JP5889142B2 - Scroll compressor - Google Patents
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Description
本発明は、スクロール圧縮機に関し、特にスクロール圧縮機の揺動スクロールの背面に別部材として設けられたスラスト受けのすべり軸受の信頼性向上に関するものである。 The present invention relates to a scroll compressor, and more particularly to an improvement in the reliability of a thrust bearing slide bearing provided as a separate member on the back surface of an orbiting scroll of the scroll compressor.
スクロール圧縮機には、モーターの動力で回転する主軸を支えるジャーナル軸受と、圧縮部内で発生した圧力を受けるスラスト軸受がある。一般的に、圧縮部を相互に噛み合う2つの渦巻きで構成している場合、一方は固定スクロールとしてスクロール圧縮機の内部に固定され、他方が揺動スクロールとして公転運動(自転を伴わない公転運動のことで、揺動運動とも呼ばれている)をすることで圧縮部を形成している。圧縮部に取り込まれた冷媒は揺動スクロールの公転運動により昇圧するが、圧縮部内部と揺動スクロールの背面との圧力差により渦巻き同士を引離す方向への荷重(スラスト荷重)が発生する。その荷重を保持するため、揺動スクロールの背面と圧縮機内部に固定されたフレームとの間には、スラスト軸受として摺動部が設けられている。しかし、スラスト軸受では十分な潤滑油があっても、被摺動部材の材質や加工表面粗さ、被摺動部材同士の硬度差や雰囲気温度などによって摺動耐力が大きく変化するため、従来から摺動部での異常摩耗や軸受焼付きなどの課題があった。 A scroll compressor includes a journal bearing that supports a main shaft that is rotated by the power of a motor, and a thrust bearing that receives pressure generated in a compression section. In general, when the compression part is composed of two spirals meshing with each other, one is fixed inside the scroll compressor as a fixed scroll, and the other is a revolving motion as a swinging scroll (revolving motion without rotation). Thus, the compression portion is formed by performing a swinging motion). The refrigerant taken into the compression unit is increased in pressure by the revolving motion of the orbiting scroll, but a load (thrust load) is generated in the direction of separating the spirals due to the pressure difference between the inside of the compression unit and the back surface of the orbiting scroll. In order to hold the load, a sliding portion is provided as a thrust bearing between the back surface of the orbiting scroll and the frame fixed inside the compressor. However, even in the case of thrust bearings, even if there is sufficient lubricating oil, the sliding strength varies greatly depending on the material of the sliding member, the roughness of the processed surface, the hardness difference between the sliding members, the ambient temperature, etc. There were problems such as abnormal wear at the sliding part and bearing seizure.
そこで、例えば、特許文献1では、摺動耐力の高い軸受材を揺動スクロールの背面側に別途設けることで、スラスト軸受の信頼性を向上させる構成が紹介されている。しかし、特許文献1のようにスラスト受けを追加しただけの構成では、揺動スクロール、スラスト受け、及びフレームの3者間で相対的な摺動ずれが生じるため、摺動部での異常摩耗や軸受焼付きなどの防止対策としては十分でなかった。さらに、スラスト受けが圧縮部の圧力によって変形するため、スラスト受けの変形が上記の異常摩耗等の現象を助長する原因ともなっていた。
Thus, for example,
一方、従来のスラスト軸受の構造として、揺動スクロールの背面に、揺動スクロールの台板中心に対しほぼ点対称の位置に2個のボルト孔が加工され、スラスト受けの位置決めの役割を果たすためのリーマボルトを各々挿入する構造とするものがある。すなわち、スラスト受けには2個のリーマ孔が設けられており、一方は円形の丸孔形状、もう一方は2つの半円と2本の直線部からなる長円形の長孔形状で、この長孔形状の長手方向はスラスト受けの中心方向を向くように構成されている。そして、丸孔形状のリーマ孔には、揺動スクロールに挿入されている一方のリーマボルトの頭部が所定のクリアランスを持つように隙間嵌めされることでスラスト受けが位置決めされている。また、長孔形状のリーマ孔には他方のリーマボルトの頭部が所定のクリアランスを持つように隙間嵌めされることで揺動スクロールに対しスラスト受けの回転方向が位置決めされる。また、スラスト受けを揺動スクロールの背面に取り付ける際のボルト孔中心位置やリーマ孔中心位置の加工ずれ、及び、リーマボルトの着座位置のずれ(ネジの回転位置ずれ)などを長孔形状で吸収するために、丸孔形状側の所定のクリアランスに比べて、長孔形状側の長手方向の所定のクリアランスは大きくなるように設定されている。 On the other hand, in the conventional thrust bearing structure, two bolt holes are formed on the back surface of the orbiting scroll at positions substantially symmetrical with respect to the center of the base plate of the orbiting scroll to play a role in positioning the thrust receiver. There is a structure in which each reamer bolt is inserted. That is, the thrust receiver is provided with two reamer holes, one is a circular round hole shape, and the other is an oval long hole shape consisting of two semicircles and two straight portions. The longitudinal direction of the hole shape is configured to face the center direction of the thrust receiver. Then, the thrust receiver is positioned by fitting the round reamer hole with a clearance so that the head of one reamer bolt inserted into the orbiting scroll has a predetermined clearance. In addition, the rotation direction of the thrust receiver is positioned with respect to the orbiting scroll by fitting the head of the other reamer bolt into the elongated reamer hole with a predetermined clearance. Also, the bolt hole center position and reamer hole center position misalignment when the thrust receiver is attached to the back of the orbiting scroll, and the reamer bolt seating position misalignment (screw rotation position misalignment) are absorbed in a long hole shape. Therefore, the predetermined clearance in the longitudinal direction on the long hole shape side is set to be larger than the predetermined clearance on the round hole shape side.
