JP3668688B2

JP3668688B2 - スクロール流体機械

Info

Publication number: JP3668688B2
Application number: JP2001027188A
Authority: JP
Inventors: 雅邦石川
Original assignee: Zexel Valeo Climate Control Corp
Current assignee: Valeo Thermal Systems Japan Corp
Priority date: 2001-02-02
Filing date: 2001-02-02
Publication date: 2005-07-06
Anticipated expiration: 2020-07-06
Also published as: JP2001234880A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調装置や冷凍装置等に利用される密閉型のスクロール流体機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスクロール流体機械としては、例えば特開昭６３−ｌ０６３９２号公報に記載されたものが知られている。この種のスクロール流体機械は、電動機の駆動軸の上端部に、可動スクロール部材が駆動軸軸心に対して偏心させて連結され、駆動軸の回転に伴って可動スクロール部材が偏心運動し、ケースに固定された固定スクロール部材との間で形成される複数の圧縮室において冷媒ガスの圧縮が行われる。
【０００３】
また、駆動軸の下端部にはオイルポンプが取付けられ、このオイルポンプにて吸上げられたオイルは、駆動軸内に形成されたオイル通路を通じて、駆動軸のラジアル軸受やスラスト軸受を潤滑するとともに、これらを冷却した後、双方のスクロール部材により形成される圧縮室に冷媒ガスとともに吸入され、そして、双方のスクロール部材の摺接部分のシールや潤滑を行う構造となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記従来のスクロール流体機械によれば、オイルポンプにより吸上げられたオイルが一旦各軸受部に供給された後、圧縮室に供給されるので、双方のスクロール部材の摺接部のシール、潤滑及び冷却を確実に行うのは困難となる不具合があった。
【０００５】
すなわち、各軸受部へ通流されたオイルは、摩擦熱によりオイル温度が高まってオイルの粘度が低下してしまい、このような高温のオイルが圧縮室に供給されると、双方のスクロール部材の摺動部のシール性が低下すると同時に潤滑不良を生じてしまい、冷凍能力の低下や双方のスクロール部材の摺動部分での焼付きを生ずるおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、双方のスクロール部材の摺動部分のシール性及び潤滑性の向上を図り、冷凍能力を高め得るスクロール流体機械を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、固定スクロール部材（２７）と、この固定スクロール部材に噛み合う可動スクロール部材（２１）とを備え、前記可動スクロール部材（２１）が旋回駆動することにより、該可動スクロール部材と前記固定スクロール部材（２７）との間に形成される圧縮室内の冷媒ガスを圧縮するスクロール流体機械において、オイル溜り（４１）のオイルを通流させるオイル通路（４０）と、前記オイル通路（４０）に供給されるオイルを、前記可動スクロール部材（２１）の軸受部及び駆動軸（８）の軸受部の各軸受部並びに前記圧縮室の双方に二分させるオイル分岐構造と、を有し、前記可動スクロール部材（２１）の前記軸受部及び駆動軸（８）の前記軸受部の各軸受部へオイルを供給する各オイル通路は、前記オイル分岐箇所以降に設けられるとともに前記オイル溜り（４１）に連通していて、前記圧縮室へ供給されるオイルが、前記各軸受部へ供給されるオイルとは別のものとなるように設けられており、更に、オイル溜りのオイルを、前記可動スクロール部材と前記固定スクロール部材との噛み合い端部から吸入圧室へ、該可動スクロール部材の前記固定スクロール部材に対する揺動に伴って間欠的に供給する構成のスクロール流体機械である。
【０００８】
