(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）それぞれスパイラルラップ（１５６，１６６；３３５，３３７）を有する第１および第２のスクロール部材（１２，１０；１５４，１６４；３３４，３３６；４６２，４６０；５０２，５００）であって、前記スパイラルラップを相互に係合させた状態で両者間の相対的軌道運動をするように配設されたスクロール部材と、
（ｂ）前記両スクロール部材のうちの一方を他方のスクロール部材に対して軌道運動させて、前記スパイラルラップにより徐々に容積の変わるポケット（ＣＶ，Ｖ２Ａ，Ｖ２Ｂ，Ｖ３Ａ，Ｖ３Ｂ）を形成する手段（１３０，３２８）と、
（ｃ）前記両スクロール部材間の相対的回転運動を阻止する回転阻止手段（１７６；３３８；４６９，４７２；５０４；５２０）であって、前記スパイラルラップ間の接触力によって前記スクロール部材に付加的なモーメントを発生させる初期旋回半径バイアス（ｄＲｉｓ）を与える角度量だけ第１および第２のスクロール部材間の１８０度角度的整合から外れた関係に前記第１および第２のスクロール部材を保持する回転阻止手段とを含む、騒音を減少させたスクロール機械（１１０，３１０）。
【請求項２】
前記初期旋回半径バイアスが正である請求項１に記載されたスクロール機械。
【請求項３】
前記初期旋回半径バイアスが負である請求項１に記載されたスクロール機械。
【請求項４】
前記両スクロール部材のスパイラルラップが互いに異なる創成半径（Ｒｇ）によるプロフィルを有し、前記両スクロール部材のスパイラルラップの間の接触力により、前記スクロール部材に付加的なモーメントを発生させる請求項１に記載されたスクロール機械。
【請求項５】
前記回転阻止手段が前記第１および第２のスクロール部材の間の相対的回転運動を阻止するオルダム継手であり、
前記オルダム継手（１７６）が、環状リング（１７８）と、該環状リングに設けた第１組および第２組のキーとを含み、
前記第１組の２つのキー（１９４，１９６）は、前記第１のスクロール部材に形成されて同一直線上で整合する位置関係にある第１組の２つのスロット（２０２）と係合して、前記オルダム継手と前記第１のスクロール部材との間の相対的回転運動を阻止し、
前記第２組の２つのキー（１８８，１９０）は、前記第２のスクロール部材に形成されて同一直線上で整合する位置関係にある第２組の２つのスロット（２０４，２０６）と係合して、前記オルダム継手と前記第２のスクロール部材との間の相対的回転運動を阻止するように構成されている請求項１に記載されたスクロール機械。
【請求項６】
前記スクロール機械が固定ハウジング（３３０）を更に含み、
前記第１のスクロール部材（３３４）が、前記固定ハウジング（３３０）によって支持された軌道運動スクロール部材であり、
前記回転阻止手段が、前記第１のスクロール部材と前記固定ハウジング（３３０）との間の相対的回転運動を阻止するオルダム継手であり、
前記オルダム継手が、環状リング（３３８）と、該環状リングに設けた第１組および第２組のキー（４３８；４３４）とを含み、
前記第１組の２つのキー（４３８）は、前記第１のスクロール部材に形成されて同一直線上で整合する位置関係にある第１組の２つのスロット（４４０）と係合して、前記オルダム継手と前記第１のスクロール部材との間の相対的回転運動を阻止し、
前記第２組の２つのキー（４３４）は、前記固定ハウジング（３３０）に形成されて同一直線上で整合する位置関係にある第２組の２つのスロット（４３６）と係合して、前記オルダム継手と前記固定ハウジング（３３０）との間の相対的回転運動を阻止するように構成されている請求項１に記載されたスクロール機械。
【請求項７】
前記回転阻止手段が、前記第１および第２のスクロール部材（５０２，５００）の間の相対運動を阻止する複数のクランク（５０４）を含み、
前記クランク（５０４）の各々が、前記第１のスクロール部材（５０２）の孔に回転可能に係合する第１のクランクアーム（５０８）と、前記第２のスクロール部材（５００）の孔に回転可能に配置された第２のクランクアーム（５０６）とを有する請求項１に記載されたスクロール機械。
【請求項８】
前記スクロール機械が、固定ハウジング（５２４）を更に含み、
前記第１のスクロール部材（５２２）が、前記固定ハウジング（５２４）によって支持される軌道運動スクロール部材であり、
前記回転阻止手段が、前記第１のスクロール部材と前記ハウジング（５２４）との間の相対的回転運動を阻止する複数のクランク（５２０）を含み、
前記クランク（５２０）の各々が、前記第１のスクロール部材の孔に回転可能に係合する第１のクランクアーム（５２６）と、前記ハウジング（５２４）の孔に回転可能に係合する第２のクランクアーム（５２８）とを有する請求項１に記載されたスクロール機械。
【請求項９】
前記スクロール機械が、固定ハウジング（１２４）をさらに含み、前記第２のスクロール部材が前記固定ハウジング（１２４）に固定された非軌道運動スクロール部材（１６４）であり、
前記旋回半径バイアスを与えるに十分な量だけ、前記第１および第２のスクロール部材間の１８０度角度的整合から外れた関係に前記第１および第２のスクロール部材が保持されるように、前記第２のスクロール部材（１６４）が、前記固定ハウジングに配設されている請求項１に記載されたスクロール機械。
【請求項１０】
互いに係合関係にある第１および第２のスクロールラップ（１５６，１６６）を有する第１および第２のスクロール部材（１５４，１６４）を有するスクロール機械（１１０）用のオルダム継手であって、前記第１および第２のスクロール部材の間の相対的回転運動を阻止するオルダム継手（１７６）において、
環状リング（１７８）と、該環状リングに設けた第１組および第２組のキー（１９４，１９６；１８８，１９０）とを含み、
前記第１組の２つのキー（１９４，１９６）は、前記第１のスクロール部材に形成されて同一直線上で整合する位置関係にある第１組の２つのスロット（２０２）と係合して、前記オルダム継手と前記第１のスクロール部材との間の相対的回転運動を阻止し、
前記第２組の２つのキー（１８８，１９０）は、前記第２のスクロール部材に形成されて同一直線上で整合する位置関係にある第２組の２つのスロット（２０４，２０６）と係合して、前記オルダム継手と前記第２のスクロール部材との間の相対的回転運動を阻止するように構成されており、
前記両スクロールラップ間の接触力により前記スクロール部材に付加的なモーメントを発生させる初期旋回半径バイアス（ｄＲｉｓ）を与えるための前記第１および第２のスクロール部材の１８０度角度的整合から外れた関係に前記第１および第２のスクロール部材が保持されるような選択された角度で、前記第１組の２つのキーと前記第２組の２つのキーとの位置関係が設定されているオルダム継手。
【請求項１１】
前記初期旋回半径バイアスが正である請求項１０に記載されたオルダム継手。
【請求項１２】
前記初期旋回半径バイアスが負である請求項１０に記載されたオルダム継手。
【請求項１３】
前記第１および第２のスクロールラップが、互いに異なる創成半径（Ｒｇ）によるプロフィルを有する請求項１０に記載されたオルダム継手。
【請求項１４】
軌道運動スクロール部材（３３４）と、非軌道運動スクロール部材（３３６）とを含むスクロール機械（３１０）用オルダム継手であって、前記両スクロール部材が、互いに係合関係にある第１および第２のスクロールラップ（３３５，３３７）と、前記軌道運動スクロール部材を支持する固定ハウジング（３３０）とを有し、前記軌道運動スクロール部材と前記固定ハウジング（３３０）との間の相対的回転運動を阻止する働きをするオルダム継手において、
前記オルダム継手が、環状リング（３３８）と、該環状リングに設けた第１組および第２組のキー（４３８；４３４）とを含み、
前記第１組の２つのキー（４３８）は、前記軌道運動スクロール部材に形成されて同一直線上で整合する位置関係にある第１組の２つのスロット（４４０）と係合して、前記オルダム継手と前記軌道運動スクロール部材との間の相対的回転運動を阻止し、
前記第２組の２つのキー（４３４）は、前記固定ハウジング（３３０）に形成されて同一直線上で整合する位置関係にある第２組の２つのスロット（４３６）と係合して、前記オルダム継手と前記固定ハウジング（３３０）との間の相対的回転運動を阻止するように構成されており、
前記両スクロールラップ間の接触力により前記スクロール部材に付加的なモーメントを発生させる初期旋回半径バイアスを与えるための前記軌道運動スクロール部材および非軌道運動スクロール部材の１８０度角度的整合から外れた関係に前記軌道運動スクロール部材および非軌道運動スクロール部材が保持されるような選択された角度で、前記第１組の２つのキーと前記第２組の２つのキーとの位置関係が設定されているオルダム継手。
【請求項１５】
前記初期旋回半径バイアスが正である請求項１４に記載されたオルダム継手。
【請求項１６】
前記初期旋回半径バイアスが負である請求項１４に記載されたオルダム継手。
【請求項１７】
前記第１および第２のスクロールラップが、互いに異なる創成半径（Ｒｇ）によるプロフィルを有する請求項１４に記載されたオルダム継手。
【請求項１８】
（ａ）それぞれスパイラルラップ（１５６、１６６；３３５、３３７）を有する第１および第２のスクロール部材（１２，１０；１５４，１６４；３３４，３３６；４６２，４６０；５０２，５００）であって、前記第１および第２のスクロール部材は、前記スパイラルラップを互いに係合させて、相対的軌道運動をするように構成したスクロールの組を作っており、前記スクロールの組は、前記スパイラルラップ間の接触力によって前記スクロール部材に付加的なモーメントを発生させるように、初期旋回半径バイアス（ｄＲｉｓ）と、前記スクロールの組の半径方向内側部分における第１の創成半径バイアス、および、半径方向外側部分における第２の創成半径バイアスを含む複数の創成半径バイアス（ｄＲg）とを有するように構成されている、前記第１および第２のスクロール部材、および、
（ｂ）２つの前記スクロール部材の一方を他方のスクロール部材に対して軌道運動させて容積が徐々に変わるポケット（ＣＶ、Ｖ２Ａ，Ｖ２Ｂ、Ｖ３Ａ、Ｖ３Ｂ）を形成させる手段（１３０，３２８）を含む、騒音を減少させたスクロール機械（１１０、３１０）。
【請求項１９】
前記第１の創成半径バイアス（ｄＲg）が前記第２の創成半径バイアス（ｄＲg）より小さい請求項１８に記載されたスクロール機械。
【請求項２０】
前記第１の創成半径バイアスが正であり、前記第２の創成半径バイアスが負である請求項１８に記載されたスクロール機械。
