JPH05248371A - スクロール流体機械及びスクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 駆動軸１２に設けたスライダーピンに、壁面
押しつけ力が正になるスライダー角度を有するスライダ
ー駆動面と、壁面押しつけ力が負になるスライダー角度
を有するスライダー駆動面の角度の異なる２平面を設
け、圧縮機の圧力条件や回転数によって、上記２平面間
でスライダー３１が姿勢変化するように構成した。 【効果】 通常運転時は、壁面押しつけ力が正になる駆
動面で運転される為、径方向シールが確実になされ、液
圧縮時等圧縮室内圧力が過大になったときは壁面押しつ
け力が負になる駆動面で運転されるので、リリーフす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、空気調和機等に適す
るスクロール流体機械に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１２は、従来のスクロール流体機械で
圧縮機として用いたものを示す断面図である。図におい
て、１０は固定スクロール、１１は背面に揺動軸１１２
を持つ揺動スクロール、１２は揺動軸１１２を揺動軸受
穴１２１を嵌入させバランスウェイト１２２と一体とな
った駆動軸、１３は電動機ローター、１５と１６は軸受
支え、１７はシェル、１８は吸入管、１９は吐出管、２
０は吐出マフラー、２１は逆止弁、２２は揺動スクロー
ル１１の自転を防止し固定スクロール１０と揺動スクロ
ール１１の角度位置を保つオルダムリング、２３は揺動
軸１１２を支持する揺動軸受、２４は駆動軸１２と軸受
支え１６との摩擦を減ずるための主軸受、２５は駆動軸
１２の電動機側を支持する副軸受、２６は圧縮室の内圧
と揺動スクロール１１の自重を受る環状のスラスト軸
受、２７はスクロールの渦巻壁端面のチップシール溝に
嵌入されたチップシール、２８はフォーミング防止板、
２９はローター１３の下部にとり付けられたバランサ
ー、３０は駆動軸１２下部にとり付けられた油ポンプ
で、以上が主な構成要素である。

【０００３】次に図１２に示されたスクロール圧縮機全
体としての動作を説明する。ステーター１４に通電され
るとローター１３はトルクを発生して、駆動軸１２と共
に回転する。揺動軸受１２１に嵌入された揺動軸受２３
を介して揺動軸１１２に回転力が伝えられ、揺動スクロ
ール１１はオルダムリング２２にガイドされて自転する
ことなく揺動運動を行い、圧縮作用が行われる。渦巻壁
の先端無においては、チップシール２７が軸方向すきま
を密封することにより高圧の圧縮室から低圧の圧縮室へ
のガスの径方向漏れを防止する。吸入管１８からシェル
１７内に流入したガスは、電動機のローター１３、ステ
ーター１４等を冷却してから圧縮室にとり込まれ圧縮さ
れた後、吐出口１０１を経て吐出管１９より排出され
る。以上が揺動型スクロール圧縮機の一般的な動作であ
る。

【０００４】このような容積形の流体機械においては、
圧縮室と外部との間のすき間を密封して漏れを減らすこ
とが、効率向上の点で肝要である。スクロール流体機械
には、径方向漏れを生ずる軸方向すき間と周方向漏れを
生ずる径方向すき間の二種類のすき間があるが、軸方向
すき間については、前述のようにチップシールを用いて
密封するのが常套的であり、また効果的でもある。渦巻
壁側面の径方向すき間については、これを非接触極小に
保つか、渦巻壁側面同士を適度な押付け力で押付けてや
ることが必要で、過去にも様々な機構が提案されてい
る。

【０００５】図１３と図１４は、例えば特開昭５９−１
２０７９４号公報に示されたような、揺動スクロールに
作用する遠心力を利用して渦巻壁側面を押付けることに
より径方向すき間を密封する、所謂スライダー機構の典
型的な例である。図において、揺動スクロール１１の揺
動軸部分１１２はスライダー３１に嵌入されており、揺
動スクロール１１が偏心揺動運動することにより発生す
る遠心力Ｆ_c を受て、スライダー３１が駆動軸の平行溝
内で揺動半径が増大する方向にスライドすることによ
り、揺動スクロールの渦巻壁側面が固定スクロールの渦
巻壁側面に押し付けられる。

