JP3653400B2 - スクロール型圧縮機の給油機構 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば空調・冷凍機等に搭載されるスクロール型圧縮機の給油機構に関するものであり、さらに詳しくは、固定スクロールと揺動スクロールとを噛み合わせて圧縮された圧縮ガスを密閉容器外へ吐出するスクロール型圧縮機の給油機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空気調和装置等の冷凍サイクルに使用されるスクロール型コンプレッサは、例えば特公平７−９９１５０号公報に示されているように図５に示される構成になっている。
両端が閉鎖された筒状の密閉容器１の内側には電動要素２とスクロール圧縮要素３とが内蔵されている。上記電動要素２は上記密閉容器１の内壁面側に固定されたステータ４と、このステータ４の内側に回転自在に支持されたロータ５とからなり、このロータ５には回転軸６が貫通状態に結合されている。この回転軸６の一端は上記スクロール圧縮要素３の一部を構成する支持フレーム７に回転自在に支持されている。上記回転軸６の他端側は上記ロータ５から突出されており、この先端部にはトロコイドポンプ、ロータリ式ポンプ、レシプロ式ポンプなどの容積型ポンプ８が接続されている。そして、上記容積型ポンプ８の端部には油導入管９が接続されている。この油導入管９の吸込み側の端部は上記密閉容器１内に収容された潤滑油ｂに没するように下方に延長されている。
また、上記回転軸６には上記容積型ポンプ８によって潤滑油ｂを供給する油通路が軸方向に穿設されており、潤滑油が支持フレーム７等の各摺動部に供給された後、再循環されるようになっている。
【０００３】
そして、上記支持フレーム７に貫通する状態に支持された上記回転軸６の一端部はその中心が上記回転軸６の軸心と偏心して設けたピン部（クランク部）１０として形成されており、このピン部１０には揺動スクロール１１が連接されている。この揺動スクロール１１は円盤状に形成されており一側面の中央部に上記ピン部１０が接続されるボス穴部１２が形成されている。この揺動スクロール１１の他側面には渦巻き形状のラップ１３が一体に形成されている。
また、上記支持フレーム７には、固定スクロール１４が結合されている。この固定スクロール１４には上記揺動スクロール１１に対面する部分に渦巻き形状のラップ１５が形成されており、上記ラップ１３との間に複数の圧縮室１６を形成している。これらの圧縮室１６は外周部で冷媒ガスを吸込み、漸次中心に移動していくことで容積を縮小して冷媒ガスを圧縮するようになっている。
上記固定スクロール１４の中央部には吐出ポート１７が形成されており、この吐出ポート１７の外側を包囲する状態で上記固定スクロール１４には消音器１８が設けられている。
【０００４】
一方、潤滑油供給のためのポンプを使用せず、圧縮ガスを密閉容器内に吐出する方式とし、揺動スクロールに貫通穴を設けてスクロール圧縮要素中の適当な圧縮室と、揺動スクロールの背面と支持フレームの間を連通させてこの間の圧力を適当な中程度の圧力（例えば８〜９ｋｇ／ｃｍ2 ）として前記密閉容器内の圧力（例えば１５〜２５ｋｇ／ｃｍ2 ）より低くして、この差圧を利用して潤滑油を吸い上げて前記回転軸の中に設けた油通路を経て支持フレーム等の各摺動部に供給するとともに、前記圧力により揺動スクロールを固定スクロールに押し付けて接触させてガスシールして冷媒ガスを圧縮するようにした横置き型のスクロール型圧縮機が提案されている（特公平３−１７５１８６号公報）。
【０００５】
しかし、ポンプを使用する給油方式の場合も、給油方式が差圧方式の場合も、回転軸の回転数により潤滑油の供給量が変化し、回転数が大きい時は潤滑油が十分供給されるが、回転数が小さくなると潤滑油の供給量が不足するので、例えば上記ラップ１５と上記ラップ１３との間に形成される複数の圧縮室１６への潤滑油の供給量が少なくなり、潤滑性、シール性が悪化して性能が低下し、信頼性が低下する問題があった。
【０００６】
本発明者らはこの問題を改善するために先に、オイルインジェクション機構を装着したスクロール型圧縮機を提案した（特願平９−２５２１２５号明細書）。しかし、このオイルインジェクション機構は、揺動スクロールの鏡板の背面側からオイルをスクロール圧縮要素の摺動部に供給するものであるため、回転数が小さい場合などにおいて潤滑油の供給が未だ不十分であり、スクロール圧縮要素の摺動部の潤滑性、シール性に問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、回転数が小さくなった場合でも潤滑油をスクロール圧縮要素の摺動部に供給し、スクロール圧縮要素の摺動部の潤滑性、シール性が改善されるようなスクロール型圧縮機の給油機構を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者等はかかる課題について鋭意研究した結果、スクロール圧縮要素の固定スクロール側に簡単な構成の給油機構を設けることにより課題を解決できることを見いだし、本発明を成すに到った。
【０００９】
