JP2018204488A

JP2018204488A - スクロール圧縮機

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Publication number: JP2018204488A
Application number: JP2017109092A
Authority: JP
Inventors: 亮太中井; Ryota Nakai; 泰弘村上; Yasuhiro Murakami; 康夫水嶋; Yasuo Mizushima
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2017-06-01
Filing date: 2017-06-01
Publication date: 2018-12-27
Anticipated expiration: 2037-06-01
Also published as: JP6989756B2

Abstract

【課題】オルダム継手の磨耗を抑制すること【解決手段】スクロール圧縮機１０は、ケーシング２０と、固定スクロール５０と、可動スクロール６０と、フレーム部材７０と、オルダム継手８０と、を備える。フレーム部材７０には固定案内溝７９が設けられる。可動スクロール６０には可動案内溝６９が設けられる。オルダム継手８０は、円環部８１およびキー部８３、８４、を有する。キー部８３、８４は、少なくとも円環部８１の中心軸Ｃの延出方向である中心軸方向に円環部８１から突出するとともに、固定案内溝７９または可動案内溝６９の中を移動可能に配置されている。キー部８３、８４の少なくとも１面には、対向する２つの側壁８９を有する凹部８５が設けられる。【選択図】図５

Description

本発明は、スクロール圧縮機に関する。

スクロール圧縮機は、固定スクロールと可動スクロールを有する。圧縮室の容積を変化させるために、可動スクロールは固定スクロールに対して公転させられる。公転に伴って可動スクロールが自転してしまうのを規制するため、スクロール圧縮機にはオルダム継手が設けられる。オルダム継手のキー部は、可動スクロールおよびフレーム部材などに設けられた案内溝に嵌合される。キー部は案内溝の長手方向にのみ移動可能であり、その他の方向には移動できない。特許文献１（特開２０１４−２０２０７６号公報）が開示するオルダム継手では、キー部の特定の側面が案内溝の面に対して押し付けられることによって生じる磨耗を抑制するため、キー部の幅の半分を切り欠くことによってキー部の弾性変形を促し、摩擦を緩和している。

キー部と案内溝との摺動面に潤滑油が供給されれば、キー部の磨耗はさらに抑制されるはずである。しかしながら、上記文献のキー部は、潤滑油を保持したり、摺動面に潤滑油を供給したりするのに適した構造とはいえない。

本発明の課題は、スクロール圧縮機において、可動スクロールの自転を規制するオルダム継手の磨耗を抑制することである。

本発明の第１観点に係るスクロール圧縮機は、ケーシングと、固定スクロールと、可動スクロールと、ケーシングに固定されるフレーム部材と、可動スクロールの公転を可能にしつつ自転を抑制するオルダム継手と、を備える。固定スクロールまたはフレーム部材には固定案内溝が設けられる。可動スクロールには可動案内溝が設けられる。オルダム継手は、円環部およびキー部、を有する。キー部は、少なくとも円環部の中心軸の延出方向である中心軸方向に円環部から突出するとともに、固定案内溝または可動案内溝の中を移動可能に配置されている。キー部の少なくとも１面には、対向する２つの側壁を有する凹部が設けられる。

この構成によれば、キー部の凹部が、圧縮機構に供給された潤滑油をオルダム継手のキー部の摺動面に供給するための中継部として機能する。したがって、潤滑油の摺動面への供給が促進されるので、キー部の磨耗が抑制される。

本発明の第２観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点に係るスクロール圧縮機において、凹部が、キー部の中心軸方向の全長にわたって設けられている溝部である。

この構成によれば、凹部はキー部の全長にわたって設けられる。したがって、キー部が荷重を受けたときに弾性変形しやすいので、キー部の磨耗がさらに抑制される。

本発明の第３観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点に係るスクロール圧縮機において、凹部が、キー部の中心軸方向の全長のうち、キー部の突出端部の側の一部に設けられている。

この構成によれば、凹部はキー部の突出端部に設けられる。したがって、荷重のかかりやすい突出端部の弾性変形が促されるので、キー部の磨耗がさらに抑制される。

本発明の第４観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点から第３観点のいずれか１つに記載のスクロール圧縮機において、キー部が、固定案内溝または可動案内溝と摺動する摺動面を有する。キー部の少なくとも１面は、前記摺動面を含む。