【０００６】図１３、図１４の例は、駆動軸に平行溝を
形成し方形のスライダーを嵌入する所謂オス型のスライ
ダー機構であるが、図１５、図１６に示すようにメス・
オスを逆にしたメス型のスライダー機構でも基本的な機
能は同様である。

【０００７】ここで、スライダーの動作に係わる力の釣
り合いを考える。スライダーが機能して渦巻壁面が接触
した状態での力の関係は、図１７に示すようになる。図
において、Ｏ₀ は駆動軸中心、Ｏ₂ は揺動スクロール及
びスライダーの中心、Ｏ₀ 及びＯ₂ 間の距離Ｒ_r が揺動
半径、φはスライダー角、である。揺動スクロールに
は、圧縮機室内のガス圧による接線方向の力Ｆ_gtと半径
方向の力Ｆ_gr、遠心力Ｆ_c 、渦巻壁側面の反力Ｆ_r とμ
_r Ｆ_r が作用し、スライダーにスライド面での反力とし
てＦ_n とμ_n Ｆ_n が作用する。スライド面に沿ってスラ
イダーに作用する力Ｆ_ssは、 Ｆ_ss＝（Ｆ_c −Ｆ_gr−Ｆ_r ）・ｃｏｓφ −（Ｆ_gt＋μ_r Ｆ_r ）・ｓｉｎφ−μ_n Ｆ_n （１） スライダー直角方向の力の釣り合いから （Ｆ_c −Ｆ_gr−Ｆ_r ）・ｓｉｎφ ＋（Ｆ_gt＋μ_r Ｆ_r ）・ｃｏｓφ＝Ｆ_n （２） スライダー方向の釣り合いから Ｆ_ss＝０ （３） なので、（１）〜（３）式からＦ_ss、Ｆ_n を消去して、 Ｆr ＝｛（Ｆ_c −Ｆ_gr）（ｃｏｓφ−μ_n ｓｉｎφ） −Ｆ_gt（ｓｉｎφ＋μ_n ｃｏｓφ）｝／ ｛（１＋μ_n μ_r ）ｃｏｓφ−（μ_n −μ_r ） ｓｉｎφ｝ （４）

【０００８】図１８は、例えば特開昭６２−２８２１８
６号公報に示された渦巻壁面間の半径方向最近接部分が
接触しないような関係寸法にしつつ、かつ揺動軸受を有
するスライダーを、揺動半径方向に押しつける弾性体を
挿入することで通常運転範囲内で、両渦巻間隙間を最小
限に設定するものである。図において、２０１は主軸２
００に設けられ溝の側面が主軸２００の軸線に平行で又
溝の中心線が主軸２００の軸線を通るように形成した偏
心駆動軸受である。２０２は揺動スクロールの駆動軸２
０３と回転可能に嵌合した偏心軸受で、偏心軸受２０２
は偏心軸受溝２０１内でその長手方向には滑動可能に、
かつ回転しないように偏心軸受溝２０１に嵌合してい
る。２０４は偏心駆動軸受溝２０１に入れられ、偏心軸
受２０２を偏心駆動軸受溝２０１の外方の壁面に押しつ
けるコイルバネである。そして偏心軸受２０２が偏心駆
動軸受溝２０１の外方に壁面に押しつけられた状態にお
いて両スクロールの半径方向の最近接部には微少な隙間
が存在するように偏心駆動軸受溝２０１の長手方向寸
法、及び偏心軸受２０２の寸法が設定してある。

【０００９】この場合、通常運転範囲内で偏心軸受２０
２を偏心駆動軸受溝２０１の外方の壁面に押しつけ、か
つ液圧縮時等の異常高圧発生時にその壁面押しつけ力が
０になるようにバネ荷重を設定する。この時必要なバネ
荷重は、ガス圧縮力Ｆ_gt、Ｆ_grにより決まり、Ｆ_gt、Ｆ
_grが大きい程バネ荷重も大きくなる。従って圧縮機の押
しのけ量が大きくなる程必要なバネ荷重も大きくなる。

