JP2001003884A

JP2001003884A - スクロール型流体機械

Info

Publication number: JP2001003884A
Application number: JP11174717A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Sato; 和弘佐藤; Hiroaki Bito; 宏明尾藤
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-06-21
Filing date: 1999-06-21
Publication date: 2001-01-09

Abstract

(57)【要約】【課題】長期停止後の起動時においても潤滑切れを起
こすことがないスクロール型流体機械を提供する。【解決手段】ボディハウジング１と、該ボディハウジ
ング１内に互いに旋回可能に設けられた旋回スクロール
４と固定スクロール５とを有し、ボディハウジング１の
下部に貯留された潤滑油を旋回スクロール４と該旋回ス
クロール４が摺接するスラスト軸受部Ｊとの間、及び旋
回スクロール４と固定スクロール５との摺接部等に給油
し、余剰の潤滑油を油戻し管２２を介してボディハウジ
ング１の下部に戻すスクロール型流体機械において、前
記油戻し管２２に、定常運転時においては油戻し管２２
を開き、運転停止時においては油戻し管２２の管路を閉
じる形状記憶ポリマ弁２３を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、スクロール型流
体機械に係るものであり、特に、オルダムリングの焼き
付きを防止できるスクロール型流体機械に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】周知のように従来から空調用・冷凍用圧
縮機として、高効率かつ低騒音で稼働できるスクロール
型流体機械が広く利用されるようになってきている。こ
の一例を図９によって説明すると、スクロール型流体機
械は、ボディハウジング１とスクロール型圧縮機構Ｃと
電動モータ２を備え、電動モータ２の回転軸３がスクロ
ール型圧縮機構Ｃの下部に連結されている。

【０００３】スクロール型圧縮機構Ｃは、端板とその内
面に立設された渦巻状ラップからなる一対のスクロール
４，５が互いに噛み合わされたもので、そのうちの一方
のスクロール（旋回スクロール４）が回転軸３を介して
電動モータ２によって、フレーム６に固定された他方の
スクロール（固定スクロール５）に対し相対的に旋回運
動を行うようになっている。

【０００４】前記電動モータ２の回転軸３の上端には軸
心から所定量偏心した位置に偏心ピン７が突出して設け
られている。偏心ピン７は旋回スクロール４の下部に軸
線を同じくして立設された円筒状のボス部内に挿入され
ており、回転軸３が回転すると偏心ピン７を介して、旋
回スクロール４が固定スクロール５の軸心回りを偏心
し、旋回スクロール４の自転を防止するオルダムリング
８の作用により旋回運動を行うようになっている。上記
旋回スクロール４の旋回運動により密閉空間である複数
の圧縮室９が外側の吸入ポートから中心の吐出ポート１
０にかけて移動する間に次第に容積を減少して圧縮仕事
を行う。

【０００５】ここで、固定スクロール５の上部には仕切
壁となる吐出カバー１１が気密状態を維持して固定さ
れ、頂部ハウジング１２、ボディハウジング１を上下に
仕切るように設けられている。この吐出カバー１１を境
としてボディハウジング１内の上方には高圧室となる吐
出チャンバ１３が形成され、吐出チャンバ１３は吐出管
１４と接続され圧縮された冷媒ガスが吐出管１４から吐
出される。

【０００６】上記フレーム６は旋回スクロール４が摺接
すると共に外周部に旋回スクロール４との間に介装され
たオルダムリング８が装着されるもので、中央部には旋
回容積部１６が設けられ、その外周にはオルダムリング
８のキー溝１７が設けられている。尚、図９において１
８はモータロータ、１９はモータステータ、２０はドラ
イブブッシュ、２１は給油孔、２２は油戻し管を示す。

