JPS63280882A - スクロ−ル型圧縮機 - 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 本発明は空調機等の冷凍装置に使用されるスクロール型
圧縮機に関し、特にその旋回スクロールのスラスト支持
手段の構造に関するものである。

従来の技術 スクロール型圧縮機は、米国特許８０１１８２号明細書
をはじめとする多くの特許や文献に示されておシ、その
動作原理は良く知られている。

スクロール型圧縮機は、他の方式の圧縮機に比べ圧縮動
作が連続であることから駆動トルクの変動や撮動が少な
く、また摺動部の相対速度が小さく高速性に優位である
等、多くの利点がある。従って近年急速にスクロール型
圧縮機の利用が進んでいる。

以下図面を参照しながら、従来のスクロール型圧縮機の
一例について説明する。

第６図は、スクロール型圧縮機の動作原理の説明図であ
り、以下その動作原理を説明する。この図は、旋回スク
ロール１が固定スクロール２と中心間距離ｅ（以下偏心
量ｅ又は、旋回半径ｅという）をもって時計方向に旋回
運動している状態を示す。両スクロール１，２によって
形成された密閉空間３が次第にその容積を減少し、吸入
ボート４から吸入された流体は密閉空間３に密閉状態で
圧縮され、密閉空間３が中央の吐出ポート６と通じるこ
とにより圧縮流体が吐出される。以後この動作を繰り返
して流体の圧縮を行うものである。

以上のような動作原理のスクロール型圧縮機は第７図に
しめすように構成されており、第７図において、１は渦
巻状のラップ１ａ、鏡板１ｂを有する旋回スクロール、
２は渦巻状のラップ２ａ。

鏡板２ｂを有する固定スクロール、３は密閉空間、４は
吸入ポート、６は吐出ポート、６′はフレーム、７は偏
心軸７ａを有する主軸、８は旋回スクロール１の鏡板１
ｂとフレーム６の環状の座面６ａに挾持されたボール菓
子、９は該ボール素子８を一定間隔に配設するポケット
１０を有するボールホルダ、１１は旋回スクロール１の
自転阻止機構、１２はモータ、１３は密閉容器、１４は
吸入管、１６は吐出管である。

上記のように構成してなるスクロール型圧縮機は、モー
タ１２によシ主軸７を回転させ旋回スクロール１を固定
スクロール２に対し偏心軸７ａの偏心量ｅで、自転阻止
機構１１により自転することなく旋回運動させ吸入管１
４及び吸入ボート４から密閉空間３に取シ入れた流体を
圧縮し、吐出ポート５より密閉容器１３内に吐出、更に
吐出管１６から外部に吐出される。

次に、上記のような構成のスクロール圧縮機の旋回スク
ロールのスラスト支持構造について、第８図及び第９図
により説明する。第８図は従来の旋回スクロールのスラ
スト支持構造の主要部で、第７図のｘ−Ｘ断面の平面図
、第９図は上記主要部の中央断面図である。旋回スクロ
ール１は主軸７の回転軸心Ｏ８と偏心量ｅをもって形成
された偏心軸心Ｏｃの偏心軸７ａの回転により、旋回半
径をｅとして旋回運動を行なう。ボール素子８は旋回ス
クロール１とフレーム６の座面６ａに挾持され、かつボ
ールホルダ９に等配に配設した円形ポケット１０により
、はぼ等間隔に並列されている。旋回スクロール１の旋
回運動に伴ない、ボール素子８は円形ポケット１０内を
転動直径のをもって転がシ運動（矢印ａ）を行なう。円
形ポケット１ｏの大きさく直径）Ｄｌはボール素子８の
直径ｄと転動直径（＝旋回半径）ｅを加えた値よりやや
大きく設定されており、各ボール素子８は間隔を一疋に
保ちながら同様の・伝がシ運動をする。

旋回スクロール１には前記動作原理の説明で述べたよう
に、流体の圧縮によシ大きなスラスト力Ｆが作用し、ボ
ール素子８及びそれに接する旋回スクロール１．フレー
ム６０座面６ａが、このスラスト力Ｆを支持するもので
ある。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のように構成されたスクロール型圧縮
機の場合、旋回スクロール１と固定スクロール２に挾ま
れて形成される密閉空間３内の圧縮流体の圧力によシ受
ける旋回スクロール１のスラスト力Ｆは非常に大きく、
複数個のボール菓子８で支持しても、そのボール素子８
と旋回スクロール１の鏡板１ｂ及びフレーム６の座面８
ａとの接触部は点接触であり、集中荷重が作用する。従
って本圧縮機を長時間運転する間にボール素子８゜旋回
スクロール１の鏡板１ｂ及びフレーム６の座面６＆が転
がり運動による同−軌動での摩耗を生じ、この摩耗によ
り旋回スクロール１と固定スクロール２の組合せ隙間が
拡大し密閉空間３のシール性の低下すなわち圧縮効率の
低下につながる。

