JPS59192883A - スクロ−ル流体機械 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、スクロール流体・機械の構成に係り、特にオ
イルフリースクロール流体機械に好適な、慴動形（すべ
り）スラスト軸受及び全体調造に関する。

〔発明の背景〕

スクロール流体機械のスラスト軸受としては、Ｕ　Ｓ　
Ｐ　３，８７４，８２７や特開昭５３−３５８４０．特
開昭５３−９２９１５に旋回スクロール部材背面のスラ
スト軸受が、また特開昭５５−１５５９１６　に、やｔ
ｉ　リｒｉｂ回スクロール部材背面でボールを介して受
けるものが開示されている。一方、特開昭５３−９２９
１５、５３−１１９４１２　′！９：に、ノ介回スクロ
ールの背面にガス圧・ｔによる力を加えて、逆スラスト
力を発生させ、固定スクロールの環状ノ・ウジング端面
に旋回スクロールのラップ側端板面を押し付ける方式、
すなわち、前記環状ノ・ウジングの端面をスラスト・１
１１１受とする横置が開示されている。いＪ′れのｉ揚
台も、スラスト軸受部には。閏滑油がＩ＃給されること
が１）彊、５゛、となっている。そのため、スクロール
部（詞や、スラストを受けるフレーム部材が′ｉψ−や
め１失で作られている場訃には、部材の摩耗という点で
特に間但とならない。さらに、軸受時（生を改善するた
めに、刹や′杏鉄よりも、Ｉ！Ｆ！度の低い真ちゅう系
の合金等も使用可能である。また、実開昭５６−１４７
３８６で、開示されたボール式スラスト１１］受では、
スクロール部材をアルミニウム等の比較的ｊ￥耗しやす
い材質で作るためか、旋回スクロールの片面とフレーム
のボールの当り面に、鋼製と思われる部材を１記置して
いる。

以上述べてきたスラスト軸受構造は、いずれも給油が前
提になっており、スラスト咄受部に給油を行わないでス
クロール流体機織を構成する嚇合には、焼き付きの発生
あるいは摩耗が多いなどの点で耐久性がない。さらに、
ボール式は・掻音が大きい、ボールの熱膨張が旋回スク
ロールの・軸方向立置に影響するなどの欠点がある。

上記の欠点を補うために、グリースを潤滑剤として用い
ることが可能だが、摩耗による発熱及び伝熱による盟度
上昇により、グリースの溶は出し防止シールが必要とな
る。グリースの劣化が起るなどの欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、無給油犬態で使用されるスクロール流
体機械のスラスト軸受の摩耗によるスフ０−　Ａ／ラッ
プ間の軸方向ギャップの増大の防止、加えて、熱膨張に
よる軸方向ギャップの変化の防止が行える摺動形スラス
ト軸受及びその周辺構造を提供することにある。

〔発明の概要〕

」−記のようなスラストｉｌｌ　受を実現しようとした
′、−５；Ｊ合、カーボン拐、含油メタル、セラミック
スなど無給油摺動材を用いるということは、すぐに思い
つくが、西宮は、スラスト力の作用側か受は側の一方に
設ければ済む。しかし、この部分の・′卓耗、熱゛彫１
尺、池の部材への熱伝導が、旋回スクロールの１ｉ１１
１１方向位［４に影響するスクロール流体機械では、中
、に無給油摺動材であれば済むこともなく、また一方だ
けに・自己：’Ｗすればよいことにならず、作用側、受
側の両方に１商した特性を有する無給油摺動材が・うる
べきである。

〔光Ｉ９」の実施例〕 」メ下本発明の圧附１幾としての一実施例を第１図。

第２図により説明する。

第１図、第２図において、１は固定スクロールで、その
溝板１ａＫ直立したラップ１ｂが、旋回スクロール２の
端板２ａに直立したラップ２ｂとかみ合っている。両ス
クロール１，２のラップｌｂ、２ｂ及び端板ｊａ、２ａ
のラップ側の面には、自己潤滑性材料のコーティング層
１ｅ、２ｅが設けられている。固定スクロール１は、そ
の端板１ａの外周部がフレーム３の環状・・ウジング３
ｆにボルトで固定されており、端板１ａには一体に形成
された吐出計１ｇ及び断熱材パイプで形成された吸入−
ｇ１６を備えている。−１だ、端板１ａの外壁中央部に
は放射状等に設けられた伝熱フィン１１を備えている。

