JPS62291401A - スクロ−ル形流体機械 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 この発明は、スクロール形流体機械に関する。

〔従来の技術〕

スクロール形流体機械は、鏡板にインボリュート曲線か
らなるうず巻状のラップを直立させて形成した２つのス
クロールを、互いにラップを向かい合ってかみ合わせら
れ、両スクロールの間に、オルダムリングと称される自
転阻止部材が配置さ使用される場合、高圧口は吐出口と
なり、膨張機およびモータとして使用される場合、高圧
口は作動流体の流入口となる。

このようなスクロール形流体機械においては、両スクロ
ール間にとじ込められている流体の圧力によって、スク
ロールが分離しないようにするため、 （１）米国特許第３８１７６６４号公報に示されている
ように、旋回スクロールの反ラツプ側の面（以下背面と
いう）に力（ガス圧、ばね圧および両者を併用したもの
）を加える。

（２）特開昭５３−３５８４０号公報に示されているよ
うに、旋回スクロールの反ラツプ側にスラスト軸受を配
置する。かどの処置を１構じている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前者の方法は、旋回スクロールが固定スクロール（静止
部分）に押付けられることになるので、両者間の摺動摩
擦損失が大きくなり、後者の方法はスラスト軸受（静止
部分）と旋回スクロールとの間の摺動摩擦損失が大きく
なる。

この発明の目的は、旋回スクロールと静止部分との間の
摺動摩擦損失を軽減することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の特徴は、旋回スクロールに作用するスラスト
を受ける摺動面に溝を有し、この溝の深さは、旋回スク
ロールが旋回運動した際に動圧効果が生ずる深さに形成
されていることにある。

〔作　用〕

上記の構成であるから、旋回スクロールが旋回運動した
際、旋回スクロールのわずかな傾きによって、溝の中の
油によるくさび作用が生じ、旋回スクロールは、旋回ス
クロールのスラストを受ける摺動面からくさび作用によ
ってわずかに浮き上がった状態で旋回運動する。そのた
め、摺動による摩擦損失を軽減することができる。

〔実施例〕

以下この発明の一実施例を第１図〜第８図により説明す
る。第１図、第２図、第３図はこ−の発明の第１の実施
例である。

固定スクロール３は、外周部に円環状の摺動面ＩＡ（こ
の摺動面ＩＡがすべり軸受の役目を果す）を有する鏡板
１と、この鏡板１に直立し、インボリュート曲線あるい
はこれに近似の曲線に成形され、厚さおよび高さｈがほ
ぼ一様なラップ２とがらなり、その固定スクロール３の
中心部に高圧口８、ラップ２の外側に低圧口９を有する
。この固定スクロール３の鏡板１の摺動面ＩＡには、固
定スクロール３の軸心を中心とする円環状の溝１３を備
え、鏡板１には、溝１３に連通している少なくとも１個
の給油孔１０　（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、’１０ｄ）
を備えている。溝１３は幅は一定で深さは、動圧効果が
発生する程度たとえば１００ミクロン以下に形成されて
いる。動圧効果が発生する１つの条件として、旋回スク
ロールが傾いていること（環状溝１３の底が固定スクロ
ール３の摺動面ＩＡに対して傾いていること）が必要で
ある。給油孔１０には給油配管１１を介して給油源が連
結されている。

旋回スクロール６は、円板状の鏡板４と、この鏡板４に
直立し、固定スクロール３ラツプ２と同一形状に成形さ
れたラップ５と鏡板４の反ラツプ側の面（以下背面とい
う）に設けられたスクロールボス１２とからなる。スク
ロールボス１２の中心は旋回スクロール６の中心０ｍ線
上に位置している。

固定スクロール３と旋回スクロール６とは、ラップ２，
５が互いに向き合った状態に組合わさせ、そしてラップ
２の巻き終り端２ａとラップ５の巻き終り端５ａとは、
点０（固定スクロール３の中心Ｏ５と旋回スクロール６
の中心Ｏｍとを結ぶ線上の中間点をいう）に関して点対
称になっている。

フレーム１４は、固定スクロール３の摺動面ＩＡの最外
周部に数本のボルトによって固定され、固定スクロール
３と向き合っている側の中央部にはおう部１４Ａを有す
る。おう部１４Ａは途中に減圧弁１５を有する配管工６
によって高圧口８に連絡、されている。

