JPH05223074A - スクロール型コンプレッサのオイル循環機構 - Google Patents

スクロール型コンプレッサのオイル循環機構

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JPH05223074A
JPH05223074A JP4056687A JP5668792A JPH05223074A JP H05223074 A JPH05223074 A JP H05223074A JP 4056687 A JP4056687 A JP 4056687A JP 5668792 A JP5668792 A JP 5668792A JP H05223074 A JPH05223074 A JP H05223074A
Authority
JP
Japan
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oil
scroll
refrigerant
compressor
amount
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Pending
Application number
JP4056687A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobukazu Takagi
伸和 高木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bosch Corp
Original Assignee
Zexel Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Zexel Corp filed Critical Zexel Corp
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Publication of JPH05223074A publication Critical patent/JPH05223074A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/02Lubrication; Lubricant separation
    • F04C29/026Lubricant separation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンプレッサの低速回転時においてはオイル
の供給量を多くし、高速回転時においてはオイルの供給
量を少なくする。 【構成】 オイルセパレータとコンプレッサとを連通す
るオイル流路上に絞り機構を設け、この絞り機構によっ
てオイル戻り量を最適オイル量に設定すると共に、オイ
ルポンプのオイル供給能力を前記最適オイル量よりも大
きい値に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、オイルポンプによっ
て各部のシール及び潤滑を行うと共に、オイルセパレー
タによって分離されたオイルをコンプレッサに戻す戻し
流路を有するスクロール型コンプレッサのオイル循環機
構に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のスクロール型コンプレッサは、回
転数の如何に関わらず一定のオイルの供給を必要とする
ことから、特開平1−203683号公報に示されるよ
うに、鏡板に渦巻状のラップを有する固定スクロール
と、鏡板に渦巻状のラップを有する旋回スクロール(可
動スクロール)とが互いに向かい合わせにして噛み合
い、固定スクロールに対して見かけ状自転しないように
旋回スクロールが旋回運動をし、ガス圧縮を行うもの
で、固定スクロールの吸入室と密閉容器で囲まれた高圧
室とを連通する穴を固定スクロール内に有し、その穴の
開閉を高圧室と旋回スクロールの背面とブロックで囲ま
れた背圧室との差圧で行うことを特徴とするものが使用
されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のコンプ
レッサには、モータの冷却効果が小さくモータの効率が
低下する点、固定スクロールの反ラップ側が高圧になる
ため、スクロールが加熱されて膨張し圧縮効率が低下す
る点、及び吸入圧力と吐出圧力をスクロール近傍で分離
する必要があるため、機構が複雑になる点が問題であっ
た。このために、オイルポンプを具備したコンプレッサ
を使用することが要望されているが、オイルポンプの能
