JPH0637875B2

JPH0637875B2 - スクロ−ル圧縮機

Info

Publication number: JPH0637875B2
Application number: JP60159064A
Authority: JP
Inventors: 保幸鈴木; 利之中村; 正木村; 正彦大井手
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1985-07-16
Filing date: 1985-07-16
Publication date: 1994-05-18
Anticipated expiration: 2009-05-18
Also published as: JPS6217383A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は揺動スクロールに公転のみを与えるオルダム
継手を備えたスクロール圧縮機に関するもので、特にオ
ルダム継手のキーの片当りをなくするようにしたもので
ある。

〔従来の技術〕

まず、スクロール流体機械の原理について簡単に述べ
る。

第９図はスクロール流体機械を圧縮機として用いた場合
の基本的な構成要素と圧縮原理を示しており、同図にお
いて、１は固定スクロール、２は揺動スクロール、３は
吸入室、４は吐出ポート、５は圧縮室である。また、Ｏ
は固定スクロール１の中心である。

上記固定スクロール１及び揺動スクロール２は同一形状
で巻方向が互いに反対の渦巻１ａ，２ａを有し、これら
の渦巻１ａ，２ａの形状は従来から知られている如く、
インボリュート曲線、円弧等から構成されている。

次に動作について説明する。上記固定スクロール１は空
間に対して静止しており、揺動スクロール２は固定スク
ロール１に対して１８０゜位相のずれた状態で組合わさ
れ、固定スクロール１の中心Ｏのまわりを自転しない公
転運動を行い、第９図ａ〜ｄに示す如く０゜，９０゜，
１８０゜，２７０゜のように運動する。図中、第９図ａ
に示し、渦巻１ａ，２ａ間に圧縮室５が形成される。そ
して、揺動スクロール２の運動に伴い、圧縮室５は順次
その容積を減じ、その中のガスは圧縮されて固定スクロ
ール１の中心部に設けられた吐出ポート４より排出され
る。

スクロール圧縮機の名前で知られている装置の概略は以
上の通りである。

次に、スクロール圧縮機の具体的な構成及び動作につい
て説明する。第３図は例えば特願昭５９−６４５７１号
に示されるようなスクロール圧縮機の一実施例の構成を
示し、特に、スクロール圧縮機を全密閉形冷媒圧縮機に
応用した場合のものである。同図において、１は渦巻１
ａを台板１ｂの一側に備えた固定スクロール、２は渦巻
２ａを台板２ｂの一側に備えた揺動スクロール、３は吸
入口（吸入室）、４は吐出ポート、５は両渦巻１ａ，２
ａを互いに組合せたとき両渦巻１ａ，２ａ間に形成され
る圧縮室、６は主軸、７は吸入口７ａを有し、主軸下端
と所定空隙をもって主軸下端部を覆うように装着された
オイル・キャップ、８，９は軸受フレーム、１０はモー
タ・ロータ、１１はモータ・ステータ、１２はシェル、
１３はオルダム継手、１４は邪魔板、１５はシェル１２
の底部に設けた油溜、１６は吸入管、１７は吐出管、１
８は主軸６に対して偏心し、かつ台板２ｂの他側に設け
られた揺動スクロール軸２ｃと回転自在に嵌入された揺
動スクロール軸受で、主軸６上端部の大径部６ａに形成
した偏心穴６０ａ内に固着されている。１９は主軸６上
部の大径部６ａの外周面６１ａを支承する第１の主軸
受、２０は主軸６下部の小径部６ｂを支承する第２の主
軸受、２１は揺動スクロール２の台板２ｂにおける下面
２０ｂを軸方向から支承する第１のスラスト軸受、２２
は主軸６の大径部６ａと小径部６ｂ間の段部６ｃを軸方
向から支承する第２のスラスト軸受、２３は主軸６下端
に開口部２３ａを有し、主軸６内にその軸心より偏心し
て設けられた給油孔で、各軸受１８，２０部へ連通して
いる。２４は主軸６内に設けられたガス抜孔、２５，２
６は油経路用の返油孔、２７，２８は吸入ガス経路用の
連通孔である。

ここで、揺動スクロール２は、固定スクロール１とから
合わされた状態で揺動スクロール軸２ｃが揺動スクロー
ル軸受１８を介して主軸６に係合され、前期揺動スクロ
ール軸受１８及び軸受フレーム８に配設された第１のス
ラスト軸受２１によって支承されている。さらに、主軸
６はインローなどで互いに結合された軸受フレーム８，
９内に配設された第１の主軸受１９、第２の主軸受２
０、第２のスラシト軸受２２によって支承されている。
また、オルダム継手１３は揺動スクロール２と軸受フレ
ーム８との間に配設され、揺動スクロール２の自転を防
止し、公転運動のみを行わせるように構成されている。
このような状態で、固定スクロール１は軸受フレーム
８，９とともにボルトなどにより共締めされる。また、
モータ・ロータ１０は主軸６に、モータ・ステータ１１
は軸受フレーム９に、それぞれ圧入，焼嵌めまたはねじ
止めなどによって固定されている。さらに、オイル・キ
ャップ７は、主軸６に圧入・焼嵌めなどによって固定さ
れている。このようにして組立てられた機械部は固定及
び揺動スクロール１，２を上部に、モータ・ロータ１０
及びモータ・ステータ１１を下部にしてシェル１２内に
圧入，焼嵌め等により収容固定されている。