【０００７】したがって、従来のスクロール型流体機械
においては、運転時にはボディハウジング１の下部に溜
められた潤滑油は図９に矢印で示すように回転軸３に設
けられた給油孔２１を介して旋回スクロール４のボス部
下部に給油される。更に、潤滑油は偏心ピン７とドライ
ブブッシュ２０の隙間を通って旋回スクロール４のボス
部が旋回運動を行う旋回容積部１６に満たされ、その一
部により旋回スクロール４とフレーム６のスラスト軸受
部との間が給油され、オルダムリング８のキー溝１７に
給油される。これら摺動部分を給油する潤滑油の余剰分
は旋回スクロール４のボス部が旋回運動する旋回容積部
１６から油戻し管２２を経て下部へと戻される。

【０００８】ここで、旋回スクロール４とフレーム６の
スラスト軸受部との間を給油し、オルダムリング８のキ
ー溝１７を給油した潤滑油はその後スクロール吸入口よ
り圧縮室９へと吸い込まれ、両スクロール４，５を潤滑
するが、この油量が多すぎると油循環量が増大し、ユニ
ットの効率低下の原因となる。このため、上記摺動部分
を給油した余剰の潤滑油の旋回容積部１６からの戻し量
を油戻し管２２の管径を調整することによりコントロー
ルすることで摺動部分の信頼性の確保と効率維持を両立
させている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した給油に関する
構成を採用していることで定常運転時においては摺動部
分を給油するのに必要充分な給油量が得られ、摺動部の
信頼性を高めることができる。しかしながら、摺動部分
がほとんど無潤滑の状態で起動した場合に、摺動部分の
うちでも潤滑油のまわりが遅れるオルダムリング８にお
いては、ボディハウジング１の下部の潤滑油だめから回
転軸３、ドライブブッシュ２０、フレーム６の旋回スク
ロール４との摺接部分であるスラスト軸受部を経由して
ようやくキー溝１７に潤滑油が供給されるため、このキ
ー溝１７に十分に給油がされない場合にはキー溝１７に
おいて焼き付きを起こす虞がある。

【００１０】このような起動時の給油切れを改善するた
めに、起動時において潤滑油を摺動部分により多く供給
するため前記油戻し管２２の管径を小さくして、キー溝
１７に速やかに給油を行うことも考えられるが、このよ
うにすると逆に定常運転時における戻り量が少なくなり
潤滑油量が増加するため、冷媒内に潤滑油が混入し易
く、冷媒内に潤滑油が混入した場合はユニット効率が低
下してしまうという問題がある。そこで、この発明は、
長期停止後の起動時においても潤滑切れを起こすことが
ないスクロール型流体機械を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載した発明は、密閉ハウジングと、該
密閉ハウジング内に互いに旋回可能に設けられた旋回ス
クロールと固定スクロールとを有し、密閉ハウジングの
下部に貯留された潤滑油を旋回スクロールと該旋回スク
ロールが摺接するスラスト軸受部との間、及び旋回スク
ロールと固定スクロールとの摺接部に給油し、余剰の潤
滑油を油戻し管を介して密閉ハウジングの下部に戻すス
クロール型流体機械において、前記油戻し管に、管路開
度調整機構を設けたことを特徴とする。このように構成
することで、管路開度調整機構により油戻し管の管路の
開度を潤滑切れが起きないように最適に調整することが
可能となる。

【００１２】請求項２に記載した発明は、上記管路開度
調整機構が定常運転時においては油戻し管を開き、運転
停止時においては油戻し管の管路を閉じるものであるこ
とを特徴とする。このように構成することで、管路開度
調整機構により定常運転時においては油戻し管を開くこ
とで余剰の潤滑油が循環流体に混入するのを防止でき、
運転停止時においては油戻し管を閉じることで潤滑油の
摺動部への回りを促進させることができる。

【００１３】請求項３に記載した発明は、上記管路開度
調整機構が、運転停止時において油戻し管を閉塞するよ
うに形状が戻る形状記憶特性を有する弁であることを特
徴とする。このように構成することで、弁により運転停
止時において油戻り管が閉塞した状態となっているた
め、起動した場合に摺動部に無潤滑状態の部分があって
も、油戻り管から潤滑油が戻らない分摺動部への潤滑油
の回りが促進される。