【請求項２１】
前記第１の創成半径バイアス（ｄＲg）と前記第２の創成半径バイアス（ｄＲg）が、いずれも正である請求項１８に記載されたスクロール機械。
【請求項２２】
前記初期旋回半径バイアス（ｄＲｉｓ）が正である請求項１８に記載されたスクロール機械。
【請求項２３】
前記初期旋回半径バイアス（ｄＲｉｓ）が負である請求項１８に記載されたスクロール機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はスクロール機械に関し、特にスクロール部材の相対回転を阻止するためにオルダム継手あるいはその均等装置を利用してスクロール機械における騒音を減衰する新規な方法と装置とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明は種々形式のスクロール機械に適用可能と考えられるが、本発明は本明細書においては、その開示を参考のため本明細書に含めている本発明の出願人の譲受人の米国特許第５，１０２，３１６号に開示されているもののような空調設備、ヒートポンプおよび冷凍装置において用いる冷媒コンプレッサにおいて実施されて開示されている。
【０００３】
市場においては、従来許容されていたもの以上にはるかに静かな機械に対する要求が増大しており、このことは特に空調およびヒートポンプシステムの場合にいえる。スクロールコンプレッサにおいて確認されている多数の騒音源があり、その中の多くは比較的容易に対処される。しかしながら、対処することが容易でない最近発見された騒音源は、ある作動条件における、すわなちオルダム継手が配置されているスロットの側部にオルダム継手のキーが音をたてて衝撃するようにさせうる反転力を阻止するのに、軌道運動のスクロールとオルダム継手との負荷が不十分である軽負荷条件下において軌道運動しているスクロール部材とオルダム継手との振動によって生じる機械的衝撃音すなわちガタガタ音に係わるものである。
【０００４】
スクロールコンプレッサは現在まで多手にわたり商業生産されてきてはいるものの、あるコンプレッサは他のコンプレッサよりも著しく静かであることが認められている。この現象の検討において、問題の騒音のバラツキは主として、製作公差を高精度に緊密に管理することの困難さから起因する物理的寸法のバラツキによるものであることが判明した。この問題は、そのような機械における騒音減衰に実際にどの特定の寸法や公差が決定的であるのかの正確な理解の欠除と複合されてきた。
【０００５】
従来の考えは、相合するスクロールラップの各々が正確に同じ寸法および形状創成要素および同じ初期旋回半径から創成される真正インボルートプロフィルを有することを指示している。換言すれば、創成半径バイアスは零で、初期旋回半径は零であるべきである。さらに、相合するスクロールラップは相互に対して正確に１８０度に配置される必要がある。そのような絶対寸法に構成された理論的に完全な機械においては、ラップは完全に共役で、負荷は対称的である。これは、本明細書で述べる「基準」設計である。絶対寸法に合わせて繰返し的に何かを製作することは物理的に不可能であるので、所望する目標を得る要領でどこまで基準寸法を目標とするか、どのようにして公差を規定するかを知るように務めている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、効率を犠牲にすることなく、かつ製造コストを増加させることなく、希望する全体的な結果を得るように、（現在の騒音源に関する限り）静かなスクロールコンプレッサの設計に真実何が決定的であるか、どのようにして部品間の重要な関係を規定するか、そして回避しえない公差をどこで注目するかを見極めることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の出願人は、スクロールコンプレッサにおいて旋回し軌道運動しているスクロールとオルダム継手との振動に係る騒音は、軌道運動しているスクロールの中心の周りのモーメント負荷に関連しうることを発見した。このモーメントが十分大きいと、軌道運動しているスクロールの振動に係わる騒音問題は排除しうるが、このモーメントが小さくなりすぎると、顕著な騒音問題が発生する。スクロールに対するモーメントは作動条件とコンプレッサ設計との関数である。本発明の目的はコンプレッサ設計上の２つのパラメータ、すなわち初期旋回半径バイアスと創成半径バイアスとを適正に選択することを通してフランク接触をバイアスすることにより最適モーメント負荷を提供することである。前記の２つのパラメータは、スクロールの接触力（フランク力）を変え、かつ付加的ガス力（漏れ力）を導入することにより軌道運動しているスクロールに対するモーメント負荷を変更する。従来技術の問題を排除し、本発明の目的を達成するスクロールコンプレッサを製作する数種の独特の方法並びに同じ結果を達成するための数種の新規な物理的設計とが開示される。
【０００８】
本明細書における好ましい方法は、フランク負荷を用い、一方有害な漏れ力による影響を最小にして、軌道運動しているスクロールとオルダム継手とに対するモーメント負荷を増加することである。この方法を実行する好ましい一方法は、小さい負の創成半径バイアスと組み合わせた中庸の正の初期旋回半径バイアスを提供することである。正の初期旋回半径バイアスはフランク力によりモーメントを増加させ、負の創成半径バイアスは漏れ力を最小にする。この方法の利点は、初期旋回半径バイアスが主要なパラメータであり、創成半径バイアス以上に製作時制御しやすいこと、初期旋回半径バイアスが多数の方法で導入でき、一方創成半径バイアスはスクロールに機械加工する必要があること、負の創成半径バイアスは吸引時の漏洩を減少させるが、これは容量に対する漏れの悪影響を低下させる上で重要であることである。フランクの可撓性と組み合わせた小さい創成半径バイアスは負荷分担を良好にすることによって、大きな局部的接触負荷に係わる問題を低減させる。
【０００９】
前記の方法を実行する別の好ましい方法は小さい負の初期旋回半径バイアスと組み合わせて大きな正の創成半径バイアスを提供することである。この方法はより一般的であり、もしも単一のラップに対して多数の創成半径が用いられる場合、スクロールを負荷するのにフランク力と漏れ力の双方を用いることができる。多数の創成半径を用いるこの方法を使用すれば、吸引閉鎖時の外側ラップの干渉、すなわち「吸引バンプ」に係わる問題を排除することもできる。
【００１０】
本発明の実施例のその他の特徴や利点はスクロール機械の設計と、効率を犠牲にすることなく騒音を減衰すること、設計の簡素化および製造コストにおける顕著で一貫性のある改良を提供するスクロール機械を製作する方法との提供を含む。
【００１１】
本発明の前記およびその他の特徴や利点は添付図面と関連した以下の説明および特許請求の範囲から明らかとなる。
【００１２】
【実施例】
スクロールコンプレッサの設計と作動の一般原理は当該技術分野において周知である。従って、本発明の説明は基本についての広範な説明は含まず、本出願人による品目および本出願人の発見の特性について述べる。
背    景
【００１３】
図１は、本発明の主体を形成する形式のスクロール羽根すなわちラップの内端の（本明細書で使用する）品目と形状とを示す。基本的には、各面すなわちフランクのプロフィルは創成半径Ｒｇ  を有する創成円ＧＣのインボリュートであって、ＳＯは外側フランクにおけるインボリュート作用面（圧縮ラップ）の始点であり、ＳＩは内側フランクのインボリュート作用面の始点である。Ｒｉｓは初期旋回半径であって、作用ラップの始まりにおいてフランクの中心線の位置、従って各作用ラップフランクの始まり位置を設定するために使用される任意に指示した半径を表わす。Ｒｏｒは２個の相合するスクロール部材の相対的な円形軌道のサイズを画定する軌道半径である。外側フランク上の点Ｍは、創成円ＧＣに対して接線で、Ｍに向けられている線セグメントの長さである外側旋回半径Ｒｓｏによって規定されている。同様に、内側フランク上の点Ｎは内側旋回半径ＲＳＩによって規定しうる。２個の旋回半径、従って軌道半径Ｒｏｒを含むスクロールラップ全体は創成半径Ｒｇ  、初期旋回半径Ｒｉｓ、および各ラップの厚さにより完全に画成しうる。
【００１４】
図２には、基本設計のスクロールコンプレッサに作用する基本力が示されている。該コンプレッサは固定スクロール１０と、軌道運動するスクロール１２とを含み、双方のインボリュートの創成円１４、１６は相互に対して１８０度の方向にある。図示した軌道の特定点に関しては、点ＡからＦまでで示す６点のフランク接触点がある。軌道のある位置においては接触点は４個であるが、以下の説明はそのまま適用される。シールライン１８は接触点ＡからＣまでを通り、創成円１４に対して接線方向にあり、シールライン２０は接触点ＤからＦまでを通り創成円１６に対して接線方向にある。前記２本のシールラインは平行であって、圧縮ポケットを画成する接触点を画定する。図示する圧縮ポケットは中央の容積ＣＶ、２個の中間ポケットＶ２ＡとＶ２Ｂ、並びに２個の吸引ポケットＶ３ＡとＶ３Ｂとを含む。基本的には、Ｖ２Ａの圧力はＶ２Ｂと同じであり、同様にＶ３Ａの圧力はＶ３Ｂの圧力と同じである。最も一般的な種類の作動条件は、排出圧が機械の固有圧力によって提供される圧力より高い、すなわちスクロールが「圧縮不足」であるときである。従って、ＣＶにおける圧力はＶ２Ａ，Ｖ２Ｂにおける圧力より大きく、双方の圧力共Ｖ３Ａ、Ｖ３Ｂにおける圧力より大きい。
【００１５】
異なるポケット間の圧力差が、軌道運動しているスクロールに作用するガス圧力を発生させる。この力は２つの成分、すなわち半径方向ガス圧力Ｆｒｇａｓと接線方向ガス圧力Ｆｔｇａｓに分割しうる。Ｆｒｇａｓは２本のシールラインに対して平行で、２個の創成円の間の中心線２４に沿って導かれる（図３）。この力は軌道運動しているスクロールに対するモーメントを発生させないが、スクロールを分離させようとする傾向があり、そのため接触力を低下させる。Ｆｔｇａｓは創成円の間の中心線に対して垂直であり、本システムにおいては基本的であるので、２つの中心の間の中間点で作用する。この力Ｆｔｇａｓは、軌道半径の半分に等しいモーメントアーム（２個の創成円の間の距離の半分）で軌道運動するスクロールの中心の周りで時計方向のモーメントを発生させる。
【００１６】
