JPH0112952B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、固定スクロールと揺動スクロール
とを組合わせて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〕 この発明の詳細説明に先立つて、まず半円弧を
接続させて形成されるスクロールを用いたスクロ
ール圧縮機の構成とその作用について簡単に述べ
る。 第１図は半円弧を順次に接続させて形成される
スクロールを示している。すなわち、この第１図
において、スクロール１は、点Ｏを中心に半径
（ａ−ｔ）／２および（ａ＋ｔ）／２の各々半円
を描き、続いて前記点Ｏからａ／２だけ離れた点
O′を中心に前記各半円弧の反対側に半径（2a−
ｔ）／２および（2a＋ｔ）／２の各半円を描き、
以下これを繰り返して、この第１図の例では、基
本ピツチａ、歯厚ｔの４つの半円弧群を順次にス
クロール状に接続して形成される。そしてこのよ
うな形状構成を以下２巻きのスクロールと呼ぶ。
なおこのスクロール１の最小半円弧の端末は、歯
厚ｔを直径とする半円弧におさめられている。 また第２図は前記第１図に示したスクロールの
１組を組合わせて構成したスクロール圧縮機の作
動の態様を原理的に示しており、この第２図にお
いて、２は固定側スクロール、３はこの固定側ス
クロール２に対称的に組合わされた揺動側スクロ
ールである。 こゝで前記固定側スクロール２は配置位置にお
いて静止固定されていて、その前記点Ｏに対応す
る中心O₁は不動であり、またこの固定側スクロ
ール２に対して揺動側スクロール３は、その組合
わせ配置により、固定側スクロール２との間に、
閉ざされた円弧状空間からなる圧縮室４および５
が形成されている。 そして前記揺動側スクロール３の前記点O′に
対する中心O₂を、前記固定側スクロール２の前
記点O′に対応する不動な点Ａのまわりに、O₂−
Ａの距離をａ／２−ｔに保持し、かつその姿勢を
変えることなく回動、すなわち、揺動あるいは公
転させると、この第２図に0゜、90゜、180゜、270゜の
各角位置で示したように、前記圧縮室４，５は、
一旦外周部に開口されたのち、次第に中心部に向
つて容積を減じてゆき、取扱う圧縮対象が流体で
あれば、点線で示した吐出口３１からその流体を
取出すことができる。なおこの作動に際して、揺
動側スクロール３のスクロール外端中心の点Ｂ
は、固定側スクロール２の前記不動な点Ａと中心
O₁とを結ぶ線Ｄ−D′上の不動な点Ｃのまわりに、
半径ａ／２−ｔの円運動を行なうことになる。 このようにして１組のスクロールの対称的な組
合わせによつて圧縮機を構成できるのである。 ところで、この種のスクロール圧縮機として
は、米国特許第3874827号が知られているが、こ
れによれば、クランク軸の一端面に偏心穴が形成
され、この偏心穴に揺動スクロール台板上に設け
られた軸が結合駆動されると共に、上記クランク
軸がその偏心穴を取り囲む位置において本体に配
設されたコロガリ軸受によりラジアル方向に支承
され、更に揺動スクロール台板の下面が本体のコ
ロガリ軸受より径方向外側の周部においてスラス
ト方向に支承されている。 本構成においては、クランク軸の偏心穴を取り
囲む位置において、本体にクランク軸を上記コロ
ガリ軸受を介してラジアル方向に支承しているの
で、揺動スクロールに発生するラジアル方向力は
第一に偏心穴で受け、クランク軸を介して第二に
本体コロガリ軸受で受けることとなり、第一と第
二の作用点が軸方向に近接しているのでクランク
軸に発生するモーメントは小さくなり結果として
クランク軸のこじりは防止される。しかし、クラ
ンク軸の偏心穴が設けられている端面には揺動ス
クロールとのバランシングをとるため径方向にバ
ランサが設けられており、このバランサを揺動ス
クロールの台板と本体の間で回転可能にするた
め、揺動スクロールをスラスト方向に支承する本
体の支承面は、バランサより径方向外周に設けら
れている。その結果揺動スクロール台板は、その
外縁部で支承されることになり、スクロールの作
動原理よりあきらかなように、高圧側である揺動
スクロール中心側はスラスト方向に支承されず、
台板が軸方向へガス負荷により変形し、台板に垂