前記圧縮室に供給されるオイルは、前記軸受部に供給されるオイルとは別のものとなり、冷たく従って所定の粘性を有するオイルが供給されることになって、双方のスクロール部材の摺接部のシール性及び潤滑性が向上し、冷凍能力を高めることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の第１具体例を図面に基づいて説明する。図１はスクロール流体機械ｌを示し、図２はそのスクロール部分を示している。同図中、２は密閉ケースであり、このケース２は筒状部３と上下の閉塞部４，５により形成されている。
【００１０】
前記ケース２の下部にはブラシレスの直流電動機７が配設されている。すなわち、電動機７の駆動軸８がケース２内の上下方向に配設され、駆動軸８の下部がラジアル軸受９を介してケース２に支承されている。駆動軸８の上部は、ケース２に固設された支持ブロック１０にラジアル軸受１１を介して支承されている。駆動軸８の下端側には積層鉄心からなる柱状のロータ１２が固着され、このロータ１２の周面には、Ｎ極とＳ極とが交互に配設された永久磁石１３が取付けられている。この永久磁石１３の周囲には、筒状の固定子１４がケース２に固設されている。この固定子１４は積層鉄心により形成され、固定子１４の各突極部には励磁コイル１６がそれぞれ巻回されている。尚、図中１７はコネクタで、励磁コイル１６のリード線１８が接続される。
【００１１】
また、ケース２の中央部分には吸入パイプ１９が取付けられ、このパイプ１９を通じて冷媒ガスが吸入され、図中の実線の矢印の如く通流される。
【００１２】
前記駆動軸８の上端側は大径に形成され、この大径部８ａ内には嵌合凹部８ｂが形成されている。この嵌合凹部８ｂの中心Ｏ2は駆動軸８の中心０1から所定寸法だけ偏心するように設けられている。前記嵌含凹部８ｂには、可動スクロール部材２１の背面部に突設された連結挿入部２１ａがラジアル軸受２２を介して挿入されている。従って、駆動軸８の回転に伴って連結挿入部２１ａが偏心運動し、可動スクロール部材２１が旋回駆動される。また、可動スクロール部材２１が旋回駆動するので、駆動軸８の回転バランスを安定させるために、駆動軸８にはバランスウェイト２３，２４が取付けられている。
【００１３】
更に、前記支持ブロック１０と可動スクロール部材２１との間にはオルダムリング２５が介装され、可動スクロール部材２１の旋回駆動時に可動スクロール部材２１の自転防止が行われる。
【００１４】
可動スクロール部材２１は、シムプレート４８を介して支持ブロック１０に固設された固定スクロール部材２７と噛み合っており、双方のスクロール部材２１，２７により吸入圧室２８、中間圧に圧縮される中間圧室２９、吐出圧の高圧まで圧縮される吐出圧室３０が形成される。前記支持ブロック１０には、前記吸入パイプ１９に連通する吸入孔３２が周方向に離間して設けられ、これらの吸入孔３２にそれぞれ連通し、前記吸入圧室２８に連通する吸入口３３がシムプレート４８に設けられている。そして、吸入パイプ１９から導入された冷媒ガスは、各吸入孔３２及び吸入口３３を通じて各々の吸入圧室２８に供給される。また、固定スクロール部材２７の中央部には吐出圧室３０に連通する吐出ポート３４が形成され、この吐出ポート３４にはリードバルブ３５が設けられている。固定スクロール部材２７の上面側にはリードバルブ３５を覆う支持部材３６が取付けられ、この支持部材３６に吐出パイプ３７が取付けられ、吐出圧室３０の高圧の冷媒ガスが吐出ポート３４及びリードバルブ３５を通じて吐出パイプ３７に吐出される。
【００１５】
更に、前記駆動軸８の軸心部分には、オイル通路４０が形成され、駆動軸８の下端部にはオイル溜り４１のオイルをオイル通路４０に吸上げるオイルポンプ（トロコイドポンプ）４２が設けられている。このオイル通路４０の上端側は前記嵌合凹部８ｂで開口して、この嵌合凹部８ｂの隙間を通じてラジアル軸受２２を潤滑する一方、駆動軸８の大径部８ａに設けられた油孔４３を通じてラジアル軸受ｌｌ及びスラスト軸受４４を潤滑する。また、前記支持ブロック１０には戻り油路４５が形成され、前記ラジアル軸受２２，ｌｌ及びスラスト軸受４４を潤滑したオイルが戻り油路４５を通じてオイル溜り４１に戻れるように設けられている。
【００１６】
図面に示されるように、可動スクロール部材２１の背面部に突設された連結挿入部２１ａの先端と、前記嵌合凹部８ｂの底面との間には、嵌合隙間９が設けられており、駆動軸８のオイル通路４０は、前記前記嵌合凹部８ｂから前記嵌合隙間９に開口している。更に、前述したように、オイルの一部は前記嵌合隙間９から前記各軸受部に供給され、その後、オイルは戻り油路４５を通じてオイル溜リ４１に戻る。
【００１７】
また更に、前記可動スクロール部材２１は、オイル供給通路４７が設けられている。このオイル供給通路４７は、その先端が前記双方のスクロール部材２１，２７により形成される圧縮室の冷媒ガス吸入口に連通するとともに、その他端が前記連結挿入部２１ａから前記嵌合隙間９に開口し前記オイル通路４０に連通して設けられている。
