JP2006105041A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機構溶接時における固定鏡板の歪みを抑制することにより、固定渦巻羽根と旋回渦巻羽根との摺動面の片当りから発生する摺動損失増大、及びガス漏れによる体積効率低下等を抑制することが可能となり、高信頼性および高効率を実現する。
【解決手段】本発明は、スクロール圧縮機の軸受部品と密閉容器の溶接による接合後に固定鏡板側壁面と密閉容器内壁面との隙間に、隙間より大きな環状部材を挿入した構成としたものである。このような環状部材を挿入することによって、圧縮機構部の軸受部品と密閉容器の溶接による固定鏡板の歪みを抑制することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、鏡板から渦巻ラップが立ち上がる固定渦巻羽根及び旋回渦巻羽根を噛み合わせて双方間に圧縮室を形成し、旋回渦巻羽根を自転拘束部品による自転の規制のもとに円軌道に沿って旋回させたとき圧縮室が容積を変えながら移動することで、吸入、圧縮、吐出を行うスクロール圧縮機に関するものである。

従来、この種のスクロール圧縮機の密閉容器１と軸受部品８との溶接による歪み対策としては、図６に記載されているようなものがあった。（例えば、特許文献１参照）
圧縮機構部は、回転方向、及び軸方向への支持を、軸受部品８の駆動部側に設けた断続もしくはリング状の胴部外周面８ｆにより、密閉容器１内面へ圧入もしくは溶接等により完全に締結することにより行い、軸受部品８と固定渦巻羽根６との締結面に位置する圧縮機構部の軸受部品８胴部外周面８ｆとに隙間を設けている。このことにより固定渦巻羽根６の締結面に位置する軸受部品８外周部を圧入もしくは溶接することによって起こる、固定鏡板が波状、あるいは中凸、中凹に変形することも無く、固定渦巻羽根と旋回渦巻羽根との摺動面の片当りから発生するガス漏れを抑制することが可能となり、スクロール圧縮機の性能維持、及び信頼性の確立を行なっている。
特開平８−１４４９７９号公報

しかしながら、前記従来の構成では、フレームと密閉容器を完全締結する場所を圧縮機構部から電動機の方へシフトさせているので、圧入や溶接の際に発生する歪みによって、電動機の効率を低下させるといった問題を有していた。また、フレームの加工工数が増大し、コストが高くなるといった問題を有していた。

一方、固定鏡板を密閉容器内径に対して、圧入もしくは焼きバメできる大きさに固定鏡板外形を加工後、軸受部品と密閉容器を溶接して固定する方法がある。この方法によれば、溶接による歪みの影響で固定鏡板を変形させようとする力を密閉容器内径で拘束することができるので、固定鏡板の変形を抑制することが可能となる。

しかしながら、この構成では密閉容器内径の円筒度の精度を上げなければならず、加工工数の増大によるコスト高という問題を有していた。また、高負荷運転時においては密閉容器は内圧によって外側に膨張するので、高負荷運転時において、固定鏡板の変形を抑制することができない問題を有していた。また、高負荷運転時において変形を抑制できるように固定鏡板外形の大きさを決めた場合には、低負荷運転時においては、過大な拘束力が固定鏡板に働き、かえって変形を増大させるといった問題を有していた。

前記従来の課題を解決するために、本発明は、軸受部品と密閉容器の溶接による接合後に固定鏡板側壁面と密閉容器内壁面との隙間に、隙間より大きな環状部材を挿入した構成としたものである。このような環状部材を挿入することによって、圧縮機構部の軸受部品と密閉容器の溶接による固定鏡板の歪みを抑制するものである。

本発明のスクロール圧縮機は、固定鏡板の歪みを抑制することにより、固定渦巻羽根と旋回渦巻羽根との摺動面の片当りから発生する摺動損失増大、及びガス漏れによる体積効率低下等を抑制することが可能となり、高信頼性および高効率を実現することができる。

第１の発明は、スクロール圧縮機の圧縮機構と密閉容器の溶接による接合後に固定鏡板側壁面と密閉容器内壁面との隙間に隙間幅より大きい環状部材を挿入した構成とすることにより、軸受部品と密閉容器を溶接にて接合した際に働く応力が原因による固定鏡板の歪み（中凸）を抑制することができ、固定渦巻羽根と旋回渦巻羽根との摺動面の片当りから発生する摺動損失増大、及びガス漏れによる体積効率低下等を抑制することができ、高い信頼性と高性能を同時に確保することができる。

第２の発明は、特に第１の発明の環状部材の内壁をテーパ状に形成することにより、固定鏡板側壁面と密閉容器内壁面との隙間に容易に挿入が可能となり、また歪みの大きい固定鏡板側壁面上端部をより大きな力で拘束することができる。

