JP3235269B2 - スクロール型流体機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体の圧縮、膨張及び
圧送を行うスクロール型流体機械に係り、特に固定スク
ロール体と、該固定スクロール体を固定するフレーム間
に旋回スクロール体を介在させたスクロール型流体機械
に関する。

【０００２】

【従来の技術】スクロール型流体機械は、固定スクロー
ル体の基板に直交するように一体形成した渦巻部と旋回
スクロール体の基板に直交するように一体形成した渦巻
部とを互いに複数箇所で接触した状態で旋回スクロール
体を所定の公転半径に沿って旋回動作させる。又、前記
旋回スクロール体は主駆動クランク軸により旋回動作さ
れるが、この動作中に旋回スクロール体の自転を防止す
る機構を備えている。この自転防止手段として旋回スク
ロール体の基板の背面の三箇所に軸受取付穴を設け、各
軸受取付穴とフレームに設けた軸受取付穴に対し、従動
クランク軸の偏心軸部と主軸部をベアリングを介してそ
れぞれ相対回転可能に支持している。（特開平２−２７
７９８４号公報参照）

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のスクロール
型流体機械においては、旋回スクロール体の自転防止手
段を構成する従動クランク軸のベアリングが公転運動に
伴うラジアル方向荷重と、圧縮動作時の軸方向の圧縮反
力、つまりスラスト方向の荷重を支持する必要がある。
このため、従動クランク軸の偏心軸部と主軸部のベアリ
ングとして、ラジアル荷重及びスラスト荷重を同時に受
けるボールベアリングを二個それぞれ組合わせて使用し
ていた。この方式はラジアル方向荷重又はスラスト方向
荷重のどちらの最大荷重にも耐えられるようベアリング
の強度が設計される必要があり、又、ボールベアリング
はスラスト方向荷重に対しての強度が弱いので、スラス
ト方向荷重を受けるためには、ベアリング全体の重量が
増大する。従って、従動クランク軸の偏心軸部及び主軸
部側の軸受機構の重量がともに大となり、スクロール型
流体機械の重量が増大するという問題があった。特に、
偏心軸部側のボールベアリングは旋回スクロール体と同
期して旋回動作されるので、このベアリングの重量が大
きいと、旋回スクロール体と公転運動中の均衡を図るバ
ランスウエイトも重くする必要があるので、旋回機構の
重量が増大するばかりでなく、旋回スクロール体の旋回
動作に要する動力も増大するという問題があった。

【０００４】この発明の第１の目的は上記従来の技術に
存する問題点を解消して、従動クランク軸の偏心軸部を
支持するベアリングの重量を軽減して旋回スクロール体
の旋回機構の重量を軽減し、旋回スクロール体の旋回動
作に要する動力を軽減することができるスクロール型流
体機械を提供することにある。

【０００５】又、この発明の第２の目的は、上記第１の
目的に加えて従動クランク軸の主軸部を支持するベアリ
ングの重量を軽減して旋回スクロール型流体機械の重量
をさらに軽減することができるスクロール型流体機械を
提供することにある。

【０００６】

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するため、基板及び渦巻部よりなる固定スクロール体
に噛み合わされた同じく基板及び渦巻部よりなる旋回ス
クロール体を、前記固定スクロール体と該固定スクロー
ル体を固定するフレームの間に配置するとともに、前記
フレームに軸支させた主駆動クランク軸とその軸周りに
設けた旋回スクロール体の自転防止用の複数個の従動ク
ランク軸により旋回スクロール体を支持したスクロール
型流体機械において、前記旋回スクロール体の基板側に
設けた軸受取付穴に挿入される従動クランク軸の偏心軸
部を支持するベアリングをラジアル方向の荷重のみを受
けるラジアルベアリングとスラスト方向の荷重のみを受
けるスラストベアリングにより構成するという手段をと
っている。

【０００８】又、前記フレーム側に形成した軸受取付穴
に挿入される従動クランク軸の主軸部を支持するベアリ
ングを、ラジアルベアリングとスラストベアリングによ
り分割構成するという手段をとっている。

【０００９】

【００１０】

【作用】この発明は旋回スクロール体の公転運動により
両渦巻部により形成される密閉状の作動室内に流体が取
り込まれ、作動室は中心部に行くに従い容積を減少しつ
つ流体を圧縮する。この流体は固定スクロール体の基板
に形成した吐出口から吐出される。又、旋回スクロール
体が逆方向に公転運動されるスクロール型流体機械にあ
っては、流体は膨張されつつ、逆方向に移送される。

