JPH0794824B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は冷凍用あるいは空調用に用いられるスクロール
圧縮機に関するものである。

〔従来の技術〕

スクロール流体機械の原理について述べる。第５図はス
クロール流体機械をスクロール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、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
同一形状で巻方向が互いに反対の渦巻（1a），（2a）を
有し、これらの渦巻（1a），（2a）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、円弧等から構成
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（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）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Ｏのまわり
を自転しない公転運動を行ない、第１図（ａ）〜（ｄ）
に示す如く０゜,90゜,180゜,270゜のように運動する。
図中、第５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成及び動作につい
て説明する。第６図は特開昭61−268880号に示された従
来の構成を示し、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）は固定スクロール、（２）は揺動ス
クロール、（３）は吸入口（吸入室）、（４）は吐出ポ
ート、（５）は圧縮室、（６）は主軸、（７）は吸込口
（7a）を有し、主軸（６）下端と所定空隙をもって主軸
（６）下端部を被うように装着されたオイル・ギャッ
プ、（８）は第１のフレーム、（９）は第２のフレー
ム、（10）はモータロータ、（11）はモータ・ステー
タ、（12）はシェルで２分割されており、（12a）はロ
アーシェル、（12b）はアッパーシェル、（13）はオル
ダム継手、（15）はシェル（12）底部に設けた油溜、
（16）は吸入管、（17）は吐出管、（18）は主軸（６）
に偏心して設けられた揺動スクロール軸（2b）と回動自
在に嵌入された揺動軸受、（19）は主軸（６）上部の大
径部（6a）を支承する第１の主軸受、（20）は主軸
（６）下部の小径部（6b）を支承する第２の主軸受、
（21）は揺動スクロール（２）の下面の軸方向から支承
する第１のスラスト軸受、（22）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、（23）は主軸（６）下端に開
口部（23a）を有し、主軸（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（18），（20）部へ連
通している。（24）は主軸（６）内に設けられたガス抜
き穴、（25），（26）は油経路用の返油孔、（27），
（28）は吸入ガス経路用の連通孔、（30）は油溜め（1
5）の上方を覆う仕切板である。

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（2b）
が揺動軸受（18）介して主軸（６）に係合され、前記揺
動軸受（18）及び軸受フレーム（８）に配設された第１
のスラスト軸受（21）によって支承されている。更に、
主軸（６）はインロウで互いに結合された第1,第２のフ
レーム（８），（９）内に配設された第１の主軸受（1
9）、第２の主軸受（20）、第２のスラスト軸受（22）
によって支承されている。また、オルダム継手（13）は
揺動スクロール（２）と第１のフレーム（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）は第１のフレーム
（９）及び第２のフレーム（９）ともにボルトなどによ
り共締めされる。また、モータ・ロータ（10）は主軸
（６）に、モータ・ステータ（11）は、第２のフレーム
（９）に、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・キャップ（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（10），（11）を下部にしてシェル（12）内に圧
入，焼嵌め等により収容固定されている。ここで、第１
のフレーム（８）と第２フレーム（９）の組立状態につ
いて第７図を用いてさらに詳しく説明する。（8a）は第
１フレーム（８）の下面側に設けられたインロウ凸部、
（19）は第１の主軸受、（9a）は第２のフレーム（９）
の上面側に設けられたインロウ凹部、（20）は第２のフ
レーム（９）に圧入等により固定された第２の主軸受で
ある。第１の主軸受（19）は第１フレーム（８）と、第
２の主軸受（20）は第２のフレーム（９）とそれぞれ同
心に形成されている。上記の第１のフレーム（８）と第
２のフレーム（９）は、各々のインロウ部（8a）（9a）
が互いにすきまなく嵌合されており、従って圧縮機を組
立てた状態においては、第１の主軸受（19）と第２の主
軸受（20）の同心は確保されており、双方の軸受（19）
（20）により主軸（６）は回転可能に支承される。

