JPH0874754A - スクロール型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】各自転防止機構で分承される可動スクロールの
スラスト力を低減して、スラスト軸受部の無潤滑化を図
る。 【構成】少なくとも３組の各自転防止機構Ｒにスラスト
軸受６２、６３を配して、可動スクロール４に作用する
スラスト力を分承させる一方、各自転防止機構Ｒを含む
空域をシ−ル手段６４により囲封し、この囲封された閉
塞空域７０に導入した圧力気体によって、可動スクロー
ル４にスラスト力として作用する圧縮反力と平衡するよ
う構成したので、垂直抗力に比例する摩擦力の低下が潤
滑剤に依存することなくスラスト軸受の耐用性を向上さ
せ、圧縮機の真のオイルフリー化に貢献する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、とくにオイルフリー化
に好適なスクロール型圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスクロール型圧縮機として、例え
ば特開昭６２−１９９９８３号公報記載のものが知られ
ている。この圧縮機では、ハウジングに固定側板及び固
定渦巻体からなる固定スクロールが固定され、この固定
スクロールには可動側板及び可動渦巻体からなる可動ス
クロールが互いに１８０°位相をずらして噛合されてい
る。ハウジングには軸受を介して駆動軸が回転自在に支
承されており、この駆動軸の内端には駆動ピンが駆動軸
心とは偏心して突設されている。この駆動ピンには軸受
を介して可動側板のボスが支承され、駆動ピンの放射位
置ではハウジングと可動側板との間に複数組の自転防止
機構が設けられている。ここで、各自転防止機構は、ハ
ウジングに固定され、軸方向に延在する円柱状の第１規
制ピンと、可動側板に固定され、軸方向に延在する円柱
状の第２規制ピンと、第１規制ピン及び第２規制ピンが
挿入され、軸方向に延在された規制内面が第１規制ピン
及び第２規制ピンの周面と摺接することにより可動スク
ロールの公転のみを許容する規制リングとから構成され
ている。

【０００３】この圧縮機では、駆動軸の回転が駆動ピン
及び自転防止機構により可動スクロールの公転運動とさ
れ、これによって固定スクロールと可動スクロールとの
噛合により形成される作動室（圧縮室）が順次容積を縮
小しながら中心方向へ移動されるため、作動室に取り込
まれた気体は順次圧縮されて吐出される。このとき、こ
の圧縮機では、各自転防止機構の各第１、第２規制ピン
が各規制リングと摺接することにより、可動スクロール
の公転に伴う反力及び圧縮反力に基づいて生じるラジア
ル力を受承している。

【０００４】しかし、この圧縮機では、各自転防止機構
がラジアル力は支承するもののスラスト力の受承につい
てはなんら配慮されていない。とくに可動スクロールは
作動室の気体圧力が渦巻体の側面に作用し、この作用点
と可動スクロールを駆動するための動力の作用点とが軸
方向に偏在している結果、可動スクロールを傾けようと
するいわゆる転覆モ−メントが作用する。この荷重は回
転する回転荷重であるので、可動スクロールはみそすり
運動を行うことになるが、この圧縮機は、かかるモ−メ
ントの支持に関してもなんら具体的な対策を講じてはい
ない。

【０００５】一方、このような不具合を指摘し、その改
良を試みたスクロール型圧縮機として、特公平６−０１
７６７４号公報記載のものも知られている。この圧縮機
は、可動スクロールの自転防止に複数のピンクランクを
その背部に設け、かつその近傍に可動スクロールのスラ
スト力を受ける支持部材を設置し、これらの摺動性能の
向上を図るために潤滑剤を封入し、運転中における潤滑
剤の流出防止に備えて、これらの部品を内包するように
シール部材を配設したものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように自転防止機構にスラスト力の支持部材を付加し、
これらの部品を充填された潤滑剤と共にシール部材で封
止する構成のものでは、封入潤滑剤例えばグリース等の
漏出を完全に阻止することが事実上困難であり、僅かづ
つでも漏出した潤滑剤が作動室へ侵入するといった不安
が伴うほか、定期的に潤滑剤補充のメンテナンスも必要
となる。勿論、少なくともスラスト力支持部材に自己潤
滑性材料を採用して潤滑剤の使用を廃止するといったこ
とも考えられるが、余りにもスラスト力が大きいために
耐摩耗性の面で多分に難点がある。