すなわち、本発明の請求項１の発明は、密閉容器２１内に電動要素２２とこの電動要素２２によって駆動されるスクロール圧縮要素２３と、前記密閉容器２１内に収容された潤滑油ｂとを備え、前記スクロール圧縮要素２３の固定スクロール３３の鏡板ａの端縁部に弁５１を設けたノズル５５を取り付け前記密閉容器２１内の冷媒の圧力に応じて前記ノズル５５の細孔４６Ａを自動的に開閉する給油機構と、回転軸２６中の油通路４４を経て前記スクロール圧縮要素２３の摺動部に潤滑油ｂを供給する給油機構とからなるスクロール型圧縮機２０の給油機構であって、
回転軸２６中の油通路４４を経て前記スクロール圧縮要素２３の各摺動部に潤滑油ｂを供給して循環して使用するとともに、前記密閉容器２１内の冷媒の圧力が低い時は前記ノズル５５の細孔４６Ａを自動的に開けて、この細孔４６Ａを経て前記スクロール圧縮要素２３の各摺動部に潤滑油ｂを供給し、前記密閉容器２１内の冷媒の圧力が高くなった時は前記ノズル５５の細孔４６Ａが自動的に閉められることを特徴とするスクロール型圧縮機２０の給油機構である。
【００１０】
本発明の請求項２の発明は、請求項１記載のスクロール型圧縮機２０の給油機構において、前記ノズル５５と弁５１がシリンダ５２内に収納されており、前記密閉容器２１内の冷媒の圧力に応じて前記弁５１がシリンダ５２内をスライドして前記ノズル５５の細孔４６Ａを自動的に開閉することを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項３の発明は、請求項１あるいは請求項２記載のスクロール型圧縮機２０の給油機構において、前記ノズル５５の細孔４６Ａを２つ以上設けたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、参考用のスクロール型圧縮機の給油機構の断面図である。図２は、図１のＸ−Ｘ断面の説明図である。図３は、図１に示したスクロール型圧縮機の固定スクロールの鏡板の端縁部にノズルを装着する状態を示す説明図である。
【００１３】
図１中に示されるコンプレッサはスクロール型圧縮機２０であり、両端が閉鎖された筒状に形成された密閉容器２１を備えている。この密閉容器２１内には電動要素２２と、この電動要素２２によって駆動されるスクロール圧縮要素２３とが収容されている。
【００１４】
電動要素２２は密閉容器２１の内部に固定されたステータ２４と、このステータ２４の中央部に位置されたロータ２５とを有し、このロータ２５の中心部には密閉容器２１の軸心方向に向けられた回転軸２６が貫通状態に結合されており、その一端側はスクロール圧縮要素２３を支持する支持フレーム２７の中央部に貫通され回転自在に支持されている。ここで、上記支持フレーム２７は密閉容器２１の内壁面に結合固定されている。そして、回転軸２６は一端側の中途部が上記支持フレーム２７の軸受部２８によって回転自在に支持されており、ロータ２５は回転軸２６と支持フレーム２７を介して密閉容器２１の内壁面側に支持されている。
【００１５】
また、支持フレーム２７を貫通した回転軸２６の端部にはその中心が回転軸２６の軸心と偏心して設けたピン部（クランク部）２９が形成されている。このピン部２９には揺動スクロール３０が連接されている。この揺動スクロール３０は円盤状の鏡板の一側面中央部にピン部２９を挿入して連接するボス穴部３１と鏡板の他側面に形成された渦巻き状のラップ３２とを備えている。
また、支持フレーム２７には固定スクロール３３が結合されている。この固定スクロール３３は円盤状の鏡板ａの一側面に揺動スクロール３０のラップ３２に互い違い状態に位置して複数の圧縮室３４を形成する渦巻き状のラップ３５が形成されている。
【００１６】
そして固定スクロール３３の鏡板ａの側壁面には密閉容器２１に貫通された冷媒ガスの吸入管３６が接続されている。また、固定スクロール３３の鏡板ａの中央部には、圧縮された冷媒ガスを密閉容器２１内に吐出する吐出ポート３７が設けられている。
吸入管３６から吸入される冷媒ガスのスクロール圧縮要素２３の吸入側と、揺動スクロール３０の背面（上記鏡板のボス穴部３１のある側の面）と支持フレーム２７の間は揺動スクロール３０の鏡板の周縁部において連通させてあるので、この間の圧力は冷媒ガス吸入側とほぼ同じに低く、密閉容器２１内の圧力より低くい。
【００１７】
回転軸２６の他の端部には差圧式給油部３８が設けられている。この給油部３８は、密閉容器２１内に装着されて回転軸２６を軸支するとともに油導入管３９を装着した副軸受部４０を備えた副支持フレーム４１を備えている。この副支持フレーム４１と回転軸２６の間にはベアリング４２が介在させてあり、このベアリング４２の受け部４３が副軸受部４０に設けてある。
【００１８】
回転軸２６中にはその一端部から他の端部に通じる油通路４４が穿設されており、回転軸２６の一端部からでた潤滑油はボス穴部３１とピン部２９の摺動面を潤滑するとともに、ガスシールするようになっている。
【００１９】
ここで、上記密閉容器２１には所定のレベルまで潤滑油ｂが収容されており、この潤滑油ｂは前記した差圧によって給油部３８から吸い上げられて回転軸２６の中に設けた油通路４４を経て軸受部２８を含む各摺動部に送られ、循環して使用されるようになっている。
