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技術 スクロール圧縮機

出願人 ネルコー・ピューリタンベネット・インコーポレイテッドエアー・スクウェアード・インコーポレイテッド
発明者 ロバート・ダブリュー・シェイファーカイル・エイドリアンスチャールズ・デイビッド・キンブロー
出願日 1996年10月7日 (24年4ヶ月経過) 出願番号 1996-282867
公開日 1998年3月31日 (22年10ヶ月経過) 公開番号 1998-082384
状態 拒絶査定
技術分野 回転型圧縮機の応用細部 回転型ポンプ(1) 回転型圧縮機の応用細部
主要キーワード 冷却用リブ 斜向状 中心リブ 二重軸受 字型リブ 湾曲リブ 軸受け中心 外縁部位
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題

高性能スクロール圧縮機を提供することであり、圧縮機運転中に創出される熱を容易に且つ急速に消散するリブを有するスクロール圧縮機を提供することである。

解決手段

旋回側スクロール71と固定側スクロール73の内側を伸延するインボリュート79、81が相互に180°位相がずれた状態に維持され且つ部分83の位置で相互に接触し、流体空間85を画定する。インボリュートは相対するスクロールに接近する位置に伸延し得る寸法形状とされ且つ各スクロールに支持され、インボリュート先端溝87を画定する先端85を有する。コンプライアントシール89がこのインボリュート先端溝87に受容され、一方のインボリュートと、このインボリュートに相対するスクロールの底部との間に間隙或いは“ブローホール”が生じないようシールする。

概要

背景

スクロール圧縮機はしばしば、酸素濃縮機冷蔵庫のような装置に於て使用される。スクロール圧縮機は作動音往復動型圧縮機よりも静かであることからそうした用途のためには好ましいものである。スクロール圧縮機には2つのインボリュート或はラップ(wrap) を有する2つのスクロールが含まれる。これらのスクロールは歯合し、それらの外縁部位置に吸引領域或は吸引帯域画定する。2つのスクロールの接触部分間には流体空間が画定される。一方のスクロールは固定され、他方のスクロールが、例えば電動モーターによってこの固定されたスクロールの周囲を旋回する。旋回する側のスクロールが旋回運動することによって、流体空間は2つのスクロールの中心に向けて移動しつつ縮小し、内部に収納した流体を圧縮する。スクロールの中心位置には流体出口が設けられ、圧縮された流体はこの流体出口位置で釈放される。

各スクロールは特定の位相関係を取る状態に維持される。スクロール圧縮機を正しく運転させるためには2つのスクロール間のこの位相関係を維持する必要がある。この位相関係を維持するために、代表的にはオルダム継手が使用されているが、こうした継手注油の必要があり、注油が不十分であるとスクロール圧縮機は故障する。前記位相関係を維持するために、例えば米国特許第4,192,152号及び同第5,154,592号に示されるようなアイドラークランクを使用することもある。これら米国特許ではアイドラークランクをスクロールの周囲位置に配置し2つのスクロールを正しい位相関係に維持している。しかし、これらの米国特許ではアイドラークランクの回転運動を利用することは出来ない。アイドラークランクの回転運動は別の要素、例えばファンを駆動するために使用し得るものである。固定側及び旋回側の各スクロール間のランニングクリアランスは、圧縮機を正しく作動させるために正確に制御する必要がある。ハウジング内或は固定側スクロール内に加工した硬質ストッパが、前記ランニングクリアランスを制御するために使用されている。しかし、硬質のストッパは非−潤滑式の圧縮機には使用出来ない。ランニングクリアランスは精密アンギュラ玉軸受或は精密球面ころ軸受を使用することによっても制御されている。米国特許第4,472,120号には、球面ころ軸受を使用するスクロール圧縮機の一例が示される。しかしながら、こうした軸受は極めて高価である。

固定側及び旋回側の各スクロール間のランニングクリアランスが“ブローホール”を創出する。“ブローホール”は、一方のインボリュート先端と、他方のスクロールの底部との間の空間により形成されるものであるが、流体空間からの漏れを生じさせて圧縮機性能を低下させる。かくして、一方のインボリュート先端と他方側のスクロールの底部との間のランニングクリアランスを可能な限り密閉シール状態に維持することが重要であるが、スクロール圧縮機の運転中に発生する熱がそれを難しくしている。スクロールの長手方向に沿って生じる熱は一定ではない。熱は、スクロールの入口或は吸引領域付近流体入り口部分よりも流体出口に近い中心部位置で多く発生する。或るスクロール圧縮機では、このブローホールを閉じたままに維持しつつ、各インボリュートがその長手方向に沿って同時に拡張出来るようにするためにコンプライアンスシールを使用する。別の圧縮機、例えばオオタニ他によるスクロール圧縮機ではコンプライアンスシールは使用されず、むしろインボリュートをその長さ方向に沿って低く形成することにより、運転中にインボリュートが拡張出来るようにしている。この方式ではブローホールを常に閉じたままにすることは出来ないのでスクロール圧縮機の性能は低下する。コンプライアンスシールの使用を避けるために、構成部品は極めて精密に製造する必要があり、圧縮機ハウジングと固定側スクロール並びにハウジング内部の中心の軸受との関係を精密に維持する必要も生じる。また旋回側スクロールの中心の駆動軸受を精密に位置付けする必要もある。こうした精密化の全てがスクロール圧縮機の製造コスト押し上げる。コンプライアンスシールを使用する場合、シール損耗によってブローホールが創出されるが、このブローホールを閉じるためにはシール部材交換しなくてはならない。

熱を効果的に消散させることによって熱の発生を最小化出来ることは勿論である。熱消散のためとスクロール強化のためにリブが使用されている。こうしたリブは代表的にはスクロールの外面上に半径方向に伸延して設けられる。リブには、スクロールの剛性を向上させ、その歪みや変形を最小限に止める作用も有る。剛直なスクロールはスクロール性能を最適化する上での補助となる。リブの位置と形状とは、スクロール強化及び熱消散性の改善の両方のために改善され得る。例えば、スクロール圧縮機の押し除け量を比較的少量変動させることにより、50或は60Hzのカスタマーバリエーション、即ちモーター周波数変動許容出来るようにすることがしばしば所望される。従来、こうした押しのけ量の変動は2つの方法で行われている。1つの方法はインボリュート高さを変更することであるが、インボリュート高さを変更するにはアイドラークランク、カウンターウエイトそしてハウジングを、旋回側スクロールの質量の変化と、インボリュート高さの変化とを収受し得るように変更する必要がある。第2の方法はインボリューを短縮することである。この方法ではアイドラークランクやハウジングを変更する必要無く、スクロール圧縮機の押し除け量を減少させることが出来るが、旋回側スクロールの質量はやはり変化するので、カウンターウエイトをそれに応じて変化させる必要がある。インボリュート長の短縮は圧縮機効率に影響する。

概要

高性能のスクロール圧縮機を提供することであり、圧縮機運転中に創出される熱を容易に且つ急速に消散するリブを有するスクロール圧縮機を提供することである。

旋回側スクロール71と固定側スクロール73の内側を伸延するインボリュート79、81が相互に180°位相がずれた状態に維持され且つ部分83の位置で相互に接触し、流体空間85を画定する。インボリュートは相対するスクロールに接近する位置に伸延し得る寸法形状とされ且つ各スクロールに支持され、インボリュート先端溝87を画定する先端85を有する。コンプライアントシール89がこのインボリュート先端溝87に受容され、一方のインボリュートと、このインボリュートに相対するスクロールの底部との間に間隙或いは“ブローホール”が生じないようシールする。

目的

高性能のスクロール圧縮機を提供することであり、アイドラークランクが、固定側及び旋回側の各スクロール間に於ける位相関係を維持し且つ注油を必要としないスクロール圧縮機を提供することであり、アイドラークランクを、例えばファンのようなその他部品を駆動するために使用し得るスクロール圧縮機を提供することであり、固定側及び旋回側の各スクロール間でのランニングクリアランスが、各スクロールの製造を過度に精密化する必要無く維持されるスクロール圧縮機を提供することであり、圧縮機運転中に創出される熱を容易に且つ急速に消散するリブを有するスクロール圧縮機を提供することであり、各スクロールが歪み及び或は変形に対する抵抗性を有するスクロール圧縮機を提供することであり、流体流入量が増大されそれにより、同一のスクロール圧縮機を使用して所定時間内に一層大量の流体を処理することの出来るスクロール圧縮機を提供することであり、効率的であり且つ静かなスクロール圧縮機を提供することであり、耐久構造を有するスクロール圧縮機を提供することであり、圧縮機押しのけ量を少量に於て容易に変更し得るスクロール圧縮機を提供することであり、先端部シールの改良されたスクロール圧縮機を提供することであり、アイドラークランクのプリローディングの改善されたスクロール圧縮機を提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
4件

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請求項1

スクロール圧縮機であって、モーターシェルに格納され、該モーターシェルから軸線方向に伸延するモーターシャフトを有するモーターと、前記モーターシェルに固定された圧縮機ハウジングにして、円周方向壁と底部とを有し、該底部にはモーターシャフト開口部が形成され、前記モーターシャフトが、該開口部に回転自在にジャーナル軸受けされ且つ該モーターシャフト開口部を貫いて前記圧縮機ハウジング内に伸延する圧縮機ハウジングと、該圧縮機ハウジング内で前記モーターシャフトに取り付けられ、該モーターシャフトと共に回転する偏心重りと、該偏心重りに取り付けられた旋回側スクロールにして、前記モーターシャフトが回転する時、該モーターシャフトにより旋回駆動され、内面と、外面と、前記内面から伸延するインボリュートとを有するプレートとを具備し、該プレートが前記偏心重りに取り付けられる旋回側スクロールと、圧縮機ハウジングに固定した固定側スクロールにして、内面と、外面とを有し、入口と、出口とが形成され、前記内面にはインボリュートが伸延され、該インボリュートが前記旋回側スクロールのインボリュートと歯合して各インボリュートの外縁部位置に吸引帯域を形成し、各インボリュート間には流体空間を形成し、該流体空間が、スクロール圧縮機が運転されるに従い、該流体空間の寸法形状が減少して流体圧縮する固定側スクロールと、少なくとも2つのアイドラークランクアセンブリーにして、各アイドラークランクアセンブリーが前記固定側スクロールと旋回側スクロールとの間を伸延する少なくとも2つのアイドラークランクアセンブリーと、固定側スクロールと旋回側スクロールとの間のランニングクリアランスを維持するための手段と、一方のインボリュートの先端と、該先端と相対するスクロールのプレートとの間のシールを提供するためのシール手段と、各スクロールの少なくとも一方の表面に形成され、該スクロールを強化し且つ熱を消散させるためのリブ手段と、を含んでなるスクロール圧縮機。

