JPH0639952B2 - スクロ−ル気体圧縮機 - 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気体から分離した潤滑油
を圧縮室に戻す装置を有するスクロール気体圧縮機に関
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の方策として、圧縮途
中の圧縮室間隙間の気体漏れ防止のために潤滑油膜を利
用したシール効果により渦巻き部寸法精度の適正化と圧
縮機性能の安定化を期待して第８図に示すように潤滑油
を圧縮途中の圧縮室に直接流入させる構成が知られてい
る。同図に示す構成は、密閉容器７０１内の上部にモー
タ７０３を配置し下部に圧縮部を配置して密閉容器内空
間７０２を吐出室とした構造で、吐出室底部の油溜７１
０の潤滑油を固定スクロール７０５の鏡板７０５ａに挿
入固定した絞り通路を有する油吸い込み管７２２を介し
て圧縮途中の圧縮室７２３に、直接流入させる構成であ
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８図のような圧縮室７２３と油溜
７１０とが常時連通する構成では、スクロール式圧縮機
構において流体圧縮のための吐出弁を必要とせず圧縮比
が一定なために、閉サイクル配管系に接続して運転する
圧縮機の冷時起動後しばらくの間は圧縮室７２３よりも
密閉容器内空間７０２の油溜７１０の方が低圧力の状態
が続き、圧縮室７２３の圧縮途上気体が油溜７１０に逆
流し、油溜７１０の潤滑油が逆流気体によって拡散され
吐出気体と共に圧縮機の外部配管系に流出して無くな
る。このため、圧縮機起動後しばらくして密閉容器内空
間７０２の圧力が上昇して圧縮室７２３の圧力よりも高
い状態になった場合でも、潤滑油が再び油溜７１０に収
集されるまでは圧縮室７２３への油流入による圧縮室間
隙間の密封効果もなく、逆に密閉容器内空間７０２の圧
縮気体が圧縮室７２３に流入して圧縮効率の著しく低下
や異常温度上昇による摺動部耐久性の低下を招くなどの
問題があった。

そこで、本発明は給油通路の途中に微細な気体漏洩通路
を有した逆止弁装置を設けて、圧縮室から油溜への圧縮
気体の逆流を防止して潤滑油の有効利用による圧縮効率
や耐久性に優れたスクロール気体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気体圧縮
機は、吐出口に逆流防止弁装置を備え、吐出室の油溜ま
たは吐出室に通じる油溜を上流側とし、油溜よりも圧力
が低く吐出室に通じない第１圧縮室または吸入室に通じ
る第２圧縮室を下流側とする絞り通路を有する給油通路
を設け、給油通路の途中には薄板を弁体とした逆止弁装
置を吐出室に接し油溜よりも上部の固定スクロールの鏡
板上に設け、弁体の弁押えと弁体および鏡板とで弁体よ
りも下流側となる給油通路の一部を形成し、微細に連通
する多孔質から成る焼結成形部材とした構成である。

作 用 本発明は上記構成によって、圧縮機が冷時始動し、圧縮
機に流入し吸入通路途中で潤滑油を混入された吸入気体
は吸入室と圧縮室を経て吐出室に吐出され、潤滑油の一
部を分離すると共に吐出室圧力を次第に上昇させる。

しかし、給油通路の開口する圧縮室（第１圧縮室または
第２圧縮室）の圧力が吐出室圧力よりも高い間は、逆止
弁装置の作動によって給油通路が閉じており、圧縮途中
気体が吐出室の油溜へバイパスせずに順次圧縮されて圧
縮完了後に吐出室へ吐出する。

その後、吐出室圧力が給油通路の開口する圧縮室圧力よ
りも高くなると給油通路が開いて吐出室の油溜（または
吐出室に通じる油溜）に溜まった潤滑油が圧縮室に流入
し、圧縮室間の微少隙間を油膜で密封して圧縮気体漏れ
を防ぐ。

