(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のシール面を有する第１の端板と該第１のシール面上に配置された第１の螺旋翼とを含む第１のスクロール部材、
第２のシール面を有する第２の端板と該第２のシール面上に配置された第２の螺旋翼とを含む第２のスクロール部材、及び
第１のスクロール部材に対し相対的に第２のスクロール部材が旋回動し得るように該第２のスクロール部材を支持する静止ボデーであって、第１のスクロール部材に対し第２のスクロール部材を、上記した第１及び第２の螺旋翼が互いに噛合わされ第１のスクロール部材に対する第２のスクロール部材の旋回動により第１及び第２の螺旋翼間に移動する流体ポケットが形成されるように支持する静止ボデー、
を備え、上記静止ボデーが、
第２のスクロール部材に対し第１のスクロール部材を位置決めするための支架手段であって、上記静止ボデーに一体形成されている手段を含み該手段によって第１のスクロール部材を該静止ボデーに対し、放射方向の動きを規制しつつ軸線方向の変位可能に位置付け、その軸方向での位置は第１のスクロール部材の翼先と端板間のほぼ中間に設定している支架手段と、
第１のスクロール部材の軸線方向の変位量を予定した量に制限するストップ手段と、
を含むものであるスクロール式機械。
【請求項２】
前記支架手段が、前記静止ボデー上及び第１のスクロール部材上にそれぞれ設けられ互いに相対摺動可能に係合する接当面部を備えている請求項１のスクロール式機械。
【請求項３】
前記接当面部のうちの一方の接当面部が円筒状部材であり、他方の接当面部が該円筒状部材を相対摺動可能に支承する穴である請求項２のスクロール式機械。
【請求項４】
軸線方向の前記予定した変位量が、両スクロール部材が最大限に離間した状態で圧縮機としての機械起動を可能とする小さな値のものである請求項１のスクロール式機械。
【請求項５】
前記支架手段が前記静止ボデー上に一体形成された環状リングを備え、前記穴が該環状リング内に形成され、前記円筒状部材が第１のスクロール部材上に形成された環状フランジ部を備えている請求項３のスクロール式機械。
【請求項６】
前記ストップ手段が、第１のスクロール部材の一部に対面させて前記環状リングに固定されている軸線方向での接当面を備えている請求項５のスクロール式機械。
【請求項７】
前記静止ボデーと第１のスクロール部材間の相対回転を阻止する回転防止手段を備えている請求項５のスクロール式機械。
【請求項８】
前記回転防止手段が、前記環状リングに固定された第１の部分と第１のスクロール部材に固定された第２の部材とを備えている請求項７のスクロール式機械。
【請求項９】
第２のスクロール部材に接続された駆動軸、及び該駆動軸を回転駆動して第２のスクロール部材を第１のスクロール部材に対し相対的に旋回動させるモータ手段を備え、前記静止ボデーが上記駆動軸を回転可能に支持する軸受手段を含んでいる請求項１のスクロール式機械。
【請求項１０】
前記静止ボデーが、前記駆動軸を回転可能に支持するための第１の部材と第２のスクロール部材を支持するための第２の部材とを備えており、これらの第１及び第２の部材を互いに、第１及び第２のスクロール部材間の位置決めを行うように配置し固定してある請求項９のスクロール式機械。
【請求項１１】
前記第１及び第２の部材をその間に前記駆動軸を取巻く空所が形成されるように配置し、該空所内に、駆動軸に取付けた釣合い重りを配置してある請求項10のスクロール式機械。
【請求項１２】
前記ストップ手段を、前記静止ボデーに一体形成してある請求項１のスクロール式機械。
【請求項１３】
前記ストップ手段が、前記静止ボデーと第１のスクロール部材のうちの一方に設けられた放射方向に沿うフランジ部と他方に設けられ該フランジ部を受入れる溝を備えている請求項12のスクロール式機械。
【請求項１４】
前記溝が、前記フランジ部の軸線方向寸法より大である軸線方向寸法を有する請求項13のスクロール式機械。
【請求項１５】
前記支架手段がさらに、前記静止ボデー上と第１のスクロール部材上とにそれぞれ設けられ互いに相対摺動可能に係合する接当面部を備えており、前記フランジ部及び溝を、これらの接当面部に形成してある請求項13のスクロール式機械。
【請求項１６】
前記支架手段が、前記静止ボデーの前記第２の部材に一体形成されていて第１のスクロール部材を放射方向の動きを規制しつつ軸線方向に変位可能にガイドするガイド手段、及び前記第１及び第２の部材を互いに対し固定する固定手段を備えており、前記第２の部材が、前記第１の部材の複数部分に対し当接する第１のフランジ部、該第１のフランジ部と上記複数部分間に締付力を加える固定手段、及び該締付力を上記ガイド手段からそらせて該ガイド手段の変形を制限するように第１のフランジ部に関連させてある手段を含んでいる請求項10のスクロール式機械。
【請求項１７】
前記第２の部材の前記第１のフランジ部が、前記締付力によって前記ガイド手段に対し若干曲がり得るものである請求項16のスクロール式機械。
【請求項１８】
前記第２の部材が前記ガイド手段を補強するところの軸線方向に沿う第２のフランジ部を含み、該第２のフランジ部を第１のフランジ部に隣接させて間隔をあけて配置してある請求項17のスクロール機械。
【請求項１９】
第１のシール面を有する第１の端板と該第１のシール面上に配置された第１の螺旋翼とを含む第１のスクロール部材、
第２のシール面を有する第２の端板と該第２のシール面上に配置された第２の螺旋翼とを含む第２のスクロール部材、
第１のスクロール部材に対し相対的に第２のスクロール部材が旋回動し得るように該第２のスクロール部材を支持する静止ポデーであって、第１のスクロール部材に対し第２のスクロール部材を、上記した第１及び第２の螺旋翼が互いに噛合わされ第１のスクロール部材に対する第２のスクロール部材の旋回動により第１及び第２の螺旋翼間に移動する流体ポケットが形成されるように支持する静止ボデー、及び
