JPS59120794A - スクロ−ル圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はスクロール圧縮機に関し、特に圧縮部の半径
方向のシールを罹災にしたスクロール圧縮機に関するも
のである。

まず、スクロール圧縮機の原理について簡単に述べる。

第１図（，１〜（ｄ）はスクロール圧縮機の基本的構造
を示すもので、１は固定スクロール、２は揺動スクロー
ル、５は固定スクロール１とｍ動スクロール２間の間隙
より形成される圧縮室、６は吸入室、８は各スクロール
１，２の最内周に形成される吐出室である。また、０は
固定スクロール１の中心である。上記固定スフローｆｉ
／１及び揺動スクロール２は同一形状で巻き方向が反対
の渦巻形状をなし、この渦巻の形態はインボリュートあ
るいは円弧等を組合せたものであシ、そしてこの渦巻状
のスクロール１．２を組合せることで両渦巻間に圧縮室
５が形成されるものである。

次に動作について説明する。第１図（ｌＬ）〜（ｄ）に
おいて、固定スクロールｌは空間に対して静止しておシ
、揺動スクロール２は固定スクロール１と図の如く組合
され、セして揺動スクロール２０周方向の姿勢を変化さ
せることなく、即ち、自転運動をさせることなしに固定
スクロール１の中心Ｏの回りを旋回運動させ、これによ
シ揺動スクロール２を固定スクロール１に対し第１図の
（，１から（ｄ）の状態に連続して変化させる。このよ
うな揺動スクロール２の運動に伴い、圧縮室５は吸入室
６から吐出室８に向は順次その容積を減じ、これによシ
吸入室６から圧縮室５内に吸込まれた気体を圧縮して固
定スクロール】の中央部の吐出室８へ吐出させる。

以上がスクロール圧縮機の一般的な動作説明である。

次に土部した原理機能を有する従来のスクロール圧縮機
を第２図〜第４図によυ説明する。

第２図〜第４図はスクロール圧縮機を、例えば冷凍また
は空調あるいは空気圧縮機に利用した場合の仇を示すも
ので、フロン等の気体の圧縮機として構成したものであ
る。同図において、１は固定スクロール、１ａは固定ス
クロール１の合板であり、後述するシェルの一部を兼ね
ている。２は揺動スクロール、３は揺動スクロール２の
台板、４は台板３の背面中央に突設した揺動スクロール
軸、５は両スクロール１，２によシ形成される圧縮室、
６は圧縮室５の吸入室、７は吸入室６に連通ずるガス体
吸入口、８は上記圧縮室５の吐出室、８ａは吐出室８に
連通ずる吐出孔、９は揺動スクロール２の台板３の背面
を支承するスライス軸受、１０は固定スクロール１とボ
ルト等で固定された軸受支え、１１は揺動スクロール２
の自転を防止し、半径方向に揺動可能に軸受支え１０に
連結するためのリング状のオルダム継手、１２は揺動ス
クロール２の台板３と軸受支え１０の間に形成されたオ
ルダム室、１３はオルダム室１２と後述のモータ室を連
通ずるよう軸受支え１０に穿設された返油孔、１４は揺
動スクロール２を駆動するクランク軸で、このクランク
軸１４内にはその長手方向に沿って油孔１５が偏心して
形成されている。また、１６はクランク軸１４の上端に
おいて、揺動スクロール軸４がクランク軸１４の軸線よ
り偏心して嵌合する嵌合部に設けた揺動軸受、１７はク
ランク軸１４の上部を軸受支え１０に軸承する主軸受、
１８はクランク軸１４の下部を軸承するモータ側軸受、
１９はクランク軸１４の回転駆動モータを構成するステ
ータ、加はクランク軸１４の一体のモータロータ、２１
はロータＩの土部においてクランク軸１４に固定された
第１のバランス部材、２２は同じくロータ加の下端に固
定した第２のバランス部材、乙は固定スクロール１．軸
受支え１０．モータステータ１９及びモータ側軸受１８
を支持し、圧縮機全体を密封するシェル、内はシェル５
内の底部内に貯溜された油、５はモータステータ］９及
びモータロータ加等を収容するモータ室である。

