JPH0419378A - 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、例えば空気調和機あるいは冷凍機等に使用し
て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〕

一般に、この種のスクロール圧縮機としては種々色々な
ものが知られており、例えば特開昭６３−１９６４８８
号公報に開示されている。

これは、スクロール駆動用の主軸が所謂片持ち支持され
る構造であるため、インバータ制御による可変速運転に
おいて特に高速運転時に主軸のモータ側の振れ回りが大
きくなり、その剛性変形によってモータロータがモータ
ステータに衝突する等の不具合があった。

このため、従来より特開昭５９−１２０７９４号公報に
示すように主軸の両端部を支承することにより、高速運
転時においても主軸の振れ回りが大きくなることを防止
する構造をもつものが採用されている。これを第６図を
用いて説明すると、同図において、符号１で示すものは
その底部に油溜め２を有する容器で、全体が上方に開口
する有底筒体によって形成されている。この容器１内に
は、スクロール駆動用のモータ３を収納するモータ室１
ａが形成されている。４は上下側に開口する段状孔４ａ
を有する上部軸受支えで、前記容器１に開口部を閉塞す
るように装着されている。この上部軸受支え４には、上
方に開口するオルダム室４ａおよびこのオルダム室４ａ
と前記モータ室１ａに開口する返油孔４ｂが設けられて
いる。５は側方に開口する油導入孔５ａを有する筒状の
下部軸受支えで、前記容器１内の底部に設けられている
。６は軸線方向に延在する給油路６ａを有する主軸で、
前記上部軸受支え４の段状孔４ａ内および前記下部軸受
支え５の挿通孔５ａ内に各々主軸受７と副軸受８を介し
て回転自在に設けられており、前記モータ３によって回
転するように構成されている。この主軸６は、前記モー
タ３のモータロータ９が固定された第１の軸部６Ａと、
この軸部６Ａの一方端に連接され前記段状孔４ａに対応
する第２の軸部６Ｂと、この軸部６Ｂに前記第１の軸部
６Ａを介して連接され前記挿通孔５ａに対応する第３の
軸部６Ｃとからなり、上端面には前記給油路６ａに連通
しかつ上方に開口する偏心孔６ｂが設けられている。１
０は台板ＩＱａおよび渦巻体１０ｂを有する固定スクロ
ールで、前記上部軸受支え４に例えばボルト（図示せず
）等によって固定されている。この固定スクロール１゜
の台板１０ａには、吸入管１１と吐出管１２が取り付け
られている。１３は前記台板１０ａに対向する台板１３
ａおよび前記渦巻体１０ｂに偏心して組み合わされた渦
巻体１３ｂを有する揺動スクロールで、前記上部軸受支
え４上にスラスト軸受１４を介して支承されている。こ
の揺動スクロール１３には、前記台板１３ａの背面側に
突出する揺動軸１３ｃが一体に設けられている。この揺
動軸１３ｃは、前記偏心孔６ｂに揺動軸受１５を介して
嵌合されている。また、１６は前記上部軸受支え４に対
して前記揺動スクロール１３を揺動可能に連結しかつ前
記揺動スクロール１３の自転を防止するリング状のオル
ダム継手、１７は前記両スクロール９．１２間に形成さ
れる圧縮室、１８は前記モータロータ９と共に前記モー
タ３を構成するモータステータ、１９および２０は前記
主軸６、前記モータロータ９に取り付けられた第１のバ
ランサと第２のバランサである。なお、前記揺動スクロ
ール１３の揺動軸１３ｃは、前記主軸６の偏心孔６ｂ内
にスライダー２１を介して摺動自在に設けられている。

このように構成されたスクロール圧縮機においては、主
軸６の回転によって揺動スクロール１３が旋回運動する
。このとき、作動流体は、吸入管１１から容器１内に流
入すると、圧縮室１７内に吸入されるため、この圧縮室
１７内で圧縮されて吐出管１２から容器１外に流出する
。そして、圧縮によって揺動スクロール１３に発生する
半径方向ガス負荷は、揺動軸１３ｃに作用し、上部軸受
支え４が揺動軸受１５．第２の軸部６Ｂ、主軸受７を介
して受け、固定スクロール１０に発生する半径方向ガス
負荷の反力と釣り合う。

ここで、揺動軸受１５と主軸受７はその軸線方向の軸受
作用点が実質的に一致しており、このためガス負荷によ
る軸線方向の曲げモーメントが発生せず、これによる主
軸６の剛性変形し才ない。

