JP2008202526A - スクロール型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】焼き付き発生を防止することができるスクロール型圧縮機を提供すること。
【解決手段】ハウジングＨ１内に、固定側ラップ６２を有する固定スクロール６０と旋回側ラップ２ｂを有する旋回スクロール２とを、両ラップを相互に噛合い係合させた状態で設け、前記固定スクロール６０をハウジングＨ１側に固定し、前記旋回スクロール２の背圧を前記ハウジングＨ１側のスラスト受圧面３０にて支持してなるスクロール型圧縮機１において、前記旋回スクロール２と、前記スラスト受圧面３０との間に、熱により軟化する軟化コーティング（軟化部材）３３を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は空気調和装置に使用可能なスクロール型圧縮機に関する。

スクロール型圧縮機は、リアケースとフロントケースからなるハウジング側に固定された固定スクロールと、該固定スクロールに対して旋回する旋回スクロールとを備え、これら両スクロールは端板とその内面に立設された渦巻状ラップとを有し、前記固定スクロールの前記渦巻状ラップに対して前記旋回スクロールの前記渦巻状ラップを噛み合わせて、前記固定スクロールの前記渦巻状ラップと前記旋回スクロールの前記渦巻状ラップとの間に圧縮室を形成し、前記固定スクロールまたは前記旋回スクロールの渦巻状ラップの外側に配置された吸入室から前記圧縮室に吸入される流体が、前記圧縮室の容積変化により圧縮され、前記固定スクロールの前記端板の中心に設けられた吐出ポートを介して前記固定スクロールの前記端板の外側に設けられた吐出弁を開口させて吐出される。

上記旋回スクロールは、ハウジング側に固定されたスラストプレート（スラスト滑り軸受）により支持されており、スラストプレート上を旋回スクロールが摺動するようになっている。したがって、圧縮機の長期停止後の再起動時等にドライ運転となった場合、スラストプレートの摺動面の異常摩耗や焼き付きを起こすことが問題となる。この問題の対策として、スラストプレートの摺動面に固体潤滑剤のコーティング被膜を施すことにより、摺動面の異常摩耗や焼き付きを防止することができる（例えば特許文献１参照）。
特許第３３６４０１６号公報

圧縮機では、冷媒の圧縮及び摺動熱を原因として発熱し、部材が熱膨脹することがある。通常運転時においては冷媒が流れることにより冷却されるが、何らかの異常により冷媒流量が規定量に満たなくなると、冷媒圧縮比が大きくなると共に冷媒による冷却効果が失われるため、スクロール温度が高くなる。このため、熱膨張によって旋回スクロール及び固定スクロールが軸方向に伸び、旋回スクロールと固定スクロールの歯先（ラップ先端）が、歯底（固定側端板、旋回側端板）と接触し、旋回及び固定スクロールが突っ張る形となる。この状態にて運転が継続されると、摩擦熱によりスクロール温度はさらに上昇し、熱膨脹が助長されることとなる。その結果、スクロール歯先／歯底、スラスト軸受での焼き付きが生じる場合がある。スクロール圧縮機において、圧縮性能を向上させるためには、チップ隙間をできるだけ小さくし、ガス漏れを低減する必要があるが、チップ隙間を小さくすると、渦巻き状ラップの先端面が相手方スクロール部材のラップ歯底面に接触して焼き付きを生じる危険性がある。このため、性能向上と信頼性確保との相反する要求の中で、チップ隙間を設定している。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、焼き付き発生を防止することができるスクロール型圧縮機を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、ハウジング内に、固定側ラップを有する固定スクロールと旋回側ラップを有する旋回スクロールとを、両ラップを相互に噛合い係合させた状態で設け、前記固定スクロールをハウジング側に固定し、前記旋回スクロールの背圧を前記ハウジング側のスラスト受圧面にて支持してなるスクロール型圧縮機において、前記旋回スクロールと、前記スラスト受圧面との間に、熱により軟化する軟化部材を備えたことを特徴とする。

スクロールの温度が過度に上昇すると、熱膨張により旋回スクロールと固定スクロールとの間に作用してスラスト受圧面によって支持される面圧が上昇する。この場合に、軟化部材が軟化することによって、前記面圧の上昇を緩和することができ、スクロール歯先／歯底、スラスト軸受での焼き付き等を防止することができる。

