JP2663934B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は空調用あるいは空気
圧縮用に用いられるスクロール圧縮機に関するものであ
る。 【０００２】 【従来の技術】従来この種の圧縮機は、例えば第３図の
ような構造になっていた。 【０００３】第３図に示す構造は、一定回転数で運転す
る圧縮機に適用され、旋回渦巻羽根２ａと固定渦巻羽根
１ａとを常に接触させながら動作させて、羽根の半径方
向隙間を縮小に保ち、圧縮室内での洩れを最小限にとど
め、圧縮効率を向上させるものであった。 【０００４】すなわち、クランク軸８の上端面にその軸
心０をはずれて伸びる軸受嵌合穴１０ａが形成され、こ
の軸受嵌合穴１０ａには偏心軸受１１が長手方向に滑動
可能に、かつ回転しない様に嵌合されている。そして、
偏心軸受１１が軸受嵌合穴１０ａの外方の壁面に接触す
る前に、両羽根が接触する関係寸法になっている。ま
た、上記軸受嵌合穴１０ａの長手方向と、旋回渦巻羽根
部品２に働くガス圧縮力ｆｇと遠心力ｆｃとの合力Ｆが
なす角は、一定回転数かつ許容し得るガス圧縮負荷のも
とで、９０°以下に設定されている。従って、通常の運
転状態では、旋回渦巻羽根部品２に働く合力Ｆが、軸受
嵌合穴１０ａの壁面におって偏心軸受嵌合穴１０ａの外
方へ移動させる。その結果、このような圧縮機では、常
に旋回渦巻羽根２ａと固定渦巻羽根１ａとが、いずれか
の点で接触しながら動作することになる。なお、この構
造の場合、旋回渦巻羽根部品２の駆動軸４の中心位置は
軸受嵌合穴１０ａの穿設位置、言い換えれば軸受嵌合穴
１０ａの中心線によって定まる。従って、駆動軸４の中
心位置を図３のようにクランク軸８の中心に対して偏心
させるには、軸受嵌合穴１０ａの中心線をクランク軸８
の中心からずらして構成する必要がある。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】以上説明した理由によ
り、この構造のものでは、クランク軸８の端部に軸芯か
ら固定された距離で規定の角度の溝を加工して仕上げる
必要がある。この時、加工の基準面がクランク軸８の外
周になるため、そこからの角度、偏芯量の設定が必要と
なり、高精度な加工は期待できない。これらの精度が悪
いと、羽根の接触力や羽根の間の隙間が調整できず、羽
根の形状精度が少しでも悪いと、旋回渦巻羽根２ａと固
定渦巻羽根１ａとが接触する点が連続的につながらず、
常に偏心量が変動し、ときには羽根どうしが衝突する場
合も生じて、振動、騒音が大きいという問題があった。
ここで、この構造において高精度な溝加工が期待できな
い理由を説明する。 まず、クランク軸８の外周は断面が
円形であり、その中心を高精度に設定することは外周か
ら等距離にある点として容易に設定できるが、軸受嵌合
穴１０ａの中心線がクランク軸８の中心からずれている
ので、この軸受嵌合穴１０ａの中心線を設定する際に距
離の誤差が生じる危険性がある。軸受嵌合穴１０ａはこ
の誤差の生じる危険性のある中心線を基にエンドミルで
削って加工するので、高精度な加工が期待できない。 ま
た、軸受嵌合穴１０ａは上述のようにエンドミルを用い
て加工するが、壁面加工時にエンドミルが外周方向に力
をかけるので、クランク軸に歪みが発生する。この構造
の場合、嵌合穴１０ａが偏芯しているため、軸受嵌合穴
１０ａの長手方向の２つの壁面からクランク軸８の外周
までの距離が大きく異なるので、エンドミルによって加
