JPH073232B2 - スクロ−ル冷媒圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は圧縮機の高圧側で圧縮冷媒から分離した潤滑油
を低圧側の駆動室に戻すスクロール冷媒圧縮機に関する
ものである。

従来の技術 低振動、低騒音特性を備えたスクロール圧縮機は、吸入
室が外周部にあり、吐出ポートがうず巻きの中心部に設
けられ、圧縮流体の流れが一方向で往復動式圧縮機や回
転式圧縮機のような流体を圧縮するための吐出弁を必要
とせず吐出脈動が比較的小さくて大きな吐出空間を必要
としないことがよく知られている。

しかし、特に気体を圧縮する場合などは圧縮部の漏れ隙
間を小さくするためにうず巻き部の寸法精度を極めて高
くする必要があるが部品形状の複雑さ、寸法バラツキな
どによりスクロール圧縮機のコストが高く性能バラツキ
も大きいという問題があった。

そこで、この種の問題解決のために第４図に示す構成が
知られている。同図に示す構成は、摺動部に供給した潤
滑油の一部を吸入気体と共に圧縮室に流入させ、圧縮吐
出後、圧縮気体から潤滑油を分離後、再び潤滑油溜に通
じる空間に戻すという考え方のもとに、キャップ119内
で圧縮気体から分離された潤滑油が孔122〜孔184を通じ
て吸入通路をなす空間180に戻され油溜108に集められ、
再び摺動部に供給される構成であった。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記の第４図のような油戻し用の穴184の
大きさが一定した構成では、圧縮気体の温度変化によっ
て潤滑油の粘性が異なり、また圧縮機の運転条件によっ
て高圧側と低圧側（空間182と空間180）との差圧も変化
するので、キャップ119内で圧縮気体から分離した潤滑
油が孔184を経由してキャップ119内から空間180に戻る
潤滑油量が変化したり、また圧縮機の駆動軸回転速度に
応じて圧縮気体量も変化しキャップ119内で圧縮気体か
ら分離する潤滑油量も変化するなどして、圧縮機の運転
状況に応じた油戻しが出来ないので、キャップ119内で
の分離潤滑油量不足などで潤滑油に代って圧縮気体が空
間180に多量流入して軸受摺動部の異常摩耗や圧縮機効
率の著しい低下を招き、またキャップ119内での圧縮気
体からの分離潤滑量が多い場合などは、圧縮機外に圧縮
気体と共に流出して潤滑油不足が早期に生じるなどして
種々の問題を引き起こすという問題があった。

また、このような圧縮機を冷媒圧縮機に供して、ヒート
ポンプ暖房運転を長時間継続する低外気温度の場合は、
室外機での吸熱量が少なく、未蒸発冷媒ガスが空間180
に多量流入して空間180を形成するシェル101の外側面
や、モータ104の外部電源接続端子188に着霜して絶縁不
良を起こすため、孔184の下流側開口端の近傍に外部電
源接続端子188を設けるなどの工夫がなされてきたが、
圧縮室の隙間密封用油戻しのための孔184の開度が一定
で着霜防止に充分な熱量を有する潤滑油量を外部電源接
続端子188に接触させ得ないなどの問題があった。

そこで、本発明はスクロール気体圧縮機を冷媒圧縮機に
供するに際し、油戻し通路の途中に圧縮機の運転状況に
応じてその通路を制御する流量制御装置を設けて高効
率、耐久性、安全性に優れたスクロール冷媒圧縮機を提
供するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題を解決するために本発明のスクロール冷媒圧縮
機は、密閉ケース内に圧縮部とその駆動装置および潤滑
油供給装置を配置し、高圧側で圧縮冷媒ガスから分離さ
れた潤滑油を駆動装置および潤滑油供給装置を配置した
低圧側の駆動室に戻す油戻し通路を設け、油戻し通路の
途中には空調装置の制御装置によって制御される流量制
御装置を設け、流量制御装置は空調装置の運転モードが
冷房運転の時その通路が狭め、暖房運転の時その通路を
広げるべく制御する構成である。

作用 本発明は上記構成によって、冷房運転モードの時、油戻
し通路は流量制御装置によって狭められ、室内外の温度
が高くて高負荷運転となり、高圧側圧力、温度ともに高
く圧縮冷媒から分離された潤滑油の粘性が低く流動性が
良いが、高圧側から低圧側の駆動室への潤滑油流入量が
コントロールされた潤滑油のみの適切な油戻しがなされ
るので、吐出冷媒ガスの低圧側への流入もなく圧縮効率
をあまり低下させない。

