JP2002227780A - スクロール型圧縮機 - Google Patents

スクロール型圧縮機

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JP2002227780A
JP2002227780A JP2001028467A JP2001028467A JP2002227780A JP 2002227780 A JP2002227780 A JP 2002227780A JP 2001028467 A JP2001028467 A JP 2001028467A JP 2001028467 A JP2001028467 A JP 2001028467A JP 2002227780 A JP2002227780 A JP 2002227780A
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scroll
roller
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orbiting scroll
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JP2001028467A
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Seishu Kimura
成秀 木村
Mitsuo Inagaki
稲垣  光夫
Kazuhide Uchida
和秀 内田
Takeshi Sakai
猛 酒井
Hiroyasu Kato
裕康 加藤
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Denso Corp
Soken Inc
Original Assignee
Denso Corp
Nippon Soken Inc
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C17/00Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing
    • F01C17/06Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing using cranks, universal joints or similar elements
    • F01C17/066Arrangements for drive of co-operating members, e.g. for rotary piston and casing using cranks, universal joints or similar elements with an intermediate piece sliding along perpendicular axes, e.g. Oldham coupling

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮機の大型化を抑制しつつ、信頼性を向上
できると共に、部品点数の削減及びコストダウンを計れ
るスラスト支持機構を備えたスクロール型圧縮機を提供
する。 【解決手段】 本発明のスクロール型圧縮機のスラスト
支持機構は、オルダムリング150と円柱状に形成され
た複数個のローラ151,152とを含んでいる。これ
らのローラは、X方向に回転可能なものとY方向に回転
可能なものとよりなり、旋回スクロール110及びフロ
ントハウジング100に形成されたローラ溝114,1
07に回転可能に支持されている。オルダムリングは旋
回スクロールのボス部に沿って動き、旋回スクロールの
自転を防止し、オルダムリングのフロントハウジング側
の接触部が、フロントハウジングの溝部106と嵌め合
うことでオルダムリングの自転を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、流体を吸入圧縮す
る冷凍サイクル用の圧縮機に関するもので、特にCO2
などの高圧ガスを冷媒とするサイクルに使用されるスク
ロール型圧縮機の旋回スクロール端板部に作用するスラ
スト荷重の支持面圧を低減できるスラスト支持機構に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】スクロール型圧縮機は、作動室内の圧力
と、旋回スクロール外周雰囲気圧力との差圧により、旋
回スクロールにスラスト荷重が作用する。このスラスト
荷重を支持するために旋回スクロールの背面と第2ハウ
ジングのスラスト支持面を摺動面として、それらを摺動
係合させているのが普通である。しかし、CO2 のよう
に圧力が高い冷媒を用いると摺動係合だけではスラスト
荷重を支持することが難しく、摺動面に潤滑油を供給し
たり、或いは、特開昭57−148087号公報に記載
のスクロール型圧縮機のように小さな多数のボールを摺
動面に介在させ摺動摩擦を転がり摩擦に転換したりして
きた。
【0003】しかしながら、上記のような対策を講じて
も、スクロール型圧縮機が空調装置の圧縮機として使用
される場合、冬場において空調装置を起動する際に起こ
り易い液圧縮や、潤滑油不足の状態になると、スラスト
支持面に過大な荷重や摩擦力が作用し、大量の磨耗や表
面荒れ、ボールの破損などを生じ、スラスト支持面やス
クロール型圧縮機の信頼性が低下するといった問題があ
った。
【0004】この問題に対しては、ボールの直径寸法を
拡大する、又はボールの個数を増大させる等の手段が考
えられるが、この手段では圧縮機の大型化を招いてしま
