JPH0660635B2 - スクロ−ル圧縮機 - Google Patents

スクロ−ル圧縮機

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JPH0660635B2
JPH0660635B2 JP60284616A JP28461685A JPH0660635B2 JP H0660635 B2 JPH0660635 B2 JP H0660635B2 JP 60284616 A JP60284616 A JP 60284616A JP 28461685 A JP28461685 A JP 28461685A JP H0660635 B2 JPH0660635 B2 JP H0660635B2
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scroll
thrust bearing
bearing
oil
orbiting scroll
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Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
この発明は、冷凍装置、空気調和装置などの冷媒の圧縮
あるいは空気の圧縮などに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】
従来のスクロール圧縮機の原理、具体的な構成、動作を
第３図、第４図、第５図、第６図、第７図、第８図によ
って説明する 第３図の各図はスクロール圧縮機の基本的な構成要素と
圧縮原理とを示しており、同図において、１ｂは固定ス
クロール側板、２ｂは応動スクロール側板、５は固定ス
クロール該板１ｂと揺動スクロール側板２ｂとの間隙で
形成された圧縮室、６は吸入室、３は最内周に形成され
た吐出室である。また、Ｏは固定スクロールの中心であ
る。固定スクロール側板１ｂおよび揺動スクロール側板
２ｂはインボリュート曲線あるいは円弧などを組合せた
同一形状の渦巻であり、互いに180°位相をずらした状
態で組合せ圧縮室５が形成される。このような状態で、
第３図ａ〜ｄに示すように、０°，90°，180°，270°
のように揺動スクロールのみを、その姿勢を角度的に一
定に保ちながら、すなわち自転運動せずに固定スクロー
ル側板１ｂの中心Ｏの回りを公転運動するいわゆる揺動
運動をする。このような揺動運動に伴い、圧縮室５は順
次その容積を減じ、吸入室６から取込まれた気体は固定
クロール側板１ｂの中心部の吐出孔３から吐出される。 第４図は、特願昭59-64571号に示される先行技術スクロ
ール圧縮機であり、スクロール圧縮機を例えば冷凍装
置、空気調和装置に適用しようとする場合の具体的な例
であって、フロンなどのガス体の圧縮機として構成した
ものである。第４図において、１は固定スクロール、１
ａは固定スクロール端板、１ｂは固定スクロール側板、
２は揺動スクロール、２ａは揺動スクロール端板、２ｂ
は揺動スクロール側板、２ｃは揺動スクロール軸、５は
圧縮室、６は圧縮室５の吸入室、７は固定スクロール１
の外周に設けられた吸込穴、８は吐出管、３は吐出室、
９は揺動スクロール端板２ａ下面を支承するスラスト軸
受、１０は後述する主軸受１７を介して主軸を支承する
上部軸受支え、１１は同じく後述する下部主軸受１８を
介して主軸を支承する下部軸受支え、１１ａは下部軸受
支えに設けられたバランサ室、１１ｂはバランサ室から
油を排出する返油穴である。固定スクロール１と軸受支
え１０および軸受支え１１はピン（図示せず）あるいは
インロウ部などにより各々同軸に組合され、ボルト（図
示せず）などによって締結固定されている。１２は揺動
スクロール２の自転を防止してこれを公転すなち揺動運
動させるための自転防止機構であるオルダム継手、１４
は揺動スクロール２を駆動させるクランク軸すなわち主
