JP2002180978A - スクロール型圧縮機およびガス圧縮方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スクロール型圧縮機において、可動スクロー
ルを駆動する駆動軸の軸シール性の確保と、動力損失の
抑制を図るうえで有効な技術を提供する。 【解決手段】 スクロール型圧縮機１において、可動ス
クロール２０を駆動する駆動軸８と、駆動軸８を回転可
能に支持するセンターハウジング４との間にプレーンベ
アリング６２が設けられている。プレーンベアリング６
２は、そのベアリング機能によって駆動軸８の回転が円
滑化され、駆動軸８とセンターハウジング４との間にお
ける摩擦を抑え、動力損失を抑えることができる。ま
た、プレーンベアリング６２は、モータ室６ａの高圧冷
媒ガスが、駆動軸８とセンターハウジング４との間のク
リアランスを介して可動スクロール基板２４の背面の中
間圧室７８へ洩れ込むのを規制するように作用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転圧縮機等とし
て用いられるスクロール型圧縮機において、ガスを圧縮
して高圧化するガス圧縮技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平６−２８０７５７号公報には、一
般的なスクロール型圧縮機が開示されている。このスク
ロール型圧縮機は、可動スクロールを固定スクロールに
対して旋回させながら圧縮室の体積を縮小させて冷媒ガ
スを圧縮するものである。固定スクロール基板には、冷
媒ガスを圧縮室へ吸入する吸入口（吸入ポート）が設け
られている。可動スクロール基板において、圧縮室の体
積が最も小さくなる位置には、圧縮され高圧化された高
圧冷媒ガスを吐出する吐出口（吐出ポート）および吐出
弁が設けられている。そして、吐出弁から吐出された高
圧冷媒ガスは、モータ室を経て外部冷凍回路へ循環され
るようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な構成のスクロール型圧縮機においては、一般に、可動
スクロールを駆動する駆動軸と、この駆動軸を回転可能
に支持するハウジングとの間に軸シール部材が設けられ
る。すなわち、モータ室へ流入した高圧冷媒ガスの一部
が、駆動軸とハウジングとの間のクリアランスを介して
可動スクロール背面の低圧側領域へ洩れ込むのを軸シー
ル部材によって阻止するようになっている。ところが、
軸シール部材を用いた構成によれば、軸シール部材と駆
動軸との間に摩擦を生じ動力損失が大きくなるため効率
が低下するという問題がある。かといって、駆動軸とハ
ウジングとの間のシールを行わないと、本来の目的であ
るモータ室から低圧側領域への高圧冷媒ガスの洩れ込み
の防止を全うできないという問題がある。

【０００４】そこで本発明は、以上のような点に鑑みて
なされたものであり、その目的とするところは、スクロ
ール型圧縮機において、可動スクロールを駆動する駆動
軸の軸シール性の確保と、動力損失の抑制を図るうえで
有効な技術を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明のスクロール型圧縮機は、請求項１〜３に記
載の通りに構成されている。また、本発明のガス圧縮方
法は、請求項４〜６に記載の通りである。

【０００６】請求項１に記載したスクロール型圧縮機で
は、固定スクロールおよび可動スクロールが設けられ、
固定スクロールと可動スクロールとが対向する位置にガ
スを圧縮する圧縮室が形成される。そして、可動スクロ
ールを固定スクロールに対して旋回させると、圧縮室で
圧縮され高圧化されたガスは吐出部を経て吐出される。
また、可動スクロールを駆動する駆動軸に対してスラス
トベアリングが設けられている。このスラストベアリン
グにより、駆動軸に作用するスラスト力を効果的に受け
ることができる。また、駆動軸とこの駆動軸を回転可能
に支持するハウジングとの間（軸受け部）に、プレーン
ベアリングが設けられている。このプレーンベアリング
は、ベアリング機能と軸シール機能の両機能を有する。
プレーンベアリングのベアリング機能によって、駆動軸
の回転が円滑化され、駆動軸とハウジングとの間に別の
軸シール部材を設ける場合に比して、摩擦による動力損
失を抑えることがでできる。また、プレーンベアリング
の軸シール機能によって、高圧化されたガスが、駆動軸
とハウジングとの間のクリアランスを介して、例えば可
動スクロールの背面の低圧側領域へ洩れ込むのが規制さ
れることとなる。また、なお、ここでいう「ガス」と
は、冷凍機や空調機において用いられる冷媒ガスのみな
らず、各種のガスがこれに含まれる。また、一部が凝縮
している状態のものであっても本発明における「ガス」
の範疇に含まれるものとする。以上のように、請求項１
に記載のスクロール型圧縮機によれば、プレーンベアリ
ングを用いることによって、可動スクロールを駆動する
駆動軸の軸シール性を極力確保しつつ、動力損失を抑制
することができる。