また、第３図及び第４図において、ｒはクランク軸１４
の細心（固定スフロー）Ｌ／１の中心Ｏ）からの揺動軸
受（揺動スクロール軸）の偏心量、力Ｆｃとほぼ直角な
方向のガス負荷、Ｆは遠心力Ｆｃとガス負荷Ｆｇとの合
成力、Ｃは固定スクロール１と揺動スクロール２との半
径方向の隙間である。

上記のように構成された従来のスクロール圧縮機におい
て、モータステータ１９に通電されると、ロータ２０は
トルクを発生してクランク軸１４と一体に回転する。ク
ランク軸１４が回転すると、これと偏心結合された揺動
スクロール軸４に回転力が伝えられ、揺動スクロール２
はオルダム継手１１にガイドされながらクランク軸１４
の軸線を中心にして旋回運動を行い、第１図に示す圧縮
作用を行う。これに伴い気体は吸入孔７から吸入室６内
に吸入され、圧縮室５内に取込まれるとともに、揺動ス
クロール２の旋回運動により順次内側の吐出室８に圧縮
されながら送り込まれ、そして固定スフロー／ｌ／１の
中央部にある吐出孔８＆から吐出される。

なお、クランク軸１４の回転に伴う揺動スクロール２の
旋回運動は圧縮機全体に不釣合による振動を引き起こそ
うとするが、第１のバランス部材２１及び第２のバラン
ス部材ｎがクランク軸１４と一体に回転することにより
、揺動スクロール２の旋回運動による遠心力成分を静的
及び動的に相殺し、クランク軸１４回シの釣合をと９、
この結果圧縮機は異常な振動を発生することなく運転さ
れる。

そして偏心方向で固定スクロール１と最も接近するが、
揺動スクロール２を円滑に旋回運動させるためには、両
渦巻間に半径方向の隙間Ｃが生じるようにしている。こ
のような半径方向の隙間Ｃが存在することは、圧縮室５
の半径方向の隙間のシールが行い難く、かつ半径方向の
隙間Ｃを通じて圧縮室５内部のガスが低圧側へもれてし
まうことになる。圧縮室５内部のガスが低圧側へもれる
と、最終的に吐出孔８ａから吐出されるガスの紫が減じ
、即ち体積効率が低下し、あるいはもれたガスを再度圧
縮したシすることになり、モータ入力が増加し、所謂成
績係数が低下すると云う問題につながる。また、もし半
径方向の隙間Ｃが０になるように偏心量ｒを設定すると
、固定スクロール１及び揺動スクロール２の形状精度に
よっては、揺動軸受１６及び主軸受１７に無理な力がか
かり、焼料きを起こすおそれもあった。

この発明は上記のような従来の欠点を解決したもので、
揺動スクロールを半径方向に移動可能にして偏心ｔｒを
可変とすることにより、揺動スクロール旋回運動時の遠
心力及びガス負荷の合成力を利用して揺動スクロールを
固定スクロールに押伺け、半径方向の隙間Ｃを常にＯと
して運転させ、高性能でかつ信頼の高いスクロール圧縮
機を提供することを目的とする。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第５図及び第６図はこの発明にかかるスクロール圧縮機
の一例を示すもので、第２図〜第４図と同−又は相当部
分には同一符号を付してその説明を省略する。また、同
図において、２６はクランク軸１４の上端面にその軸心
０よυ偏心して形成した軸受嵌合２ζであ夛、該軸受嵌
合穴２６はクランク軸１４の直径をはずれた方向に伸び
る長穴形状をなし、この軸受嵌合穴２６内には、揺動軸
受１６が長手方向にスライド可能に、かつ回転しないよ
うにして嵌合され、さらに揺動軸受１６内には揺動スク
ロール２の台板３の下面に突設した揺動スクロール軸４
が回転可能に嵌合されている。また、αは上記軸受嵌合
穴２６の長手方向と揺動軸受１６の偏心方向とのなす角
、θは遠心力Ｆｃとガス負荷Ｆｇとの合成力Ｆと偏心方
向とのなす角である。

