JP2006029252A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】スクロール圧縮機の旋回スクロールと偏芯軸との支持において信頼性の向上を図ること。
【解決手段】偏心ベアリング４３が隙間をもって摺動可能に収容される、旋回スクロール１２の背面側の筒部１２ｂの内面に油溝１２ｃを設けたことにより、液溜り２２に供給された潤滑油７の一部が、油溝１２ｃを介して筒部１２ｂの内面に供給され、偏心ベアリング４３の外輪４３ｂとの摺動部における磨耗を防止し、圧縮機の信頼性を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

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に関するものである。

従来この種の圧縮機は、可動スクロールを公転可能にブッシュを介して偏芯軸で支持し、ブッシュと可動スクロールとの間にボールベアリングを介在しているものがある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１では、可動スクロールの基板背面にボールベアリングを収容する筒形状のボス部が突設されており、ブッシュは可動スクロールの基板に向けて相対移動不能にボールベアリングの内輪に嵌合され、ボールベアリングの外輪は、可動スクロールの基板に向けて相対移動不能に嵌合されており、ブッシュ及びボールベアリングの内輪が可動スクロールの基板に当接しないようにしている。
特開２００２−３７１９７５号公報

ところで、前記のようにボールベアリングを移動不能に嵌合する方法としては、一般的に筒部の内径をボールベアリングの外輪外径より材質差による熱膨張などを考慮しやや小さめに設定した圧入固定が用いられる。

しかしながら、前記圧入の際、旋回スクロールの筒部が径方向に膨らむことで鏡板が変形し、さらに鏡板に直立して形成した渦巻状のラップの変形が生じる。

スクロール圧縮機の性能を左右する圧縮機構部の密閉度を確保するためには、その圧縮機構部である旋回スクロール鏡板および固定スクロール鏡板の平面度を確保し、前記鏡板を基準に渦巻状のラップの高さを管理することにより旋回スクロールと固定スクロールを組合せ時のクリアランスを一定値以下に保つことにより実現可能である。したがって前記旋回スクロールの変形は、圧縮機構部の密閉性が低下し性能の低下を招くことが予想される。

そこで前記変形を抑える目的で、旋回スクロールの鏡板背面の筒部内径をボールベアリングの外輪外径より大きく設定し、いわゆるルーズとして摺動可能に嵌合する方法が考えられる。しかしこの場合、圧縮機運転時にボールベアリングの外輪が回転することになり、長時間運転中には前記筒部内面に摩耗が生じる可能性がある。

前記従来の課題を解決するために、本発明の圧縮機は、容器内に収納された電動式モータと、電動式モータによって駆動される、鏡板に渦巻状のラップを直立して形成した旋回スクロールと、旋回スクロールと組み合わされ鏡板に渦巻状のラップを直立して形成した固定スクロールにより構成される圧縮機構部とを備え、旋回スクロールの鏡板背面に形成されベアリングを収容する筒部を備えたスクロール圧縮機において、旋回スクロールとベアリングとは摺動可能に嵌合され、筒部内面とベアリングの外輪外面との潤滑に供す潤滑油を導く油溝を筒部内面に形成したものである。

これによって、旋回スクロールの鏡板背面の筒部内径をボールベアリングの外輪外径より大きく設定し、圧縮機運転時にベアリング外輪が回転する場合、筒部内面とベアリング外輪外面との間に潤滑油が供給されるため、筒部内面の摩耗を防止することができる。また、旋回スクロールとベアリングは摺動可能に嵌合されるため、嵌合時の旋回スクロール
の変形が防止でき、性能への影響を低減することができる。

本発明の圧縮機は、信頼性を損なうことなく、性能低下を防止することができる。

第１の発明は、本発明の圧縮機は、容器内に収納された電動式モータと、電動式モータによって駆動される、鏡板に渦巻状のラップを直立して形成した旋回スクロールと、旋回スクロールと組み合わされ鏡板に渦巻状のラップを直立して形成した固定スクロールにより構成される圧縮機構部とを備え、旋回スクロールの鏡板背面に形成されベアリングを収容する筒部を備えたスクロール圧縮機において、旋回スクロールとベアリングとは摺動可能に嵌合され、筒部内面とベアリングの外輪外面との潤滑に供す潤滑油を導く油溝を筒部内面に形成したことにより、圧縮機運転時における筒部内面の摩耗を防止することができる。また、旋回スクロールとベアリングはルーズ嵌合されるため、嵌合時の旋回スクロールの変形を防止し、性能低下を防ぐことができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の油溝を筒部内面の円周方向に形成したことにより、潤滑油をより効果的に内周全面に供給することができ、信頼性をさらに向上させることができる。

