JP2003166528A - スラスト軸受およびスクロール式流体機械 - Google Patents

スラスト軸受およびスクロール式流体機械

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JP2003166528A
JP2003166528A JP2001365100A JP2001365100A JP2003166528A JP 2003166528 A JP2003166528 A JP 2003166528A JP 2001365100 A JP2001365100 A JP 2001365100A JP 2001365100 A JP2001365100 A JP 2001365100A JP 2003166528 A JP2003166528 A JP 2003166528A
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bearing
scroll
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thrust bearing
cage
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So Sato
創 佐藤
Masamitsu Takeuchi
真実 竹内
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/42Pumps with cylinders or pistons

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  • Rotary Pumps (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 保持器にスラストプレートと摺接することが
可能である軸受面を設け、ボールの摩耗によってスラス
ト軸受の転がり軸受としての機能が低下した場合には、
保持器とスラストプレートが滑り軸受となることによっ
て、軸受寿命を向上させるスラスト玉軸受およびスクロ
ール式流体機械を提供する。 【解決手段】 ボール7が保持される保持孔6が設けら
れ、第1の部材3cと第2の部材1bとの間に位置する
保持器5を有するスラスト軸受4において、保持器5
は、前記一方の部材に対向する面が軸受面5aとされて
いることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒圧縮機や空気
圧縮機等に用いて好適なスクロール式流体機械に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、ケーシングと、該ケーシングに
一体に設けられた固定スクロールと、基端側が前記ケー
シングに回転可能に支持され先端側がクランクとなった
駆動軸と、該駆動軸のクランクに旋回可能に設けられ前
記固定スクロールとの間に複数の圧縮室を形成する旋回
スクロールと、該旋回スクロールの自転を防止する自転
防止機構とからなるスクロール式流体機械が知られてい
る。
【0003】従来技術によるスクロール式流体機械で
は、外部から駆動軸を回転駆動して旋回スクロールを固
定スクロールに対して一定の偏心寸法ρをもって旋回運
動をさせることにより、固定スクロールの外周側に設け
た吸込口から流体(例えば空気)を吸い込みつつ、この
流体を固定スクロールのラップ(渦巻状突起)部と旋回
スクロールのラップ部との間の各圧縮室内で順次圧縮
し、固定スクロールの中心部に設けた吐出口から圧縮流
体を外部に向けて吐出するようになっている。
【0004】ここで、従来技術として、例えば、特開2
000−346062号公報には、スラスト玉軸受およ
び開放型のスクロール型圧縮機が開示されている。この
種のスクロール型圧縮機には、旋回スクロールの外面の
外周縁とケーシングの間には、旋回スクロールを支持す
るためのスラスト軸受が配設されており、ボールの直径
をd、旋回スクロールの偏心寸法(スラストプレートの
旋回半径)をρとおくと、保持孔の開口直径Dは、D≧
d+ρの関係を満たしているので、保持器はボールの公
転旋回運動を妨げない構成となっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術によるスクロール型圧縮機では、固定スクロール