請求項2

少なくとも2つの入口を含んでいる請求項1のスクロール圧縮機。

請求項3

各インボリュートが2つの吸引帯域を形成し、各入口が該吸引帯域に接近している請求項2のスクロール圧縮機。

請求項4

各アイドラークランクアセンブリーが、旋回側スクロールに受容される第1のアイドラークランクと、固定側スクロールに受容される第2のアイドラークランクとを含み、第1及び第2の各アイドラークランクが、スクロール圧縮機の運転時に一方のアイドラークランクが他方のアイドラークランクに関して旋回するよう作動上結合されている請求項1のスクロール圧縮機。

請求項5

各スクロールには、各アイドラークランクアセンブリーを受容する整列する孔が形成され、該孔が、各スクロールの内面に隣り合って形成された肩部を有し、第1及び第2の各アイドラークランクが、ヘッドと、クランクシャフトにジャーナル軸受けされ且つ前記孔の座部位置決めされた第1の軸受けと、該孔の座部から離間して前記クランクシャフトにジャーナル軸受けされた第2の軸受けと、軸受けナットとを含んでいる請求項4のスクロール圧縮機。

請求項6

2つのアイドラークランクアセンブリーが円盤を含み、各アイドラークランクのクランクシャフトが該円盤に固定される請求項5のスクロール圧縮機。

請求項7

第2のアイドラークランクのクランクシャフトが円盤の中心部に固定され、第1のアイドラークランクのクランクシャフトが前記円盤の周囲位置に固定される請求項6のスクロール圧縮機。

請求項8

第1の軸受け及び第2の軸受けが隔設され、アイドラークランクがシムを含み、該シムが、前記第1の軸受け及び第2の軸受けを離間関係に維持する請求項5のスクロール圧縮機。

請求項9

第1の軸受け及び第2の軸受けが前負荷され、第1及び第2の各アイドラークランクが、クランクシャフトと前記第1の軸受けとの間に位置決めされたばね手段を有する請求項6のスクロール圧縮機。

請求項10

ばね手段が波形ワッシャである請求項9のスクロール圧縮機。

請求項11

固定側スクロールと旋回側スクロールとの間のランニングクリアランスを維持するための手段が、アイドラークランクのシム及び軸受けナットを含み、該軸受けナットが、前記ランニングクリアランスを調節するために調節自在である請求項9のスクロール圧縮機。

請求項12

第1の軸受けがラジアル負荷支持用軸受けであり、第2の軸受けがスラスト負荷支持用軸受けである請求項9のスクロール圧縮機。

請求項13

シール手段が、少なくとも一方のインボリュートの先端に形成されたインボリュート先端溝に受容されたコンプライアンスシールであり、該コンプライアンスシールが、相対するスクロールのプレートに接触する状態でのシールを提供する請求項1のスクロール圧縮機。

請求項14

インボリュート先端溝が溝壁によって形成され、前記インボリュート先端溝が溝深さを形成し、前記溝壁が前記溝深さの25%或いはそれ未満の溝幅を有する請求項13のスクロール圧縮機。

請求項15

リブ手段が、旋回側スクロールの外面に形成されたリブを含み、該リブが、モーターシャフト開口部から、該モーターシャフト開口部に対して直角以外の角度を成す状態に於て伸延する請求項1のスクロール圧縮機。

請求項16

旋回側スクロールのリブが、モーターシャフト開口部から全体的に接線方向に於て伸延する請求項15のスロール圧縮機。

請求項17

リブ手段が、一方のスクロールの内面に形成したリブを含み、該一方のスクロールが、該一方のスクロールから半径方向に伸延し全体的に三角形状の突出部を有する円を形成し、前記リブが、該三角形状の突出部の縁部に沿って伸延するリブを含む請求項1のスクロール圧縮機。

請求項18

リブの1つが全体的にインボリュートの外縁部に向けて伸延する請求項17のスクロール圧縮機。

請求項19

隣り合う突出部からのリブが合致する請求項18のスクロール圧縮機。

請求項20

リブ手段が、インボリュートに隣り合う弧状のリブを含んでいる請求項17のスクロール圧縮機。

請求項21

インボリュートに隣り合う弧状のリブが該インボリュートに沿って約180°の範囲を伸延する請求項20のスクロール圧縮機。

請求項22

固定側スクロールが、全体的に三角形状の突出部が伸延してなる円を形成し、前記三角形状の突出部にはアイドラークランクを受ける孔を形成し、リブ手段が、出口と各前記孔との間を伸延する第1の組のリブにして、全体的にY字形を形成するリブを含む請求項1のスクロール圧縮機。

請求項23

リブ手段が、リブの上方に空気流れを配向することにより熱の消散を容易化するための配列構成とした第2のリブ組を含んでいる請求項22のスクロール圧縮機。

請求項24

第1のリブ組が第2のリブ組よりも短い請求項23のスクロール圧縮機。

請求項25

第2のリブ組が、アイドラークランクを受ける孔間を伸延するリブと、スクロールに形成した円の分割線を構成し且つ前記孔間を伸延するリブの外側に形成されるリブと、スクロールの縁部から出口に向けて伸延するリブとを含む請求項24のスクロール圧縮機。

請求項26

スクロール圧縮機と共に使用するための旋回側スクロールであって、内面及び外面を有する底部と、前記内面から螺旋状に上方に伸延するインボリュートと、前記外面に形成した、軸受け用の孔にして、前記旋回側スクロールをモーターアセンブリーに結合するための孔と、前記外面における複数のリブにして、前記孔から該孔に向けて直角以外の角度を成す状態で伸延してなる旋回側スクロール。

請求項27

リブが孔から全体的に接線方向に伸延する請求項26の旋回側スクロール。

請求項28

底部の内面に形成したリブを含み、旋回側スクロールが、該旋回側スクロールから半径方向に伸延し且つ全体的に三角形状の突出部を有する円を形成し、前記リブが、該三角形状の突出部の縁部に沿って伸延するリブを含む請求項26の旋回側スクロール。

請求項29

リブの1つが、全体的にインボリュートの外縁部から伸延する請求項26の旋回側スクロール。

請求項30

隣り合う突出部からのリブが合致する請求項28の旋回側スクロール。

請求項31

インボリュートに隣り合う弧状のリブを有する請求項28の旋回側スクロール。

請求項32

インボリュートに隣り合うリブが該インボリュートに沿って約180°の範囲を伸延する請求項31の旋回側スクロール。

請求項33

スクロール圧縮機と共に使用するための固定側スクロールであって、内面及び外面を有する底部と、螺旋状態に於て前記内面から伸延するインボリュートとを含み、前記底部には、該インボリュートの一般に中心位置における流体出口と、第1の流体入口及び第2の流体入口とを形成し、前記第1の流体入口が、前記インボリュートの開始位置に接近して位置決めされ、前記第2の流体入口が前記第1の流体入口から離間されてなる固定側スクロール。

請求項34

固定側スクロールが、全体的に三角形状の突出部が伸延してなる円を形成し、前記三角形状の突出部にはアイドラークランクを受ける孔を形成し、リブ手段が、出口と各前記孔との間を伸延する第1の組のリブにして、全体的にY字形状を形成するリブを含んでいる請求項33の固定側スクロール。

請求項35

リブ手段が、リブの上方に空気流れを配向することにより熱の消散を容易化するための配列構成とした第2のリブ組を含んでいる請求項34の固定側スクロール。

請求項36

第1のリブ組が第2のリブ組よりも短い請求項35の固定側スクロール。

請求項37

第2のリブ組が、アイドラークランクを受ける孔間を伸延するリブと、スクロールの円の分割線を構成し且つ前記孔間を伸延するリブの外側に形成されるリブと、スクロールの縁部から出口に向けて伸延するリブとを含む請求項35の固定側スクロール。

請求項38

スクロール圧縮機であって、固定側スクロール及び旋回側スクロールにして、各々プレートを含み、該プレートから、螺旋状態に於て該プレートの内側方向に伸延するインボリュートを有し、該固定側スクロール及び旋回側スクロールの各々が、半径方向に伸延する突出部を有する円を全体的に形成し、前記各突出部が軸受け用の孔を形成してなる固定側スクロール及び旋回側スクロールと、該固定側スクロールと旋回側スクロールとの間を伸延するアイドラークランクアセンブリーにして、前記固定側スクロールの前記孔に受容された固定側スクロールのアイドラークランクと、前記旋回側スクロールの孔に受容された旋回側スクロールのアイドラークランクと、該固定側スクロールと旋回側スクロールとの各アイドラークランクがその各側に相互にオフセットされた状態で結合されてなるプレートとを含んでなるアイドラークランクアセンブリーと、により構成されるスクロール圧縮機。

請求項39

孔の、各スクロールの内面に隣り合う位置には肩部を形成し、各アイドラークランクがクランクシャフトを有し、各クランクシャフトが、ヘッドと、該クランクシャフトをジャーナル軸受けし且つ前記孔の座部に位置決めされた第1の軸受けと、前記座部から離間され前記クランクシャフトをジャーナル軸受けする第2の軸受けと、軸受けナットとを有する請求項38のスクロール圧縮機。

請求項40

第2のアイドラークランクのクランクシャフトがプレートの中心位置に固定され、第1のアイドラークランクのクランクシャフトが前記プレートの周囲位置に固定される請求項39のスクロール圧縮機。

請求項41

第1の軸受け及び第2の軸受けが隔設され、アイドラークランクが、前記第1の軸受け及び第2の軸受けを離間関係に維持するためのシムを含んでいる請求項39のスクロール圧縮機。

請求項42

第1の軸受け及び第2の軸受けが前負荷され、各アイドラークランクが、クランクシャフトと第1の軸受けとの間に位置決めされたばね手段を有している請求項41のスクロール圧縮機。

請求項43

ばね手段が波形ワッシャである請求項42のスクロール圧縮機。

請求項44

固定側スクロールと旋回側スクロールとの間のランニングクリアランスを維持するための手段が、アイドラークランクのシム及び軸受けナットを含み、該軸受けナットが、前記ランニングクリアランスを調節するために調節自在である請求項43のスクロール圧縮機。