【０００７】また、請求項２に記載したスクロール型圧
縮機では、可動スクロール基板の軸方向端面と、ハウジ
ングとが対向する箇所にシール部材が設けられている。
このシール部材は、プレーンベアリングを介して低圧側
領域へ洩れたガスをシールするように構成されている。
これにより、低圧側領域の圧力が低下するのを極力抑
え、プレーンベアリング前後の差圧が増加するのを抑え
ることで、プレーンベアリングを介して低圧側領域へ洩
れ込むガスのシール性を更に強化することができる。ま
た、シール部材を設けることで、可動スクロールの背面
に、固定スクロールに対する可動スクロールの押付け力
を高めることができる圧力の領域を形成することができ
る。これにより、可動スクロールに作用するスラスト力
を高め、圧縮室内でのガスの洩れ量を極力抑えることが
できる。

【０００８】また、請求項３に記載したスクロール型圧
縮機では、可動スクロールの背面側に吐出部が設けられ
ている。そして、この吐出部を介して高圧化されたガス
が吐出されることとなる。とりわけ、可動スクロールの
背面側へ高圧化したガスを吐出する場合に、駆動軸の軸
シール性や摩擦による動力損失が問題となるため、駆動
軸の軸受け部に設けたプレーンベアリングが特に有効で
ある。ここで、可動スクロールの駆動軸を電動モータに
よって駆動し、可動スクロールの背面側の吐出部から吐
出されたガスを、モータ冷却用として電動モータへ供給
するように構成されているのが好ましい。このように構
成すれば、可動スクロールの吐出部から電動モータへ至
るガスの流通径路の構成が簡単になる。

【０００９】請求項４に記載したガス圧縮方法によれ
ば、ガスを圧縮して高圧化し、吐出する過程において、
可動スクロールを駆動する駆動軸の軸シール性を極力確
保しつつ、動力損失を抑制することができる。

【００１０】また、請求項５に記載したガス圧縮方法に
よれば、プレーンベアリングを介して低圧側領域へ洩れ
込むガスのシール性を更に強化することができるうえ
に、可動スクロールに作用するスラスト力を高め、圧縮
室内でのガスの洩れ量を極力抑えたガス圧縮を行うこと
ができる。

【００１１】また、請求項６に記載したガス圧縮方法に
よれば、可動スクロールの背面側へ高圧化したガスを吐
出するため、駆動軸の軸受け部に設けたプレーンベアリ
ングが特に有効である。また、可動スクロールの背面側
に設けた吐出部を用いることで、可動スクロールの吐出
部以降のガス流通径路の構成を簡単にしたうえでガス圧
縮を行うことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施の形態の
スクロール型圧縮機の構成等を図面に基づいて説明す
る。本実施の形態は、本発明を、吸入したガスを固定ス
クロールと可動スクロールとの間に形成される圧縮室に
おいて圧縮し、高圧化して吐出するスクロール型圧縮機
に適用したものである。ここで、図１は本発明の一実施
の形態のスクロール型圧縮機１の全体を示す縦断面図で
ある。

