JP2005240560A - 横置き型スクロール圧縮機および空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 少ない冷凍機油量でもドライブブッシュを十分に潤滑させることで、冷凍機性能を向上させることができる横置き型スクロール圧縮機および空気調和装置を提供すること。
【解決手段】 ハウジング内に、端板の一側面に渦巻き状の壁体が立設された固定スクロールと、端板の一側面に渦巻き状の壁体が立設され前記各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とを備え、前記旋回スクロールは、主軸の端部に設けられたクランク１６ａにより偏心状態で公転旋回運動される横置き型スクロール圧縮機において、前記主軸の旋回スクロール側端部には、前記クランク１６ａと共にバランスウェイト４５が設けられ、これらクランク１６ａおよびバランスウェイト４５を取り囲んで、内部に冷凍機油が溜まるクランク室４３を設ける。クランク室４３の上部には開口４２を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空気調和装置に具備される横置き型スクロール圧縮機に関する。

まずスクロール圧縮機の全体構成について図５を用いて説明する。図において符号１１はハウジングを示しており、このハウジング１１は、カップ状に形成されたハウジング本体１１ａと、ハウジング本体１１ａの開口端側に固定された蓋板１１ｂとで構成されている。

ハウジング１１の内部には、固定スクロール１２および旋回スクロール１３からなるスクロール圧縮機構が配設されている。固定スクロール１２は端板１２ａの一側面に渦巻き状の壁体１２ｂが立設された構成となっている。旋回スクロール１３は、固定スクロール１２と同様に端板１３ａの一側面に渦巻き状の壁体１３ｂが立設された構成となっており、特に壁体１３ｂは固定スクロール１２側の壁体１２ｂと実質的に同一形状をなしている。

また、旋回スクロール１３は固定スクロール１２に対して相互に公転旋回半径だけ偏心しかつ１８０゜だけ位相をずらした状態で、壁体１２ｂ，１３ｂどうしをかみ合わせて組み付けられており、蓋板１１ｂと端板１３ａとの間に設けられた自転阻止機構１５によって自転を阻止されつつ公転旋回運動可能に支持されている。

蓋板１１ｂには旋回スクロール１３側の端部にクランク１６ａを備える主軸１６が貫通され、軸受１７ａ，主玉軸受１７ｂを介して蓋板１１ｂに回転自在に支持されている。なお主軸１６とハウジングの蓋板１１ｂとの間にはシール１４が設けられていることで、冷媒及び冷凍機油の漏れを防いでいる。

旋回スクロール１３側の端板１３ａの他端面の中央にはボス１８が突設されている。ボス１８にはクランク１６ａの偏心部１６ｂが軸受２０およびドライブブッシュ１９を介して回動自在に収容されており、旋回スクロール１３は主軸１６を回転させることによって公転旋回運動するようになっている。また、ドライブブッシュ１９には、旋回スクロール１３に与えられたアンバランス量を打ち消すバランスウェイト２１が取り付けられている。

また、ハウジング１１の内部には、固定スクロール１２の周囲に吸入室２２が形成され、さらにハウジング本体１１ａの内底面と端板１２ａの他側面とに区画されて吐出キャビティ２３が形成されている。

固定スクロール１２側の端板１２ａの中央には容積を漸次減少させながら中心部に移動してきた圧縮室Ｃから吐出キャビティ２３に向けて高圧の流体を導く吐出ポート２５が設けられている。また、端板１２ａの他側面中央には、所定の大きさ以上の圧力が作用した場合にのみ吐出ポート２５を開く吐出弁２６が設けられている。
固定スクロール１２および旋回スクロール１３は、壁体１２ｂ、１３ｂを互いに接触させることで複数の圧縮室Ｃを形成した状態で噛み合わせられている。
上記のように構成されたスクロール圧縮機においては、主軸１６を回転させ、旋回スクロール１３を公転旋回運動させる。これにより、圧縮室Ｃはその容積を徐々に減少させつつ中央部に移動し、流体が圧縮されて吐出ポート２５から吐出される。
図６にハウジング１１の蓋板１１ｂを示した。図において、符号３０は旋回スクロール１３のスラスト力を支持する支持板であり、符号３１は支持板３０をハウジングの蓋板１１ｂに支持するリブ状の支柱である。
このような横置き型スクロール圧縮機において、支柱３１間に隙間３２を設けることで、ミスト状の冷凍機油の通過を促進し、ドライブブッシュ１９等を十分に潤滑するようにしている。
特開２００１−２７１７４８号公報