請求項45

第1の軸受けがラジアル負荷支持用軸受けであり、第2の軸受けがスラスト負荷支持用軸受けである請求項39のスクロール圧縮機。

請求項46

スクロール圧縮機であって、モーターシェルに格納され、該モーターシェルから軸線方向に伸延するモーターシャフトを有するモーターと、前記モーターシェルに固定された圧縮機ハウジングにして、円周方向壁と底部とを有し、該底部にはモーターシャフト開口部を形成し、前記モーターシャフトが、該モーターシャフト開口部に回転自在にジャーナル軸受けされ且つ該モーターシャフト開口部を貫いて前記圧縮機ハウジング内に伸延する圧縮機ハウジングと、該圧縮機ハウジング内で前記モーターシャフトに取り付けられ、該モーターシャフトと共に回転する偏心重りと、該偏心重りに取り付けられた旋回側スクロールにして、前記モーターシャフトが回転する時に該モーターシャフトにより旋回駆動され、内面と、外面と、前記内面から伸延するインボリュートとを有するプレートを具備し、該プレートが前記偏心重りに取り付けられてなる旋回側スクロールと、圧縮機ハウジングに固定した固定側スクロールにして、内面と、外面とを有し、入口と、出口とが形成され、前記 内面にはインボリュートが伸延され、該固定側スクロールのインボリュートが前記旋回側スクロールのインボリュートと歯合して各インボリュートの外縁部位置に吸引帯域を形成し、各インボリュート間には流体空間を形成し、該流体空間が、スクロール圧縮機が運転されるに従い、該流体空間の寸法形状が減少して流体を圧縮する固定側スクロールと、少なくとも2つのアイドラークランクアセンブリーにして、各アイドラークランクアセンブリーが前記固定側スクロールと旋回側スクロールとの間を伸延する少なくとも2つのアイドラークランクアセンブリーと、インボリュートの先端と、該先端と相対するスクロールのプレートとの間にシールを提供するためのシールとを含み、旋回側スクロール及び固定側スクロールの少なくとも一方がインボリュートを有し、該インボリュートの先端にはインボリュート先端溝を有し、前記シールが、該インボリュート先端溝に受容されるシール胴部を有し、該シール胴部が第2の溝を形成し、コンプライアントコードが該第2の溝に受容され、該コンプライアントコードがインボリュート先端溝の壁と接触することにより積極的なシールを創出してなるスクロール圧縮機。

請求項47

インボリュート先端溝が溝壁によって形成され、インボリュート先端溝が溝深さを形成し、前記溝壁が前記溝深さの25%或いはそれ未満の溝幅を有する請求項46のスクロール圧縮機。

請求項48

シールが、固定側スクロールのインボリュート及び旋回側スクロールのインボリュート内に配設される請求項46のスクロール圧縮機。

請求項49

スクロール圧縮機が、モーターシェルに格納され、該モーターシェルから軸線方向に伸延するモーターシャフトを有するモーターと、前記モーターシェルに固定された圧縮機ハウジングにして、円周方向壁と底部とを有し、該底部にはモーターシャフト開口部が形成され、前記モーターシャフトが、該開口部に回転自在にジャーナル軸受けされ且つ該モーターシャフト開口部を貫いて前記圧縮機ハウジング内に伸延する圧縮機ハウジングと、前記圧縮機ハウジング内で前記モーターシャフトに取り付けられ、該モーターシャフトと共に回転する偏心重りと、該偏心重りに取り付けられた旋回側スクロールにして、前記モーターシャフトが回転する時に該モーターシャフトにより旋回駆動され、内面と、外面と、前記内面から伸延するインボリュートとを有するプレートを具備し、該プレートが前記偏心重りに取り付けられる旋回側スクロールと、圧縮機ハウジングに固定した固定側スクロールにして、内面と、外面とを有し、入口と、出口とを形成し、前記内面にはインボリュートが伸延され、該固定側スクロールのインボリュートが前記旋回側スクロールのインボリュートと歯合して各インボリュートの外縁部位置に吸引帯域を形成し、各インボリュート間には流体空間を形成し、該流体空間が、スクロール圧縮機が運転されるに従い、該流体空間の寸法形状が減少して流体を圧縮する固定側スクロールと、を有してなるスクロール圧縮機の押し除け量を変更するための方法であって、一方のインボリュートの、各吸引帯域に隣り合う部分を相互に対向する位置で除去することを含む、スクロール圧縮機の押し除け量を変更させるための方法。

請求項50

流体出口に隣り合う部分に於て一方のインボリュートを除去し、該流体出口に隣り合う同一の2つの除去領域を形成することを含む請求項49のスクロール圧縮機の押し除け量を変更させるための方法。

請求項51

固定側スクロールに於て除去領域を形成することを含む請求項50のスクロール圧縮機の押し除け量を変更させるための方法。

請求項52

スクロール圧縮機であって、モーターシェルに格納され、該モーターシェルから軸線方向に伸延するモーターシャフトを有するモーターと、前記モーターシェルに固定された圧縮機ハウジングにして、円周方向壁と底部とを有し、該底部にはモーターシャフト開口部が形成され、前記モーターシャフトが、該開口部に回転自在にジャーナル軸受けされ且つ該モーターシャフト開口部を貫いて前記圧縮機ハウジング内に伸延する圧縮機ハウジングと、前記圧縮機ハウジング内で前記モーターシャフトに取り付けられ、該モーターシャフトと共に回転する偏心重りと、該偏心重りに取り付けられた旋回側スクロールにして、前記モーターシャフトが回転する時に該モーターシャフトにより旋回駆動され、内面と、外面と、前記内面から伸延するインボリュートとを有するプレートを具備し、該プレートが前記偏心重りに取り付けられる旋回側スクロールと、圧縮機ハウジングに固定した固定側スクロールにして、内面と、外面とを有し、入口と、出口とが形成され、前記内面にはインボリュートが伸延され、該固定側スクロールのインボリュートが前記旋回側スクロールのインボリュートと歯合して各インボリュートの外縁部位置に吸引帯域を形成し、各インボリュート間には流体空間を形成し、該流体空間が、スクロール圧縮機が運転されるに従い、該流体空間の寸法形状が減少して流体を圧縮する固定側スクロールと、少なくとも2つのアイドラークランクアセンブリーにして、各アイドラークランクアセンブリーが前記固定側スクロールと旋回側スクロールとの間を伸延してなる、少なくとも2つのアイドラークランクアセンブリーと、一方のインボリュートの先端と、該先端と相対するスクロールのプレートとの間にシールを提供するためのシールアセンブリーにして、旋回側スクロール及び固定側スクロールの少なくとも一方のインボリュートが該インボリュートの先端にインボリュート先端溝を有し、前記シールアセンブリーが、該インボリュート先端溝に受容され、また先端シール及びバックアップシールを含み、該バックアップシールが、前記インボリュート先端溝の底部に位置決めされ、前記先端シールが前記バックアップシール上に座着され且つ相対するスクロールのプレートと接触することにより、該相対するスクロールのプレートと先端シールとの間にシールを創出する寸法形状とされ、前記バックアップシールが、シール胴部を含み、該シール胴部が、前記先端シールが座着する上面と、圧縮性部分とを有し、該圧縮性部分が、前記先端シールが損耗するに従い拡張しそれにより、前記先端シールの、前記相対するスクロールのプレートとのシール状態での接触を維持するシールアセンブリーと、を含んでなるスクロール圧縮機。

請求項53

バックアップシールの圧縮性部分が、シール胴部から垂下する複数の脚部を含んでいる請求項52のスクロール圧縮機。

請求項54

複数の脚部が全体的にシール胴部と直交する請求項53のスクロール圧縮機。

請求項55

バックアップシールの圧縮性部分が、シール胴部から垂下する、複数の、全体的に三角形状の部分を含む請求項52のスクロール圧縮機。

請求項56

スクロール圧縮機であって、モーターシェルに格納され、該モーターシェルから軸線方向に伸延するモーターシャフトを有するモーターと、前記モーターシェルに固定された圧縮機ハウジングにして、円周方向壁と底部とを有し、該底部にはモーターシャフト開口部が形成され、前記モーターシャフトが、該開口部に回転自在にジャーナル軸受けされ且つ該モーターシャフト開口部を貫いて前記圧縮機ハウジング内に伸延してなる圧縮機ハウジングと、前記圧縮機ハウジング内で前記モーターシャフトに取り付けられ、該モーターシャフトと共に回転する偏心重りと、該偏心重りに取り付けられた旋回側スクロールにして、前記モーターシャフトが回転すると該モーターシャフトにより旋回駆動され、内面と、外面と、前記内面から伸延するインボリュートとを有するプレートを具備し、該プレートが前記偏心重りに取り付けられてなる旋回側スクロールと、圧縮機ハウジングに固定した固定側スクロールにして、内面と、外面とを有し、入口と、出口とが形成され、前記内面にはインボリュートが伸延され、該固定側スクロールのインボリュートが前記旋回側スクロールのインボリュートと歯合して各インボリュートの外縁部位置に吸引帯域を形成し、各インボリュート間には流体空間を形成し、該流体空間が、スクロール圧縮機が運転されるに従い、該流体空間の寸法形状が減少して流体を圧縮する固定側スクロールと、一方のインボリュートと、相対するスクロールのプレートとの間にシールを提供するためのシールと、アイドラークランクアセンブリーにして、前記固定側スクロール及び旋回側スクロール間を伸延し、中心部には円盤を有し、該円盤が、第1の表面及び第2の表面と、前記第1の表面から伸延し且つ前記円盤の中心に全体的に中心付けされた第1のピンと、前記第2の表面から伸延し且つ前記円盤の中心からオフセットされた第2のピンと、第1の軸受け及び第2の軸受けにして、前記第1のピン及び第2のピンを夫々ジャーナル軸受け状態に支持してなる第1の軸受け及び第2の軸受けとを有し、前記円盤が、該円盤を貫いて伸延する少なくとも1つの孔を有し、該孔を貫いてばねが伸延し、該ばねが第1の端部及び第2の端部を有し、前記円盤の孔が、前記ばねの第1の端部が前記第1の軸受けに接触する状態で支承され、ばねの第2の端部が前記第2の軸受けに接触して支承される様に位置決めされるアイドラークランクアセンブリーと、を含んでなるスクロール圧縮機。

