JPH11257257A

JPH11257257A - スクロール圧縮機

Info

Publication number: JPH11257257A
Application number: JP10059397A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Fukushima; 雅文福嶋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-03-11
Filing date: 1998-03-11
Publication date: 1999-09-21

Abstract

(57)【要約】【課題】オルダムリングのリング幅やリング径または
キー幅などを増大させずにキー部の強度を向上させたス
クロール圧縮機を提供する。【解決手段】オルダムリング３１は、第１の径方向
（Ｘ軸）と第２の径方向（Ｙ軸）を短径と長径の座標軸
とする元の楕円形リング３１ａをシャフトの回転方向と
は逆方向に所定の角度だけ回転移動させてｘ、ｙ軸座標
の回動楕円形リング３１ｂとし回動楕円形リング３１ｂ
上に第１の径方向の第１のキー３４と第２の径方向の第
２のキー３６を各々相対向させて設けたもので、この構
成により、オルダムリング３１はリング幅やリング径ま
たはキー幅などが拡大することがなく、しかも各キ−の
荷重を受ける側の面において、キ−部根元の応力集中点
からの腕の長さを短かくでき、このためキ−の曲げモ−
メントが緩和され、高速高圧力運転時などで振動の抑制
およびキー部の耐久性を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和装置など
に用いられるスクロール圧縮機に関するもので、特に自
転防止機構のオルダムリングの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にこの種のスクロール圧縮機の駆動
機構としては、図６に示すように、ハウジング１に軸受
２で支持されたシャフト３を有し、固定スクロール４と
反対側の旋回スクロール鏡板５ａの中心部にボス部を形
成し、このボス部に旋回ブッシュ７を挿した旋回軸受け
６を取り付けて旋回ブッシュ７にシャフト３を連結する
ようにしたものであり、これによってシャフト３の回転
により、旋回スクロール５は固定スクロール４に対して
旋回運動するという駆動機構を有していた。また、低圧
室側のハウジング１には作動流体としての冷媒を吸入す
る吸入口８が備えられ、高圧側のハウジング９には圧縮
冷媒を吐出する吐出口１０が備えられている。この構成
において、自転防止機構は旋回スクロール５の自転を阻
止しながらそのスクロール自体の旋回運動を行はすもの
で、この構造は、図７（ａ）、（ｂ）に示す非円形（楕
円形状）のオルダムリング１１と旋回スクロール５との
間に第１の径方向（短径側の軸）Ｘのみに移動可能とす
る第１の係合手段と、ハウジング１とオルダムリング１
１との間に第１の径方向とは直角の第２の径方向（長径
側の軸）Ｙのみに移動可能とする第２の係合手段とを有
し、第１の係合手段を旋回スクロール鏡板５ａに設けた
第１の径方向の一対のキー溝（第１のキー溝）とこれに
それぞれ嵌合し第１のキー溝とスラストプレート１２に
沿って摺動するオルダムリング１１に設けた一対の第１
のキー１１Ｘとで構成し、第２の係合手段をハウジング
１に設けた第２の径方向の一対のキー溝（第２のキー
溝）とこれにそれぞれ嵌合し第２のキー溝とスラストプ
レート１２に沿って摺動するオルダムリング１１に設け
た一対の第２のキー１１Ｙとで構成している。そして第
１の係合手段と第２の係合手段とで旋回スクロール５の
旋回運動を許容しながらその自転を阻止する機構となっ
ている。なお他の例として、オルダムリング１１のリン
グ部に非円形を用いる代わりに円形を用いた構造のもの
もある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た自転阻止機構の構造では、オルダムリング１１は各一
対のキー１１Ｘ、１１Ｙが短径および長径を有する楕円
形リングの短径（Ｘ軸）および長径（Ｙ軸）の各対称軸
上にそれぞれ相対するように設けられており、このた
め、高速高圧力運転時などにおいては、オルダムリング
１１の往復慣性力が大きくなり、これによる振動の増大
やキー部に過大な荷重がかかってキー部が破損するとい
う課題があった。このため、オルダムリング１１の往復
慣性力を小さくする必要があるが、これには、オルダム
リング１１を薄肉化する必要があり、またキ−部の強度
を十分確保するために、逆にリング幅やリング径または
キー幅などを拡大させる必要があり、これによってスク
ロール圧縮機全体が大型化するなど、商品性を損なうと
いう課題があった。

