JP3851111B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は冷凍・空調用スクロール圧縮機に係わり、特に冷媒としてＨＦＣ系、ＨＣ系、ＣＯ2、ＮＨ3等の塩素を含まない冷媒を用いた場合の旋回スクロール自転防止機構改良に好適なスクロール圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スクロール圧縮機の圧縮作用の原理及び自転防止部材の構造、作動原理は特開昭６０−８８２２６号公報、特開昭５８−１７４１０１号公報に開示されている。また自転防止部材のキー摺動面の潤滑性改善に関する技術は、特開平１１−８２３３９号公報に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来、冷凍・空調機器の作動流体として使用されてきたＲ２２等の冷媒は、分子中に塩素を持つため、一たん大気中に放出されるとオゾン層破壊の問題が生じる。この冷媒の代替として用いられるＨＦＣ系等の分子中に塩素を持たない冷媒では、オゾン層破壊の問題はなくなるが、冷媒と潤滑油である鉱油の組合せに対し摺動部での信頼性が低下し、実用に耐えない等の問題点を発生させることとなった。
【０００４】
特に自転防止部材のキーとキー溝の摺動部ではガス圧縮の反力を受け面圧が高く、往復運動のため油膜が形成されにくい条件のため、ＨＦＣ系等の分子中に塩素を持たない冷媒では、従来の冷媒のように該冷媒中に含まれる塩素が摺動面の金属と反応して皮膜を生成し、金属との接触を妨げる極圧効果が得られず、摺動部の潤滑状態が厳しくなり、キーやキー溝の摩耗等の信頼性低下の問題点が発生することとなった。
【０００５】
本発明の目的は、上記のような従来技術の問題点を解決し、塩素を含まないＨＦＣ系や自然系冷媒環境下において、自転防止部材のキー摺動部の潤滑状態を改善し、信頼性の高いスクロール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、本発明によるスクロール圧縮機は、特許請求の範囲の各請求項に記載されたところを特徴とするものであるが、特に独立項としての請求項１に係る第１発明によるスクロール圧縮機は、渦巻状のラップを有する固定スクロール及び旋回スクロールを組み合わせた圧縮機構部と、前記旋回スクロールに設けたキー溝及び静止部材に設けたキー溝に係合するキーを有する自転防止部材とを備え、冷媒として塩素を含まない一種あるいは二種以上のＨＦＣ系冷媒又はＨＣ系冷媒もしくはＣＯ ２ 、ＮＨ ３ 等の自然系冷媒を用い、該冷媒の圧縮に用いられるスクロール圧縮機において、前記自転防止部材の前記キーの前記キー溝に対して摺動する面の両端部は、該摺動面から１０μｍを大きく上回わる曲率半径の曲線で前記摺動面から１０μｍの高さまで形成され、さらに該高さの位置において該曲線に接する直線により、該曲線と自転防止部材外周面または内周面との間が連繋されていることを特徴とするものである。
【０００７】
同じく、請求項２に係る第２発明によるスクロール圧縮機は、渦巻状のラップを有する固定スクロール及び旋回スクロールを組み合わせた圧縮機構部と、前記旋回スクロールに設けたキー及び静止部材に設けたキーに係合するキー溝を有する自転防止部材とを備え、冷媒として塩素を含まない一種あるいは二種以上のＨＦＣ系冷媒又はＨＣ系冷媒もしくはＣＯ ２ 、ＮＨ ３ 等の自然系冷媒を用い、該冷媒の圧縮に用いられるスクロール圧縮機において、前記自転防止部材の前記キー溝の前記キーに対して摺動する面の両端部は、該摺動面から１０μｍを大きく上回わる曲率半径の曲線で前記摺動面から１０μｍの高さまで形成され、さらに該高さの位置において該曲線に接する直線により、該曲線と自動防止部材外周面または内周面との間が連繋されていることを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１ないし図６により説明する。図１に本発明を実施するスクロール圧縮機の縦断面図の例を示す。密閉容器１内の上部に圧縮機構部、下部に電動機部８が収納され、低部に潤滑油７を溜めた貯溜部が設けられている。圧縮機構部は、固定スクロール２、旋回スクロール３、フレーム４及び自転防止部材５を主要構成要素としている。
