JP2005048688A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 低温時の起動時や、サイクルの霜取り中に吸入ポートに多量の液戻りが発生する場合、多量の液冷媒によって旋回渦巻き部品と固定渦巻部品の摺動部に介在する潤滑油が洗い流されてしまい摺動部の信頼性が著しく低下するといった課題を有していた。
【解決手段】 旋回渦巻き部品と固定渦巻き部に多量の潤滑油を供給するために旋回鏡板と固定渦巻き部品の摺動面に高圧の潤滑油が存在する開口部を設け、多量の液戻り時に液圧縮により旋回渦巻き部品が離反した時に、通常運転では固定渦巻き部品により閉じられている高圧の潤滑油が存在する開口部が開かれ、多くの潤滑油を供給し、旋回渦巻き部品と固定渦巻き部品の摺動部の潤滑を向上するようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は冷凍サイクル装置等に用いられるスクロール圧縮機に関するものである。

従来のこの種のスクロール圧縮機について図４で説明する。密閉容器３０１の内に、電動機３０３と、圧縮機構部３０２が配設されているスクロール圧縮機である。電動機３０３は密閉容器３０１の内側に固定されたステータ３０４と、このステータ３０４の内側に回転自在に支持されたロータ３０５とからなり、このロータ３０５には駆動軸３０６が貫通状態で結合されている。この駆動軸３０６の一端は上記圧縮機構部３０２の一部を構成する軸受け部品３０７に固定されている軸受け３０８に回転自在に支持されている。軸受け３０８により支持されている駆動軸の先端には駆動軸３０６に対して偏心運動を行うクランク軸３０９が備えられている。

一方、固定渦巻き部品３１０と旋回渦巻き部品３１１を噛み合わせることにより複数の圧縮空間を形成し、旋回渦巻部品３１１の自転拘束部品３１２を備えて自転を防止し、クランク軸３０９により旋回渦巻き部品３１１を旋回渦巻き部品３１１に接合した旋回軸受け３１３を介して旋回運動のみをさせることによって、圧縮空間を渦巻の中心に向かって容積を減少させながら移動させることにより吸入ポート３１３から冷媒ガス等を吸入し、圧縮する。圧縮された冷媒ガス等は吐出ポート３１５を通り、密閉容器内空間３１６に吐出される。

また駆動軸３０６の他端側は軸受け部品３１７によって支持されており、駆動軸３０６の他端側の先端には容積型ポンプ３１８を備えており、潤滑油溜まり３１９から容積型ポンプ３１８は駆動軸３０６の軸方向の中心に設けられた潤滑油を供給する給油経路３２０を経てクランク軸３０９の上部の潤滑油溜まり３２１を経由して旋回軸受け３１３を潤滑および冷却し、潤滑油溜まり３２２を経て軸受け３０８を潤滑した後、再循環を行う。

一方、潤滑油溜まり３２１に供給された潤滑油の一部は、旋回渦巻き部品３１１の内部に設けられた通路３２３を経由して絞り部３２４より旋回鏡板３２５と軸受け部品３０７に設けられた窪み３２６と固定渦巻き部品３１０の上面３２７とシール部材３２８で構成された空間３２９に、減圧されて供給される。なお、シール部材３２８は高圧部である潤滑油溜まり３２２と空間３２９のシールの役割を持っている。

また、この空間３２９には自転拘束部品３１２が配設されておりこの空間３２９に供給される潤滑油により潤滑を行っている。空間３２９に供給された潤滑油が溜まるに従い、空間３２９の圧力が上昇するが、その圧力を一定に保つために、空間３２９と圧縮空間を生成する吸入空間３３０の間に圧力調整機構３３１が構成されており、空間３２９の圧力が設定された圧力より高くなると圧力調整機構３３１が作動して空間３２９内の潤滑油は吸入空間３３０に供給され、空間３２９内の圧力はほぼ一定に保たれると共に吸入空間３３０に供給された潤滑油は圧縮空間に導かれ、圧縮中の冷媒ガス等の漏れを防ぐシールの役割と、固定渦巻き部品３１０と旋回渦巻き部品３１１の接触面を潤滑する役割を果たしている。

絞り部３２４は、ネジ部を持つ円筒状ピンでありピンの中心に細穴３３２が構成されており、その細穴によって絞り効果を発生させ、潤滑油は図５に示す空間３２１から空間３２９に減圧され適正量が供給されている。また適正量は細穴の内径を変更することにより調整している（例えば特許文献１参照）。
特開２００１−２８０２５２号公報

