JP2005054744A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】スクロール圧縮機は長期の運転によって発生する摩耗粉が油保持部に堆積して油保持機能が低下したり、固体潤滑剤が消費することで良好な潤滑状態を保持することはできなくなるという課題を有していた。
【解決手段】旋回スクロールの自転を防止するため旋回スクロールの裏面に設けるキー溝に係合するキー及び上記主軸受側に設けるキー溝に係合するキーとを備えた自転防止機構とを備え、キーの往復運動の両端でキーの摺動面の一部が前記キー溝の摺動面から飛び出すことようにすることで、長期間の運転に対して良好な潤滑状態を保持できる自転防止機構を有したスクロール圧縮機が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、スクロール圧縮機の自転防止機構の信頼性向上に関するものである。

従来の冷媒圧縮機としてのスクロール圧縮機は、旋回スクロールを支持する主軸受に自転防止機構に設けたキーと係合するキー溝を設け、キーとの摺動により旋回スクロールの公転運動を支持している。ここで自転防止機構のキーとキー溝側面の摺動はキー溝に対するキーの往復摺動であり、駆動軸１回転当たりに１回の往復運動をする。従って往復運動の両端ではキーとキー溝側面の相対速度は必ず零になり、相対運動がないため潤滑油の油膜が形成されにくくなる。そのため自転防止機構のキーとキー溝側面の摺動では、往復運動の両端で潤滑状態が厳しくなり、摩擦抵抗の増大および摩耗促進という問題があった。この対策として例えば図５に示すようにキー溝１０８ａの側面に微小なディンプルや縦溝等で油保持部１１９を設けたり、固体潤滑剤をコーティングするという構造であった（例えば特許文献１参照）。
特開平１０−１５９７６０号公報

上記に述べた従来技術では、圧縮機の比較的運転初期の間はキー溝側面に構成した微小なディンプルや縦溝等の油保持部や固体潤滑剤のコーティングによって良好な潤滑状態を保持することができるが、長期の運転によって発生する摩耗粉が油保持部に堆積して油保持機能が低下したり、固体潤滑剤が消費することで良好な潤滑状態を保持することはできなくなるという課題を有していた。

上記課題を解決するために本発明は、旋回スクロールの自転を防止するため旋回スクロールの裏面に設けるキー溝に係合するキー及び上記主軸受側に設けるキー溝に係合するキーとを備えた自転防止機構とを備え、キーの往復運動の両端でキーの摺動面の一部が前記キー溝の摺動面から飛び出すことようにしたものである。

本構成によって、長期間の運転に対して良好な潤滑状態を保持できる自転防止機構を有したスクロール圧縮機が得られる。

本発明のスクロール圧縮機は、うず巻き状のラップを有する旋回スクロール及び固定スクロールを組み合わせたスクロール圧縮機構と、前記旋回スクロールを支持する主軸受け部品と、前記旋回スクロールの自転を防止するため前記旋回スクロールの裏面に設けるキー溝に係合するキー及び上記主軸受部品に設けるキー溝に係合するキーとを備えた自転防止機構とを備え、前記キーの往復運動の両端でキーの摺動面の一部が前記キー溝の摺動面から飛び出させたもので、キーの往復運動両端部での潤滑油の油膜形成が迅速に行えるという効果を有するものである。

また、キー溝の一方または両端に逃げ部を設けることでキーの往復運動の両端でキーの摺動面の一部が飛出すようにしたもので、摺動面で発生した摩耗粉や摺動熱を開口部または逃げ部にある潤滑油で除去でき、また安価に構成することができるという効果を有するものである。

以下、本発明の実施の形態について図１〜４を参照して説明する。

（実施の形態１）
図１〜図４に示す本実施の形態のスクロール圧縮機は、業務用、非業務用の冷凍空調に用いられるもので冷凍サイクル機器と接続されて密閉状態になる容器にスクロール圧縮機構とこれを駆動する電動機とを収容したいわゆる密閉型で縦向きに設置して用いられるスクロール圧縮機の場合の例である。