う。そこで本願人は、特開2000−186680号公
報に開示されるようにスクロール型圧縮機の旋回部に作
用する圧縮反力のうち旋回部の旋回方向と直交するスラ
スト力を受けるスラスト支持機構を略円柱状に形成され
た複数個のローラを有する構成とする提案している。こ
れにより、ボールにスラスト力を受ける場合に比べて、
ローラの方が接触面積が大きくなり、被接触側の損傷を
防止でき、圧縮機の大型化を抑制しつつ、圧縮機の信頼
性(耐久性)を向上することができた。しかしながら、
前記公報に記載のスクロール型圧縮機では、スラスト支
持機構とは別に旋回スクロールの自転を防止する自転防
止機構を備えており、構成が複雑でコストがかかるとい
う問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題に
鑑みなされたもので、その目的は、圧縮機の大型化を抑
制しつつ、信頼性を向上できると共に、新たに自転防止
機構を設ける必要がなく、部品点数の削減及びコストダ
ウンを計れるスラスト支持機構を備えた圧縮機を提供す
ることである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に
記載の圧縮機を提供する。請求項1に記載の圧縮機で
は、スクロール型圧縮機における旋回スクロールの旋回
方向と直交するスラスト力を受け、この旋回スクロール
を旋回可能に支持するスラスト支持機構を、オルダムリ
ングと円柱状に形成された複数個のローラで構成してい
る。これにより、スラスト力をローラで受けるために、
接触面積が大きくなり、被接触側の損傷を防止でき、圧
縮機の大型化を抑制しつつ、圧縮機の信頼性を向上でき
ると共に、機構の簡素化が計れ、部品点数の削減及びコ
ストダウンが可能となる。
【0007】請求項2の圧縮機では、複数個のローラ中
に、X方向に回転可能に保持された第1ローラと、Y方
向に回転可能に保持された第2ローラとが含まれてい
る。請求項3の圧縮機では、ローラが回転するX方向と
Y方向とが互いに直交していることを規定している。請
求項4の圧縮機では、オルダムリングが第1ローラと第
2ローラとにより挟まれるように配設している。請求項
5の圧縮機では、第1ローラと第2ローラの配設位置が
90度となるように配設している。
【0008】請求項6の圧縮機では、第1ローラ又は第
2ローラの配設を直列又は並列に複数個配設したもので
ある。請求項7の圧縮機では、ローラを保持するローラ
溝が、旋回スクロールとフロントハウジングに形成され
ている。請求項8の圧縮機では、ローラを保持するロー
ラ溝が、オルダムリングに形成されている。このように
請求項2〜8の圧縮機は、そのスラスト支持機構の構成
をそれぞれ具体的に限定したものであり、その作用効果
は、請求項1の圧縮機と同様である。
【0009】請求項9の圧縮機では、スラスト支持機構
における、オルダムリングが旋回スクロールのボス部に
沿って動き、旋回スクロールの自転を防止し、オルダム
リングのフロントハウジング側の接触部がフロントハウ
ジングの溝部と嵌め合うことで、オルダムリングの自転
を防止したものであり、これにより、スラスト支持機構
とは別に旋回スクロールの自転を防止する自転防止機構
を新たに設ける必要がなく、機構の一層の簡素化が計れ
る。請求項10の圧縮機は、圧縮機の吐出圧が冷媒の臨
界圧力を越えることを規定したものであり、このスクロ
ール型圧縮機が超臨界冷凍サイクルで使用されることを
示している。請求項11の圧縮機は、冷媒として二酸化
炭素が使用されることを規定したものであり、このスク
ロール型圧縮機が冷媒として二酸化炭素を使用する超臨
界冷凍サイクルでの使用が好適であることを示してい
る。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態のスクロール型圧縮機について説明する。図1
は、スクロール型圧縮機の断面図であり、符号120
は、フロントハウジング100に固定されてフロントハ
ウジング100と共に空間を構成するシェル(固定スク
ロール)である。この固定スクロール120には、フロ
ントハウジング側に向けて突出する渦巻状の固定スクロ
ール歯部121が形成されており、フロントハウジング
100と固定スクロール120の間に、固定スロール1
20の歯部121と接触して作動室Vを構成する、同じ
く渦巻状の歯部111が形成された旋回スクロール11
0が配設されている。この旋回スクロール110が固定
スクロール120に対して旋回することにより、作動室
Vの体積を拡大縮小させて吸入圧縮を行う。なお、符号
115は、旋回スクロールシール材であり、符号123
は、固定スクロールシール材である。
【0011】旋回スクロール110を連結するシャフト
140は、シール材102及び軸受101を介してフロ
ントハウジング100に回転可能に支持されている。符
号103,104,105はサークリップである。旋回
スクロール110は、その略中央に形成されたボス部1
12にてシャフト140の一端側(旋回スクロール側)
に形成されたクランク部141に軸受116を介して連
結されている。符号117はサークリップである。この
クランク部141は、シャフト140の回転中心から径
外方側に偏心した位置に形成されているため、シャフト
140が回転すると、旋回スクロール110はシャフト
140の周りに偏心旋回する。
【0012】符号170は、旋回スクロール110をク
ランク部141に対して摺動可能に連結し、旋回スクロ
ール歯部111と固定スクロール歯部121間の接触面
圧を増大させるクランク機構を構成するブッシングであ
り、このブッシング170は、旋回スクロール110に
作用する圧縮反力のうち旋回方向の力によって旋回スク
