JP4301985B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents
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Description
このスクロール圧縮機は、密閉されたハウジング内に設けられた相互にかみ合う固定スクロールと旋回スクロールとを有するスクロール圧縮機構を備えている。このスクロール圧縮機構を駆動する回転軸が、ハウジング内部に設けられた第一軸受とハウジング部に設けられた第二軸受とにより軸支され、ハウジング外へ突出して設けられている。この回転軸は、第二軸受の外側においてメカニカルシールによりハウジングとの間でシールされている。そして、第一軸受と第二軸受との間に潤滑油供給用の油ポンプ機構が設けられている。
回転軸は、ハウジングの外に設けられた駆動源により駆動されて回転することで、旋回スクロールを駆動する。旋回スクロールが駆動されることにより、固定スクロールとの間で冷媒を吸入し、圧縮して吐出する。
このとき、回転軸の回転により油ポンプ機構が作動して、第一軸受と第二軸受との間に形成された油溜りに潤滑油を供給して、さらに回転軸の内部の油通路をとおして旋回スクロールの駆動部等に供給している。旋回スクロールの駆動部等を潤滑した潤滑油は、ハウジング内の低圧部に戻り、再び油ポンプ機構で循環供給される。
この低圧部に溜まる潤滑油は、吸入された冷媒によりスクロール圧縮機構内に運ばれて、該機構内の摺動部の潤滑を行う。このため、圧縮された高圧の冷媒ガスには、潤滑油が含有されているので、熱交換器に送られると、油の存在により熱交換効率が低下したり、熱交換器の信頼性が損なわれたりする不具合がある。そのため、スクロール圧縮機から熱交換器に送られる冷媒ガスに含まれる油含有率を低減することが求められている。
このように、特許文献1に示されるものは、供給される潤滑油の量が多いので、スクロール圧縮機構へ運ばれる潤滑油の量は多くなる。このため、スクロール圧縮機から吐出される冷媒に含まれる油含有率が増加するという問題があった。
また、潤滑油を供給するためには、第一軸受と第二軸受との間に形成された油溜りの圧力を維持する必要があるので、回転軸とハウジングとの間をOリング等で封止することがよく行われていた。このようにすると、部品数が増加してコスト増となるし、接触損失による回転軸の駆動力低下により圧縮効率が低減するという問題があった。
すなわち、本発明にかかるスクロール圧縮機は、密閉されたハウジング内に設けられた第一軸受と、該第一軸受と前記ハウジングに設けられた第二軸受とによってそれぞれ回転自在に軸支されるとともに、前記ハウジングの外部で駆動源に接続される回転軸と、前記第一軸受および第二軸受よりも前記駆動源側の回転軸に設けられたメカニカルシールと、前記駆動源に対して反対側位置で、前記ハウジング内に固定支持された固定スクロールと、前記第一軸受に支持され、前記固定スクロールとかみ合わされた状態で旋回駆動される旋回スクロールと、を具備するスクロール圧縮機において、前記第二軸受は、ころがり軸受とされ、該ころがり軸受の前記駆動源側に、前記ころがり軸受側への潤滑油の流入を封止する潤滑油シール部を設け、該潤滑油シール部と前記メカニカルシールとの間に潤滑油を供給し、前記旋回スクロールの駆動部および前記第一軸受へ前記回転軸の内部を通って潤滑油を供給する油供給手段を設けたことを特徴とする。
したがって、スクロール圧縮機は起動時から高速運転時まで潤滑油がスムーズに供給されるので、各部において潤滑油不足による焼付きを防止できる。
したがって、運転時に低圧空間部に蓄積される潤滑油量が少なくなるので、固定スクロールと旋回スクロールとで形成される圧縮室に吸引される冷媒とともに吸込まれる油量が減少する。このため、冷媒に混合され、融解されて、スクロール圧縮機より外部に吐出される潤滑油量を少なくすることができるので、冷媒中の潤滑油循環量が多くなって冷凍能力を低下させることを防止できる。
なお、「低圧空間部」とは、冷媒の吐出圧力に対して低圧に維持されている空間のことである。
[第一実施形態]
以下、本発明の第一実施形態について、図1を用いて説明する。
図1は、本発明を適用する空気調和装置の冷媒圧縮機に使用されるスクロール圧縮機1の全体構造を示す縦断面図である。
スクロール圧縮機1には、左右に延設された有底筒形状のハウジング3と、ハウジング内部に設けられたスクロール圧縮機構5と、スクロール圧縮機構5を駆動する駆動機構7とが設けられている。
リアハウジング9の上部には、冷媒の吸入ポート15が穿設されている。また、リアハウジング9の後端部には、冷媒の吐出ポート17が穿設されている。
ハウジング3内におけるフロントハウジング11の後端に、主軸受(第一軸受)19が固定されている。
