JPH0514580U - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧縮機運転時に軸受内での軸受と主軸との相
対傾き角を小さくでき、軸受での機械損失が少なく、軸
受信頼性の高いスクロール圧縮機を得る。 【構成】 主軸の第２円筒面5cを第１円筒面5bに対して
反ガス圧縮負荷方向に偏心させ、ガス圧縮負荷によって
発生する負荷撓み角と逆の初期相対傾き角を予め主軸に
与えたものである。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、冷凍及び空調用に使用されるスクロール圧縮機に関するものであ る。

【０００２】

【従来の技術】

図12は出願人が先に出願した実願平２−128896号明細書に示された従来のスク ロール圧縮機の縦断面図であり、図において、１は固定スクロールで、板状渦巻 歯1aを下部に形成しており、ボルトによって第１フレーム３に締結されている。 ２は揺動スクロールで、上部に前記固定スクロール１の板状渦巻歯1aと同一形状 の板状渦巻歯2aを下部に中空ボス部2bを有し、この中空ボス部2bの円筒状内側面 は揺動軸受2cを形成している。 また、揺動スクロール２はスラスト面2dを介して第１フレームのスラスト面3b で摺動自在に軸方向に支持されている。 ５は主軸で、上端部に軸心から偏心した円筒状のクランク部5aが設けられてお り、前記揺動軸受2cと回転自在に嵌合されており、また、第１円筒面5b及び第２ 円筒面5cは、それぞれ第１フレーム３に設けられた第１軸受3a及び第２フレーム ４に設けられた第２軸受4aによってラジアル方向に回転可能に支持されている。 また、主軸５にはロータ６及びバランスウエイト７が焼ばめされている。

【０００３】 次に動作について説明する。図13は主軸５に負荷が作用していない状態での形 状を示し、図14は主軸５に負荷が作用している状態を示している。 圧縮機運転時においては、主軸のクランク部5aにはガス圧縮負荷Ｆ_N が作用し 、主軸の第１円筒面5bには第１軸受3aから第１軸受反力F₁が作用し、主軸第２円 筒面5cには第２軸受4aから第２軸受反力F₂が作用しており、これらの３つの力Ｆ _N ，F₁，F₂によって主軸５は力の釣り合いが取れている。 これらの３つの力Ｆ_N ，F₁，F₂によって弾性体である主軸５は撓みを生じ、そ の結果、第１軸受3a及び第２軸受4aの軸受に対して主軸は比較的大きな相対傾き 角を持つ。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

従来のスクロール圧縮機は以上のように構成されており、第１軸受及び第２軸 受の軸受と主軸との相対傾き角が大きいため、十分な負荷容量が発生せず、特に 、軸受内の相対傾き角と負荷の大きさの両方についてより厳しい第１軸受では、 メタル接触による入力の増加、軸の摩耗の進行、また、軸の焼付き等が発生する などの問題点があった。

【０００５】 この考案は上記のような問題点を解消するためになされたもので、圧縮機運転 時に軸受内での軸受と主軸との相対傾き角を小さくでき、軸受での機械損失が少 なく、軸受信頼性の高いスクロール圧縮機を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

この考案に係るスクロール圧縮機は、主軸の第２円筒面を第１円筒面に対して 反ガス圧縮負荷方向に偏心させ、ガス圧縮負荷によって発生する負荷撓み角と逆 の初期相対傾き角を予め主軸に与えたものである。

【０００７】

【作用】

この考案におけるスクロール圧縮機は、主軸の第２円筒面を第１円筒面に対し て反ガス圧縮負荷方向に偏心させ、ガス圧縮負荷によって発生する負荷撓み角と 逆の初期相対傾き角を予め主軸に与えたことにより、圧縮機運転時に負荷撓み角 と初期相対傾き角とが打ち消し合って、軸受と主軸の円筒面とをほぼ平行となる ようにする。

