JP2009062908A

JP2009062908A - スクロール圧縮機

Info

Publication number: JP2009062908A
Application number: JP2007232337A
Authority: JP
Inventors: Taisei Kobayakawa; 大成小早川; Hideto Oka; 秀人岡
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2007-09-07
Filing date: 2007-09-07
Publication date: 2009-03-26

Abstract

【課題】吸入室よりも圧力が高い圧縮空間においても、旋回スクロールと固定スクロールの摺動部の潤滑状態を良好に保ち、高効率かつ高信頼性なスクロール圧縮機を提供すること。
【解決手段】密閉容器１の底部の油溜からの潤滑油を供給する給油通路として、旋回スクロールラップ９ａの先端９ｃと連絡する第２の連絡通路２４ｂを旋回スクロール９の鏡板９ｂ内に設け、旋回スクロールラップ９ａの先端９ｃにラップに対向する両側の圧縮室３０ａ、３０ｂに開口する一対の円弧溝２６を設け、かつ一対の円弧溝２６のいずれか一方が、第２の連絡通路２４ｂと連通する構成にしたことにより、吸入室１３よりも圧力が高い圧縮空間３０ａ、３０ｂにおいても旋回スクロール９と固定スクロール６の摺動部の潤滑を良好に維持することができ、高効率かつ高信頼性なスクロール圧縮機を提供することが出来る。
【選択図】図３

Description

本発明は、空調機、冷凍機、ブロワ、給湯機等に使用され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において、固定スクロールと旋回スクロールの摺動部に潤滑油を供給する機構で摺動面の潤滑を良好にし、機械損失の低減による効率の向上と信頼性の向上が求められていた。

図２は、特許文献１に記載された従来のスクロール圧縮機を示すものである。図２に示すように、旋回スクロールの鏡板１０５ａ上に環状溝１２０と同環状溝１２０の内周から内側に向かい、吸入室と連通する内溝１２３、固定スクロールの鏡板１０４ａ上に環状溝１２１と同環状溝の外側に向かい背圧室に連通する外溝１２２を形成して背圧室と吸入室１２４を連通し、吐出圧力と吸気圧力の中間の圧力を前記溝１２２に作用させ、背圧室から固定スクロール１０４の外溝１２２、環状溝１２１、旋回スクロールの環状溝１２０、内溝１２３の順に通って吸入室１２４に入る潤滑油の流れにより、固定スクロールの鏡板１０４ａ、旋回スクロールの鏡板１０５ａとラップを潤滑し、吐出口１１４から還流させることにより、固定スクロール１０４と旋回スクロール１０５の摺動部の潤滑状態の向上から機械損失が減少し効率の向上が得られ、さらに給油機構が簡単な構造であるために運転直後から素早く摺動部にオイルが供給され、より高い信頼性を持ったスクロール圧縮機の提供ができることが開示されている。
特開平８−２００２５２号公報

しかしながら、前記従来の構成では背圧室から吸入室に潤滑しながらオイルを流すために、多量のオイルは吸入室に入るが、吸入室よりも圧力が高い圧縮空間にはオイル供給がほとんどなされず、旋回スクロールと固定スクロールとの摺動部への潤滑不足が起こり、摺動損失増加による効率低下や、ラップ間の干渉により摩耗量が大きくなる可能性がある等の信頼性上の課題を有していた。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、高効率かつ高信頼性な圧縮機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、油溜から潤滑油を供給する旋回スクロール鏡板内の第１の連絡通路と旋回スクロールラップ先端と連絡する第２の連絡通路を設け、旋回スクロールラップ先端にもラップに対向する両側の圧縮室に開口する一対の円弧溝を設け、かつその一対の円弧溝のいずれか一方が、第２の連絡通路する構成にするものである。

上記のような給油構成にすることによって、吸入室よりも圧力が高い圧縮空間においても旋回スクロールと固定スクロールの摺動部の潤滑を良好に維持することができ、摺動損失増加による効率低下や、ラップ間の干渉による焼きつきや異常磨耗を回避することができる。

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の摺動部の潤滑を良好にすることによって、より高効率で高信頼性な圧縮機を提供することができる。

