JPS62142882A - スクロ−ル圧縮機 - Google Patents

スクロ−ル圧縮機

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JPS62142882A
JPS62142882A JP60284616A JP28461685A JPS62142882A JP S62142882 A JPS62142882 A JP S62142882A JP 60284616 A JP60284616 A JP 60284616A JP 28461685 A JP28461685 A JP 28461685A JP S62142882 A JPS62142882 A JP S62142882A
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scroll
thrust bearing
bearing
oscillating
oil
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稲葉　努
Masahiro Sugihara
正浩 杉原
Norihide Kobayashi
小林　教秀
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    • F16C2360/42—Pumps with cylinders or pistons

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、冷凍装置、空気調和装置などの冷媒の圧縮
あるいは空気の圧縮などに用いるスクロール圧縮機に関
するものである。
【従来の技術】
従来のスクロール圧縮機の原理、具体的な構成、動作を
第３図、第４図、第５図、第６図、第７図、第８図によ
って説明する 第３図の各図はスクロール圧縮機の基本的な構成要素と
圧縮原理とを示しており、同図において、１ｂは固定ス
クロール側板、２ｂは揺動スクロール側板、５は固定ス
クロール側板１ｂと揺動スクロール側板２ｂとの間隙で
形成された圧縮室、６は吸入室、３は最内周に形成され
た吐出室である。 また、０は固定スクロールの中心である。固定スクロー
ル側板１ｂおよび揺動スクロール側ｉｚｂはインボリュ
ート曲線あるいは円弧などを組合せた同一形状の渦巻で
あり、互いに１８０°位相をずらした状態で組合せ圧縮
室５が形成される。このような状態で、第３図ａ　−ｄ
に示すように、０°。 ９０°、１８０°、２７０”のように揺動スクロールの
みを、その姿勢を角度的に一定に保ちながら、すなわち
自転運動せずに固定スクロール側板１ｂの中心Ｏの回り
を公転運動するいわゆる揺動運動をする。このような揺
動運動に伴い、圧縮室５は順次その容積を減じ、吸入室
６から取込まれた気体は固定クロール側板１ｂの中心部
の吐出孔３から吐出される。 第４図は、特願昭５９−６４５７１号に示される先行技
術スクロール圧縮機であり、スクロール圧縮機を例えば
冷凍装置、空気調和装置に適用しようとする場合の具体
的な例であって、フロンなどのガス体の圧縮機として構
成したものである。第４図において、１は固定スクロー
ル、１ａは固定スクロール端板、１ｂは固定スクロール
側板、２は揺動スクロール、２ａは揺動スクロール端板
、２ｂは揺動スクロール側板、２Ｃは揺動スクロール軸
、５は圧縮室、６は圧縮室５の吸入室、７は固定スクロ
ール１の外周に設けられた吸込穴、８は吐出管、４は吐
出室、９は揺動スクロール端板２ａ下面を支承するスラ
スト軸受、１０は後述する主軸受１７を介して主軸を支
承する上部軸受支え、１１は同じく後述する渦巻光１８
を介して主軸を支承する下部軸受支え、ｌｌａは下部軸
受支えに設けられたバランサ室、ｌｌｂはバランサ室か
ら油を排出する返油穴である。固定スクロール１と軸受
支え１０および軸受支え１１はピン（図示せず）あるい
はインロウ部などにより各々同軸に組合され、ボルト（
図示せず）などによって締結固定されている。１２は揺
動スクロール２の自転を防止してこれを公転すなわち揺
動運動させるための自転防止機構であるオルダム継手、
１４は揺動スクロール２を駆動させるクランク軸すなわ
ち主軸、１５は主軸１４の軸心と偏心し軸方向に貫通し
て設けられた給油穴、１６は主軸１４の上端に所定量だ
け偏心して設け、られた揺動軸受、１７は上部軸受支え
１０は圧入などにより固定され、主軸１４の上部を回転
自在に支承する上部主軸受、１８は下部軸受支え１１に
圧入などにより固定され、主軸１４下部を回転自在に支
承する下部主軸受、１９は下部軸受支え１１にボルトな
どによって固定された電動機ステータ、２０は主軸１４
に圧入、焼嵌めなどにより固定された電動機ロータ２１
