WO2007007645A1

WO2007007645A1 - スクロール圧縮機

Info

Publication number: WO2007007645A1
Application number: PCT/JP2006/313509
Authority: WO
Inventors: Yukihiro Fujiwara; Osamu Aiba
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2005-07-13
Filing date: 2006-07-06
Publication date: 2007-01-18
Also published as: US20090148326A1; JP2007023819A; US7641455B2

Abstract

　オルダムリングの衝撃音を小さくし、スクロール圧縮機の運転騒音の増大を防止すること。　鉄系材料のオルダムリング５７キー部の巾をｔとし、アルミニウム系材料の旋回スクロール１２の鏡板１２ａ背面の旋回側キー溝１９の巾およびアルミニウム系材料の主軸受部材５１のスラスト面側の固定側キー溝３２の巾をｓとしたとき、ｓ－ｔで生ずる隙間ｄをオルダムリング５７のキーピッチＬに対して、（６×１０-5）≦ｄ／Ｌ≦（３．５×１０-4）に設定したもので、これによって、オルダムリング５７のキーがキー溝内で振動してもキー溝との衝突力が弱まり、オルダムリングの衝撃音が小さくなりスクロール圧縮機の運転騒音の低減が図られる。

Description

スクロール圧縮機

技術分野

[0001] 本発明は、空調及び冷凍装置に適用されるスクロール圧縮機の騒音低減に関する背景技術

[0002] 従来この種のスクロール圧縮機は、家庭用のルームエアコンや冷蔵庫の圧縮機として利用され、最近では自動車用の空気調和装置の圧縮機としても利用されてヽるところで近年、エンジンとモータとを使、分けて走行するハイブリッド自動車が実用化され、急速に普及しつつある。ノ、イブリツド自動車では、エンジンによる環境への影響を軽減するという本来の目的から、自動車が信号などで一時停止するときには、ェンジンを止めて圧縮機のみが運転される場合が頻繁に起こり得る。このような場合、従来、エンジン音に埋もれていた圧縮機の微小な振動や作動音が、車体のフレームを伝わって、ドライバや乗員への不快音となるという課題があった。

このような課題に対する圧縮機の低騒音化対策の一つとして、軸受部と支持部材の間に弾性部材を介在させることで、振動および騒音を吸収し、低騒音化を図る技術が開示されている (例えば、特許文献 1)。

図 6は、従来の電動圧縮機の断面図である。すなわち、主支持部材 101に主転がり軸受け 102を嵌合する場合、主転がり軸受け 102のアウターレース 102aの外周に榭脂リング 103を嵌め付けて圧入する。これにより、アウターレース 102aと主支持部材 1 01との相互間に、榭脂リング 103の弾性力が働いて、振動および騒音を吸収し、運転の安定性と静音性とを高めることができるものである。

一方、従来のスクロール圧縮機のオルダムリング、旋回スクロール、及び主軸受部材は、ずれも鉄系材料により形成されて、る。ノ、イブリツド自動車等の車両への搭載を考慮して、スクロール圧縮機の軽量ィ匕を図ろうとすると、各部の材料を軽量化する必要がある。そのためには、旋回スクロールや主軸受部材、及び容器等をアルミ-ゥム系材料で形成することが考えられる。

特許文献 1：特開平 11—44296号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] し力しながら、軽量ィ匕のために、旋回スクロールや主軸受部材などの部品をアルミ -ゥム系材料で形成するとしても、オルダムリングは強度等の面力ゝら鉄系材料のままであり、スクロール圧縮機の運転時に高温になると、材料の違いによる膨張率の違いから、摺動部の隙間が大きくなる傾向があり、それぞれの寸法管理をより厳密に行う必要がある。

すなわち、旋回スクロールに発生する自転力は、圧縮機の圧縮運動によって生じる圧縮ガス力や旋回スクロールの遠心力等によって 1回転中に大きく変動する。そのため、固定側キー及び旋回側キーの、それぞれ固定側キー溝及び旋回側キー溝への押し付け力が変動する。そして、この変動が、摺動部の隙間が大きいと、旋回スクロールの挙動を不安定にすることとなり、厳密な寸法管理が必要であった。

また、変動により、それぞれのキーがキー溝内で振動して衝撃音を発生させ、スクロール圧縮機の運転騒音を増大させるという不具合を生じてしまうものでもあった。

[0004] したがって本発明は、アルミニウム系材料を採用するとともに、オルダムリングの衝撃音を小さくし、圧縮機の運転騒音の増大を防止することによって、軽量化と低騒音化が図られるスクロール圧縮機を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

