WIPO专利WO1991016543A1 Compresseur a helices

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专利摘要:

公开号:WO1991016543A1
申请号:PCT/JP1991/000491
申请日:1991-04-15
公开日:1991-10-31
发明作者:Toshihiko Mitsunaga；Yoshinori Noboru；Yoshio Ishiai
申请人:Sanyo Electric Co., Ltd.；
IPC主号:F04C29-00

专利说明:
[0001] 明細書
[0002] スクロール圧縮機
[0003] 技術分野
[0004] この発明は両スクロールを同じ方向に回転させて圧縮を行うスクロール圧縮機に関する。
[0005] 背景技術
[0006] 従来のスクロール圧縮機は特開昭 6 2— 2 8 2 1 8 6号公報に開示のように密閉容器に固定スクロールを固定し、固定スクロールの中心の回りに旋回スク口ールを旋回運動させるように構成されている。
[0007] しかし、前記従来のものは、旋回スクロールの駆動軸が片持ち構造となっているので、高速回転用のものでは振動が大きくなる。また、大型用のものでは旋回スクロールの遠心力が大きくなり、旋回スクロールの背部に設けられた蚰受に作用する荷重が増大し、効率の低下や信頼性の低下を招く恐れがあつた。
[0008] —方、高速回転用のスクロール圧縮機として、特公昭 5 7— 4 9 7 2 1号公報に、両スクロールが回転し、さらに一方のスクロールに対して他方のスクロールを旋回する型式のものが示されている。
[0009] し力、しな力《ら、この型式のものは次のような問題があつた。すなわち、旋回スクロールを駆動軸に対して揺動させるようにしているので、高速回転時、旋回スクロールが激しく振動する恐れがあり、高速回転用のスクロール圧縮機として必ずしも満足すべきものではなかった。しかも、このリングの溝内に嵌合わされるラップの外周端に設けた突起とで両スクロールを同じ方向に回転させるとともに、両スクロールのラップで形成される圧縮空間を外方から内方へ向かつて次第に縮小させて圧縮させるように揺動させるため、構造が複雑になる問題があった。
[0010] また、前記特開昭 6 2 - 2 8 2 1 8 6号公報に開示の固定スクロールと旋回スクロールとを有する構成では、揺動スクロールのピンを嵌合わせた偏心軸受を弾性体で押圧して固定スクロールと揺動スクロールとのラップの半径方向の隙間を一定に保持し、冷凍能力が低下しないようにしている力、しかしながら揺動スクロールのピンを揷入させた偏心軸受を弾性体で押圧しながらクランクの偏心駆動軸受溝内に挿入しているため、摇動スクロールにそれ自身の回転による遠心力と弾性体のパネ力とが作用し、固定スクロ —ル側に揺動スクロールを押付ける押圧力が強くなりすぎる等の問題がある。
[0011] 発明の開示
[0012] この発明は上記の問題を解決するもので、両スクロールを同一方向に回転させる構造を簡単にしたスクロール圧縮機を提供することを目的としたものである。
[0013] この発明の別の目的は、第 2のスクロールを第 1のスクロールに対して径方向に移動可能にする偏心軸受部材を回転しないようにしたスクロ一ル圧縮機を提供することを目的としたものである。
[0014] この発明は密閉容器内に電動要素とスクロール圧縮要素とを収納し、このスクロール圧縮要素を、軸受を中央に有するフレームと、鏡板に渦巻き状のラップを立設させて電動要素によって駆動される第 1 のスクロールと、この第 1 のスクロールの中心と偏心した中心を有して向かい合ってかみ合う鏡板に渦巻き状のラップを立設させた第 2のスクロールと、この第 2のスクロールを第 1 のスクロールと同じ方向に回転させる駆動装置とで構成し、前記駆動装置を第 1 ·第 2のスクロールのいずれか一方の外周に設けられた駆動ピンと、このピンを嵌合わせて径方向に設けた案内溝とで構成し、この案内溝の外周端の円軌道を駆動ピンの中心の円軌道の外側にしたものである。
[0015] このように構成したことにより、電動要素によって駆動される第 1 のスクロールと、この第 1 のスクロールに向力、い合ってかみ台う第 2のスクロールとを駆動ピンと案内溝とで構成された駆動装置で同じ方向に回転するように.し、第 1 ·第 2のスクロールを鏡板の外周に設けた一個の駆動装置で、両スクロールを同じ方向に回転させながら圧縮がィ了える。
