JPH05141370A - 密閉形スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】固定スクロール５、あるいは旋回スクロール６
のスラスト摺動面となる鏡板５ａ外周面に着脱可能な環
状の摺動部材２５１を備え、着脱可能な環状の摺動部材
２５１の材質は、固定スクロール５と旋回スクロール６
に使用した材質と異なる材質で両スクロール部材と馴染
性のよい材質を使用する。 【効果】一定速度用スクロール圧縮機やワイドレンジ形
スクロール圧縮機でも、両スクロール部材の使用材質に
とらわれることもなく、環状の摺動部材の材質のみを変
えるだけで、スラスト摺動部での適正な組合わせがえら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍空調用・冷蔵庫用
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】従来の技術のスクロール圧縮機は、特開
昭58−57002 号公報で開示されているように、スクロー
ル部材の耐摩耗性となじみに伴うシール性を向上するた
め、スクロール圧縮機構部である固定スクロール部材、
あるいは旋回スクロール部材の摺動面に高周波焼き入れ
を施し、次に、リューブライト処理などをほどこした構
造が、開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記引用例では、スク
ロール部材の鏡板摺動部に高周波焼き入れを施し、次に
リューブライト処理をほどこしているため、表面処理が
固定化している。このため、固定スクロールや旋回スク
ロールの使用材質が一定速度用スクロール圧縮機の場合
には上記した従来法の表面処理でスクロール部材の耐摩
耗性となじみに伴うシール性を向上する機能を維持でき
るが、圧縮機の回転数（運転周波数）が１５０Ｈｚから
１８０Ｈｚと高速回転化するワイドレンジ形スクロール
圧縮機には従来法の表面処理は適用できない。高速化の
ためには、旋回スクロールの使用材質をアルミ合金など
の軽量材を使用したほうが、圧縮機の信頼性を確保する
ためには不可欠の条件となるためである。この様に、一
定速度用スクロール圧縮機とワイドレンジ形スクロール
圧縮機における両スクロール部材の使用材質の組合わせ
が異なる。このため、摺動部に適した表面処理も幾つも
の存在することとなり、設備の数とともにスクロール部
材の部品点数が増えることになる。本発明は使用するス
クロール材質、いいかえれば圧縮機の駆動方法にとらわ
れずに上記スラスト摺動部での潤滑性能を向上させ、ま
たスクロール部材の耐摩耗性となじみに伴うシール性を
向上できる構造を開示することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このため、本発明では、
密閉容器内に、スクロール圧縮機と電動機をフレームに
支承した回転軸を介して連設して収納し、密閉容器室を
上下室に区画し、スクロール圧縮機は、円板状鏡板に渦
巻状のラップを直立する固定スクロール部材及び旋回ス
クロール部材を、ラップを内側にしてかみ合せ、旋回ス
クロール部材を回転軸に連設する偏心軸部に係合し、旋
回スクロール部材を自転することなく固定スクロール部
材に対し旋回運動させ、固定スクロール部材には中心部
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、両スクロール部材で形成される
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、吐出口より圧縮ガスを上部容器室に吐出し、通路を
介し下部容器室に導き、吐出管を介して器外に吐出する
密閉形スクロール圧縮機において、前記固定スクロール
部材、あるいは旋回スクロール部材のスラスト摺動面と
なる鏡板外周面に着脱可能な環状の摺動部材を備える構
造とする。前記着脱可能な環状の摺動部材の材質とし
て、固定スクロール部材と旋回スクロール部材の使用材
質と異なる材質で両スクロール部材と馴染性のよい材質
を使用したことを特徴とする。また、前記環状の摺動部
材の摺動面に油溜めとなる放射状溝、あるいは円形溝を
備え、該摺動面に油を供給する油溜め機能を備えた。

