JPH0216382A - スクロール流体装置 - 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、冷凍装置の圧縮機などに用いられるスクロー
ル流体装置に関し、特に、公転スクロールの軸受構造に
係るものである。

（従来の技術） 一般に、例えば、冷凍装置における圧縮機にはスクロー
ル流体装置が用いられているものがあり、このスクロー
ル流体装置は、密閉ケーシング内に固定スクロールと公
転スクロールが収納され、該ケーシング内に低圧の冷媒
ガスが導入されるようになっている。そして、上記固定
スクロール及び公転スクロールは鏡板の前面に各々ラッ
プが渦巻状に立設されて成り、両鏡板を対面させると共
に、互いに両ラップを噛合させ、該両ラップの側面が多
点接触して該接触間に密閉室か形成されている。

更に、上記固定スクロールにおける鏡板のほぼ中央部に
は吐出口が開設される一方、上記公転スクロールの鏡板
背面にはフレームに支持されたクランク軸が連接されて
該公転スクロールが支持され、該公転スクロールの支持
中心がクランク軸の軸心より偏心して設けられ、上記ク
ランク軸の回転により公転スクロールが固定スクロール
に対して自転することなく公転し、密閉室が収縮するよ
うに成っている。

従って、上記ケーシング内に導入された冷媒ガスは、両
スクロールの側方よりラップ間の密閉室に流入し、公転
スクロールの公転で圧縮された後、吐出口よりケーシン
グ外に吐出することになる。

このスクロール流体装置において、上記公転スクロール
はクランク軸の上端部に連結支持されており、この連結
構造には、公転スクロールの鏡板背面にスクロール軸が
突設され、該スクロール軸に連結凹部を形成する一方、
上記クランク軸の上端部にクランクピンをクランク軸心
より偏心して突設し、該クランクピンを上記凹部に嵌入
して公転スクロールを支持するものがある。また、雄部
構造を逆にし、上記クランク軸の上端部にスクロール軸
受孔をクランク軸心より偏心して穿設し、該スクロール
軸受孔に上記スクロール軸を嵌入して公転スクロールを
支持するものがある。

そして、上記公転スクロールには冷媒ガス圧や遠心力な
ど大きな荷ｍが作用するため、クランク軸との連結部は
耐摩耗性等に優れた構造とする必要があり、上記連結四
部あるいはスクロール軸受孔に軸受メタルを装着してい
た。

（発明が解決しようとする問題点） 上述した公転スクロールの連結部構造において、スクロ
ール軸に連結四部を形成してクランクピンを嵌入するよ
うにすると、クランクピンか公転スクロールから負荷を
受けており、クランク軸の軸受が負荷作用点（クランク
ピン）より離れた位置になり、クランク軸受の負荷が大
きく、信頼性が低いという欠点があった。そこで、上記
クランク軸に設けたスクロール軸受孔に公転スクロール
のスクロール軸を嵌入する方法が採用されている。

一方、上記公転スクロールは、従来、鉄系金属材料、つ
まり、鋳鉄等で形成されているか、アルミニウム合金な
どの軽金属材料で形成し、公転スクロールの軽量化が考
えられている。この軽量化により公転スクロールの遠心
力を大幅に低減することができ、クランク軸に対するス
クロール軸受の信頼性を向上させることができ、高速運
転を可能にすることができると共に、装置全体の軽量化
をも図ることができることになる。

しかしながら、上記公転スクロール全体、つまり、スク
ロール軸までアルミニウム合金で形成すると、該スクロ
ール軸が嵌入されるスクロール軸受メタルは鉄系金属材
料のシャフトを受けるように構成されているため、該軸
受メタルとアルミニウム合金との相性が悪く、上記スク
ロール軸が摩耗し易く、腐食したり、焼付を生じるとい
う問題がある。

そこで、特開昭５９−７９０９２号公報に開示されてい
るように、ｖｌ仮の下半分とスクロール軸とを鉄系金属
材料で形成しているものがあるか、公転スクロールの軽
量化を十分に図ることができないという問題がある。ま
た、軸受メタルに代えてベアリング（転がり軸受）を介
設するようにすると、クランク軸の上端部が大径となり
、装置全体が大型になると共に、コストアップになると
いう問題がある。

