JPH0726621B2 - 無給油スクロ−ル流体機械 - Google Patents

無給油スクロ−ル流体機械

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JPH0726621B2
JPH0726621B2 JP57168365A JP16836582A JPH0726621B2 JP H0726621 B2 JPH0726621 B2 JP H0726621B2 JP 57168365 A JP57168365 A JP 57168365A JP 16836582 A JP16836582 A JP 16836582A JP H0726621 B2 JPH0726621 B2 JP H0726621B2
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orbiting scroll
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信勝 荒井
新井  亨
直起 前田
和夫 柘植
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Hitachi Ltd
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C27/00Sealing arrangements in rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C27/005Axial sealings for working fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は無給油スクロール流体機械、特にその軸受構造
に関するものである。
従来、スクロール流体機械の固定スクロールと旋回スク
ロールを金属により製作した場合、その両スクロールを
無潤滑で摺動させることは、焼付きなどの問題を生ずる
から困難である。このため両スクロールを耐熱性の合成
樹脂、セラミツクスおよびこれらの複合材などにより製
作すれば、無潤滑で摺動させることが可能であるかも知
れないが、現在では両スクロールのラツプ間にある程度
の軸方向ギヤツプを設ける以外に手段がない状況であ
る。しかし、その手段も軸方向ギヤツプが大きいと性能
が低下するから、軸方向ギヤツプを常に小さく保つこと
が必要である。
また旋回スクロールと駆動軸(以下、クランク軸ともい
う)が軸受を介して固定、すなわち軸方向の変位を拘束
されていると、駆動軸の熱膨張がそのまま旋回スクロー
ルの軸方向位置に影響し、ラツプ先端のギヤツプの縮少
により、ラツプ先端の接触を招く恐れがある。前記駆動
軸の熱膨張は軸受の発熱および圧縮室側からの熱伝導な
どに基因する。その軸受の発熱が大きいのは、軸受と旋
回スクロールとを固定する構造であると、軸受に予圧を
加えて軸受のガタをなくする必要があるからであり、ま
たガス力によるスラスト力が旋回スクロールを介して軸
に伝達され、このスラスト力を主軸受で受けなければな
らないからである。
上記対策としては軸受の冷却を改善し、または旋回スク
ロールの熱膨張により駆動軸がスラスト力を受けないよ
うにすることが重要であると考えられる。このため旋回
スクロールは駆動軸に対し軸方向に移動可能な軸受構造
を要求される。このようにすると、スラスト力は旋回ス
クロールをフレーム(軸受ハウジング)で支持すること
により処理する必要がある。
本発明は上記にかんがみ温度変化に対してラツプのギヤ
ツプが大きくなるのを防ぎ、かつ軸受の温度上昇を防止
して駆動軸の熱膨張を抑制することを目的とするもの
で、鏡板に渦巻状のラップを備える固定スクロール
(1)と旋回スクロール(2)を、そのラップ同士を噛
み合わせて圧縮作動室を形成すると共に、前記固定スク
ロール(2)をフレーム(3)に固定し、旋回スクロー
ル(2)をクランク軸(4)と自転防止部材で旋回運動
するように構成してなる無給油スクロール流体機械にお
いて、前記旋回スクロール(2)とクランク軸(4)の
偏心部(4a)とを結合する軸受(5)を円筒コロ軸受も
しくは滑り軸受で構成し、前記クランク軸(4)を球軸
受で構成される主軸受(6、7)により軸受支持すると
ともに、前記フレーム(3)の旋回スクロール(2)の
鏡板部位置及び固定スクロール(1)の旋回スクロール
