JP2004211656A - スクロール型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】各ボールの追従性、信頼性及び圧縮性能を向上させ、騒音が低減されたスクロール型圧縮機を提供する。
【解決手段】旋回スクロール４に生じるスラスト力を受けるスラスト玉軸受５０を備えたスクロール型圧縮機において、各凹部３７には、旋回スクロール４に対して各ボール３９を付勢する付勢手段４０をそれぞれ設けている。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクロール型圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、冷媒や空気等を圧縮する圧縮機は、現在様々なものが提供されているが、その一つとしてスクロール型圧縮機が知られている。
スクロール型圧縮機は、固定スクロール及び旋回スクロールとを備えており、固定スクロールは、端板の一面側に渦巻状突起が形成されケーシング内に固定されている。旋回スクロールは、固定スクロールと同様に端板の一面側に渦巻状突起が形成されており、固定スクロールの渦巻状突起に噛み合うようにケーシング内のスラスト玉軸受によって旋回自在に支持されている。これら固定スクロールと旋回スクロ−ルとの渦巻状突起がそれぞれ噛み合わさることにより、三日月状の圧縮室が形成されている。なお、固定スクロールと旋回スクロールとは、若干の隙間を有して噛み合わされている。
【０００３】
スラスト玉軸受は、保持器とボールとスラストプレートとを備えており、保持器は、環状に形成されスラストプレート上に配置されている。また、保持器には、ボールを保持する保持孔が環状配置され、この保持孔内にボールが保持されている。このスラスト玉軸受は、旋回スクロ−ルの端板の他面側に対向配置されており、旋回スクロールの端板の他面にボールが当接している。
【０００４】
このスクロール型圧縮機においては、固定スクロールに対して旋回スクロールが公転旋回運動することにより、導入した冷媒ガスを圧縮室にて圧縮させる。このとき旋回スクロールには、圧縮時に発生したスラスト荷重が作用し、固定スクロールから離れる方向に押圧されているが、スラスト荷重はボールを介してスラスト玉軸受によって支承されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３４６０６２号公報（第１９−２９段落、第１−３図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のスクロール型圧縮機においては、固定スクロールと旋回スクロールとは、若干の隙間を有して噛み合わされているので、旋回スクロールにスラスト荷重が作用しない停止時では、旋回スクロールが傾いたり、全体的に固定スクロール側に位置している場合がある。このため、ボールと旋回スクロールとの間が離れてしまい、旋回スクロールが作動した際に、ボールが追従しないといった問題があった。
特に、旋回スクロールが旋回運動を行い、その回転速度が上がり高回転になった場合には、旋回スクロールの旋回運動にばたつきが生じ、端板の旋回面の傾きが増大することにより、旋回スクロールの端板とボールとの間隔が開いてしまい、ボールが離れてしまうので、旋回スクロールにボールが追従しない恐れがあった。
また、ボールの追従性が悪いと旋回スクロールが円滑に回転せず、圧縮効率が下がり、圧縮性能が低下するといった問題があった。
更に、ボールが旋回スクロールから離れるので、ボールにがたつき等が生じ騒音が発生するといった問題があった。
更には、ボールが離れた衝撃によって、スラスト玉軸受が損傷を受けるので、信頼性が低減するといった問題があった。
【０００７】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、各ボールの追従性、信頼性及び圧縮性能を向上させ、騒音が低減されたスクロール型圧縮機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
