JPH05312156A - スクロール型流体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 公転スクロール（４）の鏡板（４ａ）が、圧
縮された流体の高圧を受けて中心部側の凹んだ形状に変
形する際、この公転スクロール（４）の背面側にあるス
ラスト軸受部（６）の内周エッジが鏡板（４ａ）の被支
承面に線接触して摩擦係数が増大するのを回避する。 【構成】 スラスト軸受部（６）の内周側部位（６ａ）
を、フレーム（５）に周方向スリット（８）や半径方向
スリット（９）を設けるなどの手段によって、公転スク
ロール（４）の側からの押圧に応じて変形可能なように
弾性化した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転圧縮機などとして
用いられるスクロール型流体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のスクロール型流体装置では、図
１２に示すように、鏡板（ａ）の片面に渦巻状のラップ
が立設された固定スクロール（Ａ）と、鏡板（ｂ）の片
面に同様のラップが立設された公転スクロール（Ｂ）と
をそれぞれのラップが互いに噛合するように配置し、公
転スクロール（Ｂ）を固定スクロール（Ａ）に対して公
転させるようにしたものが知られている。そして、一方
のラップの外周側および内周側の壁面と、他方のラップ
の内周側および外周側の壁面とを渦巻方向の複数箇所で
互いに接触させることによって、これら接触部位間に作
用室（ｃ）を形成し、公転スクロール（Ｂ）の公転に伴
って外周部で作用室（ｃ）に流体を取り込み、この作用
室（ｃ）の内周側に移動するのに応じた収縮によって、
前記流体を圧縮するように構成されている。

【０００３】この圧縮動作に伴い、固定スクロール
（Ａ）および公転スクロール（Ｂ）には高圧流体の圧力
が作用し、特にスラスト方向の荷重が大きくなる。従っ
て、通常は公転スクロール（Ｂ）の背面側にスラスト軸
受部（Ｄ）を設けることによって、公転スクロール
（Ｂ）をその背面側位置で公転可能に支承するようにし
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記作用室
（ｃ）内の圧力は中心部に近い程大きいので、図１２に
誇張して示すように、公転スクロール（Ｂ）の鏡板
（ｂ）は、中心部側が凹んだ形状に変形して、その被支
承面がスラスト軸受部（Ｄ）に対して傾いた状態とな
る。しかし、スラスト軸受部（Ｄ）の支承面は略平面の
ままであるために、前記被支承面がスラスト軸受部
（Ｄ）の内周エッジ（ｅ）に線接触してしまい、摩擦係
数が予想外に高くなってスラスト損失が増大し、甚だし
いときには焼付を起こす場合もある。

【０００５】本発明は以上のような点に鑑みてなされた
ものであり、公転スクロールの鏡板が流体圧縮時に変形
した際に、スラスト軸受部が前記鏡板の被支承面に対す
る面接触状態を確保できるようにすることを目的として
いる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明が講じた解決手段は、スラスト軸受部を公
転スクロールの鏡板の変形に応じて変形し易いようにし
たものである。

【０００７】具体的には、本発明では、図１および図２
に示すように、鏡板（３ａ）の片面に渦巻状のラップ
（３ｂ）が立設された固定スクロール（３）と、鏡板
（４ａ）の片面に渦巻状のラップ（４ｂ）が立設された
公転スクロール（４）とがそれぞれのラップ（３ｂ），
（４ｂ）を互いに噛合させるように配置され、かつ公転
スクロール（４）がその背面側でスラスト軸受部（６）
により公転可能に支承されているスクロール型流体装置
を前提としている。

【０００８】そして、請求項１の発明の具体的な解決手
段は、上記スラスト軸受部（６）の内周側部位（６ａ）
を、公転スクロール（４）の側からの押圧に応じて変形
可能なように弾性化したことを特徴としている。