また、暖房モードの時、油戻し通路は流量制御装置によ
って広げられ、室内外の温度が低くて低負荷運転とな
り、圧縮冷媒から分離された潤滑油の粘性が高い流動性
が悪いが、油戻し通路が広いため、高圧側に潤滑油が停
滞することなく駆動室への油戻しがなされるので、その
熱量によって低圧側外壁面の着霜を防止し、潤滑油供給
装置によって摺動部への充分な給油と、潤滑油が吸入冷
媒ガスと共に圧縮室に送り込まれて圧縮室の隙間密封効
果により摺動部の耐久性と圧縮効率が高く、また、圧縮
機外の冷凍サイクルへの潤滑油循環量が少なく熱交換器
の効率も高く、圧縮機を使用する冷凍サイクル効率にも
優れたスクロール冷媒圧縮機を提供できるものである。

実 施 例 以下本発明の一実施例の密閉型スクロール冷媒圧縮機に
ついて、図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の第１の実施例における密閉型スクロー
ル冷媒圧縮機の縦断面図を示し、第２図は本発明の第２
の実施例における密閉型スクロール冷媒圧縮機の縦断面
図を示し、第３図は本発明の第１図の実施例の密閉型ス
クロール冷媒圧縮機に接続して構成された冷凍サイクル
とその制御系統の説明図を示す。

第１図において、１、２は鉄製の密閉ケース、３は鉄製
のフレームでその外接面部で密閉ケース１、２と共に単
一の溶接ビード６によって溶接密封され密閉ケース１、
２内を上側の吐出空間13と下側の駆動室15（低圧側）に
仕切っている。

フレーム３に支承されインバータ電源（図示なし）によ
って運転制御されるモータ７により回転駆動される駆動
軸８の上端部の偏心穴９には旋回スクロール10が自転阻
止部品を係合して装嵌され、これにかみ合う吐出ポート
30を有した固定スクロール11がフレーム３にボルト固定
されている。

密閉ケース１とフレーム３と固定スクロール11とで形成
された吐出空間13は密閉ケース１に設けられた吐出管14
を通じて外部の配管系に連通し、フレーム３と密閉ケー
ス２とで形成された低圧側の駆動室15は密閉ケース２に
設けられた吸入管16を通じて外部の配管系に連通し、駆
動室15の底部には油溜17が設けられ、偏心穴９と油溜17
とを連通する偏心油穴18を有した駆動軸８の下端が油溜
17に埋没している。

モータ７の上部コイルエンド20にはモータ７の過電流防
止を兼ねた温度センサー21が取付られ、吐出空間13と駆
動室15との間は吐出空間油溜22の底部に開口して密閉ケ
ース１を貫通した油戻し管25、圧縮機の外部に設けられ
温度センサー21に連係して作動する流量制御装置26およ
び密閉ケース２を貫通して温度センサー21の近くの上部
にまで伸ばして設けられたノズル形状の油放出管23を経
由する油戻し通路31によって連通し、その途中に油冷却
装置28を設けている。

圧縮機外部の空調装置の制御装置40とモータ７とを電気
的に接続するガラスターミナル（電源接続端子）24が温
度センサー21の近くの密閉ケース２に設けられている。

また第２図においては、油放出管23aの出口がガラスタ
ーミナル24に向けられている。

また第３図は、第１図の実施例の圧縮機41と室外機側熱
交換器42、膨張弁装置43、室内側熱交換器44、アキュー
ムレータ45を順次配管接続し、圧縮機41と室外機側熱交
換器42、室内側熱交換器44との間に切換弁46を配して冷
凍サイクルを形成している。

空調装置の制御装置40は冷房または暖房のいづれかの運
転モードにより切換弁46を制御して冷房運転の時は実線
47で示す冷媒回路に切換え、暖房運転の時は点線48で示
す冷媒回路に切換える。また、制御装置40は圧縮機41の
モータ７の回転速度をガラスターミナル24を介してイン
バータ電源により制御し、温度センサー21からの異常温
度検知信号を受信して流量制御装置26を制御する。

