JP2004239133A - Sealed type scroll compressor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉形スクロール圧縮機に係り、特に空気調和機または冷凍装置などに用いられる密閉形スクロール圧縮機に好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
圧縮機の作動冷媒として従来から使用されてきたフロン系の冷媒は、地球のオゾン層の破壊や地球温暖化の原因となることから、アンモニア等の自然冷媒を使用することが考えられている。しかし、アンモニアは可燃性で有毒性を有する上に腐食性が強いという性質がある。
【0003】
そこで、従来のアンモニア冷媒電動圧縮装置として、特開平10−112949号公報(特許文献1)に示すものが案出されている。この圧縮装置は、アンモニアによる冷媒流体を圧縮する圧縮部と、この圧縮部を駆動する電動機と、圧縮部および電動機の機械的摩擦運動部分を潤滑する潤滑油を循環する循環系とを密閉状の容器内に収納して構成されている。そして、その電動機の各部は樹脂材料で絶縁されると共に、電動機の巻線の素線はニッケルめっき銅線または錫めっき銅線を用いて形成されている。また、潤滑系は、アンモニアに対して相溶性を有する潤滑油(エーテル系油)を用いて潤滑するようになっている。さらには、上方軸受部分および下方軸受部分とが電動機の回転子軸を支持するために設けられている。
【0004】
【特許文献1】
特開10−112949号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した圧縮装置では、アンモニアに対して相溶性を有する潤滑油を用いることによって軸受部に供給される潤滑油中にアンモニア冷媒が多量に溶け込むこととなる。このため、溶け込んだアンモニア冷媒により軸受部分に供給される潤滑油の粘度が低下し、軸受部分の潤滑特性を低下させて軸受部損傷の恐れが生ずる。
【0006】
また、上述した圧縮装置において、回転子軸を支持するための上方軸受部分および下方軸受部分を単なる銅系軸受材料で構成した場合には、銅系の材料からなる軸受部分が潤滑油中に含まれたアンモニアで腐食され、十分な信頼性が得られないという問題が生ずる。一方、ホワイトメタルやアルミ系の材質で軸受部分を構成した場合には、軸受部分が高負荷で使用できないという問題が生ずる。
【0007】
本発明の目的は、アンモニア冷媒を用いてオゾン層破壊防止や地球温暖化防止を図りつつ、信頼性の高い密閉形スクロール圧縮機を得ることにある。
【0008】
本発明の他の目的は、アンモニア冷媒を用いてオゾン層破壊防止や地球温暖化防止を図りつつ、高負荷で使用可能であってしかも信頼性の高い密閉形スクロール圧縮機を得ることにある。
【0009】
なお、本発明のその他の目的と有利点は以下の記述から明らかにされる。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、密閉容器内に、固定スクロールおよび旋回スクロールを有する圧縮機構部と、固定子および回転子を有する電動機部と、前記回転子に結合されて前記圧縮機構部を駆動しかつ滑り軸受で支承された駆動軸と、前記滑り軸受に供給される潤滑油とを収納してなる密閉形スクロール圧縮機において、作動冷媒としてアンモニア冷媒を用い、かつ前記潤滑油として前記アンモニア冷媒に非相溶の潤滑油を用いた構成にしたことにある。
【0011】
前記他の目的を達成するために、本発明は、密閉容器内に、固定スクロールおよび旋回スクロールを有する圧縮機構部と、固定子および回転子を有する電動機部と、前記回転子に結合されて前記圧縮機構部を駆動しかつ滑り軸受で支承された駆動軸と、前記滑り軸受に供給される潤滑油とを収納してなる密閉形スクロール圧縮機において、作動冷媒としてアンモニア冷媒を用い、かつ前記滑り軸受として多孔質青銅および4弗化エチレン樹脂を含む滑り軸受を用いた構成にしたことにある。
【0012】
なお、本発明のその他の手段は以下の記述から明らかにされる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を示す密閉形スクロール圧縮機を図1〜図4を用いて説明する。
【0014】
本実施例の密閉形スクロール圧縮機100は、図1に示すように、冷凍空調装置の冷凍サイクルの一部を構成するものである。冷凍サイクルは、アンモニア冷媒が用いられ、このアンモニア冷媒のガスを作動冷媒として圧縮する密閉形スクロール圧縮機100と、圧縮されたアンモニア冷媒を凝縮する凝縮器101と、凝縮されたアンモニア冷媒を減圧する減圧装置102と、減圧されたアンモニア冷媒を蒸発する蒸発器103と、これらを閉ループに接続する冷媒配管104とを備えて構成されている。
【0015】
密閉形スクロール圧縮機100は、密閉容器1内に、固定スクロール5および旋回スクロール6を有する圧縮機構部2と、固定子3aおよび回転子3bを有する電動機部3と、回転子3bに結合されて圧縮機構部2を駆動しかつ滑り軸受32、39および円筒コロ軸受40で支承された駆動軸14と、滑り軸受32,39および円筒コロ軸受40に供給される潤滑油22とを収納して構成されている。具体的には、縦長の密閉容器1内の上方に圧縮機構部2が収納され、下方に電動機部3が収納されている。そして、密閉容器1内はフレーム7によって上部室1aと電動機室1bとに区画されている。
【0016】
圧縮機構部2は固定スクロール5と旋回スクロール6とフレーム7とを備えて構成されている。固定スクロール5と旋回スクロール6とは、互いに噛み合わされて配置され、これらの間に圧縮室8が形成される。
