JP2901681B2 - 密閉形スクロール圧縮機 - 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・空調用に適用される容積形圧縮機で
あつて、特に密閉容器内に圧縮機構部と電動要素を収納
するスクロール圧縮機に関する。

〔従来の技術〕

従来のスクロール圧縮機における、軸受の配置や構造
に関しては、たとえば、特開昭59-28088号公報に記載さ
れているように、モータロータに結合されたクランク軸
は、モータの両側に軸受が配置されて支持されている。
そして、モータの両側に配置されている軸受は、共に固
定されたすべり軸受を構成している。さらに、モータ下
部の軸受は底ケースに収納され、各軸受への給油は、底
ケースを介して外部から強制的に行なわれていた。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術は、モータ下部に設けた軸受を密閉容器
にボルトで固定された底板兼用の軸受ハウジングに収
納，固定しており、さらには、この軸受ハウジングは密
閉容器に対して、いわゆる、インロー部によつて位置決
めがなされているため、組立時には主軸の中心とモータ
下部の軸受の中心を合わせるのに十分注意深く行う必要
があつた。また、スクロール圧縮機が運転されると、主
軸には旋回スクロールの遠心力やバランスウエイトの遠
心力、さらには、電動要素のステータ、および、ロータ
間のすきまの不均一によってもたらされる電磁吸引力な
どが作用するため、主軸は複雑な変形が引き起こされ
る。従来技術にみられるように、多くのスクロール圧縮
機では、主軸の上部（モータから旋回スクロール側の部
分）の方が剛性が高くなつているため変形量はモータ下
端部が大きくなり全ての軸受部でクランク軸の変形によ
つて片当りが発生し軸受の信頼性が低下するという問題
がある。

また、底板は下軸受を兼用していてシヤフト中心に対
して精度良く、位置決めを行うには、外周のフランジ部
のボルト挿入用穴位置やインロー部の加工精度をより高
くして製作し、組立も十分注意して行わなければならな
いので生産性に欠けるという問題があつた。さらに他の
問題として、軸受部および、摺動部の潤滑油を容器外部
から供給しなければならないため、潤滑油のポンプ装置
や配管を付け足す必要があり、全体としては大きくなつ
たり複雑になるという問題があつた。

本発明の目的は、密閉形スクロール圧縮機の組立性を
向上することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、うず巻状のラップを有す
る固定スクロールと、この固定スクロールのラップに対
向して噛み合うラップを有する旋回スクロールと、この
旋回スクロールを前記固定スクロールとにより挟む位置
に設けられたフレームと、前記旋回スクロールを駆動す
るクランクシャフトと、このクランクシャフトを回転さ
せる電動要素と、前記フレームに設けられ前記クランク
シャフトを軸支する第１軸受部と、前記電動要素を挟ん
で前記フレームと反対の位置に設けられた板材と、この
板材に設けられ、前記クランクシャフトを回転可能に支
持する第２軸受部とを容器内に備えた密閉形スクロール
圧縮機において、前記第２軸受部を前記クランクシャフ
トと前記板材との間の角度が自在となる軸受部とように
したものである。

〔作用〕 第２軸受部を組み込む際、クランクシャフトと第２軸
受との位置関係が多少ずれていたとしても、第２軸受は
クランクシャフトと板材との間の角度が自在であるの
で、適度に姿勢が変わり、クランクシャフトは片当りが
低減されて、正しい状態でのセットが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を説明する。まず、一実施例
の原理につき説明した後、詳細に説明する。