【００１０】また他の従来のスクロール圧縮機が特開昭
３−２３３１７８号公報に開示されたものが提案されて
いる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上に述べたように従
来のスクロール流体機械では、スライダー角φが一定の
ため、壁面押しつけ力Ｆ_r は接線方向ガス荷重Ｆ_gr、半
径方向ガス荷重Ｆ_gt、遠心力Ｆ_c に依存することにな
る。接線方向ガス荷重Ｆ_gr、半径方向ガス荷重Ｆ_gtは、
圧力条件によって決定されるので圧力条件や可変速運転
した場合の遠心力Ｆ_C の大小によって壁面押しつけ力Ｆ
_r が負になることがある。このため運転範囲の回転数で
壁面押しつけ力Ｆ_r が負にならないようにスライダー角
φを設定するか、壁面押しつけ力を付加する必要があっ
た。又φを大きくすると接触方向ガス荷重Ｆ_gtが壁面に
押しつけ力Ｆ_r に寄与する度合いが増すので、壁面摩擦
損失が増加し、性能低下をまねていた。

【００１２】又、寝込み起動時や、液パック運転時は、
作動冷媒が、ガスではなく液の状態で圧縮室に吸い込ま
れるため、液圧縮を起こし、Ｆ_gtが過大になるので壁面
押しつけ力Ｆ_r が過大になり、起動不良や渦巻の破損を
引き起こすことがあった。スライダー角度φを小さく設
定すれば、接線方向ガス荷重Ｆ_gtの作用で壁面押しつけ
力Ｆ_r が負になるので、液圧縮時等で圧力室内圧力が過
大（すなわちＦ_gtが過大）になったときスライダーは駆
動軸の平行溝内で揺動半径が減少する方向にスライドす
るため揺動スクロールと固定スクロールの渦巻壁側面に
隙間ができるので圧縮室内圧力を減圧することができ
る。しかし、スライダー角φを小さくすれば前述のよう
に通常運転時でも壁面押しつけ力Ｆ_r が負になり、運転
範囲が極端に制限されることが多かった。又通常運転範
囲内で壁面押しつけ力Ｆ_r が正になるように、壁面押し
つけ方向に荷重を付加する手法があるが、ＰＡＣ用の中
容量、大容量形圧縮機では必要な付加荷重が大きくなる
ため、バネ等では対応が難しかった。

【００１３】また他の従来のスクロール圧縮機は、通常
運転時は、渦巻側面押付力が増加し、渦巻側面の隙がな
く良好な圧縮作用が行われるが、圧縮機起動時又は圧縮
機の過渡的な液冷媒圧縮時には押付力が増加した分渦巻
部に余分な力が加わり、最悪の場合には渦巻体が破損し
圧縮機が運転不可能になってしまうという問題点があっ
た。

【００１４】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、通常運転時は、壁面押しつけ
力が正となり径方向隙間のシールを確実に行い、かつ液
圧縮時等で圧縮室内圧力が過大になった時のみ壁面押し
つけ力が負になり径方向隙間が開くことにより圧縮室内
圧力を減圧させるような、リリーフ機構を有するスクロ
ール圧縮機を得ることを目的とする。

【００１５】また、この発明は、通常運転時に、渦巻体
側面の隙をなくし、良好な圧縮作用が可能になり、しか
も、圧縮機の起動時又は過渡的な液冷媒圧縮機には、渦
巻体側面が容易に隙を保ち、渦巻体に過大な負荷がかか
ることを防止することができ、その結果、性能、信頼の
両面で、良好なスクロール圧縮機を得ることを目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１のスクロール流
体機械は、駆動軸のスライダー駆動面を通常運転時壁面
押しつけ力が正になるようなスライダー角を有する駆動
面と壁面押しつけ力が負となるようなスライダー角を有
する駆動面の２つの平面から構成され圧縮室内圧力や回
転数によって上記２平面間でスライダーが姿勢変化する
ものである。

【００１７】請求項２のスクロール圧縮機は、揺動スク
ロール台板背面の軸又は軸受を、クランク軸の径方向及
び、径方向と直角方向の両方向に変位可能に構成し、し
かもこの径方向は、揺動スクロール偏心方向の作用が線
に対し、クランク軸の反回転方向に傾斜して設けたもの
である。

【００１８】

【作用】請求項１のスクロール流体機械は、スライダー
機構が、通常運転範囲では、スライダーが揺動半径の増
加する方向にスライドするスライダー角を有するスライ
ダー駆動面上をスライドするため、揺動スクロールの渦
巻壁側面が固定スクロールの渦巻壁側面に押しつけられ
るので径方向シールが確実になされ、又液圧縮時等で圧
縮室内圧力が過大となった時は、スライダーが揺動半径
の減少する方向にスライドするようなスライダー角を有
するスライダー駆動面上をスライドするため、揺動、固
定スクロールの渦巻間隙間が開く方向に移動し、リリー
フする。

