JP4232349B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、業務用または家庭用、あるいは乗り物用の冷凍空調、あるいは冷蔵庫などに用いられる密閉型スクロール圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスクロール圧縮機を図４により説明する。密閉容器１内に圧縮機構２、圧縮機構２の下方に圧縮機構２を駆動するための電動機３と、この電動機３の回転力を圧縮機構２に伝達するための駆動軸４とを備え、密閉容器１内の下部には潤滑油溜り５が設けられている。圧縮機構２は渦巻きラップを有する旋回スクロール６と固定スクロール７を対向して組み合わせ、固定スクロール７とフレーム８とで旋回スクロール６の鏡版を旋回運動が可能な隙間を有して挟み込んで保持した構成である。
【０００３】
吸入冷媒ガスは固定スクロール７の鏡板外周から半径方向に貫通して設けた吸入管９より吸入され、固定スクロール７と旋回スクロール６とにより形成される圧縮室１０の外周より圧縮室内に流入する。旋回スクロール６は自転防止機構１１によって自転を防止され、駆動軸４の端部に設けた偏心部により旋回軸受け１２を介して旋回運動を行い、圧縮室１０を順次中心方向に移送し吸入冷媒ガスを圧縮し、吐出口１３よりリード弁１４を介して第１吐出室１５へ吐出される。その後、圧縮された高圧ガスはフレーム８内の第１下降用通路１６を通り、隔壁１７と圧縮機構２と電動機３に囲まれた第２吐出室１８を経て、電動機３内の第２下降用通路１９を通り下降する。さらに、電動機３外周に設けられた第１上昇用通路２０を通り電動機３を冷却した後、図示されていない圧縮機構２外周の第２上昇用通路を経て吐出管２１より機外に圧送される。この間、吐出ガス中の潤滑油は遠心分離、衝突を繰り返して分離されて潤滑油溜り５に滴下する。
【０００４】
また、駆動軸４はフレーム８に固定した主軸受け２２と副軸受け２３で支持され、電動機３の駆動力により回転する。フレーム８と旋回スクロール６と固定スクロール７との間に形成された背圧室２４は、後述のように吸入圧力と吐出圧力の中間の圧力に維持されており、これにより旋回スクロール６を固定スクロール７に押し付ける構造となっている。
【０００５】
駆動軸４は軸方向に貫通する給油孔２５と、各軸受け部との摺動面となる軸表面長手方向に設けた微少通路２６を有し、給油孔２５と微少通路２６とは貫通給油孔２８により連通している。主軸受け２２の貫通給油孔２８と対向する位置には潤滑油溝２９が設けられ、オイルシール作用により高圧ガスの浸入が防止されている。駆動軸４の下端は潤滑油溜り５内に浸漬されており、給油孔２５と貫通給油孔２８と微少通路２６によって背圧室２４と潤滑油溜り５が連通している。また、潤滑油溜リ５は吐出圧力となっているが、微少通路２６により減圧されて、背圧室２４は吐出圧力と吸入圧力の中間の圧力である中間圧力に保たれている。
【０００６】
したがって、潤滑油は吐出圧力のかかった潤滑油溜リ５と背圧室２４との差圧力によって主軸受け２２と旋回軸受け１２に供給され、各軸受けを潤滑したのち背圧室２４に供給される。背圧室２４に溜った潤滑油は背圧制御弁２７を介して圧縮室１０へ導かれ、圧縮機構２のシールと摺動部分の潤滑を行った後、吐出ガスとともに排出される。なお、背圧室２４を中間圧力に保持する手段として、駆動軸４に設けた潤滑油溝とフレーム８に設けた旋回スクロール６背面の背圧仕切り帯および旋回スクロール６内に設けた滅庄弁との組み合わせで、これを実現している例もある。
【０００７】
