JP2008019761A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼球からなる背圧制御弁の微小隙間を潤滑オイルが通過することによる背圧制御弁の回転運動を損なわないようにすることで、背圧制御機構の制御安定性を向上させ、漏れ損失を低減させ高効率を実現することのできるスクロール圧縮機を提供する。
【解決手段】背圧制御弁４０の回転運動を損なわないように背圧制御弁４０と制御用バネ４１が接触する部分に超仕上げ加工を施す。または、制御用バネ４１が制御弁４０と接触する終端部にテーパー加工を施す。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機、冷凍機器等に使用される圧縮機であって、背圧制御機構を設けている場合に、制御安定性を向上させて漏れ損失を低減することにより高効率を可能とするスクロール圧縮機に関するものである。

従来のスクロール圧縮機としては、鏡板に渦巻き状のスクロールラップを直立形成した固定スクロールと旋回スクロールとを噛み合わせて円弧状の圧縮室を形成し、旋回スクロールを固定スクロールに対して自転を拘束した状態で旋回運動させることによって圧縮室を外周側から内周側に向かって移動させながら容積を減じることで圧縮動作を行わせるものがある。このスクロール圧縮機は旋回スクロールと固定スクロールとの噛み合わせ部から圧縮ガスが漏洩して効率低下の原因となるという問題点を有しており、従来から様々な対策が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図６は前記特許文献１に記載された従来の密閉型スクロール圧縮機を示すものである。

図６において１０は固定スクロール、１１は旋回スクロール、３５は固定スクロールに設けられた背圧制御機構であり、背圧室２９がある一定以上の差圧に保たれるように制御用バネ４５が動作し、背圧制御弁４０を浮上させて微小な流体経路を形成し、背圧室２９内の圧縮機潤滑オイルが流れることにより圧力を制御して、固定スクロール１０と旋回スクロール１１間の隙間を低減させ、洩れ損失を低減させている。
特開２００２−３１００７６号公報（第２頁〜３頁、図１）

しかしながら、近年の高効率化要求を受け、スクロール圧縮機はより低差圧状態での運転安定性を求められ、背圧室の差圧を大きくすることで固定スクロールと旋回スクロールの密着性を向上させる必要があり、そのために固定スクロールに形成される背圧制御機構における制御用バネのバネ定数を高める必要があるが、背圧制御弁の開度は微小であり、周囲を流れる潤滑オイル粘性は高く、流速は非常に早いために背圧制御弁を鋼球とし、回転力に変換させることでその周囲に発生する流体力を逃がして制御安定を図っている構成上、バネ定数を高めることでよりバネ径は大きくなり、背圧制御弁開度は微小になる場合、潤滑オイルの流速は早くなり、ごくわずかに背圧制御弁と制御用バネに引っかかり等の不具合がある場合には背圧制御機構が機能しなくなる問題が発生する。これにより圧縮機は機能不全を起こし、搭載される機器において大きな問題を発生させてしまう。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、背圧制御弁の回転運動を損なわないようにすることで、背圧制御機構の制御安定性を向上させ、漏れ損失を低減させ高効率を実現することのできる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、背圧制御弁と接触する制御用バネの接触部を超仕上げ加工することにより、背圧制御弁の自転を妨げないようにするものである。

本構成によって、制御用バネのバネ定数を強くした場合においても、背圧制御弁の周りを前記潤滑オイルが流れる際の背圧制御機構の制御安定性を確保し、漏れ損失を低減させ
高効率を実現することができる。

本発明のスクロール圧縮機によれば、背圧制御機構の安定性を確保しつつ、背圧室と圧縮室の差圧を拡大し、低差圧時においても高効率を確保できるスクロール圧縮機を提供することができる。

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。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態におけるスクロール型密閉圧縮機の断面図である。

図１において、１１は旋回スクロール、１０は固定スクロールであり、噛み合わされて圧縮室３２を形成する。１４は冷媒を吸入する吸入孔、１５は圧縮した冷媒を吐出する吐出孔、１２は旋回スクロール１１の自転を拘束するオルダム継ぎ手であり、回転軸６が電動機３により駆動されて回転することにより旋回スクロール１１が旋回運動することによって圧縮を行う。３１が固定スクロール１０に設けられた背圧制御機構を示し、４０の背圧制御弁、４１制御用バネ、４２背圧ピン、４３勘合部品より成り立っており、旋回スクロール１１の背面に設けられた背圧室２９と連通しており、回転軸６の下端と連結したオイルポンプ１８が潤滑オイル１９を回転軸６の内部の空間を通して背圧室２９へ潤滑オイル１９を供給し、ある一定以上の圧力になると制御用バネ４１が作動し背圧制御弁４０が開き、圧縮室３０と連通させる。これにより背圧室２９の圧力を一定に保つのである。

