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JPH0545800B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0545800B2
JPH0545800B2 JP57232581A JP23258182A JPH0545800B2 JP H0545800 B2 JPH0545800 B2 JP H0545800B2 JP 57232581 A JP57232581 A JP 57232581A JP 23258182 A JP23258182 A JP 23258182A JP H0545800 B2 JPH0545800 B2 JP H0545800B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
scroll
bearing
oscillating
crankshaft
swing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP57232581A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS59120794A (ja
Inventor
Tsutomu Inaba
Toshuki Nakamura
Tadashi Kimura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP23258182A priority Critical patent/JPS59120794A/ja
Publication of JPS59120794A publication Critical patent/JPS59120794A/ja
Publication of JPH0545800B2 publication Critical patent/JPH0545800B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/0042Driving elements, brakes, couplings, transmissions specially adapted for pumps
    • F04C29/005Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions
    • F04C29/0057Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions for eccentric movement

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はスクロール圧縮機に関し、特に圧縮
部の半径方向のシールを確実にしたスクロール圧
縮機に関するものである。
まず、スクロール圧縮機の原理について簡単に
述べる。
第1図a〜dはスクロール圧縮機の基本的構造
を示すもので、1は固定スクロール、2は揺動ス
クロール、5は固定スクロール1と揺動スクロー
ル2間の間隙より形成される圧縮室、6は吸入
室、8は各スクロール1,2の最内周に形成され
る吐出室である。また、O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は同一形状で巻き方向が同方向で180度
位相がずれており、この渦巻の形態はインボリユ
ートあるいは円弧等を組合せたものであり、そし
てこの渦巻状のスクロール1,2を組合せること
で両渦巻間に圧縮室5が形成されるものである。
次に動作について説明する。第1図a〜dにお
いて、固定スクロール1は空間に対して静止して
おり、揺動スクロール2は固定スクロール1と図
の如く組合され、そして揺動スクロール2の周方
向の姿勢を変化させることなく、即ち、自転運動
をさせることなしに固定スクロール1の中心Oの
回りを旋回運動させ、これにより揺動スクロール
2を固定スクロール1に対し第1図のaからdの
状態に連続して変化させる。このような揺動スク
ロール2の運動に伴い、圧縮室5は吸入室6から
吐出室8に向け順次その容積を減じ、これにより
吸入室6から圧縮室5内に吸込まれた気体を圧縮
して固定スクロール1の中央部の吐出室8へ吐出