請求項57

固定側スクロール及び旋回側スクロールの各プレートが、該各プレートを貫く少なくとも1つの孔を有し、固定側スクロールのプレートの孔が、旋回側スクロールのプレートの孔と全体的に整列し、各前記プレートが、該プレートの内面位置で前記各孔を内側方向に伸延する肩部を有し、前記第1の軸受け及び第2の軸受けが、前記プレートの各開口部に受容され且つ前記肩部に座着される請求項56のスクロール圧縮機。

請求項58

アイドラークランクアセンブリーが、第1のピン及び第2のピンから伸延するねじ溝付きシャフトを有し、該ねじ溝付きシャフトが、第1の軸受け及び第2の軸受けを貫いて外側に伸延し、該ねじ溝付きシャフトには締め具がねじ止めされる請求項57のスクロール圧縮機。

請求項59

少なくとも2つのアイドラークランクアセンブリーを有する請求項57のスクロール圧縮機。

請求項60

アイドルクランクアセンブリーが、各スクロールのプレートの周囲位置に位置決めされる請求項59のスクロール圧縮機。

請求項61

スクロール圧縮機であって、モーターシェルに格納され、該モーターシェルから軸線方向に伸延するモーターシャフトを有するモーターと、前記モーターシェルに固定された圧縮機ハウジングにして、円周方向壁と底部とを有し、該底部にはモーターシャフト開口部が形成され、前記モーターシャフトが、該開口部に回転自在にジャーナル軸受けされ且つ該モーターシャフト開口部を貫いて前記圧縮機ハウジング内に伸延する圧縮機ハウジングと、前記圧縮機ハウジング内で前記モーターシャフトに取り付けられ、該モーターシャフトと共に回転する偏心重りと、該偏心重りに取り付けられた旋回側スクロールにして、前記モーターシャフトが回転すると該モーターシャフトにより旋回駆動され、内面と、外面と、前記内面を伸延するインボリュートとを有するプレートを具備し、該プレートが前記偏心重りに取り付けられた旋回側スクロールと、圧縮機ハウジングに固定した固定側スクロールにして、内面と、外面とを有し、入口と、出口とが形成され、前記内面にはインボリュートが伸延され、該固定側スクロールのインボリュートが前記旋回側スクロールのインボリュートと歯合して各インボリュートの外縁部位置に吸引帯域を形成し、各インボリュート間には流体空間を形成し、該流体空間が、スクロール圧縮機が運転されるに従い、該流体空間の寸法形状が減少して流体を圧縮する固定側スクロールと、アイドラークランクアセンブリーにして、前記固定側スクロール及び旋回側スクロール間を伸延し、中心部には円盤を有し、該円盤が、第1の表面及び第2の表面と、前記第1の表面から伸延し且つ前記円盤の中心に全体的に中心付けされた第1のピンと、前記第2の表面から伸延し且つ前記円盤の中心からオフセットされた第2のピンと、第1の軸受け及び第2の軸受けにして、前記第1のピン及び第2のピンを夫々ジャーナル軸受け状態に支持してなる第1の軸受け及び第2の軸受けとを有し、前記円盤が、該円盤を貫いて伸延する少なくとも1つの孔を有し、該孔を貫いてばねが伸延し、該ばねが第1の端部及び第2の端部を有し、前記円盤の孔が、前記ばねの第1の端部が前記第1の軸受けに接触する状態で支承され、ばねの第2の端部が前記第2の軸受けに接触して支承される様に位置決めされてなるアイドラークランクアセンブリーと、一方のインボリュートの先端と、該先端と相対するスクロールのプレートとの間にシールを提供するためのシールアセンブリーにして、旋回側スクロール及び固定側スクロールの少なくとも一方のインボリュートがその先端にインボリュート先端溝を有し、前記シールアセンブリーが、該インボリュート先端溝に受容され、先端シールとバックアップシールとを含み、該バックアップシールが、前記インボリュート先端溝の底部に位置決めされ、前記先端シールが前記バックアップシール上に座着され且つ相対するスクロールのプレートと接触することにより、該相対するスクロールのプレートと先端シールとの間にシールを創出するための寸法形状とされ、前記バックアップシールがシール胴部を含み、該シール胴部が、前記先端シールが座着する上面と、圧縮性部分とを有し、該圧縮性部分が、前記先端シールが損耗するに従い拡張しそれにより、前記先端シールの、前記相対するスクロールのプレートとのシール状態での接触を維持してなるシールアセンブリーと、を含んでなるスクロール圧縮機。

請求項62

スクロール圧縮機であって、モーターシェルに格納され、該モーターシェルから軸線方向に伸延するモーターシャフトを有するモーターと、前記モーターシェルに固定された圧縮機ハウジングにして、円周方向壁と底部とを有し、該底部にはモーターシャフト開口部が形成され、前記モーターシャフトが、該モーターシャフト開口部に回転自在にジャーナル軸受けされ且つ該モーターシャフト開口部を貫いて前記圧縮機ハウジング内に伸延してなる圧縮機ハウジングと、前記圧縮機ハウジング内で前記モーターシャフトに取り付けられ、該モーターシャフトと共に回転する偏心重りと、該偏心重りに取り付けられた旋回側スクロールにして、前記モーターシャフトが回転すると該モーターシャフトにより旋回駆動され、内面と、外面と、前記内面を伸延するインボリュートとを有するプレートを具備し、該プレートが前記偏心重りに取り付けられる旋回側スクロールと、圧縮機ハウジングに固定した固定側スクロールにして、内面と、外面とを有し、入口と、出口とが形成され、前記内面にはインボリュートが伸延され、該固定側スクロールのインボリュートが前記旋回側スクロールのインボリュートと歯合して各インボリュートの外縁部位置に吸引帯域を形成し、各インボリュート間には流体空間を形成し、該流体空間が、スクロール圧縮機が運転されるに従い、該流体空間の寸法形状が減少して流体を圧縮する固定側スクロールと、少なくとも2つのアイドラークランクアセンブリーにして、前記固定側スクロールと旋回側スクロールとの間を各々伸延する少なくとも2つのアイドラークランクアセンブリーと、スクロール圧縮機の冷却を容易化するための、固定側スクロール及び旋回側スクロールの少なくとも一方側における外面に形成した2組の冷却用リブにして、各冷却用リブ組が、前記外面の直径位置から斜向状態で外側に伸延しそれにより、前記外面の直径位置と鈍角を成す全体的に平行な複数の冷却用リブを含む2組の冷却用リブと、を含むスクロール圧縮機。

請求項63

2組の各冷却用リブの少なくとも一方の組の冷却用リブが全体的にV字形状のリブを形成し、該V字形状のリブが頂部を有し、該頂部が、スクロールの第1の直径位置に位置決めされる請求項62のスクロール圧縮機。

請求項64

別の組の冷却用リブが、全体的に第2の直径位置と平行であるがしかし該第2の直径位置からオフセットされ、前記第2の直径位置が、第1の直径位置と全体的に直交する請求項63のスクロール圧縮機。

技術分野

0001

本発明は1995年11月13日付けの米国特許出願番号第08/557,407号の部分継続出願である。米国特許出願番号第08/557,407号は、現在米国特許番号第5,466,134号であるところの米国特許出願番号第223,039号の部分継続出願である。本発明はスクロール圧縮機に関し、詳しくは効率を高めたスクロール圧縮機に関する。例えば圧縮機が使用されるが、本発明では圧縮機をスクロール真空ポンプ及びエアモーターに対し等しく適用される。

背景技術

0002

スクロール圧縮機はしばしば、酸素濃縮機冷蔵庫のような装置に於て使用される。スクロール圧縮機は作動音往復動型圧縮機よりも静かであることからそうした用途のためには好ましいものである。スクロール圧縮機には2つのインボリュート或はラップ(wrap) を有する2つのスクロールが含まれる。これらのスクロールは歯合し、それらの外縁部位置に吸引領域或は吸引帯域画定する。2つのスクロールの接触部分間には流体空間が画定される。一方のスクロールは固定され、他方のスクロールが、例えば電動モーターによってこの固定されたスクロールの周囲を旋回する。旋回する側のスクロールが旋回運動することによって、流体空間は2つのスクロールの中心に向けて移動しつつ縮小し、内部に収納した流体を圧縮する。スクロールの中心位置には流体出口が設けられ、圧縮された流体はこの流体出口位置で釈放される。

0003

各スクロールは特定の位相関係を取る状態に維持される。スクロール圧縮機を正しく運転させるためには2つのスクロール間のこの位相関係を維持する必要がある。この位相関係を維持するために、代表的にはオルダム継手が使用されているが、こうした継手注油の必要があり、注油が不十分であるとスクロール圧縮機は故障する。前記位相関係を維持するために、例えば米国特許第4,192,152号及び同第5,154,592号に示されるようなアイドラークランクを使用することもある。これら米国特許ではアイドラークランクをスクロールの周囲位置に配置し2つのスクロールを正しい位相関係に維持している。しかし、これらの米国特許ではアイドラークランクの回転運動を利用することは出来ない。アイドラークランクの回転運動は別の要素、例えばファンを駆動するために使用し得るものである。固定側及び旋回側の各スクロール間のランニングクリアランスは、圧縮機を正しく作動させるために正確に制御する必要がある。ハウジング内或は固定側スクロール内に加工した硬質ストッパが、前記ランニングクリアランスを制御するために使用されている。しかし、硬質のストッパは非−潤滑式の圧縮機には使用出来ない。ランニングクリアランスは精密アンギュラ玉軸受或は精密球面ころ軸受を使用することによっても制御されている。米国特許第4,472,120号には、球面ころ軸受を使用するスクロール圧縮機の一例が示される。しかしながら、こうした軸受は極めて高価である。

