JPH0558887U - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スクロール圧縮機が超低速で運転される場合
においても、スラスト軸受における摺動損失が少ないの
で、超低速での運転が可能にでき、軸受の摩耗，焼付き
等の損傷を生じることのない信頼性の高いスクロール圧
縮機を得る。 【構成】 スラスト軸受５ａを構成する揺動スクロール
のスラスト面２ａ外周のコーナ形状のテーパ巾を揺動半
径ｒの１／２０倍〜１倍とし、かつ、テーパ角度を１／
１０００ｒａｄ〜１／１００ｒａｄとしたものである。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、低速回転にも使用するスクロール圧縮機のスラスト軸受改善に関 するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図１１は出願人が先に出願した特願平２ー１８６１８１号明細書に示された従 来のスクロール圧縮機を示す断面図で、図において、１は固定スクロール、２は 固定スクロール１とともに圧縮室を成形する揺動スクロール、２ａは揺動スクロ ール２の反圧縮室側にあるスラスト面、３は揺動スクロール２に嵌合されたスラ イダ、４は揺動スクロール２に駆動力を伝達するクランク軸、５は揺動スクロー ルのスラスト面２ａを支承するフレーム、７はロータ、８はロータ７と共に回転 力を発生するステータ、９はシェル、１０は外部より冷媒を導く吸入管、１１は 吐出管、１２はオルダムリング、１３はサブフレーム、１４はシェル９底部に貯 溜された潤滑油、１５はクランク軸４内に設けられた油穴で、潤滑油を各摺動部 に導いている。１６はスラスト軸受５ａの内周側に設けられたスラスト内周部油 通路、１７は潤滑油をシェル９底部に戻す油戻し穴である。

【０００３】 次に動作について説明する。ロータ７およびステータ８で発生した回転力はク ランク軸４に伝達され、スライダ３を介して揺動スクロール２に伝えられる。揺 動スクロール２は自転防止機構であるオルダムリング１２により円軌道を動く揺 動運動を行い固定スクロール１との間に形成される圧縮室の容量変化に従って冷 媒の圧縮が行われる。 ガス冷媒は吸入管１０より流入し、固定スクロール１と揺動スクロール２で形 成される圧縮室内で圧縮された後、高圧となり吐出管１１より流出する。 さて、揺動スクロール２に作用する冷媒の圧縮負荷のうち、スラスト方向のス ラスト荷重はフレーム５の上部面であるスラスト軸受５ａにより支持され、ラジ アル方向力はクランク軸４に伝達され、クランク軸４はフレーム５とサブフレー ム１３により支持されている。運転中に揺動スクロール２は揺動運動をしており 、スラスト軸受５ａはスラスト荷重を受けながら揺動運動を繰り返す。一般にス クロール圧縮機の揺動半径は他の軸受半径に比べて非常に小さく、特に低速回転 における揺動速度が極めて小さく、軸受内の油膜形成が難しい。 シェル９底部に貯溜された潤滑油１４はクランク軸４の回転に伴う遠心力等に より油穴１５を通り、スラスト内周部油通路１６，油戻し穴１７を通って再びシ ェル９底部に戻るサイクルを繰り返している。この際、一部の油が各摺動部を潤 滑しており、スラスト軸受５ａについてもスラスト内周部油通路１６の潤滑油の 一部がスラスト軸受５ａに導かれ潤滑作用を行っている。

【０００４】 スラスト軸受５ａを形成する揺動スクロール２の内外周のコーナ形状は図１２ 、または、図１３に示す面取り形状にするのが一般的である。 図１２および図１３には矢印で揺動スクロール２が揺動運動をするときのある 瞬間の揺動スクロール２の進行方向と、それに伴い油通路に存在する油がスラス ト軸受５ａに入り込む方向を示している。 図１２，図１３の場合、一部の油がスラスト軸受５ａに入り込んでいる。

【０００５】 図１４にスラスト軸受５ａについて実験を行った結果を縦軸に摩耗係数，横軸に μＵ／Ｐｍ（μは油の粘度，Ｕは軸受の周速，Ｐｍは軸受にかかる面圧）でまと めて示す。ここで、図１２の場合をＢ，図１３の場合をＣで示すように、軸受の 特性はほとんど変わらず、通常の面取り形状ではスラスト軸受５ａの改善には効 果がない。

【０００６】 なお、図１５は図１２，図１３の補足説明を示す図である。揺動スクロール２ は揺動半径ｒの揺動運動をしており、ある瞬間を考えるとＵ＝２πｒの周速で運 動している。

【０００７】

【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、スラスト軸受内に入 り込み潤滑作用を行う油が微量であり、特にスラスト荷重が大きく回転数が低い 低速回転域においては、スラスト軸受における摺動速度の発生が難しく、スラス ト軸受の損失が増加し、入力値が異常増加を引き起こす上、スラスト軸受の摩耗 ，焼付き等を生じ、また、近年圧縮機の運転範囲を超低速から行う市場要求に対 して厳しいなどの問題があった。

