JP2010121577A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】吸入室から冷媒ガスの閉じ込む行程および圧縮を開始する行程では給油されていないため、冷媒ガス閉じ込み行程で圧縮室から吸入室への漏れが発生するため能力が低下し、圧縮開始行程で圧縮室間の漏れが発生するため入力が増加するなど、いずれの場合も性能が低下する。
【解決手段】吸入室１９と連通する旋回スクロール１５のラップ１５ｂ巻き終わり部上面に設けた給油孔３３と固定スクロール１４のラップと旋回スクロール１５のラップ１５ｂにより形成される圧縮室３４とを連通させる連通路３５を設けることにより、給油量を確保しながら吸入室１９と圧縮室３４および圧縮開始から終了までの行程における圧縮室３４間の漏れ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、圧縮途中行程での圧縮室間の漏れを抑えるため、旋回スクロールのラップの上面にオイルの給油孔を設け、この給油孔と片側の圧縮室のみと連通する連通路を設けている。（例えば、特許文献１参照）。

図８（ａ）、（ｂ）は、特許文献１に記載された従来のスクロール圧縮機の旋回スクロールの斜視図を示すものである。図８に示すように、旋回スクロール１のラップ１ａの上面に給油孔２および連通路３を設けている。これにより、圧縮途中行程での圧縮室間の漏れを抑えることができるため、性能低下や信頼性の低下を抑えられる。
特開２００７−１９２１８９号公報

しかしながら、前記従来の構成では、圧縮途中行程の圧縮室には給油されていたが、吸入室から冷媒ガスの閉じ込む行程および圧縮を開始する行程では給油されていない。そのため、冷媒ガス閉じ込み行程で圧縮室から吸入室への漏れが発生するため能力が低下し、圧縮開始行程で圧縮室間の漏れが発生するため入力が増加するなど、いずれの場合も性能が低下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、吸入室と圧縮室および圧縮開始から終了までの行程における圧縮室間の漏れを抑えることにより、性能低下が起こることなく、信頼性の高い高効率な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、吸入室と連通する前記旋回スクロールのラップ巻き終わり部上面に設けた給油孔と前記固定スクロールのラップと前記旋回スクロールのラップにより形成される圧縮室とを連通させる連通路を設けたものである。

これによって、吸入室と圧縮室および圧縮開始から終了までの行程における圧縮室間の漏れを抑えることができる。

本発明のスクロール圧縮機は、吸入室と圧縮室および圧縮開始から終了までの行程における圧縮室間の漏れを抑えることができるため、性能低下や信頼性の低下を抑えられる。

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、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旋回スクロールのラップ上面の給油孔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スクロール圧縮機であって、吸入室と連通する前記旋回スクロールのラップ巻き終わり部上面に設けた給油孔と前記固定スクロールのラップと前記旋回スクロールのラップにより形成される圧縮室とを連通させる連通路を有することで、吸入室と圧縮室および圧縮開始から終了までの行程における圧縮室間の漏れを抑えることができるため、性能低下や信頼性の低下を抑えることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の固定スクロールのラップ内壁巻き終わり部が、旋回スクロールのラップ外壁巻き終わり部近傍まで延びており、その延長部は前記固定スクロールのラップ内壁に連続する曲線で構成され、旋回スクロールの内壁側および外壁側の両圧縮室が非対称となることを特徴とする第１の発明のスクロール圧縮機において、吸入室と連通する前記旋回スクロールのラップ巻き終わり部上面に設けた給油孔と、前記固定スクロールのラップと前記旋回スクロールのラップにより形成される圧縮室とを連通させる連通路を有することで、圧縮のタイミングが異なり圧力差が生じる非対称な圧縮室間の漏れを抑えることができるため、性能低下や信頼性の低下を抑えることができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の連通路を固定スクロールのラップ底面に有することで、任意の片側の圧縮室のみに給油することができ、また両側の圧縮室に任意の比率に分配して給油することもできるため、性能低下や信頼性の低下を抑えることができる。

第４の発明は、特に、第３の発明の連通路が旋回スクロールのラップ巻き終わり部上面に設けた給油孔と圧縮室とを間欠的に連通させることで、圧縮室への給油量を細かくコントロールすることができ、吸入過熱防止や粘性損失抑制などにより、性能低下や信頼性の低下を抑えることができる。

第５の発明は、特に、第１または第２の発明の連通路を旋回スクロールのラップ上面に有することで、適切な量を任意の片側の圧縮室のみに給油することができるため、性能低下や信頼性の低下を抑えることができる。

第６の発明は、特に、第１から第５のいずれか１つの発明の旋回スクロールのラップ巻き終わり部上面に設けた給油孔および連通路を複数個有することで、圧縮室への給油量を細かくコントロールすることができ、適切な量を片側もしくは両側の圧縮室に給油することができるため、性能低下や信頼性の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旋回スクロールの斜視図であり、図３は、本発明の第１の実施の形態における固定スクロールの斜視図である。

図１、図２、図３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が旋回スクロール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３２により吸入圧と吐出圧の中間圧となっている。

