JP4604968B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は固定スクロールと旋回スクロールとを噛み合わせて双方間に圧縮室を形成し、旋回スクロールの円軌道運動により圧縮室が外周部から中心部に容積を小さくしながら移動するのを利用して流体の吸入、圧縮、吐出を繰り返し行うスクロール圧縮機に関するものである。

従来、この種のスクロール圧縮機は、旋回スクロールの鏡板に圧縮室への給油孔を形成している（例えば、特許文献１参照）。

図４は、特許文献１に記載された従来のスクロール圧縮機の圧縮機構部縦断面図を示すものである。図４に示すように、固定スクロール１と、旋回スクロール２と、主軸受部材３から構成され、旋回スクロール２の鏡板２ａに圧縮室４への給油孔５を形成している。
特開２００４−２２５６４４号公報

しかしながら、前記従来の構成では、旋回スクロールの鏡板に高圧オイルの給油孔を設け、旋回スクロールの旋回運動により給油孔は旋回スクロールの外壁側圧縮室と内壁側圧縮室の両方に交互に開口する。通常両方の圧縮室の圧力は異なり、圧力の低い圧縮室側は吐出圧との差圧が大きいため過剰なオイルが供給され性能低下を起こす。また、圧力の低い圧縮室側の給油量を減らすために、圧力の高い圧縮室側への開口割合を増やした場合、圧力の高い圧縮室側の圧力は運転条件の圧縮比により、吐出圧との圧力差が大きく変化するため、運転条件により給油量がばらつき、圧縮比が小さく低負荷の運転では圧力上昇が早いため圧縮室の圧力が吐出圧より高くなり圧縮されたガスが逆流する場合があり、性能低下が発生するという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、過剰なオイル供給や圧縮ガスの逆流等による性能低下が起こることなく、信頼性の高い高効率なスクロール圧縮機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のスクロール圧縮機は、旋回スクロールの鏡板に、旋回スクロールの背面空間と、固定スクロールのラップと旋回スクロールのラップにより形成される圧縮室とを連通する給油孔を、給油孔の旋回スクロールの背面空間側が仕切り手段により仕切られた高圧部と低圧部に交互に開口し、給油孔の圧縮室側は背面空間側が高圧部に開口しているときは旋回スクロールの外壁と固定スクロールの内壁によって形成される圧縮室に開口し、背面空間側が低圧部に開口しているときは旋回スクロールの内壁と固定スクロールの外壁によって形成される圧縮室に開口するように設けたものである。

これによって、圧力の高い旋回スクロールの外壁と固定スクロールの内壁によって形成される圧縮室（以下、圧縮室Ａ）へ給油孔が開口するときは旋回スクロールの背面空間の高圧部のオイルが供給され、圧力の低い旋回スクロールの内壁と固定スクロールの外壁によって形成される圧縮室（以下、圧縮室Ｂ）へ給油孔が開口するときは旋回スクロールの背面空間の低圧部のオイルが供給されるため、小さい差圧で給油されるので過剰なオイル供給を抑えることができ、広範囲な運転条件で適正な給油量を実現することができる。