ここで圧縮機が運転を停止した時、リード弁１４によって吐出ロ１３は閉じられるために密閉空間１０は吸入圧力と等しくなる。一方、背圧室２４は給油孔２５と貫通給油孔２８と微少通路２６を介して、吐出圧力のかかった潤滑油溜リ５から潤滑油が流入する。この潤滑油は背圧制御弁２７を介して吸入側へ逆流を起こし、潤滑油溜リ５の潤滑油が急激に滅少する。リード弁１４を設けていない場合、潤滑油溜り５の潤滑油の吸入側への逆流は発生しないが、吐出圧力と吸入圧力の差圧によって旋回スクロール６が逆転を起こす事が知られている。特開昭５７−７３８８６号公報に開示されているように、旋回スクロール６を逆転させないために、一般的にリード弁１４が取り付けられていることが多い。一方、特公平１−３４３１２号公報に開示されているように、吸入管９内部にバネと開閉弁を用いた吸入逆止弁を取り付け、旋回スクロール６の逆転防止と潤滑油の逆流を防止したものもある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成によれば、リード弁を用いた場合、運転停止時の旋回スクロールの逆転は防止できるものの潤滑油の逆流が発生してしまい、潤滑油溜りの潤滑油減少による給油量不足が発生する可能性がある。
【０００９】
また、リード弁を用いない場合、潤滑油の逆流は防止できるものの旋回スクロールの逆転が起こり、逆転音が発生してしまう等の課題がある。さらに運転時の効率を考慮に入れた場合、旋回スクロールと固定スクロールのラップの巻き数を増加させ高圧縮比を実現する必要が生じ、圧縮機の大型化につながるといった課題もある。
【００１０】
一方、特公平１−３４３１２号公報に開示されているように吸入逆止弁を取り付けて運転停止時の潤滑油の逆流を防止した場合には、バネや開閉弁といった部品点数の増加や、吸入管等の加工精度の向上、および組立生産性の悪化という課題を有していた。本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、運転停止時に旋回スクロールが逆転することなく、かつ潤滑油溜りの潤滑油が吸入側へ逆流するのを防止することができ、しかも簡易構造にして加工性および組立生産性の良い密閉型スクロール圧縮機を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、駆動軸の主軸受けと摺動する部分より下方で内側が前記給油孔に開口し外側が駆動軸外周面に開口する径方向貫通孔を設け、径方向貫通孔の駆動軸外周面側開口に対して開閉可能かつ、駆動軸が静止している状態では開放となるよう弾性体により駆動軸に保持された蓋体を配置し、蓋体には駆動軸を挟んでほぼ反対側となる位置に連結体により錘体が連結したものである。そして、蓋体の質量をＭ、駆動軸の回転中心と蓋体の重心までの距離をＲ、錘体の質量をｍ、駆動軸の回転中心と錘体の重心までの距離をｒとした時、ＭＲ＜ｍｒとしたものである。
【００１２】
上記の様な構成で圧縮機を運転中した場合、駆動軸に固定された蓋体および錘体は、駆動軸とともに回転運動を行い、Ｍ Ｒ＜ｍ ｒの関係式が成立するので錘体に働く遠心力のほうが蓋体に働く遠心力よりも大きくなり、弾性体に支持された蓋体は錘体の遠心力により駆動軸に押し付けられ、給油孔に連通した径方向貫通孔は閉塞されることになる。したがって圧縮機運転中には、潤滑油溜りの潤滑油は従来の技術で説明した場合と同様にように差圧力により摺動部に供給される。
【００１３】
一方、圧縮機が運転を停止した場合は駆動軸の回転は止まり、蓋体および錘体の回転運動は停止する。この時、蓋体は弾性体により径方向貫通孔開口から間隙をもって静止するように取り付けられているので、径方向貫通孔は蓋体により閉塞されることはない。このため、吐出圧力のかかった高圧ガスが径方向貫通穴から給油孔に侵入することとなる。その結果、給油孔内の圧力は吐出圧力と同じになるので潤滑油溜りの潤滑油は給油孔に吸い上げられなくなるので、吸入側への逆流はガスのみとなる。一般的に、吐出口にリード弁が取り付けられていることが多いため、上記構成では、旋回スクロールの逆転現象も発生しないうえ、潤滑油溜りの潤滑油が急激に減少することも防止できる。