JPH044478B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はスクロール圧縮機に関するもので、特
にその軸受への給油構造に関するものである。

［従来の技術］ スクロール圧縮機は、周知のように、渦巻状の
ラツプを各々有する固定スクロールおよび旋回ス
クロールを、互いにラツプが噛み合うように組合
せ、固定スクロールに対して旋回スクロールを自
転なしに旋回運動させて、両スクロール間に形成
される圧縮室でガスを圧縮し、固定スクロールの
中央部の吐出口から吐出するものである。

この種のスクロール圧縮機として、特開昭55−
125386号公報に記載のものにおいては（以下、括
弧内に対応する該公報記載の符号を付記する）、
クランク軸６の上端の偏心穴４２に装着された旋
回軸受メタル３６内に旋回スクロール２の背面に
突設した旋回軸５５を嵌合し、固定スクロール１
に締着したフレーム７に装着された第１主軸受メ
タル３７でクランク軸６の上部外周面を軸受け
し、クランク軸６の下端部を第２主軸受メタル３
９で軸受けし、クランク軸６を電動機で回転させ
ることによつて旋回スクロール２を固定スクロー
ル１に対して旋回運動させるようになつている。
そして、旋回軸受３６の軸方向に直角な軸受荷重
の中心位置（軸受３６の軸受方向長さの中心位置
にほぼ一致する）が、軸受メタル３７（上部主軸
受）の軸方向に直角な軸受荷重の中心位置（軸受
メタル３７の軸方向長さの中心位置にほぼ一致す
る）よりも上方にあり、したがつて、旋回軸受荷
重は片持ち支持状態で、クランク軸６の上端に負
荷されることになつている。

また、前記の各軸受メタルはの給油態様として
は、固定スクロール１の上方の吐出チヤンバー２
０で分離された高圧の油が、固定スクロール１お
よびフレーム７内に形成された油孔３３ならびに
第１主軸受メタル３７に穿たれた半径方向の孔を
経て、該第１主軸受メタル内面に供給される。こ
の油は、更に、クランク軸６の前記上記外周面に
切られた油溝６２およびクランク軸６に穿たれた
半径方向の油孔３３を経て、前記旋回軸受メタル
３６の反負荷側の内面に切られた縦方向の油溝６
３に供給され、更に、前記偏心穴４２の底部から
クランク軸６内に延びる油孔３３内を下降し、前
記第２主軸受メタル３９に供給される。

［発明が解決しようとする問題点］ 前記特開昭55−125386号公報に記載のスクロー
ル圧縮機においては、前記旋回軸受３６の軸受荷
重を片持ち支持することになるため、軸受メタル
３７の軸受荷重は旋回軸受３６の旋回軸受荷重よ
りも大きくなつて主軸受荷重を軽減するという効
果、主軸受スパン短くし得るという効果、さらに
はクランク軸の軸受メタル３７における片当りを
軽減するという効果を期待することができない。
またクランク軸６の各１回転中、フレーム７内の
油孔３３および第１主軸受メタル３７の半径方向
孔と、クランク軸６の上部外周面に切られた油溝
６２とがつながつた時しか軸受部に油圧がかから
ず、給油性能が不十分であり、また油圧をガス吐
出圧と等しい位に高くする必要があるため構造上
の制約がある。

