JPH025110Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、例えば空気や冷媒（以下、空気とい
う）を圧縮するスクロール式圧縮機、特に無給油
方式のスクロール式圧縮機に関するものである。

従来、この種のスクロール式圧縮機として、ケ
ーシングに固着して設けられ、鏡板にうず巻状ラ
ツプ部が立設された固定スクロールと、前記ケー
シングに対して回転自在に支持され、先端部にク
ランク軸を有する駆動軸と、玉軸受を介して該ク
ランク軸に回転自在に支持され、前記旋回スクロ
ールと摺接しつつ旋回する間に圧縮室を形成する
如く鏡板にうず巻状ラツプ部が立設された旋回ス
クロールと、該旋回スクロールの自転運動を防止
するため前記ケーシングと旋回スクロールとの間
に設けられた自転防止機構とからなり、前記固定
スクロールと旋回スクロールを金属材により形成
したものが知られている。そして、空気を圧縮す
るには、駆動軸を回転することによつて旋回スク
ロールを自転防止機構で案内しつつ公転させ、吸
込口から吸込んだ空気を固定スクロールのラツプ
部と旋回スクロールのラツプ部との間に形成され
る圧縮室に密封し、旋回スクロールが公転しなが
ら圧縮室を縮少して空気を圧縮し、この圧縮空気
を固定スクロールの中心部に形成された吐出口か
ら吐出するようになされている。この間、吸込口
から吸込まれた空気は圧縮室内で圧縮作用により
加熱され、ほぼ断熱圧縮温度まで温度上昇した状
態で吐出される。

ところで、この種のスクロール式圧縮機のう
ち、各ラツプ部によつて形成される圧縮室内、各
軸受部分、固定スクロールと旋回スクロールとの
鏡板摺動面等に潤滑油を供給し、これら各部位の
潤滑、シール、冷却を行ないつつ空気を圧縮する
給油式ないし油冷式圧縮機の場合は格別、旋回ス
クロールに生じる軸線方向（スラスト方向）およ
び半径方向（ラジアル方向）の全荷重を駆動軸で
支持させるために、旋回スクロールとクランク軸
との間にアンギユラ玉軸受等のスラスト・ラジア
ル軸受を設けてなる無給油式の圧縮機の場合に
は、特に熱膨張によるラツプ部相互間またはラツ
プ部と鏡板間の接触が重大な問題となる。

即ち、前述した如く圧縮空気は圧縮作用によつ
てほぼ断熱圧縮温度まで加熱されるから、この熱
が金属材により形成された固定スクロールおよび
旋回スクロールまで当然に伝えられる。ところ
が、固定スクロールの場合には比較的低温のケー
シングに取付けられると共に外気に曝されている
ため、あまり温度による膨張をしないのに対し、
ケーシングと固定スクロールとの間に囲まれてい
る旋回スクロールの場合には該旋回スクロールが
高温となつて温度膨張し、固定スクロール側に向
けて変位することになる。

従つて、上記従来技術によるものは、設計作業
に際して旋回スクロールの温度上昇に見合つた適
切な隙間を各スクロール間に設けることが行なわ
れているが、この隙間が大きすぎると所期の圧縮
性能が得られず、逆に各スクロール間の隙間が小
さすぎると、わずかな温度上昇によつて客スクロ
ールのラツプ部相互間またはラツプ部と鏡板間が
接触し、当該接触が起るとさらに温度上昇し、つ
いにはロツク現象を起して旋回不能となる問題が
ある。

このような問題点を改良するため、各スクロー
ルの接触部位に自己潤滑油のある樹脂をコーテイ
ング処理したり、浸硫処理したものが提案されて
いる。しかし、これらはいずれも基材となる金属
材料を予め所定の精度まで加工しておき、前記各
処理を施こすものであるため、隙間の精度が前加
工精度に影響され、また処理層を均一にすること
ができない等の理由から、高精度な形状を得るこ
とができない欠点があり、また高価となる欠点が
あつた。

