JPS60201091A - スクロ−ル圧縮機 - 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】 〔発明の４受衝分野〕 この発明は、空調あるいは低温冷凍ユニットなどに用い
られるスクロール圧縮機に関するものである。

〔従来技術〕

この発明の説明に入る前に、スクロール流体機械の原理
について簡単に述べる。

第１図はスクロール流体機械を圧縮機として用いた場合
の基本的な構成要素と圧縮原理を示しており、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）は吸入室、（４）は吐出ポート、（５）は圧
縮室である。また、０は固定スクロール（１）の中心で
ある。

上記固定スクロール（１）及び揺動スクロール（２）は
同一形状で巻方向が互いに反対の渦巻（１ａＸ２ａ）を
有し、これらの渦巻（１ａＸ２ａ）の形状は従来から知
られている如く、インボリュート曲線９同弧等から構成
されている。

次に動作について説明する。上記固定スクロール（！ン
は空間に対して静止しており、揺動スクロ、−ル（２）
は固定スクロール（１）に対して１８０°位相のずれた
状態で組合わされ、固定スクロール（１）の中心０のま
わりを自転しない公転運動を行ない、第１図（ａ）　〜
（ｄ）に示す如＜：　０’、ＩＸ）’、１８０°、２７
０°のように運動する。図中、第１図（ａ）に示す０°
の状態で吸入室（３）のガスの閉じ込みが完了し、渦巻
（１ａ）（２ａ）間に圧縮室（５）が形成される。そし
て、揺動スクロール（２）の運動に伴い、圧縮室（５）
は順次その容積を減じ、その中のガスは圧縮されて固定
スクロール（１）の中心部に設けられた吐出ポート（４
）より排出される。

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
上のようである。

次に、スクロール圧縮機の具体的な構構及び動作につい
て説明する。第２図にスクロール圧縮機の一実施例の構
成を示し、とくに、スクロール圧縮機を全密閉形冷媒圧
縮機に応用した場合の具体的な実施例である。同図にお
いて、（１）は渦巻（１ａ）を台板（ｌｂ）の−側に備
えた固定スクロール、（２）は渦巻（２ａ）を合板（２
ｂ）の−側に備えた揺動スクロール、（３）は吸入口（
吸入室）　、（４１は吐出ポート、（５）は両渦巻（１
ａ）（２ａ）を互に組合せたとき、両渦巻（１ａ）（２
ａ）間ｉこ形成される圧縮室、（６）は主軸、（７）は
吸込口（７ａ）を有し、主軸下端と所定空隙をもって主
軸下端部を費うように装着されたオイル・キャップ、（
８）　、　（９）は軸受フレーム、００はモータロータ
、（ロ）はモータ・ステータ、（２）はシール、０３は
オルダム継手、０ツ）は邪麗板、０６はシェルσり底部
に設けた油溜め、００は吸入管、αηは吐出悦、（至）
は主軸（６）に対して偏心し、かつ台板（２ｂ）の他側
に設けられた揺動スクロール軸（２ｃ）と回動自在に嵌
入された揺動スクロール軸受で、主軸（６）上端部の大
径部（６ａ）に形成した偏心穴（６０ａ）内に固着され
ている。ａすは主軸（６）上部の大径部（６ａ）の外周
面（６１ａ）を支承する第１の主軸受、（ホ）は主軸（
６）下部の小径部（６ｂ）を支承する第２の主軸受、ｅ
ｌＤは揺動スクロール（２）の台板（２ｂ）における下
面＜２０ｂ）を軸方向から支承する第１のスラスト軸受
、（イ）は主軸（６）の大径部（６ａ）と小径部（６ｂ
）間の段部（６ｃ）を軸方向から支承する第２のスラス
ト軸受、（ハ）は主軸（６）下端に開口部（２８ａ）を
有し、主ｆｉｌｌ　（６）内にその軸心より偏心して設
けられた給油孔で、各軸受０樽（ホ）部へ連通している
。（財）は主軸（６）内に設けられたガス抜き穴、に）
。

（ホ）は油経路用の返油孔、に）、（至）は吸入ガス経
路用の連通孔である。

ここで、揺動スクロール（２）は、固定スクロール（１
）とかみ合わされた状態で揺動スクロール軸（２ｃ）が
揺動スクロール軸受Ｏ樽を介して主軸（６）に係合され
、前記揺動スクロール軸受０樽及び軸受フレーム（３）
に配設された第１のスラスト軸受Ｑυによって支承され
ている。更に、主軸（６）はいんろうなどで互いに結合
された軸受フレーム（８１，（９）内に配設された第１
の主軸受Ｏ１２第２の主軸受（ホ）、第２のスラスト軸
受（イ）によって支承されている。また、オルダム継手
０３は揺動スクロール（２）と軸受フレーム（８）との
間に配設され、揺動スクロール（２）の自転を防止し、
公転運動のみを行なわせるように構成されている。この
ような状態で、固定スクロール（１）は軸受７　レーム
（８）　、　（９）とともにボルトなどにより共線めさ
れる。また、モータ・ロータＱＯは主軸（６）ヲこ、モ
ータ・ステータｄＮ）は、軸受フレーム（９暉、圧入。

