JP2008014283A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン直付け等の高温、強振動下においても、信頼性、性能を損なわず運転できるスクロール圧縮機を提供するものである。
【解決手段】旋回スクロール、固定スクロール、及び主軸受部材は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金製で形成してなるスクロール圧縮機の旋回スクロールに陽極酸化処理を行う際に、予め旋回スクロールの鏡板背面にキー溝と偏心軸受部に樹脂製マスキング部材を密着して被せ、主軸受部材のスラスト面との接触する部分にのみ陽極酸化処理をしたことにより、固定スクロールあるいは主軸受部材と旋回スクロールとのアルミニウムあるいはアルミニウム合金の同金属同士による接触が避けられこととなり、部品の焼き付きを防止することができる。さらに旋回スクロールキー溝には、アルマイト処理を行わないことで、旋回スクロールキー溝部の面粗度の悪化を防ぐこととなり、摺動損失を低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空調及び冷凍装置に適用される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は、多くの製造業者等から同様の圧縮機に関するさまざまな出願がなされ公開されていると共に、家庭用ルームエアコン用や冷蔵庫用の圧縮機として種々の圧縮機が実際に利用されている。また、最近は自動車用の空気調和装置用の圧縮機としても利用され始めている。

例えば特許文献１で開示されているように、旋回スクロールの軸受部にのみマスキングを行い、陽極酸化処理（以下アルマイト処理）を行う方法がある。
特開２０００−１０４６８０号公報

しかしながら、前記従来の旋回スクロールアルマイト処理の構成では、オルダムリングが摺動するキー溝部にまでアルマイト処理を行うことになるので、キー溝部はミクロンオーダーで管理をされており、アルマイト処理による寸法精度の低下が発生する。また、アルマイト処理を行うことにより、キー溝部の面粗度が悪化し、オルダムリングの摺動損失が増加するという課題を有していた。

また、近年、エンジンとモータとを使い分けて走行するハイブリッド自動車が実用化され急速に普及しつつある。ハイブリッド自動車では、車体軽量化による燃費向上が求められており、スクロール圧縮機においても部品軽量化から固定スクロール、旋回スクロール、主軸受部材にアルミニウムあるいは、アルミニウム合金が使用されている。しかし、表面処理を施さないアルミニウム部品同士では、同金属による部品の焼き付きという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、アルミニウム部品同士でも焼き付きなく、かつ摺動損失の少ないアルマイト処理を行ったスクロール圧縮機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のスクロール圧縮機は、容器内に収納されたモータと、前記モータによって駆動される、偏心軸受を収容する筒型ボス部を有する鏡板に渦巻状のラップを直立して形成した旋回スクロールと、前記旋回スクロールと組み合わされ鏡板に渦巻状のラップを直立して形成した固定スクロールと、前記旋回スクロールの鏡板と主軸受部材により構成される圧縮機構部とを備え、前記旋回スクロール、前記固定スクロール、及び前記主軸受部材は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金製で形成してなるスクロール圧縮機において、前記旋回スクロール鏡板背面に陽極酸化処理を行う際に、予め前記旋回スクロールの鏡板背面に前記キー溝と前記偏心軸受部にマスキング部材を密着して被せ、前記主軸受部材のスラスト面との接触する部分にのみ陽極酸化処理をしたものである。

これによって、固定スクロールあるいは主軸受部材と旋回スクロールとのアルミニウムあるいはアルミニウム合金の同金属同士による接触が避けられ、部品の焼き付きを防止することができる。さらに旋回スクロールキー溝には、アルマイト処理を行わないことによ
りオルダムリングの摺動損失を低減することができる。

