JPH0291489A - スクロール流体機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、空調装置や冷凍装置等に利用されるスクロー
ル流体機械に関する。

（従来の技術） 従来のスクロール流体機械として、特開昭５９−１０３
９７９号公報に記載されたものがある。

この種のスクロール流体機械は、駆動源により偏心運動
するクランク軸と、このクランク軸に連結されたクラン
ク軸の駆動により固定側スクロール部材に噛合いながら
偏心運動を行なう可動スクロール部材とを備え、この可
動側スクロール部材をスクロール部材とクランク軸嵌合
部に分割し、軸嵌合部のスクロール部との結合部に弾性
体を介在させて結合させている。

そして、クランク軸の駆動時には、可動側スクロール部
材が遠心力の作用により、クランク軸の偏心半径よりも
大きな半径で運動されることになり、固定側と可動側と
の双方のスクロール部材の半径方向のシール性を得るよ
うにしている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上記従来のスクロール流体機械においては、
クランク軸が高速運転される際にはシール性が得られる
ものの、クランク軸の低速運動時には、遠心力の作用が
小さいことから、シール性が期待できない不具合がある
。また、高速運転時には遠心力が増大し、これに伴って
、互いに摺接するスクロール部の摩耗が増大するおそれ
がある。更に、可動側スクロール部材を分割しなければ
ならないので、構成が複雑となるとともに加工コストが
増大する欠点がある。

そこで、本発明では、低速運転時には可動側スクロール
部材に予圧を付与する一方、高速運転時には可動側スク
ロール部材に作用する予圧および遠心力を相殺すること
により、上記問題点を解決することを目的としている。

（課題を解決するための手段） 本発明のスクロール流体機械は、密閉されるケース内に
、電動機と、前記ケースに固定され前記電動機の駆動軸
を支持する支持ブロックと、前記駆動軸に連結され駆動
軸に対し偏心したクランク軸と、前記支持ブロックに固
定された固定側スクロール部材と、前記クランク軸に連
結されクランク軸の駆動に伴って前記固定側スクロール
部材に噛み合いながら偏心運動を行い吸気圧室、中間圧
室および吐出圧室を画成する可動側スクロール部材と、
を備えたスクロール流体機械であって、前記クランク軸
と可動側スクロール部材との間に、可動側スクロール部
材に旋回外方へ向け予圧を与える弾性部材とこの弾性部
材の周囲に環装されるスリーブとを介装し、このスリー
ブの前記可動側スクロール部材の旋回外方とは反対側に
、少なくとも前記可動側スクロール部材に作用する遠心
力よりも大きな遠心力を生ずるバランスウェイトを取付
けて構成されている。

（作　用） 電動機の駆動により駆動軸が回転し、これに伴ってクラ
ンク軸が偏心運動を行う。クランク軸の偏心運動により
、クランク軸に連結された可動側スクロール部材が固定
側スクロール部材に噛み合いながら偏心運動を行い、双
方のスクロール部材間に形成される圧縮室内で冷媒ガス
が圧縮される。

この場合、組付は時に、可動側スクロール部材には半径
外方に向けて弾性部材による予圧が付与されているため
低速運転時には、可動側スクロール部材が外方に付勢さ
れ、可動側スクロール部材のラップ部と固定側スクロー
ル部材のラップ部とのシール性が確保される。さらに、
高速運転時には、可動側スクロール部材に作用する予圧
と遠心力が、スリーブの半径外方と反対側に設けられた
バランスウェイトに作用する遠心力により打消され、双
方のスクロール部材での摩擦損失が小さくなり、運転速
度の全域で効率が良好となる。

（実施例） 以下に本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はスクロール流体機械１（スクロールタイプの密
閉形電動圧縮機）を示しており、同図中、３，５．７は
上部ケース、中間ケースおよび下部ケース、９は支持ブ
ロックである。上記上部ケース３と中間ケース５と下部
ケース７は、内部が密閉状態となるように互いに一体的
に結合されている。上記ケース３，５．７内の上下方向
には駆動軸１１が配設され、駆動軸１１の中間部が軸受
１３および１５を介して支持ブロック９に支承されてい
る。

