JPH0381589A - 可変速スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、冷凍、空調用の冷媒圧縮機あるいはヘリウム
用圧縮機として用いられる可変速スクロール圧縮機に係
り、特に軸受に供給される油量調筒機構に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は特開昭５９−９３９８７号公報に記載のよ
うに、旋回スクロール鏡板背面の背圧室を吸入圧力と吐
出圧力の中間的圧力（以下「背圧」と称する。）とし、
密閉容器内を吐出圧力とした高圧チャンバ構造において
、クランク軸を支持する軸受部には、クランク軸下端の
吐出圧力と背圧室圧力との差圧を利用して給油される構
造となっていた。

〔発明が解決しようとする１Ｉｌｌ１題〕上記従来技術
は、前記したように差圧給油法によるため、圧縮機の回
転数に無関係にぼぼ一定となる。軸受に給油された油は
背圧室に排出され、ひいては背圧室とラップ側の圧縮室
を連通している中間圧穴などを介して背圧室から圧縮室
に移動することになる。このように、上記公報に記載の
ように、軸受部に給油された油は、圧縮室に移動し冷媒
ガスと混合することとなる。圧縮機の回転数が１１００
Ｏｒｐ前後と低くなると、鏡板外周部から吸入室への油
の漏れ込みもふえるとともに上記した油による吸入ガス
への加熱の影響が顕著となる。この吸入ガスの加熱の度
合いを吸入ガスの温度Ｔｓと吸入室のガス温度Ｔｓｏ差
ΔＴｓ（＝Ｔｓ。

−Ｔｓ）で表わすと、このΔＴｓは概ね次式の関係があ
る。

ここで　Ｇｏ：軸受油量 Ｃｐｏ：油の比熱 Ｔｏ　：背圧室の油温度 Ｇｒ　：冷媒循環量 Ｃｐｒ：ガスの定圧比熱 式（１）は、低速になるほどＧｒの減少にともない、ま
た軸受油量ＧｏがふえるほどΔＴｓが高くなることを示
唆している。圧縮室での油によるガスへの加熱が大きく
なると、圧縮機の容積効率九ヶ低下はもとより、油の粘
度低下による圧縮室間のシール性が低下して圧縮機の図
示動力がふえるという課題がある。圧縮室の圧力が上昇
すると、そ３− れに応じて背圧室の圧力が増加し、相対的に旋回スクロ
ールから固定スクロール側に押付けている軸方向の押付
は力も増大し、当然軸方向のラップ摺動面での摩擦損失
が増加するという性能面での弊害も生じる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では、圧縮機の低速運転領域での性能向上（容積
効率や機械効率）を図るために、差圧給油方式構造を備
えた可変速スクロール圧縮機において、回転数に比例し
た軸受給油量とするため、給油元部の給油通路にクラン
ク軸の回転数の大きさにより」二記給油通路の面積を可
変に調節できる制御機構部を備えたことを特徴とするも
のである。

また、軸受や上記制御機構部への異物の混入を防止する
ため制御機構部の油の上流側となる軸内に放射状穴を設
け、該穴を利用して簡便なストレーナ機能を備えるよう
図るものである。上記構成とすることにより、高性能で
運転周波数範囲をより広くとり容量制御幅の広いワイド
レンジ可変速スクロール圧縮機の実現を図るものである
。

４ 〔作用〕 軸受給油量を調節できる本発明の制御機構部５０を第４
図に示す。抽量制御機構部５０は給ｉ＋ｌ＋穴１３と連
通した放射状穴６０の内部に給油用通路面積を可変にす
る給油弁を設けるものである。

該弁は弾性体部５１とスライダ部５２とから成り、クラ
ンク軸１４の回転に伴い生じるスライダ部の遠心力と弾
性体部５１のバネ反力との調整により、第４図に示した
給油弁のリフトＱａを可変にするものである。第９図と
第１０図に示すように、運転周波数Ｈ１の高低に応じて
給油弁リスト（ａが変化し、それに伴い軸受給油量Ｑｏ
が変化することになる。すなわち、Ｈｄが低い場合には
スライダ部５２に生じる遠心力が小さくなり弁リフ１−
ｆｌａが小さくなる。このため給油量の通路面積は小さ
くなり軸受給油量Ｑｏは低減されることとなる。