図２および図３は図１における背圧制御部分の作動時の図である。図２および図３において、背圧制御弁４０は鋼球であり、制御用バネ４１とＡ１に示す部分で接触しており、背圧制御弁４０が微小な隙間Ｗを構成することで図の矢印ように潤滑オイル１９が背圧室２９より圧縮室３０へと流れ込む。その際にその流速とオイルの粘度により背圧制御弁４０には回転力が発生し回転する。制御用バネ４１の背圧制御弁４０との接触部を研磨等の超仕上げ加工をすることにより背圧制御弁４０は容易に回転が可能となり、背圧制御機構の制御安定性が向上する。

（実施の形態２）
図４は制御用バネ４１の拡大図であり、背圧制御弁４０との接触部Ａ１の巻数を増やし、かつその内径にテーパ加工を施してある。背圧制御弁４０は容易に回転が可能となり、背圧制御機構の制御安定性が向上する。

（実施の形態３）
図５は制御用バネ４１の拡大図であり、背圧室の差圧を０．５ＭＰａ以上とするためにバネ定数を大きくするために、バネ径が太く設計されており、背圧制御弁４０との接触する終端部にテーパ加工を施してある。背圧制御弁４０は容易に回転が可能となり、背圧制御機構の制御安定性が向上する。

以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、背圧制御機構の安定性を確保しつつ、背圧室と圧縮室の差圧を拡大し、低差圧時においても高効率を確保できるスクロール圧縮機を提供することが可能となるので、除湿機や乾燥機その他のヒートポンプ応用機器等の用途にも適用できる。

本発明実施形態１における圧縮機の断面図 本発明実施形態１における背圧制御部の断面図 本発明実施形態１における背圧制御部の拡大断面図 本発明実施の形態２における制御用バネ４１の拡大断面図 本発明実施の形態３における制御用バネ４１の拡大断面図 従来のスクロール圧縮機を示す断面図

符号の説明

３ 電動機
６ 回転軸
１０ 固定スクロール
１１ 旋回スクロール
１２ オルダム継ぎ手
１４ 吸入孔
１５ 吐出孔
１８ オイルポンプ
１９ 潤滑オイル
２９ 背圧室
３０ 圧縮室
４０ 背圧制御弁
４１ 制御用バネ
４２ 背圧ピン

Claims (4)

1. 旋回スクロールの背面に形成した背圧室に背圧制御機構により制御された背圧を作用させ、圧縮室内部と背圧室内部との差圧を発生させることにより前記旋回スクロールを固定スクロール側に付勢密着させるスクロール圧縮機であって、前記背圧制御機構は、差圧を調整する制御用バネと、背圧制御機構部と背圧室内部との連通部を制御する鋼球の背圧制御弁とを用いて形成しており、圧縮機安定運転時においては設定差圧が一定状態となるように前記背圧制御弁が常に微小な隙間を形成させており、その隙間を前記背圧室内部の圧力を形成する圧縮機潤滑オイルが流れる場合に、前記制御用バネと前記背圧制御弁の接触部において前記制御用バネ接触部を超仕上げし、前記背圧制御弁の周りを前記潤滑オイルが流れる際に前記背圧制御弁を回転させようとする場合の回転運動を妨げないようにしたスクロール圧縮機。
2. 請求項１記載のスクロール圧縮機であって、制御用バネの背圧制御弁との接触部のバネ巻数を増やし、かつテーパ状の加工を施すことにより、前記背圧制御弁の周りを潤滑オイルが流れる際の背圧制御弁の回転運動を滑らかにするスクロール圧縮機。
3. 請求項１記載のスクロール圧縮機であって、制御用バネを背圧室の差圧を０．５ＭＰａ以上にするようなバネ定数にすることで、前記背圧室の差圧を大きく設定するためにバネ径が太くなり、かつ安定運転時の背圧制御弁が形成する隙間が更に微小となることで流れる潤滑オイルの流速が高速になり、わずかな制御用バネの終端面と背圧制御弁との接触部の抵抗でも前記背圧制御弁の回転運動が制限されて背圧機構が不安定になる場合に、前記制御用バネの終端部にテーパ加工を施すことにより、背圧制御弁の周りを潤滑オイルが流れる際に背圧制御弁の回転運動を滑らかにするスクロール圧縮機。
4. 請求項１記載のスクロール圧縮機であって、自然冷媒Ｒ７４４用の圧縮機とするために、高粘度の潤滑オイルを用いているために、その粘性抵抗により前記背圧制御弁に及ぼす回転させようとする力が大きくなるため、前記背圧制御弁の回転運動を滑らかにすることで、前記背圧制御機構の制御安定性を確保し、漏れ損失を低減させ高効率を実現することを特徴とする請求項１〜３記載のスクロール圧縮機。

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