この構成によれば、凹部は摺動面に設けられる。したがって、凹部内の潤滑油が摺動面に容易に供給されるので、キー部の磨耗がより抑制される。

本発明の第５観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点から第４観点のいずれか１つに記載のスクロール圧縮機において、キー部が、固定案内溝または可動案内溝の長手方向に直交する交差面を有する。キー部の少なくとも１面は、交差面を含む。

この構成によれば、凹部は交差面に設けられる。したがって、キー部の往復運動において移動方向が反転する際に働く慣性などにより、凹部内の潤滑油は凹部から投げ出されて摺動面に供給されるので、キー部の磨耗がより抑制される。

本発明に係るスクロール圧縮機によれば、オルダム継手の磨耗が抑制される。

本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機１０の断面図である。オルダム継手８０の平面図である。オルダム継手８０の側面図である。オルダム継手８０、固定案内溝７９、可動案内溝６９を示す平面図であるオルダム継手８０の斜視図である。オルダム継手８０の斜視図である。本発明の変形例Ａに係るスクロール圧縮機１０のオルダム継手８０Ａの斜視図である。本発明の変形例Ｂに係るスクロール圧縮機１０のオルダム継手８０Ｂの斜視図である。本発明の変形例Ｃに係るスクロール圧縮機１０のオルダム継手８０Ｃの斜視図である。本発明の変形例Ｄに係るスクロール圧縮機１０のオルダム継手８０Ｄの斜視図である。本発明の変形例Ｅに係るスクロール圧縮機１０のオルダム継手８０Ｅの斜視図である。

（１）全体構成
図１は本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機１０を示す。スクロール圧縮機１０は、流体である冷媒を圧縮するために空気調和装置などに搭載されるものである。スクロール圧縮機１０は、ケーシング２０、モータ３０、クランク軸３５、圧縮機構４０、フレーム部材７０、７５を有する。

スクロール圧縮機１０が圧縮する冷媒には様々なものが含まれる。例えば、スクロール圧縮機１０が圧縮する冷媒には、凝縮圧力が高く、圧縮機構４０において高温高圧となる物質が含まれる。このような冷媒は、圧縮機構４０から吐出されるときの吐出温度が高温になる。冷媒は、例えば、Ｒ３２単独冷媒、Ｒ３２冷媒と他の冷媒の混合冷媒であってＲ３２冷媒の混合比率が５０％以上であるもの（Ｒ４１０Ａ冷媒、Ｒ４５２Ｂ冷媒、Ｒ４５４Ｂ冷媒など）、または、Ｒ３２冷媒とＲ１１２３冷媒の混合冷媒である。とりわけ、冷媒は、Ｒ４１０Ａよりも高い凝縮圧力および高い吐出温度を有するものであってよい。

（２）詳細構成
（２−１）ケーシング２０
ケーシング２０は、スクロール圧縮機１０の各種構成要素および冷媒を収容する。ケーシング２０は、冷媒の高い圧力に耐えることができる。ケーシング２０は、互いに接合された本体部２１、上部２２、下部２３を有する。上部２２には低圧ガス冷媒を吸入するための吸入管１５が設けられている。本体部２１には高圧ガス冷媒を吐出するための吐出管１６が設けられている。ケーシング２０の下部には、各種構成要素において摺動する箇所を潤滑するための潤滑油Ｌが封入されている。

（２−２）モータ３０
モータ３０は、電力の供給を受けて、冷媒を圧縮する動力を生み出すためのものである。モータ３０は、ステータ３１およびロータ３２を有する。ステータ３１はケーシング２０の本体部２１に固定されている。ステータ３１は図示しない巻線を有している。巻線は電力を受け取って交流磁界を発生させる。ロータ３２はステータ３１の中央の空洞内に回転可能に設置されている。ロータ３２には図示しない永久磁石が埋設されている。永久磁石が交流磁界から力を受けることにより、ロータ３２は回転し、動力を生み出す。

