JP2006077663A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】固定スクロール鏡板に形成された給油溝によるシール長不足に起因する冷媒の漏れの発生がなく、体積効率の低下による性能低下が起こることなく、広範囲の運転条件において効率を良くすること。
【解決手段】固定スクロール１４の鏡板の旋回スクロール１５との摺動面に、非連通部を形成する様に円弧形状の給油溝３３を設け、シール長が短くなる部分に非連通部を配することで最短シール長を大きく確保することができ、冷媒の漏れを低減できる。
【選択図】図２

Description

本発明は固定スクロールと旋回スクロールとを噛み合わせて双方間に圧縮室を形成し、旋回スクロールの円軌道運動により圧縮室が外周部から中心部に容積を小さくしながら移動するのを利用して流体の吸入、圧縮、吐出を繰り返し行うスクロール圧縮機に関するものである。

従来、この種のスクロール圧縮機は、固定スクロール鏡板の旋回スクロール鏡板との摺動面に環状溝を形成している。（例えば、特許文献１参照）。

図６は、特許文献１に記載された従来のスクロール圧縮機の圧縮機構部縦断面図を示すものである。また、図７は、従来のスクロール圧縮機の固定スクロール平面図を示すものである。図に示すように、固定スクロール１と、旋回スクロール２と、主軸受部材３から構成され、固定スクロール１の鏡板の摺動面には環状の溝４を形成している。
特開２００１−１５３０６８号公報

しかしながら、前記従来の構成では、固定スクロール鏡板の旋回スクロール鏡板との摺動面に環状の溝を形成しているため、環状の溝によりシール長が短くなる部分が生じ、冷媒の漏れが発生するので、体積効率の低下による性能低下が起こるという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、体積効率の低下による性能低下が起こることなく、広範囲の運転条件において高効率なスクロール圧縮機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のスクロール圧縮機は、給油溝を略円弧形状溝としたものである。

これによって、円弧形状の溝をシール長が短くなる部分以外に配置することでシール長を確保することができ、冷媒の漏れを低減できる。

本発明のスクロール圧縮機は、環状の溝によるシール長不足をなくすことができるため、冷媒が漏れることなく、体積効率の低下による性能低下を抑えられる。

第１の発明は、密閉容器内に、圧縮機構部と電動機を配し、前記圧縮機構部は、鏡板に渦巻状のラップを有する固定スクロールと、この固定スクロールのラップに対向して噛み合うラップを有する旋回スクロールと、この旋回スクロールを前記固定スクロールとにより挟む位置に設けられた主軸受部材で構成し、前記固定スクロール鏡板の前記旋回スクロールの鏡板との摺動面に給油溝を形成したスクロール圧縮機において、前記給油溝は略円弧形状とすることで円周方向に非連通部を形成し、シール長が短くなる部分に非連通部を配することでシール長を確保することができ、冷媒の漏れを低減でき、体積効率の低下による性能低下を抑えることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の非連通部を円弧形状の溝の内周側と圧縮室との間のシール長が短くなる部分に位置することにより、円弧形状の溝の内周側から圧縮室への冷媒の漏れを低減でき、体積効率の低下による性能低下を抑えることができる。

第３の発明は、特に、第１の発明の非連通部を固定スクロールと主軸受部材との締結によるシール面のシール長の短い部分に位置することにより、圧縮機構部外部から円弧形状溝外周側への冷媒の漏れを低減でき、体積効率の低下による性能低下を抑えることができる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の非連通部を２箇所以上形成することにより、円弧形状溝の内周側、外周側の両方でシール長を確保することが可能となり、より冷媒の漏れを抑制でき、体積効率の低下による性能低下を抑えることができる。

第５の発明は、特に、第１〜３の発明で非連通部の両端で溝深さが最小となることにより、固定スクロールを斜めチャックすることで旋盤による加工が可能となり、生産性を向上することができる。

第６の発明は、特に、第１〜５の発明で給油溝の内周側角部をテーパ状または十分大きなＲ形状で構成したことにより、潤滑油のくさび効果により摺動面への給油が促進され良好な流体潤滑が実現でき、冷媒の漏れを抑制でき、さらに、摺動面での摺動損失も抑制できるため、体積効率の低下と機械損失を抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、給油溝の形状は曲線によって構成される円弧形状のみではなく、複数の直線上の溝が所定の角度曲折しながら連続して全体として略円弧状を形成するものも包含する。

（実施の形態１）
図１は、本発明第１の実施の形態におけるスクロール圧縮機の縦断面図を示すものである。また、図２は、本発明第１の実施の形態における固定スクロールの平面図を示すものである。