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（10）が回転すると、主
軸（６）及びオルダム継手（13）を介して揺動スクロー
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（1
6）よりシェル（12）内に吸入され点線矢印に示すよう
に第２のフレーム（９）とモータ・ステータ（11）との
間の連通孔（27）、モータ・ロータ（10）とモータ・ス
テータ（11）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（12）と第１のフレーム
（８）、及び第２のフレーム（９）との間の連通孔（2
8）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（17）よ
り圧縮機外へ排出される。また、潤滑油は、油溜め（1
5）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（23）による送心ポ
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（23）を通して各軸受（18），（20）を給油
し、さらに軸受（18）からは軸受（21），（19），（2
2）に給油される。潤滑に使用された油は、主に第１の
フレーム（８）、第２のフレーム（９）にそれぞれ設け
られた返油孔（25），（26）を通って仕切板（30）の上
面にたまる。ここで、油は返油穴（30c）及び貫通孔（3
0a）より油溜め（15）へ戻される。また、主軸（６）に
設けられたガス抜き穴（24）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
高めるものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のスクロール圧縮機は、以上説明したように、第１
のフレーム（８）と第２のフレーム（９）の各々のイン
ロウ部（8a）と（9a）を互いにすきまなく嵌合させるこ
とによって第１の主軸受（19）と第２の主軸受（20）の
同心を確保しているので、各々のインロウ部は圧入する
必要があるが、この場合、圧入により、第１のフレーム
（８）下端のインロウ凸部（8a）が締付けられ、第１の
フレーム（８）が第８図のように山なりに変形し、スラ
スト軸受（21）も同様に変形するため、スラスト軸受
（21）と揺動スクロール端板（2a）は、同図のごとく内
周側で局部的片当りをした状態で摺動することになり、
スラスト軸受（21）の摩耗や焼付きを生じる原因になっ
ていた。また、第１のフレーム（８）が山なりに変形す
るため、第１の主軸受（19）も変形し、第１の主軸受
（19）と第２の主軸受（20）の同心が得られにくく、主
軸が傾き軸受の負荷容量が減少し焼付きの原因となって
いた。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、第１の主軸受と第２の主軸受の同心が得られ
るとともにスラスト軸受の摩耗や焼付も解消できるの
で、高性能、高信頼性のスクロール圧縮機が得られる。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るスクロール圧縮機は、第１の主軸受を有
する第１のフレーム下面部に上記第１の主軸受と同心に
形成されたインロウ凸部か、あるいは第２の主軸受を有
する第２のフレーム上面部に上記第２の主軸受と同心に
形成されたインロウ凹部のどちらか一方の剛性を弱くし
たものである。

〔作用〕

この発明においては、上述のように第１のフレームか、
あるいは第２のフレームのインロウ部のどちらか一方の
剛性を弱くしたので、第１のフレームを第２のフレーム
に圧入しても、圧入による締付力を剛性の弱い方のイン
ロウ部で吸収するので、第１のフレーム及び第２のフレ
ームの部品全体に及び変形がなくなり、第１の主軸受と
第２の主軸受の同心が確保できるとともに、スラスト軸
受の片当りをなくすことができる。

〔実施例〕 以下、この発明の一実施例を第１図、第２図（ａ）
（ｂ）、及び第３図，第４図において説明する。第１図
において第５図，第６図と同一符号は相当部分を示して
いる。この実施例においては、第１の主軸受（19）を有
する第１のフレーム（８）のインロウ凸部（8a）の形状
を下面部に突出した薄肉円筒構造とすることによって剛
性を弱くしたので、第１のフレーム（８）を第２のフレ
ーム（９）に圧入しても第１のフレーム（８）の下面部
のインロウ凸部の薄肉円筒部分が弾性変形して、圧入に
よる締付力を吸収するので、第１のフレーム（８）およ
び第２のフレーム（９）の部品全体に変形が及ぶような
ことがなくなる。

この様子を詳しく説明したのが第２図（ａ）（ｂ）、及
び第３図である。

第２図（ａ）（ｂ）において、（８）は第１のフレー
ム、（8a）はインロウ凸部の薄肉円筒部分である。
（９）は第２のフレーム、（9a）はインロウ凹部であ
る。第１のフレーム（８）のインロウ凸部の薄肉円筒部
分（8a）に図示されているl₁は薄肉円筒部の長さ、ｔは
その厚さである。ここで、長さl₁と厚さｔは、圧入によ
る締付力に対して、薄肉円筒部（8a）根元部分の応力が
材料の許容応力以下になるように決定されている。ま
た、第２のフレーム（９）のインロウ凹部（9a）の上面
側は図のようにθの角度を持たせたテーパ状にしてあ
り、その長さはl₂である。この長さl₂は、圧入による必
要締付力が得られる範囲で最大限に長く決定されてい
る。ここで圧入長さはｌ−l₂である。以上のように構成
された第１のフレーム（８）と第２のフレーム（９）の
インロウ部を圧入すると第３図のように第１のフレーム
（８）の長さl₁、厚さｔで構成された薄肉円筒部分が許
容応力以下の範囲で弾性変形して圧入による締付力を吸
収している。