【００１９】請求項２のスクロール圧縮機は、揺動軸又
は揺動軸受が、クランク軸の径方向及び径方向と直角方
向に変位可能にしたために、圧縮機の起動時又は過渡的
な液冷媒圧縮時には、揺動スクロールの変位が容易にな
り、渦巻体側面隙を容易に確保することにより、渦巻体
破損などの恐れのない信頼性の高い、しかも性能の良好
な圧縮機を得ることが可能となる。

【００２０】

【実施例】

実施例１．図１は、本発明の実施例１のスライダー機構
を示す平面図である。図においてスライダー駆動面５０
〜５１は、通常運転時に壁面押しつけ力Ｆ_r が負になら
ないようなスライダー角φ₁ を有するスライダー駆動面
であり、又５１〜５２は、壁面押しつけ力Ｆ_r が負にな
るようなスライダー角φ₂ を有するスライダー駆動面で
ある。また５４はスライダー駆動面と反対側の面を押す
バネであり、Ｆ_s はバネ５４がスライダー３１を押すバ
ネ荷重である。

【００２１】スライダー３１及び揺動スクロール１１に
作用する力は、図２、図４のようになる。スライダー３
１がスライダー駆動面５０〜５１に接地している時（通
常運転時）、バネ力Ｆ_s が入ったときの揺動半径方向の
力の釣り合いは（図２）、 （Ｆ_c −Ｆ_gr−Ｆ_r ）＋Ｆ_n ｓｉｎφ₁ ±μ_n Ｆ_n ｃｏｓφ₁ −Ｆ_s ｓｉｎφ₁ ＝０（５） 同様に揺動半径と直角方向の力の釣り合いは、 （Ｆ_gt＋μ_r Ｆ_r ）−Ｆ_n ｃｏｓφ₁ ±μ_nＦ_n ｓｉｎφ₁ ＋Ｆ_s ｃｏｓφ₁ ＝０（６） （５）式の＋μ_n Ｆ_n ｃｏｓφ₁ 、及び（６）式の±μ
_n Ｆ_n ｓｉｎφ₁ は、スライダー３１が揺動半径の増加
方向に移動する場合は負、揺動半径の減少する方向に移
動する場合は正の符号をとる。（６）式より通常運転
時、スライダー３１のスライダー駆動面反力Ｆ_n は、 Ｆ_n ＝（Ｆ_gt＋μ_r Ｆ_r ＋Ｆ_s ｃｏｓφ₁ ）／ （ｃｏｓφ₁ ±μ_n ｓｉｎφ₁ ）（７） で表される。又、スライダー中心Ｏ´まわりのモーメン
トの釣り合いは、 Ｆ_n ・Ｃ±μ_n Ｆ_n ・ｍ−Ｆ_s ・ｂ＝０ （８） ここでｃ、ｍ、ｂは、スライダー中心Ｏ´からスライダ
ー駆動面反力Ｆ_n 、μＦ_n 、バネ荷重Ｆ_s の作用線まで
の距離である。（８）式より ｃ＝Ｆ_s ・ｂ／Ｆ_n ±μ_n ・ｍ （９） このスライダー中心Ｏ´からスライダー駆動面反力の作
用線までの距離ｃと接線方向ガス荷重Ｆ_gtとの関係を図
示すると図３のようになり、Ｆ_gtが大きくなるにつれて
距離ｃは短くなる。

