JPH03141883A - スクロール圧縮機 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、スクロール圧縮機に係り、特に空気調和機、
冷蔵庫等の冷凍機に用い、簡便な構造で性能向上を図る
のに好適なスクロール圧縮機に関するものである。

［従来の技術］ 従来から圧縮機の低振動化、低騒音化を図るためにスク
ロール圧縮機が注目されて来ている。ただ、この種の圧
縮機は定容積形であるため、特に多量の液冷媒を吸込ん
だとき、液冷媒の逃げ場がなく、ラップの損傷等の弊害
を引きおことやすいこの現象を改善する技術として、例
えば、クランク軸にスイングリンク機構を応用して、ク
ランク軸を可動偏心として、液圧縮時には偏心を小さく
して、固定スクロールと旋回スクロールのラップ間の間
隙を大きくし液圧縮を防止する構造がある。

また、例えば、特開昭６２−１７８７９０号公報に記載
のように、クランク軸の偏心部にスライド可能な旋回軸
受を設け、ばねで支持して上記スイングリンク機構と同
等の機能を有する構造もある。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術は、前者のスイングリンク機構は可動偏心
機構が複雑で収納スペースも広く必要とし、経済性、ス
ペース効率の面で問題がある。

後者の特開昭６２−１７８７９０号公報記載の技術は、
超精密な加工技術が必要であり、生産性や経済性につい
て十分に配慮されていなかった。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたもので、超精密な加工を必要とせず、従来より簡便
な構造で液圧縮などの異常負荷時に主クランク軸やラッ
プに加わる負荷を半径方向のいかなる方向にも逃がすこ
とができ、信頼性を向上しうるスクロール圧縮機を提供
することを、その目的（第１の目的）とするものである
。

また、本発明の他の目的（第２の目的）は、旋回スクロ
ールの自転防止機構が２個以上の副クランク軸で構成さ
れているスクロール圧縮機において、旋回スクロールと
、この副クランク軸で連接されている他の部品との熱膨
張差等による主クランク軸と距離の変動を吸収でき、運
転を円滑にするスクロール圧縮機を提供することにある
。

さらに、本発明の第３の目的は、旋回スクロール台板外
周部と、この台板外周部と対面するフレーム内周部との
隙間を実質的に拡大し、冷凍機油の噛み込みによる抵抗
を減少するとともに、旋回スクロールの台板および渦巻
部を加工するときの歪を低減する技術を提供することに
ある。

また１本発明の第４の目的は、圧縮室から吐出された冷
媒ガスと冷凍機油を効率的に分離し、圧縮機からの冷凍
機油の流出を低減しうるスクロール圧縮機を提供するこ
とある。

［課題を解決するための手段］ 上記第１の目的を達成するために、本発明のスクロール
圧縮機に係る第１の発明の構成は、密閉容器内に、電動
機と該電動機に連結された圧縮機構部とを収納するもの
であって、それぞれ台板上に渦巻き状のラップを有し、
それぞれのラップを噛み合わせることにより圧縮室を形
成する固定スクロールおよび旋回スクロールと、旋回ス
クロールに回転力を伝達する主クランク軸と、この主ク
ランク軸を回転させる軸受を具備するフレームと、この
フレームと前記旋回スクロールとの角度位置関係を保つ
自転防止機構とを備えてなるスクロール圧縮機において
、前記主クランク軸を回転させる軸受は、環状弾性体を
介して前記フレームに支持されるものである。

また、上記第２の目的を達成するために、本発明のスク
ロール圧縮機に係る第２の発明の構成は。

上記と同一前提において、自転防止機構は、偏心部を有
する複数の副クランク軸で構成され、この副クランク軸
を支持する軸受を、その内径、外径の中心が異なる偏心
ブツシュとしたものである。

さらに、上記第３の目的を達成するために、本発明のス
クロール圧縮機に係る第３の発明の構成は、上記と同一
前提において、フレームの内径部で偏心回動する旋回ス
クロールの台板を、その台板の外周沿いに凹状の溝を形
成したものである。

そして、そのスクロールの製作方法は、スクロールの台
板外周沿いに凹状の溝を形成し、この凹状の溝に係止用
の爪部品を挿入し、ほぼ垂直下方に荷重を加えて台板を
基準面にクランプしたのち、台板上面および渦巻状ラッ
プ部を加工するものである。

