JPS6210487A - スクロール気体圧縮機 - 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 本発明はスクロール圧縮機に係り、圧縮機の効率向上な
らびに摺動面の耐久性向上に関するものである。

従来の技術 近年、工作機械の発展にともない実用化されつつあり低
振動、低騒音特性を備えた圧縮機として注目を各びてい
るスクロール圧縮機は、例えば特開昭５９−４９３８６
号公報にも示されているように吸入室が外周部にあり吐
出ボートがうす巻きの中心部に設けられ、圧縮流体の流
れが一方向のため高速運転時の流体抵抗が小さくて圧縮
効率が高いことは一般によく知られている。

また、この種の高圧ガス密閉シェル構造の圧縮機は、特
開昭５９−４９３８６号公報で知られるように第６図に
示す構成あるいは特開昭５５−１４８９９４号公報で知
られるように第７図に示す構成が発明され、背圧室の適
切な圧力設定により軸方向のスラスト力を軽減しながら
各摺動部の潤滑が次のように構成されていた。

すなわち第６図においては、固定スクロールラップ１２
３は駆動軸１０５を支承する本体７レーム１０２に取付
られた鏡板１２１に固定され、旋回スクロールラップ１
１６はラップ支持円盤１１５に固定され、このラップ支
持円盤１１５は、鏡板１２１（！：本体７Ｌ／−ム１０
２との間の背圧室１２０に微少隙間を有した遊合状態で
配置され、自転阻止機能と背圧室の仕切り機能を備えた
オルダムリング１１８を介して旋回可能に支承され、さ
らに端部に駆動用のモータ１１０と偏心部をもつ駆動軸
１０５によって旋回運動をする。

そして、吸入・圧縮されたガスは密閉シェル１０１内に
吐出する。吐出ガスから分離した潤滑油は密閉シェル１
０１の底部の油溜に収集され、駆動軸１０５の下端に開
口して偏心状餓で設けられた油穴１０６、および駆動軸
１０５を支承する軸受の微少隙間を通して漸次減圧しな
がら遠心力や差圧を利用して中間圧力状態で背圧室１２
０に導かれる。さらにオルダムリング１１８の摺動部の
微少隙間を経て吸入側圧力にまで減圧された潤滑油は、
鏡板１２１に設けたバランス通路１２６を通して吸入室
１２２に流入する過程で摺動部を潤滑する構成であった
。

また第７図においては、背圧室２２０はオルダムリング
２１８によって圧力的に仕切られてもなく、吸入室２２
２との連通もないが旋回スクロールのラップ支持円盤２
１５に設けられたバランス通路２２６によって適当な位
置の圧縮室２４０と連通されており、このバランス通路
２２６はラップ支持円盤２１５が旋回運動することによ
って固定スクロールラップ２２３により開閉されて背圧
室２２０と圧縮室２４０との間の圧力調整をしており、
また、背圧室２２０の摺動部や駆動軸２０５の各軸受部
は吐出ガスで充満された密閉シェル２０１の底部の油溜
２０９とは駆動軸２０５に設けられた油穴２０６と駆動
軸２０５を支承する軸受の微少隙間によって連通され遠
心ポンプと差圧によって給油される。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記の第６図のような背圧室１２０内から
吸入室１２２までの給油通路の構成では、オルダムリン
グ１１８の外側の背圧室Ａ　１２０　ａは吸入室１２２
と同じ吸入圧力に、内側の背圧室Ｂ１２０ｂは定常運転
時には中間圧力になっており、圧縮機運転状態に応じて
中間圧力が多少変動しても圧縮室のガス圧力によって旋
回スクロール１１４が固定スクロール１３４から安定し
て離れないように背圧室１２０の背圧力によってスラス
ト力が作用している鏡板１２１とラップ支持円盤１１５
との括＃Ｊ部や駆動軸１０５を支承する軸受部あるいは
旋回スクロール１１４を駆動する駆動軸１０５のクラン
ク軸受部への給油は、バランス通路１２６や給油通路の
開度が固定しているため、特に圧縮機今時始動時などは
潤滑油の粘度が高いので給油通路やバランス通路１２６
の通路抵抗が大きく、背圧室１２０の適切な背圧設定や
各摺動部への適切な給油ができなくなり、旋回スクロー
ル１１４が固定スクロール１３４から離れたり、また、
過度なスラスト力が作用して旋回スクロール１１４が固
定スクロール１３４に接触するなどしてガス圧縮時の漏
洩や摩擦抵抗を多くし圧縮効率や摺動部耐久性の低下を
招くという問題があった。

