特許 6132567 スクロール圧縮機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6132567

(24)【登録日】2017年4月28日

(45)【発行日】2017年5月24日

(54)【発明の名称】スクロール圧縮機

(51)【国際特許分類】

   F04C 18/02 20060101AFI20170515BHJP

【ＦＩ】

   F04C18/02 311F

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-17411(P2013-17411)

(22)【出願日】2013年1月31日

(65)【公開番号】特開2014-148919(P2014-148919A)

(43)【公開日】2014年8月21日

【審査請求日】2015年2月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】515294031

【氏名又は名称】ジョンソンコントロールズ ヒタチ エア コンディショニング テクノロジー（ホンコン）リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】熊倉 英之

(72)【発明者】

【氏名】中村 聡

【審査官】 佐藤 秀之

(56)【参考文献】

【文献】 再公表特許第２００９／１５４１５１（ＪＰ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−１９７５６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０３８９９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３２６６７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 再公表特許第２０１２／０８６５１８（ＪＰ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−１４４６０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２０５１５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２０１１４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１８４７５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２３６８８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｃ １８／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定スクロールと旋回スクロールを有する圧縮機構部と、この圧縮機構部を支持するフレームと、前記圧縮機構部を回転軸を介して駆動する電動機と、前記回転軸の主軸部を支持する主軸受としての転がり軸受と、前記回転軸の副軸受支持部を支持する副軸受としての転がり軸受と、前記フレームに形成されたキー溝及び前記旋回スクロールに形成されたキー溝と係合するキーを備え、前記旋回スクロールの自転を防止しつつ旋回運動させるためのオルダム継手と、前記各構成部品を収容する密閉容器とを備える冷凍装置用のスクロール圧縮機であって、
前記冷凍装置用の冷媒としてＲ３２単体冷媒を用い、
前記オルダム継手のキーと前記フレームの温度上昇度をΔＴ、前記フレームに形成されたキー溝の幅をＬ１、フレームの線膨張係数をα１とし、前記オルダム継手に形成されたキーの幅をＬ２、オルダム継手の線膨張係数をα２とした場合に、前記フレームのキー溝幅Ｌ１と前記オルダム継手のキー幅Ｌ２との関係が、ΔＴ＝１３０℃である条件で、
Ｌ１（１＋α１・ΔＴ）＞Ｌ２（１＋α２・ΔＴ）
を満足するように構成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】

請求項１に記載のスクロール圧縮機であって、
前記旋回スクロールに形成されたキー溝の幅をＬ１、旋回スクロールの線膨張係数をα１とし、前記オルダム継手に形成されたキーの幅をＬ２、オルダム継手の線膨張係数をα２とした場合に、前記旋回スクロールのキー溝幅Ｌ１と前記オルダム継手のキー幅をＬ２との関係が
Ｌ１（１＋α１・ΔＴ）＞Ｌ２（１＋α２・ΔＴ）
を満足するように構成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。

【請求項3】

請求項２に記載のスクロール圧縮機であって、
オルダム継手に鉄系焼結材を適用したことを特徴とするスクロール圧縮機。

【請求項4】

請求項１〜３の何れか１項に記載のスクロール圧縮機であって、
前記回転軸を支持する転がり軸受には、高温焼き戻しをして組織を安定化することにより高温使用下での寸法変化を抑制させる寸法安定化処理（ＴＳ処理）を施した材料を使用していることを特徴とするスクロール圧縮機。

【請求項5】

請求項４に記載のスクロール圧縮機であって、
前記電動機の固定子絶縁材として、ＪＩＳＣ４００３：電気絶縁に規定された耐熱クラス１３０（Ｂ）、耐熱クラス１５５（Ｆ）または耐熱クラス１８０（Ｈ）の何れかを用いていることを特徴とするスクロール圧縮機。

【請求項6】

請求項５に記載のスクロール圧縮機であって、
前記固定子絶縁材として耐熱クラス１８０（Ｈ）を使用するように構成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。

【請求項7】

請求項６に記載のスクロール圧縮機であって、
前記電動機の回転子の磁石をフェライト磁石で構成したことを特徴とするスクロール圧縮機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷媒としてＲ３２を用いた冷凍装置（冷凍機や空気調和機を含む）に使用されるスクロール圧縮機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、冷凍、空調用のスクロール圧縮機は、密閉容器内に、固定スクロールと旋回スクロールなどからなる圧縮機構部、フレーム、回転子と固定子で構成される電動機、前記回転子の中心に固定されて回転する回転軸、前記フレームに設けられ前記回転軸を支持する転がり軸受、前記フレームと前記旋回スクロールに係合されてこの旋回スクロールを自転させることなく旋回運動させるためのオルダム継手などが備えられている。そして、このスクロール圧縮機は、前記圧縮機構部で圧縮される冷媒として地球環境に優しいＲ４１０Ａなどが用いられている。