【0017】
固定スクロール5は、円板状の鏡板5aと、これに直立しインボリュート曲線あるいはこれに近似の曲線に形成されたラップ5bとを備えて構成され、中心部に圧縮室8からの冷媒ガスを吐出するための吐出口10が形成されると共に、外周部に圧縮室8へ冷媒ガスを吸入するための吸入口14を備えている。吐出口10は吐出室1aに開口されている。
【0018】
旋回スクロール6は、図2にも示すように、円板状の鏡板6aと、これに直立し固定スクロール5のラップ5bと同一形状に形成されたラップ6bと、鏡板6aの反ラップ面に形成されたボス部6cとを備えて構成されている。
【0019】
フレーム7の中央部に補助軸受を構成する滑り軸受39、主軸受を構成する円筒コロ軸受40が設けられている。これらの軸受39、40には駆動軸14が支承されている。フレーム7はその外周部が密閉容器1に固定されて支持されている。また、フレーム7には固定スクロール5が複数本のボルト81によって固定されている。
【0020】
駆動軸14の一側には偏心軸部14aが形成されている。この偏心軸部14aは旋回スクロール6のボス部6cに旋回運動が可能なように挿入されている。ボス部6cには旋回軸受を構成する滑り軸受32が設けられている。駆動軸14の他側には電動機軸部14bが形成されている。この電動機軸部14bには電動機部3の回転子3bが直結されている。
【0021】
滑り軸受32、39は、多孔質青銅および4弗化エチレン樹脂を含む滑り軸受で構成されている。滑り軸受32は、図3に示すように、鋼または銅合金から成る裏金32aと、多孔質青銅32dおよび4弗化エチレン樹脂32eを含む中間層32bと、4弗化エチレン樹脂32eを含む表面層32cとからなっている。本実施例では、中間層32bは4弗化エチレン樹脂2e中に多孔質青銅32dが混入して構成され、表面層32cは4弗化エチレン樹脂のみで形成されている。係る裏金32aと中間層32bと表面層32cとからなる多層構造とすることにより、アンモニア冷媒に対する耐食性を向上しつつ、耐磨耗性を向上することができるので、信頼性を格段に向上することができる。なお、滑り軸受39も同様な構造である。
【0022】
また、上述した滑り軸受32の表面層32cを削除して(例えば、切削して)、図4に示すように、中間層32bを表面に露出させ、多孔質青銅32dおよび4弗化エチレン樹脂32eの両方が露出するようにすれば、耐食性を向上しつつ、さらに耐磨耗性を向上することができる。
【0023】
旋回スクロール6は、フレーム7と固定スクロール5との間に配置され、オルダムリングおよびオルダムキーよりなるオルダム機構38によってフレーム7に支承され、固定スクロール5に対して自転しないで旋回運動をするように構成されている。
【0024】
固定スクロール5の吸入口16には密閉容器1を貫通して延びる吸入管17が接続されている。吸入口16には逆止弁13が設けられている。吸入管17と固定スクロール5との間には高圧部と低圧部とをシールするOリング53が設けられている。
【0025】
吐出口10が開口している上部室1aは通路18a、18bを介して電動機室1bと連通している。通路18aは固定スクロール5と密閉容器1の側壁1mとの間の隙間により形成され、通路18bはフレーム7と密閉容器1の側壁1mとの間の隙間により形成されている。
【0026】
電動機部3は、圧縮機構部2の下方に形成される電動機室1b内に配置され、密閉容器1の側壁1mに固定されたステータ3aと、電動機軸部14bに固定されたロータ3bとを備えて構成されている。なお、電動機部3に通電するためのハーメチック端子37は密閉容器1に取り付けられている。
【0027】
電動機室1bは密閉容器1を貫通する吐出管20に連通されている。これによって、吐出口10と吐出管20とは、吐出室1a、通路18a、18bおよび電動機室1bを介して連通されている。また、電動機室1bの上部と下部とは、ステータ3aとロータ3bとの隙間25a、およびステータ3aと密閉容器1の側壁1mとの間の隙間25bを介して連通されている。
【0028】
旋回スクロール6の鏡板6aの背面には、圧縮機構部2とフレーム7で囲まれた空間36(以下背圧室と呼ぶ)が形成されている。この背圧室36には、旋回スクロール6の鏡板6aに穿設した細孔6dを通して吸入圧力と吐出圧力の中間の圧力が導入されるようになっている。これによって、旋回スクロール6を固定スクロール5に押付ける軸方向の付与力が与えられる。
【0029】
潤滑油22は密閉容器1の底部に溜められている。この潤滑油22には、アンモニア冷媒と非相溶の油が用いられ、具体的にはナフテン系またはパラフィン系鉱油やアルキルベンゼン油などが用いられる。尚、油板47は潤滑油22の油面上に配設される。
【0030】
上述した構成において、電動機部3に通電されてロータ3bが回転されると、ロータ3bに直結した電動機軸部14bが回転され、これに伴って偏心軸部14aが偏心回転される。これによって、滑り軸受32を介して旋回スクロール6が旋回運動される。この旋回運動により、圧縮室8は周囲から次第に中心に移動して容積が減少する。これに伴って、冷媒ガスは吸入管17から吸入口16を経て吸入室5fへ入り圧縮室8で圧縮が開始される。
【0031】
一方、密閉容器1内の底部に溜められた潤滑油22は、密閉容器1内の高圧圧力と背圧室23の中間圧力との差圧により油吸上管27を通して吸上げられた後、駆動軸14内の中央穴13を上昇し、中央穴13の上端開口から滑り軸受32へ給油されると共に、横穴51を介して滑り軸受39および円筒コロ軸受40へ給油される。各軸受部32、39、40へ給油された潤滑油22は、背圧室36を経て穴6dを通って圧縮室8へ注入され、圧縮中の冷媒ガスに混入する。
