JP2004270599A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、密閉形スクロール圧縮機において、シールリングによるフレームと旋回スクロール背面との摺動面のシール性向上による性能低下及び信頼性低下を解決することにある。
【解決手段】本発明によれば、フレームのシールリングを挿入した内周溝と前記シールリングの内周面で形成する充填空間と停止時の旋回スクロール背面とシールリング摺動面が形成する充填空間を適正化することにより、シール性を向上し信頼性を高めることができる。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍空調用・冷媒庫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】
従来のスクロール圧縮機は、例えば特開２００１−３２９９６８号公報で開示されているように、密閉容器内に圧縮部と電動機を主軸を介して連設して収納すると共に、密閉容器室をフレームにて上下室に区画し、前記圧縮部を鏡板上に渦巻状のラップを形成した固定スクロールと旋回スクロールを噛み合せて複数の圧縮室を生成した構成とし、圧縮機構部を形成している。前記圧縮部で圧縮された冷媒ガスは、上部の吐出室から連通路を介して電動機室に至る。次いで冷媒ガスは、電動機の周囲を通って、圧縮室の吐出管から外部に流出するスクロール圧縮機において、前記主軸とフレーム間の潤滑油の充填空間とシールリング溝との間に連通孔を設け、起動時にシールリング溝底面との吸着を防いでいる。
この構造では、必要以上にシールリング溝内に潤滑油を供給することになり、定常時の給油量不足を生じる問題がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３２９９６８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題を解決するために、旋回鏡板背面部にある背圧室と主軸受側上部周辺部の吐出室とをシールするシール手段を旋回軸受部を有する旋回ボス部の端面とこれに対向したフレーム中央部の端面にシールリング溝を備え、該シールリング溝内にシールリングを装着し、該シールリングと内周溝空間Ｓ１と起動時の該旋回ボス部の端面のシール面空間Ｓ２の関係がＳ１＞Ｓ２となるように設定し、起動時の給油通路がシールリングと溝底面に供給できる構造に設置することにある。更なる給油通路の確保と溝底面とシールリングが吸着しないように凹部もしくは段差も設けて起動時にシール性を悪化させないように工夫したスクロール圧縮機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、旋回スクロールの鏡板背面にある背圧室と主軸側上部周辺部の吐出室とをシールするシール手段を旋回スクロール軸受部を有する旋回ボス部の端面とこれに対向したフレームの直径方向中央部の端面にリング状溝を備え、該リング状溝内にシールリングを装着し、内周溝とシールリング内周面との充填空間Ｓ１と旋回スクロール背面とフレームとで形成されるシール摺動面の充填空間Ｓ２の関係がＳ１＞Ｓ２と成るような寸法とする構成とした。さらに、シールリング形状に段差もしくは凹溝を形成し、潤滑油の供給性を向上と底溝とシールリングの吸着性を低下させるために接触面積を低減した構造としている。
【０００６】
また、上記のような構成を取った場合、シールリングが旋回背面側に押し上げられやすいように樹脂系材料を採用することが望ましい。樹脂系材料の中でも、ガラス繊維が２０〜３０％充填されている四フッ化エチレン樹脂やポリエーテルエーテルケトンは低フリクションで面圧依存性が少ない好適な摺動材料を用いていることにある。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図１〜図８を用いて説明する。図１はスクロール圧縮機の全体構造図であり、図３はその部分の拡大図である。鏡板１ａに渦巻状のラップ１ｂを直立して成る固定スクロール部材１及び同じく鏡板２ａに渦巻状のラップ２ｂを直立して成る旋回スクロール部材２を互いにラップを噛み合せ、固定スクロール部材１を数本のボルト１３によってフレーム３に結合させている。該フレーム３は、旋回スクロール部材２の背面側に背圧室を備えている。
【０００８】
電動機５のステータ５ａは密閉容器１０の内側に固定されており、ロータ５ｂはクランク軸６に結合している。該クランク軸６の端部にはクランクピン６ａが設けられており、旋回スクロール部材２の中心部に形成されたボス２ｃに挿入されている。
【０００９】