【0003】

また、冷媒としてＲ４１０Ａを用いた場合、吐出温度の最大値が１２０℃程度の条件となり、一般に電動機の回転子にはネオジ磁石が用いられている。
なお、この種従来技術としては、特許文献１（特開２００８−８２２７２号公報）や特許文献２（特開２０１２−５５１１７号公報）に記載のものなどがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−８２２７２号公報

【特許文献2】特開２０１２−５５１１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

冷媒にＲ４１０Ａを用いた圧縮機では、吐出温度が１２０℃程度まで上昇するため、各部品を１２０℃程度に耐えうる仕様としている。そのため、電動機の固定子絶縁材の絶縁階級をＪＩＳＣ４００３：電気絶縁に規定された耐熱クラス１２０（Ｅ）（以下耐熱クラス１２０（Ｅ）と称す）とし、オルダム継手の材質としてはアルミ材を用い、軸受については耐熱温度が１２０℃程度の仕様のものを用いている。

【0006】

しかし、最近では地球温暖化係数（ＧＷＰ）の低いＲ３２などの冷媒の採用が検討されている。圧縮機の冷媒としてＲ３２冷媒を使用した場合、Ｒ２２やＲ４１０Ａなどの冷媒と比較して、圧縮機吐出ガス温度が２０℃〜３０℃程度高くなる。吐出温度が高くなると、密閉容器内の電動機の周囲温度が上昇し、固定子絶縁材の耐熱温度をオーバーし、コイル焼損を引き起こす課題がある。

【0007】

また、電動機の回転子にネオジ磁石を用いた場合、電動機の周囲温度がネオジ磁石の減磁耐熱温度を超えるため、不可逆減磁が生じ易い。不可逆減磁が起きると、電動機巻線の電流増加による効率低下や、更なる温度上昇を引き起こす課題が生じる。

【0008】

また、スクロール圧縮機では、前記フレームや、旋回スクロールの自転を防止するための前記オルダム継手は、圧縮機の運転中は吐出ガス温度程度の高温となっている。従って、Ｒ３２冷媒を用いた場合、Ｒ２２やＲ４１０Ａ冷媒と比較して、吐出ガス温度が２０℃〜３０℃程度高くなる。即ち、オルダム継手とフレームの温度は１２０＋２０〜３０℃＝１４０℃〜１５０℃程度になる。

【0009】

一方、オルダム継手の材質にアルミ材を使用し、フレームに鋳物を使用した場合のスクロール圧縮機においては、オルダム継手のキーとフレームに形成されたキー溝により構成されるキー隙間は、その線膨張係数の違いにより、圧縮機停止中よりも運転中の隙間が小さくなる。Ｒ４１０Ａ冷媒において隙間が確保されていた構造においても、Ｒ３２冷媒を使用することで、隙間が確保できなくなる場合が想定され、その場合はオルダム継手のキーとフレームのキー溝との摺動部に磨耗またはかじりが発生し、このため圧縮機の振動、騒音が発生したり、最悪の場合には圧縮機が停止し、スクロール圧縮機の信頼性を低下させるという課題がある。

【0010】

本発明の目的は、Ｒ３２冷媒を用いた場合でも、信頼性を確保することのできるスクロール圧縮機を得ることにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成するために本発明は、固定スクロールと旋回スクロールを有する圧縮機構部と、この圧縮機構部を支持するフレームと、前記圧縮機構部を回転軸を介して駆動する電動機と、前記回転軸の主軸部を支持する主軸受としての転がり軸受と、前記回転軸の副軸受支持部を支持する副軸受としての転がり軸受と、前記フレームに形成されたキー溝及び前記旋回スクロールに形成されたキー溝と係合するキーを備え、前記旋回スクロールの自転を防止しつつ旋回運動させるためのオルダム継手と、前記各構成部品を収容する密閉容器とを備える冷凍装置用のスクロール圧縮機であって、前記冷凍装置用の冷媒としてＲ３２単体冷媒を用い、前記オルダム継手のキーと前記フレームの温度上昇度をΔＴ、前記フレームに形成されたキー溝の幅をＬ１、フレームの線膨張係数をα１とし、前記オルダム継手に形成されたキーの幅をＬ２、オルダム継手の線膨張係数をα２とした場合に、前記フレームのキー溝幅Ｌ１と前記オルダム継手のキー幅Ｌ２との関係が、ΔＴ＝１３０℃である条件で、
Ｌ１（１＋α１・ΔＴ）＞Ｌ２（１＋α２・ΔＴ）
を満足するように構成されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、Ｒ３２冷媒を用いた場合でも、信頼性を確保することのできるスクロール圧縮機を得ることができる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明のスクロール圧縮機の実施例１を示す縦断面図。

