JP2543031B2 - スクロ−ル圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、冷暖房装置若しくは冷蔵庫等の冷却装置に
用いられるスクロール圧縮機に関する。

従来の技術 従来から圧縮機の低振動化、低騒音化を図るためにス
クロール圧縮機が注目されて来ている。

この種の圧縮機を第８図に示す。

同図に示すように圧縮機本体101内には、圧縮要素を
構成する固定渦巻羽根部品102、旋回渦巻羽根部品103、
電動機要素を構成するステータ104、ロータ105、電動機
要素の回転を圧縮要素に伝達する伝達要素を構成するク
ランク軸106、自転拘束部品107を有している。また圧縮
機本体101の側面には低圧冷媒を吸入する吸入管108、高
圧冷媒を吐出する吐出管109を有する。ここで固定渦巻
羽根部品102の下面には、インボリュート曲線状に突起
した固定渦巻羽根ラップ102aを有し、固定渦巻羽根部品
102中央部には吐出口102bを有する。また旋回渦巻羽根
部品103の上面には、インボリュート曲線が固定渦巻羽
根ラップ102aと逆巻きの旋回渦巻羽根ラップ103aを有し
ている。クランク軸106の上部は、圧縮機本体101に固定
された軸受110内に遊嵌され、旋回渦巻羽根部品103の下
面に突出して設けられた旋回渦巻羽根軸102bを遊嵌して
いる。このとき旋回渦巻羽根軸102bの中心は、クランク
軸106の中心から偏心して設けてある。自転拘束部品107
は、リング形状で上面下面にそれぞれ対角線状に突起を
有し、旋回渦巻羽根部品103と軸受110との間に摺動自在
に設けられ、クランク軸106の回転により旋回羽根部品1
03がクランク軸106を中心に公転運動するように構成さ
れている。また旋回羽根部品103と軸受110の間には、冷
媒圧縮によって旋回羽根部品103に生じる下方向への力
を受けるスラスト板111が設けてある。

上記構成により、電動要素を構成するロータ105の回
転によってクランク軸106が回転する。そしてこのクラ
ンク軸106の回転は、自転拘束部品107の作用により旋回
渦巻羽根部品103をクランク軸106のまわりを公転させ
る。そしてこの旋回渦巻羽根部品103の公転運動によっ
て、固定渦巻羽根部品102と旋回渦巻羽根部品103の間の
固定渦巻羽根ラップ102aと旋回渦巻羽根ラップ103aとで
形成される密閉空間は、その容積を減少させながら中心
部へ移動する。すなわち旋回渦巻羽根部品103の側部か
ら吸い込まれた低圧冷媒は、前述の固定渦巻羽根部品10
2と旋回渦巻羽根部品103の外周で形成される密閉空間内
に封入され、この密閉空間が中央部に移動するにしたが
って圧縮され、中央部に設けられている吐出口102bから
吐出される。

発明が解決しようとする問題点 上記のように冷媒は、固定渦巻羽根部品102と旋回渦
巻羽根部品103との間で圧縮される。このとき固定渦巻
羽根部品102は圧縮機本体101に固定されているため、旋
回渦巻羽根部品103は下方への力を受ける。そしてこの
下方への力を受けるために旋回渦巻羽根部品103と軸受1
10との間に軸受110に片面を固定させてスラスト板111を
設けてある。

しかしこのスラスト板111には圧縮冷媒による大きな
力が加わるため、摩耗しやすいという問題を有してい
る。特にこのスラスト板111の摩耗は、固定渦巻羽根部
品102と旋回渦巻羽根部品103との隙間寸法に大きな影響
を与えるため、この隙間寸法の増大により各密閉空間が
連続することになり、効率的圧縮が行なえないという問
題を生じることになる。すなわち従来の構成では、スラ
スト板111と旋回渦巻羽根部品103下面との間の油滑が十
分に行なわれないため、スラスト板111が摩耗しやすい
という問題を有していた。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明は、クランク軸と
旋回渦巻羽根部品との係合部に潤滑油を供給する油供給
手段と、旋回渦巻羽根部品の自転を防止して旋回のみを
させるオルダムリングを有する自転拘束機構と、オルダ
ムリングの内側に位置し旋回渦巻羽根部品の軸方向の付
勢力を受けるスラスト板とを備え、このスラスト板を軸
受部品および旋回渦巻羽根部品それぞれと摺動可能な状
態で、軸受部品と旋回渦巻羽根部品との間に挟み込む構
成としたものである。