請求項１に係る発明は、固定スクロールと、該固定スクロールと組み合わされて圧縮室を形成し、前記固定スクロールに対して自転を阻止されつつ公転旋回運動することで前記圧縮室内の被圧縮流体を圧縮する旋回スクロールと、前記旋回スクロールを回転駆動する駆動軸と、該駆動軸の軸線周りに環状配置された複数の凹部及び該凹部内に保持されたボールを有し、前記旋回スクロールに生じるスラスト力を受けるスラスト玉軸受とを備えたスクロール型圧縮機において、前記各凹部は、前記旋回スクロールに対して前記各ボールを付勢する付勢手段がそれぞれ設けられていることを特徴とするものである。
【０００９】
この発明に係るスクロール型圧縮機においては、各凹部には、旋回スクロールに対して各ボールを付勢する付勢手段がそれぞれ設けられているので、旋回スクロールの回転又は停止状態に応じて各ボールを確実に旋回スクロールに押圧できる。従って、旋回スクロールと各ボールとの間に隙間が生じるのを防止でき、すべての個所において当接状態が常に維持できる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のスクロール型圧縮機において、前記付勢手段が、旋回スクロールに対して、隣接する複数の前記各ボールを同時に付勢することを特徴とするものである。
この発明に係るスクロール型圧縮機においては、付勢手段が、旋回スクロールに対して、隣接する複数の各ボールを同時に付勢することができるので、付勢手段の設置数を減らした構成にできる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載のスクロール型圧縮機において、前記凹部の底部は、前記ボールの沈み込み量を調整する調整部材が設けられていることを特徴とするものである。
この発明に係るスクロール型圧縮機においては、凹部の底部には、ボールの沈み込み量を調整する調整部材が設けられているので、ボールが過度に沈みこむことを防止できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の一実施の形態について説明する。
図１から図４は、この発明の第一の実施形態を示した図である。
図１に示すスクロール型圧縮機１は、ケーシング２、固定スクロール３、旋回スクロール４とを備えている。
ケーシング２は、カップ状のケーシング本体２ａと、フロントケーシング２ｂとから構成され、これらはボルト５により互いに結合されている。フロントケーシング２ｂには、駆動軸６が挿通され、メイン軸受７及びサブ軸受８を介してフロントケーシング２ｂに回転自在に支持されている。また、駆動軸６には、図示しない駆動源の回転が伝達されるよう構成されている。
【００１３】
固定スクロール３は、端板３ａと端板３ａの一端面（紙面に対して左側）に形成された渦巻形状のラップ３ｂとを備えており、ケーシング本体２ａ内にボルト１０にて固定されている。また、端板３ａには、吐出ポート１６が穿設されており、この吐出ポート１６を開閉させる吐出弁１７ａ及びそれを抑えている規制部材１７ｂが、固定スクロール３の背面に位置してボルト１８により端板３ａに固定されている。また、高圧室１４には吐出口１９が連通され、この吐出口１９には管路２０が連結されている。
【００１４】
旋回スクロール４は、図２に示すように端板４ａ、ラップ４ｂ及びボス４ｃとを備えている。端板４ａの一端面（紙面に対して上側）には、固定スクロール３のラップ３ｂと同一形状である渦巻形状のラップ４ｂが形成されている。この旋回スクロール４と固定スクロール３とは、それぞれラップ３ｂ、４ｂを対向させ、互いに若干の隙間を有して噛み合わされている。このとき、旋回スクロール４と固定スクロール３とは、相互に公転旋回半径ρだけ偏心し、かつ、１８０°だけ位相をずらして噛み合わされている。
【００１５】
また、固定スクロール３のラップ３ｂの先端に埋設された図示しないチップシールは、旋回スクロール４の端板４ａの内面に密接されており、同様に旋回スクロール４のラップ４ｂの先端に埋設された図示しないチップシールも、固定スクロール３の端板３ａの内面に密接されている。また、各ラップ３ｂ、４ｂの側面は、互いに複数箇所にて密接されている。これにより、固定スクロール３と旋回スクロール４との間には、渦巻状の中心に対して略点対称をなす複数の密閉空間とされた圧縮室２５が形成される。また、固定スクロール３と旋回スクロール４との間には、旋回スクロール４の自転を阻止して公転を許容する図示しない自転防止リングが設けられている。
