JP7017240B2

JP7017240B2 - スクロール型圧縮機

Info

Publication number: JP7017240B2
Application number: JP2018191037A
Authority: JP
Inventors: 新二川添
Original assignee: 有限会社スクロール技研
Priority date: 2018-10-09
Filing date: 2018-10-09
Publication date: 2022-02-08
Anticipated expiration: 2038-10-09
Also published as: CN111022317B; CN111022317A; JP2020060122A

Description

この発明は、駆動スクロール部材と、この駆動スクロールの回転に伴って回転する従動スクロール部材とによって構成され、オイルフリー若しくはセミオイルフリーの冷媒を吸引して圧縮するスクロール型圧縮機に関する。

特許文献１（特開平１１－８２３３３号公報）は、ケーシングと、サイドカバーと、駆動スクロール及び従動スクロールよりなり、駆動スクロールが駆動軸心で回転し、従動スクロールが駆動軸心と偏心してなる従動軸心で回転し、該両スクロールが同期回転すると共に、駆動、従動両スクロールの各鏡板上に、軸方向に設けられて、流体を外周から中心に向けて圧縮する圧縮室として機能するラップ部を形成する両スクロール歯を、一定の角度差をつけて係合、構成して成り、駆動スクロール及び従動スクロールのスクロール中心は、スクロール歯ラップ部を係合せず空間とし、片方のスクロールが構成する空間に、円筒形遮壁を設け、該円筒型遮壁の円筒部外域を最終圧縮室とし、該最終圧縮室に位置するスクロール鏡板に吐出孔を設け、該構成でラップ部が最終圧縮室に至る係合を保つと共に、駆動スクロールと従動スクロールが単一駆動源で同期回転する構成を特徴とするスクロール流体機械を開示する。このように、特許文献１では、中心空間に円筒形遮壁を設けて、該円筒形遮壁の外域部を最終圧縮室として、封止の上、円筒形遮壁の内部を大気と通気構造としているので、内部を低温度に設定できるものである。

特許文献２（特開平１１－２１０６５８号公報）は、流体を圧縮する圧縮作用部（旋回スクロール）に駆動スクロールを伝達する回転軸を軸受により保持し、吸入口から取り込んだ流体を圧縮して吐出口から吐出するオイルフリー流体機械において、流体機械に配設される軸受の少なくとも１つを固体潤滑性軸受にて形成したオイルフリー流体機械を開示する。

特許文献３（特開２００２－３６４５５９号公報）は、互いに回転中心が異なるように対向して配置された駆動スクロール及び従動スクロールと、これらの駆動スクロールと従動スクロールの各々の外周部を連結するクランクピンと、このクランクピンの両端を上記駆動スクロール及び従動スクロールに回転自在に支持する転がり軸受とを備え、上記駆動スクロール及び従動スクロールは各々の渦巻状ラップを噛合させて圧縮室を形成し、上記駆動スクロール及び従動スクロールを上記クランクピンを介して同期回転させることで上記圧縮室の内部容積を縮小して流体を圧縮する同期回転型スクロール流体機械であって、上記転がり軸受には、樹脂性固形潤滑剤が充填されている同期回転型スクロール流体機械を開示する。

特開平１１－８２３３３号公報特開平１１－２１０６５８号公報特開２００２－３６４５５９号公報

例えば空調装置等の冷房サイクル及び冷蔵庫等の冷凍サイクルに使用される冷媒は、フロンによるオゾン層破壊の問題から、代替フロンへの変更が余儀なくされている。しかしながら、この代替フロンは、従来の鉱物油による潤滑油とは相溶性が悪いため、例えばオイルフリー若しくはセミオイルフリーの冷房機器及び冷凍機器に使用される圧縮機には新しい潤滑方法が必要となる。