モータ10の反スクロール部側に設けた軸受7cは、軸受
の外周部が球面状に形成されているので、軸受ハウジン
グ内で自由に姿勢を変えることが可能である。従つて、
組立時に密閉容器16の中心とクランク軸６の中心にわず
かな狂いが生じた場合や、運転中に旋回スクロール２の
遠心力ならびにバランスウエイト４などの遠心力がクラ
ンクシヤフト６に作用し、その結果、クランクシヤフト
６が変形した場合などでも、自動調芯機能によつてシヤ
フト６の円筒部と軸受7cの内側円筒部とはお互いに、常
に、平行度を正しく保つことが可能である。特に、クラ
ンクシヤフト６の回転に対す不釣合いは完全にバランス
させることは技術的に非常に困難であり、一般に若干の
不釣合いが残るのはやむを得ないものである。しかし、
この不釣合いのため、モータ10bがインバータ（回転速
度可変装置、図示せず）により五千回転／分以上の高速
度になるとクランクシヤフト６により大きな力を受けて
曲げられようとするが、自動調芯軸受21の配置により、
変形量は小さく抑えられ、若干の変形に合わせて、軸受
自身の姿勢を好適に変えることができるので軸受部での
片当りをなくした状態でクランクシヤフト６を支持する
ことができる。この結果、主軸受7aでも片当りの程度を
緩和することができるため、高速回転時にも軸受の信頼
性を高く保つことができる。

また、クランクシヤフト６の下端を油中に浸漬してあ
り、クランクシヤフト６の上部と下部の圧力差によつて
冷凍機油26が、クランクシヤフト６の中に設けた給油穴
31を通つて、各すべり軸受７に給油されるように構成し
てあり、また供給された油は、再度密閉容器下部に戻つ
て再び、潤滑に供されるといつたふうに自己再循環方式
を構成している。

さらに、軸受7cの配置によつて、モータ10のステータ
10aと、ロータ10bとの間のエアギヤツプが常に好適に保
たれるようになるので、電磁トルクの損失が減少し効率
を向上させる作用がある。

次に第１の実施例を第１図により説明する。ケーシン
グ16は、蓋ケーシング17と底ケーシング18とにより密閉
容器を構成し、その中にモータ10と固定スクロール１や
旋回スクロール２から成る圧縮機構部、そして、潤滑油
26を収納している。モータ10は、ステータ10aとロータ1
0bから成つており、ロータ10bは、クランクシヤフト６
との間にキー25をもつており、これによつて、モータ10
の回転トルクをクランクシヤフト６を伝えるようになつ
ている。そして、クランクシヤフト６は、フレーム３に
設けたすべり軸受7aと下軸受ハウジング21に設けた下軸
受（すべり軸受）7cによつて軸支されている。また、ク
ランクシヤフト６は、直線部分6aと、これに偏芯した部
分（クランク部）6bから成つており、内部には、上端か
ら下端まで貫通している給油穴31が設けてある。さらに
は、運転中、回転体のバランスを保つためにクランクシ
ヤフト６の上部にはバランスウエイト４と、さらに、モ
ータ10の下部にカウンタウエイト11とを設けている。そ
して、クランクシヤフト６とモータロータ10bは、ロツ
クナツト12によつて固定されている。フレーム３は、円
周上複数個設けた特殊ボルト30によつてケーシング16に
固定される。さらに、フレーム３は、旋回スクロール２
の自転を阻止するためのオルダムリング８が摺動可能な
ように配設されている。さらに、その上に旋回スクロー
ル２を配置しており、オルダムリング８はフレーム３と
の間でサンドイツチ状に設けてある。オルダムリング８
は、部分的に凸部（図示せず）をもつており、この凸部
は、フレーム３と旋回スクロール２の背面部にそれぞれ
係合している。フレーム３との係合部と旋回スクロール
との係合部は互いに直交するように配置させている。旋
回スクロール２は、軸受部7bをもつており、この部分は
クランクシヤフト６の偏芯部分に係合している。旋回ス
クロール２は、うず巻き状に形成されているラップ部分
2aと、鏡板部分2bで構成されている。固定スクロール１
も、また、うず巻状に形成されているラップ部分1aと、
鏡板部1bから構成されている。旋回スクロール１と固定
スクロール２は、ラップ部分をお互いに内側にしてかみ
合つており、共に圧縮作動室19を形成している。この圧
縮作動室19と背圧室20は、旋回スクロール２の鏡板部2b
に設けた中間圧孔20によつて連通している。また、旋回
スクロール２は固定スクロール１にかみ合つた状態でス
ムーズな運動が行えるように、鏡板2bの外周部をフレー
ム３と固定スクロール１の外周部とでサンドイツチ状に
挾支されている。固定スクロール１は、その外周部をボ
ルト32によつてフレーム３に固定されている。又、固定
スクロール１は、外周部に伸びる吸入口23や、その中心
部に吐出口13をもつており、この吐出口13に相対して、
逆止弁14及びリテーナ15をそなえている。