【００２０】
図３に示したようにして固定スクロール３３の鏡板ａの端縁部に真鍮などで作られたノズル４５が例えば雌孔４５Ａにネジ込んで装着されており、潤滑油はこのノズル４５の中を貫通する油通路孔４６を経てスクロール圧縮要素２３内に入り、図２に黒矢印で示したように固定スクロール３３に設けた溝４７、環状溝４８などを通ってスクロール圧縮要素２３の摺動部に供給される。
【００２１】
上記のように構成した横置き型スクロール型圧縮機２０の運転を開始すると、冷媒ガスは吸入管３６からスクロール圧縮要素２３の外周部に吸入されて、漸次中心に移動していくことで圧縮され、固定スクロール３３の中央部に設けた吐出ポート３７から密閉容器２１内に吐出され、この空間で同伴した潤滑油が分離され、脈動が低減される。
吐出されたガスは白矢印で示したように固定スクロール３３と支持フレーム２７に設けた図示しない通路を流れて、電動要素２２側に行きロータ２５の回転による遠心力とステータ２４や副支持フレーム４１などの邪魔板効果などで冷媒ガス中の潤滑油がさらに分離され、そして潤滑油が分離された冷媒ガスは吐出管５０から密閉容器２１外に吐出される。分離された潤滑油は黒矢印で示したように流れて密閉容器２１の底部に溜り、循環して使用される。
【００２２】
図示しないが冷媒ガス吸入側と、揺動スクロール３０の背面と支持フレーム２７の間を連通させてあるので、この間の圧力は冷媒ガス吸入側とほぼ同じ位に低く、密閉容器２１内の圧力より低くなっている。この差圧により、潤滑油ｂは給油部３８の油導入管３９から吸い上げられて黒矢印で示したように回転軸２６の中に設けた油通路４４を経て高圧下で供給され、回転軸２６と軸受部２８の摺動部を含む各摺動部を潤滑し、ガスシールする。これらの潤滑油はその後黒矢印で示したように密閉容器２１の底部に流れる。
【００２３】
なお、オルダムリムリング４９は、支持フレーム２７と揺動スクロール３０との間に介装されており、電動要素２２の駆動により固定スクロール３３に対して揺動スクロール３０が自転しないように円軌道上を公転させるようになっている。
【００２４】
このようにすることによりスクロール圧縮要素２３の摺動面の潤滑およびガスシールが回転軸２６の回転数が高い場合も、回転軸２６の回転数が低い場合も十分に行われる。
【００２５】
図４は、この発明に係るスクロール型圧縮機の給油機構の実施例を示す断面図である。
この実施例においては、固定スクロール３３の鏡板ａの端縁部に、真鍮などで作られたノズル５５および弁５１を収納したシリンダ５２が設けられている。シリンダ５２には潤滑油通路５３が設けてある。弁５１は密閉容器２１内の冷媒の圧力に応じてノズル５５の油通路孔（細孔）４６Ａを自動的に開閉する。
【００２６】
すなわち、回転軸２６の回転数が高い場合は、密閉容器２１内の冷媒ガスの圧力が高くなって、密閉容器２１中の潤滑油ｂに高圧をかけるのでこの油圧により弁５１はシリンダ５２内をスライドして移動し油通路孔４６Ａの一端に押し付けられ、油通路孔４６Ａを閉じる。
油通路孔４６Ａが弁５１により閉じられるとノズル５５を経てスクロール圧縮要素２３の摺動面への潤滑油の供給がなくなるが、前記回転軸２６の油通路４４を経てスクロール圧縮要素２３の摺動面へ高圧の潤滑油が供給されるので潤滑およびガスシールが十分に行われる。
【００２７】
一方、回転軸２６の回転数が低い場合は、密閉容器２１内の冷媒の圧力が低くなって、密閉容器２１中の潤滑油ｂの圧力も低くなるため、シリンダ５２中の弁５１は図示しないバネなどの力でシリンダ５２中でノズル５５とは逆方向にスライドして移動し、油通路孔４６Ａを明ける。油通路孔４６Ａが開けられると図４に黒矢印で示したように潤滑油は潤滑油通路５３を経てシリンダ５２中に入り、弁５１の外周を通り、油通路孔４６Ａを経て、固定スクロール３３に設けた孔５４を通り、スクロール圧縮要素２３の摺動面へ供給される。
回転軸２６の回転数が低くなって、例え前記回転軸２６の油通路４４を経てスクロール圧縮要素２３の摺動面へ供給される潤滑油が少なくなっても、上記のようにして潤滑油がスクロール圧縮要素２３の摺動面へ供給されるので潤滑およびガスシールが十分に行われる。
【００２８】
上記ノズル４５、５５を設ける位置は、潤滑油ｂ中に没している固定スクロール３３の鏡板ａの端縁部であり、好ましくは、例えば図３に示したように吐出バルブ３７Ａや過圧縮防止バルブ３７Ｂ、３７Ｃの位置より下方であって、密閉容器２１の壁に近い鏡板ａの端縁部の適当な箇所が望ましい。
【００２９】
油通路孔４６、４６Ａの内径があまり大き過ぎると、油通路孔４６、４６Ａの長さにもよるが、スクロール圧縮要素２３の摺動部に供給される潤滑油量が多くなり過ぎ、潤滑性やガスシールはよくなるが圧縮効率が低下し、極端な場合は圧縮室３４が潤滑油で充たされて液圧縮となり圧縮効率が低下するなどの恐れがある。
逆に、油通路孔４６、４６Ａの内径があまり小さすぎると、油通路孔４６、４６Ａの長さにもよるが、潤滑油がスクロール圧縮要素２３の摺動部に供給される量が少なくなり過ぎて潤滑性やガスシールが不良となる。油通路孔４６、４６Ａの内径は、具体的には例えば、０．１〜０．８ｍｍ程度、好ましくは、０．２〜０．５ｍｍ程度、これに対する油通路孔４６、４６Ａの長さは、具体的には例えば、１．０〜１０ｍｍ程度、好ましくは１．５〜８ｍｍ程度の例を挙げることができる。