しかしながら、上記のような従来のスラスト軸受の構造では、所定のクリアランスを持つように隙間嵌めされたスラスト受けのリーマ孔の側面とリーマボルトの頭部側面とが、運転中の揺動スクロールの公転運動によるスラスト受け自身の遠心力によって、繰り返し接触や衝突をするだけでなく、スラスト軸受での過渡的な潤滑不良や運転条件によってはスラスト軸受での動摩擦係数が上昇し、通常以上の力でスラスト受けを引き摺りながら公転することで、非常に大きな負荷が作用したりするため、リーマボルトの頭部が破損するという課題があった。また、片方でもリーマボルトの頭部が破損すると、もう一方を支点としたスラスト受け自身の回転を防止できなくなり、その結果、スラスト受けの可動範囲が大きくなることで他部品と干渉して衝突し、スラスト受け自身が破損してしまう。
また、スラスト受けの長孔形状を加工するには、回転刃物を長孔形状側面に沿って走らせる必要があるため、コスト増加になってしまう。特に長孔側では、組立性確保に必要であった直線部とリーマボルト頭部とが接触・衝突・高負荷作用となるため、運転初期から丸孔側に対し接触面圧が高く摩耗が進行しても面圧低下が遅いため、スラスト受けのリーマ孔及びリーマボルト頭部が異常摩耗し、スラスト受け又はリーマボルト頭部の破損によってスクロール圧縮機が故障してしまう可能性がある。
また仮に、スラスト受けのリーマ孔をすべて丸孔形状で構成しようとした場合、本構造を維持したままでは、前述したスラスト受けの組立性を確保することと、所定の隙間を有することによるリーマ孔の側面とリーマボルト頭部側面の衝突を最小限に小さくすることとは、相反するため両立し難い点がある。
However, in the structure of the conventional thrust bearing as described above, the revolving motion of the orbiting scroll during operation is such that the side surface of the reamer hole of the thrust receiver and the side surface of the head portion of the reamer bolt fitted with a clearance so as to have a predetermined clearance. In addition to repeated contact and collision due to the centrifugal force of the thrust receiver itself, the dynamic friction coefficient of the thrust bearing increases depending on the transient lubrication failure and operating conditions of the thrust bearing. Revolution while dragging causes a very large load to act, causing a problem that the head of the reamer bolt is damaged. Also, if the reamer bolt head breaks even on one side, it will not be possible to prevent rotation of the thrust receiver itself with the other fulcrum as the fulcrum. The thrust receiver itself will be damaged.
Moreover, in order to process the long hole shape of a thrust receiver, since it is necessary to run a rotary blade along a long hole shape side surface, it will increase a cost. Especially on the long hole side, the straight part and reamer bolt head, which were necessary for ensuring assembly, are in contact, collision, and high load action. However, since the surface pressure drop is slow, the reamer hole of the thrust receiver and the reamer bolt head wear abnormally, and the scroll compressor may break down due to the damage of the thrust receiver or the reamer bolt head.
Also, if all the reamer holes of the thrust receiver are to be configured in a round hole shape, the reamer hole by ensuring the above-described assemblability of the thrust receiver and having a predetermined gap while maintaining this structure. Since there is a conflict between minimizing the collision between the side surface and the reamer bolt head side surface, it is difficult to achieve both.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、スラスト受けの組立性及び部品点数を維持したまま、スラスト軸受の信頼性を向上することができるスクロール圧縮機を得ることを目的とするものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a scroll compressor capable of improving the reliability of a thrust bearing while maintaining the assemblability of the thrust receiver and the number of parts. It is the purpose.