第３の発明は、特に第１の発明の環状部材を、固定鏡板側壁面と密閉容器内壁面との隙間深さよりも環状部材の高さを小さく形成することにより、歪みの大きい固定鏡板側壁面上端部をより大きな力で拘束することができ、かつ環状部材の質量を小さくすることができるため、低コスト化を図ることができる。

第４の発明は、特に第１から第３の発明の環状部材の材質を密閉容器、または固定渦巻羽根部品よりも熱膨張係数の大きい材質を用いた構成にすることにより、高負荷運転時の熱による固定鏡板の歪みも抑制することができる。

第５の発明は、特に第１から第４の発明の冷媒に二酸化炭素を用いた場合は、圧縮室間の圧力差が大きいので、ガス漏れによる体積効率低下がより顕著に表れることが懸念されるが、この場合においても、効果的に固定鏡板の歪みを抑制することができるので、ガス漏れによる体積効率低下を抑制して高効率化を実現することができる。

以下、本発明実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態におけるスクロール圧縮機の断面図を示すものである。圧縮機構２とこれを駆動する電動機３の固定子３ａを固定し、この電動機３の回転子３ｂに圧縮機構２を駆動するクランク軸４を結合している。圧縮機構２は、固定鏡板１２ａに一体に形成した固定渦巻羽根１２ｂを有する固定渦巻羽根部品１２と、この固定渦巻羽根１２ｂと噛み合って複数個の圧縮作業空間を形成する旋回渦巻羽根１３ｂを旋回鏡板１３ａの上に形成した旋回渦巻羽根部品１３と、この旋回渦巻羽根部品１３の自転を防止して旋回のみをさせる自転拘束部品１４と、旋回鏡板１３ａの旋回渦巻羽根１３ｂの反対側に設けた旋回駆動係合部１０と、旋回駆動係合部１０の内方向側に設けたクランク軸４の主軸４ａが嵌入する偏心駆動係合部３０と、クランク軸４を支承する軸受部品１１とによって構成され、旋回鏡板１３ａの旋回渦巻羽根１３ｂと反対側の背面（鏡板背面）と軸受部品１１との間には、旋回鏡板１３ａ背面にかかる圧力を、旋回鏡板１３ａの中心部側の背面にかかる吐出圧力とこの吐出圧力よりも低い旋回鏡板１３ａの外周側の背面にかかる圧力とに仕切る環状シール部材２８を設け、この環状シール部材２８を軸受部品１１の旋回鏡板１３ａ背面と対向する面に設けた環状溝２９に嵌合装着している。密閉容器１内に溜められた潤滑油６はクランク軸４に設けた貫通孔２６を通って環状シール部材２８の内方に供給されるようにしている。

図３は本発明の実施の形態における圧縮機構２部の要部断面図を示す。密閉容器１外周面の軸受部品１１外壁面の位置する箇所を溶接にて接合することにより、圧縮機機構２は密閉容器１と完全に固定されることとなる。このとき、軸受部品１１は溶接部が熱収縮による変形によって、溶接個所を中心として収縮変形する。更に軸受部品１１の収縮変形によって、軸受部品１１に固定されている固定鏡板１２ａは中凸に変形しようとする力が発生する。ここで、環状部材１８がなければ図２に示すよう固定鏡板１２ａは中凸に変形してしまう。しかしながら、軸受部品１１と密閉容器１の溶接による接合後に固定鏡板１２ａ側壁面と密閉容器１内壁面との隙間に隙間幅より大きい環状部材１８を挿入していれば、固定鏡板１２ａの側壁から固定鏡板１２ａの変形を拘束するので、固定鏡板１２ａを中凹に変形しようとする力が働く。結果として、溶接により中凸に変形が生じていた固定鏡板１２ａの歪みはキャンセルされることとなり、固定渦巻羽根１２ｂと旋回渦巻羽根１３ｂとの摺動面の片当りから発生する摺動損失増大、及びガス漏れによる体積効率低下等を抑制することができるため、高い信頼性と、高い圧縮機性能を維持することができる。

（実施の形態２）
図４は本発明の第２の実施の形態における圧縮機構２部の要部断面図を示すものである。図のように環状部材１８の内壁をテーパ状に形成している。このことにより固定鏡板１２ａ側壁面と密閉容器１内壁面との隙間に、容易に挿入が可能となり、また歪みの大きい固定鏡板１２ａ側壁面上端部を第１の実施の形態よりも、さらに大きな力で拘束することができるため、確実に固定鏡板１２ａの歪みを抑制することができる。このことから固定渦巻羽根１２ｂと旋回渦巻羽根１３ｂとの摺動面の片当りから発生する摺動損失増大、及びガス漏れによる体積効率低下等を抑制することができるため、高い信頼性と、高い圧縮機性能を維持することができる。

（実施の形態３）
図５は本発明の第３の実施の形態における圧縮機構２部の要部断面図を示すものである。図のように環状部材１８を固定鏡板１２ａ側壁面と密閉容器１内壁面との隙間深さよりも環状部材１８の高さを小さく形成している。このことにより、実施の形態２同様、歪みの大きい固定鏡板１２ａ側壁面上端部をより大きな力で拘束することができる。また環状部材１８の質量を小さくすることができるため、低コスト化を図ることができる。