圧縮機停止後は、逆流防止弁装置が吐出ポートを塞いで
圧縮室は吸入側圧力になり、潤滑油が吐出室の油溜（ま
たは吐出室に通じる油溜）から圧縮室しに流入するが、
吐出室に接する弁押えの微細通路を通じて少しずつ吐出
気体が減圧されながら圧縮室に流入し、吐出室と圧縮室
との間の差圧が設定値以下になって潤滑油の圧縮室流入
が停止すべく作用し、圧縮機運転中は油膜利用によるり
圧縮効率の向上と圧縮部冷却効果による摺動部耐久性の
向上を図り、運転停止後は圧縮室への潤滑油流入を早期
に阻止して無駄な潤滑油流出と圧縮機再起動時の負荷を
低減するものである。

実施例 以下本発明の実施例のスクロール気体圧縮機について、
図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の第１の実施例におけるスクロール気体
圧縮機の縦断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線における
圧縮部の横断面図、第３図は吸引行程から吐出行程まで
の気体の圧力変化を示す特性図、第４図は各圧縮室にお
ける定点の圧力変化を示す特性図、第５図は第１図にお
ける逆止弁装置取り付け部の部分断面図、第６図は第５
図の部分外観図を示す。

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周面部で密閉ケース１，２と共に単
一の溶接ビート４によって溶接密封され密閉ケース１，
２内を上側の吐出室５と下側の駆動室６（低圧側）とに
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には旋回スクール１０の旋回軸
１１がはめ込まれ、旋回スクロール１０の自転阻止部品
１２が旋回スクロール１０とフレーム３に係合し、旋回
スクロール１０に噛み合う固定スクロール１３がフレー
ム３にボルト固定され、固定スクロール１３の鏡板１４
には吐出ポート１５が設けられ、鏡板１４の上面には吐
出ポート１５の開口端を塞ぐリードバルブ型の逆流防止
装置１６と逆止弁装置１７が取り付けられている。吐出
室５の底部は吐出室油溜１８で、その上部には多数の小
穴を有して傘状のパンチングメタル１９が密閉ケース１
に取り付けられ、密閉ケース１とバンチングメタル１９
との間には細金属線材から成るフィルター２０が詰めら
れ、吐出室５は密閉ケース１の上面に設けられた吐出管
２１を通じて外部の冷凍サイクル配管系を経て密閉ケー
ス２の側面に設けられた吸入管２２を通じて低圧側の駆
動室６に連通し、駆動室６の底部にはモータ室油溜２３
が設けられている。

第１図、第２図、第５図、第６図において、吐出室５に
も吸入室３３にも連通しない第１圧縮室３９ｂと吐出室
油溜１８との間は、鏡板１４に設けられた油吸い込み穴
４１、鏡板１４に吐出室仕切り板を兼ねた薄鋼板製の弁
板４２と共に取り付けられた逆止弁装置１７の弁押え４
３と鏡板１４との間に形成された弁空間４４、弁板４２
の打ち抜き溝４５、鏡板１４に設けられた極細通路のイ
ンジェクション穴３０ｂとから成る絞り通路を有した第
１給油通路によって連通し、第１圧縮室３９ａと吐出室
油溜１８との間は、インジェクション穴３０ｂから分岐
して鏡板１４に設けられたインジェクション連通穴５
９、インジェクション穴２０ａとから成る絞り通路を有
する第２給油通路によって連通している。

吐出室油溜１８と低圧側の駆動室６との間は、第１給油
通路の途中から分岐して弁空間４４、弁板４２の打ち抜
き溝４５、鏡板１４に設けられた油穴４６、フレーム３
に設けられた極細通路の油穴４７、駆動軸８を支承しフ
レーム３に設けられた上部軸受穴４８、上部軸受４９の
軸受隙間、旋回軸１１と偏心穴９との隙間、駆動軸８に
設けられた偏心油穴２４と横油穴５０、駆動軸８を支承
しフレーム３の下端の設けられた下部軸受５１と上部軸
受４９との間の軸受油溜５２、下部軸受５１の軸受隙間
とから成る絞り通路を有した第３給油通路によって連通
している。

