JPH0754784A

JPH0754784A - 軸貫通スクロール圧縮機

Info

Publication number: JPH0754784A
Application number: JP19708893A
Authority: JP
Inventors: Masao Shiibayashi; 正夫椎林; Kazutaka Suefuji; 和孝末藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-08-09
Filing date: 1993-08-09
Publication date: 1995-02-28

Abstract

(57)【要約】【構成】固定スクロール５側の中央部に設けた吐出孔の
内側に軸心軸部を延長し、延長軸心軸部を支える軸受３
２部を固定スクロール５の反ラップ側に配置し、クラン
ク軸１４を支承するスラスト軸受３３部を延長軸心軸受
３２の端部に形成した。【効果】軸受部の摺動摩擦損失を低減でき、吐出ポート
の拡大構造と転覆モーメントの作用しない構造による旋
回スクロールの挙動の安定化により圧縮室内部漏れの損
失低減などの相乗効果により圧縮機の性能が向上でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍空調用・冷蔵庫用
等の冷媒用圧縮機として用いられる密閉形スクロール圧
縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】軸貫通方式スクロール圧縮機は、特開昭
57−131896号公報で開示されているように、旋回スクロ
ール部材の中心部に旋回軸受部を設け、旋回軸受部にク
ランク軸の偏心軸部をラップ先端部まで挿入すると共
に、クランク軸が偏心軸先端に更に軸心軸部を延長し、
固定スクロール側に軸心軸部を支承する軸受部を形成し
た構造である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記公知技術は、固定
スクロール側に軸心軸部を支承する軸受部を設けている
が、固定スクロールの鏡板部に配置した構成となってい
る。このため、吐出孔の大きさに制約され、吐出冷媒ガ
ス通路を広く確保できず、また、引用例にあるように吐
出通路が屈折通路形状となっているなどその通路内での
流れに伴う通路損失（圧力損失）が大きく増大し、圧縮
機の性能面で不利となっていた。また、旋回スクロール
部材の中心部に配した旋回軸受部を挾むようにしてフレ
ーム側と固定スクロールの鏡板部内に配した両軸受部に
すべり軸受のものを配置していた。これらの軸受部周辺
は、高温であるため上記軸受仕様では摩擦係数が高いこ
と、また圧縮機始動時の油切れに対して信頼性の面で劣
るなどの問題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】図１から図４に示すよう
に、本発明では、円板状鏡板に渦巻状のラップを直立す
る固定スクロール部材及び旋回スクロール部材を、ラッ
プを内側にして噛合せ、旋回スクロール部材を自転する
ことなく固定スクロール部材に対し旋回運動させ、固定
スクロール部材には中心部に開口する吐出孔と外周部に
開口する吸入口を設け、吸入口よりガスを吸入し、両ス
クロール部材で形成される圧縮空間を中心に移動させ容
積を減少してガスを圧縮し、固定スクロール部材を固定
するフレームの中央部に主軸受部を備え、旋回スクロー
ル部材の中心部には旋回軸受部を設け、前記旋回軸受部
にクランク軸の偏心軸部をラップ先端部まで挿入すると
共に、クランク軸が偏心軸先端に更に軸心軸部を固定ス
クロール側に延長した軸貫通スクロール圧縮機におい
て、固定スクロール側の中央部に設けた吐出孔の内側に
上記軸心軸部を延長し、該延長軸心軸部を支える軸受部
を固定スクロールの反ラップ側に配置するとともに、ク
ランク軸を支承するスラスト軸受部を該延長軸心軸部の
端部に形成すること。また、旋回スクロール部材の鏡板
背面の中央部のフレームと対向するスラスト部に内側シ
ール手段を配し、前記内側シール手段の内側領域に前記
延長軸心軸部とクランク軸内に設けた給油通路を介して
高圧油を作用せしめ、前記内側シール手段の外側領域に
は吐出圧力と吸入圧力との中間圧力もしくは吸入圧力の
雰囲気とせしめたことを特徴としている。具体的には、
旋回スクロール部材の鏡板背面の中央部のフレームと対
向するスラスト部に内側シールリング部を備え、旋回ス
クロール部材の鏡板背面の中央部に高圧油を作用せし
め、前記旋回スクロール部材の鏡板背面の高圧油領域
を、旋回スクロール鏡板の外形寸法Ｄｓｏに対して、内
側シールリング部の外形寸法Ｄｏｄが、概ねＤod／Ｄｓ
ｏ＝０.５以上の比率を設定した構成としていること。
また、旋回スクロール部材の中心部の旋回軸受部として
すべり軸受を設け、延長軸心軸部を支える副軸受部とフ
レーム側主軸受に耐久性の高いころがり軸受を配し、ク
ランク軸を支承するスラスト方向の軸受部としてころが
りスラスト軸受を該延長軸心軸部の端部に形成している
ことを特徴とする。さらには、固定スクロール側の中央
部に設けた吐出孔の大きさが旋回軸受部の内径寸法と同
等あるいはより大きく設定したことを特徴とする。