又、摩耗により発生した金属粉が軸受部や摺動部等に噛
み込み、圧縮機の耐久性・信頼性の劣化へと進展する問
題点があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、ボールホルダをフレーム
の座面上で主軸の軸心と同一の回転中心で回転可能に係
合し、かつボールホルダに回転力を発生しやすいポケッ
ト形状にすることにより、局部摩耗の減少、耐久性、信
頼性の向上を図ったスクロール圧縮機を提供するもので
ある。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明のスクロール型圧縮
機は、旋回スクロールの受けるスラスト力の支持手段を
、旋回スクロールの鏡板と静止部材であるフレームの上
面に旋回中心と一致して設けた環状の座面と相接して挾
持された複数のボール素子と、前記環状の座面に回転可
能に係合され、かつボール素子をほぼ等配に並列せしめ
るポケットを有するボールホルダとから構成し、前記ポ
ケットの直径を旋回半径とボール素子の直径の和より小
さく形成したことを特徴とするものである。

更に好適には、ボールホルダのポケット形状が概ねＤ形
状に形成され、かつそのＤ形状の直線部がボールホルダ
の法線方向に向くとともにボールホルダの円周方向に同
一方向に向くように配列される。

作　　用 本発明は上記の構成において、旋回スクロールの旋回運
動に伴ない、旋回スクロールの鏡板とフレームの座面に
相接して挾持されたボール素子が転がり運動をし、この
ボール素子がボールホルダに設けたポケットの内壁に沿
って転動する力によって、ボールホルダがフレームの座
面上を回転し、同時にボール素子も順次移動しながら転
がり運動させるため、ボール素子の同一軌道での局部摩
耗が減少し、圧縮効率の向上、耐久性・信頼性の向上を
図ることとなる。

実施例 以下本発明の一実施例のスクロール型圧縮機について図
面を参照しながら説明する。なお、基本構造は第７図に
示す従来例と同様であり、その説明を援用する。又、同
一の病成戻素については同じ参照符号を付して説明は省
略する。

第１図は本発明の第１の実施例におけるスクロール型圧
縮機のスラスト支持構造を示す平面図であって、第７図
に示す従来構造図のＸ−Ｘ断面である。第２図は第１図
のスラスト支持構造の力作用を示す平面図である。第１
図及び第２図において、Ｏ８は主軸（本図では図示せず
〕の回転軸心、Ｏｃは主軸と偏心量ｅを有する旋回スク
ロール１の中心で、ＯｃはＯ８の廻りを偏心量（＝旋回
半径）ｅをもって旋回運動する。８は旋回スクロール１
とフレーム（本図では図示せず）の座面に挾持されたボ
ール素子、９はボール素子８をフレームの座面上に等配
するボールホルダで、ボール素子８の個数に相当する円
形ポケット１ｏを具備して成る。円形ポケット１ｏの大
きさは、その直径Ｄ２が旋回半径０とボール素子直径ｄ
とを加えた値より小さく設定されている。

以上のように構成されたスクロール型圧縮機のスラスト
支持手段について、以下第１図及び第２図を用いてその
動作を説明する。

主軸中心０５を回転中心として偏心量（＝旋回半径）ｅ
をもって旋回スクロール１が矢印す方向に旋回運動をす
る。それに伴ない旋回スクロール１とフレーム６０座而
６ａ（図示せず）に相接して挾持されたボール素子８は
矢印ａの方向に転がり運動をするが、上記のように円形
ポケット１゜の直径Ｄ２がボール素子８の転がり範囲を
制限するため、ボール素子８は円形ポケット１ｏの内壁
に接して転がり運動を強いられる。その伝が９接触力に
よシボール累子８と円形ポケット１０の接層部に該円形
ポケット１０の壁面の接線方向に接線力ｆが全部の円形
ポケット１ｏにおいて同一方向に作用する。ところでボ
ールホルダ９は主軸回転中心Ｏ８と同一中心とするフレ
ーム６０座而６ａに回転可能に係合されており、前記接
線力ｆのうちボールホルダ９を回転させる方向に作用す
る力はその分力ｆ、、ｆ２．ｆ３・・・・・・である。

但し、ボール素子８が主軸回転中心Ｏ８から最短及び最
長の位置にある円形ポケット１０においては、その分力
は発生せず接線力ｆａ、ｆｂが作用する。例えば第２１
図において、中心線より右半分の位置にある円形ポケッ
ト１０に作用する分力ｆ１．ｆ２・・・・・・及び接線
力ｆａは、ボールホルダ９を時計方向の回転に作用し、
左半分の位置にある円形ポケット１゜に作用する分力ｆ
１．ｆ２．・・・・・・及び接線力ｆｂはボールホルダ
９を半時針方向の回転に作用する。