は主軸１４に焼嵌めなどにより固定された第１バランサ
、２２は電動機ロータ２０の下端に取付けられた第２バ
ランサ、２３は主軸１４の下端に焼嵌めなどにより固定
されたオイル・ポンプである。また、２４は上述の各部
材を収納し固定する下部シェル、２５は下部シェル２４
の上部に嵌合し、嵌合部を溶接することにより圧縮機全
体を密封する上部シェルであり、下部シェル２４と内部
各部材の固定は、下部軸受支え１１の外周部材の圧入あ
るいは焼嵌めによっている。２６は下部シェル２４の側
面に設けられ、シェル下部より内部へ吸入ガスを導入す
る吸入管、２７は下部シェル２４底部に溜められた油、
２８は油２７上方に配設され下部シェル２４に固定され
た邪魔板で、中央部に主軸１４を貫通させるための穴２
８ａが設けられている。２９は下部シェル２４の下部に
溶接などにより固定された圧縮機全体を支える足、３０
は上部シェル２５にリングプロジェクションなどにより
固定されたガラス端子で、電動機ステータ１９からのリ
ード線（図示せず）が接続されている。 第５図は、第４図の主要部分に分解斜視図である。第５
図において、２ｄは揺動スクロール端板２ａの側板２ｂ
と反対側の下面に直径方向に１対設けられたオルダム溝
、１２ａはオルダム継手１２のリング部材、１２ｂリン
グ部材１２ａの下面側に直径方向に１対設けられたキ一
部材、１２ｃは同じくリング部材１２ａの上面側のキ一
部材１２ｃと直交する直径方向に１対設けられたキ一部
材である。１０ａは上部軸受支え１０の直径方向に１対
設けられたオルダム溝である。 第６図は、オルダム継手１２と上部軸受支え１０との組
立状態を示す上面図である。第６図において、９ａはス
ラスト軸受９の軸受表面である上面に半径方向に全長に
わたり周方向に等角度間隔で放射状に設けられた複数の
給油溝、９ｂはスラスト軸受９を上部軸受支え１０に固
定しているネジである。９Ｃは給油溝９ａ間に形成され
たスラスト荷重を受けるいわゆるパッドである。オルダ
ム継手１２は、第６図に示すように、１対のキ一部材１
２ｂが上部軸受支え１００１対のオルダム溝１０ａに摺
動可能に嵌合され、他のキ一部材１２ｃは揺動スクロー
ル端板２ａのオルダム溝２ｄに同じく摺動可能に嵌合さ
れる。オルダム継手１２は上部軸受支え１０に対して第
６図の実線矢印方向への往復運動を行い、また揺動スク
ロール２はこれと直交方向への運動が許され、この結果
揺動スクロール２は上部軸受支え１０に対して角度的に
一定の姿勢を保ちながら運動することができる。 以上のように構成されたスクロール圧縮機に通電される
と、電動機ステータ１９およびロータ２０が発生する駆
動力により、主軸１４に回転が与えられ、揺動スクロー
ル２に揺動軸受１６を介して回転が伝達される。揺動ス
クロール２に回転力が伝達されると、前述したように揺
動スクロール２は上部軸受支え１０に対して角度的に一
定の姿勢を保ちながら運動するいわゆる揺動運動を行う
ため、第３図ａ、ｂ、ｃ、ｄに示すような圧縮作用が行
われる。このような圧縮作用が行われる間、気体は第４
図の破線矢印に示すように、吸入管２６から圧縮機内に
吸入され、電動機ステータ１９の上部を冷却した後、上
部軸受支え１０の外周の通路（図示せず）を通って、固
定スクロール１の吸入穴７から吸入室６に吸入される。 さらに、前述のように圧縮されて吐出管８から吐出され
る。 また、圧縮機の運動中、下部シェル２４内の油２７はオ
イル・ポンプ２３の先端から吸入され、主軸１４の回転
により発生する遠心力により給油穴１５内を上昇し、下
部主軸受１８に一部給油された後、揺動軸受１６、上部
主軸受１７に給油されたる。揺動軸受１６と上部主軸受
１７に給油された後、油はスラスト軸受９の給油溝９ａ
を通ってスラスト軸受９の内周側から外周へ排出される
。 スラスト軸受９の外周へ排出された油は揺動スクロール
端板２ａとオルダム継手１２との微小間隙により吸入室
６への流出が防止され、返油穴１３からバランサ室１１
ａに落下し、その後、返油穴１１ｂを通って、シェル２
４内を落下し、邪魔板２８の穴２８ａから下部シェル２
４内の底部に戻される。 以上のように構成されたスクロール圧縮機の揺動スクロ
ールに作用する力を第７図の各図に示す。 これらの図において、０は主軸受の中心すなわち主軸の
回転中心であり、Ｏ３は揺動スクロールの中心すなわち
揺動スクロール軸２ｃの中心、Ｒは上部中心ＯｓとＯの
距離すなわち揺動スクロール２の揺動半径である。また
Ｆｃは揺動スクロール２に作用する遠心力、Ｆｇは圧縮
作用により同じく揺動スクロール２に作用する半径方向
ガス力、Ｆｒは力ＦｇとＦｃの合力を示す。Ｆｔは圧縮
作用により揺動スクロールに作用する軸方向ガス力、す
なわちスラスト力、Ｆは上部力ＦｒとＦｔの合力である
