JP2005240676A - 圧縮機および空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 潤滑が必要な部位を十分に潤滑させることができる圧縮機および該圧縮機を備えた空気調和装置を提供すること。
【解決手段】 ハウジング内に、圧縮室Ｃと、該圧縮室Ｃで圧縮された流体が吐出される吐出キャビティ２３と、前記圧縮室Ｃと吐出キャビティ２３とを区画する側壁として固定スクロールの端板３２ａとを備え、前記ハウジングの内壁と該内壁が対向する前記端板３２ａの周面とに挟まれて溝３４が形成される。溝３４は潤滑油が流れる潤滑油流路を構成する。吐出キャビティ２３と溝３４とを連通する油吸入孔（油吸入流路）３５が端板３２ａの下部に設けられ、端板３２ａの上部には溝３４と端板３２ａの他側空間とを連通する連通路（油吐出流路）３６が設けられている。油貯め室２４の油は、溝３４を端板３２ａの周囲を円周に沿って上昇してドライブブッシュや主軸受け等を潤滑する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空気調和装置等に具備される圧縮機に関し、特に潤滑油供給のための構成に関する。

まずスクロール圧縮機の全体構成について図６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。
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。

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。

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。

ハウジング１１の内部には、旋回スクロール１３の周囲に吸入室２２が形成されている。さらに、ハウジング本体１１ａ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。吐出キャビティ２３の下部空間には、吐出キャビティ２３から流入した冷媒中からオイルセパレータ２９により分離された冷凍機油（潤滑油）が溜まる油貯め室２４が設けられており、油貯め室２４に貯められた冷凍機油は、吸入室２２と油貯め室２４との差圧によって固定スクロール１２に設けられた油戻し流路２７を通り、旋回スクロール１３側の空間に戻され、主玉軸受１７ｂ、ドライブブッシュ１９等の駆動機構の潤滑に用いられる。なお、符号２７ａは油戻し流路２７入口に設けられたキャピラリなどの絞り機構であり、冷凍機油を絞って流量を制限するためのものである。符号２８は固定スクロールの端板１２ａ周面に設けられたＯリングであり、吐出キャビティ２３内の高圧冷媒（流体）と吸入室２２とをシールしている。

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に向けて高圧の冷媒を導く吐出ポート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。また、吐出ポート２５の外側には、該吐出ポート２５に隣接してオイルセパレータ２９が設けられている。

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、冷媒（流体）が圧縮されて吐出ポート２５から吐出される。
特開平９−３２７７８号公報

このような従来のスクロール圧縮機においては、旋回スクロール１３側の空間下部に戻された冷凍機油は、旋回スクロール１３またはバランスウェイト２１の運動等によって上方に掻き上げられ、ドライブブッシュ１９，主玉軸受１７ｂ等を潤滑する。
しかし、上記のように空間下部に溜まった冷凍機油を掻き上げる潤滑方法では、ドライブブッシュ１９等に冷凍機油が届きにくいという問題点があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、潤滑が必要な部位を十分に潤滑させることができる圧縮機および該圧縮機を備えた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、圧縮室と、該圧縮室で圧縮された流体が吐出される吐出キャビティと、前記圧縮室と吐出キャビティとを区画する側壁とを備えた圧縮機において、前記ハウジングの内壁と該内壁が対向する前記側壁の周面とに挟まれて潤滑油が流れる潤滑油流路が形成され、前記側壁に対して一側に位置する前記吐出キャビティと前記潤滑油流路とを連通させる油吸入流路が前記側壁の下部に設けられ、前記潤滑油流路と前記側壁に対して他側の空間とを連通させる油吐出流路が前記油吸入流路より上方に位置して前記側壁に設けられていることを特徴とする。

この発明によれば、吐出キャビティ内の潤滑油が、側壁を挟んで両側の空間の差圧により油吸入流路に流入し、潤滑油流路を上昇し、油吐出流路を経て側壁の他側の空間に吐出される。他側の空間では、潤滑油が下方に流れることで、ドライブブッシュ等を上から潤滑する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の圧縮機において、前記潤滑油流路を構成する溝が前記側壁の周面に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、潤滑油が側壁の周面に設けられた溝を通って上昇する。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の圧縮機において、前記ハウジング内壁には、前記潤滑油流路を構成する溝が前記側壁の周面に対向位置して形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、潤滑油がハウジングの内壁に設けられた溝を通って上昇する。