このＱｏの低減に伴い吸入室でのガスへの加熱量が大幅
に小さくなる。一方、上記制御機構部５０の油の上流側
に設けた放射状穴６５は、一方は給油路上３とつながり
、他端はロータ内壁面で塞がれている。該放射状穴６５
の回転運動により潤滑油中に混合した異物（金属粉など
）６７は白身の遠心力作用により径方向に飛ばされ上記
ロータ内壁面に堆積することとなる。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を第１図から第７図により説明す
る。第８図から第１０図は本発明と従来機との作用・効
果の違いを説明するための説明図である。先ず第１図と
第２図をもとにして圧縮機の全体構造について説明する
。

第１図は、本発明の油量制御機構部５ｏを圧縮機に組込
んだ場合の全体構造図である。

第１図において、密閉容器ｌ内の上方に圧縮機１００が
、下方に電動機部３が収納されている。

そして、密閉容器１内は上部室１ａ（吐出室）と電動機
室１ｂ、ｌｃとに区画されている。

圧縮機部１００は固定スクロール部材５と旋回スクロー
ル部材６を互に噛合せて圧縮室（密閉空間）７を形成し
ている。固定スクロール部材５は、円板状の鏡板５ａと
、これに直立しインボリュウト曲線あるいはこれに近似
の曲線に形成されたラップ５ｂとからなり、その中心部
に吐出口１ｏ、外周部に吸入口１６を備えている。旋回
スクロール部材６は円板状の鏡板６ａと、これに直立し
、固定スクロールのラップと同一形状に形成されたラッ
プ６ｂと、鏡板の反ラツプ面に形成されたボス６ｃとか
らなっている。フレーム１１は中央部に軸受部を形成し
、この軸受部に回転軸１４が支承され、回転軸先端の偏
心軸１４ａは、上記ボス６ｃに旋回運動が可能なように
挿入されている。

またフレーム１１には固定スクロール部材５が複数本の
ボルトによって固定され、旋回スクロール部材６はオル
ダムリングおよびオルダムキーよりなるオルダム機構１
２によってフレーム１１に支承され、旋回スクロール部
材６は固定スクロール部材５に対して、自転しないで旋
回運動をするように形成されている。回転８１４には下
部に、ロータ３ｂに固定された電動機軸１４ｂを一体に
連設し、電動機部３を直結している。固定スクロール部
材５の吸入口１６は密閉容器ｌを貫通して　− 垂直方向の吸入管１７が接続され、吐出口１０が開口し
ている上部室１ａは通路１８ａ、１８ｂを介して上部電
動機室１ｂと連通している。この上部電動機室１ｂは電
動機ステータ３ａと密閉容器１側壁との間の通路１９を
介して下部電動機室１ｃに連通している。また上部電動
機室１ｂは密閉容器を貫通する吐出管２０に連通してい
る。

なお、ｌｌａは電動機３をフレーム側に固定するための
フレーム足座部である。

２２は密閉容器底部の油溜りを示す。尚図中実線矢印は
冷媒ガスの流れ方向、破線矢印は油の流れ方向を示す。

上記密閉容器１は上部鏡板２ａ、胴体部２ｂ。

下部鏡板２ｃで形成されている。主軸受部４ｏには、油
膜切れに対しては信頼性の高いころがり軸受を用いてい
る。

旋回スクロール部材６の背面とフレーム１１で囲まれた
空間４１　（これを「背圧室」と称する）には、旋回、
固定の両スクロールで形成される複数の密閉空間内のガ
ス圧によるスラスト方向のガスカ（この力は、旋回スク
ロール部材６を下方に押し下げようとする離反力となる
。）に対抗するため吸入圧留（低圧側圧力）と吐出圧力
の中間の圧力（記号ｐｍで示す）が作用する。この中間
圧力の設定は、旋回スクロール６の鏡板６ａに細孔６ｄ
を設け、この細孔を介してスクロール内部のガスを背圧
室に導き旋回スクロールの背面にガス力を作用させて行
う。この中間圧力のかけ方は特開昭５３−１１９４１２
号及び特開昭５５−３７５２０号等にて開示されている
ので詳細な説明を省略する。