旋回スクロール２は、端板２ａとラップ２ｂとからなる
本体と、この本体に複数のボルト８３によって固定され
た背板８２から構成されている。本体２の背面中央部に
は、放射状等に形成されたフィン２ｇを象む凹部が設け
られており、熱移送媒体を討入するだめの空隙２ｆを背
板８２の間に形成している。背板８２の中央部のホース
部８２ｂの内部に、グＩＪ−ス潤滑される剣状コロ軸受
などの形式の油受８が上置され１、駆動油７の主・軸部
７ａと一本に形成された偏心側７ｂに装着している。背
板８２の背面にけ伝熱フィン８２Ｃが放射状等に設けら
れている。駆動軸７は、フレーム３と一体の軸受ノ・ウ
ジング３ｂに固定された。第１の主紬受９及び第２の主
・軸受１０で支持されている。旋回軸受８け押え部品１
１で、第２の主軸受１０は押え部品１２で各外、倫部分
が１司定されている。旋回スクロール２の背板８２の片
面のボス部８２ｂと伝熱フィン８２Ｃの間の空間４７に
は、背板８２等すべてをよむ旋回スクロール２全体の遠
心力に対抗する反対向きの遠心力を発生するバランスウ
ェイト１ｆ、駆動軸７の主軸７ａと・軸芯を同じくして
回転するよう取り付けられている。

・旋回スクロール２の自伝防止機溝として、固定スクロ
ール１０１状／％ウジングＩＣの外側に設けられた油受
７９及び旋回スクロール２の外周部に設けられた軸受８
０で支えられたピンディスク８１を用いている。小径の
ピンの軸芯と大径のディスクの軸芯の偏心は、駆動軸７
の主４４ｔ１７ａと偏尼・・ｉ（Ｉ］７ｂの軸芯のずれ
と等しくされている。ピンディスク８１は、旋回スクロ
ール２の運ｊＩＩに伴な；　　　　　　７パＩＱ１″覚
７９・８０きβ分７回転す６７゛・デ１″部分が固定ス
クロール１により支持されているため、旋回スクロール
２の回・献は阻止され、旋回運動が美男する。ピンディ
スク装、ｉ７９〜８１は、２組以上設けられるのが望ま
しい。

背板８２の外周部反ラツプ面には、低摩耗係数、低摩擦
係数、低熱膨張係数、低熱伝導率を有するリング状又は
円柱状ピース等に成形された無潤滑摺動材製の旋回連動
体８４が埋め込まれている。

旋回摺動体８４は、例えば比較的低い熱伝導率のカーボ
ングラファイトそのものや、これを金属で補強したもの
、又はセラミックスあるいはセラミックスと樹脂の腹合
材そのものや、これを金属で補強したもので製作されて
いる。特にセラミックスの多くは、非常に小さい（熱伝
導率を持っており、この旋回摺動体８４の材質としてす
ぐれている。一方、フレーム３の積大／・ウジング３ｆ
の内周面に断熱材８９を介して周接して、徂み込まれた
環状部材８６の上瑞部８６ａには、少なくとも低摩耗係
数、低摩擦係数、低熱膨張係数を有し、但し、比較的高
い熱伝導率を有する旋回摺動体８４とほぼ同様な無潤滑
摺動材製のスラスト支持部材８５が埋めこまれており、
８４と８５の両部材で１つのスラスト軸受を形成してい
る。賀状部材８６は、ボルト８７により軸方向に移動可
能となっており、組立時に固定スクロール１に対する旋
回スクロール２の立１許決めが行い得る。８８はボルト
８７のゆるみ止め用バネ部材である。また、環状部相８
６には、空気、Ｉｆｉ路用の穴８６ｂが全周にわたって
複数個設けられ、この穴はフレーム３の環状ハウジング
３ｆに設けられた穴３ｊと連通している。

固定スクロール１の環状ハウジングＩＣには、旋回スク
ロール２の固定スクロール１側への変位を抑１ム１］す
るモーメント支持部材としての摺動体２０が設けられて
いる。実施例ではリング状に形成されているが、円柱状
のピースとしてもよい。

２１は、摺動リング２０のバックアップをする金属リン
グであり、２２は金属リング２１を介して摺動リング２
０の位置決めをするボルトである。

ボルト２２の位置は、組立時に決められ、スプリング２
３によりゆるまないようにされている。

駆動軸７には冷却空気をｆＪｉｔ環させるシロッコファ
ン９０が取り付けられている。ファン９０Ｖま、ファン
が効率よく作動する形状に成形されたファンケーシング
９１で囲まれている。このファンケーシング９１に接続
して、冷却空線の流路４６を形成するダクト手段９２が
、固定スクロール１及びフレーム３をおおうように設け
られている。ダクト手段９２には、固定スクロール１の
中央部に対応する位置に空気取入口９２ａが、また外周
部のファンケーシング９１に近づいた位置には別の空気
取入口となるダクト９３（複数）が貫通している。この
ダクト９３は、フレーム３の環状ノ・ウジフグ３ｆ下部
の穴３ｊに接続している。また、フレーム３には、穴３
ｋ（以数）を有する規板３ｔとの間に空気通路４８を形
成する別のダクト手段９４が結合されている。ダクト手
段９４には、ファン側に穴９４ａ（ｉＪｔ数）が設けら
れている。円節部材９５は、吸入管１６の断熱と、流路
４６と外部とのシールを兼ねた弾性部１珂、円節部材９
６は、ダクト９３に対して部材９５と同僚の作用をする
弾性部材である。