次に、第１図に従つてその動作を説明する。

モータ10に外部からハーメチツク端子22を介して電気
が供給されると、モータロータ10bが回転し、これに伴
つてクランクシヤフト６が回転する。この結果、旋回ス
クロール２は、オルダムリング８の介在により旋回運動
して、作動流体が吸入口23より流入し圧縮作動室19内に
取り込まれ、旋回スクロールの運動に伴つて作動流体は
圧縮され、高圧になつた作動流体は固定スクロール１の
中央部に設けられた吐出口13から吐出される。この圧縮
動作中、適当に昇圧された流体は、中間圧孔20を介して
背圧室５内に充満する。この結果、背圧室５内に圧力に
よつて生じる旋回スクロール２に対するスラスト力が、
圧縮作動室内のガス力によつて生じる全スラスト力の大
きさよりも上回るため、旋回スクロールは運転中、固定
スクロール１側に押しつけられるので、安定した圧縮動
作が行われる。また、吐出口13から吐出された高圧ガス
は、密閉容器16とスクロール部２等からなる圧縮機構部
との間からモータ室９へ流入し、ここで、ガスと潤滑油
が分離されてガスが吐出パイプ24から圧縮機外へ流出す
る。一方、分離された潤滑油は、重力によつて下方に流
れ落ち、油溜め部26に到達する。潤滑油は、この油溜め
部26から圧力差によつてクランクシヤフト６に設けてあ
る給油孔31を通つて各々軸受部７に供給される。特に、
軸受部7a,7bの潤滑に供された後は、背圧室５の中に排
出され、その後中間圧孔20を通つて圧縮作動室19の中に
入り、さらにガスと共に吐出口13から吐出され、元の油
溜部26に帰還する。吐出口13に相対して設けた弁板14及
び、リテーナ15は、圧縮機が停止したときに密閉容器16
内に残つている高圧ガスが、吸入パイプ23の方に逆流す
るのを防ぐと共に、密閉容器16内の圧力より圧縮作動室
内の最高圧力が低いときに、高圧ガスが圧縮作動室内へ
逆流するのを防ぐ作用をする。

次に、さらに他の実施例について第２図に従つて説明
する。本実施例の場合、基本構成については、第一の実
施例と同じである。従つて、第１図と異なる点について
追加説明する。本実施例は、ケース16に対して上ケース
17および底ケース18をそれぞれ互いに組み合わせて溶接
し、密閉容器を形成している。さらには、吸入パイプ23
はケース16を貫通して固定スクロール１に到達するよう
に圧入されており、かつ、密封性を保つためにケース16
と吸入パイプ23は溶接が行われている。また、圧縮要素
等を支持するフレーム３は、ケース16に固定されてい
る。さらに、モータロータ10bもシヤフト6aに圧入等の
手段によつて固定されている。シヤフト6aの下端に設け
た球面軸受7cは、軸受ホルダ42a,42bによつて位置決め
され、複数個の固定ボルト41により軸受支持板21に固定
されている。また、この軸受支持板21はケース16に溶接
等の手段によつて固定する。支持足40はケース16の周方
向に沿って複数個配置させてあり、これによつて縦置形
の圧縮機を構成している。本実施例における動作、並び
に作用は第１図の実施例と大きく変わるところはないの
で、軸受7cについて以下説明する。まず、組立を行うに
際し、手順を追つて説明する。モータステータ10aをケ
ース16に固定する。次にフレーム３にシヤフト６を組み
立ててさらにモータロータ10bをシヤフト６に取り付け
たものを用意し、このように組み合せたものをケース16
の上部から挿入し、フレーム３の外周部をケース16に固
定する。これで、フレーム３とモータ10とシヤフト６に
位置決めされるが、この状態ではシヤフト６の下端で、
ケース16とシヤフト６の中心とが適合している補償はな
い。従つて、下軸受7cを組み込むとき、球面部が適度に
姿勢を変えて、軸受7cはシヤフト６に対して片当りする
ことなく、正しい状態でセツトすることが可能となる。
そして、このような状態で下軸受7cの固定ボルト41を締
付けて軸受ホルダを介して球面軸受7cは固定される。固
定ボルト41の固定によつて、その後は軸受7cの球面部の
相対すべりは、運転中でも発生しない状態になる。従つ
て、軸受7cの内側とクランクシヤフト6aの当接部はすべ
り軸受の形態を保つている。

