JP2006336543A - スクロール圧縮機 - Google Patents

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Hiroyuki Kono
博之 河野
Noboru Iida
飯田  登
Daisuke Funakoshi
大輔 船越
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Abstract

【課題】圧縮室の漏れや、給油過多による吸入加熱を抑え、それ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】旋回スクロール鏡板15a内の給油経路28の途中に、給油経路28を開閉する給油経路制御弁装置31を設けることにより、給油通路28を通じて供給されるオイルは、運転条件に応じて制御されるため、低負荷条件では圧縮室36のシール性が確保できる給油量が供給でき、高負荷条件では給油量を抑えることができる。
【選択図】図1

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、オイル溜まりのオイルを、クランクシャフトを貫通している給油通路を通じて旋回軸上端の旋回軸受部空間に供給する給油機構を有し、旋回スクロール鏡板内の給油経路を通って背圧室に給油され圧縮室へと供給される(例えば、特許文献1参照)。
図5は、特許文献1に記載された従来のスクロール圧縮機の縦断面図を示すものである。図に示すように、クランクシャフト1と、給油通路2と、旋回軸受部3と、旋回軸受部空間4と、旋回スクロール5と、給油経路6と、背圧室7と、固定スクロール8と、主軸受部材9から構成されている。
特開2003−239880号公報
しかしながら、前記従来の構成では、クランクシャフト1の給油通路2を通って旋回軸上端の旋回軸受部空間に供給されるオイルは、旋回軸受部空間4と背圧室7との圧力差により、旋回スクロール鏡板内の給油経路を通って背圧室7に給油され、圧縮室に供給される。そのため、圧力差の小さい低負荷条件で圧縮室のシール性を確保できる給油量に設定すると、圧力差の大きい高負荷条件では給油量が多すぎ吸入加熱による体積効率の低下が発生す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、広範囲の運転条件において効率の高い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、旋回スクロール鏡板内の給油経路の途中に、給油経路を開閉する給油経路制御弁装置を設けたものである。
これによって、給油経路を通じて供給されるオイルは、運転条件に応じて制御されるため、低負荷条件ではシール性を確保できるオイル量が供給でき、高負荷条件では給油量を抑えることができる。
本発明のスクロール圧縮機は、低負荷条件ではシール性を確保するのに十分なオイル量を供給することにより、圧縮室の漏れを抑えることができ、高負荷条件での給油量を抑えることにより、吸入加熱による体積効率の低下を抑制することができる。
第1の発明は、密閉容器内に、圧縮機構部と電動機とオイル溜まりを配し、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と、前記旋回スクロールの鏡板に設けられた旋回軸受部に嵌合し、旋回スクロールを旋回運動させる旋回軸を有するクランクシャフトと、前記主軸受部材に設けられ前記クランクシャフトを軸支する主軸受部と、同じく前記主軸受部材に前記旋回スクロールの背面空間を高圧部と低圧部に仕切る仕切り手段を有し、前記オイル溜まりのオイルを前記クランクシャフトに軸方向に貫通する給油通路を通じて前記旋回軸上端の旋回軸受部空間に供給する給油機構を有し、前記旋回軸受部空間と前記仕切り手段の低圧側を連通する給油経路を前記旋回スクロール鏡板内に設けた密閉型スクロール圧縮機において、前記給油経路の途中に前記給油経路を開閉する給油経路制御弁装置を設けたことにより、給油経路を通じて供給されるオイルは、運転条件に応じて制御されるため、低負荷条件ではシール性を確保できるオイル量が供給でき、高負荷条件では給油量を抑えることができるため、低負荷条件では圧縮室の漏れを抑えることができ、高負荷条件では吸入加熱による体積効率の低下を抑制することができる。
第2の発明は、特に、第1の発明の給油経路制御弁装置を弁体とバネで構成し、前記弁体の両側はそれぞれ高圧部と低圧部が付加され、その差圧とバネの付勢力により前記給油経路制御弁装置が作動することにより、圧縮機の外部から制御する必要が無く、簡単な構造で給油量を制御することができる。
第3の発明は、特に、第2の発明の給油経路制御弁装置が、弁体の両側の差圧が大きいときに閉じ、差圧が小さいときに開くように作動することにより、差圧の大きい高負荷条件では弁が閉じ給油経路が遮断されるため給油量を抑えることができ、差圧の小さい低負荷条件では弁が開き給油経路を通って給油が行われる。それにより、高負荷条件では吸入加熱による体積効率の低下を抑制でき、低負荷条件では給油により圧縮室の漏れ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つの発明の給油経路の出口を仕切り手段の低圧側に間欠的に開口するように設けたことにより、異物やコンタミ等により給油経路が閉塞しないように給油経路の流路面積を大きくした場合でも、給油経路の出口が開口する時間を短くすることで、給油量が必要以上に増えることを抑えることができる。
