JPH0735062A

JPH0735062A - 密閉形スクロール圧縮機

Info

Publication number: JPH0735062A
Application number: JP17961793A
Authority: JP
Inventors: Masao Shiibayashi; 正夫椎林; Kazutaka Suefuji; 和孝末藤; Mutsunori Matsunaga; 睦憲松永
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-07-21
Filing date: 1993-07-21
Publication date: 1995-02-03

Abstract

(57)【要約】【構成】固定スクロール５、あるいは旋回スクロール６
のスラスト摺動面となる鏡板外周面の上下端面部にスク
ロール母材より硬質材の環状の摺動部材５０，５１を備
え、旋回スクロール６の鏡板５ａの背面側の環状の摺動
部材５０，５１と対向してフレーム１１の台座面にシー
ル手段５３を設け、旋回スクロール６の鏡板外周部の側
部空間を背圧室４１の圧力と吸入圧力との中間の圧力と
した。【効果】摺動部での潤滑性能の改善により、圧縮機の性
能と信頼性を大幅に向上でき、圧縮機の小型化を実現で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍空調用・冷蔵庫用
等の冷媒用圧縮機として用いられる密閉形スクロール圧
縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術のスクロール圧縮機は，特開
昭58−57002 号公報に開示されているように、スクロー
ル部材の耐摩耗性となじみに伴うシール性を向上するた
め、スクロール圧縮機構部である固定スクロール部材、
あるいは旋回スクロール部材の摺動面に高周波焼き入れ
を施し、次にリューブライト処理などを施した構造が、
開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記引用例では、スク
ロール部材の鏡板摺動部に高周波焼き入れを施し、次に
リューブライト処理を施しているため、比較的摺動部の
面粗さが数μｍから十数μｍと大きくて、固定スクロー
ルと旋回スクロールとの鏡板摺動部での摩擦係数が高
く、その部分での摺動摩擦損失が大きくなる。また、ス
クロール部材のラップ高さＨｓとラップ厚さＴとの比
が、Ｈｓ／Ｔ＝９から９.５以上のスクロールラップか
らなるスクロール部材の場合、図１３に示すように、ス
クロールラップ部に作用する転覆モーメントＭｔのため
旋回スクロールが軸方向に大きく傾きやすくなり、旋回
鏡板背面部と対向しているフレーム台座面との片当たり
の度合いが顕著に大きくなり、その部分での摺動損失が
さらに増加する。圧縮機の容量が３.７５ｋＷから７.５
ｋＷへと大きくなるほど圧縮機の小型化へのニーズが高
まり転覆モーメントＭｔによる鏡板背面部での片当たり
の度合いの影響に係わる問題点が表面化してくる。さら
に、一定速度用スクロール圧縮機と高速度用途のワイド
レンジ形スクロール圧縮機における両スクロール部材の
使用材質の組合わせが異なるのが通常である。このた
め、摺動部に適した表面処理も幾つもの存在することと
なり、設備の数とともにスクロール部材の部品点数が増
えることになる。

【０００４】このように、本発明では使用するスクロー
ル材質、いいかえれば圧縮機の駆動方法にとらわれずに
スラスト摺動部での潤滑性能を向上させ、またスクロー
ル部材の耐摩耗性を向上できる構造を提供する。ひいて
は、本発明では高性能でしかも圧縮機の小型化を実現す
る。なお、図１３は、従来技術における旋回スクロール
部材の軸方向のラップ傾き状況を示す縦断面図である。
図１３では、ラップの大きさと隙間の大きさは説明を分
かりやすくするため、誇張して示している。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このため、本発明では、
固定スクロール部材、あるいは旋回スクロール部材のス
ラスト摺動面となる鏡板外周面の上下端面部にスクロー
ル母材より硬質材の環状の摺動部材を備え、旋回スクロ
ール鏡板背面側の環状の摺動部材と対向してフレーム台
座面にシール手段を設け、旋回スクロール鏡板外周部の
側部空間を背圧室の圧力と吸入圧力との中間の圧力とす
ること。また、固定スクロール部材、あるいは旋回スク
ロール部材のスラスト摺動面となる鏡板外周面の上下端
面部にスクロール母材より硬質材の環状の摺動部材を備
え、旋回スクロール鏡板背面側の環状の摺動部材と対向
してフレーム台座面に、あるいは旋回スクロール鏡板背
面側に微細な鋼球部材からなるころがり支持部を構成す
る。そして、硬質材の環状の摺動部材を備えた摺動部材
の面粗さを０.３μ 以下に設定したことを特徴とする。