【００１３】図１に示すように、スクロール型圧縮機１
は、固定スクロール２、センターハウジング４（本発明
におけるハウジングに対応している）、モータハウジン
グ６等によって密閉されたケーシング内に、可動スクロ
ール２０と、その可動スクロール２０を駆動するための
駆動機構部が収容されている。固定スクロール２にはセ
ンターハウジング４の一端面が接合されており、そのセ
ンターハウジング４の他端面にはモータハウジング６が
接合されている。駆動軸８の軸受け部は、センターハウ
ジング４のボス部４ａ内に収容されたプレーンベアリン
グ６２と、モータハウジング６に設けられたラジアルベ
アリング１２とを介して回転可能に支持されており、そ
の駆動軸８のセンターハウジング４側には、駆動軸８に
対して偏心した偏心軸１４が一体に形成されている。ま
た、駆動軸８の左側端部には、駆動軸８を取り巻くよう
にスラストベアリング６０が設けられている。このスラ
ストベアリング６０によって、図１中の左方向へ作用す
る駆動軸８のスラスト力を効果的に受けることができ
る。また、センターハウジング４には、可動スクロール
基板２４の背面の軸方向端面と対向する箇所（凹部）に
リング状のシール部材８０が設けられている。このシー
ル部材８０によって、センターハウジング４に対して可
動スクロール２０が摺動する摺動面がシールされること
となる。

【００１４】固定スクロール２は、円板状の固定スクロ
ール基板２６の片面に立設した渦巻状（インボリュート
状）の固定渦巻羽根（ラップ）２８を有している。同様
に可動スクロール２０は、円板状の可動スクロール基板
２４の片面に立設した渦巻状（インボリュート状）の可
動渦巻羽根（ラップ）３０を有している。そして、各ス
クロールは、渦巻羽根２８，３０が互いに噛合すように
配置されている。なお、固定渦巻羽根２８の先端にチッ
プシール２８ａが設けられ、可動渦巻羽根３０の先端に
チップシール３０ａが設けられている。固定スクロール
２の固定スクロール基板２６及び固定渦巻羽根２８、可
動スクロール２０の可動スクロール基板２４及び可動渦
巻羽根３０は、固定渦巻羽根２８と可動渦巻羽根３０が
複数の点で接触することで、三日月状の圧縮室３２（ガ
ス閉じ込み領域）が複数形成される。そして、スクロー
ル外周側に形成された圧縮室３２は、可動スクロール２
０の旋回に伴って、圧縮容積を減少しながらスクロール
内周側へ移動していき、最も圧縮された冷媒ガスが吐出
ポート５０から吐出される。

【００１５】可動スクロール２０は偏心軸１４の回転
（旋回運動）に伴って公転（旋回運動）し、そのとき、
バランスウエイト１８は可動スクロール２０の公転に伴
う遠心力を相殺する。駆動軸８と一体に回転する偏心軸
１４、ブッシュ１６、及び偏心軸１４と可動スクロール
２０のボス部２４ａとの間に介在されたプレーンベアリ
ング２２は公転機構を構成する。偏心軸１４には相互に
平行な２つの平面部（２面幅）１４ａが形成され、その
平面を介してブッシュ１６が一体回転するように嵌合さ
れている。ブッシュ１６の一端部にはバランスウエイト
１８が一体回転するように取り付けられ、また、ブッシ
ュ１６の他端部側には、可動スクロール２０が固定スク
ロール２と対向するようにプレーンベアリング２２を介
して相対回転可能に取り付けられている。なお、プレー
ンベアリング２２は、可動スクロール２０における可動
スクロール基板２４の背面（図１中の右側）に突設され
た筒状のボス部２４ａ内に収容されている。

【００１６】可動スクロール基板２４の背面（偏心軸１
４との対向面）側には、吐出ポート５０を開閉するリー
ド弁式の吐出弁５２が設けられている。この吐出弁５２
は、吐出ポート５０に対応した形状のリード弁５４、こ
のリード弁５４を保持する弁押え５６、リード弁５４お
よび弁押え５６を可動スクロール基板２４に固定する固
定ボルト５８を有し、可動スクロール基板２４の背面側
に形成された吐出弁収納部２５に収納されている。リー
ド弁５４の開閉動作は、吐出ポート５０に連通する圧縮
室３２と高圧室７０との圧力差で行われる。すなわち、
圧縮室３２側の圧力が高圧室７０側の圧力よりも高い場
合は、リード弁５４は開放され、圧縮室３２側の圧力が
高圧室７０側の圧力よりも低い場合は、リード弁５４は
閉止される。また、弁押え５６は、リード弁５４を保持
するとともに、リード弁５４の最大開度を規制するよう
に構成されている。なお、吐出ポート５０、吐出弁５２
等によって本発明における吐出部が構成されている。