第３の発明は、特に、第１の発明の油溝を旋回スクロールの型成形の際に形成したことにより、特別な後加工を必要とせず、加工コストを低減することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図１及び図２を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における圧縮機の断面図を示すものである。

図１において、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場合の一例を示しており、スクロール圧縮機１はその本体ケーシング３内に圧縮機構部４およびこれを駆動する電動式モータ５を内蔵し、圧縮機構部４を含む各摺動部の潤滑に供する液を貯留する貯液部６を備え、電動式モータ５を図示しないモータ駆動回路部によって駆動するようにしている。取り扱う冷媒はガス冷媒であり、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液としては潤滑油７などの液を採用している。また、潤滑油７は冷媒に対して相溶性のあるものである。しかし、本発明はこれらに限られることはない。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を駆動する電動式モータ５と、圧縮機構部４を含む各摺動部の潤滑に供する液を貯留する貯液部６を本体ケーシング３に内蔵し、電動式モータ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１であればよく、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。

本実施の形態のスクロール圧縮機１の圧縮機構部４は、図１に示すように固定スクロール１１と旋回スクロール１２を噛み合わせて形成した圧縮空間１０が、旋回スクロール１２を電動式モータ５により駆動軸１４を介して固定スクロール１１に対し旋回運動をさせたときに、移動を伴い容積を変化させること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を、サブケーシング８０に設けた吸入口８および本体ケーシング３に設けた吐出口９を通じて行う。

これに併せ、本体ケーシング３の貯液部６に貯留されている潤滑油７が容積型ポンプ１
３などを駆動軸１４にて駆動するか、本体ケーシング３内の差圧を利用するなどして、駆動軸１４の給油路１５を通じて旋回スクロール１２の旋回駆動に伴い旋回スクロール１２の背面の液溜り２１および液溜り２２、図に示す例では液溜り２１に供給する。この液溜り２１に供給した潤滑油７の一部は、旋回スクロール１２の外周部の側背面に、旋回スクロール鏡板１２ａを通じ、絞り２３などによる所定の制限の基に供給して旋回スクロール１２をバックアップしながら、前記潤滑油７を旋回スクロール１２を通じて旋回スクロール１２の渦巻状ラップにおける先端の固定スクロール１１との間のシール部材の一例であるチップシール２４を保持する保持溝２５に供給して固定、旋回スクロール１１、１２間のシールおよび潤滑を図る。また、液溜り２１に供給した潤滑油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、それらベアリング４２、４３を潤滑した後、電動式モータ５側に流出し、貯液部６へと回収される。

さらに、本体ケーシング３内の軸線方向の一方の端部壁３ａ側から順に、ポンプ１３、副ベアリング４１、電動式モータ５、主ベアリング４２を持った主軸受部材５１を配置してある。ポンプ１３は端部壁３ａの外面から収容してその後に嵌め付けた蓋体５２との間に保持し、蓋体５２の内側に貯液部６に通じるポンプ室５３を形成して吸上げ通路５４を介して貯液部６に通じるようにしてある。副ベアリング４１は端部壁３ａにて支持し、駆動軸１４のポンプ１３に連結している側を軸受するようにしてある。

電動式モータ５は固定子５ａを本体ケーシング３の内周に焼き嵌めなどして固定し、駆動軸１４の途中まわりに固定した回転子５ｂとによって駆動軸１４を回転駆動できるようにしている。主軸受部材５１はサブケーシング８０の内周にボルト１７などにて固定し、駆動軸１４の圧縮機構部４側を主ベアリング４２により軸受している。

主軸受部材５１の外面には前記固定スクロール１１を図示しないボルトなどによって取付け、これら主軸受部材５１と固定スクロール１１との間に前記旋回スクロール１２を挟み込んでスクロール圧縮機を構成している。主軸受部材５１と旋回スクロール１２との間にはオルダムリングなどの旋回スクロール１２の自転を防止して円運動させるための自転拘束部５７が設けられている。駆動軸１４の端面には偏心軸１４ａが一体形成されており、偏心軸１４ａにはブッシュ３０が嵌合して支持されている。

ブッシュ３０には旋回スクロール１２が固定スクロール１１と対向するように偏心ベアリング４３を介して旋回運動可能に支持されている。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、偏心ベアリング４３は筒部１２ｂ内に収容されている。偏心ベアリング４３の内輪４３ａ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に隙間をもって摺動可能に嵌合されている。