一方、揺動スクロール１３およびバランサ１９゜２０に
よって発生する各遠心力はその作用点が軸線方向に互い
に離間しており、このため主軸６を反るように変形させ
ようとする曲げモーメントが発生するが、主軸受７．副
軸受８によって主軸６の第２の軸部６Ｂと第３の軸部６
Ｃが支承されることから、主軸６の剛性変形を最小限に
抑制することができる。

次に、この種スクロール圧縮機の定常運転時における揺
動軸受１５の運動状態につき、第７図を用いて説明する
。

すなわち、定常運転時には、揺動軸受１５が合成力Ｆの
分力Ｆ′によって偏心孔６ｂの長手方向に摺動し、揺動
スクロール１３を固定スクロール１０に接触力Ｆ８て押
し付けて間隙Ｃを常時Ｃ＝０とする。

ここで、ｒを主軸６の軸心０と揺動軸１３ｃの軸心０′
の偏心量、ＦＣを揺動スクロール１２の旋回運転時に発
生する遠心力、Ｆ、を遠心力ＦＣと略直角な方向のガス
負荷、Ｆを遠心力ＦＣとガス負荷Ｆ、の合成力、Ｃを固
定スクロールエ０と揺動スクロール１３の半径方向の間
隙、αを偏心孔６ｂの長手方向線分と揺動軸受１５の偏
心方向線分とのなす角度、θを合成力Ｆの作用力線と偏
心方向線分とのなす角度、Ａを主軸６の回転方向とする
と、Ｆの分力Ｆ′をＦ　′＝　Ｆｃｏｓ（−ｅｘ＋θ）
で表すことができる。なお、角度α（α〈０）。

θは偏心方向作用力線より主軸６の反回転方向を正とす
る。また、Ｂは偏心方向である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、従来のスクロール圧縮機においては、主軸受
７に第２の軸部６Ｂを支承すると共に、この軸部６Ｂの
内側にスライダー２１が摺動する偏心孔６ｂを設ける構
造であるため、主軸６の軸部６Ａ〜６Ｃのうち第２の軸
部６Ｂの外径が他の軸部６Ａ、６Ｃの外径と比較して相
当大きい寸法にする必要があった。この結果、第２の軸
部６Ｂの周速度が相対的に太き（なり、軸受摺動損失が
発生して運転効率が低下するという問題があった。

この摺動損失は、特にインバータ制御による高速回転時
に大きくなり、さらに低速回転時の冷媒漏洩防止対策と
して主軸６を摺動可能なスライダー機構を組み込む場合
には一層高速回転時の運転効率が低下していた。

そこで、揺動スクロールに揺動軸受を介して支承された
偏心軸と、この偏心軸の支承位置と軸線方向に間隔を隔
てた位置に主軸受を介して支承された主軸とを備えたも
のが考えられるが、この場合揺動スクロールに発生した
半径方向ガス負荷の揺動軸受と主軸受の各作用点が軸線
方向に互いに離間しているため、曲げモーメントの発生
によって主軸が剛性変形し易くなり、例えば軸受に対し
て主軸が片当たりして品質上の信較性が低下するという
不都合があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、運転
上の効率および品質上の信軌性を高めることができるス
クロール圧縮機を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るスクロール圧縮機は、揺動スクロールの台
板背面に偏心軸を介して設けられスクロール駆動用のモ
ータをその周囲に有する主軸を備え、この主軸を、モー
タのモータロータが固定された第１の軸部と、この軸部
の一方端に連接され第１の軸受支えに対応する第２の軸
部と、この軸部に第１の軸部を介して連接され第２の軸
受支えに対応する第３の軸部とによって形成し、このう
ち第２の軸部の剛性を他の軸部の剛性より高い剛性に設
定されているものである。

〔作　用〕

本発明においては、運転時に偏心軸および第２の軸部の
半径方向ガス負荷の軸受作用点が軸線方向にずれること
により発生する第２の軸部の曲げモーメントによる剛性
変形を抑制することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の構成等を図に示す実施例によって詳細に
説明する。

第１図は本発明に係るスクロール圧縮機の全体を示す断
面図、第２図は同じく本発明におけるスクロール圧縮機
の主軸の一部と偏心軸を示す斜視図で、同図以下におい
て第６図および第７図と同一の部材については同一の符
号を付し、詳細な説明は省略する。同図において、符号
３１で示すものは軸線方向に貫通する段状孔３２をその
中央部に有する上部軸受支えで、前記容器１内に固定さ
れており、前記固定スクロール１０を取り付けるように
構成されている。この上部軸受支え３１のモータ側には
、前記段状孔３２に連通する段状孔３３を有するボス３
４が一体に突出されている。