また、第７図のような油溜２０９から圧縮室２４０への
潤滑油の流れの構成では、圧縮室に連通して圧縮機運転
中には常に中間圧力になっている背圧室２２０の圧力が
、特に圧縮機冷時始動直後の数分間は外部の配管系に連
通ずる密閉シェル２０１の圧力より高く、しかも潤滑油
の粘度も高いので油溜２０９から背圧室２２０への潤滑
油の流れがない。このため冷時始動直後の摺動面への給
油がなく耐久性を著しく低下させるという問題があった
。

また、給油通路の開度が固定しているため低速運転から
高速運転までの運転状態に応じた給油量調整が困難であ
り摺動部耐久性の観点から運転速度範囲が狭いなどの問
題があった。

そこで、本発明は給油通路の開度を周囲の温度変化に応
じて制御することにより高効率で耐久性に優れたスクロ
ール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圧縮機は
、背圧室と吸入室またはこれに通じる吸入側、あるいは
背圧室と圧縮室とが連続的または間欠的に連通ずるバラ
ンス通路をラップ支持円盤の摺動面に係わる部材に開口
して設け、潤滑油供給元から吸入室またはこれに通じる
吸入側あるいは圧縮室までのバイパス通路を経由する給
油通路の途中の摺動面近傍には給油通路制御装置を配置
し、給油通路制御装置には、それ自身の温度が温度上昇
するとその通路を狭め、それ自身の温度が温度低下する
とその通路を保持または広げるべく制御する形状記憶特
性を備えたものである。

作　　用 本発明は上記構成によって、圧縮機冷時始動直後の数分
間は、給油通路の周囲温度が低いので給油通路制御装置
はその通路の開度を大きくし揚程能力の小さい遠心ポン
プや微少差圧でも高粘性状態の潤滑油を潤滑油供給元か
ら背圧室を経由して圧縮室に流入する給油の立上りを早
め、背圧室の早期背圧設定により旋回スクロールの安定
した運転ができ始動初期の旋回スクロールのバタつきを
防いで異常音の発生や摺動部の異常摩耗をなくする。

また、始動後の時間経過と共に流体圧縮熱や摺動面の発
熱によって給油通路の周囲温度が上昇し潤滑油の粘性も
低くなって流動性が良くなり、潤滑油供給元の圧力が上
昇して差圧給油能力が増加すると共に給油通路制御装置
はその通路の開度を狭めて潤滑油供給量を一定に保つべ
く制御して多量の潤滑油が圧縮室に流入することによる
圧縮効率の低下を防ぐことができる。

さらには、低速回転運転から高速回転運転、あるいは低
負荷運転から高負荷運転などの圧縮機運転状態に応じて
給油通路の周囲温度が変化すると、これに応じて給油通
路制御装置が給油量を制御して摺動面の異常発熱や摩耗
を防ぐことができるなどの理由で圧縮機の回転数や負荷
の運転範囲が広くとも耐久性に優れ圧縮効率の高いスク
ロール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スクロール圧縮機について、図
面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例におけるスクロール冷媒圧縮
機の縦断面図、第２図は第１図におけるＡ部の詳細説明
図を示すものである。

第１図においては、１は密閉シェノペ２は密閉シェル１
に圧入固定された本体フレーム、３．４は本体フレーム
２の中心に設けられた軸受、５は軸受３．４に支承され
貫通した細穴６と軸受４に対向した位置に細穴６と連通
して細穴７を設けた駆動軸で、その上端には偏心軸部８
が設けられ下端は密閉シェル１の底部の油溜９Ｋまで伸
びて没入している。１ｏはモータでその回転子１１は駆
動軸５に、固定子１２は密閉シェル１に圧入固定されて
いる。