【００１２】
固定スクロール２と旋回スクロール３とは、それぞれの台板面に直立する渦巻状ラップ面をそれぞれ互いに内側に向けて噛み合わせ圧縮室を形成している。旋回スクロール３は、電動機部８とクランク軸６を介して連結され旋回運動を行う。
【００１３】
また、フレーム４には固定スクロール２がボルトにより固定され、旋回スクロール３は自転防止部材５によりフレーム４に支承され、固定スクロール２に対し自転することなく旋回運動を行う。
【００１４】
図７は、従来技術に係る自転防止部材５の正面図、図８は、自転防止部材５を上方から示した図である。自転防止部材５は、環状部材の上側に位置する旋回スクロール３側のキー５ａが１８０°方向に対をなし、キー５ａに対して９０°の方向で環状部材の下側に位置するフレーム４側の一対のキー５ｂを有する。
【００１５】
自転防止機構は、旋回スクロール３のキー溝３ａ（図１参照）と自転防止部材５のキー５ａが係合し、フレーム４のキー溝４ａ（図１参照）と自転防止部材５のキー５ｂが係合して構成され、キー溝とキーは直線的な往復運動を行う。
【００１６】
次に図９、図２及び図３は自転防止部材５のキーの拡大図で、図９は従来技術、図２及び図３は本発明の実施例を示す。
【００１７】
図９に示した従来技術の自転防止部材では、キー５ａ，５ｂが係合するキー溝３ａ，４ａ内を往復運動する際、自転防止部材５の外周面あるいは内周面と摺動面とを結ぶ直線形状部５ｃと摺動面との角部により、キー溝３ａ，４ａの摺動面の潤滑油７がかきとられ、冷媒中の塩素による極圧効果の期待できない塩素を含まないＨＦＣ系冷媒等の冷媒環境下では、キー５ａ，５ｂとキー溝３ａ，４ａの摺動面の接触が起こり、キー５ａ，５ｂあるいはキー溝３ａ，４ａの摺動面の摩耗が起こる可能性がある。
【００１８】
これに対し、第１実施例である図２（ａ）に示した自転防止部材では、キー５ａ，５ｂの摺動面端部を摺動面から１０μｍ以上の曲率半径一定の曲線５ｄで円滑に連繋することにより、キー５ａ，５ｂの摺動面端部によるキー溝３ａ，４ａの摺動面の潤滑油７のかきとりを防ぎ、キー５ａ，５ｂの摺動面端部の曲線５ｄに沿ってキー５ａ，５ｂとキー溝３ａ，４ａの間の摺動面に潤滑油７を流入させることができる。潤滑油７の油膜は、経験的に数μｍとされており、曲率半径を１０μｍ以上とすれば摺動面の潤滑油のかきとりを防ぐことができる。これにより、塩素を含まないＨＦＣ系冷媒等の冷媒環境下においてもキー５ａ，５ｂとキー溝３ａ，４ａの接触を防止できる。
【００１９】
第２実施例である図２（ｂ）は、キー５ａ，５ｂの摺動面端部の曲線の曲率半径を１０μｍより充分大きくとりかつ可変とし、キー端部に向けて曲率半径を減じ最終的に１０μｍ以上の曲率半径の形状とした例である。これによりキー溝３ａ，４ａの摺動面の潤滑油７をキー５ａ，５ｂとキー溝３ａ，４ａの間の摺動面に流入させ、キー５ａ，５ｂとキー溝３ａ，４ａの接触を防止でき、さらにキー５ａ，５ｂの有効摺動長さを確保できる。
【００２０】
図３は、キー５ａ，５ｂの摺動面端部を摺動面から１０μｍ以上の曲率半径の曲線で摺動面から１０μｍ以上の高さまで形成し、該曲線と自転防止部材５の外周面あるいは内周面とを滑らかに直線で繋いだ例である。
【００２１】
加工は、まず第１工程でテーパ状にカットして直線部を形成し、第２工程で摺動面側の角部をＲ加工する。この方法であれば、最も容易に本形状を実現することができる。