ところでボールホルダ９の回転に寄与する接線力ｆａと
ｆｂ及び相対する分力ｆ１．ｆ２．・・・・・・は等し
い大きさであるが、それぞれの力の作用点ｐと回転中心
Ｑｓとの距離は、ｒ　ａ＞　ｒ　ｂｓ　ｒ　ａｌ　＞　
ｒｌ）１　＋”””であり、従ってボールホルダ９を回
転させるモーメントは、 ｆ、　Ｘ　ｒａ＞　ｆｂＸｒｂ ｆ１×ｒａ１〉ｆ１×ｒｂ１ となり、中心線より右側に位置する回転力すなわち時計
方向の回転モーメントが大きくなり、ボールホルダ９を
時計方向に回転させる作用をする。

この動作は旋回スクロール１の旋回運動に伴ない連続し
て作用し、旋回運動の回転方向（矢印ｂ）と同方向にボ
ールホルダ９を回転させる。すなわち円形ポケット１ｏ
に配設されたボール索子８もその相対位置を移動するこ
とになる。

以上のように本実施例によれば、主軸回転中心に一致し
てボールホルダを回転可能に係合し、かつボールホルダ
に設けた円形ポケットの直径を旋回半径とボール索子直
径の和より小さくすると共に、その円形ポケットに配設
したボール索子の転がり接線力により、ボールホルダに
回転力を与え、ボール素子と旋回スクロール及びフレー
ムの座面の接触位置が連続的に移動し、スラスト力によ
る局部的な摩耗を防ぐことができる。

次に、本発明の第２の実施例について第３図〜＄６図を
参照しながら説明する。

第３図はスクロール型圧縮機のスラスト支持構造を表わ
す平面図で、第７図に示す従来構造図のｘ−ｘ断面にあ
たるものである。第４図は同じくスラスト支持構造にお
けるＤ形ポケットとボール索子の力の作用を示すポケッ
ト部の拡大図、第５図は同じくスラスト支持構造におけ
る全ポケットに作用する力を表わす平面図である。

第３図において、Ｏ３は主軸回転中心、ｏｃは旋回スク
ロール１の中心、ｅは偏心量（＝旋回半径）、８はボー
ル素子、９はボールホルダで、以上は第１の実施例と同
様なものである。第１の実施例と異なるのは、ボール素
子８を配設するポケットの形状が概ねＤ形状（以下り形
ポケット２１と言う）で、その大きさは円弧部２２の直
径Ｄ２が旋回半径ｅとポール素子直径ｄを加えた値と等
しいかあるいは小さい値とし、又、円弧部２２の中心か
ら直線部２３までの距離Ｃが上記円弧部２２の半径（Ｄ
２／２）より小さい値とし、更にＤ形ポケット２１はそ
の直線部２３がボールホルダ９の法線方向に向き、かつ
ボールホルダ９の円周方向に同一方向に向くように配列
した点である。

上記のように構成されたスクロール型圧縮機のスラスト
支持構造の動作について以下説明する。

第４図において、ボール索子８がＤ形ポケット２１内で
転がシ運動をする場合、ボール素子８が円弧部２２に沿
って転がっている範囲では、前述の第１の実施例と同様
に接線力ｆが作用するが、本図のようにボール素子８が
Ｄ形ポケット２１の直線部２３に接する瞬間からこの直
線部２３に直角方向にボール素子８による押付力ｆ。が
作用する第６図において、ボール素子８がＤ形ポケット
２１０円弧部２２に接している範囲では、ボールホルダ
９に作用する回転力は第１の実施例と同様にｆ、、　ｆ
ｂ、　ｆｌ、　ｆｓであシ、−とｆｂ、対応するｆ１同
士及びｆ６同士は同じ力であるが回転中心Ｑｓと作用点
ｐまでの距離の差によって生じる七−メントの差が生じ
る。また、ボール素子８がＤ形ポケット２１の直線部２
３に接している範囲での押付力ｆ。１　ｊ　ｆｓ２　ｓ
　ｆｓ３は、直線部２３の作用点ｐに直角方向に働くた
め、ボールホルダ９ｆ、回転させる力として作用する。

例えば、相対応する分力ｆ３と押付力　’ａ２の場合、 回転モーメント−（ｉ３×ｒａ３）＋（ｆｏ２ｘｒｂ３
）となり、第１の実施例よシ大きな回転モーメント金得
ることができ、ボールホルダ９金時計方向に回転させる
ことができる。