上記静止ボデーに一体形成された環状リングであって、静止ボデーに対し第１のスクロール部材を放射方向で位置決めする一方、静止ボデーと協力して該静止ボデーに対する第１のスクロール部材の制限された軸線方向変位を許容し、その軸方向での位置は第１のスクロール部材の翼先と端板間のほぼ中間に設定している環状リング、
を備えたスクロール式機械。
【請求項２０】
前記静止ボデーに固定されているストップ手段であって、第２のスクロール部材から離間する向きの第１のスクロール部材の軸線方向変位を制限するストップ手段を設けてある請求項19のスクロール式機械。
【請求項２１】
第１のスクロール部材と前記環状リング間の相対回転を阻止するための回転防止手段を備えている請求項20のスクロール式機械。
【請求項２２】
前記回転防止手段が、両端部を前記環状リングに取付けられ中央部分を第１のスクロール部材に取付けられた細長い部材を備えており、該細長い部材はねじり構造を有し、該部材が第１のスクロール部材の周方向の動きを規制しつつ環状リングと該スクロール部材間の相対的な軸線方向変位を許容するものである請求項21のスクロール式機械。
【請求項２３】
前記中央部分が、前記両端部の平坦面に対しほぼ垂直な方向に沿う平坦面を有する請求項22のスクロール式機械。
【請求項２４】
前記ストップ手段を、前記静止ボデーに一体形成してある請求項20のスクロール式機械。
【請求項２５】
前記ストップ手段が、前記静止ボデーと第１のスクロール部材のうち一方に設けられた放射方向に沿うフランジ部と他方に設けられ該フランジ部を受入れる溝を備えている請求項24のスクロール式機械。
【請求項２６】
前記環状リングが、第１のスクロール部材に設けた第２の接当面部に対し相対摺動可脂に係合する第１の接当面部を備えており、前記フランジ部及び溝を、これらの接当面部に形成してある請求項25のスクロール式機械。
【請求項２７】
前記ストップ手段が周方向で間隔をあけて配置された複数のフランジを備え、前記溝が、組立て中に該溝内に上記フランジを受入れ可能とするところの軸線方向で開放した複数の切欠きを含んでいる請求項26のスクロール式機械。
【請求項２８】
第１のシール面を有する第１の端板、該第１のシール面上に配置された第１の螺旋翼、及び放射方向外向きの環状接当面部を含む第１のスクロール部材、
第２のシール面を有する第２の端板、及び該第２のシール面上に配置された第２の螺旋翼を含む第２のスクロール部材、
第１のスクロール部材に対し相対的に第２のスクロール部材が旋回動し得るように該第２のスクロール部材を支持する静止ボデーであって、第１のスクロール部材に対し第２のスクロール部材を、上記した第１及び第２の螺旋翼が互いに噛合わされ第１のスクロール部材に対する第２のスクロール部材の旋回動により第１及び第２の螺旋翼間に移動する流体ポケットが形成されるように支持する静止ボデー、及び
上記静止ボデーに一体形成された環状リングであって、第１のスクロール部材の上記接当面部に対し相対摺動可能に係合する放射方向内向きの接当面部であって静止ボデーに対し第１のスクロール部材を放射方向で位置決めする一方．静止ボデーに対する第１のスクロール部材の制限された軸線方向変位を許容する接当面部、及び該接当面部上に一体形成されていて第１のスクロール部材の軸線方向変位を制限するストップ手段を含み、その軸方向での位置は第１のスクロール部材の翼先と端板間のほぼ中間に設定している環状リング、
を備えたスクロール式機械。
【請求項２９】
前記ストップ手段が前記両接当面部のうちの一方の接当面部上に周方向で間隔をあけて設けられている放射方向に沿う複数のフランジ、及び他方の接当面部に設けられ該フランジを受入れる放射方向外向きに開放した溝を備えている請求項28のスクロール式機械。
【請求項３０】
前記溝が、周方向で間隔をあけて配置され軸線方向で開放した複数の切欠き部を含んでおり、該切欠き部によって前記フランジを該溝内へ受入れ可能としてある請求項29のスクロール式機械。
【請求項３１】
前記フランジを、前記静止ボデーの前記接当面部に形成してある請求項30のスクロール式機械。
【請求項３２】
前記静止ボデーが第２のスクロール部材を駆動する駆動軸を回転可能に支持する第１の部材、及び第２のスクロール部材を支持する第２の部材を備えており、前記環状リングを該第２の部材上に形成してあり、該第２の部材がそれを上記第１の部材に対し取付手段により取付けてこれらの両部材間に締付力を加えることを可能とするフランジ手段を含み、該フランジ手段を前記環状リングから隔てて上記締付力による前記環状接当面部の変形を防止することとしてある請求項28のスクロール式機械。
【請求項３３】
密閉型のスクロール式圧縮機を、外殻内への圧縮装置の最終的な組み込み前にテストした上で組立てる方法であって、
駆動モータを含むスクロール式圧縮装置を組立て、
前記駆動モータを駆動源に接続し、
該駆動モータにより圧縮装置を作動させ、
その後に圧縮装置を外殻内に組込み、
外殻を気密に密封する、
方法。
【請求項３４】
前記モータを起動する以前に、圧縮装置に対し潤滑油を供給するための手段を設ける請求項33の方法。
【請求項３５】
前記モータを起動する以前に、圧縮装置を支持構造体中に装入する請求項33の方法。
【請求項３６】
圧縮装置が相対旋回可能に噛合わされた第１及び第２のスクロール部材を含むものであり、一方のスクロール部材に対し軸線方向の付勢力を加える付勢手段により両スクロール部材間の密封係合を得る請求項35の方法。
【請求項３７】
圧縮装置の作動中に吸入圧力と吐出圧力との少なくとも一方の圧力を制御する請求項36の方法。
【請求項３８】
前記モータを起動した後、圧縮装置の作動圧力を測定する請求項37の方法。
【請求項３９】
前記付勢手段が圧縮装置により圧縮を受ける流体を備えたものであり、圧縮装置により圧縮された流体を導かれる圧力付勢チャンバーを形成する手段を、一方のスクロール部材に対し組付ける請求項36の方法。
【請求項４０】
前記外殻を、溶接により密封する請求項33の方法。
【請求項４１】
圧縮装置を外殻中に圧力ばめして組込む請求項33の方法。
【請求項４２】