このため、本発明は、オイルフリー若しくはセミオイルフリーの冷房サイクル及び冷凍サイクルに使用されるのに適したスクロール型圧縮機を提供するものである。

本発明に係るスクロール型圧縮機は、ハウジングと、該ハウジング内に回転自在に保持される一対の駆動スクロール部材と、該一対の駆動スクロール部材に挟持され、前記駆動スクロール部材の回転に伴って前記駆動スクロール部材に対して相対的に旋回運動を行う従動スクロール部材と、該従動スクロール部材を前記ハウジングに対して回転自在に保持するための従動スクロール受けと、前記駆動スクロール部材側と前記従動スクロール部材側との間に設けられ、前記駆動スクロール部材側に固定される規制ピン及び前記従動スクロール部材側に設けられ、前記規制ピンが内面に沿って旋回する自転防止リングからなる自転防止機構とを具備し、駆動スクロール部材と従動スクロール部材とによって圧縮室が画成され、該圧縮室が従動スクロール部材の外周部分に形成される吸引口と連通すると同時に前記駆動スクロール部材の一方の中央部分に形成される吐出口と連通し、該圧縮室の容積が前記駆動スクロール部材の回転に伴って前記吸引口から前記吐出口に向かって縮小されて、前記吸引口から吸引された流体を圧縮して吐出口から排出するようにしたスクロール型圧縮機において、前記駆動スクロール部材の一方に設けられ、該駆動スクロール部材を回転自在に保持する回転軸に、前記吐出口と連通する排出孔が形成されるとともに、該排出孔の前記駆動スクロール部材側には、逆止弁が設けられ、該逆止弁が開閉する逆止弁用穴は、前記吐出口と連通すると同時に、前記回転軸の回転中心線と同心とすることにある。

このように、上述した発明によれば、駆動スクロール部材の回転による遠心力が、逆止弁に作用しない構造となるため、逆止弁の寿命を延ばすことができるものである。

また、前記ハウジングには、前記吸引口に対向する位置に吸込口が形成されると共に、前記規制ピンの周縁にウレタングリス溜まりが形成されることが望ましい。

オイルフリー冷凍機向けのスクロール型圧縮機の場合、冷媒にオイルが含まれないので、ウレタングリス溜まりを設けることによって、前記規制ピンにかかる遠心力によりウレタングリスをにじみ出させることができるため、オイルフリーの冷媒において自転防止機構の潤滑を良好に保つことが可能となるものである。さらに、前記回転軸及び前記従動スクロール受けのそれぞれをハウジングに回転自在に支持するために、耐冷媒軸受用グリスを有するセラミックベアリングを設けることが望ましい。これによって、オイルフリーの冷媒の場合においても、ベアリングが確実に潤滑されているので、回転軸を円滑に保持できるものである。

さらに、前記ハウジングには、前記従動スクロール受けに対向する２箇所に吸込口が形成され、該吸入口から吸い込まれた冷媒中に熔解しているオイルを従動スクロール受けの端部に衝突させてオイルを分離することが望ましい。

この発明において、セミオイルフリー冷凍機向けのスクロール型圧縮機の場合、吸引口から吸引されたセミオイルフリーの冷媒を従動スクロール受けの端部に衝突させることでオイルを分離できるので、この分離されたオイルによりベアリング等の潤滑を行うことができるものである。また、遠心力によりオイル分が飛散し、圧縮空間に吸引されないため、吐出される冷媒にはオイルが混入しないものである。

さらにまた、前記自転防止リングは、含油燒結金属によって形成されることが望ましい。これによって、自転防止機構の規制ピンを自転防止リングの内周面に沿って円滑に旋回させることができるので、従動スクロール部材を駆動スクロール部材に対して自転を防止して円滑に旋回運動させることができるものである。

また、前記回転軸に形成される排出口の内周面には円筒状の断熱材が圧入され、前記逆止弁を押さえるスプリングの一端を保持することが望ましい。これによって、圧縮熱を逃がすことを防止できると共に、ベアリングへの熱移動を防止することができるため、ベアリングの耐久性を向上させることができるものである。

さらに、前記駆動スクロール部材の背面には、回転軸の基部から径方向に拡大する鍔部が設けられ、この鍔部は熱伝導率の低い材料、特にステンレス鋼によって形成されることが望ましい。これによって、これによって圧縮された冷媒の圧縮熱が、回転する駆動スクロール部材から放出されることを防止することができるものである。

以上の構造を有するスクロール型圧縮機は、ベアリング等各部の潤滑を円滑に行うことができると共に、圧縮された冷媒の圧縮熱の熱移動等を確実に防止できるため、円滑な駆動及び耐久性及び性能の向上を達成できるものである。

