JP2010043620A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】スクロール圧縮機の旋回スクロールに設けられた旋回軸受のブッシュは圧入固定であるため、実使用時（熱時）には冷媒圧力やクランク軸からの摩擦により、移動し易く、信頼性上の大きな問題となる。
【解決手段】旋回スクロール１の旋回軸受部１１のハウジング外周部にブッシュ１２（または裏金）と同材質、或いは同等以下の熱膨張率をもつガイド８を取り付けることにより、ハウジング内径寸法の拡大を防止し、実使用時に旋回スクロール１に設けた旋回軸受ブッシュ１２が移動しないようにして、低コストで信頼性に優れた旋回スクロールを持つスクロール圧縮機を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、業務用及び家庭用の空調機等に使用されるスクロール圧縮機に関するものであって、特に旋回スクロールに設けた旋回軸受部材の固定方法に関するものである。

図６に代表的な空調用密閉形スクロール圧縮機の断面図を示す。旋回スクロール１は固定スクロール２を図１に示すようにスクロールラップの内外面で互いに密着するように支持され、かつ自転阻止部材３により自転を拘束されており、主軸受４と副軸受５とによって支持されたクランク軸６を介して電動機７により自転を伴わない旋回運動を行う。このとき、スクロール圧縮機は、スクロールラップの密着部と羽根高さによって形成される三日月状気室の容積が外側から中心部に向かって縮小することにより圧縮機構を成す。 旋回スクロール１とクランク軸６とは、旋回スクロール１の鏡板に設けた旋回軸受１１とクランク軸６の偏心軸６１とが摺動自在に嵌合して動力伝達を行う。旋回スクロール１の旋回軸受１１は、摺動損低減や焼付き等、性能・信頼性向上の観点から、旋回スクロール素材をハウジングとして、軸受部材である裏金付の軸受ブッシュ１２を圧入固定している。また、この旋回軸受１１のブッシュ１２入口部は、挿入性を良くするために若干のテーパ或いはアール形状を設け、下穴形状は円筒形状としている。

従来、特許文献１等に記載のように、スクロール圧縮機の実使用時には、圧縮された冷媒の圧力の作用、或いはクランク軸６からの動力伝達時の摩擦等により、旋回軸受１１に圧入固定されているブッシュ１２が移動し易いという問題点があった。特に、ハウジングと一体化された旋回スクロール素材の熱膨張率がブッシュ１２固定用の裏金の熱膨張率より大きな場合には、実使用時の温度上昇により旋回軸受１１のハウジング部の内径がブッシュ１２裏金外径より大きく熱膨張して拡大し、しめ代減となるため、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、ブッシュ１２が圧入による固定力を失い移動し易くなり、信頼性上の大きな問題となる。このため、図５に示すように、特許文献１によれば、旋回スクロール１の旋回軸受１１に、ブッシュ１２の抜け防止として、カップ状部材１３を取り付け、旋回軸受１１内にブッシュ１２を軸方向から拘束することにより固定する方法が考えられていた。
特開平５−１９５９６７号公報

しかしながら、前記従来の構成のように、旋回軸受１１にブッシュ１２の抜け防止として特殊な専用カップ状部材１３を取り付けて旋回軸受１１内にブッシュ１２を軸方向で拘束することにより固定する方法では、カップ状部材１３が複雑かつ特殊な形状の部品となり、組み付けも困難で、結果としてコスト的に高価なものとなる。したがって、スクロール圧縮機の実使用時に、圧縮された冷媒の圧力による作用やクランク軸８からの摩擦により、旋回軸受１１に圧入固定されているブッシュ１２が移動しないような、特に旋回スクロール素材の熱膨張率がブッシュ１２の裏金等の固定部材の熱膨張率より大きな場合等でも、実使用時（熱時）に旋回スクロール１に設けた旋回軸受１１に圧入固定されたブッシュ１２が、固定力を失わず、移動しないような、容易で安価な構成が要求されていた。本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、容易で安価な構成により実使用時に旋回軸受１１のブッシュ１２等の軸受部材が移動しない構造を持つ、信頼性に優れたスクロール圧縮機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、旋回軸受のハウジング外径部にハウジングに直接接触する軸受部材の部位と同材質、又は同等以下の熱膨張率を持つ材質のガイドを組み付けることにより実運転時（熱時）にハウジングの形状変化を規制し、ハウジング内径寸法が拡大して圧入固定された軸受部材のしめ代減により固定力を失うことを防止し、結果として旋回軸受のブッシュが移動しないようにするものである。