さらに他の実施例として、第３図に従つて説明する。
第３図は、横置形の密閉形スクロール圧縮機を示したも
のである。本実施例では、クランクシヤフト６を、モー
タ10の両側に配置した軸受7aおよび、7cで支持した構造
とし、さらに、シヤフト端面に給油管44を設け潤滑油26
がシヤフト６内の給油孔から各すべり軸受７へ供給され
るようになつている。また、背圧室５は、中間圧孔19に
よつて吸入圧力と吐出圧力の中間の圧力になつており、
特に、軸受7a,7bの潤滑に供した後の潤滑油は背圧室５
に排出され、中間圧孔19等から圧縮作動室に流入し、吐
出孔13から排出され元の油溜りに戻る。一方、吸入ガス
は吸入ポート23から吸入され、高圧になつたガスは吐出
ポート13から吐出される。この高圧ガスは、第３図の右
側に示した吐出パイプ24から空調機のサイクル配管（図
示せず）内へ流出する。このように構成された圧縮機で
は特に、自動調芯軸受7cの設置は非常に重要であつて、
軸受の片当りを防止するとともに、ステータ10aとロー
タ10bとのすきまを常に最適に保つようにクランクシヤ
フトを支持することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、圧縮機組立時に組立エラーが発生
し、クランクシヤフト６の中心と、密閉容器16の中心と
が多少狂つたとしても、軸受7cの自動調芯作用によつ
て、片当りの発生しない好適な軸受状態を維持すること
ができるので、軸受の潤滑状態が良好になり、各軸受の
信頼性が向上するとともに、軸受部で生じる摩擦損失を
少なくして、圧縮機全体のエネルギ効率を向上する効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す圧縮機全体の縦断面
図、第２図は、他の実施例を示す圧縮機全体の縦断面
図、第３図は、さらに他の実施例を示す圧縮機の断面図
である。 １……固定スクロール、２……旋回スクロール、３……
フレーム、６……クランクシヤフト、7c……下軸受、８
……オルダムリング、10……モータ、16……ケーシン
グ、21……下軸受ハウジング、23……吸入口、24……排
出口、26……潤滑油。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関上 和夫 栃木県下都賀郡大平町富田800番地 株 式会社日立製作所栃木工場内 (72)発明者 東條 健司 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (72)発明者 池田 和雄 栃木県下都賀郡大平町富田800番地 株 式会社日立製作所栃木工場内 (56)参考文献 特開 昭58−172402（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−196188（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−177691（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−65292（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F04C 18/02 311

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】うず巻状のラップを有する固定スクロール
   と、この固定スクロールのラップに対向して噛み合うラ
   ップを有する旋回スクロールと、この旋回スクロールを
   前記固定スクロールとにより挟む位置に設けられたフレ
   ームと、前記旋回スクロールを駆動するクランクシャフ
   トと、このクランクシャフトを回転させる電動要素と、
   前記フレームに設けられ前記クランクシャフトを軸支す
   る第１軸受部と、前記電動要素を挟んで前記フレームと
   反対の位置に設けられた板材と、この板材に設けられ、
   前記クランクシャフトを回転可能に支持する第２軸受部
   とを容器内に備えた密閉形スクロール圧縮機において、
   前記第２軸受部を前記クランクシャフトと前記板材との
   間の角度が自在となる軸受部とした密閉形スクロール圧
   縮機。
2. 【請求項２】請求項１において、前記第１軸受部はすべ
   り軸受である密閉形スクロール圧縮機。
3. 【請求項３】請求項１において、前記第２軸受部は、前
   記クランクシャフトが挿入される内周面がが円筒状で、
   外周部が球面形状をした軸受である密閉形スクロール圧
   縮機。