作用 上記構成により、クランク軸の回転によって旋回渦巻
羽根部品はそれ自体回転しない公転運動を行なう。この
時自転拘束部品は、半径方向に摺動する。またスラスト
板も自転拘束部品の内周で自転拘束部品の摺動にともな
って摺動する。ここでクランク軸と旋回渦巻羽根軸との
嵌合部に供給された油は、この嵌合部の油滑を行なうと
ともに旋回渦巻羽根部品の公転運動により旋回渦巻羽根
部品の外周方向に導かれ、さらにスラスト板の摺動によ
りスラスト板の両面の油滑を行なう。すなわち旋回渦巻
羽根部品の軸方向の大きな力が加わるスラスト板の潤滑
作用を円滑に行なうため、スラスト板の摩耗を少なくす
ることができる。そしてさらにはスラスト板を自転拘束
部品の内周に設けているので、圧縮機の小型化をも図る
ことができる。

実施例 以下、本発明のスクロール圧縮機の一実施例を図面に
基づいて説明する。

第１図は、本実施例によるスクロール圧縮機の構成を
示す断面図である。

同図に示すようにケースリブ1aを有するポンプ枠体１
と密閉容器２により圧縮機本体を構成する。そしてこの
圧縮機本体には低圧冷媒を導入する吸入管３、高圧冷媒
を吐出する吐出管４、圧縮機内部の温度を検出し安全装
置を構成するガラス絶縁端子5a及び端子箱5bを有する。
また圧縮機本体内底部は潤滑油溜６となっており、圧縮
機本体内に設けている電動機要素、圧縮機要素、回転伝
達要素の潤滑を行なう油が溜められている。

ここで電動機要素は、圧縮機本体に固定されたステー
タ7aと、このステータ7aの内周に回動自在に設けられた
ロータ7bとからなる。

また圧縮機要素は、ポンプ枠体１に固定され中心に吐
出口8aを有する固定渦巻羽根部品８と、回動自在に設け
られた旋回渦巻羽根部品９とからなる。

また電動機要素の動力を圧縮機要素に伝える回転伝達
要素は、ロータ7bを周設しその上端を旋回渦巻羽根軸9a
と嵌合して設けられたクランク軸10と、このクランク軸
10の上部に隙間を有して周設され、ポンプ枠体１に固定
された軸受11と、旋回渦巻羽根部品９の旋回渦巻羽根軸
9aを中心とする回転を拘束し、この旋回渦巻羽根部品９
をクランク軸10を中心とする回転のみにする自転拘束部
品12とからなる。

次に各部品の詳細を第２図から第７図を用いて説明す
る。

第２図は、固定渦巻羽根部品８と旋回渦巻羽根部品９
とのかみあい状態を示す要部平面図である。

固定渦巻羽根ラップ8bと旋回渦巻羽根ラップ9bとは、
同形状のインボリュート曲線もしくはインボリュート曲
線に近い曲線でそれぞれ構成され、固定渦巻羽根部品８
の中央部には吐出口8aを有する。すなわち低圧冷媒が円
周方向から供給され、固定渦巻羽根ラップ8bと旋回渦巻
羽根ラップ9bとによって形成される密閉空間13a、13a′
に閉じ込められる。この閉じ込められた冷媒は、旋回渦
巻羽根部品９の公転にともない密閉空間がせばめられる
ので、中心に移動するに従い圧縮される。すなわち密閉
空間13a、13a′は密閉空間13b、13b′のようになる。そ
して圧縮された高圧冷媒は吐出口8aから吐出される。同
図から明らかなように、圧縮過程にある密閉空間を常に
複数個有する。

第３図は、旋回渦巻羽根部品９、軸受11、自転拘束部
品12、スラスト板14の構成を示す分解斜視図である。

旋回渦巻羽根部品９の上面には、前述の旋回渦巻羽根
ラップ9bが一体に設けられ、下面中央部には旋回渦巻羽
根軸9aが一体に設けられている。また自転拘束部品12の
上面には上部突起12aが、下面には下部突起12bが対角線
上に設けられている。この上部突起12aは、旋回渦巻羽
根部品９の下面の半径方向に設けられた摺動溝（図示せ
ず）に、下部突起12bは軸受11の上面の半径方向に設け
られた摺動溝11aにそれぞれ摺動可能にはめこまれる。
またスラスト板14は、自転拘束部品12の内周に位置する
ように設けられる。この時スラスト板14の径は、自転拘
束部品12の摺動によって動かされる大きさでなければな
らない。すなわち軸受11の中心から摺動溝11aの中心側
端部までの距離よりも長い半径を必要とし、自転拘束部
品12の摺動域内に位置する必要がある。ただし、スラス
ト板14自体は自転拘束部品12の摺動域内にはいらないよ
うな大きさであっても、自転拘束部品12と何らかの結合
手段を有し、実質的にスラスト板14が自転拘束部品12の
摺動によって動かされ、旋回渦巻羽根部品９と軸受11と
の間を摺動する構成であれば、このスラスト板14は自転
拘束部品12の摺動域内にあるとする。またこのスラスト
板14が自転拘束部品と一体となったものでもよい。この
スラスト板14は、旋回渦巻羽根部品９が圧縮冷媒によっ
て受ける下方向への附勢力を受けるためのものであり、
その肉厚は自転拘束部品12の肉厚と同じかもしくはそれ
以上あることが必要である。スラスト板14の肉厚が自転
拘束部品12の肉厚と同じ場合には、旋回渦巻羽根部品９
の下方向への附勢力は、自転拘束部品12でも受けること
になるので、スラスト板14に加わる圧力を減少すること
ができる。軸受11は、前述の摺動溝11aの他に吸入穴11b
を複数個有する。この吸入穴11bは、軸受11下部の低圧
冷媒ガスを軸受11の上部に位置する旋回渦巻羽根部品９
の周りに導くためのものである。