と旋回スクロールとの間に形成される圧縮室内が高圧と
なるため、旋回スクロールがスラスト方向に押圧される
ようになり、下記の如き問題が生じる。
【0006】即ち、スラスト玉軸受は、スラスト方向の
押圧力を受承すると共に、転がり軸受として、旋回運動
の際の摩擦損失の低減を目的としているが、スクロール
圧縮機の稼働期間が長期間に亘ると、第1及び第2のス
ラストプレートとボールとの間の摩擦に起因し、ボール
の表面が摩耗し、軸受の短寿命化が引き起こされるとい
う問題がある。
【0007】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、保持器とスラストプレートとが滑り軸受となること
によって、軸受寿命を向上させるスラスト軸受およびス
クロール式流体機械を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項1に記載した発明は、ボールが保持される保
持孔が設けられ、第1の部材と第2の部材との間に位置
する保持器を有するスラスト軸受において、前記保持器
は、前記一方の部材に対向する面が軸受面とされている
ことを特徴とする。このスラスト軸受によれば、ボール
が摩耗し、転がり軸受としての機能が低下した場合、保
持器とスラストプレートとが摺動する滑り軸受として作
用するので、スラスト軸受が破損することなく、軸受の
寿命が伸び、さらに、信頼性を向上させることが可能と
なる。
【0009】請求項2に記載した発明は、前記保持器の
軸受面には、油溝が形成されていることを特徴とする。
このスラスト軸受によれば、常に潤滑油が油溝に入り込
む状態となるので、公転旋回運動の際に摺動面の潤滑が
促進され、平滑な動作が可能となる。
【0010】請求項3に記載した発明は、前記保持器の
軸受面には、コーティング材が塗布されていることを特
徴とする。このスラスト軸受によれば、公転旋回運動の
際に摺動面の摩擦が低減され、保持器の軸受面の摩耗を
抑制することができる。
【0011】請求項4に記載した発明は、前記保持器の
軸受面と対向する前記一方の部材の端面には、油溝が形
成されていることを特徴とするこのスラスト軸受によれ
ば、常に潤滑油が油溝に入り込む状態となるので、公転
旋回運動の際に摺動面の潤滑が促進され、平滑な動作が
可能となる。
【0012】請求項5に記載した発明は、前記保持器の
軸受面と対向する前記一方の部材の端面には、コーティ
ング材が塗布されていることを特徴とする。このスラス
ト軸受によれば、公転旋回運動の際に摺動面の摩擦が低
減され、スラストプレートの端面の摩耗を抑制すること
ができる。
【0013】請求項6に記載した発明は、ケーシング
と、該ケーシングと一体に設けられた固定スクロール
と、該固定スクロールに対して旋回可能に設けられ、該
固定スクロールとの間に複数の圧縮室を形成する旋回ス
クロールと、前記一方のスクロールに設けられた、第1
の部材を構成してなる第1のスラストプレートと、該第
1のスラストプレートに対向する、第2の部材を構成し
てなる第2のスラストプレートとを有するスクロール式
流体機械において、請求項1〜5のいずれかに記載のス
ラスト軸受を有することを特徴とする。このスクロール
式流体機械によれば、ボールが摩耗し、転がり軸受とし
ての機能が低下した場合、保持器とスラストプレートと
が摺動する滑り軸受として作用するので、スラスト軸受
が破損することなく、軸受の寿命が伸び、さらに、スク
ロール式流体機械信頼性を向上させることが可能とな
る。
【0014】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態につい
て、スクロール式流体機械としてスクロール型圧縮機を
例に挙げて説明する。
【0015】図1に示すように、スクロール型圧縮機1
は、ケーシング1aと、ケーシング1aに一体に設けら
れた固定スクロール2と、固定スクロール2に対して旋
回可能に設けられた旋回スクロール3とを備えている。
固定スクロール2は、端板2bと、端板2bの内面に立
設されたラップ部2aとを備えている。旋回スクロール
3は、端板3bと、端板3bの内面に立設されたラップ
部3aとを備え、該ラップ部3aは、固定スクロール2
のラップ部2aと実質的に同一の形状を有している。
【0016】固定スクロール2と旋回スクロール3と
