JP3834585B2 - スクロール型圧縮機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍・空調用の冷媒圧縮機もしくは空気圧縮機として用いられるスクロール型圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、大気中におけるオゾン層の破壊の主要因とされている塩素を除去した代替フロンへの転換が進んでおり、年々その規制が強化されている。圧縮機内の摺動部は、冷媒が溶け込んだ潤滑油によって信頼性が維持されているため、これら非塩素系の代替フロン冷媒では、塩素の極圧下での潤滑作用が期待できず、摺動環境は厳しくなっている。特に、圧縮機内は高温・高圧力であり、過酷な摺動雰囲気となるため、信頼性の確保が重要な課題となっている。
【０００３】
スクロール型圧縮機において、旋回スクロールの自転防止機構のために使用されるオルダムリングは、その信頼性を確保する技術として、例えば特開平６―２４９１６３号公報に記載されるように、オルダムリング表面に無電解Ｎｉ―Ｐメッキによる表面処理を施すものがある。また、特開平９―３２７４９号公報に記載されるように、オルダムリングのキー摺動面の全長に亘ってテーパを設けて、摺動面の焼き付きや異常摩耗を防止するものが知られている。最近では、特開平１１―８２３３９号公報に記載されるように、オルダムリングのキー摺動面両端に任意範囲に延在する曲面部（Ｒ部）を有するものが知られている。
他に、関連する技術として例えば特開平１１―８２３３９号公報に記載するものが挙げられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
スクロール型圧縮機の運転時には、図４に示すように、オルダムリングのキー３（１）はフレーム２のキー溝内で回転軸９の回転方向（荷重方向）に傾いている。このため、オルダムリングのキー３（１）のオルダムリング内径側では、キー３（１）の傾きによって前記フレーム２（もしくは旋回スクロール）のキー溝側面部とキー部摺動面との間に隙間ができる。この隙間によって、細矢印で示される摺動面に潤滑油が導入され易くなる。一方、キー３（１）のオルダムリング外径側では、傾きによりキー３（１）がキー溝側面部に片当りする状態となり、前記キー角部により潤滑油が掻き出される状態となる。このため、摺動面へ潤滑油が導入されず潤滑状態は厳しくなる。したがって、キー３（１）がオルダムリングの外径側へ移動する際には片当り部分で油膜切れが生じ、キー３（１）の摺動面が焼き付いたり、スティックスリップやたたき摩耗等により異常磨耗が発生し易い。
【０００５】
本発明の目的は、上記に鑑み、オルダムのキーがキー溝内でキー角部が片当りした状態で摺動しているような場合でも、キー角部によって潤滑油が掻き出されることなく摺動面を潤滑できるようにしてキーの油切れや焼き付きによる異常磨耗を防止できるスクロール型圧縮機を提供することにある。
また本発明の目的は、キー角部に直面を付加して加工時のバリやカエリの発生を防止できるスクロール型圧縮機を提供することにある。
さらに本発明の目的は、キーの面取り形状の変更だけでオルダムリングの信頼性が確保できるため、表面処理やテーパ加工等と比べて、加工コストが低減できるスクロール型圧縮機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係るスクロール型圧縮機は、固定スクロールと旋回スクロールと、該固定スクロールと一体化されて該旋回スクロールを支持するフレームとを有し、前記固定スクロール及び旋回スクロールのラップ同士を噛み合せて圧縮室が構成される圧縮機構部を備え、前記旋回スクロールと前記フレームとの間に該旋回スクロールの自転を防止するオルダムリングが介在し、該オルダムリングの両面に形成されたキーが前記旋回スクロール及び前記フレームに形成されたキー溝に往復摺動するスクロール型圧縮機において、前記キーが前記キー溝の側壁と摺動する側面部は、中央部の平面状摺動面と、該平面状摺動面の両側に延在される曲面状摺動面とで形成され、該摺動面側のキー幅がＬ_０、該中央の平面状摺動面の幅がＬ_１、該曲面状摺動面のうちオルダムリングの外径側の幅がＬ_２、内径側の幅がＬ_３であるとき、Ｌ_２＞Ｌ_３とするものである。
より詳しくは、前記中央部の平面状摺動面及び該平面状摺動面の両側に延在される曲面状摺動面は、回転軸の回転によって前記キーが前記キー溝と摺動する側面部にのみ形成されものである。
