JPWO2002061285A1 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

背圧調整が容易で、高い圧縮効率の実現が可能なスクロール圧縮機。固定渦巻き羽根と旋回渦巻き羽根を噛み合わせて形成した複数の圧縮空間と、旋回渦巻き部材の旋回渦巻き羽根面と反対側に設けられた背圧室と、背圧室をシール部材によって区画した高圧空間および中間圧空間と、高圧空間に供給された潤滑油を中間圧空間に供給する第一の通路と、中間圧空間に供給された潤滑油を圧縮空間の吸入空間に供給する第二の通路とを備え、旋回渦巻き部材の旋回運動によって第一の通路を間欠的に連通させるスクロール圧縮機。

Description

技術分野
本発明は冷凍サイクル装置等に用いられるスクロール圧縮機に関し、特に潤滑油を圧縮空間に適正量供給して高効率な運転を可能にするスクロール圧縮機に関する。
背景技術
スクロール圧縮機は低振動・低騒音特性を備え、圧縮流体の流れが一方向であるため高速運転時の流体抵抗が小さく圧縮効率が高いことから普及している。
従来のこの主のスクロール圧縮機は以下のように構成されていた。すなわち、電動機と圧縮機構部が密閉容器内に配置され、圧縮機構部は固定渦巻き部品と旋回渦巻き部品とを噛み合わせて複数の圧縮空間を形成し、圧縮空間を渦巻きの中心に向かって容積を減少させながら移動することによって空調用の冷媒ガス等を吸入圧縮している。
また、旋回渦巻き部品の旋回渦巻き羽根の反対側には、旋回渦巻き部品の軸受けやクランク軸部を潤滑冷却する潤滑油の高圧潤滑油溜りが設けられている。一方、旋回渦巻き部品の自転を防止する自転拘束部品が配置された空間が設けられ、高圧潤滑油溜りと減圧部を介して連通され、高圧潤滑油を減圧部で減圧させて供給し、自転拘束部品の潤滑を行っている。さらに、この空間から圧力調整機構を介して圧縮空間の吸入空間に潤滑油が供給され、圧縮空間の圧縮中の冷媒ガス等の漏れを防ぐシールの役割と、固定渦巻き部品の固定羽根と旋回渦巻き部品の旋回渦巻き羽根との接触面の潤滑を行っている。
しかしながら、上記構成においては、減圧部の減圧効果を上げるために細穴の内径を小さくし細穴の経路長を長くすると、潤滑油に存在するゴミにより閉塞しやすくなり、圧縮機の性能を低下させるとともに、加工が煩雑になるという課題を有していた。
さらに、圧縮比が大きい場合や高圧と低圧との差圧の絶対値が大きい場合などは、吸入空間への潤滑油流入量が増大し、圧縮効率が低下するという課題を有していた。
本発明は上記課題に対して、減圧部の穴加工を容易にするとともに潤滑油を圧縮空間に適正量供給して高効率な運転を可能にするスクロール圧縮機を提供することを目的とする。
発明の開示
本発明のスクロール圧縮機は、以下の構成を有する。
固定渦巻き羽根と固定鏡板とを有する固定渦巻き部材と、旋回渦巻き羽根と旋回鏡板とを有する旋回渦巻き部材と、固定渦巻き羽根と旋回渦巻き羽根を噛み合わせて形成した複数の圧縮空間と、旋回渦巻き部材の旋回渦巻き羽根面と反対側に設けられた背圧室と、背圧室をシール部材によって区画した高圧空間および中間圧空間と、高圧空間に供給された潤滑油を中間圧空間に供給する第一の通路と、中間圧空間に供給された潤滑油を圧縮空間の吸入空間に供給する第二の通路とを備え、旋回渦巻き部材の旋回運動によって圧縮空間の容積を渦巻中心に向かって減少させて圧縮空間の媒体を圧縮するとともに、旋回渦巻き部材の旋回運動によって第一の通路を間欠的に連通させる構成としている。
上記構成により、背圧室の高圧空間と中間圧空間を旋回渦巻き部材の旋回運動によって間欠的に連通させることができるため、通路の孔の径を小さくすることなく減圧効果を高めることができる。そのため、孔加工が容易になるとともに、潤滑油の吸入空間への適性量供給と、背圧室の圧力調整が容易となり圧縮効率の高い運転が可能となる。