（２−３）クランク軸３５
クランク軸３５は、モータ３０が生み出す動力を圧縮機構４０に伝達するためのものである。クランク軸３５は、主軸部３６と偏心部３７を有する。主軸部３６は、ロータ３２を貫通するように固定されており、ロータ３２と同心である。偏心部３７は、ロータ３２に対して偏心しており、圧縮機構４０に接続されている。

（２−４）圧縮機構４０
圧縮機構４０は、低圧ガス冷媒を圧縮して高圧ガス冷媒を作るためのものである。圧縮機構４０は、固定スクロール５０および可動スクロール６０を有する。固定スクロール５０は、直接的または間接的にケーシング２０に固定されている。可動スクロール６０は、クランク軸３５の偏心部３７と接続されており、固定スクロール５０に対して公転可能である。固定スクロール５０と可動スクロール６０は圧縮室４１を規定している。可動スクロール６０の公転により、圧縮室４１の容積が変化し、それによって低圧ガス冷媒が圧縮されて高圧ガス冷媒になる。高圧ガス冷媒は吐出口４２から圧縮機構４０の外へ吐出される。

（２−５）フレーム部材７０、７５
フレーム部材７０、７５は、クランク軸３５を回転可能に支持する。一方のフレーム部材７０は主軸部３６の上方を支持する。他方のフレーム部材７５は主軸部３６の下方を支持する。フレーム部材７０、７５は、直接的または間接的にケーシング２０に固定されている。

（２−６）オルダム継手８０
オルダム継手８０は、可動スクロール６０の公転を可能にしつつ自転を抑制するためのものである。オルダム継手８０は、可動スクロール６０とフレーム部材７０の間に設けられている。オルダム継手８０の構造については、以下に詳述する。

（３）オルダム継手８０の詳細構成
図２はオルダム継手８０の平面図であり、図３はオルダム継手８０の側面図である。オルダム継手８０は、円環部８１、２つの上方突出キー部８３、２つの下方突出キー部８４を有する。円環部８１は、中心軸Ｃを包囲する形状を有する。上方突出キー部８３は円環部８１より上方に突出している。下方突出キー部８４は円環部８１より下方に突出している。２つの上方突出キー部８３は中心軸Ｃに対して互いに反対側に配置される。２つの下方突出キー部８４もまた中心軸Ｃに対して互いに反対側に配置される。

図１に示すように、フレーム部材７０には固定案内溝７９が設けられている。図４では、固定案内溝７９をオルダム継手８０に重ねて描写している。下方突出キー部８４は、固定案内溝７９に嵌合するように配置され、固定案内溝７９に案内される。下方突出キー部８４は、フレーム部材７０に対して相対的に、固定案内溝７９の長手方向ＭＤのみに移動できる。

図４には、可動スクロール６０に設けられた可動案内溝６９もまた描写されている。上方突出キー部８３は、可動案内溝６９に嵌合するように配置され、可動案内溝６９に案内される。上方突出キー部８３は、可動スクロール６０に対して相対的に、可動案内溝６９の長手方向ＭＵのみに移動できる。

図５は、オルダム継手８０の上方突出キー部８３の構造を示す。前述のとおり、上方突出キー部８３は円環部８１より上方に突出しており、突出端部８８を有する。上方突出キー部８３が可動案内溝６９に案内されるので、オルダム継手８０は可動スクロール６０に対して相対的に、可動案内溝６９の長手方向ＭＵのみに移動できる。上方突出キー部８３は概ね直方体の形状を有しており、突出端部８８を囲むように形成された２つの摺動面８６および２つの交差面８７を有する。摺動面８６は可動案内溝６９と摺動する。摺動面８６が規定する平面は、可動案内溝６９の長手方向ＭＵ、すなわち上方突出キー部８３の移動方向に延びる直線を含む。交差面８７が規定する平面は、可動案内溝６９の長手方向ＭＵ、すなわち上方突出キー部８３の移動方向に交差し、例えば直交する。２つの交差面８７のうち円環部８１の外方側の１つには、凹部８５が設けられている。凹部８５は、対向する２つの側壁８９を有する。凹部８５は、上方突出キー部８３の中心軸Ｃの延出方向の全長Ｈにわたって延びる溝部の形態を有している。溝部の幅、すなわち２つの側壁８９の間隔は、溝部が毛細管現象その他によって潤滑油Ｌを保持できるように設定されている。１つの交差面８７に設けられる凹部８５の数は１つに限られず、２つ以上であってもよい。