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と開口どうしを突き合わせてボルト１８にて固定した本体ケーシング３により覆い、端部壁３ａと軸線方向に反対側の端部壁８０ａを形成している。圧縮機構部４はサブケーシング８０の吸入口８と本体ケーシング３の吐出口９との間に位置し、自身の吸入口１６がサブケーシング８０の吸入口８と接続され、自身の吐出口３１がリード弁３１ａを介して端部壁８０ａの側に開口して相互間を吐出室６２としている。吐出室６２は固定スクロール１１および主軸受部材５１ないしはこれらと本体ケーシング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を持った電動式モータ５側に通じている。

以上によって、電動式モータ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はポンプ１３により貯液部６の潤滑油７を供給されて潤滑およびシール作用を受けながら、サブケーシング８０の吸入口８さらに自身の固定スクロール１１に設けた吸入口１６を通じ冷凍サイクルからの帰還冷媒を吸入して、圧縮し、自身の吐出口３１から吐出室６２に吐出する。吐出室６２に吐出された冷媒は連絡通路６３を通じて電動式モータ５側に入り、電動式モータ５を冷却しながら本体ケーシング３の吐出口９から吐出されるまでの過程で、冷媒は衝突、絞りなどの気液分離を図って潤滑油７の分離を受けながらも、随伴している一部潤滑油７によって副ベアリング４１の潤滑も行う。

ここで、本実施の形態では、図１および旋回スクロール１２を鏡板背側から見た図２に示すように、特に、旋回スクロール１２の筒部１２ｂの内面に、潤滑油７を導く油溝１２ｃを設けたことを基本構成としている。ここでは、油溝１２ｃは軸方向に形成している。

以上のような構成によると、液溜り２２に供給された潤滑油７の一部が油溝１２ｃに供給され、偏心ベアリング４３の外輪４３ｂの回転に伴い、旋回スクロール１２の筒部１２ｂの内面に供給される。よって、旋回スクロール１２の変形を防ぎ性能の低下を防止する目的で、偏心ベアリング４３の外輪４３ｂを、筒部１２ｂに隙間をもって嵌合した場合でも、筒部１２ｂの内面の摩耗が防止できる。尚、図３に示すように、油溝１２ｃを筒部１２ｂの内面に複数設けることで、さらに筒部１２ｂの内面の潤滑が促進される。

（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態における旋回スクロール１２の断面図を示すものである。

ここで、本実施の形態では、油溝１２ｃを筒部１２ｂの内面の軸方向に加え、円周方向にも形成している。これにより、潤滑油７をより効果的に内周全面に供給することができ、摺動部の信頼性をさらに向上させることができる。

本発明の第３の形態では、油溝１２ｃを、旋回スクロールの型成形の際に形成したことにより、特別な後加工を必要とせず、加工コストを低減することができる。

以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、旋回スクロールの変形を防止し、ベアリングとの摺動部の信頼性向上が可能となるので、電動式モータを内蔵しない圧縮機にも適用できる。

本発明の実施の形態１における圧縮機の断面図 本発明の実施の形態１における圧縮機の旋回スクロール鏡板の背面図 実施の形態１における他の実施形態を示す旋回スクロール鏡板の背面図 本発明の実施の形態２における圧縮機の旋回スクロールの断面図

符号の説明

１ スクロール圧縮機
３ 本体ケーシング
４ 圧縮機構部
５ 電動式モータ
７ 潤滑油
１１ 固定スクロール
１２ 旋回スクロール
１２ａ 旋回スクロール鏡板
１２ｂ 筒部
１２ｃ 油溝
４３ 偏心ベアリング
４３ａ 内輪
４３ｂ 外輪
８０ サブケーシング

Claims (3)

1. 容器内に収納された電動式モータと、前記電動式モータによって駆動される、鏡板に渦巻状のラップを直立して形成した旋回スクロールと、前記旋回スクロールと組み合わされ鏡板に渦巻状のラップを直立して形成した固定スクロール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の鏡板背面に形成されベアリングを収容する筒部を備えたスクロール圧縮機において、前記筒部と前記ベアリングとは摺動可能に嵌合し、前記筒部内面と前記ベアリングの外輪外面との潤滑に供す潤滑油を導く油溝を前記筒部内面に形成したスクロール圧縮機。
2. 前記油溝は、前記筒部内面の円周方向に形成されている請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 前記油溝は、前記旋回スクロールの鋳物素材での凹部形状にて形成されている請求項１に記載のスクロール圧縮機。

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