上述のスクロール圧縮機においては、第一の通路は旋回鏡板に設けられ、高圧空間と中間圧空間に連通し、旋回渦巻き部材の旋回運動によって第一の通路の高圧空間側の開口部を間欠的に連通させる構成が好ましい。そのため、通路の孔の径を小さくすることなく減圧効果の制御が容易になる。
上述のスクロール圧縮機においては、第一の通路は旋回鏡板に設けられ、高圧空間と中間圧空間に連通し、旋回渦巻き部材の旋回運動によって第一の通路の中間圧空間側の開口部を間欠的に連通させる構成が望ましい。そのため、通路の穴の径を小さくすることなく減圧効果の制御が容易になる。
望ましくは、旋回渦巻き部材の背面に一定圧を付加して旋回渦巻き部材の旋回鏡板を固定渦巻き部材の固定鏡板に接触させ、固定鏡板の接触面に中間圧空間に開放された凹部を有し、第一の通路の中間圧空間の開口部と凹部とを、旋回渦巻き部材の旋回運動によって間欠的に連通させる構成としているため、通路の加工が容易となる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明に係る一実施形態のスクロール圧縮機の構成を示している。密閉容器１の内部に、圧縮機構部２と電動機３とが配設されている。電動機３は密閉容器１の内側に固定されたステータ４と、このステータ４の内側に回転自在に支持されたロータ５とからなり、このロータ５には駆動軸６が貫通状態で結合されている。この駆動軸６の一端は上記圧縮機構部２の一部を構成する軸受け部品７に固定されている軸受け８に回転自在に支持されている。軸受け８により支持されている駆動軸６の先端には駆動軸６に対して偏心運動を行うクランク軸９が備えられている。
一方、固定渦巻き部材１０と旋回渦巻き部材１１とを噛み合わせることにより複数の圧縮空間３１を形成している。旋回渦巻き部材１１は自転拘束部品１２により自転が防止され、クランク軸９によって旋回渦巻き部材１１が旋回軸受け１３を介して旋回運動のみをする。旋回渦巻き部材１１が圧縮空間を渦巻きの中心に向かって容積を減少させながら移動し、吸入ポート１４から冷媒ガス等を吸入し中心に向かって圧縮する。圧縮された冷媒ガス等は吐出ポート１５を通り、密閉容器内空間１６に吐出される。
また駆動軸６の他端側は軸受け部品１７によって支持されており、その先端には容積型ポンプ１８を備えている。密閉容器１の下部に設けられた底部潤滑油溜り１９に溜まっている潤滑油が、容積型ポンプ１８によって、駆動軸６の軸方向の中心に設けられた潤滑油を供給する給油経路２０を経てクランク軸９の上部の上部潤滑油通路２１まで供給され、旋回軸受け１３を潤滑、冷却したのち、潤滑油溜り２２を経て軸受け８を潤滑した後、底部潤滑油溜り１９に戻る。
旋回渦巻き部材１１を構成する旋回鏡板２３の下面は、軸受け部品７の上面と所定隙間を有して離間しており、軸受け部品７の上面部２４に設けた環状シール部材２５によってシールされている。
軸受け部品７には窪み２６が設けられ自転拘束部品１２が配置されている。さらに、窪み２６上部には固定渦巻き部材１０の固定鏡板２７と旋回鏡板２３および軸受け部品７とによって形成される空間２８が設けられている。潤滑油溜り２２と空間２８とは環状シール部材２５によってシールされており、旋回鏡板２３に設けられた孔２９と長穴３０によって連通できるように構成されている。密閉容器空間１６と潤滑油溜り２２とは軸受け８等を介して連通しており、潤滑油溜り２２は高圧空間を形成し、窪み２６および空間２８は中間圧空間を形成している。
潤滑油溜り２２に供給された潤滑油の一部は、孔２９と長穴３０を経由して、窪み２６と空間２８に供給され、窪み２６に配置された自転拘束部品１２の潤滑を行っている。