前記旋回スクロールと、前記スラスト受圧面との間に、滑り軸受であるスラストプレートを備え、前記軟化部材は、前記スラストプレートと、前記スラスト受圧面との間に位置しているとともに、前記スラストプレートと前記スラスト受圧面のいずれか一方に固定されたものとすることによっても同様の作用効果を得ることができる。また、前記軟化部材は、焼き付きが発生する温度である温度１３０℃以上１５０℃以で軟化するものを選択することができる。例えば、前記軟化部材をポリエチレンまたはポリエステル樹脂等の樹脂とすることができる。冷却して正常運転に戻った後はクリアランスが僅かに広がった状態で軟化部材が硬化し、通常の作用を得ることができる。この際のクリアランス変位は僅かである。

本発明のスクロール型圧縮機によれば、スクロールの温度が上昇すると、スクロールの背圧を支持する軟化部材が軟化し、熱膨張によって、旋回スクロールと固定スクロールとの間に作用してスラスト受圧面によって支持される面圧が吸収される。したがって旋回スクロールと固定スクロールとの焼き付きを防止することができる。

次に、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に本実施形態に係るスクロール型圧縮機１を示した。ハウジングＨ１は、フロントケース４０と、リアケース５０とを組み合わせることにより形成される。リアケース５０は概ね中空円筒状の部材であり、一方の開口をフロントケース４０が覆うように固定される。フロントケース４０には回転軸６を通す開口部が形成され、内部に後述のスクロールを封入し、回転軸６がフロントケース４０から突出した状態で、フロントケース４０とリアケース５０とが固定される。

上述したフロントケース４０及びリアケース５０を組み合わせてなるハウジングＨ１内に収納されるスクロール圧縮機構Ｃは、固定スクロール６０、旋回スクロール２、旋回スクロール２の自転阻止機構であるオルダムリンク３、回転軸６を軸支するメインベアリング７等を具備して構成される。固定スクロール６０は、ほぼ円形の固定側端板６１に渦巻き状ラップ６２を立設したものである。

この固定スクロール６０には、固定側端板６１の中央に吐出ポート９となる貫通孔が設けられている。この吐出ポート９は、スクロール圧縮機構Ｃで圧縮された高圧の流体を吐出する部分であり、該吐出ポート９には、高圧流体の圧力が作用することにより開閉される吐出弁１０が取り付けられている。
この吐出弁１０は弾性部材よりなり、リテーナ１１により開方向への可動範囲が規制されている。この吐出弁１０は、圧力を受けない自然状態では弁座１２に密着して吐出ポート９を閉じている。しかし、吐出ポート９内から圧力を受けた状態では、弾性変形により弁座１２へ密着していた自由端部側が離れるため、吐出ポート９を開くことができるようになっている。従って、吐出ポート９内の圧力が下がれば、吐出弁１０自体の弾性により自動的に吐出ポート９を閉じることができるようになっている。

旋回スクロール２は、旋回側端板２ａとその内面に立設された渦巻状ラップ２ｂとを備えており、旋回側端板２ａの外面に立設されたボス１４内には偏心ブッシュ１５が旋回軸受１６を介して回転自在に嵌合されている。この偏心ブッシュ１５に穿設された穴には、回転軸６の固定スクロール側端部から突出する偏心ピン１７が回転自在に嵌合されている。
この旋回スクロール２は、上述した固定スクロール６０と相互に所定距離だけ偏心させ、かつ、１８０度だけ角度をずらして渦巻状ラップ２ｂ，６２を噛み合わせることによって、内部に複数個の密閉空間Ｐを形成できるようになっている。

また、符号１９は平板リング状のスラストプレートであり、旋回スクロール２の背面が摺接することにより旋回スクロール２を支持している。スラストプレート１９はＳＫ材等の薄い鋼板からなり、フロントケース４０の内側側面に形成されたスラスト受圧面３０によって支持される。スラストプレート１９はスラスト受圧面３０に対して廻り止めを施されており、旋回スクロール２の公転旋回運動時にも旋回スクロール２に随伴して旋回しないようになっている。

旋回スクロール２は、図示省略の駆動源から回転軸６に駆動力が伝達されることにより、回転軸６、偏心ピン１７、偏心ブッシュ１５及びボス１４等からなる公転旋回機構を介して、オルダムリンク３によって自転を阻止されながら公転旋回半径の円軌道上を公転旋回運動する。