【０００６】

【作用】本発明の作用を図１から図８をもとにして説明
する。

【０００７】固定スクロール部材、あるいは旋回スクロ
ール部材のスラスト摺動面となる鏡板外周面の上下端面
部にスクロール母材より硬質材の環状の摺動部材を備え
ることにより、その部分での摩耗を抑え、スラスト軸受
機能を向上できるので、旋回スクロール部材６の鏡板摺
動面６ｋ周囲の摺動損失をより小さくできる。また、旋
回スクロール鏡板背面側の環状の摺動部材と対向してフ
レーム台座面にシール手段を設けることにより、旋回ス
クロール鏡板外周部の側部空間を背圧室の圧力と吸入圧
力との中間の圧力とすることができる。このため、鏡板
面でのシール性を向上できるので、背圧室４１ないしこ
の空間とつながっているフレーム室11ｅから吸入室５ｆ
へのガスもれと高温な油の吸入室への流出を大きく防止
できるので、吸入ガスの加熱が小さくなって圧縮機の容
積効率が改善される。

【０００８】また、本発明では、図８の旋回スクロール
部材の上下端面部の摺動面６ｋに環状に配置した微細な
鋼球部材７８，７９からなるころがり支持部を構成する
ことにより、軸方向に鏡板部の動く範囲が十数μｍの稼
働範囲とし、旋回スクロールの鏡板変位が強制的に小さ
くなる。このため、旋回スクロールの傾きが小さくなる
作用があり、スラスト摺動面での片当たりの度合いが低
下して、その摺動部での潤滑性も改善されて摺動部の摩
耗を抑え、且つ、焼き付きを未然に防止でき、鏡板摺動
部での摩耗をより小さく抑えることができる。このよう
に圧縮機の信頼性を向上することもできる。図１２か
ら、背圧室の圧力の大きさと圧縮機入力との関係からわ
かるように、従来機では背圧室の圧力変化に対して入力
が大きく変化することに対して、本発明では入力変化が
小さく全体的に入力値が低いことが示されている。この
ことから、本発明では性能のばらつきが小さく、圧縮機
全体としての品質の面でも改善効果のあることが分か
る。さらに、図８に示すように、旋回スクロール部材６
の鏡板部６ａの上下端面部の摺動面６ｋに環状に配置し
た微細な鋼球部材７８，７９からなるころがり支持部を
構成しているため、鏡板外周部の外形寸法（例えば、図
５のＤｓｏ寸法）をより小型化することが可能となる。

【０００９】また、図９の構造にすることにより、一定
速度用スクロール圧縮機やワイドレンジ形スクロール圧
縮機でも、両スクロール部材の使用材質にとらわれるこ
ともなく、上記した環状の摺動部材の材質のみを変える
だけで、スラスト摺動部での適正な組合わせがえられ
る。