力が回転数と略比例関係にあるために、スクロール部分
の高いシール性が要求される低回転時においてオイル供
給量が小さく、高回転時においてオイル供給量が大きい
という不具合があった。
【0004】このために、この発明は、コンプレッサの
低回転時においてはシールオイルの供給量を大きくし、
また高回転時においてはシールオイルの供給量を少なく
するスクロール型コンプレッサのオイル循環機構を提供
することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】しかして、この発明は、
電動機の駆動軸に偏心して連結され旋回運動をする可動
スクロール部材と、この可動スクロール部材と噛み合っ
て圧縮室を形成する固定スクロール部材とによって少な
くとも構成されるスクロール型コンプレッサと、このコ
ンプレッサの吐出孔とパイプを介して連結され、該コン
プレッサによって圧縮された冷媒と、この冷媒に溶解し
たオイルを分離するオイルセパレータとによって構成さ
れるスクロール型コンプレッサのオイル循環機構におい
て、前記オイルセパレータのオイル溜り室と前記スクロ
ール型コンプレッサのオイル溜り室を連通するオイル戻
り流路上に、オイル戻り量を制限する絞り機構を設ける
と共に、前記駆動軸に取付られたオイルポンプのオイル
供給能力を前記オイル戻り量よりも大きくしたことにあ
る。
【0006】
【作用】したがって、この発明においては、オイルポン
プのオイル供給能力を、絞り機構により制限されたオイ
ル戻り量よりも大きくしたために、オイル戻り量よりも
オイル供給量が多くなり、コンプレッサのオイル溜り室
のオイル量は減少する。このオイル溜り室のオイルが所
定値以下になった場合には、オイルポンプからの供給が
停止し、またオイル溜り室のオイル量が所定値に達した
場合には、オイルポンプによるオイルの供給が再開され
ることから、オイルポンプによるオイル供給量は、絞り
機構により制限されたオイル戻り量と一致することとな
る。
【0007】これにより、回転に関係なく一定の供給量
となったオイルポンプのオイル供給量に対して、冷媒へ
のオイルの溶解度は、回転数が低い程高くなるために、
コンプレッサの圧縮部に供給され、スクロール部分のシ
ールを行うオイルの量は、低回転になる程多くなるため
に、上記課題が達成できるものである。
【0008】
【実施例】以下、この発明の実施例について図面により
説明する。
【0009】図1において示されるスクロール型コンプ
レッサ1は、筒状部2と上下の閉塞部材3,4とによっ
て形成された密閉ケース5を有しており、この密閉ケー
ス5内の下方には電動機6が設けられている。この電動
機6は、ブラシレスの直流電動機で、上側が支持ブロッ
ク7に軸受8を介して支持され、下側が支持部材10に
軸受9を介して支持され、さらに下方先端に下記するオ
イルポンプ11を有し、内部を貫通するオイル導引孔1
2が形成された駆動軸13と、この駆動軸13に固着さ
れ、周囲に永久磁石が取付られた回転子14と、ケース
5に固着された固定子15と、固定子15に巻回された
励磁コイル16により構成されている。
【0010】前記駆動軸13の上端側には、駆動軸13
の軸心から所定寸法だけ偏心した円筒状の中空部18が
形成されており、この中空部18には、可動スクロール
部材19の背面中央部に突設された連結挿入部19aが
挿入されている。この可動スクロール部材19は、渦状
に形成されたスクロール19bを有しており、このスク
ロール19bはケース5に固設された固定スクロール部
材20の渦状に形成されたスクロール20aに噛み合っ
て、吸入圧室21、中間圧室22、及び吐出圧室23を
形成するものである。
【0011】前記支持ブロック7と可動スクロール部材
19との間にはオルダムリング25が介在され、可動ス
クロール部材19の旋回運動時に可動スクロール部材1
9の自転防止が行われている。
【0012】また、前記駆動軸13には、前記回転子1
4の上下にバランスウェイト26,27が取付られ、偏
心して設けられた可動スクロール部材19の回転が滑ら
かになるようになっている。
【0013】オイルポンプ11は、例えば、図示しない
内ば歯車が形成された外部ロータと、外ば歯車が形成さ
れ、駆動軸13に固着された内部ロータとによって構成
されたトロコイドポンプで、オイル吸入孔28からケー
ス下部のオイル溜り室30に溜められたオイルを吸引
し、このオイルを吐出孔に連通した連通路29を介して
駆動軸13内を貫通するオイル導引孔12に送り込むも
のである。
【0014】ケース5の側面には、冷媒吸入パイプ31
が形成され、この吸入パイプ31は、吸入孔32を介し