【００１８】
他方、オイルポンプ４２で吸上げられたオイルは、オイル通路４０から嵌合凹部８ｂの嵌合隙間９に至り、ここから分岐して、一部は油孔４３を通じてラジアル軸受２２，１１を潤滑した後、スラスト軸受４４を潤滑し、戻り油路４５を通じてオイル溜り４１に戻る。これと同時に、オイルの一部は前記嵌合隙間９を通じてオイル供給通路４７に至り、端部の開口からオイルが供給される。この場合、吸入口３３に吸入される冷媒ガスに霧吹き作用により混合されて吸入圧室２８に供給される。
【００１９】
このように、本例のものは、固定スクロール部材（２７）と、この固定スクロール部材に噛み合う可動スクロール部材（２１）とを備え、前記可動スクロール部材（２１）が旋回駆動することにより、該可動スクロール部材と前記固定スクロール部材（２７）との間に形成される圧縮室内の冷媒ガスを圧縮するスクロール流体機械において、オイル溜り（４１）のオイルを通流させるオイル通路（４０）と、前記オイル通路（４０）に供給されるオイルを、前記可動スクロール部材（２１）の軸受部及び駆動軸（８）の軸受部の各軸受部並びに前記圧縮室の双方に二分させるオイル分岐構造と、を有し、前記可動スクロール部材（２１）の前記軸受部及び駆動軸（８）の前記軸受部の各軸受部へオイルを供給する各オイル通路は、前記オイル分岐箇所以降に設けられるとともに前記オイル溜り（４１）に連通していて、前記圧縮室へ供給されるオイルが、前記各軸受部へ供給されるオイルとは別のものとなるように設けられており、更に、オイル溜りのオイルを、前記可動スクロール部材と前記固定スクロール部材との噛み合い端部から吸入圧室へ、該可動スクロール部材の前記固定スクロール部材に対する揺動に伴って間欠的に供給するスクロール流体機械である。
【００２０】
従って、軸受部を潤滑するオイルとは別のオイルが吸入圧室に供給されるので、オイルが高温となることがなくなり、その結果、オイル粘性が低下することがなく、各圧縮室でのシール性が向上して冷凍能力を高めることができるとともに、双方のスクロール部材の各摺動部の潤滑を確実にして焼付きの発生を防止することができる。
【００２１】
本例においては、駆動軸８のオイル通路４０の開口と、可動スクロール部材２１のオイル供給通路４７の一方の開口は、図１及び図２の場合は互いにずれている不一致状態であり、また、図３及び図４の場合は一部が重なり合う不一致状態に設けられている。
【００２２】
次に、本発明の第２具体例を説明する。本具体例では、図３及び図４に示すように、前記オイル供給通路４７の途中にオイル供給量を調節するバルブ５０を介装したものである。このバルブ５０は、吸入圧室２８に供給されるオイル量が、オイルポンプ（駆動軸）４２の回転数に比例して供給されることになり、高回転時にオイル溜り４１のオイル量が不足するので、これを防止するために高回転時にオイルを制限できるように設けられている。
【００２３】
すなわち、このバルブ５０は、図５に示すように、前記連結挿入部２１ａに形成された円筒状のバルブ室２１ｂ内に設けられている。バルブ５０は大径部５０Ａと小径部５０Ｂとからなり、大径部５０Ａは前記バルブ室２１ｂ内に摺動できる大きさに形成され、小径部５０Ｂは大径部５０Ａの上部に突設されている。また、前記大径部５０Ａには、連結挿入部２１ａのバルブ室２１ｂの底部に設けられた開口２１ｃに連通する油路５１が図６に示すように径方向に設けられており、低回転時には図５の矢印で示すようにオイルが開口２１ｃ、油路５１、バルブ室２１ｂを通じてオイル供給通路４７に通流される。
【００２４】
また、前記小径部５０Ｂには、絞り油路５２が軸方向に形成され、小径部先端が先細りの傾斜面に形成され、この傾斜面によリオイル供給通路４７の開口が閉塞できる構造に設けられている。そして、高回転時には、バルブ室２１ｂ内のバルブ５０の上流側と下流側のオイルの差圧により、バルブ５０は図７に示すようにリフトし、小径部５０Ｂの傾斜面によリオイル供給通路４７の開口が閉塞されると、絞り油路５２を通じてオイルが供給されることになる。尚、バルブの材料としては金属、プラスチック等により形成されている。
【００２５】