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圧縮機において、前記油吐出流路として前記側壁に連通孔が複数設けられ、上方に位置する前記連通孔ほど流路断面積が大きいことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の圧縮機において、前記油吐出流路として前記側壁に連通孔が複数設けられ、上方ほど多くの前記連通孔が設けられていることを特徴とする。

側壁の他側に吐出した潤滑油は、重力によって下方に流れ落ちる。したがって上方ほどより多くの潤滑油が必要となる。請求項４および請求項５に記載の発明によれば、上方ほどより多くの潤滑油が供給される。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の圧縮機において、前記潤滑油流路は、前記潤滑油を減圧させる油絞り手段であることを特徴とする。

潤滑油流路には、下部において潤滑油が吸入され、上方で吐出される。その過程で潤滑油が絞られ、油戻り量が制限される。

請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれかに記載の圧縮機において、前記ハウジングの内壁と該内壁が対向する前記側壁の周面との間には、前記側壁に対して一側の空間と他側の空間とをシールする一対のシール材が設けられ、前記潤滑油流路が前記シール材の間に位置していることを特徴とする。

本発明によれば、潤滑油がシール材（例えばＯリング）の間に保持されて潤滑油流路を流れる。吐出キャビティの高圧流体は吐出キャビティ側のシール材によりシールされて側壁の他側に漏れることを防止し、潤滑油流路を流れる潤滑油は他側のシール材によって直接他側の空間に漏れることが防止される。

請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれかに記載の圧縮機において、前記ハウジング内に、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、前記側壁は、前記固定スクロールの前記端板であることを特徴とする。

本発明によれば、固定スクロールの端板背面に設けられた吐出キャビティに貯められた油が、潤滑油流路を通って旋回スクロール側に吐出される。旋回スクロール側では、潤滑油が旋回スクロールの駆動機構を潤滑する。

請求項９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８のいずれかに記載の圧縮機であることを特徴とする。

本発明によれば、圧縮機の内部で十分に潤滑が行われるから、圧縮機の耐久性が向上する。

本発明においては以下の効果を得ることができる。
潤滑油流路を通すことで潤滑油を上方に上げて側壁の他側に吐出させ、上方から油を落として必要個所の潤滑を行うことができるから、潤滑必要個所を十分に潤滑させることができる。したがって機器の耐久性を向上させることができる。
また、潤滑油流路を油絞り手段とすることで、従来において油絞り手段として使用していた螺旋ピンを不要とすることができる。
さらに、比較的温度が低いハウジングの内壁に沿って形成された潤滑油流路を潤滑油が通過するので、潤滑油を冷却することができる。これにより、吸入冷媒の温度上昇を抑え、圧縮効率を向上させることができる。

本発明に係るスクロール圧縮機の実施形態について、図面を用いて説明する。なお従来技術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において符号３２は端板３２ａの一側面に渦巻き状の壁体３２ｂが立設された固定スクロールであり、固定スクロール１２（図６参照）と略同一の構成である。
端板３２ａ（側壁）は圧縮室Ｃ側と吐出キャビティ２３とを区画し、正面視は円形である。その周面３３には、円周方向に沿って、潤滑油流路を構成する溝３４が形成されている。溝３４に連続した流路を構成する溝として、端板３２ａの下部には油吸入孔（油吸入流路）３５が設けられている。油吸入孔３５は、一端が油貯め室２４に開口し、他端が溝３４の内壁に開口している。油貯め室２４側の開口にはフィルタ３５ａが取り付けられている。
また、同様に溝３４に連続した流路を構成する溝として、固定スクロール３２の上部に連通孔３６（油吐出流路）が形成されている。連通孔３６は端板３２ａから壁体３２ｂの最上部に連続して設けられており、一端が溝３４の内壁に開口し、他端が壁体３２ｂのラップ先端３７で開口している。

溝３４の具体的構成を図２に示した。固定スクロール３２の端板３２ａの周面３３には、Ｏリング溝３８，３９が周方向に設けられており、これらにＯリング（シール材）４０，４１が収められている。Ｏリング４０，４１はハウジング本体１１ａと接触していることで吐出キャビティ２３と吸入室２２側とをシールしている。Ｏリング溝３８，３９との間に位置して、溝３４が設けられている。溝３４の内壁、ハウジング本体１１ａ、およびＯリング４０，４１の間の空間が潤滑油流路４５となる。