【０００８】 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、スクロール 圧縮機が超低速で運転される場合においても、スラスト軸受における摺動損失が 少ないので、超低速での運転が可能にでき、軸受の摩耗，焼付き等の損傷を生じ ることのない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。

【０００９】

【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、スラスト軸受を構成する揺動スクロール のスラスト面外周のコーナ形状のテーパ巾を揺動半径ｒの１／２０倍〜１倍とし 、かつ、テーパ角度を１／１０００ｒａｄ〜１／１００ｒａｄとしたものである 。

【００１０】

【作用】

この考案におけるスクロール圧縮機は、スラスト軸受を構成する揺動スクロー ルのスラスト面外周のコーナ形状のテーパ巾を揺動半径ｒの１／２０倍〜１倍と し、かつ、テーパ角度を１／１０００ｒａｄ〜１／１００ｒａｄとしたことこと により、揺動スクロールが揺動運動する際にスラスト軸受の外周に存在する潤滑 油をスラスト軸受面内に引き込み易くし、スラスト軸受の油膜形成が著しく、ス ラスト軸受の軸受負荷能力が向上する。

【００１１】

【実施例】

実施例１． 以下、この考案の実施例１を図１〜図４について説明する。図において、２は 揺動スクロールで、このスラスト面２ａ外周のコーナ形状のテーパ巾を揺動半径 ｒの１／２０倍〜１倍とし、かつ、テーパ角度を１／１０００ｒａｄ〜１／１０ ０ｒａｄとしている。

【００１２】 図４に示すように、ある瞬間の揺動スクロール２の進行方向に対して、油通路 に存在する油がスラスト軸受５ａに入り込むが、図１２，図１３の場合と比較し て、潤滑油の入り込む量が多いと考えられる。図１４にスラスト軸受５ａについ て行った実験結果を縦軸に摩耗係数，横軸にμＵ／Ｐｍ（μは油の粘度，Ｕは軸 受の周速，Ｐｍは軸受にかかる面圧）でまとめて示す。ここで、図４の場合をＡ ，図１２の場合をＢ，図１３の場合をＣで示すように、図４のテーパ形状をつけ た軸受は同一のμＵ／Ｐｍにおける摩擦係数が低く（同一条件における摩擦係数 が低い）、特に低速運転時の摩擦係数を比較すると従来のＢ，Ｃに比べＡは１／ ２以下に下がり、軸受性能が格段に向上し、揺動スクロールのスラスト面２ａ外 周のコーナ形状のテーパ巾を揺動半径ｒの１／２０倍〜１倍とし、かつ、テーパ 角度を１／１０００ｒａｄ〜１／１００ｒａｄとする範囲において、摩擦係数の 低下が著しいことが上記のスラスト軸受５ａに関する試験より認められる。スラ スト軸受５ａの摩擦係数の低下により軸受損失が低下し、総入力が低減でき、超 低速運転が可能になる上、長時間運転の際の摩耗が減少し、軸受信頼性が向上す る。

【００１３】 また、図５，図６にテーパ巾とテーパ角度をそれぞれ振ったときの最小油膜厚 さを理論計算で求めて示した。ここで最小油膜厚さは軸受計算上にしばしば用い られる数値であり、最小油膜厚さが大きいほど軸受性能は高い。 図５，図６よりテーパ巾を揺動半径ｒの１／２０倍〜１倍の範囲、および、テ ーパ角度を１／１０００ｒａｄ〜１／１００ｒａｄとする範囲において、最小油 膜厚さが顕著に高くなっており、この範囲において軸受性能がきわだって高くな っており、スラスト軸受の軸受性能を高める効果が著しい。

【００１４】 なお、上記実施例では揺動スクロールのスラスト面外周２ｂのコーナ形状のテ ーパ巾を揺動半径ｒの１／２０倍〜１倍の範囲、かつ、テーパ角度を１／１００ ０ｒａｄ〜１／１００ｒａｄの範囲にしたものを示したが、スラスト軸受５ａと 相手部材（例えばスラストプレート６）との位置関係は図７〜図１０に示す４種 類に分類でき、以下に示すように各々効果がある。図中、ｒは揺動半径であり、 揺動スクロール２は実線から破線の位置まで揺動運動を繰り返す。

【００１５】 実施例２． 図７はスラストプレート６の上部に揺動スクロールのスラスト面２ａが接して おり、常にスラストプレート外周６ａの内側に揺動スクロールのスラスト面外周 ２ｂが位置し、常にスラストプレート内周６ｂの外側に揺動スクロールのスラス ト面内周２ｃが位置するタイプであり、揺動スクロールのスラスト面２ａ内，外 周のコーナ形状をテーパにすると、摩擦係数低減に効果がある。

【００１６】 実施例３． 図８は常にスラストプレート外周６ａの内側に揺動スクロールのスラスト面外 周２ｂが位置するが、スラストプレート内周６ｂに対して揺動スクロールのスラ スト面内周２ｃの位置は内，外に運動する場合であり、このタイプの場合、揺動 スクロールのスラスト面外周２ｂのコーナ形状の効果が一番大きく、揺動スクロ ールのスラスト面内周２ｃとスラストプレート内周６ｂのコーナ形状の効果がつ いで大きい。