本発明は、斯かる点に鑑み、公転スクロールのスクロー
ル軸にライナを外挿固着してクランク軸に嵌入すること
により、公転スクロールの軽量化を図りつつ、スクロー
ル軸の摩耗等を確実に防止することを目的とするもので
ある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明が講じた手段は、第
１図に示すように、先ず、各々鏡板（１１）、　　（１
２）の前面にラップ（１３）、　　（１，４）が立設さ
れて成る固定スクロール（７）と公転スクロール（８）
とが互いにラップ（１Ｂ）、　　（１４）を噛合して並
設されている。更に、上記公転スクロール（８）の鏡板
（１２）背面にはスクロ−ル軸（１２ａ）が突設され、
該スクロール軸（１２ａ）がクランク軸（１０）に形成
されて該クランク軸心より偏心したスクロール軸受孔（
１０ｂ）に嵌入され、該クランク軸（１０）の回転によ
り上記公転スクロール（８）を固定スクロール（７）に
対して自転することなく公転するようにしたスクロール
流体装置を前提としている。

そして、上記公転スクロール（８）は軽金属材料で形成
されている。加えて、該公転スクロール（８）のスクロ
ール軸（１２ａ）には軸受材料で形成された軸受メタル
よりなるライナ（４２）が外挿固着され、該スクロール
軸（１２ａ）はライナ（４２）を介して上記スクロール
軸受孔（１０ｂ）に嵌入された構成としている。

（作用） 上記構成により、本発明では、公転スクロール（８）を
固定スクロール（７）に対して公転させると、両スクロ
ール（７）、　　（８）のラップ（１３）、　　（１４
）間に流体が流入して、該流体か圧縮又は膨張されるこ
とになる。

この公転スクロール（８）の公転中において、該公転ス
クロール（８）がアルミニウム合金などの軽金属材料で
形成されているので、該公転スクロール（８）を軽量に
することができ、遠心力を大幅に低減することができる
ことになり、装置全体の軽量化を図ることができる。

また、軽金属材料よりなる上記スクロール軸（１２ａ）
に軸受メタルよりなるライナ（４２）を固着したので、
該スクロール軸（１２ａ）の摩耗や焼付、腐食等を確実
に防止でき、公転スクロール（８）の遠心力の低減化と
相俟って軸受の信頼性を向上させることができ、特に、
高速運転化を促進することができる。更に、ベアリング
と異なりライナ（４２）を用いるので、クランク軸（１
０）を小径にすることができ、装置全体を小型にするこ
とができると共に、安価にすることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図に示すように、（１）はスクロール流体装置であ
って、冷凍装置における圧縮機に用いられ、冷媒ガス（
流体）を高圧に圧縮して吐出するものである。

該スクロール流体装置（１）は、密閉ケース（２）内に
スクロール機構（３）と駆動機構（４）とが収納されて
構成され、該ケース（２）の側部には吸入管（５）が、
上部には吐出管（６）が連設されている。前記スクロー
ル機構（３）は固定スクロール（７）と公転スクロール
（８）とより成り、また、上記駆動機構（４）は電動機
（９）と回転軸であるクランク軸（１０）とより構成さ
れている。

上記固定スクロール（７）及び公転スクロール（８）は
各々鏡板（１１）、　　（１２）の前面にラップ（１３
）、（１４）が渦巻状に立設されて成り、両スクロール
（７）、　　（８）は鏡板（１１）。

（１２）の前面を対面させて上下に並設され、互いに両
ラップ（１３）、　　（１４）が噛合されている。上記
固定スクロール（７）は鏡板（１１）の外周縁にフラン
ジ（１１ａ　）が連設され、該フランジ（１１ａ　）に
てケース（２）に固定され、該ケース（２）内が固定ス
クロール（７）上方の高圧室（２ａ）と下方の低圧室（
２ｂ）とに区画されている。また、上記公転スクロール
（８）の鏡板（１２）の背面中央部にはスクロール軸（
１２ａ）が突設されている。一方、クランク軸（１０）
はクランク主軸（１０ａ）の上端に凹状のスクロールク
軸受孔（１０ｂ　）を有するボス（１０ｃ）が連接され
て成り、上記固定スクロール（７）のフランジ（１１ａ
　）に連接固定された支持フレム（１５）に嵌挿されて
支持されている。更に、上記クランク主軸（１０ａ）に
は電動機（９）が連結されており、スクロール軸受孔（
１０ｂ）はその軸受中心（０１）がクランク主軸（１０
ａ）の軸心（０２）より偏心して設けられ、該スクロー
ル軸受孔（１０ｂ）に前記公転スクロール（８）のスク
ロール軸（１２ａ）が軸受手段（１６）を介して嵌合さ
れている。そして、該スクロール軸受孔（１０ｂ）の偏
心により公転スクロール（８）が固定スクロール（７）
に対して公転し、このスクロール軸受孔（１０ｂ）の中
心（０＋）（スクロール軸（１２ａ）の中心）が公転ス
クロール（８）の可動支点、クランク主軸（１０ａ）の
軸心（０２）が公転中心となっている。

