JPS62126203A - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、冷媒圧縮圧縮機、空気圧縮機のような圧縮
機、流体ポンプ、タービン膨張機などとして用いるスク
ロール流体機械に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のスクロール流体機械を圧縮機の場合を例として説
明する。

まず、スクロール圧縮機の原理について簡単に述べる。

第５図はスクロール圧縮機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は吐出口、４は圧縮室、０は固
定スクロール上の定点、０′は揺動スクロール上の定点
である。上記固定スクロール１および揺動スクロール２
は同一形状で巻方向が互いに反対のインポリニート曲線
１田弧などから構成された渦巻１ａ、２ａを有している
。

次に動作について説明する。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と第５図に示すように組合わされ、その姿勢を空間
に対し変化させないで、第５図（ａ）〜（ｄ）に示すよ
うに０’、９０’、１８０°。

２７０°のように運動する。揺動スクロール２の移動に
伴って固定スクロール１の渦巻１ａと揺動スクロール２
の渦巻２ａとの間に形成される三日月状の圧縮室４が順
次容積を減じ、圧縮室４に取込まれたガスが圧縮されて
吐出口３から吐出される。この間に第５図の定点○−０
′の距離は一定に保持され、渦巻の間隔をａ、厚さをｔ
で表わすと、ｏ　ｏ　’　＝　−−ｔ　　となっている
。なお、ａは渦巻のピッチに相当している。

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
上のとおりである。

次に、従来のスクロール圧縮機の具体的な構成および動
作について説明する。

第６図は従来のスクロール圧縮機の一例を示す圧縮機構
部を示す縦断側面図である。第６図において、１は固定
スクロールであり、インボリュート形状などの渦巻１ａ
、この渦巻１ａが突出した端板（天板）ｌｂ、端板１ｂ
に設けた吐出口３、吸入口５によって構成されている。

２は揺動スクロールであり、固定スクロール１の渦巻１
ａと同形状で巻方向が逆な渦巻２ａ、この渦巻２ａが突
出した端板（底板）２ｂ、端板２ｂの底面から突出した
ボス１３によって構成されている。４は固定スクロール
１の渦巻１ａ、端板１ｂ、揺動スクロール２の渦巻２ａ
、端板２ｂによって形成される圧縮室、６は軸受支え、
７は軸受支え６に設けられて揺動スクロール２の端板２
ｂ底面を支承するスラスト軸受、８は偏心穴１４を有す
る主軸であり、偏心穴１４に揺動スクロール２のボス１
３が回転自在に嵌合されている。９は揺動スクロール２
を軸であるボス１３回りの自転を防止しクランク軸であ
る主軸８の回りに公転させるオルダム継手などからなる
自転防止機構、１０はバランサである。以上圧縮機構部
の主要な要素である。そして、揺動スクロール２と固定
スクロール１の渦巻２ａと２ｂが対向して嵌合され、揺
動スクロール２のボス１３が主軸８の偏心穴１４に連結
されている。主軸８は軸受支え６に回転自在に嵌合支持
され、軸受支え６と固定スクロールｌがボルトなど（図
示せず）によって結合されている。また、軸受支え６に
取付けられたスラスト軸受７上面と揺動スクロール２の
端板２ｂの渦巻２ａと反対側の底面とが互いに接し、主
軸８にはバランサ１０が圧入嵌合により固定されている
。

第７図〜第１０図は従来のスクロール圧縮機のスラスト
軸受摺動部の作用説明図であり、第７図〜第１０図（ａ
）は圧縮機の運転前または運転後のガス圧がない状態、
（ｂｌは運転中のスラスト荷重の負荷時に揺動スクロー
ル２の端板２ａが歪んだ状態をそれぞれ示し、第７図〜
第１０図中δ、〜δ。

は揺動スクロール２の端板２ｂの変位またはスラスト軸
受７の内周側と外周側との軸方向の高さの差を示してい
る。そして、第７図は、部品状態での形状が、揺動スク
ロール２の端板２ｂ底面のスラスト軸受７上面との摺動
面、およびスラスト軸受７上面の上記端板２ｂ底面との
摺動面がそれぞれ軸方向に直角すなわち摺動面の内周側
と外周側が水平な平面である場合、第８図はスラスト軸
受７上面の内周側が外周側に対しδ２だけ中凸形状にな
っている場合、第９図は揺動スクロール２の端板２ｂ底
面の内周側が外周側に対し第１１図に示すようにδ、た
け中凸形状になっている場合、第１０図はスラスト軸受
７上面が第８図と同様に６２だけ中凸形状になっている
と共に揺動スクロール２の端板２ｂ底面が第９図と同様
にδ、たけ中凸形状になっている場合の状態をそれぞれ
示している。なお、第７図〜第１１図の各図では、説明
を理解しやすくするために、スラスト軸受７、揺動スク
ロール２の端板２ｂの形状を軸方向に拡大して描いであ
る。