【０００５】

【作用】本発明の作用を図１をもとにして説明する。本
発明では、旋回スクロール部材６の中心部の旋回軸受部
３１としてすべり軸受を設け、軸受部３１を挾む位置関
係にあるように、延長軸心軸部１４ｆを支える副軸受部
３２とフレーム側主軸受４０に耐久性の高いころがり軸
受を配しているため、それぞれのころがり軸受３２，４
０では、転がり接触による摩擦作用のためその部分での
摩擦係数が０.００１５前後と非常に小さい。このため
両軸受部３２，４０での摩擦損失は従来機に対して大幅
に低下できる。また、クランク軸１４を支承するスラス
ト方向の軸受部としてころがりスラスト軸受３３を延長
軸心軸部１４ｆの下端部に形成しているため、クランク
軸１４に作用する自重などの荷重をスラスト軸受３３で
受け持つことができる。スラスト軸受３３の軸径は、主
軸受部のクランク軸径や偏心軸部の軸径より小さく設定
しており、スラスト軸受３３での摺動速度は最も小さく
なり、その部分のスラスト負荷による摩擦損失を極微に
抑えることができる。また、クランク軸１４全体を転が
り支持方式とすることにより軸受隙間が微少に管理さ
れ、クランク軸系の軸方向の挙動を安定化することがで
きる。また圧縮機始動時の油切れに対しては、少量の油
でも軸受部での耐久性を確保でき信頼性の面で有利とな
る。さらには、固定スクロール５側の鏡板中央部５ａに
設けた吐出孔１０の大きさが旋回軸受部３１の内径寸法
と同等程度に設定しているため、吐出孔１０の通路面積
を従来機に対して数倍から十数倍前後と広く確保してい
る。このように、軸受部の摺動損失を低減できること、
また、従来機での屈折通路がないので、吐出ポートの拡
大構造の効果と合せて、吐出圧力損失が大きく低減でき
る。ひいては転覆モーメントの作用しない構造による旋
回スクロールの挙動の安定化による圧縮室内部漏れの損
失低減などの波及効果との相乗効果により軸貫通方式の
スクロール圧縮機の性能が大幅に向上できる。また、旋
回スクロール部材６の鏡板６ａ背面の中央部のフレーム
１１と対向するスラスト部に内側シール手段３４ａを配
し、内側シール手段３４ａの外側領域を低圧圧力の雰囲
気としており、内側シール手段３４ａの広い範囲に設定
した内側領域に延長軸心軸部１４ｆとクランク軸１４内
に設けた給油通路１３を介して高圧油を作用させた構成
により、これらスラスト周辺部３９への給油を主に差圧
給油方法により確実にすることができる。このため、ス
ラスト摺動面３９での面圧も低下して、その摺動部での
潤滑性も改善され摺動部の摩耗を抑え、焼き付きを未然
に防止できる。このように圧縮機全体の信頼性が改善で
きる。