このように構成されたスクロール圧縮機は、作動時に吐出ポート２５から高圧の冷媒（流体）が吐出キャビティ２３に吐出される。冷媒にはミスト状の冷凍機油（潤滑油）が混入しているが、オイルセパレータ２９を通過する際に冷凍機油が分離し、下方の油貯め室２４に貯まる。油貯め室２４内の冷凍機油は、吐出キャビティ２３（具体的には油貯め室２４）と吸入室２２側との差圧により、フィルタ３５ａを通って油吸入孔３５に流入する。フィルタ３５ａにおいては流路の目詰まりとなるようなゴミ類が取り除かれる。次いで溝３４内を通って端板３２ａの円周方向上方に流れて端板３２ａの上部にて連通孔３６に流入し、ラップ先端３７にて吐出される。そして、重力により下方に流れ、ドライブブッシュ１９、主玉軸受１７ｂ等を潤滑する。

このようにして溝３４を冷凍機油が上昇することで、冷凍機油がドライブブッシュ１９、主玉軸受１７ｂ等油貯め室２４の油面より上方にある構造を潤滑しやすくなり、これらの耐久性を向上させることができる。
また、溝３４の流路経路が十分に長いため、溝３４を通過する際に冷凍機油が絞られる。すなわち溝３４が油絞り手段として機能するから、従来設けられていた螺旋ピン２７ａは不要となる。また螺旋ピン２７ａよりも流路断面積を大きくすることができるから、フィルタ３５ａは目の粗いものを採用することができる（さらに溝３４の流路断面積が十分に大きい場合は、フィルタ３５ａ自体を設ける必要がない）。
さらに、冷凍機油は、比較的温度が低いハウジング本体１１ａの内周面に沿って形成され、しかも流路経路が長い溝３４を通過するので、効果的に冷却されることになる。すなわち従来の油戻し流路２７で冷凍機油を戻すより、戻された冷凍機油の温度を下げることができる。これによって、吸入室２２の冷媒温度を従来よりも下げることができるから、圧縮の初期温度が下がるため、圧縮効率を向上させることができる。さらに圧縮室Ｃの温度も下がるため、スクロールの壁体１２ｂ、１３ｂ先端の熱膨張を抑えてかじりを防止することができる。
またＯリング溝３８，３９の間の端板３２ａの周面３３に溝３４を形成した構成であるから、固定スクロール３２の固定性、Ｏリング４０，４１による冷媒のシール性等は従来と変わらずに構成することができる。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。
上記の例では固定スクロールの端板３２ａ側に溝３４を設けたが、図３のように構成してもよい。本変形例では溝３４の替わりに、ハウジング本体１１ａ側に溝４７が設けられている。溝４７はＯリング溝３８，３９間の周面３３ａに対向位置し、ハウジング本体１１ａの内壁に周方向に設けられている。溝４７の内壁、端板３２ａの周壁３３ａ、およびＯリング４０，４１の間の空間が潤滑油流路４５となっている。
溝４７に連続した流路を構成する溝として、ハウジング本体１１ａに連通孔４８（油吐出流路）が形成されている。連通孔４８は、一端が溝４７の内壁に開口し、他端が吸入室２２に開口している。図示は省略するが同様にハウジング１１ａの下部では溝４７と油貯め室２４とを連通する油吸入流路がハウジング１１ａに設けられている。
本変形例でも、上記の例と同様に油貯め室２４内の冷凍機油は、吐出キャビティ２３（具体的には油貯め室２４）と吸入室２２側との差圧により、油吸入流路から溝４７に流入し、溝４７をハウジング本体１１ａの円周方向上方に流れて連通孔４８から吸入室２２に吐出する。したがって上記の例と同様の効果を得ることができる。

さらに図４の変形例としてもよい。この変形例では、溝３４の替わりに、Ｏリング溝３８，３９の間の空間が潤滑油流路４５となる。同図ではＯリング溝３８，３９の間の周面３３ａ、ハウジング本体１１ａ内壁、およびＯリング４０，４１により囲まれた空間が潤滑油流路４５となる。
また、連通孔３６に相当する構成として、端板３２ａおよび壁体３２ｂに連通孔５１（油吐出流路）が形成されている。連通孔５１は、一端がＯリング溝３８，３９の間の周面３３ａに開口し、他端が吸入室２２に開口している。図示は省略するが同様にハウジング１１ａの下部では潤滑油流路４５と油貯め室２４とを連通する油吸入流路が設けられている。
本変形例においても、上記の例と同様の効果を得ることができる。
さらに、これら図２〜図４に示した変形例の組み合わせとしてもよい。