図６は、オルダム継手８０の下方突出キー部８４の構造を示す。下方突出キー部８４の構造は、上方突出キー部８３の構造とほぼ同一である。前述のとおり、下方突出キー部８４は円環部８１より下方に突出しており、突出端部８８を有する。下方突出キー部８４が固定案内溝７９に案内されるので、オルダム継手８０はフレーム部材７０に対して相対的に、固定案内溝７９の長手方向ＭＤのみに移動できる。下方突出キー部８４は概ね直方体の形状を有しており、突出端部８８を囲むように形成された２つの摺動面８６および２つの交差面８７を有する。摺動面８６は固定案内溝７９と摺動する。摺動面８６が規定する平面は、固定案内溝７９の長手方向ＭＤ、すなわち下方突出キー部８４の移動方向に延びる直線を含む。交差面８７が規定する平面は、固定案内溝７９の長手方向ＭＤ、すなわち下方突出キー部８４の移動方向に交差し、例えば直交する。２つの交差面８７のうち円環部８１の外方側の１つには、凹部８５が設けられている。凹部８５は、対向する２つの側壁８９を有する。凹部８５は、下方突出キー部８４の中心軸Ｃの延出方向の全長Ｈにわたって延びる溝の形態を有している。溝部の幅、すなわち２つの側壁８９の間隔は、溝部が毛細管現象その他によって潤滑油Ｌを保持できるように設定されている。１つの交差面８７に設けられる凹部８５の数は１つに限られず、２つ以上であってもよい。

（４）スクロール圧縮機１０の動作
外部から供給された電力により、図１に示すモータ３０のロータ３２が回転する。ロータ３２の回転はクランク軸３５の主軸部３６に伝達される。クランク軸３５の偏心部３７から伝達される動力により、可動スクロール６０は固定スクロール５０に対して公転する。吸入管１５から取り込まれた低圧ガス冷媒は、圧縮機構４０の外周側の圧縮室４１に入る。圧縮室４１は可動スクロール６０の公転によって、容積を減少させながら圧縮機構４０の中央へ移動する。その過程で低圧ガス冷媒は圧縮されて高圧ガス冷媒になる。高圧ガス冷媒は、吐出口４２から圧縮機構４０の外へ吐出され、ケーシング内部空間へ移動する。その後、高圧ガス冷媒は吐出管１６からケーシング２０の外へ吐出される。

可動スクロール６０はオルダム継手８０に対して相対的に、可動案内溝６９の長手方向ＭＵにのみ移動可能である。オルダム継手８０は、フレーム部材７０に対して相対的に、固定案内溝７９の長手方向ＭＤにのみ移動可能である。オルダム継手８０によって移動が規制されるので、可動スクロール６０の公転の際に、自転が抑制される。

ケーシング２０の底部に貯留された潤滑油Ｌは、圧縮機構４０より下方の高圧空間と、圧縮室との差圧によって、クランク軸３５の内部に設けられた油路を通過して圧縮機構４０の方へ吸い上げられる。潤滑油Ｌはその後、固定スクロール５０、可動スクロール６０、フレーム部材７０、オルダム継手８０などの摺動箇所を潤滑する。

潤滑油Ｌはオルダム継手８０を潤滑する際、その一部が図５および図６に示す凹部８５に保持される。上方突出キー部８３、下方突出キー部８４の往復運動の際、凹部８５に保持された潤滑油Ｌは凹部８５から出て、摺動面８６、可動案内溝６９、固定案内溝７９などへ到達する。その結果、摺動箇所は安定的に潤滑油Ｌの供給を受ける。