そこで、本考案者らは金属材料を高精度に加工
することによつて得られる金属製の旋回スクロー
ルを廃止し、旋回スクロールに樹脂材を使用し、
樹脂成型化することによつて得られる樹脂製の旋
回スクロールを検討した。このように、旋回スク
ロールを樹脂成型手段で成形することにより、高
精度な金属加工が不要となり、また樹脂材として
自己潤滑性のある四フツ化樹脂（テフロン）を用
いることにより、摺動性も良好となり、ロツク現
象等の防止が可能となる。

ところで、樹脂製の旋回スクロールを用いて前
述した無給油式の圧縮機を構成しようとする場合
にも、温度上昇によつて該旋回スクロールが熱膨
張しても各ラツプ部間、またはラツプ部と鏡板間
が接触しないように配慮する必要がある。即ち、
旋回スクロールを旋回可能に支持するために、ま
た該旋回スクロールに生じる全荷重を駆動軸で支
持させるために、当該樹脂製の旋回スクロールと
クランク軸との間に玉軸受等のスラスト・ラジア
ル軸を設ける必要がある。

このように、樹脂製の旋回スクロールを用いた
場合にも、金属材からなる旋回スクロールの場合
と同様に、玉軸受の内輪をクランク軸に圧入手段
で嵌着すると共に、その外輪を樹脂製旋回スクロ
ールの軸受嵌着穴に圧入嵌合する。次に、玉軸受
の内外輪間と玉との間の径方向、軸方向隙間をな
くすため、玉軸受の外輪を軸受嵌着穴の底部とそ
の開口側に締着した蓋とによつて狭持し、もつて
前記玉軸受に軸方向の与圧を与える必要がある。

このため、樹脂製旋回スクロールの軸受嵌着穴
開口側に、ボルト等を直接締付けて前記蓋を締着
する。

而して、一般に金属材に比較して樹脂材は、塑
性変形しやすいために、外力として所定の締付力
を与えたとしても、時間の経過とともにその形状
が変形する、いわゆる“クリープ現象”が発生
し、当該締付力が低下してしまう。このため、玉
軸受に与圧を与えるべく、樹脂製旋回スクロール
に直接ボルト等を締付けて蓋を固定し、外輪を挾
着したとしても、前記旋回スクロールに発生する
クリープ現象のために、時間の経過と共に該玉軸
受の外輪と軸受嵌合穴との間が徐々に緩んでしま
う。

この結果、樹脂製旋回スクロールに直接玉軸受
を嵌着し、与圧を与えたとしても、長時間にわつ
て与圧を与えることができず。該玉軸受にガタが
発生するばかりでなく、クランク軸と旋回スクロ
ールとの間にもガタが発生し、十分な圧縮性能を
得ることができない。さらに、熱膨張による影響
を避けるために樹脂材からなる旋回スクロールを
用いたにも拘わらず、金属材を用いた場合と同様
に各スクロールのラツプ部が摺接してカジリ現象
を起したり、ロツク現象を起してしまうという欠
点があることを知つた。

本考案は、前述した問題点に着目してなされた
もので、旋回スクロールを樹脂材によつて成形し
たものを使用した場合においても、長期間にわた
つて玉軸受に与圧を与えることができ、また旋回
スクロールとの間の嵌合状態を良好に保持しうる
ようにしたスクロール式圧縮機を提供することを
目的とするものである。

上記目的を達成するために、本考案が採用する
構成の特徴は、旋回スクロールを樹脂材により形
成し、該樹脂材からなる旋回スクロールの背面側
には金属材からなる有底筒状の軸受ケースを設
け、前記旋回スクロールを支持する玉軸受の内輪
をクランク軸に嵌着すると共に、該玉軸受の外輪
を該軸受ケース内に嵌着し、前記軸受ケースの開
口側には前記玉軸受の外輪を該軸受ケースの底部
との間に狭持する蓋を締着して設け、該蓋と軸受
ケースとにより前記玉軸受に与圧を与えるように
したことにある。

