スクロール圧縮機

【課題】
スクロール圧縮機において、高さ方向にコンパクトに収納でき、重量増加を抑えてオルダムリングの爪の面圧を確保し、かつ周辺部品と干渉することのない構造を得る。
【解決手段】
揺動スクロール１０２とフレーム１０４の底部１０４ａとの間に、揺動スクロール１０２をスラスト方向に支承する略リング状のスラスト受け１１２が配設され、このスラスト受け１１２は、揺動スクロール１０２の台板１０２ｃの背面の外周側に形成された凹部１０２ｅに収容されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空調機および冷凍機等に搭載されるスクロール圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最初に、図８および図９を参照して、特許文献１に記載された従来のスクロール圧縮機の構造と動作を説明する。図８は従来のスクロール圧縮機の縦断面図、図９は図８の要部拡大断面図である。
【０００３】
図８および図９において、固定スクロール１０１および揺動スクロール１０２から構成される圧縮機構がシェル１０３内の上部に設けられている。揺動スクロール１０２は、その外周近傍背面において、シェル１０３の内周面に固着されたフレーム１０４によりスラスト方向に摺動自在に支持されている。
【０００４】
揺動スクロール１０２の背面の中心近傍に設けられたボス部１０２ａには軸受穴部１０２ｂが形成されており、この軸受穴部１０２ｂには、主軸１０５の上端部に形成された偏心軸部１０５ａが、周方向に摺動自在に係合する状態で収納されている。主軸１０５は、上端が開放された有底円筒状のフレーム１０４の底部１０４ａに形成された主軸受１０４ｂによりラジアル方向に軸支され、また外周に回転子１０５ｃが固着されており、電動機１０６によって回転駆動される。
【０００５】
フレーム１０４の底部１０４ａの上面中央部には、オルダムリング１０７を収容するオルダムリング収容部１０４ｃが形成されている。オルダムリング１０７は、オルダムリング収容部１０４ｃの底面と所定方向に摺動自在であり、かつ、揺動スクロール１０２の背面と、前記所定方向と直行する方向に摺動自在に構成されている。
【０００６】
シェル１０３の底部には油溜め１０８が形成され、主軸１０５の下端には、油溜め１０８内の潤滑油を汲み上げて軸受穴部１０２ｂ、主軸受１０４ｂおよびオルダムリング収容部１０４ｃに供給するためのポンプ１０９が設けられている。また、主軸１０５内には、給油経路である油穴１０５ｂが設けられている。
【０００７】
次に、上述した従来のスクロール圧縮機の動作を説明する。電動機１０６により主軸１０５が回転駆動されると、その回転が偏心軸部１０５ａおよび軸受穴部１０２ｂにおいて主軸１０５と係合する揺動スクロール１０２に伝えられる。この際、オルダムリング収容部１０４ｃ内で往復運動するオルダムリング１０７により揺動スクロール１０２の自転が防止されるので、揺動スクロール１０２は公転運動を行うことになり、固定スクロール１０１と協動して、周知のスクロール圧縮機の圧縮原理により冷媒ガスが圧縮される。
【０００８】
また主軸１０５が回転すると、ポンプ１０９により油溜め１０８内の潤滑油が吸引される。これにより、潤滑油は、図９に矢印で示すように、主軸油穴１０５ｂを通って軸受穴部１０２ｂおよび主軸受１０４ｂを潤滑し、次いで、揺動スクロール１０２の背面とオルダムリング収容部１０４ｃの底面との間にオルダムリング１０７を境に形成される内側空間１１０に至る。そして、オルダムリング１０７の上面と揺動スクロール１０２の背面との隙間を経てオルダムリング１０７の外側空間１１１に至り、さらに、フレーム１０４に穿設された排油穴１０４ｄを通じてフレーム１０４外へ排出され、油溜め１０８に戻る。
【０００９】
上述した従来のスクロール圧縮機において、運転時、渦巻内の圧縮ガスによる軸方向の反発力（以下、「スラスト荷重」と記す）によって、揺動スクロール１０２がフレーム１０４に強く押し付けられながら公転運動をする。その結果、スラスト荷重により揺動スクロール１０２の下面が摺動摩耗し、最悪の場合、揺動スクロール１０２がフレーム１０４に焼き付いてしまう。
【００１０】
このような事態を避けるため、特許文献２に記載されたスクロール圧縮機では、揺動スクロール１０２とフレーム１０４との間の摺接面にスラスト受けを配設している。スラスト受けによりスラスト荷重を受けることで、スラスト荷重による揺動スクロール１０２下面の摺動摩耗を抑えることができ、またフレーム１０４との焼き付きを防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平７−１８９９６１号公報参照
