JPH03233178A - スクロール圧縮機 - Google Patents

スクロール圧縮機

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JPH03233178A
JPH03233178A JP2912790A JP2912790A JPH03233178A JP H03233178 A JPH03233178 A JP H03233178A JP 2912790 A JP2912790 A JP 2912790A JP 2912790 A JP2912790 A JP 2912790A JP H03233178 A JPH03233178 A JP H03233178A
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scroll
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隆史 山本
Hiroshi Ogawa
博史 小川
Tatsuya Sugita
達也 杉田
Toshiyuki Nakamura
利之 中村
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Mitsubishi Electric Corp
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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、例えば空気調和機等に実施して好適なスクロ
ール圧縮機に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、この種のスクロール圧縮機は例えば特開昭59−
120794号公報に開示され、第4図に示すように構
成されている。これを同図に基づいて説明すると、同図
において、符号1で示すものはその底部に油溜め2を有
する密閉容器で、全体が上方に開口する有底筒体によっ
て形成されている。この密閉容器1内には、スクロール
駆動用のモータ3を収納するモータ室1aが形成されて
いる。4は上下側に開口する段状孔4aを有する上部軸
受支えで、前記密閉容器1に開口部を閉塞するように装
着されている。この上部軸受支え4には、上方に開口す
るオルダム室4aおよびこのオルダム室4aと前記モー
タ室1aに開口する返油孔4bが設けられている。5は
側方に開口する油導入孔5aを有する筒状の下部軸受支
えで、前記密閉容器1内の底部に設けられている。6は
軸線方向に延在する給油路6aを有するクランク軸で、
前記段状孔4a内および前記下部軸受支え5内に各々主
軸受7と副軸受8を介して回転自在に設けられており、
前記モータ3によって回転するように構成されている。
このクランク軸6の上端面には、前記給油路6aに連通
し上方に開口する偏心孔6bが設けられている。9は台
板9aおよび渦巻体9bを有する固定スクロールで、前
記上部軸受支え4にボルト(図示せず)等によって固定
されている。この固定スクロール9の台板9aには、吸
入管10と吐出管11が取り付けられている。12は前
記台板9aに対向する台板12aおよび前記渦巻体9b
に偏心して組み合わされた渦巻体12bを有する揺動ス
クロールで、前記上部軸受支え4にスラスト軸受13を
介して支承されている。この揺動スクロール12には、
前記台板12aの背面側に突出する揺動軸12cが一体
に設けられている。この揺動軸12cは、前記偏心孔6
bに揺動軸受14を介して嵌合されている。
また、15は前記上部軸受支え4に対して前記揺動スク
ロール12を揺動可能に連結し、かつ前記揺動スクロー
ル12の自転を防止するリング状のオルダム継手、16
は前記両スクロール9,12間に形成される圧縮室であ
る。なお、17および18は前記モータ3を構成するモ
ータステータとモータロータ、19はこのうちモータロ
ータ18に取り付けられたバランサである。
このように構成されたスクロール圧縮機においては、ク
ランク軸6の回転によって揺動スクロール12が旋回運
動する。このとき、作動流体は、吸入管10から密閉容
器1内に流入すると、圧縮室16内に吸入されるため、
この圧縮室16内で圧縮されて吐出管11から密閉容器
1外に流出する。
次に、この種スクロール圧縮機の定常運転時における揺
動軸受14の運動状態につき、第5図を用いて説明する
すなわち、定常運転時には、揺動軸受14が合成力Fの
分力F′によって偏心孔6bの長手方向に摺動し、揺動
スクロール12を固定スクロール10に接触力F、で押
し付けて間隙Cを常時C=0とする。
ここで、rをクランク軸6の軸心から揺動軸受14の偏
心量、Feを揺動スクロール12の旋回運転時に発生す
る遠心力、F、を遠心力FCと略直角な方向のガス負荷
、Fを遠心力Fcとガス負荷F、の合成力、Cを固定ス
クロール9と揺動スクロール12の半径方向の間隙、α
を偏心孔6bの長手方向線分と揺動軸受14の偏心方向
線分とのなす角度、θを合成力Fの作用力線と偏心方向
線分とのなす角度、Aをクランク軸27の回転方向とす
ると、分力F′および接触力F、は次式で表すことがで
きる。
F ′” Fcos(−ct十〇)・・・(1)F* 
=F ’/cosα =Fcos(−or+θ)/ cosa (cr<0)
 ・・・(2)さらに、式(2)は合成力Fとガス負荷
F、にょって表せば次式となる。
FB = F (cosctcosθ+sinαsin
θ)=l’c+F、  jan(r     (α<0