本発明に係るスクロール圧縮機は、密閉容器と、密閉容器に固定された固定スクロールと、固定スクロールに対して公転するように組み合わされた揺動スクロールと、揺動スクロールを公転させる回転駆動手段と、揺動スクロールの背面に挿入された2本の挿入部材と、挿入部材が挿入される挿入部材孔が2個形成されると共に、揺動スクロールの背面に配置されて揺動スクロールを支持するスラスト受けと、密閉容器に固定され、スラスト受けを支持するフレームと、を備え、揺動スクロールは、挿入部材の頭部が揺動スクロールの背面より沈み込んで固定される座ぐり穴を有し、スラスト受けに設けられた2個の挿入部材孔は、それぞれ挿入部材の頭部が嵌合するように、円形の丸孔形状で形成されていることを特徴とするものである。 A scroll compressor according to the present invention includes a hermetic container, a fixed scroll fixed to the hermetic container, an orbiting scroll combined to revolve with respect to the fixed scroll, and rotation drive means for revolving the orbiting scroll. Two thrust members inserted in the back surface of the orbiting scroll and two insertion member holes into which the insert members are inserted are formed, and the thrust member is disposed on the back surface of the orbiting scroll and supports the orbiting scroll. And a frame that is fixed to the hermetic container and supports the thrust receiver, the orbiting scroll has a counterbore hole in which the head of the insertion member sinks and is fixed from the back of the orbiting scroll, The two insertion member holes provided in the thrust receiver are characterized by being formed in a circular round hole shape so that the heads of the insertion members respectively fit.
本発明に係るスクロール圧縮機は、揺動スクロールが、挿入部材の頭部が揺動スクロールの背面より沈み込んで固定される円形の座ぐり穴を有し、スラスト受けに設けられた2個の挿入部材孔は、それぞれ挿入部材の頭部が嵌合するように、円形の丸孔形状で形成されているので、挿入部材の頭部と挿入部材孔とはすべて丸孔形状と丸孔形状の組み合わせとなる。そのため、従来のような直線と丸孔との接触による面圧上昇を回避できるだけでなく、少しの摩耗で大幅に局部面圧を低下できるため、異常摩耗に至ることは無い。また、挿入部材孔の加工時間を短縮できるため、スラスト受けの加工コストが抑制できる。
さらに、挿入部材孔を長孔形状から丸孔形状にできることで、長孔形状の長手方向の余肉を増加できるため、破損に対するスラスト受けの強度を向上させることができる。そのうえに、スラスト受けは揺動スクロールと共回りするため、相対的な摺動ずれが生じないので、運転中にスラスト軸受に供給される潤滑油とスラスト荷重によって、スラスト受けの周方向に連続的に形成される油膜途切れが低減され、スラスト軸受での焼付きも改善できる。
In the scroll compressor according to the present invention, the orbiting scroll has a circular counterbore in which the head of the insertion member sinks and is fixed from the back surface of the orbiting scroll, and is provided with two thrust receivers. Since each insertion member hole is formed in a circular round hole shape so that the head part of the insertion member fits, the insertion member head part and the insertion member hole are all round hole shape and round hole shape. It becomes a combination. Therefore, not only can the surface pressure increase due to the contact between the straight line and the round hole as in the conventional case be avoided, but also the local surface pressure can be greatly reduced with a little wear, so that abnormal wear does not occur. Moreover, since the processing time of the insertion member hole can be shortened, the processing cost of the thrust receiver can be suppressed.