また、従来の技術の吸入逆止弁にくらべ、簡易構造で加工性および組立生産性が良いという利点もある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について図１乃至図３を用いて説明する。図１において図４と同一符号の部分は従来の技術と同−もしくは同等の部分を示しているため、その構成および作用関係については説明を省略する。図１は本発明の一実施例を示すスクロール圧縮機の縦断面図である。図２は本発明の要部拡大図の横断面図であり、圧縮機の運転停止状態を示したものである。図３は本発明の要部拡大図の横断両国であり、圧縮機の運転状態を示したものである。
【００１５】
図１において駆動軸４の主軸受け２２より下方に給油孔２５と軸外周面を連通する径方向貫通孔３４が設けられている。さらにこの径方向貫通孔３４の軸外周面開口に対向する位置に、質量Ｍの蓋体３０が弾性体３１により間隙をもって固定されている。蓋体３０は径方向貫通孔３４の直径よりも大きな直径を有する球状体である。なお、蓋体３０は球状体に限らず貫通孔３４を閉塞できる形状であればどのような形状でもかまわない。蓋体３０には駆動軸４に対して円周方向でおおよそ１８０度対向する位置に剛性を有する連結体３３によって質量ｍの鍾体３２が連結されている。ここでは弾性体３１、蓋体３０、連結体３３、錘体３２はほぼ同一水平面上に配置されているが、弾性体３１を駆動軸４の軸方向に沿う形状にするなど、蓋体３０、弾性体３１、連結体３３および錘体３２が同一水平面上に配置されない場合を含めて様々な配置が可能である。
【００１６】
蓋体３０と錘体３２との関係について図２を用いてさらに説明する。蓋体３０の質量をＭ、駆動軸４の回転中心から蓋体３０の重心までの距離をＲ、錘体３２の質量をｍ、駆動軸４の回転中心から錘体３２の重心までの距離をｒとすると、ＭＲ＜ｍｒなる関係が成立するよう構成されている。図２は圧縮機が停止している状態を示したものであり、径方向貫通孔３４と蓋体３０との間には間隙があり、給油孔２５と吐出ガス雰囲気の空間とは連通した状態となっている。
【００１７】
この構成で圧縮機が運転された場合について図３を用いて説明する。駆動軸４が角速度ωで回転しているとした場合、蓋体３０にかかる遠心力はＭＲω²、錘体３２はｍｒω²となる。蓋体３０と錘体３２にかかる遠心力を比べると、ＭＲ＜ｍｒなる関係が成立しているので錘体３２の方が大きくなる。その結果連結体３３に引かれて、弾性体３１に固定された蓋体３０は径方向貫通孔３４の駆動軸外周開口に押しあてられる。この時、停止時に比べてＲは小さく、ｒは大きくなるため蓋体３０は径方向貫通孔３４の駆動軸外周面開口にさらに強く押しあてられることになる。
【００１８】
したがって弾性体３２を適度に選択することにより、低速運転時から高速運転時まで蓋体３０を安定して貫通孔３４に押しあてることが可能となる。このようにして、運転時においては径方向貫通孔３４が蓋体３０により閉塞されるので、給油孔２５と吐出ガス雰囲気の空間とは連通することはなく、圧縮機運転中の潤滑油の供給は従来の技術で構成された場合と同様に以下の通りに行なわれる。
【００１９】
すなわち、駆動軸４には軸方向に貫通する給油孔２５と、各軸受けとの摺動部表面軸長手方向に配置された微少通路２６が、主軸受け２２には駆動軸４の微少通路２６と給油孔２５とを連通する貫通給油孔２８に対向する位置に潤滑油溝２９が設けられ、オイルシール作用により高圧ガスの侵入が防止されている。さらに、駆動軸４の下端は潤滑油溜リ５内に浸漬されており、給油孔２５と貫通給油孔２８と微少通路２６により背圧室２４と潤滑油溜リ５は連通している。
【００２０】
また、潤滑油溜り５は吐出圧力となっているが、背圧室２４は微少通路２６により減圧されて、吐出圧力と吸入圧力の中間の圧力である中間圧力に保たれている。したがって、潤滑油は吐出圧力のかかった潤滑油溜り５と背圧室２４との差圧力によって主軸受け２２と旋回軸受け１２に倶給され、各軸受けを潤滑したのち背圧室２４に供給される。背圧室２４に溜った潤滑油は背圧制御弁２７を介して圧縮室１０へ導かれ、圧縮機構２のシールと摺動部分の潤滑を行った後、吐出ガスとともに排出される。
