JPS6365833B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は容積式流体装置、特に一対のうず巻体
の角度をずらせてかみ合せ、かつ相対的な円運動
（公転運動のみ）を加えて両うず巻体間に形成す
る密閉空間を中心方向へ移動させながら容積を減
縮して中心部から圧縮流体を吐出させるようにし
たスクロール型流体圧縮装置に関するものであ
る。

スクロール型圧縮機の組立の際、最も重要なも
のの一つとして、うず巻体どうしの相対角度の角
度合せがあげられる。これはうず巻体の相対角度
が正規の状態から外れたばあい、二つのうず巻体
の間のシール点に半径方向の隙間が生じ、これが
圧縮もれの原因となつて所期の性能が得られない
ということから極めて重要なものといえる。この
ため、これまでは各部品の角度ずれ公差を厳密に
したり、あるいは間接的な位置決め方法が提案さ
れてきたが、前者は加工性あるいは加工コストの
問題を生じ、後者は介在する角度ずれ要因が多く
含まれるため決定的な解決法とはなり得なかつ
た。

ここで、特開昭57−193793号には両スクロール
部材の側板に２ケ所以上のピン孔を穿設し、両方
の側板のピン孔がある任意の旋回位置（クランク
角度）で一致するようにしておき、前記ピン孔に
ピンを挿入し位置を定めておいて固定スクロール
をフレームに固定することにより固定スクロール
と可動スクロールの位置関係を合せた後、ピンを
ぬくという方法が示されている。しかし、このよ
うな組立方法は回転阻止機構として第１図に示す
ようなボールカツプリング機構を有するスクロー
ル型圧縮機には適用できない。これは、ボールカ
ツプリング機構は特開昭57−193793号記載のオル
ダムカツプリング機構とは異なり、固定スクロー
ルと可動スクロールとの位置が決まつたとしても
固定リング及び可動リングの遊びがあるため、固
定スクロールと可動スクロールのみの位置決めだ
けでは優れたシール性は得られないからである。
また、オルダムカツプリング機構に適用する場合
に関しても、実用面では若干の遊びを有すること
は避けられないため精度の高い角度合せをするに
は困難さを残すこととなつた。

ここで回転阻止機構としてボールカツプリング
機構を用いたスクロール型圧縮機の断面図を示す
第１図を参照して一般的な構成を説明する。

この圧縮機はフロントエンドプレート１１とこ
れに設置されたカツプ状部分１２とによる圧縮機
ハウジング１０を有している。フロントエンドプ
レート１１はハウジング１０の中心軸線上に中心
を有する貫通孔１１１を有し、その中にボールベ
アリング１３を介して主軸１４を支承している。
このため、主軸１４の軸芯はハウジング１０の中
心軸線と一致することとなる。またフロントエン
ドプレート１１は主軸１４の外周を取り巻くよう
に前方に突出したスリーブ部１５を有し、該スリ
ーブ部１５内にはシヤフトシール１６を配置して
いる。フロントエンドプレート１１はカツプ状部
分１２の前記開口に周方向に間隔をおいて形成さ
れたフランジ（図示省略）との間でボルト等によ
つて固定されており、Ｏリング１８によつて両者
の接合面をシールしている。またスリーブ部１５
もフロントエンドプレート１１の端面上にボルト
等によつて固定され、接合面をＯリング１９によ
つてシールしている。

フロントエンドプレート１１によつて開口部を
閉塞されたカツプ状部分１２内には固定スクロー
ル部材２０、可動スクロール部材２１、可動スク
ロール部材駆動機構及び回転阻止機構２２が配設
されている。