) ・、、(3)また、遠心力FCは、揺動スクロール
12の重量1回転数および重力加速度を各々W、  f
、  gとすると、次式で表すことができる。
FC=W/g (r (2πr)t  )      
    、、、(41なお、角度α(αくO)、θは偏
心方向作用力線よりクランク軸6の反回転方向を正とす
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかるに、従来のスクロール圧縮機においては、揺動ス
クロール12の重量Wが軽量である場合あるいは揺動半
径r9回転数fが小さい場合に、(4)式より遠心力F
Cが小さくなり、固定スクロール10に対する揺動スク
ロール12の押付力(径方向)が十分に作用するもので
なかった。これは、(3)式よりガス負荷F(、>  
Fc/lanα :(α<0)の場合には接触力FIF
Oとなることから理解することができる。この結果、固
定スクロール10と揺動スクロール12の径方向間隙C
がC=0とならず、良好な圧縮作用が行われなくなると
いう問題があった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、固定
スクロールと揺動スクロールの径方向間隙Cを常時C=
Oに設定することができ、もって良好な圧縮作用が行わ
れるスクロール圧縮機を提供するものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係るスクロール圧縮機は、揺動スクロールの台
板背面にクランク軸を連結する揺動軸受を、クランク軸
の径方向に摺動可能な揺動軸受によって構成し、この揺
動軸受の摺動方向は偏心方向の作用力線よりクランク軸
の反回転方向に進む傾斜角をもつ線上に設定されている
ものである。
〔作 用〕
本発明においては、揺動スクロールの重量が軽量である
場合あるいは揺動半径1回転数が小さい場合にも、揺動
軸受の摺動による固定スクロールに対する揺動スクロー
ルの接触力をガス負荷の分力によって増加させることが
できる。
〔実施例〕
以下、本発明の構成等を図に示す実施例によって詳細に
説明する。
第1図は本発明に係るスクロール圧縮機における揺動軸
受の運動状態を示す横断面図、第2図は同じく本発明に
おけるスクロール圧縮機の全体を示す縦断面図である。
同図において、符号21で示すものは水平方向に延在す
る軸線をもつ密閉容器で、内底部には潤滑油が貯溜する
油溜め22が設けられている。23は一例に開口する凹
孔24を有する第1の軸受支えで、前記密閉容器21内
に固定されている。25は中央部に挿通孔26を有する
第2の軸受支えで、前記軸受支え23に所定の間隔をも
って設けられている。27は水平方向に延在する給油路
28を有するクランク軸で、一端部が前記凹孔24に支
承され、かつ前記挿通孔26に挿通されている。29は
スクロール駆動用のモータで、前記クランク軸27に固
着されたモータロータ30およびこのモータロータ30
の周囲に固定されたモータステータ31からなり、前記
両輪受支え23.25間に設けられている。
32は渦巻体33および台板34を有する固定スクロー
ルで、前記第2の軸受支え25に固定されている。35
は前記渦巻体33に偏心して組み合わされた渦巻体36
および前記台板34に対向する台板37を有する揺動ス
クロールで、前記第2の軸受支え25に後述する揺動軸
受を介して連結されており、台板背面側にはモータ側に
開口する嵌合孔38が設けられている。39は前記クラ
ンク軸27の挿通端部がその内部に臨む偏心孔40を有
する揺動軸受で、前記嵌合孔38内に装着されている。
この揺動軸受39は、前記クランク軸27の半径方向に
摺動可能な揺動軸受によって構成されている。そして、
この揺動軸受39の摺動方向は、前記揺動スクロール3
5によって生じる偏心方向の作用力線より前記クランク
軸27の反回転方向に進む傾斜角αをもつ線上に設定さ
れている。また、41は前記第2の軸受支え25に対し
て前記揺動スクロール35を揺動可能に連結し、かつ前
記揺動スクロール35の自転を防止するリンク状のオル
ダム継手、42は前記両スクロール32.35間に形成
される圧縮室である。なお、図中符号rは偏心量、FC
は揺動スクロール35の旋回運動時に発生する遠心力、
F、は遠心力と直角な方向に作用するガス負荷、F l
lrは遠心力と反対方向に作用するガス負荷、F7およ
びμ7は各々揺動軸受39と揺動スクロール35間の接
触力、摩擦係数、F、およびμ8は各々固定スクロール
32と揺動スクロール35間の偏心方向接触力、摩擦係
数、Bはクランク軸27の回転方向、Cは両スクロール
32.35間の半径方向の間隙、αは揺動軸受39の摺
動方向作用力線と偏心方向作用力線とのなす角度(偏心
方向作用線よりクランク軸27の反回転方向を正とする
)である。また、43は前記偏心孔40に嵌合する前記
クランク軸27の先端部である。
このように構成されたスクロール圧縮機においては、揺
動スクロール32の重量Wが軽量である場合あるいは揺
動半径12回転数fが小さい場合にも、揺動軸受39の
摺動による固定スクロール32に対する揺動スクロール
35の接触力Flをガス負荷F、、F、、の分力によっ
て増加させることができるから、固定スクロール32と
揺動スクロール33の径方向間隙Cを常時C=Oに設定
することができる。
次に、本発明におけるスクロール圧縮機の揺動軸受39
の運動状態について説明する。
すなわち、定常運転時には、遠心力FCとガス負荷F、
、F、、による合成力の分力F′によって揺動軸受39
が揺動スクロール32を固定スクロール35に押し付け