本発明のスクロール圧縮機は、過剰なオイル供給を抑えることができるため、広範囲な運転条件で適正な給油量を実現できるため、性能低下や信頼性の低下を抑えられる。

第１の発明は、密閉容器内に、圧縮機構部と電動機とオイル溜まりを配し、前記圧縮機構部は、鏡板に渦巻状のラップを有する固定スクロールと、この固定スクロールのラップに対向して噛み合うラップを有する旋回スクロールと、この旋回スクロールを前記固定スクロールとにより挟む位置に設けられた主軸受部材と、前記旋回スクロールの鏡板に設けられた旋回軸受部に嵌合し旋回スクロールを旋回運動させる旋回軸を有するクランクシャフトと、前記主軸受部材に設けられ前記クランクシャフトを軸支する主軸受部と、同じく前記主軸受部材に前記旋回スクロールの背面空間を高圧部と低圧部に仕切る仕切り手段を有し、前記オイル溜まりのオイルを前記クランクシャフトに軸方向に貫通する給油通路を通じて前記旋回軸端の旋回軸受部空間に供給する給油機構を有し、前記旋回軸受部空間と前記仕切り手段の低圧側とを連通する給油経路を前記旋回スクロール鏡板内に設けた密閉型スクロール圧縮機において、前記旋回スクロールの鏡板に、前記旋回スクロールの背面空間と、前記固定スクロールのラップと前記旋回スクロールのラップにより形成される圧縮室とを連通する給油孔を、前記給油孔の前記旋回スクロールの背面空間側が前記仕切り手段により仕切られた高圧部と低圧部に交互に開口し、前記給油孔の圧縮室側は、背面空間側が高圧部に開口しているときは前記旋回スクロールの外壁と前記固定スクロールの内壁によって形成される圧縮室に開口し、背面空間側が低圧部に開口しているときは前記旋回スクロールの内壁と前記固定スクロールの外壁によって形成される圧縮室に開口するように設けることで、圧力の高い圧縮室Ａへ給油孔が開口するときは旋回スクロールの背面空間の高圧部のオイルが供給され、圧力の低い圧縮室Ｂへ給油孔が開口するときは旋回スクロールの背面空間の低圧部のオイルが供給され、小さい差圧で給油されるので、過剰なオイル供給を抑えることができ、広範囲な運転条件で適正な給油量を実現できるため、性能低下や信頼性の低下を抑えることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の給油孔の圧縮室側が、圧縮室Ａの圧力が旋回スクロールの背面空間の高圧部の圧力より低くなる範囲で、圧縮室Ａに連通する位置に設けることで、圧縮室Ａからの圧縮ガスの逆流が無く、性能悪化が抑えられる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の給油孔の圧縮室側が、圧縮室Ｂが吸入ガスを閉じ込んだ後で圧力が旋回スクロールの背面空間の低圧部の圧力より低くなる範囲で、圧縮室Ｂに連通する位置に設けることで、吸入過熱や圧縮室Ｂからの圧縮ガスの逆流が無く、体積効率の低下等の性能悪化が抑えられる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の給油孔の圧縮室側が、圧縮室Ａに開口する割合が、圧縮室Ｂに開口する割合より少なくすることで、運転条件により圧縮室Ａの圧力と旋回スクロールの背面空間の高圧部の圧力との圧力差が大きく変化し運転条件により給油量が大きく変わることを抑えることができ、広範囲な運転条件で適正な給油量を実現できるため、性能低下や信頼性の低下を抑えることができる。

第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明の給油孔に絞り部を設けたことで、給油量を低減することができ、過剰なオイル供給による性能悪化を抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるスクロール圧縮機の縦断面図を示すものである。また、図２は、本発明の第１の実施の形態における圧縮機構部の横断面図を示すものである。

図１、図２において、密閉容器１１内に溶接や焼き嵌めなどで固定した、クランクシャフト１２の主軸受部材１３と、この主軸受部材１３上にボルト止めした固定スクロール１４との間に、固定スクロール１４と噛み合う旋回スクロール１５を挟み込んでスクロール式の圧縮機構１６を構成し、旋回スクロール１５と主軸受部材１３との間に旋回スクロール１５の自転を防止して円軌道運動するように案内するオルダムリングなどによる自転防止機構１７を設け、クランクシャフト１２の上端にある旋回軸部１２ａを旋回スクロール１５に設けた旋回軸受１８に嵌合させている。固定スクロール１４の外周部には冷媒ガスを吸入するための吸入室１９が設けられ、密閉容器１１外に通じた吸入パイプ２０が嵌合されている。

クランクシャフト１２の下端は密閉容器１１の下部のオイル溜まり２１に達して、密閉容器１１内に溶接や焼き嵌めして固定された副軸受部材２２により安定に回転できるように軸支されている。

電動機２３は主軸受部材１３と副軸受部材２２との間に位置して、密閉容器１１に溶接や焼き嵌めなどして固定された固定子２３ａと、クランクシャフト１２の途中の外まわりに一体に結合された回転子２３ｂとで構成され、回転子２３ｂの上下端面の外周部分には、回転子２３ｂおよびクランクシャフト１２が安定して回転し、旋回スクロール１５を安定して円軌道運動させるため、ピン２４により止め付けられたバランスウェイト２５ａ、２５ｂが設けられている。

給油機構はクランクシャフト１２の下端で駆動されるポンプ２６によって構成され、オイル溜まり２１内のオイルを供給するため、クランクシャフト１２には軸方向に貫通している給油通路２７を形成している。

旋回スクロール１５外周部には背圧室２８が固定スクロール１４と主軸受部材１３により形成され、旋回軸部１２ａと旋回スクロール１５の間に形成される旋回軸受部空間２９から半径方向に背圧室２８まで貫通した給油経路３０が旋回スクロール１５の鏡板１５ａ内に設けられている。

旋回スクロール１５の鏡板１５ａの主軸受部材１３側は主軸受部材１３に配設した断面が矩形のシール材３１により仕切られており、内側は高圧、外側は背圧室２８となり背圧制御機構により吸入圧と吐出圧の中間圧となっている。

旋回スクロール１５の鏡板１５ａには、旋回スクロール１５の鏡板１５ａの主軸受部材１３側と圧縮室３３とを連通する給油孔３２が設けられ、給油孔３２の主軸受部材１３側はシール材３１の内側の高圧部と外側の背圧室２８に交互に開口する。