油通路孔４６、４６Ａの内径や長さは、回転軸２６の回転数が低い場合にも潤滑油が油通路孔４６、４６Ａを経てスクロール圧縮要素２３内に入り、スクロール圧縮要素２３の摺動部に供給されるように例えば上記の範囲から選択して適宜決めることが好ましい。
【００３０】
本発明で使用する冷媒としては、具体的には、例えば、ハイドロクロロジフルオロメタン（Ｒ２２）などのＨＣＦＣ系冷媒、塩素基を含まない１，１，１，２−テトラフルオロエタン（Ｒ１３４ａ）単体又はＲ１３４ａとジフルオロメタン（Ｒ−３２）とペンタフルオロエタン（Ｒ−１２５）との混合冷媒（Ｒ４０７Ｃ）、Ｒ−３２とＲ−１２５との混合冷媒（Ｒ４１０Ａ、Ｒ−１４３ａ）などのＨＦＣ系冷媒、塩素基と水素を含まないフルオロカーボン系冷媒（ＦＣ系冷媒）など、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサンなどの炭化水素系冷媒、炭化水素系冷媒とＨＦＣ系冷媒などとの混合冷媒、その他自然系冷媒などを挙げることができる。
本発明で使用する潤滑油としては、具体的には、例えば、これらの冷媒と相溶性のあるエステル系オイル、エーテル系オイルあるいはこれらの冷媒と相溶性のない鉱油系オイル、ナフテン系オイル、パラフィン系オイル、アルキルベンゼン系オイルなどの合成油、あるいはこれらの混合物などを挙げることができる。
【００３１】
以上、本発明のスクロール型圧縮機の説明においては、横置き型のスクロール型圧縮機について説明したが、本発明のスクロール型圧縮機は横置き型に限定されるものではなく、縦置き型スクロール型圧縮機やその他の形式のスクロール型圧縮機にも適用できる。また、上記の説明においては、差圧式給油により回転軸の油通路から各摺動部へ潤滑油を送る方式について説明したが、給油方式はこの方式に限定されず、例えばトロコイドポンプ、ロータリ式ポンプ、レシプロ式ポンプなどの容積型ポンプを用いる給油方式であってもよい。
また、上記の本発明のスクロール型圧縮機の説明においては、別に作成したノズル５５を設ける例を示したが、前記固定スクロールの鏡板に直接細孔を開けて油通路孔とすることもできる。また油通路孔は１つ設けた実施例を示したが、本発明においては油通路の数は１つに限定されず、２つ以上複数設けることもできる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明のスクロール型圧縮機の給油機構は、構成が簡単であり、回転軸の回転数が小さくなった場合のスクロール圧縮要素への潤滑油の供給不足を容易に避けることができ、シール性、潤滑性、信頼性、圧縮効率などを向上できる。
【００３３】
固定スクロールの鏡板がアルミニウムあるいはアルミニウム合金製の場合は真鍮などで別に作ったノズルあるいはキャピラリーを取り付けて油通路孔とすれば強度や精度が向上しスクロール圧縮要素への潤滑油の供給をスムースにより確実に行える。
弁を前記ノズルに設け、密閉容器内の冷媒の圧力に応じてノズルの細孔を自動的に開閉するようにすれば、回転軸の回転数が小さくなった場合のスクロール圧縮要素への潤滑油の供給不足を容易に避けることができる上、回転軸の回転数が大きくなった時、過剰の潤滑油をスクロール圧縮要素へ供給することがなくなり、安全性や信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考用のスクロール型圧縮機の給油機構の断面説明図である。
【図２】 図１のＸ−Ｘ断面の説明図である。
【図３】 図１に示したスクロール型圧縮機の固定スクロールの鏡板の端縁部にノズルを装着する状態を示す説明図である。
【図４】 本発明のスクロール型圧縮機の給油機構の実施例を示す断面説明図である。
【図５】 従来のスクロール型圧縮機の全体構成を示す断面図である。
【符号の説明】
ａ 鏡板
ｂ 潤滑油
２０ スクロール型圧縮機
２１ 密閉容器
２２ 電動要素
２３ スクロール圧縮要素
２６ 回転軸
３３ 固定スクロール
３８ 差圧式給油部
４４ 回転軸中の油通路
４５、５５ ノズル
４６、４６Ａ ノズルの油通路孔（細孔）
５１ 弁
５２ シリンダ
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば空調・冷凍機等に搭載されるスクロール型圧縮機の給油機構に関するものであり、さらに詳しくは、固定スクロールと揺動スクロールとを噛み合わせて圧縮された圧縮ガスを密閉容器外へ吐出するスクロール型圧縮機の給油機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空気調和装置等の冷凍サイクルに使用されるスクロール型コンプレッサは、例えば特公平７−９９１５０号公報に示されているように図５に示される構成になっている。
