JPWO2020148857A1 - スクロール圧縮機 - Google Patents
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Abstract
Description
(構成)
本発明の実施の形態1のスクロール圧縮機を説明するものであって、図1は、本発明の実施の形態1に係るスクロール圧縮機の全体を示す概略縦断面図である。図2は、図1のA−A概略横断面図である。図3は、図1のB−B概略横断面図である。図4は、図1のC−C概略横断面図である。図5は、本発明の実施の形態1に係るスクロール圧縮機における流体と油の流れの説明図である。図5において、白抜き矢印は流体の流れ、実線矢印は油の流れを示している。なお、各図は模式的に描かれたものであって、本発明は図示された形態に限定されるものではない。
固定フレーム3には、背圧室3a内に溜まった油を油貯蔵部10dに返油する第1油流路31と、背圧室3a内に溜まった油を吸入空間90aに供給する第2油流路32とが形成されている。第2油流路32は、図1では第1油流路31に連通した構成としているが、第1油流路31とは独立して背圧室3aに連通する構成としてもよい。また、固定フレーム3は、外周の一部が切り欠かれ、密閉容器10との間に油戻し流路81を形成している。油戻し流路81は、圧縮機構部90に供給された油を油貯蔵部10dに戻す流路である。油戻し流路81は、密閉容器10内において流体が流れる流路と合流しない位置に設けられている。これにより、油戻し流路81から流出して油貯蔵部10dへ戻る途中の油が、流体によって巻上げられ、流体と共に圧縮機外部へ流出することを防止できる。その結果、圧縮機内部の油が枯渇して潤滑不良になることを抑制でき、信頼性を向上できる。
電動機8に電力が供給されて駆動シャフト7が回転すると、揺動スクロール2がオルダム機構6により自転を規制されて揺動運動する。圧縮機構部90の圧縮室13には、吸入管11から密閉容器10内に吸入されたガス状の流体が流入する。流体が流入した圧縮室13は、揺動スクロール2の揺動運動に伴い、外周部から中心方向に移動しながら容積を減じ、流体を圧縮する。
電動機8に電力が供給されて駆動シャフト7が回転すると、油貯蔵部10dに貯蔵された油が、駆動シャフト7の下端部に設けたオイルポンプ20により汲み上げられ、駆動シャフト7内の給油流路7eを通って駆動シャフト7の摺動部に供給される。給油流路7eの縦穴の上端開口から流出した油および横穴から流出した油は、高圧の状態で背圧室3a内に流入する。背圧室3a内に流入した油の一部は、第1油流路31を介して下部空間10bに流出し、油貯蔵部10dに戻される。背圧室3a内に流入した油のその他は、第2油流路32を介して圧縮機構部90の吸入空間90aに供給される。
従来の特許文献1では、背圧室3a内の圧力を高圧と低圧の間の中間圧とし、油貯蔵部10dの高圧と背圧室3aの中間圧との圧力差により、軸受等へ給油している。このような差圧給油方式では、給油量が圧力差に依存するため、圧力差が大きい場合に過剰給油となる。そこで、本実施の形態1では、差圧給油方式による給油を採用せず、容積型のオイルポンプ20で給油することで、差圧依存性の抑制を図る。しかし、単にオイルポンプ20を用いるだけでは、差圧依存性は抑制されない。オイルポンプ20を構成する複数の部品同士の間には適宜の隙間が設けられている。このため、背圧室3aと油貯蔵部10dとの間に圧力差があると、油貯蔵部10dの油がオイルポンプ20の隙間を通じて上昇し、駆動シャフト7内の給油流路7eを通って各摺動部に供給され、差圧給油が行われてしまう。
本実施の形態1では、上述したように、背圧室3aを油貯蔵部10dと同様の高圧として圧力差を0とすることで、給油量の差圧依存性を抑制できるが、背圧室3a内を高圧とすることで新たな課題が生じる。
そこで、本実施の形態1では、背圧室3a内に背圧フレーム4を配置し、背圧室3a内に、密閉容器10内の下部空間10bと連通して高圧となる室と区画して、揺動スクロール2の背面に中間圧を作用させる室、を別途形成したことを特徴とする。以下、具体的な構成について説明する。
