JP2010031729A

JP2010031729A - スクロール圧縮機

Info

Publication number: JP2010031729A
Application number: JP2008194275A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Matsunaga; 和行松永
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2008-07-29
Filing date: 2008-07-29
Publication date: 2010-02-12

Abstract

【課題】
差圧給油方式において、寒冷地での起動運転時や、除霜時についても、運転条件によらず摺動部の信頼性を確保でき、安価で高効率なスクロール圧縮機を提供すること。
【解決手段】
スクロール圧縮機において、旋回スクロールを固定スクロールへ押付ける力を発生させる旋回スクロール鏡板背面部に形成される背圧室と吐出圧力空間とを、該吐出圧力空間の圧力よりも該背圧室の圧力の方が高くなった場合に、連通させて高圧側となった該背圧室の冷媒を吐出圧力空間へ放出させる背圧リリーフ弁装置と、クランク軸の給油入り口部に該背圧室の圧力と該吐出圧力空間の圧力の圧力差がつかないときでも該背圧室まで油溜め室中の潤滑油を給油させる遠心力と粘性を利用した非容積形ポンプと、さらに非容積ポンプで潤滑油がポンプ流路を上昇する途中にガス抜き穴を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明はスクロール圧縮機に係り、冷凍機や給湯機、特に、空調機器等の冷媒を用いた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ける摺動部への給油構造について説明する。圧力差を利用して油溜め部から摺動部へ潤滑油を給油する差圧給油方式（例えば、特許文献１参照）や、軸に偏心した孔をあけ軸の回転により孔内の油に生じる遠心力を利用して油溜め部から摺動部まで油を揚程する遠心ポンプ方式（例えば、特許文献２参照）、遠心ポンプ方式だけでは低速運転時に揚程不足になることがあるので、差圧給油方式を併用させる構造も知られている（例えば、特許文献３参照）。さらに、トロコイドポンプにより油を揚程する強制給油方式を用いることで、運転条件によらず摺動部への給油を確保することができる（例えば、特許文献４参照）。

特開２００４−３６０５０４号公報特開平９−３２７６０号公報特開平８−２６１１７７号公報特開２００２−９８０５５号公報

上記従来技術では、差圧給油方式において圧力差がつかない運転条件や潤滑油中に溶け込んだ冷媒が軸受部で発泡するという現象が生じるため、信頼性上の問題がある。また、強制給油方式では油溜め部に設けられた１つの容積形ポンプで低速から高速回転時までの給油をしなければならず、高速回転時の給油過多による機械損失動力の増大，容積形ポンプ自身の損失動力による性能低下や高コスト化という問題があった。

本発明の目的は差圧給油方式での問題点を解決し、強制給油方式並みの信頼性を確保でき、低コストで高効率なスクロール圧縮機を提供することにある。

内部が吐出圧力空間となる密閉容器と、該密閉容器内の圧縮機構部に、固定スクロールおよび旋回スクロールのそれぞれの鏡板に直立する渦巻状のラップを設け、該渦巻状ラップを互いに噛合わせて圧縮室を形成させるべく、該旋回スクロールは該固定スクロールに対して自転しないように旋回運動し、該固定スクロールと該固定スクロールを固定するフレームと該旋回スクロールの鏡板背面部で形成される背圧室と、概略閉じた領域の容積を縮小させるための駆動源と該旋回スクロールを連繋するクランク軸と、該クランク軸を支持する軸受と、該密閉容器底部で潤滑油を溜める油溜め室とを有し、該油溜め室中の潤滑油を該背圧室と該吐出圧力空間の圧力差を利用して該圧縮機構部へ該クランク軸内に設けたクランク軸油孔を通して給油するための差圧給油手段を備えてなるスクロール圧縮機において、該クランク軸先端部に遠心力と粘性を利用した非容積形ポンプとガス抜き穴を設け、該背圧室の圧力と該吐出圧力空間の圧力差が生じないときでも該背圧室まで該油溜め室中の潤滑油を給油させ、さらに該圧縮機構部へ給油される潤滑油は該圧縮機構部まで給油される前に該潤滑油中に溶け込んだ冷媒のガスを充分に放出する。さらに該背圧室と該吐出圧力空間の間に背圧リリーフ弁装置を設け、該背圧室の圧力が該吐出圧力空間の圧力よりも高くなったときに、該背圧室の冷媒を該吐出圧力空間へ放出する。