上記駆動軸１１の下端側には積層鉄心からなる柱状のロ
ータ１７が固着され、このロータ１７の周面にはＮ極と
Ｓ極を順次構成する永久磁石１９が取付けられている。

また、永久磁石１９の外周には積層鉄心からなる筒状の
固定子２１が配設され、この固定子２１はボルト２３に
より支持ブロック９に固着される支持部材２５に固定さ
れている。この固定子２１の各突極２１ａには、励磁コ
イル２７が巻回され、これらによりブラシレスの電動機
２９を構成している。上記励磁コイル２７には、図示し
ないリード線が接続され、リード線はケース５外へ引出
されている。尚、３１はロータ２１の回転数を検出する
ホール素子であり、支持部材２５にボルト３３により固
着される取付は部材３５に支持されている。

上記、固定子２１の上側には吸入用のユニオン３７がケ
ース５を貫通して固着され、このユニオン３７には吸入
パイプ（図示省略）が接続されて冷媒が吸入される。ユ
ニオン３７は支持ブロック９に形成された複数環状通路
９ａに連通されている。環状通路９ａは支持ブロック９
により電動機２９の上部に形成される電動機空間部３９
に複数の連通路９ｂを介して連通されている。

したがって、冷媒ガスは、第１図中の矢印で示すように
、ユニオン３７から環状通路９ａおよび連通路９ｂを通
じて空間部３９に至り、突極２１ａ間の空間部を通じて
電動機２９の下部に導かれ、固定子２１およびコイル２
７の冷却が行われる。更に、電動機２９を通過した冷媒
ガスは下部ケース７底部に設けられたオイル分離板４１
に衝突し、ケース５と支持ブロック９の間のの空間４２
および支持ブロック９に設けられた複数の連通路９ａを
通って上方へ至る。

上記駆動軸１１の上端側には、第１図に示すように、駆
動軸１１の中心ｏ１から所定寸法文だけその中心０２が
偏心したクランク軸４３が一体に形成されている。この
クランク軸４３の偏心量文は、後述する可動側スクロー
ル部材４５の最大偏心量より僅かに大きい寸法に形成さ
れている。また、クランク軸４３は、可動側スクロール
部材４５の背面側に形成された連結部４５ａ内に、イン
ナスリーブ４７、弾性部材４９およびアウタスリーブ５
１を介して挿入されている。インナスリーブ４７および
アウタスリーブ５１は、第２図の拡大図に示すように、
同心円筒状に形成され、これらの両スリーブ４７と５１
の間にゴム等からなる弾性部材４９が焼付けにより一体
的に形成されている。インナスリーブ４７はクランク軸
４３に圧入により嵌着され、アウタスリーブ５１は可動
側スクロール部材４５に相対回転可能に挿入されている
。インナスリーブ４７とアウタスリーブ５１は、組付は
前には同心状であるが、クランク軸４３の偏心量文が僅
かに大きいため、組付は時には第２図に示すように、イ
ンナスリーブ４７が外方へ変位して組付けられることに
なり、弾性部材４９の外方部分４９ａが、径方向に圧縮
された状態に組付けられる。このため、可動側スクロー
ル部材４５は、組付は状態時には、半径外方へ予圧Ｆが
付与される。また、アウタスリーブ５１の反予圧付与側
、すなわち可動側スクロール部材４５の半径外方に向け
付与される予圧Ｆと１８０゜反対側の位置には、バラン
スウェイト５２が一体的に設けられている。このバラン
スウェイト５２の大きさは、本実施例では、クランク軸
４３の最大回転数となる時点で、バランスウェイト５２
に作用する遠心力が、弾性部材４９による予圧Ｆと可動
側スクロール部材４５に作用する遠心力とを相殺できる
大きさに形成されている。そして、駆動軸１１の回転に
よりクランク軸４３が旋回し、これに伴って可動側スク
ロール部材４５が旋回駆動され、固定側スクロール部材
７１との間に形成される圧縮室内で冷媒の圧縮が行なわ
れる。

更に、クランク軸４３内には、オイル室（図示省略）が
形成され、このオイル室には、駆動軸１１の軸心方向に
形成されたオイル通路１１ａが連通され、駆動軸１１の
下端にはオイル溜り５３のオイルをオイル通路１１ａに
供給するオイルポンプ５５が取付けられ、オイルがクラ
ンク軸４３の偏心運動に供う遠心力により供給される。

このオイル室のオイルはクランク軸４３に径方向に向け
て形成されたオイル孔によりインナスリーブ４５および
アウタスリーブ５１に供給され、これらの摺接部の潤滑
が行なわれる。