両端が閉鎖された筒状の密閉容器１の内側には電動要素２とスクロール圧縮要素３とが内蔵されている。上記電動要素２は上記密閉容器１の内壁面側に固定されたステータ４と、このステータ４の内側に回転自在に支持されたロータ５とからなり、このロータ５には回転軸６が貫通状態に結合されている。この回転軸６の一端は上記スクロール圧縮要素３の一部を構成する支持フレーム７に回転自在に支持されている。上記回転軸６の他端側は上記ロータ５から突出されており、この先端部にはトロコイドポンプ、ロータリ式ポンプ、レシプロ式ポンプなどの容積型ポンプ８が接続されている。そして、上記容積型ポンプ８の端部には油導入管９が接続されている。この油導入管９の吸込み側の端部は上記密閉容器１内に収容された潤滑油ｂに没するように下方に延長されている。
また、上記回転軸６には上記容積型ポンプ８によって潤滑油ｂを供給する油通路が軸方向に穿設されており、潤滑油が支持フレーム７等の各摺動部に供給された後、再循環されるようになっている。
【０００３】
そして、上記支持フレーム７に貫通する状態に支持された上記回転軸６の一端部はその中心が上記回転軸６の軸心と偏心して設けたピン部（クランク部）１０として形成されており、このピン部１０には揺動スクロール１１が連接されている。この揺動スクロール１１は円盤状に形成されており一側面の中央部に上記ピン部１０が接続されるボス穴部１２が形成されている。この揺動スクロール１１の他側面には渦巻き形状のラップ１３が一体に形成されている。
また、上記支持フレーム７には、固定スクロール１４が結合されている。この固定スクロール１４には上記揺動スクロール１１に対面する部分に渦巻き形状のラップ１５が形成されており、上記ラップ１３との間に複数の圧縮室１６を形成している。これらの圧縮室１６は外周部で冷媒ガスを吸込み、漸次中心に移動していくことで容積を縮小して冷媒ガスを圧縮するようになっている。
上記固定スクロール１４の中央部には吐出ポート１７が形成されており、この吐出ポート１７の外側を包囲する状態で上記固定スクロール１４には消音器１８が設けられている。
【０００４】
一方、潤滑油供給のためのポンプを使用せず、圧縮ガスを密閉容器内に吐出する方式とし、揺動スクロールに貫通穴を設けてスクロール圧縮要素中の適当な圧縮室と、揺動スクロールの背面と支持フレームの間を連通させてこの間の圧力を適当な中程度の圧力（例えば８〜９ｋｇ／ｃｍ2 ）として前記密閉容器内の圧力（例えば１５〜２５ｋｇ／ｃｍ2 ）より低くして、この差圧を利用して潤滑油を吸い上げて前記回転軸の中に設けた油通路を経て支持フレーム等の各摺動部に供給するとともに、前記圧力により揺動スクロールを固定スクロールに押し付けて接触させてガスシールして冷媒ガスを圧縮するようにした横置き型のスクロール型圧縮機が提案されている（特公平３−１７５１８６号公報）。
【０００５】
しかし、ポンプを使用する給油方式の場合も、給油方式が差圧方式の場合も、回転軸の回転数により潤滑油の供給量が変化し、回転数が大きい時は潤滑油が十分供給されるが、回転数が小さくなると潤滑油の供給量が不足するので、例えば上記ラップ１５と上記ラップ１３との間に形成される複数の圧縮室１６への潤滑油の供給量が少なくなり、潤滑性、シール性が悪化して性能が低下し、信頼性が低下する問題があった。
【０００６】
本発明者らはこの問題を改善するために先に、オイルインジェクション機構を装着したスクロール型圧縮機を提案した（特願平９−２５２１２５号明細書）。しかし、このオイルインジェクション機構は、揺動スクロールの鏡板の背面側からオイルをスクロール圧縮要素の摺動部に供給するものであるため、回転数が小さい場合などにおいて潤滑油の供給が未だ不十分であり、スクロール圧縮要素の摺動部の潤滑性、シール性に問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、回転数が小さくなった場合でも潤滑油をスクロール圧縮要素の摺動部に供給し、スクロール圧縮要素の摺動部の潤滑性、シール性が改善されるようなスクロール型圧縮機の給油機構を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者等はかかる課題について鋭意研究した結果、スクロール圧縮要素の固定スクロール側に簡単な構成の給油機構を設けることにより課題を解決できることを見いだし、本発明を成すに到った。
【０００９】
すなわち、本発明の請求項１の発明は、密閉容器２１内に電動要素２２とこの電動要素２２によって駆動されるスクロール圧縮要素２３と、前記密閉容器２１内に収容された潤滑油ｂとを備え、前記スクロール圧縮要素２３の固定スクロール３３の鏡板ａの端縁部に弁５１を設けたノズル５５を取り付け前記密閉容器２１内の冷媒の圧力に応じて前記ノズル５５の細孔４６Ａを自動的に開閉する給油機構と、回転軸２６中の油通路４４を経て前記スクロール圧縮要素２３の摺動部に潤滑油ｂを供給する給油機構とからなるスクロール型圧縮機２０の給油機構であって、
回転軸２６中の油通路４４を経て前記スクロール圧縮要素２３の各摺動部に潤滑油ｂを供給して循環して使用するとともに、前記密閉容器２１内の冷媒の圧力が低い時は前記ノズル５５の細孔４６Ａを自動的に開けて、この細孔４６Ａを経て前記スクロール圧縮要素２３の各摺動部に潤滑油ｂを供給し、前記密閉容器２１内の冷媒の圧力が高くなった時は前記ノズル５５の細孔４６Ａが自動的に閉められることを特徴とするスクロール型圧縮機２０の給油機構である。