偏心軸部８に連結し、その中心に軸受部１３を備えた旋
回スクロール１４０ラップ支持円盤１５はその上面に直
立した旋回スクロールラップ１６が一体的に形成され、
その下面は本体フレーム２の上端開口穴に突出したスラ
スト軸受座１７に支承されている。旋回スクロールラッ
プ１６は、その平面形状がうす巻き状をなし、その縦断
面は矩形をなして隣りｂう旋回スクロールラップ１６は
平行関係にある。

自転阻止用のオルダムリング１８は、平らなリングの両
面に互いに直交する平行キー形状のキ一部を備えたもの
で、ラップ支持円盤１５とスラスト軸受座１７との間に
設けられている。このオルダムリング１８の」二面側の
キ一部はラップ支持円盤１５の背面に設けられたキー溝
（図示せず）に、Ｆ面側のキ一部はスラスト軸受座１７
に設けられたキー溝１９にはめ込まれており、駆動軸５
の回転によってラップ支持円盤１５の軸受部１３は駆動
軸５の軸心のまわりに円運動をし、旋回スクロールラッ
プ１６は旋回運動する。また、本体フレーム２の上端面
には上端開口穴をふさいでラップ支持円盤１５の背圧室
２０とした固定スクロール３４の鏡板２１がスラスト軸
受座１７と共に旋回スクロール１４を微少隙間ではさむ
ように取付られている。背圧室２０Ｉ／′ｉラップ支持
円盤１５によって仕切られ、その外周面の背圧室Ａ２０
ａと背面側の背圧室Ｂ２０ｂに分けられている。鏡板２
１にはその内側に環状の吸入室２２が設けられ、さらに
その内側には旋回スクロールラップ１６に平行で同形状
寸法の固定スクロールラップ２３のうず巻の中心部には
密閉シェル１の内側を吐出空間２４とした吐出ボート２
５が設けられ、ラップ支持円盤１５とのＭ動面に開口し
て吸入室２２と背圧室Ａ　２０　ａを連通するバランス
通路２６と背圧室Ａ　２０　ａと背圧室Ｂ２０ｂを連通
ずるバランス通路２７とが鏡板２１とスラスト軸受座１
７に設けられ、ラップ支持円盤１５が一定の旋回運動範
囲にあるときのみ連通ずるようにそれぞれ配置され、バ
ランス通路２６の途中には第２図に示すように鏡板２１
にケース４ｏが圧入されてバランス通路２６の両端開口
部を狭めるように構成され、その通路の中央部の上流側
には鋼Ｒ４１が、下流側にはコイルバネ４２が装着され
て給油通路制御装置４３を構成し、コイルバネ４２はそ
れ自身の温度が上昇すると伸長して鋼球４１を付勢して
バランス通路２６を閉じ、それ自身の温度が温度低下す
ると収縮して鋼球４１への付勢を解いて鋼球４１がバラ
ンス通路２６を開くような形状記憶特性を備えている。

また、環状の吸入室２２Ｉｃは側方より密閉シェル１を
貫通した吸入管２８が接続され、密閉シェル１の上面に
は密閉シェル１の内側面に向かって開口した吐出管２９
が接続されている。密閉シェル１に圧入固定された本体
フレーム２の外側面には溝３０が設けられ、この溝３ｏ
が密閉シェル１内の鏡板２１の側の吐出空間２４とモー
タ１０の側とを連通している。