【図2】図１に示す電動機のII−II線断面図。

【図3】図１に示すオルダム継手を拡大して示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図。

【図4】図１に示すフレームを拡大して示す平面図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明のスクロール圧縮機の具体的実施例について図面に基づいて説明する。

【実施例1】

【0015】

本発明のスクロール圧縮機の実施例１を図１〜図４を用いて説明する。
まず、図１により本実施例のスクロール圧縮機の全体構成を説明する。
スクロール圧縮機１は、冷凍機や空気調和機などの冷凍装置に使用される冷凍装置用のスクロール圧縮機であって、作動流体である冷媒ガスを圧縮して上方へ吐出する圧縮機構部２と、この圧縮機構部２を回転軸３００を介して駆動する駆動部３とを円筒状の密閉容器７００内に収納して構成されている。本実施形態では、上から圧縮機構部２、駆動部３及び油溜り７３０の順に配設され、回転軸３００を介して前記圧縮機構部２と前記駆動部３が連結されている縦型スクロール圧縮機である。

【0016】

前記密閉容器７００は、上キャップ７１０及び下キャップ７２０を有している。上キャップ７１０及び下キャップ７２０は密閉容器７００の中央筒部に対して外側に被せるように嵌合され、その嵌合端部が溶接トーチにより斜め下方及び斜め上方から加熱されて溶着される。密閉容器７００の底面には脚部７２１が取付けられている。下キャップ７２０の内側には、マグネット７２２が取付けられていて、圧縮機内の粉塵（鉄粉など）を回収する役目を果たしている。

【0017】

また、密閉容器７００の側面にはハーメ端子７０２及び端子カバー７０３が設けられ、電動機６００に電力を供給できるようになっている。ハーメ端子７０２は、密閉容器７００を貫通して設けられ、固定子６０１のコイルエンド６０１ａとフレーム４００との間に位置している。

【0018】

前記圧縮機構部２は、固定スクロール１００と旋回スクロール２００とを基本要素として構成されている。
前記旋回スクロール２００を旋回駆動する前記駆動部３は、固定子６０１及び回転子６０２からなる電動機６００と、回転軸３００と、給油ポンプ９００と、旋回スクロール２００の自転防止機構の主要部品であるオルダム継手５００と、転がり軸受４０１，８０３と、旋回スクロール軸受部２０３と、旋回スクロール軸受部２０３に配設されたすべり軸受２１０とを備えて構成されている。

【0019】

前記回転軸３００は、主軸部３０２とクランクピン３０１と副軸受支持部３０３とを一体に備えて構成されている。主軸部３０２と副軸受支持部３０３とは、同一軸心に形成され、前記主軸部３０２の部分を構成している。更に、回転軸３００の下端部には、給油ポンプ９００が圧入されている。転がり軸受４０１，８０３は回転軸３００の主軸部３０２及び副軸受支持部３０３を回転自在に係合する回転軸支持部を構成する。旋回スクロール軸受部２０３は、その内径にすべり軸受２１０が圧入され、回転軸３００のクランクピン３０１を回転軸方向であるスラスト方向に移動可能かつ回転自在に係合するように、旋回スクロール２００に備えられている。

【0020】

前記転がり軸受（主軸受）４０１は電動機６００の上側に配置され、前記転がり軸受（副軸受）８０３は電動機６００の下側に配置されている。転がり軸受４０１，８０３は、電動機６００の両側で主軸部分を支持する主軸用軸受を構成する。密閉容器７００に固定された下フレーム８０１にハウジング８０２がボルト８０５を介して固定されている。このハウジング８０２に転がり軸受８０３が上方から挿入され、その上方から更にハウジングカバー８０４が取付けられている。

【0021】

前記給油ポンプ９００は、回転軸３００下端に装着された遠心形ポンプであり、油溜り７３０に貯留された潤滑用の油を強制的に給油穴９０１を通して吸込み、油通路３１１を通して、副軸受８０３、旋回スクロール軸受部２０３、更には転がり軸受４０１に供給するために設けられている。なお、油通路３１１から供給された油は、旋回スクロール２００と固定スクロール１００との摺動部にも供給される。油通路３１１は、回転軸３００に縦に貫通するように設けられ、回転軸３００の軸心に対して同心の下部給油穴と回転軸３００の軸心に対して偏心した上部給油穴とを有している。この下部給油穴に連通する横給油穴３１２が設けられて副軸受８０３に給油されるようになっている。