３５は前記台板１０ａに対向する台板３５ａおよび前記
渦巻体１０ｂに偏心して組み合わされた渦巻体３５ｂを
有する揺動スクロールで、前記上部軸受支え３１に支承
されており、前記段状孔３２内のオルダム継手３６によ
って旋回時の自転を防止し得るように構成されている。

この揺動スクロール３５の台板背面側にはモータ側に開
口する長孔３７ａを有するボス３７が設けられており、
この長孔３７内には凹孔３８ａを有するスライダー３８
が揺動軸受３９を介して摺動自在に設けられている。４
０は前記段状孔３３と同一の軸線をもつ貫通孔４１を有
する下部軸受支えで、前記上部軸受支え３１の下方に所
定の間隔をもって並設され、かつ前記容器１内に配設さ
れている。この下部軸受支え４０の両端面には、前記貫
通孔４１に各々連通する貫通孔４２．４３を有するポス
４４゜４５が一体に設けられている。４６は軸線方向に
延在する給油通路（図示せず）を有する主軸で、前記モ
ータ３のモータロータ９が例えば焼き嵌め等によって圧
入固定された第１の軸部４７と、この第１の軸部４７の
上端部に連接され前記上部軸受支え３１に対応する第２
の軸部４８と、この第２の軸部４８に前記第１の軸部４
７を介して連接され前記下部軸受支え４０に対応する第
３の軸部４９とからなり、前記段状孔３３内の主軸受５
０および前記挿通孔４２内の副軸受５１に回転自在に軸
支されている。この主軸４６の先端には、前記スライダ
ー３８の凹孔３８ａに嵌合する偏心ピン５２が一体に設
けられている。そして、この主軸４６の３つの軸部４７
〜４９のうち第２の軸部４８の剛性は、他の両軸部４７
゜４９の剛性より高い剛性に設定されている。なお、符
号Ｈは前記主軸４６と前記揺動スクロール３５との間に
介装され前記偏心ビン５２および前記スライダー３８か
らなる偏心軸である。また、５３および５４は前記モー
タロータ９のエンドリングに固着された第１のバランサ
と第２のバランサ、５５は前記主軸４６に連結され前記
油溜め２中のオイル２ａを給油通路（図示せず）内を経
て前記主軸受５０゜前記副軸受５１および前記揺動軸受
３９等のすべり軸受に供給するポンプである。

このように構成されたスクロール圧縮機においては、主
軸受５０および揺動軸受３９による主軸４６の支承位置
が軸線方向に互いに異なるから、第２の軸部４８の外径
Ｄ１が従来技術の第２の軸部６Ｂの外径（Ｄｚとする）
と比較して小さい寸法に設定することができる。

したがって、本実施例においては、第２の軸部４８の周
速度を小さくすることができるから、軸受摺動損失の発
生を抑制することができる。

また、本実施例において、第２の軸部４８の剛性を他の
軸部４７．４９の剛性より高い寸法に設定したことは、
運転時に揺動スクロール３５に発生した半径方向ガス負
荷の揺動軸受３９と主軸受５０の各作用点が軸線方向に
互いに離間していても、第２の軸部４８の曲げモーメン
トによる剛性変形を抑制することができるから、主軸受
５０に対する主軸４６の片当たり等の発生を抑制するこ
とができる。このことは、第３図（ａｌおよび（ｂｌを
用いて説明することができる。

第３図（ａ）に示すように揺動軸受３９に加わるガス負
荷Ｆｇの作用点Ａと反力としてＦ、が主軸受５０に加わ
る作用点Ｂとの間の距離がＬｌであるため、曲げモーメ
ントＭが主軸４６に作用するが、第２の軸部４８の剛性
が低いと、主軸受５０の軸長ｌの範囲で主軸４６が変形
して作用点Ｂと反対側の軸受端Ｃにおいて主軸４６およ
び主軸受５０が前記曲げモーメントＭを相殺するような
Ｆ、と反力Ｆ２を発生する。これら作用力が発生すると
、主軸受５０の軸受間隙内で第２の軸部４８が傾動して
回転するため、主軸受５０と主軸４６との間に十分な油
膜が形成されず、片当たりによる主軸受５０の異常摩耗
や焼き付きが発生し易くなる。

この場合、第２の軸部４８が剛性変形によって局部的に
大きく傾動すると、同様に偏心軸Ｈの揺動軸受３９に対
する傾動が発生する。

しかし、第２の軸部４８の外径Ｄ１を第２の軸部４７の
外径Ｄｔと第３の軸部４９の外径り、より大きい寸法Ｃ
Ｄ＋　＞Ｄｔ　、Ｄｓ　）に設定し、すなわち第２の軸
部４８の剛性を第１の軸部４７および第３の軸部４９の
剛性より大きい剛性に設定したことにより、第３図（ｂ
）に示すように反力Ｆ２が主軸受５０と距離がり、離間
する副軸受５１で作用し、Ｆ２はＦｚ　＝　（Ｌ＋／Ｌ
ｚ）Ｆ、より小さいもの（Ｌｘ＞４りとなり、しかも各
軸受の剛性変形による傾動量が小さくなって十分な各軸
受と主軸４６との間に十分な油膜を形成することができ
る。

