JP5492811B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、旋回スクロールの自転防止機構としてオルダム継手を採用した構造のスクロール圧縮機に関する。

まず、スクロール圧縮機について図６を参照して説明する。図６はスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図である。

図６において、１１は固定スクロール、１１ａはラップ、１１ｂは吐出口、１２は旋回スクロール、１２ａはラップ、１２ｂはベアリング部、１２ｃはキー溝、１３はフレーム、１３ａはベアリング部、１３ｂはキー溝、１はオルダムリング、４はキー、１５はクランクシャフト、１５ａは偏心部、１６はボルト、１７は密閉ケース、１８は吸入パイプである。

図６のスクロール圧縮機では、フレーム１３のベアリング部１３ａにクランクシャフト１５が挿入されており、クランクシャフト１５の偏心部１５ａは旋回スクロール１２に設けられたベアリング部１２ｂに挿入されている。フレーム１３に設けられたキー溝１３ｂと旋回スクロール１２に設けられたキー溝１２ｃにはオルダム継ぎ手を形成するオルダムリング１のキー４が挿入されており、固定スクロール１１は旋回スクロール１２と組合わされた状態で、フレーム１３にボルト１６によって締結されている。

上記の構成で、クランクシャフト１５に締結されたモータ１４によってクランクシャフト１５に与えられる回転運動により、クランクシャフトの偏心部１５ａを介して旋回スクロール１２は固定スクロールに対して旋回運動する。この旋回運動によって固定スクロール１１の渦形状のラップ１１ａと旋回スクロールの渦形状のラップ１２ａは相対運動を行い、固定スクロール１１に設けられた吸入口パイプ１８を経由してガスが吸入され、中心部に進むにしたがってガスは圧縮されていく。圧縮が完了したガスは固定スクロールの吐出口１１ｂから吐出される。以上の構成で図６に示したスクロール圧縮機は圧縮機としての機能を果たす。

オルダムリング１は、表裏両面に設けたキー４を旋回スクロール１２のキー溝１２ｃとフレーム１３のキー溝１３ｂに挿入してオルダム継ぎ手構造を形成している。このオルダム継ぎ手構造によって、旋回スクロール１２は自転することなく固定スクロール１１に対して旋回運動を行うことが可能となっている。

オルダムリングの一例を図７，図８により説明する。

図７はオルダムリングの斜視図で、図８は、図６のＤ−Ｄ断面である。（Ｄ′−Ｄ′断面も同様）１はオルダムリング、２は円環、３は端面、４はキー、４ａはキー側面、３は端面、４ｅはキー側面４ａと端面３の交線、１２ｄは旋回スクロールのキー溝部面取りである。

図７に示すオルダムリング１の端面３は、組合わされる旋回スクロール１２（フレーム１３）との接触面であるが、キー側面４ａとの交線４ｅも端面３の同一平面上にある。ここで、キー４は旋回スクロール１２のキー溝１２ｃ（フレーム１３のキー溝１３ｂ）に組合わされるため、キー側面４ａは、端面３との交線４ｅ近傍まで平坦にする必要があった。また、キー幅Ｗをより高精度にするためには、キー側面４ａと端面３を同時に加工することは困難で、キー側面４ａと端面３を分けて加工していた。すなわち、交線４ｅは極力シャープな隅形状に加工をする必要があった。

この交線を加工する例としては、特許文献１，２が知られている。

特許文献１は、旋回スクロールの自転防止機構として焼結金属のオルダムリングを採用したスクロール圧縮機であって、焼結金属の成形によって後工程の切削加工，研削加工に適した形状にすることで生産性を向上させ、耐摩耗性に優れるが被削性に劣る焼結金属を採用しながらも安価で信頼性の高いスクロール圧縮機を提供するものである。

また、特許文献２は、オルダム継手の軽量アルミ化に対し、耐久性にすぐれたオルダムリングの構造を提供するものである。ここには、オルダム継手をアルミ化するには、リング部とキー上突起部の付根をアール形状とすることが開示されている。

特開平１１−２３６８８５号公報 特開平２−６１３８１号公報

上記従来技術においては、交線部の加工残りの精度管理をする必要があった。また、交線部の加工残りと旋回スクロールのキー溝の干渉を防止するため、旋回スクロールのキー溝部に面取りを施し、この精度管理も必要としていた。