【0022】

前記フレーム４００は密閉容器７００に固定され、転がり軸受４０１を支持する部材を構成している。このフレーム４００は、転がり軸受４０１を支持する軸受支持部４０１ａと、この軸受支持部４０１ａの上部から外方に延び圧縮機構部２を支持する圧縮機構支持部４０１ｂとを有する。圧縮機構支持部４０１ｂは、その下面全体が平坦状に形成されて吐出管７０１より上方に位置され、その外周面が密閉容器７００の内周面に周方向の複数箇所で溶接７４０されている。

【0023】

また、バランスウェイト４０７が、前記転がり軸受４０１よりも電動機側に位置して回転軸３００に設けられている。なお、本実施例では、前記バランスウェイト４０７は回転軸３００とは別体に形成されて回転軸３００に圧入されて固着されているが、このバランスウェイト４０７は回転軸３００と一体に形成されて設けられていても良い。前記バランスウェイト４０７の最大外径部４０７ａは前記固定子６０１のコイルエンド６０１ａの端面側に突出して設けられ、前記コイルエンド６０１ａの内径より大径となっている。これによって、回転軸３００の回転バランスを十分に確保することができる。

【0024】

前記固定スクロール１００は、台板１０１と渦巻体であるスクロールラップ１０２と吸込口１０３と吐出口１０４とを有して構成され、フレーム４００に複数のボルト４０５により固定されている。この複数のボルト４０５は周方向に均等に配置されている。スクロールラップ１０２は台板１０１の下側に垂直に立設されている。

【0025】

前記旋回スクロール２００は、台板２０１とスクロールラップ２０２と旋回スクロール軸受部２０３と、この旋回スクロール軸受部２０３に配設されたすべり軸受２１０と、図示しない背圧穴とを基本構成要素として構成されている。前記スクロールラップ２０２は前記台板２０１の上側に垂直に立設されている。前記旋回スクロール軸受部２０３は台板２０１の下側（反ラップ側）に垂直に突出して形成されている。また、前記旋回スクロール２００は、鋳鉄やアルミ（アルミニューム）などを材料とする鋳物から各構成部分を加工することにより形成されている。

【0026】

前記旋回スクロール２００の台板２０１には、圧縮室１３０と旋回背面の背圧室４１１とを連通させる背圧穴（図示せず）が設けられており、背圧室４１１の圧力を吸入圧力と吐出圧力の中間の圧力（中間圧力）に保っている。旋回スクロール２００の背面側に構成される前記背圧室４１１は、前記旋回スクロール２００、前記フレーム４００及び前記固定スクロール１００とで囲まれて形成される空間である。従って、前記フレーム４００は前記背圧室４１１を形成する部材を兼ねている。

【0027】

前記フレーム４００の上面に形成された溝にはシールリング４１０が設けられ、このシールリング４１０は背圧室４１１への吐出ガス流入を防いでいる。旋回スクロール２００は背圧室４１１の中間圧力とシールリング４１０の内側に作用する吐出圧力との合力で固定スクロール１００に押し付けられている。なお、前記シールリング４１０の内径は前記転がり軸受４０１の外径より小さく構成されている。

【0028】

このような構成を採用できるようにするために、前記転がり軸受４０１を前記フレーム４００の回転駆動手段側から該フレーム４００へ挿入し、挿入した転がり軸受４０１をフレームカバー４０３で固定する構成となっている。このフレームカバー４０３にはスラスト軸受４０２が設けられている。また、前記フレームカバー４０３は前記フレーム４００とは別体に形成されている。

【0029】

前記フレームカバー４０３はフレーム４００にボルト４０６により固定されている。このようにボルト固定とすることで、フレームカバー４０３とフレーム４００との間隙を的確にシールできることから、給油経路からの油漏れを抑制することができる。なお、前記フレームカバー４０３は、前記フレーム４００の内側に挿入されて転がり軸受４０１を押さえる部分と、フレーム４００の回転駆動手段側端面に当接してこれに固定される部分とから構成されている。

【0030】

また、オルダム継手５００が、前記旋回スクロール２００の台板２０１の背面に配設されている。このオルダム継手５００には直交する２組のキー（図３に示す６１４を参照）が形成されており、これらのキーの１組がフレーム４００に形成されたオルダム継手５００の受け部であるキー溝（図４の３９９を参照）を滑動し、残りの１組が旋回スクロールラップ２０２の台板２０１の背面側に形成したキー溝２０６を滑動する。これによって、旋回スクロール２００はスクロールラップ２０２の立設する方向である軸線方向に垂直な面内を固定スクロール１００に対して自転せずに旋回運動する。