軌道運動するスクロールの運動が、該スクロールを固定スクロールに対して負荷し、かつＦｒｇａｓに対して作用する慣性力を発生させる。これらの２つの力の差（一般的に慣性力の方がガス圧力より大きい）が接触点Ａ〜Ｆの各々において接触力ＦＣＡ〜ＦＣＦを発生させる。一般的に、ＦＣＡはＦＣＢおよびＦＣＣとは相違するが、対称のためＦＣＡはＦＣＦと等しく、ＦＣＢはＦＣＥと等しく、ＦＣＣはＦＣＤと等しい。その結果、接触力はシールラインに対して等しく、かつ２個の創成円の間の中心線に沿っているＦｒｇａｓと同様、接触力ＦＣ  は軌道運動しているスクロールに対してモーメント荷重は発生させない。
【００１７】
接触力の他に、接触力に対して垂直で、接触点Ａ〜Ｆの各々に対して作用する摩擦力Ｆｆａ〜ＦｆＦがある。対称のため、摩擦力ＦｓｆはＦｔｇａｓと同じ点を通して同じ方向に作用する（図３）。従って、基本的には摩擦力は軌道運動しているスクロールの中心の周りで時計方向のモーメントを発生させる。
【００１８】
２つの力ＦｔｇａｓおよびＦｓｆによって発生するモーメントは基本コンプレッサにおける軌道運動スクロールに対する基本モーメント負荷を表わす。ガス負荷が変動するので全体モーメントは条件によって変わる。モーメントが十分大きい場合は、騒音問題は発生しない。しかしながらこのモーメントが小さすぎると騒音問題が発生し、本発明の必要性が出てくる。
【００１９】
バイアスの定義
初期旋回半径バイアス、ｄＲｉｓは固定スクロールに対する軌道運動スクロールのインボリユート作用プロフィルの始点の半径方向位置の差を表わす。創成半径バイアス、ｄＲｇ  は固定スクロールに対する軌道運動スクロールの増大率の差を表わす。
【００２０】
ｄＲｉｓまたはｄＲｇ  が無いと、２個のスクロールの間のフランク接触は図２に示すように対称である。旋回半径バイアスが導入されるにつれて対称が喪失され、スクロールの幾何学的中心の一方の側においてのみ接触が発生する。その結果、フランク接触力およびフランク摩擦力の作用線が変動する。さらに、接触が喪失された側に漏れが発生し、その結果ガス力を変動させる。
【００２１】
初期旋回半径バイアス
本明細書で使用する正の初期旋回半径バイアスｄＲｉｓとは、固定スクロールが軌道運動スクロールより大きい初期旋回半径Ｒｉｓを有していることを意味し、このことはラップの一方あるいは双方にＲｉｓエラーを導入することにより達成される。本明細書で使用するエラー、あるいはずれは基本値からの差を意味する。このように、固定スクロールは零あるいは負のＲｉｓエラーを、軌道運動スクロールはより負のＲｉｓエラーを有するか、あるいは固定スクロールは正のＲｉｓエラーを、軌道運動スクロールは零、あるいはより小さい正のＲｉｓエラーを有するようにしうる。同様に、逆に負の初期旋回半径バイアスｄＲｉｓを得ることもできる。図４と図５とは正のＲｉｓエラー（図４）および負のＲｉｓエラー（図５）の効果（点線で示す）を示す。
【００２２】
零の創成半径バイアスｄＲｇ  を有するスクロールのセットに対する初期旋回半径バイアスの効果を図６および図７に示す。図６においては、軌道運動スクロールに負のＲｉｓエラーを提供することによって得られた正のｄＲｉｓを有するスクロールのセットが示され、図７には軌道運動スクロールに正のＲｉｓエラーを提供することによって得られた負のｄＲｉｓを有するスクロールのセットが示されている。固定スクロールは零のＲｉｓエラーを有している。このように、正バイアスの機械（図６）においてはフランク接触は点Ａ〜Ｃにおいて有効のままであり、一方先の接触点Ｄ〜Ｆ（図２）はここでは空隙Ｄ′〜Ｆ′となっている。これらの空隙は点Ｄ〜Ｆにおいて接触力あるいは摩擦力がもはや均衡していないことを意味する。その結果、接触力ＦＣ  は今や、創成半径に応じて軌道運動スクロールの中心の周りで時計方向のモーメントを発生させる。その結果の摩擦力は２個の創成円の間の中間点から、点ＡおよびＣの間のシールライン上のある点まで移行する。正確な位置は、フランクの相対剛性の関数である接触点の間の負荷配分によって決まる。摩擦力に係わるモーメントは著しく増大し、基本の場合よりもはるかに大きい時計方向の摩擦力によるモーメントを発生させる。基本のガスによるモーメントはラップの特定の巻きに対して時計方向であるので、正のｄＲｉｓから生じる機械的力の変動によって軌道運動スクロールに対するモーメント負荷を増大させる。
【００２３】
逆に負バイアスの機械（図７）に対してはフランク接触は点Ｄ〜Ｆにおいて有効のままであるが、先の接触点Ａ〜Ｃは空隙Ａ′〜Ｃ′となる。接触力および摩擦力も同様に変動するが、この場合の作用線は、２つの機械的力が軌道運動スクロールにおいて反時計方向モーメントを発生させるようなものである。基本のガスによるモーメントは依然として時計方向にあるので、負のｄＲｉｓから生じた機械的力の変動は軌道運動スクロールに対する好ましいモーメント負荷を減少させる。
【００２４】
機械力の変動によるモーメントの変動の他に、初期旋回半径をバイアスすることによっても、新しく発生した空隙Ａ′〜Ｃ′（図７）またはＤ′〜Ｆ′（図６）を通るガス圧力の漏洩から生じるガス力の変動によりモーメントを変動させる。圧縮過程に係わるガスによるモーメントは、異なるポケット間の圧力差（すなわちＣＶ対Ｖ２  並びにＶ２  対Ｖ）から発生する。ｄＲｉｓまたはｄＲｇ  が無いと、所定の対のポケットにおける圧力は前述のように対称（すなわちＶ２Ａ内の圧力＝Ｖ２Ｂ内の圧力）であるが、ｄＲｉｓに係わるフランク接触の喪失により異なる圧力のポケット間の連通を可能とするためより高圧のポケットからより低圧のポケットへ漏れが発生する。この漏れは、空隙がポケットの半分だけに導入されるために均一ではなく、コンプレッサにおける圧力の対称性が喪失される。同様のポケット（Ｖ２ＡおよびＶ２Ｂ）間の圧力差により、軌道運動スクロールに対して作用する付加的なガス力を導入する。これらの付加的なガス力に係わるモーメントは、バイアスの種類に応じて、圧力過程に係わるモーメントと同方向か、あるいは反対方向となる。さらに、ガスによるモーメントの大きさは、各種ポケット間の相対圧力によって変わり、圧力差が最大のときが全体的な効果が一層顕著となる。
【００２５】
「圧縮不足」状態では、正のｄＲｉｓに係わる漏れがスクロールに対するモーメントを減少させ、負のｄＲｉｓに係わる漏れがモーメントを増加させる。これらの状態に対して、漏れに係わるモーメントは機械的力に係わるモーメントとは反対方向に作用する。スクロールが圧縮過度のような状態ではガス力は反対の結果をもたらす。
【００２６】
図６は、初期旋回半径バイアスが、正の初期旋回半径バイアスを有している機械（固定スクロールが零の初期旋回半径エラーを有し、軌道運動スクロールが負の初期旋回半径ラーを有している）における圧力によるモーメントを変える態様を示し、図７は負の初期旋回半径バイアスを有している機械（固定スクロールが零の初期旋回半径エラーを有し、軌道運動スクロールが正の初期旋回半径エラーを有している）における同様の態様を示す。ＣＶは排出圧状態の中央容積であり、Ｖ２ＡとＶ２Ｂとは次の外方の中間圧縮容積すなわち室である。空隙Ｄ′が正の初期旋回半径バイアスであるので、ＣＶとＶ２Ａとの間で漏れが発生し、Ｖ２Ａの圧力はＶ２Ｂの圧力と相違する。Ｖ２Ａからの圧力はＤ′からＥ′までの軌道運動スクロールの外側ラップフランクに対して作用する。Ｖ２Ｂからの圧力がＣからＢまでの軌道運動スクロールの内側ラップフランクに対して作用する。
【００２７】
前記圧力から発生するガス力のライン１８、２０に平行な成分、並びにそれらに直角な成分が、軌道運動スクロールに作用する。平行の成分は、軌道運動スクロールには平行のガス力成分があるところではどこでも軌道運動スクロールには力が等しいか、反対方向か、あるいは共線である別の個所があるので全て均衡する。このことは、正、負および零Ｒｉｓ並びにＲｇ  をバイアスされた機械についてもいえる。垂直方向のガス成分を検討すると、図６においてライン１８、２０上のセグメント３０、３２で指示する個所を除いて、前記の平行のラインに対して直角の方向において力が均衡する。ＢからＣまでのセグメント３０は、相殺する均等、反対方向および共線の力が他の個所に無くて、右方に作用しているＶ２Ｂからのガス力を有する内側ラップフランクの投影幅を示している。Ｄ′からＥ′までのセグメント３２は、相殺する均等、反対方向および共線の力が他の個所に無くて右方へ作用しているＶ２Ａからのガス力を有する外側ラップフランクの投影幅を示す。これらのセグメントの長さはインボリユートラップのピッチである。これらの圧力不均衡のセグメントがＦｉ  およびＦｏ  を発生させる。これらの力の大きさは、それぞれの圧力、ラップピッチの倍数、羽根高さの倍数に等しい。各々の力は、圧力成分の配分中心である、図６に示すセグメントの中間点に位置される。これらの２種類の力は、固定スクロールと軌道運動スクロールとの創成円１４、１６の間の中間点から均等距離にある。
【００２８】
Ｆｏ  は軌道運動スクロールの外側ラップフランク上のポケットＶ２Ａによる力であり、Ｆｉ  は、軌道運動スクロールの内側ラップフランク上のポケットＶ２Ｂによる力である。ポケットＶ２ＡとＶ２Ｂとが圧力が均等であるときは、軌道運動スクロールに対する正味の力は均等である。これは基本設計の場合のことである。しかしながらＦｉ  はＦｏ  のそれより軌道半径分だけ長い軌道運動スクロールの中心からの距離を有している。従って、軌道運動スクロールの中心（軌道運動スクロールの創成円の中心）の周りのモーメントの総和がラップのその特定の巻き方向において時計方向に作用するモーメントを発生させる。それは、これらのポケットにおける圧力のために、基本設計における軌道運動スクロールと回転防止装置（オルダム継手機構）に対する通常のモーメントへの追加分である。
【００２９】
正の初期旋回半径バイアスおよび圧縮不足状態による圧力の作用を、ＣＶがコンプレッサにおいて最高圧力にあり、Ｄ′を介してポケットＶ２Ａへガスを逆流して漏らし、その圧力をポケットＶ２Ｂの圧力以上に増加させている図６において表現することができる。従って、正味の力Ｆｏ  はＦｉ  よりも大きくなり、その結果モーメントの総和は、圧力差が十分大きい場合通常の時計方向のモーメントが低下され、消去され、あるいは反転されていることを示す。
【００３０】
負の初期旋回半径バイアスおよび圧縮不足状態による圧力の作用が、ＣＶがコンプレッサにおいて最大圧力にあり、Ｃ′を介してガスをポケットＶ２Ｂへ逆流して漏らせ、その圧力をポケットＶ２Ａの圧力以上に増加させている図７において表現することができる。従って、正味の力Ｆｉ  はＦｏ  より大きくなり、そのためモーメントの総和は通常の時計方向のモーメントが増加したことを示す。
【００３１】