固定側渦巻体21bおよび旋回側渦巻体23bの先端面にはチップシールが嵌装されている。
なお、旋回スクロール23は、周知のオルダムリンク機構25によって、主軸受19および主軸受19に固定された固定スクロール21に対して、自転が阻止された状態で公転旋回運動可能に構成されている。
また、ブッシュ47の外周には、一体に回転するバランスウェイト37が嵌装されている。
回転軸39は、その軸線がハウジング3の軸線に略沿うように水平方向に延設されている。回転軸39は、後方に行くに従い径が大きくなる多段円筒形状をしており、後端部が主軸受19、中間部分がフロントハウジング11に取り付けられたころがり軸受(第二軸受)41にそれぞれ軸支されている。回転軸39の後端には、軸線から所定量偏心された偏心ピン45が突出状態に設けられている。
偏心ピン45は、ボス33の貫通孔に挿入され、偏心ブッシュ47および旋回軸受49を介してボス33を回転可能に支持している。
電磁クラッチ43は、駆動部ハウジング13の外周に回転可能に取り付けられ、図示しないエンジンによりベルト駆動されるように構成されている。電磁クラッチ43と回転軸39の前端部とは連結されており、電磁クラッチ43の投入により回転軸39が回転駆動される。
微小隙間部53の前側で、駆動部ハウジング13すぐ後に位置する回転軸39には、油ポンプ57が取り付けられている。油ポンプ57の吸引部とハウジング3内部の下部とを連通する吸引連通孔59が設けられている。油ポンプ57は、回転軸39の回動に伴い作動し、ハウジング3内の下部に貯留した潤滑油を吸引連通孔59経由で吸引し、油溜り55に吐出する。そして、回転軸39の内部に設けられた油孔61を通って主軸受19および旋回軸受49へ供給する。
電磁クラッチ43を投入すると、回転軸39が回転する。回転軸39の回転により旋回スクロール23はオルダムリンク機構25によって自転を阻止されつつ公転旋回運動を行う。そして、吸入ポート15より冷媒ガスを吸入室16に導入すると固定側渦巻体21bと旋回側渦巻体23bとで形成される圧縮室Pが順次移動することにより圧縮が行われる。圧縮された高圧の冷媒ガスは、吐出通路27を通って、吐出弁29を開いて吐出ポート17より吐出される。吐出ポート17から吐出された高圧の冷媒ガスは空気調和装置の熱交換器に送られる。
油ポンプ57は、回転軸39が回転すれば作動するので、始動時から強制的に潤滑油が供給される。また、油ポンプ57は、回転軸39の回転速度に比例して潤滑油の供給量が変化するので、高速運転時には、潤滑油の供給量が増加する。このため、始動時から高速運転時まで必要な潤滑油量を状況に応じて供給できるので、主軸受19や旋回軸受49において焼付け等の不具合が生じることはない。
本実施形態にかかるスクロール圧縮機によれば、回転軸39のフロントハウジング11への軸支が給油を必要としないころがり軸受41としているので、ころがり軸受41とメカニカルシール51との間に、微小隙間部53を設けて潤滑油がころがり軸受41の方へ流れるのを封止した。そして、油ポンプにより微小隙間部53とメカニカルシール51との間に潤滑油を供給することとした。これにより、メカニカルシール51には直接潤滑油が供給されることになるので、メカニカルシール51を十分潤滑することができ、かつ冷却することができる。このため、従来のように間接的な給油のために余分な給油を行う必要がなくなるので、不必要な潤滑油量の増加を防止できる。これにより、冷媒に混合する潤滑油量の不必要な増加がなくなるので、熱効率の低下を防止できる。
したがって、スクロール圧縮機1は起動時から高速運転時まで潤滑油がスムーズに供給されるので、各部において潤滑油不足による焼付きを防止できる。
このようにすると、油ポンプ57の潤滑油供給源である油タンク63は、ハウジング内に形成される低圧空間部22に下方から接続されているので、運転時に油ポンプ57が油タンク63から供給配管65および吸引連通孔59を経由して潤滑油を吸いだして油タンク63内の油量が低下すると、低圧空間部22に蓄積される潤滑油は油タンク63の方に移動して回収される。
したがって、運転時に低圧空間部22に蓄積される潤滑油量が少なくなるので、固定スクロール21と旋回スクロール23とで形成される圧縮室Pに吸引される冷媒とともに吸込まれる余分な潤滑油量が減少する。このため、冷媒に混合され、融解されて、スクロール圧縮機1より外部に吐出される潤滑油量を少なくすることができるので、冷媒中の潤滑油循環量が多くなって冷凍能力を低下させることを防止できる。
次に、本発明の第二実施形態について、図3を用いて説明する。
