JP2003286976A - スクロール型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 運転回転数可変式のスクロール型圧縮機にお
いて、低回転数運転時でも、スクロール型圧縮機構内の
潤滑及びシールを確実に実施できるスクロール型圧縮機
の提供を課題とする。 【解決手段】 旋回端板３３ａの一側面３３ａ５に、貯
留部からの潤滑油を、各渦巻状壁体３２ｂ，３３ｂの外
周端近傍に位置する各圧縮流体吸入口６１，６１に向か
って直接的に吐出する潤滑油吐出孔３３ａ１，３３ａ１
を穿設する構成を採用した。

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、冷凍装置
や空気調和装置などに使用されるスクロール型圧縮機に
係り、特に、インバータ制御等により広範囲にわたる運
転回転数で使用されるスクロール型圧縮機の潤滑に用い
て好適な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のスクロール型圧縮機は、従来よ
り、冷凍装置や空気調和装置における冷媒ガスなどの圧
縮に広く使用されている。従来のスクロール型圧縮機の
一例を、図４及び図５を参照しながら以下に説明する。
この従来のスクロール型圧縮機１は、有底筒形状のハウ
ジング２と、該ハウジング２内の上部に上部軸受３で支
持されたスクロール型圧縮機構４と、該スクロール型圧
縮機構４の下方、すなわちハウジング２内の下部に上部
軸受３などで支持して配設された駆動手段であるモータ
５とを備え、該モータ５の回転シャフト６が、スクロー
ル型圧縮機構４の下部に連結されている。

【０００３】前記ハウジング２は、筒部２ａの下端及び
上端が底部２ｂ及び蓋部２ｃでそれぞれ閉塞状態とさ
れ、筒部２ａには吸入管７が内部と連通状態に接続され
るとともに、蓋部２ｃには吐出管８が内部に突出状態に
接続されている。前記スクロール型圧縮機構４は、上部
軸受３に固定された固定スクロール部材９と、上部軸受
３と固定スクロール部材９との間に上部軸受１０を介し
て公転旋回運動が可能に支持された旋回スクロール部材
１１と、該旋回スクロール部材１１の外面に設けられ、
旋回スクロール部材１１の公転旋回運動を許容しながら
その自転を阻止する周知のオルダムリンク等よりなる自
転阻止機構１２とを備えている。

【０００４】前記固定スクロール部材９は、固定端板９
ａと、該固定端板９ａの内面に立設された渦巻状壁体９
ｂと、固定端板９ａの周縁部に形成された円筒状の周壁
部９ｃとを備え、該渦巻状壁体９ｂの先端面にはチップ
シール１３が嵌装されている。前記固定端板９ａには、
その中央部に吐出通路１４が上下に貫通状態に形成され
るとともに、その上面にはハウジング２内を高圧室ＨＲ
と低圧室ＬＲとに分割する仕切部材として、ディスチャ
ージカバー１５が配設されている。このディスチャージ
カバー１５の中央部には吐出ポート１６が開口してお
り、同吐出ポート１６を開閉する吐出弁１７が設けられ
ている。なお、高圧室ＨＲには、前記吐出管８の開口端
が貫通状態に固定され、吐出管８と高圧室ＨＲとが接続
されている。

【０００５】また、上部軸受３の外周部には、吸入管７
からハウジング２内に導入してこれから圧縮しようとす
る流体（以下、圧縮流体と呼ぶ）を、周壁部９ｃの内面
側に向かって導く圧縮流体取り入れ口１８が形成されて
いる。この圧縮流体取り入れ口１８は、固定スクロール
部材９と旋回スクロール部材１１との間に形成される吸
入室１９に接続されている。したがって、吸入管７から
ハウジング２内に導入した圧縮流体は、圧縮流体取り入
れ口１８を通って吸入室１９からスクロール型圧縮機構
４へと吸入されていく。