本発明の圧縮機は、信頼性を損なうことなく、摺動損失を低減することができる。

第１の発明は容器内に収納されたモータと、前記モータによって駆動される、偏心軸受を収容する筒型ボス部を有する鏡板に渦巻状のラップを直立して形成した旋回スクロールと、前記旋回スクロールと組み合わされ鏡板に渦巻状のラップを直立して形成した固定スクロールと、前記旋回スクロールの鏡板と主軸受部材により構成される圧縮機構部とを備え、前記旋回スクロール、前記固定スクロール、及び前記主軸受部材は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金製で形成してなるスクロール圧縮機において、前記旋回スクロール鏡板背面に陽極酸化処理を行う際に、予め前記旋回スクロールの鏡板背面に前記キー溝と前記偏心軸受部にマスキング部材を密着して被せ、前記主軸受部材のスラスト面との接触する部分にのみ陽極酸化処理をしたことにより、固定スクロールあるいは主軸受部材と旋回スクロールとのアルミニウムあるいはアルミニウム合金の同金属同士による接触が避けられこととなり、部品の焼き付きを防止することができる。さらに旋回スクロールキー溝には、アルマイト処理を行わないことで、旋回スクロールキー溝部の面粗度の悪化を防ぐこととなり、オルダムリングの摺動損失を低減することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の旋回スクロールのアルマイト処理により、二酸化炭素を主成分とする冷媒を用いたものであり、潤滑が厳しくなるＣＯ２冷媒の下では、アルミニウムあるいは、アルミニウム合金による同金属の接触を防ぐことにより、部品の焼付きを防止することになり、高い信頼性が得ることができる。

第３の発明は、特に、第１又は第２の発明の旋回スクロールのアルマイト処理により、ポリオールエステル油を主成分とする潤滑油を用いたものであり、粘度指数が低く潤滑が厳しくなるポリオールエステル油でも、アルミニウムあるいは、アルミニウム合金による同金属の接触を防ぐことにより、部品の焼付きを防止することになり、高い信頼性を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この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１におけるスクロール圧縮機の断面図であり、図２は同スクロール圧縮機の旋回スクロール鏡板と樹脂製マスキング部材の図である。図１〜２において、スクロール圧縮機１の胴部の周りにある取付け脚２によって横向きに設置される横型のスクロール圧縮機の場合の１つの例を示しており、スクロール圧縮機１はその本体ケーシング３内に圧縮機構部４およびこれを駆動するモータ５を内蔵し、圧縮機構部４を含む各摺動部の潤滑に供する液を貯留する貯液部６を備え、モータ５を図示しないモータ駆動回路部によって駆動するようにしている。取り扱う冷媒はガス冷媒であり、各摺動部の潤滑や圧縮機構部４の摺動部のシールに供する液としては潤滑油７などの液を採用している。また、潤滑油７は冷媒に対して相溶性のあるものである。しかし、本発明はこれらに限られることはない。基本的には、冷媒の吸入、圧縮および吐出を行う圧縮機構部４と、この圧縮機構部４を駆動するモータ５と、圧縮機構部４を含む各摺動部の潤滑に供する液を貯留する貯液部６を本体ケーシング３に内蔵し、モータ５をモータ駆動回路部により駆動するスクロール圧縮機１であればよく、以下の説明は特許請求の範囲の記載を限定するものではない。

本実施の形態のスクロール圧縮機１の圧縮機構部４は、固定スクロール１１と旋回スクロール１２のお互いの渦巻状のラップを噛み合わせて形成した圧縮空間１０が、旋回スクロール１２をモータ５により駆動軸１４を介して固定スクロール１１に対し旋回運動をさせたときに、移動を伴い容積を変化させることにより外部サイクルから帰還する冷媒の吸入、圧縮および外部サイクルへの吐出を、サブケーシング８０に設けた吸入口８および本体ケーシング３に設けた吐出口９を通じて行う。

これに併せ、本体ケーシング３の貯液部６に貯留されている潤滑油７がポンプ１３などを駆動軸１４にて駆動するか本体ケーシング３内の差圧を利用するなどして、駆動軸１４の給油路１５ｂを通じ旋回スクロール１２の旋回駆動に伴い旋回スクロール１２の背面の液溜り２１および液溜り２２に供給する。図に示す例ではまず液溜り２１に供給し、この液溜り２１に供給した潤滑油７の一部は旋回スクロール１２の外周部の側背面に、旋回スクロール鏡板１２ａの内部に設けた油通路２３とその絞り部２３ａによる所定の制限の基に供給して旋回スクロール１２を背圧によってバックアップする。さらに、旋回スクロール１２の渦巻状ラップ１２ｃの内部に設けたラップ給油路２３ｂにより先端の固定スクロール１１との間のシール部材の一例であるチップシール２４を保持する保持溝２５に潤滑油７を供給して固定スクロール１１と旋回スクロール１２との間のシールおよび潤滑を図る。また、液溜り２１に供給した潤滑油７の別の一部は、偏心ベアリング４３、液溜り２２、主ベアリング４２を経ながら、それらベアリング４２、４３を潤滑した後、モータ５側に流出し、貯液部６へと回収される。