【０００４】本発明は上記課題を解決するもので、オル
ダムリングのリング幅やリング径またはキー幅などを増
大させずにキー部の強度を向上させたスクロール圧縮機
を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、オルダムリングは第１の径方向と第２の径
方向を短径と長径の座標軸とする元の楕円形リングをシ
ャフトの回転方向とは逆方向に所定の角度だけ回転移動
させて回動楕円形リングとした回動楕円形リング上に前
記第１の径方向の第１のキーと前記第２の径方向の第２
のキーをそれぞれ相対向させて設けて構成したもので、
これにより、オルダムリングはリング幅やリング径また
はキー幅などを拡大することなく、各キ−の荷重を受け
る側の面において、キ−部根元の応力集中点からの腕の
長さが短かくなり、このためキ−の曲げモ−メントを緩
和することができ、高速高圧力運転時などで振動の抑制
とともに、キー部の耐久性を向上することができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、自転防止機構をオルダムリングと旋回スクロールと
の間に設けられる第１の径方向のみに往復移動が可能な
第１の係合手段と、オルダムリングとハウジングとの間
に設けられる第１の径方向とは略直角方向の第２の径方
向のみに往復移動が可能な第２の係合手段とで構成し、
第１の係合手段を旋回スクロール鏡板に設けた第１の径
方向の１対のキー溝（第１のキー溝）とこの第１のキー
溝にそれぞれ挿入嵌合されて第１のキー溝に沿って摺動
するオルダムリングに設けた１対の第１のキーとで構成
し、第２の係合手段をハウジングに設けた第２の径方向
の１対のキー溝（第２のキー溝）とこの第２のキー溝に
それぞれ挿入嵌合して第２のキー溝に沿って摺動するオ
ルダムリングに設けた１対の第２のキーとで構成し、オ
ルダムリングは、第１の径方向と第２の径方向を短径と
長径の座標軸とする元の楕円形リングをシャフトの回転
方向とは逆方向に所定の角度だけ回転移動させて回動楕
円形リングとした回動楕円形リング上に前記第１の径方
向の第１のキーと前記第２の径方向の第２のキーをそれ
ぞれ相対向させて設けたものでり、これにより、オルダ
ムリングはリング幅やリング径またはキー幅などが拡大
することなく、各キ−の荷重を受ける側の面において、
キ−部根元の応力集中点からの腕の長さが短くなるた
め、キ−の曲げモ−メントを緩和することができ、高速
高圧力運転時などで、振動の抑制とともに、キー部の耐
久性を向上することができる。

【０００７】また請求項２に記載の発明は、前記回動楕
円形リングの短径側の軸と長径側の軸に挟まれた楕円曲
線の一部を円弧で構成することにより、各キーの曲げモ
ーメントをリング幅やリング径またはキー幅を拡大する
ことなく、より低減することができる。

【０００８】また請求項３に記載の発明は、前記固定ス
クロール、旋回スクロール、ハウジングおよびオルダム
リングをアルミニュウム合金製とし、かつオルダムリン
グを鍛造によって形成したものであり、これによって、
これら各部材の軽量化を図ることができ、特にオルダム
リングは、そのオルダムリングの加速度応力の低減と機
械的強度を大きくすることができる。

【０００９】また請求項４、５、６に記載の発明は、前
記第１のキー溝と第１のキーのいずれか一方および前記
第２のキー溝と第２のキーのいずれか一方に鉄系金属の
溶射コーティング層、陽極酸化皮膜層またはＢＮを主成
分とするセラミックコーテイング層を形成したものであ
り、これにより、各キーとキー溝が同一の材料で摺動し
ないため、オルダムリング摺動部に焼き付きおよび磨耗
の少ない高信頼性のスクロール圧縮機を実現できる。

【００１０】また請求項７、８、９、１０、１１または
１２に記載の発明は、前記セラミックコーテイングをＴ
ｉＮ、Ｓｉ₃Ｎ₄、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＣ、ＳｉＣまたはダイ
ヤモンドを主成分とするものであり、これにより、オル
ダムリング摺動部に焼き付きおよび磨耗の一層少ない高
信頼性でしかも表面処理後の後加工不要なガスや液体に
対する耐腐食性、耐酸化性に優れたスクロール圧縮機を
実現できる。

【００１１】

【実施例】（実施例１）図１および図２は、本発明の実
施例１におけるスクロール圧縮機の断面図および分解斜
視図でり、図３（ａ）、（ｂ）は同オルダムリングの側
面図とその平面図である。

