JP2006336541A

JP2006336541A - スクロール圧縮機

Info

Publication number: JP2006336541A
Application number: JP2005162270A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kono; 博之河野; Noboru Iida; 飯田　　登
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-06-02
Filing date: 2005-06-02
Publication date: 2006-12-14

Abstract

【課題】給油過多による吸入加熱を抑え、それによる体積効率の低下を抑制することで、性能低下が起こることなく、広範囲の運転条件において効率を良くすること。
【解決手段】クランクシャフト１２の径方向に、クランクシャフト１２を軸方向に貫通している給油通路２８内のオイルを排出するための排油孔３３を設けることにより、給油通路２８を通じて供給されるオイルは、クランクシャフト１２の回転による遠心力で排油孔３３から排出され、圧縮室３４へ供給されるオイル量を抑えることができるため、吸入加熱による体積効率の低下を抑えることができる。
【選択図】図１

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、クランクシャフトを貫通している給油通路を通じて旋回軸受部、主軸受部を潤滑する給油機構を有し、また、圧力差により背圧室に給油され圧縮室へと供給される（例えば、特許文献１参照）。

図６は、特許文献１に記載された従来のスクロール圧縮機の縦断面図を示すものである。図に示すように、クランクシャフト１と、旋回軸受部２と、主軸受部３と、固定スクロール４と、旋回スクロール５と、主軸受部材６から構成されている。
特開２００３−２３９８８０号公報

しかしながら、前記従来の構成では、クランクシャフト１の給油通路を通って供給されるオイルは圧力差により背圧室を経由して圧縮室に給油される。そのため、圧力差の小さい低負荷条件で圧縮室のシール性を確保できる給油量に設定すると、圧力差の大きい高負荷条件では給油量が多すぎ吸入加熱による体積効率の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、広範囲の運転条件において効率の高い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、クランクシャフトの径方向に給油通路内のオイルを排出するための排油孔を設けたものである。

これによって、給油通路内を通じて供給されるオイルは、クランクシャフトの回転による遠心力で径方向に開口した排油孔から排出されるため、高速で運転される高負荷条件で、より多くのオイルが排出され、クランクシャフトの旋回軸上端の旋回軸受部空間に供給されるオイル量が減少し、背圧室を経由して圧縮室への給油量を抑えることができる。

本発明のスクロール圧縮機は、高負荷条件での給油量を抑えることにより、吸入加熱による体積効率の低下を抑制することができる。

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鏡板の旋回軸受側空間を高圧部と低圧部に仕切る仕切り手段を有し、前記クランクシャフトの下端で駆動されるポンプにより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上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を連通する給油経路を設けた密閉型スクロール圧縮機において、前記クランクシャフトの径方向に給油通路内のオイルを排出するための排油孔を設けたことにより、給油通路内を通じて供給されるオイルは、クランクシャフトの回転による遠心力で径方向に開口した排油孔から排出されるため、高速で運転される高負荷条件で、より多くのオイルが排出され、クランクシャフトの旋回軸上端の旋回軸受部空間に供給されるオイル量が減少し、背圧室を経由して圧縮室への給油量を抑えることができ、吸入加熱による体積効率の低下を抑制することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の排油孔をクランクシャフトの主軸部に設けたことにより、排出されたオイルが主軸受を潤滑するため、主軸受の信頼性を向上することができる。

第３の発明は、特に、第１の発明の排油孔をクランクシャフトの旋回軸部に設けたことにより、排出されたオイルは旋回軸受を潤滑した後、主軸受をするため、旋回軸受および主軸受の信頼性を向上することができる。

第４の発明は、特に、第２または第３の発明のクランクシャフトの旋回軸部および主軸部の反負荷方向に螺旋状の給油溝を設け、給油溝に連通するように排油孔を設けることにより、旋回軸受部空間に供給されたオイルは粘性ポンプの作用で旋回軸受、主軸受に導かれる。さらに、排油孔から排出されるオイルも旋回軸受、主軸受に供給されるため、旋回軸受、主軸受へのオイル供給量は増加し、信頼性を向上することができる。

第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明の排油孔内に一定以上の遠心力が働くと開く弁機構を設けたことにより、ある回転数以下では排油孔は開かず、旋回軸受部空間に供給されるオイルは減少しないため、低速運転条件では圧縮室をシールするために必要なオイル量を供給することができ、ある回転数以上で排油孔が開き、旋回軸受部空間に供給されるオイル量が減少するため背圧室を経由して圧縮室へ供給されるオイル量を抑えることができるので、広範囲の運転条件で高効率を実現することができる。

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。

図１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口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。

旋回スクロール１５外周部には背圧室２６が固定スクロール１４と主軸受部材１３により形成され、この背圧室２６は吸入室１９と連通している。さらに旋回軸部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２７から半径方向に背圧室２６まで貫通した給油経路２８を旋回スクロール１５の鏡板１５ａ内に設け、栓にて背圧室２６への連通を閉塞させている。給油経路２８は旋回軸受部空間２７内周に旋回軸部１２ａ端部近傍に対向させるように開口しており、連通孔２９が旋回スクロール１５の鏡板１５ａの背圧室２６側から、給油経路２８に直交するよう設けられている。

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３０により仕切られており、内側は高圧、外側は背圧室２６となり低圧となっている。連通孔２９は、旋回スクロール１５の旋回運動により、シール材３０の内外周に交互に臨む位置に設けられている。