【０００８】

【実施例】

実施例１． 以下、この考案の一実施例を図について説明する。図１において、実線の形状 Ａはこの考案に係る主軸５のガス圧縮負荷Ｆ_N が作用しない時の形状を誇張して 描いたものである。また、破線の形状Ｂは従来の真直な主軸５にガス圧縮負荷Ｆ _N が作用した時に発生する撓み形状に対して、撓み量は同じで、撓み方向が逆で ある形状を誇張して描いたものである。図に示すように、主軸の第１円筒面5b（ 第１軸受と摺動する部分）に対して、主軸の第２円筒面5c（第２軸受と摺動する 部分）は偏心（芯ずれ量δ）させており、ガス圧縮負荷Ｆ_N によって発生する負 荷撓み角と逆の初期相対傾き角φを予め主軸５に与えている。

【０００９】 次に動作について説明する。図２は主軸５にガス圧縮負荷Ｆ_N が作用しない形 状を示し、図３は主軸５にガス圧縮負荷Ｆ_N が作用した形状を示す。主軸５に作 用するガス圧縮負荷Ｆ_N の方向は、主軸５の回転に同期して回転する。すなわち 、主軸５にとってはガス圧縮負荷Ｆ_N の作用方向は常に一定である。この場合、 クランクピンの偏心方向に直角で、かつ、反回転方向がガス圧縮負荷Ｆ_N の作用 方向となる。 ガス圧縮負荷Ｆ_N の作用によって主軸５は撓むが、この撓みと予め主軸５に与 えられた芯ずれ量δおよび初期相対傾き角φとが打消し合うことによって、主軸 ５はほぼ真直となる。その結果、第１軸受3aと主軸の第１円筒面5bとが平行とな り、また、第２軸受4aと主軸の第２円筒面5cとが平行となる。

【００１０】 また、この実施例にはもう１つ大きな利点がある。それはもう１つのラジアル 軸受である揺動軸受2cの片当りも同時に回避できるということである。この説明 を図４、図５で行う。主軸５の第１円筒面5bのすぐ上部に形成されているクラン ク部5aは、揺動スクロール２の中空ボス部2bの内側面に形成されている揺動軸受 2cと係合しており、この揺動軸受2cを介して主軸５に発生するモータトルクが圧 縮要素である揺動スクロール２に伝達される。この時第１フレーム３の第１軸受 3aとスラスト面3bとは直角であり、また、揺動スクロール２の揺動軸受2cとスラ スト面2dとは直角であり、また、第１フレーム３のスラスト面3bと揺動スクロー ル２のスラスト面2dとは圧接しているので同一面と考えられる。このことは、第 １軸受3aと揺動軸受2cとは平行となっていることを意味する。また、第１円筒面 5bのすぐ上部に位置しているクランク部5aは、第１円筒面5bとほぼ同じ撓み角と 考えられる。以上を総合すると、クランク部5aと揺動軸受2cとの相対傾き角は、 第１円筒面5bと第１軸受3aとの相対傾き角とほほ同じと考えて良いということに なる。つまり、従来の主軸５の場合のように、第１軸受において片当りが発生し ていると、同時に揺動軸受2cにおいても片当りが発生しており（図４）、他方、 この実施例の主軸５の場合のように、第１軸受3aにおいて流体潤滑が達成されて いると、同時に揺動軸受2cにおいても流体潤滑が達成されている（図５）という わけである。

