JP2000110751A - スクロール型圧縮機の給油機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転軸の回転数が小さい場合のスクロール圧
縮要素への潤滑油の供給不足を容易に避けることがで
き、シール性、潤滑性、圧縮効率を向上できるスクロー
ル型圧縮機の給油機構を提供する。 【解決手段】 スクロール圧縮要素の固定スクロールの
鏡板の端縁部に油通路孔を設け、この油通路孔を経て前
記スクロール圧縮要素の摺動部に潤滑油を供給すること
を特徴とする。前記鏡板にノズルあるいはキャピラリー
を取り付けることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば空調・冷凍
機等に搭載されるスクロール型圧縮機の給油機構に関す
るものであり、さらに詳しくは、固定スクロールと揺動
スクロールとを噛み合わせて圧縮された圧縮ガスを密閉
容器外へ吐出するスクロール型圧縮機の給油機構に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】空気調和装置等の冷凍サイクルに使用さ
れるスクロール型コンプレッサは、例えば特公平７−９
９１５０号公報に示されているように図５に示される構
成になっている。両端が閉鎖された筒状の密閉容器１の
内側には電動要素２とスクロール圧縮要素３とが内蔵さ
れている。上記電動要素２は上記密閉容器１の内壁面側
に固定されたステータ４と、このステータ４の内側に回
転自在に支持されたロータ５とからなり、このロータ５
には回転軸６が貫通状態に結合されている。この回転軸
６の一端は上記スクロール圧縮要素３の一部を構成する
支持フレーム７に回転自在に支持されている。上記回転
軸６の他端側は上記ロータ５から突出されており、この
先端部にはトロコイドポンプ、ロータリ式ポンプ、レシ
プロ式ポンプなどの容積型ポンプ８が接続されている。
そして、上記容積型ポンプ８の端部には油導入管９が接
続されている。この油導入管９の吸込み側の端部は上記
密閉容器１内に収容された潤滑油ｂに没するように下方
に延長されている。また、上記回転軸６には上記容積型
ポンプ８によって潤滑油ｂを供給する油通路が軸方向に
穿設されており、潤滑油が支持フレーム７等の各摺動部
に供給された後、再循環されるようになっている。

【０００３】そして、上記支持フレーム７に貫通する状
態に支持された上記回転軸６の一端部はその中心が上記
回転軸６の軸心と偏心して設けたピン部（クランク部）
１０として形成されており、このピン部１０には揺動ス
クロール１１が連接されている。この揺動スクロール１
１は円盤状に形成されており一側面の中央部に上記ピン
部１０が接続されるボス穴部１２が形成されている。こ
の揺動スクロール１１の他側面には渦巻き形状のラップ
１３が一体に形成されている。また、上記支持フレーム
７には、固定スクロール１４が結合されている。この固
定スクロール１４には上記揺動スクロール１１に対面す
る部分に渦巻き形状のラップ１５が形成されており、上
記ラップ１３との間に複数の圧縮室１６を形成してい
る。これらの圧縮室１６は外周部で冷媒ガスを吸込み、
漸次中心に移動していくことで容積を縮小して冷媒ガス
を圧縮するようになっている。上記固定スクロール１４
の中央部には吐出ポート１７が形成されており、この吐
出ポート１７の外側を包囲する状態で上記固定スクロー
ル１４には消音器１８が設けられている。

【０００４】一方、潤滑油供給のためのポンプを使用せ
ず、圧縮ガスを密閉容器内に吐出する方式とし、揺動ス
クロールに貫通穴を設けてスクロール圧縮要素中の適当
な圧縮室と、揺動スクロールの背面と支持フレームの間
を連通させてこの間の圧力を適当な中程度の圧力（例え
ば８〜９ｋｇ／ｃｍ² ）として前記密閉容器内の圧力
（例えば１５〜２５ｋｇ／ｃｍ² ）より低くして、この
差圧を利用して潤滑油を吸い上げて前記回転軸の中に設
けた油通路を経て支持フレーム等の各摺動部に供給する
とともに、前記圧力により揺動スクロールを固定スクロ
ールに押し付けて接触させてガスシールして冷媒ガスを
圧縮するようにした横置き型のスクロール型圧縮機が提
案されている（特公平３−１７５１８６号公報）。