【０００９】また、請求項２の発明では、上記のスクロ
ール型流体装置において、スラスト軸受部（６）がフレ
ーム（５）の凹部（７）の開口縁によって構成されてい
る場合に、その具体的な解決手段として、前記凹部
（７）の内周面（７ａ）から半径方向外側に向いて周方
向にわたって形成された周方向スリット（８）と、この
周方向スリット（８）によって薄肉化された内周側部位
（６ａ）を周方向で多分割する半径方向スリット（９）
とにより、スラスト軸受部（６）の内周側部位（６ａ）
を、公転スクロール（４）の側からの押圧に応じて変形
可能なように弾性化する。

【００１０】

【作用】請求項１の発明では、公転スクロール（４）の
鏡板（４ａ）が流体圧を受けて変形し、スラスト軸受部
（６）の内周側部位（６ａ）が鏡板（４ａ）を介して流
体圧により押圧された際、内周側部位（６ａ）は公転ス
クロール（４）の側からの押圧に応じて変形可能なよう
に弾性化されているので、変形した鏡板（４ａ）の被支
承面に沿うような形状に弾性変形することとなり、よっ
てスラスト軸受部（６）はその内周側部位（６ａ）にお
いて前記被支承面に対する面接触状態を確保することが
できる。

【００１１】また、請求項２の発明では、スラスト軸受
部（６）がフレーム（５）の凹部（７）の開口縁によっ
て構成されている場合に、前記凹部（７）の内周面（７
ａ）に設けた周方向スリット（８）によってスラスト軸
受部（６）の内周側部位（６ａ）を薄肉化し、更に半径
方向スリット（９）によって前記内周側部位（６ａ）を
周方向で多分割し、これらのことで、上記発明のように
内周側部位（６ａ）を弾性変形し易くすることができる
ので、部品点数を増やすことなく、スラスト軸受部
（６）の鏡板（４ａ）の被支承面に対する面接触状態を
確保することができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。本実施例ではスクロール型流体装置は冷凍
機用の圧縮機として用いられ、冷媒ガスを圧縮して吐出
するものである。

【００１３】このスクロール型圧縮機は、図２に示すよ
うに密閉ケーシング（１）を有し、その内部の上方に
は、冷媒ガスを吸入圧縮して吐出するためのスクロール
機構部（２）が収容されており、下方には、スクロール
機構部（２）を駆動するための駆動機構部（図示せず）
が収容されている。

【００１４】上記スクロール機構部（２）は固定スクロ
ール（３）と公転スクロール（４）とを備えている。固
定スクロール（３）は、円板状の鏡板（３ａ）の下面に
渦巻状（インボリュート状）に形成したラップ（３ｂ）
が立設されたもので、ケーシング（１）の内壁面に固定
したフレーム（５）によって支持固定されている。一
方、公転スクロール（４）は、円板状の鏡板（４ａ）の
上面に渦巻状（インボリュート状）に形成したラップ
（４ｂ）が立設されたものである。これらスクロール
（３），（４）は各ラップ（３ｂ），（４ｂ）が互いに
噛合するように配置されている。

【００１５】公転スクロール（４）の下面側位置には、
公転スクロール（４）をその鏡板（４ａ）の下面におい
て公転可能に支承するためのスラスト軸受部（６）が配
設されている。このスラスト軸受部（６）は、フレーム
（５）の上面中心部に設けた円形状の凹部（７）の上端
開口縁を隆起させたもので構成されている。

【００１６】本実施例では、上記スラスト軸受部（６）
の内周側部位（６ａ）を弾性化するために、図３ないし
図５に示すように、凹部（７）の内周面（７ａ）から半
径方向外側に向いて周方向にわたって形成された周方向
スリット（８）と、この周方向スリット（８）によって
薄肉化された内周側部位（６ａ）を周方向において４つ
の分割片に分割する半径方向スリット（９）とをフレー
ム（５）にそれぞれ設けている。

【００１７】すなわち、周方向スリット（８）は上記内
周面（７ａ）の上部位置に設けられており、このことで
上記内周側部位（６ａ）は、内周側の先端部から外周側
の基部に至る全体が半径方向において弾性変形し易いよ
うに均等に薄肉化されている。一方、半径方向スリット
（９）は、周方向に９０°のピッチで形成されており、
薄肉化された内周側部位（６ａ）を一層弾性変形し易い
ように分割している。