直に形成された揺動スクロール軸も台板変形によ
り倒れ、スラスト軸受、偏心穴でのこじれを生
じ、効果的な給油も行なわれないため、軸受信頼
性に問題があつた。 〔発明の概要〕 この発明は、本体の突出部に対しクランク軸を
ラジアル方向で支承しかつこのクランク軸の揺動
スクロール軸が嵌入される偏心穴を囲繞する軸孔
を、本体のフランジ部でこの軸孔の周縁部に揺動
スクロール台板をスラスト方向で支承するスラス
ト軸受をそれぞれ一体的に形成し、かつ前記クラ
ンク軸に設けた油路、上記軸孔とクランク軸との
摺動面、上記揺動スクロール軸と偏心穴との摺動
面を介して、上記台板をスラスト方向で支承する
軸孔の周縁部にそれぞれ潤滑油を供給するように
構成することにより、上述した欠点を除去すべく
なされたものである。 〔発明の実施例〕 この発明のスクロール圧縮機の実施例について
説明する。 第３図ないし第６図は前記した揺動側スクロー
ル３の一実施例を示しており、また第７図および
第８図はこの揺動側スクロール３の支持ならびに
揺動機構の一実施例を示している。 これらの第３図ないし第６図において、揺動側
スクロール３は、揺動スクロール歯６と、この揺
動スクロール歯６を一方の面に突設させた揺動ス
クロール台板７と、他方の面に延長させた揺動ス
クロール軸８と、同様に他方の面に同心円上で等
角間隔をおいて形成された揺動ガイド凹部９と、
揺動スクロールバランサ１０とからなつており、
かつ符号１１は前記揺動スクロール歯６の内面仮
想延長線である。 また第７図および第８図において、前記揺動側
スクロール３の揺動ガイド凹部９に対し、これよ
りも小径の軸端を各々に遊嵌させた各ガイドピン
１２は、本体１３のフランジ部１３ａに前記各凹
部９に対応して形成した各ガイドピン孔１４に支
持されると共に、後述の軸孔１６周縁部に設けら
れたスラスト軸受面（摺動面）１５に前記揺動ス
クロール台板７が接し、かつ本体１３中央の突出
部１３ｂにその両側に亘つて穿設された軸孔１６
に回転自在に枢支されたクランク軸１７の偏心孔
１８に前記揺動スクロール軸８が枢支してある。
従つて、クランク軸が回転すると軸孔１６の内周
面とクランク軸１７の外周面との間に摺動面２４
が形成される。１９はクランク軸１７の中心Ｊを
通つてその端と偏心孔１８とを連通する油孔（油
路）、２０，２１は油孔１９と摺動面２４とを連
通する径方向の複数個の油孔で、突出部１３ｂの
端部側で互いに軸線方向に離間して穿設されてい
る。２２はスラスト軸受面１５に設けられた油
溝、２３は偏心孔１８の内面に設けられた油溝で
ある。 従つてこれらの第３図ないし第８図実施例によ
ると、揺動側スクロール３は、揺動スクロール軸
８がクランク軸１７の偏心孔１８に、また各揺動
ガイド凹部９が各ガイドピン１２に各々拘束され
ているために、クランク軸１７が第９図に示すよ
うに0゜→90゜→180゜→270゜と回転するにつれて、揺
動スクロール３は前記第２図においても示したよ
うに、相対姿勢をそのまゝにして揺動を行なうこ
とになる。 しかしてこの揺動に際して、クランク軸１７の
中心Ｊと揺動スクロール軸８の中心Ｋとの間隔
は、第２図での説明と同様にａ／２−ｔに保持す
る必要があり、これを実現させるためには、第９
図に示したように、ガイドピン１２の直径をｂと
すると、揺動ガイド凹部９の直径をａ＋ｂ−2tと
しなければならない。 なおまた前記第３図、第５図において、Ｅ〜
E′、Ｆ〜F′およびＧ〜G′は各々基線、Ｋは揺動ス
クロール軸中心、ｈは揺動スクロール歯高、Ｉは
バランサのないときの揺動スクロール歯部分の重
心位置である。 すなわち、このようにして少なくとも３個所以
上の揺動ガイド凹部９と、これに遊嵌係合される
各ガイドピン１２とによつて、所定の揺動軌道を
構成できるのである。 こゝで前記第３図ないし第６図実施例の構成に
よる揺動側スクロール３のバランシングについて
みると、図示からも明らかなように、揺動スクロ
ール歯６の部分のみの重心は、基線Ｇ〜G′上の
Ｉ点付近に位置することになる。これはスクロー
ル歯の形状が対称的でないことに基因する。そし
てもしこの揺動側スクロール３を、バランサ１０
の無い状態で前記のように揺動運動させるとする
