JP7014544B2 - オルダムリング、スクロール圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、オルダムリング、スクロール圧縮機に関する。

従来から、空気調和装置や冷凍装置等に用いられ、流体（冷媒）を圧縮するスクロール圧縮機が知られている。このスクロール圧縮機では、固定スクロールに対して旋回スクロールを公転するように旋回させ、固定スクロールと旋回スクロールとの間に形成された圧縮室の容量を減少させることで流体の圧縮を行う。

ここで、特許文献１に示すように、スクロール圧縮機には、旋回スクロールの自転を防止しながら公転させるために、フレームと旋回スクロールとの間にオルダムリングが介在されている。このオルダムリングにはキーが設けられ、旋回スクロールに形成された溝とキーとが摺動しつつ、旋回スクロール及びハウジングに対してオルダムリングが直線的に往復運動を行うようになっている。

特開２０１６－０７９９２３号公報

ここで、オルダムリングは、スクロール圧縮機の運転中には大きな機械的負荷を受ける部材である。このため、オルダムリングには相応の強度が要求される。隣接する他の部材との干渉を避けつつ、オルダムリングの強度（曲げ剛性）を高めるための措置として、オルダムリング全体の寸法（厚さ、幅）を大きくすることが考えられる。しかしながら、オルダムリングの寸法を大きくした場合、スクロール圧縮機の寸法も大きくなってしまう。そこで、寸法を抑えたまま、強度を確保することが可能なオルダムリングが求められていた。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、小型かつ、より高い強度を有するオルダムリング、及びこれを備えるスクロール圧縮機を提供することを目的とする。

本発明の第一の態様によれば、オルダムリングは、ハウジングに相対回転可能に支持された主軸に設けられた旋回スクロールと、該旋回スクロールに対向して該旋回スクロールとの間で冷媒を圧縮する圧縮室を形成する固定スクロールと、を備えるスクロール圧縮機に設けられ、前記旋回スクロールを自転することなく前記主軸の軸線に対して公転するように支持するオルダムリングであって、前記軸線を囲むように配される環状をなす本体部と、前記本体部から突出して、前記旋回スクロールと前記ハウジングとに形成された溝部にそれぞれ挿入され、該溝部の内面に対して往復摺動することで前記本体部を直線的に往復動させる複数のキーと、前記本体部の内周面から少なくとも前記本体部が往復摺動する方向に突出して設けられ、該内周面から径方向内側に向かって突出するつば部と、を備え、前記つば部は、対向する他の部材と前記軸線方向に重なることが可能であり、前記対向する他の部材は軸受であり、該軸受には前記つば部が収容可能なざぐり部が形成されている。

この構成によれば、オルダムリングの本体部につば部が設けられている。これにより、オルダムリング全体の寸法を拡大することなく、本体部の強度を高めることができる。さらに、つば部は、対向する他の部材と軸線方向に重なるように構成されていることから、本体部が往復動する際に当該他の部材とオルダムリングとの干渉を避けることができる。
また、この構成によれば、オルダムリングと軸受との干渉を避けつつ、オルダムリングの強度を高めることができる。
本発明の第二の態様によれば、オルダムリングでは、前記つば部は、前記本体部の裏面側に偏って設けられていてもよい。

本発明の第三の態様によれば、オルダムリングでは、前記つば部は、前記軸線と直交する方向に広がる板状をなしていてもよい。

この構成によれば、オルダムリングの本体部に板状のつば部が設けられている。これにより、オルダムリング全体の寸法を拡大することなく、本体部の強度を高めることができる。さらに、つば部が単純な板状を有していることから、容易に設計、製造を行うことができる。

本発明の第四の態様によれば、オルダムリングでは、前記つば部は、前記軸線に対して傾斜する方向に広がる傾斜面を有してもよい。

この構成によれば、つば部が板状である場合に比べて、当該つば部の厚さを確保することが可能となる。これにより、オルダムリング全体の寸法を拡大することなく、本体部の強度をさらに高めることが可能となる。