ところで、ハウジング１１の内部には冷媒と共に冷凍機油が封入されている。冷凍機油は圧縮機の潤滑に必要不可欠であるものの、冷凍性能を低下させてしまうため、可能な限り冷凍機油を少なくすることが性能向上を目指す上で望ましい。
しかしながら、冷凍機油を少なくすると、ドライブブッシュ１９、メインベアリング、リップシール及びスラストプレートといった必要な部位、特にドライブブッシュ１９に油が届きにくくなるという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、少ない冷凍機油量でもドライブブッシュ等の潤滑が必要な部位を十分に潤滑させることで、冷凍機性能を向上させることができる横置き型スクロール圧縮機及び該横置き型スクロール圧縮機を備える空気調和装置を提供することを目的とする。

本発明においては上記の課題を解決するために以下の手段を採用した。
請求項１に記載の発明は、ハウジング内に、端板の一側面に渦巻き状の壁体が立設された固定スクロールと、端板の一側面に渦巻き状の壁体が立設され前記各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とを備え、前記旋回スクロールは、主軸の端部に設けられたクランクにより偏心状態で公転旋回運動される横置き型スクロール圧縮機において、前記主軸の旋回スクロール側端部には、前記クランクと共にバランスウェイトが設けられ、これらクランクおよびバランスウェイトを取り囲んで、内部に冷凍機油が溜まるクランク室が形成され、更に該クランク室の上部には開口が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、開口から冷媒とともにミスト状の冷凍機油が流入し、クランク室内に滞留する。滞留した冷凍機油は、バランスウェイトにより掻き上げられ、クランク室内のドライブブッシュひいてはメインベアリング、リップシール、スラストプレート等の潤滑が必要な部位を潤滑する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の横置き型スクロール圧縮機において、前記開口は、前記ハウジングに設けられた冷媒吸入口側に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、開口が冷媒吸入口側に設けられているから、冷媒とともにハウジングに流入したミスト状の冷凍機油がクランク室内に流入しやすい。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の横置き型スクロール圧縮機において、前記クランク室は、軸方向には前記ハウジングと前記旋回スクロールとによって封止され、軸周りには前記ハウジングの一部をなすとともに上部に前記開口が設けられた仕切壁を備え、該仕切壁は、前記旋回スクロールのスラスト力を受ける支持板を支持していることを特徴とする。

本発明においては、クランク室はハウジングと旋回スクロールおよび仕切壁により形成される。仕切壁は、クランク室を形成すると共にハウジングの一部となって支持板を支持するという機能も有する。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の横置き型スクロール圧縮機において、前記バランスウェイトは、小径部と、該小径部よりも大径で扇状の部位とを同軸に備え、該小径部に、径方向外側に延出する突起が設けられていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、ハウジング内に、端板の一側面に渦巻き状の壁体が立設された固定スクロールと、端板の一側面に渦巻き状の壁体が立設され前記各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とを備え、前記旋回スクロールは、主軸の端部に設けられたクランクにより偏心状態で公転旋回運動される横置き型スクロール圧縮機において、前記主軸の旋回スクロール側端部には、前記クランクと共にバランスウェイトが設けられ、該バランスウェイトは、小径部と、該小径部よりも大径で扇状の部位とを同軸に備え、該小径部に、径方向外側に延出する突起が設けられていることを特徴とする。

スクロール圧縮機においては、冷媒と共にミスト状の冷凍機油がバランスウェイト周囲に流れ込む。バランスウェイト周囲に流入した冷凍機油は、バランスウェイトの回転によって掻き上げられ、ドライブブッシュを潤滑する。しかしながら、請求項４及び５に記載の突起が設けられていない場合、冷凍機油の多くは小径部の周囲を周方向に流れるだけで、ドライブブッシュ側に流れる量は少ない。これら発明のように小径部に突起を設けることで、冷凍機油の周方向の流れがブロックされ、ドライブブッシュ側に流れやすくなる。

請求項６に記載の発明は、冷媒と室内気との間で熱交換を行う室内熱交換器と、冷媒と室外気との間で熱交換を行う室外熱交換器と、冷媒を圧縮し吐出する圧縮機と、冷媒を減圧膨張させる膨張機構を備えた空気調和装置において、前記圧縮機は、請求項１から５のいずれかに記載の横置き型スクロール圧縮機であることを特徴とする。