。 上部力ＦｃおよびＦｇは揺動スクロール軸２ｃに対し直
交する方向つまり半径方向の力であるため、Ｆｒも半径
方向の力である。そして、Ｆｔは揺動スクロール軸２ｃ
に対し平行な方向、つまり軸方向力である。したがって
、合力Ｆは第７図に示すように斜め下の方向へ作用する
ことになる。 このように斜め下方への力Ｆのために、揺動スクロール
２がスラスト軸受９に対して与える面圧Ｐは一様ではな
（、第７図Ｃに示すような分布となり、ある方向に傾斜
した面圧分布となる。っまり力Ｆｒの方向が最大となり
、Ｆｒと逆方向が最小となる。 このようなスラスト力の不均一性がスラスト軸受９にど
のように作用するかを第８図により説明する。第８図は
スラスト軸受９上に位置した揺動クロール２に作用する
力の方向を示したものである。第８図において、０とＯ
ｓは第７図と同様にそれぞれ主軸回転中心と、揺動スク
ロール２の中心、９ｃはスラスト軸受９に複数個設けら
れた受圧部いわゆるパッドである。第８図において、揺
動スクロール２は主軸回転中心Ｏに対して、図の左方向
つまりＦｃの方向に偏心した状態を示しており、この状
態での運動方向は、図中の矢印に偏心した状態を示して
おり、この状態での運動方向は、図中の矢印ひの方向で
ある。すなわち、揺動２はスラスト軸受９に対しこの時
点では、すべての点が矢印υの方向へ揺動していること
になる。 一方、スラスト軸受９に作用する面圧は、上述したよう
に、Ｆｒの方向が最大である。したがって、Ｆｒ方向の
パッド９Ｃに対して最大面圧が作用し、揺動方向は矢印
ひの方向ということになる。 圧縮機の運転に伴い、第８図の揺動スクロール中心Ｏ５
は０の回りを回転し、回転と共に力Ｆｃ、ＦｇそしてＦ
ｒの方向も回転し、さらに、運動方向ひの方向も回転し
て行く。したがって、運転中のどの時点においても、揺
動スクロール２とスラスト軸受９に発生する面圧の方向
は変わらない。
【発明が解決しようとする問題点】 以上述べたようなスクロール圧縮機では、長期間の安定
した運動を確保するために主軸受と同様にスラスト軸受
９も焼付や摩耗がないようにしなければならない。この
ためには、スラスト軸受９の各パッド９Ｃに揺動スクロ
ール２の運動により給油溝９ａから油が巻き込まれ、い
わゆるくさび効果により、十分な油膜が形成されるよう
にする必要がある。くさび効果そのものは、パッドの内
外の温度差などにより自然に形成されるものであり一般
理論として存在するので、ここではとくに述べない。上
記のようなスラスト軸受は、最も油膜を形成しているパ
ッド９Ｃは、最大面圧が発生する方向、つまり力Ｆｒの
方向である。しかし、従来のような半径方向の放射状の
給油溝９ａにより区切られたスラスト軸受９では、力Ｆ
ｒの方向のパッド９Ｃは運動方向つまりひの方向に対し
て給油溝９ａが斜めに形成されているため、パッド全面
に油の巻き込みが起こらない。と（に、圧縮機が容量制
御運動などにより低速運転されたりすると、遠心力Ｆｃ
が小さくなるため、力１？ｒの方向はＦｇの方向に近づ
く。また、揺動スクロール側板と固定スクロール側板を
半径方向に接触させて圧縮室のシールを達成しようとす
るスクロール圧縮機では、遠心力Ｆｃは固定スクロール
の側板で受は持つことになるため、力ＦｒとＦｇは一致
することになる。このように、力ＦｒがＦｇに近づいた
り一致したりすると、上述の傾向はさらに大きくなり、
Ｆｒ方向のパッドに油を巻き込み油膜を形成することが
困難になる。もし、最大面圧が大きくなるような運転条
件では、油膜が形成されず、焼付や摩耗が発生すること
もある。 このように、従来のスクロール圧縮機のスラスト軸受で
は、スラスト軸受の信頼性に問題点があった。 この発明では、上述の問題点を解決して、スラスト軸受
の信頼性を高め、ひいては信頼性の高いスクロール圧縮
機を提供す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圧縮機は、スラスト軸受の軸受表面に螺線状に複数の給油溝を形成したものである。 【作　用】
この発明におけるスクロール圧縮機では、スラスト軸受
の給油溝を複数の螺線状としたことにより、あらゆる揺
動スクロールのクランク角度においてスラスト軸受の最
大面圧方向のパッドに油を巻き込みやすく、このため油
膜が形成されやすくなり、焼付や摩耗がなくなり、結果
的に信頼性が向上する。
【実施例】
以下この発明の一実施例を第１図によって説明する。 第１図はこの発明の一実施例のスラスト軸受を示してい
る。第１図において、９ａは所定の基礎円から発生した
インボリュート螺線にて形成された給油溝であり、複数
が点対称に設けられている。 ９Ｃは給油溝９ａの間に形成されるパッドである。 その他の符号は第８図と同じである。 このように構成された実施例のスラスト軸受９では、油