本発明の第五の態様によれば、スクロール圧縮機は、軸線を中心として回転する主軸と、前記主軸を相対回転可能に支持するハウジングと、前記主軸に設けられた旋回スクロールと、前記旋回スクロールに対向して該旋回スクロールとの間で冷媒を圧縮する圧縮室を形成する固定スクロールと、前記旋回スクロールを支持する上記オルダムリングと、を備える。

この構成によれば、小型かつ、より高い強度を有するオルダムリングを有するスクロール圧縮機を提供することができる。

本発明によれば、小型かつ、より高い強度を有するオルダムリング、及びこれを備えるスクロール圧縮機を提供することができる。

本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機の断面図である。 本発明の実施形態に係るオルダムリングの斜視図である。 本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機のオルダムリングの摺動の様子を示す斜視図であって、（ａ）は旋回スクロールとの摺動の様子を示し、（ｂ）はハウジングとの摺動の様子を示す。 本発明の実施形態に係るオルダムリングの要部拡大断面図である。 図４のＡ－Ａ線における断面図である。 本発明の実施形態に係るオルダムリングの変形例を示す要部拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機１について説明する。
図１に示すように、スクロール圧縮機１は、軸線Ｏを中心として回転する主軸２と、主軸２を相対回転可能に支持するハウジング３と、ハウジング３内に設けられる旋回スクロール１０及び固定スクロール１１と、旋回スクロール１０を支持するオルダムリング１２とを備えている。

主軸２は軸線Ｏを中心とした柱状をなし、軸線Ｏを中心として回転する。また主軸２の上端部には、軸線Ｏと偏心した中心軸線Ｏ１を中心とした筒状をなす偏心ブッシュ１４が固定されている。

ハウジング３は、内部に空間Ｓを形成する筒状をなすハウジング本体１６と、この空間Ｓ内でハウジング本体１６の内面に固定された軸受１７を有している。ハウジング３は、軸受１７を介して主軸２を支持しており、主軸２は空間Ｓ内に収容されている。

軸受１７は、主軸２を径方向外側から囲んで、主軸２をハウジング３に対して相対回転可能に支持する軸受本体部１８と、軸受本体部１８における径方向外側の位置からハウジング本体１６の内面に沿って軸線Ｏの方向の一方側となる上方に向かって延び、ハウジング本体１６の内面に固定された環状をなす環状突出部１９とを有している。この環状突出部１９の内側に偏心ブッシュ１４が配置されている。さらに、図４又は図５に示すように、軸受本体部１８の上面には、軸線Ｏを中心とする円盤状のスラストプレート１８ａが取り付けられている。

さらに、このハウジング３には、空間Ｓとハウジング３の外部とを連通するとともに、冷媒Ｆが流通可能な導入ポート４と吐出ポート５とが形成されている。

旋回スクロール１０は、偏心ブッシュ１４を介して主軸２に上方から取り付けられている。そして、旋回スクロール１０は偏心ブッシュ１４に対して、偏心ブッシュ１４の中心軸線Ｏ１を中心として相対回転可能となっている。

また旋回スクロール１０は、詳細な図示は省略するが、円板状をなす端板２１と、中心軸線Ｏ１の延びる方向から見て渦巻き状をなすとともに、端板２１と一体に設けられて端板２１から中心軸線Ｏ１の一方側となる上方に延びるラップ壁２２と、端板２１から下方に延びて偏心ブッシュ１４を外側から覆うように偏心ブッシュ１４に中心軸線Ｏ１と同軸上に取り付けられた筒状部２３とを有している。そして旋回スクロール１０は、主軸２が回転することで主軸２の軸線Ｏを中心として公転する。

固定スクロール１１は、詳細な図示は省略するが、軸受１７の環状突出部１９に一体に形成されているとともに、旋回スクロール１０と同様に円板状をなす端板２７と、中心軸線Ｏ１の延びる方向から見て渦巻き状をなすとともに、端板２７と一体に設けられて端板２７から中心軸線Ｏ１の一方側となる下方に旋回スクロール１０の端板２１に向かって延びるラップ壁２８とを有している。