本発明の目的は、クランク軸の軸端部の偏心穴
に装着された旋回軸受に旋回スクロールの背面の
突出した旋回軸を嵌合したタイプのスクロール圧
縮機において、主軸受荷重の軽減、主軸受スパン
の短縮さらには旋回軸受における片当りの軽減を
はかるとともに、安定・良好な給油を行い軸受性
能の信頼性を向上させることにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は渦巻状のラツプを有する固定スクロー
ルと、該固定スクロールのラツプと向い合せにし
てかみ合い圧縮室を形成する渦巻状のラツプを有
し、かつ該ラツプを有しない側に突出した旋回軸
を有する旋回スクロールと、該旋回スクロールの
ラツプを有しない側に配設された旋回スクロール
自動防止手段と、前記旋回スクロールおよび旋回
スクロール自動防止手段を収納するように前記固
定スクロールに固定されたフレームと、軸端部に
偏心穴を有し、該偏心穴に前記旋回スクロールの
旋回軸を軸受けするための旋回軸受を設けた駆動
用クランク軸と、該駆動用クランク軸を前記旋回
スクロールに対して近い方と遠い方の二箇所でそ
れぞれ軸受けするように前記フレームに設けられ
た第１および第２主軸受と、を備えたスクロール
圧縮機において、 前記旋回軸受は、前記第１主軸受とほぼ同一位
置にあつて、該第１主軸受より軸方向長さを長く
し、該旋回軸受の軸方向長さの中心を前記第１お
よび第２主軸受の軸方向長さのそれぞれの中心の
間に位置させるとともに、前記偏心穴の底部空間
に油を送り込むために前記駆動用クランク軸内に
延びる第１の油孔と、前記偏心穴の底部空間と連
通するように前記旋回軸受に設けられた油通路
と、該油通路に連通されるとともに前記第１主軸
受の内面に対して開口するように前記クランク軸
に穿たれた第２の油孔とを備え、前記第２の油孔
を実質的に前記偏心穴の偏心方向の側に設けたこ
とを特徴とする。

［作用］ 本発明においては、旋回軸受が、第１主軸受と
ほぼ同一位置にあつて、該第１主軸受より軸方向
長さを長くし、該旋回軸受の軸方向長さの中心を
前記第１および第２主軸受の軸方向長さのそれぞ
れの中心の間に位置させるため、旋回軸受荷重は
片持ち支持にはならず、主軸受荷重を減じ得ると
ともに主軸受スパンを短くし得、ひいてはスクロ
ール圧縮機の小型軽量化がはかられ、さらには駆
動用クランク軸の上部主軸受における片当りを減
じ負荷容量を増大できる。そして前記の各軸受を
潤滑するための油は、前記第１の油孔を経て前記
偏心穴の底部空間に送り込まれ、そこから、前記
の油通路および第２の油孔を経て前記第１主軸受
を潤滑する。駆動用クランク軸には、スクロール
圧縮機の運転時に前記偏心穴の偏心方向よりほぼ
90°の方向に荷重がかかるが、第２の油孔を該偏
心方向の側に設けたことにより、スクロール圧縮
機に、各軸受中特に第１主軸受に対し油膜形成が
しにくい運転条件が課された場合（面圧大で回転
数小）でも該第１主軸受に油膜切れをおこすこと
なく、安定・良好な給油が行われ、旋回軸受荷重
が片持にならない構造と相俟つて軸受特性を向上
させ得る。

［実施例］ 本発明のスクロール圧縮機の実施例を以下図面
により説明する。

第１図はその全体を示す縦断面図であつて、渦
巻状のラツプを夫々有する固定スクロール１およ
び旋回スクロール２は、第２図の如く互いにラツ
プを噛み合わせ、その間に圧縮室１８を形成する
ように組み合せられている。旋回スクロール２の
ラツプのない側にはオルダムキー８、オルダムリ
ング９からなる自転防止手段が配設されている。
固定スクロール１に固定されたフレーム３には、
旋回スクロール２に近い方の第１主軸受としての
上部主軸受２０、および、旋回スクロール２から
遠い方の第２主軸受としての下部主軸受２２が装
着されている。駆動用クランク軸４は該上部主軸
受２０および下部主軸受２２により軸方向に離れ
た二箇所で軸受されている。上部主軸受２０とほ
ぼ同一位置にてクランク軸４の軸端部に所定の偏
心になるように設けた偏心孔内に上部主軸受２０
よりも軸方向長さの長い旋回軸受２１が装着され
ている。旋回スクロール２はラツプのない側に突
出した旋回軸１９を有し、この旋回軸１９は上記
旋回軸受２１内で摺動回転自在に軸受けされてい
る。クランク軸４は、ロータおよびステータ６か
らなる電動機で回転される。以上の諸要素は密閉
容器１０内に収納されている。なお、上記構造は
密閉形電動スクロール圧縮機について示している
が、横形あるいは開放形スクロール圧縮機につい
ても同様の構造がとれることはいうまでもない。

