JP4769773B2 - 縦型スクロール圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は冷凍空調機器等に用いられる縦型スクロール圧縮機に関するものである。

従来の縦型スクロール圧縮機は、例えば特許文献１（特開平２−１１８８９号公報）に開示されたものがある。特許文献１の第４図に示すように、密閉容器２には、固定スクロール３と、揺動スクロール１７と、この揺動スクロール１７を駆動するモータが収納されている。モータの駆動力は主軸７によって揺動スクロール１７に伝達される。主軸７は、上部軸受フレーム４と下部軸受フレーム６に設けられた上部主軸受８と下部主軸受９とにより回転自在に軸支されている。

また、特許文献１の第３図に示すように、密閉容器２の下部には油溜め１４が設けられており、この油溜め１４を覆うように仕切板２７が配置されている。主軸７に下端部は仕切板２７の中央部を貫通しており、仕切板２７と主軸７との間にはオイルキャップ１３が設けられている。このオイルキャップ１３の下部には吸入口１３ａが設けられ、この吸入口１３ａから油１６を吸込み主軸７に形成された給油孔２５を通して揺動軸受１８，下部主軸受９，上部主軸受８，スラスト軸受２３に給油され、各軸受を潤滑する。各軸受を潤滑した油は、重力により仕切板２７に落下する。仕切板２７には落下した油を油溜め１４に戻すための返油孔２７ｃが形成されている。仕切板２７の裏面には、返油孔２７ｃを覆うようにフィルタ２８が設けられており、仕切板２７に落下し返油孔２７ｃに流入した油に含まれる異物がフィルタ２８によって濾過され、油溜め１４に戻るようになっている。

特開平２−１１８８９号公報

上述したようにスクロール圧縮機を運転し主軸７が回転すると、油溜め１４内にある油１６は吸入口１３ａから吸込まれ、主軸７の給油孔２５を通して揺動軸受１８，下部主軸受９，上部主軸受８，スラスト軸受２３に給油され、各軸受を潤滑する。そして、各軸受を潤滑した油１６は仕切板２７に落下し返油孔２７ｃに流入した油に含まれる異物がフィルタ２８によって濾過され、油溜め１４に戻るようになっている。スクロール圧縮機の運転中は、油１６は上述したように密閉容器２内を循環する。

密閉容器内には軸受等を潤滑する油の他に、冷媒ガスが存在している。冷媒ガスと油は同じ密閉容器内に存在しているので、油には冷媒ガスの一部が混入された状態となっている。圧縮機が運転している場合においては、油とともに冷媒ガスが密閉容器内にて渦流れを形成し、その冷媒ガスが油の液膜に包まれて発泡状態となる。発泡状態のまま油が仕切板の返油孔を通って油溜めに流入すると、気泡が混じった油が軸受各部に供給されるため、油膜形成がされにくくなり油膜のもつスクイーズ効果が発揮されず、軸受耐力が低下するという問題があった。

そこで、特許文献１のように仕切板２７の返油孔２７ｃに異物を除去するフィルタ２８を設け、異物の除去と共に油溜めに流入する油の発泡を抑制することも考えられるが、返油孔２７ｃの孔径は小さく、またここに配置されるフィルタ２８の濾過面積も小さいことから、油の循環量が増加すると発泡状態にある油がフィルタ２８で滞ってしまう。このため、油溜め１４へ戻る油の量が減り、油溜め１４の油面が切れて軸受部への給油できず、軸受部が損傷するという問題があった。

本発明の目的は、上記課題を解決するために成されたものであり、軸受部へ供給される油の発泡を抑制し、軸受への給油を確保して軸受部の損傷を防止するスクロール圧縮機を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の特徴とするところは、密閉容器内に設けられ、固定スクロールと旋回スクロールとを有する圧縮機構部と、該圧縮機構部を駆動する回転子と固定子とを有する電動機部とを備えた縦型スクロール圧縮機において、前記圧縮機構部に前記電動機部の回転を伝えると共に偏心部を備えた主軸と、該主軸の軸受を備えその外周部が前記密閉容器に固定されたフレームと、前記主軸の偏心部と反対側の軸部を支える副軸受が取り付けられ前記密閉容器の内部空間を仕切る支持板と、該支持板で仕切られた前記密閉容器内の底部に設けられた油溜め部と、前記支持板に形成され前記油溜め部と連通する連通孔と、前記主軸の内部に形成され前記油溜め部内の潤滑油を前記圧縮機構部に供給する給油通路とを備え、前記連通孔には上方に向かって突出したフィルタを備えたことにある。

