JP2512150B2 - 冷凍空調用スクロ―ルコンプレッサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、空気調和機、冷蔵庫等の冷凍機に用いる
スクロールコンプレッサに関するものである。

従来の技術 第３図に従来のスクロールコンプレッサの縦断面図を
示す。

スクロールコンプレッサとは、鏡板（４）（５）と鏡
板（４）（５）上に直立したインボリュートあるいはイ
ンボリュートに近い曲線で成形されたラップ（６）
（７）とを有する旋回スクロール（３）と固定スクロー
ル（２）を互いに前記ラップ（６）（７）を内側に向け
てかみ合わせ、前記固定スクロール（２）の中央に吐出
ポート（16）を配し、前記旋回スクロール（３）は吸入
ポート（22）を有するフレーム（11）との間または前記
固定スクロール（２）との間にオルダムリング（15）を
介在することにより自転を阻止され、前記旋回スクロー
ル（３）の軸（８）は回転軸（10）の偏心部（10a）に
係合されており、前記回転軸（10）によって前記旋回ス
クロース（３）を旋回させ、前記固定スクロール（２）
旋回スクロール（３）により形成される密閉空間内の流
体の圧縮するものである。

この種のスクロールコンプレッサは、たとえば、米国
特許第3884599号明細書、特開昭62−70682号公報等に開
示されている。

スクロールコンプレッサにおける回転軸（10）は、通
常縦形に配置され、その摺動部（10b）（10c）は、一般
に上下２組の金属系すべり軸受（12a）（13a）で支持さ
れ、また、偏心部（10a）は旋回スクロール（３）とを
金属系すべり軸受（９）を介して係合されている。

一方、前記スクロールコンプレッサでは、固定スクロ
ール（２）旋回スクロール（３）により形成される密閉
空間内の流体圧力が、前記旋回スクロール（３）の軸
（８）を通して前記回転軸（10）の偏心部（10a）に、
その偏心方向と直角の半径方向に作用する。

発明が解決しようとする課題 しかし、回転軸（10）はこれと対向するすべり軸受
（12a）（13a）との間に存在する隙間の範囲で、半径方
向に微少量移動可能な状態である。このような状態で前
記の流体圧力による半径方向力が作用すると、回転軸
（10）は摺動部（10c）を支持する上側のすべり軸受（1
2a）と摺動部（10b）を支持する下側のすべり軸受（13
a）の中で傾き、それぞれの軸受（12a）（13a）に片当
たり状態で強く押しつけられながら回転することにな
る。

その結果、各軸受（12a）（13a）にはこの流体圧力に
よる荷重に対応し得る十分な油膜反力が得られず、各軸
受（12a）（13a）が金属接触を起こし、摩耗が増大した
り、焼付きを生じることがあった。

また、回転軸（10）は縦形に配置され、チャンバ
（１）の下部に油溜り（23）を有するため、上部の軸受
部（９）（12）（13）に潤滑油を供給するのに時間がか
かるため、起動時等において油の供給が間に合わず各軸
受（12a）（13a）が油切れが生じ摩耗または焼付きを生
じることもあった。

スクロール圧縮機の軸受部の耐摩耗、耐焼付きの向上
の手段としていずれも旋回スクロールを支持する軸受部
についてであるが以下のような例が従来知られている。
起動時の油切れを解決する手段として特開昭62−70682
号公報においては、メタル軸受への給油を速くするため
に保油部を設けることが示されている。また特開昭63−
268993号公報には油を含浸させたセラミック材で軸受け
を構成する方法が示されているが、セラミックでブッシ
ュタイプの軸受を構成する場合、その脆性により、薄い
形状に出来ない点、また加工が困難である点、高価であ
る等の欠点を持つ。さらに同公報には従来例として銅、
アルミ、錫、鉛をベースとした金属系の軸受の表面に四
弗化エチレンや二硫化モリブデン等の自己潤滑剤を塗
布、または含浸する方法が示されているがベースが金属
であるため油切れが発生した場合金属同士が接触するこ
とになり、耐摩耗、耐焼付き性が十分とはいえない。ま
た自己潤滑剤は表面に塗布したり、表面から含浸させた
りするため摺動により脱落しやすく、長期間にわたって
十分な効果を発揮しがたいという欠点があった。また実
開昭59−114477号公報には旋回スクロールを駆動する偏
心ブッシュ機構の材料としてテフロン（四弗化エチレ
ン）系樹脂等の自己潤滑性材料を使用して構成し、金属
接触を回避し焼付きを生じさせない手段が示されてい
る。しかしながらテフロン（四弗化エチレン）は高温に
おいて熱変形クリープを起こしやすいという課題があ
る。コンプレッサの軸受の周囲温度は100℃前後である
が、プッシュ自身は摺動による発熱のため、周囲温度よ
りもかなり高い温度となり、この温度で負荷を受けると
クリープ変形を起こすことになる。変形強度を増すため
に、焼結合金にテフロンを含浸する手段も示されている
がこの方法では先に述べたように金属接触が避けられな
い。