さらに、上記第４の目的を達成するために１本発明のス
クロール圧縮機に係る第４の発明の構成は、固定スクロ
ール外周部に冷媒ガスの導通穴を穿設し、この導通穴上
部に円筒状の突起部を形成したものである。

［作用］ 第１の発明では、主クランク軸の軸受を環状弾性体を介
してフレームに支持したので、旋回スクロール、固定ス
クロールのラップ間で液圧縮が生じて互いに離れようと
したと責、軸受の外側の環状弾性体によって主クランク
軸は半径方向のいかなる方向にも移動することができ、
液圧縮により生じるラップと軸受への過大負荷を著しく
低減できる。

また、第２の発明では、副クランク軸の外側に、内、外
径の中心が異なる偏心ブツシュを具備したので、熱膨張
率の差等により生じる外力が最小となるよう偏心ブツシ
ュが半回転以内の回転を行い、各軸受間に働く力が最小
となるよう軸受間距離を自動調整する。

さらに、第３の発明では、旋回スクロールの台板外周に
凹状の溝を設けたので１台板外径とフレーム内径との実
質的隙間が拡大し、冷凍機油の噛み込み抵抗を緩和させ
ることができ、さらに、凹状溝部をクランプし、クラン
プ荷重を台板面に対して垂直下向きに加えることにより
１台板上面およびラップ部の加工時に歪を生じることが
ない。

またさらに、第４の発明では、固定スクロール外周部に
、当該固定スクロール上面より突き出る円筒状の突起部
を設はガス通路としたので、固定スクロール上面に付着
している冷凍機油を巻き込むことなく、冷媒ガスのみ通
過させることができる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図ないし第１１図により
説明する。

まず、第１図は、本発明の一実施例に係るスクロール圧
縮機の縦断面図であり、第１図により全体構成を説明す
る。

密閉容器１内の上部にポンプ部（圧縮機構部）。

下部に電動機が収納されている。

ポンプ部は、固定スクロール２、旋回スクロール３、フ
レーム４．主クランク軸５．副クランク軸６を主要構成
要素としている。固定スクロール２の吸込ロアには外部
サイクルにつながる吸込パイプ８が圧入されており、さ
らにその外周部には。

円筒状の突起部９を有する冷媒ガス導通穴１０が穿設さ
れている。固定スクロール２と旋回スクロール３とがそ
れぞれのラップ部を噛み合わせて圧縮室■１を形成して
いる。

旋回スクロール３のボス部には主クランク軸５の偏心部
１２が回転自在に嵌入され、台板部には副クランク軸６
の偏心部１３が回転自在に嵌入されている。副クランク
軸６は内外径の中心が異なる偏心ブツシュ１４を介して
フレーム４に支持されている。

また、フレーム４の中心部に環状弾性体１５を介して軸
受１６が支持されており、主クランク軸５が軸受１６に
回転自在に嵌入されている。

フレーム４と固定スクロール２はボルト１７で締結され
密閉容器ｌ内に固定されている。また、フレーム４と固
定スクロール２との合わせ部には旋回スクロール３の台
板の外周部が摺動自在に嵌入されており、台板の外周沿
いに凹状溝１８が形成されている。

主クランク軸５には、＠動機を構成するロータ１９が焼
嵌め等により嵌着されており、電動機を構成するステー
タ２０は密閉容器１内に焼嵌め等により固定されている
。

スクロール圧縮機の作用を説明する。

ロータ１９はステータ２０により回転力を受は主クラン
ク軸５が回転し、主クランク軸５の偏心部１２が回転す
るに伴い、旋回スクロール３が偏心回動する。旋回スク
ロール３は副クランク軸６の作用により、自転すること
なく公転する。旋回スクロール３の偏心回動により吸込
パイプ８を通して吸込まれた冷媒ガスは固定スクロール
２の吸込ロアから圧縮室１１で徐々に圧縮され、吐出口
２２から密閉容器１の中に放出される。この吐出ガス中
には、主クランク軸５の給油穴２１を通して各摺動部に
供給された冷凍機油２６が混入しており、この冷凍機油
２６は吐出ガスが密閉容器１の上蓋部に衝突した際に分
離し、固定スクロール２の表面を伝わり、密閉容器１と
の隙間から底部に落下する。固定スクロール２の外周部
に設けられた冷媒ガス導通穴１０には円筒状の突起部９
が存在するため、表面を伝わる冷凍機油り混流すること
なく、冷媒ガスは電動機部を通すステータ２０、ロータ
１９を冷却し、吐出パイプ２３から外部サイクルへ供給
される。