【０００６】前記旋回スクロール部材１１は、前記固定
端板９ａに対向状態に配された旋回側端板１１ａと、該
旋回側端板１１ａの内面に立設され、前記渦巻状壁体９
ｂと噛み合わされる渦巻状壁体１１ｂとを備え、該渦巻
状壁体１１ｂの先端面にはチップシール１３が嵌装され
ている。前記旋回側端板１１ａの外面側には、円筒形状
のボス２０が軸線を同じくして立設され、該ボス２０の
内部には、ブッシュ２１が旋回軸受２２を介して回転可
能に嵌装されている。また、ブッシュ２１の内部には、
その軸線から偏心した貫通孔２１ａが形成されている。

【０００７】固定スクロール部材９と旋回スクロール部
材１１とは、互いに所定の距離だけ偏心した状態で、渦
巻状壁体９ｂと渦巻状壁体１１ｂとの互いの側面が複数
個所で線接触するように１８０度の位相差をもって噛み
合わされている。また、この状態で、渦巻状壁体９ｂ及
び渦巻状壁体１１ｂのチップシール１３がそれぞれ旋回
側端板１１ａ及び固定端板９ａの内面に密接して、図５
に示すように、渦巻状壁体９ｂと渦巻状壁体１１ｂの中
心に対して点対称の位置関係となる複数個所に、密閉空
間となる圧縮室Ｐが形成される。なお、旋回スクロール
部材１１は、周知のオルダムリンクを備えた自転阻止機
構１２により、上部軸受３及び同上部軸受３に固定され
た固定スクロール部材９に対して、自転が阻止された状
態で公転旋回運動可能に配されている。

【０００８】前記モータ５の回転シャフト６は、上部軸
受３の内周面に配された上部軸受２３及びモータ５の下
方に位置する下部軸受２４に軸支され、軸線から所定量
偏心された偏心ピン２５が上端に突出状態に設けられて
いる。偏心ピン２５は、ブッシュ２１の貫通孔２１ａに
挿入され、ブッシュ２１を回転可能に支持している。な
お、回転シャフト６などの適所には、一体に回転するバ
ランスウエイトが固定されている。

【０００９】偏心ピン２５及び回転シャフト６には、こ
れらを上下に貫通する油通路２６が形成されるととも
に、その下端に潤滑油ポンプ機構２７が設けられてい
る。この潤滑油ポンプ機構２７は、油通路２６の下端に
接続されている。また、ハウジング２の底部２ｂには、
潤滑油の貯留部２８が設けられており、該貯留部２８の
潤滑油内に回転シャフト６下端の潤滑油ポンプ機構２７
が配されている。なお、図中の符号Ｌは、貯留部２８に
貯留されている潤滑油の油面を示している。

【００１０】次に、上記構成を有するスクロール型圧縮
機１におけるガス（圧縮流体）の圧縮方法について説明
する。モータ５を駆動することにより、回転シャフト６
の回転が偏心ピン２５、ブッシュ２１、旋回軸受２２及
びボス２０を介して旋回スクロール部材１１に伝達され
るとともに、旋回スクロール部材１１が自転阻止機構１
２によって自転が阻止された状態で固定スクロール部材
９に対して公転旋回運動を行う。このときの圧縮流体
は、吸入管７からハウジング２内に供給されてモータ５
を冷却するとともに、さらに圧縮流体取り入れ口１８及
び吸入室１９を経て圧縮室Ｐへと供給される。

【００１１】そして、圧縮室Ｐ内に取り込まれた圧縮流
体は、旋回スクロール部材１１の上記公転旋回運動によ
る圧縮室Ｐの容積縮小に伴い、圧縮されながら中央部に
移送される。このようにして、さらに圧縮されたガス
は、吐出通路１４及び吐出ポート１６から吐出弁１７を
押し開けて高圧室ＨＲ内に排出され、該高圧室ＨＲから
吐出管８によって圧縮機外部へと導出される。

【００１２】一方、底部２ｂの貯留部２８に貯留されて
いる潤滑油は、潤滑油ポンプ機構２７によって吸い上げ
られるとともに油通路２６内を通って偏心ピン２５先端
の給油出口２６ａから吐出され、ブッシュ２１、旋回軸
受２２及び偏心ピン２５を潤滑した後、油だまり２９に
溜まる。そして、この潤滑油は、さらに、油だまり２９
の上部から溢れるようにしてスラスト軸受面１０及び自
転阻止機構１２等の各潤滑部へと供給され、各部を通過
して潤滑した後、ハウジング２底部の貯留部２８に戻さ
れて繰り返し循環される。