このスクロール圧縮機は、背圧リリーフ弁装置が背圧室の冷媒を吐出圧力空間へ放出することによって、速やかに吐出圧力空間の圧力よりも高くなった背圧室の圧力を低下させ、差圧給油の確保を図ると共に、油溜め部に設置された非容積ポンプにより軸の回転に伴い摺動部まで潤滑油を給油させる。尚、非容積ポンプで潤滑油が上昇する途中に設けたガス抜き穴で、潤滑油中の冷媒のガス充分に放出し、軸受部での冷媒の発泡現象を抑制させる。

本発明によれば、差圧給油構造において摺動部の信頼性が確保され、容積形ポンプのような大きな損失動力を発生する装置がないため、高信頼性かつ高効率なスクロール圧縮機を提供できる。

以下、図面を用いて本発明に係る実施例を説明する。

以下、本発明の実施形態について図１乃至図４を用いて説明する。図１は本実施形態を示すスクロール圧縮機の縦断面図、図２（ａ），（ｂ）は背圧リリーフ弁装置の断面拡大図と上面図、図３は非容積形ポンプ部の拡大図、図４はガス抜き穴断面図を示している。

図１に示す本実施形態のスクロール圧縮機は、密閉容器１内に、圧縮機構部２と電動機部７とがクランク軸５を介して連結して収納されるものである。圧縮機構部２は、旋回スクロール３と固定スクロール４の渦巻状ラップ３ａ，４ａをそれぞれ互いに噛み合せて圧縮室９を形成する。さらに、旋回スクロール３の自転阻止部材であるオルダムリング８と、固定スクロール４と結合されたフレーム６により構成されている。

次に、スクロール圧縮機の圧縮作用について説明する。ロータ１５はステータ１６発生する回転磁界により回転力を与えられ、ロータ１６に固定されたクランク軸５はロータ１５の回転に伴い回転動作を行い、旋回スクロール３はオルダムリング８の作用により自転することなく偏心回動（公転）する。旋回スクロール３の偏心回動により、吸込管１４を介して吸い込まれたガス及び液冷媒は吸込室１０から圧縮室９で徐々に圧縮され、吐出口４ｃから密閉容器１の中に放出される。密閉容器１の中は吐出圧力空間２２で満たされる。密閉容器１内のガス冷媒は電動機部７を冷却して吐出管１７から外部の冷凍サイクルへ供給される。

図２（ａ），（ｂ）を用いて背圧リリーフ弁機構部２０の構造を説明する。背圧リリーフプレート２０ｂを用い、背圧室２１と吐出圧力空間２２を繋ぐ背圧リリーフ穴２０ａを仕切る。背圧リリーフプレート２０ｂの開閉は背圧室２１の圧力と吐出圧力空間２２の圧力との差によって決まるが、開閉動作を円滑にするために背圧リリーフスプリング２０ｅを用いている。

図３を用いて本実施形態の非容積形ポンプ２８の構造を説明する。鋼管部材２８ａに補助給油口２８ｂ，スパイラル溝２８ｃ，半円周溝２８ｄをそれぞれ加工し、鋼管部材２８ａをクランク軸油孔５ａに圧入する。鋼管部材２８ａの内側は差圧により揚程する潤滑油の流路であり、外周側に作られた段や溝が非容積ポンプ２８の働きをする。補助給油口２８ｂより潤滑油を導き入れ、スパイラル溝２８ｃとクランク軸５の回転により潤滑油はスパイラル溝２８ｃの流路を上昇し、クランク軸油孔５ａ内に溜まっていく結果、摺動部の給油が可能になる。