と、前記第７図および第８図のクランク軸１７の
中心Ｊのまわりに一定偏心位置を占めて回転され
るのではなく、別の中心点のまわりに偏心回転運
動を行なうことになるもので、これは揺動側スク
ロール３が揺動運動を行なうためで、このような
場合にバランジングをとることは非常に困難とな
る。 このために実施例にはバランサ１０を設けて、
これらのスクロール歯６とバランサ１０との合重
心点が揺動スクロール軸の中心Ｋに一致するよう
にさせるもので、これには作動を阻害しないため
に、仮想延長線１１の外側にあつて、スクロール
歯高ｈと同一高さにして高さ方向の重心位置をも
一致させた形状とし、かつその質量を選択すれば
よく、これによつて揺動側スクロール３の全体の
重心が揺動スクロール軸の中心Ｋに等しくなり、
かつクランク軸の中心Ｊのまわりにバランシング
をとつた偏心回転を行なわせ得るのである。 つゞいて前記クランク軸１７の詳細は、第１０
図ないし第１２図に示したとおりであつて、軸部
基端側は段付けにより電動機取付け部２６とさ
れ、かつ軸部外周に油溝２７を形成させると共
に、軸先端部の鍔部２８で前記軸孔１６からの脱
落を防止している。従つて、鍔部２８と軸孔１６
との接合面を摺動面としてクランク軸１７が回転
自在なため第１５図に示すように鍔部２８の周囲
に空間２５が形成されている。 ついでまた前記揺動側スクロール３に組合わさ
れる固定側スクロール２の一実施例を第１３図お
よび第１４図に示し、特にその吐出口の位置と大
きさとについて述べる。 これらの第１３図および第１４図において、固
定側スクロール２は、固定スクロール歯２９と、
この固定スクロール歯２９を揺動スクロール歯６
に対応して一方の面に突設させた固定スクロール
台板３０とからなつており、次に示す位置、形状
および大きさを有する吐出口３１を形成してあ
る。こゝで前記固定スクロール歯２９は揺動スク
ロール歯６に等しい歯高ｈとされ、かつ吐出口３
１は中心点から間隔ｃだけ偏心して直径ｄを有し
ている。 この固定側スクロール２の構成において、吐出
口３１の直径ｄは、前記第２図からも明らかなよ
うに、少なくともスクロール歯厚ｔよりも小さく
して吐出流体のシールを行なえる大きさとし、か
つ第２図圧縮室４内の流体を完全に吐出させるた
めに、その中心は基線Ｎ〜N′上にあつて、内周
の点ｐを固定スクロール歯２９の最内縁に接して
いる必要がある。 すなわち、この吐出口３１の諸元に対する要請
は、スクロール台板３０の中心から所定の間隔ｃ
（ａ／２−ｔ≦ｃ＜ａ−ｔ／２）だけ偏心し、か
つその中心が台板中心とスクロール歯最内縁とを
結ぶ基線Ｎ〜N′上にあり、開口内周の点ｐがス
クロール歯最内縁に接した位置に占めると共に、
直径ｄ（ｄ＝ａ−ｔ−2cあるいは０＜ｄ≦ｔ）を
もつ円形状のものであることにほかならない。 こゝで前述した各構成を組み上げてなるスクロ
ール圧縮機構の一実施例は、第１５図および第１
６図に示すとおりであつて、前記本体１３のフラ
ンジ外縁部にシリンダ３２を配し、このシリンダ
３２には吸入口３３を形成して吸入空間３４に連
通させると共に、固定側スクロール２を合わせて
ボルト穴３５よりボルト３６で結合したものであ
り、このシリンダ３２は固定側および揺動側スク
ロール２，３相互の軸方向高さならびに〓間を調
節して設定する役割りをも果している。Ｐ−P′，
Ｑ−Q′は基線である。 さらにこのように構成されるスクロール圧縮機
構に電動機を組込んで密閉形式としたスクロール
圧縮機を第１７図に示してある。 第１７図は密閉形式のシエル内を吐出側圧力に
保持した、いわゆる高圧シエルタイプの一実施例
によるスクロール圧縮機を示しており、この第１
７図において、電動機を構成するロータ３７は第
１８図からも明らかなようにエンドリング３８お
よびバランスウエイト３９を有し、かつステータ
４０はコイルエンド４１を有していて、こゝにい
わゆる、カゴ形誘導電動機をなしており、また全
体を密閉するシエル４２の内側上部に周設した取
付けフランジ４３には、前記したスクロール圧縮
機構をそのボルト３６により取付けると共に、シ
エル４２を貫通して導入した吸入管４４を前記吸
入口３３に接続させ、かつシエル４２からは吐出
管４５を取出してあり、さらに前記取付けフラン