課題を解決するための手段 本発明は、上述の事柄にもとづいてなされたもので、
スクロール圧縮機の軸受に連帯焼結したバイメタル（1
9）上に、グラファイト（20）を混入させたポリイミド
またはポリアミドイミド樹脂（21）を含浸焼成したすべ
り軸受を使用したものである。

また、上記軸受ブッシュの表面を切削により仕上げて
使用したものである。

作用 本発明の作用は、潤滑の極めて厳しい条件下で、グラ
ファイトの自己潤滑作用によい、焼付き、摩耗を防止す
るようにしたものである。

スクロールコンプレッサの圧縮時の流体圧力の作用で
回転軸が傾き、軸受で片当たり状態になり、油膜が形成
できない状態においても軸受が樹脂でできているため、
回転軸の表面と軸受ブッシュの表面とは金属同士の接触
とならず、焼付きが発生しにくくなる。また、樹脂の中
にはグアファイトが一様に分布しているためその固体潤
滑作用で摩耗、焼付きを防止することができる。

また、樹脂の耐熱性が250℃以上と高いため、起動時
等の無潤滑状態など摺動条件がきびしい場合、摺動熱に
よりプッシュが高温状態になっても変形、劣化を生じる
ことがなく、信頼性の高い軸受を提供できる。

さらに、ブッシュ表面を切削加工で仕上げることによ
り軸受の精度を向上できるとともに、グラファイトが一
様に分布した摺動面を提供でき、より耐摩耗、耐焼付き
性を向上することができる。

実 施 例 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の一実施例を備えたスクロールコン
プレッサを示すもので、（１）はチャンバ、（２）は固
定スクロール、（３）は旋回スクロールである。

固定スクロール（２）と旋回スクロール（３）とは互
いに円板状の鏡板（４）（５）とこれに直立して形成し
たうず巻状のラップ（６）（７）を内側に向けてかみ合
わされている。

旋回スクロール（３）には前記鏡板（５）の下側に軸
（８）が成形されている。

前記軸（８）は、すべり軸受（９）を介して、回転軸
（10）の偏心部（10a）を係合している。

前記回転軸（10）の摺動部（10b）（10c）は、フレー
ム（11）に装着した上側のすべり軸受（12b）および下
側のすべり軸受（13b）によって支持されている。

前記回転軸（10）は電動機（14）によって回転され
る。

前記回転軸（10）の回転により、前記旋回スクロール
（３）はオルダムリング（15）によって自転は阻止さ
れ、旋回運動をする。

旋回運動によりガスが前記固定スクロール（２）と前
記旋回スクロール（３）との内部に吸入、圧縮され、吐
出口（16）からチャンバ内（17）に放出され、吐出パイ
プ（18）から吐出される。

チャンバ（１）の下部の油溜り（23）の潤滑油は、前
記回転軸（10）の孔を経由して上部のすべり軸受（９）
（12b）（13b）に供給される。

起動時等で前記すべり軸受（９）（12b）（13b）や前
記回転軸（10）の孔に潤滑油がない場合、下部の油溜り
（23）から潤滑油が供給されるまでの時間は軸受は無潤
滑状態となる。

前記固定スクロール（２）旋回スクロール（３）によ
り閉じ込められた流体の圧縮作用により、旋回スクロー
ル（３）、すべり軸受（９）、および回転軸（10）の偏
心部（10a）を通して摺動部（10b）（10c）に作用する
荷重はすべり軸受（12b）（13b）によって受けとめられ
る。

密閉空間内の流体圧力は回転軸（10）の偏心部（10
a）に、その偏心方向と直角の半径方向に作用するた
め、前記回転軸（10）は作用する荷重により前記すべり
軸受（12b）（13b）のクリアランスの分傾き、上側のす
べり軸受（12b）の上部および下側のすべり軸受（13b）
の下部に片当たりとなる。

片当たりにより局部的に軸受にかかる面圧が高くなる
と、充分な油膜形成が困難となり、回転軸の摺動部（10
b）（10c）とすべり軸受（12b）（13b）のすべり面は油
膜が切れ固体接触となる。