[0016] この発明の別の態様として、上記第 2のスクロールを軸支する補助フレームを設け、この補助フレームに摺動溝を形成し、この摺動溝内に第 2のスクロールを移動可能に支持する偏心軸受部材を設け、この偏心軸受部林を第 2のスクローノレの幸由を挿入する偏；ブッシュと、この偏ブッシュを両側から保持するパネとで構成したものである。この構成は、前記の駆動ピンと案内溝との結台構造の有無に関りなく採用できる。
[0017] このように構成したことにより、偏心拳由受部材で第 2のスクロールを第 1のスクロールに対して径方向に移動可能にし、第 1のスクロールと一緒に同じ方向に回転する第 2 のスクロールが圧縮空間での異常高圧時に、第 1 のスクロ
[0018] —ルと第 2のスクロールとのラップの径方向の隙間が拡げられるようにしたものである。
[0019] 図面の簡単な説明
[0020] 第 1図はこの発明の一実施例を示すスクロール圧縮機の縦断面図。
[0021] 第 2図は第 1図の A— A線に沿って破断した状態を示す断面図。
[0022] 第 3図は第 2図に示した第 1のスクロールと第 2のスクロールとの駆動ピンの中心と案内溝の外周端との回転軌道を示す平面図。
[0023] 第 4図はこの発明の別の実施例による一部省略したスクロール圧縮機の縱断面図。
[0024] 第 5図は第 4図の B - B線に沿って破断した断面図。
[0025] 発明を実施するための最良の形態
[0026] まず、第 1図乃至第 3図を参照してこの発明の第 1 の実施例について説明する。
[0027] 密閉容器 1内には下側に電動要素 2が、上側にスクロール圧縮要素 3が夫々収納されている。電動要素 2は固定子 4と、この固定子の内部に配置した回転子 5とで構成されている。固定子 4と回転子 5との間にはエアギャップ 6が形成されている。そして、固定子 4の外周には一部切欠されて通路 7が形成されている。密閉容器 1の内壁に圧接して取付けられた主フレーム 8には中央に主軸受 9が設けられている。同様に密閉容器 1 の内壁には補助フレーム 1 0 が圧接して取付けられ、この補助フレーム 1 0には中央に補助軸受部 1 1が設けられており、主フレーム 8と補助フレーム 1 0 とは内部に中空室 1 2を形成するようにボルト 1 3で固定されている。
[0028] スクロール圧縮要素 3は電動要素 2によって駆動される第 1 のスクローノレ 1 4 と、この第 1 のスクロールと同じ方向に回転される第 2のスクロール i 5とで構成されている。第 1 のスクロール 1 4は円筒状の鏡板 1 6と、この鏡板の —方の面に立設されたインボリユート状の曲線からなる渦巻き状のラップ 1 7と、鏡板 1 6の他方の面の中央に突出させて回転子 5に挿入固定された駆動軸 1 8とで構成されている。そして、第 1 のスクローノレ 1 4は駆動側スクロールを構成している。第 2のスクロール 1 5は円筒状の鏡板 1 9 と、この鏡板の一方の面周縁に突出されて第 1 のスクロール 1 4の鏡板 1 6に摺接する環状壁 2 0と、この環状壁で囲まれ鏡板 1 9に立設されたィンボリュート角度補正歯形の曲線からなる渦巻き状のラップ 2 1 と、鏡板 1 9の他方の面の中央に突出された従動軸 2 2とで構成されている。そして、第 2のスクロール 1 5は従動側スクロールを構成している。
[0029] 第 1 のスクロール 1 4のインボリユート状のラップ 1 7 一ら一の座標は
[0030] X = R ( c o s S + 0 s i n
[0031] Y = R ( s i n ^ - ^ c o s ^ )
[0032] で求められ、
[0033] 第 2のスクロール ] 5のインボリユート角度補正歯形のラップの座標は
[0034] X =— R 〔 c o s e + ( θ + β ) s i n ( θ + β ) ] Υ = - R C s i n ^ - { θ + β ) c o s ( θ + β ) ]
[0035] β = t a n ^-1 { Ρ s i η θ / ( P c o s S + ε ) } 但し、 R _: 基礎円の半径、 Ρ ：駆動ピンの円軌道の半径、で求められる。