【0032】
この潤滑油を含んだ冷媒ガスは、圧縮室8で圧縮された後に吐出口10から上部室1aへ吐出され、通路18a、18bを通って電動機室1bへ流入する。なお、図1において、実線の矢印は冷媒ガスの流れを、破線の矢印は潤滑油の流れをそれぞれ示している。
【0033】
狭い通路18a、18bから広い空間の電動機室1bに流入した冷媒ガス(潤滑油を含む)は、隙間25a、25bを鉛直方向に通って下電動機室に至り、再度上方向に向かって上電動機室に戻る。この過程で、冷媒ガス中に含まれる潤滑油の一部分が分離される。一方、電動機室1bに流入してステータ3a上面に衝突した冷媒ガスは、流れ方向が変更され、その過程でガス中に含まれる潤滑油の一部分が分離され、吐出管20内へ流出する。なお、分離された潤滑油はステータ外周部の隙間25bを通って流下し、密閉容器1底部に留まる。
【0034】
本実施例によれば、作動冷媒としてアンモニア冷媒を用い、潤滑油としてアンモニア冷媒に非相溶の潤滑油22を用いているので、潤滑油22にアンモニア冷媒がほとんど溶け込むことがない。これによって、滑り軸受32、39に供給される潤滑油22の粘土がアンモニア冷媒を用いても低下せず、これらの軸受32、39の潤滑特性を良好にすることが可能である。これによって、オゾン層破壊防止や地球温暖化防止を図りつつ、これらの軸受32、39の損傷を防止できて信頼性の高い密閉形スクロール圧縮機100が得られる。
【0035】
また、作動冷媒としてアンモニア冷媒を用い、滑り軸受として多孔質青銅および4弗化エチレン樹脂を含む滑り軸受32、39を用いているので、ホワイトメタルやアルミ系の材質で軸受部分を構成したものに比較して、高負荷で使用することができると共に、アンモニア冷媒に対する耐食性を向上することができる。これによって、オゾン層破壊防止や地球温暖化防止を図りつつ、高負荷で使用可能であって、しかも滑り軸受32、39の耐食性を向上させて信頼性の高い密閉形スクロール圧縮機100が得られる。
【0036】
さらには、作動冷媒としてアンモニア冷媒を用い、潤滑油としてアンモニア冷媒に非相溶の潤滑油22を用い、滑り軸受として多孔質青銅および4弗化エチレン樹脂を含む滑り軸受32、39を用いた場合にはアンモニアガスとともに冷凍サイクル中に吐出された潤滑油は容易に圧縮機に戻り、これらの効果が相乗されて極めて信頼性の高い密閉形スクロール圧縮機100が得られる。
【0037】
なお、本実施例では溶接で一体に形成された容器に収納された機械を示したが、フランジ部をボルト締め等により結合され一体化された容器に収納されたスクロール圧縮機も本発明に含まれる。
【0038】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、アンモニア冷媒を用いてオゾン層破壊防止や地球温暖化防止を図りつつ、信頼性の高い密閉形スクロール圧縮機を得ることができる。
【0039】
また、本発明によれば、アンモニア冷媒を用いてオゾン層破壊防止や地球温暖化防止を図りつつ、高負荷で使用可能であってしかも信頼性の高い密閉形スクロール圧縮機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である密閉形スクロール圧縮機の断面図である。
【図2】図1の圧縮機に用いられる旋回スクロールとそれに用いられる滑り軸受の断面図である。
【図3】図2の滑り軸受の断面模式図である。
【図4】図2の滑り軸受の変形例の断面模式図である。
【符号の説明】
1…密閉容器、1a…吐出室、1b…電動機室、1m…側壁、2…圧縮機構部、3…電動機部、3a…固定子、3b…回転子、5…固定スクロール、5a…固定スクロール鏡板、5b…ラップ、5f…吸入室、6…旋回スクロール、6a…旋回スクロール鏡板、6b…ラップ、6c…ボス部、7…フレーム、8…圧縮室、10…吐出口、14…駆動軸、14a…偏心軸部、14b…電動機軸部、16…吸入口、17…吸入管、18a、18b…通路、20…吐出管、22…潤滑油、27…油吸上管、100…密閉形スクロール圧縮機。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a hermetic scroll compressor, and is particularly suitable for a hermetic scroll compressor used for an air conditioner or a refrigerating device.
[0002]
[Prior art]
Since a CFC-based refrigerant that has been conventionally used as a working refrigerant for a compressor causes destruction of the earth's ozone layer and causes global warming, it has been considered to use a natural refrigerant such as ammonia. However, ammonia has the property of being flammable, toxic, and highly corrosive.
[0003]