また、前記中央部の平面状摺動面及び該平面状摺動面の片側に延在される曲面状摺動面は、回転軸の回転によって前記キーが前記キー溝と摺動する側であって、オルダムリング外径側にのみ形成されるものである。
【０００７】
上記目的を達成するために本発明に係るスクロール型圧縮機の他の発明は、前記キーが前記キー溝の側壁と摺動する側面部は、中央部の平面状摺動面と、該平面状摺動面に延在されるオルダムリング外径側の曲面状摺動面とで形成され、該キーの摺動面側の全幅がＬ_０、該中央の平面状摺動面の幅がＬ_１、該曲面状摺動面のオルダムリング外径側の幅がＬ_２であるとき、Ｌ_２＝Ｌ_０−Ｌ_１とするものである。
【０００８】
上記目的を達成するために本発明に係るスクロール型圧縮機のさらに他の発明は、前記キーが前記キー溝の側壁と摺動する側面部は、中央部の平面状摺動面と、該平面状摺動面の両側に延在される曲面状摺動面とで形成され、該曲面状摺動面は、曲面と、該曲面状摺動面に延在される直面とで形成されるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明のスクロール圧縮機に係る実施例の縦断面図（右半分は旋回スクロールにキー溝が形成されている部分、左半分はフレームにキー溝が形成されている部分で、断面部分が９０度ずれている）、図２はオルダムリングの詳細図で、（１Ａ）は平面図、（２Ａ）は側面図、（３Ａ）はＸ−Ｘ線の断面図、図３はキーの拡大図で、（１Ａ）は四角部の説明図、（２Ａ）は角部の拡大図である。
【００１０】
図１において、圧力容器１に取り付けられているフレーム２に直線状に形成され、回転軸６（詳細後述する）を中心にして左右に配置されるキー溝２ａ（図３参照。図３には右方のみが示されている）には、オルダムリング３のキー３（３），（４）が嵌め合わされている。旋回スクロール４は、オルダムリング３上に配置され、固定スクロール５はフレーム２にネジ止めされている。回転軸６は、前記フレーム２に圧入されることによって固定された下軸受７及び主軸受８と、旋回スクロール４のボス部に圧入された旋回軸受９とを介して旋回スクロール４に連結されている。密閉容器１内の上方には圧縮機構部が、下方には電動機部がそれぞれ配設され、また密閉容器１の底部には潤滑油の油溜り１０が設けられている。
【００１１】
圧縮機構部は、固定スクロール５及び旋回スクロール４と、固定スクロール５と一体化されて旋回スクロール４を支持するフレーム２とを備え、固定スクロール５及び旋回スクロール４のラップ同士を噛み合せて圧縮室が形成されている。また、旋回スクロール４とフレーム２との間には、旋回スクロール４の自転を防止する前述のオルダムリング３が設置されている。
【００１２】
電動機部は、固定子１１及び回転子１２を備え、該固定子１１は圧力容器１に焼き嵌めによって固定され、該回転子１２は回転軸６に焼き嵌めにより固定されている。オルダムリング３は、旋回スクロール４の自転を防止して旋回運動させる機構であり、オルダムリング３の上面のキー３（１），３（２）は旋回スクロール４背面のキー溝４ａに係合され、下面のキー３（３），３（４）はフレーム２の静止台座２ｂのキー溝２ａに係合されている。
【００１３】
電動機の固定子１１は密閉容器１に圧入締結され、回転軸６を介して旋回スクロール４を旋回運動させるようになっている。回転軸６はフレーム２に圧入されることによって固定された下軸受７及び主軸受８と、旋回スクロール４のボス部に圧入された旋回軸受９とに嵌合されている。電動機が駆動されると、回転軸６と下軸受７、主軸受８、旋回軸受９を介して、旋回スクロール４が駆動される。旋回スクロール４はオルダムリング３によって自転が防止され、回転軸６の偏芯量によって決まる円軌道上に公転旋回運動をする。
【００１４】
回転軸６内には主軸受８，下部軸受７及び旋回軸受９へ潤滑油を導く給油通路１３が設けられ、回転軸６の下端には油溜り１０の潤滑油を吸い上げて給油通路１３へ送り込む給油パイプ１４が設けられている。また、旋回スクロール４が旋回運動すると、該旋回スクロール５，固定スクロール５により形成される空間（圧縮室）がスクロール中心方向に移動するにつれて容積が減少し、吸入された冷媒ガスが圧縮される。圧縮された冷媒ガスは固定スクロール５の中央に設けられた吐出口１５から密閉容器内１の上部空間１６へ吐出される。また、旋回スクロール４の背面には、圧縮行程のガスを導く中間圧室１７が形成されている。該中間圧室１７の圧力は冷媒ガスの吸入圧力と吐出圧力との中間であり、旋回スクロール４と固定スクロール５との摺動部への給油は、吐出圧力とこの中間圧室１７との圧力差を利用して行われる。潤滑油は前記給油パイプ１４より給油通路１３を通り、主軸受８，下部軸受７、及び旋回軸受９を潤滑した後、中間圧室１７を経て圧縮室に流入し、冷媒ガスと混合した状態で固定スクロール５の中央の吐出口１５より密閉容器１内の上部空間１６へ吐出される。中間圧室１７に流入した潤滑油は、バランスウェイト１８によりオルダムリング３の摺動部へはねかけられ給油される。