【００１６】
旋回スクロール４のボス４ｃは、端板４ａの他端面（紙面に対して下側）に円筒状に形成されている。このボス４ｃの内部には、ドライブブッシュ２６がラジアル軸受を兼ねる旋回軸受２７を介して回動自在に収容されており、ドライブブッシュ２６に穿設された貫通孔２８内には駆動軸６に一体形成された偏心軸２９が回動自在に嵌合されている。
【００１７】
端板４ａの他端面の外周縁には、環状のスラストプレート３０が埋設され、ボルト３１により端板４ａに固定されている。また、スラストプレート３０とフロントケーシング２ｂとの間には、リテーナ３５が駆動軸６の軸線周りに環状配置され、ボルト３６によりフロントケーシング２ｂに固定されている。
ここで、図３に示すように、リテーナ３５には保持孔３７が複数個環状配置され、各保持孔３７内にはスラストプレート３８が配置され、スラストプレート３８上にボール３９が位置するように保持孔３７内に保持されている。また、図２に示すように保持孔３７内の底部には、ゴム、バネ等の弾性体４０（付勢手段）と調整部材４１とが設けられている。この弾性体４０は、スラストプレート３８を介してボール３９をスラストプレート３０に向けて付勢させている。
なお、弾性体４０の付勢力は、後述するスラスト力以下の力となるよう予め設定されている。また、調整部材４１の高さｈ１は、ボール３９とリテーナ３５との間が所定の間隔ｈ２を有するよう設定され、スラストプレート３８の位置決めをなしている。
これらリテーナ３５、スラストプレート３８、ボール３９、弾性体４０及び調整部材４１は、玉軸受５０を構成している。
【００１８】
このスクロール型圧縮機１においては、運転前の停止時の際、固定スクロール３と旋回スクロール４とが、若干の隙間を有して噛み合わされているので、旋回スクロール４が不安定状態となり、端板４ａが傾いたり、全体的に固定スクロール３側に位置している場合がある。ここで、ボール３９は、旋回スクロール４のスラストプレート３０に対して弾性体４０によって付勢されているので、旋回スクロール４の状態に応じて弾性体４０が伸長し、ボール３９は常にスラストプレート３０に当接される。よって、ボール３９とスラストプレート３０との間に隙間が生じることはないので、起動の際、確実にボール３９はスラストプレート３０に追従できる。
【００１９】
次に、このスクロール型圧縮機１の運転時においては、駆動源の回転が駆動軸６に伝達されると、駆動軸６の回転は、偏心軸２９、貫通孔２８、ドライブブッシュ２６、旋回軸受２７及びボス４ｃを介して旋回スクロール４を駆動させる。旋回スクロール４は、自転防止リングにより自転を阻止されつつ固定スクロール３に対して半径ρの公転旋回運動を行う。旋回スクロール４が公転旋回運動すると、固定スクロール３のラップ３ｂと旋回スクロール４のラップ４ｂとの線接触部は、順次渦巻の中心方向に移動するので、圧縮室２５は容積を減少しながら渦巻の中心方向に移動する。これに伴い、ケーシング本体２ａに形成された吸入口（図示せず）から低圧室１３に流入した冷媒ガス等の作動ガス（矢印Ａ）は、ラップ３ｂとラップｂとの外終端開口部から圧縮室２５内に取り込まれ、順次圧縮されて中心部に移動する。圧縮された高圧ガスは、吐出ポート１６を通り吐出弁１７ａ及び規制部材１７ｂを押開いて高圧室１４、吐出口１９を通り管路２０に吐出される。
【００２０】
また、圧縮室２５内で圧縮された高圧ガスは、スラスト力を発生し旋回スクロール４をスラスト玉軸受５０方向に押圧させ、ボール３９、スラストプレート３８を介して弾性体４０に作用する。ここで、弾性体４０の付勢力は、前述したようにスラスト荷重以下に設定されているので弾性体４０は収縮し、同時にスラストプレート３８は、調整部材４１に向けて移動し調整部材４１に当接される。予め所定の高さに設定された調整部材４１により、ボール３９はリテーナ３５より突出するので、スラスト荷重はボール３９を介してスラスト玉軸受５０に支持される。なお、ボール３８は、リテーナ３５の保持孔３７内にて旋回スクロール４と同位相で公転旋回を行うので、スラスト荷重を常に支持できる。