【００１３】さらに、貯留部２８内の潤滑油は、駆動モ
ータ５の回転によって撹拌され、ミスト状となる。ミス
ト状となった潤滑油は、圧縮流体のガスと共に圧縮流体
取り入れ口１８及び吸入室１９を経て圧縮室Ｐに供給さ
れ、スクロール型圧縮機構４内の摺動部を潤滑するとと
もに、圧縮室Ｐ間のシールをしている。なお、図中の符
号３０は、油だまり２９内の潤滑油を底部２ｂの貯留部
２８へ排出する排油孔である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のスクロール型圧縮機の潤滑システムは、下記の問題
点を有していた。すなわち、上記従来の潤滑システムに
おいては、吸入管７より吸入された冷媒ガスなどの圧縮
流体と共にミスト状の潤滑油がスクロール型圧縮機構４
内へ供給されるようになっているため、例えばインバー
タ制御されるモータ５を駆動源として広い回転数領域で
運転されるような場合、低回転数で運転される領域で
は、撹拌によりミスト状となる潤滑油の量が減少する。
このため、系内における潤滑油の循環量も減少すること
になり、結果として、スクロール型圧縮機構４に供給さ
れる潤滑油の供給量が減少し、スクロール型圧縮機構４
における潤滑性能、およびシール性の低下が問題とな
る。

【００１５】このような潤滑性能の低下は、各圧縮室Ｐ
間のシール機能を低下させることから、これらの間での
圧縮ガスの漏れが多くなり、スクロール型圧縮機１の性
能低下につながる。また、固定スクロール部材９及び旋
回スクロール部材１１間の摺動部では潤滑油不足となる
ため、最悪の場合には、焼き付きを生じて耐久性や信頼
性を低下させることが懸念される。

【００１６】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであり、運転回転数可変式のスクロール型圧縮機にお
いて、低回転数運転時でも、スクロール型圧縮機構内の
潤滑及びシールを確実に実施できるスクロール型圧縮機
の提供を目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために以下の手段を採用した。すなわち、請求項
１に記載のスクロール型圧縮機は、固定端板の一側面に
立設された渦巻状壁体を有し、定位置に固定された固定
スクロール部材と、旋回端板の一側面に立設された他の
渦巻状壁体を有し、前記各渦巻状壁体どうしをかみ合わ
せて自転を阻止されつつ公転旋回運動可能に支持された
旋回スクロール部材と、潤滑油を貯留する貯留部とを備
えたスクロール型圧縮機において、前記旋回端板の前記
一側面に、前記貯留部からの前記潤滑油を、前記各渦巻
状壁体の外周端近傍に位置する各圧縮流体吸入口に向か
って吐出する潤滑油吐出孔が穿設されていることを特徴
とする。上記請求項１に記載のスクロール型圧縮機によ
れば、圧縮流体を取り込む圧縮流体吸入口に潤滑油吐出
孔を近接配置したことにより、積極的に潤滑油を各圧縮
室内に供給することができるようになる。

【００１８】また、請求項２に記載のスクロール型圧縮
機は、請求項１に記載のスクロール型圧縮機において、
前記各潤滑油吐出孔が、前記圧縮流体吸入口に吐出され
る潤滑油の流量を調整する絞り機能を備えていることを
特徴とする。上記請求項２に記載のスクロール型圧縮機
によれば、過剰な潤滑油が吐出されるのを防止すること
ができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明のスクロール型圧縮機の一
実施形態を、図１〜図３を参照しながら以下に説明する
が、本発明がこれのみに限定解釈されるものでないこと
は勿論である。なお、図１は、本実施形態のスクロール
型圧縮機を示す図であって、回転シャフトの軸線を含む
断面より見た場合の断面図である。また、図２は、同ス
クロール型圧縮機の旋回スクロール部材を示す図であっ
て、その中心軸線を含む断面より見た断面図である。ま
た、図３は、同スクロール型圧縮機の同旋回スクロール
部材を示す図であって、図２のＡ−Ａ矢視図である。