【００１０】
本発明の請求項２の発明は、請求項１記載のスクロール型圧縮機２０の給油機構において、前記ノズル５５と弁５１がシリンダ５２内に収納されており、前記密閉容器２１内の冷媒の圧力に応じて前記弁５１がシリンダ５２内をスライドして前記ノズル５５の細孔４６Ａを自動的に開閉することを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項３の発明は、請求項１あるいは請求項２記載のスクロール型圧縮機２０の給油機構において、前記ノズル５５の細孔４６Ａを２つ以上設けたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、参考用のスクロール型圧縮機の給油機構の断面図である。図２は、図１のＸ−Ｘ断面の説明図である。図３は、図１に示したスクロール型圧縮機の固定スクロールの鏡板の端縁部にノズルを装着する状態を示す説明図である。
【００１３】
図１中に示されるコンプレッサはスクロール型圧縮機２０であり、両端が閉鎖された筒状に形成された密閉容器２１を備えている。この密閉容器２１内には電動要素２２と、この電動要素２２によって駆動されるスクロール圧縮要素２３とが収容されている。
【００１４】
電動要素２２は密閉容器２１の内部に固定されたステータ２４と、このステータ２４の中央部に位置されたロータ２５とを有し、このロータ２５の中心部には密閉容器２１の軸心方向に向けられた回転軸２６が貫通状態に結合されており、その一端側はスクロール圧縮要素２３を支持する支持フレーム２７の中央部に貫通され回転自在に支持されている。ここで、上記支持フレーム２７は密閉容器２１の内壁面に結合固定されている。そして、回転軸２６は一端側の中途部が上記支持フレーム２７の軸受部２８によって回転自在に支持されており、ロータ２５は回転軸２６と支持フレーム２７を介して密閉容器２１の内壁面側に支持されている。
【００１５】
また、支持フレーム２７を貫通した回転軸２６の端部にはその中心が回転軸２６の軸心と偏心して設けたピン部（クランク部）２９が形成されている。このピン部２９には揺動スクロール３０が連接されている。この揺動スクロール３０は円盤状の鏡板の一側面中央部にピン部２９を挿入して連接するボス穴部３１と鏡板の他側面に形成された渦巻き状のラップ３２とを備えている。
また、支持フレーム２７には固定スクロール３３が結合されている。この固定スクロール３３は円盤状の鏡板ａの一側面に揺動スクロール３０のラップ３２に互い違い状態に位置して複数の圧縮室３４を形成する渦巻き状のラップ３５が形成されている。
【００１６】
そして固定スクロール３３の鏡板ａの側壁面には密閉容器２１に貫通された冷媒ガスの吸入管３６が接続されている。また、固定スクロール３３の鏡板ａの中央部には、圧縮された冷媒ガスを密閉容器２１内に吐出する吐出ポート３７が設けられている。
吸入管３６から吸入される冷媒ガスのスクロール圧縮要素２３の吸入側と、揺動スクロール３０の背面（上記鏡板のボス穴部３１のある側の面）と支持フレーム２７の間は揺動スクロール３０の鏡板の周縁部において連通させてあるので、この間の圧力は冷媒ガス吸入側とほぼ同じに低く、密閉容器２１内の圧力より低くい。
【００１７】
回転軸２６の他の端部には差圧式給油部３８が設けられている。この給油部３８は、密閉容器２１内に装着されて回転軸２６を軸支するとともに油導入管３９を装着した副軸受部４０を備えた副支持フレーム４１を備えている。この副支持フレーム４１と回転軸２６の間にはベアリング４２が介在させてあり、このベアリング４２の受け部４３が副軸受部４０に設けてある。
【００１８】
回転軸２６中にはその一端部から他の端部に通じる油通路４４が穿設されており、回転軸２６の一端部からでた潤滑油はボス穴部３１とピン部２９の摺動面を潤滑するとともに、ガスシールするようになっている。
【００１９】
ここで、上記密閉容器２１には所定のレベルまで潤滑油ｂが収容されており、この潤滑油ｂは前記した差圧によって給油部３８から吸い上げられて回転軸２６の中に設けた油通路４４を経て軸受部２８を含む各摺動部に送られ、循環して使用されるようになっている。
【００２０】
図３に示したようにして固定スクロール３３の鏡板ａの端縁部に真鍮などで作られたノズル４５が例えば雌孔４５Ａにネジ込んで装着されており、潤滑油はこのノズル４５の中を貫通する油通路孔４６を経てスクロール圧縮要素２３内に入り、図２に黒矢印で示したように固定スクロール３３に設けた溝４７、環状溝４８などを通ってスクロール圧縮要素２３の摺動部に供給される。
【００２１】
上記のように構成した横置き型スクロール型圧縮機２０の運転を開始すると、冷媒ガスは吸入管３６からスクロール圧縮要素２３の外周部に吸入されて、漸次中心に移動していくことで圧縮され、固定スクロール３３の中央部に設けた吐出ポート３７から密閉容器２１内に吐出され、この空間で同伴した潤滑油が分離され、脈動が低減される。