【００２２】ここで通常運転可能な接線方向ガス荷重の
最大値をＦ_gtmax 、その時のスライダー駆動面反力をＦ
_nmaxとし、又、ａをスライダー中心からスライダー駆動
面５０〜５１の延長線上におろした垂線とその延長線の
交点から２つのスライダー駆動面の交点５１までの距離
とすると、 ａ＝Ｆ_s ・ｂ／Ｆ_nmax±μ_n ・ｍ （１０） になるようにａを設定する。よって図３に示すように接
線方向ガス荷重Ｆ_gtが通常運転可能な接線方向ガス荷重
の最大値Ｆ_gtmax より、大きくなる（Ｆ_gt＞Ｆ_{gt max} ）
と、スライダー中心Ｏ´からスライダー駆動面反力Ｆ_n
の作用線までの距離ｃがａより小さくなるので、スライ
ダー駆動面反力Ｆ_n は、スライダー駆動面５０〜５１上
に作用せず、スライダー駆動面５０〜５１からスライダ
ー駆動面５１〜５２方向へ移動し、そのためスライダー
３１は、揺動半径を一定に保ったまま、点５１を支点に
して姿勢変化し、スライダー駆動面５１〜５１に接地す
るように移動する。このスライダー駆動面５１〜５２
は、壁面押しつけ力Ｆ_r が負になるようなスライダー角
φ₂ を有している為、スライダー３１がスライダー駆動
面５１〜５２に接地すれば壁面押しつけ力Ｆ_r が負にな
り、リリーフする。

【００２３】従って通常運転時は、接線方向ガス荷重Ｆ
_gtが通常運転可能な接線方向ガス荷重Ｆ_gtmax より小さ
い（Ｆ_gt＜Ｆ_gtmax ）のでスライダー駆動面反力Ｆ_n は
通常運転可能なスライダー角φ₁ を有するスライダー駆
動面５０〜５１上に作用するためスライダー３１は、ス
ライダー駆動面５０〜５１に接地する。又、液圧縮時等
で接線方向ガス荷重Ｆ_g が過大になり通常運転可能な接
線方向ガス荷重Ｆ_gtmax より大きくなるとスライダー駆
動面反力Ｆ_n の作用点がスライダー駆動面５０〜５１上
からスライダー駆動面５１〜５２方向に移動するため、
スライダーが点ａを支点にして姿勢変化し、壁面押しつ
け力Ｆ_r が負になるスライダー角φ₂ を有するスライダ
ー駆動面５１〜５２に接地するため、スライダー３１
は、揺動半径が小さくなる方向にスライドし、リリーフ
する。

【００２４】スライダーがスライダー駆動面５１〜５２
に、接地した時の遠心力、半径方向ガス荷重、接線方向
ガス荷重、駆動面反力、バネ荷重をＦ_c ´、Ｆ_gr´、Ｆ
_gt´、Ｆ_n ´、Ｆ_s ´で表すと、スライダーが、スライ
ダー駆動面５１〜５２に接地した時の揺動半径方向の力
の釣り合いは（図４）、 （Ｆ_c ´−Ｆ_gr´）−Ｆ_n ´ｓｉｎφ₂ ±μ_n Ｆ_n ´ｃｏｓφ₂ +F_s ´ｓｉｎφ₂ ＝０（１１） 又揺動半径と直角方向の力の釣り合いは、 Ｆ_gt´−Ｆ_n ´ｃｏｓφ₂ ±μ_n Ｆ_n ´ｓｉｎφ₂ ＋Ｆ_s ´ｃｏｓφ₂ ＝０ （１２） （１１）式の±μ_n Ｆ_n ´ｃｏｓφ₂ 、及び（１２）式
のμ_n Ｆ_n ´ｓｉｎφ₂ は、揺動半径増加時は負、減少
時は正の符号になる。（１２）式より、 Ｆ_n ´＝（Ｆ_gt´＋Ｆ_s ´ｃｏｓφ₂ ）／ （ｃｏｓφ₂ ±μ_n ｓｉｎφ₂ ） （１３） 又スライダー中心Ｏ´まわりのモーメントの釣り合い
は、 Ｆ_n ´・ｃ´±μ_n Ｆ_n ´・ｍ´−Ｆ_s ´・ｂ＝０ Ｆ_s ´＝Ｆ_n ´（ｃ´±μ_n ｍ´）／ｂ （１４） リリーフした後通常運転に回復させる時のＦ_n ´をＦ_n
´_min と設定した時、スライダー駆動面５１〜５２から
５０〜５１へ姿勢変化するための条件は、 Ｆ_s ´＞Ｆ_n ´_min （ｃ´±μｍ´）／ｂ（１５） で表される。従って必要なバネ荷重Ｆ_s ´は、距離ｂを
大きく設定することにより小さくすることが可能にな
る。

【００２５】尚、実際の各ガス荷重Ｆ_gt、Ｆ_gr及び壁面
押しつけ力Ｆ_r 、その摩擦力μ_r Ｆ_r の作用位置は、揺
動半径／２、及び基礎円半径分ずれているがその絶対量
は小さいので、今回の計算ではスライダー中心Ｏ´まわ
りに作用すると仮定した。

