JPS6359032B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は空調装置用、冷蔵庫用および冷凍機用
の冷媒圧縮機、その他膨脹機あるいは空気圧縮機
用のスクロール圧縮機に関するものである。

先ず第１図、第２図を参照して従来のスクロー
ル圧縮機を説明する。

密閉容器１内には、電動機部３が下部に、圧縮
機部２は上部に配置され収納されている。圧縮機
部２は、円板上の一方に設けたうず巻き状のラツ
プと、他方に設けた軸受用ボスより形成される旋
回スクロール６と、前記と同様のうず巻き状のラ
ツプを一端に開口させて厚肉円板内に設け、ラツ
プ中央に吐出口１３を、外周部に吸入管１１を取
付けて形成される固定スクロール７とで構成さ
れ、固定スクロール７の溝内に、旋回スクロール
６のラツプ部が挿入されている。固定スクロール
７はクランク軸４を支持する軸受を保持するため
のフレーム５にボルト固定され、固定スクロール
７とフレーム５の間に、旋回スクロール６が収納
されている。電動機３に直結したクランク軸４の
下端は、密閉容器１内下部に設けた油槽１０内に
浸漬し、上部の偏心軸部４ａは、旋回スクロール
６６に設けた、軸受部に挿入されている。

また、フレーム５と旋回スクロール６とで形成
される中間室９内には、旋回機構８が収納されて
おり、クランク軸４の回転運動に伴ない旋回スク
ロール６は自転しないで旋回運動をする。旋回機
構８は、フレーム５に設けた２本のキーと、この
キー方向に直交させた２本のキーを旋回スクロー
ルに設け、これらキーの間をキー溝を有するリン
グで機構的に結合することにより構成されてい
る。この旋回機構８により旋回スクロール６の自
転力は阻止され、公転力のみ残るため、クランク
軸４の回転により旋回スクロール６は旋回運動を
する。

スクロールの平面形状および圧縮過程を第２図
を参照して説明する。

固定スクロール７内に形成されたうず巻き状の
溝巾は、突出したラツプの肉厚より大きく、旋回
スクロールの差巾及びラツプの肉厚とそれぞれ同
一の値となつている。このため、固定スクロール
７の溝内に旋回スクロール６のラツプを挿入して
も空間は残るが、図示のように、うず巻き形状を
互いに対称に組み込み、しかもいずれかのラツプ
壁面がａ、ｂ点、a′、b′点で接触するように配設
することにより、両スクロールの溝底面と、ラツ
プ壁面とで形成される密閉空間１６が形成される
ことになる。接触点ａとｂ点およびa′とb′点はそ
れぞれうず巻き角が2π移動した位置となつてお
り、両スクロールで形成される２ケ所の密閉空間
１６の容積は同一である。接触点ａが右回転する
方向で連続的に移動すれば、密閉空間１６は容積
を減少しながら内部に移動するため、密閉空間１
６内のガスは圧縮され、中央に設けた吐出ポート
１３から密閉容器１内に吐出される。ガスの吸込
みは、うず巻きの外周に設けた吸入室１５に吸入
管１１より導き行なう。

このように、密閉空間１６は、うず巻き溝の底
面と、ラツプの先端およびラツプの側壁とで形成
されており、それぞれの接触部で密閉空間のシー
ルを行なつているため、この接触部に発生する間
隙は圧縮機の性能に大きな影響を及ぼす。また、
吸入室１５と旋回スクロール６の背面に形成され
た中間室９とは圧力差があるため、旋回スクロー
ル６のラツプ取付側外周平面部と相対する固定ス
クロール７外周平面部とでシールし、中間室９か
ら吸入室１５へのガスの逆流を防止している。

この吐出ポート１３より密閉容器１内に吐出さ
れた圧縮ガスは、第１図に示した固定スクロール
７とフレーム５の外周に設けた吐出通路１４を通
り電動機３上部に達し、電動機３のエンドコイル
を冷却した後、吐出管１２から圧縮機外部のサイ
クルに送られる。

上記構造のスクロール圧縮機においては、二つ
の問題点を有する。第１は圧縮室と吸入室間のシ
ールであり、第２はクランク軸の支持方式に伴な
う軸受の信頼性に関する問題である。

先ず第１の問題について第３図を参照して説明
する。

旋回スクロール６の円板部上に設けた一点鎖線
はラツプ６ｂの領域を示す。ここでは、説明の簡
略化のため固定スクロール、旋回機構は除いてい
る。運転中、発生する圧縮ガスのラジアル荷重Ｆ
の作用点を、ラツプ６ｂの中央及び高さ方向の中
間点ａで代表して考え、クランク軸側のこのラジ
アル荷重Ｆの支持点を旋回スクロール６の軸受用
ボス６ａと偏心軸部４ａの挿入長さの中央ｂ点で
代表して考え、ab点の垂直距離をｌとおくと、
旋回スクロールにはＦ×ｌなる値のモーメントが
ｂ点回りに発生する。このモーメントにより、旋
回スクロールが回転移動をするため、密閉空間１
６（第２図）を形成している各シール部および中
間室９と吸入室とのシール部における間隙が増大
し、この間隙を通してガスの流出入が発生するこ
とになり圧縮機の性能が大巾に低下する問題点を
有する。