給油孔３２の圧縮室３３側は、主軸受部材１３側がシール材３１の内側の高圧部に開口しているときは、圧縮室Ａに開口し、主軸受部材１３側がシール材３１の外側の背圧室２８に開口しているときは、圧縮室Ｂに開口する。

以上のように構成されたスクロール圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

まず、電動機２３によりクランクシャフト１２が回転駆動されるに伴い、クランクシャフト１２の上端にある旋回軸部１２ａが偏心駆動することにより旋回スクロール１５を円軌道運動させ、これにより固定スクロール１４と旋回スクロール１５との間に形成している圧縮室３３が外周側から中央部に移動しながら小さくなるのを利用して、密閉容器１１外に通じた吸入パイプ２０および固定スクロール１４の外周部の吸入室１９から冷媒ガスを吸入して圧縮していき、所定圧以上になった冷媒ガスは固定スクロール１４の中央部の吐出口３４からリード弁３５を押し開いて容器内吐出室３６に吐出させることを繰り返す。

吐出された冷媒ガスは、圧縮機構部１６を貫通する吐出ガス通路３７を通り回転子２３ｂ上部に到達し、回転子２３ｂに貫通している回転子ガス通路３８を通って密閉容器１１の下部に導かれ、固定子２３ａ外周に配した固定子ガス通路３９、圧縮機構部１６外周に配した圧縮機構部切り欠き４０を通って密閉容器１１の上部に到達し、吐出管４１から密閉容器１１外へ吐出される。

また、オイル溜まり２１内のオイルはポンプ２６によりクランクシャフト１２を軸方向に貫通している給油通路２７を通じて旋回軸受部空間２９に供給される。供給されたオイルは２系統に分岐され、１系統は旋回軸受１８と旋回軸部１２ａを潤滑し、主軸部１２ｂと主軸受４２を潤滑した後、主軸受部材１３の下に滴下し、最終的にオイル溜まり２１に回収される。

もう１系統は、旋回軸受部空間２９と背圧室２８との差圧により給油経路３０を通って背圧室２８に導かれる。背圧室２８に導かれたオイルは背圧制御弁と通って吸入室１９に供給される。

給油孔３２の主軸受部材１３側は旋回スクロール１５の円軌道運動により、シール材３１の内側の高圧部と外側の背圧室２８に交互に開口し、給油孔３２の主軸受部材１３側が高圧部に開口しているときは給油孔３２の圧縮室３３側は、より圧力の高い圧縮室Ａに開口し、圧力差により高圧部のオイルが圧縮室Ａに給油される。給油孔３２の主軸受部材１３側が背圧室２８に開口しているときは給油孔３２の圧縮室３３側は、より圧力の低い圧縮室Ｂに開口し、圧力差により背圧室２８のオイルが圧縮室Ｂに給油される。圧縮室３３の圧力と供給されるオイルの圧力との差を小さくすることができ、過剰なオイルの供給を抑えることができる。

以上のように本実施の形態においては、旋回スクロール１５の鏡板１５ａに、旋回スクロール１５の鏡板１５ａの主軸受部材１３側と圧縮室３３とを連通する給油孔３２が設けられ、給油孔３２の主軸受部材１３側はシール材３１の内側の高圧部と外側の背圧室２８に交互に開口し、給油孔３２の圧縮室３３側は、主軸受部材１３側がシール材３１の内側の高圧部に開口しているときは、圧縮室Ａに開口し、主軸受部材１３側がシール材３１の外側の背圧室２８に開口しているときは、圧縮室Ｂに開口することにより、給油孔３２の主軸受部材１３側が高圧部に開口しているときは給油孔３２の圧縮室３３側は、より圧力の高い圧縮室Ａに開口し、圧力差により高圧部のオイルが圧縮室Ａに給油され、給油孔３２の主軸受部材１３側が背圧室２８に開口しているときは給油孔３２の圧縮室３３側は、より圧力の低い圧縮室Ｂに開口し、圧力差により背圧室２８のオイルが圧縮室Ｂに給油され、圧縮室３３の圧力と供給されるオイルの圧力との差を小さくすることができ、過剰なオイルの供給を抑えることができ、広範囲な運転条件で適正な給油量を実現できるため、性能低下や信頼性の低下を抑えることができる。

また、図３のように本実施の形態においては、圧縮室Ａの圧力が高圧部の圧力より低くなる範囲で、給油孔３２の圧縮室３３側が圧縮室Ａに連通する位置に設けることにより、
圧縮室Ａからの圧縮ガスの逆流を抑えることができるため、性能低下を抑えることができる。

また、図３のように本実施の形態においては、圧縮室Ｂが吸入ガスを閉じ込んだ後で圧縮室Ｂの圧力が背圧室２８の圧力より低くなる範囲で、給油孔３２の圧縮室３３側が圧縮室Ｂに連通する位置に設けることにより、吸入過熱や圧縮ガスの逆流を抑えることができるため、体積効率の低下等の性能悪化を抑えることができる。