(2)の鏡板部位置にそれぞれ無潤滑下で耐熱、耐摩耗
性有するスラスト受部材(11、12)を設けて前記旋回ス
クロール(2)のスラスト力を受けるように構成したこ
とを特徴とするものである。
以下本発明の実施例を図面について説明する。
第1図ないし第3図において、1はフレーム1に固定さ
れ、吸入口1cと吐出口1dを有する固定スクロールで、こ
の固定スクロール1は鏡板1aと、この鏡板1aに鉛直に、
かつ渦巻状に形成されたラツプ1bにより構成されてい
る。2はクランク軸(駆動軸)4の偏心部4aに円筒コロ
軸受5を介して装着された旋回スクロールで、この旋回
スクロール2は鏡板2aと、この鏡板2aに鉛直に、かつ渦
巻状に形成されたラツプ2bにより構成されている。前記
クランク軸4はフレーム3に固定された球軸受6,7によ
り支持され、そのフレーム3の座面3aには、クランクピ
ン8の大径部8aが針状コロ軸受9を介して装着されると
共に、その小径部8bが旋回スクロール鏡板2aに針状コロ
軸受10を介して装着されている。またフレーム座面3aに
設けた溝3bおよび固定スクロール鏡板1aに設けた溝1eに
は、無潤滑摺動可能な材質製板状部材11,12がそれぞれ
挿入されている。13〜15は押え板16〜18を介して軸受5
〜7にそれぞれ装着されたグリースシール材、19はクラ
ンク軸4に取付けられたバランスウエイトである。
次に上記のような構成からなる第一実施例の作用につい
て説明する。
モータ(図示せず)により駆動されるクランク軸4の回
転に伴つて、旋回スクロール2はクランクピン8により
自転を防止されながら旋回運動をする。この旋回運動に
よりガスは固定スクロール1の吸入口1cから吸引され、
まず両スクロール1,2の鏡板1a,2aとラツプ1b,2bとで形
成されるラップ外周側の圧縮室20に閉じ込められる。こ
の圧縮室20は旋回スクロール2の運動に伴つて、ラツプ
外周部より中心部に向つて体積を縮少しながら移動する
ためガスは圧縮され、この高圧となつたガスは吐出口1d
より外部へ吐出される。
上記のようにガスに与えられた圧縮動力のうちの大部分
が熱に交換され、この熱によりガス自身の温度と、圧縮
要素である両スクロール1,2の温度が上昇されると共
に、前記熱は軸受5を介してクランク軸4にも伝導され
る。また軸受5〜7においても、その駆動軸と軸受間の
回転に伴う摩擦損失分に相当する発熱があり、これらの
発熱はクランク軸4の温度を上昇させるため、クランク
軸4の熱膨張を招くことは周知のことである。
一方、旋回スクロール2は圧縮室20内のガス圧によりス
ラスト力を受け、クランク軸4側へ押圧される。ところ
が、前記旋回スクロール2は円筒コロ軸受5により支持
されているため、その円筒コロ5aの回転面とクランク軸
4の偏心部4aに装着された軸受内輪5bとの間で軸方向へ
の滑りが許される。したがつてクランク軸4が熱膨張し
ても、旋回スクロール2を押し上げる心配はなく、また
旋回スクロール2が受けるスラスト力がクランク軸4に
伝達されることもない。
本実施例によれば、軸受6,7に球軸受を用いることによ
り、クランク軸4が軸方向へ無制限に移動するのを防止
し、また各軸受部にグリースシール材13〜15を設けるこ
とにより、軸受潤滑剤であるグリースの溶出を防止する
ことができる。また旋回スクロール2が受けるスラスト
力は、フレーム座面3aに設けられた板状部材11(以下、
スラスト受11ともいう)により受け止められると共に、
旋回スクロール2のおどりによる鏡板1a,2a同志の接触
は、固定スクロール1に設けられた板状部材12(以下、
スラスト受12ともいう)により防止される。
前記板状部材11,12は全体または一部が耐熱,耐摩耗性
に優れたガラス繊維強化フツ素樹脂,黒鉛含有フツ素樹
脂,ポリイミド樹脂,セラミツクスなどで製作され、ま
たは前記材質が摺動面にコーテングされたものであり、
その摺動面は無潤滑あるいはグリース潤滑される。また
板状部材11は第2図に示すように扇形に、または第3図
に示すように円形にそれぞれ形成され、さらに第4図に
示すようにグリース溜11aを設け、潤滑条件を良好にし
て摩耗を低減させるようにしてもよい。なお球軸受6,7
の代りに円錐コロ軸受を、円筒コロ軸受5の代りに針状
コロ軸受をそれぞれ用いてもよい。
第5図は本発明の第2実施例を示すもので、クランク軸
4およびその偏心部4aを円筒コロ軸受または滑り軸受2
2,23および滑り軸受21を介してそれぞれ支持し、バラン
