JPS62218685A - スクロ−ル流体機械の給油装置 - 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］ □本発明は圧縮機、膨張機あるいは液体ポンプなどに利
用されるスクロール流体機械の給油装置に関する。

［従来の技術］ スクロール流体機械とは、鏡板と、この鏡板に直立とイ
ンボリュートあるいはインボリュートに近い曲線で形成
されたラップとを有する旋回スクロールおよび旋回スク
ロールに吐出ポートを追加した構成の固定スクロールを
互いにラップを内側に向けてかみ合せ、これを吸入ポー
トを有するハウジングの内部に納め、旋回スクロールと
ハウジングまたは固定スクロールとの間に、旋回スクロ
ールの自転を阻止するオルダムリングを介在し、旋回ス
クロールにクランクシャフトを係合し、クランクシャフ
トによって旋回スクロールを見かけ上自転しないように
旋回させ、両スクロールにより形成される密閉空間内の
流体にポンプ作用させ、あるいは吐出ポートから圧力流
体を供給して圧力流体を膨張させてクランクシャフトに
回転動力を発生させるものである。この種のスクロール
流体機械は例えば米国特許第３，８８４，５９９号明組
番に開示されている。

［発明で解決しようとする問題点コ このスクロール流体機械におけるクランクシャフトは通
常立形に配置され、そのシャフト部は上下２個のすべり
軸受で支持され、またクランク部は旋回スクロールに設
けたすべり軸受に係合されている。このため、クランク
シャフトはこれと対向するすベリ軸受との間に存在する
すきまの範囲で半径方向に微少量移動可能な状態になっ
ている。

一方、このスクロール流体機械では両スクロールにより
形成される密閉空間内の流体圧力と旋回スクロールの遠
心力とによる半径方向力が旋回スクロールを通してクラ
ンクシャフトのクランク部の半径方向に作用する。この
ため、クランクシャフトはシャフト部を支持する上側の
すベリ軸受と下側のすべり軸受との中で傾き、それぞれ
の軸受に強く押し付けられることになる。また、シャフ
ト部をささえる下部の軸受に給油する給油溝の下端が軸
受内で止り、チャンバに開口していないため、下部の軸
受への給油量が不足し、あるいは軸受の摩擦熱によって
潤滑油中のガスが下部の軸受すきま内にたまり、シャフ
ト部をささえる軸受への給油不良が生じることになる。

その結果、各軸受にはこの流体圧力と旋回スクロールの
遠心力とによる半径方向力による荷重に対応し得る油膜
反力が得られず、各軸受が摩耗または焼き付きを生じる
ことがあった。

本発明は上述の事柄にもとづいてなされたもので、軸受
に常に適正な油膜圧力を発生させ、軸受の摩耗、焼付き
を防止することができるスクロール流体機械の給油装置
を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の上記の目的は、固定スクロールと、これに組み
合わされた旋回スクロールと、軸受を介して前記旋回ス
クロールに連結されたクランクシャフトと、クランクシ
ャフトを支持する一つあるいは複数の軸受がフレームに
取り付けられ、前記クランクシャフトに連結したモータ
と、これらの構成部品を密閉空間内に収納するチャンバ
を備え、チャンバ底部に溜められた潤滑油を軸受に供給
するクランクシャフト内に設けた給油路を備えたスクロ
ール流体機械において、フレームに取り付けられた軸受
に潤滑油を供給する給油溝の少なくても一つがチャンバ
内に開口あるいは連通させることにより達成される。

［作用コ 本発明は次のように作用する。すなわち、フレームに取
り付けられた下部軸受に潤滑油を供給する給油溝がチャ
ンバ内に開口あるいは連通しているので、給油が充分に
行われ、あるいは軸受内で発生した熱により潤滑油中の
空気あるいは冷媒がガスとなって祈出しても、すみやか
に軸受外に排圧されるので、シャフトをささえる軸受へ
の給油不良を生じることがなくなり、軸受に半径方向の
荷重に対応する適正な油膜反力が発生し、軸受の摩耗、
焼付きを防止する。