逆止弁装置１７のリード弁５３と逆流防止弁装置１６の
リード弁５４とは弁板４２の一部を打ち抜いて構成さ
れ、逆止弁装置１７の弁押え４３はわずかに気体を通過
させ得る多孔質の焼結合金成型品から成り、その一部が
逆流防止弁装置１６の弁押え５５を兼ねており、弁押え
４３の上面には油溜を兼ねた浅い穴５６，５７が設けら
れている。

第３図において、横軸は駆動軸８の回転角度を表し、縦
軸は冷媒圧力を表し、吸入・圧縮・吐出過程における冷
媒ガスの圧力変化状態を表す。

第４図において、横軸は駆動軸８の回転角度を表し、縦
軸は冷媒圧力を表し、実線６０は吐出室５にも吸入室３
３にも連通しない第１圧縮室３９ａ，３９ｂのインジェ
クション穴３０ａ，３０ｂの開口位置における圧力変化
を表し、点線６１は吸入室３３に連通する第２圧縮室４
０ａ，４０ｂ（第２図参照）の定点における圧力変化を
表し、一点鎖線６２は逆流防止弁装置１６を介して吐出
室５に連通する第３圧縮室６３ａ，６３ｂ（第２図参
照）の定点における圧力変化を表し、二点鎖線６４は第
１圧縮室３９ａ，３９ｂと第２圧縮室４０ａ，４０ｂと
の間の定点における圧力変化を表す。

以上のように構成されたスクロール気体圧縮機につい
て、その動作を説明する。

第１図〜第６図において、モータ７によって駆動軸８が
回転駆動を始めると旋回スクロール１０が旋回運動を
し、圧縮機に接続した冷凍サイクルから吸入冷媒ガスが
吸入管２２を通して駆動室６に流入し、その中に含まれ
る潤滑油の一部が分離された後に吸入室３３に吸入さ
れ、この吸入冷媒ガスは旋回スクロール１０と固定スク
ロール１３との間に形成された第２圧縮室４０ａ（４０
ｂ）を経て圧縮室内に閉じこめられ、旋回スクロール１
０の旋回運動に伴って第１圧縮室３９ａ（３９ｂ）、第
３圧縮室６３ａ（６３ｂ）へと順次移送圧縮され中央部
の吐出ポート１５、逆流防止弁装置１６を経て吐出室５
へ吐出され、吐出冷媒ガス中に含まれる潤滑油の一部は
その自重およびパンチングメタル１９の小穴や細金属線
から成るフィルター２０を通過する際にその表面に付着
などして吐出冷媒ガスから分離して吐出室油溜１８や弁
押え４３の浅穴５６，５７に収集され、残りの潤滑油は
吐出冷媒ガスと共に吐出管２１を経て外部の冷凍サイク
ルへ搬出され、再び吸入冷媒ガスと共に吸入管２２を通
して圧縮機内に帰還する。

圧縮機の冷時始動後しばらくの間は、第３図に示すよう
に吐出室５の圧力が第１圧縮室３９ａ（３９ｂ）の圧力
よりも低いので、吐出室油溜１８の潤滑油は第１給油通
路を通して差圧給油されず、また、逆止弁装置の効果に
よって第１圧縮室３９ａ（３９ｂ）から圧縮途中気体か
吐出室油溜１８に逆流することがない。

圧縮機の冷時始動後しばらくの後、吐出室５の圧力が第
１圧縮室３９ａ（３９ｂ）の圧力以上に上昇の後、吐出
室油溜１８の潤滑油は逆止弁装置１７（１７ａ）のリー
ド弁５３の付勢力に抗して第１給油通路（第２給油通
路）を経て漸次減圧され第１圧縮室３９ａ（３９ｂ）に
差圧給油されると共に、第１給油通路の途中から分岐し
て構成される第３給油通路の打ち抜き穴４５，油穴４
６，４７を経て漸次減圧され吐出側圧力と吸入側圧力と
の中間圧力に調整されて旋回スクロール１０の反圧縮室
側の上部軸受穴４８にも差圧給油される。