さらに、図５の変形例のように、油吐出流路として、上記連通孔３６に加えて複数の連通孔５２，５３…を設けてもよい。この場合、上方の連通孔ほど流路断面積を大きく構成してもよく、また、上方ほど多くの連通孔を設けるように構成してもよい。例えば、連通孔３６の流路断面積を連通孔５２，５３より大きく構成する。または、例えば連通孔３６と同程度の高さに３本の連通孔を設け、連通孔５２と同程度の高さに連通孔を２本設け、連通孔５３と同程度の高さに連通孔を１本設ける。
これにより、冷凍機油が不足しやすい上部により多くの冷凍機油を供給することができる。

さらに、以上の各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、圧縮機の内部で十分に潤滑が行われるから、圧縮機の耐久性が向上する。したがって耐久性の高い空気調和装置を得ることができる。

なお、上記の各例においては、連通孔３６、５１等を固定スクロールの壁体３２ｂを貫通するように構成したが、端板３２ａの吸入室２２側側面に開口するようにしてもよい。
また、溝３４，４７等は端板３２ａの周面を１周させて設けてもよいし、半周以下（端板３２a周面の弧に沿った一本の溝とする）であってもよい。
さらにまた、本発明を適用するのはスクロール型の圧縮機に限るものではない。

本発明の実施形態として示した横置き型スクロール圧縮機の要部を示した縦断面図である。 同横置き型スクロール圧縮機の潤滑油流路を拡大して示した断面図である。 同横置き型スクロール圧縮機の変形例について、潤滑油流路を拡大して示した断面図である。 同横置き型スクロール圧縮機の他の変形例について、潤滑油流路を拡大して示した断面図である。 同横置き型スクロール圧縮機の他の変形例について示した断面図である。 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。

符号の説明

１１ ハウジング
１２ 固定スクロール
１２ａ 端板（側壁）
１２ｂ 壁体
１３ 旋回スクロール
１３ａ 端板
１３ｂ 壁体
１７ｂ 主玉軸受
３３ 周面
３４、４７ 溝
３５ 油吸入孔（油吸入流路）
３６，４８，５１，５２，５３ 連通孔（油吐出流路）
４０，４１ Ｏリング（シール材）
４５ 潤滑油流路

Claims (9)

1. ハウジング内に、圧縮室と、該圧縮室で圧縮された流体が吐出される吐出キャビティと、前記圧縮室と吐出キャビティとを区画する側壁とを備えた圧縮機において、
   前記ハウジングの内壁と該内壁が対向する前記側壁の周面とに挟まれて潤滑油が流れる潤滑油流路が形成され、前記側壁に対して一側に位置する前記吐出キャビティと前記潤滑油流路とを連通させる油吸入流路が前記側壁の下部に設けられ、前記潤滑油流路と前記側壁に対して他側の空間とを連通させる油吐出流路が前記油吸入流路より上方に位置して前記側壁に設けられていることを特徴とする圧縮機。
2. 前記潤滑油流路を構成する溝が前記側壁の周面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記ハウジング内壁には、前記潤滑油流路を構成する溝が前記側壁の周面に対向位置して形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の圧縮機。
4. 前記油吐出流路として前記側壁に連通孔が複数設けられ、上方に位置する前記連通孔ほど流路断面積が大きいことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の圧縮機。
5. 前記油吐出流路として前記側壁に連通孔が複数設けられ、上方ほど多くの前記連通孔が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の圧縮機。
6. 前記潤滑油流路は、前記潤滑油を減圧させる油絞り手段であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の圧縮機。
7. 前記ハウジングの内壁と該内壁が対向する前記側壁の周面との間には、前記側壁に対して一側の空間と他側の空間とをシールする一対のシール材が設けられ、前記潤滑油流路が前記シール材の間に位置していることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の圧縮機。
8. 前記ハウジング内に、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、
   前記側壁は、前記固定スクロールの前記端板であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の圧縮機。
9. 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８のいずれかに記載の圧縮機であることを特徴とする空気調和装置。

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