流量制御装置26は極細の固定通路49と制御通路50とから
成り、制御通路50は電磁弁装置による通路の開閉周期を
変えて流量を制御される。

以上のように構成された密閉型スクロール冷媒圧縮機に
ついて、以下その動作を説明する。

第１図と第３図において、空調装置の制御装置40が冷房
運転モード時、冷媒回路が実線の通路を構成し、インバ
ータ電源により制御されるモータ７によって駆動軸８が
回転駆動されると旋回スクロール10が旋回運動をし、吸
入管16を通して冷媒ガスが駆動室15に流入後、冷媒ガス
に含まれる潤滑油の一部を分離して旋回スクロール10と
固定スクロール11の間に形成された圧縮室内に閉じ込め
られ、旋回スクロール10の旋回運動に伴って圧縮され、
吐出ポート30より吐室空間13へ吐出され、吐出冷媒ガス
中に含まれる潤滑油の一部はその自重などによって吐出
冷媒ガスから分離して吐出空間油溜22に収集され、油戻
し管25、油冷却装置28、流量制御装置26の固定通路49を
経て油放出管23から低圧側の駆動室15に配置された温度
センサー21に向けて戻され、その途中の固定通路49で減
圧された潤滑油は温度センサー21に衝突後、ガラスター
ミナル24の端子にも飛沫し、最終的には底部の油溜17に
収集され、駆動軸８の偏心油穴18の遠心ポンプ作用によ
り軸受摺動面などに給油された後、吸入冷媒ガスと共に
圧縮吐出される。

一方、吐出空間13で吐出冷媒ガスから分離されなかった
潤滑油は冷媒ガスと共に冷凍サイクルへ搬出され、再び
吸入冷媒ガスと共に吸入管16を通して圧縮機42内に帰還
する。

このような冷媒ガスと潤滑油との循環サイクルの中で、
適当な粘性を有する潤滑油は適量給油によって摺動部の
潤滑と圧縮室微小隙間の密封機能を有して圧縮機の安全
運転を寄与する。

また、モータ７の回転速度が設定値を越えると、吐出空
間13での潤滑油分離量が増えるので制御装置40からの制
御により制御通路50が少し開かれ、油戻し量が増加して
摺動部給油量を多くする。

万一、油溜17や吐出空間油溜22に潤滑油が不足した場合
（例えば、冷凍サイクルの配管が非常に長く、しかも圧
縮機低速回転時などのような配管内冷媒速度が遅い場合
は、潤滑油が配管内に滞留して圧縮機内に戻らなくて潤
滑油不足が生じる）は、吐出空間13から極めて粘性が低
く通路抵抗の少ない高温の冷媒ガスが油戻し管23から温
度センサー21に向かって多量戻され、温度センサー21が
急上昇すると共に、駆動室15の雰囲気温度も上昇し、温
度センサー21が設定温度（例えば60℃）を超えるとイン
バータ電源回路が制御されてモータ７が停止する。

また、空調装置の制御装置40が暖房運転モードの時、冷
媒回路が点線の通路を構成し、流量制御装置26の通路は
固定通路49と開度を大きくした制御通路50となり、内外
気温度が低いことによる吐出温度や吐出圧力、粘性、吐
出空間13と駆動室15との差圧が低くとも吐出冷媒ガスか
ら分離した潤滑油は適量づつ駆動室15に戻され、温度セ
ンサー21とガラスターミナル24を加熱して油溜17に戻
る。

第２図においては、吐出空間油溜22の潤滑油が直接、ガ
ラスターミナルに向けて戻されてガラスターミナル近傍
の密閉ケース２を加熱する。

なお、上記実施例では流量制御装置26の制御通路50を電
磁弁装置の開閉による断続制御を示したが、サーボモー
タ等による通路の連続制御を行っても良い。

以上のように上記実施例によれば密閉ケース１、２内に
スクロール圧縮部とその駆動装置（モータ７、駆動軸
８）および偏心油穴18を設けた駆動軸８を配置し、吐出
空間13で吐出冷媒ガスから分離された潤滑油を駆動装置
（モータ７、駆動軸８）および偏心油穴18設けた駆動軸
８を配置した低圧側の駆動室15に戻す油戻し通路31を設
け、油戻し通路31の途中には空調装置40によって制御さ
れる流量制御装置26を設け、流量制御装置26は空調装置
の運転モードが冷房運転の時に流量制御装置26の通路
（制御通路50）が狭く、暖房運転の時に流量制御装置26
の通路（制御通路50）を広げるべく制御することによ
り、空調装置運転時の内外気温度の違いによる吐出空間
13と低圧側の駆動室15との間の差圧や、吐出冷媒ガス中
に含まれる潤滑油温度の違いにより潤滑油の粘性などが
変化して、冷房運転時には潤滑油の差圧が高く粘性も低
いので駆動室15への油戻し量が多く、暖房運転時には潤
滑油の差圧が低く粘性も高いので潤滑油の油戻し量が少
なくなる傾向が生じても流量制御装置26の通路抵抗が運
転モードに応じて制御され、油戻し量に極端な相異が生
ぜず適切な油戻し量設定により、圧縮機内の潤滑油不足
もなく安定した潤滑油供給ができ、適切な粘性を有する
適量給油によって摺動部の潤滑と圧縮室微少隙間の密封
効果により圧縮効率や摺動部耐久性向上に寄与できる。