【００１４】請求項４に記載した発明は、上記弁が潤滑
油の温度低下に伴い閉弁姿勢に戻る形状記憶特性を有す
る板状の弁体を備えていることを特徴とする。このよう
に構成することで、定常運転時においては潤滑油により
押し開かれた弁体により油戻し管から余剰の潤滑油が戻
るため、余剰の潤滑油の流体への混入量を少なくするこ
とができ、運転停止時において温度が低下すると弁体が
閉弁するため、再度起動した場合の摺動部への潤滑油の
回りを促進できる。

【００１５】請求項５に記載した発明は、上記弁が潤滑
油の温度低下に伴い起立姿勢に戻る形状記憶特性を有す
る多数の植毛からなる弁体を備えていることを特徴とす
る。このように構成することで、定常運転時においては
潤滑油により押し開かれた弁体により油戻し管から余剰
の潤滑油が戻るため、余剰の潤滑油の流体への混入量を
少なくすることができ、運転停止時において温度が低下
すると弁体が閉弁するため、再度起動した場合の摺動部
への潤滑油の回りを促進できる。

【００１６】請求項６に記載した発明は、上記弁体が形
状記憶ポリマによって形成されていることを特徴とす
る。このように構成することで成形性が向上し、形状の
自由度も高められる。請求項７に記載した発明は、上記
密閉ハウジングの下部に貯留された潤滑油が、旋回スク
ロールを駆動する回転軸に形成された給油孔を介して各
摺接部に供給されることを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の第１実施形態を
図９を援用し（第２実施形態も同様）図１から図４に基
づいて説明する。尚、以下の説明においては前記従来の
構成と同一部分に同一符号を付して説明する。図１、図
９においてスクロール型流体機械はボディハウジング１
（密閉ハウジング）とスクロール型圧縮機構Ｃと電動モ
ータ２を備え、電動モータ２の回転軸３がスクロール型
圧縮機構Ｃの下部に連結され、スクロール型圧縮機構Ｃ
は、端板とその内面に立設された渦巻状ラップからなる
旋回スクロール４と固定スクロール５とが互いに噛み合
わされ相対的に旋回運動を行うものである。

【００１８】前記電動モータ２の回転軸３の上端には軸
心から所定量偏心した位置に偏心ピン７が突出して設け
られている。偏心ピン７は旋回スクロール４の下部に軸
線を同じくして立設された円筒状のボス部Ｂ内に挿入さ
れており、回転軸３が回転すると偏心ピン７を介して、
旋回スクロール４が固定スクロール５の軸心回りを偏心
し、旋回スクロール４の自転を防止するオルダムリング
８の作用により旋回運動を行う。上記旋回スクロール４
の旋回運動により密閉空間である複数の圧縮室９が外側
の吸入ポートから中心の吐出ポート１０にかけて移動す
る間に次第に容積を減少して圧縮仕事を行う。

【００１９】固定スクロール５の上部には仕切壁となる
吐出カバー１１が気密状態を維持して固定され、頂部ハ
ウジング１２、ボディハウジング１を上下に仕切るよう
に設けられている。この吐出カバー１１を境としてボデ
ィハウジング１内の上方には高圧室となる吐出チャンバ
１３が形成され、吐出チャンバ１３は吐出管１４と接続
され圧縮された冷媒ガスが吐出管１４から吐出される。
尚、１８はモータロータ、１９はモータステータ、２０
はドライブブッシュ、２１は給油孔を示す。

【００２０】また、６はフレームを示し、このフレーム
６は旋回スクロール４の端板４ａが摺動するスラスト軸
受部Ｊの摺動面Ｓを備えると共にその外周に旋回スクロ
ール４との間に介装されるオルダムリング８が装着され
るものである。フレーム６の中央部には旋回スクロール
４のボス部Ｂを受容する旋回容積部１６が設けられてい
る。そして、この旋回容積部１６の外側にオルダムリン
グ８のキー溝１７が直径方向に一対設けられている。