ジ４３にシエル内空間４７を連通させる連通口４
６を形成し、シエル内底部には潤滑油４８を貯溜
させてある。そして前記ステータ４０のリード線
４９はハーメチツク端子５０を介してシエル外部
に取出し、このステータ４０をシエル４２の内面
に間〓５１を介して固定させ、かつ前記ロータ３
７はステータ４０との間にエアギヤツプ５２を介
して対設されるように、その中心部の取付け孔５
３を前記クランク軸１７の取付け部２６に、例え
ば焼嵌めなどにより固定させたものである。 従つてこの第１７図実施例では、電動機への通
電によつてクランク軸１７が回転駆動されると、
偏心孔１８に回転自在に嵌装されている軸８によ
り、揺動側スクロール３がその凹部９を遊嵌係合
させたガイドピン１２に案内されて、前記第２図
に示した揺動運動を行ない、吸入管４４から吸入
空間３４に至つている気体を吸入し、圧縮室４，
５で圧縮して吐出口３１からシエル内空間４７ａ
に吐出させ、かつ吐出管４５より外部に導出でき
るのである。 しかしてこの圧縮作動中、シエル内空間４７ｂ
は連通口４６を介して吐出ガスが流通して吐出圧
の高圧雰囲気になる。従つて、シエル内空間４７
ｂに働いている吐出圧によつて、シエル内底部の
油溜めに貯溜されている潤滑油４８は、単線矢印
に示すように各油路１９，２０，２１および油溝
２２，２３，２７から各潤滑部に供給され、摺動
面での摩耗による損失が少なくなる。すなわち、
油孔１９を通じて揺動スクロール軸８と偏心孔１
８との結合部に至つた潤滑油及び油孔１９から油
孔２０，２１へ至つた潤滑油は油溝２３及び揺動
スクロール軸８とクランク軸１７の偏心孔１８と
の摺動面へ、油溝２７及び本体１３の軸孔１６の
内周面とクランク軸１７の外周面との摺動面２４
へ至る過程において絞られて減圧し、空間２５は
吐出よりも低圧になるので、その差圧によつて潤
滑油が流通する。さらに、空間２５に至つた潤滑
油は、油溝２２及びクランク軸受面７で絞られ、
ある程度の圧力損失を伴なつて最も圧力の低い吸
入空間に至る。 また、摺動面２４へは、上記差圧及び油孔２
０，２１内の潤滑油に作用する遠心力とによつて
給油され、油孔２０，２１間の摺動面２４に充分
に潤滑油が供給される。従つて、油孔２０，２１
間の摺動面２４は潤滑油で満され、油シール膜が
形成され、て突出部１３ｂの端部側摺動面２４〓
間からシエル内空間４７ｂの高圧ガスが侵入しよ
うとしても阻止される。 また、運転時においては吐出口３１近辺の圧縮
室４内圧力が最も高く、揺動スクロール３の台板
７にスラスト力が作用するが、スラスト軸受面１
５はその近辺に位置し、揺動スクロールの台板７
を支承するので、台板７がたわむことがなく、運
転が円滑に行なえる。そして、潤滑油は、吸入気
体と一緒に固定および揺動スクロール歯２９，６
間のシールをなしてシエル内空間４７ａに吐出さ
れ、圧縮気体と分離されて再度シエル内底部に戻
る。すなわち、このようにして差圧を利用したポ
ンピングにより、潤滑油、油シールおよび油分離
作用を行なう。特に圧縮作動に際して揺動側スク
ロール３には、圧縮室４，５での圧縮作用に伴な
つてその台板７と、本体１３のスラスト軸受面１
５との間にスラスト負荷が発生するが、油溝２２
への給油圧力によつて負荷々重を軽減できるので
ある。 なお前記バランスウエイト３９は、クランク軸
１７の回転中心Ｊの回りに偏心運動を行なう揺動
側スクロール３のバランシングを行なう。 また第１９図に示すように、ポンピングのため
には、軸中心の油孔１９内にスクリニウ５５を挿
着させて、その軸回転に伴なうポンピング作用に
より潤滑油の給送を行なわせてもよく、この場合
は前記第１７図実施例と全く同様の作用を得るこ
とができる。 〔発明の効果〕 以上のようにこの発明では、本体の突出部に対
しクランク軸をラジアル方向で支承しかつこのク
ランク軸の揺動スクロール軸が嵌入される偏心穴
を囲繞する軸孔を、本体のフランジ部でこの軸孔
の周縁部に揺動スクロール台板をスラスト方向で
支承するスラスト軸受をそれぞれ一体的に形成
し、かつ前記クランク軸に設けた油路、上記軸孔
とクランク軸との摺動面、上記揺動スクロール軸
と偏心穴との摺動面を介して、上記台板をスラス
ト方向で支承する軸孔の周縁部にそれぞれ潤滑油