0004

固定側及び旋回側の各スクロール間のランニングクリアランスが“ブローホール”を創出する。“ブローホール”は、一方のインボリュート先端と、他方のスクロールの底部との間の空間により形成されるものであるが、流体空間からの漏れを生じさせて圧縮機性能を低下させる。かくして、一方のインボリュート先端と他方側のスクロールの底部との間のランニングクリアランスを可能な限り密閉シール状態に維持することが重要であるが、スクロール圧縮機の運転中に発生する熱がそれを難しくしている。スクロールの長手方向に沿って生じる熱は一定ではない。熱は、スクロールの入口或は吸引領域付近流体入り口部分よりも流体出口に近い中心部位置で多く発生する。或るスクロール圧縮機では、このブローホールを閉じたままに維持しつつ、各インボリュートがその長手方向に沿って同時に拡張出来るようにするためにコンプライアンスシールを使用する。別の圧縮機、例えばオオタニ他によるスクロール圧縮機ではコンプライアンスシールは使用されず、むしろインボリュートをその長さ方向に沿って低く形成することにより、運転中にインボリュートが拡張出来るようにしている。この方式ではブローホールを常に閉じたままにすることは出来ないのでスクロール圧縮機の性能は低下する。コンプライアンスシールの使用を避けるために、構成部品は極めて精密に製造する必要があり、圧縮機ハウジングと固定側スクロール並びにハウジング内部の中心の軸受との関係を精密に維持する必要も生じる。また旋回側スクロールの中心の駆動軸受を精密に位置付けする必要もある。こうした精密化の全てがスクロール圧縮機の製造コスト押し上げる。コンプライアンスシールを使用する場合、シール損耗によってブローホールが創出されるが、このブローホールを閉じるためにはシール部材交換しなくてはならない。

0005

熱を効果的に消散させることによって熱の発生を最小化出来ることは勿論である。熱消散のためとスクロール強化のためにリブが使用されている。こうしたリブは代表的にはスクロールの外面上に半径方向に伸延して設けられる。リブには、スクロールの剛性を向上させ、その歪みや変形を最小限に止める作用も有る。剛直なスクロールはスクロール性能を最適化する上での補助となる。リブの位置と形状とは、スクロール強化及び熱消散性の改善の両方のために改善され得る。例えば、スクロール圧縮機の押し除け量を比較的少量変動させることにより、50或は60Hzのカスタマーバリエーション、即ちモーター周波数変動許容出来るようにすることがしばしば所望される。従来、こうした押しのけ量の変動は2つの方法で行われている。1つの方法はインボリュート高さを変更することであるが、インボリュート高さを変更するにはアイドラークランク、カウンターウエイトそしてハウジングを、旋回側スクロールの質量の変化と、インボリュート高さの変化とを収受し得るように変更する必要がある。第2の方法はインボリューを短縮することである。この方法ではアイドラークランクやハウジングを変更する必要無く、スクロール圧縮機の押し除け量を減少させることが出来るが、旋回側スクロールの質量はやはり変化するので、カウンターウエイトをそれに応じて変化させる必要がある。インボリュート長の短縮は圧縮機効率に影響する。

発明が解決しようとする課題

0006

高性能のスクロール圧縮機を提供することであり、アイドラークランクが、固定側及び旋回側の各スクロール間に於ける位相関係を維持し且つ注油を必要としないスクロール圧縮機を提供することであり、アイドラークランクを、例えばファンのようなその他部品を駆動するために使用し得るスクロール圧縮機を提供することであり、固定側及び旋回側の各スクロール間でのランニングクリアランスが、各スクロールの製造を過度に精密化する必要無く維持されるスクロール圧縮機を提供することであり、圧縮機運転中に創出される熱を容易に且つ急速に消散するリブを有するスクロール圧縮機を提供することであり、各スクロールが歪み及び或は変形に対する抵抗性を有するスクロール圧縮機を提供することであり、流体流入量が増大されそれにより、同一のスクロール圧縮機を使用して所定時間内に一層大量の流体を処理することの出来るスクロール圧縮機を提供することであり、効率的であり且つ静かなスクロール圧縮機を提供することであり、耐久構造を有するスクロール圧縮機を提供することであり、圧縮機押しのけ量を少量に於て容易に変更し得るスクロール圧縮機を提供することであり、先端部シールの改良されたスクロール圧縮機を提供することであり、アイドラークランクのプリローディングの改善されたスクロール圧縮機を提供することである。

課題を解決するための手段

0007

本発明に従うスクロール圧縮機は、一般に、モーターシェルに格納したモーターと、旋回側スクロールと固定側スクロールとを収納する圧縮機ハウジングとを含んでいる。モーターは、モーターシェルから圧縮機ハウジング内部に軸線方向に伸延するモーター軸を含む。圧縮機ハウジングはモーターシェルに固着され且つ周囲側壁と底部とを有し、この底部が、モーター軸が回転自在にジャーナル軸受されるところの軸受けボスを画定する。モーターハウジング内でモーター軸にには偏心重りが取り付けられる。この偏心重りには旋回側スクロールが取り付けられそれにより、モーター軸を回転するとこの旋回側スクロールはモーター軸により旋回駆動される。固定側及び旋回側の各スクロールは内面及び外面を有するプレートを各々含み、各プレートの内面からはインボリュートが伸延する。固定側スクロールのプレートは流体入口及び流体出口をも画定する。2つのインボリュートが相互に歯合することにより、これらのインボリュートの各外側端部位置に吸引帯域が画定され、また流体空間が画定される。流体空間の寸法形状は、スクロール圧縮機が作動して流体を圧縮するに従い減少する。流体出口はインボリュートの開始端部或は中心位置に位置付けられ、流体入口はインボリュートの外側に位置付けられる。流体入口を2つ設け、両方の流体入口を吸引帯域付近に位置付けるのが好ましい。

0008

固定側及び旋回側の各スクロール間を少なくとも2つのアイドラークランクアセンブリーが伸延され、これらのアイドラークランクアセンブリーが、2つのスクロール間の位相関係及びランニングクリアランスを維持する。アイドラークランクアセンブリーを各スクロールの周囲に接近させて位置決めするのが好ましい。各アイドラークランクアセンブリーは、各スクロールのプレートに形成した軸受穿孔内に受容される同一の2つのアイドラークランクを含む。各アイドラークランクは、クランクシャフトがそこを貫いてジャーナル軸受されるところの内側軸受及び外側軸受を含んでいる。内側軸受はスラスト荷重支持用軸受であり、外側軸受はラジアル負荷支持用軸受とするのが好ましい。各軸受け穿孔の、各スクロールの内面に隣り合う位置には肩部が形成される。クランクシャフトはアイドラークランクの内面位置ヘッドを有し、アイドラークランクの外側位置はね溝付き端部を形成する。ヘッドは肩部によって画定される孔の直径よりも直径が大きい。軸受穿孔よりも直径の大きい軸受ナットがクランクシャフトの前記ねじ溝付き端部に受容され、軸受内にクランクシャフトを保持する。各アイドラークランクのクランクシャフト間にはプレート或は円盤が位置決めされる。固定側スクロールのクランクシャフトはこのプレートの中心に固定され、旋回側スクロールのクランクシャフトは前記プレートの周囲部付近に固定される。これにより、旋回側スクロールのアイドラークランクが固定側スクロールのアイドラークランクの周囲を旋回することが出来るようになる。固定側スクロールの軸受穿孔を貫通型穿孔とすることにより、クランクシャフトのねじ溝付き端部に外側からアクセス出来るようにするのが好ましい。こうすることで、ファンブレードのような装置或はその他の圧縮ステージをスクロール圧縮機に追加し、これらをアイドラークランクアセンブリーを使用して駆動することが出来るようになる。

0009

各アイドラークランクの2つの軸受けシムにより離間させるのが好ましく、更に、これらの軸受けをクランクシャフトのヘッドと内側軸受けとの間に位置決めしたばね手段を使用して前負荷するのが好ましい。ばね手段は波形ワッシャとするのが好ましい。アイドラークランクアセンブリーの各シム、各軸受けナットが、この波形ワッシャとの組み合わせに於て各スクロール間のランニングクリアランスを維持する。軸受けナットは調節自在であるから、ランニングクリアランスはこの軸受けナットを締め付け或は緩めることにより調節することが出来る。各インボリュートの先端にはインボリュート先端溝が画定される。このインボリュート先端溝内にはコンプライアンスシールが保持される。コンプライアンスシールはインボリュート先端溝を若干越えて伸延する高さを有し、一方のスクロールのインボリュート先端と、他方のスクロールのプレートとの間を伸延することにより“ブローホール”をシールする。インボリュート先端溝は比較的幅広に形成され、その側壁の幅はインボリュート先端溝の深さの25%或はそれ未満とするのが好ましい。

0010

各スクロールを強化し且つ熱の消散を容易化するために、各スクロールの表面にはリブを形成する。旋回側スクロールはその外面上に形成したリブを含み、このリブはその軸受けボスから、半径方向では無くむしろ接線方向に伸延する。或はまた、前記リブを水平方向の中心線に対して或る角度を持たせることも出来る。こうすることにより、スクロール上を容易に空気が流れるようにして冷却を促進させる一方、スクロールを強化することが出来る。スクロールは全体的に、アイドラークランクアセンブリーを位置付ける3つの突出部によって画定されるところの三角形状を有する。旋回側スクロールは前記三角形状の突出位置に於ける縁部に沿って伸延するリブをも有する。別のリブがスクロールの、好ましくは約180°の周囲に沿ってインボリュートの外側部分の周囲を伸延する。固定側スクロールの外面上にも一連のリブを形成する。これらのリブもまた、スクロールの中心位置から半径方向に向けては伸延されず、むしろ、空気がスクロールの一方の縁部から他方の縁部へと横断する方向に流れるように形成される。これらのリブはスクロールをその頂部から底部へと横断する方向に伸延する対称軸線を有する。

0011

本発明の別の様相に於て、前記シールの別態様のシールがインボリュートの先端に設けられる。このシールは、一方のスクロールのインボリュート先端溝、好ましくは両方のスクロールのインボリュート先端溝に受容される。シール胴部が第2の溝を画定する。この第2の溝はO−リングと類似のコンプライアンスコードを受容する。シール胴部の第2の溝は、前記コンプライアンスコードがインボリュート先端溝の側壁と接触することによりこのインボリュート先端溝に積極的にシールされるように位置決めする。1様相に於て、スクロール圧縮機の押し除け量を、カウンターウエイト、アイドラークランク或はハウジングを調節する必要無く変更するための方法が提供される。本方法には、スクロール圧縮機の固定側スクロールの吸引帯域に隣り合う部分でインボリュートを除去することが含まれる。相対する同一の2つのインボリュート除去領域が形成される。これらのインボリュート除去領域は固定側スクロールに於けるものであることから旋回質量は変化せず、従ってカウンターウエイトを調節する必要がない。圧縮比の変化を補償するために、固定側スクロールのインボリュートを、やはり同一の2つの領域に於て流体出口付近で除去することも出来る。