［実施例コ 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

以下に述べる実施例においてはスクロール液体機械を圧
縮機として用いた場合について説明する。

第１図〜第３図は本発明の給油装置の一例を備えたスク
ロール液体機械を示すもので、第１図において、１はチ
ャンバ、２は固定スクロール、３は旋回スクロールであ
る。固定スクロール２と旋回スクロール３とは互いに円
板状の鏡板４，５とこれに直立して形成したうず巻状の
ラップ６．７とを備え、これらのラップ６．７を内側に
向けてかみ合されている。旋回スクロール３にはその下
面側にすべり軸受８が装着されている。このすべり軸受
８にはクランクシャフト９のシャフト部９ａの中心に対
して偏心しているクランク部９ｂが係合している。クラ
ンクシャフト９のシャフト部９ａはフレーム１ｏに装着
した上側のすべり軸受１１および下側のすべり軸受１２
によって支持されている。クランクシャフト９は電動機
１３によって回転される。クランクシャフト９の回転に
より、旋回スクロール３はオルダムリング１４とオルダ
ムキー１５とによって旋回運動をするが、見かけ上の自
転は阻止される。この運動により、吸入バイブ１６から
吸収したガスは旋回スクロール３と固定スクロール２と
の内部で圧縮され、吐出口１７からチャンバ１内に放出
され、吐出パイプ１８から吐出される。両スクロール２
，３により閉じ込められた液体の圧縮作用により、旋回
スクロール３．すべり軸受８およびクランクシャフト９
のクランク部９ｂを通してシャフト部９ａに作用する荷
重はすべて軸受１１．１２によって受は止められる。ク
ランクシャフト９内にはその上部に行くに従いシャフト
部９ａの中心に対して偏心量が大きくなる偏心給油路１
９が設けられている。

この偏心給油路１９はクランクシャフト９の回転により
チャンバ１底部の油を遠心ポンプ作用により吸い上げて
各軸受８，１１．１２に供給する。

各軸受８，１１，１２への給油構造を第２図および第３
図について説明する。これらの図において、旋回スクロ
ール３のすベリ軸受８への給油は次のように行われる。

すなわち、偏心給油路１９の遠心ポンプ作用によってチ
ャンバ１底部の油を吸い上げてクランクシャフト９のク
ランク部９ｂ上端とすべり軸受８と旋回スクロール３と
によって画成された油室２０に導く。油室２ｏに導かれ
た油はクランクシャフト９のクランク部９ｂの外周面に
軸方向に設けた給油溝２１を通り５旋回スクロール３の
すべり軸受８とクランク部９ｂとを潤滑する。すベリ軸
受８を潤滑した油はクランクシャフト９のクランク部９
ｂとバランスウェイト２２との接続部に設けた環状溝２
３を通ってすべり軸受８の下部に一体に成形したスラス
ト軸受２４を潤滑したのち、フレーム１０と旋回スクロ
ール３とで画生される中間室２５に排出される。

クランクシャフト９のシャフト部９ａを支持する上側の
すベリ軸受１１への給油は、偏心給油路１９によって吸
い上げた油を、偏心給油路１９に通ずる給油孔２ｂおよ
びこれに通じ、かつシャフト部９ａの外周面において軸
方向に設けた給油溝２７に供給することによって行なわ
れる。このすベリ軸受１１を潤滑した油はシャフト部９
ａとバランスウェイト２２との接続部に設けた環状溝２
８を通してすベリ軸受１１の上部に一体に成形したスラ
スト軸受２９に流入し、こ九を潤滑したのち、中間室２
５に排出される。上側のすベリ軸受１１を潤滑した油の
一部はこのすベリ軸受１１の下端からシャフト部９ａ、
フレーム１０．すべり軸受１１およびすベリ軸受１２に
よって画成される排油室３０に排出されたのち、フレー
ム１０に設けた排油孔３１を通してチャンバ１に排出さ
れる。