Therefore, as a conventional ammonia refrigerant electric compression device, one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-112949 (Patent Document 1) has been devised. This compressor has a hermetically sealed compression section that compresses a refrigerant fluid by ammonia, an electric motor that drives this compression section, and a circulation system that circulates lubricating oil that lubricates the compression section and the mechanical frictional motion portion of the electric motor. It is configured to be housed in a container. Each part of the motor is insulated with a resin material, and the wires of the winding of the motor are formed using a nickel-plated copper wire or a tin-plated copper wire. The lubrication system is designed to lubricate using a lubricating oil (ether-based oil) having compatibility with ammonia. Further, an upper bearing portion and a lower bearing portion are provided for supporting a rotor shaft of the electric motor.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 10-112949 A
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described compression device, a large amount of the ammonia refrigerant is dissolved in the lubricating oil supplied to the bearing portion by using the lubricating oil having compatibility with ammonia. For this reason, the viscosity of the lubricating oil supplied to the bearing portion by the dissolved ammonia refrigerant is reduced, and the lubrication characteristics of the bearing portion are reduced, which may cause damage to the bearing portion.
[0006]
Further, in the above-described compression device, when the upper bearing portion and the lower bearing portion for supporting the rotor shaft are made of a simple copper-based bearing material, the bearing portion made of the copper-based material is included in the lubricating oil. There is a problem that it is not possible to obtain sufficient reliability because it is corroded by the removed ammonia. On the other hand, when the bearing portion is made of a white metal or aluminum-based material, there is a problem that the bearing portion cannot be used under a high load.
[0007]
An object of the present invention is to obtain a highly reliable hermetic scroll compressor while preventing ozone layer destruction and global warming by using an ammonia refrigerant.
[0008]
Another object of the present invention is to obtain a sealed scroll compressor which can be used under a high load and has high reliability while preventing ozone layer destruction and global warming by using an ammonia refrigerant.