【００２６】実施例２．上記実施例１では、壁面押しつ
け力Ｆ_r が負にならないようなスライダー角φ₁ を有す
るスライダー駆動面とＦ_r が負になるようなスライダー
角φ₂ を有するスライダー駆動面の２面が互いに接する
ように構成しているが図５に示すように、その２面間を
円弧で結ぶような構成にしても関係寸法が所定の条件を
満たしていれば同様の機能を発揮する。

【００２７】実施例３．以下、この発明の実施例３につ
いて説明する。図６は、この実施例３のスクロール圧縮
機の縦断面図を示し、１７は密閉容器（シェル）で、そ
の底部には油５０が貯留されている。１３はクランク軸
に連結されたロータで密閉容器１７に固定されたステー
タ１４とで電動要素を形成している。１５は密閉容器１
７に固定されたフレーム（軸受支え）で、このフレーム
１５にはクランク軸を支える貫通孔５２がある。１０は
固定スクロールで、台板１０ａ及び渦巻体１０ｂを有
し、この渦巻体１０ｂとかみあうように、揺動スクロー
ル１１には渦巻体１１ａと、固定スクロールの台板１０
ａに対向する様に、台板１１ｂを有し、これらの渦巻体
１０ｂ，１１ａを台板１０ａ，１１ｂとで圧縮室５３を
形成する。様動スクロール１１の台板１１ｂの背面には
電動要素側に開口する嵌合孔５４を有し、この嵌合孔５
４には内部に偏心孔５５を有する揺動軸５６が挿入され
ている。この揺動軸５６の偏心孔５５には、クランク軸
の挿入端部６０が入り、揺動軸及び揺動軸受として構成
されている。また５７は、バネで偏心孔内側面と、クラ
ンク軸の挿入端部との間に設置されている。

【００２８】次にこの実施例３におけるスクロール圧縮
機が回転した場合について説明する。以上の様に構成さ
れたスクロール圧縮機においては、クランク軸１２の回
転によって揺動スクロール１１が揺動（旋回）運動をす
る。このとき、フレーム１５に設けられた吸入口（図示
せず）から、冷媒を吸い込み、渦巻体１０ｂ，１１ａで
構成された圧縮室５３で冷媒ガスを圧縮する。その後、
圧縮された冷媒ガスは、固定スクロールに設けられた吐
出孔５９から吐出し、密閉容器１７に設けられた吐出管
１９を経て、密閉容器１７の外へ流出する。

【００２９】以上の様な動作をした際に揺動軸５６、渦
巻体１０ｂ，１１ａに作用する力について説明する。図
７は図６のＡ−Ａ線断面及び、Ｂ−Ｂ線断面で切断した
際の揺動軸、渦巻体を同一平面に示した横断面である。
同図において、Ｆ_c は揺同スクロールの旋回運動時に発
生する遠心力、Ｆ_g はこの遠心力と直角な方向に作用す
る圧縮荷重、Ｆ_grは遠心力と反対方向に作用するガス荷
重、Ｆ_s はバネ５７を介して、揺動軸５６に発生する
力、μ_s は揺動軸５６とバネ５７に発生する摩擦係数、
Ｆ_R 及びμ_R は各々、固定スクロール１０を揺動スクロ
ール１１の渦巻体１０ｂ，１１ａ間の偏心、反偏心方向
接触力、摩擦係数、ｃは両渦巻体間の半径方向の隙、ｄ
は揺動軸の変位方向と偏心方向作用力線とのなす角（偏
心方向作用線からクランク軸の反回転方向を正）を示
す。

【００３０】図１８及び図１９はともに, 図７の揺動軸
５６とクランク軸１２の挿入端部６０を拡大したもので
あり、図８は、圧縮機の定常運転時、作用する力を図９
は、圧縮機起動時又は過渡的な液冷媒圧縮時に、一時的
に、圧縮荷重が過大になった際、揺動軸が変位した場合
に作用する力を示したものである。なお図８においてL
₁ 、L ₂ はそれぞれ揺動軸５６内部の偏心孔５５と、ク
ランク軸１２の挿入端部６０との隙を示し、L ₁ は、ク
ランク軸回転方向に対しαだけ傾斜した方向の隙、L ₂
はこのL ₁ と直角方向に設けられた隙である。