【０００５】しかし、ポンプを使用する給油方式の場合
も、給油方式が差圧方式の場合も、回転軸の回転数によ
り潤滑油の供給量が変化し、回転数が大きい時は潤滑油
が十分供給されるが、回転数が小さくなると潤滑油の供
給量が不足するので、例えば上記ラップ１５と上記ラッ
プ１３との間に形成される複数の圧縮室１６への潤滑油
の供給量が少なくなり、潤滑性、シール性が悪化して性
能が低下し、信頼性が低下する問題があった。

【０００６】本発明者らはこの問題を改善するために先
に、オイルインジェクション機構を装着したスクロール
型圧縮機を提案した（特願平９−２５２１２５号明細
書）。しかし、このオイルインジェクション機構は、揺
動スクロールの鏡板の背面側からオイルをスクロール圧
縮要素の摺動部に供給するものであるため、回転数が小
さい場合などにおいて潤滑油の供給が未だ不十分であ
り、スクロール圧縮要素の摺動部の潤滑性、シール性に
問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、回転
数が小さくなった場合でも潤滑油をスクロール圧縮要素
の摺動部に供給し、スクロール圧縮要素の摺動部の潤滑
性、シール性が改善されるようなスクロール型圧縮機の
給油機構を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者等はかかる課題
について鋭意研究した結果、スクロール圧縮要素の固定
スクロール側に簡単な構成の給油機構を設けることによ
り課題を解決できることを見いだし、本発明を成すに到
った。

【０００９】すなわち、本発明の請求項１の発明は、密
閉容器内に電動要素とこの電動要素によって駆動される
スクロール圧縮要素と、前記密閉容器内に収容された潤
滑油とを備え、潤滑油を各摺動部に供給して循環して使
用するスクロール型圧縮機の給油機構であって、前記ス
クロール圧縮要素の固定スクロールの鏡板の端縁部に油
通路孔を設け、この油通路孔を経て前記スクロール圧縮
要素の摺動部に潤滑油を供給することを特徴とするスク
ロール型圧縮機の給油機構である。

【００１０】本発明の請求項２の発明は、請求項１記載
のスクロール型圧縮機の給油機構において、前記油通路
孔が前記固定スクロールの鏡板に直接明けられた細孔で
あることを特徴とする。

【００１１】本発明の請求項３の発明は、請求項１ある
いは請求項２記載のスクロール型圧縮機の給油機構にお
いて、前記油通路孔として用いるために前記鏡板にノズ
ルあるいはキャピラリーを取り付けたことを特徴とす
る。

【００１２】本発明の請求項４の発明は、請求項３記載
のスクロール型圧縮機の給油機構において、弁を前記ノ
ズルに設け、前記密閉容器内の冷媒の圧力に応じて前記
ノズルの細孔を自動的に開閉することを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図面に
基づいて詳細に説明する。図１は、この発明に係るスク
ロール型圧縮機の給油機構の一実施例を示す断面図であ
る。図２は、図１のＸ−Ｘ断面の説明図である。図３
は、図１に示したスクロール型圧縮機の固定スクロール
の鏡板の端縁部にノズルを装着する状態を示す説明図で
ある。

【００１４】図１中に示されるコンプレッサはスクロー
ル型圧縮機２０であり、両端が閉鎖された筒状に形成さ
れた密閉容器２１を備えている。この密閉容器２１内に
は電動要素２２と、この電動要素２２によって駆動され
るスクロール圧縮要素２３とが収容されている。