このように構成することにより、玉軸受の内輪
をクランク軸に嵌着し、外輪を軸受ケースに嵌着
した状態で、該軸受ケースの開口側に蓋を締着
し、玉軸受に与圧を与え、該玉軸受の内外輪と玉
との間の径方向の隙間を適正なものに保持する。

この際、締付力によつて与えられた与圧は軸受
ケース内の内部応力として作用するだけで、旋回
スクロールには何ら作用することはないから、該
旋回スクロールに樹脂材を用いてもクリープ現象
発生の虞れがない。

以下、本考案について図面に示す一実施例に基
づいて説明する。

図面いおいて、ケーシング１には軸受部１Ａ
と、円筒部１Ｂと、蓋体１Ｃとが形成され、円筒
部１Ｂには固定スクロール２が固着して設けられ
ている。前記固定スクロール２は鏡板２Ａと、該
鏡板２Ａに立設されたうず巻状ラツプ部２Ｂと、
該ラツプ部２Ｂに対向する面に形成された放熱用
フイン２Ｃとからなり、前記ラツプ部２Ｂはイン
ボリユートまたはインボリユートに近い曲線に形
成されている。そして、鏡板２Ａにはラツプ部２
Ｂの端部に位置して吸込口３が形成され、鏡板２
Ａの中心部には吐出口４が形成されている。

５は固定スクロール２と同一軸線O₁−O₁に設
けられた駆動軸で、該駆動軸５に対してクランク
軸６が一体的に設けられ、駆動軸５の軸線O₁−
O₁に対してクランク軸６の軸線O₂−O₂は距離δ
だけ偏心している。

７，７は例えばアンギユラ玉軸受等の玉軸受
で、該各玉軸受７の外輪はケーシング１の軸受部
１Ａに圧入され、内輪は駆動軸５に圧入されるこ
とによつて、駆動軸５はケーシング１に対して軸
線方向半径方向に変位不可能に取付けられてい
る。ここで、各玉軸受７，７は正面組合せ軸受ま
たは図示のような背面組合せ軸受として構成さ
れ、該各玉軸受４内にはグリース等の潤滑油が充
填されている。

また、８，８は前記玉軸受７と同様にアンギユ
ラ玉軸受等の玉軸受で、該各玉軸受８の内輪はク
ランク軸６に圧入されることによつて該クランク
軸６に対して軸線方向、半径方向に変位不可能に
取付けられている。ここで、各玉軸受８，８は前
記玉軸受７と同様に正面組合せ軸受まさは図示の
ような背面組合せ軸受として構成され、該各玉軸
受８内には潤滑油が充填されている。

９は例えば鋼材等からなる軸受ケースで、該軸
受ケース９は有底筒状に形成され、該軸受ケース
９は前記玉軸受８の外輪に嵌合されている。そし
て、前記軸受ケース９の開口側には鋼材からなる
リング状の蓋１０が配設され、該蓋１０は複数の
ボルト１１を介して軸受ケース９に締着されてい
る。そして、前記蓋１０は軸受ケース９の底部と
の間で、玉軸受８の外輪を挾持するもので、ボル
ト１１によつて前記蓋１０を締付け、該玉軸受８
に対して軸方向に与圧を与えることによつて内外
輪間と玉との間の径方向隙間をなくすことができ
る。

１２はクランク軸６と同一軸線O₂−O₂に設け
られた樹脂材からなる旋回スクロールを示し、該
旋回スクロール１２は鏡板１２Ａと、該鏡板１Ａ
に立設されたうず巻状ラツプ部１２Ｂと、該ラツ
プ部１２Ｂに対向する面に形成された軸受穴１２
Ｃとが一体的に樹脂成型されてなり、前記ラツプ
部１２Ｂはインボリユートまたはインボリユート
に近い曲線に形成されている。そして前記旋回ス
クロール１２の軸受穴１２Ｃには前述した軸受ケ
ース９の外周側が一体的に嵌合されている。