【００１１】又、この発明では、前記旋回スクロール体
の公転運動により従動クランク軸にラジアル方向の荷重
が作用するとともに、作動室内の流体の圧力が旋回スク
ロール体の基板を介して、スラスト荷重として従動クラ
ンク軸に伝達される。ラジアル方向の荷重はラジアルベ
アリングにより分担され、スラスト方向の荷重はスラス
トベアリングにより分担される。

【００１２】請求項１記載の発明では従動クランク軸の
偏心軸部を旋回スクロール体に支持するベアリングがラ
ジアルベアリングとスラストベアリングとに荷重分担機
能を独立して分割形成されている。このため、ラジアル
荷重を受ける必要最小限のラジアルベアリングと、スラ
スト荷重を受ける必要最小限のスラストベアリングを使
用すればよいので、ベアリング全体の重量が軽減され
る。又、ベアリングの重量が軽減されると、旋回スクロ
ール体の重量も軽減され、この旋回スクロール体と重量
バランスをとるバランスウエイトの重量もそれだけ小さ
くなり、スクロール型流体機械全体として重量が軽減さ
れる。さらに、旋回スクロール体及びバランスウエイト
を旋回させる動力が軽減されるので、動力損失が低減さ
れる。

【００１３】又、従動クランク軸の主軸部をフレーム側
に支持するベアリングを荷重分担機能を独立したラジア
ルベアリングとスラストベアリングに分割構成したの
で、ベアリングの重量が軽減され、スクロール型流体機
械の重量がさらに軽減される。

【００１４】

【００１５】

【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図１
〜図４に基づいて説明する。図２は本発明が適用される
無給油式スクロール型圧縮機を示し、固定スクロール体
１、旋回スクロール体２、及びこれらを所定位置に固定
又は旋回可能に支持するフレーム３からなる。これらの
部材の概略構成を説明すると、固定スクロール体１は、
前記フレーム３端面に固定された基板４を有する周壁５
により囲繞された凹状空間６内に渦巻部７を直立して形
成するとともに、そのほぼ中央に圧縮流体を吐出するた
めの吐出口８を穿孔する。なお、５ａは被圧縮流体の吸
入口である。

【００１６】旋回スクロール体２はフレーム３内の凹部
空間に収納され、図３に示すように固定スクロール体１
の渦巻部７と実質的に同じ形状の渦巻部９を、前記周壁
５と当接する基板１０の一面上に直立して形成し、前記
渦巻部７，９同士を１８０°ずらして嵌合させる。な
お、前記両スクロール体１，２の背面側には各々冷却フ
ィン１１，１１が形成され、空冷によりスクロール体内
部を冷却可能に構成されている。

【００１７】前記両スクロール体１，２の渦巻部７，９
は各々他側スクロール基板１０，４と接触する端面に凹
設した溝部にチップシール１２を嵌入している。又、前
記旋回スクロール体２の基板１０と当接する周壁５に凹
設した溝部にリング状の自己潤滑性封止部材１３を嵌入
させ、前記凹状空間６内の外部との気密性の維持を図
る。

【００１８】一方、フレーム３は一端にプーリを取付け
た主駆動クランク軸１６を中心軸上に沿って軸支させる
とともに、該主駆動クランク軸１６を中心として各々１
２０°づつ偏位させた位置（３箇所）に、自転防止手段
を構成する従動クランク軸１７を軸支させる。そして、
これらのクランク軸１６，１７はいずれもその先端側の
偏心軸部１６ａ，１７ａをラジアルニードルベアリング
１８及び第１ラジアルボールベアリング１９を介して旋
回スクロール体２と一体化されたハウジング体２０に回
転可能に軸支されている。

【００１９】ここで、図１，４を中心に本発明の要部構
成である従動クランク軸１７周りについて詳述する。前
記ハウジング体２０の主駆動クランク軸１６の偏心軸部
１６ａ周りの円周方向に１２０°間隔で隔てた所定位置
には軸受取付穴２１が穿孔されている。前記各偏心軸部
１７ａは前記各軸受取付穴２１に第１ラジアルボールベ
アリング１９を介してそれぞれ支持されている。一方、
フレーム３の主駆動クランク軸１６周りの円周方向に１
２０°間隔で隔てた所定位置には軸受取付穴２２が穿孔
されている。従動クランク軸１７はスラスト荷重を受け
る接合部１７ｃを挟んでその両側に主軸部１７ｂと前記
偏心軸部１７ａが連接されている。そして前記各主軸部
１７ｂはフレーム３側の前記各軸受取付穴２２に第２ラ
ジアルボールベアリング２３を介してそれぞれ支持され
ている。