次に第１図を用いて潤滑油の流れについて説明する。

潤滑油２２は密閉容器１の下部に溜められる。

主軸１４の下端は容器底部の油中に浸漬し、主軸上部に
は偏心軸部１４．　ａを備え、該偏心軸部１４ａが旋回
軸受３９を介して、スクロール圧縮要素部である旋回ス
クロール部材６と係合している。主軸工４には、各軸受
部への給油を行うための中心縦孔工３がクランク軸下端
からクランク軸の上端面まで形成される。１３ａは主軸
下端と底部２２の油槽部を連ねる揚油管である。偏心軸
部１４ａの下部には、旋回スクロールボス部６Ｃの先端
面を対向せる主軸受上部にバランスウェイト８が、主軸
１４と係合し一体化して形成されている。潤滑油２２ａ
内に浸漬された揚油管１３ａの下端は高圧の吐出圧力Ｐ
ｄの雰囲気にあり他方、下流となる旋回軸受３９及び軸
受４０のまわりは、中間圧力Ｐｍの雰囲気にあるため、
　（Ｐｄ−Ｐｍ）の圧力差によって、容器底部の潤滑油
２２ａは中心縦孔１３内を上昇する。このように、軸受
部９゜３９への給油は、中心穴胎油による差圧給油法に
よって行っている。

中心縦孔１３内を上昇した潤滑油２２は、下軸受９及び
、主軸受４０へ給油されるとともに偏心軸部１４ａの上
部空間（旋回スクロールボス部６ｃのボス部底面と偏心
軸部１４ａの上端面との隙間の部分の油圧室を介して旋
回軸受部に給油される。なお、第２図に示すように下軸
受９には、平行溝９ｂを備え、該溝深さ（チャンファ部
の深さ）を数十ミクロンに浅くしてこの部分の油量ひい
ては主軸受４０を介して背圧室に入る油量を調整してい
る。９ａは横穴である。第３図に示すように一方旋回軸
受３９には軸受面となる偏心軸部１４　ａに上記した平
行溝部３９ｃを備えている。

ここで、圧縮機の回転数に応じた軸受給油量するため、
給油量である中心縦孔１３の上流側となる電動機軸１４
ｂの内部に、本発明の油量制御機構部５０を形成する。

該構造は、放射状の横穴６０とこの穴に沿って、弁機能
を有し横方向に滑動するスライダ部５２とこの５２を支
持する弾性体部５１から戊る。このスライダ部５２と弾
性体部５１は別体であってもよいし一体化構造であって
もよい。なお弾性体部５１はロータ部３ｂの内面で支持
される。第３図にも示すように、横穴６０の下方の電動
機軸１４ｂに給油穴１３と連通した放射状穴６５を設け
ている。これは揚油管１３ａの内を通ってきた油の中の
異物６７（ゴミ、金属粉など）を放射状横穴６５に導き
、クランク軸の回転に伴う異物自身の遠心力を利用して
ロータ内面に付着させるよう図ったものである。６７ａ
が異物６７の堆積した状態を示す。このように放射状穴
を電動機軸に設け、ロータ３ｂの内面をストッパー的役
割を持たせることができ、該穴の遠心作用により、潤滑
油中に混合した異物をこの部分で容易に除去することが
できる。この放射状穴６５のストレーナ機能は圧縮機の
回転数が増加するほどその効果が顕著となる。低速運転
域での油量低減に伴い、第８図に示すように容積効率が
理路的に向上する。

第Ｓ図と第６図は、本発明の他の実施例である。

給油弁となるスライダー部には直方体の弁部５３を備え
た例である。また油ストレーナ機能を有する放射状穴を
６６ａと６６ｂと二段に設けている。

これにより油中に混合した異物の除去機能を更に高める
ことができる。本発明では、電動機軸内に給油弁構造と
放射状穴６６ａなどを設けることにより、電動機ロータ
の内遊面をストッパー的作用を持たせることができ、全
体の構造が簡素としている点も特徴としている。

第７図は各軸受に給油するための給油通路が偏２− 心した位置に二個設けられた場合の実施例である。

本構造とすることにより通路６．６ａや通路１３ｃ。

ｉＢｄ内を通る油自身の流速を低下せしめ、油中に混合
した異物の除去機能を更に高めることができる。

各軸受部９及び３９．４０に給油された油は、背圧室４
１に至る。背圧室し二流入した適量の油は冷媒ガスと混
合し、背圧孔６ｃ、６ｄを介して圧縮室７に流出する。

圧縮室に至った適量の油は、冷媒ガスとともに加圧され
、固定スクロール５上方の吐出室１ａさらに電動機室１
ｂへと移動する。

この電動機室で冷媒ガスと油は分離され、油はチャンバ
下部に落下し、再び各摺動部に供給される。

なお本説明では旋回軸受部と下軸受部にすべり軸受構造
の場合の例を開示しているが、これらの軸受をコロガリ
軸受を用いた場合でも同様の作用・効果のあることは云
うまでもない。