【００２２】
図４は、摺動面積減少による面圧上昇を抑えるためキー５ａ，５ｂの摺動面の長さをｌ1とした場合の摺動面両端部の曲線部分の曲率半径Ｒの最大値０．２ｌ1を示したものである。上記の図２、図３の曲線部分の曲率半径はこの値以下であればよい。
【００２３】
図５は、固定スクロール２にキー溝を設けた場合の自転防止部材の例で、旋回スクロール３側のキー５ａと同じ自転防止部材の上側に固定スクロール２に設けたキー溝に係合するキー５ｅを配した構造である。
【００２４】
図６は、旋回スクロール３及びフレーム４にキーを設けた場合の自転防止部材の例で、旋回スクロール３及びフレーム４に設けたキーと係合するキー溝５ｆを自転防止部材に設けたものである。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、潤滑条件の厳しいＨＦＣ系等の塩素を含まない冷媒下でも、自転防止部材、静止部材に設けられたキーとキー溝の摺動面間に潤滑油を流入させ、キーとキー溝の接触による摩擦摩耗を防止し、信頼性の高いスクロール圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスクロール圧縮機の縦断面図である。
【図２】本発明に係わる自転防止部材のキー説明図である。
【図３】本発明に係わる自転防止部材のキー説明図である。
【図４】本発明に係わる自転防止部材のキー摺動面端部曲線の曲率半径の説明図である。
【図５】本発明に係わる自転防止部材の説明図である。
【図６】本発明に係わる自転防止部材の説明図である。
【図７】従来技術に係わる自転防止部材正面図である。
【図８】従来技術に係わる自転防止部材上面図である。
【図９】従来技術に係わる自転防止部材のキー説明図である。
【符号の説明】
１…密閉容器
２…固定スクロール
３…旋回スクロール
３ａ…キー溝
４…フレーム
４ａ…キー溝
５…自転防止部材
５ａ…キー
５ｂ…キー
５ｃ，５ｄ…キー端面
５ｅ…キー
５ｆ…キー溝
６…クランク軸
７…潤滑油
８…電動機部
Claims (2)
- 渦巻状のラップを有する固定スクロール及び旋回スクロールを組み合わせた圧縮機構部と、前記旋回スクロールに設けたキー溝及び静止部材に設けたキー溝に係合するキーを有する自転防止部材とを備え、冷媒として塩素を含まない一種あるいは二種以上のＨＦＣ系冷媒又はＨＣ系冷媒もしくはＣＯ ２ 、ＮＨ ３ 等の自然系冷媒を用い、該冷媒の圧縮に用いられるスクロール圧縮機において、
前記自転防止部材の前記キーの前記キー溝に対して摺動する面の両端部は、該摺動面から１０μｍを大きく上回わる曲率半径の曲線で前記摺動面から１０μｍの高さまで形成され、さらに該高さの位置において該曲線に接する直線により、該曲線と自転防止部材外周面または内周面との間が連繋されていることを特徴とするスクロール圧縮機。 - 渦巻状のラップを有する固定スクロール及び旋回スクロールを組み合わせた圧縮機構部と、前記旋回スクロールに設けたキー及び静止部材に設けたキーに係合するキー溝を有する自転防止部材とを備え、冷媒として塩素を含まない一種あるいは二種以上のＨＦＣ系冷媒又はＨＣ系冷媒もしくはＣＯ ２ 、ＮＨ ３ 等の自然系冷媒を用い、該冷媒の圧縮に用いられるスクロール圧縮機において、
前記自転防止部材の前記キー溝の前記キーに対して摺動する面の両端部は、該摺動面から１０μｍを大きく上回わる曲率半径の曲線で前記摺動面から１０μｍの高さまで形成され、さらに該高さの位置において該曲線に接する直線により、該曲線と自動防止部材外周面または内周面との間が連繋されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
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