させる。
以上がスクロール圧縮機の一般的な動作説明で
ある。
次に上述した原理機能を有する従来のスクロー
ル圧縮機を第2図〜第4図により説明する。
第2図〜第4図はスクロール圧縮機を、例えば
冷凍または空調あるいは空気圧縮機に利用した場
合の例を示すもので、フロン等の気体の圧縮機と
して構成したものである。同図において、1は固
定スクロール、1aは固定スクロール1の台板で
あり、後述するシエルの一部を兼ねている。2は
揺動スクロール、3は揺動スクロール2の台板、
4は台板3の背面中央に突設した揺動スクロール
軸、5は両スクロール1,2により形成される圧
縮室、6は圧縮室5の吸入室、7は吸入室6に連
通するガス体吸入口、8は上記圧縮室5の吐出
室、8aは吐出室8に連通する吐出孔、9は揺動
スクロール2の台板3の背面を支承するスラスト
軸受、10は固定スクロール1とボルト等で固定
された軸受支え、11は揺動スクロール2の自転
を防止し、半径方向に揺動可能に軸受支え10に
連結するためのリング状のオルダム継手、12は
揺動スクロール2の台板3と軸受支え10の間に
形成されたオルダム室、13はオルダム室12と
後述のモータ室を連通するよう軸受支え10に穿
設された返油孔、14は揺動スクロール2を駆動
するクランク軸で、このクランク軸14内にはそ
の長手方向に沿つて油孔15が偏心して形成され
ている。また、16はクランク軸14の上端にお
いて、揺動スクロール軸4がクランク軸14の軸
線より偏心して嵌合する嵌合部に設けた揺動軸
受、17はクランク軸14の上部を軸受支え10
に軸承する主軸受、18はクランク軸14の下部
を軸承するモータ側軸受、19はクランク軸14
の回転駆動モータを構成するステータ、20はク
ランク軸14の一体のモータロータ、21はロー
タ20の上部においてクランク軸14に固定され
た第1のバランス部材、22は同じくロータ20
の下端に固定した第2のバランス部材、23は固
定スクロール1、軸受支え10、モータステータ
19及びモータ側軸受18を支持し、圧縮機全体
を密封するシエル、24はシエル23内の底部内
に貯溜された油、25はモータステータ19及び
モータロータ20等を収容するモータ室である。
また、第3図及び第4図において、rはクラン
ク軸14の軸心(固定スクロール1の中心O)か
らの揺動軸受(揺動スクロール軸)の偏心量、
Fcは揺動スクロール2の旋回運動時に発生する
揺動スクロール2と台板3等の遠心力、Fgは遠
心力Fcとほぼ直角な方向のガス負荷、Fは遠心
力Fcとガス負荷Fgとの合成力、Cは固定スクロ
ール1と揺動スクロール2との半径方向の隙間で
ある。
上記のように構成された従来のスクロール圧縮
機において、モータステータ19に通電される
と、ロータ20はトルクを発生してクランク軸1
4と一体に回転する。クランク軸14が回転する
と、これと偏心結合された揺動スクロール軸4に
回転力が伝えられ、揺動スクロール2はオルダム
継手11にガイドされながらクランク軸14の軸
線を中心にして旋回運動を行い、第1図に示す圧
縮作用を行う。これに伴い気体は吸入孔7から吸
入室6内に吸入され、圧縮室5内に取込まれると
ともに、揺動スクロール2の旋回運動により順次
内側の吐出室8に圧縮されながら送り込まれ、そ
して固定スクロール1の中央部にある吐出孔8a
から吐出される。
なお、クランク軸14の回転に伴う揺動スクロ
ール2の旋回運動は圧縮機全体に不釣合による振
動を引き起こそうとするが、第1のバランス部材
21及び第2のバランス部材22がクランク軸1
4と一体に回転することにより、揺動スクロール
2の旋回運動による遠心力成分を静的及び動的に
相殺し、クランク軸14回りの釣合をとり、この
結果圧縮機は異常な振動を発生することなく運転
される。
以上のような従来の圧縮機においては、揺動ス
クロール2は半径rの円を描く旋回運動を行い、
そして偏心方向で固定スクロール1と最も接近す
るが、揺動スクロール2を円滑に旋回運動させる
ためには、両渦巻間に半径方向の隙間Cが生じる
ようにしている。このような半径方向の隙間Cが
存在することは、圧縮室5の半径方向の隙間のシ
ールが行い難く、かつ半径方向の隙間Cを通じて
圧縮室5内部のガスが低圧側へもれてしまうこと
になる。圧縮室5内部のガスが低圧側へもれる