【００１５】電動要素２２は密閉容器２１の内部に固定
されたステータ２４と、このステータ２４の中央部に位
置されたロータ２５とを有し、このロータ２５の中心部
には密閉容器２１の軸心方向に向けられた回転軸２６が
貫通状態に結合されており、その一端側はスクロール圧
縮要素２３を支持する支持フレーム２７の中央部に貫通
され回転自在に支持されている。ここで、上記支持フレ
ーム２７は密閉容器２１の内壁面に結合固定されてい
る。そして、回転軸２６は一端側の中途部が上記支持フ
レーム２７の軸受部２８によって回転自在に支持されて
おり、ロータ２５は回転軸２６と支持フレーム２７を介
して密閉容器２１の内壁面側に支持されている。

【００１６】また、支持フレーム２７を貫通した回転軸
２６の端部にはその中心が回転軸２６の軸心と偏心して
設けたピン部（クランク部）２９が形成されている。こ
のピン部２９には揺動スクロール３０が連接されてい
る。この揺動スクロール３０は円盤状の鏡板の一側面中
央部にピン部２９を挿入して連接するボス穴部３１と鏡
板の他側面に形成された渦巻き状のラップ３２とを備え
ている。また、支持フレーム２７には固定スクロール３
３が結合されている。この固定スクロール３３は円盤状
の鏡板ａの一側面に揺動スクロール３０のラップ３２に
互い違い状態に位置して複数の圧縮室３４を形成する渦
巻き状のラップ３５が形成されている。

【００１７】そして固定スクロール３３の鏡板ａの側壁
面には密閉容器２１に貫通された冷媒ガスの吸入管３６
が接続されている。また、固定スクロール３３の鏡板ａ
の中央部には、圧縮された冷媒ガスを密閉容器２１内に
吐出する吐出ポート３７が設けられている。吸入管３６
から吸入される冷媒ガスのスクロール圧縮要素２３の吸
入側と、揺動スクロール３０の背面（上記鏡板のボス穴
部３１のある側の面）と支持フレーム２７の間は揺動ス
クロール３０の鏡板の周縁部において連通させてあるの
で、この間の圧力は冷媒ガス吸入側とほぼ同じに低く、
密閉容器２１内の圧力より低くい。

【００１８】回転軸２６の他の端部には差圧式給油部３
８が設けられている。この給油部３８は、密閉容器２１
内に装着されて回転軸２６を軸支するとともに油導入管
３９を装着した副軸受部４０を備えた副支持フレーム４
１を備えている。この副支持フレーム４１と回転軸２６
の間にはベアリング４２が介在させてあり、このベアリ
ング４２の受け部４３が副軸受部４０に設けてある。

【００１９】回転軸２６中にはその一端部から他の端部
に通じる油通路４４が穿設されており、回転軸２６の一
端部からでた潤滑油はボス穴部３１とピン部２９の摺動
面を潤滑するとともに、ガスシールするようになってい
る。

【００２０】ここで、上記密閉容器２１には所定のレベ
ルまで潤滑油ｂが収容されており、この潤滑油ｂは前記
した差圧によって給油部３８から吸い上げられて回転軸
２６の中に設けた油通路４４を経て軸受部２８を含む各
摺動部に送られ、循環して使用されるようになってい
る。

【００２１】本発明においては、図３に示したようにし
て固定スクロール３３の鏡板ａの端縁部に真鍮などで作
られたノズル４５が例えば雌孔４５Ａにネジ込んで装着
されており、潤滑油はこのノズル４５の中を貫通する油
通路孔４６を経てスクロール圧縮要素２３内に入り、図
２に黒矢印で示したように固定スクロール３３に設けた
溝４７、環状溝４８などを通ってスクロール圧縮要素２
３の摺動部に供給される。