第２図に示すように、すべり軸受（12b）（13b）は、
裏金の表面に青銅粉末等を連帯焼結したバイメタル（1
9）上にグラファイト（20）を混入させたポリイミドま
たはポリアミドイミド樹脂（21）を含浸焼成した構造に
なっている。このような構成のすべり軸受（12b）（13
b）はフレーム（11）に圧入されたのち切削加工により
その表面を適量除去され、所定の寸法精度に仕上げられ
る。

前記すべり軸受（12b）（13b）は、そのベースが樹脂
であるため、固体接触した場合でも回転軸の表面と軸受
ブッシュの表面とは金属同士の接触とならず、焼付きが
発生しにくくなる。また、樹脂（21）の中にはグラファ
イト（20）が一様に分布しているためその固体潤滑作用
で摩耗、焼付きを防止することができる。

また、プッシュ表面を切削加工で仕上げることにより
軸受の精度を向上できるとともに、焼成した表面に対し
て、グラファイトが一様に分布した摺動面を提供でき、
より耐摩耗、耐焼付き性を向上することができる。グラ
ファイトの自己潤滑作用によって焼付きは防止できる。

また、本発明の軸受は連帯焼結したバイメタル（19）
上にグラファイト（20）、樹脂（21）を含浸焼成した構
造となっているため、板厚も1.5〜3.0mmで構成できる
し、圧入時のカケや割れもない。したがって、軸受ブッ
シュをセラミック、カーボンのむく材で構成した場合に
比べ薄く構成できる。

冷凍空調用コンプレッサの軸受の周囲温度は100℃前
後で、実際の軸受部は周囲温度より数十度高く120℃〜1
60℃であり、四弗化エチレン等の自己潤滑性のある樹脂
が軸受に使用されている。

しかし、前述のように起動時の無潤滑状態で高い面圧
がかかると軸受部の温度は200℃以上となり、四弗化エ
チレン等の樹脂では熱変形により軸受強度は著しく低下
する。

本発明は250℃以上の耐熱性と自己潤滑性をもつ樹脂
（例えば熱変形温度が270℃から360℃のポリイミド、26
0℃から273℃のポリアミドイミド）にグラファイトを混
入させ、これを含浸焼成しているので起動時の無潤滑状
態でも摩耗したり焼付いたりしないだけでなく、熱変形
を起こさない。

すなわち、樹脂（21）の耐熱性が250℃以上と高いた
め、起動時等の無潤滑状態なお摺動条件がきびしい場
合、摺動熱によりブッシュが高温状態になっても変形，
劣化を生じることがなく、信頼性の高い軸受を提供でき
る。

発明の効果 以上詳述したように、本発明により、厳しい潤滑条件
のもとにおいても、軸受の焼付き、摩耗が防止でき、ス
クロールコンプレッサの寿命および信頼性を向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を備えたスクロールコンプ
レッサの縦断面図、第２図は同圧縮機におけるジャーナ
ル軸受の内部断面図、第３図は、従来のスクロールコン
プレッサの縦断面図である。 １……チャンバ、２……固定スクロール、３……旋回ス
クロール、４、５……鏡板、６、７……ラップ、８……
軸、12b、13b……すべり軸受、14……電動機、15……オ
ルダムリング、16……吐出口、19……バイメタル、20…
…グラファイト、21……樹脂。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−70682（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−268993（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−114477（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鏡板（４）（５）にうず巻状の内外側面を
   もつラップ（６）（７）を直立成形する固定スクロール
   （２）および旋回スクロール（３）が、前記ラップ
   （６）（７）が内側に向かい合った状態でかみあってお
   り、前記固定スクロール（２）は固定され、前記旋回ス
   クロール（３）の軸（８）は回転軸（10）の偏心部（10
   a）に係合されており、オルダムリング（15）により自
   転を防止されて旋回運動をし、前記回転軸（10）は、フ
   レーム（11）に係合されたブッシュ（12b）（13b）を介
   して支持されるスクロールコンプレッサにおいて、前記
   ブッシュ（12b）（13b）の材質を、連帯焼結したバイメ
   タル（19）上に、グラファイト（20）を混入させたポリ
   イミド樹脂またはポリアミドイミド樹脂を含浸焼成した
   すべり軸受を使用したことを特徴とする冷凍空調用スク
   ロールコンプレッサ。
2. 【請求項２】ブッシュ（12b）（13b）の表面を切削加工
   したことを特徴とする請求項１記載の冷凍空調用スクロ
   ールコンプレッサ。