圧縮装置がモータ固定子を取巻く下部ハウジング部材を含んでおり、該下部ハウジング部材が、外殻に圧力ばめされ該外殻内でモータ及び圧縮装置を支持する周壁を備えているものである請求項41の方法。
【請求項４３】
第１の端板上に配置された第１の螺旋翼を有する第１のスクロール部材、
第２の端板に配置された第２の螺旋翼を有する第２のスクロール部材、
第２のスクロール部材に対し接続されていて、該第２のスクロール部材を第１のスクロール部材に対し相対的に旋回動させる駆動軸、
上記駆動軸に固定された回転子と該回転子を取巻く固定子を含むモータ手段、
及び
静止ボデーであって、
第１及び第２のスクロール部材を相対旋回可能に支持する第１の部材、
上記回転子を取囲むように配置されて上記固定子を支持する第２の部材、
上記第１及び第２の部材に設けられ互いに係合して第１及び第２のスクロール部材を互いに放射方向及び軸線方向で精密に位置決めする位置決め手段、
及び
前記第１及び第２の部材を互いに固定する締付手段、
を含む静止ボデー、
を備えたスクロール式機械。
【請求項４４】
前記第１の部材が前記駆動軸を回転可能に支持する第１の軸受手段を含み、前記第２の部材が前記駆動軸を回転可能に支持する第２の軸受手段を含む請求項43のスクロール式機械。
【請求項４５】
前記モータ手段を、前記第１及び第２の軸受手段間に配置してある請求項44のスクロール式機械。
【請求項４６】
密閉された外殻を備え、前記第１及び第２の部材のうちの一方の部材を該外殻中に圧力ばめして圧縮装置を支持してある請求項43のスクロール式機械。
【請求項４７】
前記第１及び第２の部材のうちの他方の部材を、前記外殻から離間させてある請求項46のスクロール式機械。
【請求項４８】
前記第１及び第２の部材のうちの前記一方の部材と前記外殻が、圧縮装置を軸線方向で位置決めするための互いに係合する部分を含んでいる請求項47のスクロール式機械。
【請求項４９】
前記第１の部材が、第１のスクロール部材を第２のスクロール部材に対し位置決めする、軸線方向で可撓の支架手段を含む請求項43のスクロール式機械。
【請求項５０】
前記第１の部材が、第１のスクロール部材を位置決めする第１の部分と第２のスクロール部材を位置決めする第２の部分とを有する２分割構造のものである請求項43のスクロール式機械。
【請求項５１】
前記第２の部分が、前記駆動軸を回転可能に支持する軸受手段を含んでいる請求項50のスクロール式機械。
【請求項５２】
前記第１及び第２の部分が、該両部分を互いに位置決めするための互いに係合する係合部を含む請求項50のスクロール式機械。
【請求項５３】
前記締付手段が、前記第１及び第２の部分を互いに固定するものである請求項52のスクロール式機械。
【請求項５４】
前記第１及び第２の部分がその間に空所を区画形成しており、前記駆動軸を該空所内に臨ませて該空所内で釣合い重り手段を支持させてある請求項50のスクロール式機械。
【請求項５５】
外殻に依存することなく、スクロール式圧縮機を組立ててテスト運転するための方法であって、
下部軸受箱中にモータ固定子を嵌め込み、
回転子を取付けてある駆動軸をその一端部で、上記下部軸受箱内に設けられた軸受手段中に嵌め込み、
上部軸受装置を、前記駆動軸を挿通しつつ上記下部軸受箱に組付け、
第１の螺旋翼を有する旋回スクロール部材を前記駆動軸の他端部に組付けて上記上部軸受装置に支持させ、
第２の螺旋翼を有する非旋回スクロール部材を、第２の螺旋翼を上記第１の螺旋翼に噛合わせつつ旋回スクロール部材上に組込み、
上記上部軸受装置を上記下部軸受箱に対し、締付手段によって固定する、
方法。
【請求項５６】
前記上部軸受装置の第１の部材を前記駆動軸に対し組付け、該第１の部材に対し前記上部軸受装置の第２の部材を組付け、該第２の部材に旋回スクロール部材を支持させると共に非旋回スクロール部材の位置決めを行わせる請求項55の方法。
【請求項５７】
前記第１の部材を、前記回転子を前記駆動軸に取付けるより前に該駆動軸に対し組付ける請求項56の方法。
【請求項５８】
前記第１及び第２の部材を、前記下部軸受箱への前記駆動軸の組込み前に互いに固定する請求項56の方法。
【請求項５９】
前記締付手段によって前記第１及び第２の部材間も併せ固定する請求項56の方法。
【請求項６０】
前記下部軸受箱をそれに組付けられた圧縮装置ごと、外殻中に圧力ばめする請求項55の方法。
【請求項６１】
前記下部軸受箱を前記外殻中に圧力ばめする前に圧縮装置のテストを行う請求項55の方法。
【請求項６２】
第１の端板上に配置された第１の螺旋翼を有する第１のスクロール部材、
第２の端板に配置された第２の螺旋翼を有する第２のスクロール部材、
第２のスクロール部材に対し接続されている駆動軸、
上記駆動軸に固定された回転子と該回転子を取巻く固定子を含むモータ手段、
上記固定子を支持する下部軸受箱であって、上記駆動軸の一端部を回転可能に支持するための下部軸受手段を含む下部軸受箱、
上記下部軸受箱に取付けられていて上記駆動軸を回転可能に支持するための軸受手段を含んでいる上部軸受装置であって、さらに第２のスクロール部材を軸線方向で支持するための第１の面部と該第１の面部分と隔てて配置され第１のスクロール部材を放射方向で位置決めする第２の面部とを含んでいる上部軸受装置、
及び
第１のスクロール部材、第２のスクロール部材、上記下部軸受箱及び上記上部軸受装置を互いに組立て関係に保持するための保持手段、
を備えたスクロール式機械。
【請求項６３】
前記保持手段がストップ手段及び締付手段を備え、該締付手段が、ストップ手段を前記上部軸受装置に対し拘束すると共に該上部軸受装置を前記下部軸受箱に対し取付けるものである請求項62のスクロール式機械。
【請求項６４】
前記ストップ手段が、第２のスクロール部材に対し第１のスクロール部材を組成て関係に拘束するものである請求項63のスクロール式機械。
【請求項６５】
密封された外殻を備え、前記下部軸受箱が該外殻と協力して外殻内で圧縮装置を支持する単一の支持手段に構成されている請求項62のスクロール式機械。
【請求項６６】
前記下部軸受箱を前記外殻に圧力ばめしてある請求項65のスクロール式機械。
【発明の詳細な説明】