【０００５】

【作用】本発明の作用を図１から図４と表１をもとにし
て説明する。

【０００６】図１と図２は、旋回スクロール部材６の鏡
板摺動面６ｋに着脱可能な環状の摺動部材２５１を備え
た場合を示す実施例であり、図３は、その他の環状摺動
部材２５２の例を示す。図４は、その環状摺動部材２５
２の表面に馴染層３０１を付着させた例を示す。表１
は、固定スクロール部材と旋回スクロール部材及び環状
摺動部材の使用材質の組合せ例を説明するものである。
組合せＡは、固定スクロール部材５の材質が鋳鉄材で一
方旋回スクロール部材６の材質が鋳鉄材の組合せの場合
には環状摺動部材の使用材質としてアルミ材、あるいは
アルミ材に図３，図４の表面処理を施す方法の組合せ例
を示す。アルミ合金は、鋳鉄材と馴染性がよく、比較的
に低い摩擦係数が得られる。このため、この部分での摺
動損失をより小さくできる。組合せＡは、一定速度用ス
クロール圧縮機の場合に適した組合せとなる。また、組
合せＢは、固定スクロール部材５の材質がアルミ材で一
方の旋回スクロール部材６の材質もアルミ材の組合せの
場合には環状摺動部材の使用材質として鋳鉄材、あるい
は鋳鉄材に図３，図４の表面処理を施す方法の組合せ例
を示す。組合せＢは、圧縮機の回転数（運転周波数）が
１５０Ｈｚから１８０Ｈｚと高速回転化するワイドレン
ジ形スクロール圧縮機に適する。この場合、旋回スクロ
ールに発生する遠心力を小さくするため、後で図示する
ように（図５，図６参照）環状摺動部材２５２は、固定
スクロールの鏡板摺動面側に組み込む。組合せＣは、固
定スクロール部材５の材質が鋳鉄材で一方旋回スクロー
ル部材６の材質がアルミ材の組合せの場合には環状摺動
部材の使用材質として両スクロールの材質とは異なる銅
合金などの軸受材料（カーボン材質を含む）からなる場
合の組合せ例を示す。固定スクロール部材、あるいは旋
回スクロール部材のスラスト摺動面となる鏡板外周面に
着脱可能な環状の摺動部材を備える構造とし、一方、表
１に示すような組合せとすることにより、鏡板摺動部で
の同質材料による摺動を回避できる。また、より低い摩
擦係数の得られる材料の組合せを容易に選択できる。こ
れにより、使用するスクロール材質の選定にも幅を持た
せることができる。また、ヘリウム用途や使用材質に限
定される特殊用途へのスクロール圧縮機に使えるなど圧
縮機の用途拡大が図れる。また、環状の摺動部材の摺動
面に油溜めとなる放射状溝、あるいは円形溝を備え、摺
動面に油を供給する油溜め機能を備えた構成とすること
で、摺動面での油潤滑が確実に行われ、この部分での摺
動性能が改善され、ひいては摺動損失が低減する。この
様な構造とすることにより、一定速度用スクロール圧縮
機やワイドレンジ形スクロール圧縮機でも、両スクロー
ル部材の使用材質にとらわれることもなく、環状の摺動
部材の材質のみを変えるだけで、スラスト摺動部での適
正な組合わせがえられる。環状の摺動部材はもの自体小
形であり、外注による製作が可能であり、摺動部に適し
た表面処理に必要な設備の数が減らすことができる。ま
た、図４に示すように、環状摺動部材２５２の表面に馴
染層３０１を付着させることにより、スラスト摺動部で
の潤滑性能を向上させ、またスクロール部材の耐摩耗性
となじみに伴うシール性を向上できるので、背圧室４１
ないしこの空間とつながっているフレーム室１１ｍから
吸入室５ｆへのガスもれを大きく防止できるので、圧縮
機の容積効率が改善される。

【０００７】

【実施例】本発明の実施例を図１から図９にわたって示
す。

【０００８】図１と図２は、旋回スクロール部材６の鏡
板摺動面６ｋに着脱可能な環状の摺動部材２５１を備え
た場合を示す実施例で、その平面図と縦断面図である。
該環状の摺動部材２５１の摺動面２５１ａと、摺動部材
２５１を固定する旋回スクロール部材６のスラスト摺動
面６ｋ側とに微小隙間Ｓｏを設定している。これは、両
スクロール部材の圧力や温度による軸方向に変形が生
じ、初期隙間を設定することで、この両スクロール間で
の軸方向当たりを緩和する構造としている。また、この
着脱可能な環状の摺動部材２５１の摺動面２５１ａに油
溜めとなる放射状溝２０１をピッチＰ＝(２ないし３）
＊Ｅth，(Ｅth：旋回半径）の溝ピッチを与えて、この
部分の油による潤滑性能を改善している。図３は、その
他の環状摺動部材２５２の例を示す縦断面図である。こ
の環状の摺動部材２５２の片側表面２５２ｂには表面硬
化処理を施しており、硬化層２５２ａを形成する。２５
２ｂは環状摺動部材２５２をスクロール部材に固定する
ための止めボルト用穴である。なお、環状の摺動部材２
５２の摺動幅Ｌは、図３に示すように、旋回半径の１.
５ 倍から２倍前後の寸法が適正である。図４は、その
環状摺動部材２５２の表面に馴染層３０１を付着させた
例を示す縦断面図である。