さらに、本体ケーシング３内の軸線方向の一方の端部壁３ａ側からポンプ１３、副ベアリング４１、モータ５、主ベアリング４２を持った主軸受部材５１を配置してある。ポンプ１３は端部壁３ａの外面から収容してその後に嵌め付けた蓋体５２との間に保持し、蓋体５２の内側に貯液部６に通じるポンプ室５３を形成して吸上げ通路５４を介して貯液部６に通じるようにしてある。副ベアリング４１は端部壁３ａにて支持し、駆動軸１４のポンプ１３に連結している側を軸受するようにしてある。モータ５は固定子５ａを本体ケーシング３の内周に焼き嵌めなどして固定し、駆動軸１４の途中まわりに固定した回転子５ｂとによって駆動軸１４を回転駆動できるようにしている。

主軸受部材５１はサブケーシング８０の内周にボルト１７などにて固定し、駆動軸１４の圧縮機構部４側を主ベアリング４２により軸受している。主軸受部材５１の外面には前記固定スクロール１１を図示しないボルトなどによって取付け、これら主軸受部材５１と固定スクロール１１との間に旋回スクロール１２を挟み込んでスクロール圧縮機を構成している。主軸受部材５１と旋回スクロール１２との間にはオルダムリングなどの旋回スクロール１２の自転を防止して円運動させるためのオルダムリング５７が設けられている。

駆動軸１４の端部には偏心軸１４ａが一体形成されており、偏心軸１４ａにはブッシュ３０が勘合して支持されている。ブッシュ３０には旋回スクロール１２が固定スクロール１１と対向するように偏心ベアリング４３を介して旋回運動可能に支持されている。旋回スクロール１２の旋回スクロール鏡板１２ａの背面には筒部１２ｂが突設されており、偏心ベアリング４３は筒部１２ｂ内に収容されている。偏心ベアリング４３の内輪４３ａは、ブッシュ３０に勘合されており、偏心ベアリング４３の外輪４３ｂは、筒部１２ｂにわずかな隙間をもってルーズに勘合されている。

圧縮機構部４のサブケーシング８０からの露出部分は、サブケーシング８０と開口どうしを突き合わせてボルト１８にて固定した本体ケーシング３により覆い、端部壁３ａと軸線方向に反対側の端部壁８０ａを形成している。圧縮機構部４はサブケーシング８０の吸入口８と本体ケーシング３の吐出口９との間に位置し、自身の吸入口１６がサブケーシング８０の吸入口８と接続され、自身の吐出口３１がリード弁３１ａを介して端部壁８２ａ
の側に開口して相互間を吐出室６２としている。吐出室６２は固定スクロール１１および主軸受部材５１ないしはこれらと本体ケーシング３との間に形成した連絡通路６３を通じて圧縮機構部４と端部壁３ａとの間の、吐出口９を持ったモータ５側に通じている。

以上によって、モータ５はモータ駆動回路部によって駆動され、駆動軸１４を介して圧縮機構部４を旋回運動させるとともに、ポンプ１３を駆動する。このとき圧縮機構部４はポンプ１３により貯液部６の潤滑油７を供給されて潤滑およびシール作用を受けながら、サブケーシング８０の吸入口８さらに自身の固定スクロール１１に設けた吸入口１６を通じ冷凍サイクルからの帰還冷媒を吸入して、圧縮し、自身の吐出口３１から吐出室６２に吐出する。吐出室６２に吐出された冷媒は連絡通路６３を通じてモータ５側に入り、モータ５を冷却しながら本体ケーシング３の吐出口９から吐出されるまでの過程で、冷媒は衝突、絞りなどの気液分離を図って潤滑油７の分離を受けながらも、随伴している一部潤滑油７によって副ベアリング４１の潤滑も行う。