第４図は、吸入ガイド15の斜視図である。この吸入ガ
イド15は、吸入管３から圧縮機本体内に吸い込まれた冷
媒ガスが直接軸受11に設けられた吸入穴11bから旋回渦
巻羽根部品９の周りに導かれるのを防止するためのもの
である。すなわち、吸入管３から吸い込まれる冷媒ガス
には液冷媒が含まれているために、この液冷媒が圧縮要
素の中に導かれることによって生じる液圧縮を防止する
ためのものである。

第５図は、クランク軸10の斜視図である。このクラン
ク軸10の上端には旋回軸受10aを有し、この旋回軸受10a
内に前述の旋回渦巻羽根軸9aが挿入される構成となる。
またクランク軸10の下端には下部に穴を有する主軸延長
筒11bが設けられ、圧縮機本体内底部の潤滑油溜６内に
浸されている。そしてクランク軸10内には油穴11cが、
クランク軸10表面には油溝11dが設けられている。ここ
で油穴11cは、クランク軸10と旋回渦巻羽根軸9aとの嵌
合部に潤滑油を供給する油供給手段である。すなわち油
供給手段は、結果的にスラスト板14の内部に位置するク
ランク軸10と旋回渦巻羽根軸9aとの嵌合部に潤滑油を供
給するものであればよく、本実施例で示すようにクラン
ク軸10の回転によって生じる遠心力を利用してクランク
軸10内部を上昇するものの他に、クランク軸の外周に沿
って上昇するものであってもよく、さらにはポンプ等の
動力によって供給するものであってもよい。

第６図は、ロータ7bに固定された液分離羽根16とバラ
ンスウェイト17を示す斜視図である。

同図に示すように上部液分離羽根16a、下部液分離羽
根16b、主バランスウェイト17aが同心円状に設けられ、
ロータ7bに固定されている。そしてこれ全体がクランク
軸10と一体に回動するように前述のクランク軸10に周設
されている。17bは副バランスウェイトである。

第７図は第１図のVII−VII線による断面図である。

同図に示すようにクランク軸10の上流凹部は略長方形
状となっており、旋回軸受10aは弾性体18によって一方
へ附勢されている。すなわち、旋回渦巻羽根軸9aの中心
は、クランク軸10の中心から偏心している。このように
旋回渦巻羽根軸9aをクランク軸10の中心から偏心させ、
さらに自転拘束部品12によって旋回渦巻羽根部品９の旋
回渦巻羽根軸9aを中心とする回転を拘束するとともに、
この自転拘束部品12の対角線上でのそれぞれの摺動によ
って旋回渦巻羽根部品９は公転運動を行なう。

また圧縮要素に液圧縮等の理由で過大な負荷がかかっ
た場合には、旋回渦巻羽根軸9aに力が作用し、弾性体18
を縮め、クランク軸10と旋回渦巻羽根軸9aとの偏心量を
少くする。

上記構成による冷媒の流れを以下に説明する。

例えば凝縮器、キャピラリチューブ、蒸発器を経た低
圧冷媒は、吸入管３から圧縮機本体内に吸入される。こ
の時理想的には蒸気冷媒であるが、実際は液冷媒を含む
ため、吸入管３の出口にはあみ19を設けている。そして
圧縮機本体内に導かれた冷媒は、液分離羽根16の隙間を
通り軸受11と吸入ガイド15との間の空間に導かれる。そ
して軸受11に有する吸入穴11bを通り旋回渦巻羽根部品
９の外周に導かれる。この旋回渦巻羽根部品９の外周に
導かれた冷媒は、この旋回渦巻羽根部品９と固定渦巻羽
根部品８とによって形成される密閉空間に入り、圧縮さ
れ、吐出口8aを介して吐出管４から吐出される。