従って、スラスト軸受（21）と揺動スクロール（２）の
端板（2a）は第１図のように適正に当接し、片当りのな
い摺動が可能となり、スラスト軸受（21）の片摩耗や焼
付きを未然に防止できる。

また、第１のフレーム（８）が変形しないので、第１の
主軸受（19）と第２の主軸受（20）の同心が確保され主
軸が傾くことがなくなり、高性能、高信頼性が得られ
る。

さらにこの実施例では、第２のフレーム（ａ）の上面部
のインロウ凹部（9a）に上方に向かって徐々に径を大き
くしたテーパ状部分を設けたので、圧入しやすくなり、
組立性も向上している。

なお、上記実施例では、第１のフレーム（８）の下面部
のインロウ凸部（8a）の形状を下方に突出した薄肉円筒
構造とすることによって剛性を弱くしたが、別に薄肉円
筒構造でなくても良く、たとえば第４図（ａ）（ｂ）の
ように第１のフレーム（８）のインロウ部（8a）にスリ
ット（8b）を設けて第２フレームのインロウ部（9a）よ
りも剛性を弱くして圧入による締付力を吸収できる構造
であれば良い。

また、第１のフレーム（８）のインロウ部（8a）の剛性
を弱くする代わりに、第２のフレーム（９）のインロウ
部（9a）の剛性を弱くしても良い。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、第１のフレーム下面
部のインロウ凸部か、あるいは第２のフレーム上面部の
インロウ凹部のどちらか一方の剛性を弱くすることによ
り、第１のフレームを第２のフレームに圧入しても、剛
性の弱い方のインロウ部で、圧入による締付力を吸収す
ることができ、第１のフレームと第２のフレームがとも
に変形しないので、第１の主軸受と第２の主軸受の同心
が確保され、したがって主軸の傾きが抑制され、主軸受
の焼付きが防止できる。また、第１のフレームが変形し
ないので、スラスト軸受も変形することがなくなり、ス
ラスト軸受が歪んで揺動スクロールの端板と片当りする
のを防止することができるとともに、スラスト軸受の異
常摩耗や焼付き事故を防止できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例によるスクロール圧縮機
の要部を示す断面図、第２図（ａ）、及び第２図（ｂ）
はそれぞれ第１図に示すスクロール圧縮機を構成する第
１のフレーム及び第２のフレームの要部詳細図、第３図
は第１図に示すスクロール圧縮機の要部詳細図、第４図
（ａ）（ｂ）はこの発明の他の実施例による第１のフレ
ームの断面図及び下面図、第５図はスクロール圧縮機の
作動原理を示す説明図、第６図は従来におけるスクロー
ル圧縮機の断面図、第７図は同じく従来のスクロール圧
縮機の要部断面図、第８図は従来装置に関する説明用断
面図である。 これらの図において、（１）は固定スクロール、（２）
は揺動スクロール、（６）は主軸、（８）は第１フレー
ム、（8a）はインロウ凸部、（９）は第２フレーム、
（9a）はインロウ凹部、（19）は第１の主軸受、（20）
は第２の主軸受、（21）はスラスト軸受である。 なお、各図中、同一符号は同一、または相当部分を示
す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インボリュートなどの渦巻状の側板を端板
   面に突設して構成され、上記側板を互いに組合わせるこ
   とにより圧縮室を構成する固定スクロールおよび揺動ス
   クロールと、上記揺動スクロールを揺動運動させる主軸
   と、上記揺動スクロールをスラスト軸受を介して支承す
   るとともに、上記固定スクロールを保持しかつ上記主軸
   の上端部を回転可能に支承する第１の主軸受を有する第
   １のフレームと、この第１のフレームの下面部に位置
   し、上記第１の主軸受と同心に形成されたインロウ凸部
   に嵌合する凹部を有するとともに該凹部と同心に形成さ
   れ、上記主軸を回転可能に支承する第２の主軸受を有す
   る第２のフレームを備えたスクロール圧縮機において、
   上記第１のフレーム下面部のインロウ凸部か、あるいは
   第２のフレームのインロウ凹部のどちらか一方の剛性を
   弱くしたことを特徴とするスクロール圧縮機。