【００１５】
図２、図３により、オルダムリング３のキー３（１）〜３（４）の形状を詳細に説明する。
前述のようにオルダムリング３の上面（旋回スクロール側）には、直線上すなわち１８０度の間隔でキー３（１），３（２）が形成され、図示下面（フレーム側）にもキー３（１），３（２）から９０度ずれた位置に直線上すなわち１８０度の間隔でキー３（３），３（４）が形成されている。
【００１６】
キー３（１）〜３（４）の四角部３（ａ）〜３（ｃ）の詳細は、図３の（１Ａ），（２Ａ）に示される形状になっている。キー３（１）〜３（４）がフレーム２のキー溝２ａもしくは旋回スクロール４のキー溝４ａの側壁と摺動する側面部は、中央部の平面状摺動面Ｐ_１と、平面状摺動面Ｐ_１の両側に延在される曲面状摺動面Ｐ_２，Ｐ_３から形成され、摺動面側のキー全幅がＬ_０、中央の平面状摺動面の幅がＬ_１、曲面状摺動面のうちオルダムリングの外径側の幅がＬ_２、内径側の幅がＬ_３であるとき、Ｌ_２＞Ｌ_３になっている。
【００１７】
その理由は、圧縮機運転時には、オルダムリング３はフレーム２のキー２ａ溝内で回転軸６の回転方向（矢示荷重方向）に傾いている（図４参照）。このため従来技術においては、キー３（１）のオルダムリング内径側では、キー３（１）の傾きによってフレーム２及び旋回スクロール４のキー溝側面部とキー部摺動面との間に隙間ができる。この隙間によって、細矢印で示される摺動面に潤滑油が導入され易くなる。一方、キー３（１）のオルダムリング外径側では、傾きによりキー３（１）がキー溝側面部に片当りする状態となり、キー角部により潤滑油が掻き出される状態となる。このため、摺動面へ潤滑油が導入されず潤滑状態は厳しくなる。
【００１８】
しかし本実施例では、Ｌ_２＞Ｌ_３になっているため、キー３（１）のオルダムリング外径側において、潤滑油の導入がより容易になってキー角部での潤滑状態が改善され、油膜切れや焼き付きによる異常磨耗の防止効果が向上する。
【００１９】
また、中央部の平面状摺動面Ｐ_１及び曲面状摺動面Ｐ_２，Ｐ_３は、回転軸６の回転によってキー３（１）〜３（４）がキー溝２ａもしくは４ａと摺動する側面部にのみ形成されてもよく、この場合、曲面状摺動面の非摺動側の加工が省略されるので加工コストを低減できる。
【００２０】
さらに、中央部の平面状摺動面Ｐ_１及び曲面状摺動面Ｐ_２，Ｐ_３は、回転軸６の回転によってキー３（１）〜３（４）がキー溝２ａもしくは４ａと摺動する側であって、かつオルダムリング３の外径側にのみ形成されてもよく、この場合、さらに加工が省略されるので加工コストがさらに低減される。
【００２１】
他の実施例として、キー３（１）〜３（４）がキー溝の側壁と摺動する側面部は、中央部の平面状摺動面Ｐ_１と、オルダムリング外径側の曲面状摺動面Ｐ_２とで形成され、キー３（１）〜３（４）の摺動面側の全幅がＬ_０、中央の平面状摺動面の幅がＬ_１、曲面状摺動面のオルダムリング外径側の幅がＬ_２であるとき、Ｌ_２＝Ｌ_０−Ｌ_１とすることができる。
【００２２】
本実施例においても、キー３（１）〜３（４）のオルダムリング３の内径側の角部の加工が省略されるので加工コストが低減されるとともに、幅Ｌ_１、Ｌ_２を最大限に延長することが可能となり、潤滑状態がさらに改善され、油膜切れや焼き付きによる異常磨耗の防止効果がより向上する。
【００２３】
さらに他の実施例として、キー３（１）〜３（４）がキー溝の側壁と摺動する側面部は、中央部の平面状摺動面Ｐ_１と、平面状摺動面の両側に延在される曲面状摺動面Ｐ_２，Ｐ_３とで形成され、曲面状摺動面Ｐ_２，Ｐ_３は、曲面と、曲面状摺動面に延在される直面とで形成されるものである。
【００２４】
本実施例によれば、直面を形成することにより加工時のバリやカエリの発生を防止できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、オルダムのキーがキー溝内でキー角部が片当りした状態で摺動しているような場合でも、キー角部によって潤滑油が掻き出されることなく摺動面を潤滑できるようにしてキーの焼付きや異常摩耗を防止できるスクロール型圧縮機が得られる。
