JP2821576B2 - スクロール式機械 - Google Patents

スクロール式機械

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JP2821576B2 JP63293450A JP29345088A JP2821576B2 JP 2821576 B2 JP2821576 B2 JP 2821576B2 JP 63293450 A JP63293450 A JP 63293450A JP 29345088 A JP29345088 A JP 29345088A JP 2821576 B2 JP2821576 B2 JP 2821576B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はスクロール式機械、特にクランク軸による
旋回スクロール部材の駆動機構について改良を施してあ
るスクロール式機械、に関するものである。
［従来の技術とその問題点］ 普通の型式のスクロール式機械は互いに嵌め合わされ
る螺旋翼を有する非旋回スクロール部材及び旋回スクロ
ール部材を備え、一方のスクロール部材の翼側面は他方
のスクロール部材の翼側面に対し密封的に係合する。翼
側面は可動の流体ポケットを区画形成し、該流体ポケッ
トの容量は一方のスクロール部材が他方のスクロール部
材に対し相対的に旋回するにつれて変更される。
旋回運動は一般に、両端付近で機械の軸受に回転可能
に支承されているところの機械軸旋方向に沿うクランク
軸によって付与される。
クランク軸と旋回スクロール部材間の駆動機構中に互
いに相対回転不能且つ摺動可能に係合する平坦な２つの
駆動面を設けて、駆動機構を放射方向で融通性をもつも
のに構成する技術が、例えば特開昭59−131702号公報に
開示されているように公知である。本公報のものは旋回
スクロール部材にピン状の軸部を設ける一方、モータ駆
動されるクランク軸の上端部に偏心穴を設け、この偏心
穴に上記軸部を、リテーナにて保持させてあるスリーブ
ベアリングを介して嵌合している。クランク軸の偏心穴
の内壁面上とリテーナの外周面上とにそれぞれ平坦な駆
動面を形成して、該両駆動面を互いに係合させてクラン
ク軸により旋回スクロール部材を旋回駆動するように図
ると共に、これらの平坦な面同士の係合により旋回スク
ロール部材がクランク軸を横切る方向で該クランク軸に
対し若干摺動できることとし、これにより両螺旋翼間に
介在する異物等による過負荷作用時に旋回スクロール部
材が非旋回スクロール部材から放射方向で分離するよう
に自動的に移動し、もって自動的な過負荷解除が得られ
ることとしている。類似の駆動機構は、特開昭59−1207
94号公報にも開示されている。
これらの従来例では、旋回スクロール部材の駆動機構
において該スクロール部材の軸部が最中心部に位置する
から、旋回スクロール部材を旋回可能に支承する支承面
の面積が比較的小さく、旋回スクロール部材の摩耗及び
安定支持上で問題がある。
スクロール駆動機構に関連する他の問題点として、ク
ランク軸の彎曲から生じる不具合がある。かなわち慣性
及び圧縮ガス力によって旋回スクロール部材に対し負荷
される荷重が増大するにつれ、クランク軸がその停止状
態での姿勢からそり返り或いは曲げを起こしがちであ
り、これよりしてクランク軸の駆動端がその軸受部材に
対し非整列状態をとって該軸受部材に対し旋或いは面接
触ではなく点接触するに至る。このように機械稼働時に
クランク軸と旋回スクロール部材間に生じる非整列は、
クランク軸の駆動端及びその軸受部材の摩耗損傷の可能
性を増大させることからして、望ましくない。また機械
定常稼働状態での動力消費量も高められる。
このため例えば実開昭55−137274号公報及び特開昭62
−159783号公報に開示されているように、旋回スクロー
ル部材に設けた軸部をクランク軸の偏心穴にブッシュ等
の軸受部材を介し支承させて旋回スクロール部材の旋回
駆動を得るスクロール駆動機構において、ブッシュ等の
軸受部材又はその内面の軸受面をクランク軸の軸線に対