圧縮過渡状態に対しては、より大きい空隙を備えたポケットは、前述の状態とは反対に、ＣＶ中へより多くのガスを漏洩させるので圧力が低下する。従って、正の初期旋回半径バイアスによって導入される漏洩は軌道運動スクロールおよび反回転装置に対する好ましいモーメント負荷を増加させる傾向がある、一方負の初期旋回半径バイアスによて導入される漏洩は好ましいモーメント負荷を低下させる傾向がある。
【００３２】
創成半径バイアス
創成半径バイアスは、一方あるいは双方のラップに対して創成円の半径中へ正または負のエラーを導入することに起因する。定量的には、ｄＲｇ  はｄＲｉｓと同じ全体的効果をモーメント負荷に対して有している。定量的には、機械的力およびガス力の変動は、ｄＲｉｓとは異なり、ｄＲｇ  の作用はラップ角の関数であるため相違する。しかしながら、２種類のバイアスは独立しており、軌道運動スクロールに対するモーメント負荷を最適化するために共に使用することができる。本明細書で使用するｄＲｇ  とは、もしも固定スクロールが軌道運動スクロールよりも大きいＲｇ  を有する場合は正である。
【００３３】
所定のラップに対する正の創成半径エラーのプロフィルの効果が図８に示されており、点線は「ずれた」プロフィルを示す。図９は均等の負の創成半径エラープロフィルを示す。エラーがあると、局部的なエラーはラップ角の増大と共に増大し、一方Ｒｉｓエラーがあると局部的なエラーはラップ角に対して一定であることが判る。
【００３４】
本明細書で用いる正の創成半径バイアスｄＲｇ  とは固定スクロールが軌道運動スクロールより大きい創成半径Ｒｇ  を有していることを意味し、これは一方あるいは双方のラップにＲｇ  エラーを導入することにより達成される。本明細書で用いるエラーとは基本値からの相違を意味する。このように、固定スクロールは零または負のＲｇ  エラーを有し、軌道運動スクロールはより大きい負のＲｇ  エラーを有するか、あるいは固定スクロールが正のＲｇ  エラーを有し、軌道運動スクロールが零またはより少ない正のＲｇ  エラーを有するようにしうる。同様に、逆に負の創成半径バイアスｄＲｇ  を得ることができる。
【００３５】
零ｄＲｉｓを有するスクロールのセットに対する正のｄＲｇ  および負のｄＲｇ  の効果が、それぞれ「圧縮不足」の場合に対して図１０および図１１に示されている。正のｄＲｇ  の場合に対して、軌道運動スクロールに対して負のＲｇ  エラーを提供することによってバイアスが得られ、負のｄＲｇ  の場合に対して、軌道運動スクロールに対して正のＲｇ  エラーを提供することによりバイアスが得られる。固定スクロールは零Ｒｇ  エラーを有している。以下の説明に対して、スクロールのフランクの弾性たわみは無視しうるものと想定する。図１０から判るように、唯一の真正接触点はＡにあり、それぞれ点ＢからＦまで空隙が徐々に増大している。逆に負のｄＲｇ  に対しては、唯一の真正接触点はＦにあり、それぞれＥからＡまでに空隙が徐々に増大する。
【００３６】
ｄＲｇ  を導入することによりｄＲｉｓの場合と同様に機械的力を変動させる。図１０から、点Ａにおける接触力と摩擦力とは軌道運動スクロールの中心の周りで時計方向のモーメントを発生させることが判る。逆に図１１においては、接触力と摩擦力とは反時計方向のモーメントを発生させる。圧力過程に係わるガスによるモーメントは依然として時計方向にあり、そのため正のバイアスが導入されるとモーメント負荷を増加させ、負のバイアスが導入されるとモーメント負荷を低下させる。
【００３７】
ガス力に対するｄＲｇ  の全体的な効果はｄＲｉｓのそれと同様である。しかしながら漏洩の軌道がポケットの若干でなく、全てにおいて導入されるのでｄＲｇ  の場合は僅かに相違している。漏洩軌道（空隙）の大きさは相違するので、漏洩は依然としてコンプレッサにおける圧力の対称性を喪失させる。図１０に示す場合、空隙Ｃ′は空隙Ｄ′より小さい。「圧縮不足」状態に対してはＶ２Ｂ中へよりもＶ２Ａ中へＣＶからより多くの漏洩があり、Ｖ２Ａの圧力はＶ２Ｂの圧力より高い。その結果、正味の力Ｆｏ  は従って、正の初期旋回半径バイアスの場合と同様Ｆｉ  よりも大きくなり、漏れは軌道運動スクロールと反回転装置とに対する好ましいモーメント負荷を低下させる傾向がある。図１１に示す場合に対しては、空隙Ｄ′は空隙Ｃ′よりも小さく、そのためＣＶからＶ２Ａ中へよりもＶ２Ｂ中へより多くの漏洩があり、Ｖ２Ｂの圧力はＶ２Ａの圧力より高くなる。従って、正味の力Ｆｉ  は負の初期旋回半径バイアスの場合と同様Ｆｏ  よりも大きくなり、漏れは軌道運動スクロールに対する好ましいモーメント負荷を増加させる傾向がある。
【００３８】
ｄＲｓおよびｄＲｇ  の相互作用
図１２は、各正および負の値に対してｄＲｇ  およびｄＲｉｓの間に存在することを本出願人が発見した関係をグラフで示す。数値はミリ表示であり、各軸に対して、固定スクロールのエラーから軌道運動スクロールのエラーを差し引いたものよって規定されるバイアスの量を示す。前記グラフは、各スクロール部材に対して８３１度の作用ラップを有する、前記の米国特許に示す一般形式の機械に対して特定のものである。ゾーン１は、点Ｆにおいてコンプレッサの吸引領域において固定スクロールの内側ラップのフランクが軌道運動スクロールの外側ラップフランクと係合するものである（図１３参照）。ゾーン２は、点Ｄにおいて排出ポート領域において固定スクロールのラップフランクが軌道運動スクロールの外側ラップフランクと係合するものである（図１４参照）。ゾーン３は、点Ａにおいて吸引領域において固定スクロールの外側ラップフランクが軌道運動スクロールの内側ラップフランクと係合するものである（図１５参照）。ゾーン４は点Ｃにおいて、排出ポート領域で固定スクロールの外側ラップのフランクが軌道運動スクロールの内側ラップのフランクと係合するものである（図１６参照）。ライン６２および６４で画成されている、クロスハッチングの領域６０、６６は接触点が変動している遷移ゾーンを示す。クロスハッチングされた領域において得られたスクロールのセットはクランクの種々の回転位置における隣接ゾーンの各々の間で交番している接触を示す。
【００３９】
スクロール部材の衝撃と分離の衝動
騒音の別の発生源は、スクロールのラップフランクの接触事象および分離事象である。前記事象が短かい時間であると、それ自体の騒音を発生させるのみならず、広範囲の他の振動、特に近傍の要素の自然振動を励振させうる衝撃力を発生させる。これらの衝撃事象は、同じ創成半径を共有しないスクロールのセットから結果するものである。創成半径バイアスのある接触フランクはクランクの回転を通して軌道の半径を変動させる。軌道半径は、クランクのある回転位置からその位置の直前まで徐々に増大するか、あるいは減少する。
【００４０】
前記事象の１つは軌道半径がクランクの回転と共に増大するときに発生する。開始位置および軌道半径まで戻るために、機械的干渉により軌道運動スクロールの内方運動が急激に発生するよう強制する。この衝撃に係わる衝動力によって１回転１回の騒音を発生させ、その近傍の要素を振動させる。特定の対象点および接触が吸引閉鎖時にスクロールラップによって設定されたものである場合、過度に騒音のある吸引閉鎖時衝撃が発生する。
【００４１】
その他の事象は軌道半径がクランクの回転と共に減少しているとき発生する。軌道運動しているスクロールは、開始点でのクランク角に戻るまで半径方向内方に運動する。そこで、前記スクロールは（遠心力の作用により）、開始時の軌道半径に達するまで急に解放されて外方へ「落下」する。前記スクロールは次の接触点によって「捕捉」され、次に、同じ手順が繰り返される。急に解放された羽根は、引き抜かれた紐に似た衝動を受け、１回転１回の騒音を発生させ、かつその周りの要素を、それらの自然振動を励起させる能力に応じて振動させる。特定の点および分離が排出開放時羽根が起したものである場合、過度に騒音の高い排出開放解放が行われる。
【００４２】
本発明の例１
製作時、Ｒｇ  よりもＲｉｓを調整あるいは変更しやすいことが判明した。従って、ゾーン４にて設計する場合、達成可能の製作制限内で正の摩擦負荷モーメントの利点を得ることができる。これは、Ｒｓ  バイアスによるガスによるモーメントが負であるゾーンであるが、このガス漏洩の作用は負のＲｇ  バイアスを提供することによっても低下させることができる。このためライン２０に沿った空隙を閉鎖しようとし、また正のガスによるモーメントを提供する。さらに、排出領域において漏れが発生するので容量に対する影響は最小である。この実施例による発見は、外側ラップ上の吸引ポケットの閉鎖中の軌道半径の変動を最小にするので、騒音を著しく減衰させることである。
【００４３】
吸引閉鎖時の衝撃は同等の移動量の排出開放解放よりも大きな騒音を発生させるものと考えられている。創成半径バイアスを有していないフランク部分に接触すると、前記双方の種類の事象を排除するので最良の解決法を提供する。クランク回転のいずれの位置においても軌道半径の急激な変動は無い。製作された部品の変動によって、クランクの一位置において軌道半径を急激に変化させるような創成半径バイアスを発生させる場合、最良の選択は吸引閉鎖時衝撃を排除し、排出開放解放を許容することである。従って、この騒音を最小にする上でゾーン２およびゾーン４の方がゾーン１およびゾーン３よりも好ましい。
【００４４】
平均的なサイズの居住用空調あるいはヒートポンプ用コンプレッサに対しては、理想的は目標値は、公差＋／−０．０００２ミリの負の創成半径バイアス０．０００２ミリと組み合わせた、公差＋／−０．０１０ミリの正のＲｉｓバイアス０．０１５ミリである。目標点は図１７において４０で示され、公差は４２で示されている。この例の公差範囲４２を零のＲｇ  バイアスライン以下に保つことが極めて重要であることが考えられる。この大体の目標領域に対してｄＲｉｓを表現するより一般的な（機械のサイズに依存することの少ない）方法はＲｇ  について表現することである。このように、ｄＲｉｓはＲｇ  の０．０００から０．０１２倍、好ましくはＲｇ  の概ね０．００６倍となるよう選択することができる。
【００４５】
本発明の例２
図１８は、創成半径に関する本出願人の別の発見を示す。図１８は、固定スクロールの外側ラップフランクが点Ａにおいて吸引領域で軌道運動スクロールの内側ラップフランクと係合する点において図１５と類似である。図１８の図１５との相違点は、点Ａから図１５のスクロールの反対側までライン１８およびライン２０に沿って徐々に空隙が増大するが、空隙は点Ａから図１８におけるスクロールの反対側までライン１８およびライン２０に沿って徐々に増大しないことである。例えば、空隙Ｃ′は空隙Ｄ′より大きいことが注目される。このことは各面のピッチを局部的に変えるようスクロールのラップの少なくとも１個において多数の創成半径を採用することによって達成される。各フランクは特定の創成半径から始まり、フランクに沿ったある位置において、フランクを創成するために使用される創成半径の寸法が変化する。