【００２０】図１に示すように、本実施形態のスクロー
ル型圧縮機３０は、ハウジング３１と、該ハウジング３
１内の定位置に固定された固定スクロール部材３２と、
ハウジング３１内に公転自在に支承された旋回スクロー
ル部材３３と、該旋回スクロール部材３３のスラスト方
向ガス力をスラスト面３４ａで支持する上部軸受３４
と、旋回スクロール部材３３を回転駆動する回転シャフ
ト３５及びモータ３６とが備えられている。

【００２１】固定スクロール部材３２は、固定端板３２
ａと、該固定端板３２ａの一側面に立設された渦巻状壁
体３２ｂとからなり、また旋回スクロール部材３３は、
旋回端板３３ａと、該旋回端板３３ａ一側面に立設され
た渦巻状壁体３３ｂとから構成されている。そして、こ
れらスクロール部材３２，３３の両渦巻状壁体３２ｂ，
３３ｂどうしを１８０°位相をずらして組み合わせて配
置することで、スクロール型圧縮機構３７が構成されて
いる。なお、旋回スクロール部材３３は、周知のオルダ
ムリンクを備えた自転阻止機構により、上部軸受３４及
び固定スクロール部材３２に対して、自転が阻止された
状態で公転旋回運動可能に配されている。

【００２２】このスクロール型圧縮機構３７では、固定
スクロール部材３２に対して、自転が阻止された旋回ス
クロール部材３３を回転シャフト３５及びモータ３６に
よって公転旋回運動させることにより、各渦巻状壁体３
２ｂ，３３ｂ間に形成される各圧縮室Ｐの容積を漸次減
少させ、これら圧縮室Ｐ内の流体の圧縮を行って最終的
には、固定端板３２ａの中心部に設置された吐出ポート
３２ｃから高圧となった流体を吐出するようになってい
る。

【００２３】前記ハウジング３１は、筒部３１ａの下端
及び上端が底部３１ｂ及び蓋部３１ｃでそれぞれ閉塞状
態とされた圧力容器となっている。そして、このハウジ
ング３１の筒部３１ａには、圧縮する流体を内部に導入
する吸入管３８が接続され、スクロール型圧縮機構３７
に向かって流体を供給可能となっている。また、蓋部３
１ｃには、スクロール型圧縮機構３４で圧縮された高圧
の流体を外部へ導く吐出管３９が接続されている。

【００２４】前記モータ３６の回転シャフト３５は、上
部軸受３４と、モータ３６の下方に位置する下部軸受４
０とで軸支され、その上端には、軸線から所定量偏心さ
れた偏心ピン４１が突出状態に設けられている。偏心ピ
ン４１は、ブッシュ４２の凹所空間３３ｃ１内に挿入さ
れ、このブッシュ４２を回転可能に支持している。さら
に、ブッシュ４２は、旋回端板３３ａの中心でかつ、渦
巻状壁体３３ｂが設けられている側と反対側の面に設け
られたボス３３ｃ内に、旋回軸受４３を介して挿入され
ている。なお、回転シャフト３５などの適所には、一体
に回転するバランスウエイト（図示せず）が固定されて
いる。

【００２５】偏心ピン４１及び回転シャフト３５には、
これらを上下に貫通する油通路４９が形成されるととも
に、回転シャフト３５の下端には潤滑油ポンプ機構５０
が設けられている。この潤滑油ポンプ機構５０は、油通
路４９の下端に接続されている。また、ハウジング３１
内の底部３１ｂには、潤滑油を貯留しておく貯留部５１
が設けられており、該貯留部５１に所定量以上の潤滑油
が溜まった正常な状態では、潤滑油ポンプ機構５０が潤
滑油中に位置するようになっている。なお、図中のＬは
潤滑油の油面を示している。

