JPH0330682B2 - - Google Patents

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
と圧縮限理を示しており、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、Ｏは固定スクロール上の定点、
O′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ボリユート曲線、円
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の移動に伴つて
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Ｏ−O′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、OO′＝
ａ／２−ｔとなつている。なお、ａは渦巻のピツチ 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、インボリユー
ト形状などの渦巻１ａ、この渦巻１ａが突出した
端板（天板）１ｂ、端板１ｂに設けた吐出口３、
吸入口５によつて構成されている。２は揺動スク
ロールであり、固定スクロール１の渦巻１ａ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によつて構成されている。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によつて形成され
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２ｂ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１３
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回りの自転を防止すると
ともに、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、１
０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１ａ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１
４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１がボルトなど（図示せず）によつて結合され
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。

次に、上述のよう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によつ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つて作動流
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によつて行う。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の上面によつて
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が、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、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図に示すよう
に、揺動スクロール２の端板２ｂの渦巻２ａが形
成されている面と反対側の底面が中凸形状に歪
み、この底面とスラスト軸受７上面の内周側縁部
とが片当り摺動しやすい。第７図ではスラスト軸
受７の上面が半径方向に水平に加工されたものを
示したが、加工時の誤差などで第８図ａに示すよ
うに、スラスト軸受７の摺動面である上面の内周
側が外周側に対し中凸形状になることがあり、こ
の場合には、第８図ｂに示すように、ガス圧縮時
のスラスト荷重による揺動スクロール２の端板２
ｂの歪によつて膨出した部分とスラスト軸受７上
面の内周側縁部とが局部的な当りを生じ、この部
分に異常摩耗や焼付などが発生し、圧縮機を損傷
させたり、機械的ロスを増大させる原因になるこ
とがしばしばあつた。

これを改善するために、従来、特開昭57−
173585号公報に示すものがあつた。このようなス
クロール圧縮機は、第９図、第１０図に示すよう
に、スラスト軸受７と軸受支え６とが別個に形成
され、これらがボルト１１などで締結され、スラ
スト軸受７には摺動面と反対側の下面の外周部以
外に同心円状に切欠が設けられ、軸受支え６にス
ラスト軸受７を取付けた状態で、軸受支え６上面
とスラスト軸受７下面の外周部より内周側の部分
に隙間７ａができるように構成されている。な
お、このスクロール圧縮機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。

以上のように構成されたスクロール圧縮機は、
運転されてガスが圧縮された時に発生するスラス
ト力によつて、揺動スクロール２の端板２ｂに中
凸形状の歪が生じても、第９図ｂに示すようにス
ラスト軸受７自身も上記端板２ｂの変形に合うよ
うに歪むため、スラスト軸受７と端板２ｂの内周
側縁部の片当りを防止することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した第９図、第１０図に示すスクロール圧
縮機では、ガス圧縮時の荷重によつて揺動スクロ
ール２の端板２ｂに歪が生じた時のスラスト軸受
７上面の内周側縁部の片当りを防止することがで
きる。しかし、第１１図に例示するように、揺動
スクロール２端板２ｂの底面２ｃの内周側縁が外
周側縁に対し30〜50μm程度中凹形状になると、
圧縮ガスの荷重による上記端板２ｂの歪より大き
くなり第１２図に示すように、スラスト軸受７上
面の外周側縁部と端板２ｂ底面２ｃとの片当りが
生じ、このためスラスト軸受７への給油状態が悪
化した時などに、スラスト軸受７上面の外周側縁
部と揺動スクロール２端板２ａの底面２ｃとの摺
動部に異常摩耗や焼付を生じ、圧縮機の損傷や機
械的ロスを増大させる原因になるという問題点が
あつた。

この発明は、上記のような問題点を解決しよう
とするものであつて、運転中の圧縮ガスのスラス
ト荷重による揺動スクロールの端板の歪の形状に
関係なく、また揺動スクロール端板の摺動面の形
状がその内周側が外周側に対し中凸であるか中凹
であるかにかかわらず、スラスト軸受と揺動スク
ロール端板が片当りを生ずることがなく軸受部の
信頼性が高く、また上記端板の加工公差を緩和で
きる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
ト軸受と同心円状でかつ、半径方向の幅の狭い軸
方向の突起をスラスト軸受の内周側と外周側の間
の半径方向中央部近傍で、スラスト軸受と軸受支
えの対向面間に設け、これらの対向面間の突起内
周側および外周側に隙間を設けたものである。

〔作用〕

この発明におけるスクロール流体機械は、流体
圧縮中のスラスト方向の荷重によつて揺動スクロ
ール端板が歪み、これに伴つてスラスト軸受との
摺動面が変形し、また上記端板の摺動面の形状が
加工誤差などにより中凹、中凸であつてもこれに
合うようにスラスト軸受の突起内周側および外周
側の軸受支えとの隙間が微少に変形することで、
スラスト軸受も変形し、揺動スクロール端板とス
ラスト軸受の摺動面の片当りをなくし、摺動部の
異常摩耗、焼付などによる機械の損傷、機械的ロ
スの増大を防止することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を第１図ないし第３
図によつて説明する。

