０とは、固定スクロー
ル３と旋回スクロール６との相対位置関係が変ったとき
でも常に蓮適状態が維持されるように、給油孔１０およ
びくぼみ１３の位置、面積を選定する必要がある。この
実施例は、間欠給油を行うのにクランクピンと旋回スク
ロールとの相対運動を利用しているので、給油孔１０と
くぼみ１３とが旋回運動によって蓮通、不蓮通を繰り返
す位置関係にすべき配慮は不要となり、それだけくぼみ
１３の大きさとか位置とかなどの設定を容易にすること
ができる。

また、今まで述べたいずれの実施例においても偏った押
し付け力の打ち消しあるいは緩和すると同時に固定スク
ロール３と旋回スクロール６との間の摺動面の潤滑を良
好に行うこととができる。

以上詳細に述べたようにこの発明によれば、固定スクロ
ールと旋回スクロールとの摺動面にくぼみを設け、これ
らのくぼみの中で偏った押し付け力が加わる部分に位置
するくぼみに、偏った押し付け力の全部あるいは一部を
打ち消す圧力を生じさせて、旋回スクロールに部分的に
強い押し付け力が加わった場合でもこれを打ち消しある
いは綾和しているので、固定スクロールと旋回スクロー
ルとの摺動面間の摩擦損失を軽減するとともに、固定ス
クロール、旋回スクロールの両鏡板、両ラップの接触を
良好に維持してガス漏洩を防止することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は、一般的なスクロール流体機械の縦断面図、第
２図は、第１図のロー０′断面図、第３図は、この発明
の第１の実施例の縦断面図、第４図は、第３図のＮ−Ｗ
′断面図、第５図は、オルダムリングの正面図、第６図
は、給油孔とくぼみとの相対位置関係を示す説明図、第
７図は、この発明の第２の実施例の縦断面図、第８図は
、第７図の脚−狐′断面図、第９図は、この発明の第３
の実施例の要部拡大断面図、第１０図は、旋回スクロー
ルをラップ面から見た正面図である。 １，４…・・・鏡板、２，５・・・・・・ラップ、３・
・・・・・固定スクロール、６・・・・・・旋回スクロ
ール、７…・・・オルダムリング、８……吐出口、１０
，１０ａ，１ｏｂ・・・・・・・・・給油孔、１２・・
・・・・スクロールポス、１３，１３ａ，１３ｂ………
くぼみ、１４……フレーム、１７……クランクシヤフト
、１７ａ……クランクピン、１８，１９，２０…・・・
軸受、２１・・・…バランシングウエイト、２２……オ
ルダムキー、２３……メカニカルシール、２９，２９ａ
，２９ｂ・・…・・・・導油孔、３０・・・…チヤンバ
、３１・・・・・・モータ、３２・・・・・・偏心８１
、３３・・・・・・通油孔。 兼１図東２図 弟３図 好４図 解５図 努６図（ｏ） あう図（ｂ） 簾５図（ｃ） 精６図（ｄ） 第７図 第８図 弟午図 努′０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固定スクロールは、鏡板と、この鏡板に直立してい
   るうず巻き状のラツプとを有し、旋回スクロールは、鏡
   板と、この鏡板に直立しているうず巻き状のラツプとを
   有し、これら両スクロールは、互いにラツプ同士が向い
   合つた状態でかみ合つており、旋回スクロールは、クラ
   ンクシヤフトと係合し、そして固定スクロールに対して
   見かけ上自転しないように旋回運動するものにおいて、
   固定スクロールまたは、旋回スクロールの摺動面に、複
   数の各々独立したくぼみを有し、固定スクロールまたは
   旋回スクロールに、前記の各くぼみに供給源から送り込
   まれる潤滑液を導く供給通路を有し、旋回スクロールの
   旋回運動に連動して各くぼみと供給源との連通、遮断を
   行い、各くぼみに対する潤滑液の供給を間欠的に行う間
   欠供給手段を、供給通路中に備え、旋回スクロールに作
   用する軸方向押付け力が局部的に大きくなるのを解消す
   ることを特徴とするスクロール流体機械。 ２ 間欠供給手段によるくぼみへの潤滑液の間欠供給は
   、固定スクロールと旋回スクロールとの相対運動によつ
   て行なわれることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載のスクロール流体機械。 ３ 間欠供給手段によるくぼみへの潤滑液の間欠供給は
   、旋回スクロールとクランクシヤフトのクランクピンと
   の相対運動によつて行なわれることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載のスクロール流体機械。 ４ 間欠供給手段は、旋回スクロールの強い押し付け力
   が加わる部分に位置するくぼみと潤滑液の供給源とを遮
   断するように構成されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載のスクロー
   ル流体機械。 ５ 間欠供給手段は、旋回スクロールの強い押し付け力
   が加わる部分に位置するくぼみと潤滑液の供給源とを連
   通するように構成されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載のスクロー
   ル流体機械。 ６ くぼみは、旋回スクロールに、供給通路は、固定ス
   クロールにそれぞれ設けられていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項、第２項、第４項、第５項のいずれ
   かに記載のスクロール流体機械。 ７ くぼみは、固定スクロールに、供給通路は、旋回ス
   クロールにそれぞれ設けられていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載のス
   クロール流体機械。 ８ くぼみおよび供給通路は、旋回スクロールに設けら
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第３
   項、第４項、第５項のいずれかに記載のスクロール流体
   機械。