吐出されたガスは白矢印で示したように固定スクロール３３と支持フレーム２７に設けた図示しない通路を流れて、電動要素２２側に行きロータ２５の回転による遠心力とステータ２４や副支持フレーム４１などの邪魔板効果などで冷媒ガス中の潤滑油がさらに分離され、そして潤滑油が分離された冷媒ガスは吐出管５０から密閉容器２１外に吐出される。分離された潤滑油は黒矢印で示したように流れて密閉容器２１の底部に溜り、循環して使用される。
【００２２】
図示しないが冷媒ガス吸入側と、揺動スクロール３０の背面と支持フレーム２７の間を連通させてあるので、この間の圧力は冷媒ガス吸入側とほぼ同じ位に低く、密閉容器２１内の圧力より低くなっている。この差圧により、潤滑油ｂは給油部３８の油導入管３９から吸い上げられて黒矢印で示したように回転軸２６の中に設けた油通路４４を経て高圧下で供給され、回転軸２６と軸受部２８の摺動部を含む各摺動部を潤滑し、ガスシールする。これらの潤滑油はその後黒矢印で示したように密閉容器２１の底部に流れる。
【００２３】
なお、オルダムリムリング４９は、支持フレーム２７と揺動スクロール３０との間に介装されており、電動要素２２の駆動により固定スクロール３３に対して揺動スクロール３０が自転しないように円軌道上を公転させるようになっている。
【００２４】
このようにすることによりスクロール圧縮要素２３の摺動面の潤滑およびガスシールが回転軸２６の回転数が高い場合も、回転軸２６の回転数が低い場合も十分に行われる。
【００２５】
図４は、この発明に係るスクロール型圧縮機の給油機構の実施例を示す断面図である。
この実施例においては、固定スクロール３３の鏡板ａの端縁部に、真鍮などで作られたノズル５５および弁５１を収納したシリンダ５２が設けられている。シリンダ５２には潤滑油通路５３が設けてある。弁５１は密閉容器２１内の冷媒の圧力に応じてノズル５５の油通路孔（細孔）４６Ａを自動的に開閉する。
【００２６】
すなわち、回転軸２６の回転数が高い場合は、密閉容器２１内の冷媒ガスの圧力が高くなって、密閉容器２１中の潤滑油ｂに高圧をかけるのでこの油圧により弁５１はシリンダ５２内をスライドして移動し油通路孔４６Ａの一端に押し付けられ、油通路孔４６Ａを閉じる。
油通路孔４６Ａが弁５１により閉じられるとノズル５５を経てスクロール圧縮要素２３の摺動面への潤滑油の供給がなくなるが、前記回転軸２６の油通路４４を経てスクロール圧縮要素２３の摺動面へ高圧の潤滑油が供給されるので潤滑およびガスシールが十分に行われる。
【００２７】
一方、回転軸２６の回転数が低い場合は、密閉容器２１内の冷媒の圧力が低くなって、密閉容器２１中の潤滑油ｂの圧力も低くなるため、シリンダ５２中の弁５１は図示しないバネなどの力でシリンダ５２中でノズル５５とは逆方向にスライドして移動し、油通路孔４６Ａを明ける。油通路孔４６Ａが開けられると図４に黒矢印で示したように潤滑油は潤滑油通路５３を経てシリンダ５２中に入り、弁５１の外周を通り、油通路孔４６Ａを経て、固定スクロール３３に設けた孔５４を通り、スクロール圧縮要素２３の摺動面へ供給される。
回転軸２６の回転数が低くなって、例え前記回転軸２６の油通路４４を経てスクロール圧縮要素２３の摺動面へ供給される潤滑油が少なくなっても、上記のようにして潤滑油がスクロール圧縮要素２３の摺動面へ供給されるので潤滑およびガスシールが十分に行われる。
【００２８】
上記ノズル４５、５５を設ける位置は、潤滑油ｂ中に没している固定スクロール３３の鏡板ａの端縁部であり、好ましくは、例えば図３に示したように吐出バルブ３７Ａや過圧縮防止バルブ３７Ｂ、３７Ｃの位置より下方であって、密閉容器２１の壁に近い鏡板ａの端縁部の適当な箇所が望ましい。
【００２９】
油通路孔４６、４６Ａの内径があまり大き過ぎると、油通路孔４６、４６Ａの長さにもよるが、スクロール圧縮要素２３の摺動部に供給される潤滑油量が多くなり過ぎ、潤滑性やガスシールはよくなるが圧縮効率が低下し、極端な場合は圧縮室３４が潤滑油で充たされて液圧縮となり圧縮効率が低下するなどの恐れがある。
逆に、油通路孔４６、４６Ａの内径があまり小さすぎると、油通路孔４６、４６Ａの長さにもよるが、潤滑油がスクロール圧縮要素２３の摺動部に供給される量が少なくなり過ぎて潤滑性やガスシールが不良となる。油通路孔４６、４６Ａの内径は、具体的には例えば、０．１〜０．８ｍｍ程度、好ましくは、０．２〜０．５ｍｍ程度、これに対する油通路孔４６、４６Ａの長さは、具体的には例えば、１．０〜１０ｍｍ程度、好ましくは１．５〜８ｍｍ程度の例を挙げることができる。
油通路孔４６、４６Ａの内径や長さは、回転軸２６の回転数が低い場合にも潤滑油が油通路孔４６、４６Ａを経てスクロール圧縮要素２３内に入り、スクロール圧縮要素２３の摺動部に供給されるように例えば上記の範囲から選択して適宜決めることが好ましい。
【００３０】
