DE102007039629B4

DE102007039629B4 - Spiralverdichter

Info

Publication number: DE102007039629B4
Application number: DE102007039629.7A
Authority: DE
Inventors: Shigeru Kawano; Takashi Inoue; Shigeki Iwanami; Sanemasa Kawabata; Tadashi Hotta; Masato Komura; Yoshitaka Akiyama
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2006-08-25
Filing date: 2007-08-22
Publication date: 2015-11-26
Anticipated expiration: 2027-08-23
Also published as: DE102007039628B4; DE102007039628A1; US20080050260A1; DE102007039629A1; US7878777B2

Abstract

Spiralverdichter, umfassend: eine auf einem Gehäuse (13) befestigte ortsfeste Spirale (38); eine bewegliche Spirale (32), die in entgegengesetzter Beziehung zu der ortsfesten Spirale (38) angeordnet ist, um durch Drehen auf einer Drehwelle (21) in Bezug auf die ortsfeste Spirale (32) ein Fluid zu komprimieren; ein Axialdrucklager (53) zum Halten der Axialkraft, die von der beweglichen Spirale (32) empfangen wird; und eine Schmierölzuführung zum Zuführen des Schmieröls an das Axialdrucklager (53); wobei das Axialdrucklager (53) eine Vielzahl von Rillen (85) auf seiner Gleitfläche umfasst und die Bodenfläche der Vielzahl der Rillen (85) rauer ausgebildet ist als die Gleitfläche, wobei die Vielzahl der Rillen (85) in Netzen ausgebildet ist und eine Vielzahl von druckaufnehmenden inselartigen Abschnitten (83), die von den Rillen (85) umgeben und unabhängig voneinander sind, zwischen der Vielzahl der Rillen (85) gebildet wird, und wobei die druckaufnehmenden inselartigen Abschnitte (83) alle im Wesentlichen die Form eines Kreises haben und in versetzter Weise angeordnet sind.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft einen Spiralverdichter.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Im Allgemeinen umfasst ein Spiralverdichter eine auf einem Gehäuse befestigte ortsfeste (bzw. feste) Spirale und eine bewegliche Spirale, die entgegengesetzt zu der festen Spirale angeordnet ist und geeignet ist, sich um die feste Spirale auf einer Drehwelle zu drehen, wobei ein Fluid durch die feste Spirale und die bewegliche Spirale komprimiert wird. Die bewegliche Spirale wird durch die Druckdifferenz zwischen der Rückseitenfläche der beweglichen Spirale und dem komprimierten Fluid einer Kraft in Axialrichtung unterworfen. Diese Kraft in die Axialrichtung wird von einem Axialdrucklager gehalten.
Die bewegliche Spirale führt eine Umlaufbewegung durch, und daher ist die Gleitgeschwindigkeit in dem Fall, in dem das Axialdrucklager mit dem Spiralverdichter verwendet wird, niedriger als in dem Fall, in dem das Axialdrucklager mit einer sich drehenden Vorrichtung verwendet wird. Als Folge ist es schwierig, einen Ölfilm aus Schmieröl auf den Gleitflächen zu bilden, und Festfressen kann auftreten.
Insbesondere in einem Verdichter, der in einem Kältemittelkreislauf mit Kohlendioxid als einem Kältemittel verwendet wird, ist der Druck des komprimierten Kältemittels hoch und die Kraft in die Axialrichtung nimmt auf ein derartiges Maß zu, dass die Bildung eines Ölfilms auf den Gleitflächen des Axialdrucklagers ein kritisches Problem darstellt.
Spiralverdichter mit Gleitflächen mit verschiedenen Konstruktionen wurden herkömmlicherweise vorgeschlagen.
Das japanische Patent JP 3 426 720 B2 schlägt zum Beispiel ein Verfahren vor, in dem auf der Gleitfläche des Axialdrucklagers eine Vielzahl winziger Ölbecken mit winzigen Löchern ausgebildet ist, und Schmieröl auf den Wandflächen der Löcher der winzigen Ölbecken adsorbiert und aufgenommen wird. In dem in dem Patent JP 3 426 720 B2 offenbarten Verfahren wird das Schmieröl jedoch auf den Wandflächen der winzigen Ölbecken adsorbiert und durch sie aufgenommen. Als ein Ergebnis können der Durchmesser und die Tiefe der winzigen Ölbecken nicht vergrößert werden, und die Menge des Schmieröls, die adsorbiert und aufgenommen werden kann, ist begrenzt. In dem Fall, in dem der Verdichter betrieben wird, wobei die Schmierölzuführung an die winzigen Ölbecken für eine lange Zeitspanne unterbrochen ist, wird das Schmieröl aufgebraucht, und der Ölfilm kann nicht hinreichend aufrechterhalten werden.
JP S57-131 893 A beschreibt ein Spiralkompressor mit einer auf einem Gehäuse befestigten festen Spirale und einer beweglichen Spirale, die in entgegengesetzter Beziehung zu der festen Spirale angeordnet ist, und geeignet ist, sich auf einer festen Drehwelle in Bezug auf die feste Spirale zu drehen, um ein Fluid zu komprimieren. Ferner ist ein Axialdrucklager zum Halten der Axialkraft, die von der beweglichen Spirale empfangen wird, vorgesehen, welches mit Rillen versehen ist.
DE 37 14 536 A1 zeigt einen Spiralkompressor mit einer auf einem Gehäuse befestigten Spirale und einer beweglichen Spirale, die in entgegengesetzter Beziehung zu der festen Spirale angeordnet ist und geeignet ist, sich auf einer Drehwelle in Bezug auf die feste Spirale zu drehen, um ein Fluid zu komprimieren. Ein Axialdrucklager lagert die bewegliche Spirale und enthält Ölnuten. Bei diesem Axiallager wird darauf abgezielt, ein Aufschäumen des Öls während des Betriebs zu vermeiden, indem ein Drosselabschnitt (eine Ölnut mit großem Fluidwiderstand) in der Ölzuführungsleitung vorgesehen wird.
JP H08-35 495 A bezieht sich auf einen weiteren Spiralverdichter, bei welchem eine große Anzahl feiner Öltaschen in der Gleitoberfläche vorgesehen sind. Im Betrieb kann bei einem solchen Lager das Problem auftreten, dass kein hinreichender Druck im Ölfilm aufgebaut wird.
Die DE 27 35 663 C2 , DE 36 42 936 C2 , DE 698 12 487 T2 , US 5 035 589 A und JP H08-319 959 A zeigen weitere Spiralkompressoren.
Die Entgegenhaltungen DE 198 24 310 C1 , DE 102 49 761 A1 und US 2003/0 128 903 A1 beziehen sich auf Gleitlager.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe dieser Erfindung ist es, das vorstehend erwähnte Problem zu lösen, und einen Spiralverdichter mit einem Axialdrucklager bereitzustellen, das selbst in dem Fall, in dem der Verdichter in einem Zustand betrieben wird, in dem das an die Gleitfläche des Axialdrucklagers zugeführte Schmieröl vorübergehend unterbrochen ist, ausreichend geschmiert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 des Anspruchs 10 gelöst
Um diese Aufgabe zu lösen, wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ein Spiralverdichter zur Verfügung gestellt, der umfasst: eine auf einem Gehäuse (13) befestigte feste Spirale (38), eine bewegliche Spirale (32), die in entgegengesetzter Beziehung zu der festen Spirale (38) angeordnet ist, um durch Umdrehen auf einer Drehwelle (21) in Bezug auf die feste Spirale (32) ein Fluid zu komprimieren, ein Axialdrucklager (53) zum Halten der Axialkraft, die von der beweglichen Spirale (32) empfangen wird, und eine Schmierölzuführung zum Zuführen von Schmieröl an das Axialdrucklager (53), wobei das Axialdrucklager (53) eine Vielzahl von Rillen (85) auf seiner Gleitfläche umfasst und die Bodenfläche der Vielzahl der Rillen (85) rauer ausgebildet ist, als die Gleitfläche.
Als ein Ergebnis kann an das Axialdrucklager (53) zugeführtes Schmieröl auf der rauen Bodenfläche der Vielzahl der auf der Gleitfläche ausgebildeten Rillen (85) aufgenommen werden, und selbst in dem Fall, in dem der Spiralverdichter betrieben wird, während die Zufuhr des Schmieröls an die Gleitfläche vorübergehend unterbrochen ist, kann die Gleitfläche durch das auf der Bodenfläche der Rillen (85) aufgenommene Schmieröl ausreichend geschmiert werden.