また、このようなスクロール圧縮機では、一般に回転数
であるため、遠心力Ｆｃの大きさは常に定であるが、ガ
ス負荷Ｆｇの大きさは運転条件、例えば吸入ガスの圧力
あるいは吐出ガスの圧力によっである程度変化する。従
って遠心力Ｆｃとガス負荷Ｆｇの合成力Ｆの太きさも変
化し、合成力Ｆのなす角度θもある範囲で変化する。第
５図に示す実施例では、許容し得る最大のガス負荷にお
ける合成力Ｆと軸受嵌合穴２Ｇの長手方向とのなす角を
９０°になるように選定しである。

上記のように構成された本実施例のスクロール圧縮機に
おいて、通常の運転状態では、ガス負荷Ｆｇがそれ程大
きくないため、合成力Ｆと嵌合穴２６の長手方向とのな
す角（α＋θ）は９０゛より小さい。従って、運転中に
合成力Ｆが揺動軸受１６に作用すると、合成力Ｆの分力
Ｆ′が揺動軸受１６を嵌合穴２６の長手方向にスライド
させようとする。このときの分力Ｆ′の大きさは、Ｆ’
＝　Ｆ　ｃｏｌ＋（α十〇）・・・・・・・・・・・・
（１）で表わされる。（１）式に示す分力Ｆ′が発生す
ると、揺動軸受１６は嵌合穴２６内を揺動半径ｒが増加
する方向にスライドし、揺動スクロール２が固定スフロ
ー／Ｌ／１に接触する位置で停止する。このため、両ス
クロールの形状精度が悪くても、揺動スクロール２は固
定スクロール軸に追従しながら、即ち揺動半径ｒを自由
に変化させながら旋回運動するため、常に半径方向の隙
間Ｃは０に保たれることになる。従って、固定スフロー
Ａ／１と揺動スクロール２との半径方向の隙間Ｃのシー
ルは充分に行われることになｐ、かつガスもれが少なく
なるため、圧縮機は体積効率が向上し、またもれたガス
の再圧縮が少なくなるため、モータ入力が減少し、つま
υ成績係数が向上することになる。

この場合の固定スクロール１と揺動スクロール２の接触
荷重Ｆ′は、 Ｆ′ Ｆ”＝□ ｃｏｇα であシ、これは合成力Ｆに比べて非常に小さい荷重であ
る。従って、固定スクロール１と揺動スクロール２とが
接触しても接触荷重が小さいため、表面の摩耗、焼付け
の問題も発生しにくい。

さ゛らに、運転状態が変化してガス負荷Ｆｇが許容値を
超えると、合成力Ｆと嵌合穴２６の長手方向とのなす角
（α十〇）が９０°を超えることにな９．９０°以上に
なると、合成力Ｆの分力Ｆ′の方向は通常運転の場合と
逆になり、偏心量ｒが減少する方向に働くことになる。

従って、半径方向の隙間Ｃは大きくなり、このため圧縮
室５からのガスもれ量が増大し、即ちアン洪ロードされ
ることになる。また、冷媒液あるいは油等が圧縮室５に
取ｐ込まれた場合にも同様に半径方向の隙間Ｃが増加す
ることによυアンロードし、圧縮機の過負荷を保護する
ことになる。