【００１８】公転スクロール（４）の鏡板（４ａ）の下
面中心部には、下方に向けて開口した有底筒状の軸受部
（４ｃ）が下方に向けて突設されており、この軸受部
（４ｃ）において、公転スクロール（４）はクランク機
構（１０）を介して上記駆動機構部の回転駆動軸（１
１）に連結されている。このクランク機構（１０）は、
回転駆動軸（１１）の上端部に形成されたクランク軸部
（１１ａ）に前記軸受部（４ｃ）をラジアル軸受け（１
２）を介して套嵌したもので、上記凹部（７）内に配設
されている。クランク軸部（１１ａ）は、回転駆動軸
（１１）の軸心（Ｐ）からラジアル方向に偏心した位置
（Ｑ）に設けられている。この偏心により、公転スクロ
ール（４）のラップ（４ｂ）内周側および外周側の壁面
が、固定スクロール（３）のラップ（３ｂ）外周側およ
び内周側の壁面にその渦巻方向の複数箇所で接触するこ
とになり、これら接触部位間に冷媒ガスを圧縮する作用
室（１３）が形成される。また、回転駆動軸（１１）
は、フレーム（５）によりラジアル軸受け（１４）を介
して軸心（Ｐ）まわりに回転可能に支持されており、そ
の下端部側部位は図示しないモータのロータに嵌挿され
ている。

【００１９】ケーシング（１）の内部空間を説明する
と、固定スクロール（３）の鏡板（３ａ）により、その
上方空間が高圧室（１５）に、また下方空間が低圧室
（１６）にそれぞれ区画形成されている。そして、前記
低圧室（１６）は吸入管（図示せず）に連通しており、
吸入管から流入した低圧の冷媒ガスが低圧室（１６）か
ら上記の作用室（１３）に流入するように構成されてい
る。更に、固定スクロール（３）の鏡板（３ａ）には、
中心部に吐出孔（３ｃ）が設けられており、この吐出孔
（３ｃ）は、作用室（１３）で形成された高圧冷媒ガス
を高圧室（１５）に導くための吐出通路（１７）を構成
している。そして、前記高圧室（１５）は吐出管（図示
せず）に連通しており、高圧室（１５）に流入した高圧
冷媒ガスを吐出管から外部に吐出するように構成されて
いる。

【００２０】以上のように構成されたスクロール型圧縮
機における冷媒ガスの圧縮動作について説明する。先
ず、モータを稼動して回転駆動軸（１１）が回転する
と、クランク軸部（１１ａ）が軸心（Ｐ）のまわりを回
動する。これにより、公転スクロール（４）は固定スク
ロール（３）に対して公転し、ラップ（４ｂ），（３
ｂ）の接触箇所が中心部に向かって移動するのに伴っ
て、作用室（１３）がラップ（４ｂ），（３ｂ）間にそ
の外周側の渦巻端部から形成され、この作用室（１３）
は中心部の吐出通路（１７）に向かって渦巻状に移動し
つつ収縮する。

【００２１】このような作用室（１３）の動作に応じ
て、低圧の冷媒ガスは吸入管からケーシング（１）内の
低圧室（１６）を通って前記作用室（１３）内に取り込
まれ、作用室（１３）の収縮により圧縮されて高圧の冷
媒ガスとなる。この高圧冷媒ガスは吐出通路（１７）を
通って高圧室（１５）に流入した後、吐出管から外部に
吐出される。