ここで、固定スクロール部材２０は側板２０１
とうず巻体２０２及び該うず巻体２０２とは反対
側の側板２０１上に設けた脚部２０３とより構成
されている。この固定スクロール部材２０は脚部
２０３をカツプ状部分１２の外方より該カツプ状
部分１２の底部１２１を貫通してらごうしたボル
ト２３によつて該底部１２１内壁上に固定してい
る。また固定スクロール部材２０の側板２０１は
その外周面とカツプ状部分２０の内壁面間をＯリ
ング２４でシールすることによつてカツプ状部分
１２内の空間を吸入室２５と吐出室２６とに仕切
つている。さらに側板２０１の中央部にはスクロ
ール部材間に形成された密閉空間と吐出室２６を
連通する連通孔２０４を穿設している。

可動スクロール部材２１は側板２１１とうず巻
体２１２とより構成されている。この可動スクロ
ール部材２１はうず巻体２１２が前記固定スクロ
ール部材２０のうず巻巻体２０２と180゜の角度ず
れをもつようにかみ合されている。また可動スク
ロール部材２１は後述する駆動機構及び回転阻止
機構と連結されていて、主軸１４の回転によつて
半径Rorの円軌道上を公転運動し、前述した流体
の圧縮動作を行なう。

ここで、可動スクロール部材の回転阻止機構で
あるボールカツプリング機構をその分解斜視図で
ある第２図をも参照して説明する。

回転阻止機構２２は固定部、可動部、ボール素
子よりなり、可動スクロール部材２１のボス２１
３の外周上に配置される。まず固定部について説
明するとフロントエンドプレート１１の端面にリ
ング状固定レース２２１を有し、またこの固定レ
ース２２１を被うようにその端面に当接された固
定リング２２２を有し、これらはスプリングピン
２２３によりフロントエンドプレート１１に固定
されている。一方、可動部については可動スクロ
ール部材２１の側板２１１寄りのボス２１３の外
周にリング状可動レース２１４を有し、また可動
レース２１４を被うようにその端面に当接された
可動リング２１５を有し、これらはスプリングピ
ン２１６により側板２１１に固定されている。な
お固定リング２２２と可動リング２１５との間に
はわずかな間隙ができるようにされている。ま
た、可動リング２１５と固定リング２２２にはそ
れぞれ互いのリングの中心を一致させた時に重な
り合うような複数のポケツト２１５ａ，２２２ａ
が軸方向に穿設されている。

さて可動リングと固定リングとの関係を可動ス
クロール部材側から見た第３図をも参照して回転
阻止作用について説明する。

回転阻止は固定リング２２２のポケツト２２２
ａの縁部と可動リング２１５のポケツト２１５ａ
の縁部とでボール素材２２４を挾むことにより行
なわれる。即ち可動スクロール部材が図中時計方
向へ駆動されると可動リング２１５もその中心が
半径Rorの円を描くように円軌道運動する。この
時可動スクロール部材には圧縮力の反力作用点と
駆動力作用点とのずれにより図中時計方向への回
転力すなわちモーントが生ずるため、可動スクロ
ール部材は可動リング２１５の中心を中心として
時計方向へ回転しようとする。しかし、図中上方
の９個のボール素材２２４が固定リング２２２の
ポケツト２２２ａの縁部と可動リング２１５のポ
ケツト２１５ａの縁部とで挾まれるため、可動リ
ングは回転することができず、これによつて可動
スクロール部材の回転が阻止される。なお図示の
状態では可動リング２１５の中心が図中最も右方
にあつて回転阻止分布はfc1〜fc5のようになる。
このように図中最上部のボール素材が最も大きく
寄与しており、これから離れるにしたがつて小さ
くなつて図中下半分の９個のボール素材２２４は
回転阻止の用はなしていない。しかし圧縮力の反
力により可動スクロール部材の軸方向に加わる圧
力は可動レース２１４、すべてのボール素子２２
４を介して固定レース２２１にスラスト支持され
る。

続いて可動スクロール部材の駆動機構てある従
動クランク機構をその分解図である第４図をも参
照して説明する。フロントエンドプレート１１の
貫通孔１１１を貫通する主軸１４の内端部には大
径部１４１を形成しており該大径部１４１を貫通
孔１１１の内周に配設したボールベアリング１３
によつて支承している。また大径部１４１の先端
面には中心から偏心した位置に駆動ピン１４２が
軸方向へ突出するように設けられている。