空間２８に供給された潤滑油が溜まるに従い、空間２８の圧力が上昇する。空間２８の圧力を一定に保つために、空間２８と圧縮空間３１を形成する吸入空間３２との間に圧力調整機構３３を設けている。空間２８の圧力が設定された圧力より高くなると圧力調整機構３３が作動して空間２８内の潤滑油は吸入空間３２に供給され、空間２８内の圧力はほぼ一定に保たれる。吸入空間３２に供給された潤滑油は圧縮空間３１に導かれ、圧縮中の冷媒ガス等の漏れを防ぐシールの役割と、固定渦巻き部材１０と旋回渦巻き部材１１の接触面を潤滑する役割を果たしている。
スクロール圧縮機の吐出圧力、潤滑油溜り２２の圧力、空間２８の圧力、吸入空間３２の圧力は適宜設定されるが、特に空間２８の圧力は旋回渦巻き部材１１を固定渦巻き部材１０に押し付けるために吸入空間圧力よりも所定圧力だけ高めて設定されている。所定圧力を得るために潤滑油溜り２２と空間２８を連通させる孔２９と長穴３０の寸法と圧力調整機構３３によって調整している。
本発明の実施の形態においては、潤滑油溜り２２と空間２８を連通させる通路が孔２９と長穴３０によって形成され、図１に示すように孔２９が環状シール部材２５を挟んで高圧の潤滑油溜り２２に間欠的に開口するするようにしている。この動作について図２を用いて説明する。
図２は旋回渦巻き部材１１の旋回鏡板２３を下面側から見た状態を示しており、最外周部の円は軸受け部品７の空間２８の外周線３５を示し、その中心には駆動軸６に設けられた給油経路２０が位置している。旋回鏡板２３に設けられた自転拘束部品１２のガイド溝３４、旋回鏡板２３に設けられた潤滑油溜り２２と空間２８を連通させる通路を構成する孔２９、軸受け１３の周囲に設けられた軸受け部と潤滑油溜り２２を構成する鍔３６が示されている。
図には、旋回渦巻き部材１１の旋回運動に対する孔２９と軸受け部品７に設けられた環状シール部材２５との相対的位置関係を示している。旋回渦巻き部材１１は図の（ａ）〜（ｄ）の順番に矢印に示すように空間２８の外周線３５に対して偏心した状態で旋回運動をする。この時、環状シール部材２５の内周部が高圧空間を形成し、その外周部は中間圧空間を形成している。したがって、孔２９が環状シール部材２５の内周部に位置する場合のみ高圧空間の潤滑油溜り２２と中間圧空間である空間２８が連通され、潤滑油溜り２２の潤滑油が空間２８に供給される。図においては、潤滑油が供給可能となるのは（ｂ）の状態の時のみである。
このように、潤滑油の供給が間欠的になされているため、常時連通されている従来例に比べ、同一の孔径としても供給量を抑えることが可能となり、この中間圧空間から吸入空間への潤滑油供給量も抑制されるとともに孔径を大きくすることが可能となり加工が容易となる。したがって、圧縮効率が高く、安定した運転が可能となる。また、供給量の調整は孔径や孔の数を変えることで可能であるとともに、旋回運動に伴う環状シール部材２５との相対位置を変えて、連通する時間を変えることによっても可能である。
（実施形態２）
図３は、本発明に係る別の一実施形態のスクロール圧縮機の構成を示している。本実施の形態では図１で示す実施の形態とは次の構成が異なる。すなわち、図に示すように、旋回鏡板２３には一端が上部潤滑油通路２１に開口し、他端が固定渦巻き部材１０の固定鏡板２７に形成された凹部３７に開口する長孔３８が設けられている。この凹部３７は中間圧空間となる空間２８と連通している。上部潤滑油通路２１と空間２８とは環状シール部材２５でシールされている。