本発明によれば、スクロール圧縮機のドライブブッシュの潤滑性能が高いので、冷凍機油量を減らした空気調和装置とすることができる。

本発明においては以下の効果を得ることができる。
請求項１に記載の発明によれば、クランク室に冷凍機油が滞留し、バランスウェイトによって掻き上げられてドライブブッシュひいてはメインベアリング、リップシール、スラストプレート等の潤滑が必要な部位を潤滑する。これにより従来よりも少ない冷凍機油量で十分な潤滑が可能となるから、冷凍機油量を減らすことができ、冷凍機性能を向上させることができる。
請求項２に記載の発明によれば、クランク室の開口が冷媒吸入側に設けられていることからクランク室により多くの冷凍機油が流入し、より効率的な潤滑を行うことができる。
請求項３に記載の発明によれば、仕切壁によって支持板を支持させることができる。
請求項４および５に記載の発明によれば、小径部に突起を設けることで、冷凍機油がドライブブッシュ側に流れやすくなり、従来よりも少ない冷凍機油量でも十分な潤滑を行うことができるから、冷凍機性能を向上させることができる。
請求項６に記載の発明によれば、冷凍機油量を減らすことができるため、高い運転性能の空気調和装置を得ることができる。

次に、本発明の一実施形態としての横置き型スクロール圧縮機について説明する。なお、従来と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。図１は図２に示した本横置き型スクロール圧縮機のハウジング蓋板４０（ハウジング）から支持板３０を省略した図である。
図１に示すように、ハウジング蓋板４０には、蓋板４０の一部をなして仕切壁４１が設けられている。仕切壁４１は、主軸１６を取り囲んで支柱３１と一体に設けられ、上方に開口４２を備えている。開口４２は、図２に示したように吸入ポート４４(冷媒吸入口）側に設けられている。

さらに図２に示すように仕切壁４１は支持板３０を支持し、支持板３０が受ける旋回スクロール１３のスラスト力を支柱３１とともに支持している。
仕切壁４１により取り囲まれた部屋がクランク室４３であり、クランク室４３は、軸方向には旋回スクロール１３とハウジング蓋板４０により封止されている。なお、ハウジング蓋板４０には主軸１６が貫通しているが、主軸１６とハウジング蓋板４０の間のシール１４（図５参照）によって冷媒及び冷凍機油のもれを防いでいる。また、支持板３０に設けられた溝３０ａ（図２参照）は自転阻止機構１５が嵌合されるものである。すなわち支持板３０と旋回スクロール１３との間は自転阻止機構１５によりクランク室４３からの冷凍機油の漏れが抑えられている。

符号４５は、旋回スクロール１３に与えられたアンバランス量を打ち消すバランスウェイトである。バランスウェイト４５は、小径部４６と、小径部４６よりも大径の扇状部４７と同軸に備え、小径部４６に、径方向外側に延出する突起４８が設けられている。バランスウェイト４５は図３(a)(b)のように回転運動し、突起４８は小径部４６の頂上部における接線方向であって、回転方向側に延出している。

次に、本横置き型スクロール圧縮機の動作について説明する。
駆動時には、ハウジングの内部に吸入ポート４４を通じて冷媒が吸引される。冷媒にはミスト状の冷凍機油が混入しており、このミスト状の冷凍機油が、開口４２を通じてクランク室４３内に流入する。流入した冷凍機油は、クランク室４３内の壁面等に付着し、滞留する。図１の符号５０は静止時において滞留した冷凍機油を示す。
滞留した冷凍機油は、図３のように回転しているバランスウェイト４５の扇状部４７によって跳ね上げられ、図３の手前側にあるドライブブッシュ１９を潤滑する（図５参照）。そして、メインベアリング、リップシール、スラストプレート等の潤滑が必要な部位の潤滑をも行う。
さらに、本実施形態ではバランスウェイト４５に設けられた突起４８により、より効果的にドライブブッシュ１９の潤滑が行われる。図４において、(a)は従来のバランスウェイト２１であり、(b)は本実施形態のバランスウェイト４５である。なお、図において符号５５は主玉軸受１７ｂに当接するフランジである。
従来のバランスウェイト２１では、回転時において冷凍機油は主に小径部の周囲を矢印５２のように移動するだけで、ドライブブッシュ１９に向けて移動する量（矢印５３）は少ない。
本実施形態においては、突起４８、扇状部４７およびフランジ５５に囲まれた領域ができ、上記のような小径部の周囲に沿った流れ５２が突起４８によってブロックされるため、この領域に入り込んだ油は、(b)の矢印５４のようにドライブブッシュ１９に向けて抜ける。したがって従来よりもドライブブッシュ１９の潤滑量が増大する。

以上のように、本実施形態においては、ドライブブッシュ１９に冷凍機油が供給されやすくなるため、冷凍機油量を減らすことができ、したがって冷凍機の性能を向上させることができる。
また、開口４２が吸入ポート４４側に設けられているから、ポンプで冷媒を上げる等の手段をとらなくても、十分な量の冷凍機油が冷媒と共にクランク室４３に流入する。
さらに、仕切壁４１は支柱３１と一体となって支持板３０を支持するから、より高い支持力で旋回スクロール１３のスラスト力を支持することができる。
さらに、バランスウェイト４５に突起４８が設けられているため、ドライブブッシュ１９へより多くの冷凍機油を供給することができる。