さらに図４を用いて本実施形態のガス抜き構造を説明する。非容積ポンプ２８に設けられたスパイラル溝２８ｃの途中流路とガス抜き穴２９とを半円周溝２８ｄを介して連通させ、潤滑油中に溶け込んだ冷媒のガスを充分に放出することができる。

本実施形態によれば安価で製作容易な差圧給油補助機構ができる。

実施例を示す、代表的なスクロール圧縮機の縦断面図。（ａ）背圧リリーフ弁機構部の拡大図、（ｂ）背圧リリーフ弁機構部の上面図。非容積形ポンプの拡大図。ガス抜き穴の断面拡大図。

符号の説明

１密閉容器
２圧縮機構部
３旋回スクロール
３ａ旋回スクロールの渦巻状ラップ
４固定スクロール
４ａ固定スクロールの渦巻状ラップ
４ｂ固定スクロール吐出口
５クランク軸
５ａクランク軸油孔
６固定スクロール４とクランク軸５を回転させる軸受を具備するフレーム
７電動機部
８旋回スクロールの自転を阻止し旋回運動させるための自転阻止部材に係るオルダムリング
９圧縮室
１０，１４吸込管
１１密閉容器の蓋体
１２ターミナル
１３ターミナルカバー取付け用ピン
１５ロータ
１６ステータ
１７吐出管
１８背圧制御弁機構部
１９過圧縮リリーフ弁機構部
１９ａ過圧縮リリーフ穴
２０背圧リリーフ弁機構部
２０ａ背圧リリーフ穴
２０ｂ背圧リリーフプレート
２０ｃ背圧リリーフストッパ
２０ｄ背圧リリーフストッパ切欠部
２０ｅ背圧リリーフスプリング
２１背圧室
２２吐出圧力空間
２３冷凍機油
２４差圧給油口
２５旋回スクロール部軸受材
２６フレーム部軸受材
２７副軸受材
２８非容積形ポンプ
２８ａ鋼管部材
２８ｂ補助給油口
２８ｃスパイラル溝
２８ｄ半円周溝
２９ガス抜き穴
３０油溜め室

Claims

内部が吐出圧力空間となる密閉容器と、前記密閉容器内の圧縮機構部に、固定スクロールおよび旋回スクロールのそれぞれの鏡板に直立する渦巻状のラップを設け、前記渦巻状ラップを互いに噛合わせて圧縮室を形成させるべく、前記旋回スクロールは前記固定スクロールに対して自転しないように旋回運動し、前記固定スクロールと前記固定スクロールを固定するフレームと前記旋回スクロールの鏡板背面部で形成される背圧室と、閉じた領域の容積を縮小させるための駆動源と前記旋回スクロールを連繋するクランク軸と、前記クランク軸を支持する軸受と、前記密閉容器底部で潤滑油を溜める油溜め室とを有し、前記油溜め室中の潤滑油を前記背圧室と前記吐出圧力空間の圧力差を利用して前記圧縮機構部へ前記クランク軸内に設けたクランク軸油孔を通して給油するための差圧給油手段を備えるスクロール圧縮機において、
前記クランク軸先端部に遠心力と粘性を利用した非容積形ポンプとガス抜き穴を設け、前記背圧室の圧力と前記吐出圧力空間の圧力差が生じないときでも前記背圧室まで前記油溜め室中の潤滑油を給油させ、さらに前記圧縮機構部へ給油される潤滑油は前記圧縮機構部まで給油される前に前記潤滑油中に溶け込んだ冷媒のガスを充分に放出することを特徴とするスクロール圧縮機。
前記背圧室と前記吐出圧力空間の間に背圧リリーフ弁装置を設け、前記背圧室の圧力が前記吐出圧力空間の圧力よりも高くなったときに、前記背圧室の冷媒を前記吐出圧力空間へ放出することを特徴とする請求項１のスクロール圧縮機。
前記背圧室と前記圧縮室とを連通させるように動作する背圧制御弁装置を更に備えることを特徴とする請求項１乃至２の何れか１項に記載のスクロール圧縮機。