【００１７】センターハウジング４の端面には、同一円
周線上に複数（例えば４個）の自転阻止用の凹部４１が
等間隔角度位置に形成されている。センターハウジング
４に固定された固定ピン４２と、可動スクロール基板２
４に固定された可動ピン４０とは、凹部４１に挿入され
た状態で止着されている。可動スクロール２０は偏心軸
１４の回転に伴って凹部４１及び固定ピン４２、可動ピ
ン４０によって自転が阻止される。すなわち、凹部４１
及び固定ピン４２、可動ピン４０によって可動スクロー
ル２０の自転防止機構が形成されている。

【００１８】モータハウジング６の内周面にはステータ
４６が固着されており、駆動軸８にはロータ４８が固着
されている。ステータ４６及びロータ４８はモータを構
成し、ステータ４６への通電によりロータ４８及び駆動
軸８が一体となって回転する。駆動軸８の偏心軸１４が
回転することに伴い、可動スクロール２０が公転（旋
回）し、固定スクロール２に形成された吸入ポート４４
から導入された冷媒ガス（本発明におけるガスに対応し
ている）は、両スクロール２，２０の周縁側から固定ス
クロール基板２６と可動スクロール基板２４との間へ流
入する。また、可動スクロール２０の公転に伴い、可動
ピン４０が固定ピン４２の周面に沿って摺動する。そし
て、偏心軸１４が回転するとき、該偏心軸１４にプレー
ンベアリング２２を介して相対回転可能に取り付けられ
た可動スクロール２０は、自転することなく駆動軸８の
中心軸線回りに公転する。可動スクロール２０が公転す
ることに伴い、吸入ポート４４から導入された冷媒ガス
は圧縮室３２へ流入され、圧縮度を強めながら可動スク
ロール２０の中心方向へ導かれ、高圧化される。そし
て、高圧化された冷媒ガスは、可動スクロール基板２４
の中心位置に形成され、最も高圧となる圧縮室３２と連
通される吐出ポート５０へ流入していく。

【００１９】そして、吐出ポート５０および吐出弁５２
を通過した圧縮冷媒ガスは、ボス部２４ａ内の高圧室７
０に吐出される。この高圧室７０は、駆動軸８（偏心軸
１４を含む）の軸線に沿って形成された通路７２を介し
てモータ室６ａに連通しており、モータ室６ａへ流入し
た冷媒ガスは、駆動軸８の別の通路７４からモータハウ
ジング６の壁に設けられた出口７６を経て外部冷媒回路
へと吐出される。なお、通路７２から通路７４へと移動
する冷媒ガスによって、モータが冷却されることとな
る。

【００２０】なお、プレーンベアリング２２，６２のい
ずれも、ベアリング機能に加えてシール機能をも有して
いる。すなわち、プレーンベアリング２２は、高圧室７
０の高圧冷媒ガスが、ブッシュ１６とボス部２４ａとの
間のクリアランスを介して可動スクロール基板２４の背
面の低圧側領域へ洩れ込むのを規制するように作用す
る。一方、プレーンベアリング６２は、そのベアリング
機能によって駆動軸８の回転が円滑化され、駆動軸８と
センターハウジング４との間における摩擦を抑え、動力
損失を抑えることができる。また、プレーンベアリング
６２は、駆動軸８の回転を円滑化するのみならず、モー
タ室６ａの高圧冷媒ガスが、駆動軸８とセンターハウジ
ング４との間のクリアランスを介して可動スクロール基
板２４の背面の低圧側領域へ洩れ込むのを規制するよう
に作用する。従って、駆動軸８の軸シール性が確保され
ることとなる。そのうえ、冷媒ガス中に含まれるオイル
が駆動軸８とプレーンベアリング６２との間の微小なク
リアランスに流入しオイルシールされる。とりわけ、可
動スクロール２０の背面側に吐出ポート５０および吐出
弁５２を設け、可動スクロール２０の背面側へ高圧化し
たガスを吐出する本実施の形態のような場合に、駆動軸
８の軸受け部に設けたプレーンベアリング６２が特に有
効である。