【００４６】
空隙Ｄ′より大きい空隙Ｃ′を有することにより、創成半径バイアスと、ポケットＶ２ＡおよびＶ２Ｂの漏れ、圧力およびガスによるモーメントの非対称との間の前述の関係を修正する。この独特の特徴を補完するために初期旋回半径バイアスを適当に選択することにより、空隙Ｃ′を空隙Ｄ′と等しくすることができ中立効果を提供し、あるいは空隙Ｄ′より十分大きくすることにより反回転装置に通常のモーメントを追加するガスによるモーメントを発生させることができる。このような設計により正のガスによるモーメントを得ることも、また正の接触および摩擦によるモーメントを得ることもできる。
【００４７】
空隙Ｃ′を大きくすることは性能に対してさらに負の衝撃を与えるものと考えることができる。しかしながら、それは空隙Ｄ′Ｅ′およびＦ′を低減させることにより補正される。実際には、バイアスした多数の創成半径とバイアスされた初期旋回半径とを何らか組み合わせることにより優れた性能の範囲は、単一の創成半径と初期旋回半径とをバイアスすることにより得られた組合せよりも大きいものと評価された。
【００４８】
図１８に示す特定の例においては、固定スクロールのラップは標準的なものであって、単一の創成半径によって描かれている。軌道運動スクロールのラップは、固定スクロールのラップと組み合わされると、スクロールのセットが負の初期旋回半径バイアスと、固定スクロールのラップと軌道運動スクロールのラップの外方部分との間の正の創成半径バイアスと、ラップの外方部分より小さい、軌道運動スクロールのラップに対する正の創成半径とを有するように設計される。軌道運動スクロール上での一方の創成半径から他方の創成半径への変化は、例えば図１８の点ｘおよびｙのような吸引閉鎖後の完全な一ラップより僅かに越えたところで発生する。
【００４９】
図１９は、創成半径を採用したフランクに対して存在することを本出願人が発見した別の利点、すなわち吸引閉鎖時の衝撃および排出解放時の衝動の無いことを示している。図１９は、空隙Ｄ′が、空隙Ｆ′より大きい空隙Ｅ′よりも大きい点において図１６に示す例１の実施例と類似している。また、前記の二葉の図は固定スクロールの外側ラップのフランクが軌道運動スクロールの内側ラップフランクと係合する点、さらに双方共空隙Ａ′を有している点で類似している。図１９と図１６との相違点は、図１６においては排出点Ｃで接触がなされているのに対して図１９ではラップの中間、すなわち点Ｂにおいて接触がなされていることである。このことは、各面のピッチを局部的に変えるためにスクロールのラップの少なくとも１個において多数の創成半径を採用することによって達成される。各フランクはある特定の創成半径において始まり、フランクに沿ったある点において、そのフランクを創成するために使用される創成半径の寸法が変化する。
【００５０】
図１９は、多数の創成半径を採用することにより、フランクの接触がラップの中間部分に限定しうることを示している。単一の創成半径を用いて作ったフランクと異なり、ラップの終りにおいて常に空隙を有する初期旋回半径バイアスと創成半径バイアスとの組合せのゾーンがある。このことは、吸引閉鎖から排出開放まで移動する接触点を検討すれば理解できる。実際の接触は、シール点が端部から内方に移動した後初めて発生する。ラップの排出端において、排出時対向するフランクから外れることにより接触が急激に負荷を解放する前に、負荷を接触部に移し、接触部は吸引から内方に動くにつれてフランクの負荷を受け取る。排出接触部がラップの内端に近づき続けるにつれて、僅かな空隙を作り、事実上再びシールが解除される。従って接触は、設計により強度および剛性がより均一なラップの部分に限定され、曲率半径の大きい、従って接触応力が最大のラップの部分から外れうるようにしうる。この設計は同じ結果を提供するので、（例えば本発明の譲受人の米国特許第４，９２７，３４１号に開示のような）フランクのフエザリングに対する必要性を排除する。
【００５１】
図１９に示す特定の例においては、固定スクロールのラップは標準的なものであり、単一の創成半径によって描かれている。軌道運動スクロールのラップは、固定スクロールと組み合わされると、スクロールのセットが正の初期旋回半径バイアスと、固定スクロールのラップと軌道運動スクロールのラップの外方部分との間で負の創成半径バイアスと、ラップの外方部分よりも小さい軌道運動スクロールのラップの内方部分に対する創成半径とを有するように設計される。このより小さい創成半径によって軌道運動スクロールのラップの内方部分と固定スクロールとの間で正の創成半径バイアスを発生させる。軌道運動スクロール上の一方の創成半径から他方の創成半径への遷移は、例えば図１９の点ｘおよびｙにおけるように、吸引閉鎖後、完全一ラップより僅かに越えたところで発生する。
【００５２】
図１９に示す接触を達成するために図１６に示すものに追加して必要とされる幾何学的要件がある。これらの要件は（例えば、固定スクロールの外側フランクと、軌道運動スクロールの内側フランクとして図１９に示すような）接触しているフランクに対して多数の創成半径バイアスが採用される態様に係わるものである。一般的概念は衝動力を発生させることなく一方の接触点から次の接触点までフランクの負荷を滑からに転移させることである。このためには、２個のフランクが接触する個所と、次の接触のために空隙が閉じられる個所との間の形態関数がその空隙を出来るだけ滑らかに縮小させる必要がある。創成半径バイアスがクランクの一方の位置から別の位置まで軌道の半径を変えていくことを想起すれば、軌道運動スクロールは、フランクの負荷を受け取る次の接触の半径内方になければならず、軌道運動スクロールは最高速度で運動している間固定スクロールに対して静かに合せられる必要がある。次に軌道運動スクロールは羽根の端部から外れる前に接触から静かに持ち上げられる必要がある。接触を行うラップの各部分は前記抑制のある接触から逃れる必要がある。従って、ラップの各部分は連続した接触の部分上で軌道半径を減少したり、増大したりする必要がある。詳しくは、創成半径バイアスは、連続した接触をしているラップのいずれかの部分の外方部分（吸引側により近い部分）と内方部分（排出側により近い部分）との間で符号を変える必要がある。固定スクロールの外側ラップフランクと軌道運動スクロールの内側ラップフランクとの間の接触に対して、創成半径バイアスはラップの外方部分においては負で、ラップの内方部分では正に変わる必要がある。固定スクロールの内側ラップフランクと軌道運動スクロールの外側ラップフランクとの間の接触については逆のことがいえる。相合する面のプロフィルは、ラップの中央部分において、クランクの全ての位置においてラップの端部を強制的に空隙を開けるに十分な材料を有する必要がある。連続した接触を行う各ラップ部分は、次の接触を要する部分の内方となるまで軌道半径（２個のスクロール部材の創成円の半径方向分離）を減少させ、次に接触の転移が行われるまで軌道半径を増大する必要がある。
【００５３】
図２０は図１８と図１９とに示す発見を組み合わせた産物を示す。従って、図２０に示す実施例は、（ａ）正の摩擦によるモーメントを有し、（ｂ）正の漏洩によるモーメントを有し、（ｃ）吸引閉鎖の衝撃が無く（ｄ）排出接触解放の衝撃が無い、そして（ｅ）効率が良好なため騒音の最大減衰を達成するために理論的に優れた設計であることが判明したものを示している。
【００５４】
図２０に示す特定例においては、固定スクロールのラップは標準的なものであり、単一の創成半径によって描かれている。軌道運動スクロールのラップは、固定スクロールと組み合わされると、スクロールのセットが負の初期旋回半径バイアスと、固定スクロールのラップと軌道運動スクロールのラップの外方部分との間の負の創成半径バイアスと、ラップの外方部分より小さい軌道運動スクロールのラップの内方部分に対する創成半径とを有するように設計される。このより小さい創成半径は軌道運動スクロールのラップの内方部分と固定スクロールとの間で正の創成半径バイアスを発生させる。軌道運動スクロール上の一方の創成半径から他方の創成半径への遷移は、例えば図２０の点ｘおよびｙのような、吸引閉鎖後の完全一ラップより僅かに越えたところで発生する。
【００５５】
一般に、多数の創成半径を固定スクロール、軌道運動スクロール、あるいはその双方に採用することができる。ラップの各部分に対する創成半径間の差は前述のように希望する接点および空隙の配置を達成するよう選択される。しかしながら、その差は比較的小さいこと、すなわち好ましくはＲｇ  の０．１％以下であるべきである。創成半径の遷移は、提供された創成半径の最大の変動にわたって有効であるようにラップのフランクの端部から離れたところで起る必要がある。吸引ポケットの漏洩による容積の減少を最小にするために、吸引部により近いところで遷移部を有することが好ましい。再圧縮作業の動力消費を最小にするために排出部により近いところで遷移部を有することが好ましい。証明されたところでは前記遷移部のための一般的に最良の位置は作用ラップの角度方向中心に近くであることを示している。
【００５６】
従来の技術