【００２１】２２は油戻し管を示し、この油戻し管２２
はフレーム６の旋回容積部１６の内壁で開口し外側に延
びるパイプであり、外側の開口端はボディハウジング１
の下部に向かって指向している。ここで上記油戻し管２
２には、上記フレーム６に挿入されている基部２２ａに
成形性が良く形状の自由度が高い高分子材からなる形状
記憶ポリマ弁２３が設けられている。この形状記憶ポリ
マ弁２３（弁、管路開度調整機構）はその形状記憶特性
による開度調整機能を有している。

【００２２】図２〜図４において、形状記憶ポリマ弁２
３は、油戻し管２２の内壁に取り付けられる筒状部２３
ａを備えている。この筒状部２３ａには薄肉の１／４円
弧形状の弁体２３ｂが交叉する２つのスリットＳＬによ
り４つ配置されている。図３に示すように弁体２３ｂは
筒状部２３ａの流路方向で筒状部２３ａの中央部に設け
られ弁体２３ｂが撓むことにより開弁（図４）と閉弁
（図３）を行うものである。

【００２３】弁体２３ｂは定常運転時温度が上昇した状
態では図４に示すように弁体２３ｂが軟化するため潤滑
油の流れにより撓んで開弁し、温度が高いうちに潤滑油
の流れが止まると閉弁し、この状態で運転が停止し温度
が低下し形状を記憶している温度になると図３に示すよ
うに閉弁状態で硬化する。

【００２４】したがって、上記形状記憶ポリマ弁２３を
備えた第１実施形態によれば、定常運転時温度が上昇し
た状態では図４に示すように弁体２３ｂは軟化するため
潤滑油の流れにより開弁し、余剰の潤滑油の油戻し管２
２への戻り量を確保することができる。そのため、余剰
の潤滑油が必要以上に摺動部分に供給されることが原因
で冷媒に潤滑油が混合し運転効率が低下するのを防止で
きる。そして、定常運転停止後の潤滑油の温度が高いう
ちに弁体２３ｂは潤滑油が流れなくなるため閉弁し、冷
えた後には閉止状態で硬化する。

【００２５】ここで、運転停止後に起動すると、起動初
期においては形状記憶ポリマ弁２３の弁体２３ｂは閉弁
状態となっており、かつ起動初期であるため潤滑油の温
度は低い。よって、潤滑油が弁体２３ｂに至っても弁体
２３ｂは開弁せず、潤滑油の温度が上昇するまでの間は
油戻り管２２からの油戻り機能が阻害される。これによ
り、行き場を失った潤滑油は旋回スクロール４とフレー
ム６のスラスト軸受け部Ｊとの間を経由して、速やかに
オルダムリング８のキー溝１７に供給される。

【００２６】その結果、長期停止後に始動する場合に、
オルダムリング８が無潤滑状態となっていたとしても、
弁体２３ｂが油戻し管２２から余剰潤滑油を戻す機能を
阻害し、潤滑油が旋回スクロール４をフレーム６のスラ
スト軸受け部Ｊとの間を経由してオルダムリング８のキ
ー溝１７に供給されるため無潤滑状態のオルダムリング
８までの給油時間を従来に比較して短縮することができ
る。これにより従来問題となったオルダムリング８とキ
ー溝１７との焼き付きを防止し、信頼性を向上すること
ができる。

【００２７】一方、定常運転時は潤滑油の温度上昇によ
り弁体２３ｂは余剰の潤滑油の流れにより開弁し、油戻
り管２２からボディハウジング１の下部へと戻るため、
定常運転時において余剰の潤滑油の循環量を抑制でき
る。したがって、長期停止後の起動時においても、定常
運転時においても適正な潤滑油の供給を確保することが
できる。

【００２８】次に、図５〜図８に基づいてこの発明の第
２実施形態を説明する。この実施形態は第１実施形態に
おける形状記憶ポリマ弁２３の替わりに図５に示すよう
に油戻り管２２に植毛状弁２４（弁、管路開度調整機
構）を設けたものである。この植毛状弁２４も成形性が
良く形状の自由度が高い高分子材（形状記憶特性を有す
る）で成形されている。尚、他の構成は前記実施形態と
同様であるので、同一部分に同一符号を付して説明す
る。