以上のように構成されたスクロール冷媒圧縮機について
、以下第１図および第２図を用いてその動作を説明する
。

まず第１図はスクロール冷媒圧縮機の縦断面図、第２図
は第１図におけるバランス通路２６の近傍Ａ部の詳細図
であって、モータＩＯＫ’よって回転子１１が回転し、
駆動軸５が回転駆Ｕノされると旋回スクロール１４が旋
回運動をし、吸入管２８を通して冷媒ガスが吸入室２２
に吸入され、この冷媒ガスは旋回スクロールラップ１６
と固定スクロール２３のラップ間に形成された圧縮室内
に閉じ込メられ、旋回スクロールラップ１６の旋回運動
にともなって圧縮され吐出ボート２５より吐出空間２４
へ吐出され、冷媒ガス中に含まれる潤滑油の一部はその
自重などによって冷媒ガスから分離して密閉シェル１と
本体フレーム２との間の溝３０などを経て底部の油溜９
に収集され、残りの潤滑油は吐出冷媒ガスと共に吐出管
２９を経て外部の冷凍サイクルへ搬出される。

一方、固定スクロール３４の鏡板２１と本体フレーム２
とによって吐出空間２４から隔離されて形成された背圧
室２０を経由する高圧側の油溜９から低圧側の吸入室２
２までの差圧給油は次のようにして行われる。

すなわち、冷時起動直後の圧縮機内の各部の温度は低く
バランス通路２６はコイルバネ４２が収縮状態で鋼球４
１への付勢を解いて回通状態にあり、圧縮機の起動後、
吐出冷媒ガスで充満された密閉シェル１の底部の油溜９
の粘性の低い潤滑油は駆動軸５に設けられた油六６．７
と駆動軸５を支承する軸受３．４や偏心軸部８の軸受部
１３の微少隙間を通過することによって漸次減圧され吸
入圧力と吐出圧力との中間圧力の状態で背圧室Ｂ２０ｂ
に供給される。さらに潤滑油は、旋回スクロール１４の
ラップ支持円盤１５の旋回運動例よって間欠的に開閉す
るバランス通路２７を経て背圧室Ａ　２０　ａに間欠給
油され、バランス通路２６を経て吸入室２２に間欠給油
され、吸入冷媒ガスと共に再び圧縮、吐出される。

また、圧縮機起動後、圧縮機内部の温度が上昇してコイ
ルバネ４２の温度が設定値を超えるとコイルバネ４２が
伸長して鋼球を付勢し、バランス通路２６を閉じ、流動
性が良くなった潤滑油は鏡板２１とラップ支持円盤１５
との摺動面などを経て吸入室２２に流入する。

この差圧給油方式によれば、ラップ支持円盤１５の背面
の背圧室２０の圧力を給油通路の通路抵抗調整によって
吐出圧力に近い状態から吸入圧力に近い状態にまで自由
に設定できるので、ラップ支持円盤１５の背面に作用す
るガス圧荷重と圧縮室内のガス圧荷重との荷重差を自由
に調整でき、それによってラップ支持円盤１５を鏡板２
１の側へ押しつけることも、また、鏡板２１から離して
スラスト軸受座１７の側に押しつけることもできる。

本実施例では定常運転時など潤滑油の粘性が低い場さの
ラップ支持円盤１５は鏡板２１の側ヘスラストカが作用
するように、また、今時起動直後など潤滑油の粘性が高
い場島のラップ支持円盤１５はスラスト軸受座１７の側
へスラスト力が作用するようにバランス通路２６の通路
抵抗が調整されて給油通路制御装置の機能を備えている
。

なお、本実施例ではバランス通路２６の下流側の開口穴
がコイルバネ４２の端部に連通している構成であったが
第３図に示すようにコイルバネ４２の中央部付近または
鋼球４１の側付近に連通ずる構成、さらには、第４図、
第５図に示すように給油通路制御装置４３ｂ、４３ｃを
バランス通路２７や駆動軸５の偏心軸部８の給油通路の
途中に設ける構成やこれらの組島せの構成であってもよ
い。