工時に発生する歪みが壁面によって異なる。そのため、
２つの壁面を軸受嵌合穴１０ａの中心線から等距離に高
精度に加工することができない。さらに、軸受嵌合穴１
０ａの加工精度を検査する際にも、基準と成り得る中心
線に誤差が生じる危険性があり、この点からも高精度な
加工が期待できない。 【０００６】また、既に述べた様に、この構成は一定回
転数で運転する圧縮機に適するもので、近年空調用圧縮
機として主流である可変速型圧縮機には適用できないと
いう問題があった。すなわち、ある特定の回転数で旋回
渦巻羽根２２ａと固定渦巻羽根１ａとの接触力を適正な
値に設定すると、それより低速の回転数域では旋回渦巻
羽根部品２に働く遠心力ｆｃが減小するので、それに伴
って羽根の接触力も低下し、旋回渦巻羽根２ａが固定渦
巻羽根１ａ上で振動したり、場合によって羽根の半径方
向に大きな隙間ができ、圧縮中のガスが低圧側へ洩れて
運転ができなくなるという問題があった。 【０００７】また、高速回転数域では、羽根どうしの接
触力過大になって羽根が摩耗するという問題があった。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、壁体の一方の面に渦巻状の羽根をそれぞれ
設けるとともにそれぞれの羽根を互いに組み合わせた固
定渦巻羽根部品及び旋回渦巻羽根部品と、前記旋回渦巻
羽根部品を偏心駆動するクランク軸と前記クランク軸を
支承する軸受部品と、前記旋回渦巻羽根部品の自転を拘
束する拘束部品とを含み成るスクロール圧縮機構であっ
て、前記クランク軸の前記旋回渦巻羽根部品側の一端に
溝の側面が前記クランク軸の軸線に平行でかつその中心
線が前記クランク軸の軸線を通る偏心駆動軸受溝を形成
し、この偏心駆動軸受溝の内側に、前記旋回渦巻羽根部
品の駆動軸が回転可能に嵌合した偏心軸受を滑動可能に
配設し、前記旋回渦巻羽根部品の駆動軸が嵌合する偏心
軸受の軸受穴を、前記偏心軸受の滑動面のー方に偏って
穿孔してなるものである。 【０００９】偏心駆動軸受溝の中心線が断面円形のクラ
ンク軸の軸線を通る構成であるので、精度良く中心線の
設定が行える。また、偏心駆動軸受溝がクランク軸の中
央に位置するため、エンドミル加工時のクランク軸の歪
みが偏心駆動軸受溝の長手方向の２壁面に同様に発生す
るため、中心線から２壁面までの距離を同等に加工する
ことができる。さらに、加工精度の検査もクランク軸外
周から上記２壁面までの距離が同等であることを確認す
ることにより精度良く行える。以上のことから、この偏
心駆動軸受溝の構成であると従来の軸受嵌合穴に比べて
精度良く加工することができる。 そして、偏心量の設定
は精度良く加工された偏心駆動軸受溝に嵌合する偏心軸
受の軸受穴の穿孔位置によって設定できるが、軸受穴を
穿孔した後その軸受穴の位置を基に平面である滑動面を
精度良く加工することは容易であるので、偏心量の設定
を容易に行なうことができる。そのため、広い回転数域
で羽根の半径方向の隙間を一定に保つことができるの
で、低振動・低騒音でかつ効率の高い圧縮機が実現でき
る。 【００１０】そして、この構成では、旋回渦巻羽根部品
の駆動軸が回転可能に嵌合する軸受穴を、偏心軸受の滑
動面の一方に偏って穿孔し、その軸受穴の位置によって
偏心駆動軸受溝の角度を設定しているが、言い換えれば
偏心駆動軸受溝の角度に合わせて偏心軸受の軸受穴の穿
孔位置を設定すれば良く、結果として偏心駆動軸受溝の