吸入室１９と連通する旋回スクロール１５のラップ１５ｂ巻き終わり部の上面には、給油経路３０に連通する給油孔３３が設けられ、固定スクロール１４のラップ底面には給油孔３３と圧縮室３４とを連通する連通路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３６からリード弁３７を押し開いて容器内吐出室３８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３９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４０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４１、圧縮機構部１６外周に配した圧縮機構部切り欠き４２を通って密閉容器１１の上部に到達し、吐出管４３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４４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背圧制御機構３２を通って圧縮室３４に供給される。さらに、もう１系統は給油経路３０から分岐し、吸入室１９と連通する旋回スクロール１５のラップ１５ｂ巻き終わり部の上面の給油孔３３と連通路３５を通って圧縮室３４に給油される。

以上のように本実施の形態においては、吸入室１９と連通する旋回スクロール１５のラップ１５ｂ巻き終わり部の上面に給油経路３０に連通する給油孔３３が設けられ、固定スクロール１４のラップ底面に給油孔３３と圧縮室３４とを連通する連通路３５を設けることで、オイルは給油孔３３と連通路３５を通って圧縮室３４に供給される。これにより、吸入室１９と圧縮室３４および圧縮開始から終了までの行程における圧縮室３４間の漏れを抑えることができるため、性能低下や信頼性の低下を抑えることができる。

また、本実施の形態で、固定スクロール１４のラップ内壁巻き終わり部が、旋回スクロール１５のラップ外壁巻き終わり部近傍まで延びており、その延長部は固定スクロール１４のラップ内壁に連続する曲線で構成され、旋回スクロール１５の内壁側および外壁側の両圧縮室が非対称となるスクロール圧縮機であって、吸入室１９と連通する旋回スクロール１５のラップ１５ｂの上面に給油経路３０に連通する給油孔３３が設けられ、給油孔３３と圧縮室３４とを連通する連通路３５を設けることで、オイルは給油孔３３と連通路３５を通って圧縮室３４に供給される。圧縮のタイミングが異なり圧力差が生じる非対称な圧縮室３４間の漏れを抑えることができるため、性能低下や信頼性の低下を抑えることができる。

また、図４（ａ）のように本実施の形態で固定スクロール１４のラップ底面に設けた連通路３５が給油孔３３と連通しているときは、旋回軸受部空間２９と圧縮室３４との圧力差によりオイルは給油孔３３と連通路３５を通って圧縮室３４に供給される。図４（ｂ）のように連通路３５が給油孔３３と連通していないときは、オイルは供給されない。このように圧縮室３４へのオイル供給を間欠的に行うことで、給油量を細かくコントロールすることができ、吸入過熱防止や粘性損失抑制などにより、性能低下や信頼性の低下を抑えることができる。

また、図５（ａ）、（ｂ）のように本実施の形態において、連通路３５を旋回スクロール１５のラップ１５ｂの上面に設けることで、オイルは給油孔３３と連通路３５を通って片側の圧縮室３４に供給される。これにより、適切な量を任意の片側の圧縮室のみに給油することができるため、性能低下や信頼性の低下を抑えることができる。

また、図６、図７のように本実施の形態において、給油孔３３および連通路３５を複数個設けることで、給油量を細かくコントロールすることができ、適切な量を片側もしくは両側の圧縮室３４に給油することができるため、性能低下や信頼性の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、給油量を確保しながら吸入室と圧
縮室および圧縮開始から終了までの行程における圧縮室間の漏れを抑えることができるため、性能低下や信頼性の低下を抑えることが可能となるので、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における旋回スクロールの斜視図 本発明の実施の形態１における固定スクロールの斜視図 本発明の実施の形態１における圧縮機構部の横断面図（ａ）給油孔と連通路が連通しているときの横断面図（ｂ）給油孔と連通路が連通していないときの横断面図 本発明の実施の形態１における旋回スクロールを示し（ａ）斜視図（ｂ）給油孔および連通路の詳細を示す要部拡大斜視図 本発明の実施の形態１における旋回スクロールの斜視図 本発明の実施の形態１における固定スクロールの斜視図 従来のスクロール圧縮機の旋回スクロールを示し（ａ）斜視図（ｂ）給油孔および連通路の詳細を示す要部拡大斜視図

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
１５ｂ ラップ
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 背圧制御機構
３３ 給油孔
３４ 圧縮室
３５ 連通路
３６ 吐出口
３７ リード弁
３８ 容器内吐出室
３９ 吐出ガス通路
４０ 回転子ガス通路
４１ 固定子ガス通路
４２ 圧縮機構部切り欠き
４３ 吐出管
４４ 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、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旋回スクロールのラップ上面の給油孔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スクロール圧縮機であって、吸入室と連通する前記旋回スクロールのラップ巻き終わり部上面に設けた給油孔と前記固定スクロールのラップと前記旋回スクロールのラップにより形成される圧縮室とを連通させる連通路を有することを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 固定スクロールのラップ内壁巻き終わり部が、旋回スクロールのラップ外壁巻き終わり部近傍まで延びており、その延長部は前記固定スクロールのラップ内壁に連続する曲線で構成され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. 連通路を固定スクロールのラップ底面に有することを特徴とする請求項１または２に記載のスクロール圧縮機。
4. 連通路が、旋回スクロールのラップ巻き終わり部上面に設けた給油孔と圧縮室とを間欠的に連通させることを特徴とする請求項３に記載のスクロール圧縮機。
5. 連通路を旋回スクロールのラップ上面に有することを特徴とする請求項１または２に記載のスクロール圧縮機。
6. 旋回スクロールのラップ巻き終わり部上面に設けた給油孔および連通路を複数個有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。