しかし、本発明はこれに限られることはなく、鏡板から渦巻羽根が立ち上がった固定渦巻部品および旋回渦巻部品を噛み合わせて相互の間に圧縮室を形成し、旋回渦巻部品をキーとキー溝による自転防止機構のもとに旋回駆動し、圧縮室が縮小しながら移動するのを利用して吸入、圧縮、吐出を行うスクロール圧縮機構と、このスクロール圧縮機構と同時に働き、旋回渦巻部品の背面を経由して前記自転機構まわりの摺動部と、スクロール圧縮機構の圧縮室を形成する圧縮領域の摺動部とに潤滑油を供給する潤滑機構と、を備えたものであれば、用途や設置向き、他の構成が異なるものにも本発明は有効であり、それらも本発明の範疇に属する。

本実施の形態のスクロール圧縮機は図１に示すように、容器１内に、スクロール圧縮機構２とこれを駆動する電動機３が上下に配置されている。電動機３は前記容器１の内側に焼き嵌めや溶接などして固定されたステータ４と、このステータ４の内側に回転自在に位置するロータ５とからなり、このロータ５には駆動軸６が貫通状態で結合されている。この駆動軸６の上向きとなっている一端は上記スクロール圧縮機構２の一部を構成する固定部材としての主軸受部品７に固定された軸受８により回転自在に支持されている。駆動軸６の軸受８により支持されている側の先端には駆動軸６に対して偏心運動を行うクランク軸９が備えられている。

一方、スクロール圧縮機構２は、固定鏡板３５からうず巻き状の固定ラップ３５ａが立ち上がった固定スクロール１０と旋回鏡板２５からうず巻き状の旋回ラップ２５ａが立ち上がった旋回スクロール１１とを向かい合わせに噛み合わせて双方間に複数の圧縮室３２を形成し、固定スクロール１０を前記主軸受部品７に固定するとともに、これらの間に旋回スクロール１１を挟み込んで主軸受部品７により自転防止機構１２を介しバックアップしている。

この状態で、旋回スクロル１１の自転を自転防止機構１２により防止しておいて、クランク軸９により旋回スクロール１１をこの旋回スクロール１１に接合した旋回軸受１３を介して円軌道に沿った旋回運動のみをさせる。これによって、圧縮室３２は容積を減少させながら例えば周辺部から旋回ラップ２５ａと固定ラップ３５ａの中心に向かって移動されながら、周辺部の吸入ポート１４から冷媒ガス等を吸入し、圧縮する。圧縮した冷媒ガス等は前記中心部にある吐出ポート１５を通り、容器１内の空間１６に吐出される。容器１内に吐出された冷媒ガスは電動機３の細部を通ってこれを冷却した後、容器１外に吐出され冷凍サイクルに供給される。冷凍サイクルを経た冷媒ガスは吸入ポート１４に戻され、以降繰り返し利用される。

駆動軸６の下向きとなる他端側は容器１内に焼き嵌めや溶接などして固定された副軸受部品３６に設けられた副軸受１７によって回転自在に支持されており、駆動軸６の他端側の先端には容積型のポンプ１８を用いた潤滑機構３７を備えている。この潤滑機構３７は、ポンプ１８により潤滑油貯留部１９から潤滑油を吸入して駆動軸６の中心に軸方向に設けられた給油通路２０を通じクランク軸９の上部に位置する旋回スクロール１１の中央部背面に位置する潤滑油溜まり２１に供給する。この潤滑油溜まり２１への潤滑油の供給圧はスクロール圧縮機構２の吐出圧とほぼ同等に設定され、スクロール圧縮機構２が冷媒ガスを圧縮するときに旋回スクロール１１が固定スクロール１０から離れるのを防止する背圧を与える。

潤滑機構３７は、潤滑油溜まり２１に供給した潤滑油を旋回軸受１３を潤滑および冷却した後、今１つの潤滑油溜まり２２を経て軸受８を潤滑する潤滑経路３７ａを有し、潤滑経路３７ａでの潤滑後の潤滑油は主として供給圧や重力によりスクロール圧縮機構２の下部に滲み出して潤滑油貯留部１９に戻り再循環を行う。