【００２２】冷媒ガスが圧縮されるとき、公転スクロー
ル（４）の鏡板（４ａ）には高圧冷媒ガスの圧力が作用
し、特に中心部側ほど高圧となるので、図１に誇張して
示すように鏡板（４ａ）は中心部側が凹んだ形状に変形
し、スラスト軸受部（６）の内周側部位（６ａ）を強く
押圧する。これに対して、スラスト軸受部（６）の内周
側部位（６ａ）は、周方向スリット（８）および半径方
向スリット（９）によって、薄肉の弾性変形可能な４つ
の分割片に形成されていることから、これら分割片は前
記押圧に応じて先端側が下向きとなる姿勢、すなわち前
記鏡板（４ａ）の下面に沿った姿勢に半径方向において
全体に弾性変形する。これにより、スラスト軸受部
（６）の内周側部位（６ａ）は、鏡板（４ａ）の下面に
対する面接触状態を全周において確保できるようにな
り、鏡板（４ａ）が上記のように変形しても、スラスト
軸受部（６）の内周エッジが前記鏡板（４ａ）の下面に
線接触して両者間の摩擦係数が増大するという事態を回
避することができる。

【００２３】尚、スラスト軸受部（６）がフレーム
（５）で構成されている場合のスラスト軸受部（６）の
形態は上記実施例に示すものには限定されず、次に示す
ような３つの変形例１〜３を参考にして種々のものを採
用してもよい。すなわち、図６および図７に示す変形例
１では、凹部（７）の内周面（７ａ）から半径方向外側
に向いて周方向にわたって形成された周方向スリット
（８ａ）と、この周方向スリット（８ａ）によって薄肉
化された内周側部位（６ａ）を周方向において４つの分
割片に分割する半径方向スリット（９ａ）とに加え、凹
部（７）の開口周縁に円環溝（１８ａ）を設けている。

【００２４】周方向スリット（８ａ）は、図３ないし図
５に示した周方向スリット（８）よりも低い位置に設け
られており、半径方向スリット（９ａ）によって分割形
成された各分割片は厚肉で、それ自体は半径方向におい
て上記実施例のものに比べて変形し難いようになってい
る。上記の円環溝（１８ａ）は、各分割片をその基部に
おいてそれぞれ薄肉化する機能を果たしており、各分割
片が、その基部において半径方向で大きく弾性変形する
ようにしている。これにより、公転スクロール（４）の
鏡板（４ａ）の変形に応じて、各分割片がそれぞれの基
部において大きく弾性変形するので、本変形例でもスラ
スト軸受部（６）の内周側部位（６ａ）の前記鏡板（４
ａ）下面に対する面接触状態を確保することができる。
尚、本変形例の場合、各分割片の基部を薄肉化する際
に、上面側からでなく下方の周方向スリット（８ａ）側
から行ってもよいし、上下両側から行ってもよい。

【００２５】図８および図９に示す変形例２では、周方
向スリット（８ｂ）と半径方向スリット（９ｂ）とに加
え、凹部（７）の開口周縁に４つの円弧溝（１８ｂ）を
設けている。

【００２６】周方向スリット（８ｂ）は、上記した２つ
の周方向スリット（８），（８ａ）に比べてその中間程
度の上下位置に設けられており、従って半径方向スリッ
ト（９ｂ）によって分割形成された４つの各分割片は中
肉で、それ自身の半径方向での弾性変形の度合も中程度
となっている。各円弧溝（１８ｂ）は、分割片の基部に
周方向で同じ側の１箇所に設けられたもので、分割片の
基部を周方向片側から半分程度切欠くことによって、分
割片の残りの部分が大きく弾性変形するようにしてい
る。これにより、公転スクロール（４）の鏡板（４ａ）
の変形に応じて、各分割片がそれぞれの基部を含む半径
方向の全体において中程度に弾性変形し、かつ内周方向
の片側部分が大きく弾性変形することによって、本変形
例でも、スラスト軸受部（６）の内周側部位（６ａ）の
前記鏡板（４ａ）下面に対する面接触状態を確保するこ
とができる。

【００２７】図１０および図１１に示す変形例３では、
周方向スリット（８ｃ）と半径方向スリット（９ｃ）と
に加え、凹部（７）の開口周縁に４つの円弧溝（１８
ｃ）を設けている。

