JPS61218792A - スクロ−ル圧縮機 - 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、起動初期の圧縮効率
の向上、ならびに摺動面の耐久性に関するものである。

従来の技術 近年、特に低振動、低騒音特性を備えた圧縮機として注
目を浴びているスクロール圧縮機は例えば特開１５９−
４９３８６号公報に示されているように、第４図のよう
な圧縮原理になっている。

すなわちうず巻状の固定スクロールラッグ２３に対して
うず巻状の旋回スクロールラップ１６をかみ合せ、吸込
口から吸入した流体を固定スクロールラップ２３と旋回
スクロールラップ１６との間に形成された一対の圧縮室
Ｃ１、Ｃ２内に閉じ込め、旋回スクロールラップ１６の
旋回運動に伴って圧縮室の容積を漸次減少させ、この間
に流体を圧縮して高圧流体とし、固定スクロールラッグ
２３のうす巻きの中心部に設けられた吐出ポート２５よ
り吐出室内に高圧流体を吐出する。

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５７−７３８８５号公報で知られるように第５図に
示す構成が発明され、軸方向のスラスト力を軽減するた
めＶＣ設けられた背圧室や各軸受部への給油が次のよう
に構成されていた。

すなわち第５図においては、固定スクロール２ツブ２２
３は駆動軸２０５を支承する本体フレーム２０２に取付
られた鏡板２２１に固定され、旋回スクロールラップ２
１６はラップ支持円盤２１５に固定され、このラップ支
持円盤２１５は、鏡板２２１と本体７レーム２０２との
間の背圧室２２０に遊合状態で配置され、自転阻止機能
を備えたオルダムリング２１８と本体フレーム２０２に
より旋回可能に支承され、各端部に駆動用のモーフ２１
０と偏心部をもつ駆動軸２０５によって旋回運動する。

そして、吸入・圧縮されたガスは密閉シェル２０１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２
０１の底部の油溜に収集され、駆動軸２０５の下端に開
口して偏心状態で設けられた油穴２０６、および駆動軸
２０５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２２
０に導かれ、この背圧室２２０は旋回スクロールのラッ
プ支持円盤２１５に設けられたバランス通路２２６によ
って吸入室２２０とは連通し・てぃない圧縮室２４０と
連通して中間圧力状態にバランスして旋回スクロールを
固定スクロールの側に押しつけ圧縮ガスの圧力によって
両方のスクロールが離れようとするのを防ぐ構成であっ
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５図のような給油通路の構成では
、常に吐出室が外部の配管系に連通しており、特に圧縮
機冷時始動直後などは密閉シェル２０１内の圧力よりも
圧縮室２４０と連通している背圧室２２０の方が高く、
しかも潤滑油の粘性も高いので駆動軸２０５の各軸受部
や背圧室２２０の各摺動部への給油が不能であり、密閉
シェル２０１内の圧力が背圧室２２０の圧力よりも高く
なり、さらに潤滑油の粘性が各軸受隙間を通過できる程
度にまで変化するまでの始動運転中に摺動面の焼付や異
常摩耗などを生じて圧縮機の耐久性を低下させる問題が
あった。

また、冷時始動直後などは油溜２０９、駆動軸２０５の
各軸受隙間を介して背圧室２２０へのガスの流入がない
ので背圧室２２０の背圧が定常運転時よりも低くなり、
両方のスクロールのかみ合いが悪いので圧縮ガス漏れ隙
間が大きく、圧１ｔｉ９１Ｊ率が低いなどの問題があっ
た。

そこで、本発明は給油系全体の立上シ特性を早め、背圧
室の適正な背圧設定を早めることにより始動直後の圧縮
効率や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
、潤滑油供給元に通じる吐出通路の下流側途中に周囲温
度が設定温度以下の時はその通路を狭めるように制御し
、設定温度を超える時はその通路を開くように制御すべ
く形状記憶特性を備えた吐出通路制御弁装置を設けると
いう構成を備えたものである。

作　　用 本発明は上記した構成によって圧縮機が冷時起動し吸入
ガスが圧縮室で圧縮され、吐出通路制御弁装置によって
吐出通路を阻止された密閉シェル内に吐出ガスが吐出さ
れ続けると密閉シェル内は急速に昇圧、昇温して油溜の
潤滑油を駆動軸の各軸受部や背圧室への早期差圧給油で
き、また背圧室の適正な背圧設定が早期にでき、さらに
運転を続けることにより吐出通路制御弁装置の周囲温度
が設定温度を超えると吐出通路は開かれ外部の配管系に
連通して定常運転状態になり安定した圧縮作用と給油が
なされる。