以上のように上記実施例によれば背圧室２０と吸入室２
２またはこれに通じる吸入側とが間欠的に連通ずるバラ
ンス通路２６．２７をラップ支持円盤１５の摺動面に係
わる部材（鏡板２１とスラスト軸受座１７）に開口して
設け、潤滑油供給元から吸入室２２またはこれに通じる
吸入側までのバイパス通路２６を経由する給油通路の途
中には給油通路制御装置４３を配置し、給油通路制御装
置４３にはそれ自身の温度が上昇するとその通路を狭め
、それ自身の温度が低下すると通路を保持または広げる
べく制御する形状記憶特性を備えることにより、圧縮機
冷時始動時など圧縮機各部の温度が低く潤滑油の粘度が
高くて流動性が悪い状態では給油通路の開度を広げて各
摺動部への給油立上りを早めて起動初期に発生しゃすい
摺動部の焼付を防ぐことができる。また圧縮機が定常運
転状態になって圧縮機各部の温度がそれぞれ安定域に達
し、潤滑油の流動性が良くなると、給油通路を狭めて給
油量を制御するため、潤滑油が吸入室を経由して多量に
圧縮室に流入することによる圧縮効率の低下を防ぐこと
ができる。

また、上記実施例では給油通路制御装置４３を摺動部材
８、または１７、または２１の近傍に配置するこ（！：
によシ、摺動面の温度を素早く検知して給油通路の開度
を制御し、適切な潤滑油供給を行って摺動面の耐久性を
向上する。

また、上記実施例では給油通路制御装置４３をラップ支
持円盤１５の摺動面に係わる部材１７または２１に配置
することにより圧縮熱と摺動部の摩擦熱の両方の熱源か
らの温度上昇を素早く検知して給油通路の開度を制御し
、適切な潤滑油供給を行って摺動面の耐久性向上や圧縮
効率の低下防止がはかれる。

また、上記実施例では給油通路制御装置４３をバランス
通路２６またば２７に投けることにより、圧縮熱と摺動
面の摩擦熱および給油温度など多数の熱源要素を素早く
検知して給油通路の開度を制御し、圧縮機冷時始動初期
にはラップ支持円盤１５を鏡板２１から離し、その後は
ラップ支持円盤１５を鏡板２１の摺動面に接するように
背圧室２０ｂの圧力を調整して冷時始動時などの液圧縮
防止や始動負荷の軽減、定常運転時の圧縮効率を向上す
る。

また、上記実施例では給油通路制御装置４３が形状記憶
特性を備えたバネ装置（例えば４２）と弁体４１とで構
成され、バネ装置（例えば４２）が給油通路内に設けら
れることにより、給油温度を直接的に検知でき、給油通
路の開度をより適切に制御して温度変化に対する給油微
制御速度を早めて効率のよい給油を行う。

発明の効果 以」二のように本発明は、背圧室と吸入室またはこれに
通じる吸入側、あるいは背圧室上圧縮室とが連続的また
は間欠的に連通ずるバランス通路をラップ支持円盤の摺
切面に係わる部材に開口して設け、潤滑油供給元から吸
入室またはこれに通じる吸入側あるいは圧縮室までのバ
ランス通路を経由する給田通路の途中には給油通路制御
装置を配置し、給油通路制御装置にはそれ自身の温度が
上昇するとその通路を狭め、それ自身の温度が低下する
とその通路を保持または広げるべく制御する形状記憶特
性を備えることにより、圧縮機冷時始動時など圧縮機各
部の温度が低く潤滑油の粘度が高くて流動性が悪い状態
では、給油通路の開度を広げて通路抵抗を少なくし、各
摺動部への給油立上りを早めて起動初期に発生しやすい
摺動部の焼付を防ぐことができる。また圧縮機が定常運
転状態にはいり、圧縮機各部の温度がそれぞれ安定域に
達して潤滑油の流動性が良くなると、給油通路を狭めて
給油量を制御し、圧縮室への潤滑油の流入を少なくして
圧縮効率の低下を防ぐことができる。