第１の発明は、底部に潤滑油を溜める油溜を有し、吐出圧力が作用する密閉容器の内部動機と、この電動機で駆動する圧縮機構を配設し、圧縮機構を固定スクロールと、固定スクロールと噛み合い複数個の圧縮室を形成する旋回スクロールと、この旋回スクロールの自転を防止して旋回のみをさせる自転拘束部品と、旋回スクロールを旋回駆動するクランク軸と、このクランク軸に形成した主軸を支承する主軸受を有する軸受部品を含んで構成し、旋回スクロールの反ラップ側の鏡板背面に前記クランク軸に設けた偏心駆動係合部に係合して旋回スクロールを旋回駆動する旋回駆動係合部を設け、この旋回駆動係合部の外方に鏡板背面に作用する圧力を鏡板背面の中心部に作用する吐出圧力と、鏡板背面の外周に作用する吐出圧力より低い圧力とに仕切る摺動仕切環を配設し、鏡板背面の中心部に前記油溜りより高圧潤滑油を供給し、鏡板背面中心部と前記摺動仕切環の外方の空間に形成される背圧室とを連絡する第１の連絡通路と、前記第１の連絡通路と連絡し、前記スクロールラップ先端を開口端にもつ第２の連絡通路とを旋回スクロールの鏡板内部に備え、旋回スクロールラップ先端にラップに対向する両側の圧縮室に開口する一対の円弧溝を設け、かつ前記一対の円弧溝のいずれか一方が、前記第２の連絡通路と連通する構成にするものである。

このような構成にすることによって、吸入室よりも圧力が高い圧縮空間においても旋回スクロールと固定スクロールの摺動部の潤滑を良好に維持することができ、摺動損失増加による効率低下や、ラップ間の干渉による焼きつきや異常磨耗を回避することができる。また、オイルシール性能が向上することにより、ラップ摺動部の前後に形成される高圧力の圧縮室と低圧力の圧縮室との冷媒の洩れこみによる効率低下や、ラップ加工精度や組立て精度が低い場合にラップ間に形成される隙間からの冷媒の洩れこみによる効率低下も抑制することができる。

第２の発明は、旋回スクロールラップ先端の一対の円弧溝のうち旋回スクロールの巻始め側の円弧溝が、第２の連絡通路と連通する構成にするものである。このような構成にすることによって、一対の円弧溝がともに給油孔である第２の連絡通路の開口端よりも圧力が低い側に位置することになり、その差圧により潤滑油の給油を安定化させることができる。この結果、近傍の圧縮室のオイルシール性能が向上し、圧縮機の高効率化と高信頼性化を達成することできる。

第３の発明は、第２の連絡通路よりも、前記一対の円弧溝の溝幅を大きくする構成にすることによって、旋回スクロールラップ先端の第２の連絡通路の開口部を絞ることなく、潤滑油を円弧溝から圧縮室空間に供給させることができ、潤滑能力を維持することができるようになる。また、第２の連絡通路の開口端の加工バリの発生も抑えることができる。

第４の発明は、旋回スクロールラップに対向する両側の圧縮室に開口する一対の円弧溝をエンドミル加工によって形成することによって、ラップ先端との同時加工が可能になり、生産性の向上に寄与させることができる。また、円弧溝加工におけるシビアな深さ制御も可能になり、圧縮室への給油量制御による圧縮機性能の安定化を図ることができる。

第５の発明は、第１〜４のいずれかの発明のスクロール圧縮機において、冷媒としてＣＯ２を用いることで、差圧が大きくなることにより、旋回スクロールと固定スクロールの摺動面に加わる負荷が非常に大きくなる場合においても、高効率と高信頼性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圧縮機の縦断面図を示すものである。また、図３〜６は旋回スクロール９のラップ方向から見た拡大図および部分拡大図である。

図１において、底部に潤滑油を溜める油溜を有する吐出圧力雰囲気の密閉容器１の内部に圧縮機構とこれを駆動する電動機の固定子３ａを固定し、電動機の回転子３ｂに圧縮機構を駆動するクランク軸４を結合し、密閉容器１の圧縮機構の周囲を油溜とする。圧縮機構は、固定スクロール６と、この固定スクロール６と噛み合って複数個の圧縮室１１を形成する旋回スクロール９と、この旋回スクロール９の自転を防止して旋回のみをさせる自転拘束部品と、この旋回スクロール９の反ラップ側に設けた旋回軸４ｂと、クランク軸４の主軸４ａの内方に設けこの旋回軸４ｂが嵌入する偏芯軸受１０と、このクランク軸４の主軸４ａを支承する主軸受１４と旋回スクロール９の鏡板９ｂ背面から微小な間隔の隙間をおいてこの旋回スクロール９の軸方向の動きを制限する軸方向移動制限平面部を有する主軸受部品５が配置されている。この軸方向移動制限平面部には、鏡板９ｂにかかる気体圧力を中心部に掛かる吐出圧力が作用する空間２０と、鏡板９ｂの背面の外周にかかる吐出圧力よりも低い圧力が作用する背圧室１８とに仕切る摺動仕切環１６が配設されている。