を供給するように構成しているので、軸受け構成
が簡単になり、またスラスト軸受は軸孔周縁部に
形成されているので、圧縮室の圧力の高い部分を
支承することになり、揺動スクロール台板のたわ
みが防止できると共にスラスト軸受までの給油系
統の距離を短かく構成でき、起動時の給油遅れも
なく、円滑な潤滑作用を行なわせることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は半径の異なる半円弧を順次スクロール
状に接続してなるスクロールの説明図、第２図は
同上１組のスクロールを相互に組合わせて構成す
るスクロール圧縮機構の作動図、第３図および第
４図は揺動側スクロールの平面および底面図、第
５図および第６図は第３図Ｅ−E′およびＦ−Ｈ−
G′部の各々断面図、第７図は揺動側スクロール
の支持ならびに揺動機構を示す要部を縦断した正
面図、第８図は同上支持部の平面図、第９図は揺
動機構の作動図、第１０図、第１１図および第１
２図はクランク軸の側面、断面および端面図、第
１３図は固定側スクロールの平面図、第１４図は
第１３図Ｎ−N′部の断面図、第１５図および第
１６図はスクロール圧縮機構の一実施例による相
互にＰ−P′およびＱ−Q′部の各々側断面および平
断面図、第１７図は高圧シエルタイプの一実施例
によるスクロール圧縮機を示す縦断面図、第１８
図はクランク軸に組合わされる電動機ロータを示
す斜視図、第１９図はスクリユウによる給油方式
を説明する一部断面図である。 １……スクロール、２および３……固定側およ
び揺動側スクロール、４，５……圧縮室、６……
揺動スクロール歯、７……揺動スクロール台板、
８……揺動スクロール軸、１３……本体、１３ａ
……フランジ部、１３ｂ……突出部、１５……ス
ラスト軸受面（摺動面）、１６……軸孔、１７…
…クランク軸、１８……偏心孔、１９……油孔
（油路）、２０，２１……油孔、２２，２３，２７
……油溝、２４……摺動面、２５……空間、２８
……鍔部、２９……固定スクロール歯、３０……
固定スクロール台板、３１……吐出口、３２……
シリンダ、３３……吸入口、３４……吸入空間、
３７……ロータ、４０……ステータ、４２……シ
エル、４３……取付けフランジ、４４……吸入
管、４５……吐出管、４６……連通口、４７ａ，
４７ｂ……シエル内空間、４８……潤滑油。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シエル４２と、このシエル４２内に取付けら
   れたフランジ部１３ａとこのフランジ部１３ａ中
   央から下方に突設されかつ上、下両側に貫通する
   軸孔１６を有する突出部１３ｂとが一体に形成さ
   れている本体１３と、この本体１３の軸孔１６内
   に回転自在に挿入されてラジアル方向に支承され
   かつ上端側の前記突出部１３ｂの付け根に対応す
   る部分で囲繞される偏心穴１８を有するクランク
   軸１７と、このクランク軸１７の偏心穴１８に回
   転自在に嵌入された揺動スクロール軸８と前記フ
   ランジ部１３ａの軸孔１６周縁部でスラスト方向
   に支承される台板７とスクロール状の歯６とを有
   し前記シエル４２内に収容配置された揺動スクロ
   ール３と、この揺動スクロール台板７に前記本体
   １３と反対側で対向する台板３０と前記揺動スク
   ロール３の歯６に組合わされて圧縮室４，５を形
   成するスクロール状の歯２９とを有し前記シエル
   ４２内に配設された固定スクロール２とを備え、
   前記クランク軸１７に対し軸線方向に貫通して潤
   滑供給用の油路１９を設けるとともに、この油路
   １９、上記軸孔１６と上記クランク軸１７との摺
   動面、上記揺動スクロール軸８と上記偏心穴１８
   との摺動面を介して、上記台板７をンラスト方向
   で支承する上記軸孔１６の周縁部にそれぞれ供給
   するように構成したことを特徴とするスクロール
   圧縮機。 ２ クランク軸１７は、本体突出部１３ｂの付け
   根の内周面とこの突出部１３ｂの下端部内周面と
   で支承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圧縮機。