【００２９】図６〜図８において、植毛状弁２４は、油
戻し管２２の内壁に取り付けられる筒状部２４ａを備え
ている。この筒状部２４ａには筒状部２４ａの内径の半
径の長さを備えた多数の植毛が中央部に向かって配設さ
れた弁体２４ｂが設けられている。図３に示すように弁
体２４ｂは筒状部２４ａの流路方向においては筒状部２
４ａの前後端に渡って設けられ、弁体２４ｂを構成する
植毛が撓むことにより開弁（図８）と閉弁（図７）を行
うものである。尚、上記植毛は高分子材等を用いて成形
されている。

【００３０】弁体２４ｂは定常運転時温度が上昇した状
態では図８に示すように弁体２４ｂが軟化するため潤滑
油の流れにより撓んで開弁し、温度が高いうちに潤滑油
の流れが止まると閉弁し、この状態で運転が停止し温度
が低下し形状を記憶している温度になると図７に示すよ
うに閉弁状態で硬化する。

【００３１】したがって、上記植毛状弁２４を備えた第
２実施形態によれば、定常運転時温度が上昇した状態で
は図４に示すように弁体２４ｂは軟化するため潤滑油の
流れにより開弁し、余剰の潤滑油の油戻し管２２への戻
り量を確保することができる。そのため、余剰の潤滑油
が必要以上に摺動部分に供給されることが原因で冷媒に
潤滑油が混合し運転効率が低下するのを防止できる。そ
して、定常運転停止後の潤滑油の温度が高いうちに弁体
２４ｂは潤滑油が流れなくなるため閉弁し、冷えた後に
は閉止状態で硬化する。

【００３２】ここで、運転停止後に起動すると、起動初
期においては植毛状弁２４の弁体２４ｂは閉弁状態とな
っており、かつ起動初期であるため潤滑油の温度は低
い。よって、潤滑油が弁体２４ｂに至っても弁体２４ｂ
は開弁せず、油戻り管２２からの油戻り機能が阻害され
る。これにより、行き場を失った潤滑油は旋回スクロー
ル４とフレーム６のスラスト軸受け部Ｊとの間を経由し
て、速やかにオルダムリング８のキー溝１７に供給され
る。

【００３３】その結果、長期停止後に始動する場合に、
オルダムリング８が無潤滑状態となっていたとしても、
弁体２４ｂが油戻し管２２から余剰潤滑油を戻す機能を
阻害し、潤滑油が旋回スクロール４をフレーム６のスラ
スト軸受け部Ｊとの間を経由してオルダムリング８のキ
ー溝１７に供給されるため無潤滑状態のオルダムリング
８までの給油時間を従来に比較して短縮することができ
る。これにより従来問題となったオルダムリング８とキ
ー溝１７との焼き付きを防止し、信頼性を向上すること
ができる。

【００３４】一方、定常運転時は潤滑油の温度上昇によ
り弁体２４ｂは余剰の潤滑油の流れにより開弁し、油戻
り管２２からボディハウジング１の下部へと戻るため、
定常運転時において余剰の潤滑油の循環量を抑制でき
る。したがって、長期停止後の起動時においても、定常
運転時においても適正な潤滑油の供給を確保することが
できる。尚、この発明は上記実施形態に限られるもので
はなく、例えば、形状記憶ポリマ弁２３と、植毛状弁２
４は運転停止時においては油戻し管２２を閉弁するよう
に設定されているが、完全に閉じないで油戻し管２２の
管路を絞るように設定しても良い。