Ferner wird ein Spiralverdichter zur Verfügung gestellt, wobei die Vielzahl der Rillen (85) in Netzen ausgebildet ist und eine Vielzahl von druckaufnehmenden inselartigen Abschnitten (83), die von den Rillen umgeben und unabhängig voneinander sind, zwischen der Vielzahl der Rillen (85) gebildet wird.
Bei diesem Aufbau sind die druckaufnehmenden inselartigen Abschnitte (83) vollständig von Rillen umgeben, und durch die Umdrehungsbewegung der beweglichen Spirale (32) kann aus allen Richtungen ein Ölfilm gebildet werden.
Ferner wird ein Spiralverdichter zur Verfügung gestellt, wobei die druckaufnehmenden inselartigen Abschnitte (83) alle im Wesentlichen die Form eines Kreises haben und in versetzter Weise angeordnet sind. Der Ausdruck „im Wesentlichen in der Form eines Kreises” umfasst in dieser Erfindung nicht nur einen Kreis, sondern auch ein Vieleck mit einer runden Ecke und andere Vielecke mit gleich vielen oder mehr Seiten als ein Fünfeck.
Mit diesem Aufbau können die druckaufnehmenden inselartigen Abschnitte (83) mit einer hohen Dichte angeordnet werden, und der ölfilmbildende Abschnitt pro Einheitsfläche kann erhöht werden, um eine schwerere Last zu unterstützen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Spiralverdichter zur Verfügung gestellt, wobei die Schnittflächen (85a) der Vielzahl der Rillen (85) in Netzen eine größere Breite als die anderen Abschnitte der Rillen haben.
Mit diesem Aufbau kann das Schmieröl ausreichend an die Vielzahl der Rillen (85) zugeführt werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Spiralverdichter zur Verfügung gestellt, der ferner einen Ölabscheider (63) zum Abscheiden des Schmieröls aus dem Fluid umfasst, wobei die Schmierölzuführung das Schmieröl durch die Druckdifferenz zwischen dem von dem von dem Ölabscheider abgeschiedenen Schmieröl und dem Abschnitt, wo das Axialdrucklager (53) angeordnet ist, an das Axialdrucklager (53) zuführen kann. Mit diesem Aufbau kann das Schmieröl sicher in das Axialdrucklager eingeführt werden. Im Übrigen hat der Spiralverdichter mit der im Wesentlichen horizontal gelagerten Antriebswelle eine vertikale Gleitfläche, und daher ist es schwierig, das Schmieröl an die Gleitfläche zuzuführen.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Spiralverdichter zur Verfügung gestellt, wobei die Antriebswelle (21) im Wesentlichen horizontal gehalten wird.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein Spiralverdichter zur Verfügung gestellt, wobei die Schmierölzuführung das Schmieröl an das Axialdrucklager an einer Position oberhalb der Antriebswelle (21) zuführt. Mit diesem Aufbau kann das Schmieröl, das höher als die Antriebswelle an die Gleitfläche zugeführt wird, durch die Schwerkraft auch an die Gleitfläche, die tiefer als die Antriebswelle ist, zugeführt werden.
In dieser Erfindung umfasst der Ausdruck „im Wesentlichen horizontal” eine Neigung von nicht mehr als 45 Grad gegen die Horizontalfläche.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung wird ein Spiralverdichter zur Verfügung gestellt, wobei die Vielzahl der Rillen (85) sich mit der Umdrehung der beweglichen Spirale (32) relativ zu der Antriebswelle (21) bewegt.
Mit diesem Aufbau wird das auf der Bodenfläche der Vielzahl der Rillen (85) aufgenommene Schmieröl durch die Relativbewegung der Antriebswelle (21) leicht auf die Gleitfläche gesprüht. Da sich die das Schmieröl aufnehmenden Rillen (85) bewegen, kann das Schmieröl gleichmäßiger über die Gleitfläche verteilt werden.
Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung wird ein Spiralverdichter zur Verfügung gestellt, wobei die Vielzahl der Rillen (85) auf der beweglichen Spirale (32) ausgebildet ist. Dieser Aufbau erleichtert die Relativbewegung mit der Antriebswelle (21).
Gemäß einem siebten Aspekt der Erfindung wird ein Spiralverdichter zur Verfügung gestellt, wobei das Axialdrucklager (53) ein erstes Element (53a) mit der Vielzahl der Rillen (85) und ein zweites Element (53b) umfasst, das in entgegengesetzter Beziehung zu der Vielzahl der Rillen (85) angeordnet ist.
Gemäß einem achten Aspekt der Erfindung wird ein Spiralverdichter zur Verfügung gestellt, wobei die Rauheit der Bodenfläche der Vielzahl der Rillen (85) nicht weniger als 12,5 z ist.
Mit diesem Aufbau kann das Schmieröl zufriedenstellend aufgenommen werden.
Gemäß einem neunten Aspekt der Erfindung wird ein Spiralverdichter zur Verfügung gestellt, wobei das komprimierte Fluid Kohlendioxid ist, und der Druck des ausgestoßenen Kohlendioxids einen kritischen Druck übersteigt.
Gemäß einem zehnten Aspekt der Erfindung wird ein Spiralverdichter zur Verfügung gestellt, der umfasst: eine auf einem Gehäuse (13) befestigte feste Spirale (38), eine bewegliche Spirale (32), die in entgegengesetzter Beziehung zu der festen Spirale (38) angeordnet ist, um durch Umdrehen auf einer Drehwelle (21) in Bezug auf die feste Spirale (32) ein Fluid zu komprimieren, ein Axialdrucklager (53) zum Halten der Axialkraft, die von der beweglichen Spirale (32) empfangen wird, und eine Schmierölzuführung zum Zuführen des Schmieröls an das Axialdrucklager (53), wobei das Axialdrucklager (53) eine Vielzahl von Rillen (85) auf seiner Gleitfläche umfasst und die Vielzahl der Rillen (85) äußerste Umfangsrillen (85b) entlang dem Außenumfangsrand des Axialdrucklagers (53) umfasst und zumindest ein Abschnitt (81) eines Teils zwischen dem Außenumfangsrand des Axialdrucklagers (53) und den äußersten Umfangsrillen (85b) über dessen gesamtem Umfang in gleitendem Kontakt mit dem Gegenelement (53b) der Gleitfläche gehalten wird.
Mit diesem Aufbau kann das an das Axialdrucklager (53) zugeführte Schmieröl in der Vielzahl der Rillen (85) gelagert werden, die auf der Gleitfläche ausgebildet sind, und zumindest ein Abschnitt (auf den hier nachstehend als der Dichtungsabschnitt Bezug genommen wird) (81) des Teils zwischen den äußersten Umfangsrillen (85b) und dem Außenumfangsrand des Axialdrucklagers (53) wird in Gleitkontakt mit dem Gegenelement (53b) der Gleitfläche gehalten, um dadurch die Menge des Schmieröls zu verringern, die von der Gleitfläche abfließt. Selbst in dem Fall, in dem der Spiralverdichter betrieben wird, während die Zuführung des Schmieröls an die Gleitfläche vorübergehend unterbrochen ist, kann die Gleitfläche daher von dem in dem Axialdrucklager (53) durch die Vielzahl der Rillen (85) und den Dichtungsabschnitt (81) gelagerten Schmieröl ausreichend geschmiert werden.
Im Übrigen umfasst der Ausdruck „Gleitkontakt” einen Fall, in dem durch die Fluidschmierung ein winziger Ölfilm gebildet wird.
Ferner wird ein Spiralverdichter zur Verfügung gestellt, wobei die Vielzahl der Rillen (85) in Netzen ausgebildet ist, und jeder Abschnitt zwischen der Vielzahl der Rillen (85) einen druckaufnehmenden Inselchenabschnitt (83) bildet, der von den Rillen (85) umgeben ist.
Bei diesem Aufbau ist jeder druckaufnehmende inselartige Abschnitte (83) über seinen gesamten Umfang von Rillen (85) umgeben, so dass durch Anziehen von Schmieröl aus allen Richtungen als ein Ergebnis der Umdrehungsbewegung der beweglichen Spirale (32) ein Ölfilm gebildet werden kann.