ロール110をクランク部141に対して微小変位させ
て、両歯部111,121間の接触面圧を増大させてい
る。
【0013】一方、オルダムリング150、フロントハ
ウジング側ローラ151及び旋回スクロール側ローラ1
52とよりなる機構は、旋回スクロール110に作用す
る圧縮反力のうち旋回方向と直交する方向の力(以下ス
ラスト力と呼ぶ)を旋回スクロール110が旋回可能に
支持するスラスト支持機構である。このスラスト支持機
構は、図2に示されるように、オルダムリング150
と、X方向に回転可能に保持された円柱状のフロントハ
ウジング側ローラ151と、Y方向に回転可能に保持さ
れた旋回スクロール側ローラ152とで構成される。
【0014】フロントハウジング側ローラ151は、フ
ロントハウジング100の旋回スクロール110側に設
けられたフロントハウジング溝部106のローラ溝10
7に収納配置されている。また旋回スクロール側ローラ
152は、旋回スクロール110のフロントハウジング
100側に設けられた旋回スクロール溝部118のロー
ラ溝114に収納配置されている。フロントハウジング
側ローラ151は、オルダムリング150のフロントハ
ウジング側ローラ接触部150aと線接触し、オルダム
リング150のX方向への移動を可能にし、旋回スクロ
ール側ローラ152は、オルダムリング150の旋回ス
クロール側ローラ接触部150bと線接触し、旋回スク
ロール110のY方向への移動を可能とする。またオル
ダムリング150のフロントハウジング側ローラ接触部
150aは、フロントハウジング100の溝部106と
嵌め合わされるため、オルダムリング150はフロント
ハウジング100に対して自転することなく、X方向に
自在に平行移動する。旋回スクロール110は、そのボ
ス部112の二面幅部113がオルダムリング150に
嵌合しかつ旋回スクロール110の溝部118にオルダ
ムリング150の旋回スクロール側ローラ接触部150
bが嵌合することで、シャフト140のクランク部14
1に対して自転することなく自在に平行移動する。な
お、フロントハウジング側ローラ151と旋回スクロー
ル側ローラ152との位置関係は、旋回スクロール11
0の方向から見ると図3に示されるようになる。このた
め、シャフト140が回転すると、旋回スクロール11
0はクランク部141の周りに自転することなくシャフ
ト140の回転中心に対して旋回(公転)する。
【0015】また、リアハウジング130は、固定スク
ロール120と共に作動室Vから吐出する冷媒を平滑化
する吐出室131を形成しており、このリアハウジング
130は、固定スクロール120と共にボルト等でフロ
ントハウジング100に固定されている。符号122は
固定スクロール120の略中心部に位置する作動室Vと
吐出室131とを連通する吐出ポートであり、この吐出
ポート122の吐出室側には圧縮した流体が作動室Vに
逆流することを防止する吐出弁160とこの吐出弁16
0の最大開度を規制するストッパ161とが設けられて
いる。符号132は、吐出孔である。
【0016】以上説明した本発明の実施の形態のスクロ
ール型圧縮機によれば、図2に示すように、旋回クロー
ル110の背面とフロントハウジング100のスラスト
支持面にそれぞれ円柱状に形成された複数個のローラ1
51,152を配置し、その間にオルダムリング150
を挟む構成としたスラスト支持機構を採用しているの
で、従来のボールでスラスト力を受ける場合に比べて接
触面積が大きくなり、スラスト力を受ける面の損傷を防
止でき、信頼性を向上させることができる。また、ホル
ダムリング150はフロントハウジング100に対して
自転することなく、かつ旋回スクロール110は、その
二面幅部113がオルダムリング150に嵌合している
ので、シャフト140のクランク部141に対して自転
することがないので、従来の特開2000−18668
0号公報に記載の圧縮機のように旋回スクロールの自転
防止機構を設ける必要がないので、スラスト支持機構
が、部品点数が少なく、簡素化でき、コストを抑えるこ
とができる。
【0017】上記した実施形態においては、スラスト支
持機構の円柱状のローラ151,152は、図4(a)
に示すようにX,Y方向にそれぞれ1対であるが、図4
(b)、図4(c)に示すように、それぞれの方向に複
数対あっても良く、またその配置は、直列でも並列でも
良い。即ち、図4(a)では、円柱状ローラ151は、
直列に2対設けられ、円柱状ローラ152は直列に2対
設けられている。図4(b)では、円柱状ローラは、並
列に2対設けられ、円柱状ローラ152は、1対設けら
れている。
【0018】また上記した実施形態では、円柱状ローラ
151,152を保持するローラ溝107,114は、
それぞれフロントハウジング100と旋回スクロール1
10に設けているが、図5に示すようにオルダムリング
150上に設けても良い。更に上記した実施形態では、
オルダムリング150のフロントハウジング側ローラ接
触部150aをフロントハウジング100の溝部106
に嵌め合わせ、旋回スクロール110のボス部112の
二面幅部113をオルダムリング150に嵌めること
で、旋回スクロールの自転を防止しているが、他の自転
防止機構を採用することも可能である。
【0019】なお、本発明のスクロール型圧縮機は、圧
縮機の吐出圧が冷媒の臨界圧力を越える超臨界冷凍サイ
クルの圧縮機に適用するのが、好ましい。また、本発明
のスクロール型圧縮機に使用する冷媒は、二酸化炭素が
好適ではあるが、これに限定されることなく、エチレ
ン、エタン、酸化窒素等の超臨界域で使用する冷媒は勿