上記構造において、電動機でクランク軸４を回
転させると、旋回スクロール２は、前記自転防止
手段により自動を防止されつつ、前記偏心穴内の
旋回軸受２１に軸受された旋回軸１９を介して固
定スクロール１に対して旋回運動せしめられ、第
２図に示す密閉空間（圧縮室）１８を順次中心方
向へ移送縮小し、これに伴い、吸入管１１から圧
縮室１８に吸入された冷媒ガスは圧縮されて固定
スクロール１の中央部の吐出口１４から吐出室１
４ａに吐出され、吐出管１２から機外へ排出され
る。まず、第１図における各軸受の位置関係を説
明すると、旋回軸受２１は上部主軸受２０とほぼ
同一位置にあつて、上部主軸受２０より長い軸方
向長さをもつており、したがつて旋回軸受２１の
軸方向長さの中心は上部主軸２０の軸方向長さの
中心と下部主軸受２２の軸方向長さの中心との間
に位置することになり、旋回軸受荷重は上部主軸
受２０および下部主軸受２２により両端支持梁の
態様で支持されることになる。このため、上部主
軸受２０および下部軸受２２にかかる軸受荷重は
旋回軸受２１にかかる軸受荷重よりも小さいもの
となる。

次に第１図における軸受の給油構造について説
明する。第３図は前記旋回軸受２１および上部主
軸受２０への給油経路を示す、第４図はクランク
軸４を上から見た図である。矢印Ｂはクランク軸
４の回転方向を示す。クランク軸４の下端は第１
図に示した密閉容器１０の下部の油溜１３内に浸
漬している。クランク軸４には油溜１３と通じる
油孔２３があけられており、この油孔２３は前記
偏心穴内の底部空間２４と連通している。クラン
ク軸４の下端に内蔵した不図示の給油ポンプ例え
ば遠心ポンプにより油溜１３から油孔２３を経て
該底部空間２４へ油が送られるようになつてい
る。旋回軸受２１の内面には、前記偏心穴の偏心
方向（第４図の矢印Ａの方向）の側に、第５図又
は第６図に示すような直溝またはスパイラル溝を
なす油溝２５が設けられ、この油溝２５は前記の
底部空間２４と通じている。また、前記の第１主
軸受２０により軸受されるクランク軸４の部分に
は、該第１主軸受２０の内面に対して開口する半
径方向の油孔２７が、同じく前記偏心穴の偏心方
向（第４図の矢印Ａの方向）の側に穿たれてお
り、該油孔２７と前記底部空間２４とを連通させ
るように旋回軸受２１の背面側に油通路２６が設
けられている。第３図中の矢印で示すように、油
孔２３から前記底部空間２４に送られた油は、油
溝２５、油通路２６、油孔２７を介して旋回軸受
２１および第１主軸受２０を潤滑する。

クランク軸には前記偏心穴の偏心方向（第４図
の矢印Ａの方向）より約90°の方向に荷重がかか
ることになるが、上記の給油構造により負荷面よ
り常に約90°進んだ位置に給油することが可能と
なり、軸受特性を向上させることができる。すな
わち、クランク軸４が第４図の矢印Ｂ方向に回転
することにより旋回スクロール２を旋回運動させ
てガス圧縮作用を行うと、第４図に示す如く、旋
回軸受２１には結果として荷重Ｗが偏心方向（矢
印Ａ）とほぼ直角の方向に作用し、この荷重Ｗは
クランク軸４の回転と共に回転移動する。クラン
ク軸４の回転に伴い、旋回軸受２１と旋回スクロ
ールの旋回軸１９との間の軸受け隙間に流入した
油は、第７図に示すように油膜圧力分布を生じ、
その合力である油膜反力Ｆが荷重Ｗに対抗する。
これを詳述すると、旋回軸１９の中心Ｏは荷重に
より旋回軸受２１の中心O′から偏り、これら中
心Ｏ，O′を結ぶ線Ｙにおいて該中心Ｏが偏つた
側に最小軸受隙間位置αが、また、それと反対側
に最大軸受隙間位置βが生ずる。油溝２５から給
油圧を以て導入された油は、給油圧及び旋回軸１
９と旋回軸受け２１との相対滑りにより軸受隙間
に引き出され、旋回軸受２１と相対的な旋回軸１
９の回転方向に対して狭まり隙間となる軸受隙間
の領域に強制的に押し込まれて、いわゆる楔作用
を発生する。この楔作用の効果により、油膜圧力
は最大隙間位置β側から上昇し、最小隙間位置α
の手前で最大となり、その後、油膜圧力は減少
し、最小隙間位置αではぼゼロになり、このよう
な油膜圧力分布の合力が荷重Ｗに対抗する油膜反
力Ｆを生ずる。以上の事から、本発明実施例で
は、油膜を有効に形成するために、前述した給油
構造のように油溝２５の位置を負荷面より進んだ
油膜圧力の発生する部分に設けることにより、安
定した油膜圧力の生起が可能となり、軸受の信頼
性が向上する。