【０００９】表１は、固定スクロール部材と旋回スクロ
ール部材及び環状摺動部材の使用材質の組合せ例を説明
する表である。組合せＡは、固定スクロール部材５の材
質が鋳鉄材で、一方、旋回スクロール部材６の材質が鋳
鉄材の組合せの場合には環状摺動部材の使用材質として
アルミ材、あるいはアルミ材に図３，図４の表面処理
（例えば潤滑アルマイト処理など）を施す方法の組合せ
例を示す。アルミ合金は、鋳鉄材と馴染性がよく、比較
的に低い摩擦係数が得られる。このため、この部分での
摺動損失をより小さくできる。組合せＡは、一定速度用
スクロール圧縮機の場合に適した組合せとなる。また、
組合せＢは、固定スクロール部材５の材質がアルミ材で
一方の旋回スクロール部材６の材質もアルミ材の組合せ
の場合には環状摺動部材の使用材質として鋳鉄材、ある
いは鋳鉄材に図３，図４の表面処理を施す方法の組合せ
例を示す。組合せＢは、圧縮機の回転数（運転周波数）
が１５０Ｈｚから１８０Ｈｚと高速回転化するワイドレ
ンジ形スクロール圧縮機に適した組合せとなる。この場
合、旋回スクロールに発生する遠心力を小さくするた
め、後で図示するように（図５，図６参照）環状摺動部
材２５２は、固定スクロールの鏡板摺動面側に組み込
む。組合せＣは、固定スクロール部材５の材質が鋳鉄材
で一方旋回スクロール部材６の材質がアルミ材の組合せ
の場合には環状摺動部材の使用材質として両スクロール
の材質とは異なる銅合金などの軸受材料（カーボン材質
を含む）からなる場合の組合せ例を示す。このような組
合せとすることにより、鏡板摺動部での同質材料による
摺動を回避でき、より低い摩擦係数の得られる材料の組
合せを容易に選択できる。

【００１０】図５と図６は、固定スクロール部材５の鏡
板摺動面５ｋに着脱可能な環状の摺動部材２５２を備え
た場合を示す実施例で、その部分断面図である。圧縮機
の回転数（運転周波数）が１５０Ｈｚから１８０Ｈｚと
高速回転化するワイドレンジ形スクロール圧縮機に適し
た構造である。摺動部材２５２は、止めボルト２６０に
よって固定される。この止めボルト２６０の頂上部の穴
部は油溜め機能をもつ円形溝２０２となる。また、摺動
面２５２ｋに油を供給するため、環状の摺動部材２５２
の外周部にあって固定スクロール５側に油溜め機能を備
えた環状溝部５ｓを固定スクロール鏡板外周面に形成し
ている。

【００１１】また、環状の摺動部材２５２の摺動面２５
２ｋと、摺動部材２５２を固定する固定スクロール部材
５のスラスト摺動面５ｋ側とに微小隙間Ｓｏを設定して
いる。これは、故意に軸方向に初期隙間Ｓｏを設定する
ことにより、この両スクロール間での軸方向当たりを緩
和するような構造としている。

【００１２】図７は、環状の摺動部材２５３の摺動面に
テーパ面２５３ａをそなえた構成を示す摺動部材２５３
の平面図である。摺動部材２５３は、止めボルト２６０
によって旋回スクロール６側の鏡板部６ａに固定され
る。この止めボルト２６０の頂上部の穴部は油溜め機能
をもつ円形溝２０３となり、油ポケットとして利用する
ものである。一方、図８は、スクロール圧縮機の鏡板外
周部周りの構造を示す部分断面図である。摺動面２５３
ａに油膜による動圧Ｐｏｉｌの発生しうるテーパ形状と
している。このテーパ形状部２５３ａの軸方向の段差は
十数μから数十μの寸法となっている。摺動速度Ｖｓの
方向に対して図８に示すように、右下がりのテーパ面と
することにより外周部の空間１１ｍ、及び油溜め部５ｐ
から潤滑油２２ａがスラスト摺動部２５３ｄにはいりや
すくなり、固定スクロール鏡板面５ｋとテーパ形状部２
５３ａとのくさび作用が働いて、油膜による動圧Ｐｏｉ
ｌが発生することになる。この摺動面２５３ａ周りは、
背圧室４１ないし、この空間とつながっているフレーム
室１１ｍと吸入室５ｆとのシールをする箇所であり、こ
の構造とすることにより潤滑性能の向上のほか、背圧室
４１ないしこの空間とつながっているフレーム室１１ｍ
から吸入室５ｆへのガスもれを大きく防止できるので、
圧縮機の容積効率が改善される。