前述した中間室２５に排出された油は旋回スクロール３
に設けられた細孔３２を通って両スクロール２，３のか
み合い部に排出される。このため、中間室２５は吐出圧
力と吸入圧力との中間の圧力となる。したがって、上側
すべり軸受１１と旋回スクロール３のすベリ軸受への給
油は吐出圧力と中間圧力とによる差圧と、偏心給油路１
９の遠心ポンプ作用とによって行なわれる。

クランクシャフト９のシャフト部９ａを支持する下側の
すべり軸受１２への給油は、偏心給油路１９によって吸
い上げた油を、偏心給油路１９に通ずる給油孔３３およ
びこれを通じ、かつシャフト部９ａの外周面において軸
方向に設けた給油溝３４に供給することによって行なわ
れる。このすベリ軸受１２をｉｔ’４？ｉ＃ｌ、た油は
このすべり軸受１２の上端から排油室３０．排油孔３１
を通ってチャンバ１に排出されると共にすべり軸受１２
の下端からチャンバ１に排出される。

前述した軸方向の給油溝２１，２７．３４および給油孔
２６．３３はこの例では第３図に示すようにクランクシ
ャフト９のシャフト部９ａの中心Ｓとクランク部９ｂの
中心Ｃとを結ぶ線Ｘ上に配はされている。すなわち、給
油溝２１は流体圧力Ｐに対してクランクシャフト９の回
転方向に９０度進んだ位置に設けられ、給油溝２７は給
油溝２１に対して１８０度ずれた位置に設けられ、さら
に給油溝３４は給油溝２７に対して１８０度ずれた位置
に設けられている。これらの給油溝２１，２７゜３４の
配置は軸受油仮反力を有効に生起させること、およびク
ランク部９ｂの上端から児だときに偏心給油路９がシャ
フト部９ａの中心Ｓとクランク部９ｂの中心Ｃとを結ぶ
１ｌｆＡＸ上に設けられてぃること、さらに給油孔２６
．３３の製作上の観点に基づいているものである。しか
し、給油溝２１゜２７．３４および給油孔２６．３３の
配置は次の理由により上述べるした線Ｘ上に必ずしも設
ける必要はない。すなわち、スクロール２．３によって
形成される複数個の密閉空間内の流体の総合圧力Ｐは第
３図に示すように線Ｘに対してほぼ直角にクランク部９
ｂに作用し、クランクシャフト９の回転と同期して回転
移動することを確認している。この流体圧力Ｐをその直
角な分力に分解すると、線Ｘ方向の分力Ｐｘと線Ｘに対
して直角な分力Ｐ工とに分けることができ、これら分力
ＰｘとＰ工との大きさの比はＰｘ：Ｐ＝１：８程度であ
る。このため、流体圧力Ｐは線Ｘに対して直角な分力Ｐ
１とほぼ同一と見なすことができる。したがって軸方向
の給油溝２１，２７．３４は線Ｘに対してほぼ直角に作
用する流体圧力Ｐの作用線から外れた位置であればどこ
でもよい。

次に上述した本発明の実施例の動作を説明する。

クランクシャフト１０を電動機１３により第４図矢印Ａ
で示すように時計回りの方向に回転させると、旋回スク
ロール３は固定スクロール２に対して旋回運動を行ない
、吸入パイプ１６から吸入したガスを内部で圧縮し吐出
パイプ１８から吐止する。このような圧縮行程中におい
て、両スクロール２，３により形成される密閉空間内の
流体の総合圧力Ｐ１が第３図および第４図に示すように
旋回スクロール３、すべり軸受８を通してクランクシャ
フト９のクランク部９ｂに作用する。このためクランク
シャフト９は上側のすベリ軸受１１と下側のすべり軸受
１２の内で傾く、この結果、すべり軸受１１には荷重Ｐ
２が、すベリ軸受１２には荷重Ｐ、が作用する。このと
きの各給油溝２１゜２７．３４の位置と荷重の作用方向
との関係をそれぞれ第５図〜第７図に示す。これらの図
において、流体圧力Ｐは説明の便宜上その分力Ｐ１とし
て表わしている。これらの図から明らかなように。