【００１１】 なお、今までの説明は主軸５に作用するガス圧縮負荷は一定としていたが、実 際の圧縮機においては、運転条件によって圧縮機の仕事量は変動する。 そこで、第１軸受3aに作用する負荷がF₀／３からF₀まで変動する場合を例に取 って、この実施例の適用によって軸受耐力が大幅に改善されることを示す。 図６は第１軸受に作用する負荷ＦがF₀／３からF₀まで変化する時の第１軸受3a と第１円筒面5bとの相対傾き角度ψを示したものである。主軸５は弾性体である ので、一点鎖線で示す従来例のように無負荷状態で第１軸受3aと第１円筒面5bと の相対傾き角度ψが零の場合、軸受負荷Ｆと相対傾き角度ψは比例すると考えて よい。そこで第１軸受3aに最大負荷F₀が作用した時の第１軸受3aと第１円筒面５
ｂ との相対傾き角度をψ_０ とする。このψ₀ は相対傾き角度ψの最大値であるこ
と は言うまでもない。さて、この実施例では、負荷によって主軸５に発生する主軸 ５の撓みと逆の撓みに相当する形状を予め主軸５に与えておくというものであり 、このことは図６において軸受負荷Ｆが零の時の、第１軸受3aと第１円筒面5bと の相対傾き角度ψが−ψ／３から−ψ₀ の間であることを意味する。 今、軸受負荷Ｆが零の時の初期相対傾き角度ψを−２／３・ψ₀ として、軸受 負荷が変化した時の相対傾き角度ψを図６に実線で表した。この場合相対傾き角 度ψが零となる時の第１軸受負荷は２／３・F₀であることがわかる。

【００１２】 さて、軸受耐力の評価を厳密に実施しようとするとたくさんの要因が複雑に関 与した計算を行わねばならないが、少なくとも以下のことは定性的に言える。 １．軸受負荷が大きい程、軸受にとって厳しい。 ２．軸受と軸との相対傾き角度が大きい程、軸受にとって厳しい。 そこで、今、第１軸受3aの耐力の評価基準として｜Ｆ・ψ｜（Ｆは第１軸受負 荷、ψは第１軸受3aと第１円筒面5bとの相対傾き角度）を考えると、｜Ｆ・ψ｜ が大きい程軸受にとって厳しく、｜Ｆ・ψ｜が小さい程軸受にとって楽だと言え る。そして、軸受信頼性上あるいは性能上許容できる最大｜Ｆ・ψ｜の値を｜Ｆ ・ψ｜crとする。 図７は、従来例とこの実施例における｜Ｆ・ψ｜を表したものである。従来例 では第１軸受負荷が２／３・F₀を越えるあたりから｜Ｆ・ψ｜が許容限界｜Ｆ・ ψ｜crより大きな値となってしまうのに対して、本発明例ではF₀／３以上F₀以下 の第１軸受負荷において常に｜Ｆ・ψ｜は｜Ｆ・ψ｜cr以下となっている。この ことは、従来例においては、重負荷運転時には第１円筒面5bは第１軸受3aに片当 りして、入力増加や摩耗の進行や焼付き等のトラブルの発生をまねくが、この実 施例では、第１軸受3aは常に流体潤滑状態であって、前述のトラブルは発生しな いことを意味する。

【００１３】 実施例２． 上記実施例１では、主軸の第１円筒面5bに対して主軸の第２円筒面5cに、適当 な芯ずれ量δ及び適当な相対傾き角度φを予め主軸５に与えたが、この実施例は 、適当な芯ずれ量δだけを予め主軸５に与えた例である。 この実施例の場合、ガス圧縮負荷Ｆ_N の作用していない状態では図８の形状で ある主軸が、ガス圧縮負荷Ｆ_N 作用時には図９の形状となる。 これによって、第１軸受3a及び揺動軸受2cの片当りは改善され流体潤滑が達成 できると考えられる。他方、第２軸受4aにおいては従来以上に軸受内での軸の傾 きが大きくなってしまうが、第２軸受4aに作用する負荷は小さいので片当りは発 生しにくいと考えられる。

【００１４】 機能的観点からは、実施例２は実施例１に対してやや劣るものの、実施例１は 、第１円筒面5bを基準として第２円筒面5cを偏心させて、かつ傾斜させる加工が 必要であるのに対して、実施例２は、第１円筒面5bを基準として第２円筒面5cを 偏心加工すれば良いだけであるので、加工性の観点からは実施例２は実施例１に 勝っていると言える。