【００２６】そして、本実施形態のスクロール型圧縮機
では、図２及び図３に示すように、前記旋回端板３３ａ
の、渦巻状壁体３３ｂが設けられた一側面３３ａ５側
に、前記貯留部５１からの潤滑油を、各渦巻状壁体３２
ｂ，３３ｂの外周端近傍に位置する各圧縮流体吸入口６
１，６１に向かって直接的に吐出する潤滑油吐出孔３３
ａ１，３３ａ１を穿設した点が、特に特徴的となってい
る。

【００２７】これら潤滑油吐出孔３３ａ１，３３ａ１
は、一側面３３ａ５に垂直に形成された一対（２個）の
貫通孔であり、それぞれが、流路３３ａ２，３３ａ２を
介して、前記ボス３３ｃの、前記旋回軸受４３及びブッ
シュ４２が挿入される凹所空間３３ｃ１に連通してい
る。各流路３３ａ２，３３ａ２は、凹所空間３３ｃ１に
連通する一端側から、旋回端板３３ａの半径方向外側に
向かって該旋回端板３３ａ内に形成された一対（２本）
の貫通孔であり、それらの他端側は、各栓部材３３ａ
３，３３ａ３でそれぞれ塞がれている。したがって、凹
所空間３１ｃ１内に導入された潤滑油は、各流路３３ａ
２，３３ａ２を通ってから各潤滑油吐出孔３３ａ１，３
３ａ１より吐出されるように流路が形成されたものとな
っている。

【００２８】さらに、各潤滑油吐出孔３３ａ１，３３ａ
１は、各流路３３ａ２，３３ａ２の孔径より小さい孔径
に加工されており、各圧縮流体吸入口６１，６１に向か
って吐出される潤滑油の流量を調整する絞り機能を備え
たものとなっている。すなわち、各潤滑油吐出孔３３ａ
１，３３ａ１の孔径は、最適な潤滑油供給量に応じた孔
径が選択されている。

【００２９】以上説明の構成を有する本実施形態のスク
ロール型圧縮機によれば、モータ３６を駆動させること
により、旋回スクロール部材３３が前記自転阻止機構に
より自転が阻止された状態で、固定スクロール部材３２
に対して公転旋回運動を行う。この結果、スクロール型
圧縮機構３７の圧縮室Ｐに吸入した流体が、その容積の
減少に伴って圧縮され、高圧縮流体となる。この高圧縮
流体は、吐出ポート３２を介して吐出管３９から外部へ
と吐出されていく。

【００３０】一方、貯留部５１内の潤滑油は、潤滑油ポ
ンプ機構５０によって各摺動部に送られ、これら摺動部
の潤滑を行う。すなわち、貯留部５１に貯留されている
潤滑油は、潤滑油ポンプ機構５０によって吸い上げられ
るとともに油通路４９内を通って偏心ピン４１先端の給
油出口から吐出され、ボス３３ｃの凹所空間３３ｃ１内
に供給される。油通路４９より凹所空間３３ｃ１内に供
給された潤滑油のうちの一部は、ブッシュ４２、旋回軸
受４３及び偏心ピン４１を潤滑した後、油だまり３４ａ
１内に一旦溜められる。そして、この潤滑油は、さら
に、油だまり３４ａ１から上部軸受３４及び自転阻止機
構等の各潤滑部へと供給され、各部を通過して潤滑した
後、貯留部５１に戻されて繰り返し循環される。

【００３１】その他の潤滑油は、前記各流路３３ａ２，
３３ａ２内に流れ込み、それぞれ、旋回端板３３ａの径
方向外側に向かって流れ出す。そして、各潤滑油吐出孔
３３ａ１，３３ａ１に至った潤滑油は、これら潤滑油吐
出孔３３ａ１，３３ａ１より、適切な流量で、それぞれ
の圧縮流体吸入口６１，６１に向かって直接的に吐出さ
れていく。このようにして各圧縮流体吸入口６１，６１
に取り込まれた潤滑油は、各渦巻状壁体３２ｂ，３３ｂ
間の摺動部分や、渦巻状壁体３２ｂ及び旋回端板３３ａ
間の摺動部分や、渦巻状へ機体３３ｂ及び固定端板３３
ａ間の摺動部分に供給され、これら摺動部分の潤滑と、
各圧縮室間のシールとを実施する。このように、圧縮流
体を取り込む圧縮流体吸入口６１，６１に潤滑油吐出孔
３３ａ１，３３ａ１を近接配置したことにより、積極的
に潤滑油を各圧縮室内に供給することができるようにな
っている。

