JPH01211679A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスクロール圧縮機に係り、特にカーエアコン用
のスクロール圧縮機に好適な自転防止機構に関する。

〔従来の技術〕

スクロール圧縮機の自転防止機構としてオルダム継手は
一般的な公知技術であり、また旋回スクロール背面に圧
力を付与して旋回スクロールを固定スクロールに密着さ
せる方法が特公昭５７−２３７９３号に記載されている
。しかし背圧のシールとスラスト力の受けのために旋回
スクロール端板に圧縮に寄与しない張出部を設けてかり
、外径が大きくなるという欠点があり、また基材に鉄鋼
を用いるため重量が犬であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は旋回スクロールの背圧シールとスラスト
力の受けのために旋回スクロール端板に圧縮に寄与しな
い張り出し部を設けており、外径が大きくなり、かつ鉄
鋼基材を用いるため重量も犬であった。

本発明の目的は、背圧のシールを旋回スクロールの背面
で行い、かつオルダムリングに自転防止機構とシール性
を持たせることにより、前記端板の張り出し部をなくす
ることにより、外径の縮少を図ったオルグムシール継手
構造に訃いて、圧縮機の小形化に適した、軽量化、耐摩
耗性、高速摺動性を備えたスクロール圧縮機を安価に提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、オルダム継手の摺動要素であるオルダムリ
ングにかん合される固定要素のフレーム−を、シール機
能を有する平面部と、自転防止機能を有するキー部の２
部品を１体化して形成し、それぞれが異材質でかつ平面
部がキー部より熱伝導性が高い材質で形成することによ
り達成される。

〔作用〕

スクロール圧縮機のオルダム継手の摺動要素であるオル
ダムリングは、高速で遠心力が小さく有利なアルミ材を
用いるが、固定要素であるフレームとけ、高速摺動に対
する耐焼き付き性、耐かじり性や摩擦損失の少ない特性
が要求される。

このため、オルダムリングの材質として、高シリコン系
の耐摩耗性アルミ材に表面硬度と摩擦特性を改質した無
電解Ｎ１メツキ等を施し、一方、フレームは鋳鉄との組
合せを採用し、良好な特性を実験的にも確認しているが
、特に、カーエアコン用圧縮機では軽量化の追求は大き
な課題であり、摺動特性をそこなわずにフレームを軽量
化する必要があった。

そこで、接触面積が小さく高面圧が想定されるフレーム
キー部のみ鋳鉄とし、その他はアルミ材とした複合構造
により、耐摺動特性と＠量化を達成することができる。

本構造はキー部に比しアルミ部のヒートマスが圧倒的に
大きく、熱伝等も良好であるためキー部の温度が低下し
、摺動特性も向上した。

また、製造コストとしても、別個に２部品を加工後、焼
きばめ、圧入等により容易ｖＣ１体化できるため、安価
となった。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を、第１図〜第３図により説明
する。

第１図は、本発明の自転防止機構を組み込んだカーエア
コン用スクロール圧縮機の縦断面図を示す。ケーシング
１内には固定スクロール部材２、旋回スクロール部材３
からなる圧縮部および自転防止機構４、フレーム５、ク
ランク軸６、主軸受７、副軸受８からなる駆動部が収納
されている。

ガスは吸入管１９から吸入室１１へ吸入され、圧縮室１
５で圧縮されて吐出ボート１０から吐出室１７に排出さ
れ、さらに吐出管１８から外部へ吐出される。

旋回スクロール部材３の背面にはシール部を持つ自転防
止機構４により、吸入室１１とシールされて密閉室とな
った背圧室１４が形式されている旋回スクロール部材３
の端板には前記背圧室１４と圧縮室１５の適当な圧力に
なる部分を通過する小孔が設けられており、背圧室１４
内は旋回スクロール部材３を同定スクロール部材２に押
しつけて圧縮室１５の密封を行９のに必要な圧力に保た
れている。

第２図は、代表的な自転防止機構を示したものである。

フレーム５にはフレームキー５ａが設けられてン咬、こ
１ｔに自転防止機構の部品であるオルダムリング４のキ
ー溝４ａががん合されている。この構造によると、オル
ダムリング４は第２図の上の図において左右に動き、旋
回スクロール部材３および、キー３ａは上下に動く。し
たがって旋回スクロールは自転を防止された状態で面内
を任意に移動でき、軸受にクランク軸の偏心軸がかん合
された状態でクランク軸が回転すると旋回スクロールは
自転なせずに旋回運動をすることになる。一方、オルダ
ムリング４の上面には旋回スクロール部材３の端板の背
面との接触によりシールするシール面４Ｃが設けられ、
下面にはリング状に溝が設けられ、この溝にシール材４
ｄがかん合されている。このシール材は弾性的材料でで
きており、フレーム５の上平面部５ｂとの接触によりガ
スをクールしている。