図１は、本発明の実施例１に係るオイルフリー冷凍機向けのスクロール型圧縮機の断面図である。図２は、本発明の実施例２に係るセミオイルフリー冷凍機向けスクロール型圧縮機の断面図である。

以下、この発明の実施例について図面により説明する。

本願発明の実施例１に係るスクロール型圧縮機１は、円筒状のハウジング本体部２ａと、このハウジング本体部２ａを両端部をそれぞれ閉塞する第１及び第２の蓋状ハウジング２ｂ、２ｃとによって構成されるハウジング２を具備する。これによって、ハウジング２は、その内部に作動空間３を画成する。また、前記第１の蓋状ハウジング２ｂには、冷媒等の流体の吐出口４ａが形成されるキャップ部４が固定され、このキャップ部４には、下記する第１の回転軸６及び第１の回転軸６の内部に配される断熱部材１８の端部を回転自在に保持するフェースシール部１６が設けられ、高圧冷媒の漏れを防止する。また、第２の蓋状ハウジング２ｃには、第２の回転軸１０の周縁をオイルシールで軸シールするための軸シール５ａを固定するための軸シール保持プレート部５が固定される。

また、前記キャップ部４に形成された吐出口４ａと連通する排出孔６ａが形成された第１の回転軸６は、前記第１の蓋状ハウジング２ｂにベアリング７ａを介して回転自在に保持される。また第１の回転軸６の基端部には径方向に拡大する鍔部６ｂが形成され、この鍔部６ｂには第１の駆動スクロール部材８が固定される。

前記第１の駆動スクロール部材８に対向して第１の駆動スクロール部材８に固定される第２の駆動スクロール部材９は、外部動力と連結され、外部動力によって回転する第２の回転軸１０の基端部に径方向に拡大する鍔部１０ａに固定され、ベアリング７ｂを介して第２の蓋状ハウジング２ｃに回転自在に支持される。尚、前記第１及び第２の回転軸６，１０、特にそれらの前記鍔部６ｂ，１０ａは、ステンレス鋼などの断熱材によって形成されるもので、これによって圧縮熱を逃がさない構造となっている。

また、前記第１及び第２の駆動スクロール部材８，９は、従動スクロール部材１１を旋回自在に挟持し、第１及び第２の駆動スクロール部材８，９の第１及び第２の鏡板８ｂ，９ｂに軸方向に延出して設けられる第１及び第２の駆動スクロールラップ８ａ，９ａと前記従動スクロール部材１１の鏡板１１ｃから軸方向両方向に延出して設けられる第１及び第２の従動スクロールラップ１１ａ，１１ｂとによって、前記従動スクロール部材１１の鏡板１１ｃの両側に圧縮空間１２ａ，１２ｂを画成するものである。さらに、圧縮空間１２ａ，１２ｂの最外周端部は、前記作動空間３に開口し、該作動空間３は、前記ハウジング本体部２ａの前記従動スクロール部材１１の鏡板１１ｃの外周部分が対峙する所定の箇所に形成される吸引口１５と連通する。

また、従動スクロール部材１１は、その外周側の軸方向両端が第１及び第２の従動スクロール受け１３ａ，１３ｂによって支持され、第１及び第２の従動スクロール受け１３ａ，１３ｂは、それぞれベアリング７ｃ，７ｄを介して第１及び第２の蓋状ハウジング２ｂ，２ｃに回転自在に保持される。尚、ベアリング７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは、耐冷媒軸受用グリスを含有したセラミックスベアリングである。

さらに、第１及び第２の駆動スクロール部材８，９のそれぞれに固定される前記鍔部６ｂ，１０ａと第１及び第２の従動スクロール受け１３ａ，１３ｂの間には、従動スクロール部材１１の自転防止機構１４が設けられる。この自転防止機構１４は、前記鍔部６ｂ，１０ａに固定される規制ピン１４ａと、前記第１及び第２の従動スクロール受け１３ａ，１３ｂに嵌め込まれ、前記規制ピン１４ａが内周面に沿って旋回する自転防止リング１４ｂとによって３ヶ所以上で構成される。