しかしながら上記構成において、低温時の起動時や、サイクルの霜取り中に吸入ポートに多量の液戻りが発生する場合、多量の液冷媒によって旋回渦巻き部品と固定渦巻部品の摺動部に介在する潤滑油が洗い流されてしまい摺動部の信頼性が著しく低下するといった課題を有していた。本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、信頼性の高いスクロール圧縮機を提供することを目的とする。

本発明のスクロール圧縮機は、固定渦巻き部品の鏡板に常に臨む旋回鏡板に前記内側領域から連通する通路Ａを設けたことを特徴とする。これにより低温時の起動時や、サイクルの霜取り中に吸入ポートに多量の液戻りが発生して、多量の液冷媒によって旋回渦巻き部品と固定渦巻部品の摺動部に介在する潤滑油が洗われる場合、液冷媒の圧縮により圧縮室内の圧力が異常上昇して、旋回渦巻き鏡板が固定渦巻き部品より離反する状態となり、旋回鏡板に設けた通路を通して内側領域から外側領域を経て旋回渦巻き部品と固定渦巻き部品の摺動部に多量の潤滑油を供給することが出来、信頼性の高いスクロール圧縮機を実現できる。

また本発明のスクロール圧縮機は、旋回鏡板に常に臨む固定渦巻き部品の鏡板部に吸入空間から連通する通路Ｂを設けたことを特徴とする。これにより低温時の起動時や、サイクルの霜取り中に吸入ポートに多量の液戻りが発生して、多量の液冷媒によって旋回渦巻き部品と固定渦巻部品の摺動部に介在する潤滑油が洗われる場合、液冷媒の圧縮により圧縮室内の圧力が異常上昇して、旋回渦巻き鏡板が固定渦巻き部品より離反する状態となり、旋回鏡板に設けた通路Ａを通して内側領域から外側領域を経て通路Ｂを通して吸入空間を経て旋回渦巻き部品と固定渦巻き部品の摺動部に多量の潤滑油を供給することが出来、信頼性の高いスクロール圧縮機を実現できる。

また本発明のスクロール圧縮機は、通路Ａの一部を絞り効果を持つ細孔にしたことを特徴とする。これにより旋回渦巻き部品部品が転覆時に内側領域から外側領域を経て供給される潤滑油の量を制御することが出来、信頼性の高く、運転安定性の良いスクロール圧縮機を実現できる。

また本発明のスクロール圧縮機は、通路Ａと旋回渦巻羽根のラップ部の先端に設けられたチップシールを格納するチップシール格納溝の底面とを繋ぐ通路を設けたことを特徴とする。これにより前記内側領域よりラップ先端と旋回渦巻き部品の上面と面する通路を途中まで共用でき、低コストのスクロール圧縮機を実現できる。

また本発明のスクロール圧縮機は、作動流体に二酸化炭素を用いたことを特徴とする。これにより二酸化炭素の高洗浄性に対して多くの潤滑油を供給することが出来、信頼性の高いスクロール圧縮機を実現できる。

上記から明らかなように、低温時の起動時や、サイクルの霜取り中に吸入ポートに多量の液戻りが発生して、多量の液冷媒によって旋回渦巻き部品と固定渦巻部品の摺動部に介在する潤滑油が洗われる場合、液冷媒の圧縮により圧縮室内の圧力が異常上昇して、旋回渦巻き鏡板が固定渦巻き部品より離反する状態となり、旋回鏡板に設けた通路を通して内側領域から外側領域を経て旋回渦巻き部品と固定渦巻き部品の摺動部に多量の潤滑油を供給することが出来、信頼性を向上できるという効果を奏する。

（実施の形態１）
図１は第１の実施形態におけるスクロール圧縮機の断面図である。密閉容器１の内に、電動機３と、圧縮機構部２が配設されている。電動機３は密閉容器１の内側に固定されたステータ４と、このステータ４の内側に回転自在に支持されたロータ５とからなり、このロータ５には駆動軸６が貫通状態で結合されている。

この駆動軸６の一端は上記圧縮機構部２の一部を構成する軸受け部品７に固定されている軸受け８に回転自在に支持されている。軸受け８により支持されている駆動軸の先端には駆動軸６に対して偏心運動を行うクランク軸９が備えられている。

