JP2008232048A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、自然冷媒Ｒ７４４向けで圧縮室内部に高差圧が発生するスクロール圧縮機において微小な洩れが効率に大きく影響するが、隙間を微小化すると耐久性に支障が生じる場合がある。
【解決手段】旋回スクロール４のラップ上面１９にオイルを供給する経路１８を設け、さらにラップ上面１９やラップ側面２０に給油経路を設けることにより圧縮室内の給油量を確保し、高効率と耐久性を確保するスクロール圧縮機を構成することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機、冷凍機器等に使用される圧縮機であって、自然冷媒を用いているために圧縮室内部に高差圧が存在するために漏れ隙間を低減することにより高効率を可能とするスクロール圧縮機に関するものである。

従来のスクロール圧縮機としては、鏡板に渦巻き状のスクロールラップを直立形成した固定スクロールと旋回スクロールとを噛み合わせて円弧状の圧縮室を形成し、旋回スクロールを固定スクロールに対して自転を拘束した状態で旋回運動させることによって圧縮室を外周側から内周に向かって移動させながら容積を減じることで圧縮動作を行わせるものがある。このスクロール圧縮機は旋回スクロールと固定スクロールとの噛み合わせ部から圧縮ガスが漏洩して効率低下の原因となるという問題点を有しており、従来から様々な対策が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図７は前記特許文献１に記載された従来の密閉型スクロール圧縮機を示すものである。図７において１０は固定スクロール、１１は旋回スクロールであり、固定スクロールラップ底面と旋回スクロールラップ上面に微小な隙間を設け、圧縮機潤滑オイルによる油膜により、洩れ損失を低減させている。
特開平０６−２８８３６１号公報（第１頁〜３頁、図１）

しかしながら、近年の環境保護の観点より自然冷媒Ｒ７４４を用いたスクロール圧縮機が要望されており、圧縮室内部はより高差圧状態が存在しており、微小な隙間であっても洩れ損失が大きくなってきており、固定スクロールと旋回スクロールの密着性を向上させることで隙間を最小化しているが、固定スクロールと旋回スクロールを構成する材料の熱膨張率が異なる場合、多種多様な運転条件を考慮すると金属接触の可能性があるため、旋回スクロールに表面処理を用いることで耐久性を確保しつつ漏れを微小化させている。しかしながら、圧縮機中心部においては高温高圧状態であるため、隙間を微小化すると耐久性に問題を生じる可能性があり、隙間を設けざるを得ないが、自然冷媒の圧力差では中心部の漏れが圧縮機の効率に大きく影響を与えてしまう。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、給油孔およびラップ上面溝を設けることにより、圧縮機中心部に直接給油することを目的としたものであり、中心部の洩れ隙間を油膜により減少させることで、漏れ損失を低減させ圧縮機の効率を向上させつつ、固定スクロールと旋回スクロールの金属接触を回避し、オイルによる冷却を両立させることで耐久性も併せて向上させることを可能とする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前記旋回スクロールのラップ上面に給油させる通路を設け、かつその給油されたオイルを効率的に前記旋回スクロールのラップ底面部に供給させる溝を設定するものである。

本構成によって、固定スクロールと旋回スクロールの隙間に油膜を形成することにより洩れを低減させ圧縮機の効率を向上させると共に、耐久性も向上させることができる。

本発明のスクロール圧縮機は固定スクロールと旋回スクロールの隙間に油膜を形成することにより洩れを低減させ圧縮機の効率を向上させると共に、耐久性も向上させることができる。

請求項１記載の発明は、旋回スクロールのラップ上面に給油経路を設けるものである。この構成によれば、従来のチップシールを設けていたときとほぼ同等の圧縮室内の給油量が確保されているために旋回スクロールおよび固定スクロールのラップ上面、側面、鏡板面に油膜を効率的に構成することが可能となり、圧縮室内部の高差圧に伴う漏れを油膜により低減させ、かつ摺動による摩耗、カジリ、焼き付き等を防止することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、旋回スクロールのラップ上面の給油経路にテーパを設けたものである。この構成によれば、圧縮室への給油経路をより確保することができ、旋回スクロールおよび固定スクロールのラップ上面、側面、鏡板面に油膜を効率的に構成することが可能となり、圧縮室内部の高差圧に伴う漏れを油膜により低減させ、かつ摺動による摩耗、カジリ、焼き付き等を防止することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、旋回スクロールのラップ上面の給油経路部に周方向溝を設け、かつラップの巻き終わり部方向へ延長したものである。この構成によれば、より全域に渡って給油経路が確保されることとなり、旋回スクロールおよび固定スクロールのラップ上面、側面、鏡板面に油膜を効率的に構成することが可能となり、圧縮室内部の高差圧に伴う漏れを油膜により低減させ、かつ摺動による摩耗、カジリ、焼き付き等を防止することができる。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、旋回スクロールに設けられた周方向溝の始点および終点部分をスロープ形状としたものである。この構成によれば、旋回スクロールのラップ上面と固定スクロールのラップ底面が接触した場合でも周方向溝部における応力集中が回避されるため、旋回スクロールおよび固定スクロールのラップ上面、側面、鏡板面に油膜を効率的に構成することが可能となり、圧縮室内部の高差圧に伴う漏れを油膜により低減させ、かつ摺動による摩耗、カジリ、焼き付き等を防止することができる。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、旋回スクロールのラップ底面へ垂直な給油溝を設けたものである。この構成によれば、より効率的に旋回スクロールのラップ底面へオイル供給が可能となるため、旋回スクロールおよび固定スクロールのラップ上面、側面、鏡板面に油膜を効率的に構成することが可能となり、圧縮室内部の高差圧に伴う漏れを油膜により低減させ、かつ摺動による摩耗、カジリ、焼き付き等を防止することができる。