【0031】

前記圧縮機構部２は、前記電動機６００に連結した回転軸３００の回転によりクランクピン３０１が偏心回転すると、旋回スクロール２００がオルダム継手５００により固定スクロール１００に対し自転せずに旋回運動を行い、冷媒ガスを吸入管７１１及び吸入口１０３を介してスクロールラップ１０２及び２０２で形成される圧縮室１３０に吸入する。固定スクロール１００と旋回スクロール２００とを噛み合わせて形成した圧縮室１３０は、旋回スクロール２００が旋回運動することにより、その容積が減少する圧縮動作が行われる。即ち、旋回スクロール２００の旋回運動により、圧縮室１３０は中央部へ移動しながら容積を減少して冷媒ガスを圧縮する。

【0032】

この圧縮動作では、旋回スクロール２００の旋回運動に伴って、冷媒ガスが吸入管７１１及び吸入口１０３を経由して圧縮室１３０へ吸込まれ、圧縮行程を経て、固定スクロール１００の吐出口１０４から密閉容器７００内に吐出される。これによって、密閉容器７００内の空間は吐出圧力に保たれる。前記圧縮機構部２で圧縮する冷媒ガスとしては、地球環境に優しく地球温暖化係数（ＧＷＰ）の低いＲ３２などの冷媒が用いられている。

【0033】

その後、吐出された冷媒ガスは、圧縮機構部２及び電動機６００の周囲を循環した後に吐出管７０１から密閉容器７００のスクロール圧縮機１外へ放出される。

【0034】

次に、給油経路について説明する。回転軸３００が回転されると、給油ポンプ９００により油溜り７３０の油が回転軸内の油通路３１１に昇圧して供給される。この油通路３１１に送られた油の一部は、横穴３１２を通って転がり軸受である副軸受８０３に流れた後、油溜り７３０に戻る。前記油通路３１１を通ってクランクピン３０１の上部に到達した油はすべり軸受２１０を通り、更には転がり軸受４０１へ流れる。転がり軸受４０１を潤滑した油は、その殆どが排油パイプ４０８を通り、油溜り７３０に戻る。

【0035】

前記旋回スクロール２００の旋回スクロール軸受部２０３の端面には給油ポケット２０５が設けられており、旋回スクロール２００が旋回運動することにより、給油ポケット２０５がシールリング４１０の外側と内側を往復し、旋回軸受２１０と軸受４０１の間にある油の一部を背圧室４１１に搬送する。搬送された油はオルダム継手５００に給油された後、固定スクロールの鏡板面１０５と旋回スクロール２００の台板２０１の摺動面に給油される。

【0036】

背圧室４１１に搬送された油は、図示しない背圧穴を通って、または鏡板摺動面の微小隙間を通って圧縮室１３０に流入する。この圧縮室１３０に流入した油は、圧縮された冷媒ガスと共に吐出口１０４から吐出され、密閉容器７００内で冷媒ガスと分離されて前記油溜り７３０に戻る。

【0037】

次に、上記図１に示す電動機６００の構成について図２を用いて説明する。図２は図１に示す電動機６００のII−II線断面図である。
図２に示すように、電動機６００は、回転軸（クランク軸）３００に固定された回転子６０２と、この回転子６０２に対し周方向に空隙を介して対向するように前記密閉容器７００（図１参照）に固設された固定子６０１とを備えている。前記回転子６０２は、回転子鉄心６０３と、この固定子鉄心６０３内に前記回転軸３００と平行に形成された６つの磁石溝６０４と、これらそれぞれの磁石溝６０４内に装着された永久磁石６０５等により構成されている。これら永久磁石６０５の装着により、回転子鉄心６０３には６つの磁極が形成される。

【0038】

前記固定子６０１は、固定子鉄心６０６と固定子巻線２１等から構成されている。前記固定子鉄心６０６は、その内径側に周方向に等間隔で形成された９つの固定子スロット７ａと、９つのティース部７ｂと、このティース部７ｂの外周側を一体に連結したコアバック７ｃ等から構成されている。前記固定子巻線２１は、前記ティース部７ｂを取り囲むように巻回された集中巻き方式となっており、３相の巻線を備えている。

【0039】

このようにして、電動機６００は、６極９スロットの集中巻き永久磁石式電動機として構成され、この電動機６００はインバータ駆動装置により駆動されるように構成されている。なお、前記電動機６００は、例えば、４極６スロットなどの極数、スロット数や、分布巻き方式を適用しても良い。

【0040】

次に、上記スクロール圧縮機により圧縮される冷媒の種類毎に、圧縮機の吐出温度、固定子の巻線温度の関係について表１により説明する。
表１では、冷凍装置の冷媒としてＲ４１０Ａ、Ｒ２２、Ｒ３２を用いた場合について、それぞれの蒸発温度、凝縮温度を一定とした時の吸込温度、吐出温度及び固定子の巻線温度を比較して示している。