軸、１５は主軸１４の軸心と偏心し軸方向に貫通して設
けられた給油穴、１６は主軸１４の上端に所定量だけ偏
心して設けられた揺動軸受、１７は上部軸受支え１０に
圧入などにより固定され、主軸１４の上部を回転自在に
支承する上部主軸受、１８は下部軸受支え１１に圧入な
どにより固定され、主軸１４下部を回転自在に支承する
下部主軸受、１９は下部軸受支え１１にボルトなどによ
って固定された電動機ステータ、２０は主軸１４に圧
入、焼嵌めなどにより固定された電動機ロータ２１は主
軸１４に焼嵌めなどにより固定された第１バランサ、２
２は電動機ロータ２０の下端に取付けられた第２バラン
サ、２３は主軸１４の下端に焼嵌めなどにより固定され
たオイル・ポンプである。また、２４は上述の各部材を
収納し固定する下部シェル、２５は下部シェル２４の上
部に嵌合し、嵌合部を溶接することにより圧縮機全体を
密封する上部シェルであり、下部シェル２４と内部各部
材の固定は、下部軸受支え１１の外周部材の圧入あるい
は焼嵌めによっている。２６は下部シェル２４の側面に
設けられ、シェル下部より内部へ吸入ガスを導入する吸
入管、２７は下部シェル２４底部に溜められた油、２８
は油２７上方に配設され下部シェル２４に固定された邪
魔板で、中央部に主軸１４を貫通させるための穴２８ａ
が設けられている。２９は下部シェル２４の下部に溶接
などにより固定された圧縮機全体を支える足、３０は上
部シェル２５にリングプロジェクションなどにより固定
されたガラス端子で、電動機ステータ１９からのリード
線（図示せず）が接続されている。 第５図は、第４図の主要部分の分解斜視図である。第５
図において、２ｄは揺動スクロール端板２ａの側板２ｂ
と反対側の下面に直径方向に１対設けられたオルダム
溝、１２ａはオルダム継手１２のリング部材、１２ｂは
リング部材１２ａの下面側に直径方向に１対設けられた
キー部材、１２ｃは同じくリング部材１２ａの上面側の
キー部材１２ｂと直交する直径方向に１対設けられたキ
ー部材である。１０ａは上部軸受支え１０の直径方向に
１対設けられたオルダム溝である。 第６図は、オルダム継手１２と上部軸受支え１０との組
立状態を示す上面図である。第６図において、９ａはス
ラスト軸受９の軸受表面である上面に半径方向に全長に
わたり周方向に等角度間隔で放射状に向けられた複数の
給油溝、９ｂはスラスト軸受９を上部軸受支え１０に固
定しているネジである。９ｃは給油溝９ａ間に形成され
たスラスト荷重を受けるいわゆるパッドである。オルダ
ム継手１２は、第６図に示すように、１対のキー部材１
２ｂが上部軸受支え１０の１対のオルダム溝１０ａに摺
動可能に嵌合され、他のキー部材１２ｃは揺動スクロー
ル端板２ａのオルダム溝２ｄに同じく摺動可能に嵌合さ
れる。オルダム継手１２は上部軸受支え１０に対して第
６図の実線矢印方向への往復運動を行い、また揺動スク
ロール２はこれと直交方向への運動が許され、この結果
揺動スクロール２は上部軸受支え１０に対して角度的に
一定の姿勢を保ちながら運動することができる。 以上のように構成されたスクロール圧縮機に通電される
と、電動機ステータ１９およびロータ２０が発生する駆
動力により、主軸１４に回転が与えられ、揺動スクロー
ル２に揺動軸受１６を介して回転が伝達される。揺動ス
クロール２に回転力が伝達されると、前述したように揺
動スクロール２は上部軸受支え１０に対して角度的に一
定の姿勢を保ちながら運動するいわゆる揺動運動を行う
ため、第３図ａ，ｂ，ｃ，ｄに示すような圧縮作用が行
われる。このような圧縮作用が行われる間、気体は第４
図の破線矢印に示すように、吸入管２６から圧縮機内に
吸入され、電動機ステータ１９の上部を冷却した後、上
部軸受支え１０の外周の通路（図示せず）を通って、固
定スクロール１の吸入穴７から吸入室６に吸入される。
さらに、前述のように圧縮されて吐出管８から吐出され
る。 また、圧縮機の運動中、下部シェル２４内の油２７はオ