本発明に関する限り、従来技術についての本出願人の知識は本発明の譲受人によって製造されたスクロールコンプレッサの設計に限定される。１９９０年９月より以前は、ＲｉｓバイアスおよびＲｇ  バイアスの意義については何ら認識されず、全ての製造は零バイアスを目標としていた。しかしながら、１９９０年９月以降は、本出願人の譲受人により製造されたスクロールコンプレッサは、図１２と類似の図２１の点７０である零Ｒｇ  および０．０１２ミリの正のｄＲｉｓを用いて製造することを目標とした。公差は＋／−０．０２４ミリｄＲｉｓおよび＋／−０．００２ミリｄＲｇ  であって、７２で指示する領域はコンプレッサの製造の目標とするところである。その時点では、前記コンプレッサはより一貫性があり好ましいフランク接触を提供するのでより良好な騒音減衰性を提供するものと考えられた。またこれらコンプレッサの中の多くの騒音レベルは改良されたが、一方多くのものはそうでないことも判明した。次に実験による調査が行われ、負のｄＲｉｓと僅かに負のｄＲｇ  とがより一貫性のある基準で許容しうる騒音レベルを提供することが結論づけられた。従って、１９９１年１０月から始めて、バイアスは−０．００６ミリｄＲｉｓ（＋／−０．００７ミリ）および−０．０００２ミリｄＲｇ  （＋／−０．０００２ミリ）を目標とした。公差の領域は７６で示されている。その結果得られたコンプレッサは、望ましい目標である性能の一貫性ははるかに良くなったが騒音レベルはそれ程低くないことが判明した。このことは、本出願人が希望する騒音減衰を達成するためにバイアス値を用いる最良の方法を依然として実際に殆んど認識していなかったことを示している。その結果、極めて深く詳細な分析が行われたがその結果は前述の通りである。この分析は極めて綿密なレベルで行われ、各種パラメータの効果を評価するためにダイナミックモデルソフトウエアが開発された。本出願人の発見したことは、あるパラメータの重大性と、その好適値と、それらを正確に制御する方法であった。以前の調査は他のパラメータを含めて単に実験であり、余りにも粗いレベルで行われたので、バイアスを以前得た値に目標を合わせても望ましい結果を達成しないことが判明した。他方、その後の調査では、前記二例において記載の要領でｄＲｉｓおよびｄＲｇ  を正確に制御すると驚異的で、かつ顕著な利点を提供することが判明した。本出願人は以前は、前述の要領でｄＲｓ  およびｄＲｇ  を単に制御することによって騒音レベルの驚異的改良を達成しうることに気が付かなかった。
【００５７】
今日までの本出願人の製造の全期間を通して、前述したＲｉｓおよびＲｇ  のバイアスの全ては、端板上のスクロールのラップのプロフィルを変えることにより達成された。この時間中、オルダム継手機構全体（全てのキーおよびスロット）の全ての要素は零Ｒｉｓバイアスを目標とし、固定スクロールと軌道運動スクロールの整合も零Ｒｉｓバイアスを目標とした。
【００５８】
適用可能なコンプレッサ設計
図２２から図２６までには、本発明が適用可能な形式のスクロールコンプレッサが開示されている。特に図２２を参照すれば、コンプレッサ１１０は、上端にはキャップ１１４が溶接され、下端には、複数の一体形成された取付け脚（図示せず）を有する基部１１６を溶接している全体的に円筒形の気密カバー１１２を含むものとして示されている。キャップ１１４には、通常の排出弁（図示せず）を有することのできる冷媒排出装具１１８が設けられている。前記カバーに固定されたその他の主要な要素は、キャップ１１４がカバー１１２に溶接されているのと同じ点においてその周囲で溶接されている横方向に延びている仕切り１２２と、カバー１１２に適当に固定されている主ベアリング  ハウジング１２４と、各々カバー１１２に適当に固定されている複数の半径方向外方に延びている脚を有する下方のベアリング  ハウジング１２６とを含む。断面が全体的に四角であり、隅部が丸くされているモータステータ１２８が予めカバー１１２に装嵌されている。ステータの丸味をつけた隅部の間の平坦部はステータとカバーとの間の通路を提供し、潤滑剤をカバーの頂部から底部まで流れやすくする。
【００５９】
上端に偏心クランクピン１３２を有する駆動軸すなわちクランクシャフト１３０が主ベアリング  ハウジング１２４内のベアリング１３４と、下方のベアリング  ハウジング１２６内の第２のベアリング１３６とに回転可能に支承されている。クランクシャフト１３０はその下端において比較的大径の求心孔１３８を有しており、該求心孔は、そこからクランクシャフトの頂部まで上方に延在している半径方向外方に傾いた小径の孔１４０と連通している。カバー１１２の下部分は潤滑油で充たされ、孔１３８は潤滑流体をクランクシャフトの中を上方へ、かつ通路１４０へ、そして最終的に潤滑を必要とするコンプレッサの諸々の部分へ押し上げるポンプとして作用する。
【００６０】
クランクシャフト１３０は、ステータ１２８、ステータを通るコイル１４４、クランクシャフト１３０に圧入され、それぞれ上下のカウンタウエイト１４８、１５０を有するロータ１４６とを含む電動モータにより回転駆動される。油だめ内の油中で施回するカウンタウエイト１５０によって生じる仕事損失を低減するためにカウンタウエイト用シールド１５２を設けてもよい。
【００６１】
主ベアリング  ハウジング１２４の全体的に円筒形の上部分１５１が平坦なスラストベアリング面１５３を画成し、その上に、端板１５５と上面から突出したらせん状羽根すなわちラップ１５６とを含む軌道運動スクロール１５４が支持されている。軌道運動スクロール１５４の端板の下面から、ジャーナルベアリング１５８を有し、その中に、クランクピン１３２が駆動配置されている内孔１６２を有する駆動ブッシュ１６０が回転可能に配置されている円筒形ハブが下方に突出している。クランクピン１３２は、その開示を参考のために本明細書に含めている本発明の譲受人の米国特許第４，８７７，３８２号に開示のような半径方向に適合する駆動装置を提供するよう孔１６２の一部に形成された平坦面（図示せず）と駆動係合する平坦部を一方の面において有している。
【００６２】
また、端板１６５と、該板から突出しスクロール１５４のラップと噛合い係合するよう位置したラップ１６６とを有する非軌道運動スクロール部材１６４も設けられている。非軌道運動スクロール１６４は中央配置の排出通路１７５を有し、該通路は、キャップ１１４と仕切り１２２とによって画成された排出マフラ室１７９と流体連通している上方に開放したくぼみ１７７と連通している。また、非軌道運動スクロール１６４には環状のくぼみ１８１が設けられ、該くぼみ内にシール組立体１８３が配置されている。くぼみ１７７と１８１並びにシール組立体１８３は協働して軸圧力バイアス室を画成し、該室は、ラップ１５６、１６６によって圧縮されつつある加圧された流体を受け取り非軌道運動スクロール部材１６４に軸線方向のバイアス力を加えることにより各ラップ１５６、１６６の先端を対向する端板の面とシール係合するよう弾圧する。
【００６３】
図２３を参照すれば最良に判るように、非軌道運動スクロール部材１６４は、該スクロール部材１６４に一体形成された半径方向外方に突出するフランジ部分１７４に設けた孔１７２に滑合されている各ブッシュ１７０を貫通する複数の円周方向に離隔されたボルト１６８によってベアリング  ハウジング１２４に取り付けるように設計されている。ブッシュ１７０の長さはボルト１６８の頭の下面とフランジ部分１７４の上面との間に僅かな空隙を設けることによってスクロール部材１５４から離れる方向にスクロール部材１６４が僅かに軸線方向に運動しうるようにする長さである。このような取付け装置並びにその他の代替的な取付け装置は「スクロール機械用の非軌道運動スクロールの取付け装置」（“Ｎｏｎ−Ｏｒｂｉｔｉｎｇ  Ｓｃｒｏｌｌ  Ｍｏｕｎｔｉｎｇ  Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓ  Ｆｏｒ  Ａ  Ｓｃｒｏｌｌ  Ｍａｃｈｉｎｅ”）という名称の本発明の譲受人の前述の米国特許第５，１０２，３１６号に詳しく開示されている。その他の代替的な取付装置は本発明の譲受人の前述の米国特許第４，８７７，３８２号に開示されている。
【００６４】
スクロール部材１５４、１６４間の相対回転を阻止するために、オルダム継手１７６が主ベアリング  ハウジング１２４の円筒形部分１５１（図２２）を囲繞するような関係で、スクロール部材１５４の端板のすぐ下方に位置されて設けられている。
【００６５】
図２５および図２６を参照すれば最良に判るように、オルダム継手１７６は環状リング部分１７８を含み、その円周部は非円形で、それぞれ概ね一定の半径Ｒを有し、両端が長さＬの概ね真直のセグメント１８４、１８６によって相互に接続されている２個の全体的に円弧形のセグメント１８０、１８２によって画成されている。円弧１８０、１８２の半径Ｒは主ベアリング  ハウジング１２４に設けられた円筒形部分の半径に小さい空隙分を加えたものと概ね等しい。直線セグメント１８４、１８６の長さＬは、軌道運動スクロール部材１５４の軌道半径の２倍に僅かな空隙を加えたものと概ね等しいことが好ましい。
【００６６】
一対のキー１８８、１９０が直径方向に整合し、面１９２から軸線方向上方に突出して環状リング１７８に設けられている。また、第２の対のキー１９４、１９６も、面１９２から軸線方向上方に突出して設けられている。キー１９４、１９６は、キー１８８、１９０がそれに沿って整合している直径に対して概ね垂直であるが、キー１９０に向かって半径方向に移行している線に沿って整合している。さらに、キー１９４、１９６は外方に突出したフランジ部分に位置している。キー１９４、１９６を半径方向に移行させることと、外方に位置させることとが協働して、所定サイズのコンプレッサおよび関連のカバーの直径に対してオルダム継手１７６のサイズを最小に保ち、一方スラスト面１５３のサイズを同コンプレッサに対して最大とし、かつ軌道運動スクロール部材１５４のラップ１５６の位置および範囲と干渉しないようにしうる。
【００６７】
図２４に示すように、軌道運動スクロール部材１５４の端板１５５には一対の外方に突出したフランジ部分１９８、２００が設けられており、該フランジの各々には外方に開放したスロット２０２が設けられている。スロット２０２は同じ線上で整合しており、各キー１９４、１９６を摺動可能に受け入れるサイズとされている。キー１９４、１９６は軌道運動スクロール部材１５４の端板１５５の上面より上方に突出しない軸線方向長さ、すなわち高さを有している。
【００６８】
再び図２２を参照すれば、非軌道運動スクロール１６４にも同様に一対の半径方向に延びるスロット２０４、２０６が設けられ、該スロットは同じ線上で整合され、各キー１８８、１９０を受け入れる設計とされている。キー１８８、１９０はキー１９４、１９６より著しく長く、かつスクロール１５４の端板１５５の上方へ突出し、前述の非軌道運動スクロール１６４の限定された軸線方向運動を通してスロット２０４、２０６との係合状態に留まるに十分な長さとされている。しかしながら、スクロール部材１６４がスクロール部材１５４に対して完全に着壁すると各キー１８８、１９０の端部と各スロット２０４、２０６の上面との間に好ましくは僅かな空隙が設けられることによって各スクロール部材間の先端シールとの何らかの干渉の可能性を排除すること注目すべきである。
【００６９】
オルダム継手１７６は、各スロット２０２、２０４および２０６並びに関連のキー、１９４、１９６、および１８８、１９０によって提供される当接面の協働作用により、スクロール部材１５４、１６４を相互に接続し、かつそれらの間の相対回転を阻止するよう作用する。同様に、ベアリング  ハウジング１２４にスクロール１６４を取り付ける装置はベアリング  ハウジング１２４に対するスクロール部材１６４の相対回転を有効に阻止し、また、ベアリング  ハウジング１２４に対するスクロール部材１５４の相対回転を阻止するよう作動する。この時点までの説明では、オルダム継手装置は基本設計のコンプレッサ用である。