旋回スクロール９ａの内部には、摺動仕切環１６の内側の吐出圧力作動空間２０と背圧室１８とを絞り機構２１を介して連絡する第１の連絡通路２４ａと、第１の連絡通路２４ａと旋回スクロールラップ先端９ｃとを連絡する第２の連絡通路２４ｂが配設されており、さらに旋回スクロールのラップ先端９ｃには第２の連絡通路２４ｂと連通する概インボリュート形状の溝２５と、概インボリュート形状の溝２５に連通し旋回スクロールラップ幅よりも大きい直径で形成されかつラップに対向する両側の圧縮室３０ａ、３０ｂに開口する一対の円弧溝２６が配設される構成となっている。

また、クランク軸４にもその内部を貫通する給油通路７を設け、この給油通路７の反圧縮機構側の端面はオイルポンプ８を介して油溜と、圧縮機構側の端面は旋回スクロール鏡板９ｂ背面の中心部の吐出圧力が作用する空間２０とそれぞれ連通する構成になっている。

このような構成にすることによって、油溜からオイルポンプ８などで旋回スクロール鏡板９ｂ背面の中心部の吐出圧力が作用する空間２０へ導かれた潤滑油は、第１の連絡通路２４ａから一方は、絞り機構２１を経由して固定スクロール６と主軸受部品５とによって囲まれて形成される背圧室１８と、旋回スクロール９を固定スクロール６へ押しつける機能を持った背圧調整機構２２を経由して吸入室１３へと導かれる。もう一方は、旋回スクロールラップ先端９ｃとを連絡する第２の連絡通路２４ｂを経由して、旋回スクロールラップ先端９ｃの一対の円弧溝２６から、吸入室１３より圧力が高い両側の圧縮室３０ａ、３０ｂにそれぞれ適量供給されることによって、旋回スクロール９と固定スクロール６の摺動部の潤滑を良好に維持することができ、摺動損失増加による効率低下や、ラップ間の過干渉による焼きつきや異常摩耗を回避することができる。

また、両圧縮室３０ａ、３０ｂに潤滑油が適量供給されてオイルシール性能が向上することにより、ラップ摺動部の上下流に形成される高圧力の圧縮室と低圧力の圧縮室との冷媒の洩れこみによる効率低下や、ラップ加工精度や組立て精度が低い場合にラップ間に形成される隙間からの冷媒の洩れこみによる効率低下も抑制することができる。なお、圧縮室に供給する給油量は概インボリュート形状の溝２５や一対の円弧溝２６の各寸法（長さ、幅、深さｅｔｃ）を適切に選択することにより、制御することが可能になり、粘性損失や冷媒過熱損失が大きくならない範囲で給油量を多くとるように寸法設計すれば、高効率かつ高信頼性のスクロール圧縮機を提供することが可能になる。

また、図５に示すように、旋回スクロールラップ先端９ｃの一対の円弧溝２６のうち旋回スクロールの巻始め側の円弧溝が、第２の連絡通路２４ｂと連通することによって、一対の円弧溝２６がともに、給油孔として機能する第２の連絡通路２４ｂの開口端よりも圧力が低い位置に設置されることになり、その差圧により潤滑油の給油を安定化させることができる。この結果、近傍の圧縮室のオイルシール性能が向上し、圧縮機の高効率化と高信頼性化を達成することできる。

また、図６に示すように、第２の連絡通路２４ｂよりも、一対の円弧溝２６の溝幅を大きくする構成にすることによって、旋回スクロールラップ先端９ｃの第２の連絡通路２４ｂの開口端を絞ることなく、潤滑油を円弧溝２６から圧縮室空間に供給させることができ、潤滑能力を維持することができるようになる。また、第２の連絡通路２４ｂの開口端の加工バリの発生も抑えることができる。

また、図７に示すように、旋回スクロールラップ９ｂに対向する両側の圧縮室３０ａ、３０ｂに開口する一対の円弧溝２６をエンドミル加工によって形成することによって、旋回スクロールラップ先端面との同時加工が可能になり、生産性の向上に寄与させることができる。また、円弧溝加工におけるシビアな深さ制御も可能になり、圧縮室への給油量制御による、高効率かつ高信頼性のスクロール圧縮機を提供することができる。

また、冷媒としてＣＯ２を用いることで、差圧が大きくなることにより、旋回スクロールと固定スクロールの摺動面に加わる負荷が非常に大きくなる場合においても、高効率と高信頼性を提供することができる。

以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、旋回スクロールラップ先端部に給油孔と連通する一対の円弧溝を設けることにより、旋回スクロールと固定スクロールの摺動部にオイルを供給することで、高効率かつ高信頼性を確保することができ、ＨＦＣ系冷媒やＨＣＦＣ系冷媒を用いたエアーコンディショナー用圧縮機のほかに、自然冷媒ＣＯ２を用いたエアーコンディショナーやヒートポンプ式給湯機などの用途にも適用できる。