角度設定が容易に行なうことができる。 【００１１】 【発明の実施の形態】上記課題を解決するために本発明
は、壁体の一方の面に渦巻状の羽根をそれぞれ設けると
ともにそれぞれの羽根を互いに組み合わせた固定渦巻羽
根部品及び旋回渦巻羽根部品と、前記旋回渦巻羽根部品
を偏心駆動するクランク軸と前記クランク軸を支承する
軸受部品と、前記旋回渦巻羽根部品の自転を拘束する拘
束部品とを含み成るスクロール圧縮機構であって、前記
クランク軸の前記旋回渦巻羽根部品側の一端に溝の側面
が前記クランク軸の軸線に平行でかつその中心線が前記
クランク軸の軸線を通る偏心駆動軸受溝を形成し、この
偏心駆動軸受溝の内側に、前記旋回渦巻羽根部品の駆動
軸が回転可能に嵌合した偏心軸受を滑動可能に配設し、
前記旋回渦巻羽根部品の駆動軸が嵌合する偏心軸受の軸
受穴を、前記偏心軸受の滑動面のー方に偏って穿孔して
なるものである。 【００１２】この構成により、偏心量の設定を容易に行
なうことができるとともに広い回転数域で羽根の半径方
向の隙間を一定に保つことができるので、低振動・低騒
音でかつ効率の高い圧縮機が実現できる。 【００１３】そして、旋回渦巻羽根部品の駆動軸が回転
可能に嵌合する軸受穴を、偏心軸受の滑動面の一方に偏
って穿孔することによって偏心駆動軸受溝の角度設定を
容易に行なうことができる。 【００１４】 【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基つい
て説明する。 【００１５】第１図、第２図は、本発明に係わるスクロ
ール圧縮機を、例えば、空調用冷媒圧縮機として構成し
たものである。 【００１６】同図において、１は固定渦巻羽根部品、１
ａは固定渦巻羽根、１ｂは固定渦巻羽根の壁体であり、
２は旋回渦巻羽根部品、２ａは旋回渦巻羽根、２ｂは旋
回渦巻羽根の壁体である。前記固定渦巻羽根１ａと旋回
渦巻羽根２ａはインボリュート曲線あるいはそれに近い
曲線より構成されたもので、互いに噛み合って圧縮室３
を形成する。４は前記旋回渦巻羽根部品２の駆動軸で、
本実施例では前記旋回渦巻部品２の壁体２ｂの背面中央
から突出している。５は旋回渦巻羽根２ａの壁体２ｂを
支承するスラスト軸受、６は固定渦巻羽根部品１とボル
ト等で固定された軸受部品、７は旋回渦巻羽根部品２と
軸受部品６とに係合して旋回渦巻部品２の自転を防止す
る自転拘束部品、８は旋回渦巻羽根部品２を駆動するク
ランク軸でこのクランク軸８内には軸心部に長手方向の
油穴９が形成されている。８ａはクランク軸の第１主
軸、８ｂはクランク軸の第２主軸、６ａは軸受部品６の
上方にあって前記第１主軸８ａを支承する第１軸受、６
ｂは軸受部品６の下方に位置し、前記第２主軸８ｂを支
承する第２軸受である。１０は第１主軸８ａの施固渦巻
羽根部品２側の端面に、溝の側面がクランク軸８の軸線
に平行で、また溝の中心線がクランク軸８の軸線を通る
ように形成した偏心駆動軸受溝である。１１は旋回渦巻
羽根部品２の駆動軸４と回転可能に嵌合した偏心軸受
で、偏心軸受１１は偏心駆動軸受溝１０内でその長手方
向には滑動可能に、かつ回転しないように偏心駆動軸受
溝１０に嵌合している。１２は偏心駆動軸受溝１０内の
クランク軸８の軸心側に入れられ、偏心軸受１１を偏心
駆動軸受溝１０の外方の壁面に押し付けるコイルバネで
ある。そして、偏心軸受１１が偏心駆動軸受溝１０の外
方の壁面に押し付けられた状態において、固定渦巻羽根
１ａと旋回渦巻羽根２ａの半径方向の最近接部には徽小