（５）特徴
（５−１）
上方突出キー部８３および下方突出キー部８４の凹部８５が、圧縮機構４０に供給された潤滑油Ｌを上方突出キー部８３および下方突出キー部８４の摺動面８６に供給するための中継部として機能する。したがって、潤滑油Ｌの摺動面８６への供給が促進されるので、上方突出キー部８３および下方突出キー部８４の磨耗が抑制される。

さらに、潤滑油Ｌを保持できる凹部８５は対向する２つの側壁８９によって構成されているので、潤滑油Ｌの中継部を得るために摺動面８６の一部を小さくする必要がない。したがって、２つの摺動面８６のうちのいずれが固定案内溝７９または可動案内溝６９と接触する場合にも、上方突出キー部８３または下方突出キー部８４の弾性変形が促される。この弾性変形によっても、上方突出キー部８３および下方突出キー部８４の磨耗が抑制されうる。

（５−２）
凹部８５は上方突出キー部８３および下方突出キー部８４の全長Ｈにわたって設けられる。したがって、上方突出キー部８３および下方突出キー部８４が荷重を受けたときに弾性変形しやすいので、上方突出キー部８３および下方突出キー部８４の磨耗がさらに抑制される。

（５−３）
凹部８５は交差面８７に設けられる。したがって、上方突出キー部８３および下方突出キー部８４の往復運動において移動方向が反転する際に働く慣性などにより、凹部８５内の潤滑油Ｌは凹部８５から投げ出されて摺動面８６に供給される。これにより、上方突出キー部８３および下方突出キー部８４の磨耗がより抑制される。

（６）変形例
以下に本実施形態の変形例を示す。なお、複数の変形例を適宜組み合わせてもよい。

（６−１）変形例Ａ
図７は変形例Ａに係るオルダム継手８０Ａの上方突出キー部８３の構造を示す。下方突出キー部８４の構造も本図と同様であってよい。

円環部８１の外方側および内方側に位置する２つの交差面８７のいずれにも、２つの凹部８５が設けられている。それぞれの凹部８５は、対向する２つの側壁８９を有する。凹部８５は、上方突出キー部８３の中心軸Ｃの延出方向の全長Ｈにわたって延びる溝の形態を有している。

この構成によれば、上述の実施形態よりも凹部８５の数が多い。したがって、より大量の潤滑油Ｌを保持できるので、摺動箇所の磨耗がさらに抑制される。１つの交差面８７あたりの凹部８５の数は１つまたは３つ以上としてもよい。

（６−２）変形例Ｂ
図８は変形例Ｂに係るオルダム継手８０Ｂの上方突出キー部８３の構造を示す。下方突出キー部８４の構造も本図と同様であってよい。凹部８５は、上方突出キー部８３の中心軸Ｃの延出方向の全長Ｈのうち、上方突出キー部８３の突出端部８８の側の一部に設けられている。

この構成によれば、凹部８５は上方突出キー部８３または下方突出キー部８４の突出端部８８に設けられる。したがって、荷重のかかりやすい突出端部８８の弾性変形が促されるので、上方突出キー部８３または下方突出キー部８４の磨耗がさらに抑制される。

（６−３）変形例Ｃ
図９は変形例Ｃに係るオルダム継手８０Ｃの上方突出キー部８３の構造を示す。下方突出キー部８４の構造も本図と同様であってよい。凹部８５は、摺動面８６に設けられている。摺動面８６は、可動案内溝６９と摺動する。

この構成によれば、凹部８５に保持された潤滑油Ｌが摺動面８６に容易に供給されるので、上方突出キー部８３または下方突出キー部８４の磨耗がより抑制される。

（６−４）変形例Ｄ
図１０は変形例Ｄに係るオルダム継手８０Ｄの上方突出キー部８３の構造を示す。下方突出キー部８４の構造も本図と同様であってよい。２つの交差面８７のうち円環部８１の外方側の１つには、凹部８５が設けられている。凹部８５は穴の形態を有しており、対向する２組の側壁８９によって規定されている。穴の形状は四角形に代えて丸形であってもよい。凹部８５は貫通孔であってもよい。穴の寸法は、穴が毛細管現象その他によって潤滑油Ｌを保持できるように設定されている。