は、相互に公転旋回半径ρだけ偏心しており、かつ、1
80°だけ位相をずらせて噛み合わされ、ラップ部2a
の先端に埋設された不図示のチップシールは端板3bの
内面に密接し、ラップ部3aの先端に埋設された不図示
のチップシールは端板2bの内面に密接し、また、各ラ
ップ部2a,3aの側面に互いに複数箇所で密接され
る。これによって、渦巻状の中心に対してほぼ点対称を
なす複数の密閉空間20a、20bが形成される。固定
スクロール2と旋回スクロール3との間には、旋回スク
ロール3の自転を阻止して公転を許容する不図示の自転
防止リングが設けられている。
【0017】端板3bの外面中央部に形成された円筒状
のボス21の内部にはドライブブッシュ22が、ラジア
ル軸受を兼ねる旋回軸受23を介して回動自在に収容さ
れ、ドライブブッシュ22に穿設された貫通孔24内に
は駆動軸8の内端に突設された偏心軸25が回動自在に
嵌合されている。
【0018】端板3bの外面の外周縁とケーシング1a
との間には、旋回スクロール3の支持をするためのスラ
スト軸受4が配接されている。スラスト軸受4は、第1
スラストプレート3cと、第1スラストプレート3cに
対向する第2スラストプレート1bと、第1スラストプ
レート3cと第2スラストプレート1bとの間に位置す
る保持器5と、保持器5に形成される保持孔6内に保持
されるボール7とを備えている。第1スラストプレート
3cは、環状の平板であり、旋回スクロール3の端板3
bの外面の外周縁にボルト3dによって締結されてい
る。第1スラストプレート3cの端面3eには、保持器
5の軸受面5aとの良好な摺動が可能なように、潤滑油
が溜まる不図示の油溝が設けてあり、端面3eの全面に
対して樹脂等によるコーティング加工が施されている。
不図示の油溝は、ボール7との接触を回避するように刻
設されればよく、例えば、第1スラストプレート3cの
中心から放射状に溝を設ければよい。
【0019】また、第2スラストプレート1bも、環状
の平板であり、保持器5と一体でケーシング1aにボル
ト1cによって締結されている。保持器5は、ボール7
を保持する保持孔6が複数設けられた環状の平板であ
り、前記ボルト1cによって、第2スラストプレート1
bと一体になってケーシング1aに締結されている。
【0020】保持器5は、図2に示すように環状の平板
であり、転動体としてのボール7を一つずつ保持する複
数の保持孔6が環状配置されている。また、保持器5
は、軸受面5aが第1スラストプレート3aと接触した
場合、滑り軸受として機能するために、材質は金属材が
用いられる。
【0021】さらに、図3に示すように、保持器5の軸
受面5aには、第1スラストプレート3aとの良好な摺
動が可能なように、潤滑油が溜まる油溝9が円周状に設
けてあり、軸受面5aの全面に対して樹脂等によるコー
ティング加工が施されている。保持器5の内周端部5b
および外周端部5c、さらに、保持孔6の端部6aに
は、面取り加工が施されている。保持器5と第1スラス
トプレート3aとの間は、スクロール型圧縮機1の初期
稼働段階では、距離αの隙間が設けられている。第1ス
ラストプレート3aとの摩擦によって摩耗が発生して
も、ボール7が破壊しないような、ボール7の表面が削
剥される厚さの限界値をβとおくと、α≦2×βの関係
を満たしている。
【0022】次に、スクロール型圧縮機1の動作につい
て説明する。例えば、駆動源として車両エンジン等の回
転を駆動軸8に伝動させると、駆動軸8の回転は、偏心
軸25、貫通孔24、ドライブブッシュ22、旋回軸受
23、ボス21からなる旋回駆動機構を介して旋回スク
ロール3が駆動され、旋回スクロール3は、不図示の自
転防止リングによってその自転を阻止されながら、公転
旋回半径ρを半径とする円軌道上を公転旋回運動をす
る。
【0023】旋回スクロール3が公転旋回運動をする
と、双方のラップ部2a、3aの線接触部が次第に渦巻
きの中心方向に移動し、この結果、密閉空間20a、2
0bが容積を減少しながら、渦巻きの中心方向へ移動す
る。これに伴って、不図示の吸入口を通って低圧室10
に流入した作動ガスが、双方のラップ部2a、3aとの
外終端開口部から密閉空間20a内に取り込まれ、圧縮
されながら中心部20cに至り、ここから固定スクロー
ル2の端板2bに穿設された不図示の吐出ポートを通
り、さらに不図示の吐出口から流出される。このよう