第１圧縮室３９ａ（３９ｂ）に差圧給油された潤滑油
は、吸入冷媒ガスと共に圧縮室に流入した潤滑油と合流
して隣接する圧縮空間の微少隙間を油膜により密封して
圧縮気体漏れを防ぎ、圧縮室間の摺動面を潤滑しながら
圧縮気体と共に吐出室５に再び吐出される。

一方、上部軸受穴４８に差圧給油された潤滑油の一部
は、旋回スクロール１０に作用するスラスト荷重を支持
するフレーム３との摺動面部や自転阻止部品１２の摺動
面を潤滑して吸入冷媒ガスに混入し再び圧縮室へ流入す
る。また、残りの潤滑油は旋回軸１１と偏心穴９との隙
間、偏心穴９、偏心油穴２４、横油穴５０を通る給油通
路と上部軸受４９の隙間とを経て軸受油溜５２に流入
し、下部軸受５１の微少隙間を通して最終減圧されて駆
動室６に流入し、その一部は吸入冷媒ガスに混入して再
び圧縮室へ流入するのが残りの潤滑油はモータ室油溜２
３に収集される。

モータ室油溜２３の潤滑油は、その油面がある程度高く
成るとモータ７の回転子の下端部に拡散されて駆動質６
内の吸入冷媒ガスに混入して再び圧縮室へ流入し、最終
的には吐出室油溜１８に収集する。

圧縮機停止後は、逆流防止弁装置１６のリード弁５４が
吐出ポート１５を塞ぎ、吐出ポート１５から第２圧縮室
４０ａ（４０ｂ）までの圧縮空間の圧力は圧縮室間の隙
間を通じて吸入室３３の圧力に等しくなる。そこで圧縮
機停止直後の吐出室油溜１８の潤滑油は、第１給油通
路、第２給油通路、第３給油通路を通じて第１圧縮室３
９ａ（３９ｂ）や上部軸受穴４８に少し流入するが、焼
結合金材質から成る弁押え４３の微細粒子間を通して圧
縮気体が弁空間４４に少しずつ流入し、吐出室５と弁空
間４４の圧力差が縮まる潤滑油の流入が停止する。ま
た、第１圧縮室３９ａ（３９ｂ）や上部軸受穴４８の圧
力は、インジェクション穴３０ａ（３０ｂ）の通路や油
穴４７の通路が狭く通路途中の潤滑油の密封効果により
弁空間４４に流入した圧縮気体の流入量が少ないのであ
まり昇圧しない。

また、弁板４２は吐出室油溜１８の潤滑油面が吐出気体
により拡散されるのを防ぐ。

以上のように上記実施例によれば吐出ポート１５を塞ぐ
逆流防止弁装置１６を備えたスクロール式圧縮機におい
て、吐出室油溜１８を上流側とし、吐出室油溜１８より
も圧力が低く吐出室５に通じない第１圧縮室３９ａ（３
９ｂ）を下流側とする油吸い込み穴４１、弁空間４４、
弁板４２の打ち抜き溝４５、極細通路のインジェクショ
ン穴３０ｂで構成される第１給油通路およびインジェク
ション穴３０ｂの途中から分岐してインジェクション連
通穴５９、極細通路のインジェクション穴３０ａで構成
される第２給油通路を設け、第１給油通路の途中の固定
スクロール１３の鏡板１４の上面に開口する油吸い込み
穴４１を塞ぐリード弁型の逆止装置１７を鏡板１４の上
面に設け、リード弁５３の弁押え４３とリード弁５３お
よび鏡板１４とでリード弁５３よりも下流側となる第１
給油通路の一部を形成し、弁押え４３を微細に連通する
多孔質からなる焼結成形部材とすることにより、圧縮機
冷時始動後や緩時再始動後のばらくの間、吐出室５の圧
力よりも第１給油通路と第２給油通路が開口する第１圧
縮室３９ａ，３９ｂの圧力の方が高くとも圧縮途中の気
体は逆止弁装置１７の逆止弁作用によって吐出室油溜１
８に逆流せず、圧縮完了後に吐出室５に吐出されて吐出
室５の圧力上昇を早めると共に、逆流気体により吐出室
油溜１８の潤滑油が拡散して圧縮機外部の冷凍サイクル
へ流出するのを防ぐことが出来るので、吐出室圧力上昇
後の第１圧縮室３９ａ，３９ｂへの油インジェクション
を早く開始させて油膜による圧縮室間隙間の密封により
圧縮効率向上の早期効果を図ることが出来る。