【0041】

【表1】

【0042】

この表１に示すように、冷媒としてＲ３２を使用した場合、冷媒としてＲ２２やＲ４１０Ａを使用した場合と比較し、吐出温度及び固定子の巻線温度がそれぞれ約３０℃程度高くなっていることがわかる。

【0043】

吐出温度が高くなると、前述したように、密閉容器７００内の電動機６００の周囲温度が上昇し、固定子６０１に使用されている絶縁材の耐熱温度をオーバーし、コイル焼損を引き起こす課題が生じる。

【0044】

また、電動機６００の回転子６０２の永久磁石６０５にネオジ磁石を用いている場合、ネオジ磁石の減磁耐熱温度を超えて不可逆減磁が生じ、電流増加による効率低下や更なる温度上昇を引き起こす課題も生じる。

【0045】

更に、オルダム継手５００の材質にアルミ材を使用し、フレーム４００に鋳物を使用している場合、オルダム継手５００のキー６１４とフレーム４００に形成されたキー溝３９９（図３参照）により構成されるキー隙間は、それらの線膨張係数の違いにより小さくなり、必要な隙間が確保できずに、オルダム継手５００のキーとフレーム４００のキー溝との摺動部に磨耗やかじりが発生し、スクロール圧縮機の信頼性を低下させてしまう。

【0046】

また、前記回転軸３００を支持する転がり軸受４０１，８０３を１２０℃以上の高温で使用すると、熱膨張による寸法変化量が大きくなって、軸受隙間が不適切となり、軸受に損傷を引き起こす可能性も生じる。

【0047】

そこで、本実施例では、冷媒としてＲ３２などを使用することで密閉容器７００内の温度が上昇しても、スクロール圧縮機の信頼性を確保できるようにするため、以下説明する工夫が為されている。

【0048】

まず、電動機６００を構成する回転子６０２において、前記磁石溝（磁石挿入溝）６０４に埋設される永久磁石６０５をフェライト磁石で構成している。フェライト磁石は、低温ほど不可逆減磁し易く、逆に高温ほど不可逆減磁し難い性質を持っているため、Ｒ３２冷媒を使用することで高温になったとしても、減磁の心配が無い。従って、冷媒としてＲ３２を使用するスクロール圧縮機でも、圧縮機の性能を維持することが可能となる。

【0049】

また、前記電動機６００を構成する固定子６０１に使用されている絶縁材は、従来一般に、耐熱クラスが１２０（Ｅ）のものが使用されている。これに対し、本実施例では、前記絶縁材の仕様を、耐熱クラス１３０（Ｂ）、耐熱クラス１５５（Ｆ）或いは耐熱クラス１８０（Ｈ）の何れかに変更する。従来のＲ４１０ＡやＲ２２冷媒に対して、Ｒ３２冷媒を使用した場合、前記表１で説明したように、固定子巻線の温度が１２０℃を超えてしまうことがわかった。しかし、前記絶縁材を前記の仕様とすることで、１２０℃以上の高温条件になっても、固定子巻線の耐熱クラスを越えることを防止でき、固定子巻線の焼損などを防止することができる。

【0050】

本実施例では、更に、前記転がり軸受４０１，８０３として寸法安定化処理（ＴＳ処理）を施した軸受鋼を使用している。前記寸法安定化処理した軸受鋼とは、高温焼き戻しをして組織を安定化することにより高温使用下での寸法変化を抑制した軸受鋼である。

【0051】

その結果、寸法安定化処理した軸受鋼を使用した転がり軸受を採用することにより、Ｒ３２冷媒の使用により高温になっても、転がり軸受の損傷を防止することができる。

【0052】

即ち、前記回転軸を支持する転がり軸受を１２０℃以上の高温で使用する場合、熱膨張による寸法変化量が大きくなることがわかった（日本精工株式会社（ＮＳＫ）転がり軸受カタログ CAT. No. 1102n A26ページ5.2.4、及びＮＴＮ株式会社 転がり軸受総合カタログ CAT. No.2202/J A-16ページ3.3.2、等参照）。この寸法変化量が大きくなると、軸受隙間が不適切となり、軸受に損傷を引き起こす可能性があることが判明し、本実施例ではこの課題を解決するために、上述したように、前記転がり軸受４０１，８０３として寸法安定化処理（ＴＳ処理）を施した軸受鋼を採用したものである。

【0053】

また、本実施例では、上記対策に加え、更に前記オルダム継手５００についても次のように構成している。これを図３及び図４により説明する。図３は図１に示すオルダム継手を拡大して示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図、図４は図１に示すフレームを拡大して示す平面図である。