【００２２】上記のように構成した横置き型スクロール
型圧縮機２０の運転を開始すると、冷媒ガスは吸入管３
６からスクロール圧縮要素２３の外周部に吸入されて、
漸次中心に移動していくことで圧縮され、固定スクロー
ル３３の中央部に設けた吐出ポート３７から密閉容器２
１内に吐出され、この空間で同伴した潤滑油が分離さ
れ、脈動が低減される。吐出されたガスは白矢印で示し
たように固定スクロール３３と支持フレーム２７に設け
た図示しない通路を流れて、電動要素２２側に行きロー
タ２５の回転による遠心力とステータ２４や副支持フレ
ーム４１などの邪魔板効果などで冷媒ガス中の潤滑油が
さらに分離され、そして潤滑油が分離された冷媒ガスは
吐出管５０から密閉容器２１外に吐出される。分離され
た潤滑油は黒矢印で示したように流れて密閉容器２１の
底部に溜り、循環して使用される。

【００２３】図示しないが冷媒ガス吸入側と、揺動スク
ロール３０の背面と支持フレーム２７の間を連通させて
あるので、この間の圧力は冷媒ガス吸入側とほぼ同じ位
に低く、密閉容器２１内の圧力より低くなっている。こ
の差圧により、潤滑油ｂは給油部３８の油導入管３９か
ら吸い上げられて黒矢印で示したように回転軸２６の中
に設けた油通路４４を経て高圧下で供給され、回転軸２
６と軸受部２８の摺動部を含む各摺動部を潤滑し、ガス
シールする。これらの潤滑油はその後黒矢印で示したよ
うに密閉容器２１の底部に流れる。

【００２４】なお、オルダムリムリング４９は、支持フ
レーム２７と揺動スクロール３０との間に介装されてお
り、電動要素２２の駆動により固定スクロール３３に対
して揺動スクロール３０が自転しないように円軌道上を
公転させるようになっている。

【００２５】このようにすることによりスクロール圧縮
要素２３の摺動面の潤滑およびガスシールが回転軸２６
の回転数が高い場合も、回転軸２６の回転数が低い場合
も十分に行われる。

【００２６】図４は、この発明に係るスクロール型圧縮
機の給油機構の他の実施例を示す断面図である。この実
施例においては、固定スクロール３３の鏡板ａの端縁部
に、真鍮などで作られたノズル５５および弁５１を収納
したシリンダ５２が設けられている。シリンダ５２には
潤滑油通路５３が設けてある。弁５１は密閉容器２１内
の冷媒の圧力に応じてノズル５５の油通路孔４６Ａを自
動的に開閉する。

【００２７】すなわち、回転軸２６の回転数が高い場合
は、密閉容器２１内の冷媒ガスの圧力が高くなって、密
閉容器２１中の潤滑油ｂに高圧をかけるのでこの油圧に
より弁５１はシリンダ５２内をスライドして移動し油通
路孔４６Ａの一端に押し付けられ、油通路孔４６Ａを閉
じる。油通路孔４６Ａが弁５１により閉じられるとノズ
ル５５を経てスクロール圧縮要素２３の摺動面への潤滑
油の供給がなくなるが、前記回転軸２６の油通路４４を
経てスクロール圧縮要素２３の摺動面へ高圧の潤滑油が
供給されるので潤滑およびガスシールが十分に行われ
る。

【００２８】一方、回転軸２６の回転数が低い場合は、
密閉容器２１内の冷媒の圧力が低くなって、密閉容器２
１中の潤滑油ｂの圧力も低くなるため、シリンダ５２中
の弁５１は図示しないバネなどの力でシリンダ５２中で
ノズル５５とは逆方向にスライドして移動し、油通路孔
４６Ａを明ける。油通路孔４６Ａが開けられると図４に
黒矢印で示したように潤滑油は潤滑油通路５３を経てシ
リンダ５２中に入り、弁５１の外周を通り、油通路孔４
６Ａを経て、固定スクロール３３に設けた孔５４を通
り、スクロール圧縮要素２３の摺動面へ供給される。回
転軸２６の回転数が低くなって、例え前記回転軸２６の
油通路４４を経てスクロール圧縮要素２３の摺動面へ供
給される潤滑油が少なくなっても、上記のようにして潤
滑油がスクロール圧縮要素２３の摺動面へ供給されるの
で潤滑およびガスシールが十分に行われる。