【特許文献２】特開２００７−１４６８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
揺動スクロール１０２とフレーム１０４との間にスラスト受けを配設する場合、固定スクロール１０１とフレーム１０４との間の限られた空間内に揺動スクロール１０２、オルダムリング１０７およびスラスト受けを配置しなければならない。
【００１３】
しかし、揺動スクロール１０２にはオルダムリング１０７の爪部を収容する溝部を設けなければならず、揺動スクロール１０２の台板にある程度の厚みが必要となるため、圧縮機の体積が増加する。また、圧縮機運転時にスラスト受けが周辺部品と干渉しないよう揺動スクロール１０２の背面にスラスト受けを取り付けると、揺動スクロール１０２の遠心力が増加して、軸受けに異常磨耗や焼き付きが発生する原因となる。
【００１４】
更に、スラスト受けを揺動スクロール１０２の背面に配設することで、同じく背面に設けられたオルダムリング１０７の爪部収容溝とオルダムリング１０７の爪との面圧を確保できなくなり、オルダムリング１０７の爪部に異常磨耗が発生する原因となる。
【００１５】
この発明は上記の課題を解決するためになされたもので、スラスト受けの配置を工夫することで、高さ方向にコンパクトに収納でき、重量増加を抑えてオルダムリングの爪の面圧を確保し、かつ周辺部品と干渉することのない構造を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この発明にかかるスクロール圧縮機は、底部に油溜めを有するシェルと、シェル内の上部に設けられ、台板上に渦巻歯が形成された固定スクロールと、固定スクロールとともに圧縮機構を構成し、台板上に渦巻歯が形成され、背面の中心部に揺動軸受を有するボス部が形成された揺動スクロールと、一端に揺動軸受に回転自在に係合する偏心軸部が形成され、電動機により回転駆動される主軸と、有底円筒状をなし、外周がシェルの内周面に固着され、揺動スクロールを挟んで、開放側上端面に固定スクロールが当接固定され、底部に主軸を回転自在に支承する主軸受が形成されたフレームと、揺動スクロールとフレームの底部との間に配設され、揺動スクロールの自転を防止するオルダムリングと、を備えたスクロール圧縮機において、
揺動スクロールとフレームの底部との間に、揺動スクロールをスラスト方向に支承する略リング状のスラスト受けが配設され、かつスラスト受けは、揺動スクロールの台板の背面の外周側に形成された凹部に収容されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
この発明のスクロール圧縮機は、揺動スクロールの台板の背面に設けられた略リング状の凹部にスラスト受けを収容することで、高さ方向にコンパクトな構成とすることができる。更に揺動スクロールの軽量化ができるので、軸受けの異常磨耗や焼き付きを防止でき、あわせて軽量なスクロール圧縮機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の要部拡大断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の主要部材を展開して示した斜視図である。
【図３】実施の形態１における揺動スクロールおよびスラスト受けを背面側から見た平面図である。
【図４】図３の要部拡大図である。
【図５】図３の要部拡大図である。
【図６】この発明の実施の形態２におけるスクロール圧縮機の要部拡大平面図である。
【図７】この発明の実施の形態３におけるスクロール圧縮機の要部拡大平面図である。
【図８】従来のスクロール圧縮機の縦断面図である。
【図９】図８のスクロール圧縮機の要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、この発明にかかるスクロール圧縮機の各実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の要部拡大断面図である。また図２は、同スクロール圧縮機の主要部材を展開して示した斜視図である。なお図１は、ソルダムリング収容部１０４ｃを含まない位置の断面を示している。図中、図８および図９に示した従来のスクロール圧縮機と同一部分には同一符号を付して、重複する説明を省略する。
【００２１】
圧縮機構を構成する固定スクロール１０１は、台板１０１ａの下面に渦巻歯１０１ｂが形成されたものである。同様に揺動スクロール１０２は、台板１０２ｃの上面に
渦巻歯１０２ｄが形成されたものである。前述したように、固定スクロール１０１に対して揺動スクロール１０２が揺動運動を行うことにより、渦巻歯１０１ｂと１０２ｄとの間で冷媒ガスの圧縮が行われる。
【００２２】