発明の背景と要約
この発明はスクロール式機械、特にスクロール式圧縮機用の軸線方向で可撓の改良された支持機構及び機械構成要素の組立てを容易とすると共に外殻中への組込み前に圧縮装置のテストを行えることとする機構に、関するものである。
軸線方向で可撓の独特の支持機構が、本願出願人の米国特許No.4,767,293に開示されている。この支持機構の１実施例では細長い板ばねが利用されており、この板ばねは両端で、非旋回スクロール部材上に設けたフランジ部に取付けられている。板ばね帯片の中央部分は、主軸受箱上に設けた１対の直立支柱に取付けられている。非旋回スクロール部材上にはストッパ・フランジを設けてあり、該フランジは板ばね帯片の下面に対し係合することにより旋回スクロール部材から離間する向きの旋回スクロール部材の軸線方向方位を制限する。板ばね帯片の中央部分にリテーナを沿わせてあり、このリテーナは非旋回スクロール部材の離間変位を制限するのを援けるバックストップとして働く。本支持機構は優れた性能と耐久性を有するが、部品点数が多く部品製作及び組立てのための時間及びコストを増す。
したがってこの発明は上述の支持機構の全ての長所を維持しつつ、部品点数が少なく製作及び組立てのための時間及びコストを減らすこととする、改良された支持機構を提供することを目的とする。
この発明の他の目的は外殻への組込み前に、圧縮装置を完全に組立てテストできることとするスクロール式機械を、提供することである。
またこの発明は圧縮装置の各構成要素間の位置決めが外殻を利用せずして行われ、最終的な組立てを、外殻の最終的な溶接工程から生じ得る歪みを考慮する必要なしに容易に行えることとするスクロール式機械を、提供することも目的としている。
この発明のスクロール式機械は、旋回スクロール部材を非旋回スクロール部材に対し相対旋回可能に支持する静止ボデーに該ボデーと一体的な環状リングを、非旋回スクロール部材を取巻きその放射方向の動きを規制するように設け、この環状リングに、非旋回スクロール部材に対し接当し該スクロール部材の制限された軸線方向変位を許容するガイド面を備えさせる。
また上記環状リングを、２分割構造の主軸受装置ないし主軸受箱の一方の部分に一体形成し、この環状リングに、非旋回スクロール部材のための別の軸線方向ストップ手段と回転防止手段を設ける。本構造では２分割主軸受箱を、モータ固定子を嵌込む下部軸受箱に対し取付ける。したがって圧縮装置の全体を外殻外で組立て、所望の場合には圧縮装置を外殻内への組込みに先立ってテストできる。本構造はまた、構成要素の相対的な位置付及び／または配列を外殻に頼る必要性を無くす。
他の実施例では放射方向内向きのガイド面部を与える環状リングの内周面に、周方向で間隔をあけて配置した複数のフランジ部又は溝を設けて、非旋回スクロール部材周縁部の対応する溝又は複数のフランジ部に対し、該スクロール部材の軸線方向変位を制限するように係合させる。また環状リングに該リングを軸受箱に対し取付けるための複数フランジ部ないし突部を、環状リングに対しそれを変形させる締付力が加わらないことするように設ける。
これらの各構造は前述機構の長所を維持しつつ、必要な機械加工の工数を減らし、旋回スクロール部材に対し非旋回スクロール部材を精密に位置付け、必要な部品点数と組立ての複雑さ及び時間を減少させ、スクロール機械の耐久性及び／または信頼性を損なうことなしにコストを低減する。
この発明の他の特徴と長所は、添付図面を参照して行う以下の説明と請求の範囲の記載から明瞭に理解できる。
【図面の簡単な説明】
第１−３図は参考例を示し、第１図はスクロール式圧縮機の縦断面図、第２図は第１図の２−２線に沿った横断面図、第３図は第１図の一部を拡大して示す縦断面図である。
第４図はこの発明の一実施例を示すスクロール式圧縮機の縦断面図、第５図は同圧縮機の圧縮装置の分解斜視図、第６図は第４図の圧縮機に設けられた回転阻止機構を示す平面図、第７図は第４図の31−31線に沿った横断面図、第８図は第４図の圧縮装置を外殻への組込み前のテスト状態で示す縦断面図である。
第９図は主軸受装置の変形例に係る他の実施例を示すスクロール式圧縮機の縦断面図である。
第10図はこの発明の別の実施例を示すスクロール式圧縮機の縦断面図、第11図は同圧縮機に設けられた非旋回スクロール部材の底面図、第12図は第10図の圧縮機に設けられた主軸受装置の上方部分の平面図、第13図は同主軸受装置の上方部分の側面図、第14図は第13図の38−38線に沿った縦断部分図である。
参考例の説明
図面について説明して行くと、第１図には本願出願人の特願平３−225194号に記載された圧縮機10を示してあり、この圧縮機10はほぼ円筒状の密閉外殻12を備え、外殻12の上端にはキャップ14を、下端には一体形成された複数の据付け脚（図示せず）を有する基台部16を、それぞれ溶着してある。キャップ14は、内部に通例の吐出弁（図示せず）を有していてもよい冷媒吐出管接手を設けてある。外殻12に取付けられている他の主な構成要素としてはキャップ14と同一の点で外殻12に外周端を溶着してある横向きの仕切り壁22、外殻12に対し適当な方法で取付けられている固定主軸受箱ないしボデー24、及び放射方向の外向きに張出す複数の脚部のそれぞれを外殻12に対し適当な方法で取付けられている下部軸受箱26がある。横断面形状がほぼ正方形状であるが角部を円弧状に面取りしてあるモータ固定子28を、外殻12中に圧力ばめして設けてある。この固定子28の面取り角部間の平坦面は該固定子28と外殻12間に、外殻12内の頂部から底部への潤滑油の流れを促進する通路を付与する。
上端に偏心したクランクピン32を有する駆動軸ないしクランク軸30を、主軸受箱24中の軸受34及び下部軸受箱26中の軸受36に回転可能に支承させてある。クランク軸30はその下端部中に比較的大径の同心の穴38を有し、この穴38は、放射方向の外向きに傾斜させてクランク軸上端にまでかけて穿設されているより小径の穴40に対し連通させてある。穴38内には撹拌器42配設してある。外殻12内の下部には潤滑油を満たしてあり、穴38は、クランク軸30内で通路40中へ潤滑油を汲上げ最終的には潤滑を必要とする圧縮機の種々の部分の全てに潤滑油を供給するポンプとして働く。