また本発明によれば、キー角部に直面を付加して加工時のバリやカエリの発生を防止できるスクロール型圧縮機が得られる。
さらに本発明によれば、キーの面取り形状の変更だけでオルダムリングの信頼性を確保できるため、表面処理やテーパ加工等と比べて、加工コストを低減できるスクロール型圧縮機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスクロール圧縮機に係る実施例の縦断面図である。
【図２】オルダムリングの詳細図で、（１Ａ）は平面図、（２Ａ）は側面図、（３Ａ）はＸ−Ｘ線の断面図である。
【図３】キーの拡大図で、（１Ａ）は四角部の説明図、（２Ａ）は角部の拡大図である。
【図４】キーの摺動時の状態を示す図である。
【符号の説明】
１…圧力容器、２…フレーム、２ａ，４ａ…キー溝、２ｂ…フレームの静止台座、３…オルダムリング、３（１）〜３（４）…キー、４…旋回スクロール、５…固定スクロール、６…回転軸、７…下軸受、８…主軸受、９…旋回軸受、１０…油溜り、１１…電動機の固定子、１２…電動機の回転子、１３…給油通路、１４…給油パイプ、１５…吐出口、１６…圧力容器内の上部空間、１８…中間圧室、１９…バランスウェイト。

Claims (5)

1. 固定スクロールと旋回スクロールと、該固定スクロールと一体化されて該旋回スクロールを支持するフレームとを有し、前記固定スクロール及び旋回スクロールのラップ同士を噛み合せて圧縮室が構成される圧縮機構部を備え、前記旋回スクロールと前記フレームとの間に該旋回スクロールの自転を防止するオルダムリングが介在し、該オルダムリングの両面に形成されたキーが前記旋回スクロール及び前記フレームに形成されたキー溝に往復摺動するスクロール型圧縮機において、
   前記キーが前記キー溝の側壁と摺動する側面部は、中央部の平面状摺動面と、該平面状摺動面の両側に延在される曲面状摺動面とで形成され、
   該曲面状摺動面のうちオルダムリングの外径側の幅がＬ_２、内径側の幅がＬ_３であるとき、Ｌ_２＞Ｌ_３とすることを特徴とするスクロール型圧縮機。
2. 前記中央部の平面状摺動面及び該平面状摺動面の両側に延在される曲面状摺動面は、回転軸の回転によって前記キーが前記キー溝と摺動する側面部にのみ形成されることを特徴とする請求項１項記載のスクロール型圧縮機。
3. 前記中央部の平面状摺動面及び該平面状摺動面の片側に延在される曲面状摺動面は、回転軸の回転によって前記キーが前記キー溝と摺動する側であって、オルダムリング外径側にのみ形成されることを特徴とする請求項２項記載のスクロール型圧縮機。
4. 固定スクロールと旋回スクロールと、該固定スクロールと一体化されて該旋回スクロールを支持するフレームとを有し、前記固定スクロール及び旋回スクロールのラップ同士を噛み合せて圧縮室が構成される圧縮機構部を備え、前記旋回スクロールと前記フレームとの間に該旋回スクロールの自転を防止するオルダムリングが介在し、該オルダムリングの両面に形成されたキーが前記旋回スクロール及び前記フレームに形成されたキー溝に往復摺動するスクロール型圧縮機において、
   前記キーが前記キー溝の側壁と摺動する側面部は、中央部の平面状摺動面と、該平面状摺動面に延在されるオルダムリング外径側の曲面状摺動面とで形成され、
   該キーの摺動面側の全幅がＬ_０、該中央の平面状摺動面の幅がＬ_１、該曲面状摺動面のオルダムリング外径側の幅がＬ_２であるとき、Ｌ_２＝Ｌ_０−Ｌ_１とすることを特徴とするスクロール型圧縮機。
5. 固定スクロールと旋回スクロールと、該固定スクロールと一体化されて該旋回スクロールを支持するフレームとを有し、前記固定スクロール及び旋回スクロールのラップ同士を噛み合せて圧縮室が構成される圧縮機構部を備え、前記旋回スクロールと前記フレームとの間に該旋回スクロールの自転を防止するオルダムリングが介在し、該オルダムリングの両面に形成されたキーが前記旋回スクロール及び前記フレームに形成されたキー溝に往復摺動するスクロール型圧縮機において、
   前記キーが前記キー溝の側壁と摺動する側面部は、中央部の平面状摺動面と、該平面状摺動面の両側に延在される曲面状摺動面とで形成され、
   該曲面状摺動面は、曲面と、該曲面状摺動面に延在される直面とで形成されることを特徴とするスクロール型圧縮機。

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