次にこのように構成されたスクロール圧縮機の動作につ
いて説明する。モータ・ロータ１０が回転すると、主軸
６及びオルダム継手１３を介して揺動スクロール２が公
転運動を始め、第９図で説明した作動原理でより圧縮が
開始する。この時、冷媒ガスは吸入管１６よりシェル１
２内に吸入され、第３図の実線矢印に示すように軸受フ
レーム９とモータ・ステータ１１との間の連通孔２７、
モータ・ロータ１０とモータ・ステータ１１との間のエ
アギャップなどを通過してモータを冷却した後、シェル
１２と軸受フレーム８，９との間の連通孔２８を通って
固定スクロール１に設けた吸入口３より圧縮室５へ取り
込まれ圧縮される。圧縮されたガスは、吐出ポート４を
経て吐出管１７より圧縮機外へ排出される。また、潤滑
油は、油溜１５より破線矢印で示すように主軸６に配設
されたオイル・キャップ７及び給油孔２３による遠心ポ
ンプ作用によりオイル・キャップ７の吸込口７ａ及び給
油孔２３を通じて各軸受１８，２０に給油され、さらに
軸受１８からは軸受２１，１９、軸受２０からは軸受２
２の順に給油される。潤滑に使用された油は、主に軸受
フレーム８，９に設けられた返油孔２５，２６を通って
油溜１５に戻される。前記軸受２１等から漏れ出た油が
直接吸入口（吸入室）３へ吸引されないよう邪魔板１４
が軸受フレーム８と揺動スクロール２の外周面との間に
隙間を閉鎖するように設けられ、邪魔板１４と揺動スク
ロール２により吸入口（吸入室）３と揺動機械部とを分
離している。また、主軸６に設けられたガス抜孔２４
は、作動時、オイル・キャップ７内のガスを迅速に軸外
へ排出し、ポンプ効率を高めるためのものである。

このようなスクロール圧縮機において、揺動スクロール
２に作用する負荷及びそれに伴う各部軸受の負荷反力を
説明する。第４図は揺動スクロール２及びその軸受部の
部分詳細図であって、運転時に、揺動スクロール２に
は、半径方向のガス負荷と遠心が作用し、この力をＦｒ
とすると、揺動スクロール軸２ｃを介して揺動スクロー
ル軸受１８に反力Ｐｒが生ずる。また、軸方向ガス負荷
Ｆｔに対しては、揺動スクロール２の台板２ｂを介して
スラスト軸受２１に反力Ｐｔが生ずる。また、ガス圧縮
に伴って揺動スクロール２には自転トルクが生ずるが、
これは第５図ａ，ｂに示すような形状のオルダム継手１
３によって係止される。即ち、オルダム継手１３は、環
状のオルダム・リング１３ａの上面に互いに平行な一対
のキー１３ｂが形成され、これと９０゜ずれた位置にあ
って、下面に互いに平行なもう一対のキー１３ｂが形成
されている。第６図はオルダム継手１３か揺動スクロー
ル２に組まれた状態を示すが、オルダム・リング１３ａ
の上面に形成された一対のキー１３ｂは、揺動スクロー
ル台板２ｂ面上に上記一対のキー１３ｂと対応して形成
された一対のキー溝２ｄに摺動自在に嵌入され、もう一
対のキー１３ｂは、フレーム８に形成された一対のキー
溝（図示せず）にやはり摺動自在に嵌入されている。こ
のような状態で揺動スクロール２に自転トルクＭが生ず
ると、オルダム継手１３のキー１３ｂには矢印のような
反力ＦＭが生ずる。

次に、オルダム継手１３のキー１３ｂ及び揺動スクロー
ル台板２ｂの面上に形成されたキー溝２ｄの嵌入状態に
ついて説明する。

第７図はスクロール圧縮機停止状態におけるキー１３ｂ
とキー溝２ｄとの嵌入状態の拡大図であって、キー１３
ｂの幅をＷ１、キー溝２ｄの幅をＷ２、キー１３ｂの長
さをＬとした、ここでキー１３ｂとキー溝２ｄは、キー
１３ｂを摺動自在とするためにＷ２−Ｗ１＝δとなる、
ある適当な隙間が設けてある。