第5の発明は、特に、第4の発明の給油経路の出口が、旋回スクロールの旋回運動によって、仕切り手段の低圧側に間欠的に開口するように設けたことにより、簡単な構造で構成することができるため、コスト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。
(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スクロール圧縮機の圧縮機構部の縦断面図を示すものである。
図1、図2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口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。
旋回スクロール15外周部には背圧室26が固定スクロール14と主軸受部材13により形成され、この背圧室26は吸入室19と連通している。さらに旋回軸部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27から半径方向に背圧室26まで貫通した給油経路28を旋回スクロール15の鏡板15a内に設け、給油経路28の途中には弁体29とバネ30によって構成される給油経路制御弁装置31を設け、弁体29の旋回軸受部空間27側には高圧が、その反対側には低圧が付加され、弁体29はバネ30により高圧側に押付けられている。弁体29には連通孔32が形成され、連通孔32の入口は弁体29の高圧側に開口し、連通孔32の出口は給油経路28の出口に連通している。
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33により仕切られており、内側は高圧、外側は背圧室26となり低圧となっている。
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34によって構成され、クランクシャフト12には、オイル溜まり21内のオイルを旋回軸受部空間27に供給するため軸方向に貫通している給油通路35が設けられている。
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36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の外周部の吸入口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37からリード弁38を押し開いて容器内吐出室39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40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41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42、圧縮機構部16外周に配した圧縮機構部切り欠き43を通って密閉容器11の上部に到達し、吐出管44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34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35を通じて旋回軸受部空間27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45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、旋回軸受部空間27と背圧室26との差圧により給油経路28、弁体29内の連通孔32を通って背圧室26に導かれる。
ここで、旋回軸受部空間27と背圧室26との差圧が小さいときは、バネ30のバネ力により弁体29は旋回軸受部空間27側へ押し付けられて、弁体29内の連通孔32の出口は給油経路28の出口に連通して、背圧室26へ給油が行われる。旋回軸受部空間27と背圧室26との差圧が大きく、バネ30のバネ力より強い力が作用すると弁体29は低圧側へ押され、弁体29内の連通孔32の出口は給油経路28の出口と連通しないため、給油経路28が遮断され背圧室26への給油が行われない。
以上のように本実施の形態においては、給油経路28の途中に、弁体29とバネ30で構成された給油経路制御弁装置31を設け、弁体29の旋回軸受部空間27側には高圧を、その反対側には低圧を付加し、弁体29をバネ30により高圧側に押付け、弁体29には連通孔32を形成し、連通孔32の入口を弁体29の高圧側に開口し、連通孔32の出口を給油経路28の出口に連通することにより、旋回軸受部空間27と背圧室26との差圧が小さいときは、バネ30のバネ力により弁体29は旋回軸受部空間27側へ押し付けられて、弁体29内の連通孔32の出口は給油経路28の出口に連通して、背圧室26へ給油が行われる。また、旋回軸受部空間27と背圧室26との差圧が大きく、バネ30のバネ力より強い力が作用すると弁体29は低圧側へ押され、弁体29内の連通孔32の出口は給油経路28の出口と連通しないため、給油経路28が遮断され背圧室26への給油が行われない。そのため、旋回軸受部空間27と背圧室26との差圧が小さい低負荷条件では圧縮室36のシール性を確保するのに必要な給油量が確保でき、圧縮室36の漏れによる性能低下を抑えられ、旋回軸受部空間27と背圧室26との差圧が大きい高負荷条件では給油による吸入加熱が抑制され、体積効率の低下を抑えることができる。