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３１によって構成され、クランクシャフト１２には、オイル溜まり２１内のオイルを旋回軸受部空間２７に供給するため軸方向に貫通している給油通路３２が設けられている。また、クランクシャフト１２には径方向に給油通路３２内のオイルを排出するための排油孔３３が設けられている。

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３４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の外周部の吸入口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３５からリード弁３６を押し開いて容器内吐出室３７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３８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３９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４０、圧縮機構部１６外周に配した圧縮機構部切り欠き４１を通って密閉容器１１の上部に到達し、吐出管４２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３１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３２を通じて旋回軸受部空間２７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４３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、連通孔２９がシール材３０の外周部（背圧室２６）に臨んでいる状態のとき差圧により給油経路２８、連通孔２９を通って背圧室２６に導かれる。逆に、連通孔２９がシール材３０の内周部に臨んでいる状態のときは、差圧が発生せず、給油経路２８、連通孔２９には流れない。背圧室２６導かれたオイルとガスは吸入部を通して圧縮機構１６に供給される。

ここで、クランクシャフト１２の径方向には給油通路３２内のオイルを排出するための排油孔３３が開いているため、クランクシャフト１２の回転による遠心力の作用で、給油通路３２内のオイルが回転速度に応じて排出される。

以上のように本実施の形態においては、クランクシャフト１２の径方向に給油通路３２内のオイルを排出するための排油孔３３を設けることにより、クランクシャフト１２の回転による遠心力で給油通路３２内のオイルは回転速度に応じた量だけ排出される。そのため、回転速度が低く比較的低負荷の運転条件では、排油孔３３からのオイル排出量は少なく、給油通路３２を通り旋回軸受部空間２７に供給されるオイル量は減少せず、背圧室２６への給油量も減少しないため、圧縮室３４へのオイル供給量が減ることがないので、圧縮室３４をシールするために必要なオイル量は確保でき、漏れによる性能低下を抑えることができる。また、回転速度の高い運転条件では排出されるオイル量が多く、その分、給油通路３２を通り旋回軸受部空間２７に供給されるオイル量は減少し、背圧室２６への給油量も減少するため、圧縮室３４へのオイル供給が減り、オイルによる吸入加熱が抑制できるので、体積効率の低下を抑えることができる。

また、図２のように、排油孔３３を主軸部１２ｂに設けることにより、排出されたオイルは主軸受４３を潤滑するので、主軸受４３の信頼性を向上することができる。

また、図３のように、排油孔３３を旋回軸部１２ａに設けることにより、排出されたオイルは旋回軸受１８を潤滑した後、主軸受４３を潤滑するので、旋回軸受１８および主軸受４３の信頼性を向上することができる。

また、図４のように、主軸部１２ｂおよび旋回軸部１２ａの反負荷方向に螺旋状の給油溝４４を設け、給油通路３２と給油溝４４を連通するように排油孔３３を設けることにより、旋回軸受部空間２７に供給されたオイルは粘性ポンプの作用により給油溝４４に導かれるため旋回軸受１８および主軸受４３へのオイル供給量が増え、さらに、排油孔３３から排出されるオイルにより潤滑状態はさらに良好になり、旋回軸受１８および主軸受４３の信頼性を向上することができる。

また、図５のように、排油孔３３内に、一定以上の遠心力が働くと開く弁機構４５を設けることにより、ある一定以下の回転速度では排油孔３３は開かないため、低速運転条件では旋回軸受部空間２７への供給油量は減少しないので圧縮室３４をシールするために必要なオイル量を供給することができる。一方、高速運転条件では遠心力が大きいため弁が開き、排油孔３３からオイルが排出され、旋回軸受部空間２７への供給油量は減少し、圧縮室３４へのオイル供給量が抑えられ、吸入加熱による体積効率の低下を抑制することができる。これにより、低速から高速まで広範囲の運転条件で高効率を実現できる。

以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、運転速度により給油量を調整できるため、給油量過多による吸入加熱や、給油量不足による圧縮室のシール不足による性能低下がないので、広範囲の運転条件で高効率な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クランクシャフトの給油溝詳細を示す拡大図本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の排油孔拡大図従来のスクロール圧縮機の縦断面図

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吸入口
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背圧室
２７旋回軸受部空間
２８給油経路
２９連通孔
３０シール材
３１ポンプ
３２給油通路
３３排油孔
３４圧縮室
３５吐出口
３６リード弁
３７容器内吐出室
３８吐出ガス通路
３９回転子ガス通路
４０固定子ガス通路
４１圧縮機構部切り欠き
４２吐出管
４３主軸受部
４４給油溝
４５弁機構

Claims

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、前記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鏡板の旋回軸受側空間を高圧部と低圧部に仕切る仕切り手段を有し、前記クランクシャフトの下端で駆動されるポンプにより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上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を連通する給油経路を設けた密閉型スクロール圧縮機において、前記クランクシャフトの径方向に前記給油通路内のオイルを排出するための排油孔を設けたことを特徴とするスクロール圧縮機。
前記排油孔を主軸部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。
前記排油孔を旋回軸部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。
主軸部および旋回軸部の反負荷方向に螺旋状の給油溝を設け、前記給油溝に連通するように前記排油孔を設けたことを特徴とする請求項２または３に記載のスクロール圧縮機。
前記排油孔内に、一定以上の遠心力が働くと開く弁機構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。