し若干傾斜するテーパ状のものに形成し、クランク軸の
曲がりが生じる機械稼働時にクランク軸の該曲がりによ
り偏心穴内壁面と軸受部材間の接触面積が増されるよう
に図った技術が、提案されている。しかし円筒面状の内
外面を有するブッシュ等の軸受部材の円筒面をテーパ面
に形成する機械加工は困難を伴い、所定角度のテーパ面
を精密に得難い。しかも放射方向での融通性を有する前
述の駆動機構におけるのと同様に旋回スクロール部材の
軸部が駆動機構の最中心部に位置するから、そして該軸
部を支承する軸受部材が、クランク軸の曲がりによって
クランク軸偏心穴の内壁面との接触面積を増すといって
もテーパ状のものであることから、旋回スクロール部材
が安定に支持されるとは言い難い。
［発明課題］ そこでこの発明は平坦な駆動面同士の係合による放射
方向での融通性を有するスクロール駆動機構について、
旋回スクロール部材が常に安定に支持され、また機械の
定常稼働状態で平坦な駆動面同士が摩耗及び動力消費量
を減少するように係合し合い、しかも加工を容易且つ精
密に行えるように改良を施してある、新規なスクロール
式機械を提供しようとするものである。
［問題点を解決するための手段］ この発明に係るスクロール式機械は、 円筒面状の軸受部を形成する中心穴を備えたハブを有
する旋回スクロール部材、 この旋回スクロール部材と噛合わされた非旋回スクロ
ール部材、 外周面上に軸線方向に沿う平坦な駆動面を有する偏心
クランクピンを備え、回転駆動を受けるクランク軸、 上記クランクピンを支承する軸線方向穴を有し、該軸
線方向穴の内壁面上に、上記したクランクピンの駆動面
に対し相対回転不能に、且つ、クランクピンを横切る方
向で相対摺動可能に係合する平坦な内側駆動面を有する
駆動ブッシュであって、上記したハブの中心穴に嵌合さ
れていて上記軸受部を回転可能に支承する円筒面状の外
側駆動面を有する駆動ブッシュ、 を備え、上記クランク軸の回転により上記したクランク
ピンの駆動面、内側駆動面、外側駆動面及び軸受部を介
し上記した旋回スクロール部材が非旋回スクロール部材
に対し相対的に旋回せしめられるように構成される。
そして上記したクランクピンの駆動面と駆動ブッシュ
の内側駆動面とのうちの１つの駆動面を軸線方向の全長
にわたり、上記クランク軸の停止状態で該クランク軸の
軸線に対し一定の角度だけ傾斜している傾斜駆動面に形
成し、上記角度を、機械の定常稼働状態でクランクピン
に加わる荷重によって生ぜしめられるクランク軸の彎曲
によりクランクピンの駆動面と駆動ブッシュの内側駆動
面とが互いに、クランク軸停止状態におけるよりも大き
な面積で接触するように設定する。
上記した角度は機械定常稼働状態で上記接触面積が最
大となり、駆動のために余分の動力が消費されずして機
械の動力消費量が最小となるように設定するのがよい。
そのような角度は、例えば0.125゜から0.500゜の範囲の
ものである。
前記したクランクピンの駆動面と駆動ブッシュの内側
駆動面間の相対摺動を生じさせ得る間隙をクランクピン
と駆動ブッシュ間に付与するためには前記した駆動ブッ
シュの軸線方向穴を、横断面形状が例えば長円形である
ものに形成する。
［発明の作用と効果］ クランクピン外周面上の平坦な駆動面と駆動ブッシュ
内周面上の平坦な内側駆動面とを相対摺動可能に係合さ
せた構成によって、両スクロール部材間での異物等によ
る過負荷作用時に旋回スクロール部材が非旋回スクロー
ル部材から放出方向で分離され自動的な過負荷解除が得
られるのは、前述した特開昭59−131702号公報及び特開
昭59−120794号公報に記載されているのと同様である。
相対回転不能に係合させる平坦な駆動面と平坦な内側
駆動面とのうちの１つの駆動面を軸線方向の全長にわた
り、クランク軸の軸線に対し前述のように傾斜させてあ
ることから、機械の定常稼働状態においてこれらの平坦
な駆動面同士が、クランク軸に彎曲が生じるにもかかわ
らず極力大きな面積で接触し合うこととなって、摩耗損
傷の問題が大きく低められ、また動力消費量も実質的に