前記手段によって、本発明のスクロール圧縮機は、旋回軸受に圧入された軸受部材が実運転時でも移動することがなくなり、容易で安価な信頼性に優れたスクロール圧縮機が得られる。

第１の発明は、密閉容器内にクランク軸により連結された電動機と圧縮機構部とを収納し、前記電動機は前記密閉容器に固定された固定子と、これに対向して配置されかつ前記クランク軸に固定された回転子とからなり、前記圧縮機構部は前記密閉容器に固定された固定スクロールと、前記固定スクロールに対して自転を伴わない旋回運動を行う事により圧縮動作を行う旋回スクロールと、前記固定スクロールとの間で前記旋回スクロールを挟み込むように保持し、かつ前記クランク軸を回転自在に支持する主軸受を備えたフレームとからなり、前記クランク軸は前記圧縮機構部側端部に偏心部が形成され、前記クランク軸偏心部は旋回軸受を介して前記旋回スクロールと摺動自在に結合されたスクロール圧縮機であって、前記旋回軸受は前記旋回スクロールの背面側または前記クランク軸偏心部に形成されたハウジングに軸受部材を圧入して構成し、前記ハウジングの外周部にハウジングに直接接触する軸受部材の部位と同材質、又は同等以下の熱膨張率を持つ材質のガイドを圧入固定することにより、圧縮機の実運転時（熱時）にハウジングの形状変化を規制し、ハウジング内径寸法が拡大して圧入固定された軸受部材のしめ代減の発生を防止し、旋回軸受の軸受部材が移動しないようにすることが出来る。

第２の発明は、特に第１の発明のガイド固定方法をネジ式とすることで、ハウジング外径形状の寸法精度とガイド内径寸法精度を簡略化し、ガイド組み付けによるハウジングへの損傷を防止することが可能で、圧縮機の実運転時（熱時）にハウジングの形状変化を規制し、ハウジング内径寸法が拡大して圧入固定された軸受部材のしめ代減の発生を防止し、旋回軸受の軸受部材が移動しないようにすることが出来る。

第３の発明は、特に第１または第２の発明のガイドをハウジング外径部に挟み込んで固定するようにしたもので、これによりハウジング外径寸法精度の管理が更に安易なものとなり、より安価な構成で圧縮機の実運転時（熱時）にハウジングの形状変化を規制し、ハウジング内径寸法が拡大して圧入固定された軸受部材のしめ代減の発生を防止し、旋回軸受の軸受部材が移動しないようにすることが出来る。

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に於いて、旋回軸受１１は軸受部材であるＳＰＣＣの裏金付ブッシュ１２はアルミ材で出来た旋回スクロール１と一体形成された同一部材であるハウジングを介して圧入固定されており、旋回スクロール１に設けたハウジングの外周にはＳＰＣＣと同等以下の熱膨張率を持つガイド７がハウジング外径部に同様に圧入固定されている。スクロール圧縮機の実使用時には、前述のように圧縮された冷媒の圧力やクランク軸６からの動力伝達時の摩擦等によりブッシュ１２がハウジングから抜けるような力が働く。特に旋回スクロール１の熱膨張率がブッシュ１２固定用の裏金の熱膨張率より大きな場合には、熱膨張差に
よりハウジング部内径の方がブッシュ１２外径より寸法が大きくなり、その結果として、しめ代が無くなり、圧入による固定力を失い、ブッシュ１２が移動してしまい、ブッシュ１２が他の内部構造部品との接触によるロック、摩耗等の重大な品質トラブルの原因となる。しかしながら、本実施の形態によれば、ブッシュ１２を圧入固定しているハウジング部の外形にブッシュ１２を固定する作用を及ぼす裏金と同等以下のガイド８が圧入固定されているため、実使用時（熱時）に於いても、ハウジング部内径の拡大を防止することができ、間接的にしめ代減少による圧入固定力の低下を防ぐことが可能となる。