論、HFC134a(フロン)等も使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態のスクロール型圧縮機の断
面図である。
【図2】本発明のスクロール型圧縮機のスラスト支持機
構の分解斜視図である。
【図3】図2のスラスト支持機構の正面図である。
【図4】本発明のスラスト支持機構の(a),(b),
(c)の異なる3つの実施形態を示す図である。
【図5】本発明のスラスト支持機構の更に別の実施形態
を示す図である。
【符号の説明】
100…フロントハウジング 107,114…ローラ溝 110…旋回スクロール 112…ボス部 113…二面幅部 120…固定スクロール(シェル) 140…シャフト 141…クランク部 150…オルダムリング 151,152…ローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲垣 光夫 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 内田 和秀 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 酒井 猛 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 加藤 裕康 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 Fターム(参考) 3H029 AA02 AA17 AB03 BB44 CC05 CC08 CC17 3H039 AA02 AA06 AA12 BB05 CC02 CC08 CC16 CC23

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フロントハウジングと、該フロントハウ
    ジングに対して固定された固定スクロールと、該固定ス
    クロールと共に流体を吸入圧縮する作動室を構成し、該
    固定スクロールに対して旋回することにより、該作動室
    の体積を拡大縮小させる旋回スクロールと、該旋回スク
    ロールに作用する圧縮反力のうち該旋回スクロールの旋
    回方向と直交するスラスト力を受けるとともに、該旋回
    スクロールを旋回可能に支持するスラスト支持機構とを
    備えているスクロール型圧縮機において、 前記スラスト支持機構がオルダムリングと円柱状に形成
    された複数個のローラを有し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】 前記複数個のローラ中には、X方向に回
    転可能に保持された第1ローラと、X方向とは異なるY
    方向に回転可能に保持された第2ローラとが含まれてい
    ることを特徴とする請求項1に記載のスクロール型圧縮
    機。
  3. 【請求項3】 前記ローラが回転する前記X方向とY方
    向とは、互いに直交していることを特徴とする請求項2
    に記載のスクロール型圧縮機。
  4. 【請求項4】 前記スラスト支持機構において、前記オ
    ルダムリングが前記第1ローラと前記第2ローラとに挟
    まれるように構成されていることを特徴とする請求項2
    又は3に記載のスクロール型圧縮機。
  5. 【請求項5】 前記スラスト支持機構において、前記第
    1ローラと前記第2ローラとの配設位置が略90度にな
    るように配設されていることを特徴とする請求項2,3
    又は4に記載のスクロール型圧縮機。
  6. 【請求項6】 前記スラスト支持機構において、前記第
    1ローラ又は前記第2ローラの配設が一つではなく、直
    列又は並列に複数個配設されていることを特徴とする請
    求項2〜5のいずれか一項に記載のスクロール型圧縮
    機。
  7. 【請求項7】 前記ローラを保持するローラ溝が前記旋
    回スクロールと前記フロントハウジングとに形成されて
    いることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記
    載のスクロール型圧縮機。
  8. 【請求項8】 前記ローラを保持するローラ溝が前記オ
    ルダムリングに形成されていることを特徴とする請求項
    1〜6のいずれか一項に記載のスクロール型圧縮機。
  9. 【請求項9】 前記スラスト支持機構において、前記オ
    ルダムリングが前記旋回スクロールのボス部に沿って動
    き、前記旋回スクロールの自転を防止し、前記オルダム
    リングのフロントハウジング側の接触部が、前記フロン
    トハウジングの溝部と嵌め合うことで前記オルダムリン
    グの自転を防止していることを特徴とする請求項1〜8
    のいずれか一項に記載のスクロール型圧縮機。
  10. 【請求項10】 圧縮機の吐出圧が冷媒の臨界圧力を越
    えることを特徴とする請求項1〜9に記載のスクロール
    型圧縮機。
  11. 【請求項11】 前記冷媒として二酸化炭素を使用する
    ことを特徴とする請求項10に記載のスクロール型圧縮
    機。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7654805B2 (en) 2006-03-29 2010-02-02 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Scroll compressor with an anti-rotation mechanism
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