【００１５】 実施例３． 図10に実施例３を示す。第１円筒面5aと第２円筒面5cを同芯かつ真直に仕上げ た主軸５に対して、内径がくの字形状に折れ曲っているロータ６を焼きばめるこ とによって、負荷によって主軸５に発生する撓みと逆の撓みを与えたものである 。

【００１６】 実施例４． 図11に実施例４を示す。第１円筒面5aと第２円筒面5cを同芯かつ真直に仕上げ た主軸５に対して、ロータ６焼きばめ箇所の軸方向では中央部分かつ円周方向で はガス圧縮負荷方向の約半周部分に逃がしを設けることで焼きばめ力によるモー メントが発生し、主軸５にはガス圧縮負荷Ｆ_N によって主軸５に発生する撓みと 逆の撓みを予め主軸５に与える。

【００１７】 実施例５． また、実施例３及び実施例４においては、ロータ６の焼きばめに関連させて説 明したが、主軸５に焼きばめるバランスウエイト７に関しても同様の処理を実施 すれば、同様な撓みが発生する。

【００１８】

【考案の効果】

以上のように、この考案によれば主軸の第２の円筒面を第１円筒面に対して反 ガス圧縮負荷方向に偏心させ、ガス圧縮負荷によって発生する負荷撓み角と逆の 初期相対傾き角を予め主軸に与えたことにより、圧縮機運転時に負荷撓み角と初 期相対傾き角とが打ち消し合って、軸受と主軸の円筒面とをほぼ平行となるよう に構成したので、軸受での機械損失が少なく、また、軸受信頼性の高いものが得 られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の実施例１によるスクロール圧縮機の
主軸と軸受部の形状を示す説明図である。

【図２】図１の主軸にガス圧縮負荷が作用しない時の主
軸の形状を示す説明図である。

【図３】図１の主軸にガス圧縮負荷が作用した時の主軸
の形状を示す説明図である。

【図４】揺動軸受に主軸の片当りが発生した状態を示す
説明図である。

【図５】揺動軸受において流体潤滑が達成された状態を
示す説明図である。

【図６】第１軸受に作用する負荷を変動した場合の第１
軸受と第１円筒面との相対傾き角度を示すグラブであ
る。

【図７】第１軸受に作用する負荷を変動した場合の第１
軸受耐力を示すグラフである。

【図８】この考案の実施例２によるスクロール圧縮機の
主軸と軸受部の形状を示す説明図である。

【図９】図８の主軸にガス圧縮負荷が作用した時の主軸
の形状を示す説明図である。

【図１０】この考案の実施例３によるスクロール圧縮機
の主軸とロータの形状を示す説明図である。

【図１１】この考案の実施例４によるスクロール圧縮機
の主軸とロータの形状を示す説明図である。

【図１２】従来のスクロール圧縮機を示す断面図であ
る。

【図１３】図12の主軸にガス圧縮負荷が作用しない時の
主軸の形状を示す説明図である。

【図１４】図12の主軸にガス圧縮負荷が作用した時の主
軸の形状を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 固定スクロール ２ 揺動スクロール 3a 第１軸受 4a 第２軸受 ５ 主軸 5a クランク部 5b 第１円筒面 5c 第２円筒面

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉容器内で板状渦巻歯を互いに組み合
   せることにより相互間に圧縮室を形成する固定スクロー
   ルおよび揺動スクロールと、電動機によって回転駆動さ
   れる主軸と、主軸を回転可能に支持する第１軸受と第２
   軸受と、圧縮機運転時に主軸の回転と同期して作用する
   ガス圧縮負荷を受ける主軸のクランク部と、第１軸受と
   摺動する主軸の第１円筒面と、第２軸受と摺動する主軸
   の第２円筒面とを備えたスクロール圧縮機において、主
   軸の第２円筒面を第１円筒面に対して反ガス圧縮負荷方
   向に偏心させ、ガス圧縮負荷によって発生する負荷撓み
   角と逆の初期相対傾き角を予め主軸に与えたことを特徴
   とするスクロール圧縮機。