上記可動側スクロール部材４５と支持ブロック９との間
には、環状に形成されたオルダム継手５７が介装されて
いる。すなわち、オルダム継手５７は、支持ブロック９
にボルト５９により固着される固定側プレート６１と、
可動側スクロール部材４５の背面部にボルト６３により
固着される可励側プレート６５と、これらの間に設けら
れる中間プレート６７からなり、中間プレート６７の両
面に互いに直交するよう設けられた突起が、固定側およ
び可動側プレート６１．６５に形成された各溝に摺動可
能に嵌合し、可動側スクロール部材４５の旋回半径の方
向に可変しながら摺接する。

このオルダム継手５７により可動側スクロール部材４５
の自転防止機構が構成されている。

そして、可動側スクロール部材４５の旋回に伴って固定
側プレート６１に対して中間プレート６７と可動側プレ
ート６５が旋回方向にすべりながら変位し位置がずれる
が、位置ずれの際にも３枚のプレート６１．６５．６７
が径方向に亘り広い面積で互いに当接しており、可動側
スクロール部材４５に作用するスラスト力を、単位面積
当りでは小さなスラスト力として受けることを可能とし
ている。

上記クランク軸４３に支持された可動側スクロール部材
４５のラップ４５Ａは、支持ブロック９に複数のボルト
６９にて固定された固定側スクロール部材７１のラップ
部７１Ａと噛み合っており、例えば、第１図に示すよう
に、吸入圧となる吸入圧室７３、中間圧に圧縮される中
間圧室７５、吐出圧まで圧縮される吐出圧室７７とに形
成され、吐出圧室７７の中央部には吐出ボート７９が形
成され、この吐出ボート７９は吐出室８１に連通してい
る。そして、可動側スクロール部材４５がクランク軸４
３の偏心運動に伴なって固定側スクロール部材７１に摺
動し、噛み合いにより形成される中間・吐出圧室７５，
７７の容積を次第に減少させて、吸入圧から中間圧、更
に中間圧から吐出圧へと冷媒を圧縮し、吐出ボート７９
より吐出される。尚、図中８３は吐出用ユニオンを、８
４はバランスウェイトを示す。

このようなスクロール流体機械１によれば、クランク軸
４３を可動側スクロール部材４５の旋回半径より僅かに
大きく形成しであるので、弾性部材４９は、その外方部
分４９ａはその内方部分４９ｂに比べて、圧縮された状
態で介装され、弾性部材４９の不勢力によりＦなる予圧
が半径外方へ向けて可動側スクロール部材４５に常時付
与される。すなわち、第３図に示すように、予圧Ｆとし
てはクランク軸４３の回転数Ｎに無関係に常時−定の力
が付与される。

そして、クランク軸４３の回転時には、可動側スクロー
ル部材４５にはＦ、なる遠心力が回転数Ｎの二乗に比例
して増大するように半径外方に作用し、可動側スクロー
ル部材４５に半径外方へ作用する合成の力はＦＡとなる
。他方、バランスウェイト５２に作用する遠心力Ｆ、は
、最大回転数Ｎ　ＭＡＸの時点で合成力ＦＡとなるよう
に予め設定され、第６図に示すようにバランスウェイト
５２の遠心力Ｆａが合成力ＦＡと反対方向に生ずるため
、実際に可動側スクロール部材４５にはＦ、＝（ＦＡ−
ＦＢ）なる力が付与される。すなわち、実際の作用力Ｆ
０は低速回転領域では略弾性力による不勢力Ｆが作用し
、高速回転領域では急に作用力が減少し、最大回転数Ｎ
ＭＡＸの時点で零となる。

したがって、低速運転域には、予圧Ｆに近似した力Ｆ。

が半径外方に向け可動側スクロール部材４５に付与され
るので、これにより可動側スクロール部材４５のラップ
部４５Ａが固定側スクロール部材７１のラップ部７１Ａ
に押付けられ、これらの間でのシール性が確保され、低
速運転時における圧縮効率を高めることができる。そし
て、回転数Ｎが高くなるに従って、可動側スクロール部
材４５に作用する力Ｆ。が小さくなり、高速運転域では
次第に減少する力ＦＯしか作用しないこととなり、双方
のスクロール部材４５，７１のラップ部４５Ａ、７１Ａ
の間の摩擦損失が小さく保持され、双方の摩耗損失を軽
減することができる。尚、高速回転領域では、ラップ４
５Ａと７１Ａの間の隙間が少し大きくなる場合でも圧縮
効果は高く保持されることから、可動側スクロール部材
４５を旋回外方へ特に付勢することもなく、圧縮効率を
充分に確保することができる。このようにして本実施例
では、摩耗損失を防止しつつ、全領域で高い圧縮効率を
得ることができる。