と、最終的に吐出孔8aから吐出されるガスの量
が減じ、即ち体積効率が低下し、あるいはもれた
ガスを再度圧縮したりすることになり、モータ入
力が増加し、所謂成績係数が低下すると云う問題
につながる。また、もし半径方向の隙間Cが0に
なるように偏心量rを設定すると、固定スクロー
ル1及び揺動スクロール2の形状精度によつて
は、揺動軸受16及び主軸受17に無理な力がか
かり、焼付きを起こすおそれもあつた。
この発明は上記のような従来の欠点を解消する
ためになされたもので、半径方向に移動可能とし
且つクランク軸から偏心させた揺動スクロール軸
の偏心量rを可変とし、揺動スクロール旋回時の
ガス負荷と遠心力との合成力の分力によつて、揺
動スクロールを固定スクロールに押付け、これら
のスクロール間の隙間cが常に零となる運転状態
にでき、もつて、高性能で且つ信頼性の高いスク
ロール圧縮機を提供することを目的とする。
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
第5図及び第6図はこの発明にかかるスクロー
ル圧縮機の一例を示すもので、第2図〜第4図と
同一又は相当部分には同一符号を付してその説明
を省略する。また、同図において、26はクラン
ク軸14の上端面にその軸心Oより偏心して形成
した軸受嵌合穴であり、該軸受嵌合穴26はクラ
ンク軸14の直径をはずれた方向に伸びる長穴形
状をなし、この軸受嵌合穴26内には、揺動軸受
16が長手方向にスライド可能に、かつ回転しな
いように嵌合され、さらに揺動軸受16内には揺
動スクロール2の台板3の下面に突設した揺動ス
クロール軸4が回転可能に嵌合されている。ま
た、αは上記軸受嵌合穴26の長手方向と揺動軸
受16の偏心方向とのなす角、θは遠心力Fcと
ガス負荷Fgとの合成力Fと偏心方向とのなす角
である。
また、このようなスクロール圧縮機では、一般
に回転数一定であるため、遠心力Fcの大きさは
常に一定であるが、ガス負荷Fgの大きさは運転
条件、例えば吸入ガスの圧力あるいは吐出ガスの
圧力によつてある程度変化する。従つて遠心力
Fcとガス負荷Fgの合成力Fの大きさも変化し、
合成力Fのなす角度θもある範囲で変化する。第
5図に示す実施例では、許容し得る最大のガス負
荷における合成力Fと軸受嵌合穴26の長手方向
とのなす角を90゜になるように選定してある。
上記のように構成された本実施例のスクロール
圧縮機において、通常の運転状態では、ガス負荷
Fgがそれ程大きくないため、合成力Fと嵌合穴
26の長手方向とのなす角(α+θ)は90゜より
小さい。従つて、運転中に合成力Fが揺動軸受1
6に作用すると、合成力Fの分力F′が揺動軸受1
6を嵌合穴26の長手方向にスライドさせようと
する。このときの分力F′の大きさは、 F′=Fcos(α+θ) ……(1) で表わされる。(1)式に示す分力F′が発生すると、
揺動軸受16は嵌合穴26内を揺動半径rが増加
する方向にスライドし、揺動スクロール2が固定
スクロール1に接触する位置で停止する。このた
め、両スクロールの形状精度が悪くても、揺動ス
クロール2は固定スクロール1に追従しながら、
即ち揺動半径rを自由に変化させながら旋回運動
するため、常に半径方向の隙間Cは0に保たれる
ことになる。従つて、固定スクロール1と揺動ス
クロール2との半径方向の隙間Cのシールは充分
に行われることになり、かつガスもれが少なくな
るため、圧縮機は体積効率が向上し、またもれた
ガスの再圧縮が少なくなるため、モータ入力が減
少し、つまり成績係数が向上することになる。
この場合の固定スクロール1と揺動スクロール
2の接触荷重F″は、 F″=F′cosα =Fcosαcos(α+θ) ……(2) であり、これは合成力Fに比べて非常に小さい荷
重である。従つて、固定スクロール1と揺動スク
ロール2とが接触しても接触荷重が小さいため、
表面の摩耗、焼付けの問題も発生しにくい。
さらに、運転状態が変化してガス負荷Fgが許
容値を超えると、合成力Fと嵌合穴26の長手方
向とのなす角(α+θ)が90゜を超えることにな
り、90゜以上になると、合成力Fの分力F′の方向
は通常運転の場合と逆になり、偏心量rが減少す
る方向に働くことになる。従つて、半径方向の隙
間Cは大きくなり、このため圧縮室5からのガス