同様に、主軸受２０にも第９図に示すように油
膜圧力分布が生起する。旋回スクロールに作用す
る荷重Ｗの反力として主軸受２０には荷重R₁が
同方向に作用し、この荷重R₁もクランク軸４の
回転と共に回転移動し、その油膜圧力分布状態は
旋回軸受２１の場合と同様であり、本発明実施例
の前記給油構造のように油孔２７を負荷面より進
んだ油膜圧力の発生する位置に設けることによ
り、軸受の信頼性が向上する。

一般に軸受特性は、構造、給油法、ゾンマフエ
ルト数［η・Ｎ／Ｐ〔Ｄ／Ｃ〕²］の無次元数できまる
。

ここで、 Ｐ；軸受面圧 Ｄ；軸受 η；油粘度 Ｃ；軸受すきま Ｎ；回転数 である。

スクロール圧縮機の軸受構造において、横溝に
ゾンマフエルト数をとり、縦軸に摩擦係数をとつ
て、給油溝位置を負荷面より180°進んだ方向と
90°進んだ方向にとつて実験した結果を示すと第
９図のとおりである。すなわち、同図は、右の領
域（面圧小、回転数大）の油膜厚さが厚い流体潤
滑域は180°と90°の給油位置で差のないことを示
しているが、左の領域（面圧大、回転数小）の油
膜形成しにくい領域では、給油位置によつて特性
が異なり、90°の方向で大幅に特性が向上してい
ることを示している。これは時に油膜が形成しに
くい厳しい条件では負荷面から離れた位置で給油
するとくさび効果で負荷面に油膜を形成する以前
に油が流出してしまい軸受性能が落ちてしまうた
めである。

従来の圧縮機の使用条件はそれ程厳しなく、軸
受への給油位置もそれ程考慮する必要がなかつた
が、近年快適性向上のため暖房用では高温温風を
得るためますます圧縮機の吐出圧力を高くする必
要があり、また容量制御幅の拡大の必要性から低
速から高速まで広範囲で使用する要望に応えるべ
く、これら条件での軸受特性の向上がますます重
要となり、本発明の如く給油の位置まで考慮する
ことが必要となつたのである。

特にスクロール圧縮機のように旋回スクロール
に荷重を１個の旋回軸受で受け、主軸受けも上部
の第１主軸受でその反力を受ける特殊な軸受支持
構造では本発明のようにクランク軸に穿つた第２
の油化を実質的に偏心穴の偏心方向の側に設けた
ことにより、第１主軸受に油膜切れをおこさない
という顕著な効果が得られる。

なお、旋回軸受２１の内面の油溝２５が前記の
ようなスパイラル溝である場合には、該スパイラ
ル溝内の油は旋回軸受２１に対する旋回軸１９の
相対速度による粘性作用により給油ヘツドが上
り、旋回軸受２１への給油を更に確実にするとい
う効果がある。第１図に示すように軸受部が油溜
１３よりかなり上方に位置しているスクロール圧
縮機においてはクランク軸４の下端に設けた遠心
ポンプから軸受に到るまでに給油圧が低下して充
分な給油が得られないことがあるが、上記スパイ
ラル溝２５では上記のように給油ヘツドが上るの
で確実に旋回軸受２１に給油でき、また軸受への
給油の長さが縦溝の場合より増大するため、給油
が一層安定する。