[0005] 第 1の本発明のスクロール圧縮機は、容器内に収納されたモータと、鏡板に直立して形成した渦巻状のラップを有し前記モータによって駆動される旋回スクロールと、鏡板に直立して形成した渦巻状のラップを有し前記旋回スクロールと組み合わされる固定スクロールと、主軸受部材と、前記旋回スクロールと前記主軸受部材との間に前記旋回スクロールの自転を防止しながら旋回運動をさせるオルダムリングとにより構成される圧縮機構部とを備え、前記旋回スクロールと前記主軸受部材はアルミニウム系材料力もなり、前記オルダムリングは鉄系材料力もなり、前記オルダムリングの両面に互いに直交する突起状のキーを形成し、前記キーに嵌合して摺動させるキー溝を、それぞれ前記旋回スクロールの鏡板背面および前記主軸受部材のスラスト面側に互いに直交させて形成されたスクロール圧縮機にぉ、て、前記オルダムリングのキー部の巾を tとし、前記旋回スクロールの鏡板背面のキー溝巾および前記主軸受部材のスラスト面側のキー溝巾を Sとしたとき、 s— tで生ずる隙間 dを前記オルダムリングのキーピッチ Lに対して、 (6 X 10"⁵)≤d/L≤ (3. 5 X 10"⁴)に設定したことを特徴とする。

第 2の本発明は、第 1の発明において、少なくとも、前記オルダムリングの摺動部、又は前記旋回スクロールの前記オルダムリングとの摺動部、又は前記主軸受部材の前記オルダムリングとの摺動部のうちいずれかに耐磨耗性表面処理を施したことを特徴とする。

発明の効果

[0006] 本発明のスクロール圧縮機では、旋回スクロールや主軸受部材にアルミニウム系材料を採り入れても、信頼性を損なうことなぐ運転騒音の増大を防止することができるので、軽量化と低騒音化が図られる。

図面の簡単な説明

[0007] [図 1]本発明の実施例におけるスクロール圧縮機の断面図

[図 2]図 1に示すスクロール圧縮機のオルダムリングの斜視図

[図 3]図 1に示すスクロール圧縮機の主軸受部材の正面図

[図 4]図 1に示すスクロール圧縮機の旋回スクロール鏡板背面の正面図

[図 5]図 1に示すスクロール圧縮機のオルダムリング摺動部を示す要部断面図

[図 6]従来の電動圧縮機の断面図

符号の説明

[0008] 1 スクロール圧縮機

3 本体ケーシング

4 圧縮機構部

5 モータ

11 固定スクロール

12 旋回スクローノレ 12a 旋回スクロール鏡板

19 旋回側キー溝

32 固定側キー溝

51 主軸受部材

57 ォノレダムリング

58 固定側キー

59 旋回側キー

60 リング言

80 サブケーシング

発明を実施するための最良の形態

[0009] 本発明の第 1の実施に形態によるスクロール圧縮機は、オルダムリングのキー部の巾を tとし、旋回スクロールの鏡板背面のキー溝巾および主軸受部材のスラスト面側のキー溝巾を sとしたとき、 s— tで生ずる隙間 dをオルダムリングのキーピッチ Lに対して、（⁶ X 10— ⁵)≤d/L≤ (3. 5 X 10— ⁴)に設定したものである。本実施の形態によれば、圧縮機運転時において、オルダムリングのキーがキー溝内で振動してもキー溝との衝突力が弱まり、オルダムリングの衝撃音が小さくなり、スクロール圧縮機の運転騒音の増大を防ぐことができる。

本発明の第 2の実施の形態は、第 1の実施の形態のスクロール圧縮機において、少なくとも、オルダムリングの摺動部、又は旋回スクロールのオルダムリングとの摺動部、又は主軸受部材のオルダムリングとの摺動部のうちいずれかに耐磨耗性表面処理を施したものである。本実施の形態によれば、摺動部が滑らかになって運転騒音の増大を防ぐことがでるとともに、信頼性が向上する。

実施例

[0010] 以下、本発明の実施例について、図 1〜図 5を参照しながら説明する。なお、この実施例によって本発明が限定されるものではない。図 1は、本発明の実施例におけるスクロール圧縮機の断面図である。

図 1において、本実施例のスクロール圧縮機では、スクロール圧縮機 1の胴部の周りにある取付け脚 2によって横向きに設置される横型のスクロール圧縮機の例を示している。