このため、スクロール圧縮機で圧縮される冷媒ガスなどの流体は不図示の吸入ポートから密閉されたハウジングＨ１内に入り、流体通路（図示せず）を通って密閉空間Ｐ内に吸入される。この流体は、旋回スクロール２の公転旋回運動により密閉空間Ｐの容積が減少し、かつ、該密閉空間Ｐの位置が中心部の吐出ポート９側へ移動していくのに伴って、圧縮されながらスクロール圧縮機構Ｃの中央部に至り、固定スクロール６０の固定側端板６１に設けられた吐出ポート９より吐出弁１０を押し開いて図示省略の配管等に導かれてスクロール圧縮機の外部に吐出される。
密閉空間Ｐ内の圧縮ガスにより旋回スクロール２にはスラスト荷重が作用する。このスラスト荷重はスラストプレート１９を介してスラスト受圧面３０によって支持される。

スラストプレート１９の構成を図２に詳細に示す。
スラストプレート１９は、ＳＫ材等の薄い鋼板３１を備える。鋼板３１の旋回スクロール２側側面には、ＰＴＦＥ〔四フッ化エチレン樹脂〕をベースとした固体潤滑剤を塗布、焼成することによってコーティング被膜３２が形成されている。鋼板３１の他側側面（スラスト受圧面３０側）には、軟化コーティング（軟化部材）３３が形成されている。鋼板３１、コーティング被膜３２、及び軟化コーティング３３によりスラストプレート１９が構成されている。

軟化コーティング３３は、温度約１３０℃以上１５０℃以下で軟化する素材、例えば樹脂であり、本実施形態ではポリエチレンまたはポリエステル樹脂を使用する。この軟化コーティング３３は、鋼板３１の表面に対して塗布されたコーティング、または鋼板３１に固定されたシート状材料である。軟化コーティング３３の厚さは数十μｍである。

このように構成されたスクロール型圧縮機では、スクロールの温度が上昇すると、熱膨張により旋回スクロール２と固定スクロール６０の歯先（ラップ２ｂ、６２）が歯底（固定側端板６１、旋回側端板２ａ）と接触し、旋回及び固定スクロールが突っ張る形となる。
本実施形態では、このような温度条件となった場合に、軟化コーティング３３が溶融し、熱膨張により旋回スクロール２と固定スクロール６０との間に作用してスラストプレート１９によって支持される面圧を吸収する。その後正常運転に戻った後はクリアランスが僅かに広がった状態で軟化コーティング３３が硬化し、通常の作用を得ることができる。この際のクリアランス変位は僅かである。

このように、本実施形態のスクロール型圧縮機によれば、スクロールの温度が上昇すると、軟化コーティング３３が溶融するため、旋回スクロール２と固定スクロール６０との焼き付きを防止することができる。

なお、上記実施形態ではスラストプレート１９に軟化コーティング３３が設けられているとしたが、スラスト受圧面３０側に軟化コーティング３３が設けられている（例えば塗布やシート状材料を固定）されていてもよいのはもちろんである。

本発明に係るスクロール型圧縮機を示した断面図である。 同スクロール型圧縮機におけるスラストプレート周辺を示した拡大断面図である。

符号の説明

１…スクロール型圧縮機、２…旋回スクロール、２ａ…旋回側端板、２ｂ…ラップ、３…オルダムリンク、６…回転軸、７…メインベアリング、９…吐出ポート、１０…吐出弁、１１…リテーナ、１２…弁座、１４…ボス、１５…偏心ブッシュ、１６…旋回軸受、１７…偏心ピン、１９…スラストプレート、３０…スラスト受圧面、３１…鋼板、３２…コーティング被膜、３３…軟化コーティング（軟化部材）、４０…フロントケース、５０…リアケース、６０…固定スクロール、６１…固定側端板、６２…ラップ、Ｈ１…ハウジング、Ｃ…スクロール圧縮機構、Ｐ…密閉空間

Claims (4)

1. ハウジング内に、固定側ラップを有する固定スクロールと旋回側ラップを有する旋回スクロールとを、両ラップを相互に噛合い係合させた状態で設け、前記固定スクロールをハウジング側に固定し、前記旋回スクロールの背圧を前記ハウジング側のスラスト受圧面にて支持してなるスクロール型圧縮機において、
   前記旋回スクロールと、前記スラスト受圧面との間に、熱により軟化する軟化部材を備えた、スクロール型圧縮機。
2. 前記旋回スクロールと、前記スラスト受圧面との間に、滑り軸受であるスラストプレートを備え、前記軟化部材は、前記スラストプレートと、前記スラスト受圧面との間に位置しているとともに、前記スラストプレートと前記スラスト受圧面のいずれか一方に固定された、請求項１に記載のスクロール型圧縮機。
3. 前記軟化部材は、温度１３０℃以上１５０℃以下で軟化する、請求項１または２に記載のスクロール型圧縮機。
4. 前記軟化部材は、樹脂である、請求項３に記載のスクロール型圧縮機。

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