図１において、密閉容器１１内に溶接や焼き嵌めなどで固定した、クランクシャフト１２の主軸受部材１３と、この主軸受部材１３上にボルト止めした固定スクロール１４との間に、固定スクロール１４と噛み合う旋回スクロール１５を挟み込んでスクロール式の圧縮機構１６を構成し、旋回スクロール１５と主軸受部材１３との間に旋回スクロール１５の自転を防止して円軌道運動するように案内するオルダムリングなどによる自転防止機構１７を設け、クランクシャフト１２の上端にある旋回軸部１２ａを旋回スクロール１５に設けた旋回軸受１８に嵌合させている。固定スクロール１４の外周部には冷媒ガスを吸入するための吸入室１９が設けられ、密閉容器１１外に通じた吸入パイプ２０が嵌合されている。

クランクシャフト１２の下端は密閉容器１１の下部のオイル溜まり２１に達して、密閉容器１１内に溶接や焼き嵌めして固定された副軸受部材２２により安定に回転できるように軸支されている。

電動機２３は主軸受部材１３と副軸受部材２２との間に位置して、密閉容器１１に溶接や焼き嵌めなどして固定された固定子２３ａと、クランクシャフト１２の途中の外まわりに一体に結合された回転子２３ｂとで構成され、回転子２３ｂの上下端面の外周部分には、回転子２３ｂおよびクランクシャフト１２が安定して回転し、旋回スクロール１５を安定して円軌道運動させるため、ピン２４により止め付けられたバランスウェイト２５ａ、２５ｂが設けられている。

給油機構はクランクシャフト１２の下端で駆動されるポンプ２６によって構成され、オイル溜まり２１内のオイルを供給するため、クランクシャフト１２には軸方向に貫通している給油通路２７を形成している。

旋回スクロール１５外周部には背圧室２８が固定スクロール１４と主軸受部材１３により形成され、旋回軸部１２ａと旋回スクロール１５の間に形成される旋回軸受部空間２９から半径方向に背圧室２８まで貫通した給油経路３０を旋回スクロール１５の鏡板１５ａ内に設け、栓にて背圧室２８への連通を閉塞させている。給油経路３０は旋回軸受部空間２９内周に旋回軸部１２ａ端部近傍に対向させるように開口しており、連通孔３１が旋回スクロール１５の鏡板１５ａの背圧室２８側から、給油経路３０に直交するよう設けられている。

旋回スクロール１５の鏡板１５ａの主軸受部材１３側は主軸受部材１３に配設した断面が矩形のシール材３２により仕切られており、内側は高圧、外側は背圧室２８となり低圧となっている。連通孔３１は、旋回スクロール１５の旋回運動により、シール材３２の内外周に交互に臨む位置に設けられている。

また、図２において、固定スクロール１４の鏡板には、旋回スクロール１５の鏡板との摺動面に、非連通部を有する円弧形状の給油溝３３が形成され、給油溝３３の非連通部は給油溝３３の内周側と圧縮室３４との間のシール長が短くなる部分に配されている。

以上のように構成されたスクロール圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

まず、電動機２３によりクランクシャフト１２が回転駆動されるに伴い、クランクシャフト１２の上端にある旋回軸部１２ａが偏心駆動することにより旋回スクロール１５を円軌道運動させ、これにより固定スクロール１４と旋回スクロール１５との間に形成している圧縮室３４が外周側から中央部に移動しながら小さくなるのを利用して、密閉容器１１外に通じた吸入パイプ２０および固定スクロール１４の外周部の吸入室１９から冷媒ガスを吸入して圧縮していき、所定圧以上になった冷媒ガスは固定スクロール１４の中央部の吐出口３５からリード弁３６を押し開いて容器内吐出室３７に吐出させることを繰り返す。

吐出された冷媒ガスは、圧縮機構部１６を貫通する吐出ガス通路３８を通り回転子２３ｂ上部に到達し、回転子２３ｂに貫通している回転子ガス通路３９を通って密閉容器１１の下部に導かれ、固定子２３ａ外周に配した固定子ガス通路４０、圧縮機構部１６外周に配した圧縮機構部切り欠き４１を通って密閉容器１１の上部に到達し、吐出管４２から密閉容器１１外へ吐出される。

また、オイル溜まり２１内のオイルはポンプ２６によりクランクシャフト１２を軸方向に貫通している給油通路２７を通じて旋回軸受部空間２９に供給される。供給されたオイルは２系統に分岐され、１系統は旋回軸受１８と旋回軸部１２ａを潤滑し、主軸部１２ｂと主軸受４３を潤滑した後、主軸受部材１３の下に滴下し、最終的にオイル溜まり２１に回収される。

もう１系統は、連通孔３１がシール材３２の外周部（背圧室２８）に臨んでいる状態のとき差圧により給油経路３０、連通孔３１を通って背圧室２８に導かれる。逆に、連通孔３１がシール材３２の内周部に臨んでいる状態のときは、差圧が発生せず、給油経路３０、連通孔３１には流れない。背圧室２８に導かれたオイルは給油溝３３を通じて固定スクロール１４の鏡板と旋回スクロール１５の鏡板との摺動面を潤滑する。