即ち、スクロール圧縮機 1は、アルミニウム合金力もなる本体ケーシング 3及びサブケーシング 80から成る容器内に、圧縮機構部 4とこれを駆動するモータ 5とを内蔵し、圧縮機構部 4を含む各摺動部の潤滑に供する潤滑油 7を貯留する貯液部 6を備え、モータ 5をモータ駆動回路部（図示せず）によって駆動するように構成されている。そして、取り扱う作動流体は冷媒であり、各摺動部の潤滑や圧縮機構部 4の摺動部のシールに供する潤滑油 7は、冷媒に対する相溶性を有する。

基本的には、液体の吸入、圧縮および吐出を行う圧縮機構部 4と、この圧縮機構部 4を駆動するモータ 5と、圧縮機構部 4を含む各摺動部の潤滑に供する潤滑油 7を貯留する貯液部 6とを本体ケーシング 3などに内蔵し、モータ 5をモータ駆動回路部により駆動するスクロール圧縮機であればよぐ以下の説明は特許請求の範囲の記載を限定するものではない。

さらに、本体ケーシング 3内に、軸線方向の一方の端部壁 3a側から、ポンプ 13と、副ベアリング 41と、モータ 5と、主ベアリング 42を持った主軸受部材 51とを配置している。この主軸受部材 51も、アルミニウム合金により形成されている。

ポンプ 13は、端部壁 3aの外面力も収容してその後に嵌め付けた蓋体 52との間に保持されている。そして、蓋体 52の内側にポンプ室 53を形成し、ポンプ室 53が吸上げ通路 54を介して貯液部 6に通じるようにしている。副ベアリング 41は、端部壁 3aにて支持され、駆動軸 14のポンプ 13側を軸支している。モータ 5は、本体ケーシング 3 の内周に焼き嵌めなどにて固定した固定子 5aと、駆動軸 14に固定した回転子 5bとによって構成され、駆動軸 14を回転駆動する。

主軸受部材 51は、サブケーシング 80の内周にボルト 17などにて固定され、主ベアリング 42を保有している。主ベアリング 42は、駆動軸 14の圧縮機構部 4側を軸支している。主軸受部材 51の外面には、固定スクロール 11をボルト（図示せず)などによつて取付け、これらの主軸受部材 51と固定スクロール 11との間に旋回スクロール 12 を挟み込んで、スクロール圧縮機 1を構成している。主軸受部材 51 (のスラスト面）と旋回スクロール 12 (の旋回スクロール鏡板 12a)との間には、旋回スクロール 12の自転を防止して旋回運動させるためのオルダムリング 57が設けられている。 [0012] 駆動軸 14の圧縮機構部 4側端部には偏心軸 14aがー体形成されており、偏心軸 1 4aにはブッシュ 30が嵌合されている。このブッシュ 30は、固定スクロール 11と対向する旋回スクロール 12の、偏心ベアリング 43を介した旋回運動を可能にする。また、旋回スクロール 12の旋回スクロール鏡板 12aの背面には、筒部 12bが突設されており、この筒部 12b内に偏心べァリング 43が収容されて、る。偏心ベアリング 43の内輪 43 aは、ブッシュ 30に嵌合されており、偏心ベアリング 43の外輪 43bは、筒部 12bに嵌合されている。

[0013] 圧縮機構部 4のサブケーシング 80からの露出部分は、サブケーシング 80と本体ケ一シング 3の開口同士を突き合わせて、両者をボルト 18にて固定することにより、本体ケーシング 3により覆われる。このとき、端部壁 3aは、端部壁 80aの軸線方向に反対側に形成される。また、圧縮機構部 4は、サブケーシング 80に設けた吸入口 8と本体ケーシング 3に設けた吐出口 9との間に位置している。

そして、圧縮機構部 4の固定スクロール 11に設けた吸入孔 16がサブケーシング 80 の吸入口 8に通じている。また、固定スクロール 11の吐出口 31がリード弁 31aを介して端部壁 80a側の吐出室 62に通じている。また、吐出室 62は、固定スクロール 11とサブケーシング 80との間や、主軸受部材 51と本体ケーシング 3との間に形成した連絡通路 63を通じて、圧縮機構部 4と端部壁 3aとの間の、吐出口 9を持ったモータ 5側の本体ケーシング 3内に通じて、る。

[0014] 次に、スクロール圧縮機の動作について説明する。

本実施例のスクロール圧縮機 1の圧縮機構部 4において、モータ 5により駆動軸 14 を介して、旋回スクロール 12を固定スクロール 11に対し旋回運動をさせたときに、図 1に示すように、共にアルミニウム合金力もなる固定スクロール 11と旋回スクロール 12 とを嚙み合わせて形成した圧縮空間 10が、その容積を変化させつつ移動する。この容積変化により、外部サイクルから帰還する冷媒の吸入、圧縮および外部サイクルへの吐出が、サブケーシング 80の吸入口 8および本体ケーシング 3の吐出口 9を通じて行われる。