なお、本発明においては、第４図および第５図に示す構
造とすることにより、本実施例の場合と比較して第２の
軸部近傍の剛性変形量を一層小さくすることができる。

すなわち、第４図においては、第２の軸部４８の一部４
８ａを外径Ｄ４とし、これが外径Ｄ１より大きい寸法（
Ｄａ　＞Ｉ）、　＞Ｄｘ　、Ｄｓ）に設定されている。

一方、第５図においては、第２の軸部４８に筒体（剛性
が高い）６１ａおよびバランサ部６１ｂを有する第１の
バランサ６１が例えば焼き嵌め等によって圧入固定され
ている。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、揺動スクロールの
台板背面に偏心軸を介して設けられスクロール駆動用の
モータをその周囲に有する主軸を備え、この主軸を、モ
ータのモータロータが固定された第１の軸部と、この軸
部の一方端に連接され第１の軸受支えに対応する第２の
軸部と、この軸部に第１の軸部を介して連接され第２の
軸受支えに対応する第３の軸部とによって形成し、この
うち第２の軸部の剛性を他の軸部の剛性より高い剛性に
設定されているので、軸受による主軸の支承位置が軸線
方向に互いにずらすことができ、第２の軸部の外径が従
来技術の第２の軸部の外径と比較して小さい寸法に設定
することができる。したがって、第２の軸部の周速度を
小さくすることができるから、軸受摺動損失の発生を抑
制することができ、運転上の効率を高めることができる
。

また、第２の軸部の剛性を他の軸部の剛性より高い寸法
に設定したことは、運転時に揺動スクロールに発生した
半径方向ガス負荷の揺動軸受と主軸受の各作用点が軸線
方向に互いに離間していても第２の軸部の曲げモーメン
トによる剛性変形を抑制することができるから、軸受に
対する主軸の片当たり等の発生を抑制することができ、
品質上の信顛性を高めることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るスクロール圧縮機の全体を示す断
面図、第２図は同じく本発明におけるスクロール圧縮機
の主軸の一部と偏心軸を示す斜視図、第３図（ａ）およ
び（ｂ）は運転時における主軸の剛性変形を説明するた
めに示す図、第４図および第５図は他の実施例を示す断
面図、第６図は従来のスクロール圧縮機の全体を示す断
面図、第７図はその揺動軸受の運動状態を示す横断面図
である。 ３・・・・モータ、９・・・・モータロータ、１０・・
・・固定スクロール、１０ａ・・・・台板、１０ｂ・・
・・渦巻体、３１・・・・上部軸受支え、３２．３３・
・・・段状孔、３４・・・・ボス、３５・・・・揺動ス
クロール、３５ａ・・・・台板、３５ｂ・・・・渦巻体
、３８・・・・スライダー、３９・・・・揺動軸受、４
０・・・・下部軸受支え、４１〜４３・・・・挿通孔、
４４．４５・・・・ボス、５０・・・・主軸受、５１・
・・・副軸受、Ｈ・・・・偏心軸。 代 理 人 大 岩 増 雄 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　渦巻体および台板を有する固定スクロールと、この固
   定スクロールの渦巻体に偏心して組み合わされた渦巻体
   および前記台板に対向する台板を有する揺動スクロール
   と、この揺動スクロールの台板背面側に設けられその中
   央部に軸線方向に開口する挿通孔を有する第１の軸受支
   えと、この軸受支えと軸線方向に所定の間隔をもって並
   設され前記挿通孔の軸線と同一の軸線をもつ挿通孔をそ
   の中央部に有する第２の軸受支えと、この軸受支えおよ
   び前記第１の軸受支えによって回転自在に支承されかつ
   前記揺動スクロールの台板背面に偏心軸を介して設けら
   れスクロール駆動用のモータをその周囲に有する主軸と
   を備え、この主軸を、前記モータのモータロータが固定
   された第１の軸部と、この軸部の一方端に連接され前記
   第１の軸受支えに対応する第２の軸部と、この軸部に前
   記第１の軸部を介して連接され前記第２の軸受支えに対
   応する第３の軸部とによって形成し、このうち第２の軸
   部の剛性を他の軸部の剛性より高い剛性に設定されてい
   ることを特徴とするスクロール圧縮機。