は従来と同様に点線の矢印で示すように給油溝９ａ内に
流れ、スラスト軸受９の外周へ排出されるが、給油溝９
ａが螺線状のため、最大スラスト面圧方向のパッド９Ｃ
については、摺動方向ひに対してほぼ直角に給油溝９ａ
が形成されることになる。したがって、最大面圧方向の
パッドは、油が巻き込まれやすく、このため、油膜が形
成されやすい。しかも、従来のスラスト軸受に比べて最
大面圧方向のパッド９Ｃが運動方向に対し直角方向に大
きく形成されるため、これも油膜形成に有利である。 圧縮機の運転により、揺動スクロール９の中心Ｏ３は主
軸の回転軸０の回りを回転し、最大スラスト面圧方向も
共に回転する。しかし、スラスト軸受９の給油溝９ａは
点対称形に複数が形成されているため、どのクランク角
位置においても、最大面圧方向のパッドは油膜が形成さ
れやすいしたがって、スラスト軸受は焼付や摩耗がなく
、圧縮機の信頼性を向上させることができる。、この発
明の他の実施例を第２図に示す。 第２図において、９ａはスラスト軸受９に設けられた給
油溝で、給油溝９ａはスラスト軸受９の内径円の接線方
向に形成した直線状に複数が設けられている。また、９
ｃは給油溝９ａの間に形成されたパッドである。なお、
給油溝９ａは必ずしもスラスト軸受９の内径円に接して
いなくてもよいが、内径円に接するものは最も効果が大
きいため、これを実施例として示した。このような実施
例においても、第１図と同様な効果が期待することがで
きる。 なお、上記両実施例の上述した以外の構成、動作は第３
図から第８図に示したスクロール圧縮機と同様である。
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、軸受表面に複
数の給油溝を螺線状に設けたスラスト軸受を備えている
ことにより、スラスト軸受の焼付や摩耗がなく、信頼性
の高いスクロール圧縮機を提供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
スラスト軸受を示す平面図、第２図は同地の実施例のス
ラスト軸受を示す平面図、第３図はスクロール圧縮機の
原理図、第４図は従来のスクロール圧縮機の全体構造を
示す縦断側面図、第５図はその主要部分の分解斜視図、
第６図、第８図は従来のスクロール圧縮機のスラスト軸
受を示す作用説明用平面図、第７図ａ、ｂおよびＣは揺
動スクロールに作用する力を示す平面図、側面図及びス
ラスト軸受に作用する面圧の説明図である。 ■・・・固定スクロール、１ａ・・・端板、１ｂ・・・
側板、２・・・揺動スクロール゛、２ａ・・・端板、２
ｂ・・・側板、２ｃ・・・揺動スクロール軸１．９・・
・スラスト軸受、９ａ・・・給油溝、９Ｃ・・・パッド
、１０・・・軸受支え、１２・・・オルダム継手、（自
転防止機構）、１４・・・主軸、１５・・・給油穴、１
７・・・主軸受。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人　　大君　増雄　（ほか　２名）ｔｌ　　図 Ｌ・パ＝＃” Ｆこ・１番ｔし・°力 ｆ２図 牙４図 牙５図 ｆろ　図 （ｅ） ？３図 １、事件の表示 昭和６０年特許願第２８４６１６号 ２、発明の名称 スクロール圧縮機 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）　インボリュートなどの渦巻状の側板を端板面に
    突設し上記側板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
    スクロールの側板と反対側に設けた揺動スクロール軸を
    所定量だけ偏心させて支承し揺動スクロールを揺動させ
    る主軸と、上記揺動スクロールの端板の側板と反対側の
    面を支承するスラスト軸受と、上記主軸を支承する主軸
    受およびスラスト軸受を設けた軸受支えと、上記揺動ス
    クロールをこれの軸回りの回転を防止し主軸受回りに公
    転させる自転防止機構と、上記主軸の下端部が浸漬され
    た油溜めに下端が開口し主軸内を貫通口する給油穴を通
    り上記主軸受およびスラスト軸受に給油する油通路とを
    備えたスクロール圧縮機において、上記スラスト軸受表
    面に螺線状に複数の給油溝を点対称に形成したことを特
    徴とするスクロール圧縮機。
  2. （２）　スラスト軸受の給油溝は、インボリュートから
    なる特許請求の範囲第１項のスクロール圧縮機。
  3. （３）　スラスト軸受の給油溝は、所定の円の接線方向
    に延びる直線状である特許請求の範囲第１項記載のスク
    ロール圧縮機。
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