Furthermore, since the insertion member hole can be changed from a long hole shape to a round hole shape, the surplus in the longitudinal direction of the long hole shape can be increased, so that the strength of the thrust receiver against damage can be improved. In addition, since the thrust receiver rotates together with the orbiting scroll, relative sliding displacement does not occur. Therefore, the lubricating oil supplied to the thrust bearing during operation and the thrust load continuously cause the thrust receiver in the circumferential direction. The formed oil film breakage is reduced, and seizure in the thrust bearing can be improved.
以下、本発明に係るスクロール圧縮機の実施の形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of a scroll compressor according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態に係るスクロール圧縮機100の構成例を示す縦断面図である。図1に基づいて、スクロール圧縮機100の構成及び動作について説明する。このスクロール圧縮機100は、例えば、冷蔵庫や冷凍庫、空気調和装置、冷凍装置、給湯器等の各種産業機械に用いられる冷凍サイクルの構成要素の一つとなるものである。なお、図1を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration example of a
スクロール圧縮機100は、冷凍サイクルを循環する冷媒を吸入し、圧縮して高温高圧の状態として吐出させるものである。このスクロール圧縮機100は、センターシェル7、アッパーシェル22、ロアシェル23により構成される密閉容器24内に固定スクロール1と固定スクロール1に対して公転(揺動)する揺動スクロール2を組み合わせた圧縮機構を備えている。また、スクロール圧縮機100は、密閉容器24内にモーター等からなる回転駆動手段を備えている。図1に示すように、密閉容器24内において、圧縮機構が上側に、回転駆動手段が下側に、それぞれ配置されている。
The
密閉容器24は、センターシェル7の上部及び下部にアッパーシェル22及びロアシェル23が設けられて構成されている。ロアシェル23は、潤滑油を貯留する油溜めとなっている。また、センターシェル7には、冷媒ガスを吸入するための吸入パイプ15が接続されている。アッパーシェル22には、冷媒ガスを吐出するための吐出パイプ17が接続されている。なお、センターシェル7内部は低圧室18に、アッパーシェル22内部は高圧室19になっている。
The sealed
固定スクロール1は、固定スクロール台板1bと、固定スクロール台板1bの一方の面に立設された渦巻状突起である固定スクロール渦巻1aと、で構成されている。また、揺動スクロール2は、揺動スクロール台板2bと、揺動スクロール台板2bの一方の面に立設され、固定スクロール渦巻1aと実質的に同一形状の渦巻状突起である揺動スクロール渦巻2aと、で構成されている。なお、揺動スクロール台板2bの他方の面(揺動スクロール渦巻2aの形成面とは反対側の面)には、外周側に揺動スクロール背面2c、中心側に下方に向かって突出した凸部2dがある。
The fixed
揺動スクロール背面2cには、2本のリーマボルト4が挿入されている。スクロール圧縮機100を組み立てる際、揺動スクロール背面2cにリーマボルト4が挿入された状態において、スラスト受け3に形成されたリーマ孔(挿入部材孔)26にリーマボルト4の頭部を挿入し位置させる。スラスト受け3は、リング状に形成されており、中心部(以下、便宜的に中心空間部3aと称する)に揺動スクロール2の凸部2dが位置するようになっている。そして、スラスト受け3の下面3bが、凸部2dの先端面に対して、下に位置している。なお、リーマボルト4、スラスト受け3については、図2で詳細に説明する。
Two
ここでは、揺動スクロール背面2cにリーマボルト4を、スラスト受け3にリーマ孔26を、設けた場合を例に説明するが、揺動スクロール背面2cに挿入部材孔を、スラスト受け3に挿入部材を、設けるようにしてもよい。ただし、スラスト受け3に挿入部材を挿入し固定するにはスラスト受け3の肉厚をある程度厚くする必要がある。
Here, the case where the
揺動スクロール2は、圧縮機運転中に生じるスラスト軸受荷重がスラスト受け3を介してフレーム20で支持されるようになっている。なお、フレーム20がスラスト軸受荷重に対して十分な硬度を持たない場合は、図1に示すように、スラスト受け3とフレーム20の間に、スラスト軸受荷重に対して十分な硬度を持つ素材から成るスラストプレート5を挿入する構造としてもよい。
The
揺動スクロール2及び固定スクロール1は、揺動スクロール渦巻2aと固定スクロール渦巻1aとを互いに組み合わせ、密閉容器24内に装着されている。揺動スクロール2及び固定スクロール1が組み合わされた状態では、固定スクロール渦巻1aと揺動スクロール渦巻2aの巻方向が互いに逆となる。揺動スクロール渦巻2aと固定スクロール渦巻1aとの間には、相対的に容積が変化する圧縮室30が形成される。なお、固定スクロール1及び揺動スクロール2には、固定スクロール渦巻1a及び揺動スクロール渦巻2aの先端面からの冷媒漏れを低減するため、固定スクロール渦巻1a及び揺動スクロール渦巻2aの先端面(上端面、下端面)にシール31、32が配設されている。
The
固定スクロール1は、フレーム20に図示省略のボルト等によって固定されている。固定スクロール1の固定スクロール台板1bの中央部には、圧縮され、高圧となった冷媒ガスを吐出する吐出口16が形成されている。そして、圧縮され、高圧となった冷媒ガスは、固定スクロール1の上部に設けられている高圧室19に排出されるようになっている。高圧室19に排出された冷媒ガスは、吐出パイプ17を介して冷凍サイクルに吐出されることになる。なお、吐出口16には、高圧室19から吐出口16側への冷媒の逆流を防止する吐出弁33が設けられている。
The fixed