給油溝２１，２７．３４は各荷重ｐ１．　ｐ、、　ｐ。

の作用線に対して常に時計回りに９０度進んだ位置にあ
り、また各荷重Ｐエ　ｐ、、ｐ、はクランクシャフト９
の回転と同期して回転移動する。これにより、給油溝２
１，２７．３４を通して各軸受８．１１．１２の軸受す
きまに流入した油は第５図〜第７図に示すように各荷重
ｐ１．ｐ２．ｐ、に対向する油膜反力Ｆ工ｌ　Ｆｚ＋　
Ｆ３を生起する。前述のように荷重Ｐ工、ｐ２．ｐ、の
作用線と給油溝２１．２７．３４との位置関係は各軸受
毎に一定であるので、各軸受で生起される油膜圧力の形
成はほぼ同じである。したがって、第５図に示す旋回ス
クロール３のすベリ軸受８とクランク部９ｂとの間で形
成される油膜圧力分布について詳しく説明する。

クランク部９ｂの中心Ｃ工は荷重によってすベリ軸受８
の中心Ｂ１から偏心する。これらの中心Ｃ工＋１３ｚを
結ぶ線Ｙ工において、荷重Ｐ１が作用する側に軸受の最
小すきま位！ｉ！Ｚ　ａｌが、またそれと反対側に最大
すきま位置ｚａ工が形成される。

そして、給油溝２１より給油圧をもって導入された油は
給油圧とクランク部９ｂの回転とにより、クランク部と
すべり軸受８との間の軸受すきまに引き出され、クラン
ク部９ｂの回転方向に対してせばまりすきまとなる軸受
すきまの領域に強制的に押し込まれ、いわゆるくさび作
用が発生する。

このくさび作用の効果により、油膜圧力は最大すきま位
［ＺａＺから上昇し、最大すきま位ｆｉＺａ１の手前で
最大となり、荷重Ｐ□に対向する油膜圧力Ｆ工を生起す
る。その後、油膜圧力は減少し、最小すきま位置ＺａＬ
ではほぼ中間圧になる。クランク部９ｂの回転方向に沿
って形成される最小すきま位［Ｚａ□からの拡がりすき
まの領域では。

油膜圧力は最小すきま位［Ｚ　ａ工から低下し、中間圧
より低くなる。その後、油膜圧力は最小値となった後回
復し給油溝２１の部分では給油圧になる。そして、給油
溝２１と最大すきま位［Ｚ　ａ２との間ではクランク部
９ｂの回転方向に対して拡がりすきまとなるので、油膜
圧力は低下し、その後徐々に回復し、最大すきま位［Ｚ
ａＺでほぼ中間圧になる。

上述のように各軸受８，１１．１２においてはその摺動
面に荷重Ｐ工〜Ｐ、をさえるに十分な油膜圧力Ｆｉ〜Ｆ
、を連続的にかつ適正に発生する。また油膜圧力Ｆ１〜
Ｆ、は荷重Ｐ４〜Ｐ３による軸受内でのクランクシャフ
ト９の傾きを小さくするように作用する。この結果、ク
ランクシャフト９と各軸受８，１１，１２との片当りが
軽減され、各軸受８，１１．１２の摩耗、焼付きを防止
することができる。また給油溝２１，２７．３４は軸受
の最小すきま位置から常にずれたところに位置するので
、給油溝２１．２７．３４は特に軸受に対して片当りを
起す部分を引っかくことがない。さらに給油溝２１．２
７は中間室２５に開口し、給油溝３４はチャンバ１内に
開口しているので、油中にとけ込んだガスが気泡となっ
て祈出して軸受内あるいは給油路中に溜まることによる
給油不良が生じず、十分な給油量が確保でき、かつ給油
溝２１．２７．３４がクランクシャフト９の回転と共に
回転するので、軸受面には常に新しい油が供給され、軸
受の冷却効果が増大する。