この構成によれば、凹部８５は側壁８９に囲まれた穴であるので、上方突出キー部８３または下方突出キー部８４に所定の剛性が必要な場合に、剛性を確保しやすい。

（６−５）変形例Ｅ
図１１は変形例Ｅに係るオルダム継手８０Ｅの上方突出キー部８３の構造を示す。下方突出キー部８４の構造も本図と同様であってよい。凹部８５は摺動面８６に設けられている。凹部８５は穴の形態を有しており、対向する２組の側壁８９によって規定されている。穴の形状は四角形に代えて丸形であってもよい。凹部８５は貫通孔であってもよい。

この構成によっても、凹部８５は側壁８９に囲まれた穴であるので、上方突出キー部８３または下方突出キー部８４に所定の剛性が必要な場合に、剛性を確保しやすい。

（６−６）変形例Ｆ
上述の実施形態では、凹部８５は上方突出キー部８３および下方突出キー部８４の両方に設けられている。これに代えて、凹部８５は上方突出キー部８３および下方突出キー部８４のいずれか一方に設けられてもよい。

（６−７）変形例Ｇ
上述の実施形態では、固定案内溝７９はフレーム部材７０に設けられる。これに代えて、固定案内溝を固定スクロール５０に設けても良い。この場合、オルダム継手８０は固定スクロール５０と可動スクロール６０の間に配置される。

（６−８）変形例Ｈ
上述の実施形態では、上方突出キー部８３において、摺動面８６が規定する平面は、可動案内溝６９の長手方向ＭＵ、すなわち上方突出キー部８３の移動方向に延びる直線を含んでいる。これに代えて、摺動面８６が規定する平面は、上方突出キー部８３の移動方向に延びる直線から小さな鋭角だけ傾いた直線を含んでいてもよい。この場合、２つの摺動面８６は上方突出キー部８３にテーパ形状を与える。下方突出キー部８４にテーパ形状を持たせてもよい。

１０スクロール圧縮機
２０ケーシング
３０モータ
４０圧縮機構
５０固定スクロール
６０可動スクロール
６９可動案内溝
７０、７５フレーム部材
７９固定案内溝
８０オルダム継手
８１円環部
８３上方突出キー部
８４下方突出キー部
８５凹部
８６摺動面
８７交差面
８８突出端部
Ｃ中心軸

特開２０１４−２０２０７６号公報

Claims

ケーシング（２０）と、
固定スクロール（５０）と、
可動スクロール（６０）と、
前記ケーシングに固定されるフレーム部材（７０）と、
前記可動スクロールの公転を可能にしつつ自転を抑制するオルダム継手（８０）と、
を備え、
前記固定スクロールまたは前記フレーム部材には固定案内溝（７９）が設けられ、
前記可動スクロールには可動案内溝（６９）が設けられ、
前記オルダム継手は、円環部（８１）およびキー部（８３、８４）を有し、
前記キー部は、少なくとも前記円環部の中心軸（Ｃ）の延出方向である中心軸方向に前記円環部から突出するとともに、前記固定案内溝または前記可動案内溝の中を移動可能に配置されており、
前記キー部の少なくとも１面には、対向する２つの側壁（８９）を有する凹部（８５）が設けられている、
スクロール圧縮機（１０）。
前記凹部は、前記キー部の前記中心軸方向の全長（Ｈ）にわたって設けられている溝部である、
請求項１に記載のスクロール圧縮機。
前記凹部は、前記キー部の前記中心軸方向の全長（Ｈ）のうち、前記キー部の突出端部（８８）の側の一部に設けられている、
請求項１に記載のスクロール圧縮機。
前記キー部は、前記固定案内溝または前記可動案内溝と摺動する摺動面（８６）を有し、
前記少なくとも１面は、前記摺動面を含む、
請求項１から３のいずれか１つに記載のスクロール圧縮機。
前記キー部は、前記固定案内溝または前記可動案内溝の長手方向に交差する交差面（８７）を有し、
前記少なくとも１面は、前記交差面を含む、
請求項１から４のいずれか１つに記載のスクロール圧縮機。