一方、可動スクロール部材２１の側板２１１は
うず巻体２１２とは反対の面に環状のボス２１３
を有している。ボス２１３中には肉厚の厚い円板
状あるいは短軸状のブツシユ２７が嵌合され、ニ
ードルベアリング２８を介して回転可能に支持さ
れている。ブツシユ２７はこれと一体で半径方向
に伸びた円板状のバランスウエート２７１を有し
ているとともに、中心からずれた位置に軸方向の
孔、即ち偏心孔２７２を有している。この偏心孔
２７２中には駆動ピン１４２が嵌合されニードル
ベアリング２９で回転可能に支持されている。

このような偏心孔２７２を有するブツシユ２７
を用いる利点を第５図をも参照して以下に説明す
る。

前述のように可動スクロール部材２１の円軌道
運動によつて流体圧縮が行なわれると、その反作
用力がうず巻体２１２、即ち可動スクロール部材
２１へその円軌道の接線方向に作用する。この力
は結局、ブツシユ中心Ocへ第５図のFdで示すよ
うに作用するものと考えることができる。ところ
でブツシユ２７は駆動ピン１４２上で回転可能と
されているから駆動ピン１４２の中心Odの回り
に回転するモーメントを力Fdによつて受ける。
このモーメントは力Fdの方向とOcとOdを結ぶ線
との角度を第５図に示したようにθとしたとき
Fd・ε2sinθで表わせる。この結果ブツシユ２７
上に支持された可動スクロール部材２１は駆動ピ
ン１４２の中心Odの回りに回転するモーメント
を受けることとなり、これによりうず巻体２１２
がうず巻体２０２へ押し付けられることになる。
この押し付け力をFpとするとFp・ε2cosθ＝Fd・
ε2sinθであるから、 Fp＝Fd・tanθ で与えられる。

即ち、偏心孔２７２を有するブツシユ２７を可
動スクロール部材２１を駆動すると、流体圧縮の
反作用力で両うず巻体２１２と２０２の線接触部
での押し付け力が自動的に得られ、これにより流
体ポケツトのシールが確保される。

さらに、上述のように偏心ブツシユ２７の中心
Ocは駆動ピン１４２の中心Odの回りに回転可能
であるので、たとえば、うず巻体２０２や２１２
の寸法誤差によつてうず巻体の肉厚が変つてもこ
れに応じてOc、Os間距離が変化できる。即ち、
Oc点は第５図に示すようにOdを中心にした半径
ε2の円弧上を例えばOc′やc″の点に移動可能であ
る。この結果ねそのような寸法誤差があつても可
動スクロール部材２１は滑かな運動を行なうこと
ができる。

このような圧縮機を組立る場合、次のような角
度ずれ要因があげられる。それらは(1)に固定うず
巻体２０２とカツプ状部分１２との角度ずれ、(2)
にカツプ状部分１２とフロントエンドプレート１
１との角度ずれ、(3)にフロントエンドプレート１
１と固定リング２２１との角度ずれ、(4)に固定リ
ング２２１の孔の内周長さとボール２２４の外周
長さが異なることによる角度ずれ、(5)にポール２
２４の外周長さと可動リング２１４の孔の内周長
さが異なることによる角度ずれ、(6)に可動リング
２１４と可動うず巻体２１との角度ずれ、の合計
６ケ所の角度ずれの要因である。これらを解決す
るために一方のスクロール部材におけるうず巻体
側壁面に、ある深さをもつた孔を形成し、かつフ
ロントエンドプレートの前記孔と対向する位置に
ハウジング内部とハウジング外部とを貫通する孔
を形成し、ハウジング外部から角度調節棒により
両うず巻体の相対角度の調整をしようとしたもの
があるが、この方法では前述の(1)〜(3)までの角度
ずれの要因を除くだけであり、残りの(4)〜(6)まで
の角度ずれの要因は依然として残るものであつ
た。即ち、ボールカツプリング機構とクランク機
構を有するスクロール型圧縮機においては、特に
可動うず巻体の位置が一意に決定されない自由度
を持つため、前述の(4)〜(6)の角度ずれ要因を解消
させることが必要となる。