【０００７】本発明は、可動スクロールに圧縮反力とし
て作用し、各自転防止機構で分承されるスラスト力を合
理的に低減し、これにより潤滑剤を必要としない圧縮機
の真のオイルフリー化を達成することを、解決すべき技
術課題とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１記載のスクロール型圧縮機は、固定スクロールと、
該固定スクロールと互いに渦巻体の位相をずらして噛合
する可動スクロールと、該可動スクロールの背面とこれ
を支持するハウジングの対向面との間に配設された少な
くとも３組の自転防止機構とを有し、該可動スクロール
が該自転防止機構によって自転を拘束された状態で公転
することにより、両渦巻体間に形成される作動室の容積
を縮小させながら順次中心方向へ移動させ、これによっ
て該作動室に取り込まれた気体の圧力を高めて吐出する
ようにしたスクロール型圧縮機において、上記自転防止
機構は、軸方向に延在して互いに嵌り合い、かつ相対的
な運動規制によって可動スクロールに公転のみ許容する
規制ピン及び規制リングと、該規制リングの外周域に配
置されて該可動スクロールを支承するスラスト軸受とを
包含してなり、該自転防止機構のさらに外周域にはこれ
らをすべて囲封するシール手段を設けるとともに、該シ
ール手段によって囲封された閉塞空域に圧力気体を導入
する導圧手段を配設したことを特徴としている。

【０００９】請求項２記載のスクロール型圧縮機は、請
求項１記載のスクロール型圧縮機において、上記導圧手
段が、上記シール手段によって囲封された閉塞空域と上
記作動室とを連通する導圧細孔であることを特徴として
いる。請求項３記載のスクロール型圧縮機は、請求項１
記載のスクロール型圧縮機において、上記導圧手段が、
上記シール手段によって囲封された閉塞空域と圧縮機の
吐出管路とを減圧手段を介して接続する導圧通路である
ことを特徴としている。

【００１０】請求項４記載のスクロール型圧縮機は、請
求項１、２又は３記載のスクロール型圧縮機において、
上記スラスト軸受が摺り軸受であり、かつその相対摺動
部分が自己潤滑性材料により形成されていることを特徴
としている。請求項５記載のスクロール型圧縮機は、請
求項４記載のスクロール型圧縮機において、上記規制ピ
ンと規制リングとの相対摺動部分が自己潤滑性材料によ
り形成されていることを特徴としている。

【００１１】なお、上記自己潤滑性材料としては、セラ
ミックス、黒鉛等の無機系材料若しくは四フッ化樹脂等
の摺動材料又は表面に、黒鉛、二硫化モリブデン、フッ
素樹脂等からなる固体潤滑剤の皮膜が被覆された材料が
選択される。

【００１２】

【作用】請求項１記載のスクロール型圧縮機では、少な
くとも３組の各自転防止機構に配設したスラスト軸受に
より、可動スクロールに作用するスラスト力を分承させ
て上記転覆モ−メントを合理的に支持する一方、各自転
防止機構を含む空域をシール手段によって囲封し、この
囲封された閉塞空域に導入した圧力気体の抗力により、
可動スクロールにスラスト力として作用する圧縮反力と
平衡するよう構成されているので、垂直抗力に比例する
摩擦力の低下が潤滑剤に依存することなくスラスト軸受
の耐性向上、つまりは圧縮機の真のオイルフリー化に貢
献する。

【００１３】請求項２記載のスクロール型圧縮機では、
両渦巻体間に形成される作動室（圧縮室）から導圧細孔
を介して、直接囲封された閉塞空域に圧力気体が導入さ
れるので、構造の簡潔化に好適である。なお、導入され
る気体圧力は、作動室内における導圧細孔の開口位置に
よって選択される。請求項３記載のスクロール型圧縮機
では、圧縮機の吐出管路から減圧手段を介して接続され
る導圧通路により、囲封された閉塞空域に圧力気体が導
入されるので、導入気体の調圧及び安定化が容易であ
る。