もれ量が増大し、即ちアンロードされることにな
る。また、冷媒液あるいは油等が圧縮室5に取り
込まれた場合にも同様に半径方向の隙間Cが増加
することによりアンロードし、圧縮機の過負荷を
保護することになる。
揺動軸受16のスライド方向をクランク軸14
の軸心に対する上記揺動軸受16の軸心の偏心方
向と所定の角度に設定し、その揺動軸受16の偏
心方向と略直角方向に作用して運転条件で変化す
る圧縮室内のガス負荷Fgと上記揺動軸受16の
偏心方向に作用する遠心力Fcとの合成力Fの上
記スライド方向への分力F′で上記揺動軸受16を
揺動スクロール2の渦巻が固定スクロール1の渦
巻に接離可能な方向にスライドさせる構成とした
ので、その揺動軸受のスライド運動によつて、上
記揺動スクロールと上記固定スクロールとの間の
隙間が常に零となつてそれらのスクロール間が確
実にシールされた運転状態を得ることができ、こ
れによつて高性能で且つ信頼性の高いスクロール
圧縮機を提供できるという効果がある。
しかも、上述のように、ガス負荷と遠心力との
合成力の分力で揺動軸受をスライド運動させるの
で、そのスライド運動のための別途付加部材を一
切必要とせず、従つて、構成も簡単でコストアツ
プを抑えることができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
第1図a〜dはスクロール圧縮機の動作原理
図、第2図は従来のスクロール圧縮機の全体構成
を示す断面図、第3図は従来における揺動軸受部
分の詳細を示す拡大断面図、第4図は同じく従来
における揺動軸受及びスクロール部分の詳細を示
す拡大断面図、第5図はこの発明のスクロール圧
縮機における揺動軸受部分の詳細を示す断面図、
第6図は同じくこの発明のスクロール圧縮機にお
ける揺動軸受部及びスクロール部分の詳細を示す
断面図である。 1…固定スクロール、2…揺動スクロール、3
…台板、4…揺動スクロール軸、5…圧縮室、6
…吸入室、8…吐出室、10…軸受支え、11…
オルダム継手、14…クランク軸、16…揺動軸
受、17…主軸受、19…モータステータ、20
…モータロータ、21,22…バランス部材、2
3…シエル、26…軸受嵌合穴。なお、図中同一
符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 巻方向が同方向で180度位相がずれている渦
    巻を互に組合せて圧縮室を形成する固定スクロー
    ル1及び揺動スクロール2と、この揺動スクロー
    ルの渦巻と反対側にある揺動スクロール軸4を所
    定量だけ偏心して設けられた揺動軸受16を介し
    て支承し上記揺動スクロールを揺動運動させるク
    ランク軸14と、このクランク軸を主軸受17を
    介して支持する軸受支え10と、上記揺動スクロ
    ール2を上記揺動スクロール軸4回りに自転する
    ことを阻止して主軸受回りに揺動運動させるオル
    ダム継手と、上記クランク軸14を駆動するモー
    タとを備え、上記揺動スクロール2の揺動軸受1
    6を、上記クランク軸14の軸線と直角な面内で
    スライド可能に取付けたスクロール圧縮機におい
    て、該揺動軸受16のスライド方向を上記クラン
    ク軸14の軸心に対する上記揺動軸受16の軸心
    の偏心方向と所定の角度に設定し、その揺動軸受
    16の偏心方向と略直角方向に作用して運転条件
    で変化する上記圧縮室内のガス負荷Fgと上記揺
    動軸受16の偏心方向に作用する遠心力Fcとの
    合成力Fの上記スライド方向への分力F′で上記揺
    動軸受16を上記揺動スクロール2の渦巻が上記
    固定スクロール1の渦巻に接離可能な方向にスラ
    イドさせる構成としたことを特徴とするスクロー
    ル圧縮機。
JP23258182A 1982-12-27 1982-12-27 スクロ−ル圧縮機 Granted JPS59120794A (ja)

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JPS59120794A JPS59120794A (ja) 1984-07-12
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