本発明によれば、油溜め部と連通する連通孔に上方に向かって突出したフィルタを設けるようにしたので、フィルタの濾過面積を確保でき、軸受部へ供給される油の発泡を抑制し、軸受への給油を確保して軸受部の損傷を防止するスクロール圧縮機を提供することができる。

以下、本発明に係る実施例について図面を用いて説明する。

本実施例の縦型スクロール圧縮機の構成について、図１及び図２を用いて説明する。図１は本発明の一実施例に係る縦型スクロール圧縮機の縦断面図であり、図２は本発明の一実施例に係る縦型スクロール圧縮機の支持板１８の平面図ある。

図１において、１はスクロール圧縮機の外郭を構成する密閉容器である。この密閉容器１は筒状に形成され、筒の両端開放部に底板１ａと天板１ｂを取り付けて密閉構造としている。２は冷媒を圧縮する圧縮機構部であり、この圧縮機構部２は密閉容器１の上方側に配置された固定スクロール３と、この固定スクロール３の下方に配置された旋回スクロール４とを備えている。固定スクロール３と旋回スクロール４の鏡板には、それぞれ渦巻き状態のラップ３ａ，４ａが形成されており、このラップ３ａ，４ａが互いに向かい合い噛み合うように配置されている。そして、ラップ３ａ，４ａによって圧縮空間５が形成される。固定スクロール３の反ラップ側（上方）には、圧縮空間５に冷媒を流入させるための吸込管６が設けられている。また、固定スクロール３の中央部には圧縮された冷媒ガスを密閉容器１内に吐出する吐出口７が形成されている。

８はその外周が密閉容器１の内周に固定された固定子であり、９は固定子の内側に配置された回転子であり、固定子８及び回転子９で電動機部１０を構成している。１１は主軸であり、この主軸１１には回転子９が取り付けられ、回転子９と共に回転自在に支持されている。また、主軸１１の上部（圧縮機構部側）には偏心部１１ａが設けられている。旋回スクロール４の鏡板の反ラップ側（下方）には、偏心部１１ａの軸受となる偏心軸受４ｂが設けられている。

１２はその外周が密閉容器１の内周に固定されたフレームであり、このフレーム１２には主軸１１が貫通する主軸受１３が設けられている。旋回スクロール４の下方とフレーム１２との間には、旋回スクロール４が自転するのを防止するオルダムリング１４が設けられている。固定スクロール３とフレーム１２とはボルト１５で締結されている。これにより、旋回スクロール４は、固定スクロール３とフレーム１２との間で旋回するように支持されている。

密閉容器１の底部には、潤滑油１６を収容する油溜め部１７が設けられている。油溜め部１７の上方には、油溜め部１７を覆うように支持板１８が設けられている。この支持板１８によって油溜め部１７が密閉容器１の内部空間から仕切られている。

１９は支持板１８の下方に設けられた副軸受ハウジングであり、この副軸受ハウジング１９は支持板１８の取付部１８ａに溶接固定されている。副軸受ハウジング１９の内部には副軸受となる球面軸受２０が配置されている。そして、球面軸受２０の円筒穴には主軸１１が挿入され、主軸１１を回転可能に支持している。副軸受ハウジング１９の下方には、主軸受１３，偏心軸受４ｂ等に潤滑油１６を供給するための動力源となる給油機構２１が設けられている。この給油機構２１はトロコイドポンプ２２等が配置され、主軸１１が回転することにより、ポンプとして作用する。

主軸１１の内部には、潤滑油１６を通す給油経路２３が形成されている。この給油経路２３の途中には、給油経路２３から主軸１１の外周に向かって給油孔２３ａが形成されている。この給油孔２３ａは主軸受１３が位置する部分に形成されており、主軸受１３に潤滑油１６を供給する。

また、支持板１８には図２に示すように密閉容器１と油溜め部１７とを連通する連通孔２４が形成されている。そして、この連通孔２４には上方に向かって突出したフィルタ２５が設けられている。連通孔２４は支持板１８に複数形成されており、フィルタ２５もこの複数の連通孔２４に対応して複数設けられている。フィルタ２５の構成については後述する。２６は冷媒ガスを密閉容器１外に吐出する吐出管である。