次に、上述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。電動機のような駆動部（図示せず）
から回転トルクが主軸８に伝達されて主軸８が回転する
と、ボス１３を介して揺動スクロール２が旋回を開始す
るが、揺動スクロール２は自転防止機構９によって自転
を防止されているため、固定スクロール１と揺動スクロ
ール２とが第５図に示し上述した圧縮原理によって作動
流体を圧縮する。ここで、揺動スクロール２は偏心公転
運動をするが、その静的および動的な釣合いをバランサ
１０によって行う。また、このようなスクロール圧縮機
では、作動流体の圧縮中に、固定スクロール１と揺動ス
クロール２を軸方向に開こうとするスラスト力が発生す
るため、軸受支え６上に設けられたスラスト軸受７の上
面によって揺動スクロール２の端板２ｂ底面を支承する
ことにより、上記スラスト力を受けている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上のように構成された従来のスクロール圧縮機は、第
５図に示すスクロール圧縮機の原理から理解できるよう
に、運転中に固定スクロールおよび揺動スクロールの中
心に向うほど圧力が高くなり、第７図山）に示すように
圧縮されたガスの荷重によって揺動スクロール２の端板
２ｂが例えば歪み量δ１中凸形状に歪む。このため、揺
動スクロール２の端板２ｂ底面とスラスト軸受７上面の
内周側縁部とが片当り摺動を起こし、圧縮機の運転中に
この現象が起こることにより、片当り摺動部が異常摩耗
したり焼付いたりしやすく、圧縮機を損傷させたり、機
械的なロスを増大させたりする原因になるという問題点
があった。このような片当り現象は、第８図、第９図に
示すようにスラスト軸受７上面または揺動スクロール２
の端板２ｂ底面が加工時の状態などにより、内周側が外
周側に対し中凸形状になっている場合や、第１０図に示
すようにスラスト軸受７上面と上記端板２ｂ底面の両方
とも内周側が外周側に対し中凸形状になっている場合に
顕著に現われ、スラスト軸受の異常摩耗、焼付などを起
こす確率が高かった。

この発明は、上記のような問題点を解決しようとするも
ので、運転中すなわち作動流体の圧縮中にスラスト力を
受けても、揺動スクロールの端板底面とスラスト軸受内
周側縁部とが片当りを生ずることがな（、軸受部の信頼
性が高いスクロール圧縮機などのスクロール流体機械を
得ることを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るスクロール流体機械は、スラスト軸受の
揺動スクロール端板を支承する面、または揺動スクロー
ル端板のスラスト軸受に支承される面を半径方向に傾斜
させ、内周側が外周側に対し軸方向に微少寸法だけ凹む
中門形状に形成したものである。

［作用〕 この発明におけるスクロール流体機械は、スラスト軸受
の上面または揺動スクロール端板の底面のような支承面
または被支承面を中門形状に形成したので、ガス圧縮時
に上記端板がスラスト荷重によって中凸形状に歪んでも
、揺動スクロールの端板がスラスト軸受内周側縁部と片
当り摺動することなく、スクロール圧縮機のような流体
機械を運転することができ、したがって摺動部の異常摩
耗や焼付を生じにくい。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を第１図ないし第３図によっ
て説明する。

第１図において、第６図と同一符号は同一または相当部
分を示し、７ａは軸受支え６と別個に形成されたスラス
ト軸受７の上面であり、この上面７ａは、半径方向に傾
斜され、内周側が外周側に対し軸方向下方に１０〜２０
μｍ程度の微少寸法だけ凹む中門形状に加工されている
。７ｂはスラスト軸受７の上面７ａと揺動スクロール２
の端板２ｂ下面との間に組立時に形成される隙間、１１
はスラスト軸受７を軸受支え６上面に固定するボルトで
あり、ボルト１１の頭部１１ａがスラスト軸受７の上面
７ａから突出しないように、この上面７ａにはボルト１
１の頭部１１ａを収容する凹部７Ｃが形成されている。

第２図（ａ）および（ｂｌはスラスト軸受の平面図およ
び縦断面図であり、第２図（８）において、１５はスラ
スト軸受７の上面に放射状などに形成した潤滑用の油溝
である。また、第３図の各図はこの実施例のスラスト軸
受摺動部の作用説明図であり、第３図（８）はスクロー
ル圧縮機のガス圧がない状態、（ｂｌ、　（Ｃ１はスラ
スト荷重の負荷時に揺動スクロール２の端板２ｂがスラ
スト荷重の負荷時に歪んだ状態をそれぞれ示している。