（実施の形態４）
本発明の第１から第３の実施の形態において、環状部材１８の材質を密閉容器１、または固定渦巻羽根部品１２よりも熱膨張係数の大きい材質を用いた構成にしている。圧縮機運転中には圧縮室側に対して反圧縮室側の方が固定鏡板１２ａの温度が高くなり、とりわけ高負荷運転時には、温度差によって固定鏡板１２ａが中凸に変形しようとする力が働く。しかしながら、環状部材１８の材質を熱膨張係数の大きい材質で構成すれば、温度差が大きくなって固定鏡板１２ａが中凸に変形しようとする力が増大しても、固定鏡板１２ａを中凹に拘束する力も増大させることができることから、より確実に固定渦巻羽根１２ｂと旋回渦巻羽根１３ｂとの摺動面の片当りから発生する摺動損失増大、及びガス漏れによる体積効率低下等を抑制することができ、高い信頼性と、高い圧縮機性能を維持することができる。

（実施の形態５）
本発明の第１から第４の実施の形態において、冷媒に高圧冷媒の二酸化炭素を用いた場合も上記実施の形態の構成を用いることにより、圧縮室間の圧力差が大きく、ガス漏れによる体積効率低下がより顕著に表れる二酸化炭素においても、効果的に固定鏡板の歪みを抑制することができるので、ガス漏れによる体積効率低下を抑制して高効率化を実現することができる。

以上のように本発明にかかるスクロール圧縮機は、固定鏡板側壁面と密閉容器内壁面との隙間に環状部材を挿入する構成にすることにより、軸受部品と密閉容器を溶接にて接合した際に働く応力が原因による固定鏡板の歪み（中凸）を抑制することができ、固定渦巻羽根と旋回渦巻羽根との摺動面の片当りから発生する摺動損失増大、及びガス漏れによる体積効率低下等を抑制することができ、高い信頼性と高性能を同時に確保することが可能となるので、作動流体を冷媒と限ることなく、空気スクロール圧縮機、真空ポンプ、スクロール型膨張機等のスクロール流体機械の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の断面図 本発明の実施の形態１における固定鏡板の溶接による歪みを示す模式図 本発明の実施の形態１における圧縮機構部の要部断面図 本発明の実施の形態２における圧縮機構部の要部断面図 本発明の実施の形態３における圧縮機構部の要部断面図 従来の圧縮機構部の要部側面断面図

符号の説明

１ 密閉容器
２ 圧縮機構
３ 電動機
３ａ 固定子
３ｂ 回転子
４ クランク軸
４ａ 主軸
６ 潤滑油
１０ 旋回駆動係合部
１１ 軸受部品
１２ 固定渦巻羽根部品
１２ａ 固定鏡板
１２ｂ 固定渦巻羽根
１３ 旋回渦巻羽根部品
１３ａ 旋回鏡板
１３ｂ 旋回渦巻羽根
１８ 環状部材
２６ 貫通孔
２８ 環状シール部材
２９ 環状溝
３０ 偏心駆動系合部

Claims (5)

1. 密閉容器の内部に、電動機とこの電動機を駆動して冷媒を圧縮する圧縮機構とを備え、前記圧縮機構を、固定鏡板上に固定渦巻羽根を形成した固定渦巻羽根部品と、前記固定渦巻羽根部品と噛み合い複数個の圧縮作業空間を形成する旋回渦巻羽根を旋回鏡板上に形成した旋回渦巻羽根部品と前記旋回渦巻羽根部品の自転を防止して旋回のみを行わせる自転拘束部品と、前記旋回渦巻部品を旋回駆動するクランク軸と、前記クランク軸に形成した主軸を支承する主軸受を有する軸受部品と、前記旋回鏡板の旋回渦巻羽根と反対側の鏡板背面に、前記クランク軸に設けた偏心駆動係合部に係合して前記旋回渦巻羽根部品を旋回駆動する旋回駆動係合部とで構成し、前記圧縮機構は溶接によって前記密閉容器と接合されているスクロール圧縮機において、前記軸受部品と前記密閉容器の溶接による接合後に、前記固定鏡板側壁面と前記密閉容器内壁面との隙間に、前記隙間より大きな環状部材を挿入することを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 環状部材の内壁をテーパ状に形成したことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 固定鏡板側壁面と密閉容器内壁面との隙間の深さよりも環状部材の高さを小さくしたこと特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
4. 環状部材は密閉容器、または固定渦巻羽根部品よりも熱膨張係数の大きい材質を用いることを特徴とする請求項１〜３記載のスクロール圧縮機。
5. 冷媒を二酸化炭素とすることを特徴とする請求項１〜４記載のスクロール圧縮機。