て前記吸入圧室21と連通する。また、前記吐出圧室2
3は吐出孔33と連通し、この吐出孔33はパイプ34
を介してオイルセパレータ35と連通するものである。
【0015】このオイルセパレータ35は、複数の孔3
6a及び端部に形成された孔36bを有する仕切板36
によって仕切られた上部空間38と下部空間40を有
し、上部空間38は金属の微細線を丸めて形成したオイ
ル分離手段39を有し、下部空間40には、オイル溜り
室40aと、このオイル溜り室40aの上方に開口した
冷媒吐出管41と、前記オイル溜り室40aの下部から
オイルを導き出すオイル導引管42が設けられるもので
ある。このオイル導引管42は、前記ケース5の側部下
方に形成された戻りオイル吐出管44と連通して、オイ
ル戻り流路43を形成し、このオイル戻り流路43上に
所定の流路抵抗を有するオリフィス45を設けることに
よって、オイル戻り量を制限するものである。
【0016】以下、このスクロール型コンプレッサ1及
びオイルセパレータ35の冷媒の流れ、オイルの流れに
ついて説明すると、電動機5の駆動によって駆動軸13
が回転すると、この駆動軸13に偏心して設けられた可
動スクロール部材19が旋回運動を行う。この旋回運動
によって、可動スクロール19bと固定スクロール20
aによって形成された吸入圧室21、中間圧室22、及
び吐出圧室23が順次容積を減少させていくために、吸
入パイプ31から吸入孔32を介して吸入された冷媒
は、圧縮されて吐出孔33からオイルセパレータ35に
吐出されるものである。
【0017】また、オイルは、オイルポンプ11の駆動
によってオイル吸入孔28から吸入され、連通路29及
びオイル導引孔12を介して駆動軸13の上部の中空部
18に送られる。この中空部18と、可動スクロール部
材19の連結挿入部19aとの間の潤滑を行い、駆動軸
13に形成されたオイル吐出孔13a及び前記連結挿入
部19aに形成されたオイル吐出孔19cを介して支持
ブロック7と駆動軸13の潤滑を行うものである。ま
た、駆動軸13の回転によって拡散したオイルは、この
駆動軸13の上部近傍において冷媒に溶解して吸入圧室
21、中間圧室22、及び吐出圧室23に送られて、可
動スクロール19b及び固定スクロール20aのシール
を行い、その後冷媒と共に、オイルセパレータ35に送
られるものである。
【0018】このオイルセパレータ35の上部空間38
において、オイルを含む冷媒は、金属の微細線によって
形成されたオイル分離手段39を通過することによっ
て、オイルが分離され、オイルは仕切板36の端部の孔
36bからオイル溜り室40aに落下して溜められ、冷
媒は冷媒吐出管41から次なる図示しない凝縮器へ送ら
れるものである。
【0019】また、オイル溜り室40aに溜められたオ
イルはオイル導引管42からオイル戻り流路43を介し
てコンプレッサ内のオイル溜り室30に戻るものであ
る。
【0020】このスクロール型コンプレッサ1におい
て、理論冷媒流量Qは、下記する数式1に、所定の数値
を代入することにより求めることができる。
【0021】
【数1】Q=V×1/v×N×60 〔Kg/h〕
【0022】尚、Vは圧縮機吐出量〔m3 /rev〕、
vは吸入冷媒比容積〔m3 /Kg〕、Nは圧縮機回転数
〔rpm〕である。
【0023】ここで、例えば圧縮機吐出量を20×10
-6〔m3 /rev〕、吸入冷媒比容積0.043〔m3
/Kg〕、回転数3600〔rpm〕とすると、冷媒流
量Qは、100〔Kg/h〕となる。
【0024】これによって、スクロール型コンプレッサ
1の定格回転数(N=3600rpm)の時の最適オイ
ル割合(OCR wt%)は、図2に示すオイル供給量
と効率(COP)の実験結果から明らかなように10%
前後であるから、最適オイル量(Qoil Kg/h)
は、10〔Kg/h〕となるものである(Qoil=1
00×0.10)。
【0025】また、オイル戻り量Qoil(r)は、オ
イルセパレータ35の高圧(Pd)とケース5内の低圧
(Ps)との差によって決定され(Qoil(r)=f
(Pd,Ps)、これを絞り機構(具体的には、オリフ
ィス又はキャピラリ管)45によって前記Qoilと一
致するように設定し、さらに前記オイルポンプ11の能
力をこのQoil(r)よりも大きく設定することによ
って、オイルポンプ11の供給量を一定にすることがで
きるものである。
【0026】オイルポンプ11の能力は、下記する数式
2によって求められるもので、絞り機構45によって制
限された戻りオイル量を全て供給するように設定される
ものである。
【0027】