揺動スクロール2は、自転運動を阻止するためのオルダムリング14により、固定スクロール1に対して自転運動することなく公転運動(揺動運動)を行うようになっている。また、揺動スクロール2の揺動スクロール渦巻2a形成面とは反対側の面の略中心部には、中空円筒形状のボス部2eが形成されている。このボス部2eには、主軸8の上端に設けられた偏心軸部8aが挿入される。
The
オルダムリング14は、そのオルダム爪が揺動スクロール2の凸部2d及び揺動スクロール背面2cに形成されたオルダム溝(図2に示すオルダム溝6a)に収容されるように設置されている。また、スラスト受け3にはオルダムリング逃がし溝6bが設けられている。このオルダムリング逃がし溝6bは、揺動スクロールスラスト軸受面2cに形成されたオルダム溝6aと干渉を回避するために形成されている。なお、オルダムリング14は、揺動スクロール台板2bの揺動スクロール渦巻2a形成面側に設置するようにしてもよい。
The
回転駆動手段は、主軸8に固定された回転子11、固定子10、及び回転軸である主軸8等で構成されている。回転子11は、主軸8に焼き嵌め固定され、固定子10への通電が開始することにより回転駆動し、主軸8を回転させるようになっている。すなわち、固定子10及び回転子11でモーターを構成している。回転子11は、センターシェル7に焼き嵌め固定された固定子10とともに主軸8に固定されている第1バランスウェイト12の下部に配置されている。なお、固定子10には、センターシェル7に設けられた電源端子9を介して電力が供給されるようになっている。
The rotation driving means includes a
主軸8は、回転子11の回転に伴って回転し、揺動スクロール2を旋回させるようになっている。この主軸8の上部(偏心軸部8a近傍)は、フレーム20に設けられた主軸受21によって支持されている。一方、主軸8の下部は、副軸受35によって回転自在に支持されている。この副軸受35は、密閉容器24の下部に設けられたサブフレーム34の中央部に形成された軸受収納部に圧入固定されている。また、主軸8の下端には、容積型のオイルポンプ25が取り付けられている。このオイルポンプ25で吸引された潤滑油は、主軸8の内部形成された図示省略の油孔等を介して各摺動部に送られる。
The
また、主軸8の上部には、揺動スクロール2が偏心軸部8aに装着されて揺動することにより生じるアンバランスを相殺するため、第1バランスウェイト12が設けられている。回転子11の下部には、揺動スクロール2が偏心軸部8aに装着されて揺動することにより生じるアンバランスを相殺するため、第2バランスウェイト13が設けられている。第1バランスウェイト12は主軸8の上部に焼き嵌めによって固定され、第2バランスウェイト13は回転子11の下部に回転子11と一体的に固定される。
In addition, a
次に、スクロール圧縮機100の動作について説明する。
電源端子9に通電すると、固定子10の電線部に電流が流れ、磁界が発生する。この磁界は、回転子11を回転させるように働く。つまり、固定子10と回転子11にトルクが発生し、回転子11が回転する。回転子11が回転すると、それに伴い主軸8が回転駆動される。主軸8が回転駆動されると、オルダムリング14により自転を抑制された揺動スクロール2は、公転運動を行う。
Next, the operation of the
When the
回転子11が回転するとき、主軸8の上部に固定されている第1バランスウェイト12と、回転子11の下部に固定されている第2バランスウェイト13と、で揺動スクロール2及びスラスト受け3の偏心公転運動に対する静的及び動的バランスを保っている。これにより、主軸8の上部に偏心支持され、オルダムリング14により自転を抑制された揺動スクロール2が揺動されて公転運動を始め、公知の圧縮原理により冷媒を圧縮する。
When the
これにより、冷媒ガスの一部はフレーム20の吸入ポート(図示せず)を介して圧縮室30内へ流れ、吸入過程が開始される。また、冷媒ガスの残りの一部は、固定子10の鋼板の切欠き通路(図示せず)を通って、モーターと潤滑油を冷却する。圧縮室30は、揺動スクロール2の公転運動により揺動スクロール2の中心へ移動し、さらに体積が縮小される。この工程により、圧縮室30に吸入された冷媒ガスは圧縮されていく。圧縮された冷媒は、固定スクロール1の吐出口16を通り、吐出弁33を押し開けて高圧室19に流入する。そして、吐出パイプ17を介して密閉容器24から吐出される。このように、スクロール圧縮機100は、冷媒ガスの吸入→圧縮→吐出を連続的に繰り返す。
As a result, part of the refrigerant gas flows into the
圧縮室30内の冷媒ガスの圧力により発生するスラスト軸受荷重は、スラスト受け3を支持するフレーム20で受けている。リーマボルト4は、スラスト軸受荷重により生じるスラスト受け3とフレーム20との間の摩擦力とスラスト受け3の遠心力との合力を支持している。また、主軸8が回転することで第1バランスウェイト12と第2バランスウェイト13に生じる遠心力及び冷媒ガス荷重は、主軸受21及び副軸受35で受けている。なお、低圧室18内の低圧冷媒ガスと高圧室19内の高圧冷媒ガスとは、固定スクロール1、フレーム20により仕切られ、気密が保たれる。固定子10への通電を止めると、スクロール圧縮機100が運転を停止する。
The thrust bearing load generated by the pressure of the refrigerant gas in the
図2は、本発明の実施の形態に係るスクロール圧縮機100の揺動スクロール2及びスラスト受け3を拡大して示す斜視図である。また、図3は、図2のリーマボルト4取付部の拡大断面図である。
揺動スクロール背面2cには、座ぐり穴27を有するボルト孔28が揺動スクロール2の中心に対しほぼ点対称の位置に2箇所設けられている。そして、このボルト孔28には、リーマボルト4がそれぞれ挿入されている。その際、リーマボルト4の頭部4aは、外径が高精度の円形に形成されており、頭部4aの一部(根元部)は座ぐり穴27内に沈み込んでおり、残りの部分(下部)は揺動スクロール背面2cより突出している。なお、図示していないが、リーマボルト4の頭部4aにはリーマボルト4を締結するための六角穴等の工具係合部が設けられている。
一方、揺動スクロール2の背面には、密閉容器24内に固定されたフレーム20に対する摺動性を向上させるために、スラスト受け3を収容する凹部からなるスペースが設けられている。さらに、このスラスト受け3には、各リーマボルト4の頭部4aが隙間嵌めで嵌合するように円形の丸孔形状にリーマ加工されたリーマ孔26が形成されている。