るまで摺動する。ここで、揺動軸受39に作用する力は
遠心力F6.ガス負荷F9とF91.固定スクロール3
2と揺動スクロール35間に作用する接触力の反力F7
およびその摩擦力μnFnであるから、揺動軸受39の
摺動方向とこの方向に直角な方向の力の釣り合いを考え
ると、次式が導かれる。
(Fc −For −Fg )cosα+(F9+l+
c  Fg )sinα−μRFfi        
        ・・・(5)(Fc −F、r −F
g )sinα+(F、、 +p*  Fg )cos
α;−F7                 ・、 
、 (6)(51,(61式よりFlを消去し、FII
について解けば、固定スクロール32と揺動スクロール
35間の接触力F、、を次式で表すことができる。
h = ((Pc   Far)(CO3α++1’+
s  5incr)+ Fg (Slnα−μn  C
osα))/((μ貢 μガ +1 ) cos  α
+(μn−μm)sinα)       ・・・(7
)なお、(7)式において、μ7−μや”Farとし、
揺動軸受39に作用する力を簡素化すると、(3)式%
式% ここで、揺動軸受39の傾斜角αに対する固定スクロー
ル32と揺動スクロール35間の接触力F8の変化をガ
ス負荷F9で無次元化すると、第3図に示すようになる
。但し、μえ、μイl  F9rおよびFgにはμR=
 /j n =0.1. Far/F* =0.1の関
係がある。また、遠心力Fcをパラメータとすると、■
(実線)はFC/F9 =0.25、■(−点鎖線)は
FC/F、 =0.1 、■(二点鎖vA)はF。
/F、 =0.05の場合を示す。これは、ルームエア
コン級のスクロール圧縮機の標準条件をおける負荷特性
に相当する。
これにより、遠心力FCが小さい場合(Fc /F。
=0.05,0.1)には、傾斜角αがある領域でFl
く0となり、揺動スクロール35を固定スクロール32
に押し付けて半径方向の間隙Cを常時C=Oに設定する
ことが不可能となる領域があり、傾斜角αを偏心方向の
作用力線よりクランク軸27の反回転方向(α>0)に
向かって進む角度に設定すれば、所定の傾斜角α(αζ
5.7°at FC/F9=0.1.α#8.6°at
 Fc/F9 =0.05)からF、>Oとなり、揺動
スクロール35を固定スクロール32に押し付けて半径
方向の間隙Cを常時C=Oに設定できることが理解でき
る。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、揺動スクロールの
台板背面にクランク軸を連結する揺動軸受を、クランク
軸の径方向に摺動可能な揺動軸受によって構成し、この
揺動軸受の摺動方向は遠心力の作用力線よりクランク軸
の反回転方向に進む傾斜角をもつ線上に設定されている
ので、揺動スクロールの重量が軽量である場合あるいは
揺動半径2回転数が小さい場合にも、揺動軸受の摺動に
よる固定スクロールに対する揺動スクロールの接触力を
ガス負荷の分力によって増加させることができる。した
がって、固定スクロールと揺動スクロールの径方向間隙
Cを常時C=Oに設定することができるから、良好な圧
縮作用が行われる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るスクロール圧縮機における揺動軸
受の運動状態を示す横断面図、第2図は同じく本発明に
おけるスクロール圧縮機の全体を示す縦断面図、第3図
はスクロール圧縮機の負荷特性を示す図、第4図は従来
のスクロール圧縮機の全体を示す縦断面図、第5図はそ
の揺動軸受の運動状態を示す横断面図である。 27・・・・クランク軸、32・・・・固定スクロール
、33・・・・渦巻体、35・・・・揺動スクロール、
36・・・・渦巻体、39・・・・揺動軸受、F、・・
・・揺動スクロール35の旋回運動時に発生する遠心力
、F、・・・・遠心力と直角な方向に作用するガス負荷
、F9、・・・・遠心力と反対方向に作用するガス負荷
、F、。 ・・・各々揺動軸受と揺動スクロール間の接触力、Fつ
 ・・・・固定スクロールと揺動スクロール間の偏心方
向接触力、C・・・・固定スクロールと揺動スクロール
間の半径方向の間隙、α・・・・揺動軸受の摺動方向作
用力線と偏心方向作用力線とのなす角度。 代 理 人 大 岩 増 雄 第 図 1t4J11ル・γ勺 第 3 図 FqrlF9= Q 、i 右n=双R,Q、1 第 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 渦巻体および台板を有する固定スクロールと、この固定
    スクロールの渦巻体に偏心して組み合わされた渦巻体お
    よび前記台板に対向する台板を有する揺動スクロールと
    、この揺動スクロールの台板背面に揺動軸受を介して連
    結され前記両台板の軸線方向に延在するクランク軸とを
    備えたスクロール圧縮機において、前記揺動軸受を、前
    記クランク軸の径方向に摺動可能な揺動軸受によって構
    成し、この揺動軸受の摺動方向は偏心方向の作用力線よ
    り前記クランク軸の反回転方向に進む傾斜角をもつ線上
    に設定されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
JP2029127A 1990-02-07 1990-02-07 スクロール圧縮機 Expired - Lifetime JP2616093B2 (ja)

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