【００７０】
本発明の適用
本発明により求められている施回半径バイアスを容易に提供するために図２２のコンプレッサの設計を機械的に変えるには多数の方法がある。例えば、（非軌道運動スクロール１６４に対して反時計方向に軌道運動スクロール１５４を有効に回転させる）非軌道運動スクロール部材１６４におけるオルダム継手のスロット２０４、２０６の反時計方向回転は希望する程度の正のＲｉｓバイアスを提供する。このことは、新しく位置されたスロットが２０４′および２０６′で指示されている、非軌道運動スクロールを上から視た図２７を参照すれば判る。代替的に、軌道運動スクロールを下方に視た図２８において２０２′で示す位置まで軌道運動スクロールのスロット２０２を時計方向に回転させることにより正のＲｉｓバイアスも容易に得ることができる。このため軌道運動スクロールを非軌道運動スクロールに対して反時計方向に回転させる。図２７および図２８の双方においては、オルダム継手は何ら変更されておらず、双方の対のキーはそれぞれ垂直の線に配置されている。
【００７１】
非軌道運動スクロール部材あるいは軌道運動スクロール部材のいずれかを変更することなく正のＲｉｓバイアスを得る別の方法は軌道運動スクロールのオルダムキー１９４および１９６を図２９から視て反時計方向に回転させることである。非軌道運動スクロールのオルダムキー１８８、１９０を図３０から視て時計方向に回転することにより同様の結果を得ることができる。双方の図において、プライム符号は各キーの新しい位置を示す。
【００７２】
本発明の以前は旋回半径バイアスはオルダム継手機構の各当接面の計算された非整合を提供することによって得られることは認められなかった。初期旋回半径バイアスを発生させる各当接面の計算された非整合は大きさが比較的小さく、従ってコンプレッサの作動を阻害しない。非整合はオルダム継手の移動をスクロールの移動より大きくさせるが、非整合スクロールの運動を阻止はしない。
【００７３】
別の適用可能なコンプレッサ設計
図３１から図３４までにおいては、本発明が適用可能の別のスクロールコンプレッサの上部分が示されている。このコンプレッサは本発明の譲受人の前述の特許第４，８７７，３８２号に詳細に開示されている。この設計と図２２から図３０までに示す設計との間の顕著な相違は、この設計においては、非軌道運動スクロールでなくむしろ軌道運動スクロールが主ベアリング  ハウジングにキー止めされていることである。図を参照すれば、本機械は一般的に３個の主要な全体装置、すなわち、円筒形の鋼製シエル３１２を有する中央組立体と、シエル３１２の上端および下端にそれぞれ溶接され、該シエルを閉鎖し、かつシールする上方組立体３１４と底部組立体（図示せず）とを含む。シエル３１２は、一般的に、シエル３１２に圧入され（従来のコイル３２２やプロテクタ３２３を備えた）ステータ３２０を有する電動モータ３１８と、クランクシャフト３２８に固定されたモータロータ３２４と、例えば３３２のような複数の円周方向に隔置された位置においてシエル３１２に溶接されることが好ましく、希望するフランクプロフィルのスクロールラップ３３５を有する軌道運動スクロール部材３３４を支持しているコンプレッサ本体すなわち主ベアリング  ハウジング３３０と、従来のツーピースベアリング構造の上方クランクシャフトベアリング３３９と、通常の要領でラップ３３５と噛み合っている希望するフランクプロフィルのスクロールラップ３３７を有する非軌道運動の軸線方向に柔軟なスクロール部材３３６と、スクロール部材３３６における排出ポート３４１と、スクロール部材３３４とハウジング３３０との間に配置されスクロール部材３３４の回転を阻止するオルダムリング３３８と、吸引ガスをコンプレッサ入口まで導く案内吸引組立体３４２と、クランクシャフトの下端が支承されている下方クランクシャフトベアリング（図示せず）を支持している下方ベアリング支持ブラケット（図示せず）とを含む、本機械の主要要素を収容している。シエルの下端は潤滑油（図示せず）を充てんした油だめを有している。
【００７４】
上方組立体３１４は、シエル３１２の上端に３６０で溶接され、該シエルを閉鎖し、かつシールしている下方の型押しされたシエル閉鎖部材３５８を含む排出マフラーである。閉鎖部材３５８は直立する周囲のフランジ３６２を有し、その中央領域において、複数の開口３６８はその壁に有する軸線方向に配置の円筒形の室３６６を画成する。環状ガス排出室３７２が、３７６において外周でフランジ３６２に溶接され、３７８において内周で円筒形室３６６の外壁に溶接されている環状マフラ部材３７４によって閉鎖部材３５８の上方に画成されている。排出ポート３４１からの圧縮されたガスは開口３６８を通り室３７２へ入り、そこから通常は排出装具３８０を介して排出される。前述の特許に記載の要領で非軌道運動スクロール部材の流体圧によるバイアスが行われる。
【００７５】
軌道運動スクロール部材３３４は、全体的に平坦の平行の上面および下面を有する端板４０２を含み、下面の方は本体３３０の平坦で円形のスラストベアリング面４０８と摺動係合している。スラストベアリング面４０８は、前述の特許に記載の要領でクランクシャフト３２８の通路３９４から油を受け取る環状溝４１０によって潤滑される。前述の特許に詳細に記載のように半径方向に適合する駆動装置とその潤滑系とを中に回転可能に支承させた軸線方向孔を有するハブ４１８がスクロール部材３３４から一体垂下している。クランクシャフト３２８が回転することによってスクロール部材３３４を円軌道において運動させる。
【００７６】
本体３３０およびスクロール部材３３６に対するスクロール部材３３４の回転は、本体３３０の直径方向に対向した半径方向スロット４３６に摺動可能に配置された２個の下方に突出した直径方向に対向した一体のキー４３４と、該キーから９０度離され、スクロール３３４の直径方向に対向した半径方向スロット４４０（その中の一方を図３１に示す）に摺動可能に配置された２個の上方向に突出した直径方向に対向の２個の一体キー４３８とを有するリング３３８からなるオルダム継手によって阻止される。
【００７７】
リング３３８は、スラストベアリングの周縁には当らない最小の内径寸法の全体的に楕円、すなわち「トラック」状である。リング３３８の内周壁は、中心ｘからとった半径Ｒの一端４４２と、中心ｙからとった同じ半径Ｒの反対側端４４４を含み、中間の壁部分は４４６、４４８で示すように概ね真直である。中心点ｘとｙとはスクロール部材３３４の軌道半径の２倍に等しい距離だけ離隔され、かつキー４３４と半径方向スロット４３６の中心を通る線に位置され、半径Ｒはスラストベアリングの面４０８の半径に所定の最小空隙を加えたものに等しい。
【００７８】
本発明のその他の適用
図３１から図３４に示す機械において、ｄＲｉｓは前述の実施例と同様に容易に達成しうる。例えば、軌道運動スクロールのスロットは図２８に示す要領で、あるいは本体３３０のスロット４３６は図２７に示す要領で非軌道運動スクロール部材に対して整合し直すことができる。代替的に（あるいは、さらに）キー４３８またはキー４３４は図２９および図３０に示す要領で整合し直すことができる。前述のように、角度方向の再整合の方向によりバイアスを正とするか、負とするか制御する。
【００７９】
軌道運動スクロール部材がオルダム継手を介して主ベアリング  ハウジングにキー止めされているような機械におけるｄＲｉｓを達成する別の方法が図３５に示され、該図では、４６０は非軌道運動スクロール部材で、４６２は軌道運動スクロール部材で、４６４は主ベアリング  ハウジングである。非軌道運動スクロール部材４６０は、適当な組立て固定具（図示せず）において第１の対の位置決めピン４６９を受け入れるよにされた一対の正確に位置された軸線方向整合孔４６８を有する取付けフランジ４６８を有している。同様に、主ベアリング  ハウジング４６４は初期組立ての間、これも組立固定具の一部を形成する第２の対の位置決めピン４７２を受け入れるようにされ、そのため２個のスクロール部材が組み立てる際その間の極めて正確な整合を設定する一対の正確に位置された軸線方向の取付け、および整合孔４７０を有している。軸４７４は孔４６８の軸であり、軸４７６は孔４７０の軸であり、ａは基本コンプレッサに対するその間の角度である。従って、角度ａをａ′に増大するように例えば軸４７４′で示す角度ａを僅かに増大あるいは減少させることにより初期旋回半径バイアスを容易に導入することができる。このことは、孔４６８を（例えば４６８′で示すように）整合し直し、あるいは孔４７０（図示せず）を整合し直すことにより、あるいは双方の孔を整合し直すことにより、あるいは一対あるいは双方の対の整合ピン４６９および／または４７２を整合し直すことにより容易に達成することができる。
【００８０】
別の適用可能なコンプレッサ設計
本発明はｄＲｉｓに関する限りその他の形式のスクロール機械に容易適用しうる。例えば図３６〜図３８は、スクロール部材の相対回転を阻止するために複数の小さいクランクを用いているスクロール機を概略図示する。この考えは当該技術においては周知である（クランクは相対運動を軌道運動のみに制限する）。このように、図３６においては、それぞれのラップを通常の要領で噛み合わせている第１のスクロール部材５００と第２のスクロール部材５０２とが概略図示されている。各スクロール部材には複数（３個）のクランク５０４が相互に接続されており、各クランクはスクロール部材５００の適当な孔に回転可能に配置された一方のアーム５０６と、スクロール部材５０２の適当な孔に第２のアーム５０８を有し、複数の皿穴５１０がスクロール部材５００に設けられ各クランクを通す空隙を提供する。同じ方法の少なくとも３個のクランクが、各々同じ方向（例えば平行に）整合されて用いられているので、スクロール部材間の相対運動が軌道運動に制限される。
【００８１】
図３７はクランクアーム５０８の断面を示し、実線部分は基本設計のコンプレッサにおける位置でクランクアーム５０８を示している。図３６および図３７に示す実施例において、ｄＲｉｓは、前述の教示に基けば当該技術分野の専門家には容易に明らかとなるように、負のＲｉｓが所望されているのか、正のＲｉｓが所望されているのかに応じて鎖線５１２、５１４で示すように、スクロール部材５０２のクランク受入れ孔の各々を時計方向あるいは反時計方向の周方向に同じ距離だけ動かせることによって容易に達成しうる。代替的に（あるいはさらに）クランクアーム５０６を受け入れるスクロール部材５００の孔は図３７に示すのと同様に希望方向に周方向に整合し直すことができる。