さて、フレームキー５ａとオルダムリング４のキー溝４
ａが第２図において左右に動き自転運動を防止している
が、当該部には通常、カーエアコン用圧縮機の運転条件
の代表例であるｂｓ／ｐｄ−２／　ｌ　４ｋｑｆ　／ｃ
ｍ　　Ｇにおいて面圧として２０ｋｑｆ／ｃｌａ　　程
度、摺動速度として０．５〜６ｍ／５ｅｃ１すなわち摺
動のｐｖ値としては１０〜１２０ｋｑｆ・ｍ／ａａＳ８
ｃという広範囲に変動する摺動をうけることが予想され
る。また過酷な運転条件としてｂｓ／ｐｄ＝２．５／　
２４ｋｌｊｆ／ａｍ　Ｇがあり、この場合には面圧とし
て、４０ｋｑｆ／ｃ＊Ｇ程度に増加するが一了一 、摺動速度は３　ｍ　／　ｓｅｃ以下となるため、摺動
ｐｖ値としてはｌ　２０ｋｇ　ｆ　−ｍ／ｃｍ　ｓｅｃ
と、通常運転の場合の最大値と同一であるといえる。

一方、当該部の給油状態は、ハネカケによる境界潤滑状
態であると想定されるため、上記ｐｖ値に対し、摩擦係
数が小さくかつ耐焼き付き・かじり性にすぐれた特性を
示す材質組合せおよび構造をうる必要がある。

種々のテスト結果により、オルダムリングは耐摩耗性の
ある高シリコン系のアルミ材（たとえばＡＩ−＋　１．
Ｏｅｓｓ　！−２，５％Ｃｕ含有（７）Ａｆ（Ｓ　−Ｔ
６材）に表面硬度としてＨＭＶ勾６００〜６５０の無電
解Ｎｉメツキ（代表的な無電解Ｎｉメプキとしてカンゼ
ンメッキがあり、以下カンゼンメッキとよぶ）を２０μ
ｍ程度施したものに対し、フレームは鋳鉄（Ｆｅ１２材
）の組合せが前述した摺動ｐｖ値１２０ｋｑｆ　−ｍ／
ｃｍ　−東に対し良好な摺動特性を示すことが判明した
。

しかしながら、カーエアコン用の圧縮機として鉄系基材
は可能な限り使用せず、軽量化を計ることが望ましい。

そこで、鋳鉄材を使用したフレームを軽量化するため、
第３図に示す複合構造とした。すなわち、フレーム５０
２箇所の突出部にピン穴５ｄおよびキーピン溝５ｅをあ
け、上記耐摩耗性の良好なアルミ材にて構成する。一方
、フレームキーピン５Ｃをもつフレームキー５ａを鋳鉄
で構成する。

このキーピンとピン穴は通常行われる焼きバメのかん合
寸法とし、フレーム５を１５０°Ｃ程度に昇温し、ピン
穴が拡がった状態でキーピンを挿入後、冷却することで
容易に焼きバメ作業を実施できる。また、圧入してもす
きまばめでも良い。

図に示すように、フレーム側にキー溝５ｅを設けるとキ
ーの結合強度を増すことができる。この溝を省略する構
造も容易に考えられる。

その他の実施例を以下、第４図〜第９図に示す。第４図
は、キー部を鋳ぐるみしたフレームの例、第５図はキー
部をフレームにボルト止めした例、第６図はフレーム上
平面部とキー部を１体に成形し、フレームに結合した例
である。結合方法け前述の例のよりに、焼ばめ、圧入、
すきまばめ、ボルト止め、リベット止め等が考えられる
。本構造によれば、キー部の製作が焼結等で可能となり
、簡単に製作できる。またキー部とフレームの取り付は
時にキー間の取り付は誤差も少なくすることができる。

第７図はキー部、結合ピン部、フレームの３部品に分割
し、１体に組立てた例である。次にこれらの構造は第１
図に示す圧縮機構造の他、第８図に示すようにケーシン
グと固定スクロールが１体に形成され、吐出室カバーが
別体で形成される構造や第９図に示すようにフレームと
ケーシングを１体に形成し、固定スクロールと吐出室カ
バーが別体で形成される構造においても有効である。

以上説明したよりに、複合構造を採ることにより最小に
見積った場合フレーム全体の体積の約１チであるフレー
ムキーのみ比重大なる鋳鉄を使用し、残りの９９％はア
ルミ材を使用できるため、軽量化効果は多大である。

また、オルダムリングとの摺動ｐＶ値の高い鋳鉄製のフ
レームキー部はヒートマスとして圧倒的に大きくかつ熱
伝導性にすぐれたアルミ製フレームをて１体化されてい
るため摺動時の温度低下量も犬きく摺動部の油膜の粘性
が下がらないため一層すぐれた摺動特性をつることにな
る。