【００２１】それでもなお、冷媒ガスの洩れ込みを完全
に抑えるのには限界があり、高圧室７０およびモータ室
６ａの高圧の冷媒ガスの一部は、冷媒ガスの圧力差（差
圧）によってそれぞれプレーンベアリング２２およびプ
レーンベアリング６２を介して低圧側領域へ洩れ込む。
この際、シール部材８０によって、このシール部材８０
よりも低圧側へ冷媒ガスが洩れ込むのが規制され、圧縮
室３２の吸入ポート側と連通する低圧室７９よりも高圧
側に中間圧室７８（本発明における低圧側領域に対応し
ている）が形成される。すなわち、高圧室７０およびモ
ータ室６ａの高圧の冷媒ガスの一部は、その圧力バラン
スにしたがって、中間圧室７８、低圧室７９の順に可動
スクロール基板２４の背面側へ洩れ込む。シール機能を
有するプレーンベアリング２２およびプレーンベアリン
グ６２の下流にシール部材８０を設けることで、冷媒ガ
スのシール機能が強化され、可動スクロール基板２４の
背面側へ洩れ込む冷媒ガスの量が低減されることとな
る。また、可動スクロール基板２４の背面に中間圧室７
８を形成することで、可動スクロール２０に作用するス
ラスト力を高めることができる。而して、固定スクロー
ル２に対する可動スクロール２０の押付け力が高まり、
圧縮室３２内での冷媒ガスの洩れ量が極力抑えられるこ
ととなる。

【００２２】以上のように、本実施の形態のスクロール
型圧縮機１および該スクロール型圧縮機１によるガス圧
縮方法によれば、モータ室６ａの冷媒ガスが、駆動軸８
とセンターハウジング４との間のクリアランスを介して
中間圧室７８へ洩れ込むのを、プレーンベアリング６２
によって規制することができる。しかも、中間圧室７８
の圧力が低下するのをシール部材８０によって極力抑え
ることができるため、プレーンベアリング６２前後の差
圧にしたがってモータ室６ａから中間圧室７８へ洩れ込
むガスのシール性を更に強化することができる。また、
本実施の形態によれば、プレーンベアリング６２のベア
リング機能によって駆動軸８の回転が円滑化し、駆動軸
８とセンターハウジング４との間に別の軸シール部材を
設ける場合に比して、摩擦による動力損失を抑えること
ができる。とりわけ、とりわけ、可動スクロール２０の
背面側へ高圧化したガスを吐出する本実施の形態のよう
な場合に、駆動軸８の軸受け部に設けたプレーンベアリ
ング６２が特に有効である。また、本実施の形態によれ
ば、可動スクロール基板２４に吐出ポート５０および吐
出弁５２を設けたため、吐出弁５２からモータ室６ａへ
至る冷媒ガスの流通径路を簡単に構成することができ
る。

【００２３】なお、本発明は上記実施の形態のみに限定
されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。
例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施す
ることもできる。

【００２４】（Ａ）上記実施の形態では、駆動軸８のス
ラスト力を受けるスラストベアリング６０を駆動軸８の
左側端部に設ける場合について記載したが、スラストベ
アリング６０の設置箇所は、駆動軸８のスラスト力が作
用する方向に応じて適宜変更可能である。例えば、駆動
軸８のスラスト力が図１中の右方向へ作用する場合に
は、スラストベアリング６０を駆動軸８の右側端部に設
けることができる。