【００２０】前記第１ラジアルベアリング１９と従動ク
ランク軸１７の接合部１７ｃとの間には、第１スラスト
ニードルベアリング２４が介在されている。又、前記第
２ラジアルボールベアリング２３と接合部１７ｃとの間
には第２スラストニードルベアリング２５が介在されて
いる。前記ハウジング体２０には前記第１ラジアルベア
リング１９及び第１スラストベアリング２４の軸受取付
穴２１からの抜け出しを防止する保持板２６がボルト等
により固定されている。同様にフレーム３の内外壁面に
は前記第２ラジアルベアリング２３及び第２スラストベ
アリング２５の軸受取付穴２２からの抜け出しを防止す
る保持板２７，２８がボルトにより固定されている。な
お、２９は主軸部１７ｂの端面にボルトにより固定した
保持板であって、第２ラジアルベアリング２３の主軸部
１７ｂからの抜け出しを防止する。３０は主駆動クラン
ク軸１６のバランスウエイトである。

【００２１】ところで、前記第１，２ラジアルベアリン
グ１９，２３は単にラジアル荷重のみを支持する。又、
第１及び第２のスラストベアリング２４，２５は単にス
ラスト荷重のみを支持する。さらに詳述すると、第１ラ
ジアルベアリング１９は軸受取付穴２１の段差部２１ａ
に内端面を当接するように該取付穴２１に圧入されたア
ウタレース１９ａと、偏心軸部１７ａに圧入され、前記
レース１９ａよりも幅の短いインナレース１９ｂと、さ
らに両レース間に介在された多数のボール１９ｃとによ
り構成されている。第１スラストベアリング２４は外周
寄り側面を前記アウタレース１９ａの端面に当接したレ
ース２４ａと、前記接合部１７ｃのスラスト受面に内周
寄り側面を当接したレース２４ｂと、さらに両レース間
に介在された多数のニードル２４ｃとにより構成されて
いる。

【００２２】前記第２ラジアルベアリング２３はフレー
ム３に形成した軸受取付穴２２にスラスト方向の移動可
能に緩く嵌合されたアウタレース２３ａと、前記主軸部
１７ｂに圧入したインナレース２３ｂと、さらに両レー
ス間に介在された多数のボール２３ｃとにより構成され
ている。又、第２スラストベアリング２５は内周寄り側
面を前記係合部１７ｃのスラスト受面に接触したレース
２５ａと、外周寄り側面を前記第２ラジアルベアリング
２３のアウタレース２３ａの一端面に接触したレース２
５ｂと、両レース間に介在された多数のニードル２５ｃ
とにより構成されている。

【００２３】次に、前記のように構成したスクロール型
圧縮機について、その作用を説明する。前記主駆動クラ
ンク軸１６が駆動回転されると、該駆動回転に追従して
従動クランク軸１７が、該主駆動クランク軸１６の偏心
量に対応して偏心回転運動を行う。これにより、旋回ス
クロール体２が自転を阻止されながら一定の半径で固定
スクロール体１の渦巻部７中心の周りを公転運動する。

【００２４】旋回スクロール体２の公転運動により両渦
巻部７，９により形成される密閉状の作動室Ｐ内に流体
が取り込まれ、作動室Ｐは中心部に行くに従い容積を減
少しつつ流体を圧縮する。この流体は固定スクロール体
１の基板４に形成した吐出口８から吐出される。

【００２５】又、前記旋回スクロール体２の公転運動に
より従動クランク軸１７にラジアル方向の荷重が作用す
る。そして、作動室Ｐ内の流体の圧力が旋回スクロール
体２の基板１０及びハウジング体２０を介して従動クラ
ンク軸１７に作用する。すなわち、軸受取付穴２１の段
差部２１ａ、第１ラジアルベアリング１９のアウタレー
ス１９ａ、第１スラストベアリング２４を介して従動ク
ランク軸１７の接合部１７ｃに伝達され、その後第２ス
ラストベアリング２５を介して、第２ラジアルベアリン
グ２３のアウタレース２３ａから保持板２８により支持
される。

【００２６】前記実施例ではラジアル方向の荷重は第
１，２ラジアルベアリング１９，２３のみにより分担さ
れ、スラスト方向の荷重はスラストベアリング２４，２
５により分担される。

【００２７】前記実施例では従動クランク軸１７の偏心
軸部１７ａを旋回スクロール体２に支持するベアリング
が第１ラジアルベアリング１９とスラストベアリング２
４とに荷重分担機能を独立して分割形成されている。こ
のため、ラジアル荷重を受ける必要最小限の第１ラジア
ルベアリング１９と、スラスト荷重を受ける必要最小限
のスラストベアリング２４を使用すればよいので、ベア
リング全体の重量が軽減される。又、ベアリング１９，
２４の重量が軽減されると、旋回スクロール体２の重量
も軽減され、この旋回スクロール体２と重量バランスを
とるバランスウエイト３０の重量もそれだけ小さくな
り、スクロール型圧縮機全体として重量が軽減される。
さらに、旋回スクロール体２及びバランスウエイト３０
を旋回させる動力が軽減されるので、動力損失が低減さ
れる。