【００１０】

【実施例】本発明の実施例を図１から図１１にわたって
示す。図１から図３は、旋回スクロール部材の鏡板摺動
面に環状の摺動部材を備えた場合を示す実施例で、その
鏡板外周部周りの部分断面図である。図１に示すよう
に、固定スクロール部材５と対向する旋回スクロール部
材６のスラスト摺動面となる鏡板外周面５ａの上下端面
部にスクロール母材より硬質材の環状の摺動部材５０，
５１を備えている。旋回スクロール６の鏡板６ａ背面側
の環状の摺動部材５１と対向してフレーム台座面１１ｆ
にシール手段５７を設けることにより、旋回スクロール
鏡板外周部の側部空間１１ｅを背圧室４１の圧力Ｐｍと
吸入室の圧力Ｐｓとの中間の圧力Ｐｍｓとすることが出
来る。図２に示す摺動面８６の周りは、背圧室４１とフ
レーム室１１ｅとのシールをする箇所であり、この構造
とすることにより潤滑性能の向上のほか、背圧室４１な
いし摺動面８６を介してつながっているフレーム室１１
ｅから吸入室５ｆへのガスもれと高温な潤滑油の流出を
大きく防止できるので、吸入ガスの加熱が防止され圧縮
機の容積効率が改善される。また、フレーム台座面１１
ｆにはリング溝部５３にはまったシール手段５７の後部
に弾性支持可能な半割り状で湾曲形状の弾性支持部５５
を備えている。シール手段５７は、矩形断面の形状で比
較的軟質材が好適である。図７に、その断面形状が半円
環状の弾性支持部材５５を示す。湾曲形状により弾性支
持を可能とし、上方のシール手段５７のシール機能を向
上させる。図２は、図１の実施例に対して、旋回スクロ
ール鏡板６ａの背面側の環状の摺動部材５１と対向して
フレーム台座面１１ｆに鋼球部材からなるころがり支持
部６０を付加した実施例である。また、図３と図４は、
単に旋回スクロール鏡板６ａの背面側の環状の摺動部材
５１と対向してフレーム台座面１１ｆに鋼球部材からな
るころがり支持部６０を構成した実施例である。環状摺
動部材７１(７１ａ，７１ｂ)は、旋回スクロール６の鏡
板６ａ摺動面側に組み込む。環状摺動部材の使用材質と
して硬質材のスウェーデン鋼材やカーボン材質などの軸
受材料でもよい。旋回側や固定側の使用材質はこれまで
鋳鉄材やアルミ合金材であっても、このような組合わせ
とすることにより、鏡板摺動部での同質材料による摺動
を回避できるとともに、より低い摩擦係数が得られる材
料の組合わせを容易に選択できる。また、図１から図１
３までに示した環状の摺動部材５１は、硬質材であって
摺動部材の面粗さを０.３μ 以下あるいはその前後の面
粗さに設定している。実験的にも、摺動部の表面を鏡面
仕上げになるほど潤滑性能が改善され、その部分での摩
擦損失が低下することが分かった。図５と図６では、旋
回スクロール部材６の鏡板背面の摺動面に環状で硬質の
摺動部材７１ｂを備えるとともに、放射状の油溝６ｍを
幾つもの設定した構造を示す。これにより、フレーム室
１１ｅに溜った油２２ａを背圧室４１側にもどすためで
ある。また、図８は、旋回スクロール部材の鏡板摺動面
に環状の摺動部材を備えた場合のその他の実施例を示す
鏡板外周部周りの部分断面図である。図８には、旋回ス
クロール部材６の鏡板部６ａの上下端面部の摺動面６ｋ
に環状に配置した微細な鋼球部材７８，７９からなるこ
ろがり支持部を構成する。鋼球の径が１mm前後の微細化
構造としたころがり支持部により、鏡板外周部の外形寸
法（例えば、図５のＤｓｏ寸法）をより小型化すること
が可能となる。

【００１１】図９は、旋回スクロール部材に着脱可能な
環状摺動部材９０を組み立てたその鏡板外周部周りの部
分断面図で、図１０は、旋回スクロール６の平面図であ
る。この環状の摺動部材９０の表面９０ｂには表面硬化
処理を施しており、摺動に好適な硬化層を形成してい
る。９１は環状摺動部材９０を旋回スクロール部材６の
鏡板外周部６ａに固定するための止めボルトである。な
お、環状の摺動部材９０の摺動幅Ｌは、図１０に示すよ
うに、旋回半径の１.５倍から２倍前後の寸法が適正で
ある。また、環状摺動部材９０と旋回歯底面６ｇ及びフ
レーム台座面11ｆとは十数μｍ前後の微少隙間δａｓ，
δａｆを設定している。これらの隙間により摺動材の機
能をより正確に果たすことが出来る。また、微少隙間δ
ａｓとδａｋのように、故意に軸方向に初期隙間を設定
することにより、この両スクロール間での軸方向当たり
を緩和するような構造としている。

【００１２】図１１は、図９の実施例を密閉形スクロー
ル圧縮機に組み込んだ場合の全体構成を示す縦断面図で
ある。図１１に示すように、密閉容器１内の上方に圧縮
機部１００が、下方に電動機部３が収納されている。そ
して、密閉容器１内は上部室１ａ（吐出室）と電動機室
１ｂ，１ｃとに区画されている。

