JPH033989A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、業務用、および家庭用の空ｍｍ等に使用され
るスクロール圧縮機に関するものである。

従来の技術 冷凍用の電動圧縮機としては、圧縮部がレシプロ式のも
の、ロータリ式のものが有り、いずれの方式も、家庭用
、業務用の空調分野で使用されてきたが、現在はコスト
、性能面等でレシプロ式は次第に少なくなってきている
。そして、スクロール式のものがその低騒音、低振動と
いう特徴を生かして一部レシプロ式やロータリ式に代わ
って実用化されている。

一般に、レシプロ式は密閉容器内に低圧が作用するので
低圧タイプ、ロータリ式は高圧が作用するので高圧タイ
プと呼ばれている。

スクロール式は、現在どちらのタイプも考えられるが、
低圧タイプの場合は、モータが低圧の冷媒ガス雰囲気中
にあることから、モータの冷却が容易でありモータの信
鎖性も高い、また低圧シェル容器を採用出来ることを含
めて軽量に出来るというメリットがある。

第５図に従来の低圧式のスクロール圧縮機の縦断面図を
示す。

密閉容器１の内部には、固定スクロール２ａと固定スク
ロール２ａに対して旋回運動する可動スクロール２ｂを
噛みあわせた圧１１機構２と、可動スクロール２ｂを支
えるスラスト軸受３、スラスト軸受３を支承する軸受部
品４を上部に設けている。そして可動スクロール２ｂの
軸２Ｃを、クランク軸５の端部５ａに設けられた穴部５
ｂの偏心軸受６に挿入して可動スクロール２ｂをクラン
ク軸５により旋回駆動させる。クランク軸５には電動機
７の回転子７ａが取付られており、密閉容器１に焼きば
め固定された固定子７ｂと共に軸受部品４の下部に配設
されている。クランク軸５は軸受部品４の主軸受８ａと
副軸受８ｂとで支えられている。密閉容器１の下方底部
には、潤滑油９を貯溜する油だめ１０が設けられ、また
密閉容器１の側部にはガスの吸入管１１が設けられてい
る。そして油だめｌＯに吸入側のガス圧力が作用する構
成となっている。前記軸受部品４には主軸受８ａ、副軸
受８ｂ、偏心軸受６、スラスト軸受３等を潤滑、冷却し
た潤滑油９が排出する油排出孔１２が設けられている。

クランク軸５には潤滑油９を各軸受部、即ち主軸受８ａ
、副軸受８ｂ、偏心軸受６、スラスト軸受３へ供給する
偏心した貫通孔１３を設け、かつクランク軸５の下端に
は油ガイド１４を圧入または、焼きばめ固定して取付け
、潤滑油９を吸上げるようにしている。１５は密閉容器
ｌの一部である上シェル１ａと固定スクロール２ａとの
間に設けられた吐出チャンバであり、圧縮機構２で圧縮
されたガスを一時的に溜めて吐出マフラの役目をする。

１６は密閉容器１の外へ圧縮ガスを出す吐出管であり、
吐出チャンバ１５内の高圧ガスと油だめ１０に作用する
低圧ガスとは、スペーサ１７で仕切られており、スペー
サ１７を介して固定スクロール２ａと軸受部品４とがボ
ルトで連結されている。このスペーサ１７は、その全周
が密閉容器１に溶接固定されている。１８は固定子７ａ
に設けた切欠部で、油排出孔１２から排出された潤滑油
９を油だめ１０に戻す、１９は停止時に可動スクロール
２ｂが逆転するのを防ぐための逆止弁、２０は可動スク
ロール２ｂを固定スクロール２ａに対して旋回運動させ
る為の自転防止用のオルダムリング、２１は圧縮機構２
へ低圧ガスを吸い込ませる軸受部品４に設けた、吸入口
である。

次に上記構成からなる圧縮機の作用を説明する。

低圧ガスは吸入管１１より戻り、一部は電動機７を冷却
して軸受部品４の吸入口２１より圧ＩｉｉＩ４Ｉｇ横２
へ導かれる。固定スクロール２ａに対して可動スクロー
ル２ｂが旋回運動することにより、吸入されたガスが圧
縮機構２で圧縮されて高圧ガスになり、−旦吐出チャン
バ１５へ入る。そして吐出管１６より密閉容器ｌ外へ吐
出し、再び低圧ガスを吸入管１１より戻してガスを潤滑
させ、周知の圧縮サイクルを構成する。