クランク軸30は上記固定子28、該固定子28を貫通している巻線44、クランク軸30上に圧力ばめされていると共に上下の釣合い重り48,50を有する回転子46を備えた電動モータによって、駆動される。釣合い重り被い52を、油溜まり中で回転する釣合い重り50にて生ぜしめられる仕事損失を減少させるために、設けることができる。釣合い重り被い52は本願出願人の米国特許No.5,064,356「スクロール圧縮機用の釣合い重り被い」に詳細に記載されており、ここに同特許を引用してその記載を加入する。
主軸受箱24の上面には平坦なスラスト受け面53を形成してあり、このスラスト受け面53上に、上面側に通常の螺旋翼56を有する旋回スクロール部材54が配置されている。このスクロール部材54の下面から平軸受58を内部に有する円筒状のハブを下方向きに突出させてあり、このハブ中に穴62を有する駆動ブッシュ60を回転可能に配設して、穴62にクランクピン32を嵌合してある。クランクピン32は穴62の内周面の一部に形成してある平坦面と係合する平坦面（以上、図示せず）を外面上に有し、これによって本願出願人の米国特許No.4,877,382に示されているような放射方向で融通性を有する駆動機構が提供されており、ここに同特許を引用してその記載を加入する。オルダム接手63も、旋回スクロール部材54の回転運動を阻止するために該スクロール部材54と軸受箱24間に配置し、該スクロール部材54と軸受箱24にキー止めして設けられている。オルダム接手63は上述の米国特許No.4,877,382に開示されている型式のものであるのが好ましいが、本願出願人を譲受人とする1990年10月１日付の米国特許出願No.591,443「スクロール圧縮機用のオルダム接手」に開示されているものであってもよい。
螺旋翼66を有する非旋回スクロール部材64を、翼66を旋回スクロール部材54の翼56と噛合わせるように配置して設けてある。この非旋回スクロール部材64は中心に配置の吐出通路75を有し、この吐出通路75は上端開放の凹溝77と連通させてあって、凹溝77が、キャップ14と仕切り壁22とによって区画形成された吐出消音室79と連通している。非旋回スクロール部材64には環状凹溝81も形成してあり、この環状凹溝81内にはシール機構83を配設してある。凹溝77,81とシール機構83は翼56,66により圧縮された加圧流体を受入れる軸線方向付勢用の２つの室を形成し、同室内の加圧流体によって非旋回スクロール部材64に対し軸線方向下方向きの付勢力が及ぼされることとして、それぞれの翼56,66の翼先を対向する端板面に対し密封係合させるように付勢している。本シール機構83は本願出願人の米国特許No.5,156,539「浮動シールを備えたスクロール機械」に詳細に記載されており、ここに同特許を引用してその記載を加入する。非旋回スクロール部材64は軸受箱24に支持させるものとされ、このため第２図に示すように該スクロール部材64の周縁には周方向で間隔をあけて複数個の放射方向外向きのフランジ部68,70,72,74を設けてある。
第３図に明瞭に示すように非旋回スクロール部材64のフランジ部68には細長い円筒状ブッシュ78を嵌合挿通してある開口76を設けてあり、ブッシュ78の下端80は軸受箱24に受けさせてある。ヘッド84及びワッシャ85を有するボルト82をブッシュ78の軸線方向穴86を通し、軸受箱24に設けてあるねじ穴88に螺合してある。図示のようにブッシュ78の穴86はボルト82の直径よりも大とされていて、その間の若干の相対的な動きを許容し非旋回スクロール部材64の最終的な精密位置決めを可能としてある。スクロール部材64、したがってブッシュ78が一旦精密に位置決めされると、ボルト82を締付けてブッシュ78を軸受箱24とワッシャ85間で固定保持できる。ワッシャ85はブッシュ78に加わる荷重を周方向で均一化すると共にヘッド84の支え面を付与して、ボルト82の最終的な締付け中にブッシュ78の位置連ずれが生じることを阻止するように機能する。第３図に示すようにブッシュ78の軸線方向長さが、非旋回スクロール部材64が該ブッシュ78の軸線方向に沿い旋回スクロール部材54から遠去かる向きに摺動することを可能とするのに十分である長さに設定されている点に留意されるべきであり、これによってそのような動きを制限するための積極的なストッパとして機能するワッシャ85及びヘッド84を備えた、軸線方向で融通性をもつ非旋回スクロール支持機構が提供されている。上記したのと実質的に同一のブッシュ、ボルト及びワッシャを、他の各フランジ部７
以上に説明した参考例では非旋回スクロール部材を軸線方向で可動に支持することを、該スクロール部材を主軸受箱ないし静止ボデーに対し複数のボルト82及びブッシュ78を用いて接続するといった手段で行っている。また主軸受箱24と下部軸受箱26とを格別に外殻に支持させており、圧縮装置を外殻と切り離して組立てるようなことはできない。
好ましい実施例の説明
第４−７図にはこの発明の一実施例を示してある。第４図にはスクロール式圧縮機214を図示してあり、同圧縮機214は第１図に図示した圧縮機10にほぼ類似し、密閉された外殻16と該外殻216内に配置された圧縮装置217を備えている。外殻216は吐出管接手220を有するキャップ218、及び横向きの仕切り壁222を含む。圧縮装置217は外殻216内に配置され互いに噛合わされている旋回及び非旋回スクロール部材224,226、旋回スクロール部材224に対し運動連結されているクランク軸228、旋回スクロール部材224を旋回動させるためにクランク軸228に対し取付けられた回転子232及び固定子234を含む駆動モータ230を、備えている。非旋回スクロール部材226は中心に配置された吐出通路227を含み、圧縮された流体は該通路227を通してキャップ218及び仕切り壁222にて区画された領域中に吐出される。本願出願人の米国特許NO.5,156,539に開示されている型式の適当なシール229を、吐出通路228を取巻く配置として設け仕切り壁222のフランジ部231に対し係合させてある。外殻216内で該外殻に支持されている下部軸受箱236も設けられている。モータ固定子234は下部軸受箱236内で該軸受箱に支持され、クランク軸228の下端部は軸受238を介して下部軸受箱236に支持されている。クランク軸228の上端部は、外殻216内で下部軸受箱236に取付けて支持されている主軸受装置240に回転可能に支持されている。スクロール式圧縮機214の作用及び該圧縮機の他の構成要素は、第１図を参照して前述したのと実質的に等しい。