第１１図は弾性体５０の受皿として固定片６９を電動機
軸１４ｂ内に設定した実施例である。該固定片６９には
軸１４ｂに対してネジ止メによる固定法としている。

〔発明の効果〕

本発明によれば次の効果がある。

（１）回転数に応した軸受給油量とすることができるの
で、低速運転域での圧縮機内を循環する油による冷媒ガ
スへの加熱を抑え、圧縮機の容積効率を向上することが
できる。

（２）また圧縮室での油による加熱低下のため圧縮室の
シール性が向上し、背圧室の圧力も低下して全体的に圧
縮機の軸動力を低減することができる。

（３）給油弁構造の上流側に簡単な油ストレーナ機能を
備えた放射状穴を電動機軸内に設けることにより、油中
の異物を簡単に除去するとともに、給油系全体の信頼性
を向上することができる。

また従来では揚油管下方に油ストレーナを別個に設けて
おり、本発明では不要となる。したがってこの部品代は
コストとして安価になるという効果がある。

なお、上記（１）と（２）の作用・効果により、高性能
で容量制御幅の広くとれる可変速スクロール圧縮機を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は密閉形スクロール圧縮機の全体構逸を示す縦断
面図、第２図と第４図は給油弁構造の詳細を示す部分断
面図、第３図はクランク軸１４の全体を示す平面図、第
５図、第７図及び第１１図は他の実施例を示す電動機軸
１４ｂの部分断面図、第６図は第５図のＡ−Ａ断面を示
す図、第８図から第１０図は本発明と従来例との作用・
効果の差異を説明するための線図である。 １ｂ・・・電動機室、３・・・電動機、５・・固定スク
ロール、６・・旋回スクロール、１トフレーム、１４ク
ランク軸、１７・・吸入管、１９　吐出管、２２・・・
油、１４−　ｂ・・電動機軸、５０　油量制御機％ Ｚ 図 第 づ 菌 ３’？ｃ／ 囁 ５ 図 第 国 不 運転用沢数（Ｈｘ　） 罵 ｑ 図 特開平３ ８１５８９　（８） 第 １ 図 第 １ρ 閃 ”′ゲ肩士斗：）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、密閉容器内に、スクロール圧縮機と電動機をフレー
   ムに支承した回転軸を介して連設して収納すると共に、
   密閉容器室を上下室に区画し、スクロール圧縮機は、円
   板状鏡板に渦巻状のラップを直立する固定スクロール部
   材及び旋回スクロール部材を、ラップを内側にしてかみ
   合せ、旋回スクロール部材を回転軸に連設する偏心軸部
   に係合し、旋回スクロール部材を自転することなく固定
   スクロール部材に対し旋回運動させ、固定スクロール部
   材には中心部に開口する吐出口と外周部に開口する吸入
   口を設け、吸入口よりガスを吸入し、両スクロール部材
   にて形成される圧縮空間を中心に移動させ容積を減少し
   てガスを圧縮し、吐出口より圧縮ガスを上部容器室に吐
   出し、通路を介して下部容器室に導き、吐出管を介し器
   外に吐出する密閉形スクロール圧縮機において、軸受部
   の給油元部となる給油通路内にクランク軸の回転数に応
   じて該給油通路の面積を可変にできる油量制御機構部を
   備えたことを特徴とする可変速スクロール圧縮機。 ２、特許請求範囲第１項記載の油量制御機構部が弁機能
   を備えるスライダー部と弾性体部から成り、該機構部が
   電動機ロータと係合する電動機軸内に設けたことを特徴
   とする可変速スクロール圧縮機。 ３、電動機軸下端に給油穴と連通する放射状穴を設け、
   該穴の開口部を電動機ロータ内面と係合することにより
   、該放射状穴自体の遠心作用により油中に混合した異物
   を除去するストレーナ機能を持たせたことを特徴とする
   特許請求の範囲第２項記載の可変速スクロール圧縮機。