次にスクロール圧縮機の動作について説明する。

電動機部１０に通電されると回転子９と共に主軸１１が回転する。主軸１１が回転すると、偏心軸受４ｂに挿入される偏心部１１ａの回転により、旋回スクロール４が旋回運動する。固定スクロール３と旋回スクロール４のラップ３ａ，４ａによって形成される圧縮空間５には、吸込管６から冷媒が流入し、旋回スクロール４の旋回運動により冷媒が圧縮されて固定スクロール３の中央部に移動し、圧縮された冷媒ガスが吐出口７から密閉容器１内の空間に吐出される。

一方、主軸１１が回転すると、密閉容器１の下方にあるトロコイドポンプ２２が回転し、ポンプ作用により油溜め部１７内の潤滑油１６を上方に向かって給油する。潤滑油１６は給油経路２３内を上昇し、一部の潤滑油１６が給油孔２３ａから吐出され、主軸受１３を潤滑する。さらに上昇した潤滑油１６は主軸１１の上方に位置した偏心部１１ａの上端部から吐出されて偏心軸受４ｂに至り、偏心軸受４ｂを潤滑する。主軸受１３，偏心軸受４ｂを潤滑した潤滑油１６は重力により下方に落下し、密閉容器１の内周部と固定子８との隙間等を通り支持板１８に落下する。このとき、密閉容器１内には圧縮された冷媒ガスと潤滑油１６が存在し、密閉容器１内で混在した状態となり、回転子９の機械的攪拌によって冷媒ガスが潤滑油１６の液膜に包まれて発泡状態となる。また、密閉容器１内に吐出された冷媒ガスは、密閉容器１と固定子８との隙間、回転子９と固定子８との隙間等を抜けて支持板１８に到達し、到達した冷媒ガスは連通孔２４から直接油溜め部１７に流入しようとする。そして、この冷媒ガスにより発泡状態が助長する。発泡状態のまま潤滑油１６が油溜め部１７に流入すると、気泡が混在した潤滑油１６が軸受各部に供給されるため、給油量が減少し軸受部で油膜が形成され難くなり、軸受が損傷する虞がある。これを防止する手段について、図１〜図４を用いて説明する。

図１において、支持板１８の連通孔２４には、上方に向かって突出したフィルタ２５が設けられている。図２に示すように、連通孔２４は支持板１８に複数形成されており、フィルタ２５もこの複数の連通孔２４に対応して複数設けられている。このフィルタ２５はステンレス等の金属で構成されており、筒状（本実施例では円筒状）に形成されている。このフィルタ２５は潤滑油１６の発泡を抑制するために設けられている。このフィルタ２５の構成について、図３及び図４を用いて説明する。

図３は本発明の一実施例に係るフィルタ２５の側面図であり、図４は図３のＡ−Ａ断面図である。

図３及び図４において、円筒状に形成されたフィルタ２５の側面には、フィルタ部３０が設けられている。フィルタ部３０は、ステンレス等の金属で構成され、メッシュ状となっている。フィルタ部３０は二重構成となっており、外周側にある外フィルタ３０ａと、この外フィルタ３０ａより内側にある内フィルタ３０ｂより構成されている。外フィルタ３０ａと内フィルタ３０ｂとの目開きは、互いに異ならせている。本実施例では、内フィルタ３０ｂの目開きを外フィルタ３０ａの目開きより小さくしている。フィルタ部の目開きの大きさは冷媒循環量等に基づいて油溜め部１７の油面が切れないように適宜選択すればよい。

フィルタ２５の上方に位置する上面部３１は平板状となっており、フィルタ２５の上部を閉塞している。フィルタ２５の下方側面には取付部３２が形成されており、支持板１８の連通孔２４に圧入して固定している。取付部３２は、例えば取付部３２の外周面に螺旋状のねじ山を形成し、支持板１８の連通孔２４にフィルタ２５を回しながら挿入して固定するようにしても良い。取付部３２の内部は開放されており、連通孔２４を介してフィルタ部３０と油溜め部１７とが連通している。

本実施例では、円筒状のフィルタ２５が上方に向かって突出するように形成しているので、フィルタ部３０の濾過面積を大きくできる。特に連通孔２４の開口面積に対し、フィルタ部３０の濾過面積は大きくなっている。