固定スクロール１１の端板２７と旋回スクロール１０の端板２１とは中心軸線Ｏ１の延びる方向の上下に離間して配置され、かつ、固定スクロール１１のラップ壁２８と旋回スクロール１０のラップ壁２２とは噛み合うようにして、互いに中心軸線Ｏ１の径方向に対向している。これらラップ壁２２、２８同士の間に圧縮室Ｃを形成している。

この圧縮室Ｃにはハウジング３の導入ポート４を通じて冷媒Ｆが導入されるようになっている。圧縮室Ｃの形状は、軸線Ｏを中心として旋回スクロール１０が公転することによって変化し、これによって導入された冷媒Ｆが圧縮された後に吐出ポート５からハウジング３の外部に吐出されるようになっている。

次に、オルダムリング１２について説明する。
図２に示すように、オルダムリング１２は、旋回スクロール１０の端板２１の下方に配置されるとともに、下方からは環状突出部１９によって支持され、旋回スクロール１０の自転を抑制している。
より詳しくは、オルダムリング１２は、軸線Ｏ及び中心軸線Ｏ１を囲むように配された円環状をなす本体部３１と、本体部３１の表面及び裏面から突出する複数のキー３２とを備えている。
ここで、本体部３１の表面とは上方を向く面である上面を示し、裏面とは下方を向く面である下面を示す。なおキーは本体部３１の外周面から径方向外側に突出していてもよい。

本体部３１は、旋回スクロール１０の端板２１と、環状突出部１９との間に挟まれるようにして設けられている。

キー３２としては、本体部３１の表面から上方に突出する第１キー３３と、裏面から下方に突出する第２キー３５との２種のキー３２が設けられている。第１キー３３の内周面と本体部３１の内周面とは面一になっている。

第１キー３３は、互いに本体部３１の周方向に１８０度離間した位置に本体部３１と一体に、一対が設けられている。ここで図３（ａ）に示すように、旋回スクロール１０の端板２１にはオルダムリング１２に対向する下面に、上方に向かって凹む第１溝部３８が形成されている。この第１溝部３８に、各々の第１キー３３が挿入されるようになっている。即ち、第１溝部３８は、第１キー３３が設けられた位置に対応する位置に一対が形成されている。

そして、第１キー３３は、第１溝部３８に対して、一対の第１キー３３同士を結ぶ線分Ｌ１（図２参照）の延びる方向に、直線的に往復運動を行う。即ち、各々の第１キー３３は、本体部３１の周方向の一方側を向く面として、第１溝部３８の内面３８ａに対して接触して直線的に往復摺動する第１摺動面３３ａを有している。

第２キー３５は、第１キー３３と同様に互いに本体部３１の周方向に１８０度離間した位置に本体部３１と一体に、一対が設けられている。そして第２キー３５は、第１キー３３とは周方向に９０度離間した位置に設けられている。ここで、図３（ｂ）に示すように、環状突出部１９にはオルダムリング１２に対向する上面に、下方に向かって凹む第２溝部３９が形成されている。この第２溝部３９に、各々の第２キー３５が挿入されるようになっている。即ち、第２溝部３９は、第２キー３５が設けられた位置に対応する位置に一対が形成されている。

そして、第２キー３５は、第２溝部３９に対して、一対の第２キー３５同士を結ぶ線分Ｌ２（図２参照）の延びる方向に、直線的に往復運動を行う。即ち、各々の第２キー３５は、本体部３１の周方向の一方側を向く面として、第２溝部３９の内面３９ａに対して接触して直線的に往復摺動する第２摺動面３５ａを有している。ここで第２キー３５の摺動方向Ｄ２は、第１キー３３の摺動方向Ｄ１に直交する方向となる。そして摺動方向Ｄ２に本体部３１が往復動する。