減らされる。
スクロール駆動機構を放射方向で融通性を有するもの
とするためにクランクピン外周面上と駆動ブッシュ内周
面上とに平坦な駆動面及び内側駆動面を設けた構成を利
用し、該両駆動面のうちの１つの駆動面をクランク軸の
軸線に対し傾斜させた傾斜駆動面に形成して、機械稼働
時に生じるクランク軸と旋回スクロール部材間の非整列
の問題に対処しており、傾斜する平坦面を機械加工によ
り形成することは容易且つ精密に行えるから、所定の角
度の傾斜駆動面を容易且つ精密に加工形成できることと
する。
さらに円筒面状の軸受部を形成する中心穴を備えたハ
ブを、旋回スクロール部材に設けて、駆動ブッシュをハ
フ中心穴に嵌合し該ブッシュの円筒面状の外側駆動面に
よってハブの円筒面状軸受部を相対回転可能に支承させ
た構成により、旋回スクロール部材の旋回可能な支承部
がスクロール駆動機構中で最外周部に位置し、旋回スク
ロール部材を旋回可能に支持する支承面の面積を大きく
確保できる。そしてこの旋回スクロール部材の支持構造
は、駆動機構を放射方向で融通性を有するものとすると
共にクランク軸と旋回スクロール部材間の非整列の問題
に対処するための構造部とは独立させ該構造部の放射方
向外側の別部分に設けられていて、機械が定常稼働状態
に達するまでの間も機械の定常稼働状態でも旋回スクロ
ール部材を、そのハブ内面の円筒面状軸受部の全周で安
定に支持する。したがって旋回スクロール部材が常に安
定に支持され、同スクロール部材についても摩耗が抑制
され機械寿命が向上する。
〔実 施 例〕
この発明の原理とするところは回転可能に支持され一
端にクランクピンを有するクランク軸によつて駆動され
る各種形式の機械に適用できるが、例示上の目的からし
て空調用及び冷凍用機械の冷媒を圧縮するのに特に適当
している密閉型のスクロール式圧縮機10においてこの発
明を具体化した実施例について述べる。本型式のスクロ
ール式圧縮機は、本願出願人の出願に係る特願昭62−20
8061号（特開昭63−80088号）に詳細に開示されてい
る。
スクロール式圧縮機10は低端に潤滑油溜め（図示せ
ず。）を有する外殻12、鉛直に配置され両端で上部軸受
16及び下部軸受（図示せず。）によつて回転可能に支持
されているクランク軸14、非旋回スクロール部材20及び
旋回スクロール部材22を含むスクロール組立体、クラン
ク軸駆動用のモータ23、及び旋回スクロール部材22を駆
動するためにクランク軸14の上端から延出させてある偏
心クランクピン24を、備えている。通例の油供給通26
が、潤滑油溜めから機械の各部に対し潤滑油を供給する
ためクランク軸14中に偏心位置で軸線方向に沿わせ設け
られている。これらのより詳細な構造は、上述した特願
昭62−208061号（特開昭63−80088号）に開示されてい
る。
非旋回スクロール部材20は螺旋翼28を有する。旋回ス
クロール部材22は端板30を含み、この端板30の一面から
下方向きに延出する円筒状のハブ32であつて円筒状の軸
受部34を有するハブ32と端板他面から立ち上らせてある
螺旋翼38を備えている。螺旋翼28と36は通例の方式で互
に嵌め合されている。外殻12には圧縮機のボデー38を固
定支持させてあり、このボデー38はスラスト受け面39で
もつて旋回スクロール部材22を支承している。ボデー38
にはハブ32を受入れる環状室40も、設けられている。
放射方向での融通性を附与する略円筒形の駆動ブツシ
ユ42を、旋回スクロール駆動のためにハブ32を支承させ
て設けてあり、この駆動ブツシユ42は軸受部34に摺接す
る外周面48をもち、また平坦部50、この平坦部50と軸線
方向で整列させてある軸線方向の切欠き溝52、及び中心
穴54を含んでいる。中心穴54は略円筒状で横断面形状が
長円形であり、この発明に従つて軸線方向に沿う平坦な
被駆動面56を備えている。この被駆動面56は外周面48の
中心軸線に対し平行ではなく、該中心軸線に対し小さな
鋭角Ｃだけ傾けられている。クランクピン24は横断面形
状が略円筒状であり、上記した平坦被駆動面56に対し係