Ferner wird ein Spiralverdichter zur Verfügung gestellt, wobei die druckaufnehmenden inselartigen Abschnitte (83) jeweils eine im Wesentlichen kreisförmige Form haben und in versetzter Weise angeordnet sind. Der Ausdruck „im Wesentlichen kreisförmig” umfasst in dieser Erfindung nicht nur einen Kreis, sondern auch ein Vieleck mit einer runden Ecke und andere Vielecke mit gleich vielen oder mehr Seiten als ein Fünfeck.
Mit diesem Aufbau können die druckaufnehmenden inselartigen Abschnitte (83) mit hoher Dichte angeordnet werden, und der ölfilmbildende Anteil pro Einheitsfläche kann erhöht werden, um eine schwerere Last zu unterstützen.
Gemäß einem elften Aspekt der Erfindung wird ein Spiralverdichter zur Verfügung gestellt, wobei zumindest ein Teil der äußersten Rillen (85b) in einer versetzten Weise ausgebildet ist, wobei der Dichtungsabschnitt (81) zwischen den äußersten Umfangsrillen (85b) und dem Außenumfangsrand des Axialdrucklagers (53) nach innen vorstehende Vorsprünge (81c) hat, so dass die Umdrehungsbewegung der beweglichen Spirale (32) das Schmieröl aus allen Richtungen, die den vorstehenden Abschnitten (81) zugewandt sind, anziehen, um dadurch einen Ölfilm zu bilden.
Gemäß einem zwölften Aspekt der Erfindung wird ein Spiralverdichter zur Verfügung gestellt, bei dem die Schnittflächen (85a) der Vielzahl der Rillen (85) in Netzen eine größere Breite als die anderen Abschnitte der Rillen (85) haben.
Mit diesem Aufbau kann das Schmieröl ausreichend an alle der Vielzahl von Rillen (85) zugeführt werden.
Gemäß einem dreizehnten Aspekt der Erfindung wird ein Spiralverdichter zur Verfügung gestellt, der ferner einen Ölabscheider (63) zum Abscheiden des Schmieröls aus einem Fluid umfasst, wobei die Schmierölzuführung das Schmieröl durch die Druckdifferenz zwischen dem von dem Ölabscheider (63) abgeschiedenen Schmieröl und dem Abschnitt (31), wo das Axialdrucklager (53) angeordnet ist, an das Axialdrucklager (53) zuführen kann. Mit diesem Aufbau kann das Schmieröl sicher in das Axialdrucklager eingeführt werden.
Gemäß einem vierzehnten Aspekt der Erfindung wird ein Spiralverdichter zur Verfügung gestellt, wobei das Axialdrucklager (53) ein erstes Element (53a) mit der Vielzahl der Rillen (85) und ein zweites Element (53b) umfasst, das in entgegengesetzter Beziehung zu der Vielzahl der Rillen (85) angeordnet ist.
Gemäß einem fünfzehnten Aspekt der Erfindung wird ein Spiralverdichter zur Verfügung gestellt, wobei das komprimierte Fluid Kohlendioxid ist, und der Druck des ausgestoßenen Kohlendioxids den kritischen Druck übersteigt.
Die Bezugsnummern, die an die Bezeichnung der jeweiligen vorstehend beschriebenen Einrichtung in den Klammern eingefügt sind, zeigen ein Beispiel für die Entsprechung zu der spezifischen Einrichtung an, die in den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen enthalten ist.
Die vorliegende Erfindung kann mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, wie nachstehend dargelegt, zusammen mit den begleitenden Zeichnungen vollständiger verstanden werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Längsschnittansicht, die einen Spiralverdichter gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
2A, 2B und 2C zeigen die Gleitfläche auf der beweglichen Seite des Axialdrucklagers des in 1 gezeigten Spiralverdichters, wobei 2A eine Draufsicht ist, 2B eine entlang der Linie B-B in 2A genommene Schnittansicht ist, und 2C eine vergrößerte Ansicht des in 2A mit dem Bezugszeichen G bezeichneten Abschnitts ist.
3 zeigt die Art und Weise, in der ein Ölfilm auf den inselartigen druckaufnehmenden Abschnitten auf der in 2 gezeigten Gleitfläche auf der beweglichen Seite ausgebildet wird, und dessen Druck.
4A und 4B zeigen die Art und Weise, in welcher ein Ölfilm in dem Fall ausgebildet wird, in dem auf der Gleitfläche des Axialdrucklagers eine Vielzahl kreisförmiger Rillen als Ölbecken ausgebildet ist, und dessen Druck, wobei 4A einen Fall zeigt, in dem die kreisförmigen Rillen in nächster Nähe zueinander sind, und 4B einen Fall, in dem die kreisförmigen Rillen voneinander entfernt sind.
5 zeigt die Größe der Fläche X der Rillen 85 von vier benachbarten druckaufnehmenden Abschnitten und die Größe der Fläche Y der druckaufnehmenden Abschnitte 83 t.
6A, 6B, 6C und 6D zeigen in dieser Reihenfolge die Art und Weise, in der die spiralseitige Platte 53a sich in dem zylindrischen Gehäuse 13a mit dem Umlaufen der beweglichen Spirale 32 bewegt.
7 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Rauheit der Bodenfläche der Rillen 85 und der anhaftenden Ölmenge mit dem Verlauf der Zeit zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf 1 bis 7 beschrieben.
1 ist eine Längsschnittansicht, die einen Spiralverdichter 11 gemäß dieser Ausführungsform zeigt. Obwohl nachstehend eine Erklärung eines Verdichters für einen Warmwasserbereiter in einem Kühlkreislauf gegeben wird, in dem Kohlendioxid als ein Kältemittel verwendet wird und der Druck des ausgestoßenen Kohlendioxids den kritischen Druck übersteigt, ist die Erfindung nicht auf diesen Aufbau beschränkt.
Der Spiralverdichter 11 gemäß dieser Ausführungsform ist ein elektrisch betriebener luftdichter Verdichter mit einem luftdichten Behälter 13 zum Unterbringen einer Motoreinheit 27 und eines Verdichtungsmechanismus 10 darin.
Der luftdichte Behälter 13 umfasst ein zylindrisches Gehäuse 13a, ein motorseitiges Endgehäuse 13b und ein verdichtungsmechanismusseitiges Endgehäuse 13c, die an jedem Ende des zylindrischen Gehäuses 13a montiert sind.
Die Motoreinheit 27 umfasst einen Stator 25, der auf der Innenumfangsfläche des zylindrischen Gehäuses 13a befestigt ist, und einen Rotor 23, der auf einer Welle 21 befestigt ist, die von der Motoreinheit 27 gedreht wird.
Der Verdichtungsmechanismus 10 umfasst ein Mittelgehäuse 15, das an einer Position benachbart zu dem Stator 25 in dem zylindrischen Gehäuse 13a befestigt ist, eine bewegliche Spirale 32, die von einem Kurbelmechanismus 28 zu Umlaufen gebracht wird, der von einem auf dem Mittelgehäuse 15 angeordneten Hauptlager 17 gehalten wird, und eine feste Spirale 38, die auf dem zylindrischen Gehäuse 13a auf der Seite des Mittelgehäuses 15 weit weg von dem Stator 25 in entgegengesetzter Beziehung zu der beweglichen Spirale 32 befestigt ist, um dadurch einen später beschriebenen Arbeitsraum 45 zu bilden.
Die Welle 21 wird von einem Hauptlager 17 und einem Hilfslager 19 im Wesentlichen horizontal gehalten, das auf einem scheibenförmigen Haltelement 14 befestigt ist, welches zwischen dem Stator 25 und dem motorseitigen Endgehäuse 13b in dem zylindrischen Gehäuse 13a eingefügt ist.
Die bewegliche Spirale 32 umfasst eine im Wesentlichen scheibenförmige bewegliche Seitenplatte 33, eine Spirale 41 auf der beweglichen Seite, die in der Form einer Evolventenkurve von der Endfläche der beweglichen Seitenplatte 33 in Richtung der festen Spirale 38 aufgerichtet ist, und eine Nabe 35, die von der Endfläche der beweglichen Seitenplatte 33 weit weg von der beweglichen Seitenspirale 41 in Richtung des Mittelgehäuses 15 aufgerichtet ist.
Die feste Spirale 38 umfasst eine Platte 39 auf der festen Seite, die auf dem zylindrischen Gehäuse 13a befestigt ist und eine Spirale 43 auf der festen Seite, die aus einer spiralförmigen Rille auf der Endfläche der Platte 39 auf der festen Seite nahe an der beweglichen Spirale 32 ausgebildet ist.