第１図は一実施例の圧縮機構部を示す縦断側面
図である。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、スラスト軸受７と軸
受支え６とは別個に構成され、スラスト軸受７の
下面からこれと同心円状の突起７ｃが軸方向に一
体に突出しており、この突起７ｃは第２図にも示
すように、スラスト軸受７の内周側と外周側の間
の半径方向中央部に配置され、この半径に対し同
方向の幅が狭く形成され、スラスト軸受７の突起
７ｃ部を軸方向に貫通するボルト１１によつてス
ラスト軸受７が軸受支え６上面に締結され、軸受
支え６の上面に突起７ｃの下端面が支持されてい
る。また、スラスト軸受７上面に凹部７ｄが形成
され、凹部７ｄにボルト１１の頭部１１ａが収容
されていると共に、スラスト軸受７と軸受支え６
の対向面間には突起７ｃの内周側および外周側に
それぞれ隙間７ａおよび７ｂが形成されている。
第２図はスラスト軸受７の平面図であり、その上
面には潤滑用の油溝１５が放射状に形成されてい
る。第３図はこの実施例によるスラスト軸受７と
揺動スクロール２の端板２ｂとの摺動部の作用を
示す断面図である。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
圧縮機は、運転によつてガスが圧縮され、発生し
たスラスト力により揺動スクロール２の端板２ｂ
が歪んだ時、第３図ａに示すように、スラスト力
を受けるスラスト軸受７も揺動スクロール２の端
板２ｂの変形に合うように、中凹形状に歪むの
で、上記端板２ｂの底面とスラスト軸受７の上面
との摺動部の片当りが発生しなくなる。また、揺
動スクロール２を機械加工する際、揺動スクロー
ル２の底板２ｂの底面が第１１図に示すように外
周側に対し内周側が軸方向に30〜50μm程度に大
きく中凹形状になつても、第３図ｂに示すよう
に、スラスト荷重によつて揺動スクロール２の端
板２ｂとスラスト軸受７の摺動面の形状に合うよ
うにこの軸受７が変形するので、上記摺動面の外
周側縁部で片当りが生じなくなる。

第４図はこの発明の他の実施例によるスクロー
ル圧縮機を示す。この実施例では、軸受支え６に
スラスト軸受７と同心円状の突起７ｃを突出さ
せ、スラスト軸受には突起を設けないものであ
り、これ以外の構成は第１図に示すものと同様で
あり、この実施例でも第１図に示すものと同様な
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ボ
ルト以外のピンや嵌合など適宜の手段で結合させ
てもよく、スラスト軸受を軸受支えと一体に形成
してもよい。また、この発明は、スクロール圧縮
機以外に流体ポンプやタービン膨張機などのスク
ロール流体機械にも適用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、スラ
スト軸受と同心円状でかつ、半径方向の幅の狭い
軸方向の突起をスラスト軸受の内周側と外周側の
間の半径方向中央部近傍で、スラスト軸受と軸受
支えの対向面間に設け、これらの対向面間の突起
内周側および外周側に隙間を設けたので、流体圧
縮中のスラスト方向の荷重によつて揺動スクロー
ル端板が歪むと、スラスト軸受の突起内周側およ
び外周側の軸受支えとの隙間が微少に変形するこ
とで、上記端板の歪に合うようにスラスト軸受が
変形し、したがつて、揺動スクロール端板の摺動
面の形状にかかわらず、スラスト軸受と上記端板
の摺動部が片当りせず、摺動部の異常摩耗、焼付
などによる機械の損傷、機械的ロスの増大を防止
することができ、また揺動スクロール端板の摺動
面の加工公差を緩和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図は
同スラスト軸受の平面図、第３図ａ，ｂは同互い
に異なつ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要部を示
す縦断側面図、第５図ａ，ｂ，ｃ，ｄはスクロー
ルの互いに異なつ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の
一例を示す縦断側面図、第７図は同作用説明図、
第８図ａ，ｂは従来の異なつたスラスト軸受部の
停止状態および運転状態の作用説明図、第９図ａ
は従来のスクロール圧縮機の圧縮機構部の他例を
示す縦断側面図、第９図ｂは同作用説明図、第１
０図ａ，ｂは同スラスト軸受の平面図、縦断面
図、第１１図は揺動スクロールの異なつた例を示
す縦断側面図、第１２図は同揺動スクロールの軸
受部の作用説明図である。 １……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、４……圧縮室、６……軸受支え、
７……スラスト軸受、７ａ，７ｂ……隙間、７ｃ
……突起、８……主軸、９……自転防止機構、１
１……ボルト。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. １ インボリユ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
   ラスト軸受の内周側と外周側の間の半径方向中央
   部近傍に、スラスト軸受と同心円状でかつ、半径
   方向の幅の狭い軸方向の突起をスラスト軸受と上
   記軸受支えの対向面間に設け、これらの対向面間
   の突起内周側および外周側に隙間を設けたことを
   特徴とするスクロール流体機械。