(実施の形態2)
図3は、本発明の第2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4は、本発明の第2の実施の形態におけるスクロール圧縮機の圧縮機構部の縦断面図を示すものである。
図3、図4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口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。
旋回スクロール15外周部には背圧室26が固定スクロール14と主軸受部材13により形成され、この背圧室26は吸入室19と連通している。さらに旋回軸部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27から半径方向に背圧室26まで貫通した給油経路28を旋回スクロール15の鏡板15a内に設け、給油経路28の途中には弁体29とバネ30によって構成される給油経路制御弁装置31を設け、弁体29の旋回軸受部空間27側には高圧が、その反対側には低圧が付加され、弁体29はバネ30により高圧側に押付けられている。弁体29には連通孔32が形成され、連通孔32の入口は弁体29の高圧側に開口し、連通孔32の出口は給油経路28の出口に連通している。
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33により仕切られており、内側は高圧、外側は背圧室26となり低圧となっている。給油経路28の出口は、旋回スクロール15の旋回運動により、シール材33の外周に間欠的に臨む位置に設けられている。
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34によって構成され、クランクシャフト12には、オイル溜まり21内のオイルを旋回軸受部空間27に供給するため軸方向に貫通している給油通路35が設けられている。
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36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の外周部の吸入口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37からリード弁38を押し開いて容器内吐出室39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40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41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42、圧縮機構部16外周に配した圧縮機構部切り欠き43を通って密閉容器11の上部に到達し、吐出管44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34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35を通じて旋回軸受部空間27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45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、給油経路28の出口がシール材33の外周部(背圧室26)に臨んでいる状態のとき旋回軸受部空間27と背圧室26との差圧により給油経路28、弁体29内の連通孔32を通って背圧室26に導かれる。
ここで、旋回軸受部空間27と背圧室26との差圧が小さいときは、バネ30のバネ力
により弁体29は旋回軸受部空間27側へ押し付けられて、弁体29内の連通孔32の出口は給油経路28の出口に連通して、背圧室26へ給油が行われる。旋回軸受部空間27と背圧室26との差圧が大きく、バネ30のバネ力より強い力が作用すると弁体29は低圧側へ押され、弁体29内の連通孔32の出口は給油経路28の出口と連通しないため、給油経路28が遮断され背圧室26への給油が行われない。
さらに、給油経路28の出口がシール材33の外周部(背圧室26)に臨んでいる状態のときのみ給油されるので、異物やコンタミ等により給油経路28が閉塞しないように給油経路28の流路面積を大きくした場合でも、給油経路28の出口が開口する時間を短くすることで、給油量が必要以上に増えることを抑えることができる。