請求項６記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、高粘度の潤滑オイルを用いる場合に、運転初期に圧縮室内部へ給油が時間的に十分に行われず、油膜潤滑形成が不十分となる際でも、より効率的に旋回スクロールのラップ底面へオイル供給が可能となるため、旋回スクロールおよび固定スクロールのラップ上面、側面、鏡板面に油膜を効率的に構成することが可能となり、圧縮室内部の高差圧に伴う漏れを油膜により低減させ、かつ摺動による摩耗、カジリ、焼き付き等を防止することができる。

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はスクロール圧縮機断面図である。吸入管１より吸い込まれた冷媒ガスは、固定スクロール部品２の吸入室３を経て、旋回スクロール部品４とかみ合わさって形成される圧縮室５に閉じ込められ、中心に向かって容積を減少させながら圧縮され吐出ポート６より吐出される。

自然冷媒を用いる圧縮機においては容積減少に伴う圧力上昇が非常に大きく、最高到達圧力は１４Ｍｐａにもなるため、旋回スクロール部品４と固定スクロール部品２とのかみ合わせ隙間が従来の圧縮機と同等であれば、中心部からの漏れが発生し、大きく効率を落としてしまうため、従来よりも隙間設定を微小化させている。このため、例えば熱膨張率の異なる材料により旋回スクロール部品４と固定スクロール部品２が形成されている場合、多種多様な運転条件により、金属接触が想定されるので、旋回スクロール部品４に表面処理を施している。

潤滑油はクランクシャフト８により回転運動を与えられるトロコイドポンプ７により圧縮機下部から吸い上げられ、クランクシャフト８内部にある潤滑油供給用の穴９を通り旋回スクロール部品４の偏心軸受内部空間１０へと導かれる。

ここから、オイル流路が二方向に分かれ、一方は旋回スクロール部品４の鏡板背面に設けられた絞り部１１を経由して固定スクロール部品２と軸受１２に囲まれて形成される背圧室１３へと導かれる。この背圧室１３は高低圧の中間の圧力となっており、背圧調整機構１４によりこの中間圧を一定圧となるよう制御する。背圧調整機構１４は、背圧室１３から固定スクロール部品２の内部を通って吸入室３へと連通している通路１５に、バルブ１６を設けたもので、背圧室１３の圧力が設定圧力より高くなるとバルブ１６が開き、背圧室１３のオイルが吸入室３へと供給され、背圧室内を一定の中間圧に維持している。また吸入室３へと供給されたオイルは旋回運動とともに圧縮室５へと移動し、圧縮室間の漏れ防止に役立っている。

もう一方のオイル流路は図２にあるような旋回スクロール部品４のラップ１７高さ方向に設けられた給油孔１８へと導かれ、直接圧縮室５に給油される。この給油孔１８を設けることにより、高圧の圧縮室中心部への給油量が確保されているためにラップ上面１９、側面２０、底面２１での油膜の形成が確実となり、洩れ隙間の低減が図れ、圧縮機の効率向上を図れると共に、摺動による摩耗、カジリ、焼き付き等を防止することができる。

（実施の形態２）
図３に示す旋回スクロール部品４ａのラップに設けられた給油孔１８ａの上面開口部に、テーパ形状２２を設ける。給油量を多くする必要があれば深くすることで給油量の最適化が可能であり、高圧の圧縮室中心部への給油量が確保されているためにラップ上面１９ａ、側面２０ａ、底面２１ａでの油膜の形成が確実となり、洩れ隙間の低減が図れ、圧縮機の効率向上を図れると共に、摺動による摩耗、カジリ、焼き付き等を防止することができる。