[0015] すなわちモータ 5は、モータ駆動回路部によって駆動され、駆動軸 14を介して圧縮機構部 4を旋回運動させるとともに、ポンプ 13を駆動する。このとき圧縮機構部 4では、ポンプ 13により貯液部 6の潤滑油 7が供給されて潤滑およびシール作用を受けながら、吸入口 8から吸入孔 16を通じて、冷凍サイクル力もの帰還冷媒を圧縮空間 10 に吸入して圧縮し、吐出口 31から吐出室 62に吐出する。

そして、吐出室 62に吐出された冷媒は、連絡通路 63を通じてモータ 5側の本体ケ一シング 3内に入り、モータ 5を冷却しながら本体ケーシング 3の吐出口 9から吐出される。この過程で、冷媒の衝突、絞りなどの気液分離作用によって潤滑油 7の分離が行われ、冷媒に随伴している一部潤滑油 7によって副ベアリング 41の潤滑が行われる。

[0016] これに併せ、本体ケーシング 3の貯液部 6に貯留されて、る潤滑油 7を、駆動軸 14 にて容積型ポンプ 13を駆動して、駆動軸 14の給油路 15を通じて、旋回スクロール 1 2の背面の液溜り 21に供給する。なお、本体ケーシング 3内の差圧を利用して潤滑油 7を液溜り 21に供給することもできる。

この液溜り 21に供給された潤滑油 7の一部は、旋回スクロール鏡板 12aの背面を通り、絞り 23などによる所定の圧力制限の下に、旋回スクロール 12の外周部の側背面に供給される。そして、旋回スクロール 12をバックアップする。

さらに、この潤滑油 7を、旋回スクロール 12を通じ、旋回スクロール 12の渦巻状ラップにおける先端に供給する。すなわち、固定スクロール 11と旋回スクロール 12の間をシールするチップシール 24を保持する保持溝 25に潤滑油 7を供給して、固定スクロール 11と旋回スクロール 12の間のシールおよび潤滑を図る。

また、液溜り 21に供給された潤滑油 7の別の一部は、偏心ベアリング 43、液溜り 22 、主ベアリング 42を経ながら、それらの主ベアリング 42や偏心ベアリング 43を潤滑した後、モータ 5側の本体ケーシング 3内に流出し、貯液部 6へと回収される。

[0017] ここで、本実施例のオルダムリングの構成と動作について、図 2〜図 5を参照して詳説する。

図 2は、図 1に示すスクロール圧縮機のオルダムリングの斜視図であり、図 3は、図 1 に示すスクロール圧縮機の主軸受部材の正面図である。図 4は、図 1に示すスクロール圧縮機の旋回スクロール鏡板背面の正面図であり、図 5は、図 1に示すスクロール圧縮機のオルダムリング摺動部を示す要部断面図である。オルダムリング 57は、焼結合金又はクロムモリブデン鋼力もなり、図 2に示すように、リング部 60を有し、このリング部 60の端面には、突起状の固定側キー 58を有している。また、リング部 60の反対側の端面には、固定側キー 58に直交した旋回側キー 59 を有している。そして、固定側キー 58及び旋回側キー 59をリング部 60と一体に形成した構造が採用されている。

また、固定側キー 58は、図 3に示すように、主軸受部材 51のスラスト面側に径方向に延びる固定側キー溝 32に摺動自在に嵌合されている。さらに、旋回側キー 59は、図 4に示すように、旋回スクロール 12鏡板 12a背面に径方向に延びる旋回側キー溝 19に摺動自在に嵌合されて、る。

そして、駆動軸 14が回転すると、通常、旋回スクロール 12の自転力によって、キー面をキー溝側面に押し付けた状態で、固定側キー 58が固定側キー溝 32を A方向に往復運動し、旋回側キー 59が旋回側キー溝 19を B方向に往復運動して、旋回スクロール 12の自転を防止した旋回運動が行われる。

[0018] ここで、本実施例では、旋回スクロール 12や主軸受部材 51を共にアルミニウム系材料で形成する。そして、図 5に示すように、オルダムリング 57のキー部の巾（即ち、固定側キー 58及び旋回側キー 59の巾）を tとし、旋回スクロール 12の鏡板 12a背面のキー溝巾（即ち、旋回側キー溝 19の巾）および主軸受部材 51のスラスト面側のキ一溝巾（即ち、固定側キー溝 32の巾）を sとしたとき、 s— tで生ずる隙間 dを、オルダムリング 57のキーピッチ Lに対して、（6 X 10— ⁵)≤d/L≤ (3. 5 X 10"⁴)に設定する。ちなみに、旋回スクロール 12や主軸受部材 51がともに鉄系材料であれば、（3. 5 X 10 "⁴) < d/L≤ (7 X 10— ⁴)程度に設定する。鉄系材料の場合は、アルミニウム系材料の場合に比べて、それほどの厳密な寸法精度管理は不要である。