【００１４】請求項４記載のスクロール型圧縮機では、
スラスト軸受を摺り軸受として、その少なくとも相対摺
動部分が自己潤滑性材料により形成されているので、無
潤滑軸受としての適応性を高め、耐用度も一層向上され
る。請求項５記載のスクロール型圧縮機では、規制ピン
と規制リングとの少なくとも相対摺動部分が自己潤滑性
材料により形成されているので、ラジアル力受承部材の
耐用度も同様に向上される。

【００１５】

【実施例】以下、本発明のスクロール型圧縮機を具体化
した実施例を図面に基づいて説明する。この圧縮機は、
図１に示すように、固定側板２１と、この固定側板２１
と一体に形成され外郭を形成するシェル部２２と、固定
側板２１の内側にインボリュート曲線等により形成され
た固定渦巻体２３とからなる固定スクロール２が、可動
側板４１と、この可動側板４１の内側にインボリュート
曲線等により形成された可動渦巻体４２とからなる可動
スクロール４と噛合することにより、両渦巻体２３、４
２間に作動室３９が形成されている。固定渦巻体２３及
び可動渦巻体４２の先端には、それぞれ可動側板４１又
は固定側板２１と気密を維持しつつ好適に摺動すべくＰ
ＴＦＥ製のチップシール２３ａ、４２ａが装着され、一
方、可動側板４１とシェル部２２との摺動面にも作動室
３９を囲封する同様のチップシール４１ａが装着されて
いる。

【００１６】固定側板２１の外周側には低圧の作動室３
９を含む領域と連通する吸入管１１が接続され、固定側
板２１の中央には高圧の作動室３９と連通する吐出管１
２が接続されており、該吐出管１２は適宜需要機器に連
通されている。また、可動側板４１の背面に形成された
凹陥部にはラジアル軸受３６及びゴムリップ３７を介し
て偏心穴３８ａを有する駆動ブッシュ３８が回転可能に
嵌合されるとともに、固定スクロール２のシェル部２２
と図示しない締結手段により結合されたハウジング３０
には駆動ブッシュ３８の回動間隙が形成され、このハウ
ジング３０と、これに対向する可動側板４１の背面との
間には、放射方向等間隔に３組の自転防止機構Ｒが装備
されている。

【００１７】ハウジング３０にはスペーサ３１を介して
両側方及び底部が開放された図示しない収納容器が固着
されており、同収納容器内に交流電動モータ５０が収納
されている。このモータ５０は前端部５０ａの端面から
やや後方で軸直角方向に突出するフランジ５０ｂが形成
されており、ハウジング３０にフランジ５０ｂと共締め
されるスペーサ３１にはモータ５０の前端部５０ａを嵌
合させる位置決め凹部３１ａが形成されている。そして
モータ５０の出力軸５０ｃは駆動ブッシュ３８に嵌着さ
れたカウンタウェイト３２ともどもキー３３により結合
されている。

【００１８】ここで本発明の特徴的構成要素である自転
防止機構Ｒについてさらに詳しく説明する。ハウジング
３０には軸方向に延在する規制ピン６０が固着され、該
規制ピン６０の露出部にはスリーブ（平軸受）６０ａが
被装されるとともに、可動側板４１の背面には同様に軸
方向に延在する円筒状の規制リング６１が埋設されてい
る。この規制リング６１の内径Ｄは相対的に摺動するス
リーブ６０ａの外径ｄと、可動スクロール４の公転半径
ｒとの間にＤ＝２ｒ＋ｄの関係を有しており、可動スク
ロール４は公転のみが許容されている。

【００１９】また、ハウジング３０には規制ピン６０と
同心的に円板状のスラストプレート６２が埋設され、こ
れが可動側板４１の背面上に規制リング６１を囲包すべ
く介装された円環状のスラストレース６３と衝接せしめ
られており、３組の自転防止機構Ｒに配設されて、それ
ぞれスラスト摺り軸受を構成するこれら両要素６２、６
３によって、可動スクロール４に作用するスラスト力を
分承するよう構成されている。なお、上記スリーブ６０
ａ、規制リング６１、スラストプレート６２及びスラス
トレース６３には、いずれも自己潤滑性材料として、セ
ラミックス、黒鉛等の無機系材料若しくは四フッ化樹脂
等の摺動材料又は表面に、黒鉛、二硫化モリブデン、フ
ッ素樹脂等からなる固体潤滑剤の皮膜が被覆された材料
が採用されている。