一方、油ガイド１４で吸上げられた潤滑油９は、クラン
ク軸５の偏心した貫通孔１３の中を遠心力で上昇し、一
部は副軸受８ｂを潤滑、冷却して油排出孔１２へ向かい
、主流は偏心軸受６、スラスト軸受３、主軸受８ａへと
順次流れて副軸受８ｂからの潤滑油９と合流して油排出
孔１２から固定子７ｂ上部へ排出し、固定子７ｂの切欠
部１８を通って油だめ１０にもどる潤滑サイクルを形成
する。

発明が解決しようとする課題 この従来の低圧式スクロール圧縮機の場合の基本的な？
Ｒ題の一つは圧縮ａ構２や軸受部品４そして各軸受部８
ａ、８ｂ、３．６が密閉容器ｌの上部にあって、油だめ
１０の潤滑油９と反対側にあること、また圧縮機の起動
時の様な過渡状態においては、密閉容器１内の冷媒の急
激な圧力低下により、潤滑油９中に溶は込んでいた冷媒
（図示せず）が発泡するいわゆるフォーミング現象の為
に、各軸受部８ａ、８ｂ、３．６が一時的に油切れにな
ることである。

一般に、スクロール圧縮機は圧縮機構２がその独特な圧
縮原理の為にレシプロ式やロータリ弐と異なり定容積比
タイプであるので、起動時には吸入圧力が１０気圧程度
になり、また起動時から過大な圧縮トルクがかかる。

さらに、スクロール圧縮機は特に可動スクロール２ｂを
支持する偏心軸受６については、たとえ電動機７のトル
ク（ＭＯ）が従来の低圧タイプレソブロ式と同一であっ
ても、スクロール式の場合旋回半径（「０：レシプロ式
の場合はクランク半径をいう）がレシプロ式に比べて一
般的に小さいので、偏心軸受６にかかる荷重（Ｆ＝Ｍｏ
／ｒｏ）が過大になる。

このようなことから、低圧タイプのスクロール圧縮機に
は、その特有の起動時での高荷重に耐え、かつ−次的に
でも無潤滑状態にも耐えられるような適当な軸受材料が
必要となる。

以上のことから、従来のメタル軸受合金材料として、銅
、アルミ、錫、鉛等をベースにしたものや、更にその表
面に四弗化エチレンや二硫化モリブデン等の自己潤滑剤
を塗布、又は含浸させたものも考えられるが、これらい
ずれも上記の課題を充分クリアすることは出来ず、可動
スクロール２ｂの軸２ｃが起動軸に一時的な油切れによ
り表面が荒れたり、場合によっては、焼付き状態に至る
課題がある。

一方、メタル軸受ではなく、コロやボールの転がり軸受
を採用することも考えられるが、寸法が大きくなり、ま
た重くなったり、更には余計な駐音が発生する等の欠点
を有する。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明は、スクロール圧縮機
構を構成する偏心軸受に、摺動部にホウ化鉄を生成する
表面処理を行なった鉄系材料としたものである。

作用 本発明の技術的手段により、起動時等の過渡状態におい
て、吸入圧力が作用する油だめが、急速に圧力低下して
、潤滑油に溶解していた冷媒が発泡し、密閉容器の上部
にあって下部からの潤滑油の到達が遅れ、その上荷重が
急激にかかる偏心軸受にオイルが一次的に切れたとして
も、硬度１０００）Ｖ以上のホウ化鉄は、鋳鉄材、アル
ミ材との耐焼付性に優れているため、オイルが供給され
るまでの負荷を支え焼付きを防ぐことができる。

実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面により説明する。

第１図は本発明のスクロール圧縮機の縦断面図、第２図
は同スクロール圧縮機の主要部の組付は図、第３図は本
発明の偏心軸受の断面図、第４図は同偏心軸受と他材料
との焼付性比較の実験結果を示す。