Das Mittelgehäuse 15 nimmt die Form eines dreistufigen Zylinders mit einem von der Motoreinheit 27 in Richtung der festen Spirale 38 fortschreitend zunehmenden Durchmesser an. Ein kleiner Zylinder 15a in der Nähe der Motoreinheit 27 bildet ein Hauptlager 17, ein mittlerer Zylinder 15b bildet eine Kurbelkammer 29 zum Aufnehmen eines Kurbelmechanismus 28, und ein großer Zylinder 15c in der Nähe der festen Spirale 38 bildet ein Spiralgehäuse 31 zum Aufnehmen der beweglichen Spirale 32 und ist durch eine Befestigungseinrichtung, wie etwa eine Aufschrumpfung, auf der Innenumfangsfläche des Zylindergehäuses 13a befestigt.
Der Kurbelmechanismus 28 ist aufgebaut aus einer exzentrischen Welle 37, die integral an einem Ende der Welle 21 näher an dem Verdichtungsmechanismus 10 angeordnet ist, und einer Nabe 35 der beweglichen Spirale 32. Der exzentrische Abschnitt 37 ist um einen gegebenen Betrag von der Achse des Hauptlagers 17 und des Hilfslagers 19 dezentriert.
Eine nicht gezeigte Oldham-Kupplung ist auf der Endfläche der Scheibeneinheit 15d nahe der beweglichen Spirale 32 angeordnet, um den großen Zylinder 15c und den mittleren Zylinder 15b zu verbinden, wobei das Mittelgehäuse 15 gebildet wird (worauf nachstehend als die Spiralseiten-Endfläche 15e des Scheibenabschnitts Bezug genommen wird), um dadurch die Drehung der beweglichen Spirale 32 zu verhindern. Als ein Ergebnis darf die bewegliche Spirale 32 lediglich umlaufen. In dem Verdichtungsmechanismus 10 wird das Volumen der Arbeitsräume 45, die durch den Eingriff zwischen der Spirale 41 der beweglichen Seite und der Spirale 43 der festen Seite gebildet werden, durch die Umdrehung der beweglichen Spirale 32 in Bezug auf die feste Spirale 38 verringert, um dadurch das an die Ansaugkammer 46, die mit der äußersten Umfangsseite der Spirale 43 der festen Seite verbunden ist, zugeführte Kältemittel zu komprimieren.
Auch ist ein Axialdrucklager 53 zwischen der Spiralenseiten-Endfläche 15e des Scheibenabschnitts und der Endfläche der beweglichen Spirale 32 nahe der Nabe 35 (auf die hier nachstehend als die bewegliche Spiralrückseitenfläche 32a Bezug genommen wird) angeordnet. Dieses Axialdrucklager 53 ist ein Gleitlager zum Gleiten der beweglichen Spiralrückseitenfläche 32a und der Spiralenseiten-Endfläche 15e des Scheibenabschnitts aneinander unter der axialen Kraft (in dieser Ausführungsform die Kraft zum Drücken der beweglichen Seitenplatte 33 von der festen Spirale 33 in Richtung der Scheibeneinheit 15d), die durch die Kraftdifferenz zwischen der Kompressionsreaktionskraft zum Komprimieren des Kältemittels und der Kraft in die Axialrichtung aufgrund des Drucks der beweglichen Spiralrückseitenfläche 32a auf die bewegliche Seitenplatte 33 angewendet wird. Dieses Axialdrucklager 53 wird später im Detail erklärt.
Die Ansaugkammer 46, die auf der Seitenfläche der Platte 39 der festen Seite angeordnet ist, ist durch das zylindrische Gehäuse 13a mit einem Ansaugrohr 47 zum Einführen des Kältemittels aus dem Kältemittelkreislauf außerhalb des luftdichten Behälters 13 verbunden.
Eine Auslassöffnung 49 ist axial durch die Platte 39 der festen Seite an dem Mittelabschnitt der Spirale 43 der festen Seite ausgebildet. Das von der beweglichen Spirale 32 und der festen Spirale 38 komprimierte Kältemittel wird von der Auslassöffnung 49 in die Auslasskammer 50 ausgestoßen.
Die Auslasskammer 50 ist aus der Endfläche der Platte 39 der festen Seite weit weg von der beweglichen Spirale 32 (auf die hier nachstehend als die feste Spiralrückseitenfläche 38a Bezug genommen wird) und einer auf der Endfläche des Trennblocks 55 nahe an der Platte 39 der festen Seite, die auf der festen Spiralrückseitenfläche 38a befestigt ist, aufgebaut ist. Ein Auslassventil 61 zur Verhinderung des Rückflusses des ausgestoßenen Kältemittels ist in der Auslasskammer 50 angeordnet.
Das in die Auslasskammer 50 ausgestoßene Hochtemperatur-Hochdruckkältemittel wird durch einen Kältemittelweg 57, der sich von der Auslasskammer 50 nach oben erstreckt, an einen Ölabscheider 63 geleitet.
Der Ölabscheider 63 ist ein Zentrifugalölabscheider mit einem Doppelzylinderaufbau mit einem Innenzylinder 63a und einem Außenzylinder 63b.
Der Kältemittelweg 57 ist, nachdem er sich von der Auslasskammer 50 entlang der festen Spiralrückseitenfläche 38a nach oben erstreckt, im Wesentlichen tangential mit dem Raum zwischen dem Innenzylinder 63a und dem Außenzylinder 63b des Zentrifugalölabscheiders 63 verbunden. Das Kältemittel, das im Wesentlichen in tangentialer Richtung in den Raum zwischen dem Innenzylinder 63a und dem Außenzylinder 63b geströmt ist, läuft in dem Raum zwischen dem Innenzylinder 63a und dem Außenzylinder 63b um, und nachdem das in dem Kältemittel enthaltene Öl zentrifugal abgeschieden ist, wird das Kältemittel durch den Innenzylinder 63a und das Auslassrohr 59 an den Kältemittelkreislauf außerhalb des luftdichten Behälters 13 geschickt. Gemäß dieser Ausführungsform umfasst das Öl vorzugsweise ein Schmieröl mit Polyglykol, Polyvinylether und Polyolester oder jeder Kombination daraus als einen Hauptbestandteil.
Der Außenzylinder 63b des Ölabscheiders 63 ist aus einem in dem Trennblock 55 ausgebildeten zylindrischen Loch aufgebaut, und der Innenzylinder 63a ist durch eine Befestigungseinrichtung, wie etwa eine Presspassung oder einen Spannring, in dem zylindrischen Loch befestigt, wodurch der Außenzylinder 63b gebildet wird.
Auch ist das Auslassrohr 59 durch das Innere und Äußere des luftdichten Behälters 13 geführt und luftdicht in das obere Ende des zylindrischen Lochs eingesetzt, das den Außenzylinder 63b bildet. Im Übrigen hat der Raum zwischen dem Trennblock 55 und dem verdichtungsmechanismusseitigen Endgehäuse 13c einen niedrigeren Druck als das ausgestoßene Kältemittel.
Das von dem Ölabscheider 63 abgeschiedene Öl bewegt sich unter der Schwerkraft entlang der Innenwandfläche des Außenzylinders 63b nach unten und wird durch das an dem unteren Ende des zylindrischen Lochs des Außenzylinders 63b gebildete Loch 64 mit kleinem Durchmesser in einem Hochdrucköllager 65 gelagert.
Das Hochdrucköllager 65, das in dem Trennblock 55 angeordnet ist, befindet sich unter dem zylindrischen Loch, das die Auslasskammer 50 und den Außenzylinder 63b bildet. Um die Menge des Hochdrucköls zu erhöhen, die in dem Hochdrucköllager 65 gelagert werden kann, steht der untere Teil des Trennblocks 55, der das Hochdrucköllager 65 bildet, in Richtung des verdichtungsmechanismusseitigen Gehäuses 13c weiter vor als sein oberer Teil, der dem zylindrischen Loch entspricht, das den Außenzylinder 63b bildet.
Das in dem Hochdrucköllager 65 gelagerte Öl wird durch den Ölrücklaufweg 67, der durch die Platte 39 der festen Seite unter der Spirale 43 der festen Seite ausgebildet ist, zu dem Ölweg 69 in der beweglichen Seitenplatte 33 geleitet. Eine Drossel 67a mit kleinem Durchmesser 67a ist an dem Auslass des Ölrücklaufwegs 67 angeordnet.