【００２８】又、前記実施例では、従動クランク軸１７
の主軸部１７ｂをフレーム３側に支持するベアリングを
荷重分担機能を独立した第２ラジアルベアリング２３と
スラストベアリング２５に分割構成した。このため、前
述した理由と同様にベアリング２３，２５の重量が軽減
され、スクロール型流体機械の重量がさらに軽減され
る。

【００２９】又、前記実施例では第１及び第２のスラス
トベアリング２４，２５のレース２４ａ，２５ｂの外周
寄り側面にアウタレース１９ａ，２３ａを接触した。こ
の場合には両レース２４ａ，２５ｂがバネ作用を発揮す
るので、組付時の寸法誤差を吸収する利点がある。

【００３０】なお、この発明は前記実施例に限定される
ものではなく、次のように具体化することができる。 （１）図５に示すようにスラストボールベアリング３１
付きラジアルニードルベアリング３２を使用したり、図
示しないがスラストニードルベアリング付きラジアルニ
ードルベアリングを使用したりすること。

【００３１】図５に示す別例ではラジアルベアリング３
２のアウタレース３２ａとスラストベアリング３１のレ
ース３１ａが一体状に形成されているので、組付け作業
が容易となる。

【００３２】（２）図６に示すように第１，２ラジアル
ベアリング１９，２３とスラストベアリング２４，２５
の位置を逆にして、両ラジアルベアリング１９，２３の
間隔を短くすること。この実施例では両ラジアルベアリ
ング１９，２３が互いに近接しているので、従動クラン
ク軸１７の旋回動作が安定して行われる。

【００３３】（３）スクロール型流体機械として旋回ス
クロール体２の公転運動を前記実施例と逆に行い、流体
を膨張するようにしたスクロール型流体機械に具体化す
ること。

【００３４】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明は特許請
求の範囲のように構成したので、次のような効果があ
る。

【００３５】請求項１記載の発明は、従動クランク軸の
偏心軸部を支持するベアリングの重量を軽減して旋回ス
クロール体の旋回機構の重量を軽減し、旋回スクロール
体の旋回動作に要する動力を軽減することができる。

【００３６】又、従動クランク軸の主軸部を支持するベ
アリングの重量を軽減して旋回スクロール体の旋回機構
の重量をさらに軽減することができる。

【００３７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る無給油式スクロール型圧
縮機の要部断面図である。

【図２】無給油式スクロール型圧縮機の縦断面図であ
る。

【図３】固定スクロール体と旋回スクロール体の形状を
示す断面図である。

【図４】旋回機構を示す断面図である。

【図５】この発明の別例を示す要部断面図である。

【図６】この発明の別例を示す要部断面図である。

【符号の説明】

１…固定スクロール体、２…旋回スクロール体、３…フ
レーム、４…固定スクロール基板、７…固定渦巻部、９
…旋回渦巻部、１０…旋回スクロール基板、１６…主駆
動クランク軸、１７…自転防止手段を構成する従動クラ
ンク軸、１７ａ…偏心軸部、１７ｂ…主軸部、１７ｃ…
接合部、１９…第１ラジアルベアリング、２１，２２…
軸受取付穴、２３…第２ラジアルベアリング、２４…第
１スラストベアリング、２５…第２スラストベアリン
グ、３１ａ…レース、３２ａ…アウターレース。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−116001（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04C 18/02 311

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板及び渦巻部よりなる固定スクロール
   体に噛み合わされた同じく基板及び渦巻部よりなる旋回
   スクロール体を、前記固定スクロール体と該固定スクロ
   ール体を固定するフレームの間に配置するとともに、前
   記フレームに軸支させた主駆動クランク軸とその軸周り
   に設けた旋回スクロール体の自転防止用の複数個の従動
   クランク軸により旋回スクロール体を支持したスクロー
   ル型流体機械において、 前記旋回スクロール体の基板側に設けた軸受取付穴に挿
   入される従動クランク軸の偏心軸部を支持するベアリン
   グをラジアル方向の荷重のみを受けるラジアルベアリン
   グとスラスト方向の荷重のみを受けるスラストベアリン
   グにより構成し、前記フレーム側に形成した軸受取付穴
   に挿入される従動クランク軸の主軸部を支持するベアリ
   ングをラジアルベアリングとスラストベアリングにより
   分割構成したスクロール型流体機械。