【0054】

まず、本実施例のオルダム継手５００の材料として、鉄系焼結材を使用している。前記オルダム継手５００には、前記フレーム４００に形成したキー溝３９９と係合するキー６１４と、前記旋回スクロール２００の台板２０１背面に形成されているキー溝２０６（図1参照）に係合するキー６１４が形成されており、これらのキー６１４が前記各キー溝２０６，３９９との摺動部となる。このキー６１４とフレーム４００に構成した前記キー溝３９９及び旋回スクロール２００に形成した前記キー溝２０６との隙間が確保されないと、摺動による磨耗またはかじりが生じる可能性がある。そこで、本実施例では、アルミと比較して熱膨張が小さい鉄系焼結材を用いることで、変形（伸び）の影響を最小限に抑えるように構成している。

【0055】

なお、オルダム継手５００のキー６１４と係合する前記フレーム４００の材料としては一般に鋳鉄が使用され、前記旋回スクロール２００の材料も鋳鉄などの鉄系材料で一般に構成されている。

【0056】

前記オルダム継手５００の材料としてアルミ材を用いた場合、常温２０℃において前記オルダムキーと前記フレームまたは旋回スクロールのキー溝との隙間を１００とし、１２０℃まで熱膨張した際の隙間が１０で構成される寸法の組合せを例とすると、１５０℃まで熱膨張した場合の隙間は、
１０−（１５０℃−１２０℃）×（１００−１０）／（１２０−２０）＝−１７
となり、隙間が確保されない。このため、前記オルダムキーと前記フレームまたは旋回スクロールのキー溝との間でカジリや磨耗が発生してしまう。

【0057】

これに対し、オルダム継手５００の材料として鉄系焼結材を用いた場合、鉄の線膨張係数を「１２．１×１０Ｅ−６／Ｋ」、アルミの線膨張係数を「２３×１０Ｅ−６／Ｋ」とすると、常温２０℃から１２０℃に変化する場合、隙間は、
１００−（１００−１０）×１２．１×１０Ｅ−６／２３×１０Ｅ−６＝５３
となる。また、１５０℃に変化する場合は、
５３−（１５０℃−１２０℃）×（１００−５３）／（１２０−２０）＝３９
となり、隙間を十分に確保できる。

【0058】

従って、Ｒ３２冷媒を使用した場合でも、オルダム継手５００に鉄系焼結材を用いることにより、Ｒ４１０Ａ冷媒を使用した場合でオルダム継手にアルミ材を使用した場合よりも大きい隙間を確保することができる。これにより、前記キー６１４と前記キー溝２０６，３９９との摺動による磨耗を防ぐことが可能となる。

【0059】

更に、本実施例では、次の工夫も為されている。
図３及び図４に示すように、圧縮機停止状態でのフレーム４００のキー溝３９９の幅をＬ１、オルダム継手５００のキー６１４幅をＬ２とし、また、フレームの線膨張係数をα１、オルダム継手の線膨張係数をα２、オルダム継手５００のキー６１４とフレーム４００の温度上昇度をΔＴ（圧縮機運転中の吐出ガス温度−停止状態での温度）とする。圧縮機運転中は、フレーム４００のキー溝３９９及びオルダム継手５００のキー６１４は吐出ガス温度程度の高温となっている。そこで、圧縮機運転中のフレーム４００のキー溝３９９の幅をＬ１´、オルダム継手５００のキー６１４の幅をＬ２´とすると、
Ｌ１´＝Ｌ１（１＋α１・ΔＴ） …（１）
Ｌ２´＝Ｌ２（１＋α２・ΔＴ） …（２）
が成り立つ。これより、圧縮機運転中のフレーム４００のキー溝とオルダム継手５００のキー６１４との隙間δは、
δ＝Ｌ１´−Ｌ２´
＝Ｌ１（１＋α１・ΔＴ）−Ｌ２（１＋α２・ΔＴ） …（３）
となる。

【0060】

上記数式（３）から、圧縮機運転中に隙間δが確保される条件は、「δ＞０」である。即ち、
Ｌ１（１＋α１・ΔＴ）−Ｌ２（１＋α２・ΔＴ）＞０
∴ Ｌ１（１＋α１・ΔＴ）＞Ｌ２（１＋α２・ΔＴ） …（４）
となる。

【0061】

Ｒ３２冷媒を用いた場合、Ｒ２２やＲ４１０Ａ冷媒と比較して、吐出ガス温度が２０℃〜３０℃程度高くなる。つまり、オルダム継手とフレームの温度は「１２０＋２０〜３０℃＝１４０℃〜１５０℃」程度であるため、温度上昇度ΔＴは、Ｒ４１０Ａ冷媒に比べて２０℃〜３０℃程度高くなる。