【００２９】上記ノズル４５、５５を設ける位置は、潤
滑油ｂ中に没している固定スクロール３３の鏡板ａの端
縁部であり、好ましくは、例えば図３に示したように吐
出バルブ３７Ａや過圧縮防止バルブ３７Ｂ、３７Ｃの位
置より下方であって、密閉容器２１の壁に近い鏡板ａの
端縁部の適当な箇所が望ましい。

【００３０】油通路孔４６、４６Ａの内径があまり大き
過ぎると、油通路孔４６、４６Ａの長さにもよるが、ス
クロール圧縮要素２３の摺動部に供給される潤滑油量が
多くなり過ぎ、潤滑性やガスシールはよくなるが圧縮効
率が低下し、極端な場合は圧縮室３４が潤滑油で充たさ
れて液圧縮となり圧縮効率が低下するなどの恐れがあ
る。逆に、油通路孔４６、４６Ａの内径があまり小さす
ぎると、油通路孔４６、４６Ａの長さにもよるが、潤滑
油がスクロール圧縮要素２３の摺動部に供給される量が
少なくなり過ぎて潤滑性やガスシールが不良となる。油
通路孔４６、４６Ａの内径は、具体的には例えば、０．
１〜０．８ｍｍ程度、好ましくは、０．２〜０．５ｍｍ
程度、これに対する油通路孔４６、４６Ａの長さは、具
体的には例えば、１．０〜１０ｍｍ程度、好ましくは
１．５〜８ｍｍ程度の例を挙げることができる。油通路
孔４６、４６Ａの内径や長さは、回転軸２６の回転数が
低い場合にも潤滑油が油通路孔４６、４６Ａを経てスク
ロール圧縮要素２３内に入り、スクロール圧縮要素２３
の摺動部に供給されるように例えば上記の範囲から選択
して適宜決めることが好ましい。

【００３１】本発明で使用する冷媒としては、具体的に
は、例えば、ハイドロクロロジフルオロメタン（Ｒ２
２）などのＨＣＦＣ系冷媒、塩素基を含まない１，１，
１，２−テトラフルオロエタン（Ｒ１３４ａ）単体又は
Ｒ１３４ａとジフルオロメタン（Ｒ−３２）とペンタフ
ルオロエタン（Ｒ−１２５）との混合冷媒（Ｒ４０７
Ｃ）、Ｒ−３２とＲ−１２５との混合冷媒（Ｒ４１０
Ａ）などのＨＦＣ系冷媒、−１４３ａ）、塩素基と水素
を含まないフルオロカーボン系冷媒（ＦＣ系冷媒）な
ど、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘ
キサンなどの炭化水素系冷媒、炭化水素系冷媒とＨＦＣ
系冷媒などとの混合冷媒、その他自然系冷媒などを挙げ
ることができる。本発明で使用する潤滑油としては、具
体的には、例えば、これらの冷媒と相溶性のあるエステ
ル系オイル、エーテル系オイルあるいはこれらの冷媒と
相溶性のない鉱油系オイル、ナフテン系オイル、パラフ
ィン系オイル、アルキルベンゼン系オイルなどの合成
油、あるいはこれらの混合物などを挙げることができ
る。

【００３２】以上、本発明のスクロール型圧縮機の説明
においては、横置き型のスクロール型圧縮機について説
明したが、本発明のスクロール型圧縮機は横置き型に限
定されるものではなく、縦置き型スクロール型圧縮機や
その他の形式のスクロール型圧縮機にも適用できる。ま
た、上記の説明においては、差圧式給油により回転軸の
油通路から各摺動部へ潤滑油を送る方式について説明し
たが、給油方式はこの方式に限定されず、例えばトロコ
イドポンプ、ロータリ式ポンプ、レシプロ式ポンプなど
の容積型ポンプを用いる給油方式であってもよい。ま
た、上記の本発明のスクロール型圧縮機の説明において
は、別に作成したノズル４５やノズル５５を設ける例を
示したが、前記固定スクロールの鏡板に直接細孔を開け
て油通路孔とすることもできる。また油通路孔は１つ設
けた実施例を示したが、本発明においては油通路の数は
１つに限定されず、２つ以上複数設けることもできる。