また、本実施の形態においては、給油孔３２に絞り部４３を設けることにより、給油量を低減できるため、性能悪化を抑えることができる。

以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、過剰なオイル供給を抑えることができる、広範囲な運転条件で適正な給油量を実現できるため、性能低下や信頼性の低下を抑えることが可能となるので、高効率で信頼性の高いスクロール圧縮機を提供することができる。さらに、製品であるルームエアコン等の空調機やヒートポンプ式給湯機として、より省エネで環境に優しい快適な製品とすることが可能である。

本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の縦断面図 本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の圧縮機構部の横断面図 本発明の実施の形態１における圧縮室の圧力線図 従来のスクロール圧縮機の圧縮機構部の縦断面図

符号の説明

１１ 密閉容器
１２ クランクシャフト
１２ａ 旋回軸部
１２ｂ 主軸部
１３ 主軸受部材
１４ 固定スクロール
１５ 旋回スクロール
１５ａ 鏡板
１６ 圧縮機構
１７ 自転防止機構
１８ 旋回軸受
１９ 吸入室
２０ 吸入パイプ
２１ オイル溜まり
２２ 副軸受部材
２３ 電動機
２３ａ 固定子
２３ｂ 回転子
２４ ピン
２５ａ、２５ｂ バランスウェイト
２６ ポンプ
２７ 給油通路
２８ 背圧室
２９ 旋回軸受部空間
３０ 給油経路
３１ シール材
３２ 給油孔
３３ 圧縮室
３３ａ 圧縮室Ａ
３３ｂ 圧縮室Ｂ
３４ 吐出口
３５ リード弁
３６ 容器内吐出室
３７ 吐出ガス通路
３８ 回転子ガス通路
３９ 固定子ガス通路
４０ 圧縮機構部切り欠き
４１ 吐出管
４２ 主軸受
４３ 絞り部

Claims (5)

1. 密閉容器内に、圧縮機構部と電動機とオイル溜まりを配し、前記圧縮機構部は、鏡板に渦巻状のラップを有する固定スクロールと、この固定スクロールのラップに対向して噛み合うラップを有する旋回スクロールと、この旋回スクロールを前記固定スクロールとにより挟む位置に設けられた主軸受部材と、前記旋回スクロールの鏡板に設けられた旋回軸受部に嵌合し旋回スクロールを旋回運動させる旋回軸を有するクランクシャフトと、前記主軸受部材に設けられ前記クランクシャフトを軸支する主軸受部と、同じく前記主軸受部材に前記旋回スクロールの背面空間を高圧部と低圧部に仕切る仕切り手段を有し、前記オイル溜まりのオイルを前記クランクシャフトに軸方向に貫通する給油通路を通じて前記旋回軸端の旋回軸受部空間に供給する給油機構を有し、前記旋回軸受部空間と前記仕切り手段の低圧側とを連通する給油経路を前記旋回スクロール鏡板内に設けた密閉型スクロール圧縮機において、前記旋回スクロールの鏡板に、前記旋回スクロールの背面空間と、前記固定スクロールのラップと前記旋回スクロールのラップにより形成される圧縮室とを連通する給油孔を、前記給油孔の前記旋回スクロールの背面空間側が前記仕切り手段により仕切られた高圧部と低圧部に交互に開口し、前記給油孔の圧縮室側は、背面空間側が高圧部に開口しているときは前記旋回スクロールの外壁と前記固定スクロールの内壁によって形成される圧縮室に開口し、背面空間側が低圧部に開口しているときは前記旋回スクロールの内壁と前記固定スクロールの外壁によって形成される圧縮室に開口するように設けたことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 前記給油孔の圧縮室側は、前記旋回スクロールの外壁と前記固定スクロールの内壁によって形成される圧縮室の圧力が、前記旋回スクロールの背面空間の高圧部の圧力より低くなる範囲で、前記旋回スクロールの外壁と前記固定スクロールの内壁によって形成される圧縮室に連通する位置に設けたことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 前記給油孔の圧縮室側は、前記旋回スクロールの内壁と前記固定スクロールの外壁によって形成される圧縮室が、吸入ガス閉じ込み後で圧縮室の圧力が前記旋回スクロールの背面空間の低圧部の圧力より低くなる範囲で、前記旋回スクロールの内壁と前記固定スクロールの外壁によって形成される圧縮室に連通する位置に設けた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。
4. 前記給油孔の圧縮室側が、前記旋回スクロールの外壁と前記固定スクロールの内壁によって形成される圧縮室に開口する割合が、前記旋回スクロールの内壁と前記固定スクロールの外壁によって形成される圧縮室に開口する割合より少ないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
5. 前記給油孔に絞り部を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。

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