【０００６】

【実施例】本発明の実施例を図１から図８にわたって示
す。図１は、密閉形スクロール圧縮機の部分縦断面図で
あり、図２と図３は、固定スクロール５の平面図と縦断
面図である。また、図４と図５は、旋回スクロール６の
平面図と縦断面図である。図１から図５を用いて説明す
る。尚、図中実線矢印は冷媒ガスの流れ方向、破線矢印
は油の流れ方向を示す。図１において、旋回スクロール
部材６の中心部の旋回軸受部３１としてすべり軸受を設
けている。軸受部３１は、比較的耐久性のある含油軸受
タイプや四ふっ化エチレン樹脂を軸受材料に適用したド
ライタイプ仕様すべり軸受を用いてもよい。軸受部３１
を挾む位置関係にあるように、延長軸心軸部１４ｆを支
える副軸受部３２とフレーム側主軸受４０に耐久性の高
いころがり軸受を配している。また、クランク軸１４を
支承するスラスト方向の軸受部としてころがりスラスト
軸受３３を延長軸心軸部１４ｆの下端部に形成している
ため、クランク軸１４に作用する自重などの荷重をスラ
スト軸受３３で受け持つことができる。スラスト軸受３
３の軸径は、主軸受部のクランク軸径や偏心軸部の軸径
より小さく設定している。例えば、主軸受部４０のクラ
ンク軸１４の軸径はＤｓ＝３５mmで偏心軸部１４ａの軸
径はＤｍ＝２５mm、一方延長軸心軸部14ｆの軸径はＤｆ
＝１５mm前後の寸法関係としている。また、この場合、
偏心軸部１４ａの偏心量、すなわち、旋回半径（図７参
照）はＥｔｈ＝４.５mm 前後の値としている。このよう
に、スラスト軸受３３での摺動速度は最も小さくなり、
その部分のスラスト負荷による摩擦損失を極微に抑える
ことができる。旋回スクロール部材６の鏡板６ａ背面の
中央部のフレーム１１と対向するスラスト部に内側シー
ルリング３４ａを配している。内側シールリング３４ａ
の外側領域を、吐出圧力と吸入圧力との中間圧力もしく
は吸入圧力の雰囲気とせしめるため、旋回スクロール６
の鏡板６ａを貫通する絞り孔６ｄ，６ｅを設けている。
この中間圧力の雰囲気より外側領域となる吸入圧力の雰
囲気である吸入室５ｆとは外側シール手段３４ｂ、たと
えばリング状のシールリングを旋回鏡板６ａの背面外周
部に配置している。内側シール手段３４ａなどのスラス
ト周辺部３９への油の流れについて、図１を用いて簡単
に説明する。延長軸心軸部１４ｆの下端部とつながって
いる給油管２３を介して中心縦孔１３内を上昇した潤滑
油は、横孔１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）を通って旋
回軸受３１とシール軸受３８へ給油される。シール軸受
３８は、電動機室１ｂから油圧室３９ｂへの冷媒ガスの
混入を防止する。油圧室３９ｂに冷媒ガスが混入する
と、スラスト摺動部３９での潤滑性能が大きく低下す
る。油圧室３９ｂに給油された油は、内側シールリング
３４ａを介して適量の油が背圧室４１に流入する。背圧
室４１に流入した油は、その部分の冷媒ガスと混合し、
絞り孔６ｅを介して圧縮室７に移動する。圧縮室７に至
った油は、冷媒ガスとともに加圧され、固定スクロール
５下方の吐出室１ａさらにフレーム外周部の連通路を通
って電動機室１ｂへと移動する。これらの吐出室１ａと
電動機室１ｂで冷媒ガスと油は分離され、油は密閉容器
１の下部の油溜り部２２に落下し、再び各摺動部に供給
される。