本発明の実施の形態における縦型スクロール圧縮機の縦断面図従来例の特許文献１における縦型スクロール圧縮機構部拡大断面図本発明の実施の形態１における縦型スクロール圧縮機の旋回スクロールをラップ側から見た図本発明の実施の形態１における縦型スクロール圧縮機の旋回スクロールのラップ側から見た部分拡大図本発明の実施の形態２における縦型スクロール圧縮機の旋回スクロールのラップ側から見た部分拡大図本発明の実施の形態３における縦型スクロール圧縮機の旋回スクロールのラップ側から見た部分拡大図本発明の実施の形態４における縦型スクロール圧縮機の旋回スクロールのラップ側面側から見たエンドミル加工の軌跡を説明する図

符号の説明

１密閉容器
２吐出管
３モータ
３ａ回転子
３ｂ固定子
４クランクシャフト
４ａ主軸部
４ｂ旋回軸部
４ｃ副軸部
５主軸受部品
６固定スクロール
６ａ固定スクロール鏡板
６ｂ固定スクロールラップ
７給油通路
８給油ポンプ装置
９旋回スクロール
９ａ旋回スクロールラップ
９ｂ旋回スクロール鏡板
９ｃ旋回スクロールラップ先端
１０旋回軸受
１１圧縮空間
１２吐出口
１３吸入室
１４主軸受部品
１６摺動仕切環
１７背面室
１８背圧室
１９副軸受
２０吐出圧力が作用する内部空間
２１絞り部
２２背圧調整機構
２２ａオイル供給通路
２３逆止弁装置
２３ａリード弁
２３ｂ弁押さえ
２４ａ第１の連絡通路
２４ｂ第２の連絡通路
２６一対の円弧溝
３０ａｂ吸入圧力よりも高い圧力の両側の圧縮室
４０エンドミル
４１エンドミルの加工軌跡
１０４固定スクロール
１０４ａ固定スクロールの鏡板
１０４ｂ固定スクロールのラップ
１０５旋回スクロール
１０５ａ旋回スクロールの鏡板
１０５ｂ旋回スクロールのラップ
１１４吐出口
１２０鏡板５ａの環状溝
１２１鏡板４ａの環状溝
１２２外溝
１２３内溝
１２４吸入室

Claims

底部に潤滑油を溜める油溜を有し、吐出圧力が作用する密閉容器の内部に電動機と、この電動機で駆動する圧縮機構を配設し、前記圧縮機構を固定スクロールと、前記固定スクロールと噛み合い複数個の圧縮室を形成する旋回スクロールと、この旋回スクロールの自転を防止して旋回のみをさせる自転拘束部品と、前記旋回スクロールを旋回駆動するクランク軸と、このクランク軸に形成した主軸を支承する主軸受を有する軸受部品を含んで構成し、前記旋回スクロールの反ラップ側の鏡板背面に、前記クランク軸に設けた偏心駆動係合部に係合して前記旋回スクロールを旋回駆動する旋回駆動係合部を設け、この旋回駆動係合部の外方に前記鏡板背面に作用する圧力を前記鏡板背面の中心部に作用する吐出圧力と、前記鏡板背面の外周に作用する吐出圧力より低い圧力とに仕切る摺動仕切環を配設し、前記鏡板背面の中心部に前記油溜りより高圧潤滑油を供給し、前記鏡板背面中心部と前記摺動仕切環の外方の空間に形成される背圧室とを連絡する第１の連絡通路と、前記第１の連絡通路と連絡し、前記スクロールラップ先端を開口端にもつ第２の連絡通路とを前記旋回スクロールの鏡板内部に備え、前記旋回スクロールラップ先端に前記ラップに対向する両側の圧縮室に開口する一対の円弧溝を設け、かつ前記一対の円弧溝のいずれか一方が、前記第２の連絡通路と連通することを特徴とするスクロール圧縮機。
前記一対の円弧溝のうち、前記旋回スクロールの巻始め側の円弧溝が、前記第２の連絡通路と連通することを特徴とする請求項第１記載のスクロール圧縮機。
前記第２の連絡通路よりも、前記一対の円弧溝の溝幅が大きいことを特徴とする請求項第１〜２記載のスクロール圧縮機。
前記一対の円弧溝はエンドミル加工によって形成されることを特徴とする請求項第１〜３記載のスクロール圧縮機。
作動流体として高圧冷媒であるＣＯ２を用いた請求項１〜４いずれかに記載のスクロール圧縮機。