イル・ポンプ２３の先端から吸入され、主軸１４の回転
により発生する遠心力により給油穴１５内を上昇し、下
部主軸受１８に一部給油された後、揺動軸受１６、上部
主軸受１７に給油される。揺動軸受１６と上部主軸受１
７に給油された後、油はスラスト軸受９の給油溝９ａを
通ってスラスト軸受９の内周側から外周へ排出される。
スラスト軸受９の外週へ排出された油は揺動スクロール
端板２ａとオルダム継手１２との微小間隙により吸入室
６への流出が防止され、返油穴１３からバランサ室１１
ａに落下し、その後、返油穴１１ｂを通って、シェル２
４内を落下し、邪魔板２８の穴２８ａから下部シェル２
４内の底部に戻される。 以上のように構成されたスクロール圧縮機の揺動スクロ
ールに作用する力を第７図の各図に示す。これらの図に
おいて、Ｏは主軸受の中心すなわち主軸の回転中心であ
り、Ｏｓは揺動スクロールの中心すなわち揺動スクロー
ル軸２ｃの中心、Ｒは上記中心ＯｓとＯの距離すなわち
揺動スクロール２の揺動半径である。またＦｃは揺動ス
クロール２に作用する遠心力、Ｆｇは圧縮作用により同
じく揺動スクロール２に作用する半径方向ガス力、Ｆｒ
は力ＦｇとＦｃの合力を示す。Ｆｔは圧縮作用により揺
動スクロールに作用する軸方向ガス力、すなわちスラス
ト力、Ｆは上記力ＦｒとＦｔの合力である。 上記力ＦｃおよびＦｇは揺動スクロール軸２ｃに対し直
交する方向つまり半径方向の力であるため、Ｆｒも半径
方向の力である。そして、Ｆｔは揺動スクロール軸２ｃ
に対し平行な方向、つまり軸方向力である。したがっ
て、合力Ｆは第７図に示すように斜め下の方向へ作用す
ることになる。このように斜め下方への力Ｆのために、
揺動スクロール２がスラスト軸受９に対して与える面圧
Ｐは一様ではなく、第７図ｃに示すような分布となり、
ある方向に傾斜した面圧分布となる。つまり力Ｆｒの方
向が最大となり、Ｆｒと逆方向が最小となる。 このようなスラスト力の不均一性がスラスト軸受９にど
のように作用するかを第８図により説明する。第８図は
スラスト軸受９上に位置した揺動スクロール２に作用す
る力の方向を示したものである。第８図において、Ｏと
Ｏｓは第７図と同様にそれぞれ主軸回転中心と、揺動ス
クロール２の中心、９ｃはスラスト軸受９に複数個設け
られた受圧部いわゆるパッドである。第８図において、
揺動スクロール２は主軸回転中心Ｏに対して、図の左方
向すなわちＦｃの方向に偏心した状態を示しており、こ
の状態での運動方向は、図中の矢印ｖ方向である。すな
わち、応動スクロール２はスラスト軸受９に対しこの時
点では、すべての点が矢印ｖの方向へ揺動していること
になる。一方、スラスト軸受９に作用する面圧は、上述
したように、Ｆｒの方向が最大である。したがって、Ｆ
ｒ方向のパッド９ｃに対して最大面圧が作用し、揺動方
向は矢印ｖの方向ということになる。 圧縮機の運転に伴い、第８図の揺動スクロール中心Ｏｓ
はＯの回りを回転し、回転と共に力Ｆｃ、ＦｇそしてＦ
ｒの方向も回転し、さらに、運動方向ｖの方向も回転し
て行く。したがって、運転中のどの時点においても、揺
動スクロール２とスラスト軸受９に発生する面圧の方向
は変わらない。
【発明が解決しようとする問題点】
以上述べたようなスクロール圧縮機では、長期間の安定
した運動を確保するために主軸受と同様にスラスト軸受
９も焼付や摩耗がないようにしなけれならない。このた
めには、スラスト軸受９の各パッド９ｃに揺動スクロー
ル２の運動により給油溝９ａから油が巻き込まれ、いわ
ゆるくさび効果により、十分な油膜が形成されるように
する必要がある。くさび効果そのものは、パッドの内外
の温度差などにより自然に形成されるものであり一般理
論として存在するので、ここではとくに述べない。上記
のようなスラスト軸受は、最も油膜を形成しているパッ
ド９ｃは、最大面圧が発生する方向、つまり力Ｆｒの方
向である。しかし、従来のような半径方向の放射状の給