また、駆動装置（モータ７、駆動軸８）の回転速度の増
加に伴い流量制御装置26の通路の開度を大きくすること
により、高速回転運転時など吐出冷媒ガスが増加するに
伴い潤滑油吐出量が増加する場合でも油戻し通路が広く
なって潤滑油吐出量に応じた油戻し量の確保ができ、高
速回転運転時でも圧縮機外の冷凍サイクルへの潤滑油多
量吐出を阻止し潤滑油不足や冷凍サイクル熱交換器の性
能低下の防止ができる。

また、低圧側の駆動室15に設けたモータ７の電源接続用
のガラスターミナル24に向けて油戻し通路31の下流側開
口端部を接近させることにより、常にガラスターミナル
24の付近は油戻し潤滑油熱を受けているので、万一、未
蒸発冷媒液が駆動室15に多く流入して駆動室15内温度が
零度以下になったり、あるいは、外気温度が零度以下の
雰囲気で圧縮機が運転されるなどして密閉ケース２の外
壁に着霜、結露が生じても密閉ケース２に接触している
ガラスターミナル24の付近は零度以上の温度保持がで
き、ガラスターミナル24の付近は結露することもないの
で絶縁不良もなく火災などの生じない安全圧縮機が提供
できる。

発明の効果 以上のように本発明は、密閉ケース内に圧縮部とその駆
動装置および潤滑油供給装置を配置し、高圧側で圧縮冷
媒ガスから分離された潤滑油を前記駆動装置および前記
潤滑油供給装置を配置した低圧側の駆動室に戻す油戻し
通路を設け、前記油戻し通路の途中には空調装置の制御
装置によって制御される流量制御装置を設け、前記流量
制御装置は前記空調装置の運転モードが冷房運転の時そ
の通路が狭く、暖房運転の時その通路を広げるべく制御
することにより、空調装置運転時の内外気温度の違いに
よる高圧側と低圧側の駆動室との間の差圧や、高圧側の
圧縮冷媒ガス中に含まれる潤滑油温度の違いにより潤滑
油の粘性などが変化して、冷房運転時には潤滑油の差圧
が高く粘性も低いので駆動室への戻し量が多く、暖房運
転時には潤滑油の差圧が低く粘性も高いので潤滑油の油
戻し量が少なくなる傾向が生じても流量制御装置の通路
抵抗が運転モードに応じて制御され、油戻し量に極端な
相異が生ぜず適切な油戻し設定により、圧縮機内の潤滑
油不足もなく安定した潤滑油供給ができ、適切な粘性を
有する適量給油によって摺動部の潤滑と圧縮室微少な隙
間の密封効果により圧縮効率の向上と安定化や摺動部耐
久性向上を図るとともにスクロール圧縮部品の寸法精度
適性化により安価な圧縮機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における密閉型スクロー
ル冷媒圧縮機の縦断面図、第２図は本発明の第２の実施
例における密閉型スクロール冷媒圧縮機の縦断面図、第
３図は本発明の第１の実施例の密閉型スクロール冷媒圧
縮機に接続して構成された冷凍サイクルとその制御系統
の構成図、第４図は従来の油戻し通路を備えた密閉型ス
クロール気体圧縮機の断面図を示す。 １、２……密閉ケース、３……フレーム、７……モー
タ、８……駆動軸、10……旋回スクロール、11……固定
スクロール、24……ガラスターミナル、26……流量制御
装置、31、31a……油戻し通路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】密閉ケース内に圧縮部とその駆動装置およ
   び潤滑油供給装置を配置し、高圧側で圧縮冷媒ガスから
   分離された潤滑油を前記駆動装置および前記潤滑油供給
   装置を配置した低圧側の駆動室に戻す油戻し通路を設
   け、前記油戻し通路の途中には空調装置の制御装置によ
   って制御される流量制御装置を設け、前記流量制御装置
   は前記空調装置の運転モードが冷房運転の時その通路が
   狭く、暖房運転の時その通路を広げるべく制御するスク
   ロール冷媒圧縮機。
2. 【請求項２】駆動装置の回転速度の増加に伴ない流量制
   御装置の通路の開度を大きくする特許請求の範囲第１項
   記載のスクロール冷媒圧縮機。
3. 【請求項３】低圧側の駆動室を形成する密閉ケースに設
   けた駆動装置の電源接続端子を油戻し通路の下流側開口
   部に向けて接近させた特許請求の範囲第１項または第２
   項記載のスクロール冷媒圧縮機。