第4,5図に示すように主軸受装置240は下方部分242と上方部分244を含む。下方部分242はほぼ円筒状の中心部246を有し、この中心部246内でクランク軸228の上端部が適当した軸受により回転可能に支持されている。下方部分242上には中心部246の外周端に隣接させて直立する環状突部248が設けられ、この環状突部248はそれぞれ精密に機械加工されている放射方向外向きの面250及び軸線方向上向きの面252を有する。周方向で間隔をあけて配置され放射方向に沿わせてある複数個の支持アーム254を、中心部246から放射方向の外向きに延出させてあり、該アーム254は、下部軸受箱236に対し係合させ該軸受箱236に支持させるものとしてある懸垂部を備えている。各支持アーム254の該懸垂部の下面は、精密に機械加工された放射方向外向きの面256と軸線方向下向きの面257とを有する段部を含む。
主軸受装置240の上方部分224は第５図に明瞭に示すようにほぼカップ状に形成され、一体形成された上方側の環状ガイドリング部258、該リング部258の下方に配置された環状の軸線方向スラスト受け面260、及び該スラスト受け面260を放射方向の外側で取巻く配置関係としてある環状の第２の支持面262を含んでいる。第４図に示すように軸線方向スラスト受け面260は旋回スクロール部材224を軸線方向で可動に支持し、第２の支持面262はオルダム接手264を支持する。上方部分244の下端には環状の凹みを設けて放射方向内向きの面266と軸線方向下向きの面268を形成してあり、これらの面266,268は下方部分242の面250,252に対して係合させて、下方部分242と上方部分244とを相互に軸線方向及び放射方向で位置決めするためのものと、されている。さらに主軸受装置240の両部分242,244間には、クランク軸228の上端部分を取巻く配置の空所270を区画形成してある。この空所270はクランク軸228の上端に取付けられた釣合い重り272の回転運動を可能とするためのものである。本空所270を設けることによって釣合い重り272を旋回スクロール部材224の至近位置に配置して、該重り272の全体としての寸法を減らすことが可能となる。また同重り272の重量のみだけでなく軸線方向高さを、第１図に図示の釣合い重り48よりも減少させることができる。何故なら重り272の放射方向の寸法を、同重りの配置関係からして回転外終端を越えるように拡大できるからである。
前記環状ガイドリング部258は非旋回スクロール部材226の放射方向外向きのフランジ部273を取巻くように配置されており、放射方向内向きの面274を有し、この面274は、フランジ部273の放射方向外向きの面276に対し相対摺動可能に接当して非旋回スクロール部材226を放射方向で位置決めすると共に該スクロール部材226の軸線方向の動きをガイドするものとされている。旋回スクロール部材224から離間する向きの非旋回スクロール部材226の軸線方向変位を制限するために、リング部258の上面にボルト280により取付けて複数個のストップ部材278を設けてある。各ストップ部材278は放射内向きの部分を有し、これらの部分は非旋回スクロール部材226のフランジ部273上面側に位置して該スクロール部材226の上方向き変位を制限する。第４図に示すようにボルト280はまた、主軸受装置240の両部分242,244間を締付けると共に主軸受装置240を下部軸受箱236に対し固定するためにも、用いられている。ストップ部材278の軸線方向での位置は非旋回スクロール部材226の制限された僅かの軸線方向変位を可能とするように、対向するフランジ部273上面に対し相対的に精密に調整される。図例とは異なりボルト280TPは別のボルトを、リング部258の上面に対しストップ部材278を取付けるために用いることもできる。このような別のボルトを利用するときは、ボルト280のヘッドをリング部258も上面よりも下方に位置させて該ボルト280の長さを短くするのが望ましい。
非旋回スクロール部材226の回転運動を阻止するために回転防止帯片282を設けてあり、この帯片282は非旋回スクロール部材226に対しボルト286によって取付けることとしてある中央部分284を含む。帯片282の両端部288,290はそれぞれ、リング部258の上面に対しボルト292及びスペーサ294を用いて取付けられている。図示のように帯片282の中央部分284はスクロール部材226の放射方向外向きの側壁部分に対し取付けてあり、このため帯片282の両端部288,290が位置する平面から約90゜回転させた平面内に位置している。この回転防止帯片282のねじり構造はその中央部分284を非旋回スクロール部材に対し固定することを容易とするだけでなく、帯片282の外縁部に沿って応力が集中するのを減らす。
第4,7図に示すように下部軸受箱236はほぼカップ状に形成され、連続した内側の環状リング部296を有し、該リング部296はモータ固定子234の外周面に対し該外周面を支えるように係合するものとされた内面300を有する。実質的に同一の複数個の放射方向外向きボス302をリング部296の周りに、それぞれ該リング部296の上下に張出させて設けてある。複数ボス302の下端は放射方向の内向きに延ばし一緒にして下部軸受238用の支持部を形成させ、該支持部中でクランク軸228の下端部を回転可能に支持している。