次に上記構成による潤滑油の流れを以下に説明する。

圧縮機本体内底部の潤滑油溜６に有する油は、主軸延
長筒11b内に入り、この主軸延長筒11bの回転により主軸
延長筒11b内面を上昇する。そして同様に回転している
クランク軸10内の油穴11cを上昇し、クランク軸10の上
端、すなわちクランク軸10と旋回渦巻羽根軸9aとの嵌合
部に至る。そしてこの嵌合部に至った油は、嵌合部の潤
滑を行なうとともに旋回渦巻羽根部品９の下面に導かれ
る。そしてこの油はスラスト板14の摺動によりスラスト
板14の上下面の潤滑を行なう。この油の一部は軸受11に
有する摺動溝11a内に溜まり、自転拘束部品12の潤滑を
行なう。そして余剰の油はクランク軸10の外周を下降す
る。すなわちクランク軸10の外周には下方へ傾斜した螺
旋溝が設けられている。このように下降した油は、油溝
11dによりクランク軸10に周設された軸受11の下端部に
導かれる。そしてこの油は、軸受11の下端部に対向して
周設された下部液分離羽根16bの空間からステータ7a方
面に飛散され、再び圧縮機底部の潤滑油溜６に導かれ
る。

本実施例は、上記説明から明らかなようにクランク軸
10の油穴11cを上昇した油は、クランク軸10と旋回渦巻
羽根部品９との嵌合部を潤滑するとともに、自転拘束部
品12の内周に設けられたスラスト板14の摺動によりスラ
スト板14の上下面の潤滑を円滑に行なうことができる。
そして、自転拘束部品12の内周に設けているので圧縮機
本体の半径方向の大きさを小型化することができる。ま
たスラスト板14と自転拘束部品12との肉厚を同じにして
いるのでスラスト板14への圧力を小さくでき、全体とし
て単位面積に受ける力を減少することができるので摩擦
による摩耗を少なくでき、機器の寿命を延ばすことがで
きる。

発明の効果 本発明は上記構成により、クランク軸と旋回渦巻羽根
軸との嵌合部に供給された油は、スラスト板の摺動によ
りスラスト板の両面の潤滑を円滑に行なうことができ
る。すなわち、このスラスト板には圧縮冷媒による大き
な力が加わるが、この円滑な潤滑によりスラスト板の摩
耗を少なくすることができる。特にスラスト板の摩耗
は、固定渦巻羽根部品と旋回渦巻羽根部品とのかみあい
寸法に大きな影響を与えるものであり、スラスト板の摩
耗によりこのかみあい寸法が大きくなると圧縮効率の低
下をまねくが、この円滑な潤滑作用により圧縮効率の低
下を防止することができ、圧縮機の寿命を延ばすことが
できる。

さらには、このスラスト板は自転拘束部品の内周に設
けているので圧縮機の小型化をも図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるスクロール圧縮機の構
成を示す断面図、第２図は同圧縮機の固定渦巻羽根部品
と旋回渦巻羽根部品とのかみあい状態を示す要部平面
図、第３図は同圧縮機に用いる部品の分解斜視図、第４
図から第６図は同圧縮機に用いる各部品の斜視図、第７
図は第１図のVII−VII線による断面図、第８図は従来の
スクロール圧縮機の構成を示す断面図である。 ８……固定渦巻羽根部品、8b……固定渦巻羽根ラップ、
９……旋回渦巻羽根部品、9b……旋回渦巻羽根ラップ、
10……クランク軸、11c……油供給手段（油穴）、12…
…自転拘束部品、14……スラスト板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 伸一 門真市大字門真1006番地 松下電器産業 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−131894（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−177087（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定渦巻羽根を有する固定渦巻羽根部品
   と、前記固定渦巻羽根と噛み合い、複数個の圧縮空間を
   形成する旋回渦巻羽根を有する旋回渦巻羽根部品と、こ
   の旋回渦巻羽根部品を旋回駆動するクランク軸と、この
   クランク軸の主軸を支承する軸受部品と、前記クランク
   軸と前記旋回渦巻羽根部品との係合部に潤滑油を供給す
   る油供給手段と、前記旋回渦巻羽根部品の自転を防止し
   て旋回のみをさせるオルダムリングを有する自転拘束機
   構と、前記オルダムリングの内側に位置し前記旋回渦巻
   羽根部品の軸方向の付勢力を受けるスラスト板とを備
   え、このスラスト板を前記軸受部品および前記旋回渦巻
   羽根部品それぞれと摺動可能な状態で、前記軸受部品と
   前記旋回渦巻羽根部品との間に挟み込む構成としたスク
   ロール圧縮機。