【００１７】 実施例４． 図９はスラストプレート外周６ａに対して揺動スクロールのスラスト面外周２ ｂの位置は内外に運動するが、常にスラストプレート内周６ｂの外側に揺動スク ロールのスラスト面内周２ｃが位置するタイプで、このタイプの場合、揺動スク ロールのスラスト面内周２ｃの効果が大きく、揺動スクロールのスラスト面外周 ２ｂとスラストプレート外周６ａのコーナ形状の効果が次いで大きい。

【００１８】 実施例５． 図１０はスラストプレート外周６ａに対して、揺動スクロール外周６ａに対し て揺動スクロール外周２ｂの位置は内，外に運動し、スラストプレート内周６ｂ に対して揺動スクロールのスラスト面内周の位置も内，外に運動する場合であり 、この場合、揺動スクロールの内外周，スラストプレートの内外周のコーナ形状 が全て摩耗係数に対して効果がある。

【００１９】 また、上記実施例では揺動スクロールのスラスト面外周２ｂのコーナ形状のテ ーパ巾を揺動半径ｒの１／２０倍〜１倍の範囲、かつ、テーパ角度を１／１００ ０ｒａｄ〜１／１００ｒａｄの範囲にしたものを示したが、コーナ形状のテーパ 加工が困難な場合には、図３に示すように実質的に所定のテーパが得られていれ ばよい。

【００２０】

【考案の効果】

以上のように、この考案によればスラスト軸受を構成する揺動スクロールのス ラスト面外周のコーナ形状のテーパ巾を揺動半径ｒの１／２０倍〜１倍とし、か つ、テーパ角度を１／１０００ｒａｄ〜１／１００ｒａｄとした構成としたので 、揺動スクロールが揺動運動する際にスラスト軸受の外周に存在する潤滑油をス ラスト軸受面内に引き込み易くし、スラスト軸受の油膜形成が容易になり、スラ スト軸受の軸受負荷能力が著しく向上でき、また、スラスト軸受の構造としては 極めて単純であり、コストを高くせずに軸受負荷能力を上げることができ、特に 低速運転時における軸受信頼性，軸受損失の低下できる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を
示す断面図である。

【図２】図１の揺動スクロールのスラスト面の要部拡大
図である。

【図３】図１の他の実施例による揺動スクロールのスラ
スト面の要部拡大図である。

【図４】図１の揺動スクロールのスラスト面の進行方向
と油の流れを示す説明図である。

【図５】図１のスラスト軸受のテーパ巾と最小油膜厚さ
の関係を示す説明図である。

【図６】図１のスラスト軸受のテーパ角度と最小油膜厚
さの関係を示す説明図である。

【図７】この考案の実施例２によるスクロール圧縮機を
示す要部拡大図である。

【図８】この考案の実施例３によるスクロール圧縮機を
示す要部拡大図である。

【図９】この考案の実施例４によるスクロール圧縮機を
示す要部拡大図である。

【図１０】この考案の実施例５によるスクロール圧縮機
を示す要部拡大図である。

【図１１】従来のスクロール圧縮機を示す断面図であ
る。

【図１２】図１１の揺動スクロールのスラスト面の進行
方向と油の流れを示す説明図である。

【図１３】図１１の他の実施例による揺動スクロールの
スラスト面の進行方向と油の流れを示す説明図である。

【図１４】この考案の実施例と従来例とのスラスト軸受
の摩擦係数とμＵ／Ｐｍの関係を示す説明図である。

【図１５】図１１の揺動スクロールのスラスト面の進行
方向を示す補足説明図である。

【符号の説明】

１ 固定スクロール ２ 揺動スクロール ２ａ スラスト面 ４ クランク軸 ５ フレーム ５ａ スラスト軸受 ７ ロータ ８ ステータ ９ シェル

フロントページの続き (72)考案者 萩原 正二 静岡市小鹿三丁目18番１号 三菱電機株式 会社静岡製作所内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 台板上で巻き方向が互いに逆の渦巻部を
   組み合わせることにより両渦巻部に圧縮室を形成する固
   定スクロールと揺動スクロールと、揺動スクロールの反
   圧縮室側のスラスト面中心部に設けられたクランク軸
   と、揺動スクロールのスラスト面を支承するフレーム
   と、揺動スクロールに駆動力を伝達するクランク軸と、
   クランク軸を駆動するロータとステータと、上記部材を
   密閉し、固定支持するシェルと、フレームの上部面に設
   けられ、揺動スクロールに作用する冷媒のスラスト方向
   のスラスト荷重を受けるスラスト軸受とを備えたスクロ
   ール圧縮機において、スラスト軸受を構成する揺動スク
   ロールのスラスト面外周のコーナ形状のテーパ巾を揺動
   半径ｒの１／２０倍〜１倍とし、かつ、テーパ角度を１
   ／１０００ｒａｄ〜１／１００ｒａｄとしたことを特徴
   とするスクロール圧縮機。