図１に示すように、本実施の形態においては、揺動スクロール１０２の台板１０２ｃの背面の外周側にリング状の凹部１０２ｅを形成し、その凹部１０２ｅに略リング状のスラスト受け１１２を収容している。
【００２３】
また、図２に示すように、凹部１０２ｅにリーマボルト１１４を配置するための一対のネジ穴１０２ｆを設け、スラスト受け１１２の対向する位置に、リーマボルト１１４の頭部を収納する一対の孔１１２ａを設けている。リーマボルト１１４を、スラスト受けに設けられた孔１１２ａと、揺動スクロール１０２の背面に設けられたネジ穴１０２ｆに挿入することで、スラスト受け１１２の位置を規制し、周辺の部材との干渉を避けることができる。
【００２４】
次に、図３、図４および図５を参照して、揺動スクロール１０２の背面に設けられたスラスト受け収容用凹部１０２ｅ、この凹部１０２ｅに設けられたネジ穴１０２ｆ、およびスラスト受け１１２に設けられたリーマボルト１１４の頭部を収納するための孔１１２ａの寸法関係について説明する。
【００２５】
図３は揺動スクロール１０２およびスラスト受け１１２を背面側から見た図、図４および図５はその要部拡大図である。図３に示すように、揺動スクロールの台板１０２ｃの背面の外周側に形成された略リング状の凹部１０２ｅに、同心円状にスラスト受け１１２が収容されている。なお、揺動スクロールの台板１０２ｃの背面に形成された一対の溝１０２ｇは、オルダムリング１０７のリング部１０７ａに形成された爪１０７ｂを収容する溝である。
【００２６】
図４に示すように、揺動スクロールの台板１０２ｃの背面に設けられた凹部１０２ｅにおいて、台板１０２ｃの中心からオルダムリング爪収容溝１０２ｇの直線部外周側終端までの距離をφＡとする。また台板１０２ｃの中心から凹部１０２ｅの内周位置の距離をφＢとする。このときφＡ＜φＢの関係で配置することで、圧縮機運転時のオルダムリング１０７の爪１０７ｂとオルダムリング爪収容溝１０２ｇとの面圧を確保することができる。
【００２７】
また、図５に示すように、リーマボルト１１４とスラスト受け１１２に設けられた穴の隙間をCｒ１とする。揺動スクロール１０２の台板１０２ｃの背面に設けられた略リング状の凹部１０２ｅの内周とスラスト受け１１２の内周の隙間をCｒ２とする。またスラスト受け１１２の外周とフレーム１０４の内周の隙間をCｒ３とする。このとき、Ｃｒ１＜Ｃｒ２かつＣｒ１＜Ｃｒ３の関係で構成し、リーマボルト１１４によりスラスト受け１１２の位置を規制することで、スラスト受け１１２を高さ方向でコンパクトに収納しつつ、周辺部品と干渉することのない構造を得ることができる。
【００２８】
次に、本実施の形態にかかるスクロール圧縮機の動作を説明する。シェル１０３に設けられた電源端子（図示せず）に通電すると、電動機１０６と回転子１０５ｃとの間にトルクが発生し、主軸１０５が回転する（図８参照）。これにより、主軸１０５の偏心軸部１０５ａに回転自在に装着された揺動スクロール１０２がオルダムリング１０７を介して公転運動し、固定スクロール１０１と協動する。
【００２９】
吸入管からシェル１０３内に吸引された冷媒ガスは、固定スクロール１０１と揺動スクロール１０２によって構成される圧縮室へ吸入され、圧縮された後、吐出管を介してシェル１０３外へ吐出される。
【００３０】
またシェル１０３の底部の油溜め１０８にある潤滑油は、主軸１０５が回転するとポンプ１０９により揚油され、主軸１０５内に設けられた油穴１０５ｂを通り、スラスト受け１１２とフレーム１０４の底部１０４ａとの摺接面、更に各軸受や他の摺動部に給油、潤滑された後、再びシェル１０３の底部に戻る。
【００３１】
以上のように、揺動スクロール１０２の台板１０２ｃの背面に略リング状の凹部１０２ｅを設け、この凹部１０２ｅにスラスト受け１１２を収容することで、高さ方向にコンパクトな構造のスクロール圧縮機を実現できる。また、凹部１０２ｅを設けることで揺動スクロール１０２の軽量化ができ、遠心力を抑えることができる。
【００３２】
また、揺動スクロール１０２の台板１０２ｃの背面に設けられた凹部１０２ｅの内周位置をオルダムリング１０７の爪１０７ｂの直線部より外側に設けることで、爪の面圧を確保できる。
【００３３】
更に、スラスト受け１１２の配設位置をリーマボルト１１４とスラスト受け１１２に設けられた孔１１２ａおよび揺動スクロール１０２の台板１０２ｃの背面に設けられた穴１０２ｆで規制することで、周辺部品と干渉することのない構造を実現できる。
これらの結果、信頼性の高いスクロール圧縮機を得ることができる。
【００３４】
なお、スラスト受け１１２には、通常、耐磨耗性に優れた金属製の板材を用いるが、特性の異なる金属を張り合わせ板材を構成してもよい。例えば、摺動部側に耐磨耗性に優れた金属を用い、揺動スクロール１０２と接する側に強度に優れた金属を用いる。