歯先荷重Ftipは、揺動スクロール2を固定スクロール1側に押し上げる力Fupから揺動スクロール2を固定スクロール1から離そうとする力Fdownを減算した力となる。
Fup=(Pd×B1)+(Pm×B2)
ここで、
Pd:第1背圧室3aaの圧力
Pm:第2背圧室3abの圧力
B1:第1背圧室3aaの受圧面積
B2:第2背圧室3abの受圧面積
Fup=Pd×(B1+B2)
図7から明らかなように、(a)背圧フレーム4を設ける場合は、(b)背圧フレーム4を設けない場合に比べて歯先荷重を軽減できる。(b)では、許容荷重を超えることで焼き付き等が発生する。歯先荷重は0以下となると、歯先に隙間が生じて効率が低下するため、0を僅かに上回ることが理想的である。(a)では歯先荷重が0を僅かに上回っており、理想的であると言える。
実施の形態2について図8を参照して説明する。図8は、本発明の実施の形態2に係るスクロール圧縮機の概略縦断面図である。図8において、白抜き矢印は流体の流れ、実線矢印は油の流れを示している。以下、実施の形態2が実施の形態1と異なる構成を中心に説明する。
実施の形態3について図9、図10および図11を参照して説明する。図9は、本発明の実施の形態3に係るスクロール圧縮機の概略縦断面図である。図10は、本発明の実施の形態3に係るスクロール圧縮機の駆動シャフトの上部を示す斜視図である。図11は、本発明の実施の形態3に係るスクロール圧縮機の駆動シャフト周りの形状を示す図である。以下、実施の形態3が実施の形態1と異なる構成を中心に説明する。
スライダー70は、バランサ部70aに作用する遠心力によって偏心軸7aの平面部7aaにならって半径方向外側へスライドする。揺動スクロール2の回転中心はスライダー70の軸方向中心に等しいため、スライダー70が半径方向へスライドすることで、揺動スクロール2も同様にスライドする。このとき、揺動スクロール2は、揺動渦巻歯2bの歯側面が固定渦巻歯1bの歯側面に接触するまでスライダー70と共にスライドする。これにより、揺動スクロール2の公転時、固定スクロール1の固定渦巻歯1bと揺動スクロール2の揺動渦巻歯2bとが、互いに常に接した状態となり、圧縮室13からの流体漏れが抑制される。
実施の形態4について図12を参照して説明する。図12は、本発明の実施の形態4に係るスクロール圧縮機の要部を拡大した概略縦断面図である。以下、実施の形態4が実施の形態1と異なる構成を中心に説明する。
弁体60aには、吸入空間90aの圧力Psが下向きに作用し、第2背圧室3abの圧力Pmが上向きに作用する。また、弁体60aには、ばね力Fによる圧力、つまりばね力Fを弁体60aの受圧面積で除算した圧力F/Aが下向きに作用する。したがって、「圧力Pmと圧力Psとの差圧ΔP」がばね力Fによる圧力F/Aよりも小さい場合は、図12に示すように第2油流路32が弁体60aによって閉じられている。一方、「圧力Pmと圧力Psとの差圧ΔP」がばね力Fによる圧力F/Aよりも大きい場合は、弁体60aがばね61の付勢力に対して上方に持ち上がり、第2油流路32が開く。第2油流路32が開くことで、第2背圧室3abが抽気流路33および第2油流路32を介して吸入空間90aに連通する。つまり、第2背圧室3abの圧力PmがPs+F/Aより大きくなると、第2油流路32が開いて第2背圧室3abの圧力が逃される。このため、第2背圧室3abの圧力PmはPs+F/Aに維持される。
この変形例では、圧力調整機構60が弁体60cを有するリード弁を備えた構成である。本構成により部材点数を削減でき、より簡素な構造で、図12の構成と同様の効果が得られる。
実施の形態5について図15を参照して説明する。図15は、本発明の実施の形態5に係るスクロール圧縮機の要部を拡大した概略縦断面図である。以下、実施の形態5が実施の形態1と異なる構成を中心に説明する。
実施の形態6について図16を参照して説明する。図16は、本発明の実施の形態6に係るスクロール圧縮機の要部を拡大した概略縦断面図である。
Claims (10)
- 固定台板部および前記固定台板部上に設けられた固定渦巻歯を有する固定スクロールと、
揺動台板部および前記揺動台板部上に設けられた揺動渦巻歯を有し、前記揺動渦巻歯が前記固定スクロールの前記固定渦巻歯に組み合わされて圧縮室を形成する揺動スクロールと、
前記揺動スクロールを駆動する駆動シャフトと、