FIG. 2 is an enlarged perspective view showing the
Two bolt holes 28 having counterbore holes 27 are provided on the orbiting scroll back
On the other hand, in order to improve the slidability with respect to the frame 20 fixed in the
ところで、圧縮機運転中の揺動スクロール2には、圧縮した冷媒ガスによって圧縮室30を開く(拡大する)方向に、つまり揺動スクロール2をフレーム20に押し付ける方向にも大きな荷重が発生する。スラスト荷重は、揺動スクロール背面2cに設けられたスラスト受け3を介して、フレーム20で支持されるようになっている。そのため、スラスト受け3の下面3bとフレーム20との間がスラスト軸受と称する摺動部となり、潤滑油によって摺動させてスラスト軸受を構成している。フレーム20側にもスラスト受け3と摺動特性の良いプレート(例えば、図1のスラストプレート5)を設ける場合もある。
By the way, a large load is generated in the
しかしながら、従来のように、揺動スクロール2の背面に座ぐり穴27が設けてなく、リーマボルト4の頭部4aが揺動スクロール2の背面内に沈み込まず、頭部4a全部が突出したままの構成では、先に述べたような課題があった。すなわち、モーターの増減速による揺動スクロール渦巻き2aの遠心力変動や空調機等のユニット側の負荷変動による吸い込み圧や吐出圧の頻繁な変動などにより、揺動スクロール2が安定した姿勢で公転しない。そのため、スラスト軸受では、十分な潤滑油の供給があっても油膜途切れが発生したり、一時的にスラスト荷重が大きくなることによる摩擦力の増大の繰り返しなどによって、スラスト受け3に多大な負荷が作用している。
そのため、スラスト受け3を引き摺ったような運転となることで、スラスト受け3を保持しているリーマボルト4の頭部4aとスラスト受け3のリーマ孔26との間では、衝突や高負荷な摺動を繰り返して、リーマボルト4の頭部4aもしくは、スラスト受け3自身が破損することがあり、その結果、スクロール圧縮機が故障することがあった。
However, unlike the prior art, no
Therefore, when the
スラスト受け3を揺動スクロール背面2cに保持する方法として、従来の丸孔形状と長孔形状の組み合わせの場合、長孔形状の長手方向に求められる隙間寸法は、次の(1)から(4)の寸法誤差の合計となる。
(1)揺動スクロール2の背面のボルト孔28中心の加工ばらつき
(2)リーマボルト4をボルト孔28に締結したときの着座位置ばらつき
(3)リーマボルト4自身の頭部4aとネジ部4bの中心位置ばらつき
(4)スラスト受け3のリーマ孔26とリーマボルト4の頭部4aが隙間嵌めできる所定のクリアランス
(1)、(3)は製作時の加工精度で決定されるが、最大限ばらつきを小さくしても、目標値±30ミクロン程度、(4)も十数ミクロン程度までが、量産性を考慮した場合の一般的な限界である。しかし、(2)は、リーマボルト4のネジ部4bと揺動スクロール2のボルト孔28部の嵌め合いになり、例えばM5ボルトのJIS規格でも一般的な嵌め合い公差は最大0.376mm、中心値の公差は通常0.2mmとワンオーダー大きいため、それらの合計を吸収できるだけの長手方向隙間寸法が必要になっていた。
As a method of holding the
(1) Variation in processing at the center of the
そこで、揺動スクロール2のボルト孔28中心と同心円でリーマボルト4の頭部4aの外径(リーマボルト頭径)よりも僅かに大きい座ぐり穴27を設ける。そして、揺動スクロール2に設けた座ぐり穴27側面をガイドとして、リーマボルト4の頭部4aの一部を座ぐり穴27に沈み込ませて締結させる。その際、ネジ部の嵌め合いのガタ>(座ぐり穴径−リーマボルト頭径)であれば、リーマボルト4にトルクをかける前の、いわゆる手締め状態で座ぐり穴27の底まで着座可能である。その状態でリーマボルト4を規定トルクで締めると、リーマボルト4はネジ部4bの嵌め合い中心に倣うようにスライドするが、頭部4aが座ぐり穴27の側面に接触したところで止まるため、規定トルクをリーマボルト4にかけることができる。
一般的に締結されたボルトは、着座面とネジ部4bの反力で釣り合ってトルクを保持する機構であるが、本構造では、大部分のトルクは一般的に締結されたボルトと同様に着座面とネジ部の反力で保持され、一部のトルクのみボルト頭部側面と座ぐり穴側面とで保持されるだけで、全体の保持トルクには有意差がない。以上から、必要な保持トルクを維持したまま、リーマボルト4の着座位置ずれを座ぐり穴27の内径内に必ず抑えることができる。
Therefore, a
Generally, a bolt that is fastened is a mechanism that balances the reaction force of the seating surface and the
また、従来の構造で丸孔形状と丸孔形状の組み合わせにするには、(1)〜(4)までの組立性を考慮した場合、リーマボルト4をリーマ孔26に隙間嵌めする際、一方もしくは両方ともの所定のクリアランスを、丸孔形状と長孔形状の組み合わせの場合に対してワンオーダー大きく設定する必要があった。
所定のクリアランスを大きく設定すると、組立性は解決できるが、所定クリアランスによる運転中のスラスト受け3の触れ回りが大きくなり、他部品と干渉する恐れが大きい。また、スラスト受け3自身の遠心力や揺動スクロール2の公転運動によって、一方のリーマ孔26を支点として所定のクリアランス間で往復運動及び衝突を繰り返す。通常、揺動スクロール2が1回転する間に所定のクリアランス間で1往復する。特に、運転周波数が高い条件では衝突エネルギーは運転速度の二乗に比例するため、所定のクリアランスを大きくすることは、スラスト受け3又はリーマボルト4の頭部4aの破損に繋がる課題があった。
Moreover, in order to make a combination of a round hole shape and a round hole shape with a conventional structure, when assembling the parts (1) to (4) is considered, when the