【００２１】
更に、旋回スクロール４の回転速度が増加した場合には、旋回スクロール４の旋回運動が不安定になり、ばたつきが生じて端板４ａが傾く場合がある。この場合は、スラストプレート３０とリテーナ３５との距離が広くなる位置に配置されているボール３９は、スラスト荷重が低下するので、端板４ａの傾きに応じて弾性体４０が伸長し、ボール３９とスラストプレート３０との当接状態が維持できる。よって、旋回スクロール４の旋回運動に対してボール３９を常に追従させることができる。
【００２２】
なお、旋回スクロール４が傾いた場合に限られるものではなく、旋回スクロール４に働くスラスト荷重の荷重分布差等により、端板４ａに変形等が生じた場合も同様である。即ち、図４に示すように、圧縮室２５で圧縮される作動ガスは、渦巻の中心部において最も圧力が高いので、旋回スクロール４を押圧するスラスト荷重Ｆも、同様に旋回スクロール４の中心部において最も高く、旋回スクロール４の外径に向けて次第に低下していく。このように旋回スクロール４を押圧するスラスト荷重Ｆは、旋回スクロール４の位置に応じて荷重分布を有しているので、旋回スクロール４にたわみ等の変形が生じる場合がある。この場合においても、旋回スクロール４の変形に応じて弾性体４０が伸長するので、旋回スクロール４の旋回運動に対してボール３９を常に追従できる。
【００２３】
上述したようにスクロール型圧縮機１は、停止時から運転中に至るまで、旋回スクロール４のあらゆる状態に応じて各ボール３９を確実に旋回スクロール４に付勢でき、すべての個所において旋回スクロール４のスラストプレート３０とボール３９との当接状態を維持できる。従って、旋回スクロール４の旋回運動に対して全てのボール３９が追従できるので、旋回スクロール４は、円滑に旋回運動して圧縮を安定に行える。よって、圧縮性能を向上させることができる。
また、ボール３９は、旋回スクロール４から離れることがないので、ボール３９のがたつき等がなくなり騒音の発生を防止することができる。
更に、ボール３９のがたつき等が防止できるので、ボール３９の磨耗が低減され、ボール３９が離れた衝撃による損傷が防止できる、よって信頼性を向上させることができる。
更には、保持孔３７内の底部には、調整部材４１が設けられているので、ボール３９はスラスト力により過度に沈み込むことなく、リテーナ３５上に常に突出させる。よって、ボール３９とスラストプレート３０との当接を確実に維持し、スラスト玉軸受５０の機能性をより確保できるので、より信頼性を向上させることができる。
【００２４】
図５から図７は、この発明の第二の実施形態を示す図である。
この実施の形態においては、図１から図４に示すものとその基本的構成は同一であるが、図２にスラスト玉軸受５０の構成が異なっている。なお、図５から図７において、図１から図４の構成要素と同一の部分については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２５】
図５から図７に示すスラスト玉軸受６０は、リテーナ６１、スラストプレート６２、弾性体６３、調整部材６４及びボール３９とを備えている。リテーナ６１は、環状に形成され、複数の保持孔３７が環状配置されている。また、隣接する保持孔３７間には、図７に示すように開口部６５がリテーナ６１の環状に沿って形成されている。この開口部６５内の底部には、弾性体６３及び調整部材６４が設けられ、弾性体６３上には、スラストプレート６２が配置されている。このスラストプレート６２上に隣接する各ボール３９が位置し、それぞれ保持孔３７内にて保持されている。
【００２６】
このスクロール型圧縮機１においては、一枚のスラストプレート６２上に隣接する二個のボール３９が同時に配置されているので、弾性体６４は、同時に各ボール３９を旋回スクロール４に対して付勢できる。よって、複数の保持孔３７内にそれぞれスラストプレート６２、弾性体６３及び調整部材６４を設ける必要がないので、構成を簡単にし、低コスト化、コンパクト化を図ることができる。
【００２７】