Der Einlass des Ölwegs 69 ist zu der Oberfläche der beweglichen Seitenplatte 33 mit der Spirale 41 der beweglichen Seite offen. Dieser Einlass ist versenkt, damit er eine größere Schnittfläche als die restlichen Abschnitte des Ölwegs 69 hat. Der Einlass des Ölwegs 69 ist geeignet, durch die Umdrehungsbewegung der beweglichen Spirale 32 intermittierend mit dem Auslass des Ölrücklaufwegs 67 in Verbindung zu sein. Auch ist der Auslass des Ölwegs 69 zu der Innenwand der Nabe 35 offen, um mit dem Raum zwischen dem Endabschnitt der Welle 21 und der unteren Oberfläche der Nabe 35 in Verbindung zu sein.
Das das in dem Hochdrucköllager 65 gelagerte Öl wird trotz des hohen Drucks aufgrund des Ausstoßdrucks des Kältemittels durch die intermittierende Verbindung zwischen dem Ölrücklaufweg 67 und dem Ölweg 69 durch die Umdrehungsbewegung der Drosseleinheit 67a und der beweglichen Spirale 32 auf den gewünschten Druck verringert.
Das an den Raum zwischen dem Endabschnitt der Welle 21 und die untere Oberfläche der Nabe 35 geleitete Öl strömt in den axial durch die Welle 21 ausgebildeten Ölweg 71.
Das Öl, das den Ölweg 71 durchlaufen hat, wird zwischen dem motorseitigen Endgehäuse 13b und dem Halteelement 14 in dem luftdichten Behälter 13 geleitet. Das Haltelement 14, das Mittelgehäuse 15 und die Platte 39 der festen Seite bilden einen nicht gezeigten Spalt mit dem zylindrischen Gehäuse 13a. Das Öl, das zwischen dem motorseitigen Endgehäuse 13b und dem Halteelement 14 geleitet wird, wird daher über der gesamten Fläche in dem unteren Teil des luftdichten Behälters 13 gelagert. Die gesamte Fläche des unteren Teils des luftdichten Behälters 13 bildet ein Niederdrucköllager 66.
Das in dem Niederdrucköllager 66 gelagerte Öl erreicht das Spiralgehäuse 31 durch das Ölrücklaufloch 73, das in dem unteren Teil des Scheibenabschnitts 15d des Mittelgehäuses 15 ausgebildet ist.
Der Ölweg 71 hat entgegengesetzte bzw. diametrale Verzweigungslöcher 71a, 71b an den Abschnitten, die dem Hauptlager 17 und dem Hilfslager 19 entsprechen.
Der Auslass des diametralen Lochs 71a ist mit der auf der Welle 21 angeordneten Wellenrille 21a in Verbindung, so dass das Öl, das in das diametrale Loch 71a strömt, nach dem Schmieren des Hauptlagers 17, des Kurbelmechanismus 28 und des Axialdrucklagers 53 das Spiralgehäuse 31 erreicht. Der Mittelzylinder 15b ist mit einer Ölrille 72 zum Einrichten der Verbindung zwischen dem diametralen Loch 71a und dem Axialdrucklager 53 über der Welle 21 ausgebildet, um das Öl an das Axialdrucklager 53 über der Welle 21 zu leiten.
Das Öl, das in das diametrale Loch 71b geströmt ist, fällt nach dem Schmieren des Hilfslagers 19 in das Niederdrucköllager 66 und erreicht durch das Ölrücklaufloch 73 das Spiralgehäuse 31.
Der Ölrücklaufweg 67, die Ölwege 69, 71 und das diametrale Loch 71a bilden eine Ölzuführungseinrichtung, um das Öl durch die Druckdifferenz zwischen dem von dem Ölabscheider 63 abgeschiedenen Öl und dem Abschnitt, wo das Axialdrucklager 53 angeordnet ist, an das Axialdrucklager 53 zuzuführen.
Das Öl, das das Spiralgehäuse 31 erreicht hat, wird an die Gleitflächen der beweglichen Spirale 32 und der festen Spirale 38 zugeführt, zusammen mit dem Kältemittel in dem Arbeitsraum 45 komprimiert und durch den Ölabscheider 63 wieder von dem Kältemittel abgeschieden.
Als nächstes wird das Axialdrucklager 53 gemäß dieser Erfindung erklärt. Das Axialdrucklager 53 gemäß dieser Ausführungsform umfasst eine spiralseitige Platte 53a, die auf der beweglichen Spiralrückseitenfläche 32a befestigt ist, und eine gehäuseseitige Platte 53b, die auf der Spiralenseiten-Endfläche 15e des Scheibenabschnitts befestigt ist.
Die spiralseitige Platte 53a ist in der Form eines Rings mit einem Mittelloch ausgebildet, durch das die Nabe 35 geht. Die Endfläche der spiralseitigen Platte 53a in gleitendem Kontakt mit der gehäuseseitigen Platte 53b ist, wie in 2A, 2B und 2C gezeigt, mit einem im Wesentlichen ringförmigen unebenen Abschnitt ausgebildet.
2A ist eine an der Linie A-A in derartiger Weise genommene in 1 abgeschnittene Schnittansicht, dass die Endfläche der spiralseitigen Platte 53a in gleitendem Kontakt mit der gehäuseseitigen Platte 53b sichtbar ist. 2B ist eine an der Linie B-B in einer derartigen Weise genommene in 2A abgeschnittene Schnittansicht, dass der Querschnitt des im Wesentlichen ringförmigen unebenen Abschnitts sichtbar ist. 2C ist eine vergrößerte Ansicht des in 2A mit dem Bezugszeichen G bezeichneten Abschnitts. In 2A sind die gehäuseseitige Platte 53b und der Rand 53c auf der inneren diametrischen Seite der gehäuseseitigen Platte 53b, obwohl sie in dem Querschnitt von 2A, 6A, 6B, 6C, 6D ansonsten unsichtbar sind, in 2A, 6A, 6B, 6C, 6D durch eine gestrichelte Linie bezeichnet, um die relativen Positionen zu der gehäuseseitigen Platte 53a anzuzeigen.
Die Vertiefung des im Wesentlichen ringförmigen unebenen Abschnitts ist aus einer Vielzahl von Rillen 85 aufgebaut. Die Vielzahl der Rillen 85, an die von der Ölzuführungseinrichtung Öl zugeführt wird, ist in einem Netzmuster mit Schnittflächen 85a ausgebildet, die eine größere Breite als die anderen Abschnitte der Rillen haben. Auch hat die Bodenfläche der in 2B gezeigten Rillen 85 eine Oberflächenrauheit von nicht weniger als 12,5 z, was höher als die der druckaufnehmenden Abschnitte 83 ist. Von der Vielzahl der Rillen ist die Rille 85b, die sich auf dem äußersten Umfang befindet (auf die hier nachstehend als die äußerste Umfangsrille 85b Bezug genommen wird), in einer versetzten Weise entlang des Umfangsrands der spiralseitigen Platte 53a ausgebildet. Der Abschnitt zwischen den äußersten Umfangsrillen 85b und der spiralseitigen Platte 53a wird in gleitendem Kontakt mit der gehäuseseitigen Platte 53b über dem ganzen Umfang gehalten, um dadurch einen Außenumfangsdichtungsabschnitt 81 zu bilden, um die Menge des Schmieröls, das von den Gleitflächen abfließt, zu verringern. Der Dichtungsabschnitt 81 hat vorstehende Abschnitte 81c, die aufgrund der versetzten Form der äußersten Umfangsrillen 85b von der spiralseitigen Platte 53a diametral nach innen gekrümmt sind. Diese vorstehenden Abschnitte 81c saugen, wie die später beschriebenen druckaufnehmenden Abschnitte 83, durch die Umdrehungsbewegung der beweglichen Spirale 32, wie in 2C gezeigt, aus allen Richtungen, die den vorstehenden Abschnitten 81c zugewandt sind, Öl an und wirken auf diese Weise, um einen Ölfilm zu bilden.
