JP2007051558A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、粘性損失による性能悪化や、摩耗等による信頼性低下が起こることなく、高効率で信頼性の高いスクロール圧縮機を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明のスクロール圧縮機は、固定スクロール１４の鏡板の旋回スクロール１５の鏡板１５ａとの摺動面に、オイル保持空間３２を形成し、旋回スクロール１５の鏡板１５ａの外周包絡線の内側に配することにより、摺動面に供給されたオイルを保持し、高負荷運転条件でも摺動面の油膜を保持でき、粘性損失や摩耗を低減できる。
【選択図】図４

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。
特開平９−４５７６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、給油溝の外周角部が旋回スクロール鏡板の外周角部より外側に位置するため、摺動面へ供給されたオイルが保持されにくく、高負荷運転条件では摺動面での油膜が薄くなり、オイルによる粘性損失の増大による性能悪化、または、更に油膜が薄くなると油膜切れによる摺動面の摩耗等による信頼性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、粘性損失による性能悪化や、摩耗等による信頼性低下が起こることなく、高効率で信頼性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、固定スクロールの鏡板の旋回スクロールとの摺動面に、旋回スクロールの鏡板の外周に臨まない位置にオイル保持空間を設けたものである。

これによって、摺動面に供給されたオイルはオイル保持空間に保持することができ、高負荷運転条件でも摺動面での油膜が保持することができる。

本発明のスクロール圧縮機は、固定スクロールと旋回スクロールとの摺動面に供給されたオイルを保持することができるため、高負荷運転条件でも摺動面の油膜が保持できるため、粘性損失の増大による性能悪化や、油膜切れによる摺動面の摩耗等による信頼性低下を抑えられる。

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、前記固定スクロールの鏡板の前記旋回スクロールの鏡板との摺動面に、前記旋回スクロールが旋回運動を行っても前記旋回スクロールの鏡板の外周に臨まない位置にオイル保持空間を設けることで、摺動面に供給されたオイルを保持し、高負荷運転条件でも摺動面の油膜を保持でき、粘性損失による性能悪化や摩耗等による信頼性低下を抑えることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明のオイル保持空間に前記旋回スクロールの前記背面空間の前記低圧部のオイルを供給することで、オイル保持空間は吐出圧と吸入圧の中間圧である低圧部のオイルで満たされ、旋回スクロールを固定スクロールとの摺動面から浮き上げようとする力が働き、摺動面の油膜が厚くなりオイルによる粘性損失を低減でき、性能悪化が抑えられる。また、油膜切れによる摩耗等も抑えることができる。

第３の発明は、特に、第1の発明のオイル保持空間に前記旋回スクロールの前記背面空間の前記高圧部のオイルを供給することで、オイル保持空間は吐出圧のオイルで満たされ、旋回スクロールを固定スクロールとの摺動面から浮き上げようとする力がより大きく、摺動面の油膜がより厚くなりオイルによる粘性損失をさらに低減でき、性能悪化が抑えられる。

第４の発明は、特に、第1〜３のいずれか１つの発明のオイル保持空間を円形の窪みとすることで、加工が容易に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４の発明のオイル保持空間を円形の独立した複数の窪みとすることで、オイル保持力を強くすることができ、高負荷運転条件でも摺動面の油膜を保持でき、粘性損失による性能悪化や摩耗等による信頼性低下を抑える効果が大きい。

第６の発明は、特に、第５の発明のオイル保持空間を前記固定スクロールの鏡板の前記旋回スクロールの鏡板との摺動面に全周にわたって配置したことで、旋回スクロールを固定スクロールとの摺動面から浮き上げようとする力が旋回スクロールに均一に働くため、摺動面の全周にわたって油膜が均一に保持され、旋回スクロールが不均一な力を受けて部分的に固定スクロールから引き離される転覆現象が起きることがないので、広範囲な運転条件で、安定的に運転ができ、冷媒の漏れや粘性損失による性能悪化や、摩耗等による信頼性低下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１
４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３１により仕切られており、内側は高圧、外側は背圧室２８となり背圧制御機構により吸入圧と吐出圧の中間圧となっている。

また、固定スクロール１４の鏡板には、旋回スクロール１５の鏡板１５ａとの摺動面に、オイル保持空間３２が形成され、旋回スクロール１５の鏡板１５ａの外周包絡線の内側に配されている。

旋回スクロール１５の鏡板１５ａには背圧室２８からオイル保持空間３２へオイルを供給する連通路３３を形成している。

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、旋回軸受部空間２９と背圧室２８との差圧により給油経路３０を通って背圧室２８に導かれる。背圧室２８に導かれたオイルは旋回スクロール１５の鏡板１５ａに形成した連通路３３を通って固定スクロール１４の鏡板の旋回スクロール１５との摺動面に設けたオイル保持空間３２に供給される。