油溝９ａにより区切られたスラスト軸受９では、力Ｆｒ
の方向のパッド９ｃは運動方向つまりｖの方向に対して
給油溝９ａが斜めに形成されているため、パッド全面に
油の巻き込みが起こらない。とくに、圧縮機が容量制御
運動などにより低速運転されたりすると、遠心力Ｆｃが
小さくなるため、力Ｆｒの方向はＦｇの方向に近づく。
また、揺動スクロール側板と固定スクロール側板を半径
方向に接触させて圧縮室のシールを達成しようとするス
クロール圧縮機では、遠心力Ｆｃは固定スクロールの側
板で受け持つことになるため、力ＦｒとＦｇは一致する
ことになる。このように、力ＦｒがＦｇに近づいたり一
致したりすると、上述の傾向はさらに大きくなり、Ｆｒ
方向のパッドに油を巻き込み油膜を形成することが困難
になる。もし、最大面圧が大きくなるような運転条件で
は、油膜が形成されず、焼付や摩耗が発生することもあ
る。 このように、従来のスクロール圧縮機のスラスト軸受で
は、スラスト軸受の信頼性に問題点があった。 この発明では、上述の問題点を解決して、スラスト軸受
の信頼性を高め、ひいては信頼性の高いスクロール圧縮
機を提供す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圧縮機は、スラスト軸受の軸
受表面に螺旋状に複数の給油溝を形成したものである。
【作用】
この発明におけるスクロール圧縮機では、スラスト軸受
の給油溝を複数の螺旋状としたことにより、あらゆる揺
動スクロールのクランク角度においてスラスト軸受の最
大面圧方向のパッドに油を巻き込みやすく、このため油
膜が形成されやすくなり、焼付や摩耗がなくなり、結果
的に信頼性が向上する。
【実施例】
以下この発明の一実施例を第１図によって説明する。 第１図はこの発明の一実施例のスラスト軸受を示してい
る。第１図において、９ａは所定の基礎円から発生した
インボリュート螺旋にて形成された給油溝であり、スラ
スト軸受９の円周面と外周面とに設けられた各複数の開
口に接続され、複数が点対称に設けられている。９ｃは
給油溝９ａの間に形成されるパッドである。 その他の符号は第８図と同じである。 このように構成された実施例のスラスト軸受９では、油
は従来と同様に点線の矢印で示すように給油溝９ａ内に
流れ、スラスト軸受９の外周へ排出されるが、給油溝９
ａが螺旋状のため、最大スラスト面圧方向のパッド９ｃ
については、摺動方向ｖに対してほぼ直角に給油溝９ａ
が形成されることになる。したがって、最大面圧方向の
パッドは、油が巻き込まれやすく、このため、油膜が形
成されやすい。しかも、従来のスラスト軸受に比べて最
大面圧方向のパッド９ｃが運動方向に対し直角方向に大
きく形成されるため、これも油膜形成に有利である。 圧縮機の運転により、揺動スクロール９の中心Ｏｓは主
軸の回転軸Ｏの回りを回転し、最大スラスト面圧方向も
共に回転する。しかし、スラスト軸受９の給油溝９ａは
点対称形に複数が形成されているため、どのクランク角
位置においても、最大面圧方向のパッドは油膜が形成さ
れやすい。 したがって、スラスト軸受は焼付や摩耗がなく、圧縮機
の信頼性を向上させることができる。 この発明の他の実施例を第２図に示す。 第２図において、９ａはスラスト軸受９に設けられた給
油溝で、給油溝９ａはスラスト軸受９の内径円の接線方
向に形成した直線状に複数が設けられている。また、９
ｃは給油溝９ａの間に形成されたパッドである。なお、
給油溝９ａは必ずしもスラスト軸受９の内径円に接して
いなくてもよいが、内径円に接するものは最も効果が大
きいため、これを実施例として示した。このような実施
例においても、第１図と同様な効果が期待することがで
きる。 なお、上記両実施例の上述した以外の構成、動作は第３
図から第８図に示したスクロール圧縮機と同様である。
【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