0012

本発明の別の様相に於て、アイドラークランクアセンブリーが、第1表面及び第2表面を具備する中心円盤を含む。これら第1表面及び第2表面からは第1ピン及び第2ピンが伸延し、これらの第1ピン及び第2ピンからはねじ溝付きのシャフトが伸延される。第1ピン及び第2ピンの一方が中心円盤の中心に位置決めされ、他方が中心円盤の中心からオフセットされる。第1ピン及び第2ピンはスクロールのプレートの開口部に各々受容され且つこれらの開口部内の肩部に座着された軸受け内にジャーナル軸受けされる。中心円盤は、この中心円盤を貫いて伸延する少なくとも1つの(好ましくは2つの)中心円盤開口を有する。中心円盤開口部を貫いてばねが伸延する。中心円盤開口部は、ばねの各端部が前記軸受けに支承されるように位置決めされる。ばねは、各軸受けを離間する方向に付勢することによりアイドラークランクアセンブリーに前負荷を加える。本発明の更に別の様相に於て、一方のインボリュートの先端と、相対するスクロールのプレートの間にシールを創出するためのシールアセンブリーが提供される。このシールアセンブリーは一方のインボリュート先端溝に受容される。シールアセンブリーは先端シールバックアップシールとを含み、バックアップシールはインボリュート先端溝の底部に位置決めされ、先端シールはバックアップアシール上に座着される。先端シールは相対するスクロールのプレートと接触する寸法形状とされそれにより、インボリュートの先端と、相対するスクロールとの間にシールを創出する。バックアップシールはシール胴部を含み、このシール胴部は、先端シールがそこに座着する上面と、圧縮性部分とを有する。圧縮性部分は先端シールが損耗するに従い拡張し、先端シールと相対するスクロールのプレートとをシール接触状態に維持する。前記圧縮性部分はバックアップシールのシール胴部から伸延する脚部或は全体的に三角形状の突出部とすることが出来る。

発明を実施するための最良の形態

0013

図1には本発明のスクロール圧縮機1が全体的に示される。スクロール圧縮機1はモーターシェル3を具備するモーターアセンブリーを含み、モーターシェル3が、斯界に既知ステータ及びローターを格納する。ローターシャフト5はローターから軸線方向に伸延する。モーターシェル3の一端は端部シールド9により閉鎖される。ローターシャフト5はこの端部シールド9を貫いて伸延し、ファンブレードのような部材11を受容することが出来る。モーターシェル3の他端は圧縮機ハウジング13により閉鎖される。圧縮機ハウジング13は底部15と、円周方向壁17とを有し、この円周方向壁17が底部15から軸線方向上方に伸延してウエル18を画定する。円周方向フランジ19が円周方向壁17から半径方向外側に伸延する。円周方向フランジ19にはモーターシェル3に座着する肩部21を形成する。貫通孔23がこの円周方向フランジに形成され、斯界に既知の如くハウジングをモーターアセンブリーに保持するための貫通ボルトが、この貫通孔に受容される。

0014

底部15が、ローターシャフト5がそこを貫いて伸延するところのローターシャフト開口部25を形成する。ローターシャフト開口部25は番号27で示す位置が座ぐり部分として座ぐりされ、この座ぐり部分27が肩部29となる。軸受け31が座ぐり部分27に受容され且つ肩部29に接触する状態で座着される。ローターシャフト5は軸受け31内で回転するべくジャーナル軸受けされ且つウエル18内部に向けて伸延する。底部15には複数の孔32(図2及び3参照)が形成される。これらの孔32がローターシャフト開口部25と同一中心の円を形成し、スクロールハウジング内部とモーターハウジング内部との間を空気が循環出来るようにしている。ウエル18の上部には、図1に示すように、第2の床41が円周方向壁17の半径方向外側に伸延する。周囲壁42がこの第2の床41から軸線方向上方に伸延し、第2のウエル44を形成する。第2の床41は、全体的に図2及び図3に示すように、円周方向フランジ19を越えて伸延し、角が丸み付けされた三角形状突出部43を形成する。各三角形状突出部43どうしの間に於て、周囲壁42は全体的に弧状部分を成し、この弧状部分が円周方向フランジ19と全体的に同心の円を形成する。複数の部45が周囲壁42から外側方向に伸延する。耳部は5つ設けるのが好ましく、これらの耳部45がボルト孔47を形成する。円周方向壁17の上面には上向き溝48が形成される。上向き溝48はO−リング49及びエラストマー系シール51(図1)を受容する。O−リング49は上向き溝48の底部に座着し、O−リング49の上面にシール51が座着する。ボルト孔47の半径方向外側壁には下方傾斜表面53が形成される。

0015

偏心重り61とカウンター重り63とがウエル18の内側でローターシャフト5に固定される。偏心重り61とカウンター重り63とはワンピース形のものとして形成するのが好ましいが、2ピース形のものとして形成することも出来る。偏心重り61とカウンター重り63とから成る重りアセンブリーは、この重りアセンブリーの底部に形成されローターシャフト5を受ける閉鎖孔を有する。止めねじ66が、重りアセンブリーの一方の側を半径方向に貫いて伸延してローターシャフト5と接触し、重りアセンブリーをローターシャフト5に固定する。かくして重りアセンブリーはローターシャフト5と共に回転する。アーム65が偏心重り61から上方に向けて伸延し且つローターシャフト5から半径方向にオフセットされる。これにより、アーム65はローターシャフト5が回転するとローターシャフト5の周囲を旋回する。アーム65は、上方に向けて伸延するシリンダー69を具備するテーパー付きベース部67として形成するのが好ましい。

0016

旋回側スクロール71(図1及び4〜6)と固定側スクロール73(図1及び図8〜10)が、圧縮機ハウジング13の第2のウエル44に収納される。各スクロールは全体的に円形を有し、全体的に三角形状の、等間隔に配設された3つの突出部74、76を夫々有する。各スクロールは底部75及び77を夫々有し、また内側を伸延するインボリュート或はラップ79、81を夫々有する。これらのインボリュートはスクロールの底部と一体的に形成することが出来る。或はまた、各インボリュートを、スクロールの底部に形成した螺旋溝80(図5及び9)に受容される別個の部品とする。各インボリュートは、図13に示すように相互に180°位相がずれた状態に維持され且つ部分83の位置で相互に接触し、流体空間85を形成する。

0017

インボリュート79、81は、相対するスクロールに接近する位置に伸延し得る寸法形状とされ且つ各スクロールに於て支持される。図11に示すように、インボリュートはインボリュート先端溝87を形成する先端850を有する。コンプライアンスシール89がこのインボリュート先端溝87に受容されそれにより、一方のインボリュートと、このインボリュートに相対するスクロールの底部との間に間隙或いは“ブローホール”が生じないようシールする。ブローホールは、溝壁88の厚みを低減することにより最小化することが出来る。溝壁88はインボリュート先端溝87の深さの25%或いはそれ未満の幅寸法を有するのが好ましい。溝壁88の厚みを低減することにより、インボリュート先端とこのインボリュート先端が相対するスクロールの底部との間のランインクリアランスはより臨界的なものでは無くなる。

0018

旋回側スクロール71は、底部75の外面に於ける軸受け保持孔91(図1、4及び5)を形成する。この軸受け保持孔91は、旋回側スクロール71の円周と全体的に同心とされ、また軸受け保持孔91には肩部93が形成される。軸受け保持孔91には軸受け95(図1)が受容され且つ肩部93に座着される。アーム65のシリンダー69が軸受け95内にジャーナル軸受けされそれにより、旋回側スクロール71はアーム65に関して回転することが出来る。旋回側スクロール71は、認識されるように、ローターシャフト5がモーターにより回転されると偏心重り61により旋回運動状態に駆動される。カウンター重り63は、偏心重り61と旋回側スクロール71との重量に拮抗するべく寸法形状付けされそれにより、スクロール圧縮機1は運転中は実質的に平衡状態に保たれる。底部75の外面はエラストマー系シール51に接触することによりシールされる。

0019

固定側スクロール73は複数の耳部101(図8〜10)を有し、これらの耳部101が貫通孔103を形成する。耳部101は円周方向壁17の耳部45と整合する。ボルト1050(図1)がこれらの耳部の貫通孔に挿通され、固定側スクロールを円周方向壁17に固定する。固定側スクロール73は、2つの流体入口105と、1つの流体出口107とを形成する。流体入口105はインボリュートの(吸引帯域“SZ”における)開始点Bと全体的に整合するように位置決めされそれにより、流体が直接流体空間に入れるようにする。流体入口を1つではなく2つ設けたことにより、流体はスクロール圧縮機の流体入口或いは吸引帯域に、ずっと直接的なルートを経て提供されるようになるので、スクロール圧縮機に於ける流体処理一段と効率化される。別言すると、流体は吸引帯域に一段と接近することにより一層急速に流体空間85に流入する。仮に流体入口が2つではなく1つであると、流体はインボリュートに沿って第2の吸引帯域に向かわなければならなくなる。流体出口107は各スクロールの中心の、各インボリュートの終端位置に位置付けられる。2つの流体入口を使用することによって、流体がスクロール内部を通る、またスクロールを巡回することによる前加熱量も減少される。流体の前加熱量が減少することにより、消散するべき熱量が減少する。

0020

2つのインボリュートは、図13に示すように相互に180°位相がずれた状態に維持される。知られるように、旋回側スクロールがモーターにより作動されると流体空間85は吸引帯域SZからスクロール中心に向けて移動する。流体空間85は、スクロールの中心に向けて移動するに従い寸法が減少し、この流体空間に収納された流体を圧縮する。圧縮された流体は流体出口107から押し出される。各スクロールの位相関係を維持するためのアイドラークランクアセンブリー109(図1)が設けられる。アイドラークランクアセンブリー109には同一の2つのアイドラークランク111が含まれる。これらのアイドラークランク111は相互にオフセットされた状態でプレート113の各側に結合される。アイドラークランク111(図12に詳細が示される)は、スクロール底部の突出部43及び74に夫々形成される孔115内に受容される。スクロールの底部の内面位置には肩部117が形成される。ラジアル負荷支持用軸受け121が孔115内に受容され、この肩部117に座着される。スラスト負荷支持用軸受け123が、軸受け121に隣り合って前記孔115に受容される。軸受け121と123とはシム125により隔設される。ピン127が軸受け121、123にジャーナル軸受けされる。ピン127はキャップ129を有し、このキャップ129が、肩部117と、軸受け123の下方に伸延するねじ溝付き端部1311との間で、スクロールの底部の内側位置に位置決めされる。ナット133がこのねじ溝付き端部1311にねじ込まれ、ピン127を軸受け121、123に対して保持する。波形ワッシャ135がキャップ129と軸受け121との間に位置決めされる。波形ワッシャ135はアイドラークランクアセンブリー109に前負荷を加える。キャップ129はプレート113に固定される。