この動作は第１の実施例と同様に旋回スクロール１の旋
回運動に伴ない連続して各り形ポケット２１に作用する
ため、旋回回転方向（矢印ｂ）と同方向にボールホルダ
９が回転し、Ｄ形ポケット２１に配設されたボール素子
８も転がり運動をしながらその相対位置を順次移動する
ことになる。

以上のように、主軸回転中心に一致してボールホルダを
回転可能に係合し、かつボールホルダに設けｆｃＤ形ポ
ケットと、その配列をＤ形ポケットのＭｍ部をボールホ
ルダの法線方向にし、かつ円周に沿って行なうことによ
シ、Ｄ形ポケットに配設したボール素子の転がシ接線力
及びＤ形ポケットの直線部への押付力の作用で、ボール
ホルダによシ大きな回転力を与え、ボール素子と旋回ス
クロール及びフレームの座面の接触位置を連続的に移動
させ、局部的な摩耗と防ぐことができる。

発明の効果 以上のように本発明は、旋回スクロールとフレームの上
面に主軸の回転中心と一致して設けた環状の座面に相接
して挾持された複数のボール素子と、前記環状の座面に
回転可能に係合されかつボール素子を等配に配列せしめ
る円形ポケットあるいはＤ形ポケットを有するボールホ
ルダとからスラスト支持手段を構成し、前記ポケットの
円弧部の直径を旋回半径とボール素子の直径の和より小
さく形成したことによって、ボール素子と旋回スクロー
ル及びフレームの座面の接触点の相対位置を順次移動さ
せることができ、旋回スクロールに作用するスラスト力
を支持し、７５４つ転が）運動による旋回スクロール及
びフレームの座面の局部摩耗を防ぐことができる。従っ
て、旋回スクロールと固定スクロールの組合せ隙間を一
定に保ち、圧縮効率の低下を防ぎ、摩耗による金属粉の
発生も減少し、軸受部や摺動部の耐久性、信頼性の向上
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例のスラスト支持構造の平
面図、第２図は第１図の力作用を示す平面図、第３図は
本発明の第２の実施例のスラスト支持構造の平面図、第
４図は第３図のスラスト支持の一要素の力作用を示す拡
大平面図、第５図は第３図の力作用を示す平面図、第６
図はスクロール型圧縮機の圧縮原理を示す平面図、第７
図はスクロール型圧縮機の全体構成の縦断面図、第８図
は従来のスラスト支持構造を示す第７図におけるＸ−Ｘ
断面平面図、第９図は従来のスラスト支持構造の主要部
を示す断面図である。 １・・・・・・旋回スクロール、２・・・・・・固定ス
クロール、了・・・・・・主軸、８・・・・・・ボール
素子、９・・・・・・ボールホルダ、１０・・・・・・
円形ポケット、２１・・・・・・Ｄ形ポケット、２２・
・・・・円弧部、２３・・・・・・直線部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名イー
ーーに（斥〕スフｏ−＋＋・ リ−゛ｎやどゲノＹ ２ｔ−ｆ）す、１′、’γノＥ 第３図　　　　　２２−巴凧辞 ２３−　　五吹櫛 第４図 第５図 第６図 、３ 第　　７　　図　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　１−一〜旋回又り〇−ル２−−面定スクロール ３−・１開空Ｔが 第８図 第９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　固定スクロールと旋回スクロールのラップを互
   いに内側にしてかみ合わせ、旋回スクロールとフレーム
   との間に旋回スクロールのスラスト力支持手段を設け、
   旋回スクロールを旋回運動させて両スクロールに囲まれ
   て形成された密閉空間の容積を次第に減少させて流体を
   圧縮するスクロール型圧縮機において、上記旋回スクロ
   ールのスラスト力支持手段を、旋回スクロールのラップ
   形成面と反対側の鏡板面と上記フレームの上面に旋回中
   心と一致して設けた環状の座面に相接して挾持された複
   数のボール素子と、前記環状の座面に回転可能に係合さ
   れ、かつボール素子をほぼ等配に配列せしめるポケット
   を有するボールホルダとから構成し、前記ポケットの直
   径を旋回半径とボール素子の直径の和より小さく形成し
   たことを特徴とするスクロール型圧縮機。
2. （２）　ボールホルダのポケットの形状が概ねＤ形状に
   形成され、かつ各Ｄ形状のポケットの直線部該ボールホ
   ルダの法線方向に向くとともにボールホルダの円周方向
   に同一方向に向くように配列され、該Ｄ形状のポケット
   の大きさは円弧部の直径が旋回半径とボール素子の直径
   の和より小さく、また、Ｄ形状の直線部と円弧部の頂点
   までの距離が上記円弧部の直径より小さく形成されてい
   る特許請求の範囲第１項記載のスクロール型圧縮機。