更に、クランク軸４３と可動側スクロール部材４５とが
弾性部材４９を介して連結されるので、これらの径方向
の加工誤差を吸収でき、それ程加工精度を高める必要が
ないので加工作業が容易となり、単に旋回半径を変更す
るだけであるので、簡単な構造で構成することが可能で
ある。

尚、上記実施例では、バランスウェイト５２はその回転
半径が一定にしたものをスリーブに取付けたが、バラン
スウェイトとしては、第４図に示すように、ウェイト内
の空間５２ａ内に可動ウェイト５２ｂとスプリング５２
ｃを用いたものを内蔵した構成とすることもできる。こ
の場合には、所定の高速回転時で急に遠心力を増大する
ことができ、可動側スクロール部材への作用力をある時
点から急激に小さくすることができる。また、上記実施
例では、インナスリーブをクランク軸に嵌着した場合に
ついて説明したが、これに限らず、スプライン結合やキ
ーとキー溝により相対回転不可能に取付けることもでき
る。更に、筒状の弾性部材に代え、少なくとも上下２個
の０リングを用いて構成することもでき、０リングの偏
心量な調節するために、インナスリーブの内方部と外方
部とでは異なる深さの環状溝を形成することにより行な
うこともできる。更に、上述した実施例ではインナスリ
ーブを用いて弾性部材を設けたが、クランク軸に直接弾
性部材を焼付けることもでき、インナスリーブを不要と
し、部品点数の削減を図ることができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、クランク軸を可
動側スクロール部材との間に弾性部材を介装したので、
これらの径方向の加工誤差を吸収でき、構成が簡単とな
るとともに、加工作業が容易となる。また、スリーブの
弾性部材による反予圧付与側に、少なくとも可動側スク
ロール部材が受ける最大遠心力より大きな遠心力を生ず
るバランスウェイトを設けたので、低速運転領域では弾
性部材による付勢力により双方のスクロール部材間のシ
ール性を確実に得ることができ、高速運転領域では、バ
ランスウェイトの遠心力による相殺作用によって２両ス
クロール部材の摩耗を低減できるとともに、シール性を
得ることができ、全領域において高い圧縮効率を確保す
ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は、本発明の一実施例に係り、第１
図はスクロール流体機械の縦断面図、第２図は弾性部材
およびスリーブを示す拡大断面図、第３図は回転速度と
可動側スクロール部材の作用力との関係図、第４図はバ
ランスウェイトの他の実施例を示す断面図である。 第２図 ３．５．７・・・ケース ９・・・支持ブロック １１．４３・・・駆動軸およびクランク軸２９・・・電
動機 ４５．７１・・・可動側および固定側スクロール部材４
９・・・弾性部材 ５１・・・スリーブ ５２・・・バランスウェイト ５７・・・自転防止機携

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 密閉されるケース内に、電動機と、前記ケースに固定さ
   れ前記電動機の駆動軸を支持する支持ブロックと、前記
   駆動軸に連結され駆動軸に対し偏心したクランク軸と、
   前記支持ブロックに固定された固定側スクロール部材と
   、前記クランク軸に連結されクランク軸の駆動に伴って
   前記固定側スクロール部材に噛み合いながら偏心運動を
   行い吸気圧室、中間圧室および吐出圧室を画成する可動
   側スクロール部材と、を備えたスクロール流体機械にお
   いて、 前記クランク軸と可動側スクロール部材との間に、可動
   側スクロール部材に旋回外方へ向け予圧を与える弾性部
   材とこの弾性部材の周囲に環装されるスリーブとを介装
   し、 このスリーブの前記可動側スクロール部材の旋回外方と
   は反対側に、少なくとも前記可動側スクロール部材に作
   用する遠心力よりも大きな遠心力を生ずるバランスウエ
   イトを取付けたことを特徴とするスクロール流体機械。