次に上記のような構成からなる実施例の作用について説
・力する。

モータ４（図示せず）により、駆動される１で動軸７の
回転に伴って、旋回スクロール２は、ピンディスク８１
により自転を阻止された状態で、主軸部７ａと偏心・軸
部７ｂの偏心距離を半径とする旋回運動をする。この運
動により、作動ガスは、固定スクロール１の吸入ｇ１６
より吸入室４０ａＫ吸引され、その後側スクロール部材
１，２の、線板ｌａ、２ａと７ツプｌｂ、２ｂとで形成
されるラップ最外周部の圧縮室４ｏに閉じ込められる。

この圧縮室４０は、旋回スクロール２の４動に滲って、
ラップ外周部より中心部に向って体積を縮少しながら移
動するため、ガスは圧縮される。高圧となったガスは吐
出孔１ｈより外部へ吐出される。

圧縮室４０内のガスの圧力に起因するスラスト力が旋回
スクロール２に作用し、旋回スクロール２は、旋回摺動
体８４を介してスラスト支持体８５に押し付けられる。

旋回スクロール２の運動に半ない、旋回摺動体８４は、
スラスト支持体８５の上を押し付けられた状態で旋回摺
動する。

・淀回摺動体８４及びスラスト支持体共摩耗系故、低Ｉ
Ｍ擦係１（を持った無潤滑摺動材で形成している。

従って、ポ耗による旋回スクロール２の・軸方向位置変
化、を生じないため、スクロールラップ間の軸方向ギャ
ップは、長期にわたって微小に維持できる。通虐この種
の材料は、非常に硬度が高いので、列えば、旋回摺動体
８４を、調性の環状部材８６で直接受けた、場合、環状
部材８６の上端部のＩ秀耗が犬となり、スクロールラッ
プの軸方向ギャップの増大、すなわち、圧縮機の大巾な
性１１ヒ低下をまねく。また、逆も同じ結果となる。す
なわち旋回スクロール２、この、場合は背板８２となる
が、前記無潤滑慴動材製のスラスト支持部材８５で直ｊ
妾支づ寺した」易Ｂである。

一方、旋回階励体８４及びスラスト支持体８５の熱膨張
係数、熱伝導率も問題となる。運転中、摺動による発熱
及び旋回スクロール２からの熱伝導により、これらの部
材が熱膨張を起すことは、旋回スクロール２の軸方向位
置変化をきたすことになる。実施列の旋回摺動体８４及
びスラスト支持体８５け低熱１膨張係叔の材質で製作さ
れているのでＡ運転中も旋回スクロール２の軸方向位置
が安定に保たれる。また、旋回摺動体８４は低熱伝導率
の材質なので、旋回スクロール２に伝熱された圧縮ガス
の熱が、摺動体８４の摺動面に対し遮断され、摺動特性
（摩耗、摩擦係ｅｌｌの低下、熱膨Ｊ長１ｆｔの増大を
防止できる。一方、スラスト支持体８５は、熱伝導率の
比較的大きい、あるいは、素イ２け低熱伝導率でも、金
属等の複台、１阻合せにより熱伝導率を高めた材質で製
作されており、摺動による発熱を環状部材８６に云え、
放熱を良くして、摺動特性の低下を防止している。環状
部材８６全体をスラスト支持体８５と同様な材質で製作
するとさらに良い結果が得られる。すなわち、環状部材
８６の熱膨張計も旋回スクロール２の位置に影響する。