【００２０】そして、これら各自転防止機構Ｒのさらに
外周域であって、ハウジング３０と、これに対向する可
動側板４１の背面との間には、該自転防止機構Ｒのすべ
てを囲封するバックアップリング付のシ−ル手段６４が
設けられ、該シ−ル手段６４によって囲封された閉塞空
域７０は、導圧手段、すなわち可動スクロール４に穿設
された導圧細孔７１を介して作動室３９内と連通されて
いる。このようにして作動室３９から導圧細孔７１を介
して閉塞空域７０内に圧力気体が導入されるが、導入さ
れる気体圧力は作動室３９内における導圧細孔７１の開
口位置によって定まり、これが可動スクロール４にスラ
スト力として作用する圧縮反力と平衡するよう選択され
る。なお、図１においては、作動室３９に開口する導圧
細孔７１が一組の閉塞空域７０と連通する形態について
のみ示されているが、この導圧細孔７１の途中から適宜
分岐する支孔を介して、他の閉塞空域７０も同等に作動
室３９に連通されている。また、導圧細孔７１の開口に
連なる作動室３９内の圧力雰囲気は常に変動を繰返すこ
とになるが、導圧細孔７１の絞り作用によって閉塞空域
７０内の圧力変動は効果的に抑制される。

【００２１】本実施例の圧縮機は上述のように構成され
ており、モ−タ５０の出力軸５０ｃが回転されれば、偏
心ブッシュ３８が回転駆動され、各自転防止機構Ｒとの
協働により可動スクロール４を公転させる。そして両渦
巻体２３、４２により形成される作動室３９は順次容積
を縮小しながら中心方向に移動されるため、吸入管１１
を経て作動室３９に取り込まれた気体は、作動室３９の
移動に伴って圧縮され、吐出管１２を経て適宜需要機器
へと送出される。なお、カウンタウェイト３２は出力軸
５０ｃが可動スクロール４から受ける偏心モ−メントを
相殺し、可動スクロール４の動的不均衡を吸収してい
る。

【００２２】このように圧縮機が運転を継続する間、各
自転防止機構Ｒにおいては、規制リング６１の内周面が
規制ピン６０に被装されたスリーブ６０ａの外周面と摺
接することにより、可動スクロール４の公転に伴う反力
及び圧縮反力に基づいて生じるラジアル力を受承し、一
方、規制リング６１を囲包する形態で介装されたスラス
トレース６３が、軸方向に直交する平面で衝接するスラ
ストプレート６２と摺動することにより、圧縮反力に基
づいて生じるスラスト力を受承している。すなわち、可
動スクロール４に作用するスラスト力は、これら３組の
スラスト摺り軸受６２、６３により分承されて、上述し
た転覆モ−メントを合理的に支持している。

【００２３】しかして、ハウジング３０と、これに対向
する可動側板４１の背面との間には、自転防止機構Ｒの
すべてを囲封するバックアップリング付のシ−ル手段６
４が設けられて、囲封された閉塞空域７０は高い精度で
気密が確保されており、しかもこの閉塞空域７０は作動
室３９から導圧細孔７１を介して導入された圧力気体に
より、常時所要範囲の圧力に保たれている。とりわけこ
の保持圧力は各閉塞空域７０の総合受圧面積に働く抗力
が、可動スクロール４に作用するスラスト力とほぼ平衡
するように設定されているので、垂直抗力に比例するス
ラストプレート６２及びスラストレース６３間の摩擦力
は極端に軽減され、封入潤滑剤に依存することなく、十
分な耐用性を確保することができる。

【００２４】なお、スラスト軸受の具体的構成について
は、上記実施例に限らずころがり軸受を適用することも
可能ではあるが、無潤滑軸受として自己潤滑性材料選択
の適応性や耐用性を考慮すれば、実施例のごとき摺り軸
受構造とするのがもっとも好ましい。また、ラジアル力
を受承する上記規制ピン６０、規制リング６１の相対摺
動部分に対する自己潤滑性材料の適用は、自転防止機構
Ｒの全体的耐用性向上の面からより一層好ましい。