（実施の形態３）
図４に示す旋回スクロール部品４ｂのラップ上面１９ｂに、給油孔１８ｂの上面開口部に、周方向溝２３を設ける。この周方向溝２３の深さは給油量を多くする必要があれば深くすることができ給油量の最適化が可能であり、またラップ巻き終わり方向へ延長されているためにより広範囲に高圧の圧縮室中心部への給油量が確保されているためにラップ上面１９ｂ、側面２０ｂ、底面２１ｂでの油膜の形成が確実となり、洩れ隙間の低減が図れ、圧縮機の効率向上を図れると共に、摺動による摩耗、カジリ、焼き付き等を防止することができる。

（実施の形態４）
図５に示す旋回スクロール部品４ｃのラップ上面１９ｃに、給油孔１８ｃの上面開口部に、周方向溝２３ｃを設け、かつその始点および終点をスロープ形状２４とする。これにより旋回スクロールラップ上面１９ｃが固定スクロールラップ底面に接触しても周方向溝２３ｃの両端における応力集中が発生せず、摺動による摩耗、カジリ、焼き付き等を防止することができる。

（実施の形態５）
図６に示す旋回スクロール部品４ｄのラップ側面２０ｄにラップ底面２１ｄへとのびる垂直なオイル経路２５を設ける。これにより旋回スクロールのラップ底面２１ｄへより効率的にオイル供給が可能となり、旋回スクロールのラップ底面２１ｄの摺動による摩耗、カジリ、焼き付き等を防止することができる。ただしその設定においては固定スクロールのラップ側面との漏れ損失が発生しないような深さ等の設定にする必要がある。

以上のように、本発明にかかる密閉型スクロール圧縮機は、従来の圧縮機に対して漏れ損失を低減させることによる高性能化を実現しつつ、旋回スクロールおよび固定スクロールの耐久性を損なうことのない圧縮機を提供することができる。

本発明の実施例を示すスクロール圧縮機の断面図 本発明の他の実施例を示す旋回スクロール部品図 本発明の他の実施例を示す旋回スクロール部品図 本発明の他の実施例を示す旋回スクロール部品図 本発明の他の実施例を示す旋回スクロール部品図 本発明の他の実施例を示す旋回スクロール部品図 従来例を示すスクロール圧縮機の断面図

符号の説明

１ 吸入管
２ 固定スクロール部品
３ 吸入室
４ 旋回スクロール部品
５ 圧縮室
６ 吐出ポート
７ トロコイドポンプ
８ クランクシャフト
９ 内部の穴
１０ 偏心軸受け内部空間
１１ 絞り部
１２ 軸受
１３ 背圧室
１４ 背圧調整機構
１５ 通路
１６ バルブ
１７ ラップ
１８ 給油孔
１９ ラップ上面
２０ ラップ側面
２１ ラップ底面
２２ テーパ形状
２３ 周方向溝
２４ スロープ
２５ オイル経路

Claims (6)

1. 鏡板上に渦巻きラップを形成した、異なる熱膨張率の材料により構成される固定スクロール部品と旋回スクロール部品をかみ合わせ複数の圧縮室を形成し、前記旋回スクロール部品背面に一定圧を印加することで前記両スクロール部品の鏡板部を接触させ、かつ前記旋回スクロール部品背面に自転拘束部品を備えて、前記旋回スクロール部品の自転を防ぎ旋回運動をさせ、前記圧縮室の中心に向かって容積を減少させながら圧縮を行うことを特徴とする自然冷媒Ｒ７４４向けで圧縮室内部に高差圧が発生するスクロール圧縮機であって、前記旋回スクロールに表面処理を行うことにより耐久性を確保するスクロール圧縮機であって、前記旋回スクロールのラップ上面にシール材を設けずに前記旋回スクロールのラップ上面と前記固定スクロールのラップ底面の間に生ずる漏れ隙間を選択組み合わせ寸法とオイルシールのみによって軽減させるスクロール圧縮機であって、前記旋回スクロール部品のラップ上面にオイルの給油孔を設けたスクロール圧縮機。
2. 旋回スクロールのラップ上面の前記給油孔開口部にテーパ部を設けた請求項１記載のスクロール圧縮機。
3. 旋回スクロールのラップ上面の前記給油孔開口部に周方向溝を設け、かつ周方向溝はラップ巻き終わり方向に延長した請求項１記載のスクロール圧縮機。
4. 周方向溝の始点および終点部分をスロープ形状とした請求項３記載のスクロール圧縮機。
5. 周方向溝周辺の前記旋回スクロールのラップ側面に垂直溝を設けた請求項１〜４いずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
6. 高粘度の潤滑オイルを用いた請求項１〜４いずれか１項に記載のスクロール圧縮機。

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