この際、旋回スクロール１２はラツプ部１２Ｂ
が固定スクロール２のラツプ部２Ｂと所定角度ず
らせて重なり合うように取付けられ、該旋回スク
ロール１２が旋回する間に該各ラツプ部２Ｂ，１
２Ｂ間に複数の圧縮室１３が形成される。

さらに、１４はケーシング１と旋回スクロール
１２との間にけられた自転防止機構としての補助
クランクで、該補助クランク１４は円周方向に位
置を異して例えば２個設けられている。そして、
前記補助クランク１４はケーシング１側の軸１４
Ａと、旋回スクロール１２側の軸１４Ｂとを有
し、該各軸１４Ａ，１４Ｂとの軸線は距離δだけ
偏心している。ここで、前記各軸１４Ａ，１４Ｂ
は例えばニードル軸受等の軸受１５Ａ，１５Ｂを
介してケーシング１、旋回スクロール１２の軸受
穴１Ｄ，１２Ｄにそれぜれ嵌合されているが、軸
受１５Ｂについて前述した軸受ケース９と同様に
例えば鋼材からなる有底筒状の軸受ケース１６が
その外周側に嵌着され、該軸受１５Ｂは該軸受ケ
ース１６を介して軸受穴１２Ｄに嵌合されてい
る。かくして、駆動軸５が回転するとき、旋回ス
クロール１２は補助クランク１４によつて自転運
動することなく、固定スクロール２の軸曲O₁−
O₁を中心として半径δをもつて公転するように
なされている。

なお、図中１７は駆動軸５に固着されたバラン
スウエイト、１８は同じくカウンタウエイトを示
し、１９はケーシング１を固着するための外取け
用機枠を示す。

本考案は前述のように構成されるが、まず、モ
ータ（図示せず）を回転すると、その回転は駆動
軸５、クランク軸６、玉軸受８、軸受ケース９を
介して旋回スクロール１２に伝えられる。該旋回
スクロール１２の軸線はクランク軸６の軸線O₂
−O₂と同一軸線で固定スクロール２の軸線は駆
動軸５の軸線O₁−O₁と同一軸線であり、かつ両
軸線は距離δだけ偏心していると共に補助クラン
ク１４の軸１４Ａ，１４Ｂも距離δだけ偏心して
いるから、旋回スクロール１２は固定スクロール
２に対して軸線O₁−O₁を中心に相対的な円運動
を行なう。そして、吸入口３から吸込まれた空気
は圧縮室１３内で徐々に圧縮され、所定の圧力に
高められた後に吐出口４から吐出される。

この際、圧縮機１３内の圧縮空気によつて旋回
スクロール１２に作用する軸線方向および半径方
向の押圧力は軸受ケース９、玉軸受８を介してク
ランク軸６に伝えられ、さらに駆動軸５から玉軸
受７を介してケーシング１に伝えられる。しか
し、軸受ケース９は旋回スクロール１２の軸受穴
１２Ｃに一体的に嵌合され、また玉軸受８はその
外輪が該軸受ケース９に嵌合されると共に内輪が
クランク軸６に圧入されているから、旋回スクロ
ール１２に作用する押圧力は全て玉軸受８で受け
られ、旋回スクロール１２はいずれの方向にも変
位せず圧縮室１３内の気密を十分に保持すること
ができる。

一方、玉軸受８と旋回スクロール１２との間の
軸受ケース９はその開口側に蓋１０が設けられ、
該蓋１０をボルト１１によつて軸方向に締付ける
ことによつて玉軸受８に与圧を与え、該玉軸受８
の内外輪と玉との間に径方向の隙間を適正なもの
に保持しているが、この与圧は軸受ケース９内の
内部応力として作用するだけで、旋回スクロール
１２には何ら作用することはないから、該旋回ス
クロール１２に樹脂材を用いてもクリープ現象発
生の虞れがない。従つて、軸受ケース９外周側と
旋回スクロールの軸受穴１２Ｃとの間の密着性と
一体性を確実に確保することができ、無給油式の
圧縮機として良好に作動さてることができる。