0021

図1に示すように、固定側スクロール73のアイドラークランク111はプレート113の中心位置に固定され、旋回側スクロール71のアイドラークランク111はプレート113の周囲部分に接近して固定される。2つのアイドラークランクのオフセット量は、ローターシャフト5と偏心重りのシリンダー69との間に於けるオフセット量と等しい。2つのアイドラークランクがプレート113に固定されることから、旋回側スクロール71の旋回運動は旋回側スクロール71のアイドラークランクに伝達される。旋回側スクロールのアイドラークランクが固定側スクロールの周囲を旋回すると、固定側スクロールのアイドラークランクが軸受け121、123を回転せしめる。固定側スクロールの孔115はこの固定側スクロールを貫いて伸延させ、外部から固定側スクロールのアイドラークランクにアクセスすることが出来るようにする。これにより、固定側スクロールの回転を、例えばファンF(図1点線で示される)を駆動するために利用することが出来る。固定側スクロールのアイドラークランクを、例えば追加のスクロール組体或いは追加のステージを駆動するために使用することにより、ユニットキャパシティ或いは圧力、冷却材ポンプ過給機、或いはエキスパンダ増設することも可能である。

0022

アイドラークランク111を固定側及び旋回側の各スクロールに位置付けたことから、孔115をインボリュートの螺旋と同じ構成に於て位置付け及び加工することが出来る。従って、らりスクロールに孔115を同時に形成することが出来るが、これは、最高の精密化を維持しそれにより製造コストを低下させるために必要である。好ましい具体例に於ては、固定側スクロールとハウジングとの間での任意の特定の整合状態、或いはハウジングと旋回側スクロールを駆動する軸受けとの間での任意の特定の整合状態を維持する必要もない。これにより製造コストは大幅に低減される。アイドラークランクアセンブリー109には2つの機能がある。つまり、アイドラークランクアセンブリー109は、偏心重り61との関連に於て2つのスクロール間の位相関係を維持し、更には、インボリュート先端と各スクロールの底部との間に於ける正しいランニングクリアランスの維持を助成する。ばね或いは波形ワッシャは、シム125によって助成される状態に於て、アイドラークランクに前述の如き機能を作用させるべく、これらのアイドラークランクに前負荷を加える。

0023

アイドラークランクアセンブリー109に二重の軸受けを使用することにより、各軸受けが相互に前負荷される場合に標準形式の軸受けを使用することが出来るようになる。前負荷を与えることにより、各軸受けの内部における全ての間隙が無くなるので高価な精密軸受けは不要となる。スラスト負荷支持用軸受け123は軸線方向のスラスト負荷を支持し、ラジアル負荷支持用軸受け121はラジアル負荷を支持する。スラスト負荷支持用軸受け123の周囲のハウジングを省略することで組立を簡単にすることが出来る。シム125は各軸受けを隔設するために使用され、ばね135は各軸受けに相互に前負荷を加えるために使用される。ナット133がアイドラークランク111を相互に保持する。各軸受けが肩部117に接触して締着されることから、ナット133を、旋回側及び固定側の各スクロール間のランニングクリアランスを調節するために使用することが出来る。

0024

各スクロールから熱を消散させ且つ各スクロールを強化するために、各スクロールにリブを設ける。図4及び5を参照するに、複数のリブ或いはベーン131が孔91から伸延される。リブ131はハブ或いは孔91から90°以上の角度を成す状態に於て底部75に形成される。言い換えると、リブ131は孔91から半径方向には伸延されず、軸受け保持孔91の直径方向に沿って伸延される。リブ131は軸受け保持孔91から全体的に接線方向に伸延させるのが好ましい。認識されるように、このように接線方向に伸延させることにより、リブ131は仮に軸受け保持孔91から半径方向に伸延させた場合よりも長くなる。これによりリブ131の熱伝達面積が増大されるので、スクロール圧縮機1の運転中のリブの冷却効果が高められる。また、リブ131を接線方向に伸延させることによりスクロールの強度も高まり、スクロール圧縮機の効率も増大する。図4に示されるリブ形状には幾つかの利点がある。図4の形状のリブは、軸受け中心孔領域の上方を伸延することで、最も温度の高い中心位置での冷却空気流れを改善することが出来る。リブは、角度付け或いは弧状とされることで、旋回側スクロール71の駆動時の本来の空気移動能力を増長させる。旋回側スクロールの本来の空気移動能力は、仮にスクロールを、一般に旋回型のスクロールと称するスクロールに於てそうであるようにその軸線を中心として回転させた場合は特に増長される。

0025

インボリュートは90°の角度をもって半径方向線を横断することがないことから、リブ131はインボリュートの各螺旋間での、それらのリブの長さを最小化するように配列される。これにより旋回側スクロール71の剛性が最適化される。最適な剛性は、リブを、リブ131の場合に於けるように、インボリュートに基づく円に対する接線として配列する場合に得られる。底部75のためのその他のリブ形状、例えば円弧もまた、冷却能力及び剛性を改善するために使用することが出来る。例えば、リブを、弧状或いは直線状のリブに代えてインボリュート螺旋形状のものとして形成することが出来る。インボリュート螺旋形状としたリブを、ハウジングに形成したインボリュート形状のリブと歯合させることで、スクロールの前方部にも圧縮が生じるので、軸流ファンを使用すること無く冷却用空気流れを創出することが出来るようになる。

0026

別態様のリブ形状が図4Aに示される。全体にV字形状の複数のリブ131Aが一方のスクロールの外面に形成される。V字型のリブ131Aは2本の脚部を有し、これらの脚部は相互に鈍角を成して全体的に外側に伸延する。かくして、これらのリブの頂部は、脚部の端部では無くスクロールの中心部に接近して位置付けられる。リブ131Aの頂部はスクロールの外面の直径位置に位置付けられる。リブ131Aの脚部は相互に平行であり、従って、前記頂部の位置付けられるスクロールの直径位置に直交する直径位置に対して鋭角を構成する。2組のリブが設けられ、各リブ組はスクロールの中心位置の各側に位置付けられる。スクロールの直径位置から若干オフセットされた位置に平行な2つのリブ131Bもまた形成される。これらのリブ131Bは前記V字型のリブの頂部を位置付けた直径位置と直交する。半径方向の最も内側に位置付けたリブ131Aとリブ131Bとの間には4本のリブ131Cが形成される。これらのリブ131CはV字型のリブの脚部と平行であるが、相互に合致して頂部を形成することは無い。かくして4つのリブ131Cは不完全な2つのV字型リブを形成する。リブ131Aを(図4のリブ131と比較して)一層垂直に配向することにより、これらのリブとスクロールの外面とを横断しての空気流れが増長される。これにより、例えば外部ファンからの空気をスクロール表面を強制的に横断させることによるスクロールの冷却能力が増長される。

0027

図6を参照するに、更に別のリブが旋回側スクロール71の内面に形成される。図6では前記リブは旋回側スクロールの内面のみに示されるが、固定側スクロールの内面にも形成することが出来る。リブ1330、1350、137は突出部74位置の孔115の各々と関連する。リブ1330と137とはこの突出部74の縁部に沿って伸延し、全体的には孔115に対する接線方向を有している。リブ1350は孔115からスクロールの中心に向けて全体的に半径方向に伸延する。リブ1330、1350、137は2つの凹部139、141を画定する。各突出部74に於けるリブ1330と137とは相互に全体的に直交する。従ってこれら2つの凹部は寸法が異なる。湾曲リブ143が、前記各凹部とインボリュート79との間の第3の突出部位置に形成される。湾曲リブ143はインボリュート79に沿って約180°の範囲を伸延するのが好ましい。湾曲リブ143はインボリュートの外側180°の範囲を強化し、拡大されたインボリュートを創出する。この拡大されたインボリュートはスクロールを、このスクロールの中心線を中心として均衡させるための重りとしても作用し得る。

0028

図8を参照するに、複数のリブが固定側スクロール73の外面に形成されている。固定側スクロール73には多くのリブが形成されることから、各リブは図中に於ける方向に関して説明される。中心リブ151はスクロールの底部から上部へと伸延し、底部の孔115の中心を貫きまた流体出口107を通る。一対のリブ153は流体出口107と上方の2つの孔115との間を伸延する。これらのリブ153は中心リブ151の中央部分と共にY字型を形成する。中心リブ151とリブ153とは、流体出口の中心とアイドラークランクの軸受けの中心との間を伸延することによりスクロールに剛性を提供する。これらのリブは、冷却用エアの流れが拘束されないよう、十分な高さとはされない。2本のリブ155、157がこれらの中心リブ151とリブ153との間に形成され、スクロールの周囲部分付近にまで伸延される。

0029

リブ153の下方を、上方の孔115から全体的に流体出口107に向けてリブ159が伸延される。リブ159は、流体出口107の中心とほぼ同等の位置に於て、下方の孔115に向けて全体的に下方に屈曲する。細長リブ161が下方の孔115から上部の孔115の外縁部に向けて伸延される。細長リブ161は上方の孔115の接線方向に沿ってスクロールの縁部付近の位置に伸延する。リブ163が、下方の孔115の下方の側方部分から、スクロールの約2/3程上方の耳部101の位置へと伸延する。最後に、短いリブ165がスクロールの湾曲セクションに沿って伸延し、セカントを画定する。