上記固定スクロール（７）と公転スクロール（８）は両
ラップ（１３）、　　（１４）が側面にて多点接触（１
７）するように設けられると共に、各ラップ（１Ｂ）、
　　（１４）の端面が他方の各スクロール鏡板（１２）
、　　（１１）に接し、接触（１７）間に密閉室（１８
）が形成されている。

また、上記固定スクロール（７）のフランジ（１１ａ）
とラップ（１３）との間は下面に開口する吸入口（１９
）に構成される一方、上記鏡板（１１）のほぼ中央部に
は吐出口（２０）が穿設され、該吸入口（１９）より流
体が密閉室（１８）に供給されるように成っている。

また、上記支持フレーム（１５）は、公転スクロール（
８）の鏡板（１２）背面側に延びるドーナツ状の円盤部
（１５ａ）と、該円盤部（１５ａ）の内端下部より下方
に延びる円筒部（１５ｂ）とより構成されている。そし
て、上記円盤部（１５ａ）は上部外周縁にて固定スクロ
ール（７）のフランジ（１１ａ　）に固定されており、
冷媒ガスが通る連通孔（１５ｃ）が上記吸入口（１９）
に亘って上下に穿設されると共に、公転スクロール（８
）の鏡板（１２）が位置する段差部（１５ｄ）が上部に
形成されている。上記円筒部（１５ｂ）には、下部に電
動機（９）が取付けられており、クランク軸（１０）の
ボス（１０ｅ）が嵌入される大径孔（１５ｅ）と、クラ
ンク主軸（１０ａ）が嵌入される小径孔（１５１とが穿
設され、該大径孔（１５ｅ　）に上部クランク軸受メタ
ル（２１）が、小径孔（１５ｆ’　）の下部に下部クラ
ンク軸受メタル２２がそれぞれ装着されてクランク軸（
１０）が嵌合支持されている。

更に、上記公転スクロール（８）の鏡板（１２）と支持
フレーム（１５）の段差部（１５ｄ）との間にはスラス
ト軸受リング（３１）が介設されていて、公転スクロー
ル（８）のスラスト力を受は止めている。また、上記公
転スクロール（８）は、図示しないが、自転阻止機構が
設けられ、固定スクロール（７）に対して公転のみ行う
ように構成されている。

一方、上記支持フレーム（１５）における円盤部（１５
ａ）の内周側はバランサ室（３２）に構成されており、
該バランサ室（３２）内に位置して主バランサ（３３）
が上記クランク軸（１０）のボス（１０ｃ）上端部に突
設されると共に、上記電動機（９）のロータ（９ａ）の
下部に副バランサ（３４）が設けられ、該両バランサ（
３Ｂ）。

（３４）により公転スクロール（８）の慣性バランスを
保つようにしている。

次に、本発明の特徴である公転スクロール（８）及び軸
受手段（１６）について説明する。

先ず、上記公転スクロール（８）は、アルミニウム合金
などの軽金属材料で形成されており、つまり、鏡板（１
２）及びラップ（１４）の他にスクロール軸（１２ａ）
が軽金属材料で形成されている。

一方、上記軸受手段（１６）は、第２図に示すように軸
受メタル（４２）で形成されたライナで構成されており
、該軸受メタル（４２）が上記スクロール軸（１２ａ）
に外挿され、圧着あるいはカシメ等でスクロール軸（１
２ａ）に固着されている。また、上記軸受メタル（４２
）は、鉄系金属材料より成る回転軸を受ける軸受メタル
であり、例えば、Ａｌ１−３ｎ系合金、鋳鉄で形成され
ている。そして、上記スクロール軸（１２ａ）は軸受メ
タル（４２）に嵌入されていて、クランク軸（１０）に
連結されている。

尚、第１図における（５１）は潤滑油の油溜めであり、
図示しないが、クランク軸（１０）に形成された給油路
から潤滑油が軸受手段（１６）及び各油受メタル（２１
）、　　（２２）に供給されている。また、（５２）は
支持フレーム（１５）の円筒部（１５ｂ）に形成されて
冷媒ガスが通るガス通路であり、バランサ室（３２）に
連通している。