【０００７】図２において、固定スクロール５のラップ
曲線はインボリウト曲線をなし、ラップ終端部５ｎと冷
媒ガスの入る吸入孔１６を配置する。吸入室５ｆは半周
の環状形状とし、円弧状に設定した吸入室５ｆを形成す
る内壁面５ｐ及び鏡板５ａの中心は点Ｏｆとなる。中心
点Ｏｆより下方の点Ｏｆｆは、ラップ部５ｂのインボリ
ウト曲線の基礎円の中心で、点Ｏｆと偏心した位置関係
としている。点Ｏｆｏは、固定スクロール５側の鏡板の
中央部５ａにあってややラップ終端部の方向に偏心した
位置に設けた吐出孔１０の中心である。その吐出孔１０
の外縁部はラップ始端部７０の内側曲線と近接してい
る。図３に示すように、吐出孔１０の開口部にはテーパ
状にしてさらに吐出部での通路抵抗を小さくなるように
している。このようにして、吐出孔１０の大きさは、旋
回軸受部３１の内径寸法と同等程度に設定しているた
め、吐出孔１０の通路面積を従来機に対して数倍から十
数倍前後と広く確保できる。当然従来機での屈折通路が
ないので、吐出ポートの拡大構造の効果と合せて、吐出
圧力損失が大きく低減できる。また、両スクロールによ
る吐出過程での冷媒ガスの流れがスムーズになって過圧
縮損失もより小さくなるという効果が得られる。

【０００８】図４において、旋回スクロール６の鏡板６
ａの中心は点Ｏｍとなる。中心点Ｏｍより下方の点Ｏｍ
ｍは、ラップ部６ｂのインボリウト曲線の基礎円の中心
で、点Ｏｍと偏心した位置関係としている。旋回スクロ
ール６のラップ巻き終わり端部６ｎの外縁端部７５であ
るラップ部６ｂの外側曲線終端部は、鏡板６ａの外終端
と近接している。この構造により旋回スクロールの鏡板
外形寸法Ｄｓｉ（図５参照）をより小さく設計できる。
鏡板部６ａにはラップ側壁に沿って細孔６ｃ，６ｄを貫
通し、鏡板部６ａの背面となる背圧室４１に吸入圧力と
吐出圧力との中間圧力を導くためのものである。本発明
では、細孔６ｃ，６ｄがなくとも本質的な効果作用を取
り除くものでない。図５において、旋回軸受部３１の両
端面は、ラップ先端面６ｐと鏡板背面６ｒに対して隙間
δｍ１，δｍ２を内側に設定している。この隙間部に
は、図１に示すように高圧油の雰囲気とせしめ、高圧油
は、放射状溝６ｇ′及びリング溝６ｇに導かれて、ラッ
プ先端面６ｐの中央部での両スクロールラップ間のスラ
スト摺動部の潤滑に供することができる。

【０００９】図６は、補助フレーム４６から横方向に流
出した冷媒ガスと油の流れの様子を示した部分断面図で
ある。補助フレーム４６から横方向に流出した冷媒ガス
は、周囲に設けた油分離エレメント４４を通過する。油
分離エレメント４４は、補助フレーム４６に取り付けた
水平板１１０と固定スクロール５の鏡板部５ａとで挾む
ようにして組み立てられている。なお、旋回スクロール
部材６の旋回軸受部３１と偏心軸部１４ａと係合する延
長軸心軸部１４ｆとの段差面１４ｇが固定スクロールの
ラップ部５ｂの歯底面に対して上方部に位置しており、
隙間δｍ２を有している。一方、旋回軸受部３１の偏心
軸部１４ａと係合するクランク軸１４との段差面１４ｋ
は、旋回スクロール６の鏡板背面と隙間δｍ３を有して
いる。この隙間の設定によりスラスト方向での余計な摺
動を避けることができる。