合させるものとされている軸線方向に沿う平坦な駆動面
58を有する。クランクピン24と中心穴54との他の部分間
には、平坦な面56,58同士が互に相対摺動するのを可能
とし駆動機構に放射方向での融通性をもたせる間隙を残
してある。
上記したのとは逆に傾斜させる平坦面を第８図に示す
ようにクランクピン24の平坦な駆動面58の方とすること
もできる。
スクロール組立体のための潤滑は前記した油供給通路
26から油を受取りそれを上部軸受16に対し供給する放射
方向の通路60、及び油供給通路26から油を受取り圧縮機
ボデー38中の通路（図示せず。）を介して旋回スクロー
ル用のスラスト受け面39を潤滑する環状溝62によつて、
達成される。また油は油供給通路26によりクランクピン
24の頂部へも給送され、そこから油が遠心力によつて放
射方向の外向きに放出され、前記切欠き溝52中に集めら
れ、そこから油がクランクピン24と中心穴54間及び軸受
部34と平坦部50間の間隙中へと下向きに流れる。
その間に鋭角を形成している駆動／被駆動平坦面がも
つ意義は、第2,6,7図から理解することができる。圧縮
機が定常稼働状態に達したとき、圧縮ガスによつて生ぜ
しめられる符号Ｌで示す放射方向の分離力により主とし
て生ぜしめられてクランクピン24に加わる荷重が誇張し
て図示したようにクランク軸14に彎曲を生じさせ、これ
によつてクランク軸14の端部が、符号Ａで示す運転停止
中の中心線軸に対し鋭角をなして傾く。平坦面間の傾斜
角度が適正に選択されていると上記した定常稼働状態に
おいて、クランクピン平坦面58が駆動ブツシユ平坦面56
と完全に係合し駆動ブツシユ42が適正に整列する。角度
Ｃは計算により求めることもできるし、所望の稼働点で
圧縮機の動力消費量が極少となるまで０゜から徐々に増
して行くことによつて実験的に求めることもできる。同
角度は普通極く小さく、或る圧縮機について試験した結
果では0.125゜から0.500゜のオーダーのものである。
クランク軸の主軸受（つまり前記した上部軸受16と図
外の下部軸受）に類似の傾斜をもたせることは、それら
の軸受が同様に不整列状態をとるとしても不必要である
と信じられる。何故ならこれらの軸受は圧縮機において
比較的低温であると共に潤滑が行なわれ易い領域に配置
され、また比較的大きな軸受面積を有するからである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明に従つて改良された駆動軸受機構を
有するスクロール式圧縮機の一部分を示す縦断面図であ
る。 第２図は、第１図に図示のスクロール式圧縮機のクラン
ク軸が負荷状態でそり返つた状態を大幅に誇張して示す
模式図である。 第３図は、第１図に図示の駆動ベアリング機構の平面図
である。 第４図は第３図の４−４線に沿う縦断面図で、駆動ブツ
シユのみを図示したものである。 第５図は第３図の５−５線に添う縦断面図で、駆動ブツ
シユのみを図示したものである。 第６図は第１図の一部分を同図の左側から見て画いた拡
大縦断面図で、機械の運転停止状態におきクランクピン
と軸受とを誇張した形で示してある。 第７図は第１図の一部分を同図の左側から見て画いた拡
大縦断面図で、機械の定常稼働状態におきクランクピン
を誇張した形で示してある。 第８図は、この発明の他の実施例の一部分を示す正面図
である。 14……クランク軸、20……非旋回スクロール部材、22…
…旋回スクロール部材、24……クランクピン、30……端
板、32……ハブ、34……軸受部、42……駆動ブツシユ、
48……外周面、54……中心穴、56……被駆動面、58……
駆動面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−159783（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−120794（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−126094（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−137274（ＪＰ，Ｕ)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】円筒面状の軸受部を形成する中心穴を備え