さらに、旋回スクロール１２を樹脂成型化する
ことによつて金属材を用いた場合に比較して熱伝
導性を低下させることができ、圧縮熱が玉軸受８
に伝わることがなくなるから、、該玉軸受８に封
入されているグリースの劣化、放散やシール部材
の劣化を防止することができ、圧縮機の寿命を延
すことができる。

なお、前述した実施例において軸受ケース９，
１６と旋回スクロール１２とを結合するに際して
該旋回スクロール１２の成型後に軸受ケース９，
１６を軸受穴１２Ｃ，１２Ｄに嵌合させてもよい
が、該旋回スクロール１２の成型時に軸受ケース
９，１６を同時、かつ一体的に成型することが望
ましい。この場合、軸受ケース９，１６の外周面
側にローレツト加工を施こしたり、また径方向に
適宜の突起を形成しておけば、旋回スクロール１
２と各軸受ケース９，１６間を確実に一体化する
ことができ、仮りにクリープ現象が発生しても軸
線方向または半径方向のガタ発生を防止でき、圧
縮性能を確保することができる。さらに、自転防
止機構としてはオルダム継手を用いてもよいこと
は勿論である。

本考案に係るスクロール式圧縮機は以上詳細に
述べた如くであるから、下記各項の効果を奏す
る。

旋回スクロールに樹脂材を用いた場合におい
てもクランク軸と該旋回スクロールとの間に設
けられる玉軸受に必要な与圧を与えることがで
き、かつこの与圧による応力は軸受ケースの内
部応力として止まり、旋回スクロールに伝わる
ことはないから、クリープ現象発生の虞れがな
く、旋回スクロールと軸受ケースとの間の一体
性を長期間にわたつて確保することできる。

旋回スクロールに樹脂材を用いているから、
各スクロールのラツプ部相互間、ラツプ部と鏡
板との間の接触によるカジリ現象を防止するこ
とができ、圧縮性能を維持することができる。

また、旋回スクロールを製造するに際して樹
脂成型するでよいから、金属材を用いた場合の
ように所定の精度まで前加工を施こした後にコ
ーテイング処理、侵硫処理を施こす必要がな
く、低廉に製造することができる。

圧縮熱が玉軸受に伝わるのを防止しうるか
ら、該軸受に封入されたグリースの劣化、放散
を防止すことができる。

【図面の簡単な説明】

図は本考案に係るスクロール式圧縮機の縦断面
図である。 １……ケーシング、２……固定スクロール、３
……吸込口、４……吐出口、５……駆動軸、６…
…クランク軸、７，８……玉軸受、９……軸受ケ
ース、１０……蓋、１１……ボルト、１２……旋
回スクロール、１３……圧縮室、１４……補助ク
ランク（自転防止機構）、１５Ａ，１５Ｂ……軸
受、１６……軸受ケース。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ケーシングに固着して設けられた固定スクロー
   ルと、前記ケーシングに対して回転自在に支持さ
   れ、先端部にクランク軸を有する駆動軸と、玉軸
   受を介して該クランク軸に回転自在に支持され、
   前記固定スクロールと摺接しつつ旋回する間に圧
   縮室を形成する旋回スクロールと、該旋回スクロ
   ールの自転運動を防止するため前記ケーシングと
   旋回スクロールとの間に設けられた自転防止機構
   とからなるスクロール式圧縮機において、前記旋
   回スクロールを樹脂材により形成し、該樹脂材か
   らなる旋回スクロールの背面側には金属材からな
   る有底筒状の軸受ケースを設け、前記玉軸受の内
   輪を前記クランク軸に嵌着すると共に、該玉軸受
   の外輪を該軸受ケース内に嵌着し、前記軸受ケー
   スの開口側には前記玉軸受の外輪を該軸受ケース
   の底部との間で挾持する蓋を締着して設け、該蓋
   と軸受ケースとにより前記玉軸受に与圧を与える
   ように構成したことを特徴とするスクロール式圧
   縮機。