また、給油通路制御装置を摺動部材の近傍、特に駆動軸
の軸受部近傍、ラップ支持円盤摺動面に係わる部材の近
傍に設けることにより、圧縮負荷や摺動面の発熱状態に
応じて給油通路の開度の制御ができ、摺動面の耐久性を
保ちながら幅広い運転が可能となる。さらには給油通路
制御装置をバランス通路に設けることにより、運転状態
に応じて背圧室の圧力調整が可能でラップ支持円盤を鏡
板から離したり鏡板に接したりして圧縮室“間の隙間を
変え、圧縮負荷調整をして耐久性を高めることができる
。また、給油通路制御装置は形状記憶特性を備えたバネ
装置と弁体で構成され、バネ装置を給油通路内に設ける
ことにより、手段が簡単で給油温度を直接的に検知でき
給油通路の素早い直接的な制御が可能で信頼性が高いな
ど、数多くの優れた効果を有するスクロール圧縮機を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例におけるスクロール冷媒
圧縮機の縦断面図、第２図は第１図におけるＡ部の詳細
説明図、第３図、第４図および第５図は本発明における
それぞれ異なる他の実施例を示すスクロール冷媒圧縮機
の部分断面図、第６図および第７図はそれぞれ異なる従
来のスクロール圧縮機の縦断面図である。 １・・・・・・密閉シェル、２・・・由本体フレーム、
５・・・・・・ｆｆｉ動軸、ｔｏ・・・・・・モーフ、
１４・・・・・・旋回スクロール、１５・・・・・・ラ
ップ支持円盤、１６・・川・旋回スクロールラップ、２
０・・・・・・背圧室、２１・・・・・・鏡板、２２・
・・・・・吸入室、２３・・・・・・固定スクロールラ
ップ、２５・・・・・・吐出ポート、２６．２７・・・
・・・バランス通路、３４・・・・・・固定スクロール
、４１・・・・・・５ｕｉｔ、４２・・・・・・フィル
バネ、４３・・・・・・給油通路制御装置。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図　　　　　　　　　１一方間シエル２〜−−水体７［
／−ム 第２図　　　　　　　　２．−鏡板 ２６−−−パラシス道路 ２６ａ−ノーバランスｆ路、 ４Ｉ−鋼　練

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）　固定スクロールの一部をなす鏡板の一面に形成
   されたうず巻状の固定スクロールラップに対して旋回ス
   クロールの一部をなすラップ支持円盤上の旋回スクロー
   ルラップをかみ合わせ、前記固定スクロールラップの外
   側には吸入室を形成し、前記ラップ支持円盤は、駆動軸
   を支承する本体フレームと前記鏡板との間に形成されか
   つ前記本体フレームの外側と圧力的に遮断または連通さ
   れ潤滑油供給元とは直接または間接的に通じた背圧室に
   遊合状態で配置され、さらに前記ラップ支持円盤の自転
   阻止機構を介して旋回可能に支承され、前記固定スクロ
   ールラップと前記旋回スクロールラップとの間に形成さ
   れる圧縮室の容積変化を利用して流体を圧縮するように
   したスクロール式圧縮機構を形成し、前記背圧室と前記
   吸入室またはこれに通じる吸入側、あるいは前記背圧室
   と前記圧縮室とが連続的または間欠的に連通するバラン
   ス通路を前記ラップ支持円盤の摺動面に係わる部材に開
   口して設け、前記潤滑油供給元から前記吸入室またはこ
   れに通じる前記吸入側あるいは前記圧縮室までの前記バ
   ランス通路を経由する給油通路の途中には給油通路制御
   装置を配置し、前記給油通路制御装置にはそれ自身の温
   度が上昇するとその通路を狭め、それ自身の温度が低下
   すると前記通路を保持または広げるべく制御する形状記
   憶特性を備えたスクロール圧縮機。
2. （２）　給油通路制御装置を摺動部材の近傍に配置した
   特許請求の範囲第１項に記載のスクロール圧縮機。
3. （３）　給油通路制御装置を駆動軸の軸受部近傍に配置
   した特許請求の範囲第１項に記載 のスクロール圧縮機。
4. （４）　給油通路制御装置をラップ支持円盤摺動面に係
   わる部材の近傍に配置した特許請求の範囲第１項に記載
   のスクロール圧縮 機。
5. （５）給油通路制御装置をバランス通路に設けた特許請
   求の範囲第１ 項に記載のスクロール圧縮機。
6. （６）給油通路制御装置は形状記憶特性を備えたバネ装
   置と弁体とで構成され、バネ装置が給油通路内に設けら
   れた特許請求の範囲第１項 に記載のスクロール 圧縮機。