したがって、この精度管理を不要とし、信頼性が高い構造とすることが望まれた。

本発明はオルダムリングキー側面と環状部材端面の交差部の信頼性が高いスクロール圧縮機を得ることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は渦巻状のラップを備え固定スクロールと旋回スクロールを噛み合わせて圧縮室を形成し、旋回スクロールの自転を防止する機構としてオルダムリングを有したスクロール圧縮機において、環状部材と環状部材の端面に設けられるとともに潤滑油が供給されて前記旋回スクロールと摺動する摺動面を側面に有するキーより成り、キーの側面と環状部材端面との交差部に、前記環状部材端面から前記キーの根元に向かって斜め方向に形成される第一の平面と、前記キーの側面から前記第一の平面と平行に形成される第二の平面と、前記第一の平面と前記第二の平面とを繋ぐ１曲面とで構成したＲ溝を備えることを特徴とする。
また、本発明は、渦巻状のラップを備え固定スクロールと旋回スクロールを噛み合わせて圧縮室を形成し、前記旋回スクロール自転を防止する機構としてオルダムリングを有したスクロール圧縮機において、前記オルダムリングは、環状部材と前記環状部材の端面に設けられるとともに潤滑油が供給されて前記旋回スクロールと摺動する摺動面を側面に有するキーより成り、前記キーの側面と前記環状部材端面との交差部に、前記環状部材端面から前記キーの根元に向かって斜め方向に形成される１平面と、前記キーの側面から前記１平面に繋がる１曲面とで構成したＲ溝を備えることを特徴とする。

本発明によれば、キー側面と環状部材端面の交差部の信頼性が高いスクロール圧縮機が得られる。

実施例１のオルダムリング斜視図。 実施例１のオルダムリングのキーとキー溝の断面図。 Ｂ−Ｂ断面の加工例。 キー溝の加工例。 応力低減効果を示すグラフ。 スクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図。 従来オルダムリング斜視図。 従来オルダムリングのキーとキー溝の断面図。 実施例２のオルダムリングのキーとキー溝の断面図。 実施例３のオルダムリングのキーとキー溝の断面図。 実施例４のオルダムリング斜視図。 実施例５のオルダムリング斜視図。 実施例５のオルダムリングのキーとキー溝の断面図。 Ｃ−Ｃ断面の加工例。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。

図１，図２は本発明の実施例１を示す。図１はオルダムリングの形状の一例を示す斜視図で、図２は、本実施例のオルダムリングを図６のスクロール圧縮機に組込んだ場合のＤ−Ｄ断面である（Ｄ′−Ｄ′断面も同様）。図１，図２において、１はオルダムリング、２は円環、３は端面、４はキー、４ａはキー側面、４ｂは斜め方向のＲ溝、Ｌ１はＲ溝部の平面、ｒ２はＲ溝部の曲面、Ｌ２はＲ溝部の平面である。

図１，図２に示すようにオルダムリング１は、円環２にキー４が形成されており、キー側面４ａと端面３の交差部には、端面から斜め方向にＲ溝４ｂを形成しており（図３で後述する）、斜め方向のＲ溝４ｂは平面Ｌ１、平面Ｌ１と平行な平面Ｌ２、その間を繋ぐ曲面ｒ２で構成している。この斜め方向のＲ溝４ｂは、組合わされる旋回スクロール１２と干渉しないように設けている。すなわち、斜め方向のＲ溝４ｂの曲面ｒ２はキー側面４ａと端面３の交線より内側へ設けている。

ここで斜め方向のＲ溝４ｂの加工例を図３にて説明する。図３は図１のＢ−Ｂ断面の加工例で、Ａはエンドミルである。加工の順序はキー側面４ａと端面３加工後、Ｒ溝４ｂの加工でも良いし、順序を変えても良い。

本実施例によれば、旋回スクロール１２のキー溝部面取り１２ｄを廃止することができる。または従来技術で必要としていた高精度な面取り管理を緩和することができる。

また、キー溝部の面取りを廃止した場合、従来技術においては、図４（ａ）に示すキー溝と面取りを加工する専用の高価なエンドミルを必要としたが、本実施例によれば、図４（ｂ）に示す安価なエンドミルとすることができる。

一方、キー溝部の面取りを廃止しない場合でも、従来技術においては、図４（ａ）に示すキー溝と面取りを加工する専用の高価なエンドミルで高精度な面取り管理を必要としたが、本実施例によれば、高精度な面取り加工は必要としないため、工具寿命を伸ばすことができる。

また、図５は有限要素解析による応力低減効果の一例を示すグラフである。

図２に示すオルダム円環の厚さＨ１，キー高さＨ２，キー幅Ｗ，キー側面に掛かる荷重Ｆは従来オルダムリングと同一の値に固定し、斜め方向のＲ溝４ｂの半径ｒと深さｈは組合わされる旋回スクロール１２と干渉しない寸法とした場合、斜め方向のＲ溝４ｂに発生する応力は、およそ２５％低減することができる。

また、従来技術においてはＲ溝のみとしていたが、平面Ｌ１，Ｌ２を設けることで、Ｒ溝部面積が増加する。これにより、オルダムリングキー４へ供給する潤滑油の保有能力がより良くなるため、摺動特性が向上できる。すなわち、コールドスタート時の油切れによるかじり、焼付け防止の効果がある。また運転時には潤滑油の通路となり摺動部への潤滑が容易となるため、摺動寿命を伸ばすことができる。