図４又は図５に示すように、本体部３１の内周面（即ち、軸線Ｏに対する径方向内側を向く面）には、つば部４０が設けられている。つば部４０は、本体部３１の内周面から径方向内側に向かって突出している。つば部４０は、軸線Ｏに直交する平面内に広がる板状をなしている。つば部４０の内周側の端縁は、軸線Ｏを中心とする円弧状をなしている。つば部４０の内周面は第２キー３５の内周面と面一になっている。

図５に示すように、本体部３１の軸線Ｏ方向における寸法をｔ０とし、つば部４０の軸線Ｏ方向における寸法をｔ１とした時、以下に示す（１）式の関係が成立している。
ｔ１／ｔ０≦０．５ ・・・（１）

さらに、本体部３１の内周面から外周面までの寸法をｗ０とし、つば部４０の内周面から本体部３１の外周面までの寸法をｗ１とした時、以下に示す（２）式の関係が成立している。
ｗ１／ｗ０≦１．５ ・・・（２）

つば部４０の軸線Ｏ方向両側を向く面のうち、下側を向く面は、本体部３１の下側の面の下面と面一となっている。即ち、つば部４０は、本体部３１の下側に偏って設けられている。本体部３１の周方向（軸線Ｏの周方向）において、第１キー３３が設けられる周方向位置にはつば部４０が設けられていない。言い換えると、つば部４０は、本体部３１の内周面のうち、第２キー３５と対応する位置を含む領域にのみ設けられている。本実施形態ではつば部４０は第２キー３５が設けられた周方向位置を含む領域であって、第１キー３３が設けられた周方向位置を除く領域に周方向に連続して、一対が延びて形成されている。

ここで、図５に示すように、軸受１７における軸受本体部１８とスラストプレート１８ａとの接続部には、軸線Ｏの径方向内側に向かって凹む、ざぐり部Ｒが形成されている。すなちざぐり部Ｒは、軸受本体部１８とスラストプレート１８ａとの両方にわたって形成されている。
ざぐり部Ｒの軸線Ｏ方向における寸法は、つば部４０の軸線Ｏ方向における寸法（上述のｔ１）と概ね同一か、わずかに大きく設定されている。これにより、オルダムリング１２が摺動する際には、つば部４０が、軸受本体部１８及びスラストプレート１８ａと干渉することなく、ざぐり部Ｒ内に入り込むことが可能（収容可能）となっている。すなわち、つば部４０は、対向する他の部材である軸受１７に対して、軸線Ｏ方向に重なった状態となる。

上記のオルダムリング１２では、本体部３１につば部４０が設けられている。これにより、オルダムリング１２全体の寸法を拡大することなく、本体部３１の強度を高めることができる。さらに、つば部４０は、対向する他の部材（軸受１７）と軸線Ｏ方向に重なるように構成されていることから、当該他の部材とオルダムリング１２との干渉を避けることができる。さらに、上記の構成によれば、つば部４０が単純な板状をなしていることから、他の形状を採用した場合に比べて、容易に設計、製造を行うことができる。

以上、本発明の実施形態について、図１から図５を参照して説明した。なお、上記の構成は一例であり、これに種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記実施形態では、オルダムリング１２に対向する他の部材として、軸受１７を例に説明をした。しかしながら、オルダムリング１２は必ずしも軸受１７に軸線Ｏ方向に対向している必要はなく、軸受１７以外の部材に対向するように配置されていてもよい。オルダムリング１２に対向する他の部材は、ハウジング本体１６と一体の部材であってもよいし、ハウジング本体１６と別体の部材であってハウジング本体１６に取り付けられた部材であってもよい。

さらに、上記実施形態では、つば部４０が本体部３１の内周面における少なくとも一部にのみ設けられている構成を例に説明した。しかしながら、つば部４０の構成は上記に限定されず、本体部３１の内周面における全域にわたってつば部４０が設けられていてもよい。即ち、つば部４０は少なくともオルダムリング１２が往復摺動する方向である線分Ｌ２の延びる方向に本体部３１から突出するように設けられていればよい。