[0036] 第 1のスクロール 14は主フレーム 8の主軸受 9で駆動軸 1 8を軸支され、第 2のスクロール 1 5は補助フレーム 1 0の補助軸受 1 1で従動軸 22を軸支.され、両スクロール 1 4， 1 5のラップ 1 7 , 2 1を中空室 1 2内で互に向かい合わせてかみ台うようにして内部に複数の圧縮空間 23を形成するようにしている。
[0037] 主フレーム 8と補助フレーム 1 0とは密閉容器 1内を低圧室 24と高圧室 25とに区画している。
[0038] 駆動軸 18には圧縮空間 23内で圧縮された冷媒を高圧室 25に吐出する吐出孔 26が設けられている。この吐出孔には電動要素 2の上側と下側とで夫々高圧室 25に開口する吐出口 27, 28が二個設けられている。
[0039] 従動軸 22には低圧室 24内の冷媒を圧縮空間 23に導く吸込孔 2 9が設けられている。镜板 1 9には連絡通路 3 0が形成され、この通路は吸込孔 2 9に連通し、外側から圧縮空間 2 3に冷媒を導くようにしている。
[0040] 図において符号 3 1 は駆動装置で、この駆動装置は第 ] のスクロール 1 4の鏡板 1 6の外周に突出して設けられた駆動ピン 3 2 と、この駆動ピンを嵌合わせる第 2のスクロ
[0041] —ル 1 5の環状壁 2 0に径方向に設けられた案内溝 3 3とで構成されている。この案内溝 3 3は外方を切り欠いて U 字状に形成されている。案内溝 3 3の外周端の円軌道は駆動ピン 3 2の中心の円軌道の外側に形成されている。
[0042] 第 1のスクロール 1 4の鏡板 1 6には小孔 3 4が設けられており、この小孔は圧縮途中の圧縮空間 2 3 と中空室 1 2とを連通している。中空室 1 2と低圧室 2 4 とは補助フレーム 1 0の補助軸受 1 1 と従動軸 2 2との搢動面に設けられたシール部材 3 5で密封されている。中空室： I 2と高圧室 2 5 とは主フレーム 8の主軸受 9 と主駆動軸 1 8との摺動面に設けられたシール部材 3 6で密封されている。本体上部には低圧室 2 4内に連通した吸込管 3 7が設けてあり、主フレーム 8の下方近傍には高圧室 2 5内に連通している吐出管 3 8が設けられている。
[0043] このように構成されたスクロール圧縮機において、電動要素 2を回転させると、その回転力が主駆動軸 1 8を介して第 1 のスクロールに伝えられた回転力は駆動装置 3 1 を介して第 2のスクロールに伝えられる。この第 1 のスクロ —ル 1 5に伝えられ、この第 2のスクロールを第】のスクロール 1 4 と同じ方向に回転させる。そして、第 3図の通り第 1のスクロール 1 4の駆動軸 1 8の中心に対して第 2 のスクロール 1 5は従動軸 2 2の中心を間隙 εだけ偏心した位置で回転している。そのため、第 1 のスクロール 1 4 と第 2のスクロール 1 5とはこれらのスクロ一ルで形成された圧縮空間 2 3を外方から内方へ向かって次第に縮小させ、吸込管 3 7から低圧室 2 4内に流入した冷媒を従動軸 2 2の吸込孔 2 9から鏡板 1 9の連絡通路 3 0を通つて外方の圧縮空間 2 3内に流入させて圧縮している。この圧縮された冷媒は第 1のスクロール 1 4の主駆動軸 1 8に設けられた吐出孔 2 6を通って吐出口 2 7， 2 8から高圧室
[0044] 2 5内に吐出され、吐出管 3 8から密閉容器 1外に吐出される。また、圧縮途中の中間圧力の冷媒は小孔 3 4から中空室 1 2内に吐出し、第 1 ·第 2のスクロール 1 4 , 1 5 の背圧として作用させ、これらのスクロールのラップ 1 7 , 2 1 の先端が互いに一定のクリアランスを保つて鏡板 1 6 ,
[0045] 1 9を摺動するようにしている。
[0046] 第 1のスクロール 1 4と一緒に第 2のスクロール 1 5を同じ方向に回転させる駆動装置 3 1 は、案内溝 3 3の外周端の円軌道を駆動ピン 3 2の中心の円軌道の外側に形成することにより、駆動ピン 3 2が案内溝 3 3内から外れないようにし、一本の駆動ピン 3 2で第 1 のスクロール 1 4の回転方向と同じ方向に第 2のスクロール 1 5を回転させて圧縮空間 2 3で圧縮を行えるようにしている。また、第 1 のスクロール 1 4 と第 2のスクロール 1 5とは中心を間隙 εだけ偏心させ、第 1 のスクロール 1 4のラップ 1 7をィンボリュート状の曲線からなる渦巻き、第 2のスクロール 1 5のラップ 2 1をインボリユートか角度補正歯形の曲線からなる渦巻きに形成することにより、これらのスクロ一ルの回転角速度が異なっても、ラップ 1 7, 2 1の接触部が離れたり、異常圧接しないようにし、圧縮空間 23で圧縮力 < 亍ぇるようにしている。
