JPH07247966A - スクロール型冷媒ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】オルダムリングの摺動部部分を摺動作用に強い
香族ポリイミド系樹脂形成材料で成形した摺動部とした
オルダムリング構造とし、信頼性の高い冷媒ポンプ機構
を提供する。 【構成】冷媒ポンプの構成には、駆動モータ，スクロー
ル機構の圧縮部からなり、オルダムリング１１の摺動部
を無潤滑でも使用できる香族ポリイミド系樹脂形成材料
で成形した摺動部を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍空調機用，冷蔵庫
用等の冷媒圧縮機あるいは空気圧縮機として用いられて
スクロール圧縮機、さらには幅広く使用されているスク
ロール型冷媒ポンプの信頼性の高いオルダムリングに関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、冷凍空調技術の向上は目覚まし
く、従来では考えられない冷凍サイクルを用いた空調機
が開発されてきており、これに伴って各要素の使用条件
が一段ときびしくなり要素の信頼性は冷凍サイクルの重
要な課題となってきた。特に、蓄熱式の冷凍サイクルで
は深夜電力を利用して、冷媒ガスの入っている配管の周
りの水槽の水を冷却し、昼間の冷房には冷却された液冷
媒を冷媒ポンプで循環させて空調を行う。さらには、高
層ビルの空調には、冷媒圧縮機から吐出される力では配
管が長いために、ヘッドロスが大きくなりしたがって冷
媒循環量が減少するので性能が低下してしまう。そこ
で、性能向上を図るためにサイクル配管の途中に冷媒ポ
ンプを設置し、液冷媒を送るためのブースタとして使わ
れ始めてきた。これまで高圧下で使われる冷媒ポンプ
は、実開昭58−104376号公報のように軸受摺動面部分が
少ないのと、荷重も小さいマグネット駆動型が主流構造
がほとんどである。その後、特開平2−64284号公報など
の構造が良く知られており、比較的大きな容量の冷媒ポ
ンプはロータリあるいはスクロール型となっている。

【０００３】スクロール型冷媒圧縮機では、特開昭59−
110887号公報などの構造がよく知られている。図１４
は、従来のスクロール型冷媒ポンプ構造の断面を示し、
構造の詳細については、図１５はポンプ作用する圧縮機
部で、旋回スクロール部と固定スクロール部を組合せた
状態の断面を示し、図１６は、圧縮機部の、旋回スクロ
ールと固定スクロールにおいて、旋回スクロールの旋回
運動をする時、自転しないように自転防止を案内するも
ので、一般にオルダムリングと呼び（以後、オルダムリ
ングと呼ぶ）を示し、図１７はオルダムリングの断面位
置を示す。図１８は固定スクロール歯の平面形状を示
し、図１９はオルダムリングの取付け位置を示し、図２
０は固定スクロール側のオルダムリングの案内溝位置を
示す。図１４から図２０に示している図はすべて同じ物
を示している。さらに、動作についても同じものは省略
する。図１４から説明する。５１は従来の冷媒ポンプ本
体を示し、５２は圧縮機部、５３はモータ部、５４はク
ランク軸、５５はロータ、５６は旋回スクロール、５７
は固定スクロール、５８はフレーム、５９は吸入管、６
０は吐出管、７１はオルダムリング、７６はモータ電源
端子、７８はバランスウェトを示す。次に、動作につい
て説明する。電源端子７６に電源が通電されるとモータ
部のロータ５５が回転すると、ロータ５５に直結されて
いるクランク軸５４が回転する。クランク軸５４の先端
部に装着された旋回スクロール５６が旋回運動すること
により、旋回スクロール５６の外周側から内側へと吸入
管５９から入った液冷媒は容積が変化せずに送られ、固
定スクロール５７の中心から押し出され、吐出管６０か
ら外部へと送られ、冷凍，空調装置に送られる。図１５
はポンプ作用する圧縮機部で、旋回スクロール５６と固
定スクロール５７の組合せた状態の断面を示したもの
で、吸入口５９から液冷媒が入り中心部の吐出孔７７か
ら液冷媒が押し出される。矢印は、回転方向を示す。