【００１２】図において、ハウジング２１、軸受け２
２、シャフト２３、固定スクロール２４、旋回スクロー
ル２５、旋回スクロール鏡板２５ａ、旋回軸受け２６、
旋回ブッシュ２７、吸入口２８、高圧側のハウジング２
９、吐出口３０、オルダムリング３１およびスラストプ
レート３２は、前述した従来例のものと同様のものであ
り、説明を省略する。本実施例と従来例とが異なる点
は、ハウジング２１，２９、固定スクロール２４、旋回
スクロール２５、オルダムリング３１をアルミニュウム
合金製とし、特にオルダムリング３１はリング部の形状
を変え、かつ鍛造によって形成するようにした点であ
る。

【００１３】自転防止機構はオルダムリング３１と旋回
スクロール２５との間に、図３に示す第１の径方向（短
径側の軸）Ｘのみに移動可能とする第１の係合手段と、
ハウジング２１とオルダムリング３１との間に第１の径
方向Ｘとは直角の第２の径方向（長径側の軸）Ｙのみに
移動可能とする第２の係合手段からなり、第１の係合手
段は、旋回スクロール鏡板２５ａに設けた第１の径方向
Ｘの一対のキー溝（以下、第１のキー溝という）３３と
これにそれぞれ嵌合し、第１のキー溝３３とスラストプ
レート３２に沿って摺動するオルダムリング３１に設け
た一対の第１のキー３４とで構成し、第２の係合手段
は、ハウジング２１に設けた第２の径方向Ｙの一対のキ
ー溝（以下第２のキー溝という）３５とこれにそれぞれ
嵌合し第２のキー溝３５とスラストプレート３２に沿っ
て摺動するオルダムリング３１に設けた一対の第２のキ
ー３６とで構成している。そして、これら第１、第２の
係合手段によって旋回スクロール２５の旋回運動を許容
しながら、前述の従来例と同様、旋回スクロール２５が
自転するのを阻止する構成にしている。

【００１４】ここで、オルダムリング３１は、図３、図
４に示すように、第１のキー３４のある短径側の軸Ｘと
第２のキー３６のある長径側の軸Ｙを座標軸とした元の
楕円形リング３１ａ（図４で示す点線）を、シャフト２
３の反回転方向に所定の角度αだけ回転移動させて形成
した回動楕円形リング３１ｂ上に、第１のキー３４と第
２のキー３６を各軸方向で相対向させて設けたものであ
る。また、図に示す短径ａ側の軸ｘおよび長径ｂ側の軸
ｙは回動楕円リング３１ｂの座標軸である。

【００１５】なお、上記オルダムリング３１の形成は、
図４に示す短径側の軸ｘおよび長径側の軸ｙを座標軸と
する楕円形リング（回動楕円形リング３１ｂ相当）にお
いて、第１のキー３４と第２のキー３６は、ｘ軸および
ｙ軸より、シャフト２３の回転と同方向側に所定の角度
αだけ回転させたその楕円形リング上にそれぞれ相対向
して設けるようにしても同じものが得られる。

【００１６】上記構成により、オルダムリング３１は、
重量を増すことなく第１、第２のキー３４、３６の荷重
を受ける側の面３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂにおい
て、キー部根元の応力集中点からの腕の長さが従来のＬ
２よりＬ１と短くなることにより、キー自体の曲げモー
メントが軽減され、キー部根元の応力集中が緩和され
る。このため、リング部のリング幅やリング径またはキ
ー幅を拡大することなくキー部の強度を向上することが
可能となり、オルダムリング３１の小型化とともに、ス
クロール圧縮機全体の低振動化、軽量化、小型化を図る
ことができる。

【００１７】ここで、角度αと一方のキ−長さとは比例
関係にあるため、圧縮機全体の寸法構成上、αを大きく
設定し過ぎると圧縮機の胴径が大きくなる。したがっ
て、角度αは式（１）および（２）を満足するのが最も
適切である。

【００１８】Ｘ＝２・Ｘ１＝（ａ／ｃｏｓα）−２ｒ＞２Ｒ₀・・・・（１）Ｙ＝２・Ｙ１＝（ｂ／ｓｉｎα）−２ｒ＞２Ｒ₀・・・・（２）ここで、Ｒ₀は旋回半径ｒはシャフトに対する旋回ブッシュの偏心距離。

【００１９】（実施例２）図５（ａ）、（ｂ）は、実施
例２のオルダムリングの側面図とその平面図である。す
なわち、図に示すように、オルダムリング３１は、回動
楕円形リング３１ｂのｘ軸とｙ軸で挟まれる楕円曲線の
一部を所定半径（Ｒ）の円弧３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ、
３１ｆで構成するようにしたものであり、これにより、
さらにキー自体の曲げモーメントが軽減され、キー部根
元の応力集中をより緩和することができる。このため、
オルダムリング３１の一層の小型化を図ることができ
る。