[0009]
Other objects and advantages of the present invention will be apparent from the following description.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a compression mechanism unit having a fixed scroll and an orbiting scroll, an electric motor unit having a stator and a rotor, and the compression mechanism coupled to the rotor. In the hermetic scroll compressor that drives the section and accommodates a drive shaft supported by a slide bearing and a lubricating oil supplied to the slide bearing, an ammonia refrigerant is used as a working refrigerant, and the lubricating oil is used as the lubricating oil. The present invention is characterized in that an incompatible lubricating oil is used for the ammonia refrigerant.
[0011]
In order to achieve the other object, the present invention provides, in a closed container, a compression mechanism section having a fixed scroll and an orbiting scroll, an electric motor section having a stator and a rotor, and being coupled to the rotor. A hermetic scroll compressor that drives a compression mechanism and accommodates a drive shaft supported by a slide bearing and lubricating oil supplied to the slide bearing, wherein an ammonia refrigerant is used as a working refrigerant, and The present invention has a configuration in which a sliding bearing containing porous bronze and a tetrafluoroethylene resin is used as the bearing.
[0012]
The other means of the present invention will be apparent from the following description.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a hermetic scroll compressor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0014]
As shown in FIG. 1, the
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
As shown in FIG. 2, the orbiting scroll 6 has a disk-
[0019]
A sliding bearing 39 constituting an auxiliary bearing and a
[0020]
An eccentric shaft portion 14a is formed on one side of the
[0021]
The
[0022]
Further, the
[0023]
The orbiting scroll 6 is disposed between the frame 7 and the fixed
[0024]
A suction pipe 17 extending through the
[0025]
The upper chamber 1a in which the
[0026]
The
[0027]
The motor room 1 b is connected to a
[0028]
On the back surface of the
[0029]
The lubricating
[0030]
In the above-described configuration, when the
[0031]
On the other hand, the lubricating
[0032]
The refrigerant gas containing the lubricating oil is discharged from the
[0033]
Refrigerant gas (including lubricating oil) flowing from the
[0034]
According to the present embodiment, since the ammonia refrigerant is used as the working refrigerant and the lubricating
[0035]
In addition, since the ammonia refrigerant is used as the working refrigerant and the
[0036]
Further, when an ammonia refrigerant is used as a working refrigerant, a lubricating
[0037]
In the present embodiment, the machine housed in a container integrally formed by welding is shown, but a scroll compressor housed in an integrated container in which flange portions are combined by bolting or the like is also included in the present invention. It is.
[0038]
【The invention's effect】
As apparent from the above description, according to the present invention, it is possible to obtain a highly reliable hermetic scroll compressor while preventing ozone layer destruction and global warming using an ammonia refrigerant.
[0039]
Further, according to the present invention, it is possible to obtain a hermetic scroll compressor that can be used with a high load and has high reliability while preventing ozone layer destruction and preventing global warming using an ammonia refrigerant.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a hermetic scroll compressor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of an orbiting scroll used in the compressor shown in FIG. 1 and a slide bearing used therein.
FIG. 3 is a schematic sectional view of the slide bearing of FIG. 2;
FIG. 4 is a schematic sectional view of a modified example of the slide bearing of FIG. 2;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (8)
作動冷媒としてアンモニア冷媒を用い、かつ前記潤滑油として前記アンモニア冷媒に非相溶の潤滑油を用いた
ことを特徴とする密閉形スクロール圧縮機。A compression mechanism portion having a fixed scroll and an orbiting scroll, an electric motor portion having a stator and a rotor, and a drive coupled to the rotor to drive the compression mechanism portion and supported by a sliding bearing in a closed container. In a hermetic scroll compressor containing a shaft and lubricating oil supplied to the slide bearing,
A hermetic scroll compressor using an ammonia refrigerant as a working refrigerant and a lubricating oil incompatible with the ammonia refrigerant as the lubricating oil.
作動冷媒としてアンモニア冷媒を用い、かつ前記滑り軸受として多孔質青銅を含む滑り軸受を用いた
ことを特徴とする密閉形スクロール圧縮機。A compression mechanism portion having a fixed scroll and an orbiting scroll, an electric motor portion having a stator and a rotor, and a drive coupled to the rotor to drive the compression mechanism portion and supported by a sliding bearing in a closed container. In a hermetic scroll compressor containing a shaft and lubricating oil supplied to the slide bearing,
A hermetic scroll compressor, wherein an ammonia refrigerant is used as a working refrigerant, and a slide bearing containing porous bronze is used as the slide bearing.
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- 2003-02-05 JP JP2003027862A patent/JP2004239133A/en active Pending
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