本発明で使用する冷媒としては、具体的には、例えば、ハイドロクロロジフルオロメタン（Ｒ２２）などのＨＣＦＣ系冷媒、塩素基を含まない１，１，１，２−テトラフルオロエタン（Ｒ１３４ａ）単体又はＲ１３４ａとジフルオロメタン（Ｒ−３２）とペンタフルオロエタン（Ｒ−１２５）との混合冷媒（Ｒ４０７Ｃ）、Ｒ−３２とＲ−１２５との混合冷媒（Ｒ４１０Ａ、Ｒ−１４３ａ）などのＨＦＣ系冷媒、塩素基と水素を含まないフルオロカーボン系冷媒（ＦＣ系冷媒）など、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサンなどの炭化水素系冷媒、炭化水素系冷媒とＨＦＣ系冷媒などとの混合冷媒、その他自然系冷媒などを挙げることができる。
本発明で使用する潤滑油としては、具体的には、例えば、これらの冷媒と相溶性のあるエステル系オイル、エーテル系オイルあるいはこれらの冷媒と相溶性のない鉱油系オイル、ナフテン系オイル、パラフィン系オイル、アルキルベンゼン系オイルなどの合成油、あるいはこれらの混合物などを挙げることができる。
【００３１】
以上、本発明のスクロール型圧縮機の説明においては、横置き型のスクロール型圧縮機について説明したが、本発明のスクロール型圧縮機は横置き型に限定されるものではなく、縦置き型スクロール型圧縮機やその他の形式のスクロール型圧縮機にも適用できる。また、上記の説明においては、差圧式給油により回転軸の油通路から各摺動部へ潤滑油を送る方式について説明したが、給油方式はこの方式に限定されず、例えばトロコイドポンプ、ロータリ式ポンプ、レシプロ式ポンプなどの容積型ポンプを用いる給油方式であってもよい。
また、上記の本発明のスクロール型圧縮機の説明においては、別に作成したノズル５５を設ける例を示したが、前記固定スクロールの鏡板に直接細孔を開けて油通路孔とすることもできる。また油通路孔は１つ設けた実施例を示したが、本発明においては油通路の数は１つに限定されず、２つ以上複数設けることもできる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明のスクロール型圧縮機の給油機構は、構成が簡単であり、回転軸の回転数が小さくなった場合のスクロール圧縮要素への潤滑油の供給不足を容易に避けることができ、シール性、潤滑性、信頼性、圧縮効率などを向上できる。
【００３３】
固定スクロールの鏡板がアルミニウムあるいはアルミニウム合金製の場合は真鍮などで別に作ったノズルあるいはキャピラリーを取り付けて油通路孔とすれば強度や精度が向上しスクロール圧縮要素への潤滑油の供給をスムースにより確実に行える。
弁を前記ノズルに設け、密閉容器内の冷媒の圧力に応じてノズルの細孔を自動的に開閉するようにすれば、回転軸の回転数が小さくなった場合のスクロール圧縮要素への潤滑油の供給不足を容易に避けることができる上、回転軸の回転数が大きくなった時、過剰の潤滑油をスクロール圧縮要素へ供給することがなくなり、安全性や信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考用のスクロール型圧縮機の給油機構の断面説明図である。
【図２】 図１のＸ−Ｘ断面の説明図である。
【図３】 図１に示したスクロール型圧縮機の固定スクロールの鏡板の端縁部にノズルを装着する状態を示す説明図である。
【図４】 本発明のスクロール型圧縮機の給油機構の実施例を示す断面説明図である。
【図５】 従来のスクロール型圧縮機の全体構成を示す断面図である。
【符号の説明】
ａ 鏡板
ｂ 潤滑油
２０ スクロール型圧縮機
２１ 密閉容器
２２ 電動要素
２３ スクロール圧縮要素
２６ 回転軸
３３ 固定スクロール
３８ 差圧式給油部
４４ 回転軸中の油通路
４５、５５ ノズル
４６、４６Ａ ノズルの油通路孔（細孔）
５１ 弁
５２ シリンダ
Claims (3)
- 密閉容器２１内に電動要素２２とこの電動要素２２によって駆動されるスクロール圧縮要素２３と、前記密閉容器２１内に収容された潤滑油ｂとを備え、前記スクロール圧縮要素２３の固定スクロール３３の鏡板ａの端縁部に弁５１を設けたノズル５５を取り付け前記密閉容器２１内の冷媒の圧力に応じて前記ノズル５５の細孔４６Ａを自動的に開閉する給油機構と、回転軸２６中の油通路４４を経て前記スクロール圧縮要素２３の摺動部に潤滑油ｂを供給する給油機構とからなるスクロール型圧縮機２０の給油機構であって、
回転軸２６中の油通路４４を経て前記スクロール圧縮要素２３の各摺動部に潤滑油ｂを供給して循環して使用するとともに、前記密閉容器２１内の冷媒の圧力が低い時は前記ノズル５５の細孔４６Ａを自動的に開けて、この細孔４６Ａを経て前記スクロール圧縮要素２３の各摺動部に潤滑油ｂを供給し、前記密閉容器２１内の冷媒の圧力が高くなった時は前記ノズル５５の細孔４６Ａが自動的に閉められることを特徴とするスクロール型圧縮機２０の給油機構。 - 前記ノズル５５と弁５１がシリンダ５２内に収納されており、前記密閉容器２１内の冷媒の圧力に応じて前記弁５１がシリンダ５２内をスライドして前記ノズル５５の細孔４６Ａを自動的に開閉することを特徴とする請求項１記載のスクロール型圧縮機２０の給油機構。
- 前記ノズル５５の細孔４６Ａを２つ以上設けたことを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載のスクロール型圧縮機２０の給油機構。
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