【００１３】圧縮機部１００は固定スクロール部材５と
旋回スクロール部材６を互いに噛合せて圧縮室（密閉空
間）７を形成している。固定スクロール部材５は、円板
状の鏡板５ａと、これに直立しインボリュート曲線ある
いはこれに近似の曲線に形成されたラップ５ｂとからな
り、その中心部に吐出口１０，外周部に吸入口１６を備
えている。旋回スクロール部材６は円板状の鏡板６ａ
と、これに直立し、固定スクロールのラップと同一形状
に形成されたラップ６ｂと、鏡板の反ラップ面に形成さ
れたボス６ｃからなっている。摺動部材９０は、止めボ
ルト９１によって旋回スクロール６側の鏡板部６ａに固
定される。環状の摺動部材９０に対向してフレーム１１
の台座面側にシール手段５３を配置している。フレーム
１１は中央部に軸受部を形成し、この軸受部に回転軸１
４が支承され、回転軸先端の偏心軸１４ａは、ボス６ｃ
に旋回運動が可能なように挿入されている。またフレー
ム１１には固定スクロール部材５が複数本のボルトによ
って固定され、旋回スクロール部材６はオルダムリング
およびオルダムキーよりなるオルダム機構１２によって
フレーム１１に支承され、旋回スクロール部材６は固定
スクロール部材５に対して、自転しないで旋回運動をす
るように形成されている。回転軸１４には下部に、ロー
タ３ｂに固定された電動機軸１４ｂを一体に連設し、電
動機部３を直結している。固定スクロール部材５の吸入
口１６には密閉容器１を貫通して垂直方向の吸入管１７
が接続され、吐出口１０が開口している上部室１ａは通
路18ａ，１８ｂを介して上部電動機室１ｂと連通してい
る。この上部電動室１ｂは電動機ステータ３ａと密閉容
器１側壁との間の通路１９を介して下部電動機室１ｃに
連通している。また上部電動機室１ｂは密閉容器１を貫
通する吐出管２０に連通している。

【００１４】なお、２２は密閉容器底部の油溜りを示
す。尚、図中実線矢印は冷媒ガスの流れ方向、破線矢印
は油の流れ方向を示す。潤滑油２２ａは、密閉容器１の
下部に油溜り２２として溜められる。回転軸１４の下端
は偏心軸部（クランクピン）１４ａを備え、偏心軸部１
４ａが旋回スクロール６の鏡板６ａのボス部６ｃ内の旋
回軸受３２を介して、スクロール圧縮要素部である旋回
スクロール６と係合している。回転軸１４には、各軸受
部への給油を行うための中心縦孔１３が回転軸１４の下
端から上端面まで形成される。１３ａは、回転軸１４の
下端と底部油溜り２２を連ねる揚油管である。偏心軸部
１４ａの下部には、旋回スクロール６のボス部６ｃの先
端面と対向する主軸受４０の上部にバランスウエイト８
が回転軸１４と結合し一体化して形成されている。潤滑
油２２ａの油溜り２２内に浸漬された揚油管１３ａの下
端は高圧の吐出圧力Ｐｄを受けており、一方、下流とな
る旋回軸受３２及び主軸受（ころがり軸受）４０のまわ
りは、旋回鏡板６ａに設けた細孔６ｅ（図５参照）によ
り圧縮途中の圧力である中間圧力Ｐｍを受けているた
め、(Ｐｄ−Ｐｍ)の圧力差によって、容器底部の油溜り
２２中の潤滑油２２ａは、中心縦孔１３内を上昇する。

【００１５】このように、各軸受部への給油を、中心縦
孔給油による差圧給油法によって行う。

【００１６】中心縦孔１３内を上昇した潤滑油２２ａ
は、主軸受４０及び旋回軸受３２へ給油される。旋回軸
受３２へ給油された油は、背圧室４１に流入し、ひいて
はスラスト摺動部６ｋのシール手段５３を介して旋回ス
クロール鏡板外周部の側部空間であるフレーム室１１ｅ
に至る。また、フレーム室１１ｅに至った微量の潤滑油
２２ａは、吸入室５ｆとの差圧によりスラスト摺動面６
ｋに流入して、この部分を潤滑することになる。なお、
背圧室４１に流入した油は冷媒ガスと混合し、ひいて
は、背圧孔６ｅを介して圧縮室７に流出する。圧縮室７
に至った油は、冷媒ガスとともに加圧され、吐出口１０
を介して固定スクロール５上方の吐出室１ａ、さらに電
動機室１ｂへと移動する。この吐出室１ａと電動機室１
ｂとで主に冷媒ガスと油は分離され、油は密閉容器１の
下部の油溜り２２に落下し、再び各摺動部に供給され
る。このような油の流れとすることにより、圧縮機各部
特に、両スクロール部のスラスト摺動面での潤滑が確実
に行われる。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば次の効果がある。