ここで、第１図の本発明のスクロール圧縮機の縦断面図
は、第５図の従来のスクロール圧縮機の縦断面図と偏心
軸受部を除いてほぼ同一であるので、同一機能部品につ
いては、同一番号を使用する。

第１図ないし第５図において、密閉容器１の内部には、
固定スクロール２ａと固定スクロール２ａに対して旋回
運動する可動スクロール２ｂを噛みあわせた圧縮機構２
と、可動スクロール２ｂを支えるスラスト軸受３、スラ
スト軸受３を支承する軸受部品４を上部に設けている。

そして可動スクロール２ｂの軸２ｃをクランク軸５の端
部５ａに設けられた穴部５ｂの偏心軸受６に挿入して可
動スクロール２ｂをクランク軸５により旋回駆動させる
。クランク軸５には電動機７の回転子７ａが取付られて
おり、密閉容器１に焼きばめ固定された固定子７ｂと共
に軸受部品４の下部に配設されている。クランク軸５は
軸受部品４の主軸受８ａと副軸受８ｂとで支えられてい
る。密閉容器１の下方底部には、潤滑油９を貯溜する油
だめｌＯが設けられ、また密閉容器ｌの側部にはガスの
吸入管１１が設けられている。そして油だめ１０に吸入
側のガス圧力が作用する構成にされている。前記軸受部
品４には主軸受８ａ、副軸受８ｂ、偏心軸受６、スラス
ト軸受３等を潤滑、冷却した潤滑油９が排出する油排出
孔１２が設けられている。クランク軸５には潤滑油９を
各軸受部、即ち主軸受８ａ、副軸受８ｂ、偏心軸受６、
スラスト軸受３へ供給する偏心した貫通孔１３を設け、
かつクランク軸５の下端には油ガイド１４を圧入または
、焼きばめ固定して取付け、潤滑油９を吸上げるように
してぃる、１５は密閉容器１の一部である上シェル１ａ
と固定スクロール２ａとの間に設けられた吐出チャンバ
であり、圧縮機構２で圧縮されたガスを一時的に溜めて
吐出マフラの役目をする。　１６は密閉容器ｌの外へ圧
縮ガスを出す吐出管であり、吐出チャンバ１５内の高圧
ガスと油だめ１０に作用する低圧ガスとは、スペーサ１
７で仕切られており、スペーサ１７を介して固定スクロ
ール２ａと軸受部品４とがボルト連結されている。この
スペーサ１７は、その全周が密閉容器１に溶接固定され
ている。１Ｂは固定子７ａに設けた切欠部で、油排出孔
１２から排出された潤滑油９を油だめＩＯに戻す。１９
は停止時に可動スクロール２ｂが逆転するのを防ぐため
の逆止弁、２０は可動スクロール２ｂを固定スクロール
２ａに対して旋回運動させる為の自転防止用のオルダム
リング、２１は圧縮機構２へ低圧ガスを吸い込ませる軸
受部品４に設けた吸入口である。ここで、前記偏心軸受
６は高硬度のホウ化層を摺動部表面に生成させた鉄系材
料である。第３図に偏心軸受６の断面図を示す、鉄系母
材６ｂの表面に硬度１０００１（ｖ〜２０００Ｈｖのホ
ウ化層ＮＪ６ａを形成し、熱処理条件によりホウ化Ｎ６
ａの厚さを調整して、軸受材としての加工を可能にして
いる。第４図に同スクロール圧縮機の偏心軸受６におけ
る無給油の焼付実験の結果を示す０発明のホウ化層の偏
心軸受は、従来の銅系合金に比べ、非常に優れ、含油し
たＳｉＣ系セラミツトと比較しても耐焼付性に優れてい
る。又、アルミ材との耐摩耗性、耐焼付性に関してもホ
ウ化鉄層６ｂは優れた結果を示しているので、ホウ化鉄
層６ｂを薄くし、摺動部だけをホウ化層６ｂとすること
が出来た。