また、加工成形性の悪いフレームキー部を分離すること
により、フレームの生産性向上と材料の歩留りが良くな
り、安価になるだけでなく、摺動条件に合わせてフレー
ムキーピン部の材質を自由に選択できるなど、付帯効果
も太きい。

また、実施例にて示した構造以外にも、キー部とシール
部を別体に成形後、１体化したシール機構兼用の自転防
止機構において、たとえば接着による１体化やキー部へ
の蒸着等、表面処理の実施等は本発明の範囲内であるこ
とは言うまでもない〔発明の効果〕 本発明によれば、スクロール圧縮機の自転防止機構にお
いて、自転防止機構部とガス圧シール部をそれぞれ別体
で構成し、一体止まとめとするため、（１）新機能とし
て、寿命を支配する自転防止機構部のみメンテ修復し、
継続使用によるトータル寿命の向上を図ることができる
。（２）自転防止機構部からシール部への熱伝導による
キー部の温度低下により摺動特性の向上と、メカロス低
減による効率向上が図れる。（３）別体による役割分担
を図ったため軽量効果と材料の歩留り向上により安価に
製作できる等、単なる２部品を１部品にすることでは達
成できない複合効果があり、実用的効果の大きいもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自転防止機構を組み込んだカーエアコ
ン用スクロール圧縮機の縦断面図、第２図は本発明・自
転防止機構の一実施例を示す部分構造図で、（ａ）図は
平面図、Φ）図は縦断面図を示す。第３図は本発明のフ
レームの構造を示す斜視図である。第４図〜第Ｙ図は夫
々他の実施例のフレーム構造を示したもので、夫々（ａ
）図は千直図、Φ）図は（ａ）図のＡ−０−Ａ断面図を
示す。第８図、第９図は夫々他の実施例のスクロール圧
縮機の縦断面図である。 １・・・ケーシング　　２・・・固定スクロール部材３
・・・旋回スクロール部材　　４・・・オルダムリング
４ａ・・・オルダムリングキー溝　　５・・・フレーム
５ａ・・・フレームキー部　　５ｂ・・・フレーム上平
面部　　５ｃ・・・フレームキーピン　　５ｄ・・・ピ
ン穴　　５ｅ・・・キーピン溝　　５ｆ・・・キー部５
ｇ・・・キー部　　５ｈ・・・ボルト　　５１・・・キ
ー部５ｊ・・・キー部　　５ｋ・・・ピン　　５１・・
・キー部５ｍ・・・キー部　　１ａ・・・固定スクロー
ル１体ケーシング　　１ｂ・・・フレーム１体ケーシン
グ。 ７／−）＼

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．　ケーシング内に固定スクロールと旋回スクロール
   および自転防止機構からなる圧縮部と旋回スクロールを
   駆動するクランク軸およびこれらを支持するフレーム等
   を主要部品として収納し、旋回スクロール背面に圧力を
   付与して固定スクロールに密着させて圧縮室の密封を行
   うスクロール圧縮機において旋回スクロール背面室圧力
   のシール機能を兼ね備えた自転防止機構であって、オル
   ダム継手の摺動要素であるオルダムリングにかん合され
   る。 固定要素のフレームが、シール機能を有する平面部と、
   自転防止機能を有するキー部の２部品を１体化したもの
   であり、それぞれが異材質でかつ平面部がキー部より熱
   伝導性が高いことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. ２．　フレームが、平面部を構成する材質を比重小とし
   、キー部を構成する材質を比重大としたことを特徴とす
   る特許請求範囲第１項記載のスクロール圧縮機。
3. ３．　フレームが、シール機能を有する上平面部と自転
   防止機能を有するキー部はピン構造であることを特徴と
   する特許請求範囲第１項記載のスクロール圧縮機。
4. ４．　フレームが、平面部とキー部が焼きばめ、または
   圧入またはすきまばめにより製作されていることを特徴
   とする特許請求範囲第１項記載のスクロール圧縮機。
5. ５．　フレームが、平面部とキー部が鋳ぐるみにより１
   体化されていることを特徴とする特許請求範囲第１項記
   載のスクロール圧縮機。
6. ６．　フレームが、平面部とキー部がボルト止めまたは
   リベット止めされていることを特徴とする特許請求範囲
   第１項記載のスクロール圧縮機。
7. ７．　フレームが、上平面部とキー部を鉄の焼結により
   一体成形し、フレーム本体にボルト止めまたはリベット
   止めしたことを特徴とする特許請求範囲第１項請求のス
   クロール圧縮機。
8. ８．　フレームが、平面部がアルミ材、キー部が鋳鉄材
   であることを特徴とする特徴請求範囲第１項記載のスク
   ロール圧縮機。
9. ９．　フレームが、平面部をアルミ材、キー部を鋳鉄材
   とし、オルダムリングをアルミ材またはアルミ材に表面
   硬化処理し、自転防止機構を構成していることを特徴と
   する特許請求範囲第１項記載のスクロール圧縮機。