な隙間が存在するように、偏心駆動軸受溝１０の長手方
向寸法およぴ偏心軸受１１の寸法が設定してある。１３
はクランク軸８を回転駆動する電動機、１３ａはクラン
ク軸８と一体になった電動機１３のロータ、１３ｂは電
動機１３のステータである。１４は圧縮全体を密封する
密閉容器、１５はクランク軸８の一端に結合され、クラ
ンク軸８と共に回転するオイルポンプで、オイルポンプ
１５の軸は密閉容器１４の下部に結合されて、回転止め
されている。１６は冷凍機油、１７は密閉容器に結合し
た吸入管である。１８は固定渦巻羽根部品の生体１ｂの
中心部に設けた吐出穴、１９は吐出穴をおおうように設
けた吐出弁、２０は弁押え、２１は吐出室、２２は吐出
管である。 【００１７】また第２図において、 はクランク軸８の
軸心Ｏから旋回渦巻羽根の駆動軸４の中心Ｏまでの偏心
量、今クランク軸８の回転方向を矢印Ａの方向とする
と、ｆｇは施固渦巻羽根部品２に働く遠心力、ｆｇは施
固渦巻羽根部品２に働くガス圧縮力であり、Ｆはｆｃと
ｆｇの合力である。また、旋回渦巻羽根部品２の偏心方
向と偏心駆動軸受溝１０の長手方向となす角をαとし、
偏心方向と前記合力Ｆとのなす角をβとする。 【００１８】このように構成された圧縮機において、電
動機１３のステータ１３ｂに通電すると、ロータ１３ａ
はトルクを発生してクランク軸８とともに回転する。ク
ランク軸８が回転すると、偏心駆動軸受溝１０、偏心軸
受１１を介して旋回渦巻羽根の駆動軸４にトルクが伝達
され、旋回渦巻羽根部品２は、スラスト軸受５の上を、
自転拘束部品７によって姿勢を保たれながら、クランク
軸８の軸心Ｏのまわりを旋回運動し、圧縮作用を行な
う。 【００１９】これに伴い気体は、吸入管１７より吸い込
まれ、一旦密閉容器１４内に入り、軸受部品６の開口部
を経て、圧縮室３に取り込まれる（矢印は気体の流れを
示す）。圧縮室３内で圧縮されて高圧・高温になった気
体は、吐出穴１８より吐出室２１へ吐き出され、この後
吐出管２２より外部へ送り出される。 【００２０】このように通常の運転が行なわれるが、本
実施例では、ガス圧縮力ｆｇと遠心力ｆｃとの合力Ｆ
と、偏心駆動軸受溝１０の長手方向とのなす角（α＋
β）が９０°以上に設定してある。従って、合力Ｆは旋
回渦巻羽根部品２の偏心量とを減小せしめる方向に偏心
軸受１１を滑動させようとするが、偏心軸受１１を定め
られた位置、すなわち偏心駆動軸受溝１０の外方の壁面
に圧接させるために最低限必要な力を出すようにコイル
バネ１２の拝し付け力を設定している。従って、広い回
転数域で偏心量が一定に保たれるので、両羽根は接触す
ることなく半径方向隙間も一定に保たれる。 【００２１】よって広い回転数域で振動・騒音が小さ
く、羽根の摩耗もなく、圧縮効率も高いものとなる。 【００２２】また、このような構成をとれば、低速で運
転する圧縮機においても、偏心駆動軸受溝１０と偏心方
向とのなす角αを大きく設定することができる。する
と、低速だけでなく高速時においても、圧縮室３に冷媒
液または油等が吸い込まれて圧縮負荷が許容値を超えた
場合には、圧縮負荷ｆｇが大きなるに伴って、偏心駆動
軸受溝１０の長手方向と合力Ｆとがなす角（α＋β）が
９０°を大きく超えるので、この時合力Ｆの分力Ｆ＝｜
Ｆcos（α＋β)｜がコイルバネ１２の押し付け力に打ち
勝って、偏心軸受１１を偏心駆動軸受溝１０の長手方向
に浴って滑動させ偏心量とが減小する。すると、羽根の
半径方向隙間が拡大し、高圧の圧縮室３から低圧の圧縮