第８図はスクロール圧縮機運転状態におけるキー１３ｂ
とキー溝２ｄとの嵌入状態の拡大図である。スクロール
圧縮機運転時においては、揺動スクロール２に自転トル
クＭが生じ、揺動スクロール２が主軸６の回転方向へ回
転しようとするが、オルダム継手１３はオルダム・リン
グ１３ａの反対面に９０゜ずれた位置に形成されたキー
１３ｂが軸受フレーム８のキー溝８ａに嵌入されている
ため回転することができず、上記キー１３ｂとキー溝２
ｄの隙間δの間である角度αをもって嵌入された状態と
なり、片当り摺動となる。ここで、角度αはオルダム・
リング１３ａの外径をＲとすると、Ｗ２＝Ｒsin α＋Ｗ
１cos αを満足する角度となる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来のスクロール圧縮機では、オルダム・
リング１３ａの上下面に円周方向に９０゜の位相差をも
って形成した一対ずつの２組のキー１３ｂと、これらに
対向し形成された揺動スクロール台板２ｂ上面のキー溝
２ｄ及び軸受フレーム８のキー溝８ａとは摺動自在に嵌
合されるものであるため、キー１３ｂとこれが嵌合する
キー溝２ｄ，８ａとの間には、両者間のスムーズな摺動
を行わせるための隙間（Ｗ２−Ｗ１＝δ）が形成されて
おり、従って揺動スクロール２に自転トルクＭが生じる
と、上記キー１３ｂとキー溝２ｂ，８ａとは隙間のため
に平行摺動せずに片当り摺動し、反力ＦＭを小さな接触
面積で受けることになる。このため片当りに起因してキ
ー１３ｂ及びキー溝２ｄ，８ａの焼付き、異常摩耗が発
生する問題があった。

この発明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、オルダム継手のキーと、揺動スクロール台板
及びフレームに形成したキー溝との片当りをなくし、キ
ー及びキー溝の焼付き及び異常摩耗のないスクロール圧
縮機を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

インボリュートなどよりなる一対の渦巻を互いに偏心さ
せて組合せることにより圧縮室を形成する固定スクロー
ル及び摺動スクロールと、上記揺動スクロールを公転運
転させるための主軸の駆動モータと、上記揺動スクロー
ル及び上記主軸を支承する軸受フレームと、上下面にそ
れぞれ複数のキーを形成したオルダム・リングを有し上
記揺動スクロールの台板及び上記軸受フレームに形成し
たキー溝に上記キーを揺動可能に係合して上記揺動スク
ロールを公転運動させるオルダム継手とを有するスクロ
ール圧縮機において、上記オルダム・リングの片方の面
のキーが上記揺動スクロールのキー溝壁に面接触状態で
揺動スクロールの自転トルクを受けるように該キーまた
はキー溝を負荷方向に所定量オフセットさせ、上記オル
ダム・リングの他方の面のキーが上記軸受フレームのキ
ー溝壁に面接触状態で上記自転トルクを与えるように該
キーまたは溝を回転方向に所定量オフセットさせたもの
である。

〔作用〕

この発明においては、オルダム・リングの片方の面のキ
ーが上記揺動スクロールのキー溝壁に面接触状態で該揺
動スクロールの自転トルクを受けるように該キーまたは
キー溝を負荷方向に所定量オフセットさせ、上記オルダ
ム・リングの他方の面のキーが軸受フレームのキー溝壁
に面接触状態で上記自転トルクを与えるように該キーま
たはキー溝を回転方向に所定量オフセットさせたことに
より、揺動スクロールに自転トルクが作用してもキーは
片当りすることなくキー溝と平行に面接触状態で摺動す
ることになり、キー及びキー溝の焼付き、異常摩耗を防
止することができる。

〔実施例〕

以下，この発明の一実施例を第１図，第２図，第１０図
及び第１１図について説明する。

第１０図は第１図と似ているが，Ａから見た断面及びＢ
から見た断面を詳しく図示したものである。

キー溝は揺動スクロール側と軸受フレーム側で９０度ず
れているが，これを合成すると第１１図のようになる。

第１図，第２図，第１０図及び第１１図において，第３
図〜第８図と同一の部分には同一の符号を付してその説
明を省略し，異なる部分を重点的に述べる。

即ち、この実施例にあっては、キー１３ｂとキー溝２
ｄ，８ａとを片当りなく平行に摺動させるために、オル
ダム継手のオルダム・リング１３ａの上面及び下面に形
成されたキー１３ｂを、オルダム・リング１３ａの中心
を通って直交する直線３０，３１に対して揺動スクロー
ル２の自転トルクＭを受ける負荷方向にＰなる値をもっ
てオフセットしたものである。