【００１３】図９は、本発明の構成を示す密閉形スクロ
ール圧縮機の部分断面図である。

【００１４】図１０は、図８の実施例を密閉形スクロー
ル圧縮機に組み込んだ場合の全体構成を示す縦断面図で
ある。図１０に示すように、密閉容器１内の上方に圧縮
機部１００が、下方に電動機部３が収納されている。そ
して、密閉容器１内は上部室１ａ（吐出室）と電動機室
１ｂ，１ｃとに区画されている。

【００１５】圧縮機部１００は固定スクロール部材５と
旋回スクロール部材６を互に噛合せて圧縮室（密閉空
間）７を形成している。固定スクロール部材５は、円板
状の鏡板５ａと、これに直立しインボリュート曲線ある
いはこれに近似の曲線に形成されたラップ５ｂとからな
り、その中心部に吐出口１０，外周部に吸入口１６を備
えている。旋回スクロール部材６は円板状の鏡板６ａ
と、これに直立し、固定スクロールのラップと同一形状
に形成されたラップ６ｂと、鏡板の反ラップ面に形成さ
れたボス６ｃからなっている。摺動部材２５３は、止め
ボルト２６０によって旋回スクロール６側の鏡板部６ａ
に固定される。環状の摺動部材２５３の摺動面にテーパ
面２５３ａをそなえた構成である。フレーム１１は中央
部に軸受部を形成し、この軸受部に回転軸１４が支承さ
れ、回転軸先端の偏心軸１４ａは、ボス６ｃに旋回運動
が可能なように挿入されている。また、フレーム１１に
は固定スクロール部材５が複数本のボルトによって固定
され、旋回スクロール部材６はオルダムリングおよびオ
ルダムキーよりなるオルダム機構１２によってフレーム
１１に支承され、旋回スクロール部材６は固定スクロー
ル部材５に対して、自転しないで旋回運動をするように
形成されている。回転軸１４には下部に、ロータ３ｂに
固定された電動機軸１４ｂを一体に連設し、電動機部３
を直結している。固定スクロール部材５の吸入口１６に
は密閉容器１を貫通して垂直方向の吸入管１７が接続さ
れ、吐出口１０が開口している上部室１ａは通路１８
ａ，１８ｂを介して上部電動機室１ｂと連通している。
上部電動室１ｂは電動機ステータ３ａと密閉容器１側壁
との間の通路１９を介して下部電動機室１ｃに連通して
いる。また上部電動機室１ｂは密閉容器１を貫通する吐
出管２０に連通している。

【００１６】なお、２２は密閉容器底部の油溜りを示
す。尚、図中実線矢印は冷媒ガスの流れ方向、破線矢印
は油の流れ方向を示す。潤滑油２２ａは、密閉容器１の
下部に油溜り２２として溜められる。回転軸１４の下端
は偏心軸部（クランクピン）１４ａを備え、偏心軸部１
４ａが旋回スクロール６の鏡板６ａのボス部６ｃ内の旋
回軸受３２を介して、スクロール圧縮要素部である旋回
スクロール６と係合している。回転軸１４には、各軸受
部への給油を行なうための中心縦孔１３が回転軸１４の
下端から上端面まで形成される。１３ａは、回転軸１４
の下端と底部油溜り２２を連ねる揚油管である。偏心軸
部１４ａの下部には、旋回スクロール６のボス部６ｃの
先端面と対向する主軸受４０の上部にバランスウエイト
８が回転軸１４と結合し一体化して形成されている。潤
滑油２２ａの油溜り２２内に浸漬けされた揚油管１３ａ
の下端は高圧の吐出圧力Ｐｄを受けており、一方、下流
となる旋回軸受３２（図１参照）及び主軸受(すべり軸
受３１，ころがり軸受４０)のまわりは、旋回鏡板６ａ
に設けた細孔６ｄ（図１参照）により圧縮途中の圧力で
ある中間圧力Ｐｍを受けているため、（Ｐｄ−Ｐｍ）の
圧力差によって、容器底部の油溜り２２中の潤滑油２２
ａは、中心縦孔１３内を上昇する。