また、前記圧縮空間１２ａ，１２ｂの中心側は、従動スクロール部材１１の中央に形成された貫通口１１ｄによって連通し、さらに第１の駆動スクロール部材８の中央に形成された吐出口８ｃが形成される。この吐出口８ｃは、第１の回転軸６に形成された排出孔６ａと、前記第１の回転軸６の回転中心線と同心に形成された逆止弁用穴８ｄを介して連通する。この逆止弁用穴８ｄは、スプリング１７ａと弁体１７ｂとによって構成される逆止弁１７によって開閉される。尚、前記スプリング１７ａの端部は、前記排出孔６ａ内に圧入された円筒状の断熱材（セラミックス）からなる断熱部材１８によって保持され、さらに断熱部材１８の端部は前記フェースシール部１６によって回転自在に保持される。これによって圧縮熱のベアリングへの熱移動を防止することができるので、耐久性を向上させることができる。

また、この実施例１では、前記規制ピン１４ａの内部にウレタングリス溜まり１４ｃを形成し、規制ピン１４ａの旋回による遠心力によってウレタングリスを滲み出させるようにするものである。さらに前記自転防止リング１４ｂは含油焼結金属によって形成することによって、規制ピン１４ａの自転防止リング１４ｂの内周面に沿った旋回を円滑に行うことができるものである。これによって、第１及び第２の駆動スクロール部材８，９の回転に伴って従動スクロール部材１１も回転するが、前記自転防止機構１４によって、従動スクロール部材１１が自転を防止されるため、従動スクロール部材１１が第１及び第２の駆動スクロール部材８，９に対して相対的に旋回運動するため、前記圧縮空間１２ａ，１２ｂが外周部分から中心に向けてその容積を減少させるため、吸引口１５から吸引された冷媒を圧縮し、吐出口４ａから吐き出すことができるものである。

以上のように、この実施例１に開示されるスクロール型圧縮機１では、吸引口１５から吸引される冷媒が、オイルフリーである場合でも、自転防止機構１４及びベアリング７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄが十分に潤滑され、さらに圧縮熱の伝導を防止することができるため、円滑な駆動及び耐久性の向上を達成できるものである。

本願発明の実施例２に係るスクロール型圧縮機１Ａは、円筒状のハウジング本体部２ａと、このハウジング本体部２ａを両端部をそれぞれ閉塞する第１及び第２の蓋状ハウジング２ｂ、２ｃとによって構成されるハウジング２を具備する。これによって、ハウジング２は、その内部に作動空間３を画成する。また、前記第１の蓋状ハウジング２ｂには、冷媒等の流体の吐出口４ａが形成されるキャップ部４が固定され、このキャップ部４には、下記する第１の回転軸６及び第１の回転軸６の内部に配される断熱部材１８の端部を回転自在に保持するフェースシール部１６が設けられ、高圧冷媒の漏れを防止する。また、第２の蓋状ハウジング２ｃには、第２の回転軸１０の周縁をオイルシールで軸シールするための軸シール５ａを固定するための軸シール保持プレート部５が固定される。

また、前記第１及び第２の駆動スクロール部材８，９は、従動スクロール部材１１を旋回自在に挟持し、第１及び第２の駆動スクロール部材８，９の第１及び第２の鏡板８ｂ，９ｂに軸方向に延出して設けられる第１及び第２の駆動スクロールラップ８ａ，９ａと前記従動スクロール部材１１の鏡板１１ｃから軸方向両方向に延出して設けられる第１及び第２の従動スクロールラップ１１ａ，１１ｂとによって、前記従動スクロール部材１１の鏡板１１ｃの両側に圧縮空間１２ａ，１２ｂを画成するものである。さらに、圧縮空間１２ａ，１２ｂの最外周端部は、前記作動空間３に開口し、該作動空間３は、下記する第１及び第２の従動スクロール受け１３ａ，１３ｂが対峙する前記ハウジング本体部２の所定の箇所に形成される吸引口１５Ａ，１５Ｂと連通する。