スウエイト19とシール押え17との間に摺動リング24を設
け、さらにスラスト力を受ける板状部材25(以下、スラ
スト受25ともいう)は(第1図の板状部材11に相当す
る)フレーム座面3a全体をカバーするため、第6図に示
すようにリング状に形成されている。この板状部材25に
は、クランクピン8を支持する針状コロ軸受9の挿入す
る穴25aとポケツト25bが設けられている。また旋回スク
ロール2の鏡板2aには、第1図の板状部材12に相当する
板状部材26(以下、スラスト受26ともいう)が設けられ
ている。このような点が第1実施例(第1図)と異な
り、その他の構造は同一であるから説明を省略する。も
ちろん両実施例における同一符号は同一部分を示すもの
とする。
上記のように構成された第2実施例によれば、クランク
軸の偏心部4aは滑り軸受21の内面で軸方向に変位するの
で、第1実施例と同一効果をうることができ、かつクラ
ンク軸4自身のガタは摺動リング24と滑り軸受21により
制約することができる。また、軸受は第1実施例に比べ
て大負荷に耐えることができるように構成され、さらに
板状部材25,26は軸方向の寸法精度の管理が容易である
利点がある。
第7図に示す第3実施例は、板状部材25にポケツト25b
を設け、このポケツト25bを旋回スクロール鏡板2aに設
けた通路28〜30を介して中心部の圧縮室27に連通させ、
この圧縮室27内の吐出ガスをポケツト25bに導入して、
この部分を静圧ガス軸受とするように構成した点が第1
実施例と異なる。前記油路29の一端はプラグ31により閉
塞されている。その他の構造は第1実施例と同様である
から図面および省略する。
第8図に示す第4実施例は、耐摩耗摺動材製クランクピ
ン32をフレーム座面3aに設け、そのピン32の大径部上面
でスラスト力を受けるように構成した点が第1実施例と
異なり、その他の構造は同様である。このように構成す
れば、第1実施例の板状部材11および第2実施例の板状
部材25を廃止することができる利点がある。
第9図に示す第5実施例は、耐摩耗摺動材製クランクピ
ン32を固定スクロール鏡板1aに設け、旋回スクロール2
のおどりによる鏡板1a,2a同志の接触を防止し、かつ板
状部材33を第10図に示すような割りリングとし、このリ
ング33をフレーム座面3aの外周部に設けた環状溝3bには
め込むようにした点が第1実施例と異なり、その他構造
は同様である。このように構成すれば、前記実施例にお
ける板状部材を廃止し、かつ旋回スクロールの背面側の
板状部材をフレーム座面に固定する手段を省略すること
ができる。
第11図に示す第5実施例は、第1実施例の板状部材11を
リング状部材34とし、かつこのリング状部材34をフレー
ム3の上面に一体に結合し、そのリング状部材34に設け
た穴34aにクランクピン8の大径部を挿入すると共に、
その小径部を旋回スクロール鏡板2aの穴35に円筒ピス36
を介して挿入した点が第1実施例と異なり、その他の構
造は同様である。前記円筒ピース36を第1実施例の板状
部材11または第2実施例の滑り軸受21の同一材料で製作
することにより、クランクピン8を金属で作ることがで
き、また各摺動面は無潤滑あるいはグリースで潤滑され
る。このように構成すれば、クランクピン8の位置を容
易に調整することができるばかりでなく、リング状部材
34を適当に選定し、かつ両ラツプ1b,2bの先端のギヤツ
プを熱膨張に対してほぼ一定に保つことができる効果が
ある。
以上説明したように本発明によれば、クランク軸の熱膨
張に対し、旋回スクロールの軸方向位置が自由となるた
め、両スクロールのラツプ先端のギヤツプはスクロール
の熱膨張だけで決まるから、そのギヤツプを必要最小限
の大きさに設定することができる。また旋回スクロール
に作用するスラスト力をフレームに設けたスラスト力を
その軸受で受け止めないため、軸受自体の発熱は小さい
から軸受およびクランク軸の温度上昇も小さくなる。し
たがつて、軸受温度に制約のあるグリース潤滑または無
潤滑は材料の選定により可能となるから、高性能の無給
油スクロール流体機械の実用化を達成することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の無給油スクロール流体機械の第1実施
例の断面図、第2図および第3図は同実施例のフレーム
部の平面図および同変形例の平面図、第4図(a)は第