【０００４】図１６は、圧縮機部の旋回スクロールと固
定スクロール構造において、旋回スクロールが旋回運動
をする時、自転をしないように自転防止と旋回運動を案
内するオルダムリングの配置を示したものである。オル
ダムリング７１は矢印方向に動く、オルダムリング７１
の凸部７１ｂが旋回スクロール５６の案内溝に挿入され
ガイドする。直角に位置するオルダムリング７１の摺動
部の凸部７１ａは固定スクロール５７の案内ガイド溝５
７ｂに挿入され矢印方向に動く、オルダムリング７１の
凸部７１ａ，７１ｂは対辺側に一対の構造となってい
る。オルダムリング７１の取付け縦断面を図１７に示
す。オルダムリング７１の上部側が旋回スクロール５６
の案内溝５６ｂと下部側はフレーム固定部５２ａと案内
溝５７ａ，７１ａはオルダムリング摺動部を組合せてな
る構造を示した図で、オルダムリング７１は旋回スクロ
ール５６凹部溝５６ｂにオルダムリング凸部７１ｂが挿
入する構造である。図１８は固定スクロール５７凸部の
形状を示したもので、吸入口５９は旋回歯形形状の巻き
始め外周先端から液冷媒が吸入される位置の様子を示し
た。次に、図１９実機に於いてのオルダムリング７１の
組立て構造の様子を示したもので、クランク軸５４上部
先端に旋回スクロール５６が組み込まれ旋回スクロール
５６を案内するオムダムリング７１は下部側に取り付け
られており、直角方向のフレームに設けられた溝にオル
ダムリング７１の摺動部が挿入された構造となってお
り、ここでは図示してない。がフレーム５２ａ側に案内
を旋回スクロール側と同じ溝形状にした構造である。図
２０は、フレーム側の平面図で、オルダムリング７１の
固定側の案内溝形状を示したもので、５４はクランク軸
を示し、５１は本体で、５２ａは固定側の案内溝を示し
てある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図１４に示すスクロー
ル型液冷媒ポンプは、高圧，高温の中で使用されるが、
冷凍サイクル内の冷媒に潤滑剤を混入させることは、熱
交換器内に油が溜り、熱交換を阻害させ冷房能力が大き
く低下する問題があり、スクロール型液冷媒ポンプにつ
いても潤滑出来ない厳しい条件がある。しかし、クラン
ク軸受摺動部については、信頼性の高い軸受構造が開発
されて現在にいたっているが、オルダムリングの摩耗に
ついては全く改良されておらず、スクロール型液冷媒ポ
ンプは性能が良いのに適用されていないのが現状であ
る。オルダムリングは、ポンプの起動時や停止時に振動
が発生するため摺動部の摩耗が著しく、性能低下の原因
となり、焼き付き事故の原因となっている。本発明の目
的はオルダムリングの無給油でも信頼性の高い構造、さ
らに、オルダムリングの振動を規制する機構を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
するために、本発明のスクロール型冷媒ポンプのオルダ
ムリング凸部の摺動面部分を香族ポリイミド系樹脂形成
材料で成形した凸部を取付け固定した摺動面としたオル
ダムリング構造としたことを特徴とするスクロール型冷
媒ポンプ。オルダムリング凸部の摺動面に用いられる香
族ポリイミド系樹脂形成材料は、金属と同等の高温，高
圧に充分耐えることができる樹脂材で、潤滑性に優れて
いる。さらに、凸部の形状を台形形状あるいは逆台形形
状とすることにより、摺動面部分の面積を広くして、面
圧荷重を小さくする工夫。さらには、固定スクロール側
あるいは旋回スクロール側にオルダムリング凸部の摺動
面部分を挿入し離脱しない機構とすることにより、オル
ダムリング本体の固有振動を抑制することにより摺動面
が振動しなくなり摩耗を減少できる。

【０００７】

【作用】本発明は前述した構成により、ポンプ部の旋回
スクロール部のオルダムリング凸部の振動面を香族ポリ
イミド系樹脂形成材料で成形した凸部を有したオルダム
リングとしたことを特徴とする。凸部の摺動面は香族ポ
リイミド系樹脂形成材料で成形したもので、高圧，高温
に強く、さらには、摺動作用に優れ摺動面が焼付ことは
ない。液冷媒ポンプは、ガス冷媒圧縮機に比べオルダム
リングにかかる荷重は小さいので、オルダムリング摺動
部にかかる荷重も小さく良い条件から信頼性も高くな
る。