【0062】

例えば、「Ｌ１＝８．０２ｍｍ、Ｌ２＝８．０１ｍｍ、α１＝１２．１×１０Ｅ−６／Ｋ（鋳物）、α２＝２３×１０Ｅ−６／Ｋ（アルミ）」とすると、Ｒ４１０Ａ冷媒の場合には「ΔＴ＝１２０−２０＝１００」であり、δ＝０．００１３ｍｍとなるから隙間は確保できる。しかし、Ｒ３２冷媒を使用した場合には、「ΔＴ＝１５０−２０＝１３０」とすると、δ＝−０．００１３ｍｍとなり隙間が確保できなくなってしまう。

【0063】

従って、Ｒ３２冷媒を使用するスクロール圧縮機の場合、フレーム４００のキー溝３９９の幅Ｌ１、オルダム継手５００のキー６１４の幅Ｌ２、及び材質は、「δ＞０」、即ち上記数式（４）を満足するように構成することにより、Ｒ３２冷媒を使用した場合でも、圧縮機運転中の隙間δを十分に確保することができる。これにより、摺動による磨耗を防ぐことが可能となる。

【0064】

本実施例において、更に詳しくは、前記固定子絶縁材料として耐熱クラス１８０（Ｈ）を使用し、更に前記フレームに形成されたキー溝の幅をＬ１、フレームの線膨張係数をα１とし、前記オルダム継手に形成されたキーの幅をＬ２、オルダム継手の線膨張係数をα２とした場合に、前記フレームのキー溝幅Ｌ１と前記オルダム継手のキー幅Ｌ２との関係が
Ｌ１×（１＋α１×１６０）＞Ｌ２×（１＋α２×１６０） …（５）
を満足するように構成されているものである。この数式（５）においては、上記数式（４）における温度上昇度ΔＴを１６０としているが、これは前記固定子絶縁材として耐熱クラス１８０（Ｈ）を使用したときの使用上限温度１８０℃と、圧縮機停止状態での温度２０℃との差である。

【0065】

なお、前記オルダム継手５００のキー６１４と係合する前記旋回スクロール２００のキー溝２０６についても、上記フレーム４００のキー溝３９９の場合と同様に、上記数式（４）或いは上記数式（５）を満足するように構成されている。

【0066】

本実施例のスクロール圧縮機は以上説明したように構成されているので、冷媒としてＲ３２を使用して、吐出ガス温度が上昇しても、高耐熱温度の部品で圧縮機が構成されているので、温度上昇による悪影響を防止し、信頼性に優れたスクロール圧縮機を得ることができる。

【0067】

即ち、スクロール圧縮機を構成する各部品を１２０℃を超える温度で使用できる高耐熱仕様の部品とすることで、吐出ガス温度が高くなるＲ３２冷媒を用いた場合のスクロール圧縮機の信頼性を確保することができる。

【0068】

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。更に、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0069】

１：スクロール圧縮機、２：圧縮機構部、３：駆動部、
７ａ：固定子スロット、７ｂ：ティース部、７ｃ：コアバック、
２１：固定子巻線、
１００：固定スクロール、１０１：台板、１０２：ラップ、
１０３：吸入口、１０４：吐出口、１０５：鏡板面、
１３０：圧縮室、
２００：旋回スクロール、２０１：台板、２０２：ラップ、
２０３：旋回スクロール軸受部、２０５：給油ポケット、２０６：キー溝、
２１０：すべり軸受、
３００：回転軸、３０１：クランクピン、３０２：主軸部、
３０３：副軸受支持部、３１１：油通路、３１２：横穴、
３９９：フレームのキー溝、４００：フレーム、
４０１：転がり軸受（主軸受）、４０１ａ：軸受支持部、４０１ｂ：圧縮機構部支持部、
４０２：スラスト軸受、４０３：フレームカバー、
４０５，４０６，８０５：ボルト、
４０７：バランスウェイト、
４０８：排油パイプ、４１０：シールリング、４１１：背圧室、
５００：オルダム継手、
６００：電動機、６０１：固定子、６０１ａ：コイルエンド、
６０２：回転子、６０３：回転子鉄心、
６０４：磁石溝、６０５：永久磁石、６０６：固定子鉄心、
６１４：オルダム継手のキー、
７００：密閉容器、７０１：吐出管、７０２：ハーメ端子、７０３：端子カバー、
７１０：上キャップ、７１１：吸入管、７２０：下キャップ、７２１：脚部、
７２２：マグネット、７３０：油溜り、
８０１：下フレーム、８０２：ハウジング、８０３：転がり軸受（副軸受）、
８０４：ハウジングカバー、
９００：ポンプ部、９０１：給油穴。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】