一方、固定渦巻き部品１０と旋回渦巻き部品１１を噛み合わせることにより複数の圧縮空間を形成し、旋回渦巻部品１１の自転拘束部品１２を備えて自転を防止し、クランク軸９により旋回渦巻き部品１１を旋回渦巻き部品１１に接合した旋回軸受け１３を介して旋回運動のみをさせることによって、圧縮空間を渦巻の中心に向かって容積を減少させながら移動させることにより吸入ポート１４から冷媒ガス等を吸入し、圧縮する。圧縮された冷媒ガス等は吐出ポート１５を通り、密閉容器内空間１６に吐出される。

また駆動軸６の他端側は軸受け部品１７によって支持されており、駆動軸６の他端側の先端には容積型ポンプ１８を備えており、潤滑油溜まり１９から容積型ポンプ１８は駆動軸６の軸方向の中心に設けられた潤滑油を供給する給油経路２０を経てクランク軸９の上部の潤滑油溜まり２１を経由して旋回軸受け１３を潤滑および冷却し、潤滑油溜まり２２を経て軸受け８を潤滑した後、潤滑油溜り１９に戻る。

一方、潤滑油溜まり２１に供給された潤滑油の一部は、旋回渦巻き部品１１の内部に設けられた通路２３を経由して絞り部２４より旋回鏡板２５と軸受け部品７に設けられた窪み２６と固定渦巻き部品１０の上面２７とシール部材２８で構成された空間２９に、減圧されて供給される。また通路２３を経由して通路Ａ３３が固定渦巻き部品の上面２７に常に臨む位置に構成されている。なお、シール部材２８は高圧部である潤滑油溜まり２２と空間２９のシールの役割を持っている。

また空間２９には自転拘束部品１２が配設されており、空間２９に供給される潤滑油により潤滑を行っている。空間２９に供給された潤滑油が溜まるに従い、空間２９の圧力が上昇するが、その圧力を一定に保つために、空間２９と圧縮空間を生成する吸入空間３０の間に圧力調整機構３１が構成されており、空間２９の圧力が設定された圧力より高くなると圧力調整機構３１が作動して空間２９内の潤滑油は吸入空間３０に供給され、空間２９内の圧力はほぼ一定に保たれると共に吸入空間３０に供給された潤滑油は圧縮空間に導かれ、圧縮中の冷媒ガス等の漏れを防ぐシールの役割と、固定渦巻き部品１０と旋回渦巻き部品１１の接触面を潤滑する役割を果たしている。

通路Ａ３３は通常の運転時は固定渦巻き部品の上面２７で閉じられている。しかしながら、低温時の起動時や、サイクルの霜取り中に吸入ポートに多量の液戻りが発生した場合、液冷媒の圧縮により圧縮室内の圧力が異常上昇して、旋回渦巻き部品が固定渦巻き部品から離反する。このとき、通路Ａ３３は空間２９と連通し、高圧のオイル溜まり２１から空間２９へ通路２３と通路Ａ３３を経て多量の潤滑油が供給される。供給された多量の潤滑油は空間２９から旋回渦巻き部品１１と固定渦巻き部品１０の摺動面に供給され、液冷媒により摺動部の潤滑油が洗われても速やかに潤滑油の補充が出来、信頼性の向上が図れる。

（実施の形態２）
図２は第２の実施形態におけるスクロール圧縮機の断面図である。図２において図１と同じ構成については同じ符号を使い、説明を省略する。本実施の形態では実施の形態１に加えて、旋回鏡板部に常に臨む前記固定渦巻き部品の上面２７に吸入空間１４から連通する通路Ｂ３４を設けている。通路Ｂ３４は通常の運転時は旋回する旋回渦巻き鏡板で閉じられている。

このとき、吸入空間へは空間２９に供給された潤滑油が圧力調整機構３１を経由して供給されるので空間２９が設定された圧力以上にならないと吸入空間へは供給されず給油遅れが発生しているが、低温時の起動時や、サイクルの霜取り中に吸入ポートに多量の液戻りが発生した場合、液冷媒の圧縮により圧縮室内の圧力が異常上昇して、旋回渦巻き部品が固定渦巻き部品から離反し、通路Ｂ３４は空間２９と吸入空間と連通し、圧力調整機構３１を経由せずに空間２９に供給されている潤滑油は速やかに吸入空間１４に供給され、信頼性の向上が図れる。