【００３１】この様に構成された揺動軸５６は、定常運
転時は、前述した様に、Ｆ_R ＞０となる様に、αを設定
すれば、渦巻体間の隙ｃは、ｃ＜０に保つことができ
る。一方、起動時又は、過渡的な液冷媒圧縮時には、図
８に示すＦg が過大となり、バネ５７を押し付けて、図
９の様な力関係になる。このとき、 （Ｆ_c −Ｆ_gr−Ｆ_R ）ｃｏｓα ＋（Ｆ_g ＋μ_R Ｆ_R ）ｓｉｎα＝μ_s Ｆ_s （５） （Ｆ_c −Ｆ_gr−Ｆ_R ）ｓｉｎα ＋（Ｆ_g ＋μ_R Ｆ_R ）ｃｏｓα＜−Ｆ_s （６） ここでμ_s ＝μ_R ＝０，Ｆ_gr＝０として揺動軸に作用す
る力を簡素化すると（７）式を得ることができる。 Ｆ_R ＝Ｆ_c ＋Ｆ_g ｔａｎα （７） 図８と図９を比べた場合、αの角度に注目すると、図８
では、α＞０に対し、図９ではα＜０となっていること
がわかる（クランク軸回転方向と反対方向を正とす
る）。すなわち図８におけるL ₂ が小さくなると、揺動
軸３６の中心は図９の矢印Ｂで示す揺動半径γの軌跡を
保ちながら変位し、このときＦ_c に対する角度αが、見
かけ上小さくなっていくことになる。このことはすなわ
ち（７）式においてα→小、Ｆ_R →小を意味し、従って
揺同軸５６の角度αが小さくなる程、渦巻体がはなれや
すくなることを意味する。このことを図１０で説明する
と、同図において、横軸は揺動軸５６と、遠心力とのス
ライド角度αを示し、縦軸は、渦巻体にかかる力Ｆ_R を
示したものである。スクロール圧縮機の通常運転時は、
バネ力により、揺動軸５６は一定の位置に保たれてＡで
回転が行われる。しかし、圧縮機の起動時又は液冷媒圧
縮時、圧縮荷重が過大になった場合には、従来の圧縮機
では、αは減少せず一定のため、Ｂに達し、最悪の場合
には、渦巻体が破損し圧縮機の運転が不可能になること
があった。この発明の場合には、揺動軸が図８のL ₂ の
範囲で変位するためＡからＣへと達し、渦巻体に働く力
は軽減されていく。そして今度は、図８のL ₁ の範囲で
揺動軸が、径方向に変位しはじめるため、このとき渦巻
体はそれぞれが離脱をはじめ、Ｆ_R ＝０となる。その
後、圧縮機が定常運転にもどると今度は遠心力及びバネ
力で、再びＡの点までもどり再び良好な圧縮作用を行う
ことができる様になる。

【００３２】実施例４．図１１は、この発明の実施例４
を示すものである。この図の場合は、揺動スクロール１
１の台板背面に、軸６８が形成されており、クランク軸
６９の端面に、バネ５７が設けられている構造である。
この実施例４の場合においても、上記実施例３と同様の
効果を得ることができる。

【００３３】

【発明の効果】請求項１のスクロール流体機械は、通常
運転時は壁面押しつけ力が常に正になるスライダー角度
で運転され、かつ液圧縮時等で圧縮室内圧力が過大にな
った時は壁面押しつけ力が負になるスライダー角度で運
転するようにスライダーが姿勢変化する構成したので、
通常運転時は径方向隙間のシールを確実に行いかつ液圧
縮時にはリリーフするようなスライダー機構が得られ
る。

【００３４】請求項２のスクロール圧縮機は、揺動スク
ロール台板背面の揺動軸をクランク軸の径方向及び径方
向と直角方向の両方向に変位可能に構成したため、圧縮
機の起動時又は、過渡的な液冷媒圧縮時には、揺動スク
ロールの変位が容易になり、その結果、渦巻体破損など
の恐れのない、しかも信頼性の良好な圧縮機を得ること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のスクロール流体機械の実施例１を示
す平面図である。