そこで、本発明の目的は前記角度ずれ要因を解
消し容易でかつ短時間で組立を完成させるととも
に、組立後において信頼性の高いスクロール型流
体装置を提供することにある。

即ち本発明は第１の板体の一面上に第１のうず
巻体を固定した第１のスクロール部材と、第２の
板体の一面上に第２のうず巻体を固定した第２の
スクロール部材とを角度をずらせて組み合せてそ
れらの間に閉塞された流体ポケツトを形成するよ
うになし、一方を他方に対して円軌道運動させる
ことにより前記流体ポケツトを外周から中央に向
けてあるいは中央か外周に向けて移動させる流体
装置において、両スクロール部材をかみ合せ接触
させた時に、両スクロール部材の複数の接触点を
結ぶ線から任意の角度を有する位置で、前記第１
のスクロール部材の第１のうず巻体側壁面に位置
決め孔を形成し、かつ前記第２のスクロール部材
の第２の板体に該第２の板体を貫通する位置決め
孔を形成し、ケーシングとフロントエンドプレー
トに両者を固定させるための複数の固定孔を形成
し、前記両位置決め孔を一致させ該位置決め孔に
角度調整棒を挿入した後、回転阻止機構の固定側
を含む前記フロントエンドプレートを非駆動方向
に回転移動させ、さらに、主軸に駆動方向のトル
クを加え駆動機構を作動させることにより、前記
角度調整棒を軸芯として両うず巻体壁どうしが接
触し流体をシールする位置まで第２のスクロール
部材を移動し、かつ同時に前記フロントエンドプ
レートを駆動方向に回転移動させ、前記固定孔に
てボルトを介して前記フロントエンドプレートを
ケーシングに固定したことにより上記目的を達成
するものである。

以下、本発明を実施例を示す図面を参照して説
明する。可動スクロール部材４０と固定スクロー
ル部材３０の両うず巻体を互いに接触するようか
み合い重ね合わせると第６図中、点Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄで示すように接触点が形成される。ここで接触
点Ａ，Ｂあるいは接触点Ｃ，Ｄを結ぶ線と任意の
角度ａを有する線上の固定スクロール部材３０の
うず巻体３１の側壁面には位置決め孔３１１が形
成されているとともに、該位置決め孔３１１と対
向する可動スクロール部材４０の側板４２の位置
にも該側板４２を貫通する位置決め孔４２１を形
成している。さらに、前記位置決め孔３１１，４
２１と対向する位置の可動レース５０、可動リン
グ５１、固定リング６１、固定レース６０及びフ
ロントエンドプレート７０には圧縮機１０の内部
と外部とを連動させる角度調整孔１００を穿設し
ている。なお、位置決め孔３１１，４２１は同一
の孔径であり、角度調整孔１００は位置決め孔３
１１，４２１より大きな径としている。

つぎにスクロール部材の位置決めを行なう手順
を説明すると、まず前記位置決め孔３１１，４２
１を一致させた後、角度調整棒８０を角度調整孔
１００内を経て位置決め孔３１１，４２１に挿入
する。この結果、可動スクロール部材４０の動作
は角度調整棒８０を軸芯として一定の角度方向の
自由度を有するのみとなる。

また、カツプリング機構は前述したように動作
時、常に可動リングのポケツト縁部と固定リング
のポケツト縁部とによりボールが隙間なく挾まれ
ることにより可動スクロール部材に対する固定リ
ングの正しい角度位置が決定されるため、固定リ
ング６１と固着しているフロントエンドプレート
７０を非駆動方向に回転移動させ、ボール２００
と可動リング５１及び固定リング６１との隙間を
なくし圧縮動作時のボールカツプリング機構の位
置関係を定める。