【００２５】（Ｂ）また、上記実施の形態では、可動ス
クロール基板２４の背面とセンターハウジング４とが対
向する箇所において、シール部材８０をセンターハウジ
ング４側に設ける場合について記載したが、シール部材
８０を可動スクロール基板２４の背面側に設けることも
できる。

【００２６】（Ｃ）また、上記実施の形態では、可動ス
クロール２０に吐出ポート５０および吐出弁５２を設け
る場合について記載したが、吐出ポート５０および吐出
弁５２を固定スクロール２に設けることもできる。

【００２７】（Ｄ）また、上記実施の形態では、冷媒ガ
スを圧縮し高圧化する場合について記載したが、本発明
を冷媒ガス以外のガスを圧縮する技術に適用することも
できる。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
スクロール型圧縮機において、可動スクロールを駆動す
る駆動軸の軸シール性の確保と、動力損失の抑制を図る
うえで有効な技術を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施の形態のスクロール型圧縮機１の全体
を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１…スクロール型圧縮機 ２…固定スクロール ４…センターハウジング ６…モータハウジング、６ａ…モータ室 ８…駆動軸 ２０…可動スクロール ２２，６２…プレーンベアリング ２４…可動スクロール基板 ３２…圧縮室 ５０…吐出ポート ５２…吐出弁 ６０…スラストベアリング ７０…高圧室 ７８…中間圧室 ７９…低圧室 ８０…シール部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 磯村 賢児 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 椿井 慎治 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 中島 尚宏 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 渡辺 靖 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 Ｆターム(参考） 3H029 AA02 AA15 AB03 BB16 BB42 CC05 CC15 CC16 CC17 CC19 3H039 AA02 AA06 AA12 BB15 BB28 CC02 CC08 CC10 CC12 CC19 CC22 CC29 CC30 CC31 CC33

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定スクロールと、可動スクロールと、
   前記両スクロールの対向位置に形成される圧縮室と、前
   記可動スクロールを駆動する駆動軸と、該駆動軸に作用
   するスラスト力を受けるスラストベアリングとを有し、
   前記可動スクロールを前記固定スクロールに対して旋回
   させることで、吸入したガスを前記圧縮室で圧縮して高
   圧化し吐出部から吐出するスクロール型圧縮機であっ
   て、 前記駆動軸と該駆動軸を回転可能に支持するハウジング
   との間に、プレーンベアリングが設けられていることを
   特徴とするスクロール型圧縮機。
2. 【請求項２】 請求項１に記載したスクロール型圧縮機
   であって、 前記可動スクロールの可動スクロール基板の軸方向端面
   と、ハウジングとが対向する箇所にシール部材が設けら
   れ、前記プレーンベアリングを介して低圧側領域へ洩れ
   たガスが前記シール部材によってシールされるように構
   成されていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載したスクロール
   型圧縮機であって、 前記吐出部が、前記可動スクロールの背面側に設けられ
   ていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
4. 【請求項４】 固定スクロールと、可動スクロールと、
   前記両スクロールの対向位置に形成される圧縮室と、前
   記可動スクロールを駆動する駆動軸と、該駆動軸に作用
   するスラスト力を受けるスラストベアリングとを設け、
   更に前記駆動軸と該駆動軸を回転可能に支持するハウジ
   ングとの間にプレーンベアリングを設け、 前記可動スクロールを前記固定スクロールに対して旋回
   させることで、吸入したガスを前記圧縮室で圧縮して高
   圧化し、吐出部から吐出することを特徴とするガス圧縮
   方法。
5. 【請求項５】 請求項４に記載したガス圧縮方法であっ
   て、 前記可動スクロールの可動スクロール基板の軸方向端面
   と、ハウジングとが対向する箇所にシール部材を設け、
   前記プレーンベアリングを介して低圧側領域へ洩れたガ
   スを前記シール部材によってシールすることを特徴とす
   るガス圧縮方法。
6. 【請求項６】 請求項４または５に記載したガス圧縮方
   法であって、 前記吐出部を、前記可動スクロールの背面側に設けるこ
   とを特徴とするガス圧縮方法。