次に第２の問題点について第１図を参照して説
明する。

クランク軸４はフレーム５に設けた主軸受５ａ
に支持され、偏心軸部および下部の電動機直結部
で発生した荷重は全て主軸受５ａで受けられてい
る。このため、偏心軸部４ａで発生した荷重によ
り、主軸受５ａの上下端を支点としてクランク軸
が傾むくため、主軸受５ａの支持部の面積が小さ
くなり面圧が異常に上昇し、軸受が固渋した。

本発明は上記に鑑みて発明されたもので、性能
向上と信頼性の向上を目的とする。

本発明は上記目的を達成するため、クランク軸
の偏心軸部を旋回スクロールの内部位置に挿入
し、ラジアル荷重の作用点の位置で、該荷重を偏
心軸部が受けるように形成し、従来旋回スクロー
ルに発生していたモーメントを除去し、圧縮室及
び吸入室と中間室とのシール部の気密性を向上さ
せ、性能の向上をはかる特徴を有する。

以下本発明の一実施例を第４図にもとづき説明
する。

密閉容器１内には、スクロール圧縮機部２が下
部に、電動機部３が上部に連設され収納されてい
る。圧縮機部は、平板部６ａにうず巻状のラツプ
部６ｂを直立させて、旋回運動をする旋回スクロ
ール６と、平板部７ａにうず巻状のラツプ部７ｂ
を下方に直立させ、フレーム５に固定された固定
スクロール７を互にかみ合わせて形成されてい
る。電動機３の回転軸と一体のクランク軸はフレ
ーム５に設けた主軸受５ａと固定スクロール７に
形成した下軸受７ａにより支持され、その間に偏
心軸部４ａが形成され、この偏心軸部４ａが旋回
スクロールの中心部に突設したボス部６ｃに挿入
されて配置されている。クランク軸４の下端には
油ポンプ９が設けられ、該ポンプ９部は密閉容器
１の底部に形成された油溜め１１に浸漬されてい
る。またフレーム５と旋回スクロール６との間に
は中間室１０が設けられ、この中間室１０は密閉
容器１内室とは隔絶され気密が保たれ、旋回機構
８が配置されている。

上記構造のスクロール圧縮機は、クランク軸４
の回転により、偏心軸部４ａに結合されている旋
回スクロール６は、旋回機構８により、自転しな
いで旋回運動を行なう。旋回方向を、旋回スクロ
ール６と固定スクロール７のラツプ側面における
接触点が、内部に移動する方向にすると、うず巻
状の外側室に入つた吸入ガスは圧縮され、内側よ
り吐出され、固定スクロール７内に設けた吐出通
路１３ａ，１３ｂより密閉容器１内に出る。その
後、電動機内通路１３ｃを通り、上部に達し、密
閉容器に設けた吐出管１４より外部に出される。

うず巻状のラツプ部の形状を第５図、第６図に
もとづき説明する。

旋回スクロール６と固定スクロール７のラツプ
部６ｂ，７ｂは互いに噛合され、ラツプ側壁面の
接触により密閉空間を形成している。旋回スクロ
ール６についてみると、軸受用ボス６ｃの内側に
クランク軸４のピン部が装入されており、ラツプ
のうず巻きは、その軸受用ボス６ｃの外側から始
まつている。このラツプ６ｂに相対して固定スク
ロール７のラツプ７ｂのうず巻きの始まりがきて
いる。固定スクロール７と旋回スクロール６は相
対運動を繰返すため、固定スクロールの巻き始ま
りを旋回スクロールの軸受用ボスが接触しない位
置に設ける必要がある。このためには、旋回スク
ロール外線のうず巻き形状を、基礎円半径ａと巻
き角λラジアルを用いて下式で表わし、 ｘ＝ａ（cosλ＋λsinλ） ｙ＝ａ（sinλ−λcosλ） 巻き初めの巻き角をλsラジアンとしたとき、
巻き角λラジアンが（λs−π）ラジアンより大
きく、λsラジアンより小さい範囲において、旋
回スクロールラツプ内に設けた旋回軸受の軸受ボ
ス外側の中心からの距離を、ｌ＝√²＋²で表わ
されるｌ寸法より同等以下にすることにより達成
できる。さらに、固定スクロールラツプ巻き初め
の板厚が、設計上の板厚より薄くなれば、その分
軸受ボス外側の寸法は大きくとれる。第５図に図
示の実施例は、軸受用ボス６ｃの半径を、旋回ス
クロールの巻始めの点Ｐから、さらにπラジアン
だけ右回りに半周内側にうず巻を進めた点Ｑよ
り、小さくとる必要がある。また第６図に示す実
施例の場合、旋回スクロール６の巻き始めの点と
軸受用ボス６ｃの径が一致しているため、接触の
心配はない。