本実施形態におけるスクロール圧縮機1は、油供給手段の構成が前述した第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第一実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、前述した第一実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
電磁クラッチ43を投入すると、回転軸39が回転する。回転軸39の回転により旋回スクロール23はオルダムリンク機構25によって自転を阻止されつつ公転旋回運動を行う。そして、吸入ポート15より冷媒ガスを吸入室16に導入すると固定側渦巻体21bと旋回側渦巻体23bとで形成される圧縮室Pが順次移動することにより圧縮が行われる。圧縮された高圧の冷媒ガスは、吐出通路27を通って、吐出弁29を開いて吐出ポート17より吐出される。吐出ポート17から吐出された高圧の冷媒ガスは空気調和装置の熱交換器に送られる。
このように、スクロール圧縮機1側では、供給連通孔71を設けるだけでよいので、構造が簡素化され、安価に製造できる。
本実施形態にかかるスクロール圧縮機1によれば、回転軸39のフロントハウジング11への軸支が給油を必要としないころがり軸受41としているので、ころがり軸受41とメカニカルシール51との間に、微小隙間部53を設けて潤滑油がころがり軸受41の方へ流れるのを封止した。そして、油ポンプにより微小隙間部53とメカニカルシール51との間に潤滑油を供給することとした。これにより、メカニカルシール51には直接潤滑油が供給されることになるので、メカニカルシール51を十分潤滑することができ、かつ冷却することができる。このため、従来のように間接的な給油のために余分な給油を行う必要がなくなるので、不必要な潤滑油量の増加を防止できる。これにより、冷媒に混合する潤滑油量の不必要な増加がなくなるので、熱効率の低下を防止できる。
このようにすると、差圧による給油と油ポンプによる給油とが併せて行われることになるので、それぞれの給油量を低減することができる。このため、差圧給油機構および油ポンプ75それぞれの構造を簡素化できる。また、相互に機能を補完できる。
例えば、低負荷運転時などの差圧が小さい時でも油ポンプ75が作動して必要な潤滑油量を確保できる。
また、油ポンプ75による潤滑油の供給量に見合う分だけ、差圧による潤滑油の供給量を低減できる。このため、例えば、差圧による給油を固定絞りとし、低差圧時に必要な給油量となるよう設定した場合でも、高差圧時に給油量過多となる影響を低減できる。したがって、構造が簡単で、操作が不要となる固定絞りとしても、給油量の増加により冷媒へ混入する潤滑油量が増加して熱効率が低下するのを防止できる。
3 ハウジング
19 主軸受
21 固定スクロール
22 低圧空間部
23 旋回スクロール
39 回転軸
41 ころがり軸受
51 メカニカルシール
57 油ポンプ
63 油タンク
Claims (5)
- 密閉されたハウジング内に設けられた第一軸受と、
該第一軸受と前記ハウジングに設けられた第二軸受とによってそれぞれ回転自在に軸支されるとともに、前記ハウジングの外部で駆動源に接続される回転軸と、
前記第一軸受および第二軸受よりも前記駆動源側の回転軸に設けられたメカニカルシールと、
前記駆動源に対して反対側位置で、前記ハウジング内に固定支持された固定スクロールと、
前記第一軸受に支持され、前記固定スクロールとかみ合わされた状態で旋回駆動される旋回スクロールと、を具備するスクロール圧縮機において、
前記第二軸受は、ころがり軸受とされ、
該ころがり軸受の前記駆動源側に、前記ころがり軸受側への潤滑油の流入を封止する潤滑油シール部を設け、
該潤滑油シール部と前記メカニカルシールとの間に潤滑油を供給し、前記旋回スクロールの駆動部および前記第一軸受へ前記回転軸の内部を通って潤滑油を供給する油供給手段を設けたことを特徴とするスクロール圧縮機。 - 前記潤滑油シール部は、前記回転軸と前記ハウジングとの間に設けられた油膜シールを形成する微小隙間部により構成されたことを特徴とする請求項1に記載されたスクロール圧縮機。
- 前記油供給手段は、前記回転軸により駆動される油ポンプで構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載されたスクロール圧縮機。
- 前記ハウジング内に形成される低圧空間部に下方から接続される油タンクを設け、
前記油ポンプは、前記油タンクから潤滑油を供給することを特徴とする請求項3に記載されたスクロール圧縮機。 - 前記油供給手段は、外部の潤滑油源との間で生じる差圧を利用して供給するように構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載されたスクロール圧縮機。
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