【００１８】（１）スラスト摺動部での潤滑性能を向上
させ、またスクロール部材の耐摩耗性と旋回スクロール
の軸方向の挙動の安定化により、スラスト摺動部での焼
き付きを防止し、圧縮機の性能を大幅に向上でき、ひい
ては、年間を通して空調機の消費電力が大きく低減で
き、圧縮機の小型化と軽量化を達成できる。

【００１９】（２）潤滑性能の向上のほか、背圧室４１
ないしこの空間とつながっているフレーム室１１ｅから
吸入室５ｆへのガスもれを大きく防止でき、この部分で
のシール性能の向上により、圧縮機の容積効率が改善さ
れる。そして、両者の相乗効果により圧縮機の性能が飛
躍的に向上でき、省エネルギ化が図れる。

【００２０】（３）本発明とすることにより、鏡板摺動
部での同質材料による摺動を回避できるとともに、より
低い摩擦係数の得られる材料の組合わせを容易に選択で
きる。

【００２１】（４）高性能な圧縮機の小型化を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】旋回スクロール部材の鏡板摺動面に環状の摺動
部材を備えた場合を示す実施例でその鏡板外周部周りの
部分断面図。

【図２】旋回スクロール部材の鏡板摺動面に環状の摺動
部材を備えた場合を示す実施例でその鏡板外周部周りの
部分断面図。

【図３】旋回スクロール部材の鏡板摺動面に環状の摺動
部材を備えた場合を示す実施例でその鏡板外周部周りの
部分断面図。

【図４】フレーム台座面にころがり支持部を配置した平
面図。

【図５】環状摺動部材を備えた旋回スクロール部材の背
面図。

【図６】旋回スクロール部材の鏡板摺動面に環状の摺動
部材を備えた場合のその他の実施例を示す鏡板外周部周
りの部分断面図。

【図７】断面形状が半円環状のシール部材を示す説明
図。

【図８】旋回スクロール部材の鏡板摺動面に環状の摺動
部材を備えた場合のその他の実施例を示す鏡板外周部周
りの部分断面図。

【図９】旋回スクロール部材に着脱可能な環状摺動部材
を組み立てたその鏡板外周部周りの部分断面図。

【図１０】旋回スクロールの平面図。

【図１１】本発明の全体構成を示す密閉形スクロール圧
縮機の縦断面図。

【図１２】本発明の作用と効果を表す説明図。

【図１３】従来技術における旋回スクロール部材の軸方
向のラップ傾き状況を示す縦断面図。

【符号の説明】

１…密閉容器、１ａ…吐出室(上部容器室）、１ｂ…電
動機室(下部容器室）、３…電動機、５…固定スクロー
ル、５ａ…固定スクロール鏡板部、６…旋回スクロー
ル、７…圧縮室、１１…フレーム、２２…油溜り、３２
…旋回軸受、４１…背圧室、５０，５１…環状の摺動部
材、５３…シール手段、６０，７８，７９…ころがり支
持部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】密閉容器内に、スクロール圧縮機と電動機
をフレームに支承した回転軸を介して連設して収納する
と共に、密閉容器室を上下室に区画し、前記スクロール
圧縮機は、円板状鏡板に渦巻状のラップを直立する固定
スクロール部材及び旋回スクロール部材を、ラップを内
側にして噛合せ、前記旋回スクロール部材を回転軸に連
設する偏心軸部に係合し、前記旋回スクロール部材を自
転することなく前記固定スクロール部材に対して旋回運
動させ、前記フレームと前記固定スクロール部材の鏡板
との間に、前記旋回スクロール部材の鏡板外周部を微少
隙間でもって挟み付け、前記固定スクロール部材には中
心部に開口する吐出口と外周部に開口する吸入口を設
け、前記吸入口よりガスを吸入し、両スクロール部材で
形成される圧縮空間を中心に移動させ容積を減少してガ
スを圧縮し、吐出口より圧縮ガスを上部容器室に吐出
し、通路を介し下部容器室に導き、吐出管を介し器外に
吐出する密閉形スクロール圧縮機において、前記固定ス
クロール部材、あるいは前記旋回スクロール部材のスラ
スト摺動面となる鏡板外周面の上下端面部にスクロール
母材より硬質材の環状の摺動部材を備え、旋回スクロー
ル鏡板の背面側の環状の摺動部材と対向してフレーム台
座面にシール手段を設け、前記旋回スクロール鏡板の外
周部の側部空間を背圧室の圧力と吸入圧力との中間の圧
力としたことを特徴とする密閉形スクロール圧縮機。