クランクシャフト１７は、フレーム１４に取付けられた
軸受１８，１９に回転自在に支持され、その軸心は固定
スクロール３の中心Ｏｓと一致している。このクランク
シャフト１７は、その端部にクランクピン１７ａを備え
、このクランクピン１７ａの中心は、クランクシャフト
１７の軸心からＯ５・Ｏｍに相当する距離（一般に旋回
半径と呼ばれている）だけはなれたところに位置してい
る。このクランクピン１７ａは、スクロールボス１２に
はめ込まれ、クランクピン１７ａとスクロールボス１２
との間に軸受２０が設けられている。

バランシングウェイト２１は、クランクシャフト１７に
取り付けられている。

オルダムリング７は、第３図に示すように、一方の面に
溝７ａを備え、他方の面に溝７ａに直交する溝７ｂを備
えてあり、このオルダムリング７は、フレーム１４と旋
回スクロール６の背面との間に配置されている。オルダ
ムリング７の溝７ａには、フレーム１４に固定されたオ
ルダムキー２２がはめ込まれ、溝７ｂには旋回スクロー
ル６の背面に固定されたオルダムキー（図示せず）がは
め込まれている。

メカニカルシール２３は、フレーム１４に固定されたハ
ウジング２４に納められており、ハウジング２４に固定
されたシールリング２５と、クランクシャフト１７に移
動可能にはめ込まれたフローテンブリング２６とこのフ
ローテンブリング２６をシールリング２５に押し付ける
ばね２７と、ハウジング２４とシールリング２５問およ
びクランクシャフト１７とフローテンブリング２６間の
気密を保つ○リング２８とからなる。

次にこの実施例の動作を説明する。

圧縮動作および動力発生時の動作は省略し、摺動摩耗を
軽減する作用を説明する。油は給油配管１１を経由して
給油孔１０から環状溝１３内に流れ、環状溝１３内に充
満する。

一方、旋回スクロール６は、クランクシャフト１７によ
って回転させられ（圧縮機の場合）、あるいは高圧口８
に流入する作動ガスによって旋回運動させられる。その
際、旋回スクロール６は、固定スクロール３の摺動面Ｉ
Ａに対して傾いた状態となりその結果、溝１３内にはく
さび効果すなわち動圧効果が発生し、環状溝１３内の油
膜圧力は供給圧力以上となる。そして旋回スクロール６
は摺動面ＩＡから極くわずか浮き上がり、両スクロール
の金属接触は全くなくなる。これによって摺動摩擦損失
は大幅に軽減される。

第４図（ａ）、（ｂ）はこの発明の第２の実施例を示す
ものである。この実施例は、第１の実施例における環状
溝１３の内外周部を深くし、この部分を油溜り部２９と
した環状溝１３’Ａを固定スクロール３の鏡板１に設け
、給油孔１０は油溜り部２９に開口したものである。油
溜り部２９は、環状溝１３Ａの内周部、外周部の一方で
もよい。

第５図は、この発明の第３の実施例を示すものである。

この実施例は、環状溝１３を旋回スクロール６の鏡板４
に設けたものである。

第６図はこの発明の第４の実施例を示すものである。こ
の実施例は、給油孔１０の途中に絞り３０を設けたもの
である。

また、図示を省略するが、環状溝１３．１３Ａを等角度
間隔に分割し、環状溝１３．１３Ａを数個のポケット状
にすること、給油孔１０を旋回スクロール６に設け、こ
の給油孔１ｏに連なる給油通路をクランクピン１７ａ、
クランクシャフト１７に設けること、および各実施例を
適宜組せることほこの発明の一実施例である。

第７図は、溝の無次元深さｈｏｅと圧縮機の無次元性能
η本との関係を実験結果から求めた線図である。実験に
用いた装置における溝は、環状のものおよびポケット状
の形状のものである。溝の無次元深さｈｏｅおよび無次
元性能η申は、次式で表わされる。

ｈ、ｏ＊＝ｈｏ／Ｄｓ リ　−ｒｔ／ｒｔ。

ここでｈＯはｊＩＩ￥１３．１．３Ａの深さＩｎｎ）Ｄ
ｓは旋回スクロール６の外径（１ｎ）ηはｉ：１１３，
１３Ａが動圧効果が発生しているときの圧縮性能 η０は溝１３．１３Ａが深く形成され、動圧効果を発生
しないとき（静圧軸受 の機能）の圧縮機の性能を示す。

この第７図から溝の深さｈｏｔが（１〜１５）ＸＩＯ−
４の範囲で性能の向」二がみられ、（５〜ＩＱ）ＸＩＯ
−’の範囲で１０〜１２．１３％性能向上していること
がわかる。これは、溝１３．１３Ａ内の油による動圧効
果が深さｈＯを浅くすることにより発生したものである
。