[0047] また、中空室 1 2はシ一ル部材 35, 36で低圧室 24 及び高圧室 25を夫々密封することにより、低圧の冷媒ゃ高圧の冷媒が侵入しないようにし、圧力を一定の中間圧力に保持できるようにさせ、第 1 ·第 2のスクロール 14,
[0048] 1 5の軸方向密封力を適正な圧力にできるようにしている。圧縮空間 23内で圧縮された冷媒は吐出孔 26を通り電動要素 2の上側の吐出口 27と下側の吐出口 28から夫々高圧室 25内に吐出されることにより、高圧室 25内に吐出される冷媒の圧力低下を抑えられるとともに、一方の吐出口 28から吐出された冷媒は電動要素 2のエアギャップ 6と通路 7とを通って吐出管 38に流れ、電動要素 2を効果的に冷却し、かつ、この電動要素の熱を有効に利用できるようにしている。
[0049] この発明において、第 1 ·第 2のスクロール 14, 1 5 を駆動装置 3 1で電動要素 2の回転方向と同じ方向に回転させて圧縮を行うようにすることにより、第】 ·第 2のスクロール 14， 1 5の一方が旋回運動して振動するのを防止できるようにするとともに、一本の駆動ピン 32で第 1 · 第 2のスクロールを同じ方向に回転させながら、圧縮空間 2 3で圧縮を行うことが可能である。
[0050] 尚、上記説明においては、一方のラップをインボリユート状の曲線からなる渦巻き状に形成するとともに、他方のラップをィンボリュー卜角度補正歯形の曲線からなる渦巻き状に形成するようにして説明したが、両ラップを夫々半円弧渦巻き状に形成しても一本の駆動ピンで第 1 ·第 2のスクロールを同じ方向に回転させながら、圧縮を行えるようにできることは言うまでもない。
[0051] 以上のように、駆動装置を第 1 ♦第 2のスクロールのいずれか一方の外周に設けられた駆動ピンと、このピンの嵌合わされる他方の鏡板の径方向に設けられた案内溝とで構成し、この案内溝の外方端を駆動ピンの中心の円軌道の外側にしたのであるから、前記第 1 ·第 2のスクロールを一本の駆動ピンで同じ方向に回転させても圧縮空間で圧縮を行うことができ、高速回転時でも第 1 ·第 2のスクロールが振動するのを防止でき、簡単な構造でスクロール圧縮機の安定した運転を可能にできるものである。
[0052] 次に、第 4図と第 5図に示すこの発明の別の実施例について説明する。
[0053] 第 4図と第 5図の実施例において、補助フレーム 1 0には長孔の搢動溝 4 0が設けられており、この摺動溝 4 0内に摺動可能に嵌合した偏心軸受部材 4 1が設けられている。この偏心軸受部材 4 1 は、内部に第 2のスクロール 1 5の従動軸 2 2を回転可能に揷入する孔 4 2を有する偏心ブッシュ 4 3と、このブッシュを両側から保持するバネ 4 4 , 4 5とで構成されている。この実施例ではシール部材 3 5 Aが第 2のスクロール 1 5の鏡板 1 9の摺動面に設けられている点で第 1 の実施例（第 1図〜第 3図）と相違するが、中空室 1 2と低圧室 2 4 とを補助フレーム 1 ◦ とで密封している点において両者は共通している。
[0054] この構成において、電動要素 2を回転させると、その回転力が駆動軸（第 1図の符号 1 8 ) を介して第 1 のスクロール 1 4に伝えられる。この第 1 のスクロールに伝えられた回転力は駆動装置 3 1を介して第 2のスクロール 1 5に伝えられ、この第 2のスクロールを第 1 のスクロール 1 4 と同じ方向に回転させる。そして、第 1 のスクロール 1 4 の駆動軸 1 8の中心に対して第 2のスクロール 1 5は従動軸 2 2を搢動溝 4 0内に嵌合わせた偏心軸受部材 4 1でこの従動軸の中心をずらせた位置で回転するようにしている。偏心軸受部材 4 1 は補助フレーム 1 ◦の搢動溝 4 0内に第 2のスクロール 1 5の従動軸 2 2を孔 4 2内に嵌合わせる偏心ブッシュ 4 3とこの偏心ブッシュを両側から保持するバネ 4 4 , 4 5 とで構成することにより、従動軸 2 2の中心を駆動軸（第 1図の符号 1 8 ) の中心からずらして設けられるようにしている。