次に、第１の発明の実施例を第１図に合わせて第２図な
いし第４図を参照して説明する。

第２図は、第１図のフレームの要部拡大断面図、第３図
、第４図は、第２図のＡ矢視図であり、フレーム４に環
状弾性体１５を介して軸受１６が支持されている状態を
示している。

第３図は、環状弾性体を星形環状金属板１５ａで形成し
た例であり、第４図は、環状弾性体を金属板の集合体１
５ｂで構成したもので、軸受１６の外周、フレーム４の
内周の各円周上に装着されてる。

本実施例によれば、旋回スクロール３と固定スクロール
２との各ラップ間で液冷媒を吸い込んで液圧縮が生じた
り、または異物を噛み込んで、互いに離れようとする過
大な力が発生したとき、主クランク軸５は水平方向のい
かなる方向にも移動することができるので、ラップ部と
軸受１６への過大負荷を著しく低減でき、ラップや軸受
の損傷を防ぐ効果がある。

次に、第２の発明の実施例を、第■図に合わせて第５図
および第６図を参照して説明する。

第５図は、第１図の主、副クランク軸の偏心部を示す要
部拡大断面図、第６図は、第５図のＢ矢視図である。

第５，６図に示す複数個（図の例では２個）の副クラン
ク軸６の外周には、内径、外径の中心がΔεだけ異なる
偏心ブツシュ１４が嵌め込まれている。

主クランク軸５と副クランク軸６はフレーム４に回転自
在に嵌入固定されており、主クランク軸５の偏心部１２
と副クランク軸６の偏心部１３は旋回スクロール３に回
転自在に嵌入固定されてる。

そして、主クランク軸５中心と偏心部１２中心との偏心
寸法、および副クランク軸６中心と偏心部１３中心との
偏心寸法はそれぞれεである。このため、旋回スクロー
ル３は自転することなく公転のみ行う。ただ、各々のク
ランク軸の軸部と偏心部が別々の部品に拘束されている
ため、偏心ブツシュ１４がないと熱膨張率の差や液圧縮
で、クランク軸５が負荷を軽減する方向に移動しようと
しても偏心部１２および１３の距離は変化せず、負荷が
偏心部１２および１３に働き回転が滞ってしまう。

本実施例によれば、外径、内径の中心がΔεだけ異なる
偏心ブツシュ１４が副クランク軸６の外周に嵌入されて
いるので、偏心ブツシュ１４がθだけ回転したとすれば
、主クランク軸５．副クランク軸６間の距離は、ほぼΔ
ε・θだけ移動することになり、熱膨張率の差、あるい
は液圧縮に伴う主クランク軸５の移動に追随して滑らか
な回転を維持できる０例えば通常熱膨張率の差や液圧縮
に伴うクランク軸間の距離の変化は０．２ｎｎ程度以下
であるから、Δε＝０．５ｎｎとするとθ＝２５°程度
となる。

このように第２の発明の実施例によれば、旋回スクロー
ルの自転防止の機能を有する副クランク軸外周に偏心ブ
ツシュを嵌入したので、主クランク軸、副クランク軸間
の距離の変動を吸収でき、旋回スクロールとフレームと
の熱膨張率の差などが問題になることはない。また、材
質の選定の裕度を広げ、より安価で信頼性向上、性能向
上への可能性が期待できるという効果がある。

次に、第３の発明の実施例を、第１図に合わせて第７図
ないし第工１図を参照して説明する。

第７図は、第１図の旋回スクロール、フレー１１を示す
要部拡大断面図、第８図は、第７図のＣ矢視図、第９図
は、第７図の旋回スクロールの加工状態を示す断面図、
第１０図は、第９図のＤ矢視図、第１１図は、従来例の
旋回スクロールの加工状態を示す断面図である。

第７，８図に示す実施例では、旋回スクロール３の台板
３ａの外周沿いに凹状溝１８が形成されている。図で３
ｂは渦巻き状のラップを示す。

一般に、旋回スクロール３とフレーム４との関係におい
て、主クランク軸５の回転に伴い旋回スクロール３はフ
レーム４の内径部で偏心回動するが、このとき、旋回ス
クロール３の台板３ａ外周部とフレーム４の内径部との
隙間党が少なすぎると、冷凍機油の噛み込みを起し機械
損失の増加となる。隙間悲を大きくすると、それは圧縮
機の外径を大きくすることになりスペース効率を低下さ
せる。また、旋回スクロール３の台板３ａの径を小さく
してもａは大きくなるが、この台板３ａは固定スクロー
ル２との間の気密を保つ機能を有するもので、台板３ａ
の径を小さくするとシール性を悪化させ性能の低下を招
くことになる。