各ボス302の上端には段部を設けて精密に機械加工された放射方向内向きの面304及び軸線方向上向きの面306を形成させてあり、これらの面304,306は下方部分242の支持アーム254上に形成された面256,257と協力して下部軸受箱236に対し主軸受装置242を、放射方向及び軸線方向で精密に位置決めするものとされている。第４図に示すように各面306に上向きに開口するねじ穴を設けて、前記ボルト280を受入れさせてある。
さらに第４図及び第7,8図にしめすように各ボス302は、軸線方向に長く周方向に伸びている放射方向外向きの面308を含み、この面308は、外殻216の内面310に対し締まりばめ状態で係合して圧縮装置217を放射方向で位置決め支持する部分円筒面を構成するものと、されている。各面310の上端には肩部314を設けてあり、対応する肩部312を外殻216中に形成して両肩部312,314間の接当により外殻216内で圧縮装置217を軸線方向で位置決めしている。対をなす肩部312,314は、吐出通路227を区画形成するところのシール部材229と仕切り壁222のフランジ部231間の係合を保証するように、十分精密に位置付けしなければならない。
第４図から容易に理解できる通り圧縮装置217は、その構成要素間の組付け状態においてどの構成要素を拘束保持するためにも外殻16に依存してしない。圧縮装置217の全体はむしろ、外殻216中に組込むのに先立ち運転可能な状態に組立ててテストできる。したがって第８図に示すように、完全に組立てられた運転可能状態の圧縮装置217を支持構造体320中に置き、電源321に接続して正しく満足の行く作動が得られるがテストできる。適当な潤滑油源322を、クランク軸228の下端部内に設けられた潤滑ポンプに対し潤滑油を導く導管324と共に用いることが望ましい。圧縮装置217の作動をテストしたい場合には、その吐出圧力及び／または吐出容量を測定する手段だけではなく旋回スクロール部材224に向けて非旋回スクロール部材226を付勢する手段も設ける必要がある。したがって所望の場合には支持構造体320に、適当なシール装置323と揺動可能に支持された関連するキャップ手段325とを設けることができる。シール装置323は第４図に示すシール229と同一タイプのものでも、他の仕様のものでもよい。圧縮装置217が一旦支持構造体320中に置かれると、シール装置323に対しキャップ手段325が重ね合わせた関係にまで揺動される。次にシール装置323を、非旋回スクロール部材226頂部の凹溝327中まで下降させる。溝327は吸入圧力と吐出圧力間の中間圧力を有する、両スクロール部材間の１または複数の圧縮ポケットと連通している。溝327とシール装置323は協力して、非旋回スクロール部材226を軸線方向で付勢して旋回スクロール部材224に対し密封係合させることとする中間圧力の付勢チャンバーを区画形成させる。キャップ手段325は吐出通路227と密封係合するように動かされる。このキャップ手段325は精密に寸法を設定してある適当なベント手段329を含むものであるのが望ましく、固定または調整可能であって或る値の背圧を生じさせるが過剰の背圧は排除する。本機構はテスト中に発生する吐出圧力の測定及び／または制御を可能とする。圧縮装置のテスト運転を制御された、または変更する吸入圧力の下で行いたい場合には、圧縮装置217と支持構造体320をテスト用に適当な圧力容器を置くことができる。
なお第４図の実施例を好ましい、軸線方向の融通性を与えるスクロール支持機構に関連させてせつめいしてきたが、所望の場合には他のスクロール支持機構を利用することができる。同様に第４図のスクロール支持機構を他の実施例と共に用いることも、可能である。最後に、フランジ273及びガイドリング部258の軸線方向での位置は非旋回スクロール部材226の翼先と端板間のほぼ中間に設定してあり、これからして該スクロール部材226に作用する転倒モーメントが極小となる点が、留意されるべきである。
第４図に図示の圧縮機214に代わる他の実施例を第９図に示してあり、対応する部分は同じ符号に「ダッシュ」を付した符号で指してある。圧縮機214'は、主軸受装置240'の構造を除いて圧縮機214と実質的に等しい。主軸受装置240'の下方部分242'は前記主軸受装置240の下方部分242中に設けられている前記支持アーム254を含まず、上方部分244'にアーム254'を一体形成してある。下方部分242'の外周縁は直立する環状突部248'に隣接させてあり、上方部分244'に対し下方部分242'を取付けるための複数の締付具296を、周方向で間隔をあけて設けてある。前記主軸受装置240におけるのと同様、接当し合う面250',266'及び252',268'によって上方部分244'に対する下方部分242'の放射方向及び軸線方向での位置決めを得てある。他の点では、主軸受装置240'は前記主軸受装置240と実質的に構造を等しくし同様に機能する。第９図から理解できるように圧縮機214'も、圧縮装置217について前述したのと同様に外殻216'中への組込みに先立ってテストを行えるものとなっている。
第４図の圧縮機に代わる別の実施例を第10−14図に示してあり、対応する部分は同じ符号に「２重ダッシュ」を付した符号で指してある。圧縮機214"は圧縮機214及び214'と、非旋回スクロール部材326及び主軸受装置330の上方部分328に関し非旋回スクロール部材の軸線方向変位を制限する別のストップ部材を不要とする改造を施した点、及び主軸受装置330の上方部分328を下方部分254"及び下部軸受箱236"に固定するための改造された手段を含む点を除いて、実質的に等しい。
第10図及び第12図に明瞭に示すように主軸受装置330の上方部分328は、前述した上方部分244のガイドリング部258に類似する上方の環状ガイドリング部332を含む。しかしその放射方向向きのガイド面336上には複数個の放射方向内面向きのフランジ334を、周方向で間隔をあけて設けてある。
