JP2006125363A - スクロール圧縮機 - Google Patents

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JP2006125363A JP2004317873A JP2004317873A JP2006125363A JP 2006125363 A JP2006125363 A JP 2006125363A JP 2004317873 A JP2004317873 A JP 2004317873A JP 2004317873 A JP2004317873 A JP 2004317873A JP 2006125363 A JP2006125363 A JP 2006125363A
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Hiroyuki Kono
博之 河野
Takashi Morimoto
敬 森本
Hirofumi Yoshida
裕文 吉田
Original Assignee
Matsushita Electric Ind Co Ltd
松下電器産業株式会社
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Abstract

【課題】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高効率運転が可能なスクロール圧縮機を提供すること。
【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、溝中心が旋回スクロール15の旋回中心に対して偏心した環状給油溝33を設けることにより、環状給油溝の内周側と圧縮室とのシール長を確保する方向に偏心させ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。
【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給油溝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給油溝を形成しているため、環状の給油溝により溝の内周側と圧縮室とのシール長が短くなる部分、または、固定スクロールと主軸受部材との締結による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、環状給油溝中心を旋回スクロールの旋回中心に対して偏心させたものである。
これによって、環状の給油溝により溝の内周側と圧縮室とのシール長が短くなる部分、または、固定スクロールと主軸受部材との締結によるシール長が短くなる部分の反対方向に偏心させることで、内周側と圧縮室とのシール長が短くなる部分、または、固定スクロールと主軸受部材との締結によるシール長が短くなる部分の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、環状の溝による内周側と圧縮室とのシール長が短くなる部分、または、固定スクロールと主軸受部材との締結によるシール長が短くなる部分の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環状給油溝を形成したスクロール圧縮機において、前記環状給油溝の内周中心を前記旋回スクロールの旋回中心に対して、環状給油溝の内周側と圧縮室との間のシール長が短くなる部分の方向に偏心させることでシール長を確保し、環状給油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2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環状給油溝を形成したスクロール圧縮機において、前記環状給油溝の外周中心を前記旋回スクロールの旋回中心に対して、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の反対方向に偏心させることでシール長を確保し、圧縮機構部外部から環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3の発明は、特に、第1の発明の環状給油溝の内周中心を前記旋回スクロールの旋回中心に対して、環状給油溝の内周側と圧縮室との間のシール長が短くなる部分の反対方向に偏心させることで、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と環状給油溝の内周側と圧縮室との間のシール長の両方を確保することができ、圧縮機構部外部から環状溝外周側への冷媒の漏れと環状給油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4の発明は、特に、第1の発明の環状給油溝の内周中心を外周中心と同心とすることで、固定スクロールを偏心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5の発明は、特に、第1〜4のいずれか1つの発明の流体として二酸化炭素を用いた場合、差圧が大きく冷媒の漏れが起こりやすいため、シール長を確保し、冷媒の漏れを低減することにより、体積効率の低下による性能低下を抑えることがより有効である。
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。
(実施の形態1)
図1は、本発明の第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、本発明の第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、環状給油溝33が形成され、環状給油溝33の内周円中心は旋回スクロール15の旋回中心に対して、環状給油溝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の方向に偏心して配されている。
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環状給油溝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、環状給油溝33が形成され、環状給油溝33の内周円中心を旋回スクロール15の旋回中心に対して、環状給油溝33の内周側と圧縮室34とのシール長が短い部分の方向に偏心させて配することで、環状給油溝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、本実施の形態の環状給油溝33の外周円中心を旋回スクロール15の旋回中心に対して、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と反対方向に偏心させて設けることにより、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、図4のように、本実施の形態の環状給油溝33の内周円中心と外周円中心を、それぞれ旋回スクロール15の旋回中心に対してシール長が確保できる方向に偏心させて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5のように、本実施の形態の環状給油溝33の内周円中心と外周円中心を同心にし、旋回スクロール15の旋回中心に対して偏心させて構成することにより、固定スクロールを偏心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、流体として二酸化炭素を用いた場合、差圧が大きいため、より冷媒が漏れやすく、本実施の形態を施すことによって、シール長を確保し、冷媒の漏れを抑制し、体積効率の低下を抑えることがより有効である。
以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、環状給油溝の内周側と圧縮室とのシール長等を確保できるため、環状給油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。
本発明の実施の形態1におけるスクロール圧縮機の縦断面図 本発明の実施の形態1におけるスクロール圧縮機の固定スクロールの平面図 本発明の実施の形態1におけるスクロール圧縮機の固定スクロールの平面図 本発明の実施の形態1におけるスクロール圧縮機の固定スクロールの平面図 本発明の実施の形態1におけるスクロール圧縮機の固定スクロールの平面図 従来のスクロール圧縮機の圧縮機構部の縦断面図 従来のスクロール圧縮機の固定スクロールの平面図
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 (5)

  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環状給油溝を形成したスクロール圧縮機において、前記環状給油溝の内周中心が前記旋回スクロールの旋回中心から偏心していることを特徴とするスクロール圧縮機。
  2. 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環状給油溝を形成したスクロール圧縮機において、前記環状給油溝の外周中心が前記旋回スクロールの旋回中心から偏心していることを特徴とするスクロール圧縮機。
  3. 環状給油溝の外周中心が旋回スクロールの旋回中心から偏心している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. 環状給油溝の外周中心が環状給油溝の内周中心と同心であることを特徴とする請求項1に記載のスクロール圧縮機。
  5. 流体として二酸化炭素を用いたことを特徴とする請求項1〜4に記載のスクロール圧縮機。
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