【数2】 Qp>Qoil(max)×1/N(min)/60×v0
【0028】尚、Qpはオイルポンプ11の能力〔m3
/rev〕、v0 はオイル比容積〔m3 /Kg〕、N
(min)は実用最低回転数〔rpm〕、Qoil(m
ax)は実用差圧条件〔Kg/h〕であり、具体的に
は、Qoil(max)は定格の2倍として20〔Kg
/h〕、N(min)は500〔rpm〕、v0 は10
-3〔m3 /Kg〕とする。
【0029】上記条件の場合においては、、オイルポン
プ11の能力Qpは、0.67cc/rev以上とな
り、この能力以上のオイルポンプ11を取付るものであ
る。
【0030】このために、オイルポンプ11によって吸
入されるオイル量Qpが、オイル戻し流路43を介して
オイル吐出管44から吐出されるオイル量Qoil
(r)よりも多くなるために、オイル溜り室30のオイ
ル量は減少して液面が下がり、このオイル液面がオイル
吸入孔28の先端部分よりも下がると、オイルポンプ1
1は空回りをして、オイルの供給は停止する。オイル戻
り量Qoil(r)は常に一定のオイル溜り室30に供
給されるために、オイル液面は上昇することとなり、こ
のオイル液面がオイル吸入孔28の先端部分に到達する
ことによってオイルポンプ11によるオイルの供給が再
開されるものである。これによって、オイルポンプ11
によって供給されるオイル量は、常にオイル戻り流路4
3から供給される戻りオイル量Qoil(r)となるも
のである。
【0031】このために、オイルポンプ11によって供
給されるオイル供給量は、回転数に関係なく一定とな
り、また冷媒中の最適オイル割合(OCR)は、図3に
示す実験結果から明らかなように回転数が減少すると増
加するもので、これによって冷媒中に溶解するオイル量
は、低速回転時において増加し、高速回転時において減
少することとなるものである。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、オイルセパレータからの戻りオイル量を最適オイル
量に設定すると共に、オイルポンプの供給量を前記戻り
オイル量よりも大きく設定することによって、オイルポ
ンプによるオイル供給量を回転数に関わらず一定にで
き、これによって回転数に反比例するオイルの冷媒への
溶解度により低速回転時のオイル供給量を増大すると共
に、高速回転時のオイル供給量を減少されることができ
るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るスクロール型コンプレッ
サ及びオイルセパレータの構成を示した断面図である。
【図2】実験により求められた最適オイル量(Qoi
l)と効率(COP)の特性線図である。
【図3】実験により求められた最適潤滑油割合(OC
R)と効率(COP)の特性線図である。
【符号の説明】
1 スクロール型コンプレッサ 11 オイルポンプ 19 可動スクロール部材 20 固定スクロール部材 30,40a オイル溜り室 35 オイルセパレータ 43 オイル戻り流路 45 絞り機構

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電動機の駆動軸に偏心して連結され旋回
    運動をする可動スクロール部材と、この可動スクロール
    部材と噛み合って圧縮室を形成する固定スクロール部材
    とによって少なくとも構成されるスクロール型コンプレ
    ッサと、このコンプレッサの吐出孔とパイプを介して連
    結され、該コンプレッサによって圧縮された冷媒と、こ
    の冷媒に溶解したオイルを分離するオイルセパレータと
    によって構成されるスクロール型コンプレッサのオイル
    循環機構において、 前記オイルセパレータのオイル溜り室と前記スクロール
    型コンプレッサのオイル溜り室を連通するオイル戻り流
    路上に、オイル戻り量を制限する絞り機構を設けると共
    に、前記駆動軸に取付られたオイルポンプのオイル供給
    能力を前記オイル戻り量よりも大きくしたことを特徴と
    するスクロール型コンプレッサのオイル循環機構。
JP4056687A 1992-02-07 1992-02-07 スクロール型コンプレッサのオイル循環機構 Pending JPH05223074A (ja)

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Cited By (7)

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