前記第２具体例の場合は、先の具体例と同様の効果が得られる上、所定の高回転以上に達すると、オイルは絞り油路からのみ供給されることになるので、冷媒ガスとともにスクロール流体機械から吐出される油量の増加を減少することが可能となり、高回転時でもオイル溜りのオイル量が不足することがなく、双方のスクロール部材の摺動部での焼付きを確実に防止することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、固定スクロール部材（２７）と、この固定スクロール部材に噛み合う可動スクロール部材（２１）とを備え、前記可動スクロール部材（２１）が旋回駆動することにより、該可動スクロール部材と前記固定スクロール部材（２７）との間に形成される圧縮室内の冷媒ガスを圧縮するスクロール流体機械において、オイル溜り（４１）のオイルを通流させるオイル通路（４０）と、前記オイル通路（４０）に供給されるオイルを、前記可動スクロール部材（２１）の軸受部及び駆動軸（８）の軸受部の各軸受部並びに前記圧縮室の双方に二分させるオイル分岐構造と、を有し、前記可動スクロール部材（２１）の前記軸受部及び駆動軸（８）の前記軸受部の各軸受部へオイルを供給する各オイル通路は、前記オイル分岐箇所以降に設けられるとともに前記オイル溜り（４１）に連通していて、前記圧縮室へ供給されるオイルが、前記各軸受部へ供給されるオイルとは別のものとなるように設けられており、更に、オイル溜りのオイルを、前記可動スクロール部材と前記固定スクロール部材との噛み合い端部から吸入圧室へ、該可動スクロール部材の前記固定スクロール部材に対する揺動に伴って間欠的に供給する構成のスクロール流体機械である。
【００２７】
従って、本発明によれば、前記圧縮室に供給されるオイルは、前記軸受部に供給されるオイルとは別のものとなり、所定の粘性を有する冷たいオイルを圧縮室に供給することができ、双方のスクロール部材の摺接部のシール性及び潤滑性を向上することができ、冷凍能力を向上することができるとともに摺動部の焼付きを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第ｌ具体例に係り、スクロール流体機械の縦断面図である。
【図２】本発明の第ｌ具体例に係り、図ｌで示すスクロール流体機械のスクロール部分の縦断面図である。
【図３】本発明の第２具体例に係り、スクロール流体機械の縦断面図である。
【図４】本発明の第２具体例に係り、図３で示すスクロール流体機械のスクロール部分の縦断面図である。
【図５】本発明の第２具体例に係り、バルブの縦断面を示すもので、図６中のＶ−Ｖ矢視断面図である。
【図６】本発明の第２具体例に係り、バルブの横断面を示すもので、図５中のＶＩ−ＶＩ失視断面図である。
【図７】本発明の第２具体例に係り、高回転時のバルブ動作を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１スクロール流体機械
２ケース
３筒状部
４閉塞部
５閉塞部
７電動機
８駆動軸
８ａ大径部
８ｂ嵌合凹部
９嵌合隙間
１０支持ブロック
１１ラジアル軸受
１２ロータ
１３永久磁石
１４固定子
１６励磁コイル
１７コネクタ
１８リード線
１９吸入パイプ
２１可動スクロール部材
２１ａ連結挿入部
２１ｂバルブ室
２１ｃ開口
２２ラジアル軸受
２３バランスウエイト
２４バランスウエイト
２５オルダムリング
２７固定スクロール部材
２８吸入圧室
２９中間圧室
３０吐出圧室
３２吸入孔
３３吸入口
３４吐出ポート
３５リードバルブ
３６支持部材
４０オイル通路
４１オイル溜り
４２オイルポンプ
４３油孔
４４スラスト軸受
４５戻り油路
４７オイル供給通路
４８シムプレート
５０バルブ
５０Ａ大径部
５０Ｂ小径部
５１油路
５２絞り油路

Claims

固定スクロール部材（２７）と、この固定スクロール部材に噛み合う可動スクロール部材（２１）とを備え、前記可動スクロール部材（２１）が旋回駆動することにより、該可動スクロール部材と前記固定スクロール部材（２７）との間に形成される圧縮室内の冷媒ガスを圧縮するスクロール流体機械において、
オイル溜り（４１）のオイルを通流させるオイル通路（４０）と、前記オイル通路（４０）に供給されるオイルを、前記可動スクロール部材（２１）の軸受部及び駆動軸（８）の軸受部の各軸受部並びに前記圧縮室の双方に二分させるオイル分岐構造と、を有し、
前記可動スクロール部材（２１）の前記軸受部及び駆動軸（８）の前記軸受部の各軸受部へオイルを供給する各オイル通路は、前記オイル分岐箇所以降に設けられるとともに前記オイル溜り（４１）に連通していて、前記圧縮室へ供給されるオイルが、前記各軸受部へ供給されるオイルとは別のものとなるように設けられており、
更に、オイル溜りのオイルを、前記可動スクロール部材と前記固定スクロール部材との噛み合い端部から吸入圧室へ、該可動スクロール部材の前記固定スクロール部材に対する揺動に伴って間欠的に供給することを特徴とするスクロール流体機械。