本実施例によれば、旋回スクロール３の台板３ａの外周
沿いに凹状溝１８を設けたので、固定スクロール２との
シール性を悪化させることなく、実質的に隙間αを大き
くしたのと同等の機能を有し、圧縮機の径方向の大きさ
は同一のままで冷凍機油噛み込みによる機械損失を低減
でき、効率向上を図ることができる。

ところで、旋回スクロールの従来の加工は、第１１図に
示すように、基準面に取り付けた旋回スクロール３′の
台座を爪部品２４′を介して太い矢印の方向に荷重２５
′を加えてクランプしてのち加工するが、破線で示した
ように台座３ａ渦巻状のラップ３ｂ’にクランプによる
歪が発生するため、加工精度を低下させるという問題が
あった・ 第９，１０図に示す加工方法によれば、スクロール３の
台板３ａの外周沿いに凹状溝１８を形成し、この凹状溝
１８に係止用の爪部品２４を押入し、ほぼ垂直下方に荷
重２５を加えて台板３ａを基準面にクランプしたのち１
台板３ａ上面および渦巻状のラップ３ｂ部を加工する。

この方法によれば、第１１図に示した従来例のようなり
ランプ時の歪をなくすことができ、より高速で高精度な
加工が可能になる。

次に、第４の発明の実施例については、第１図により既
に説明したとおりである。すなわち、固定スクロール２
の外周部に冷媒ガス導通穴１０を穿設し、この導通穴上
部に円筒状の突起部９を形成したものである。

このように、本実施例によはれば、冷媒ガス通路に円筒
状の突起を設けたので、冷媒ガスと冷凍機油の混流を防
ぐことができ、外部サイクルへの冷凍機油の持出しを低
減できる。したがって、封入冷凍機油量の削減や、サイ
クルの配管内壁の油膜の減少により熱交換率が高まり、
また流路抵抗を低減でき高効率化できる効果がある。

なお、上記の実施例では、第１．第２．第３゜第４の各
発明をすべて適用したスクロール圧縮機を説明したが、
本発明はこれに限るものではなく、第１．第２．第３．
第４の発明をそれぞれ独立に適用しても、それに対応し
た効果を得ることができ、各発明のいずれかを組み合わ
せて適用してもそれに対応した効果かえられるものであ
る。ただし、上記実施例のように各発明をすべて適用し
たものがもっとも優れているのは当然である。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、本発明によれば次の効果が
ある。

１）第１の発明によれば、超精密な加工を必要とせず、
従来より簡便な構造で液圧縮などの異常負荷時に主クラ
ンク軸やラップに加わる負荷を半径方向のいかなる方向
にも逃がすことができ、信頼性を向上しうるスクロール
圧縮機を提供することができる。

２）第２の発明によれば、旋回スクロールの自転防止機
構が２個以上の副クランク軸で構成されているスクロー
ル圧縮機において、旋回スクロールと、この副クランク
軸で連接されている他の部品との熱膨張差等による主ク
ランク軸との距離の変動を吸収でき、運転を円滑にする
スクロール圧縮機を提供することができる。

３）第３の発明によれば、旋回スクロール台板外周部と
、この台板外周部と対面するフレーム内周部との隙間を
実質的に拡大し、冷凍機油の噛み込みによる抵抗を減少
するとともに、旋回スクロールの台板および渦巻部を加
工するときの歪を低減する技術を提供することができる
。