Zwischen der Vielzahl der Rillen bilden die von den Rillen 85 definierten vorstehenden Abschnitte 85 im Wesentlichen kreisförmige druckaufnehmende inselartige Abschnitte 83, die entsprechend der versetzten Weise der äußersten Umfangsrillen 85 angeordnet sind. Für die Zwecke der Ausschaltung von Fremdstoffen und der Verringerung des Flächendrucks ist der Durchmesser jedes druckaufnehmenden Abschnitts 83 wünschenswerterweise nicht weniger als R, aber weniger als 2R (R: der Umdrehungsradius der beweglichen Spirale 32), und das Flächenverhältnis der druckaufnehmenden Abschnitte 83 zu den Rillen 85 auf den Gleitflächen ist wünschenswerterweise nicht weniger als 50%. Auch sind die obere Oberfläche des Dichtungsabschnitts 81 und die druckaufnehmenden Abschnitte 83 als Gleitflächen geschliffen und schließen im Wesentlichen bündig miteinander ab. Wie in 2B gezeigt, sind auf dem Rand der druckaufnehmenden Abschnitte 83 und dem Dichtungsabschnitt 81 keilförmige Abschnitte oder abfallende Abschnitte 81b, 83b rundherum ausgebildet, um die Keilschmierwirkung des Ölfilms sicherzustellen, und die gehäuseseitige Platte 53b ist in gleitendem Kontakt mit den ebenen Abschnitten 81a, 83a.
Auch hat das Axialdrucklager 53 gemäß dieser Ausführungsform einen unebenen Abschnitt auf der spiralseitigen Platte 53a, die auf der beweglichen Spirale 32 befestigt ist. Mit der Umdrehung der beweglichen Spirale 32 wird die Vielzahl der Rillen 85, die den unebenen Abschnitt bildet, relativ zu der Welle 21 bewegt.
Die gehäuseseitige Platte 53b hat eine ebene flache Oberfläche, und die Gleitfläche mit der spiralseitigen Platte 53b ist hochglanzpoliert. Die gehäuseseitige Platte 53b hat, wie die spiralseitige Platte 53a, die Form eines Rings.
Mit diesem Aufbau bildet das in den Rillen 85 aufgenommene Öl, wie in 3 gezeigt, durch die um die druckaufnehmenden Abschnitte 83 herum ausgebildeten Senkungen und die Keilschmierwirkung der keilförmigen Abschnitte 81b, 83b als Ergebnis des Gleitkontakts zwischen der spiralseitigen Platte 53a und der gehäuseseitigen Platte 53b einen Ölfilm 86 auf den druckaufnehmenden Abschnitten 83.
Gemäß dieser Ausführungsform ist die Bodenfläche der Rillen 85 rau ausgebildet, und daher kann das Schmieröl sicher auf der rauen Oberfläche gehalten werden. Als ein Ergebnis können die Gleitflächen, selbst in dem Fall, in dem der Spiralverdichter 11 mit vorübergehend unterbrochener Ölzufuhr an die Gleitflächen des Axialdrucklagers 53 betrieben wird, durch das Öl, das auf der Bodenfläche der Rillen 85 aufgenommen ist, ausreichend geschmiert werden.
7 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Rauheit der Bodenfläche der Rillen 85 und der Menge an anhaftendem Öl mit der Zeit zeigt. In 7 zeigen die Kreise, Quadrate, Sterne und Kreuze die Symbole, die an Prüfstücken mit verschiedenen Rauheitsgraden der Bodenfläche der Rillen 85 angebracht sind. Die Menge des anhaftenden Öls wurde gemessen, indem die Rillen 85 der Prüfstücke in der vertikalen Richtung belassen und eine vorgegebene Menge des Öls aufgetragen würde, die äquivalent zu dem Kühlanlagenöl während des Betriebs des Verdichters ist, und das Gewicht des Öls in Bezug auf die vergangene Zeit gemessen wurde. Als ein Maß für die zufriedenstellenden wesentlichen Merkmale des Verdichters, der für einen Warmwasserbereiter verwendet werden soll, wobei angenommen wird, dass der Warmwasserbereiter in einem Betriebsmuster von acht Stunden eingeschaltet, und 16 Stunden außer Betrieb betrieben wird, wird verwendet, dass die Menge des anhaftenden Öls nach dem Verlauf von 16 Stunden erkennbar (ein Dreißigstel) ist. Obwohl die Messgrenze bei weniger als 12,5 z erreicht war, konnte nach 16 Stunden die Ablagerung einer messbaren Menge des Öls bei 12,5 z bestätigt werden, was anzeigt, dass der Ölfilm wirksam gehalten wird.
Gemäß dieser Ausführungsform ist eine Vielzahl der Rillen 85, die miteinander in Verbindung sind, auf den Gleitflächen des Axialdrucklagers 53 ausgebildet, um das Öl zu lagern, und die Menge des von den Gleitflächen abfließenden Öls wird durch den Dichtungsabschnitt 81 verringert. Selbst in dem Fall, in dem der Spiralverdichter 11 bei vorübergehend unterbrochener Ölzufuhr an die Gleitflächen betrieben wird, können die Gleitflächen folglich ausreichend mit dem auf diese Weise gelagerten Öl geschmiert werden.
Auch wird die Vielzahl der Rillen 85 gemäß dieser Ausführungsform in einem Netzmuster ausgebildet und ist miteinander verbunden. Daher kann das Öl zwischen den miteinander verbundenen Rillen gegenseitig zugeführt werden, und daher ist kann die Wahrscheinlichkeit, dass Festfressen auftritt, das andernfalls durch die mangelnde Ölzufuhr verursacht werden könnte, verringert werden.
In dem Fall, in dem die auf den Gleitflächen ausgebildeten Rillen unabhängig voneinander sind, können die Gleitflächen aufgrund eines Vakuums, das auf den Gleitflächen wegen der fehlenden Ölzufuhr, in dem Fall, in dem das Öl von den Gleitflächen abfließt, erzeugt wird, während aufgehört wird, das Öl zuzuführen, aneinander kleben und sich festfressen. Gemäß dieser Ausführungsform sind die Rillen 85 jedoch miteinander verbunden, und daher wird die Erzeugung eines negativen Drucks verhindert.
Auch angesichts der Tatsache, dass die Vielzahl der Rillen 85 in einem Netzmuster ausgebildet ist und die von den Rillen 85 definierten druckaufnehmenden inselartigen Abschnitte 83 über ihren gesamten Umfang von den Rillen umgeben sind, kann der Ölfilm 86 daher mit der Umdrehung der beweglichen Spirale 32 durch die Keilschmierwirkung aus allen Richtungen gebildet werden. Ferner haben die Schnittflächen 85a der Vielzahl der Netzrillen 85 eine größere Breite als die anderen Abschnitte der Rillen, und daher kann das Öl an alle der Vielzahl der Rillen 85 umfassend zugeführt werden.
Ferner nimmt jeder druckaufnehmende Abschnitt 83 die Form einer im Wesentlichen kreisförmigen Insel in einer versetzten Weise an, und kann daher mit einer hohen Dichte angeordnet werden. Auf diese Weise kann der ölfilmbildende Abschnitt pro Einheitsfläche erhöht werden, und eine schwere Last kann unterstützt werden.
Außerdem wird das Schmieröl aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem von dem Ölabscheider 63 abgeschiedenen Öl und dem Abschnitt, wo das Axialdrucklager angeordnet ist, über der Welle 21 des Axialdrucklagers zugeführt. Selbst in dem Fall, in dem die Welle 21 des Spiralverdichters im Wesentlichen horizontal gelagert ist, kann das Schmieröl daher sicher an das Axialdrucklager geleitet werden.
Da die Rillen 85 außerdem auf der spiralseitigen Platte 53a ausgebildet sind, die auf der beweglichen Spirale 32 befestigt ist, werden die Rillen 85 mit der Umdrehung der beweglichen Spirale 32 relativ zu der Welle 21 bewegt. Als ein Ergebnis wird das auf der Bodenfläche der Rillen 85 aufgenommene Öl leicht als ein Spray an die Gleitflächen zugeführt.
In dem Fall, in dem die Rillen 85 kreisförmig sind und der Abstand d zwischen benachbarten Rillen 85, wie in 4A gezeigt, kurz ist, würde der gebildete Ölfilm die benachbarten Rillen 85 bedecken und der Druck verringert. Wie in 4B gezeigt, kann daher der Abstand d zwischen den benachbarten Rillen 85 vergrößert werden. Diese Alternative verringert jedoch den Anteil, in dem der Ölfilm gebildet wird, und daher wird der Haltedruck verringert.