また軸受での油膜圧力の増大および軸受の冷却を向上さ
せるために、第８図および第９図に示すように偏心給油
路１９に通ずる２６．３３が給油ｔ７１ｆｆ２７．３４
に開口する位置において、それに対応するシャフト部９
ａの外周面に環状溝３５，３６を設けることも可能であ
る。このよう構成することにより、給油溝２７．３４か
らの給油に加えて、環状＋ｇ３ｓ、３ｓからも給油が行
なわれるので、給油量が増大し、油膜圧力の増加および
軸受冷却をさらに向上させることができる。また環状ｆ
ｉ３５．３６は軸受側にもうけることも可能である。な
お上述の実施例では、旋回スクロール３のすベリ軸受８
への給油をクランク部９ｂの上方に形成した油室溝２１
を通して行なうようにしたが。

偏心給油路１９と給油溝２１とを通ずる給油路をクラン
ク９ｂに設けることも可能である。またシャフト部９ａ
を支持する下側のすべり軸受１２への給油配分を他の軸
受へのそれよりも適切にするために、第１０図に示すよ
うにシャフト部にすべり軸受１２用の偏心給油路３７お
よび給油孔３８を設けてもよい。さらに本発明は軸受８
，１１゜１２のうちのいずれかがころがり軸受である場
合にも適用できることは勿論である。さらに上述の説明
においては、給油溝２１，２７．３４の設置位置は荷重
ｐＬ−ｐ、の作用線より外れた位置であればよいと述べ
たが、この荷重Ｐ工〜Ｐ、は旋回スクロール３の遠心力
（この遠心力は第３図において分力Ｐｘと反対方向の作
用する）によって。

この遠心力と各荷重ＰＬ−Ｐ、との合力方向に作用する
ので、この変動範囲を除く位置に設けることが望ましい
。

［発明の効果コ 以上詳述したように、本発明によれば、各軸受への給油
、排油が良好に行われ、各軸受に半径方向の荷重に対抗
する適正な油膜圧力を発生させることができるので、軸
受の摩耗、焼付きを防止する効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の給油装置の一実施例を備えたスクロー
ル流体機械の縦断面図、第２図は本発明の給油装置の一
実施例を備えたクランクシャフト部分を拡大して示す縦
断面図、第３図は本発明の装置における給油溝と荷重作
用方向との関係を示すクランクシャフトの平面図、第４
図は第２図に示されるスクロール流体機械のクランクシ
ャフトを時計回りに９０度回転させた状態における荷重
作用方向と軸受油膜圧力分布との関係を示す説明図、第
５図〜第７図は各軸受での荷重作用方向と軸受油膜圧力
分布との関係を示す平面図で、第５図は第４図の■−■
線矢視図、第６＠はＷＳ４図の■−■線矢視図、第７図
は第４図の■−■線矢視図、第８図〜第１０図は本発明
の給油装置の他の実施例を示す縦面図である。 １・・・チャンバ、２・・・固定スクロール、３・・・
旋回スクロール、４．５・・・鏡板、６゜７・・・ラッ
プ、８・・・すベリ軸受、９・・・クランクシャフト、
９ａ・・・クランクシャフト９のシャフト部、９ｂ・・
・クランクシャフトのクランク部、１１．１２・・・す
ベリ軸受、１９・・・偏心給油路、２１，２７．３４・
・・給油溝。 ；ｔ３目 ；ｔ５凹 才り口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　固定スクロールと、これに組み合わされた旋回スクロ
   ールと、軸受を介して前記旋回スクロールに連結された
   クランクシャフトと、クランクシャフトを支持する一つ
   あるいは複数の軸受がフレームに取り付けられ、前記ク
   ランクシャフトに連結したモータと、これらの構成部品
   を密閉空間内に収納するチャンバを備え、チャンバ底部
   に溜められた潤滑油を軸受に供給するクランクシャフト
   内に設けた給油路を備えたスクロール流体機械において
   、フレームに取り付けられた軸受に潤滑油を供給する給
   油溝の少なくても一つがチャンバ内に開口あるいは連通
   したことを特徴とするスクロール流体機械の給油装置。