また、本実施例はキー側面４ａと斜め方向のＲ溝４ｂを分けて加工するため、後述する実施例４のキー側面４ａと軸方向のＲ溝４ｃの同時加工に対し、キー幅Ｗをより高精度に短時間で加工ができる。

以上より、加工コストが少ないオルダムリングを入手でき、製造コストが低く、信頼の高いスクロール圧縮機を得ることができる。

図９は本発明の実施例２を示す。本実施例は、実施例１に対し、斜め方向のＲ溝４ｂは平面Ｌ１を形成せず、曲面ｒ２と平面Ｌ２で構成している点が異なっている。

このように構成しても、上記実施例１と同様の効果を得ることができる。

また、本実施例は平面Ｌ１を形成せず、曲面ｒ２と平面Ｌ２のみで構成しているため、キー側面４ａの面積は実施例１に対し、広く構成することができる。これにより、キー側面４ａに掛かる面圧を低減することができるため、より摺動特性の向上ができる。

図１０は本発明の実施例３を示す。本実施例は、実施例１に対し、斜め方向のＲ溝４ｂは平面Ｌ２を形成せず、平面Ｌ１と曲面ｒ２で構成している点が異なっている。

このように構成しても、上記実施例１と同様の効果を得ることができる。

図１２，図１３は本発明の実施例４を示す。図１２はオルダムリングの形状の一例を示す斜視図で、図１３は、本実施例のオルダムリングを図６のスクロール圧縮機に組込んだ場合のＤ−Ｄ断面である。（Ｄ′−Ｄ′断面も同様）図１２において、１はオルダムリング、２は円環、３は端面、４はキー、４ａはキー側面、４ｃは軸方向のＲ溝である。

本実施例は、上記実施例１に対し、図１２，図１３に示すようにキー側面４ａと端面３の交差部に端面から軸方向にＲ溝４ｃを形成している点が異なっている。

ここで軸方向のＲ溝４ｃの加工例を図１４にて説明する。図１４は図１２のＣ−Ｃ断面の加工例で、Ａはエンドミルである。加工の順序は端面３加工後、キー側面４ａとＲ溝４ｃの加工でも良いし、その逆でも良い。

このように構成しても、上記実施例１と同様の効果を得ることができる。

図１１は本発明の実施例５を示す。オルダムリングキー４形状は図１１に示すとおり円環２の外側に突起していても、上記実施例と同様の効果を得ることができる。

１ オルダムリング
２ 円環
３ 端面
４ キー
４ａ キー側面
４ｂ 斜め方向のＲ溝
４ｃ 軸方向のＲ溝
４ｅ キー側面と端面の交線
１１ 固定スクロール
１１ａ 固定スクロールのラップ
１１ｂ 固定スクロールの吐出口
１２ 旋回スクロール
１２ａ 旋回スクロールのラップ
１２ｂ 旋回スクロールのベアリング
１２ｃ 旋回スクロールのキー溝
１２ｄ 旋回スクロールのキー溝部面取り
１３ フレーム
１３ａ フレームのベアリング部
１３ｂ フレームのキー溝
１４ モータ
１５ クランクシャフト
１５ａ クランクシャフトの偏心部
１６ ボルト
１７ 密閉ケース
１８ 吸入パイプ
Ａ エンドミル
Ｌ１ Ｒ溝部の平面１
Ｌ２ Ｒ溝部の平面２
ｒ２ Ｒ溝部の曲面

Claims (2)

1. 渦巻状のラップを備え固定スクロールと旋回スクロールを噛み合わせて圧縮室を形成し、前記旋回スクロール自転を防止する機構としてオルダムリングを有したスクロール圧縮機において、
   前記オルダムリングは、環状部材と前記環状部材の端面に設けられるとともに潤滑油が供給されて前記旋回スクロールと摺動する摺動面を側面に有するキーより成り、
   前記キーの側面と前記環状部材端面との交差部に、前記環状部材端面から前記キーの根元に向かって斜め方向に形成される第一の平面と、前記キーの側面から前記第一の平面と平行に形成される第二の平面と、前記第一の平面と前記第二の平面とを繋ぐ１曲面とで構成したＲ溝を備えることを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 渦巻状のラップを備え固定スクロールと旋回スクロールを噛み合わせて圧縮室を形成し、前記旋回スクロール自転を防止する機構としてオルダムリングを有したスクロール圧縮機において、
   前記オルダムリングは、環状部材と前記環状部材の端面に設けられるとともに潤滑油が供給されて前記旋回スクロールと摺動する摺動面を側面に有するキーより成り、
   前記キーの側面と前記環状部材端面との交差部に、前記環状部材端面から前記キーの根元に向かって斜め方向に形成される１平面と、前記キーの側面から前記１平面に繋がる１曲面とで構成したＲ溝を備えることを特徴とするスクロール圧縮機。

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