に、旋回スクロール3の旋回により、低圧室10より導
入した流体を密閉空間20a、20b内で圧縮し、この
圧縮ガスを吐出する。また、この圧縮ガスによる押圧力
により、旋回スクロール3は軸方向に押圧力を受ける
が、スラスト軸受4がこれを支持している。
【0024】以下、スラスト軸受4の作用について説明
する。まず、図3に示すようなスクロール型圧縮機1の
初期運転段階においては、端面3eと軸受面5aとの間
には距離αの隙間が設けられているので、スラスト軸受
4は、ボール7のみが端面3eに接触する転がり軸受と
しての作用を有する。
【0025】しかしながら、スクロール型圧縮機1を長
期間稼働させると、ボール7には摩耗によって表面の削
剥が発生する。当初のボール7の直径をdとすると、図
4に示すように、ボール7の直径が摩耗によって減少
し、保持器5の厚さと同一寸法(d−α)となると、軸
受面5aが端面3eと接触し、摺動を開始する。即ち、
スラスト軸受4は、この摺動開始時点より、転がり軸受
と同時に滑り軸受としての作用を有することになる。
【0026】このように、スラスト軸受4は、α≦2×
βの関係を満たしているので、ボール7が破壊される以
前に、端面3eと軸受面5aが面接触を行う。即ち、ス
ラスト軸受4は、従来の転がり軸受としての役目が果た
せなくなる以前に、滑り軸受の機能が加わることで、ス
クロール型圧縮機1が正常に作動しなくなることを防止
することが可能となる。
【0027】以上、本発明の一実施形態の動作を詳述し
てきたが、本発明はこの実施形態に限られるものではな
い。例えば、スクロール型圧縮機におけるスラスト軸受
の配設位置は、以下のような配設位置を採用することも
できる。 (1)スラスト軸受を旋回スクロールとケーシングとの
間に配設し、保持器を旋回スクロール側のスラストプレ
ートに締結する。 (2)スラスト軸受を旋回スクロールと固定スクロール
との間に配設し、保持器を旋回スクロール側のスラスト
プレートに締結する。 (3)スラスト軸受を旋回スクロールと固定スクロール
との間に配設し、保持器を固定スクロール側のスラスト
プレートに締結する。 これらの配設位置(1)〜(3)のいずれかのようにス
ラスト軸受を配設しても、実施形態のスラスト軸受およ
びスクロール式流体機械と同様の作用・効果が奏され
る。
【0028】特に、上記の(1)の配設位置は、本実施
形態の配設位置と共に、図示しないが、固定スクロール
とケーシングの固定箇所に板バネ等の弾性部材が設けら
れ、固定スクロールのスラスト方向の移動量が、板バネ
の最大撓み量だけに許容されるような固定フロート構造
のスクロール圧縮機に採用される。さらに、(2)と
(3)の配設位置は、図示しないが、旋回スクロールを
駆動する駆動機構に設けられる背圧調整機構によって、
旋回スクロールのスラスト方向の移動量が調整されるよ
うな旋回背圧構造のスクロール圧縮機に採用される。
【0029】また、図5に示すように、保持器5の軸受
面5aに形成する油溝9の形状を保持器5の中心部から
放射状に形成してもよい。この構成によれば、油溝9
が、保持孔6を通過するように形成可能なので、潤滑油
が保持器5の外周部から保持孔6内に導入され、ボール
7の潤滑を行うことができる利点がある。さらに、油溝
9の形状は、上記の形状に限定されるものではなく、保
持器5の形状に対して円周状と放射状の溝を複合させて
形成することもできる。
【0030】
【発明の効果】本発明は、以上説明したとおりに構成さ
れているので、以下に記載するような効果を奏する。請
求項1に記載した発明によれば、スラスト軸受のボール
が摩耗し、転がり軸受としての機能が低下した場合、保
持器とスラストプレートとが摺動する滑り軸受として作
用するので、スラスト軸受が破損することなく、軸受の
寿命が伸び、さらに、信頼性を向上させることが可能と
なる。
【0031】請求項2に記載した発明によれば、常に潤
滑油が油溝に入り込む状態となるので、公転旋回運動の
際に摺動面の潤滑が促進され、平滑な動作が可能とな
る。
【0032】請求項3に記載した発明によれば、公転旋
回運動の際に摺動面の摩擦が低減され、保持器の軸受面
の摩耗を抑制することができる。
【0033】請求項4に記載した発明によれば、常に潤
滑油が油溝に入り込む状態となるので、公転旋回運動の
際に摺動面の潤滑が促進され、平滑な動作が可能とな