（実施の形態３）
図３は本発明の第３の実施形態におけるスクロール圧縮機の断面図である。図３において図１から図２と同じ構成については同じ符号を使い、説明を省略する。本実施の形態では実施の形態１と２に加えて、通路Ａ３３を細孔で構成してある。

ここで実施の形態１と２の場合、低温時の起動時や、サイクルの霜取り中に吸入ポートに多量の液戻りが発生した場合、液冷媒の圧縮により圧縮室内の圧力が異常上昇して、旋回渦巻き部品が固定渦巻き部品から離反する。このとき、通路Ａ３３は空間２９と連通し、高圧のオイル溜まり２１から空間２９へ通路２３と通路Ａ３３を経て潤滑油が供給される。そして空間２９から旋回渦巻き部品１１と固定渦巻き部品１０の摺動面に供給され、液冷媒により摺動部の潤滑油が洗われても速やかに潤滑油の補充が出来、信頼性の向上が図れるが、通路Ａ３３を経由して空間２９へ供給される潤滑油の量は多く、潤滑油溜まり２１に潤滑油溜まり１９から供給される潤滑油のほとんどは２９へ供給されてしまい旋回軸受け１３と軸受け８の潤滑が良好に出来なくなる。

本実施形態は通路Ａ３３を絞り効果のある細孔で構成してあるので通路Ａ３３を経由して空間２９に供給する潤滑油を制御でき、潤滑油溜まり２１の潤滑油を旋回軸受け１３と軸受け８にも良好に供給され信頼性の向上が図れる。

（実施の形態４）
図４は本発明の第４の実施形態におけるスクロール圧縮機の断面図である。図４において図１から図３と同じ構成については同じ符号を使い、説明を省略する。通路Ｃ３５は通路２３とチップシール３６が挿入される旋回渦巻部品１１のラップの先端に構成される溝３７の底面をつないでいる。これにより通路２３は孔２４と通路Ｂ３４とオイル溜り２１とつなぐ孔として共用でき、加工コストの低減につながる。

本発明の第1の実施形態におけるスクロール圧縮機の断面図 本発明の第２の実施形態におけるスクロール圧縮機の断面図 本発明の第３の実施形態におけるスクロール圧縮機の断面図 本発明の第４の実施形態におけるスクロール圧縮機の断面図 従来のスクロール圧縮機の断面図

符号の説明

２ 圧縮機構部
１０ 固定渦巻き部品
１１ 旋回渦巻き部品
１２ 自転拘束部品
２５ 旋回鏡板
３３ 通路Ａ
３４ 通路Ｂ
３５ 通路Ｃ

Claims (5)

1. 固定渦巻き羽根と固定鏡板を有する固定渦巻き部品と、旋回渦巻き羽根と旋回鏡板を有する旋回渦巻き部品とを噛み合わせて複数の圧縮空間を形成し、前記旋回渦巻き部品の羽根面と反対側に背圧室を設け、前記背圧室を環状のシール部材により内側領域と外側領域に区画し、前記背圧室の前記内側領域に潤滑油を供給し、前記内側領域より絞り部を経由して前記外側領域を経て吸入空間へ潤滑油を供給し、前記旋回渦巻き部品の背面に一定圧を印加することで前記旋回渦巻き部品の前記旋回鏡板面を前記固定渦巻き部品の前記固定鏡板面に接触させ、前記旋回渦巻き部品の自転拘束部品を備えて自転を防止し、前記旋回渦巻き部品を旋回運動のみをさせることによって前記圧縮空間を渦巻の中心に向かって容積を減少させながら移動させるスクロール圧縮機において、前記固定渦巻き部品の前記固定鏡板面に常に臨むように、前記旋回鏡板に前記内側領域から連通する通路Ａを設けたことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 前記旋回鏡板に常に臨むように前記固定渦巻き部品の前記固定鏡板に前記吸入空間から連通する通路Ｂを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. 前記通路Ａの一部を絞り効果を持つ細孔にし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. 前記通路Ａと前記旋回渦巻き羽根のラップ部の先端に設けられたチップシールを格納するチップシール格納溝の底面とを繋ぐ通路Ｃを設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のスクロール圧縮機。
5. 作動冷媒に二酸化炭素を用いたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のスクロール圧縮機。

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