    たハブを有する旋回スクロール部材、 この旋回スクロール部材と噛合わされた非旋回スクロー
    ル部材、 外周面上に軸線方向に沿う平坦な駆動面を有する偏心ク
    ランクピンを備え、回転駆動を受けるクランク軸、 上記クランクピンを支承する軸線方向穴を有し、該軸線
    方向穴の内壁面上に、上記したクランクピンの駆動面に
    対し相対回転不能に、且つ、クランクピンを横切る方向
    で相対摺動可能に係合する平坦な内側駆動面を有する駆
    動ブッシュであって、上記したハブの中心穴に嵌合され
    ていて上記軸受部を回転可能に支承する円筒面状の外側
    駆動面を有する駆動ブッシュ、 を備え、上記クランク軸の回転により上記したクランク
    ピンの駆動面、内側駆動面、外側駆動面及び軸受部を介
    し上記した旋回スクロール部材が非旋回スクロール部材
    に対し相対的に旋回せしめられるように構成されたスク
    ロール式機械であって、 上記したクランクピンの駆動面と駆動ブッシュの内側駆
    動面とのうちの１つの駆動面が軸線方向の全長にわた
    り、上記クランク軸の停止状態で該クランク軸の軸線に
    対し一定の角度だけ傾斜している傾斜駆動面に形成され
    ており、上記角度を、機械の定常稼働状態でクランクピ
    ンに加わる荷重によって生ぜしめられるクランク軸の彎
    曲によりクランクピンの駆動面と駆動ブッシュの内側駆
    動面とが互いに、クランク軸停止状態におけるよりも大
    きな面積で接触するように設定してあるスクロール式機
    械。
  2. 【請求項２】請求項１に記載のスクロール式機械におい
    て、前記した駆動ブッシュの内側駆動面を前記傾斜駆動
    面に形成してあるスクロール式機械。
  3. 【請求項３】請求項１に記載のスクロール式機械におい
    て、前記したクランクピンの駆動面を前記傾斜駆動面に
    形成してあるスクロール式機械。
  4. 【請求項４】請求項１に記載のスクロール式機械におい
    て、前記角度を、機械の特定負荷状態での最小動力消費
    点に対応するように選択してあるスクロール式機械。
  5. 【請求項５】請求項１に記載のスクロール式機械におい
    て、前記角度が、0.125゜から0.500゜の範囲にあるスク
    ロール式機械。
  6. 【請求項６】請求項１に記載のスクロール式機械におい
    て、前記した駆動ブッシュの軸線方向穴を、前記したク
    ランクピンの駆動面と駆動ブッシュの内側駆動面間の相
    対摺動を可能とするように横断面形状がほぼ長円形であ
    るものに形成してあるスクロール式機械。
JP63293450A 1987-11-20 1988-11-18 スクロール式機械 Expired - Lifetime JP2821576B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US123,184 1987-11-20
US07/123,184 US4836758A (en) 1987-11-20 1987-11-20 Scroll compressor with canted drive busing surface

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01159480A JPH01159480A (ja) 1989-06-22
JP2821576B2 true JP2821576B2 (ja) 1998-11-05

Family

ID=22407174

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