【００８２】
別のクランクタイプの機械が図３８に概略図示され、クランク５２０が、非軌道運動スクロール（図示せず）に対するよりもむしろ固定ハウジング部材５２４に対する軌道運動スクロール５２２の運動を制御する。このような装置においては、各フランク５２０は一方のアーム５２６が軌道運動部材５２２の適当な孔に回転可能に配置され、他方のアーム５２８はハウジング５２４の適当な孔に回転可能に配置され、ハウジングは各クランクを通すための空隙を適用する複数の皿穴５３０を有している。正および負のｄＲｉｓは図３６に示すものと同様に、クランクアーム５２６またはクランクアーム５２８のいずれかを受け入れる孔を時計方向半時計方向に周方向に僅かに整合し直すことにより容易に得ることができる。代替的に双方のセットの孔は整合し直しできる。
【００８３】
結  論
本明細書において説明した装置は以下の利点を有している。（軌道運動スクロールによって加えられる比較的一定の遠心力に対抗するガス分離力が少ないので）圧縮ガス負荷が減少するにつれてフランクの力が増加することによりこれらの状態におけるモーメント負荷の損失と相殺するようにさせる。モーメントを増大させるためにフランクの力を用いることは摩擦損失を変えることなくモーメントアームを変えることによるので性能に対する影響は無い。潤滑問題に起因する摩擦の増加は、摩擦が正の作用を有するのでモーメント負荷には何ら悪影響を与えず、一方ガス負荷によって発生したフランクの接触力が依然として介在するので摩擦損失は全体にフランク負荷の約半分に減少するだけである。漏洩を最小にすることにより容積効率と、従って（ある実施例においては）性能とを向上させる。圧縮ガス負荷の減少と共に漏れが減少し、これらの状態でのモーメント負荷に対する悪影響を低下させる。漏れ力は摩擦と共に作用しフランク負荷を増加させるので、コンプレッサが「圧縮過度」状態で作動する場合何ら付加的な問題が導入されない。この方法は、既存のスクロール機械の設計の製造過程における比較的簡単な変更により実行することができる。
【００８４】
本発明の原理は、モーター、複式回転スクロール部材を有するスクロールコンプレッサのような他の形式のスクロール機械並びにスクロールの相対回転を阻止するためにクランク、ボールあるいはその他の装置を用いているスクロール機械にも適用される。さらに固定スクロールは本当に固定される必要はなく、軸線方向に柔軟であってもよい。さらに、本発明は、軌道運動スクロールを全ての正常な作動条件下において負荷しうる程度まで遠心力を増大させる方向と大きさとでなければクランク角度オフセット（すなわち、クランクピン上のドライブフラット角）とは、無関係であるものと考えられる。
【００８５】
本明細書に記載以外は、本発明は吸引および排出過程において起こりうる不可避であるが僅かな不均衡は別として、設計が基本あるいは対称的でないものである。本発明によって加えられる負荷によって、そのような僅かな不均衡が本明細書で扱っている種類の騒音レベルを増大させないよう保証する。また、本機械は、軌道運動駆動機構が少なくとも一点でフランクの接触を許容するという意味で半径方向の適応性があると思われる。
【００８６】
前述の本発明の好適実施例は前述の利点や特徴を提供するよう十分計算されていることは明らかであるが、一方、本発明は特許請求の範囲に記載の適正な範囲あるいは公正な意味から逸脱することなく修正、変形および変更が可能なことが認められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  適当なスクロール形状を画定するために用いられる単一スクロールラップの内部分の概略図。
【図２】  基本的な場合にスクロール部材に作用する力を規定する、接触状態の相合スクロール対を示す図。
【図３】  力の作用線を明確にするために用いた図２に示す内部分の拡大図。
【図４】  正の初期旋回半径エラーの作用を点線で強調して示す概略図。
【図５】  負の初期旋回半径エラーの作用を点線で強調して示す概略図。
【図６】  軌道運動スクロールに対する負の初期旋回半径エラーによって発生した正の初期旋回半径バイアスのスクロールのセットに対する作用を強調して示す概略図。
【図７】  軌道運動スクロールに対して正の初期旋回半径エラーを提供することによる、負の初期旋回半径バイアスを用するスクロールのセットに対する作用を強調して示す概略図。
【図８】  正の創成半径エラーによる作用を点線で強調して示す概略図。
【図９】  負の創成半径エラーによる作用を点線で強調して示す概略図。
【図１０】  軌道運動スクロールに負の創成エラーを提供することによって発生する正の創成半径バイアスのスクロールのセットに対する作用を強調して示す概略図。
【図１１】  軌道運動スクロールに正の創成半径エラーを提供することによって発生する負の創成エラーバイアスのスクロールのセットに対する作用を強調して示す概略図。
【図１２】  創成半径バイアスと初期旋回半径バイアスとの相互関係を示すグラフ。
【図１３】  図１２のゾーン１に位置したスクロールのセットに対する作用を強調して示す概略図。
【図１４】  図１２のゾーン２に位置したスクロールのセットに対する作用を強調して示す概略図。
【図１５】  図１２のゾーン３に位置したスクロールのセットに対する作用を強調して示す概略図。
【図１６】  図１２のゾーン４に位置したスクロールのセットに対する作用を強調して示す概略図。
【図１７】  図１２と類似であるが、本発明の好適実施例に対する目標領域を示す図。
【図１８】  本発明の別の実施例を組み入れたスクロールのセットを極めて強調して示す図。
【図１９】  本発明の別の実施例を組み入れたスクロールのセットを極めて強調して示す図。
【図２０】  本発明の別の実施例を組み入れたスクロールのセットを極めて強調して示す図。
【図２１】  従来技術の関係を示す図１２に類似の図。
【図２２】  本発明の実行に適当なスクロール形式の冷凍コンプレッサの縦断面図。
【図２３】  図２２と類似であるが、全て本発明による非軌道運動スクロールを通る平面に沿って視た断面図である部分断面図。
【図２４】  図２２の線２４−２４に沿って視た断面図。
【図２５】  図２２から図２４までに示す冷凍コンプレッサに組み込まれたオルダム継手の上面図。
【図２６】  図２５に示すオルダム継手の側面図。
【図２７】  図２２に示す非軌道運動スクロール部材の修正版の底面図。
【図２８】  図２２に示す軌道運動スクロール部材の修正版の上面図。
【図２９】  図２２に示すオルダム継手の修正版の上面図。
【図３０】  図２２に示すオルダム継手の修正版の上面図。
【図３１】  本発明の原理が適用可能な別のスクロールコンプレッサの一部破断した部分断面図。
【図３２】  図３１と類似であるが、ある部材を僅かに回転させて示す部分断面図。
【図３３】  図３１に示すオルダムリングの上面図。
【図３４】  図３３に示すオルダムリングの側面図。
【図３５】  コンプレッサの組立て中スクロール部材の初期整合を通して初期旋回半径バイアスを達成する方法を強調して示す、図３１から図３４までのそれと類似のスクロールのセットの分解斜視図。
【図３６】  スクロール部材の間を延びる複数の小さいクランクを用いることによりスクロール部材の相対回転が阻止される、スクロール機械の概略図。
【図３７】  図３６の線３７−３７に沿って視た断面図。
【図３８】  図３６と類似であるが、クランクが軌道運動スクロール部材と主ベアリング
ハウジングとの間で作動するような装置を示す図。
【符号の説明】
１０  固定スクロール
１２  軌道運動スクロール
１４、１６  創成円
１８、２０  シールライン
１１０  コンプレッサ
１１２  カバー
１２４  主ベアリング  ハウジング
１５４  軌道運動スクロール
１６４  非軌道運動スクロール
１７６  オルダム継手
１７８  リング
１８８、１９０  キー
１９４、１９６  キー
２０２  スロット
２０４、２０６  スロット
【図１】
0004116100.tif 000002
【図２】
0004116100.tif 000003
【図３】
0004116100.tif 000004
【図４】
0004116100.tif 000005
【図５】
0004116100.tif 000006
【図６】
0004116100.tif 000007
【図７】
0004116100.tif 000008
【図８】
0004116100.tif 000009
【図９】
0004116100.tif 000010
【図１０】
0004116100.tif 000011
【図１１】
0004116100.tif 000012
【図１２】
0004116100.tif 000013
【図１３】
0004116100.tif 000014
【図１４】
0004116100.tif 000015
【図１５】
0004116100.tif 000016
【図１６】
0004116100.tif 000017
【図１７】
0004116100.tif 000018
【図１８】
0004116100.tif 000019
【図１９】
0004116100.tif 000020
【図２０】
0004116100.tif 000021
【図２１】
0004116100.tif 000022
【図２２】
0004116100.tif 000023
【図２３】
0004116100.tif 000024
【図２４】
0004116100.tif 000025
【図２５】
0004116100.tif 000026
【図２６】
0004116100.tif 000027
【図２７】
0004116100.tif 000028
【図２８】
0004116100.tif 000029
【図２９】
0004116100.tif 000030
【図３０】
0004116100.tif 000031
【図３１】
0004116100.tif 000032
【図３２】
0004116100.tif 000033
【図３３】
0004116100.tif 000034
【図３４】
0004116100.tif 000035
【図３５】
0004116100.tif 000036
【図３６】
0004116100.tif 000037
【図３７】
0004116100.tif 000038
【図３８】
0004116100.tif 000039