このように本実施の形態と実施形態１との構成上の違いは、高圧空間から中間圧空間への通路構成の違いのみであり、実施形態１では高圧空間である潤滑油溜り２２に開口する孔２９を間欠的に開口する構成としていたが、本実施形態では中間圧空間に開口する長孔３８を間欠的に開口しているものである。また、他の構成は同様であるので説明を省略する。
この動作について図４を用いて説明する。図４は旋回渦巻き部材１１の旋回鏡板２３と固定鏡板２７に設けた凹部３７との位置関係を説明する平面図である。最外周部の円は軸受け部品７の空間２８の外周線３５を示し、その中心には駆動軸６に設けられた給油経路２０を示している。旋回鏡板２３に設けられた自転拘束部品１２のガイド溝３４、旋回鏡板２３に設けられた上部潤滑油通路２１と空間２８を連通させる通路を構成する長孔３８、旋回軸受け１３の周囲の軸受け部を構成する鍔３６が設けられている。
図には、旋回渦巻き部材１１が旋回運動する際の長孔３８と固定鏡板２７に設けた凹部３７との相対的位置関係示している。旋回渦巻き部材１１の旋回鏡板２５は図の（ａ）〜（ｄ）の順番に矢印に示すように空間２８の外周線３５に対して偏心した状態で旋回運動をする。図の（ｄ）に示す状態では長孔３８が凹部３７に完全に連通し、高圧空間である上部潤滑油通路２１から空間２８に潤滑油が供給される。また、その他の状態では、固定鏡板２７と旋回鏡板２３の接触面の隙間を保ち、この隙間による抵抗を介して連通するが、この隙間抵抗が大きいため、ほとんど閉じられた状態となる。なお、この隙間抵抗を制御して潤滑油の供給量を制御することも可能である。
このように、潤滑油の供給が間欠的になされているため、常時連通されている従来例に比べ、同一の孔径としても供給量を抑えることが可能となり、この中間圧空間から吸入空間への潤滑油供給量も抑制されるとともに孔径を大きくすることが可能となり加工が容易となる。したがって、圧縮効率が高く、安定した運転が可能となる。また、供給量の調整は長孔や凹部の径あるいはその数や長孔３８が凹部３７に開口している時間等を変えることで可能である。また凹部３８の形状は必ずしも図４に示すような円形でなくともよい。
なお、本説明では冷媒ガスについて言及していないが、本発明は特に圧縮比が大きく高圧と低圧との差圧が大きい場合、あるいは圧縮比は大きくないが差圧の絶対値が大きくなるような、例えば炭酸ガスなどの冷媒ガスを使用する場合に特に好適である。また、潤滑油の供給に容積型ポンプを用いたが、差圧給油型ポンプで使用する場合にも同様の効果を得ることができる。
産業上の利用可能性
以上のように本発明によれば、背圧室の高圧空間と中間圧空間を旋回渦巻き部材の旋回運動によって間欠的に連通させている。
その結果、通路の孔の径を小さくすることなく減圧効果を高めることができる。そのため、減圧部の孔加工が容易になるとともに、潤滑油の吸入空間への適性量供給と、背圧室の圧力調整が容易となり圧縮効率の高い運転が可能とスクロール圧縮機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は本発明の第１の実施形態を示すスクロール圧縮機の断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の第１の実施形態における旋回渦巻き部材の所定旋回位置における旋回渦巻き部材と固定渦巻き部材の位置関係を示す平面図、（ｂ）は本発明の第１の実施形態における旋回渦巻き部材の所定旋回位置における旋回渦巻き部材と固定渦巻き部材の位置関係を示す平面図、（ｃ）は本発明の第１の実施形態における旋回渦巻き部材の所定旋回位置における旋回渦巻き部材と固定渦巻き部材の位置関係を示す平面図、（ｄ）は本発明の第１の実施形態における旋回渦巻き部材の所定旋回位置における旋回渦巻き部材と固定渦巻き部材の位置関係を示す平面図である。