【００１０】図７は、本発明の全体構成を示す密閉形ス
クロール圧縮機の縦断面図である。図７において、圧縮
機部１００となる固定スクロール部材５と旋回スクロー
ル部材６を互いに噛合せて一対の圧縮室（密閉空間）
７，７ａを形成している。固定スクロール部材５は、図
２，図３にも示すように、円板状の鏡板５ａと、これに
直立しインボリウト曲線あるいはこれに近似の曲線に形
成されたラップ５ｂとからなり、その中心部に吐出口１
０，外周部に吸入口１６を備えている。旋回スクロール
部材６は、図４と図５に示すように、円板状の鏡板６ａ
と、これに直立し、固定スクロールのラップと同一形状
に形成されたラップ６ｂと、鏡板の中央部に旋回軸受部
３１を包むようにしてボス６ｃからなっている。フレー
ム１１は中央部に主軸受部４０とガスシール用軸受部３
８を形成し、これらの軸受部に回転軸１４が鉛直方向に
支承され、ラップ内側に貫通した回転軸いわゆる偏心軸
14ａは、ボス６ｃに旋回運動が可能なように挿入されて
いる。またフレーム１１には固定スクロール部材５が複
数本のボルトによって固定され（図示せず）、旋回スク
ロール部材６はオルダムリングおよびオルダムキーより
なるオルダム機構１２によってフレーム１１に支承さ
れ、旋回スクロール部材６は固定スクロール部材５に対
して、自転しないで旋回運動をするように形成されてい
る。回転軸１４には上方部に、電動機部３と直結してい
る。なお、密閉容器２内の下側に圧縮機部１００が、上
側に電動機部３が収納されている。そして、密閉容器２
内はフレーム１１により下部室１ａ（吐出室）と上部室
である電動機室１ｂとに区画されている。固定スクロー
ル部材５の吸入口１６には密閉容器２を貫通して水平方
向の吸入管１７が接続されている。吐出口１０が開口し
ている下部室１ａには、補助フレーム４６内の吐出通路
４６ａを通った冷媒ガス中の油を分離するため金網デミ
スタからなるリング状の油分離エレメント４４を図のよ
うに配置している。ここを通過した冷媒ガスは、固定ス
クロール部材５とフレーム１１の外周部に設けた長方形
の通路１８を介して上部の電動機室１ｂへと導かれる。
さらに、上部電動機室１ｂの冷媒ガスは、モータ３の周
囲空間と上部室１ｃを介して密閉容器２を貫通する吐出
管２０にて外部に導かれる。なお、６３は油面計であ
る。

【００１１】図８は、その他の実施例での密閉形スクロ
ール圧縮機の部分縦断面図である。旋回スクロール部材
６の鏡板６ａ背面の中央部のフレーム１１と対向するス
ラスト部に内側シールリング３４ａを配している。内側
シールリング３４ａの外側領域を、吸入圧力の雰囲気に
設定している。このため、旋回スクロール６の鏡板６ａ
を貫通する絞り孔６ｄ，６ｅを設けていない。旋回スク
ロール部材６の鏡板６ａの挙動の安定化のため、この内
側シールリング３４ａの内側領域となる高圧領域を図１
の実施例に対して広く設定している。具体的には、旋回
スクロール部材６の鏡板背面の中央部に高圧油を作用せ
しめ、旋回スクロール部材の鏡板背面の高圧油領域を、
旋回スクロール鏡板の外形寸法Ｄｓｏに対して、内側シ
ールリング部３４ａの外形寸法Ｄｏｄが、概ねＤｏｄ／
Ｄｓｏ＝０.７(前後）以上の比率に設定した構成として
いる。旋回スクロール部材の鏡板背面の高圧油領域を広
範囲としたことを特徴としている。スラスト摺動部３９
の潤滑には、フレーム側に複数のリング溝１１ｐを設け
ている。シールリング３４ａより外側には自転防止部材
１２のオルダムリングとキー溝部１２ｍが配置せられ
る。本構造とすることにより図１で設定した外側シール
リング３４ｂが不要となり、その寸法分圧縮機外形を小
型化できることになる。図８の構造により、内側シール
手段３４ａの広い範囲に設定した内側領域に上記延長軸
心軸部１４ｆとクランク軸１４内に設けた給油通路１３
を介して吐出圧力と下流側の吸入圧力との差圧を利用し
た差圧給油をこれらスラスト周辺部３９へ施すことがで
きる。これらの給油構造とすることにより、各摺動部へ
の油量を十分確保できるとともに、低い運転圧力比の条
件、例えば、吐出圧力と吸入圧力との比で１.１前後の
低い運転圧力比の条件でも運転が可能となり、広い圧力
比範囲の運転ができるという空調機の使い勝手性がより
改善される。