次に、このスクロール流体装置（１）の作用について説
明する。

先ず、冷媒ガスは吸入管（５）よりケース（２）内に流
入し、低圧室（２ｂ）において、電動機（９）の外側を
通り、支持フレーム（１５）の連通孔（１５ｃ）を介し
て固定スクロール（７）の吸入口（１つ）より密閉室（
１８）に導入する。

一方、公転スクロール（８）はクランク軸（１０）の回
転により固定スクロール（７）に対し公転すると共に、
自転阻止機構（図示省略）により自転することなく回転
する。この公転スクロール（８）の公転により密閉室（
１８）が両ラップ（１３）　　　（１４）間で順次形成
されて収縮し、冷媒ガスを圧縮して吐出口（２０）より
吐出する。

この圧縮動作中において、上記公転スクロール（８）は
、アルミニウム合金などの軽金属材料で形成されている
ので、極めて軽量であり、公転による遠心力を大幅に低
減することができると共に、装置全体の軽量化を図るこ
とができる。

また、スクロール軸（１２ａ）を受ける軸受手段（１６
）は、軸受メタル（４２）からなるライナをクランク軸
（１０）のスクロール軸受孔（１０ｂ）に嵌合するよう
にしているので、スクロール軸（１２ａ）が軸受メタル
（４２）で保護されることになり、該軸受メタル（４２
）によるスクロール軸（１２ａ）の摩耗や焼付、腐食等
を確実に防止することができ、上記公転スクロール（８
）の遠心力の低減化と相俟って軸受の信頼性を向上させ
ることができ、特に、高速運転化を促進することができ
る。

また、ベアリング等を用いないので、クランク軸（１０
）のボス（１０ｅ）を小径にすることができ、装置全体
を小型にすることができると共に、安価にすることがで
きる。

尚、本実施例のスクロール流体装置（１）は冷凍装置の
圧縮機に用いたが、その他、各種装置の圧縮機に用いて
もよく、また、膨張機に用いてもよい。

（発明の効果） 以上のように、本発明のスクロール流体装置によれば、
公転スクロールを軽金属材料で形成し、スクロール軸に
ライナを固着してスクロール軸受孔に嵌入するようにし
たために、公転スクロールを軽量にすることができるの
で、遠心力を大幅に低減することができると共に、装置
全体の軽量化を図ることができる。

また、上記スクロール軸はライナて保護されるので、摩
耗や焼付、腐食等を防止することができ、公転スクロー
ルの遠心力の低減と相俟って軸受の信頼性を向上させる
ことができ、特に、高速運転化を促進することができる
。更に、ベアリング等を用いないので、クランク軸を小
径にすることができ、装置全体を小型にすることができ
ると共に、安価にすることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図はスクロール流体
装置の縦断面図、第２図は公転スクロールとクランク軸
の分解断面側面図である。 （１）・・・スクロール流体装置、（２）・・・ケース
、（７）・・・固定スクロール、（８）・・・公転スク
ロール、（１０）−・・クランク軸、（１０ｂ）・・・
スクロール軸受孔、（１１）、　　（１２）・・・鏡板
、（１２ａ）・・・スクロール軸、（１３）、　　（１
４）・・・ラップ、（１６）・・・軸受手段、（４２）
・・・軸受メタル。 特　許　出　願　人　ダイキン工業株式会社代　　　　
理　　　　人　　　前　１）　　　　弘ほか２名 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）各々鏡板（１１）、（１２）の前面にラップ（１
   ３）、（１４）が立設されて成る固定スクロール（７）
   と公転スクロール（８）とが互いに各ラップ（１３）、
   （１４）を噛合して並設される一方、上記公転スクロー
   ル（８）の鏡板（１２）背面にスクロール軸（１２ａ）
   が突設され、該スクロール軸（１２ａ）がクランク軸（
   １０）に形成されて該クランク軸心より偏心したスクロ
   ール軸受孔（１０ｂ）に嵌入され、該クランク軸（１０
   ）の回転により上記公転スクロール（８）を固定スクロ
   ール（７）に対して自転することなく公転するようにし
   たスクロール流体装置において、 上記公転スクロール（８）が軽金属材料で形成され、該
   公転スクロール（８）のスクロール軸（１２ａ）にはラ
   イナ（４２）が外挿固着され、該ライナ（４２）は軸受
   メタルより構成され、該軸受メタルがスクロール軸（１
   ２ａ）に固着されてスクロール軸受孔（１０ｂ）に嵌入
   されていることを特徴とするスクロール流体装置。