なお、この実施例の上述した以外の構成は、第６図に示
す従来のものと同様である。

以上のように構成された一実施例のスクロール圧縮機で
は、運転時にガスが圧縮された時に発生するスラスト荷
重によって揺動スクロール２の端板２ｂが歪み、端板２
ｂの底面が中凸形状に変形した時、スラスト軸受７の上
面７ａが第２図（ａｌに示すように中口形状に形成され
ていることにより、第２図（ｂｌに示すようにスラスト
軸受７の上面７ａ内周側縁部は揺動スクロール２の端板
２ｂ下面と片当りすることなく、ガス圧によって歪んだ
状態で、上記端板２ｂ底面をより大きな軸受面積で支承
することができる。この時、ガス圧によっては、第２図
（Ｃ１に示すように、揺動スクロール２の端板２ｂ底面
とスラスト軸受７の上面７ａの摺動面で、外周側部の片
当りが発生することがあるが、軸受面積は半径の２乗に
比例するため、仮にスラスト軸受７の内外径比を１：２
にすると、スラスト軸受７の上面７ａの有効な軸受面積
が、従来の内周側縁部での片当り摺動に比べて４倍とな
り、その軸受負荷容量を著しく向上させることができる
。

ただし、スラスト軸受７の上面７ａの中口形状の高さδ
４は、揺動スクロール２の端板２ｂがスラスト荷重によ
って歪んで変形する高さ絶対値δ１に対し、例えば１０
倍以上の大きな値になると、圧縮機の運転中にスラスト
軸受７の上面７ａの外周側部だけで上記端板２ｂと片当
り摺動を行い、異常摩擦や焼付を生ずることがあるので
、上記高さδ１に対しδ４の上限は３〜４倍程度にして
おく必要がある。

第４図はこの発明の他の実施例による揺動スクロールの
縦断側面図である。この実施例では、揺動スクロール２
の端板２ｂの底面２ｃを外周側より内周側が１０μｍ程
度凹む中口形状にしである。

なお、この実施例の上述した以外の構成は第６図に示す
ものと同様である。この実施例でも、上記底面２Ｃがス
ラスト軸受の上面の内周側縁部への片当りを防止でき、
第１図ないし第３図に示した実施例と同様な効果が得ら
れる。

この発明において、スラスト軸受は軸受支えと一体に形
成してもよい。また、この発明は、上述した実施例のス
クロール圧縮機だけではなく、流体ポンプ、タービン圧
縮機などにも適用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、スラスト軸受
の揺動スクロール支承面または揺動スクロールのスラス
ト軸受での被支承面を、半径方向に傾斜させて中口形状
に形成したことにより、流体圧縮中の揺動スクロール端
板の底面の歪みによるスラスト軸受上面の内周側縁部へ
の片当り摺動をなくし、摺動部の異常摩耗、焼付などに
よる機械の損傷１機械的ロスの増大を防止することがで
きるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるスクロール圧縮機の
圧縮機構部を示す縦断側面図、第２図＋ａ）および（ｂ
ｌｌススラスト軸受平面図および縦断面図、第３図ｆａ
ｌ、　！ｂ）、　（Ｃ１は同圧いに異なった状態の作用
説明図、第４図はこの発明の他の実施例によるスクロー
ル圧縮機の揺動スクロールを示す縦断側面図、第５図＋
８）、　（ｂｌ、　（Ｃ１，’（ｄｌはスクロール圧縮
機の互い異なった動作状態を示す作動原理図、第６図は
従来のスクロール圧縮機の圧縮機構部を示す縦断側面図
、第７図、第８図、第９図、第１０図はこれらの（ａｌ
が停止状態山）が運転状態を示す従来のスクロール圧縮
機の互い異なったスラスト軸受部の作用説明図、第１１
図は第１０図の揺動スクロールの縦断側面図である。 ｌ・・・固定スクロール、１ａ・・・渦巻、１ｂ・・・
端板、２・・・揺動スクロール、２ａ・・・渦巻、２ｂ
・・・端板、２Ｃ・・・中口形状の底面、４・・・圧縮
室、６・・・軸受支え、７・・・スラスト軸受、７ａ・
・・中口形状の上面、８・・・主軸、９・・・自転防止
機構。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. インボリュートなどからなる渦巻を端板面に突設し上記
   渦巻を互いに偏心させて組合せ圧縮室を形成する固定ス
   クロールおよび揺動スクロールと、この揺動スクロール
   に電動機の駆動力を伝達する主軸と、上記揺動スクロー
   ルおよび主軸を支承しスラスト荷重を受持つ軸受支えと
   、この軸受支えに設け上記揺動スクロールの端板を支承
   するスラスト軸受と、上記揺動スクロールの軸回りの自
   転を防止し主軸回りに公転させる自転防止機構とを備え
   たスクロール流体機械において、上記スラスト軸受の揺
   動スクロール端板を支承する面、または揺動スクロール
   端板のスラスト軸受に支承される面を、半径方向に傾斜
   させ、内周側が外周側に対し、軸方向に微少寸法だけ凹
   む中凹形状に形成したことを特徴とするスクロール流体
   機械。