次に、フィルタ２５の作用について説明する。主軸受１３，偏心軸受４ｂを潤滑した潤滑油１６は下方に落下し、回転子９の機械的攪拌によって冷媒ガスが潤滑油１６の液膜に包まれて発泡状態となる。発泡状態となった潤滑油１６は支持板１８に落下する。図１に示す２９は潤滑油１６に発生している泡である。そして、発泡状態の潤滑油１６はフィルタ２５を通過するとき、フィルタ部３０により泡２９が壊される。しかもフィルタ部３０は二重構成となっており、まず外フィルタ３０ａで泡２９が壊される。次に外フィルタ３０ａを通過した小さな泡２９は、外フィルタ３０ａより目開きの小さい内フィルタ３０ｂより泡２９が壊される。内フィルタ３０ｂを通過した潤滑油１６は発泡状態が抑制され、油溜め部１７に流入する。そして、発泡状態が抑制された潤滑油１６が主軸受１３，偏心軸受４ｂに供給され、主軸受１３，偏心軸受４ｂを潤滑する。これにより、給油量の不足による軸受の損傷を防止することができる。

さらに、密閉容器１と固定子８との隙間、回転子９と固定子８との隙間等を抜け出た冷媒ガスは、直接油溜め部１７に流入して冷媒ガスを吹き出し、油溜め部１７での発泡を助長しようとする。本実施例ではフィルタ２５の上面部３１は平板状となっており、油溜め部１７への冷媒ガスの吹き出しを防止できる。密閉容器１と固定子８との隙間、回転子９と固定子８との隙間等を抜け出た冷媒ガスは、直接油溜め部１７に流入することがなく、まずフィルタ２５の上方を閉塞する上面部３１に衝突する。上面部３１に衝突した冷媒ガスは、上面部３１で撥ね返され、フィルタ２５側面のフィルタ部３０へと迂回する。これにより、油溜め部１７への冷媒ガスの吹き出しを抑制でき、冷媒ガスの発泡を抑制できる。

潤滑油の発泡を抑制する手段として、連通孔にフィルタを装着することが考えられる。連通孔は比較的小さな孔で形成されているので、連通孔にフィルタを装着すると濾過面積が充分に確保することができず、落下した潤滑油が連通孔のフィルタを通過しきれず、支持板上で滞ってしまう虞がある。この場合、油溜め部の潤滑油の量が減少してしまい、軸受に潤滑油を供給できない虞がある。

これに対し、本実施例では、フィルタ２５が上方に向かって突出するように形成しているので、フィルタ部３０の濾過面積を大きくすることができ、支持板上での潤滑油１６の滞りを抑制することができる。これにより、安定して軸受各部に潤滑油１６を供給することができる。

以上説明したように、本実施例によれば、油溜め部１７と連通する連通孔２４にフィルタ２５を設け、このフィルタ２５を上方に向かって突出させて設けるようにしたので、フィルタ２５の濾過面積を確保でき、支持板１８での潤滑油１６の滞りを抑制できると共に軸受部へ供給される油の発泡を抑制できる。これにより、軸受への給油を確保して軸受部の損傷を防止するスクロール圧縮機を提供することができる。

また、フィルタ部３０は円筒状に形成されているので、円筒部の周辺からスムーズに潤滑油１６を流入させることができる。

さらに、フィルタ２５のフィルタ部３０を二重構成としているので、泡の破砲を効率よく行うことができる。特に、外フィルタ３０ａとこの外フィルタ３０ａよりフィルタの目開きが小さい内フィルタ３０ｂを設けることにより、外フィルタ３０ａを通過する潤滑油１６の通過抵抗を低減できるとともに、外フィルタ３０ａで破砲できなかった泡を内フィルタ３０ｂで破砲することができ、発泡状態が抑制された潤滑油１６が油溜め部１７に流入し、発泡状態が抑制された潤滑油１６を軸受各部に供給することができる。これにより、軸受への給油を確保して軸受部の損傷を防止するスクロール圧縮機を提供することができる。