加えて、つば部４０の形状は、上記実施形態以外の構成を採ることも可能である。例えば図６に示すように、つば部４０の両面のうち、上方を向く面が傾斜することで傾斜面４０ａをなしていてもよい。傾斜面４０ａは、軸線Ｏを含む断面視で、当該軸線Ｏに対して傾斜する方向に広がっている。具体的には、傾斜面４０ａは、軸線Ｏの径方向内側から外側に向かうに従って、下方から上方に向かうように広がっている。

また、スラストプレート１８ａには、傾斜面４０ａと対応する形状のざぐり部Ｒが形成されている。ざぐり部Ｒの外周面は傾斜面４０ａと概ね平行であり、軸線Ｏを含む断面視で、当該軸線Ｏに対して傾斜する方向に広がっている。この構成によれば、つば部４０が板状である場合に比べて、当該つば部４０の厚さ（軸線Ｏ方向における寸法）を確保することが可能となる。これにより、オルダムリング１２の強度をさらに高めることが可能となる。

１…スクロール圧縮機
２…主軸
３…ハウジング
４…導入ポート
５…吐出ポート
１０…旋回スクロール
１１…固定スクロール
１２…オルダムリング
１４…偏心ブッシュ
１６…ハウジング本体
１７…軸受
１８…軸受本体部
１８ａ…スラストプレート
１９…環状突出部
２１…端板
２２…ラップ壁
２３…筒状部
２７…端板
２８…ラップ壁
３１…本体部
３２…キー
３３…第１キー
３３ａ…第１摺動面
３５…第２キー
３５ａ…第２摺動面
３８…第１溝部
３８ａ…内面
３９…第２溝部
３９ａ…内面
４０…つば部
４０ａ…傾斜面
Ｏ…軸線
Ｏ１…中心軸線
Ｒ…ざぐり部
Ｆ…冷媒
Ｓ…空間
Ｃ…圧縮室
Ｌ１、Ｌ２…線分

Claims (5)

1. ハウジングに相対回転可能に支持された主軸に設けられた旋回スクロールと、該旋回スクロールに対向して該旋回スクロールとの間で冷媒を圧縮する圧縮室を形成する固定スクロールと、を備えるスクロール圧縮機に設けられ、前記旋回スクロールを自転することなく前記主軸の軸線に対して公転するように支持するオルダムリングであって、
   前記軸線を囲むように配される環状をなす本体部と、
   前記本体部から突出して、前記旋回スクロールと前記ハウジングとに形成された溝部にそれぞれ挿入され、該溝部の内面に対して往復摺動することで前記本体部を直線的に往復動させる複数のキーと、
   前記本体部の内周面から少なくとも前記本体部が往復摺動する方向に突出して設けられ、該内周面から径方向内側に向かって突出するつば部と、
   を備え、
   前記つば部は、対向する他の部材と前記軸線方向に重なることが可能であり、
   前記対向する他の部材は軸受であり、該軸受には前記つば部が収容可能なざぐり部が形成されているオルダムリング。
2. 前記つば部は、前記本体部の裏面側に偏って設けられている請求項１に記載のオルダムリング。
3. 前記つば部は、前記軸線と直交する方向に広がる板状をなしている請求項１又は２に記載のオルダムリング。
4. 前記つば部は、前記軸線に対して傾斜する方向に広がる傾斜面を有する請求項１又は２に記載のオルダムリング。
5. 軸線を中心として回転する主軸と、
   前記主軸を相対回転可能に支持するハウジングと、
   前記主軸に設けられた旋回スクロールと、
   前記旋回スクロールに対向して該旋回スクロールとの間で冷媒を圧縮する圧縮室を形成する固定スクロールと、
   前記旋回スクロールを支持する請求項１から４のいずれか一項に記載のオルダムリングと、
   を備えるスクロール圧縮機。

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