潤滑機構３７は、さらに、潤滑油溜まり２１に供給された潤滑油の一部を自転防止機構１２と主軸受部品７および旋回スクロール１１との間の摺動部に絞り部２４を通じて供給する。一方旋回スクロール１１の旋回鏡板２５には図２ａに示すように旋回ラップ２５ａとは反対側に自転防止機構１２のキー１２ａが摺動するキー溝１１ａを放射線状に設けられている。このキー溝１１ａの外周側端部は旋回鏡板２５の外周につながる開口部１１ｂを有し、また内周側端部にはキー溝１１ａの幅寸法より大きな逃げ部１１ｃが設けられてある。更に主軸受け部品７の旋回スクロール１１側面には図３（ａ）に示すように同じく自転防止機構１２のもう一方のキー１２ａが摺動するキー溝７ａを放射線状に設けられている。このキー溝７ａの両端部にはキー溝７ａの幅寸法よりも大きな逃げ部７ｂが設けられてある。これら旋回スクロール１１と主軸受け部品７のキー溝７ａ，１２ａの開口部１１ｂと逃げ部１１ｃ、７ｂの構成位置ははそれぞれ自転防止機構１２のキー１２ａの往復運動両端部においてキー１２ａの摺動面１２ｂが開口部１１ｂと逃げ部１１ｃ、７ｂから一部飛出すように設けられてある。図２（ｂ）および図３（ｂ）は自転防止機構１２が往復運動の両端部でそれぞれ旋回スクロールと主軸受部品との位置を示したものである。

次にこの構成における圧縮機運転中のキー摺動状態の説明を図４（ａ）と図４（ｂ）を用いて従来例と比較しながら説明する。図４（ａ）は本発明においてキー１２ａが往復運動の端部の状態を示したもので、この瞬間はキー１２ａとキー溝７ａ（１１ａも同一）の相対速度が零のため潤滑油の油膜形成がない。次にキー１２ａが矢印の方向に動き出すときにはキー１２ａの進行方法に対して前面からと後面から同時にキー１２ａの動きによって潤滑油のクサビ効果により摺動面に潤滑油が供給される。一方、図４（ｂ）は従来例の状態を示したもので、同じように往復運動の端部では潤滑油の油膜形成がない状態から矢印の方向にキーが動き出しても摺動面への潤滑油の供給はキーの進行方向に対して前面からのみとなるため油膜形成が遅い。

また、本発明によればキー１２ａは往復運動の両端面で摺動面１２ｂの一部が開口部１１ｂまたは逃げ部１１ｃ、７ｂに飛出すため摺動面で発生した摩耗粉や摺動熱を開口部１１ｂまたは逃げ部１１ｃ，７ｂにある潤滑油によって除去されるという効果も有している。

本発明の実施形態を示す密閉圧縮機の断面図 （ａ）同一実施形態の旋回スクロールのキー溝を示す平面図（ｂ）同一実施形態の旋回スクロールと自転防止機構の往復運動端部の位置を示す平面図 （ａ）同一実施形態の主軸受部品のキー溝を示す平面図（ｂ）同一実施形態の主軸受部品と自転防止機構の往復運動端部の位置を示す平面図 （ａ）同一実施形態のキー往復運動端部における動き出し状態を示すイメージ図（ｂ）従来例のキー往復運動端部における動き出し状態を示すイメージ図 従来スクロール圧縮機のキー溝を示す斜視図

符号の説明

２ スクロール圧縮機構
７ 主軸受部品
７ａ キー溝
７ｂ 逃げ部
１０ 固定スクロール
１１ 旋回スクロール
１１ａ キー溝
１１ｂ 開口部
１１ｃ 逃げ部
１２ 自転防止機構
１２ａ キー
１２ｂ 摺動面
２５ａ 旋回ラップ
３５ａ 固定ラップ

Claims (2)

1. うず巻き状のラップを有する旋回スクロール及び固定スクロールを組み合わせたスクロール圧縮機構と、前記旋回スクロールを支持する主軸受部品と、前記旋回スクロールの自転を防止するため前記旋回スクロールの裏面に設けるキー溝に係合するキー及び前記主軸受部品に設けるキー溝に係合するキーとを備えた自転防止機構とを備え、前記キーの往復運動の両端でキーの摺動面の一部が前記キー溝の摺動面から飛び出すことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. キー溝の一方または両端に逃げ部を有した請求項１に記載のスクロール圧縮機。

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