【００２５】図２は、導圧細孔７１に代わる導圧手段の
他の実施例を示すもので、この実施例の導圧手段は、吐
出管１２系から分岐され、ハウジング３０及びスラスト
プレート６２をくぐり抜けて閉塞空域７０に接続される
導圧通路７２を設け、該導圧通路７２中に圧力調整用の
減圧手段７３を配置したものであって、残余の圧縮機関
連構成については前実施例と全く変わるところはない。
なお、この実施例においても、減圧手段７３の下流側か
ら適宜分岐した導圧通路７２の支流路が、他の閉塞空域
７０と同等に接続されていることは勿論である。

【００２６】したがって、この圧縮機では閉塞空域７０
を昇圧させる導入気体の調圧が至極容易であり、安定性
にも優れるといった利点がある。

【００２７】

【発明の効果】以上、詳述したように本発明に係るスク
ロール型圧縮機は、少なくとも３組の各自転防止機構に
スラスト軸受を配して、可動スクロールに作用するスラ
スト力を分承させる一方、各自転防止機構を含む空域を
シ−ル手段により囲封し、この囲封された閉塞空域に導
入した圧力気体によって、可動スクロールにスラスト力
として作用する圧縮反力と平衡するよう構成したもので
あるから、垂直抗力に比例する摩擦力の低下が潤滑剤に
依存することなくスラスト軸受の耐用性を向上させ、圧
縮機の真のオイルフリー化に貢献する。

【００２８】とくにスラスト力やラジアル力を受承する
自転防止機構構成要素の相対摺動部分に自己潤滑性材料
を適用すれば、一層優れた耐用性を保証することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るスクロール型圧縮機を
示す断面図。

【図２】本発明の他の実施例に係るスクロール型圧縮機
を示す断面図。

【符号の説明】

２は固定スクロール、４は可動スクロール、２３は固定
渦巻体、３９は作動室、４２は可動渦巻体、６０は規制
ピン、６１は規制リング、６２はスラストプレート、６
３はスラストレース、６４はシ−ル手段、７０は閉塞空
域、７１は導圧細孔、７２は導圧通路、７３は減圧手
段、Ｒは自転防止機構。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定スクロールと、該固定スクロールと互
   いに渦巻体の位相をずらして噛合する可動スクロール
   と、該可動スクロールの背面とこれを支持するハウジン
   グの対向面との間に配設された少なくとも３組の自転防
   止機構とを有し、該可動スクロールが該自転防止機構に
   よって自転を拘束された状態で公転することにより、両
   渦巻体間に形成される作動室の容積を縮小させながら順
   次中心方向へ移動させ、これによって該作動室に取り込
   まれた気体の圧力を高めて吐出するようにしたスクロー
   ル型圧縮機において、上記自転防止機構は、軸方向に延
   在して互いに嵌り合い、かつ相対的な運動規制によって
   可動スクロールに公転のみ許容する規制ピン及び規制リ
   ングと、該規制リングの外周域に配置されて該可動スク
   ロールを支承するスラスト軸受とを包含してなり、該自
   転防止機構のさらに外周域にはこれらをすべて囲封する
   シール手段を設けるとともに、該シール手段によって囲
   封された閉塞空域に圧力気体を導入する導圧手段を配設
   したことを特徴とするスクロール型圧縮機。
2. 【請求項２】上記導圧手段が、上記シール手段によって
   囲封された閉塞空域と上記作動室とを連通する導圧細孔
   であることを特徴とする請求項１記載のスクロール型圧
   縮機。
3. 【請求項３】上記導圧手段が、上記シール手段によって
   囲封された閉塞空域と圧縮機の吐出管路とを減圧手段を
   介して接続する導圧通路であることを特徴とする請求項
   １記載のスクロール型圧縮機。
4. 【請求項４】上記スラスト軸受が摺り軸受であり、かつ
   その相対摺動部分が自己潤滑性材料により形成されてい
   ることを特徴とする請求項１、２又は３記載のスクロー
   ル型圧縮機。
5. 【請求項５】上記規制ピンと規制リングとの相対摺動部
   分が自己潤滑性材料により形成されていることを特徴と
   する請求項４記載のスクロール型圧縮機。