In dem Axialdrucklager 53 gemäß dieser Ausführungsform sind die druckaufnehmenden inselartigen Abschnitte 83 im Gegensatz dazu, wie in 3 gezeigt, in isolierter und beabstandeter Beziehung zueinander ausgebildet, und die Rillen 85 sind fortlaufend um die druckaufnehmenden inselartigen Abschnitte 83 herum in beabstandeter Beziehung zueinander angeordnet. Daher können die druckaufnehmenden inselartigen Abschnitte 83 von den Rillen 85, welche die druckaufnehmenden inselartigen Abschnitte 83 umgeben, über einen großen Bereich ausreichend mit dem Schmieröl versorgt werden. Daher kann das Schmieröl selbst in dem Fall, in dem die druckaufnehmenden inselartigen Abschnitte 83 nahe aneinander mit hoher Dichte angeordnet sind, ausreichend an die Gleitflächen zugeführt werden. Auf diese Weise wird ein Axialdrucklager zur Verfügung gestellt, bei dem der ölfilmbildende Abschnitt pro Einheitsfläche erhöht wird, und eine schwere Last kann unterstützt werden, während gleichzeitig eine hohe Schmierfähigkeit sichergestellt wird.
Wie in 5 gezeigt, ist auch die Fläche in der Form eines Quadrats, das die Mitten der vier gegenseitig benachbarten druckaufnehmenden Abschnitte 83 verbindet, derart konstruiert, dass die Fläche Y der druckaufnehmenden Abschnitte 83 ein größeres Flächenverhältnis als die Fläche X der Rillen 85, 85a hat. Insbesondere ist die minimale Rillenbreite kleiner als die Größe der druckaufnehmenden Abschnitte 83 konstruiert.
Angesichts der Tatsache, dass die Gleitfläche 53a der beweglichen Spirale 32 ferner mit den Rillen 85 ausgebildet ist, werden die Rillen 85 selbst zum Lagern und Aufnehmen des Schmieröls derart bewegt, dass das Schmieröl gleichmäßiger an die Gleitflächen zugeführt werden kann.
Als nächstes werden unter Bezug auf 6A, 6B, 6C und 6D die relativen Positionen der druckaufnehmenden Abschnitte 83, die auf der spiralseitigen Platte 53a und der gehäuseseitigen Platte 53b angeordnet sind, mit der Umdrehungsbewegung der beweglichen Spirale 32 erklärt. 6A, 6B, 6C und 6D sind Diagramme, welche die Art und Weise zeigen, in der die spiralseitige Platte 53a sich mit der Umlaufbewegung der beweglichen Spirale 32 in dem zylindrischen Gehäuse 13a bewegt. Mit der Umdrehungsbewegung der beweglichen Spirale 32 bewegt sich die spiralseitige Platte 53a in dieser Reihenfolge zu den in 6A, 6B, 6C und 6D gezeigten Positionen. Sei H die von dem Rand 53c auf der diametralen Innenseite der gehäuseseitigen Platte 53b durch die Relativbewegung der spiralseitigen Platte 53a und der gehäuseseitigen Platte 53b gezeichnete Einhüllende. Die Vielzahl der druckaufnehmenden Abschnitte 83 ist nur auf der diametralen Außenseite der Einhüllenden H auf der spiralseitigen Platte 53a angeordnet. Bei der Umdrehungsbewegung der beweglichen Spirale 32 werden die druckaufnehmenden Abschnitte 83 daher nicht aus der gehäuseseitigen Platte 53b verschoben, und durch das in der Vielzahl der Rillen 85 aufgenommene Öl wird ein ausreichender Ölfilm gebildet.
Die Einhüllende H gemäß dieser Ausführungsform ist ein um den Radius der Umdrehung der beweglichen Spirale 32 größerer Kreis als der Rand 53c diametral im Inneren der gehäuseseitigen Platte 53b.
(Andere Ausführungsformen)
Wenngleich der luftdichte Behälter 13 gemäß der vorstehend erwähnten Ausführungsform aus drei Gehäusen aufgebaut ist, die das zylindrische Gehäuse 13a, das motorseitige Endgehäuse 13b und das kompressionsmechanismusseitige Endgehäuse 13c umfassen, ist die vorliegende Erfindung nicht auf einen derartigen Aufbau beschränkt, und beliebige zwei der drei vorstehend beschriebenen Gehäuse können als ein einziger Teil aufgebaut sein.
Ebenso kann im Gegensatz zu den vorstehend erwähnten Ausführungsformen, bei denen die feste Spirale 38 auf dem zylindrischen Gehäuse 13a befestigt ist, sie alternativ mit gleicher Wirkung auf dem kompressionsmechanismusseitigen Endgehäuse 13c oder dem Mittelgehäuse 15 befestigt sein.
Ferner kann das Halteelement 14, das in der vorstehend erwähnten Ausführungsform auf dem zylindrischen Gehäuse 13a befestigt ist, alternativ auf dem motorseitigen Endgehäuse 13b befestigt sein.
Gemäß den vorstehend erwähnten Ausführungsformen ist die Spirale 43 der festen Seite aus einer Spiralrille gebildet, die auf der Oberfläche der festen Seitenplatte 39 ausgebildet ist. Trotzdem ist die Erfindung nicht auf diesen Aufbau beschränkt, und die Spirale 43 der festen Seite kann alternativ in einer derartigen Weise ausgebildet werden, dass sie von der Endfläche der festen Seitenplatte 39 in Richtung der beweglichen Spirale 32 errichtet ist.
Auch ist die Erfindung nicht auf den Aufbau gemäß den vorstehend erwähnten Ausführungsformen beschränkt, in welchen die exzentrische Welle 37 integral an dem Endabschnitt der Welle 21 angeordnet ist. Stattdessen kann die exzentrische Welle 37 verschiebbar an dem Endabschnitt der Welle 21 angeordnet sein.
Ferner ist die bewegliche Spiralenrückseitenfläche 32a gemäß den vorstehend erwähnten Ausführungsformen in einer Niederdruckatmosphäre angeordnet. Diese Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Aufbau beschränkt, und der Druck des ausgestoßenen Kältemittels kann dazu gebracht werden, auf die bewegliche Spiralenrückseitenfläche 32a zu wirken, um die bewegliche Seitenplatte 33 gegen die feste Spirale zu drücken. In einem derartigen Fall wird die bewegliche Seitenplatte 33 von dem Scheibenabschnitt 15d in Richtung der festen Spirale 38 gedrückt, und daher kann das Axialdrucklager 53 zwischen der beweglichen Seitenplatte 33 und der festen Seitenplatte 39 angeordnet werden.
Auch ist das Axialdrucklager 53 gemäß den vorstehend erwähnten Ausführungsformen aus der spiralseitigen Platte 53a, die auf der beweglichen Spiralenrückseitenfläche 32a befestigt ist, und der gehäuseseitigen Platte 53b, die auf der Spiralseiten-Endfläche 15e des Scheibenabschnitts befestigt ist, aufgebaut. Trotzdem ist diese Erfindung nicht auf diesen Aufbau beschränkt, und die Vielzahl der Rillen 85 und der druckaufnehmenden Abschnitte 83 kann für den direkten Gleitkontakt direkt auf der beweglichen Spirale 32 angeordnet sein. Als eine andere Alternative kann das Axialdrucklager 53 aus einer einzigen Platte mit einer Vielzahl von Rillen oder aus drei oder mehr Platten aufgebaut sein.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind die druckaufnehmenden Abschnitte 83 jeweils im Wesentlichen in einem Kreis ausgebildet und in versetzter Weise angeordnet. Trotzdem ist diese Erfindung nicht auf einen derartigen Aufbau beschränkt, und die druckaufnehmenden Abschnitte 83 können in einem Ovaloid oder linear angeordnet werden. Auch kann die Vielzahl der Rillen 85 aus Rillen, die sich radial von der Mitte der spiralseitigen Platte 53a aus erstrecken, und ringförmigen Rillen, die in der Richtung senkrecht zu den sich radial erstreckenden Rillen konzentrisch zu der Mitte der spiralseitigen Platte 53a sind, aufgebaut werden. Als noch eine weitere Alternative kann die Vielzahl der Rillen als eine Vielzahl von Spiralrillen ausgebildet werden.
Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist auch ein unebener Abschnitt auf der spiralseitigen Platte 53a, die auf der beweglichen Spirale befestigt ist, ausgebildet, so dass die Vielzahl der Rillen 85 sich mit der Umdrehung der beweglichen Spirale 32 relativ zu der Welle 21 bewegt. Diese Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Aufbau beschränkt. Insbesondere kann die spiralseitige Platte 53a, anstatt auf der beweglichen Spirale 32 montiert zu werden, relativ zu der Welle 21 in der im Betrieb verriegelten Beziehung mit der Umdrehung der beweglichen Spirale 32 bewegt werden.