４）第４の発明によれば、圧縮室から吐出された冷媒ガ
スと冷凍機油を効率的に分離し、圧縮機からの冷凍機油
の流出を低減しうるスクロール圧縮機を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の一実施例に係るスクロール圧縮機の
縦断面図、第２図は、第１図のフレームの要部拡大断面
図、第３図、第４図は、第２図のＡ矢視図、第５図は、
第１図の主、副クランク軸の偏心部を示す要部拡大断面
図、第６図は、第５図のＢ矢視図、第７図は、第１図の
旋回スクロール、フレームを示す要部拡大断面図、第８
図は。 第７図のＣ矢視図、第９図は、第７図の旋回スクロール
の加工状態を示す断面図、第１０図は、第９図のＤ矢視
図、第１１図は、従来例の旋回スクロールの加工状態を
示す断面図である。 １・・・密閉容器、２・・・固定スクロール、３・・・
旋回スフＣ１−）Ｌｉ、　３　ａ・・・台板、４・・・
フレーム、５・・・主クランク軸、６・・・副クランク
軸、９・・・突起部、１０・・・冷媒ガス導通穴、１２
．１３・・・偏心部、１４・・・偏心ブツシュ、１５・
・・環状弾性体、１５ａ・・・星形環状金属板、１５ｂ
・・・金属板の集合体、１６・・・軸受、１８・・・凹
状溝、１９・・・ロータ、２ｏ・・ステータ、２４・・
・爪部品。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、密閉容器内に、電動機と該電動機に連結された圧縮
   機構部とを収納するものであって、 それぞれの台板上に渦巻き状のラップを有し、それぞれ
   のラップを噛み合わせることにより圧縮室を形成する固
   定スクロールおよび旋回スクロールと、旋回スクロール
   に回転力を伝達する主クランク軸と、この主クランク軸
   を回転させる軸受を具備するフレームと、このフレーム
   と前記旋回スクロールとの角度位置関係を保つ自転防止
   機構とを備えてなるスクロール圧縮機において、 前記主クランク軸を回転させる軸受は、環状弾性体を介
   して前記フレームに支持されることを特徴とするスクロ
   ール圧縮機。 ２、環状弾性体を星形環状金属板で形成したことを特徴
   とする請求項１記載のスクロール圧縮機。 ３、環状弾性体は、軸受外周、フレーム内周の各円周上
   に装着される金属板の集合体で構成されることを特徴と
   する請求項１記載のスクロール圧縮機。 ４、密閉容器内に、電動機と該電動機に連結された圧縮
   機構部とを収納するものであって、 それぞれ台板上に渦巻き状のラップを有し、それぞれの
   ラップを噛み合わせることにより圧縮室を形成する固定
   スクロールおよび旋回スクロールと、旋回スクロールに
   回転力を伝達する主クランク軸と、この主クランク軸を
   回転させる軸受を具備するフレームと、このフレームと
   前記旋回スクロールとの角度位置関係を保つ自転防止機
   構とを備えてなるスクロール圧縮機において、 自転防止機構は、偏心部を有する複数の副クランク軸で
   構成され、 この副クランク軸を支持する軸受が、その内径、外径の
   中心が異なる偏心ブッシュであることを特徴とするスク
   ロール圧縮機。 ５、密閉容器内に、電動機と該電動機に連結された圧縮
   機構部とを収納するものであって、 それぞれ台板上に渦巻き状のラップを有し、それぞれの
   ラップを噛み合わせることにより圧縮室を形成する固定
   スクロールおよび旋回スクロールと、旋回スクロールに
   回転力を伝達する主クランク軸と、この主クランク軸を
   回転させる軸受を具備するフレームと、このフレームと
   前記旋回スクロールとの角度位置関係を保つ自転防止機
   構とを備えてなるスクロール圧縮機において、 フレームの内径部で偏心回動する旋回スクロールの台板
   を、その台板の外周沿いに凹状の溝を形成したものとし
   た ことを特徴とするスクロール圧縮機。 ６、自転防止機構が、偏心部を有する複数の副クランク
   軸で構成され、この副クランク軸を支持する軸受が、そ
   の内径、外径の中心が異なる偏心ブッシュであることを
   特徴とする請求項１ないし５記載のいずれかのスクロー
   ル圧縮機。 ７、フレームの内径部で偏心回動する旋回スクロールの
   台板を、その台板の外周沿いに凹状の溝を形成したもの
   としたことを特徴とする請求項１ないし６記載のいずれ
   かのスクロール圧縮機。 ８、固定スクロール外周部に冷媒ガスの導通穴を穿設し
   、この導通穴上部に円筒状の突起部を形成したことを特
   徴とする請求項１ないし７記載のいずれかのスクロール
   圧縮機。 ９、スクロールの台板外周沿いに凹状の溝を形成し、こ
   の凹状の溝に係止用の爪部品を挿入し、ほぼ垂直下方に
   荷重を加えて台板を基準面にクランクプしたのち、台板
   上面および渦巻状ラップ部を加工することを特徴とする
   スクロールの製作方法。