さらに、このような圧縮機を備えた空気調和装置として、冷媒と室内気との間で熱交換を行う室内熱交換器と、冷媒と室外気との間で熱交換を行う室外熱交換器と、冷媒を減圧膨張させる膨張機構と、さらに冷媒を圧縮し吐出する圧縮機として本例の横置き型スクロール圧縮機を備えた空気調和装置とすることができる。これによれば、従来より少ない冷凍機油で十分に潤滑を行うことができるから、冷凍機油量を減らして高い運転能力を得ることができる。

なお、突起４８を有するバランスウェイト４５は、仕切壁４１を備えない従来の横置き型スクロール圧縮機に適用してもよい。従来の横置き型スクロール圧縮機でもミスト状の冷凍機油がバランスウェイト４５周囲に流入するため、突起４８を設けることで同様にドライブブッシュ１９側への油流入量が増加し、潤滑性能を向上させることができる。

また、以上説明した本発明は、オイルセパレータを圧縮機内部に備える横置き型圧縮機のみならず、オイルセパレータを有しない横置き型圧縮機においても、効率的な油潤滑を実現することができる。

本発明の一実施形態として示した横置き型スクロール圧縮機が備えるハウジング蓋板の、一部を破断した斜視図である。 同横置き型スクロール圧縮機のハウジング蓋板斜視図である。 同横置き型スクロール圧縮機が備えるバランスウェイトの回転について示した斜視図である。 従来の横置き型スクロール圧縮機が備えるバランスウェイトと、本実施形態の横置き型スクロール圧縮機が備えるバランスウェイトとを比較した図である。 従来の横置き型スクロール圧縮機の全体構成を示す縦断面図である。 同横置き型スクロール圧縮機が備えるハウジングの蓋板斜視図である。

符号の説明

１１ ハウジング
１２ 固定スクロール
１２ａ 端板
１２ｂ 壁体
１３ 旋回スクロール
１３ａ 端板
１３ｂ 壁体
１７ｂ 主玉軸受
２０ ドライブブッシュ
４１ 仕切壁
４３ クランク室
４５ バランスウェイト
４６ 小径部
４７ 扇状部
４８ 突起

Claims (6)

1. ハウジング内に、端板の一側面に渦巻き状の壁体が立設された固定スクロールと、端板の一側面に渦巻き状の壁体が立設され前記各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とを備え、前記旋回スクロールは、主軸の端部に設けられたクランクにより偏心状態で公転旋回運動される横置き型スクロール圧縮機において、
   前記主軸の旋回スクロール側端部には、前記クランクと共にバランスウェイトが設けられ、これらクランクおよびバランスウェイトを取り囲んで、内部に冷凍機油が溜まるクランク室が形成され、更に該クランク室の上部には開口が設けられていることを特徴とする横置き型スクロール圧縮機。
2. 前記開口は、前記ハウジングに設けられた冷媒吸入口側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の横置き型スクロール圧縮機。
3. 前記クランク室は、軸方向には前記ハウジングと前記旋回スクロールとによって封止され、軸周りには前記ハウジングの一部をなすとともに上部に前記開口が設けられた仕切壁を備え、該仕切壁は、前記旋回スクロールのスラスト力を受ける支持板を支持していることを特徴とする請求項１または２に記載の横置き型スクロール圧縮機。
4. 前記バランスウェイトは、小径部と、該小径部よりも大径で扇状の部位とを同軸に備え、該小径部に、径方向外側に延出する突起が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の横置き型スクロール圧縮機。
5. ハウジング内に、端板の一側面に渦巻き状の壁体が立設された固定スクロールと、端板の一側面に渦巻き状の壁体が立設され前記各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とを備え、前記旋回スクロールは、主軸の端部に設けられたクランクにより偏心状態で公転旋回運動される横置き型スクロール圧縮機において、
   前記主軸の旋回スクロール側端部には、前記クランクと共にバランスウェイトが設けられ、該バランスウェイトは、小径部と、該小径部よりも大径で扇状の部位とを同軸に備え、該小径部に、径方向外側に延出する突起が設けられていることを特徴とする横置き型スクロール圧縮機。
6. 冷媒と室内気との間で熱交換を行う室内熱交換器と、冷媒と室外気との間で熱交換を行う室外熱交換器と、冷媒を圧縮し吐出する圧縮機と、冷媒を減圧膨張させる膨張機構を備えた空気調和装置において、
   前記圧縮機は、請求項１から５のいずれかに記載の横置き型スクロール圧縮機であることを特徴とする空気調和装置。

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