焼嵌めまたはねじ止めなどによって固定されている。更
に、オイル・ギャップ（７）は、主軸（６）に圧入。

焼嵌めなどによって固定されている。このようにして組
立てられた機構部は固定及び揺動スクロール（１）　（
２）を上部に、モータロータ及びステータ０４αυを下
部にしてシェル（２）内に圧入、焼嵌め等により収容固
定されている。

次にこのように構成されたスクロール圧縮機の動作につ
いて説明する。モータ・ロータＯＱが回転すると、主軸
（６）及びオルダム継手α騰を介してＷｉ　ｙｂスクロ
ール（２）が公転運動を始め、第１図で説明した作動原
理により圧縮が開始する。この時、冷媒ガスは吸入管θ
Ｑよりシェル（至）内に吸入され実線矢印に示すように
軸受フレームＯｎとモータ・ステータＱυとの間の連通
孔に）、モータ・ロータθＱとモータ・ステータ０υと
の間のエアギャップなどを通過してモータを冷却した後
、シェル＠と軸受フレーム（８）　（９）との間の連通
須（至）を通って固定スクロール（１）に設けた吸入口
（３）より圧縮室（５）へ取り込まれ圧縮される。圧縮
されたガスは、吐出ポート（４）を経て吐出管０力より
圧縮機外へ排出される。また、潤滑油は、油溜め０句よ
り破線矢印で示すように主軸（６）に配設されたオイル
キャップ（７）及び給油孔（２）による遠心ポンプ作用
によりオイル・キャップ（７）の吸込口（７ａ）及び給
油孔＠を通して各軸受θ〜、（ホ）を給油し、さらに軸
受０〜からは軸受ｅ２Ｄ　Ｏ！Ｊに）の順に給油される
。潤滑に使用された油は、主に軸受フレーム（８）　、
　（９）に設けられた返油孔（イ）、（ハ）を通って油
溜めＱｌこ戻さｔする。ｉ’ｉ’ｌ記軸受ＱＤ等から漏
れ出た油が直接吸入口（段入室）（３）へ吸引されない
よう邪魔板（坤が軸受フレーム（８）と揺動スクロール
（２）の外周面との間の隙間を閉鎖するように設けられ
、邪魔板０４）と揺動スクロール（２）により吸入口（
吸入室）（３）と摺動機桔部とを分離している。また、
主軸（６）に設けられたカス抜き穴（至）は、作動時、
オイル・キャップ（７）内のガスを迅速に軸外へ排出し
、ポンプ効率を高めるためのものである。

このようなスクロール圧縮機において、揺動スクロール
（２）に作用する負荷及びそれに伴う各部軸受の負荷反
力を説明する。第３図は、揺動スクロール及びその軸受
部の部分詳細図であって、運転時に、揺動スクロール（
２）には、半径方向ガス弁筒と遠心力が作用し、この力
を（Ｆｒ　）とすると、揺動スクロール軸（２ｃ）を介
して揺動スクロール軸受（至）に反力（Ｐｒ）が生ずる
。また、軸方向ガス負荷（Ｆｔ）に対しては、揺動スク
ロール（２〕の合板（２ｂ）を介してスラスト軸受ＱＩ
）に反力（Ｉ’ｔ）が生ずる。

また、ガス圧縮に伴って揺動スクロール（２）には自転
トルソが生ずるが、これは第４図（ａ）（ｂ）に示すよ
うな形状のオルダム継手０３によって係止される。

すなわち、第４図において（ａ）はオルダム継手Ｑ３の
上面図、（ｂ）は同側面図であり、環状のオルダム・リ
ング（１８ａ）の上面に互いに平行な一対のキー　（１
８ｂ）が形成され、これと９０°ずれた位置であって、
下面に互いに平行なもう一対のキー（１８ｂ）力形成さ
れている。第５図はオルダム、ＶＩＪ手Ｑｉが揺動スク
ロール（２）に組まれた状態を示すが、オルダム・リン
グ（１８ａ）の上面に形成された一対のキー（１８ｂ）
は、揺動スクロール台板（２１＋）面上に上記一対のキ
ー（１１３ｂ）と対応して形成された一対のキー溝（２
ｄ）に摺動自在に嵌入され、もう一対のキー（１９ｂ）
は、フレーム（８）に形成された一対のキー溝（図示封
ず）にやはり摺動自在に嵌入されている。