また、圧縮機停止後は、逆流防止弁装置１７が吐出ポー
ト１５を塞いで吐出ポート１５から吸入室３３までの空
間が吸入側圧力になり、極くわずかの間、潤滑油が吐出
室油溜１８から第１圧縮室３９ａ，３９ｂに流入する
が、吐出気体を吐出室５に接する弁押え４３の微細通路
を通じて少しづつ減圧されながら第１圧縮室３９ａ，３
９ｂに流入し、吐出室５と第１圧縮室３９ａ，３９ｂと
の間の差圧がリード弁５３の付勢力に相当する設定値以
下になって潤滑油の第１圧縮室３９ａ，３９ｂ流入が停
止するので、第１圧縮室への潤滑油流入を早期に阻止し
て無駄な潤滑油流出と圧縮機再起動時の液圧縮を防止し
て起動負荷を軽減することが出来る。

また、圧縮機運転中は、給油通路を構成する弁押え４３
の内壁表面を通過する潤滑油の浸透作用によって弁押え
４３の微細粒子間隙間は油膜密封されるので吐出気体流
入による圧縮損失もなく圧縮効率と耐久性に優れたスク
ロール気体圧縮機を提供するものである。

なお、上記実施例では第１給油通路と第２給油通路の下
流側を第１圧縮室３９ａ，３９ｂとしたが、吸入室３３
に通じる第２圧縮室４０ａ，４０ｂにした場合でもその
作用、効果は同様であり、また吐出室１５内の吐出室油
溜１８の代りに圧縮機外の高圧側に油溜を設けて密閉シ
ェル１を貫通する給油配管によって上記の圧縮室内に給
油させてもよい。

また、上記実施例では冷媒圧縮機について動作を説明し
たが、潤滑油を使用する酸素、窒素、ヘリウムなどの他
の気体圧縮機の場合も同様の作用効果を期待できる。

発明の効果 以上のように本発明は、固定スクロールに設けた吐出ポ
ートおよび吐出ポートを塞ぐ逆流防止弁装置を介して吐
出室に吐出するスクロール式圧縮機構を形成し、吐出室
の油溜または吐出室に通じる油溜を上流側とし、油溜よ
りも圧力が低い吐出室に通じない第１圧縮室または吸入
室に通じる第２圧縮室を下流側とする絞り通路を有する
給油通路を設け、給油通路の途中に薄板を弁体とした逆
止弁装置を吐出室に接し油溜よりも上部の固定スクロー
ルの鏡板上に設け、薄板の弁体の弁押えと弁体および鏡
板とで弁体よりも下流側となる給油通路の一部を形成
し、弁押えを微細に連通する多孔質からなる焼結成形部
材としたことにより、スクロール式圧縮機構の圧縮比が
一定で吐出質に連通しない圧縮室の圧力が吐出室圧力の
影響をあまり受けず、圧縮機冷時始動後や緩時再始動後
のしばらくの間、吐出室の圧力よりも給油通路が開口す
る第１圧縮室または第２圧縮室の圧力の方が高い場合で
も圧縮途中の気体は逆止弁装置の逆止弁作用によって吐
出室油溜（または吐出室に通じる油溜）に逆流せず、圧
縮完了後に吐出室に吐出されて吐出室の圧力上昇を早
め、さらには逆流気体により吐出室油溜（または吐出室
に通じる油溜）の潤滑油が拡散して圧縮機外部の配管系
へ流出するのを防ぐことが出来るので、吐出室圧力上昇
後の第１圧縮室また第２圧縮室への油インジェクション
を早く開始させて油膜による圧縮室間まの隙間密封によ
り圧縮効率向上の早期効果開始を図ることが出来る。