【０００８】

【実施例】以下、本発明のスクロール型冷媒ポンプのオ
ルダムリングの実施例を図１を参照しながら説明する。
ここでは、オルダムリングの動作については省略する。
本発明の一実施例のオルダムリングの平面を図１に示
し、図２はオルダムリング図１のＡ−Ａ断面を示したも
のである。それでは、図１及び図２を用いて説明する。
１１はオルダムリングを示し、オルダムリング１１表面
より若干切り込みざぐりを加え、摺動面凸部１１ａが固
定位置決めしやすくし、摺動面凸部１１ｂをノックピン
１２ａ，１２ｂで固定させる構造で、凸部の摺動部は香
族ポリイミド系樹脂形成材料で成形したものである。香
族ポリイミド系樹脂形成材料で成形した凸部１１ａは、
樹脂材料であり潤滑性に優れており潤滑油はいらない。
次に、オルダムリングの応用例を図３，図４，図５，図
６，図７，図８及び図９に示す。図３はオルダムリング
の平面で、図４は図３に示したオルダムリングのＡ−Ａ
断面を示し、図５は、図３に示したオルダムリングＢ−
Ｂ断面を示す。２１はオルダムリング形状を示し、２１
ａ，２１ｂは摺動部の凸部を示し、２２ａ，２２ｂはノ
ックピンを示す。図３に示した応用例は、摺動部の凸部
２１ａの形状をオルダムリング２１の円周方向に台形形
状としたものである。摺動部の凸部２１ａの台形形状
は、図４及び図５に示した断面図から分かる。摺動部の
凸部２１ａ及び２１ｂを台形形状とすることにより、摺
動面の当りをスムーズになるようにしたこと。さらに
は、摺動面積が広くなり面圧は小さくなり、摩耗の低減
ができる。図６に示した応用例は、３１のオルダムリン
グを示し、３１ａは摺動部の凸部を示し、材料は香族ポ
リイミド系樹脂形成材料で成形したものである。３２は
ノックピンを示し、５７は旋回スクロールを示し、３１
ｂは傾斜のある摺動面としたものである。矢印は旋回ス
クロールの回転方向を示す。ここで示した摺動面31ａは
回転方向側に傾斜を付けたもので、摺動面３１ａの面積
を広くして面圧を小さくできる構造である。摺動面３１
ａの傾斜は、回転方向のみに付けた形状である。図７に
示した応用例は、これまで問題であった、起動時，停止
時にオルダムリング４１が固有振動が発生し、摺動面に
おける摩耗の原因となっていた。この問題を解決するた
めに、オルダムリング４１の摺動凸部４１ｂを旋回スク
ロール５７との摺動部４１ｂは傾斜形状で、旋回スクロ
ール５７側を幅を広くして食い込む形状とし、さらには
オルダムリング４１本体側にも食い込む形状とし固定す
る。旋回スクロール５７とオルダムリング４１が旋回運
動中は離脱しないのでオルダムリング４１が規制され、
固振振動は発生しなくなる。摺動部の凸部４１ａの組立
て方法は、オルダムリング４１の取付け溝４１ｂ，取付
け溝４１ｃと、旋回スクロール５７に取り付ける溝を合
わせた、水平方向位置から摺動部の凸部41ａを挿入して
組み立てることができる。この組立て方法により、摺動
部の凸部41ａが摩耗してポンプ性能が低下した場合のメ
ンテナンスは、摺動部の凸部４１ａを交換するだけの作
業でありメンテナンスが簡単にできる。したがって、費
用も安くてすむ。従来は、ポンプ本体を交換していた。
さらには、組み込んだ状態から図６に示したように、ノ
ックピンを打ち込むことにより簡単にオルダムリング４
１に固定することができる。図７に示した応用例は、オ
ルダムリング４１と旋回スクロール５７摺動部の凸部４
１ａをくさび形状とし、オルダムリング４１と旋回スク
ロール５７を離脱しない構造で、オルダムリング４１の
固有振動を規制できるので摺動部の凸部４１ｂの摩耗を
低減することができる。次に、図８に示した応用例は、
摺動部の凸部４１ｂをオルダムリング４１にノックピン
を打ち込んで固定してしまう構造で、摺動部の凸部４１
ｂの動きを規制した構造である。次に示す図９，図１０
及び図１１の応用例は、前述と同じ摺動部の凸部４１ｂ
の摩耗の低減を図った構造であり、ここでは説明を省略
する。図１２に示す応用例は、オルダムリング４１摺動
部の凸部４１ｂの旋回スクロール５７摺動部に面した部
分に、摺動に強い材料の香族ポリイミド系樹脂形成材料
で成形した摺動部を嵌め込んでなるオルダムリング４１
摺動部の凸部４１ｅの構造である。これまで述べてきた
オルダムリング摺動部の凸部は、樹脂材量でなくても、
摺動に耐える異質材やセラミックス材料でも良い。本実
施例は、液冷媒ポンプ構造のオルダムリング構造として
説明してきたが、ガス冷媒圧縮機、及び、空気圧縮機に
適用することにより各々の圧縮機の信頼性をさらに向上
することができる。