【００２０】次に、各々のキーとキー溝との摺動部にお
ける構成について述べる。すなわち、図２に示す第１の
キー面３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄと第２のキー面
３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄまたは第１のキー溝面
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄと第２のキー溝面３５
ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄの表面のいずれか一方に、
鉄系の溶射コーティングか極酸化皮膜またはセラミック
コーテイング等の表面処理層を形成するようにしたもの
である。

【００２１】鉄系の溶射コーティングでは、実験の結
果、膜圧１００μｍ程度、硬度Ｈｖ３００程度のものが
よく、陽極酸化皮膜の場合は、膜圧２０μｍ程度、硬度
Ｈｖ４００程度がよく、セラミックコーテイングによる
表面処理では、膜圧数μｍ程度、硬度Ｈｖ６００程度の
ＢＮや、膜圧数μｍ、硬度Ｈｖ１７００程度のＴｉＮお
よびＳｉ₃Ｎ₄のもの、または膜圧数μｍ、硬度Ｈｖ２
０００程度のＡｌ₂Ｏ₃あるいは膜圧数μｍ、硬度Ｈｖ３
０００程度のＴｉＣおよびＳｉＣのもの、ないしは膜圧
数μｍ、硬度Ｈｖ９０００程度のダイヤモンドを主成分
とするものがよい。

【００２２】そしてこのような表面処理を施すことによ
り、各々のキーと各々のキー溝が同一材料で摺動接触し
ないため、これらオルダムリング摺動部での焼き付きや
摩耗が防止され、耐磨耗性の信頼性の高いスクロール圧
縮機を実現できる。

【００２３】

【発明の効果】上記説明から明らかなように、請求項１
記載の発明によれば、自転防止機構のオルダムリング
は、第１の径方向と第２の径方向を短径と長径の座標軸
とする元の楕円形リングをシャフトの回転方向とは逆方
向に所定の角度だけ回転移動させて回動楕円形リングと
した回動楕円形リング上に第１の径方向の第１のキーと
第２の径方向の第２のキーをそれぞれ相対向させて設け
たもので、この構成により、オルダムリングはリング幅
やリング径またはキー幅などが拡大することがなく、し
かも各キ−の荷重を受ける側の面において、キ−部根元
の応力集中点からの腕の長さが短くなるため、キ−の曲
げモ−メントを緩和することができ、高速高圧力運転時
などで、振動の抑制とともに、キー部の耐久性を向上す
ることができる。

【００２４】また請求項２に記載の発明によれば、回動
楕円形リングの短径側の軸と長径側の軸に挟まれた楕円
曲線の一部を円弧で構成することにより、各キーの曲げ
モーメントをリング幅やリング径またはキー幅を拡大す
ることなくより低減することができる。

【００２５】また請求項３に記載の発明によれば、固定
スクロール、旋回スクロール、ハウジングおよびオルダ
ムリングをアルミニュウム合金製とし、かつオルダムリ
ングを鍛造によって形成したものであり、これによっ
て、これら各部材の軽量化を図ることができ、特にオル
ダムリングは、そのオルダムリングの加速度応力の低減
と機械的強度を大きくすることができる。

【００２６】また請求項４、５、６に記載の発明によれ
ば、第１のキー溝と第１のキーのいずれか一方および前
記第２のキー溝と第２のキーのいずれか一方に鉄系金属
の溶射コーティング層、陽極酸化皮膜層またはＢＮを主
成分とするセラミックコーテイング層を形成したもので
あり、これにより、各キーとキー溝が同一の材料で摺動
接触しないため、オルダムリング摺動部に焼き付きおよ
び磨耗の少ない高信頼性のスクロール圧縮機を実現でき
る。

【００２７】また請求項７、８、９、１０、１１または
１２に記載の発明によれば、セラミックコーテイングが
ＴｉＮ、Ｓｉ₃Ｎ₄、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＣ、ＳｉＣまたはダ
イヤモンドを主成分とするものであり、これにより、オ
ルダムリング摺動部に焼き付きおよび磨耗の一層少ない
高信頼性でしかも表面処理後の後加工不要なガスや液体
に対する耐腐食性、耐酸化性に優れたスクロール圧縮機
を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１のスクロール圧縮機の断面図