以上のように本実施の形態においては、給油経路28の途中に、弁体29とバネ30で構成された給油経路制御弁装置31を設け、弁体29の旋回軸受部空間27側には高圧を、その反対側には低圧を付加し、弁体29をバネ30により高圧側に押付け、弁体29には連通孔32を形成し、連通孔32の入口を弁体29の高圧側に開口し、連通孔32の出口を給油経路28の出口に連通し、給油経路28の出口を旋回スクロール15の旋回運動によりシール材33の外周に間欠的に臨む位置に設けたことにより、旋回軸受部空間27と背圧室26との差圧が小さいときは、バネ30のバネ力により弁体29は旋回軸受部空間27側へ押し付けられて、弁体29内の連通孔32の出口は給油経路28の出口に連通して、給油経路28の出口がシール材33の外周部(背圧室26)に臨んでいる状態のとき、背圧室26へ給油が行われる。また、旋回軸受部空間27と背圧室26との差圧が大きく、バネ30のバネ力より強い力が作用すると弁体29は低圧側へ押され、弁体29内の連通孔32の出口は給油経路28の出口と連通しないため、給油経路28が遮断され背圧室26への給油が行われない。そのため、旋回軸受部空間27と背圧室26との差圧が小さい低負荷条件では圧縮室36のシール性を確保するのに必要な給油量が確保でき、圧縮室36の漏れによる性能低下を抑えられ、旋回軸受部空間27と背圧室26との差圧が大きい高負荷条件では給油による吸入加熱が抑制され、体積効率の低下を抑えることができる。さらに、異物やコンタミ等により給油経路28が閉塞しないように給油経路28の流路面積を大きくした場合でも、給油経路28の出口が開口する時間を短くすることで、給油量が必要以上に増えること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、負荷条件(差圧)により給油量を調整できるため、給油量過多による吸入加熱や、給油量不足による圧縮室のシール不足による性能低下がないので、広範囲の運転条件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圧縮機構部の縦断面図 本発明の実施の形態2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2における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縦断面図
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 吸入口
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 背圧室
27 旋回軸受部空間
28 給油経路
29 弁体
30 バネ
31 給油経路制御弁装置
32 連通孔
33 シール材
34 ポンプ
35 給油通路
36 圧縮室
37 吐出口
38 リード弁
39 容器内吐出室
40 吐出ガス通路
41 回転子ガス通路
42 固定子ガス通路
43 圧縮機構部切り欠き
44 吐出管
45 主軸受部

Claims (5)

  1. 密閉容器内に、圧縮機構部と電動機とオイル溜まりを配し、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と、前記旋回スクロールの鏡板に設けられた旋回軸受部に嵌合し旋回スクロールを旋回運動させる旋回軸を有するクランクシャフトと、前記主軸受部材に設けられ前記クランクシャフトを軸支する主軸受部と、同じく前記主軸受部材に前記旋回スクロールの背面空間を高圧部と低圧部に仕切る仕切り手段を有し、前記オイル溜まりのオイルを前記クランクシャフトに軸方向に貫通する給油通路を通じて前記旋回軸上端の旋回軸受部空間に供給する給油機構を有し、前記旋回軸受部空間と前記仕切り手段の低圧側とを連通する給油経路を前記旋回スクロール鏡板内に設けた密閉型スクロール圧縮機において、前記給油経路の途中に前記給油経路を開閉する給油経路制御弁装置を設けたことを特徴とするスクロール圧縮機。
  2. 給油経路制御弁装置は弁体とバネで構成され、前記弁体の両側はそれぞれ高圧部と低圧部が付加され、その差圧とバネの付勢力により前記給油経路制御弁装置が作動す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。
  3. 給油経路制御弁装置は弁体の両側の差圧が大きいときに閉じ、差圧が小さいときに開くように作動することを特徴とする請求項2に記載のスクロール圧縮機。
  4. 給油経路の出口が、仕切り手段の低圧側に間欠的に開口するように設けたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のスクロール圧縮機。
  5. 給油経路の出口が旋回スクロールの旋回運動によって、仕切り手段の低圧側に間欠的に開口するように設けたことを特徴とする請求項4に記載のスクロール圧縮機。
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WO2012147145A1 (ja) 2011-04-25 2012-11-01 株式会社日立製作所 冷媒圧縮機及びこれを用いた冷凍サイクル装置
CN105508241A (zh) * 2015-12-22 2016-04-20 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 一种涡旋压缩机及其控制方法

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