【０００９】

【発明の効果】本発明によれば、これまで無給油機構の
スクロール型冷媒ポンプは信頼性がなく使用できないな
どの問題があった。しかし、スクロール型冷媒ポンプの
旋回スクロールの回転防止の案内軸であるオルダムリン
グ摺動面の凸部を香族ポリイミド系樹脂形成材料で成形
した摺動部を嵌め込んでなるオルダムリングとすること
で、摺動部は潤滑に優れており、無給油機構で使用でき
る。さらには、オルダムリング摺動面の凸部を旋回スク
ロール側あるいは固定スクロール側に離脱しない構造と
することにより、オルダムリング摺動面部の摩耗を低減
できることから、ポンプ性能が高く良い位置を長く維持
することができる。さらには、摺動面の凸部を着脱可能
な機構により、これまで出来なかったメンテナンスが容
易にできるようになった。また、オルダムリングの摺動
部から発生する奴音も低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスクロール型冷媒ポンプのオルダムリ
ングの実施例の平面図。

【図２】図１に示したオルダムリングのＡ−Ａの断面
図。

【図３】オルダムリングの応用例を示す詳細構造の断面
図。

【図４】オルダムリングの応用例を示す詳細構造の断面
図。

【図５】オルダムリングの応用例を示す詳細構造の断面
図。

【図６】オルダムリングの応用例を示す詳細構造の断面
図。

【図７】オルダムリングの応用例を示す詳細構造の断面
図。

【図８】オルダムリングの応用例を示す詳細構造の断面
図。

【図９】オルダムリングの応用例の断面図。

【図１０】オルダムリングの応用例の断面図。

【図１１】オルダムリングの応用例の断面図。

【図１２】オルダムリングの応用例の断面図。

【図１３】オルダムリングの応用例の断面図。

【図１４】従来のスクロール型冷媒ポンプの説明図。

【図１５】ポンプ作用する圧縮機の説明図。

【図１６】オルダムリングの平面図。

【図１７】オルダムリングの断面図。

【図１８】固定スクロール歯の平面図。

【図１９】オルダムリングの取付け位置の説明図。

【図２０】固定スクロール側のオルダムリングの案内溝
位置の説明図。

【符号の説明】

１１…オルダムリング、１１ａ，１１ｂ…摺動面凸部、
１２ａ，１２ｂ…ノックピン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 椎林 正夫 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液冷媒，ガス冷媒，液とガスの二層流の流
   体に使用されるスクロール型冷媒ポンプは、電動機部と
   前記電動機部により駆動されるポンプ部から構成された
   冷媒ポンプにおいて、鏡板とこれに直立した渦巻状のラ
   ップからなる固定スクロール部と旋回スクロール部とを
   備え、前記固定スクロール部と前記旋回スクロール部材
   を互いにラップを内側にして噛み合わせ、前記旋回スク
   ロールは見かけ上自転しないように旋回運動させる組合
   せ機構により形成され、前記旋回スクロールの旋回運動
   により、密閉空間を外側から中心へ移動させ、容積を減
   少させて流体を圧縮する装置，前記旋回スクロールの旋
   回運動を案内するオルダムリングにおいて、前記オルダ
   ムリングの凸部の摺動面部分を香族ポリイミド系樹脂形
   成材料で成形した凸部を取付け固定した摺動面としたオ
   ルダムリングを備えていることを特徴とするスクロール
   型冷媒ポンプ。