なお、上記の実施の形態においては、弾性体４０を用いた構成としたが、これに限られるものではなく、例えば、高圧ガス、高圧油等を用いてボール３９を旋回スクロールに対して付勢できる付勢手段であれば良い。
また、調整部材４１、６４を用いた構成としたが、これに限られるものではなく、調整部材４１、６４を設けない構成としても良い。この場合は、弾性体４０、６３は、旋回スクロール４のスラスト力を支持できる力に設定される。
更に、スラスト玉軸受６０は、ボール３９を二つ同時に付勢する構成としたが、３つ以上同時に不勢した構成としても良い。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、各凹部には旋回スクロールに対して各ボールを付勢する付勢手段がそれぞれ設けられているので、旋回スクロールの回転状態に応じて各ボールを確実に旋回スクロールに付勢できる。従って、旋回スクロールと各ボールとの間に隙間が生じるのを防止でき、すべての個所において当接状態が常に維持できるので、旋回スクロールの旋回運動に対して全てのボールが追従できる。よって、旋回スクロールは、円滑に旋回運動して圧縮を安定に行うことができるで、圧縮性能を向上させることができる。
更に、ボールは、旋回スクロールから離れることがないので、ボールのがたつき等がなくなり損音の発生を防止することができる。
更には、ボールの磨耗及びボールが離れた衝撃による損傷が防止でき、信頼性を向上させることができる。
【００２９】
請求項２に係る発明によれば、付勢手段は、旋回スクロールに対して、隣接する複数の各ボールを同時に付勢することができるので、付勢手段の設置数を減らした構成にできる。よって、構成を簡単にし、低コスト化、コンパクト化を図ることができる。
【００３０】
請求項３に係る発明によれば、凹部の底部には、ボールの沈み込み量を調整する調整部材が設けられているので、ボールが過度に沈みこむことを防止できる。よって、ボールと旋回スクロールとの当接を確実に維持し、玉軸受の機能性を確保できるので、信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスクロール型圧縮機の第一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示すスクロール式型圧縮機の要部を拡大した図で、スラスト玉軸受の断面図である。
【図３】図２に示すスラスト玉軸受のリテーナの上部断面図である。
【図４】旋回スクロ−ルに作用する荷重を示すである。
【図５】第二のスラスト玉軸受の上部断面図である。
【図６】図５に示すスラスト軸受のＡ−Ａ線矢視図である。
【図７】図５に示すスラスト軸受のＢ−Ｂ線矢視図である。
【符号の説明】
１ スクロール型圧縮機
３ 固定スクロール
４ 旋回スクロール
６ 駆動軸
２５ 圧縮室
３７ 凹部（保持孔）
３９ ボール
４０、６３ 付勢手段（弾性体）
５０、６０ スラスト玉軸受

Claims (3)

1. 固定スクロールと、
   該固定スクロールと組み合わされて圧縮室を形成し、前記固定スクロールに対して自転を阻止されつつ公転旋回運動することで前記圧縮室内の被圧縮流体を圧縮する旋回スクロールと、
   前記旋回スクロールを回転駆動する駆動軸と、
   該駆動軸の軸線周りに環状配置された複数の凹部及び該凹部内に保持されたボールを有し、前記旋回スクロールに生じるスラスト力を受けるスラスト玉軸受とを備えたスクロール型圧縮機において、
   前記各凹部には、前記旋回スクロールに対して前記各ボールを付勢する付勢手段がそれぞれ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１記載のスクロール型圧縮機において、
   前記付勢手段は、旋回スクロールに対して、隣接する複数の前記各ボールを同時に付勢することを特徴とするスクロール型圧縮機。
3. 請求項１又は２記載のスクロール型圧縮機において、
   前記凹部の底部には、前記ボールの沈み込み量を調整する調整部材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。

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