前記揺動スクロールの前記揺動台板部の前記揺動渦巻歯とは反対側の背面に背圧室を形成する固定フレームと、
前記固定スクロール、前記揺動スクロール、前記駆動シャフトおよび前記固定フレームを収納する容器であって、油を貯蔵する油貯蔵部を有し、前記圧縮室で低圧から高圧まで圧縮されて吐出された流体によって前記油貯蔵部と共に内部が高圧となる密閉容器と、
前記駆動シャフトの下端部に設けられ、前記駆動シャフトの回転に伴い、前記油貯蔵部の前記油を、前記駆動シャフトに形成された給油流路を通過させて前記駆動シャフトの摺動部に供給するオイルポンプと、
前記揺動スクロールの前記背面に対向して前記背圧室に配置された背圧フレームとを備え、
前記背圧室は、前記密閉容器内の空間と連通して高圧となる第1背圧室と、中間圧の前記流体または中間圧の前記油が導入されて前記揺動スクロールの前記背面に中間圧を作用させる第2背圧室と、に前記背圧フレームによって区画されているスクロール圧縮機。 - 前記固定フレームには、
前記第1背圧室と前記密閉容器内において前記油貯蔵部に接する空間とを連通する第1油流路と、
前記第1背圧室と低圧の前記流体が吸入される前記密閉容器内の吸入空間とを連通する第2油流路とが形成されている請求項1記載のスクロール圧縮機。 - 前記第1油流路の断面積A1および長さL1と、前記第2油流路の断面積A2および長さL2との関係が「L1/A1 > L2/A2」である請求項2記載のスクロール圧縮機。
- 前記揺動スクロールの前記背面には、前記駆動シャフトの端部に形成された偏心軸が挿入される軸受部が形成されており、
前記第2油流路の断面積A2および長さL2と、前記駆動シャフトの前記偏心軸と前記揺動スクロールの前記軸受部との間の隙間の断面積A3および前記隙間の軸方向の長さL3との関係が、「L2/A2 > L3/A3」である請求項2または請求項3記載のスクロール圧縮機。 - 前記第1背圧室に配置され、筒状の外周面を有し、前記揺動スクロールの揺動運動に伴うアンバランスを平衡させるバランサを備え、
前記背圧フレームの内半径Rfと前記バランサの外半径Rbとの関係が、「背圧フレーム内半径Rf < バランサ外半径Rb」である請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。 - 前記揺動スクロールの前記揺動台板部には、圧縮途中の前記圧縮室と前記第2背圧室とを連通する抽気孔が形成されている請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
- 前記固定フレームには、前記第2油流路と前記第2背圧室とを連通して、前記第2油流路内の油を前記第2背圧室に導入する抽気流路が形成されており、
前記第2油流路内には、前記第2油流路を開閉する弁体を有し、前記第2背圧室の圧力を調整する圧力調整機構が設けられている請求項2および請求項2に従属する請求項3〜請求項6のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。 - 前記駆動シャフトの端部に形成された偏心軸にスライド可能に嵌め合わされ、前記偏心軸に対してスライドして前記揺動スクロールを前記駆動シャフトの半径方向に移動させるスライダーを備えた請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
- 前記揺動スクロールと前記固定フレームとの間に配置された可動フレームを備え、
前記可動フレームと前記固定フレームと間には、圧縮途中の前記圧縮室から中間圧の前記流体が導かれる第3背圧室が形成されており、前記第3背圧室における中間圧によって前記可動フレームが浮上して前記揺動スクロールを前記固定スクロールに押し付ける請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。 - 前記第1油流路と前記油貯蔵部とを連通する配管を備えた請求項2および請求項2に従属する請求項3〜請求項9のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
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