ここで、本実施の形態では、旋回スクロール１２の渦巻状ラップ１２ｃ側面および鏡板１２ａと固定スクロール１１、旋回スクロール１２の鏡板背面部と主軸受部材５１のスラスト面５１ａが運転中に接触をする。固定スクロール１１、旋回スクロール１２および主軸受部材５１共にアルミニウムおよびアルミニウム合金製では、同金属同士による焼き付きが発生してしまうため、焼き付きを防止するためにアルマイト処理を行う。摺動損失を低減するために、接触部分だけにアルマイト処理を行うが、旋回スクロール鏡板１２ａにおいては、アルマイト処理時の樹脂製マスキング部材２０の図３で示すように、特に、旋回スクロール１２の鏡板背面にキー溝と偏心軸受部に樹脂製マスキング部材２０を密着して被せ、主軸受部材５１のスラスト面５１ａとの接触する部分にのみ陽極酸化処理をした。

これにより、主軸受部材５１のスラスト面５１ａと旋回スクロール１２とのアルミニウムあるいはアルミニウム合金の同金属同士による接触が避けられこととなり、部品の焼き付きを防止することができる。さらに旋回スクロールキー溝には、アルマイト処理を行わないことで、旋回スクロールキー溝部の面粗度の悪化を防ぐこととなり、オルダムリングの摺動損失を低減することができる。

また、二酸化炭素を主成分とする冷媒を用いたスクロール圧縮機においては潤滑が厳しくなるため、本発明は潤滑油が厳しい状態でも、高い信頼性が得ることができ、より好適である。

さらに、ポリオールエステル油を主成分とする潤滑油を用いたスクロール圧縮機においては、漏電の危険性から電気絶縁性の高い潤滑油を用いる必要がある。しかし、ポリオールエステル油を主成分とする潤滑油は、粘度指数が低く潤滑性に課題がある。本発明は、旋回スクロール鏡板背面にアルマイト処理を施すことにより、潤滑が厳しい状態でも、高い信頼性を得ることができ、より好適である。

以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、旋回スクロールの偏心軸受を収容する筒型ボス部とキー溝を除く鏡板背面に樹脂製マスキング部材を被せ、アルマイト処理を施すことにより、主軸受部材のスラスト面のアルミニウムあるいはアルミニウム合金の同金属同士による焼付きを防止でき、スクロール圧縮機の信頼性の向上が図れるので、モータを内蔵しない圧縮機にも適用できる。

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 同スクロール圧縮機の旋回スクロール鏡板背面近傍の側面図 同スクロール圧縮機の樹脂製マスキング部材の構成図

符号の説明

１ スクロール圧縮機
３ 本体ケーシング
４ 圧縮機構部
５ モータ
１１ 固定スクロール
１２ 旋回スクロール
１２ａ 旋回スクロール鏡板
１２ｂ 筒部
１２ｃ 渦巻状ラップ
２０ マスキング部材
５１ 主軸受部材
５１ａスラスト面
５７ オルダムリング

Claims (3)

1. 容器内に収納されたモータと、前記モータによって駆動される、偏心軸受を収容する筒型ボス部を有する鏡板に渦巻状のラップを直立して形成した旋回スクロールと、前記旋回スクロールと組み合わされ鏡板に渦巻状のラップを直立して形成した固定スクロールと、前記旋回スクロールの鏡板と主軸受部材により構成される圧縮機構部とを備え、前記旋回スクロール、前記固定スクロール、及び前記主軸受部材は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金製であり、前記旋回スクロールの自転を拘束するオルダムリングの両面に互いに直交する突起状のキーを形成し、前記キーに嵌合して摺動させるキー溝を、それぞれ前記旋回スクロールの鏡板背面および前記主軸受部材のスラスト面側に互いに直交させて形成してなるスクロール圧縮機において、前記旋回スクロールの鏡板背面に陽極酸化処理を行う際に、予め前記旋回スクロールの鏡板背面に前記キー溝と前記偏心軸受部にマスキング部材を密着して被せ、前記主軸受部材のスラスト面との接触する部分にのみ陽極酸化処理をしたことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 二酸化炭素を主成分とする冷媒を用いて運転する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. ポリオールエステル油を主成分とする潤滑油を用いて運転することを特徴とする請求項１又は２に記載のスクロール圧縮機。