（実施の形態２）
図２に於いて、旋回軸受１１は前述の実施の形態１と同様に軸受部材であるＳＰＣＣの裏金付ブッシュ１２はアルミ材で出来た旋回スクロール１と一体形成された同一部材であるハウジングを介して圧入固定されており、旋回スクロール１に設けたハウジングの外周にはねじ溝が有り、ＳＰＣＣと同等以下の熱膨張率を持つガイド９がハウジング外径部にねじ込み固定されている。本実施例によれば、前述の実施の形態１と同様の効果で圧縮時の実運転時にブッシュ１２の移動を防止することが可能となるが、これに加えてハウジング外径部に対してねじ込み固定とすることで、ガイド９を組み付けるための寸法管理を容易なものとすることができるため、より安価な構造で実現することが可能となる。

（実施の形態３）
図３に於いて、旋回軸受１１は前述の実施の形態１、または実施の形態２と同様に軸受部材であるＳＰＣＣの裏金付ブッシュ１２はアルミ材で出来た旋回スクロール１と一体形成された同一部材であるハウジングを介して圧入固定されている。本実施の形態に於いては、旋回スクロール１に設けたハウジングの外周はほぼ円筒形状にするだけで、その外側にＳＰＣＣと同等以下の熱膨張率を持つガイド１０がハウジング外径部全体を挟み込んで固定する構造を持つ。本実施例によれば、前述の実施の形態１または実施の形態２と同様の効果で圧縮時の実運転時にブッシュ１２の移動を防止することが可能となるが、これらに加えてハウジング外径部とガイド１０の寸法管理を更に容易なものとすることができるため、より安価な構造で実現することが可能となる。

以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、安価な構造で旋回軸受構造の品質向上を図ることが可能となるので、本発明と同様に内径にハウジングより熱膨張率の小さな軸受部材を圧入固定することが必要な場合（例えばハウジングがアルミ材でボールベアリングを固定する）等の用途にも適用できる。

本発明第１の実施の形態を示す旋回スクロール断面図 本発明第２の実施の形態を示す旋回スクロール断面図 本発明第３の実施の形態を示す旋回スクロール断面図 （ａ）従来の旋回スクロール断面図（ｂ）熱時における旋回軸受ハウジング変化を示した旋回スクロール断面図（ｃ）熱時における旋回軸受でのブッシュ移動状態を示した旋回スクロール断面図 他の従来例を示す旋回スクロール断面図 従来の代表的なスクロール圧縮機の断面図

符号の説明

１ 旋回スクロール
１１ 旋回軸受
１２ ブッシュ
１３ カップ状部材
２ 固定スクロール
３ 自転防止部材
４ 主軸受
５ 副軸受
６ クランク軸
６１ 偏心軸
７ 電動機
８ ガイド（圧入用）
９ ガイド（ねじ込み固定用）
１０ ガイド（挟み込み固定用）

Claims (3)

1. 密閉容器内にクランク軸により連結された電動機と圧縮機構部とを収納し、前記電動機は前記密閉容器に固定された固定子と、これに対向して配置されかつ前記クランク軸に固定された回転子とからなり、前記圧縮機構部は前記密閉容器に固定された固定スクロールと、前記固定スクロールに対して自転を伴わない旋回運動を行う事により圧縮動作を行う旋回スクロールと、前記固定スクロールとの間で前記旋回スクロールを挟み込むように保持し、かつ前記クランク軸を回転自在に支持する主軸受を備えたフレームとからなり、前記クランク軸は前記圧縮機構部側端部に偏心部が形成され、前記クランク軸偏心部は旋回軸受を介して前記旋回スクロールと摺動自在に結合されたスクロール圧縮機であって、前記旋回軸受は前記旋回スクロールの背面側または前記クランク軸偏心部に形成されたハウジングに軸受部材を圧入して構成し、前記ハウジングの外周部にハウジングに直接接触する軸受部材の部位と同材質、又は同等以下の熱膨張率を持つ材質のガイドが圧入固定されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
2. ハウジング外径にネジ溝を掘り、ガイドがねじ込み固定により取り付けられてい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. ハウジング外径部に挟み込んで固定するガイドが取り付けられてい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。