上記のように構成されたスクロール圧縮機において、オ
ルダム継手１３のオルダム・リング１３ａの上面及び下
面に形成したキー１３ｂのオフセット値Ｐは、キー１３
ｂの幅をＷ１、キー溝２ｄ，８ａの幅をＷ２（Ｗ１＜Ｗ
２）とすると、となる。

ここで、とすると、キー１３ｂとキー溝２ｄ，８ａ間にガタツキ
がなくなり、揺動スクロール２に自転トルクＭが作用し
てもオルダム継手１３のキー１３ｂと揺動スクロール台
板２ｂのキー溝２ｄ及び軸受フレーム８のキー溝８ａと
は片当りせず、キー１３ｂの全面でキー溝２ｄ，８ａと
摺動し、これにより揺動スクロール２に生じる自転トル
クＭによる反力ＦＭはキー１３ｂの全面で受けることに
なり、キーとキー溝間の単位接触面圧は小さくなる。従
って、キー及びキー溝の焼付き及び異常摩耗を防止でき
る。

なお、上記実施例では、オルダム継手１３のキー１３ｂ
をオフセットした場合について説明したが、これに代え
て揺動スクロール２のキー溝２ｄ及び軸受フレーム８の
キー溝８ａを上記実施例と同様にオフセットしてもよ
い。また、各キー１３ｂとキー溝２ｄ，８ａの選択的組
合せ、例えばオルダム・リング１３ａの上面に形成した
キー１３ｂのみをオフセッし、そしてオルダム・リング
１３ａの下面側キー１３ｂと対応する軸受フレーム８の
キー溝８ａのみをオフセットしても同様な効果が得られ
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、オルダム継手
のオルダム・リングの上面及び下面に形成したキーと揺
動スクロール及び軸受フレームに形成したキー溝とが面
接触状態を保持するように構成したので、キーとキー溝
の片当りが防止でき、かつキー及びキー溝の焼付き、異
常摩耗現象を生じにくくするととに、信頼性の高いスク
ロール圧縮機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るスクロール圧縮機の一例を示す
オルダム継手と揺動スクロール部分の下面図、第２図は
第１図II−II線に沿う縦断面図、第３図乃至第８図は従
来例を示すもので、第３図はスクロール圧縮機の全体の
縦断面図、第４図は揺動スクロールとその軸受部分の断
面図、第５図ａはオルダム継手の平面図、第５図ｂはそ
の側面図、第６図は揺動スクロールとオルダム継手の組
立状態を示す下面図、第７図及び第８図はスクロール圧
縮機停止時及び運転時のキー及びキー溝の嵌合状態を示
す説明図、第９図はスクロール圧縮機の作動原理図，第
１０図は第１図と同様にこの発明の実施例であり特にＡ
から見た断面及びＢから見た断面を詳しく示し，第１１
図はキー溝が揺動スクロール側と軸受フレーム側で９０
度ずれているがそれを合成した状態を示す図である。１……固定スクロール、２……揺動スクロール、２ｂ…
…揺動スクロール台板、２ｄ……キー溝、６……主軸、
８，９……軸受フレーム、８ｂ……キー溝、１３……オ
ルダム継手、１３ａ……オルダム・リング、１３ｂ……
キーである。なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木村正和歌山県和歌山市手平６丁目５番66号三菱電機株式会社和歌山製作所内 (72)発明者大井手正彦和歌山県和歌山市手平６丁目５番66号三菱電機株式会社和歌山製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インボリュートなどよりなる一対の渦巻を
互いに偏心させて組合せることにより圧縮室を形成する
固定スクロール(1)及び揺動スクロール(2)と、上記揺動
スクロールを公転運動させる主軸(6)と、上記主軸を駆
動するモータと、上記揺動スクロール(2)及び上記主軸
(6)を支承する軸受フレーム(8)，(9)と、上下面にそれ
ぞれ複数のキー(13b)を形成したオルダム・リング(13a)
を有するとともに上記揺動スクロールの台板(2b)及び上
記軸受フレーム(8)に形成したキー溝(2d)，(8a)に上記
キー(13b)を揺動可能に係合することにより上記揺動ス
クロール(2)を自転しないように公転運動させるオルダ
ム継手(13)とを有するスクロール圧縮機において、上記
オルダム・リング(13a)の片方の面のキー(13b)が上記揺
動スクロール(2)のキー溝壁に面接触状態で該揺動スク
ロール(2)の自転トルクを受けるように該キー(13b)また
はキー溝(2d)を負荷方向に所定量オフセットさせ、上記
オルダム・リングの他方の面のキー(13b)が上記軸受フ
レーム(8)のキー溝壁に面接触状態で上記自転トルクを
与えるように該キー(13b)またはキー溝(8a)を回転方向
に所定量オフセットさせ、かつ上記キー溝(2d)(8a)は９
０度ずれていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】キーの幅をＷ１、キー溝の幅をＷ２とした
時、そのオフセット値が、としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のス
クロール圧縮機。