オイル保持空間３２は旋回スクロール１５の鏡板１５ａの外周包絡線の内側に配されているため、オイル保持空間３２に供給されたオイルは中間圧を保持し、それにより、旋回スクロール１５は固定スクロール１４の摺動面から浮き上がる力を受けることで、摺動面に形成された油膜の厚みが増加し、オイルによる粘性損失が低減し、油膜切れによる摩耗も抑えられる。

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１５ａとの摺動面に、オイル保持空間３２を形成し、旋回スクロール１５の鏡板１５ａの外周包絡線の内側に配し、オイル保持空間３２に背圧室２８からオイルを供給することで、オイル保持空間３２に供給されたオイルは中間圧を保持し、それにより、旋回スクロール１５は固定スクロール１４の摺動面から浮き上がる力を受けることで、摺動面に形成された油膜の厚みが増加し、オイルによる粘性損失が低減し、性能悪化を抑えられる。また、油膜切れによる摩耗も抑えられ、信頼性低下も抑えられる。

（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圧縮機構部１６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３１により仕切られており、内側は高圧、外側は背圧室２８となり背圧制御機構により吸入圧と吐出圧の中間圧となっている。

また、固定スクロール１４の鏡板には、旋回スクロール１５の鏡板１５ａとの摺動面に、オイル保持空間３２が形成され、旋回スクロール１５の鏡板１５ａの外周包絡線の内側に配されている。

旋回スクロール１５の鏡板１５ａには旋回軸受部空間２９からオイル保持空間３２へオイルを供給する連通路３３を形成している。

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３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、旋回軸受部空間２９と背圧室２８との差圧により給油経路３０を通って背圧室２８に導かれる。

もう１系統は、旋回スクロール１５の鏡板１５ａに形成された連通路３３を通って旋回軸受部空間２９から固定スクロール１４の鏡板の旋回スクロール１５との摺動面に設けたオイル保持空間３２に供給される。

オイル保持空間３２は旋回スクロール１５の鏡板１５ａの外周包絡線の内側に配されているため、オイル保持空間３２に供給されたオイルは吐出圧を保持し、それにより、旋回スクロール１５は固定スクロール１４の摺動面から、より大きい浮き上がる力を受けることで、摺動面に形成された油膜の厚みがより増加し、オイルによる粘性損失がさらに低減し、油膜切れによる摩耗も抑えられる。

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１５ａとの摺動面に、オイル保持空間３２を形成し、旋回スクロール１５の鏡板１５ａの外周包絡線の内側に配し、オイル保持空間３２に旋回軸受部空間２９からオイルを供給することで、オイル保持空間３２に供給されたオイルは吐出圧を保持し、それにより、旋回スクロール１５は固定スクロール１４の摺動面からより大きい浮き上がる力を受けることで、摺動面に形成された油膜の厚みがより増加し、オイルによる粘性損失がさらに低減し、性能悪化を抑えられる。また、油膜切れによる摩耗も抑えられ、信頼性低下も抑えられる。

また、図５のように本実施の形態のオイル保持空間３２を円形の独立した複数の窪みとし、固定スクロール１４の鏡板の旋回スクロール１５の鏡板１５ａとの摺動面に全周にわたって配置することにより加工が容易で、オイルの保持力を強くすることができ、さらに、旋回スクロール１５を固定スクロール１４との摺動面から浮き上げようとする力が旋回スクロール１５に均一に働くため、摺動面の全周にわたって油膜が均一に保持され、旋回スクロール１５が不均一な力を受けて部分的に固定スクロール１４から引き離される転覆現象が起きることがないので、広範囲な運転条件で、安定的に運転ができ、冷媒の漏れや粘性損失による性能悪化や、摩耗等による信頼性低下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、固定スクロールの鏡板の旋回スクロールの鏡板との摺動面に形成される油膜の厚みを増加できるため、オイルの粘性損失による性能悪化や油膜切れによる摩耗がないので、高効率で信頼性の高い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 本発明の実施の形態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 シール材
３２ オイル保持空間
３３ 連通路
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、前記固定スクロールの鏡板の前記旋回スクロールの鏡板との摺動面に、前記旋回スクロールが旋回運動を行っても前記旋回スクロールの鏡板の外周に臨まない位置にオイル保持空間を設けたことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 前記オイル保持空間に、前記旋回スクロールの前記背面空間の前記低圧部のオイルを供給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. 前記オイル保持空間に、前記旋回スクロールの前記背面空間の前記高圧部のオイルを供給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。
4. 前記オイル保持空間は、円形の窪みであ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。
5. 前記オイル保持空間は、円形の独立した複数の窪みであることを特徴とする請求項４に記載のスクロール圧縮機。
6. 前記オイル保持空間を、前記固定スクロールの鏡板の前記旋回スクロールの鏡板との摺動面に全周にわたって配置したことを特徴とする請求項５に記載のスクロール圧縮機。

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