【００３５】
実施の形態２．
本実施の形態では、オルダムリング１０７の爪１０７ｂがオルダムリング１０７のリング部１０７ａより外周側にオーバーハングしている場合について、スラスト受けの形状を説明する。
【００３６】
図６は、このような場合のスラスト受け１１２の形状を示す要部平面図である。実施の形態１で説明したスラスト受け１１２に、オルダムリングの爪収容溝１０２ｇの先端に設けられた逃がし部１０２ｈに対応する形で逃がし部１１２ｂを爪収容溝１０２ｇの直線部より外周側に設けることで、オルダムリング１０７との干渉を回避することができる。
【００３７】
実施の形態３．
本実施の形態では、スラスト受け１１２の摺動部に潤滑油を給油する給油孔を設けた場合について、スラスト受け１１２の構造を説明する。
【００３８】
図７は、このような場合のスラスト受け１１２の形状を示す要部平面図である。実施の形態２で説明したスラスト受け１１２に、オルダムリング１０７の爪１０７ｂの逃がし部１１２ｂより外周側に給油孔１１２ｃを設けることで、スラスト受け１１２の摺動部に潤滑油を十分供給し、スラスト荷重による異常磨耗や焼き付きを防ぐことができる。
【符号の説明】
【００３９】
１０１固定スクロール
１０１ａ、１０２ｃ台板
１０１ｂ、１０２ｄ渦巻歯
１０２揺動スクロール
１０２ａボス部
１０２ｂ軸受穴部
１０２ｅ凹部
１０２ｆ穴
１０２ｇオルダムリング爪収容溝
１０３シェル
１０４フレーム
１０４ａ底部
１０４ｂ主軸受
１０４ｃオルダムリング収容部
１０４ｄ排油穴
１０５主軸
１０５ａ偏心軸部
１０５ｂ油穴
１０５ｃ回転子
１０６電動機
１０７オルダムリング
１０７ａ爪
１０７ｂリング部
１０８油溜め
１０９ポンプ
１１０内側空間
１１１外側空間
１１２スラスト受け
１１２ａ孔
１１２ｂ逃がし部
１１２ｃ給油穴
１１４リーマボルト

【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部に油溜めを有するシェルと、
前記シェル内の上部に設けられ、台板上に渦巻歯が形成された固定スクロールと、
前記固定スクロールとともに圧縮機構を構成し、台板上に渦巻歯が形成され、背面の中心部に揺動軸受を有するボス部が形成された揺動スクロールと、
一端に前記揺動軸受に回転自在に係合する偏心軸部が形成され、電動機により回転駆動される主軸と、
有底円筒状をなし、外周が前記シェルの内周面に固着され、前記揺動スクロールを挟んで、開放側上端面に前記固定スクロールが当接固定され、底部に前記主軸を回転自在に支承する主軸受が形成されたフレームと、
前記揺動スクロールと前記フレームの底部との間に配設され、前記揺動スクロールの自転を防止するオルダムリングと、を備えたスクロール圧縮機において、
前記揺動スクロールと前記フレームの底部との間に、前記揺動スクロールをスラスト方向に支承する略リング状のスラスト受けが配設され、かつ前記スラスト受けは、前記揺動スクロールの台板の背面の外周側に形成された凹部に収容されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記スラスト受けに設けられた孔と、前記揺動スクロールの凹部のうち前記孔に対向する位置に設けられた穴にリーマボルトを挿入し、前記リーマボルトによって前記スラスト受けの位置を規制することを特徴とする、請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記スラスト受けは、材質の異なる略リング状の２種類の金属が張り合わされた板材であることを特徴とする、請求項１または２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記オルダムリングとして、リングの上面および下面に互いに直交する１対の爪が形成され、かつ前記爪が前記オルダムリングのリングより外周側にオーバーハングしているものが用いられ、前記スラスト受けに、前記爪を逃がす逃がし部が前記揺動スクロールの背面に設けられて前記爪を収容する溝の直線部より外周側に形成されることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
前記スラスト受けは、前記フレームとの間に潤滑油を給油するための給油孔を有することを特徴とする、請求項４に記載のスクロール圧縮機。
【請求項６】
前記油溜めの潤滑油はポンプにより汲み上げられ、前記主軸内を軸方向に貫通する油穴を通り、前記フレームの主軸受と揺動軸受を給油した後、前記スラスト受けの前記フレームと摺接する面を通り、前記フレームにある排油穴から前記油溜めへ排油されることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。

【図１】