If the predetermined clearance is set large, the assemblability can be solved, but the contact around the
図4は、本発明の実施の形態に係るスクロール圧縮機100のスラスト軸受部の耐久試験の結果を従来構造と比較して示すグラフである。図4は、横軸をリーマボルト頭部とスラスト受けのリーマ孔との所定のクリアランス(mm)とし、縦軸をそのクリアランス拡大量(mm)、つまり摩耗量(mm)としてあらわしている。点線で示すグラフAは、従来構造の丸孔形状と長孔形状の組み合わせによるもの、実線で示すグラフBは、本実施の形態の丸孔形状と丸孔形状の組み合わせによるものである。
図4から、本実施の形態の丸孔形状と丸孔形状の組み合わせによるスラスト軸受によれば、従来構造の丸孔形状と長孔形状の組み合わせによるものに比べて、はるかにクリアランス拡大量が少ないことが分かる。
また、本実施の形態において、スラスト受けの組立性も考慮した場合、スラスト受けのリーマ孔とリーマボルト頭部との所定のクリアランスは、0.10mm前後が好ましく、0.05〜0.15mmの範囲であればよいと考えられる。
FIG. 4 is a graph showing a result of a durability test of the thrust bearing portion of the
From FIG. 4, according to the thrust bearing according to the combination of the round hole shape and the round hole shape of the present embodiment, the clearance expansion amount is much smaller than that according to the combination of the round hole shape and the long hole shape of the conventional structure. I understand that.
Further, in the present embodiment, when the assemblability of the thrust receiver is also considered, the predetermined clearance between the reamer hole of the thrust receiver and the reamer bolt head is preferably around 0.10 mm, and is in the range of 0.05 to 0.15 mm. It would be good if.
また、本実施の形態では、リーマボルト4の頭部4aの破損に対して、次のような対策が講じられている。すなわち、座ぐり穴27にリーマボルト4の頭部4aの一部を沈み込ませることとしている。これは、仮に頭部4aが破損しても座ぐり穴27から出ることを防止できるようにするためである。本実施の形態では、スラスト受け3の触れ回りの増加量は、座ぐり穴27とリーマボルト頭径との差分のみであり、大きく信頼性を損なうことは無い。したがって、リーマボルト4の頭部4aの厚みを、スラスト受け3の厚みと、揺動スクロール2と固定スクロール1の歯先隙間との合計量よりも大きくなるように設定すれば、リーマボルト4の頭部4aが座ぐり穴27から出ることはない。つまり、リーマボルト4の頭部4aのリーマ孔26への嵌合深さとスラスト受け3の厚みとをほぼ等しくすることにより、たとえリーマボルト4の頭部4aが破損しても、頭部4aは座ぐり穴27とリーマ孔26の両方に係合している。そのため、スラスト受け3は揺動スクロール2と共回りするため、両者間に相対的な摺動ずれがほとんど発生しないので、スラスト受け自身の破損を防ぐことができるだけでなく、スラスト軸受での異常摩耗や軸受焼付きなどを軽減することができる。
In the present embodiment, the following countermeasures are taken against damage to the
図5は、本発明の実施の形態に係るスクロール圧縮機100のスラスト軸受部の摩耗状況を従来構造と比較して示すグラフと概念図である。図5のグラフは、横軸を拡大量δ(μm)とし、縦軸を下図に示す投影長さL(μm)としてあらわしたものである。
グラフAは、従来構造の丸孔形状(φ8mm)と長孔形状の組み合わせによるもの、グラフB及びCは、本実施の形態の丸孔形状と丸孔形状の組み合わせによるものである。グラフBは、リーマ孔径(φ8.1mm)とリーマボルト頭径(φ8.01mm)の組み合わせの場合、グラフCは、リーマ孔径(φ8mm)とリーマボルト頭径(φ7.75mm)の組み合わせの場合である。両者のクリアランスは、それぞれ0.09mm、0.25mmである。
FIG. 5 is a graph and a conceptual diagram showing the wear state of the thrust bearing portion of the
Graph A is based on the combination of the conventional round hole shape (φ8 mm) and the long hole shape, and graphs B and C are based on the combination of the round hole shape and the round hole shape of the present embodiment. Graph B shows a combination of reamer hole diameter (φ8.1 mm) and reamer bolt head diameter (φ8.01 mm), and graph C shows a combination of reamer hole diameter (φ8 mm) and reamer bolt head diameter (φ7.75 mm). Both clearances are 0.09 mm and 0.25 mm, respectively.