【００１７】このように、各軸受部への給油を、中心縦
孔給油による差圧給油法によって行なう。

【００１８】中心縦孔１３内を上昇した潤滑油２２ａ
は、主軸受３１ａ及び旋回軸受３２へ給油される。旋回
軸受３２へ給油された油は、背圧室４１に流入し、ひい
ては旋回スクロール鏡板外周部の側部空間であるフレー
ム室１１ｍ（図８参照）に至る。フレーム室１１ｍに至
った潤滑油２２ａは、吸入室５ｆとの差圧により上記し
たスラスト摺動面２５３ａに流入して、この部分を潤滑
することになる。なお、背圧室４１に流入した油は冷媒
ガスと混合し、ひいては、背圧孔６ｄ(図１参照)を介し
て圧縮室７に流出する。圧縮室７に至った油は、冷媒ガ
スとともに加圧され、吐出口１０を介して固定スクロー
ル５上方の吐出室１ａさらに電動機室１ｂへと移動す
る。この吐出室１ａと電動機室１ｂとで主に冷媒ガスと
油は分離され、油は密閉容器１の下部の油溜り２２に落
下し、再び各摺動部に供給される。このような油の流れ
とすることにより、圧縮機各部とくに、両スクロール部
のスラスト摺動面（テーパ面２５３ａなど）での潤滑が
確実に行われる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば次の効果がある。

【００２０】(１) 一定速度用スクロール圧縮機やワイ
ドレンジ形スクロール圧縮機においても、両スクロール
部材の使用材質にとらわれることもなく、環状の摺動部
材の材質のみを変えるだけで、スラスト摺動部での適正
な組合わせがえられる。環状の摺動部材はもの自体小形
であり、外注による製作が可能であり、摺動部に適した
表面処理に必要な設備の数が減らすことができる。この
ため、圧縮機の製造コストが安価にできる。

【００２１】(２) （１）項と関連して、圧縮機の量産
性が大きく向上できる。

【００２２】(３) （１）項と関連して、このような組
合せとすることにより、鏡板摺動部での同質材料による
摺動を回避できるとともに、より低い摩擦係数の得られ
る材料の組合せを容易に選択できる。このため、摺動部
での潤滑性能の改善により、圧縮機の性能と信頼性を大
幅に向上できる。ひいては、年間を通して空調機の消費
電力が大きく低減できる。

【００２３】(４) 潤滑性能の向上のほか、背圧室４１
ないしこの空間とつながっているフレーム室１１ｍから
吸入室５ｆへのガスもれを大きく防止でき、この部分で
のシール性能の向上により、圧縮機の容積効率が改善さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】旋回スクロール部材の鏡板摺動面に着脱可能な
環状の摺動部材を備えた場合を示す実施例の平面図。

【図２】旋回スクロール部材の鏡板摺動面に着脱可能な
環状の摺動部材を備えた場合を示す実施例の断面図。

【図３】その他の環状摺動部材の例を示す断面図。

【図４】その他の環状摺動部材の例を示す断面図。

【図５】固定スクロール部材の鏡板摺動面に着脱可能な
環状の摺動部材を備えた場合を示す実施例の部分断面
図。

【図６】固定スクロール部材の鏡板摺動面に着脱可能な
環状の摺動部材を備えた場合を示す実施例の部分断面
図。

【図７】環状の摺動部材の摺動面にテーパ面をそなえた
構成を示す摺動部材の平面図とスクロール圧縮機の鏡板
外周部周りの構造をしめす部分断面図。

【図８】環状の摺動部材の摺動面にテーパ面をそなえた
構成を示す摺動部材の平面図とスクロール圧縮機の鏡板
外周部周りの構造をしめす部分断面図。

【図９】本発明の構成を示す密閉形スクロール圧縮機の
部分断面図。

【図１０】本発明の全体構成を示す密閉形スクロール圧
縮機の縦断面図。

【符号の説明】

１…密閉容器、１ａ…吐出室（上部容器室）、１ｂ…電
動機室（下部容器室）、５…固定スクロール、５ａ…固
定スクロール鏡板部、６…旋回スクロール、７…圧縮
室、１１…フレーム、３２…旋回軸受、４１…背圧室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】密閉容器内に、スクロール圧縮機と電動機
   をフレ−ムに支承した回転軸を介して連設して収納し、
   密閉容器室を上下室に区画し、前記スクロール圧縮機
   は、円板状鏡板に渦巻状のラップを直立する固定スクロ
   ール部材及び旋回スクロール部材を、前記ラップを内側
   にしてかみ合せ、前記旋回スクロール部材を回転軸に連
   設する偏心軸部に係合し、前記旋回スクロール部材を自
   転することなく前記固定スクロール部材に対し旋回運動
   させ、前記固定スクロール部材には中心部に開口する吐
   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、両スクロール部材で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
   圧縮ガスを上部容器室に吐出し、通路を介して下部容器
   室に導き、吐出管を介し器外に吐出する密閉形スクロー
   ル圧縮機において、 前記固定スクロール部材、前記旋回スクロール部材のス
   ラスト摺動面となる鏡板外周面に着脱可能な環状の摺動
   部材を備えることを特徴とする密閉形スクロール圧縮
   機。