溝１３．１３Ａの深さｈＯを浅くすることによって動圧
効果が発生する理由を説明する。

油膜圧力Ｐｏ１ｌは一般に油粘度μ、摺動速、度Ｕ油膜
厚さｈｏ（溝１３．１３Ａの深さｈ　ｏと密接な関係に
あるので同一符号を用いる）および鏡モータによる駆：
！！ｌ＋ではＵがほぼ一定と考えてよい）と仮定し、鏡
板１，４の雰囲気温度等が定まると油膜の動圧効果ΔＰ
ｄｙｏ　（油膜圧力Ｐａ１ｌ／油の給油圧Ｐｏ）はおも
に油膜厚さｈＯ１傾きｍのパラメータによって決まって
くる。すなわちΔＰｄ　ｙ　ｏ＝ΔＰ　ｄ　　ｙ　ｏ　
　（１／　ｈ　ｏｓ、　　１／ｍ）　　となる。この式
から、油膜厚さｈＯすなわち溝１３゜１３Ａの深さが浅
いほど、また傾きｍが小さいほど動圧効果ΔＰｄｙｏが
大きくなる。摺動速度Ｕが高速になるにつれて圧縮機機
能η傘が１．０以上になる。溝の無次元深さｈｏｅは第
７図の点線のように、溝深さｈｏｅが深い方向に拡大し
ていき、実線の３倍速の場合は点線のようになる。また
鏡回スクロール６の外径Ｄｓによって決定される。

第８図は、溝内の無次元油膜圧力Ｐｏ１ｌ＊と溝の無次
元深さｈｏｌｌとの関係を示す線図である。

この図から、無次元深さｈｏｅが小さい範囲（１゜３　
ｘ　１０−’　〜１３　ｘ　１０−’）で油膜圧力Ｐａ
１ｌｓが給油圧力Ｐｏより高くなっており、動圧効果が
発生していることがわかる。尚、摺動速度Ｕが高速にな
るにつれて動圧効果が得られる無次元深さｈｏｔは第８
図の点線のようにｈｏｅが深い方向に拡大し、実線の３
倍速の場合は、点線のようになる。

これらの実施例によれば、動圧効果の発生によってもた
らされる摺動摩擦損失の軽減のほか、旋回スクロールの
転覆モーメントすなわち、旋回スクロールに加わる力が
周方向に不均衡となり、旋回スクロールがクランクシャ
フトの軸心に対して傾くのを軽減することができる。こ
れは、高速時の傾きｍを小さく維持して、動圧効果の減
少を抑制するとともにガスの洩れを軽減するのに効果が
ある。また溝の底は傾斜させなくてもよいので、溝の成
形が容易にできる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、旋回スクロールの旋回
運動時、旋回スクロール鏡板の傾きと共働して発揮され
る溝の内部の油による動圧効果により旋回スクロールが
浮き上がった状態となるので、旋回スクロールと静止部
分との間の摺動摩擦損失を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はこの発明の第１の実施例の説明図で、
第１図は縦断面図、第２図は第１図の■−■断面図、第
３図は、自転阻止部材の正面図、第４図ａ、ｂはこの発
明の第２の実施例を示す要部断面図、側面図、第５図は
この発明の第３の実施例を示す要部断面図、第６図はこ
の発明の第４の実施例を示す要部断面図、第７図は、無
次元深さｈｏｅと圧縮機の無次元性能η牟との関係を示
す線図、第８図は無次元深さｈｏｔと溝内の油膜圧力Ｐ
ｏ１ｌとの関係を示す線図である。 ３・・・固定スクロール、６・・・旋回スクロール、７
・・・オルダムリング、１０・・・給油孔、１３．１３
Ａ・・・溝、１４・・・フレーム、１７・・・クランク
シャフト、２３・・・メカニカルシール、２９・・・油
溜り部。 ス可　１　（２） ７ｂ ；％ａ［２１１（ｃス５ン　　　　　　　　　　　　第
　４　四〇（ｂ）、ｆ１５　（２） 第　６　（２）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、固定スクロールおよび旋回スクロールは、鏡板と、
   この鏡板に直立しているうず巻き状のラップとを有し、
   両スクロールは、互いにラップ同士がかみ合っており、
   旋回スクロールが固定スクロールに対して見かけ上自転
   することなく、旋回運動するものにおいて、旋回スクロ
   ールのスラスト力を受ける摺動面に、溝を有し、この溝
   の深さは旋回スクロールが旋回運動した際に、動圧効果
   が生ずる深さに形成されていることを特徴とするスクロ
   ール形流体機械。