第10,11図に明瞭に示すように非旋回スクロール部材326は、その放射方向外向きの周面340に形成してある環状の溝338を含み、該溝338内にガイドリング部332の上記フランジ334を臨ませてある。この環状溝338は、非旋回スクロール部材326を主軸受装置330の上方部分328に対し組付けるときフランジ334を受入れるものとされている。この組立てを可能とするため非旋回スクロール部材326の周端部分に、第11図に示すように軸線方向の下向きに開放した複数個の切欠き342を、周方向で間隔をあけて設けてある。該切欠き342の寸法と配置は、それぞれのフランジ334を環状溝338と整列させ該溝338内へともたらし得るように、設定されている。
今や理解されるようにフランジ334と溝338は協力して、非旋回スクロール部材326のためのバヨネット型の支架機構を提供する。この組立てを達成するため非旋回スクロール部材326は、それぞれのフランジ334に対し切欠き342が整列位置するように位置せしめられる。次いで相対的な軸線方向移動によってフランジ334を環状溝338内へと移動させ得、次に非旋回スクロール部材326を予定した量だけ回転変位させてフランジ334を完全に切欠き342間に位置する溝338閉鎖領域内に位置させる。その後に帯片282"及びボルト286"を組付けて非旋回スクロール部材326を回転不能に固定する。一旦組立てられるとガイドリング部332及び非旋回スクロール部材326の接当ガイド面336,340は主軸受装置330の上方部分328に対し非旋回スクロール部材326を放射方向で性格に位置付けするように働き、また互いに係合可能であるフランジ334及び溝338下面は前記ストップ部材278と同様に非旋回スクロール部材326の軸線方向変位を制限するように協力する。フランジ334及び溝338の軸線方向での幅及び配置は、非旋回スクロール部材のための軸線方向で融通性を有する所期の支架手段が提供されるように、設定される。周奉公でそれぞれ60゜またはそれより僅かに小さな範囲にまたがる３個の切欠き342及び３個のフランジ334が、耐久性に富む圧縮装置を保証するのに十分であると信じられる。しかしそのような切欠き部及びフランジの個数と周方向幅は特定の用途に合わせて変更可能である点に、留意すべきである。特に旋回スクロール部材と軸受フレーム機構にキー係合させるオルダム接手を設けた圧縮機で使用する場合には、旋回スクロール部材と非旋回スクロール部材とにキー係合させるオルダム接手を設けた圧縮機におけるのと対比して非旋回スクロール部材と軸受箱間で許容される相対回転量が制限されることからして、切欠き及びフランジの個数をより多くしてその周方向幅をより小さくするのが望ましい。また形成加工が容易となることからしてフランジを主軸受装置の上方部分に、溝及び切欠きを非旋回スクロール部材に、それぞれ設けた例を示したが、所望に応じは位置を逆とすることも可能である。
環状ガイドリング部及び非旋回スクロール部材の、相対摺動可能に接当する円筒面状ガイド面による上述の軸線方向で融通性である支架機構は、非旋回スクロール部材の所期の軸線方向変位を得る上で特に重要である。またこれらのガイド面間の極く僅かな空隙によって非旋回スクロール部材の極は僅かな放射方向での動きが生じるが、この動きは主として環状ガイドリング部のガイド面との転がり接触状のものである。ガイドリング部の内面が若干でも円筒面形状から外れると、稼働中に非旋回スクロール部材の局部的な加速が生じ得、これによって圧縮機の稼働騒音レベルが増し得る。これらのガイド面を形成する機械加工を精密に制御されたものとして騒音レベルを減らす個と餓で切るが、主軸受装置の上方部分に加わる締付け力によってガイド面の曲がりが生じて機械加工の精密さの努力が損なわれる可能性がある。
しかしこの発明は該締付け力を遮って動力からするガイド面の曲がりを無くす手段を、提供するものである。第10図及び第13,14図に示すように、主軸受装置330の上方部分328は下方部分254"及び下部軸受箱236"に対し複数本のボルト344によって固定されており、これらのボルト344はガイドリング部332に設けられた大径穴346を通過させて、上方部分328の周方向で間欠配置の下側フランジ348に対し締付けられている。図示のように３本のボルト344と関連するフランジ348を、これらの個数は変更可能であるが、利用している。放射方向外向きに延出させた複数の一体的なフランジ部350を上方部分328の周りに、周方向で対をなすように配置して設けている。第13図に示すようにボルト344を通す開口352を、対をなすフランジ部350間に位置させてある。したがってボルト344の締付け力がリング部332に及んで、円筒面形状からの僅かな外れが生じ得る。この可能性は上方部分328、下方部分254"及び下部軸受箱236"のいずれかの接当面が完全に平滑でないことにより、或は圧縮装置を外殻216"に圧力ばめするとき該装置に加わる力により、拡大され得る。このような可能性を回避または減少するため、各フランジ部350と下側フランジ348の境界面にほぼＶ字状の切欠き部354を設けている。これらの切欠き部354は下側フランジ348をガイドリング332から孤立させるように作用し、これによってガイドリング332の円筒面形状をゆがめる締付け力の作用が制限され、一方フランジ部350はなおガイドリング部332を支え補強する状態のままに残される。
【図２】
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【図１】
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【図３】
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【図１１】
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【図１４】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図１３】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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