吐出ポート１６は、固定スクロール７のラツプ
巻き始め先端前方に設けており、固定スクロール
７内でうず巻き溝底面下部に設けた吐出通路１３
ａと、固定スクロール７とフレーム５の外周垂直
方向に設けた第４図の吐出通路１３ｂとを連通
し、圧縮ガスを密閉容器１内に導いている。

外周部には吸入室１５が設けられ、吸入管１２
によりガスを導いている。圧縮開始直前の圧縮室
へのガス流入は、第５図の場合、180゜ずれた位置
から同時に行なつているが、第６図の場合は、吸
入位置は同じ場所から行なつており、吸入の時期
は180゜タイミングがずれている。

クランク軸４の偏心軸部４ａに作用する荷重を
第７図を用いて説明する。圧縮ガスによるラジア
ル荷重Ｆ点をラツプ中央ａで代表すると、クラン
ク軸４の偏心軸部４ａで受ける荷重点はｂ点とな
る、このように偏心軸部を旋回スクロール６内に
装入することにより、荷重点ａと支持点ｂを一致
させることができ、従来旋回スクロール６に発生
していたモーメントはなくなる。この場合、軸受
部の長さは、ラツプ６ｂ高さに相当する長さ以上
であればいくらでも良い。

また偏心軸部４ａの先端に軸心軸４ｂを延長
し、該軸４ｂを固定スクロール７の下軸受７ｃで
支承する実施例によれば、クランク軸４を主軸受
５ａと下軸受７ｃで支承するため、軸受への片当
りがなくなり軸受の信頼性が向上し、更に下軸受
を油槽１１中に浸漬することにより、給油ポンプ
９による給油は確実に行なわれる。

以上説明したように本発明によれば、旋回スク
ロール内の圧縮ガスによるラジアル荷重点と、ク
ランク軸ピン部の支持点を一致させることによ
り、旋回スクロールにはモーメントが発生するこ
とがなく、圧縮室および吸入室と中間室とのシー
ル効果が向上し、圧縮機の性能が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスクロール圧縮機の縦断面図、
第２図は第１図の−線矢視断面拡大図、第３
図は従来のスクロールに作用するラジアル荷重点
と支持点のモデル図、第４図は本発明の一実施例
を示すスクロール圧縮機の縦断面図、第５図は第
４図の−線矢視拡大断面図、第６図は他の実
施例を示し、第５図と同位置の断面図、第７図は
本実施例に作用するラジアル荷重点と支持点のモ
デル図である。 ４……クランク軸、４ａ……偏心軸、４ｂ……
軸心軸、５……フレーム、５ａ……主軸受、６…
…旋回スクロール、６ｂ……ラツプ部、６ｃ……
軸受ボス部、７……固定スクロール、７ｂ……ラ
ツプ部、７ｃ……下部軸受、８……旋回機構、１
０……中間室、１５……吸入室、１６……吐出ポ
ート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 平板にうず巻状ラツプを直立してなる固定ス
   クロールおよび旋回スクロールを互にかみ合わ
   せ、旋回スクロールを駆動するクランク軸に駆動
   源を結合したスクロール圧縮機において、旋回ス
   クロールの平板のラツプ側の中央部に軸受ボス部
   を突設し、この軸受ボス部に少なくともラツプ高
   さと同じ軸方向長さを有する旋回軸受を形成し、
   上記旋回軸受の両端にクランク軸を軸心位置に支
   承する軸受を設け、クランク軸は先端に偏心軸部
   更にその先端に軸心軸部を連設し、クランク軸を
   フレームの軸受に支承し、上記旋回軸受に偏心軸
   部を挿入すると共に先端の軸受に軸心軸部を支承
   したことを特徴とするスクロール圧縮機。 ２ 旋回スクロール外線のうず巻き形状を、基礎
   円半径ａと巻き角λラジアルを用いて下式で表わ
   し、 ｘ＝ａ（cosλ＋λsinλ） ｙ＝ａ（sinλ−λcosλ） 巻き初めの巻き角をλsラジアンとしたとき、
   巻き角λラジアンが（λs−π）ラジアンより大
   きく、λsラジアンより小さい範囲において、範
   囲スクロールラツプ内に設けた旋回軸受の軸受ボ
   ス外側の中心からの距離を、ｌ＝√²＋²で表わ
   されるｌ寸法より同等以下にした特許請求範囲第
   １項記載のスクロール圧縮機。 ３ クランク軸下端の軸心軸部に油ポンプを設
   け、クランク軸に給油孔を設け、油ポンプと給油
   部を連通してなる特許請求の範囲第１項記載のス
   クロール圧縮機。 ４ 電動機部を上に、圧縮機部を下に配設して密
   閉容器内に収納し、吸入管を固定スクロールのう
   ず巻状ラツプの外周部に開口すると共に吐出管を
   密閉容器上部に開口し、密閉容器底部に油槽を設
   け、固定スクロール端板に、一端は圧縮機に他端
   は密閉容器内に開口する吐出通路を設けてなる特
   許請求の範囲第１項記載のスクロール圧縮機。