【００２１】
圧縮機が停止した場合については、前述のように径方向貫通孔３４により給油孔２５と吐出ガス雰囲気空間とは連通した状態となる。背圧室２４には給油孔２５と貫通給油孔２８と微少通路２６により吐出圧力のかかった潤滑油溜り５から潤滑油が流入しようとする。しかしながら径方向貫通孔３４より吐出ガスが先に流入しようとするため潤滑油の流入は抑制される。背圧室２４に充満した吐出ガスは背圧制御弁２７を介して吸入側へ流れる。この結果、潤滑油の吸入側への逆流は抑制され、潤滑油溜り５の潤滑油の急激な減少は防止できる。また、リード弁２７が取り付けてあるために旋回スクロール６の逆転現象も起こらない。
【００２２】
本実施の形態によれば、圧縮機停止時に潤滑油溜りの潤滑油が吸入側へ逆流するのを抑制することができる。さらに、運転停止時に振回スクロールが逆転することはない。また簡易構造で加工性および組立生産性が良い。
【００２３】
【発明の効果】
上記から明らかなように請求項１に記載の発明は、圧縮機停止時に潤滑油溜りの潤滑油が吸入側へ逆流するのを抑制し、潤滑油の急激な減少を防止することができ、簡易構造にして加工性および組立生産性の良い密閉型スクロール圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すスクロール圧縮機の縦断面図
【図２】同一実施例の圧縮機停止時の要部拡大横断面図
【図３】同一実施例の圧縮機運転時の要部拡大横断面図
【図４】従来のスクロール圧縮機の縦断面図
【符号の説明】
１ 密閉容器
２ 圧縮機構
３ 電動機
４ 駆動軸
５ 潤滑油溜り
６ 振回スクロール
７ 固定スクロール
８ フレーム
２２ 上主軸受け
２３ 下主軸受け
２５ 給油孔
３０ 蓋体
３１ 弾性体
３２ 錘体
３３ 連結体
３４ 貫通孔

Claims (1)

1. 固定スクロールと、これに噛み合って圧縮室を形成する旋回スクロールと、前記旋回スクロールを旋回運動自在に支持する主軸受けを有する軸受けフレームと、前記旋回スクロールと軸受けフレームとで形成されて吐出圧力と吸入圧力の中間圧力を供給されることにより旋回スクロールを固定スクロールに密着させる背圧室とからなるスクロール圧縮機構、
   および前記圧縮機構の下側に配置されて圧縮機構を駆動する電動機、および電動機の下側に設けられた潤滑油溜り、
   および一方の端部を前記潤滑油溜りに接し、中間部を前記電動機に結合され、他方の端部を前記旋回スクロールに摺動自在に結合し、かつ前記潤滑油溜りと圧縮機構摺動部及び軸受け摺動部を連通して潤滑油を供給する給油孔を内部に有する駆動軸、
   および前記スクロール圧縮機構、電動機、潤滑油溜り及び駆動軸を内部に収納する密閉容器とからなり、
   スクロール圧縮機構から密閉容器内部に吐出された圧縮気体の圧力により、前記潤滑油溜りから給油孔を介して前記各摺動部に潤滑油を供給するスクロール圧縮機であって、
   前記駆動軸の主軸受けと摺動する部分より下方で内側が前記給油孔に開口し外側が駆動軸外周面に開口する径方向貫通孔を設け、前記径方向貫通孔の駆動軸外周面側開口に対して開閉可能かつ、駆動軸が静止している状態では開放となるよう弾性体により保持された蓋体が配置され、前記蓋体には駆動軸を挟んでほぼ反対側となる位置に連結体により錘体が連結され、
   前記蓋体の質量をＭ、駆動軸の回転中心と蓋体の重心までの距離をＲ、前記錘体の質量をｍ、駆動軸の回転中心と錘体の重心までの距離をｒとした時、ＭＲ＜ｍｒであることを特徴とするスクロール圧縮機。

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