また、この実施例２では、吸引口１５Ａ，１５Ｂから吸引された潤滑油含有冷媒が、回転する第１及び第２の従動スクロール受け１３ａ，１３ｂに衝突して撹拌されることによって冷媒と潤滑油に分離され、前記規制ピン１４ａ等の潤滑を行うことできるものである。さらに前記自転防止リング１４ｂは含油焼結金属によって形成することによって、規制ピン１４ａの自転防止リング１４ｂの内周面に沿った旋回を円滑に行うことができるものである。これによって、第１及び第２の駆動スクロール部材８，９の回転に伴って従動スクロール部材１１も回転するが、前記自転防止機構１４によって、従動スクロール部材１１が自転を防止されるため、従動スクロール部材１１が第１及び第２の駆動スクロール部材８，９に対して相対的に旋回運動するため、前記圧縮空間１２ａ，１２ｂが外周部分から中心に向けてその容積を減少させるため、吸引口１５から吸引された冷媒を圧縮し、吐出口４ａから吐き出すことができるものである。

以上のように、この実施例２に開示されるスクロール型圧縮機１では、吸引口１５Ａ，１５Ｂから吸引される潤滑油含有冷媒が、回転する第１及び第２の従動スクロール受け１３ａ，１３ｂの端部に衝突すると同時に撹拌されて潤滑油が冷媒から分離されるために、自転防止機構１４及びベアリング７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄが十分に潤滑され、さらに圧縮熱の伝導を防止することができるため、円滑な駆動及び耐久性の向上を達成できるものである。

１，１Ａスクロール型圧縮機
２ハウジング
３作動空間
４キャップ部
４ａ吐出口
５プレート部
６第１の回転軸
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄベアリング
８第１の駆動スクロール部材
８ｄ逆止弁用穴
９第２の駆動スクロール部材
１０第２の回転軸
１１従動スクロール部材
１２ａ，１２ｂ圧縮空間
１３ａ，１３ｂ従動スクロール受け
１４自転防止機構
１５，１５Ａ，１５Ｂ吸引口
１６フェースシール部
１７逆止弁

Claims

ハウジングと、該ハウジング内に回転自在に保持される一対の駆動スクロール部材と、該一対の駆動スクロール部材に挟持され、前記駆動スクロール部材の回転に伴って前記駆動スクロール部材に対して相対的に旋回運動を行う従動スクロール部材と、該従動スクロール部材を前記ハウジングに対して回転自在に保持するための従動スクロール受けと、前記駆動スクロール部材側と前記従動スクロール部材側との間に設けられ、前記駆動スクロール部材側に固定される規制ピン及び前記従動スクロール部材側に設けられ、前記規制ピンが内面に沿って旋回する自転防止リングからなる自転防止機構とを具備し、駆動スクロール部材と従動スクロール部材とによって圧縮室が画成され、該圧縮室が従動スクロール部材の外周部分に形成される吸引口と連通すると同時に前記駆動スクロール部材の一方の中央部分に形成される吐出口と連通し、該圧縮室の容積が前記駆動スクロール部材の回転に伴って前記吸引口から前記吐出口に向かって縮小されて、前記吸引口から吸引された流体を圧縮して吐出口から排出するようにしたスクロール型圧縮機において、
前記駆動スクロール部材の一方に設けられ、該駆動スクロール部材を回転自在に保持する回転軸に、前記吐出口と連通する排出孔が形成されるとともに、該排出孔の前記駆動スクロール部材側には、逆止弁が設けられ、該逆止弁が開閉する逆止弁用穴は、前記吐出口と連通すると同時に、前記回転軸の回転中心線と同心とすること、及び、
前記ハウジングには、前記従動スクロール受けに対向する２箇所に吸込口が形成され、該吸入口から吸い込まれた冷媒中に熔解しているオイルを従動スクロール受けの端部に衝突させてオイルを分離することを特徴とするスクロール型圧縮機。
前記回転軸に形成される排出口の内周面には円筒状の断熱材が圧入され、前記逆止弁を押さえるスプリングの一端を保持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。
前記駆動スクロール部材の背面には、回転軸の基部から径方向に拡大する鍔部が設けられ、この鍔部は熱伝導率の低い材料によって形成されることを特徴とする請求項１又は２記載のスクロール型圧縮機。