このような状態で、揺動スクロール（２）に自転トルク
Ｍが住すると、オルダム継手α９を介して揺動スクロー
ル（２ンに伝えられ、キー溝（２ｄ）Ｉζは矢印のよう
な反力（ＦＭ）が生ずる。このように、揺動スクロール
（２）の各摺動面には負荷がかかるため、その１１ａｒ
ＭＪ各面Ｃオ焼付きや摩耗を生じやすい。そこで、一般
的には、これら摺動面を焼入れなどによる表面硬化処理
を行ない相手材に軸受メタル材など軟質材を用いるのが
普通であるが、揺動スクロール（２）全体を焼入れする
と、歪などにより全体を研磨などで修正しなくてはなら
ず渦巻（２ａ）部などの高精度のｒ′ｆ正は実質不可能
に近い。また第６図（ａ）において、揺動スクロール（
２）の台板（２ｂ）の下面Ｃ２０ｂ）、すｔＪわｂスラ
；・、１、面及び、揺動スクロール軸（２Ｃ）の表面を
焼入れすると、第６図（ｂ）のように変形してしまい、
やはり後工程がはん雑になるなど問題があった。

〔発明の概要〕

この発明は、揺動スクロールの下面にメツシュ状の表面
硬化を設け、上記問題点を除去しようとするものである
。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を第７図において説明する。

第７図（ａ）は揺動スクロール（２）を下面側から見た
下面図、第７図（ｂ）はその側面図である。

図中、（Ａ）はレーザ焼入れによる焼入れ部を示し、揺
動スクロール（２）の台板（２ｂ）の下面（２０ｂ’）
上は図の如く、同心円状と放射線状の焼入れ硬化部（Ａ
１）（Ａ２）を互いに交差させてメツシュ状に形成し、
揺動スクロール軸（２Ｃ）の外周面（２０ｃ）及び、揺
動スクロール（２）のキー溝（２ｄ）の溝側周面（２０
ｄ）には、第７図（ｂ）に示すように片当たりを生じや
すい部分のみ焼入れする。レーザ焼入れは、もともと局
部的な焼入れであるので、歪変形は小さいが、上記スラ
スト面（２ｂ’　）のように比較的広い面を焼入れする
のには問題があったが、上述したようにメツシュ状に焼
入れすることによって解決できる。

その他の構成については従来のものと同じであるためそ
の説明は省略する。

なお、第８図（ａ）（ｂ）は、他の実施例を示す揺動ス
クロール（２）の下面図及び側面図で、揺動スクロール
（２）をダクタイル鋳鉄など耐摩耗性の良い硬質材で形
成するとともに、揺動スクロール軸（２Ｃ）の外周面（
２０ｃ）のみを高周波焼入れなどの局部的硬化処理によ
り第８図（ｂ）に斜線を施こして示すように硬化部（Ｂ
）を設けた場合を示し、その場合は、揺動スクロール（
２）の台板（２ｂ）は、焼入れされないので、正反形を
生じない。このようにすれば上述したような揺動スクロ
ール軸（２Ｃ）が片持ち構造の場合は、とくに片当たり
による焼付き事故防止に効果があろう 以上のようにこの発明では、スラスト軸受によって支承
される揺動スクロールの下面に、メツシュ状の表面硬化
層を設けたので、揺動スクロールの下面全面を表面硬化
しｔコものに比し揺動スクロールの歪変形が小さく、高
精度を要する渦巻部への影響が少なく、また歪修正のた
めの後工程が簡素化され、作業性が向上できると共に揺
動スクロールとスラスト軸受部の焼付き、摩耗を防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、スクロール圧縮機の作動原理図、第２図乃至
第６図は従来のものを示し、第２図は、スクロール圧縮
機の縦断面図、第３図は、揺動スクロール及びその軸受
部の詳細図、第４図（ａ）（ｂ）は、オルダム継手の上
面図及び側面図、第５図は揺動スクロールとオルダム継
手の組立状態を示す下面図、第６図（ａ）（ｂ）は揺動
スクロールの焼入れ前及び焼入れ後の状態を示す側面図
、第７図（ａ）（ｂ）は、この発明の一実施例を示す揺
動スクロールの下面図及び側面図、第８図（ａ）（ｂ）
は、この発明の他の実施例を示す揺動スクロールの下面
図及び側面図である。 なお、図中、同一符号は、同一または相当部分を示す。 図中、（１）　ｌよ固定スクロール、（２）は揺動スク
ロール、（６）は主軸、ｅυは第１のスラスト軸受、（
Ａ）は焼入れ部である。 代理人　大岩増雄 第１図 第２図 第３図 ？ 第６１−χ１ （ａ）（秦 第７図 第８図 Ｉ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１ン　それぞれ渦巻を有し、これらの渦巻を互いに組
   合せることにより上記渦巻間に圧縮室を形成する固定ス
   クロール及び揺動スクロールと、この揺動スクロールを
   駆動させ、上記圧縮室内に吸入された流体を圧縮させる
   主軸と上記流体の圧縮時に上記揺動スクロールに作用す
   るスラスト力を上記揺動スクロールの下面側から支承す
   るスラスト軸受とを備え、上記揺動スクロールの下面に
   は、メツシュ状に表面硬化部を設けたことを特徴とする
   スクロール圧縮機。 （２）　メツシュ状の表面硬化部を、同心円状硬化部と
   この硬化部と交差する放射線状硬化部とがら構成したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスクロール
   圧縮機。