1図のスラスト受用板状部材の平面図、第4図(b)は
第4図(a)のX-X断面図、第5図は本発明に係わる第
2実施例の断面図、第6図(a)は第2実施例のフレー
ム部の平面図、第6図(b)は第6図(a)のY-Y断面
図、第7図〜第9図および第11図は本発明に係わる他の
実施例の要部断面図、第10図(a),第10図(b)はス
ラスト受用板状部材の平面図および側面図である。 1……固定スクロール、2……旋回スクロール、3……
フレーム、3a……フレーム座面、4……駆動軸、5〜7
……軸受、8,32……自転防止用クランクピン、11,12,2
5,26……板状部材、13〜15……グリースシール材、25b
……ポケツト、27……圧縮室、28〜30……通路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 直起 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 柘植 和夫 神奈川県川崎市川崎区富士見1丁目6番3 号 トキコ株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鏡板に渦巻状のラップを備える固定スクロ
    ール(1)と旋回スクロール(2)を、そのラップ同士
    を噛み合わせて圧縮作動室を形成すると共に、前記固定
    スクロール(2)をフレーム(3)に固定し、旋回スク
    ロール(2)をクランク軸(4)と自転防止部材で旋回
    運動するように構成してなる無給油スクロール流体機械
    において、前記旋回スクロール(2)とクランク軸
    (4)の偏心部(4a)とを結合する軸受(5)を円筒コ
    ロ軸受もしくは滑り軸受で構成し、前記クランク軸
    (4)を球軸受で構成される主軸受(6、7)により軸
    受支持するとともに、前記フレーム(3)の旋回スクロ
    ール(2)の鏡板部位置及び固定スクロール(1)の旋
    回スクロール(2)の鏡板部位置にそれぞれ無潤滑下で
    耐熱、耐摩耗性を有するスラスト受部材(11、12)を設
    けて前記旋回スクロール(2)のスラスト力を受けるよ
    うに構成したことを特徴とする無給油スクロール流体機
    械。
  2. 【請求項2】前記各軸受(5、6、7)の潤滑をグリー
    スにより行うとともに、前記クランク軸の軸受(5、
    6、7)にグリースシール部材(13、14、15)を装着し
    たことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の無給
    油スクロール流体機械。
  3. 【請求項3】前記旋回スクロール(2)の軸方向変位に
    おける一方側を、無潤滑下で耐熱、耐摩耗性有するスラ
    スト受部材(11、12、25、26)により、他方側を自転防
    止用クランクピン(8)により構成したことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項または第2項に記載の無給油ス
    クロール流体機械。
  4. 【請求項4】前記固定スクロール(1)と旋回スクロー
    ル(2)との間に設けた無潤滑下で耐熱、耐摩耗性有す
    るスラスト受部材(11、12、25、26)にポケット25bを
    設け、該ポケット25bに吐出ガスを供給することにより
    静圧ガス軸受を構成したことを特徴とする特許請求の範
    囲第1項から第3項のいずれかに記載の無給油スクロー
    ル流体機械。
  5. 【請求項5】前記フレームのフレーム座面を無潤滑下で
    耐熱、耐摩耗性有する材質により形成し、該フレーム座
    面に旋回スクロール(2)の自転防止用クランクピンを
    埋設したことを特徴とする特許請求の範囲第1項から第
    4項のいずれかに記載の無給油スクロール流体機械。
JP57168365A 1982-09-29 1982-09-29 無給油スクロ−ル流体機械 Expired - Lifetime JPH0726621B2 (ja)

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JPS5958188A JPS5958188A (ja) 1984-04-03
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