［発明の効果］ 本発明によれば、旋回軸受、第１および第２主
軸受の各軸受の位置関係に基づき主軸受荷重を旋
回軸受荷重よりも小さくでき、主軸受荷重を減じ
得るとともに主軸受スパンを短くし得、ひいては
スクロール圧縮機の小型軽量化がはかられ、さら
には駆動用クランク軸の上部主軸受における片当
りを減じ負荷容量を増大できる。また、第１主軸
受に給油するための第２の油孔が駆動用クランク
軸の偏心方向の側に設けられているので、スクロ
ール圧縮機に特に第１主軸受における油膜形成が
しにくい運動条件が課された場合（面圧大で回転
数小）でも、該第１主軸受に油膜切れをおこすこ
となく、安定・良好な給油が行なわれ、旋回軸受
荷重が片持にならない構造と相俟つて軸受性能の
信頼性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例によるスクロール圧縮
機の全体を示す縦断面図、第２図は固定スクロー
ルと旋回スクロールの組合せ状態を示す図、第３
図は同実施例における軸受への給油経路を示す断
面図、第４図は同じくクランク軸を上から見た平
面図、第５図、第６図は同じく旋回軸受の内面を
示す図、第７図は同じく旋回軸受の油膜圧力分布
を示す図、第８図は同じく第１主軸受の油膜圧力
分布を示す図、第９図はスクロール圧縮機の軸受
構造における給油溝位置を負荷面より180°進んだ
方向と90°進んだ方向にとつてとつた実験結果を
示す図である。 １……固定スクロール、２……旋回スクロー
ル、３……フレーム、４……クランク、５……電
動機のロータ、６……電動機のステータ、７……
バランスウエイト、８……オルダムキー、９……
オルダムリング、１０……密閉容器、１１……吸
入管、１２……吐出管、１３……油溜、１４……
吐出口、１９……旋回軸、２０……上記主軸受、
２１……旋回軸受、２２……下部主軸受、２３…
…油孔、２４……空間、２５……油溝、２６……
油通路、２７……油孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 渦巻状のラツプを有する固定スクロールと、
   該固定スクロールのラツプと向い合せしてかみ合
   い圧縮室を形成する渦巻状のラツプを有し、かつ
   該ラツプを有しない側に突出した旋回軸を有する
   旋回スクロールと、該旋回スクロールのラツプを
   有しない側に配設された旋回スクロール自転防止
   手段と、前記旋回スクロールおよび旋回スクロー
   ル自転防止手段を収納するように前記固定スクロ
   ールに固定されたフレームと、軸端部に偏心穴を
   有し、該偏心穴に前記旋回スクロールの旋回軸を
   軸受けするための旋回軸受を設けた駆動用クラン
   ク軸と、該駆動用クランク軸を前記旋回スクロー
   ルに対して近い方と遠い方の二箇所でそれぞれ軸
   受けするように前記フレームに設けられた第１お
   よび第２主軸受と、を備えたスクロール圧縮機に
   おいて、 前記旋回軸受は、前記第１主軸受とほぼ同一位
   置にあつて、該第１主軸受より軸方向長さを長く
   し、該旋回軸受の軸方向長さの中心を前記第１お
   よび第２主軸受の軸方向の長さのそれぞれの中心
   の間に位置させるとともに、前記偏心穴の底部空
   間に油を送り込むために前記駆動用クランク軸内
   に延びる第１の油孔と、前記偏心穴の底部空間と
   連通するように前記旋回軸受に設けられた油通路
   と、該油通路に連通されるとともに前記第１主軸
   受の内面に対して開口するように前記クランク軸
   に穿たれた第２の油孔とをを備え、前記第２の油
   孔を実質的に前記偏心穴の偏心方向の側に設けた
   ことを特徴とするスクロール圧縮機。