0030

図8に示されるように、中心リブ151の各側でのリブ構成は同一である。中心リブ151はリブの対称軸線を構成し、リブ155から165がスクロールの剛性を助成する。中心リブ151そしてリブ155から165は空気流れを制限することなく、熱の伝達を最大化する。各リブは空気流れ方向に於て主に配列されるが、スクロールの剛性を改善するためにスクロールの中心方向に向けて若干傾斜される。以上説明した如く、改良されたスクロール圧縮機が説明された。スクロール圧縮機はリブによって剛性化され、これらのリブがスクロール圧縮機の運転中に発生する熱を硬化的に消散させる。二重のアイドラークランク構成が各スクロール間の適切なランニングクリアランスを維持することにより、“ブローホール”の発生が実質的に減少する。ブローホールは発生してもコンプライアンスシールにより実質的に閉じた状態とされる。二重のアイドラークランクアセンブリーはまた、各インボリュート間の位相関係を維持する上での補助ともなる。

0031

図14には別態様の固定側スクロール73’が示される。固定側スクロール73’は、スクロール圧縮機に於ける固定側スクロール73に実質的に代替し得るものである。固定側スクロール73’は、固定側スクロール73’の底部の内面から伸延するインボリュート或いはラップ81’を有する。外側のインボリュートは、スクロール圧縮機の押し除け量を変更するために番号201及び202で示す位置の部分が除去されている。これらの除去部分201、202は、図示されるように吸引帯域SZへの入り口位置に形成され、相互に同一形状を有する。吸引帯域SZへの入り口位置でインボリュート81’を除去することでインボリュートを短縮したのと同じ効果が得られる。然しながら、これらの除去部分は固定側スクロールに於けるものであって旋回側スクロールのものではないために、カウンター重りを調節する必要はない。

0032

固定側スクロールのインボリュートに除去部分を形成したことにより、圧力比が変化する。この変化を補償するために、固定側スクロールのインボリュート81’を、流体出口付近の番号204、206で示すような位置で除去することも出来る。これらの除去部分204、206も固定側スクロールに於けるものであるからカウンター重りを調整する必要はない。除去部分204、206は、スクロール圧縮機の圧力比が変化することがないよう、除去部分201、202の寸法形状と一致させる。別態様の先端シール89’が図15に示される。先端シール89’はインボリュート81のインボリュート先端溝87に受容される。先端シール89’はこのインボリュート先端溝87内に遊嵌されるシール胴部211を有する。このシール同部内には先端シール溝213が形成され、この先端シール溝213がOーリングと類似のコンプライアンスコード215を受ける。コンプライアンスコード215は、シール胴部211とインボリュート先端溝87との間に軟質の座を提供しそれにより、漏れに対する積極的なシールを創出する。

0033

シール胴部は例えばテフロンのような材料で作製し得る。従来の先端シールはテフロンベースの材料で作製され、シールを横断する差圧によって先端シール溝の側方に押し付けられる。先端シールと先端シール溝とが接触してシール領域を形成しこのシール領域が、高圧ガス低圧ガスパケットに漏れ出すのを防止する。然しながら、仮に先端シール或いは先端シール溝に於ける表面仕上が円滑なものでなかった場合、ガス高圧側から低圧側へと漏れ出し、圧縮機性能は低下する。シール用のコンプライアンスコード215を使用し、このコンプライアンスコード215を先端シール溝87の壁面217と接触させることで、先に言及したような積極的なシールが創り出され、そうした漏れ出しは防止される。図16及び17には別態様のアイドラークランクアセンブリー109Aが示される。アイドラークランクアセンブリー109Aは、固定側及び旋回側の各スクロール71、73の各孔115Aに受容されたアイドラークランク111Aを有する。各スクロールの底部の内面には肩部117Aが形成される。ラジアル負荷支持用軸受け121Aが、この肩部117Aに座着した状態で孔115Aに受容される。ピン127Aがラジアル負荷支持用軸受け121Aを貫いてジャーナル軸受けされる。ねじ溝付きシャフト131Aがピン127Aから伸延し、ピン127Aはラジアル負荷支持用軸受け121Aの外面へと伸延する。なっと133Aがシャフト131Aに螺着されピン127Aをラジアル負荷支持用軸受け121A内に保持する。先に議論したように、固定側スクロール73と関連するピン127Aはプレート113Aの中心に取り付けられ、旋回側スクロール71と関連するピン127Aはプレート113Aの中心からオフセットされる。

0034

プレート113Aは、このプレート113Aの周囲に接近して形成された2つの孔301を有する。孔301はピン127Aに実質的に隣り合って位置付けられる。孔301はプレート113Aの直径位置で且つプレートの縁部に隣り合って形成するのが好ましい。螺旋ばね303がこの孔301の各々に挿通され、ラジアル負荷支持用軸受け121Aの内面に接触する状態で支承される。螺旋ばね303はアイドラークランク111Aのラジアル負荷支持用軸受け121Aを離間する方向に有効に付勢し、軸受けAに前負荷を加える。これにより、旋回側及び固定側の各スクロールの内部間隙が除去されそれにより、各スクロール間のランニングクリアランス調整することが出来るようになる。図12に示すアイドラークランク111と同様に、アイドラークランク111Aは安価な標準型軸受けの使用を可能とするものである。然しながらアイドラークランク111Aは、2つの軸受けを使用するのではなく、1つのアイドラークランク毎にただ1つの軸受けを使用する。斯くして、アイドラークランク111Aは図12のアイドラークランク111よりも組み立てコストが安価であり且つ組み立ても容易となる。しかし、アイドラークランク111Aに於けるばねの構成はアイドラークランク111のような二重軸受け構成に於ても使用することが出来るものである。

0035

図20には3つ目の別態様である先端シール89Bが示される。先端シール89Bはインボリュート81のインボリュート先端溝内に位置決めされる。図18では、先端シールが新しいときに於ける、図11に示す先端シール89のようなコンプライアンスシールが示される。スクロール圧縮機が運転あれるに従い、この先端シール89は損耗して図19に示すような状態となる。先端シール89は損耗する程に短くなり、相対するスクロールの底部に対してインボリュートをシールするための能力が劣化する。これによりブローホールが出現し、スクロール圧縮機の効率が低下する。こうした効率低下を軽減するために、代表的には先端シール89を交換する。図20では先端シール89Bは先端シール89とバックアップシール401とを含むものとして示される。バックアップシール401は先端シール溝の底部に配置され、先端シール89はこのバクアップシールの上部に配置しそれにより、インボリュートと相対するスクロールの底部との間に於ける実際のシールを創出するようにする。バックアップシールの別態様が401A乃至401Cとして図21Aから図21Cに示される。各別態様のバックアップシールは上面405を有する胴部403を含んでいる。先端シール89はこの上面405に載置される。バックアップシールはその底部位置に圧縮性部分407A〜407Cを含み、これらの圧縮性部材がインボリュート先端溝87の底部と接触される。図21Aでは、圧縮性部分407Aは胴部403から垂直方向にある角度を成して伸延する脚部として示される。図21Bでは圧縮性部分407Bは胴部403から垂下する波形状、即ち、全体的に三角形状セクションから成るものとして示される。図21Cでは圧縮性部分407Cは胴部403に直交する方向に伸延する脚部として示される。圧縮性部分をその他の形状とし得ることは言うまでもない。何れの形状とする場合でも、先端シール89が新しいときはバックアップシールの圧縮性部分が圧縮され、先端シールが損耗するに従い、バックアップシールの圧縮性部分407が拡張し、先端シール89を外側に付勢し、先端シール89と、この先端シール49に相対するスクロールの体部との間のシール状態を維持する。以上本発明を具体例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを記されたい。例えば、任意の数のアイドラークランクアセンブリーを使用することが出来る。各アイドラークランクアセンブリーをスクロールの周囲に等間隔に配設する必要はない。

発明の効果

0036

前記課題を解決するスクロール圧縮機が提供される。

図面の簡単な説明

0037

図1本発明のスクロール圧縮機の断面図である。
図2スクロール圧縮機のハウジングの平面図である。
図3ハウジングの底部方向からの平面図である。
図4スクロール圧縮機の旋回側スクロールの外面の平面図である。
図4A 別態様に於ける旋回側スクロールの外面の平面図である。
図5図4を線5−5で切断した、旋回側スクロールの断面図である。
図6旋回側スクロール内面の平面図である。
図7図6を線7−7で切断した、クランクシャフト軸受けのボスの断面図である。
図8スクロール圧縮機の固定側スクロールの外面の平面図である。
図9図8を線9−9で切断して、固定側スクロールの断面図である。
図10固定側スクロールの内面の平面図である。
図11図10を線11−11で切断した、インボリュートの拡大断面図である。
図12クランクシャフトアセンブリーの拡大図である。
図132つのスクロールのインボリュート間の相互作用を例示する平面図である。
図14スクロール圧縮機の押しのけ量を若干変動させるための、別態様に於ける固定側スクロールの平面図である。
図15インボリュートのための、別態様に於ける先端シールの断面図である。
図16スクロール圧縮機のための、別態様に於けるアイドラークランクの側面図である。
図17図16のアイドラークランクを線17−17で切断した断面図である。
図18インボリュートのための新しいシールの断面図である。
図19インボリュートのための損耗したシールの断面図である。
図20インボリュートのための、別態様での先端シールの断面図である。
図21図20の先端シールの、別態様での圧縮性部分の断面図である。
図21図20の先端シールの、別態様での圧縮性部分の断面図である。
図21図20の先端シールの、別態様での圧縮性部分の断面図である。

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0038

1スクロール圧縮機
3モーターシェル
5ローターシャフト
9端部シールド
13圧縮機ハウジング
15 底部
17円周方向壁
18ウエル
19円周方向フランジ
21肩部
23貫通孔
27座ぐり部分
31軸受け
32 孔
41 第2の床
42周囲壁
43三角形状突出部
44 第2のウエル
45耳部
47ボルト孔
48 上向き溝
49 O−リング
51エラストマー系シール
61偏心重り
63カウンター重り
65アーム
66止めねじ
69シリンダー
67テーパー付きのベース部
71旋回側スクロール
73固定側スクロール
74、76 突出部
75、77 底部
79、81インボリュート
85流体空間
87 先端溝
88溝壁
89コンプライアンスシール
91 軸受け保持孔
93 肩部
95 軸受け
101 耳部
103 貫通孔
105流体入口
107流体出口
109アイドラークランクアセンブリー
111 アイドラークランク
113プレート
115 孔
117 肩部
121ラジアル負荷支持用軸受け
123スラスト負荷支持用軸受け
125シム
127ピン
129キャップ
133ナット
135波形ワッシャ
131リブ
139、141 凹部
143湾曲リブ
151中心リブ
161細長リブ
1311ねじ溝付き端部

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