室３へと洩れ量が増加して、負荷が軽減され、液圧縮か
ら圧縮機が保護される。 【００２３】また、異物が圧縮室３に取り込まれた場合
にも、偏心量εが減小して、羽根の半径方向隙間が拡大
し、異物が吐出穴１８より排出されるまですみやかな運
転を続けることができる。 【００２４】そして、第２図に示すように、偏心軸受１
１の軸受穴を偏心軸受１１の滑動面の一方に偏って穿孔
することによって、偏心方向と偏心駆動軸受溝１０の長
手方向とのなす角を設定しているので、偏心駆動軸受溝
１０はクランク軸８の軸心Ｏを通るように設置すればよ
く、偏心駆動軸受溝１０の加工を容易に行なうことがで
きる。 【００２５】 【発明の効果】以上詳述した通り、本発明は、壁体の一
方の面に渦巻状の羽根をそれぞれ設けるとともにそれぞ
れの羽根を互いに組み合わせた固定渦巻羽根部品及び旋
回渦巻羽根部品と、前記旋回渦巻羽根部品を偏心駆動す
るクランク軸と前記クランク軸を支承する軸受部品と、
前記旋回渦巻羽根部品の自転を拘束する拘束部品とを含
み成るスクロール圧縮機構であって、前記クランク軸の
前記旋回渦巻羽根部品側の一端に溝の側面が前記クラン
ク軸の軸線に平行でかつその中心線が前記クランク軸の
軸線を通る偏心駆動軸受溝を形成し、この偏心駆動軸受
溝の内側に、前記旋回渦巻羽根部品の駆動軸が回転可能
に嵌合した偏心軸受を滑動可能に配設し、前記旋回渦巻
羽根部品の駆動軸が嵌合する偏心軸受の軸受穴を、前記
偏心軸受の滑動面のー方に偏って穿孔してなることによ
り、偏心量の設定を容易に行なうことができるとともに
広い回転数域で羽根の半径方向の隙間を一定に保つこと
ができるので、低振動・低騒音でかつ効率の高い圧縮機
が実現できる。 【００２６】そして、旋回渦巻羽根部品の駆動軸が回転
可能に嵌合する軸受穴を、偏心軸受の滑動面の一方に偏
って穿孔することによって偏心駆動軸受溝の角度設定を
容易に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明に係るスクロール圧縮機の縦断面図 【図２】同スクロール圧縮機の要部横断面図 【図３】（ａ）は従来のスクロール圧縮機の要部横断面
図 （ｂ）は同要部横断面図 【符号の説明】 １ 固定渦巻羽根部品 ２ 旋回渦巻羽根部品 ３ 圧縮室 ４ 駆動軸 ５ スラスト軸受 ６ 軸受部品 ７ 自転拘束部品 ８ クランク軸 １０ 偏心駆動軸受溝 １１ 偏心軸受 １２ コイルバネ １３ 電動機 １４ 密閉容器 １５ オイルポンプ

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．壁体の一方の面に渦巻状の羽根をそれぞれ設けると
   ともにそれぞれの羽根を互いに組み合わせた固定渦巻羽
   根部品及び旋回渦巻羽根部品と、前記旋回渦巻羽根部品
   を偏心駆動するクランク軸と前記クランク軸を支承する
   軸受部品と、前記旋回渦巻羽根部品の自転を拘束する拘
   束部品とを含み成るスクロール圧縮機構であって、前記
   クランク軸の前記旋回渦巻羽根部品側の一端に溝の側面
   が前記クランク軸の軸線に平行でかつその中心線が前記
   クランク軸の軸線を通る偏心駆動軸受溝を形成し、この
   偏心駆動軸受溝の内側に、前記旋回渦巻羽根部品の駆動
   軸が回転可能に嵌合した偏心軸受を滑動可能に配設し、
   前記旋回渦巻羽根部品の駆動軸が嵌合する偏心軸受の軸
   受穴を、前記偏心軸受の滑動面のー方に偏って穿孔して
   なるスクロール圧縮機。