オルダムリング等の自転防止部材４は、リング部とキー部とから成り、キー部は旋回スクロール部材２の背面及び固定スクロール部材１の端面に設けられた少なくとも１つの互いに直交するキー溝１ｄ、２ｄにそれぞれ嵌合させている。固定スクロール部材１に形成されたキー溝１ｄの代わりに、フレーム３にキー溝を形成しても良い。
【００１０】
フレーム３と旋回スクロール部材２の背面側におけるシール面としてボス部２ｃの端面との間には、シール部材１５が設けられており、背圧室１４をシール部材の内側の第一空間１４ａと外周部第二空間に分割し、圧力的に両空間１４ａ、１４ｂをシールしている。図４はこの部分の拡大図であり、フレーム３にはリング溝３ａが形成されておりシール部材１５を保持するするとともに、旋回スクロール部材２のボス部２ｃの下端面に当設することで背圧室の第一空間１４ａと第二空間１４ｂを圧力的にシールする。また、第一空間はほぼ吐出圧力、第二空間は吸入圧力と吐出圧力の中間の圧力（背圧室圧力）となっており、シール部材は１５は内側から外側へ圧力差に相当する力を受ける。即ちシール部は旋回スクロール背面部と外周溝部の２ケ所でシール面を形成している。
【００１１】
図２はシールリング部材の形状を示した図である。熱膨張による変形を避けるために、シールリング１５にステップカット１５ｂを設けている。このカット部を有することによって、シールリング１５に内圧が作用すると外周溝に沿って膨らみ、フレーム３の外周溝側面と密着しシール性が向上する。
【００１２】
旋回スクロール２の鏡板背面の背圧室と主軸側上部周辺部の吐出室とをシールするシール手段を旋回スクロール軸受部２ｅを有する旋回ボス部の先端面とこれに対向したフレームの直径方向中央部の端面に油溜め機能を有したリング状溝を備え、該リング状溝内にシールリング１５を装着し、内周溝とシールリング１５の内周面との充填空間Ｓ１と旋回スクロール２の背面とフレーム３とで形成されるシール摺動面の充填空間Ｓ２の関係がＳ１（≒１．５Ｓ２）＞Ｓ２と成るような寸法とする。図９に実験による漏れ量を計測した結果を示すが、内周溝とシールリング１５の内周面との充填空間Ｓ１と旋回スクロール２の背面とフレーム３とで形成されるシール摺動面の充填空間Ｓ２の比率（Ｓ１／Ｓ２）と漏れ量の関係を示し、充填空間比率が１．５程度より漏れ量が安定していることが伺える。この関係でない場合は旋回ボス部２ｃとシールリング１５の摺動面から潤滑油が漏れ出してしまい、背圧室圧力が変動してしまう不安定現象が生じることを実験で確認している。前述のような寸法関係にした後に、さらに、シールリング１５の内周面側に段差溝１５ｃを設けて、給油通路を確保して、起動時の安定したシール性を確保させるものである。
【００１３】
図４は発明の他の実施例について説明する図である。シールリング底面に段差溝１５ｃを形成し、潤滑油の供給性を向上と底溝とシールリング１５の吸着性を低下させるために接触面積を低減した構造としている。これにより、起動時のシール性を損なうことなくシール性を向上できるものである。
【００１４】
図５は発明の更に他の実施例について説明する図である。シールリング１５の底面に凹溝１５ｄを形成し、潤滑油の供給性を向上と底溝とシールリング１５の吸着性を低下させるために接触面積を低減した構造としている。これにより、起動時のシール性を損なうことなくシール性を向上できるものである。
【００１５】
また、シールリング１５の底面に幅方向に凹溝１５ｅを形成し、潤滑油の供給性を向上と底溝とシールリング１５の吸着性を低下させるために接触面積を低減した構造としている。この凹溝１５ｅは円周上に３個以上設けることが望ましい。これにより、起動時のシール性を損なうことなくシール性を向上できるものである。
【００１６】
図７は更に他の実施例を示す。旋回スクロールの鏡板背面にある背圧室と主軸側上部周辺部の高圧油圧室とをシールするシール手段を旋回スクロール軸受部を有する旋回ボス部の先端面とこれに対向したフレームの直径方向中央部の端面に油溜め機能を有したリング状溝を備え、該リング状溝内にシールリングを装着し、シールリングと溝部内に板バネを備え、起動時の押付力を確保している。押付け力の場合も前述した図９の実験結果と同様に押付け力が不足すると、漏れ量が増加し、適正化を行いとシール面漏れを起してしまう。この時の押付力Ｆ２はシールリング自重による作用力Ｆ１の１０倍以上に設定しないしないと、シール漏れ等が発生して、背圧室圧力変動を伴う事がある。
【００１７】