【図２】この発明のスクロール流体機械の実施例１のス
ライダー機構に作用する力を示す説明図である。

【図３】この発明におけるスクロール流体機械の実施例
１の接線方向ガス荷重とスライダー駆動面反力作用位置
の関係を示す説明図である。

【図４】この発明のスクロール流体機械の実施例１のス
ライダー機構に作用する力を示す説明図である。

【図５】この発明のスクロール流体機械の実施例２のス
ライダー機構を示す平面図である。

【図６】この発明の実施例３によるスクロール圧縮機の
断面図である。

【図７】図６におけるＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線断面の要部拡
大図である。

【図８】この発明の実施例３によるスクロール圧縮機の
揺動軸に作用する力を示す図である（定常運転時）。

【図９】この発明の実施例３によるスクロール圧縮機の
揺動軸に作用する力を示す図である（Ｆ_c が過大になっ
たとき）。

【図１０】この発明の実施例３におけるスクロール圧縮
機のスライド角度と渦巻体にかかる力を示す図である。

【図１１】この発明の実施例４によるスクロール圧縮機
の部分図である。

【図１２】従来のスクロール圧縮機の断面図である。

【図１３】従来のスクロール圧縮機のスライド機構（オ
ス型）を示す断面図である。

【図１４】従来のスクロール圧縮機のスライダー機構
（オス型）を示す平面図である。

【図１５】従来のスクロール圧縮機のスライダー機構
（メス型）を示す斜視図である。

【図１６】従来のスクロール圧縮機のスライダー機構
（メス型）を示す平面図である。

【図１７】従来のスクロール圧縮機のスライダーに作用
する力を示す説明図である。

【図１８】他の従来のスクロール圧縮機の断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 固定スクロール １１ 揺動スクロール １２ 駆動軸 ３１ スライダー ５５ 偏心孔 ５６ 揺動軸 ５７ バネ ６０ クランク軸の挿入端部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須川 昌晃 和歌山市手平６丁目５番66号 三菱電機株 式会社和歌山製作所内 (72)発明者 松木 哲三 和歌山市手平６丁目５番66号 三菱電機株 式会社和歌山製作所内 (72)発明者 石井 稔 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 大井手 正彦 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 渦巻壁を備えた固定スクロールと、台板
   の片方の面に前記固定スクロールと組み合わされる渦巻
   壁を備えた揺動スクロールと、この揺動スクロールの自
   転を防止する自転防止機構と、駆動源により回転させら
   れ、かつ前記揺動スクロールを揺動させるため揺動半径
   だけ軸中心偏心させたスライダーピンを有する駆動軸
   と、この駆動軸と前記揺動スクロールの間に介在し前記
   駆動軸に対して径方向に移動可能な駆動面を有し、前記
   揺動スクロールとの間に軸受部分を構成するスライダー
   とを備えたスクロール圧縮機において、前記駆動軸に設
   けた前記スライダーピンに通常運転可能なスライダー角
   度を有する第１のスライダー駆動面とリリーフ可能なス
   ライダー角度を有する第２のスライダー駆動面の角度の
   異なる２平面を設け、かつ前記第１のスライダー駆動面
   を通常運転可能なスライダー角度を有するスライダー駆
   動面に押しつけるように作用するバネを挿入するととも
   に、前記２平面から構成される前記第１、第２のスライ
   ダー駆動面の交点の位置を通常運転時には、前記スライ
   ダーが通常運転可能なスライダー角を有する前記第１の
   スライダー駆動面に押しつけられる方向にモーメントが
   働き、かつ液圧縮時等で圧縮室内圧力が過大になった時
   には、リリーフ可能なスライダー角を有する前記第２の
   スライダー駆動面に押しつけられる方向にモーメントが
   働く位置に設定したことを特徴とするスクロール流体機
   械。
2. 【請求項２】 固定スクロールと、この固定スクロール
   に偏心して組み合わされた揺動スクロールと、この揺動
   スクロールの軸線方向に延在し、前記揺動スクロールと
   連結されたクランク軸と、前記揺動スクロールの該クラ
   ンク軸側背面に設けられた嵌合孔に挿入された揺動軸と
   を備えたスクロール圧縮機において、前記揺動軸は、前
   記揺動スクロール偏心方向の作用力線に対し、前記クラ
   ンク軸の反回転方向に傾斜した径方向と、この径方向と
   直角方向の両方向に変位可能に構成されたことを特徴と
   するスクロール圧縮機。