また、圧縮機停止後は、逆流防止弁装置が吐出ポートを
塞いで吐出ポートと圧縮室が吸入側圧力になり、極くわ
ずかの間、潤滑油が吐出室の油溜（または吐出室に通じ
る油溜）から圧縮室に流入するが、吐出室の気体が弁押
えの微細粒子間を通じて少しずつ減圧されながら圧縮室
に流入し、吐出室と圧縮室との間の差圧が弁体の付勢力
に相当する設定値以下になって潤滑油の圧縮室流入が停
止するので、圧縮室への潤滑油流入を早期に遮断して無
駄な潤滑油流出と圧縮機再起動時の液圧縮の発生を防止
して起動負荷を軽減することが出来る。

また、圧縮機運転中は、給油通路を構成する弁押えの内
壁表面を通過する潤滑油の浸透作用によって弁押えの微
細粒子間隙間が油膜密封されるので、弁押えが気体の逆
流防止機能を備えており圧縮室への吐出気体流入による
圧縮損失もないなど数多くの優れた効果を奏するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における気体圧縮機の縦
断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線における圧縮部の横
断面図、第３図は吸入行程から吐出行程までの気体の圧
力変化を示す特性図、第４図は各圧縮室における定点の
圧力変化を示す特性図、第５図は第１図における逆止弁
装置取り付け部の部分断面図、第６図は第５図の部分外
観図、第７図は従来の給油通路を備えたスクロール気体
圧縮機の断面図を示す。 １，２……密閉ケース、５……吐出室、６……駆動室、
７……モータ、１０……旋回スクロール、１３……固定
スクロール、１４……鏡板、１５……吐出ポート、１６
……逆流防止弁装置、１７……逆止弁装置、１８……吐
出室油溜、２１……吐出管、２２……吸入管、２３……
モータ室油溜、３０ａ，３０ｂ……インジェクション
穴、３３……吸入室、３９ａ，３９ｂ……第１圧縮室、
４０ａ，４０ｂ……第２圧縮室、４１……油吸い込み
穴、４３……弁押さえ、４５……打ち抜き穴、５３，５
４……リード弁、５５……弁押さえ、５９……インジェ
クション連通穴。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定スクロールに対して旋回スクロールを
   揺動自在に噛み合わせ、両スクロール間に渦巻き形の圧
   縮空間を形成し、前記圧縮空間は吸入側より吐出側に向
   けて連続移行する複数個の圧縮室に区画されて流体を圧
   縮し、前記固定スクロールに設けた吐出ポートおよび前
   記吐出ポートを塞ぐ逆流防止弁装置を介して吐出室に吐
   出するスクロール圧縮機構を形成し、吐出室の油溜また
   は吐出室に通じる油溜を上流側とし、前記油溜よりも圧
   力が低く前記吐出室に通じない第１圧縮室または吸入室
   に通じる第２圧縮室を下流側とする絞り通路を有する給
   油通路を設け、前記給油通路の途中に薄板を弁体とした
   逆止弁装置を前記吐出室に接し前記油溜よりも上部の前
   記固定スクロールの鏡板上に設け、前記弁体の弁押えと
   前記弁体および前記鏡板とで前記弁体よりも下流側とな
   る前記給油通路の一部を形成し、前記弁押えを微細に連
   通する多孔質から成る焼結成形部材としたスクロール気
   体圧縮機。