る。
【0034】請求項5に記載した発明によれば、公転旋
回運動の際に摺動面の摩擦が低減され、スラストプレー
トの端面の摩耗を抑制することができる。
【0035】請求項6に記載した発明によれば、ボール
が摩耗し、転がり軸受としての機能を失った場合は、保
持器の端面とスラストプレートの端面とが摺動する滑り
軸受として作用するので、スラスト軸受が破損すること
なく、スクロール式流体機械の寿命が伸び、信頼性を向
上させることが可能となる。
【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圧縮機の要
部の概略構成を示す断面図である。
【図2】 本発明の実施の形態のスクロール型圧縮機の
スラスト軸受の保持器の平面図である。
【図3】 本発明の実施の形態の初期稼働段階のスクロ
ール型圧縮機のスラスト軸受近傍の拡大図である。
【図4】 本発明の実施の形態の長期稼動後のスクロー
ル型圧縮機のボール摩耗時のスラスト軸受近傍の拡大図
である。
【図5】 本発明の他の実施の形態のスクロール型圧縮
機のスラスト軸受の保持器の平面図である。
【符号の説明】
1 スクロール圧縮機 1a ケーシング 1b 第1スラストプレート 2 固定スクロール 3 旋回スクロール 3c 第2スラストプレート 3e 端面 4 スラスト軸受 5 保持器 5a 軸受面 6 保持孔 7 ボール 9 油溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3H029 AA02 AB02 AB03 CC17 CC38 3H039 AA03 AA12 BB04 CC08 CC23 CC35 3J101 AA03 AA32 AA42 AA53 AA62 BA22 BA52 DA05 EA31 FA31 GA29

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ボールが保持される保持孔が設けられ、
    第1の部材と第2の部材との間に位置する保持器を有す
    るスラスト軸受において、 前記保持器は、前記一方の部材に対向する面が軸受面と
    されていることを特徴とするスラスト軸受。
  2. 【請求項2】 前記保持器の軸受面には、油溝が形成さ
    れていることを特徴とする請求項1記載のスラスト軸
    受。
  3. 【請求項3】 前記保持器の軸受面には、コーティング
    材が塗布されていることを特徴とする請求項1または2
    に記載のスラスト軸受。
  4. 【請求項4】 前記保持器の軸受面と対向する前記一方
    の部材の端面には、油溝が形成されていることを特徴と
    する請求項1記載のスラスト軸受。
  5. 【請求項5】 前記保持器の軸受面と対向する前記一方
    の部材の端面には、コーティング材が塗布されているこ
    とを特徴とする請求項1または4に記載のスラスト軸
    受。
  6. 【請求項6】 ケーシングと、該ケーシングと一体に設
    けられた固定スクロールと、該固定スクロールに対して
    旋回可能に設けられ、該固定スクロールとの間に複数の
    圧縮室を形成する旋回スクロールと、前記一方のスクロ
    ールに設けられた、第1の部材を構成してなる第1のス
    ラストプレートと、該第1のスラストプレートに対向す
    る、第2の部材を構成してなる第2のスラストプレート
    とを有するスクロール式流体機械において、 請求項1〜5のいずれかに記載のスラスト軸受を有する
    ことを特徴とするスクロール式流体機械。
JP2001365100A 2001-11-29 2001-11-29 スラスト軸受およびスクロール式流体機械 Withdrawn JP2003166528A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018101195A1 (ja) * 2016-12-02 2018-06-07 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 スクロール圧縮機

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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