【００３３】

【発明の効果】本発明のスクロール型圧縮機の給油機構
は、構成が簡単であり、回転軸の回転数が小さくなった
場合のスクロール圧縮要素への潤滑油の供給不足を容易
に避けることができ、シール性、潤滑性、信頼性、圧縮
効率などを向上できる。

【００３４】固定スクロールの鏡板に直接細孔を明けて
油通路孔とすればより簡単な構成とすることができる。

【００３５】固定スクロールの鏡板がアルミニウムある
いはアルミニウム合金製の場合は真鍮などで別に作った
ノズルあるいはキャピラリーを取り付けて油通路孔とす
れば強度や精度が向上しスクロール圧縮要素への潤滑油
の供給をスムースにより確実に行える。

【００３６】弁を前記ノズルに設け、密閉容器内の冷媒
の圧力に応じてノズルの細孔を自動的に開閉するように
すれば、回転軸の回転数が小さくなった場合のスクロー
ル圧縮要素への潤滑油の供給不足を容易に避けることが
できる上、回転軸の回転数が大きくなった時、過剰の潤
滑油をスクロール圧縮要素へ供給することがなくなり、
安全性や信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のスクロール型圧縮機の給油機構の一
実施例を示す断面説明図である。

【図２】 図１のＸ−Ｘ断面の説明図である。

【図３】 図１に示した本発明のスクロール型圧縮機の
固定スクロールの鏡板の端縁部にノズルを装着する状態
を示す説明図である。

【図４】 本発明の他のスクロール型圧縮機の給油機構
の断面説明図である。

【図５】 従来のスクロール型圧縮機の全体構成を示す
断面図である。

【符号の説明】

ａ 鏡板 ｂ 潤滑油 ２０ スクロール型圧縮機 ２１ 密閉容器 ２２ 電動要素 ２３ スクロール圧縮要素 ２６ 回転軸 ３３ 固定スクロール ４５、５５ ノズル ４６、４６Ａ 油通路孔 ５１ 弁

フロントページの続き (72)発明者 杉本 和▲禧▼ 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 西川 剛弘 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 藤原 一昭 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3H029 AA02 AA15 AA21 AB03 BB06 CC04 CC33 3H039 AA02 AA04 AA12 BB11 CC03 CC08 CC27 CC30 CC42

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉容器内に電動要素とこの電動要素に
   よって駆動されるスクロール圧縮要素と、前記密閉容器
   内に収容された潤滑油とを備え、潤滑油を各摺動部に供
   給して循環して使用するスクロール型圧縮機の給油機構
   であって、前記スクロール圧縮要素の固定スクロールの
   鏡板の端縁部に油通路孔を設け、この油通路孔を経て前
   記スクロール圧縮要素の摺動部に潤滑油を供給すること
   を特徴とするスクロール型圧縮機の給油機構。
2. 【請求項２】 前記油通路孔が前記固定スクロールの鏡
   板に直接明けられた細孔であることを特徴とする請求項
   １記載のスクロール型圧縮機の給油機構。
3. 【請求項３】 前記油通路孔として用いるために前記鏡
   板にノズルあるいはキャピラリーを取り付けたことを特
   徴とする請求項１あるいは請求項２記載のスクロール型
   圧縮機の給油機構。
4. 【請求項４】 弁を前記ノズルに設け、前記密閉容器内
   の冷媒の圧力に応じて前記ノズルの細孔を自動的に開閉
   することを特徴とする請求項３記載のスクロール型圧縮
   機の給油機構。