次に、冷却空気の流れを説明する。ファン９゜の回転に
より、外気（冷却窒息）が空気取入口９２ａより流入し
、高温のファン１ｉに接して加熱（固定スクロールは冷
却）される。加熱された空気は固定スクロールの端板１
ａの外壁にそって流路４６を全半径方向に均一に流れる
。このため、まず、冷却空気と固定スクロール１の熱授
受によす、同定スクロールの温度均一化が計れる。次Ｖ
こ、温度が高められた冷却空気は、フレーム３のフィン
３ｇに熱を与え、１状ハウジング３ｆの熱膨張をうなが
す。冷却空気の実効菌度と固定スクロール１の中央部の
温度の差を考慮した長さが該環状ハウジング３ｆには与
えられているので、４ｉ状ハウジング３ｆは熱膨張によ
り固定スクロール１を軸方向に移動させスクロールラッ
プｌｂ、２ｂの先端ギャップはほぼ一定に保たれる。一
方、スラスト支持体８５を有する環状部材８６１ｒｌ、
ｉＥ状ハウジング３ｆと独立で、かつ環状ハウジング３
ｆに対して暖熱されて寂り、さらに、外気により冷却さ
れるのでほとんど熱膨張しない。従って、旋回スクロー
ル２の軸方向位置の４　”ｌ”　（！：なるスラスト支
持体８５の、フレーム３の虚仮３ｔに対する軸方向位置
は、はとんど変化しない。フィ７３ｇとＩ市過鏝の空気
は、流路４９を：イて、ファ／９０を＋ｉｉ＋って外部
へ排出される。

一方、Ｊｒ　熱＋ｆｆｉ　９６に囲われたダクト８３か
ら外気が吸引され、フレーム３の環状ハウジング３ｆの
穴３Ｊ及び、頃状部拐８６の穴８６ａを西って、旋回ス
クロール２の背板８２に設けられたフィン８２Ｃの部分
に流入する。外気はまず環状部材８６を冷却し、次にフ
ィン８２Ｃと熱交換して、１７仮８２を冷却する。固定
スクロール端板２ａ中央部と背板８２によって形成され
る空隙には、フロン冷慰もしくは水、ちるいはその池の
冷媒その種ノＡに応じて適当な圧力で封入されており、
端板２ａ及びフ１°ン２ｇの接触部で蒸発、背板８２接
触部で凝縮しこの空隙中を循環して旋回スクロール＞（
ＡＩ板２ａ及びＲ板８２側と交互に熱交漠して、最終的
に背板のフィン８２　Ｃより外気に熱を効率よく放出す
る。これにより、旋回スクロール２の（冷却が良好に行
われると共に、端板２ａの温度均一化を達成している。

フィン８２Ｃ冷却後の外気は、空間４７、フレーム鏡板
の穴３に、空気流路４８、ダクト手段９４の穴９４ａを
１［ｆｌってファン９０に吸引され、最終的に外部へ排
出される。

本実施例は、空気圧、縮機について述べたが、冷却気体
の糸路を閉サイクルとし、ガスクーラ等を別に設けるこ
とにより、作動気体を別の気体として、その作動気体と
同じ気体を冷却気体として構成することもできる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、スラスト軸受の摩耗、ス
ラスト軸受とその周辺部材の熱膨張による両スクロール
ラップ間の軸方向ギャップへの影響を微小に押えること
ができるので、長時間にわたって安定した性能で機械を
運転できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す部分縦断面図、第２図
は、本発明の一実施例のラップの・軸直角断面拡大図で
ある。 １・・・固定スクロール、２・・・旋回スクロール、３
・・・フレーム、７・・・、駆動軸、８２・・・背板、
８４・・・旋回摺動体、８５・・・スラスト支持体、８
６・・・環状部材、９０・・・７０ソコフアン。 代理人　弁理士　高僑明夫 第　　１　　図 罰　２　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　端１反と、この端板の一面上に鉛直に、かつ渦巻
   状に形成されたラップとを備える一対のスクロール部４
   ２を、そのラップ同士をかみ合わせると共に、第１のス
   クロール（固定スクロール）を静止させ、第２のスクロ
   ール（該回スクロール）を旋回運動するように構成する
   と共に、第２のスクロールを旋回１里動させる１枢動紬
   が、第２のスクロールの軸方向の動きを拘束しない軸受
   構造を有するスクロール流体機械において、第２のスク
   ロールの４Ａ阪の一面上に、低李耗係数、低熱影展係数
   の無潤滑摺動材製の旋回摺動体を設けると共に、該旋回
   摺動体が当接する部分に、低摩耗係数、低熱膨張係数の
   部材を配したことを特徴とするスクロール流体機械。 ２、・窮２のスクロールの端板の背面外周部に、鴫伝導
   係故の小さな前記旋回摺動体を配し、該旋回摺動体が当
   接する部分に、低１承耗係数、低熱１彫展係数、を有し
   、かつ熱伝導係数の高い部材を」己１置したこと分特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のスクロール流体機械
   。 ３、第１のスクロールの中央部の温度を、第１のスクロ
   ールに静止力を与える頃状ノ・ウジングの部分に伝える
   熱移送手段と、第２のスクロールを支持する部材が、前
   記環状ノ・ウジングに対し断熱されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のスクロール流体機械。