なお、本実施例ではフィルタ２５を円筒状に形成した例を示したが、これに限られるものではない。たとえば、角柱状でもよく、必要に応じて形状を選択すれば良い。

次に図５を用いて他の実施例を説明する。本実地例はフィルタの形状が先の実施例と異なる。図５は本発明の他の実施例に係るフィルタ３５の側面図である。

図５において、フィルタ３５は先の実施例と同様、連通孔２４に取り付けられるものであり、上方に向かって突出している。３６はフィルタ部であり、半球面状に形成されている。フィルタ３５の下方側面には取付部３７が形成されており、支持板１８の連通孔２４に圧入して固定している。取付部３７は、例えば取付部３７の外周面に螺旋状のねじ山を形成し、支持板１８の連通孔２４にフィルタ３５を回しながら挿入して固定するようにしても良い。取付部３７の内部は開放されており、連通孔２４を介してフィルタ部３６と油溜め部１７とが連通している。フィルタ部３６は、ステンレス等の金属で構成され、メッシュ状となっている。本実施例では、球面状のフィルタ３５が上方に向かって突出するように形成しているので、フィルタ部３６の濾過面積を大きくできる。特に連通孔２４の開口面積に対し、フィルタ部３６の濾過面積は大きくなっている。

本実施例によれば、油溜め部１７と連通する連通孔２４にフィルタ３５を設け、このフィルタ３５を上方に向かって突出させて設けるようにしたので、フィルタ３５の濾過面積を確保でき、支持板１８での潤滑油１６の滞りを抑制できると共に軸受部へ供給される油の発泡を抑制できる。これにより、軸受への給油を確保して軸受部の損傷を防止できる。

なお、フィルタ部３６は先の実施例と同様、二重構成としてもよい。この場合も、内フィルタ目開きを外フィルタの目開きより小さくし、外フィルタと内フィルタとの目開きを互いに異ならせるようにすると良い。

これにより、外フィルタを通過する潤滑油１６の通過抵抗を低減できるとともに、外フィルタで破砲できなかった泡を内フィルタで破砲することができ、発泡状態が抑制された潤滑油１６が油溜め部１７に流入し、発泡状態が抑制された潤滑油１６を軸受各部に供給することができる。

本発明の一実施例に係る縦型スクロール圧縮機の縦断面図である。 本発明の一実施例に係る縦型スクロール圧縮機の支持板１８の平面図である。 本発明の一実施例に係るフィルタ２５の側面図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 本発明の他の実施例に係るフィルタ２５の側面図である。

符号の説明

１ 密閉容器
２ 圧縮機構
３ 固定スクロール
４ 旋回スクロール
１１ 主軸
１１ａ 偏心部
１３ 主軸受
１６ 潤滑油
１７ 油溜め部
１８ 支持板
２１ 給油機構
２２ トロコイドポンプ
２３ 給油経路
２４ 連通孔
２５，３５ フィルタ
２９ 泡

Claims (5)

1. 密閉容器内に設けられ、固定スクロールと旋回スクロールとを有する圧縮機構部と、該圧縮機構部を駆動する回転子と固定子とを有する電動機部とを備えた縦型スクロール圧縮機において、
   前記圧縮機構部に前記電動機部の回転を伝えると共に偏心部を備えた主軸と、該主軸の軸受を備えその外周部が前記密閉容器に固定されたフレームと、前記主軸の偏心部と反対側の軸部を支える副軸受が取り付けられ前記密閉容器の内部空間を仕切る支持板と、該支持板で仕切られた前記密閉容器内の底部に設けられた油溜め部と、前記支持板に形成され前記油溜め部と連通する連通孔と、前記主軸の内部に形成され前記油溜め部内の潤滑油を前記圧縮機構部に供給する給油通路とを備え、
   前記連通孔には上方に向かって突出したフィルタを備えたことを特徴とする縦型スクロール圧縮機。
2. 請求項１において、
   前記フィルタは筒状に形成されており、筒の上部が閉塞され、筒の下部が前記連通孔と接続され、
   筒の周部には前記潤滑油が通過するフィルタ部が設けられていることを特徴とする縦型スクロール圧縮機。
3. 請求項２において、
   前記フィルタ部は外フィルタと、該外フィルタより内側にある内フィルタより構成され、前記外フィルタと前記内フィルタとの目開きを異ならせたことを特徴とする縦型スクロール圧縮機。
4. 請求項３において、
   前記内フィルタの目開きは前記外フィルタの目開きより小さくしたことを特徴とする縦型スクロール圧縮機。
5. 請求項１において、
   前記フィルタは半球面状に形成されていることを特徴とする縦型スクロール圧縮機。

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