【００３５】

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１に記
載した発明によれば、管路開度調整機構により油戻し管
の管路の開度を調整することが可能となるため、運転状
況に合わせて最適な開度に調整することができる効果が
ある。請求項２あるいは請求項７に記載した発明によれ
ば、定常運転時においては油戻し管を開くことで余剰の
潤滑油が循環流体に混入するのを防止でき、運転停止時
においては油戻し管を閉じることで潤滑油の摺動部への
回りを促進させることができるため、摺動部に無潤滑部
がある場合でも焼き付き等が生ずることはなく、信頼性
を高めることができる効果がある。

【００３６】請求項３から請求項５あるいは請求項７に
記載した発明によれば、運転停止時において油戻り管が
閉塞した状態となっているため、起動した場合に摺動部
に無潤滑状態の部分があっても、油戻り管から潤滑油が
戻らない分摺動部への潤滑油の回りが促進されるため、
摺動部が焼き付きを起こすのを防止でき信頼性を高める
ことができる効果がある。

【００３７】請求項６に記載した発明によれば、上記効
果に加え、弁体が形状記憶ポリマによって形成されてい
ることにより、成形性が向上し形状の自由度が高まると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施形態の要部断面図であ
る。

【図２】この発明の第１実施形態の形状記憶ポリマ弁
の正面図である。

【図３】図２の取付け状態を示す側断面図である。

【図４】図３の作動説明図である。

【図５】この発明の第２実施形態の要部断面図であ
る。

【図６】この発明の第２実施形態の植毛状弁の正面図
である。

【図７】図６の取付け状態を示す側断面図である。

【図８】図７の作動説明図である。

【図９】従来技術、及びこの発明の実施形態の全体断
面説明図である。

【符号の説明】

１ボディハウジング（密閉ハウジング）３回転軸４旋回スクロール５固定スクロール２１給油孔２２油戻し管２３形状記憶ポリマ弁（弁、管路開度調整機構）２４植毛状弁（弁、管路開度調整機構）２３ｂ，２４ｂ弁体Ｊスラスト軸受部

フロントページの続きＦターム(参考） 3H029 AA02 AA14 AA21 AB03 BB03 BB05 BB07 BB50 CC13 CC23 CC39 3H039 AA03 AA04 AA12 BB11 CC27 CC30 CC35 CC40

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】密閉ハウジングと、該密閉ハウジング内
に互いに旋回可能に設けられた旋回スクロールと固定ス
クロールとを有し、密閉ハウジングの下部に貯留された
潤滑油を旋回スクロールと該旋回スクロールが摺接する
スラスト軸受部との間、及び旋回スクロールと固定スク
ロールとの摺接部に給油し、余剰の潤滑油を油戻し管を
介して密閉ハウジングの下部に戻すスクロール型流体機
械において、前記油戻し管に管路開度調整機構を設けた
ことを特徴とするスクロール型流体機械。
【請求項２】上記管路開度調整機構が、定常運転時に
おいては油戻し管を開き、運転停止時においては油戻し
管の管路を閉じるものであることを特徴とする請求項１
に記載のスクロール型流体機械。
【請求項３】上記管路開度調整機構が、運転停止時に
おいて油戻し管を閉塞するように形状が戻る形状記憶特
性を有する弁であることを特徴とする請求項１に記載の
スクロール型流体機械。
【請求項４】上記弁が潤滑油の温度低下に伴い閉弁姿
勢に戻る形状記憶特性を有する板状の弁体を備えている
ことを特徴とする請求項２に記載のスクロール型流体機
械。
【請求項５】上記弁が潤滑油の温度低下に伴い起立姿
勢に戻る形状記憶特性を有する多数の植毛からなる弁体
を備えていることを特徴とする請求項２に記載のスクロ
ール型流体機械。
【請求項６】上記弁体が形状記憶ポリマによって形成
されていることを特徴とする請求項３または請求項４の
いずれかに記載のスクロール型流体機械。
【請求項７】上記密閉ハウジングの下部に貯留された
潤滑油が、旋回スクロールを駆動する回転軸に形成され
た給油孔を介して各摺接部に供給されることを特徴とす
る請求項１から請求項５のいずれかに記載のスクロール
型流体機械。