つぎに、実際に圧縮動作を行なう場合にはうず
巻体壁の接触によつてシールはなされるため、可
動スクロール部材４０のうず巻体４１の壁は固定
スクロール部材３０のうず巻体３１の壁と接触し
ていなければならない。そこで、主軸９０に駆動
方向のトルクを加え前述のクランク機構を動作さ
せ、可動スクロール部材４０のうず巻体４１を位
置決め棒８０を軸芯として回転移動させ固定スク
ロール部材３０のうず巻体３１に押し付けさせ
る。この時、可動リング５１は可動スクロール部
材４０に固着されているため、可動スクロール部
材４０と一緒に駆動方向に回転移動する。この
時、可動リング５１のポケツトと固定リング６１
のポケツトは前述したように隙間なくボール２０
０を挾んだ状態であるため、可動リング５１の回
転移動と共にボール２００は駆動方向に移動し、
さらに、固定リング６１を移動させる。よつて、
フロントエンドプレート７０も駆動方向に回転移
動させられることとなり、圧縮機１のすべての機
構が圧縮時の状態となる。最後にフロントエンド
プレートとケーシングを固定孔にてボルトを介し
て固定し、位置決め棒を引き抜く。この結果、ク
ランク機構、可動スクロール部材、固定スクロー
ル部材、ボールカツプリング機構及びケーシング
の角度ずれがなくなることとなる。

このように、本発明によれば圧縮機を組立てる
際、両うず巻体の正しい角度位置関係を定めた後
に全ての機構の角度位置を決定するため、シール
性の優れた信頼性の高いスクロール型流体装置を
提供できるとともに、組立は容易にしかも短時間
で完成させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はスクロール型圧縮機の縦断面図、第２
図はボールカツプリング機構の分解斜視図、第３
図はボールカツプリング機構の動作説明図、第４
図は柔道クランク機構の分解斜視図、第５図は柔
道クランク機構にの動作説明図、第６図及び第７
図は本発明の実施例を示す説明図である。 １……圧縮機、３０……固定スクロール部材、
３１，４１……うず巻体、４０……可動スクロー
ル部材、４２……側板、５０……可動レース、５
１……可動リング、６０……固定レース、６１…
…固定リング、７０……フロントエンドプレー
ト、８０……角度調整棒、９０……主軸、１００
……角度調整孔、２００……ボール、３１１，４
２１……位置決め孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１の板体の一面上に第１のうず巻体を固定
   した第１のスクロール部材と、第２の板体の一面
   上に第２のうず巻体を固定した第２のスクロール
   部材とを角度をずらせて組み合せてそれらの間に
   閉塞された流体ポケツトを形成するようになし、
   一方を他方に対して円軌道運動させることにより
   前記流体ポケツトを外周から中央に向けてあるい
   は中央から外周に向けて移動させる流体装置にお
   いて、両スクロール部材をかみ合せ接触させた時
   に、両スクロール部材の複数の接触点を結ぶ線か
   ら任意の角度を有する位置で、前記第１のスクロ
   ール部材の第１のうず巻体側壁面に位置決め孔を
   形成し、かつ前記第２のスクロール部材の第２の
   板体に該第２の板体を貫通する位置決め孔を形成
   し、ケーシングとフロントエンドプレートに両者
   を固定させるための複数の固定孔を形成し、前記
   両位置決め孔を一致させ該位置決め孔に角度調整
   棒を挿入した後、回転阻止機構の固定側を含む前
   記フロントエンドプレートを非駆動方向に回転移
   動させ、さらに、主軸に駆動方向のトルクを加え
   駆動機構を作動させることにより、前記角度調整
   棒を軸芯として両うず巻体壁どうしが接触し流体
   をシールする位置まで第２のスクロール部材を移
   動し、かつ同時に前記フロントエンドプレートを
   駆動方向に回転移動させ、前記固定孔にてボルト
   を介して前記フロントエンドプレートをケーシン
   グに固定したことを特徴とするスクロール型流体
   装置。