図5から分かるように、本実施の形態によれば、丸孔形状と丸孔形状の組み合わせは、従来の長孔形状と丸孔形状の組み合わせに対し、下記の点で効果がある。
(1)長孔とリーマボルト頭部の接触組み合わせの場合、直線と円との接触であり点当りに近く、接触面圧が非常に高くなるが、曲率の近い円と円との接触にできれば、面当りに近づくため、接触面圧が低下できる。
(2)若干の摩耗が進行した場合、直線と円の組み合わせだと、接触面積の拡大は遅いため面圧低下が遅れ、摩耗の進行が止まらない。しかし、円と円の組み合わせだと、接触面積は急拡大するため、面圧は急低下し摩耗の進行は大幅に抑制できる。
As can be seen from FIG. 5, according to the present embodiment, the combination of the round hole shape and the round hole shape is effective in the following points as compared to the conventional combination of the long hole shape and the round hole shape.
(1) In the case of the contact combination of the long hole and the reamer bolt head, it is a contact between a straight line and a circle, which is close to a point and the contact surface pressure becomes very high. Since the contact with the surface is approached, the contact surface pressure can be reduced.
(2) When a slight amount of wear has progressed, a combination of a straight line and a circle slows down the contact pressure because the contact area increases slowly and the progress of wear does not stop. However, in the case of a combination of a circle and a circle, the contact area increases rapidly, so the surface pressure decreases rapidly and the progress of wear can be greatly suppressed.
1 固定スクロール、1a 固定スクロール渦巻、1b 固定スクロール台板、2 揺動スクロール、2a 揺動スクロール渦巻、2b 揺動スクロール台板、2c 揺動スクロール背面、2d 凸部、2e ボス部、3 スラスト受け、3a 中心空間部、3b スラスト受け下面、4 リーマボルト、4a 頭部、4b ネジ部、5 スラストプレート、6 オルダム溝、6a オルダム溝、6b オルダムリング逃し溝、7 センターシェル、8 主軸、8a 偏心軸部、9 電源端子、10 固定子、11 回転子、12 第1バランスウェイト、13 第2バランスウェイト、14 オルダムリング、15 吸入パイプ、16 吐出口、17 吐出パイプ、18 低圧室、19 高圧室、20 フレーム、21 主軸受、22 アッパーシェル、23 ロアシェル、24 密閉容器、25 オイルポンプ、26 リーマ孔、27 座ぐり穴、28 ボルト孔、30 圧縮室、31 シール、32 シール、33 吐出弁、34 サブフレーム、35 副軸受、100 スクロール圧縮機。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記密閉容器に固定された固定スクロールと、
前記固定スクロールに対して公転するように組み合わされた揺動スクロールと、
前記揺動スクロールを公転させる回転駆動手段と、
前記揺動スクロールの背面に挿入された2本の挿入部材と、
前記挿入部材が挿入される挿入部材孔が2個形成されると共に、前記揺動スクロールの背面に配置されて前記揺動スクロールを支持するスラスト受けと、
前記密閉容器に固定され、前記スラスト受けを支持するフレームと、
を備え、
前記揺動スクロールは、前記挿入部材の頭部が前記揺動スクロールの背面より沈み込んで固定される円形の座ぐり穴を有し、
前記スラスト受けに設けられた2個の前記挿入部材孔は、それぞれ前記挿入部材の頭部が嵌合するように、円形の丸孔形状で形成されている
ことを特徴とするスクロール圧縮機。 A sealed container;
A fixed scroll fixed to the sealed container;
An orbiting scroll combined to revolve with respect to the fixed scroll;
Rotation drive means for revolving the swing scroll;
Two insertion members inserted into the back of the rocking scroll;
Two insertion member holes into which the insertion member is inserted are formed, and a thrust receiver that is disposed on the back surface of the orbiting scroll and supports the orbiting scroll;
A frame fixed to the sealed container and supporting the thrust receiver;
With
The orbiting scroll has a circular counterbore hole in which the head of the insertion member sinks and is fixed from the back of the orbiting scroll,
The scroll compressor characterized in that the two insertion member holes provided in the thrust receiver are formed in a circular round hole shape so that the heads of the insertion members are respectively fitted.
ことを特徴とする請求項1記載のスクロール圧縮機。 The scroll compressor according to claim 1, wherein a fitting depth of a head of the insertion member in the insertion member hole of the thrust receiver is substantially equal to a thickness of the thrust receiver.
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