【図３】は本発明の第２の実施形態を示すスクロール圧縮機の断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の第２の実施形態における旋回渦巻き部材の所定旋回位置における旋回渦巻き部材と固定渦巻き部材の位置関係を示す平面図、（ｂ）は本発明の第２の実施形態における旋回渦巻き部材の所定旋回位置における旋回渦巻き部材と固定渦巻き部材の位置関係を示す平面図、（ｃ）は本発明の第２の実施形態における旋回渦巻き部材の所定旋回位置における旋回渦巻き部材と固定渦巻き部材の位置関係を示す平面図、（ｄ）は本発明の第２の実施形態における旋回渦巻き部材の所定旋回位置における旋回渦巻き部材と固定渦巻き部材の位置関係を示す平面図である。
図面の参照符号の一覧表
１ 密閉容器
２ 圧縮機構部
３ 電動機
４ ステータ
５ ロータ
６ 駆動軸
７、１７ 軸受け部品
８ 軸受け
９ クランク軸
１０ 固定渦巻き部材
１１ 旋回渦巻き部材
１２ 自転拘束部品
１３ 旋回軸受け
１４ 吸入ポート
１５ 吐出ポート
１６ 密閉容器空間
１８ 容積型ポンプ
１９ 底部潤滑油溜り
２０ 給油経路
２１ 上部潤滑油経路
２２ 潤滑油溜り
２３ 旋回鏡板
２４ 上面部
２５ 環状シール部材
２６ 窪み
２７ 固定鏡板
２８ 空間
２９ 孔
３０ 長穴
３１ 圧縮空間
３２ 吸入空間
３３ 圧力調整機構
３４ ガイド溝
３５ 外周線
３６ 鍔
３７ 凹部
３８ 長孔

Claims (5)

1. 固定渦巻き羽根と、旋回渦巻き羽根と、前記固定渦巻き羽根と前記旋回渦巻き羽根を噛み合わせて形成した複数の圧縮空間と、前記旋回渦巻き羽根の前記圧縮空間と反対側に設けられた第一および第二の空間とを備え、
   前記第一の空間と前記第二の空間を前記旋回渦巻き羽根の旋回運動によって間欠的に連通させる連通部とを有するスクロール圧縮機。
2. 固定渦巻き羽根と固定鏡板とを有する固定渦巻き部材と、旋回渦巻き羽根と旋回鏡板とを有する旋回渦巻き部材と、前記固定渦巻き羽根と前記旋回渦巻き羽根を噛み合わせて形成した複数の圧縮空間と、前記旋回渦巻き部材の前記旋回渦巻き羽根面と反対側に設けられた背圧室と、前記背圧室をシール部材によって区画した高圧空間および中間圧空間と、前記高圧空間に供給された潤滑油を前記中間圧空間に供給する第一の通路と、前記中間圧空間に供給された潤滑油を前記圧縮空間の吸入空間に供給する第二の通路とを備え、
   前記旋回渦巻き部材の旋回運動によって前記圧縮空間の容積を渦巻中心に向かって減少させて圧縮空間の媒体を圧縮するとともに、前記旋回渦巻き部材の旋回運動によって前記第一の通路を間欠的に連通させることを特徴とするスクロール圧縮機。
3. 前記第一の通路は前記旋回鏡板に設けられ、前記高圧空間と前記中間圧空間に連通し、前記旋回渦巻き部材の旋回運動によって前記第一の通路の前記高圧空間側の開口部を間欠的に連通させることを特徴とする請求項２に記載のスクロール圧縮機。
4. 前記第一の通路は前記旋回鏡板に設けられ、前記高圧空間と前記中間圧空間に連通し、前記旋回渦巻き部材の旋回運動によって前記第一の通路の前記中間圧空間側の開口部を間欠的に連通させることを特徴とする請求項２に記載のスクロール圧縮機。
5. 前記旋回渦巻き部材の背面に一定圧を付加して前記旋回渦巻き部材の前記旋回鏡板を前記固定渦巻き部材の前記固定鏡板に接触させ、前記固定鏡板の前記接触面に前記中間圧空間に開放された凹部を有し、前記第一の通路の前記中間圧空間の開口部と前記凹部とを、前記旋回渦巻き部材の旋回運動によって間欠的に連通させることを特徴とする請求項４に記載のスクロール圧縮機。

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