以上詳述した通り、この発明によれば、揺動スクロール
を旋回支持する揺動軸受をその偏心半径が変化できる方
向にスライド可能としたものであるから、揺動スクロー
ルと固定スクロールとの半径方向の隙間Ｃを常にＯとし
てスクロール圧縮機を運転させることができ、これにｐ
高性能で、かつ信頼性の高い圧縮機を容易に提供できる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１１（、ｊ〜（ｄ）はスクロール圧縮機の動作原理図
、第２図は従来のスクロール圧縮機の全体構成を示す断
面図、第３図は従来における揺動軸受部分の詳細を示す
拡大断面図、第４図は同じ〈従来における揺動軸受及び
スクロール部分の詳細を示す拡大断面図、第５図はこの
発明のスクロール圧縮機における揺動軸受部分の詳細を
示す断面図、第６図は同じくこの発明のスクロール圧縮
機における揺動軸受部及びスクロール部分の詳細を示す
断面図である。 １・・・固定スクロール、２・・・揺動スクロール、３
・・・台板、４・・・揺動スクロール軸、５・・・圧縮
室、６・・・吸入室、８・・・吐出室、１０・・・軸受
支え、１１・・・オルダム継手、１４・・・クランク軸
、１６・・・揺動軸受、１７・・・主軸受、１９・・・
モータステータ、加・・・モータ０−１’、２１．２２
・・・バランス部材、ｚ・・・シェル、２６・・・軸受
嵌合穴。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人　葛　野　信　−（ほか１名） ｆ　１　図 （久’　　　　　　　　　（’ｂ） 牙　２　図 ３久 １ 矛　３　図 牙５図 手続補正書くハイを） 昭和５８迅゛　Ａ７　日 特許庁長官殿 １、事件の表示　　　特願昭　５７−２１２５８１号２
、発明の名称 スクロール圧縮機 ３、補正をする者 代表者片山仁へ部 （１）明細書の特許請求の範囲の欄 （２）明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 （１）明細書の特許請求の範囲を別紙の通り補正する。 （２）明細書第４ページ１４行目「スライス軸受」とあ
るを「スラスト軸受」と補正する。 （３）同第９ページ１９行目「回転数である」とあるを
、「回大数一定である」と補正する。 （４）同第９ページ２０行目「に定であるが、」とある
を、「に一定であるが、」と補正する。 （５）同第１１ページ１４〜１７行目「Ｆ・・・（２）
」とあるを下記の通り補正する。 記 Ｆ＝ＦｃｏｓｃＪ。 ＝：ＦＣＯ５ｏ’、ｃｏｓ　　（ｏｆ、十〇＞−、−（
２）７、添付書類 （１）補正後の特許請求の範囲の全文を記戴した書面　
　　　　　　　　　　　　　　１通２、特許請求の範囲 巻き方向が互いに逆の渦巻部を組合わせることによりＷ
ＩＢ通巻部に圧縮室を形成する固定スクロール及び揺動
スクロールと、上記揺動スクロールの中１６に設けられ
た揺動スクロール軸を上記固定スクロールの中心より所
定量偏心する揺動軸受を介して連結され、かつ上記揺動
スクロールを旋回運動させるクランク軸と、上記クラン
ク軸を主軸受を介して支持する軸受支えと、上記揺動ス
クロールをクランク軸の軸線を中心に旋回運動可能にか
つ自転できないよう上記軸受支えに支持するオルダム継
手と、上記クランク軸を軸動するモータとからなるスク
ロール圧縮機において、上記揺動スクロールをクランク
軸の一端に偏心状態に連結する上記揺動軸受を、上記ク
ランク軸の軸線と直角な面内においてスライド可能に取
付け、かつ該揺動軸受のスライド方向がクランク軸に対
する揺動軸受の偏心方向と所定の角度をなすように設定
したことを特徴とするスクロール圧縮機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 巻き方向が互いの逆の渦巻部を組合わせることにより両
   渦巻部間に圧縮室を形成する固定スクロール及び揺動ス
   クロールと、上記揺動スクロールの中心に設けられた揺
   動スクロール軸を上記固定スクロールの中心より所定量
   偏心する揺動軸受を介して連結され、かつ上記揺動スク
   ロール旋回運動させるクランク軸と、上記クランク軸を
   上軸受を介して支持する軸受支えと、上記揺動スクロー
   ルをクランク軸の軸線を中心に旋回運動可能にかつ自転
   できないよう上記軸受支えに支持するオルダム継手と、
   上記クランク軸を駆動するモータとからなるスクロール
   圧縮機において、上記揺動スクロールをクランク軸の一
   端に偏心状態に連結する上記揺動軸受を、上記クランク
   軸の軸線と直角な面内においてスライド可能に取付け、
   かつ該揺動軸受のスライド方向がクランク軸に対する揺
   動軸受の偏心方向と所定の角度をなすように設定したこ
   とを特徴とするスクロール圧縮機。