Ferner können der Außenumfangsdichtungsabschnitt 81, die druckaufnehmenden Abschnitte 83 und die Rillen 85, wenngleich in den vorstehend erwähnten Ausführungsformen auf der spiralseitigen Platte 53a ausgebildet, alternativ auf der Gleitfläche 53a der festen Seite der Vertiefung 31 zum Aufnehmen der Spirale ausgebildet werden.
Auch verwenden die vorstehend erwähnten Ausführungsformen eine Ölzuführungseinrichtung zum Zuführen des Öls an das Axialdrucklager 53 unter Verwendung der Druckdifferenz zwischen dem von dem Ölabscheider 63 abgeschiedenen Öl und dem Abschnitt, in dem das Axialdrucklager 53 angeordnet ist. Diese Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Aufbau beschränkt, und jeder Aufbau, in dem das Öl an das Axialdrucklager 53 geleitet wird, kann ohne Verwendung der Druckdifferenz als eine Ölzuführungseinrichtung verwendet werden.
Ferner ist die Vielzahl der druckaufnehmenden Abschnitte 83 gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen nur diametral außerhalb der Einhüllenden H, die von dem diametralen Innenrand der gehäuseseitigen Platte 53b als ein Ergebnis der Relativbewegung der spiralseitigen Platte 53a und der gehäuseseitigen Platte 53b gezeichnet wird, angeordnet. In dem Fall, in dem der Außendurchmesser der gehäuseseitigen Platte 53b so klein ist, dass die spiralseitige Platte 53b so klein ist, dass die spiralseitige Platte 53a mit der Umdrehung der beweglichen Spirale 32 aus dem Rand der gehäuseseitigen Platte 53b verschoben werden kann, können die druckaufnehmenden Abschnitte 83 jedoch nur diametral innerhalb der Umhüllenden (ein um den Umdrehungsradius kleinerer Kreis als der Außendurchmesser der gehäuseseitigen Platte 53b), die von dem Rand auf der diametralen Außenseite der gehäuseseitigen Platte 53b gezeichnet wird, angeordnet sein.
Während die Erfindung unter Bezug auf spezifische Ausführungsformen beschrieben wurde, die für Veranschaulichungszwecke gewählt wurden, sollte offensichtlich sein, dass von Fachleuten der Technik zahlreiche Modifikationen daran vorgenommen werden könnten, ohne vom Grundkonzept und dem Bereich der Erfindung abzuweichen.

Claims

Spiralverdichter, umfassend: eine auf einem Gehäuse (13) befestigte ortsfeste Spirale (38); eine bewegliche Spirale (32), die in entgegengesetzter Beziehung zu der ortsfesten Spirale (38) angeordnet ist, um durch Drehen auf einer Drehwelle (21) in Bezug auf die ortsfeste Spirale (32) ein Fluid zu komprimieren; ein Axialdrucklager (53) zum Halten der Axialkraft, die von der beweglichen Spirale (32) empfangen wird; und eine Schmierölzuführung zum Zuführen des Schmieröls an das Axialdrucklager (53); wobei das Axialdrucklager (53) eine Vielzahl von Rillen (85) auf seiner Gleitfläche umfasst und die Bodenfläche der Vielzahl der Rillen (85) rauer ausgebildet ist als die Gleitfläche, wobei die Vielzahl der Rillen (85) in Netzen ausgebildet ist und eine Vielzahl von druckaufnehmenden inselartigen Abschnitten (83), die von den Rillen (85) umgeben und unabhängig voneinander sind, zwischen der Vielzahl der Rillen (85) gebildet wird, und wobei die druckaufnehmenden inselartigen Abschnitte (83) alle im Wesentlichen die Form eines Kreises haben und in versetzter Weise angeordnet sind.
Spiralverdichter gemäß Anspruch 1, der ferner einen Ölabscheider (63) zum Abscheiden des Schmieröls aus dem Fluid umfasst, wobei die Schmierölzuführung das Schmieröl durch die Druckdifferenz zwischen dem von dem von dem Ölabscheider (63) abgeschiedenen Schmieröl und dem Abschnitt, wo das Axialdrucklager (53) angeordnet ist, an das Axialdrucklager (53) zuführt.
Spiralverdichter gemäß Anspruch 2, wobei die Antriebswelle (21) zum Antreiben der beweglichen Spirale (32), damit sie sich dreht, im Wesentlichen horizontal gehalten wird.
Spiralverdichter gemäß Anspruch 3, wobei die Schmierölzuführung das Schmieröl an das Axialdrucklager (53) an einer Position oberhalb der Antriebswelle (21) zuführt.
Spiralverdichter gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vielzahl der Rillen (85) sich mit der Drehung der beweglichen Spirale (32) relativ zu der Antriebswelle (21) bewegt.
Spiralverdichter gemäß Anspruch 5, wobei die Vielzahl der Rillen (85) auf der beweglichen Spirale (32) ausgebildet ist.
Spiralverdichter gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Axialdrucklager (53) ein erstes Element (53a) mit der Vielzahl der Rillen (85) und ein zweites Element (53b) umfasst, das in entgegengesetzter Beziehung zu der Vielzahl der Rillen (85) angeordnet ist.
Spiralverdichter gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Rauheit der Bodenfläche der Vielzahl der Rillen (85) nicht weniger als 12,5 z ist.
Spiralverdichter gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Fluid Kohlendioxid ist, und der Druck des ausgestoßenen Kohlendioxids den kritischen Druck übersteigt.
Spiralverdichter, umfassend: eine auf einem Gehäuse (13) befestigte ortsfeste Spirale (38); eine bewegliche Spirale (32), die in entgegengesetzter Beziehung zu der ortsfesten Spirale (38) angeordnet ist, um durch Drehen auf einer Drehwelle (21) in Bezug auf die ortsfeste Spirale (32) ein Fluid zu komprimieren; ein Axialdrucklager (53) zum Halten der Axialkraft, die von der beweglichen Spirale (32) empfangen wird; und eine Schmierölzuführung zum Zuführen des Schmieröls an das Axialdrucklager (53); wobei das Axialdrucklager (53) eine Vielzahl von Rillen (85) auf seiner Gleitfläche umfasst und die Vielzahl der Rillen (85) eine äußerste Umfangsrille (85b) entlang dem Außenumfangsrand des Axialdrucklagers (53) umfasst und ein äußerer Dichtungsabschnitt (81) des Teils zwischen dem Außenumfangsrand des Axialdrucklagers (53) und der äußersten Umfangsrille (85b) über dessen gesamten Umfang in gleitendem Kontakt mit dem Gegenelement (53b) der Gleitfläche gehalten wird, wobei die Vielzahl der Rillen (85) in Netzen ausgebildet ist und eine Vielzahl von druckaufnehmenden inselartigen Abschnitten (83), die von den Rillen (85) umgeben und unabhängig voneinander sind, zwischen der Vielzahl der Rillen (85) gebildet wird, und wobei die druckaufnehmenden inselartigen Abschnitte (83) alle im Wesentlichen die Form eines Kreises haben und in versetzter Weise angeordnet sind.
Spiralverdichter gemäß Anspruch 10, wobei zumindest ein Teil der äußersten Umfangsrille (85b) in einer versetzten Weise ausgebildet ist.
Spiralverdichter gemäß Anspruch 1, 10 oder 11, wobei die Überschneidungen (85a) der Vielzahl der Rillen (85) in Netzen eine größere Breite als die anderen Abschnitte der Rillen haben.
Spiralverdichter gemäß irgendeinem der Ansprüche 10 bis 12, der ferner einen Ölabscheider (63) zum Abscheiden des Schmieröls aus einem Fluid umfasst, wobei die Schmierölzuführung das Schmieröl durch die Druckdifferenz zwischen dem von dem Ölabscheider (63) abgeschiedenen Schmieröl und dem Abschnitt (31), wo das Axialdrucklager (53) angeordnet ist, an das Axialdrucklager (53) zuführen kann.
Spiralverdichter gemäß irgendeinem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das Axialdrucklager (53) ein erstes Element (53a) mit der Vielzahl der Rillen (85) und ein zweites Element (53b) umfasst, das in entgegengesetzter Beziehung zu der Vielzahl der Rillen (85) angeordnet ist.
Spiralverdichter gemäß irgendeinem der Ansprüche 10 bis 14, wobei das Fluid Kohlendioxid ist, und der Druck des ausgestoßenen Kohlendioxids den kritischen Druck übersteigt.