また、上記のような構成を取った場合、シールリングが旋回背面側に押し上げられやすいように樹脂系材料を採用することが望ましい。図８に示すように、この中でも、ガラス繊維が２０〜３０％充填されている四フッ化エチレン樹脂やポリエーテルエーテルケトンは低フリクションで面圧依存性が少ない好適な摺動材料であるが、カーボン繊維が充填されている四フッ化エチレン樹脂はフリクションが大きく、かつ面圧に対する依存性があり、広範な運転条件である圧縮機に採用することが難しく、耐摩耗性にも劣る。
【００１８】
【発明の効果】
上記に説明したように、本発明によると、フレームのシールリングを挿入した内周溝と前記シールリングの内周面で形成する充填空間と停止時の旋回スクロール背面とシールリング摺動面が形成する充填空間を適正化することにより、起動時の背圧室圧力が変動するような不安定現象を回避でき、シール性を向上し信頼性を高めるものである。更には、シールリング材料も低フリクション材を用いており、摺動損失の低下と共に、耐摩耗性を向上することが可能となり，圧縮機の性能向上と信頼性を大幅に向上でき、年間を通しての消費電力を低減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すスクロール圧縮機の縦断面図。
【図２】本発明の一実施例をのシール部材を示す図。
【図３】本発明の一実施例のシール部分を示す部分拡大図。
【図４】本発明の一実施例をのシール部分を説明する図。
【図５】本発明の他の実施例を示す部分拡大図。
【図６】本発明の更に他の実施例を示す部分拡大図。
【図７】本発明の更に他の実施例を示す部分拡大図。
【図８】シール部材の摩擦特性を説明する図。
【図９】実験による計測結果を示す図。
【符号の説明】
１…固定スクロール部材、１ａ…鏡板、１ｂ…固定スクロールラップ、１ｃ…吐出口、１ｄ…キー溝、２…旋回スクロール部材、２ａ…鏡板、２ｂ…旋回スクロールラップ、２ｃ…ボス部、２ｄ…キー溝、２ｅ…旋回軸受、３…フレーム、４…自転防止部材、５…電動機、５ａ…ステータ、５ｂ…ロータ、６…クランク軸、６ａ…クランクピン、６ｂ…給油路、７…圧縮空間、８…吸入管、１０…密閉容器、１１…小孔、１２…主軸受、１３…ボルト、１４…背圧室、１４ａ…第一空間、１４ｂ…第二空間、１５…シール部材、１５ｂ…ステップカット合せ面、１５ｃ…シール部材の段差溝、１５ｄ…シール部材の円周状凹溝、１５ｅ…シール部材の幅方向の凹溝、１６…吐出管、１７…潤滑油、１８…排油路、１９…排油パイプ、２０…板バネ。

Claims (5)

1. 密閉容器内に、スクロール圧縮機部と電動機が収納され、前記圧縮機部を、円板状鏡板に渦巻状のラップを形成した固定スクロール及び旋回スクロールを噛み合せ、旋回スクロールを主軸に連設する偏心軸部に係合し、旋回スクロールを自転することなく固定スクロールに対し、旋回運動させ、固定スクロール渦中心に開口する吐出口と外周部に開口する吸入口を設け、吸入口よりガスを吸入し、両スクロールにて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、吐出口よりガスを吐出するスクロール圧縮機において、旋回鏡板背面部にある背圧室と主軸受側上部周辺部の吐出空間とをシールするシール手段を旋回軸受部を有する旋回ボス部の端面とこれに対向したフレーム中央部の端面にシールリング溝を備え、該シールリング溝内にシールリングを装着し、該シールリングと内周溝空間Ｓ１と起動時の該旋回ボス部の先端面のシール面空間Ｓ２の関係がＳ１（≒１．５Ｓ２）＞Ｓ２となることを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 請求項１記載の圧縮機のおいて、旋回鏡板背面部にある背圧室と主軸受側上部周辺部の高圧油圧室とをシールするシール手段を備えた旋回軸受部を有する旋回ボス部の先端面とこれに対向したフレーム中央部の端面にシールリング溝を備え、起動時にシールリング底溝内にシールリングが密着しないように凹部もしくは段差部を有する構造としたことを特徴とするスクロール圧縮機。
3. 請求項１記載の圧縮機において、旋回スクロール軸受部を有する旋回ボス部の先端面に対向したフレーム中央部の端面にシールリング溝を備え、該シールリング溝内に弾性支持されたシールリングを装着し、シールリング自重による作用力Ｆ１と弾性支持部材が該シールリングを押し上げる力Ｆ２の関係がＦ２（≒１０Ｆ１）＞Ｆ１となることを特徴とするスクロール圧縮機。
4. 請求項１〜４記載の圧縮機において、シールリング材料がガラス繊維充填樹脂であることを特徴とするスクロール圧縮機。
5. 請求項４記載の圧縮機のおいて、シールリング材料がガラス繊維入四フッ化エチレン樹脂もしくはポリエーテルエーテルケトンであることを特徴とするスクロール圧縮機。

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