【００１２】

【発明の効果】本発明によれば次の効果がある。

【００１３】（１）軸受部の摺動損失を低減できるこ
と、また、吐出ポートの拡大構造と転覆モーメントの作
用しない構造による旋回スクロールの挙動の安定化によ
り圧縮室内部漏れの損失低減などにより圧縮機の性能が
大幅に向上できる。

【００１４】（２）スクロールラップ間でのスラスト方
向の摺動損失を低減できる。

【００１５】（３）（１）（２）と関連して、軸貫通方
式の圧縮機構造により、旋回スクロールの鏡板変位が小
さくなって、旋回スクロールの傾きが小さくなる。この
ため、スラスト摺動面での片当たりの度合いが低下し、
面圧も低下して、その摺動部での潤滑性も改善され摺動
部の摩耗を抑え且つ焼き付きを未然に防止できる。

【００１６】（４）各摺動部への油量を十分確保できる
とともに、低い運転圧力比の条件、例えば吐出圧力と吸
入圧力との比で１.１前後の低い運転圧力比の条件でも
運転が可能となり、広い圧力比範囲の運転ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】密閉形スクロール圧縮機の部分断面図。

【図２】固定スクロールの平面図。

【図３】固定スクロールの断面図。

【図４】旋回スクロールの平面図。

【図５】旋回スクロールの断面図。

【図６】その他の実施例での密閉形スクロール圧縮機の
部分断面図。

【図７】本発明の全体構成を示す密閉形スクロール圧縮
機の断面図。

【図８】その他の実施例での密閉形スクロール圧縮機の
部分断面図。

【符号の説明】

２…密閉容器、５…固定スクロール、５ａ，６ａ…スク
ロール鏡板部、６…旋回スクロール、７…圧縮室、１１
…フレーム、１４…クランク軸、１８…連通路、２２…
油溜り、３１…旋回軸受、３２…延長軸心軸受、３３…
スラスト軸受、３８…シール手段（軸受）、４０…主軸
受。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円板状鏡板に渦巻状のラップを直立する固
定スクロール部材及び旋回スクロール部材を、ラップを
内側にして噛合せ、前記旋回スクロール部材を自転する
ことなく前記固定スクロール部材に対し旋回運動させ、
前記固定スクロール部材には中心部に開口する吐出孔と
外周部に開口する吸入口を設け、前記吸入口よりガスを
吸入し、前記両スクロール部材で形成される圧縮空間を
中心に移動させ容積を減少してガスを圧縮し、前記固定
スクロール部材を固定するフレームの中央部に主軸受部
を備え、前記旋回スクロール部材の中心部には旋回軸受
部を設け、前記旋回軸受部にクランク軸の偏心軸部をラ
ップ先端部まで挿入すると共に、前記クランク軸が偏心
軸先端に更に軸心軸部を固定スクロール側に延長した軸
貫通スクロール圧縮機において、前記固定スクロール側
の中央部に設けた吐出孔の内側に前記軸心軸部を延長
し、前記延長軸心軸部を支える軸受部を前記固定スクロ
ールの反ラップ側に配置し、前記クランク軸を支承する
スラスト軸受部を前記延長軸心軸部の端部に形成したこ
とを特徴とする軸貫通スクロール圧縮機。