【図２】同クロール圧縮機の分解斜視図

【図３】（ａ）同クロール圧縮機のオルダムリングの側
面図（ｂ）同オルダムリングの平面図

【図４】（ａ）同オルダムリングの寸法関係を説明する
ための側面図（ｂ）同オルダムリングの平面図

【図５】（ａ）同実施例２のオルダムリングの側面図（ｂ）同オルダムリングの平面図

【図６】従来の実施例のスクロール圧縮機の断面図

【図７】（ａ）同スクロール圧縮機のオルダムリングの
側面図（ｂ）同オルダムリングの平面図

【符号の説明】

２１ハウジング２３シャフト２４固定スクロール２５旋回スクロー２５ａ旋回スクロール鏡板３１オルダムリング３１ａ元の楕円形リング３１ｂ回動楕円形リング３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆ円弧３３第１のキー溝３４第１のキー３５第２のキー溝３６第２のキー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定スクロール鏡板とこの固定スクロール
鏡板に直立した渦巻状の固定ラップとを有する固定スク
ロールと、前記固定スクロール鏡板を固定するハウジン
グと、旋回スクロール鏡板とこの旋回スクロール鏡板に
直立した渦巻状の旋回ラップとを有する旋回スクロール
と、前記固定ラップと旋回ラップとを互いに噛み合わせ
ることにより形成される圧縮室と、前記旋回スクロール
を駆動するシャフトおよび旋回部材からなる駆動機構
と、前記旋回スクロール鏡板面と平行に設置され、前記
旋回スクロールの自転を阻止しながら前記固定スクロー
ルに対して旋回運動を許容するオルダムリングを備えた
自転防止機構とを具備し、前記自転防止機構を前記オル
ダムリングと前記旋回スクロールとの間に設けられる第
１の径方向のみに往復移動が可能な第１の係合手段と、
前記オルダムリングと前記ハウジングとの間に設けられ
る前記第１の径方向とは略直角に角度をとる第２の径方
向のみに往復移動が可能な第２の係合手段とで構成し、
前記第１の係合手段は前記旋回スクロール鏡板に設けた
第１の径方向の１対のキー溝（第１のキー溝）とこの第
１のキー溝にそれぞれ挿入嵌合されて前記第１のキー溝
に沿って摺動する前記オルダムリングに設けた１対の第
１のキーからなり、前記第２の係合手段は前記ハウジン
グに設けた第２の径方向の１対のキー溝（第２のキー
溝）とこの第２のキー溝にそれぞれ挿入嵌合して前記第
２のキー溝に沿って摺動する前記オルダムリングに設け
た１対の第２のキーからなり、前記オルダムリングは前
記第１の径方向と第２の径方向を短径と長径の座標軸と
する元の楕円形リングを前記シャフトの回転方向とは逆
方向に所定の角度だけ回転移動させて回動楕円形リング
とした回動楕円形リング上に前記第１のキーと第２のキ
ーをそれぞれ相対向させて設けたことを特徴とするスク
ロール圧縮機。
【請求項２】回動楕円形リングの短径側の軸と長径側軸
に挟まれた楕円曲線の一部を円弧で構成することを特徴
とする請求項１記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】固定スクロール、旋回スクロール、ハウジ
ングおよびオルダムリングはアルミニュウム合金からな
り、前記オルダムリングは鍛造によって形成したことを
特徴とする請求項１または２記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】第１のキー溝と第１のキーのいずれか一方
および第２のキー溝と第２のキーのいずれか一方に鉄系
金属の溶射コーティング層を形成したことを特徴とする
請求項３記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】鉄系金属の溶射コーティング層に代えて陽
極酸化皮膜層を形成したことを特徴とする請求項４記載
のスクロール圧縮機。
【請求項６】鉄系金属の溶射コーティング層に代えてＢ
Ｎを主成分とするセラミックコーテイング層を形成した
ことを特徴とする請求項４記載のスクロール圧縮機。
【請求項７】セラミックコーテイングはＴｉＮを主成分
とすることを特徴とする請求項６記載のスクロール圧縮
機。
【請求項８】セラミックコーテイングはＳｉ₃Ｎ₄を主成
分とすることを特徴とする請求項６記載のスクロール圧
縮機。
【請求項９】セラミックコーテイングはＡｌ₂Ｏ₃を主成
分とすることを特徴とする請求項６記載のスクロール圧
縮機。
【請求項１０】セラミックコーテイングはＴｉＣを主成
分とすることを特徴とする請求項７記載のスクロール圧
縮機。
【請求項１１】セラミックコーテイングはＳｉＣを主成
分とすることを特徴とする請求項６記載のスクロール圧
縮機。
【請求項１２】セラミックコーテイングはダイヤモンド
を主成分とすることを特徴とする請求項６記載のスクロ
ール圧縮機。