以上のように本実施の形態においては、固定スクロール１４の鏡板の旋回スクロール１５の鏡板との摺動面に、非連通部を有した円弧形状の給油溝３３が形成されていることにより、円弧形状の給油溝３３の内周側と圧縮室３４とのシール長が短い部分に、非連通部を配することで給油溝３３の内周側から圧縮室３４への冷媒の漏れが抑えられ、体積効率低下による性能低下が抑えられる。

また、図３のように、吐出ガスの流速を下げるために、圧縮機構部切り欠き４１の面積を拡大した場合でも、本実施の形態の給油溝３３の非連通部を、固定スクロール１４と主軸受部材１３との締結によるシール面のシール長の短い部分に位置するように設けることにより、圧縮機構部１６外部から給油溝３３外周側への冷媒の漏れを抑えられ、体積効率の低下による性能低下が抑えられる。

また、本実施の形態の給油溝３３の非連通部を２箇所以上に設けることにより給油溝３３の外周側と内周側の両方でシール長が確保することが可能となり、より冷媒の漏れを抑制でき、体積効率の低下による性能低下を抑えられる。

また、図４のように、本実施の形態の給油溝３３の非連通部の両端で溝深さが最小になるよう構成することにより、固定スクロールを斜めチャックすることで旋盤による加工が可能となり、生産性を向上することができる。

また、図５のように、本実施の形態の給油溝３３の内周側角部４０をテーパ状または十分大きなＲ形状で構成することで、潤滑油のくさび効果により摺動面への給油が促進され良好な流体潤滑が実現でき、冷媒の漏れを抑制でき、さらに、摺動面での摺動損失も抑制できるため、体積効率の低下と機械損失を抑えることができる。

以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、給油溝の内周側と圧縮室とのシール長を確保できるため、円弧形状溝から圧縮室へ冷媒が漏れることなく、体積効率の低下による性能低下を抑えられるので、高効率なスクロール圧縮機を提供することができる。さらに、製品であるルームエアコン等の空調機やヒートポンプ式給湯機として、より省エネで環境に優しい快適な製品とすることが可能である。

本発明実施の形態１におけるスクロール圧縮機の縦断面図 本発明実施の形態１におけるスクロール圧縮機の固定スクロール平面図 本発明実施の形態２におけるスクロール圧縮機の固定スクロール平面図 本発明実施の形態２におけるスクロール圧縮機の固定スクロール縦断面図 本発明実施の形態２におけるスクロール圧縮機の給油溝の縦断面図 従来のスクロール圧縮機の圧縮機構部縦断面図 従来のスクロール圧縮機の固定スクロール平面図

符号の説明

１１ 密閉容器
１２ クランクシャフト
１２ａ 旋回軸部
１２ｂ 主軸部
１３ 主軸受部材
１４ 固定スクロール
１５ 旋回スクロール
１５ａ 鏡板
１６ 圧縮機構
１７ 自転防止機構
１８ 旋回軸受
１９ 吸入室
２０ 吸入パイプ
２１ オイル溜まり
２２ 副軸受部材
２３ 電動機
２３ａ 固定子
２３ｂ 回転子
２４ ピン
２５ａ、２５ｂ バランスウェイト
２６ ポンプ
２７ 給油通路
２８ 背圧室
２９ 旋回軸受部空間
３０ 給油経路
３１ 連通孔
３２ シール材
３３ 給油溝
３４ 圧縮室
３５ 吐出口
３６ リード弁
３７ 容器内吐出室
３８ 吐出ガス通路
３９ 回転子ガス通路
４０ 固定子ガス通路
４１ 圧縮機構部切り欠き
４２ 吐出管
４３ 主軸受

Claims (6)

1. 密閉容器内に、圧縮機構部と電動機を配し、前記圧縮機構部は、鏡板に渦巻状のラップを有する固定スクロールと、この固定スクロールのラップに対向して噛み合うラップを有する旋回スクロールと、この旋回スクロールを前記固定スクロールとにより挟む位置に設けられた主軸受部材で構成し、前記固定スクロールにおけるこの固定スクロールの鏡板と前記旋回スクロールの鏡板との摺動面に給油溝を形成したスクロール圧縮機において、前記給油溝は略円弧形状であり、前記給油溝がシール長の短い部分以外に配置されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 給油溝が、給油溝と圧縮室のシール面のシール長が短い部分以外に位置されたことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 給油溝が、固定スクロールと主軸受部材との締結によるシール面のシール長の短い部分以外に配置されたことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
4. 給油溝が配置されていない部分が円周方向でが２箇所以上形成されたことを特徴とする請求項１〜３に記載のスクロール圧縮機。
5. 給油溝は円周方向両端で溝深さが最小となることを特徴とする請求項１〜３に記載のスクロール圧縮機。
6. 給油溝の内周側角部をテーパ状または十分大きなＲ形状で構成したことを特徴とする請求項１〜５に記載のスクロール圧縮機。