円周面に設けられた複数の開口とスラスト軸受外周面に
設けられた複数の開口とを結び、スラスト軸受表面に軸
受中心から遠ざかる方向に延びる複数の一定巾の給油溝
を、遠心力とガス力との合力の作用する領域で揺動スク
ロールの移動方向に直交するように形成したスラスト軸
受を備えることにより、油が巻き込まれやすくなり、ス
ラスト面の油の流れがスムーズとなり油の潤滑両を増や
すことができ、かつ、スラスト軸受表面に油膜が形成さ
れやすくなるので、スラスト軸受の焼付や摩耗がなく、
信頼性の高いスクロール圧縮機を提供することができる
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
スラスト軸受を示す平面図、第２図は同他の実施例のス
ラスト軸受を示す平面図、第３図はスクロール圧縮機の
原理図、第４図は従来のスクロール圧縮機の全体構造を
示す縦断側面図、第５図はその主要部分の分解斜視図、
第６図、第８図は従来のスクロール圧縮機のスラスト軸
受を示す作用説明用平面図、第７図ａ，ｂおよびｃは揺
動スクロールに作用する力を示す平面図、側面図及びス
ラスト軸受に作用する面圧の説明図である。 １……固定スクロール、１ａ……端板、１ｂ……側板、
２……揺動スクロール、２ａ……端板、２ｂ……側板、
２ｃ……揺動スクロール軸、９……スラスト軸受、９ａ
……給油溝、９ｃ……パッド、１０……軸受支え、１２
……オルダム継手、（自転防止機構）、１４……主軸、
１５……給油穴、１７……主軸受。 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 教秀 和歌山県和歌山市手平６丁目５番66号 三 菱電機株式会社和歌山製作所内 (56)参考文献 特開 昭53−35840（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−29939（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】インボリュートなどの渦巻状の側板を端面
    に突設し上記側板を互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の側板と反対側に設けた揺動スクロ
    ール軸を所定量だけ偏心させて支承し揺動スクロールを
    揺動させる主軸と、 上記揺動スクロールの端板の側板と反対側の面を支承す
    るスラスト軸受と、 上記主軸を支承する主軸受およびスラスト軸受を設けた
    軸受支えと、 上記揺動スクロールをこれの軸回りの回転を防止し主軸
    受回りに公転させる自転防止機構と、 上記主軸の下端部が浸漬された油溜めに下端が開口し主
    軸内を貫通する給油穴を通り上記主軸受およびスラスト
    軸受に給油する油通路とを備えたスクロール圧縮機にお
    いて、 上記スラスト軸受の内周面に設けられた複数の開口と、
    上記スラスト軸受の外周面に設けられた複数の開口と、
    を備え上記スラスト軸受表面に設けられ、上記スラスト
    軸受内周面に設けられた開口と上記軸受外周面に設けら
    れた開口とを結び、上記スラスト軸受中心から遠ざかる
    方向の延びる複数の給油溝を、遠心力とガス力との合力
    の作用する領域で上記揺動スクロールの移動方向に直交
    するように形成したことを特徴とするスクロール圧縮
    機。
  2. 【請求項２】スラスト軸受の給油溝はインボリュートか
    らなる特許請求の範囲第１項記載のスクロール圧縮機。
  3. 【請求項３】スラスト軸受の給油溝は主軸の回転中心を
    中心とする所定の円の接線方向に延びる直線状である特
    許請求の範囲第１項記載のスクロール圧縮機。
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