[0019] 上記設定は、次に依るものである。すなわち、隙間 dをオルダムリング 57のキーピッチ Lに対して、変化させながらスクロール圧縮機を運転し、衝撃音の増大を調査した。その結果、オルダムリング 57の dZL力 (3. 5 X 10— ⁴)を超えると、衝撃音発生の可能性が大きくなることが確認できた。また、オルダムリング 57の dZLが、（3. 0 X 10 )以下では、衝撃音が発生せず、より好ましいことが確認できた。この理由は、 dZLが (3. 5 X 10—⁴)以下では、オルダムリング 57がキー溝内で振動してもキー溝との衝突力が弱まり、オルダムリング 57の衝撃音が小さくなるからであると考えられる。

さらに、隙間 dは小さいほど、振動による騒音については良好である力摩擦抵抗やそれに伴う騒音が発生するほどに小さくすることは適当ではなぐ（6 X 10— ⁵)以上が好まし!/ヽことが確認できた。

[0020] 従って、本実施例のスクロール圧縮機では、旋回スクロールや主軸受部材にアルミ -ゥム系材料を採用し、オルダムリング 57のキーとキー溝との隙間 dをキーピッチに対して、 (6 X 10"⁵)≤d/L≤ (3. 5 X 10"⁴)に設定する構成とする。この構成によって、スクロール圧縮機の軽量化を図るとともに、オルダムリング 57のキーがキー溝内で振動してもキー溝との衝突力が弱まり、オルダムリングの衝撃音が小さくなり、スクロール圧縮機の運転騒音の増大を防止することができる。

さらに、本実施例のスクロール圧縮機では、少なくとも、オルダムリング 57の摺動部、又は旋回スクロール 12のオルダムリング 57との摺動部、又は主軸受部材 51のオルダムリング 57との摺動部のうちいずれかに、陽極酸化処理などの耐磨耗性表面処理を施す構成とする。

本構成のようにすれば、摺動部が滑らかになって運転騒音の増大を防ぐことがでるとともに、信頼性をより向上することができる。

産業上の利用可能性

[0021] 以上のように、本発明に力かるスクロール圧縮機は、オルダムリングのキーと、旋回スクロールの鏡板背面キー溝及び主軸受部材のスラスト面側キー溝との隙間を規制することにより、圧縮機運転時におけるオルダムリングのキーとキー溝との衝撃音を小さくし、運転騒音の増大を防止するので、モータを内蔵しないスクロール型の圧縮機にも適用できる。

Claims

請求の範囲

[1] 容器内に収納されたモータと、

鏡板に直立して形成した渦巻状のラップを有し前記モータによって駆動される旋回スクロールと、鏡板に直立して形成した渦巻状のラップを有し前記旋回スクロールと組み合わされる固定スクロールと、主軸受部材と、前記旋回スクロールと前記主軸受部材との間に前記旋回スクロールの自転を防止しながら旋回運動をさせるオルダムリングとにより構成される圧縮機構部とを備え、

前記旋回スクロールと前記主軸受部材はアルミニウム系材料力なり、前記オルダムリングは鉄系材料力もなり、

前記オルダムリングの両面に互いに直交する突起状のキーを形成し、前記キーに嵌合して摺動させるキー溝を、それぞれ前記旋回スクロールの鏡板背面および前記主軸受部材のスラスト面側に互、に直交させて形成されたスクロール圧縮機にお、て、前記オルダムリングのキー部の巾を tとし、前記旋回スクロールの鏡板背面のキー溝巾および前記主軸受部材のスラスト面側のキー溝巾を sとしたとき、

s— tで生ずる隙間 dを前記オルダムリングのキーピッチ Lに対して、

(6 X 10— ⁵)≤d/L≤ (3. 5 X 10— ⁴)に設定したことを特徴とするスクロール圧縮機。

[2] 少なくとも、前記オルダムリングの摺動部、又は前記旋回スクロールの前記オルダムリングとの摺動部、又は前記主軸受部材の前記オルダムリングとの摺動部のうちいずれかに耐磨耗性表面処理を施したことを特徴とする請求項 1に記載のスクロール圧縮機。