【００３２】以上説明の本実施形態のスクロール型圧縮
機は、旋回端板３３ａの一側面３３ａ５に、貯留部５１
からの潤滑油を、各渦巻状壁体３２ｂ，３３ｂの外周端
近傍に位置する各圧縮流体吸入口６１，６１に向かって
直接的に吐出する潤滑油吐出孔３３ａ１，３３ａ１を穿
設する構成を採用した。この構成によれば、圧縮室への
入口である圧縮流体吸入口６１，６１に向かって、積極
的に潤滑油を供給することができるので、低回転数運転
時でも、スクロール型圧縮機構３７内の潤滑及びシール
を確実に実施することが可能となっている。

【００３３】また、本実施形態のスクロール型圧縮機
は、各潤滑油吐出孔３３ａ１，３３ａ１が、潤滑油の流
量を調整する絞り機能を備えている構成を採用した。こ
の構成によれば、確実に、適切な吐出量で潤滑油を供給
することが可能となる。

【００３４】

【発明の効果】本発明の請求項１に記載のスクロール型
圧縮機は、旋回端板の一側面に、貯留部からの潤滑油
を、各渦巻状壁体の外周端近傍に位置する各圧縮流体吸
入口に向かって吐出する潤滑油吐出孔を穿設する構成を
採用した。この構成によれば、圧縮室への入口である圧
縮流体吸入口に向かって、積極的に潤滑油を供給するこ
とができるので、低回転数運転時でも、スクロール型圧
縮機構内の潤滑及びシールを確実に実施することが可能
となる。

【００３５】また、請求項２に記載のスクロール型圧縮
機は、請求項１に記載のスクロール型圧縮機において、
前記各潤滑油吐出孔が、潤滑油の流量を調整する絞り機
能を備えている構成を採用した。この構成によれば、適
切な吐出量で潤滑油を供給することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のスクロール型圧縮機の一実施形態を
示す図であって、回転シャフトの軸線を含む断面より見
た場合の断面図である。

【図２】 同スクロール型圧縮機の旋回スクロール部材
を示す図であって、その中心軸線を含む断面より見た断
面図である。

【図３】 同スクロール型圧縮機の同旋回スクロール部
材を示す図であって、図２のＡ−Ａ矢視図である。

【図４】 従来のスクロール型圧縮機の一例を示す図で
あって、回転シャフトの軸線を含む断面より見た場合の
断面図である。

【図５】 同スクロール型圧縮機のスクロール型圧縮機
構における、固定スクロール部材と旋回スクロール部材
との噛み合い状態を示す断面図である。

【符号の説明】

３２・・・固定スクロール部材 ３２ａ・・・固定端板 ３２ｂ・・・渦巻状壁体 ３３・・・旋回スクロール部材 ３３ａ・・・旋回端板 ３３ａ１・・・潤滑油吐出孔 ３３ａ５・・・旋回端板の一側面 ５１・・・貯留部 ６１，６１・・・圧縮流体吸入口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定端板の一側面に立設された渦巻状壁
   体を有し、定位置に固定された固定スクロール部材と、
   旋回端板の一側面に立設された他の渦巻状壁体を有し、
   前記各渦巻状壁体どうしをかみ合わせて自転を阻止され
   つつ公転旋回運動可能に支持された旋回スクロール部材
   と、潤滑油を貯留する貯留部とを備えたスクロール型圧
   縮機において、 前記旋回端板の前記一側面には、前記貯留部からの前記
   潤滑油を、前記各渦巻状壁体の外周端近傍に位置する各
   圧縮流体吸入口に向かって吐出する潤滑油吐出孔が穿設
   されていることを特徴とするスクロール型圧縮機。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のスクロール型圧縮機に
   おいて、 前記各潤滑油吐出孔は、前記圧縮流体吸入口に吐出され
   る潤滑油の流量を調整する絞り機能を備えていることを
   特徴とするスクロール型圧縮機。