【００２８】周方向スリット（８ｃ）は、変形例２の場
合と略同じ上下位置に形成されており、各分割片は中肉
で、それ自身の半径方向での弾性変形の度合も中程度と
なっている。各円弧溝（１８ｃ）は分割片の基部の両側
２箇所に周方向に延びるように設けられており、分割片
が両側部分において大きく弾性変形するようにしてい
る。これにより、公転スクロール（４）の鏡板（４ａ）
の変形に応じて、各分割片が基部を含む半径方向の全体
において中程度に弾性変形し、かつその両側部分が大き
く弾性変形するので、本変形例でもスラスト軸受部
（６）の内周側部位（６ａ）の前記鏡板（４ａ）下面に
対する面接触状態を確保することができる。

【００２９】尚、上記の実施例は、冷凍機用の圧縮機に
関して述べたものであるが、本発明は真空ポンプや膨張
機などに用いてもよい。また、スラスト軸受部の内周側
部位をスリットにより弾性化する際、上記実施例では、
４分割を基本として示したが、２分割以上の多分割とす
ればよい。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、スラスト軸受部の内周側部位を公転スクロールの鏡
板の変形に応じて弾性変形させるようにしたので、前記
鏡板の被支承面に対する面接触状態を確保することがで
き、両者間の摩擦係数の増大を抑えることができる。

【００３１】また、請求項２の発明によれば、フレーム
に設けたスリットによって、スラスト軸受部の内周側部
位を弾性変形させるようにしたので、部品点数を増やす
ことなく、上記効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るスクロール型圧縮機の要
部を概略的に示す縦断面図である。

【図２】本発明の実施例に係るスクロール型圧縮機の要
部を示す縦断面図である。

【図３】本発明の実施例におけるスラスト軸受部の拡大
斜視図である。

【図４】本発明の実施例におけるスラスト軸受部の拡大
平面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。

【図６】本発明の実施例におけるスリット構造の変形例
１を示す図３相当図である。

【図７】図６のVII −VII 線断面図である。

【図８】本発明の実施例におけるスリット構造の変形例
２を示す図３相当図である。

【図９】図８のIX−IX線断面図である。

【図１０】本発明の実施例におけるスリット構造の変形
例３を示す図３相当図である。

【図１１】図１０のXI−XI線断面図である。

【図１２】従来例の要部を概略的に示す縱断面図であ
る。

【符号の説明】

（３） 固定スクロール （３ａ） 鏡板 （３ｂ） ラップ （４） 公転スクロール （４ａ） 鏡板 （４ｂ） ラップ （５） フレーム （６） スラスト軸受部 （６ａ） 内周側部位 （７） 凹部 （７ａ） 内周面 （８），（８ａ），（８ｂ），（８ｃ） 周方向スリッ
ト （９），（９ａ），（９ｂ），（９ｃ） 半径方向スリ
ット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鏡板（３ａ）の片面に渦巻状のラップ
   （３ｂ）が立設された固定スクロール（３）と、鏡板
   （４ａ）の片面に渦巻状のラップ（４ｂ）が立設された
   公転スクロール（４）とがそれぞれのラップ（３ｂ），
   （４ｂ）を互いに噛合させるように配置され、かつ公転
   スクロール（４）がその背面側でスラスト軸受部（６）
   により公転可能に支承されているスクロール型流体装置
   において、 上記スラスト軸受部（６）の内周側部位（６ａ）を、公
   転スクロール（４）の側からの押圧に応じて変形可能な
   ように弾性化したことを特徴とするスクロール型流体装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のスクロール型流体装置に
   おいて、スラスト軸受部（６）はフレーム（５）の凹部
   （７）の開口縁によって構成されており、前記凹部
   （７）の内周面（７ａ）から半径方向外側に向いて周方
   向にわたって形成された周方向スリット（８）と、この
   周方向スリット（８）によって薄肉化された内周側部位
   （６ａ）を周方向で多分割する半径方向スリット（９）
   とにより、スラスト軸受部（６）の内周側部位（６ａ）
   を、公転スクロール（４）の側からの押圧に応じて変形
   可能なように弾性化したことを特徴とするスクロール型
   流体装置。