また、偏心軸受部材 4 1 は両側のバネ 4 4， 4 5で偏心ブッシュ 4 3を保持することにより、圧縮空間 2 3内で異常高圧が発生したときに長孔の摺動溝 4 0内で偏心ブッシュ 4 3をパネ 4 4 , 4 5の弾性力に打ち勝って移動させ、第 2のスクロール 1 5のラップ 2 1 を第 1 のスクロール 1 4のラップ 1 7から離すことができるようにしている。さらに、偏心軸受部材 4 1 は回転しないので、ブッシュ 4 3を保持するバネ 4 4 , 4 5に遠心力が作用することがなく、パネ定数が変化しないようにしている。
[0055] 以上のようにこの発明によれば、捕助フレームに搢動溝を形成し、この摺動溝内に第 2のスクロールを移動可能に支持する偏心軸受部材を設け、この偏心軸受部材を第 2のスクロールの軸を挿入する偏心ブッシュと、この偏心ブッシュを両側から押付けるバネとで構成したのであるから、通常運転時に第 2のスクロールを偏心軸受部材で安定して保持することができるとともに、圧縮空間内に異常高圧が発生したときに前記第 2のスクロールを第 1 のスクロールから離すことができ、スクロール圧縮機の破損を防止できるようにしたものである。

权利要求:
Claims請求の範囲
1 . 密閉容器と
この容器内に収納された電動要素とスクロール圧縮要素とを備え、
前記スクロール圧縮要素は
軸受を中央部に有するフレームと、
鏡板に渦巻き状のラップを立設させて電動要素によつて駆動される第 1 のスクロールと、
鏡板に渦巻き状のラップを立設させた第 2のスクロールとで構成され、
前記第 1 のスクロールと第 2のスクロールとは
前記ラップを互いに向かい合わせてかみ合わせ、前記第 2のスクロールの回転中心を第 1 のスクロールの回転中心に対し偏心させて組立てられ、
前記第 2のスクロールを第 1 のスクロールと同じ方向に回転させる駆動装置を備えたスクロール圧縮機において、前記駆動装置は
前記第 1 ♦第 2のスクロールのいずれか一方の鏡板に他方の鏡板に向かって軸方向に立設された駆動ピンと、このピンの嵌合わされる他方の鏡板の径方向に設けられた案内溝とで構成され、
前記案内溝と駆動ピンとは案内溝の外方端の円軌道を駆動ピンの中心の円軌道の外側になるように配設されているスクロール圧縮機。
2 . 上記駆動装置を複数設けてなる請求項 1 に記載のスクロール圧縮機。
3 . —方のスクロールのラップをィンボリュート渦巻き、他方のスクロールのラップをィンボリュ一ト角度補正歯形渦巻きとした請求項 1 に記載のスクロール圧縮機。
4 . スクロールのラップを半円弧渦巻きとした請求項 1 に記載のスクロール圧縮機。
5 . 密閉容器と、
この容器内に収納された電動要素とスクロール圧縮要素とを備え、
前記スクロール圧縮要素は
鏡板とこの鏡板の一方の面に立設された渦巻き状のラップと他方の面に立設させて電動要素に連結される軸とを有する第 1 のスクロールと、
鏡板とこの鏡板の一方の面に立設された渦巻き状のラップと他方の面に立設させた軸とを有する第 2のスクロールと、
前記第 1のスクロールの軸を軸支する主フレームと、前記第 2のスクロールの軸を軸支する補助フレームとで構成され、
前記第 1 のスクロールと第 2のスクロールとは
前記ラップを互いに向かい合わせてかみ合わせ、前記第 2のスクロールの回転中心を第 1 のスクロールの回転中心に対し偏心させて組立てられ、
前記第 2のスクロールを第 1のスクロールと同じ方向に回転させる駆動装置を備えたスクロール圧縮機において、前記補助フレームには搢動溝が形成され、
この摺動溝内には偏心軸受部材が設けられ、
この偏心軸受部材は
前記第 2のスクロールの ΐ由を揷入する偏心ブッシュと、この偏心ブッシュを両側から保持するバネとで構成されているスクロール圧縮機。
6 . 駆動装置は
第 1 · 第 2のスクロールのいずれか一方の鏡板に他方の鏡板に向かって立設された駆動ピンと、
このピンの嵌合わされる他方の鏡板の径方向に設けられた案内溝とで構成され、
前記案内溝と駆動ピンとは案内溝の外方端の円軌道を駆動ピンの中心の円軌道の外側になるように配設されている請求項 5に記載のスクロール圧縮機。

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