上記構成により、スクロール圧縮機の通常運転時には、
低圧ガスは吸入管１１より戻り、一部は電動機７を冷却
して軸受部品４の吸入口２１より圧縮機構２へ導かれる
。そして固定スクロール２ａに対して可動スクロール２
ｂが旋回運動することにより、吸入されたガスが圧縮機
構２で圧縮され、高圧ガスになり、−旦吐出チャンバ１
５へ入ってから、吐出管１６より密閉容器１外へ吐出さ
れる。また再び低圧ガスを吸入管１１より戻してガスを
循環させ、周知の圧縮サイクルを構成する。

一方、油ガイド１４で吸上げられた潤滑油９は、クラン
ク軸５の偏心した貫通孔１３の中を遠心力で上昇し、一
部は副軸受８ｂを潤滑、冷却して油排出孔１２へ向かい
、主流は偏心軸受６、スラスト軸受３、主軸受８ａへと
順次流れて副軸受８ｂからの潤滑油９と合流して油排出
孔１２から固定子７ｂ上部へ排出し、固定子７ｂの切欠
部１８を通って柚だめ１０にもどる潤滑サイクルを形成
する。

上記構成において、起動時等の過渡状態においては、吸
入圧力が作用する油だめ１０が、象、速に圧力低下して
、停止中等に潤滑油９に溶解していた冷媒（図示せず）
が蒸発発泡する。そして偏心軸受６は密閉容器１の上部
にあって下部の油だめｌＯから潤滑油９の到達が遅れ、
その上回動スクロール２ｂの荷重が急激にかかってくる
状態でオイルが一次的に切れても耐焼付性に優れたホウ
化層を使用することにより短時間での焼付きを防ぐこと
が出来る。この起動時の過渡状態が過ぎれば上記した通
常運転状態の潤滑サイクルに入り、多量に油ガイド１４
から給油されてくる。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明は、圧縮機構を
構成する偏心軸受を、高硬度のホウ化層を摺動部表面に
生成させた鉄系材料にしているので、低圧タイプスクロ
ール圧縮機の起動時等の過渡状態においても、過大な負
荷を支え、短時間での焼付きを防ぐことが出来る。又、
スクロール圧縮機に特有な起動時からの過大な負荷に対
しても充分な強度を保持出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すスクロール圧縮機の縦
断面図、第２図は同圧縮機における主要部の分解斜視図
、第３図は同圧縮機における偏心軸受の断面図、第４図
は同偏心軸受材と他材料との焼付性比較の実験結果を示
す説明図、第５図は従来のスクロール圧縮機の縦断面図
である。 ■・・・・・・密閉容器、２・・・・・・圧縮機構、２
ａ・・・・・・固定スクロール、２ｂ・・・・・・可動
スクロール、３・・・・・・スラスト軸受、４・・・・
・・軸受部品、５・・・・・・クランク軸、６・・・・
・・偏心軸受、６ａ・・・・・・ホウ化層、６ｂ・・・
・・・鉄系母材、７・・・・・・電動機、８ａ・・・・
・・主軸受、８ｂ・・・・・・副軸受、９・・・・・・
１１′２１′ａ油、ｌＯ・・・・・・油だめ、１１・・
・・・・吸入管、１２・・・・・・油排出孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 密閉容器の内部に、固定スクロールとこの固定スクロー
   ルに対して旋回運動する可動スクロールを噛みあわせて
   なる圧縮機構と、前記可動スクロールを支えるスラスト
   軸受と、前記スラスト軸受を支承する軸受部品と、前記
   可動スクロールの軸が嵌合する偏心軸受を上部に具備し
   、かつ前記可動スクロールを旋回駆動させるクランク軸
   と、前記クランク軸に取付けた回転子、固定子からなる
   電動機と、前記密閉容器の底部に設けられ、かつ潤滑油
   を貯溜する油だめと、前記密閉容器の側部に開口された
   吸入管と、前記軸受部品に設けられ、かつ偏心軸受、ス
   ラスト軸受を潤滑、冷却した潤滑油を排出する油排出孔
   をそれぞれ設けてスクロール圧縮機を構成し、更に前記
   偏心軸受を、摺動部にホウ化鉄を生成する表面処理を行
   なった鉄系材料としたスクロール圧縮機。