また、圧縮機停止後、吐出通路制御弁装置の周囲温度が
設定温度以下になると吐出通路は阻止されて外部の配管
系から圧縮流体が流入するのを阻止して油溜の潤滑油の
希薄化を防ぐことができるなどの理由で高効率で耐久性
のあるスクロール圧ＭＩ機を提供できるものである。

実施例 以下、本発明の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
機の縦断面図を示すものである。

第１図において、１は密閉シェル、２け密閉シェル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
通した油六〇と軸受４に対向した位置に油六〇と連通し
て油穴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９にまで伸び
て没入している。１０はモータでその回転子１１は駆動
軸５に、固定子１２け密閉シェル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１４のラップ支持円盤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、その平面形状がうず巻状をなし、その縦断
面は矩形をなして隣り合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の上面側のキ
一部はラップ支持円盤１６の背面に設けられたキー溝（
図示せず）に、下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
回転によってラッグ支持円盤１５の軸受部官３は駆動軸
６の軸心のまわりに円運動をし、旋回スクロールラップ
１１を旋回運動する。また、本体７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２
０とした固定スクロール３３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。鏡板２１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を有し、こ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ｉル１の内側を吐出空間２４とした
吐出ポート２５が設けられ、吸入室２２と背圧室２０と
を連通ずるバランス通路２７がラップ支持円盤１５に設
けられている。

旋回スクロールラップ１６と固定スクロールラップ２３
とのかみ合いは、＠４図に示すように吐出ポート２５に
関して対称に２つの三日月状の圧縮室ｃ１．ｃ２が形成
され、これらの容積はうず巻中心方向へ移動するにつれ
て狭められ、最終圧縮工程で最小になる。

また、環状の吸入室２２に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のモークコ
イルエンド３２の近傍側面には吐出管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３０が密閉シェル
１内の鏡板２１の側の吐出空間２４とモータ１ｏの側と
を連通している。吐出管２９の近傍の本体フレーム２に
は吐出通路制御弁装置ａ４が設けられモークコイルエン
ド３２の側の吐出通路と吐出管２９の通路との連通を制
御する。この吐出通路制御弁装置３４は第２図で示すよ
うに弁体３５をはさんで弁体３５の弁座３６の上側には
フィルバネ３７を、弁座３６の下側にはコイルバネ３８
を本体フレーム２に接して配置し、コイルバネ３８はそ
れ自身の温度が設定温度以下では収縮して弁体３５付勢
せずコイルバネ３７の反力と弁体３５の自重が弁座を付
勢して吐出通路３９をふさぎ、それ自身の温度が設定温
度を超えると第３図で示すように伸長してコイルバネ３
７の反力と弁体３５の自重に抗して弁体３５を上方に移
動させて吐出通路３９を開くような形状記憶特性を備え
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、第２図および第３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図と第３図は吐出通路制御弁装置の動作を説明する
縦断面図であって、モータ１ｏによって回転子１１が回
転し、駆動軸５が回転駆動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と固定スクロールラップ２３のラップ間に形成され
た２箇所の圧縮室ｃ１．ｃ２内に閉じ込められ、旋回ス
クロールラップ１６の旋回運動にともなって圧縮室Ｃ１
，Ｃ２の容積が漸次減少され、冷媒ガスは圧縮され圧縮
工程の終期で吐出ポート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との隙間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。

しかし、吐出通路制御弁装置３４の周囲温度か設定温度
以下ではコイルバネ３日ｆ′ｉ伸長せず弁体・　　３５
を作動させるカか生ぜずコイルバネ３７の付勢と弁体３
５の自重によって弁座３６部の吐出通路３９が閉じられ
る。このため吐出ガスは密閉シェル１内に閉ざされ、密
閉シェル１内の圧力が急速に上昇して圧縮負荷は大きく
なる。この結果、冷媒ガスの圧縮とモーフ入カによる発
熱が急速に早まり吐出冷媒ガスの加熱は加速的に高まり
吐出通路制御弁装置３４の周囲温度が上昇し、コイルバ
ネ３８が設定温度を超えるとコイルバネ３８の伸長によ
りコイルバネ３７０反力と弁体３５の自重に抗して弁体
３５を作動させ弁座３６部の吐出通路３９を開き、吐出
管２９を通して吐出冷媒ガスは冷凍サイクルへ搬出され
る。

一方、固定スクロールの鏡板２１と本体フレーム２とに
よって吐出空間２４かも隔離されて形成された背圧室２
０を経由して低圧側の吸入室２２まで差圧給油されるべ
き高圧側の油溜９の潤滑油は吐出通路制御弁装置３４が
その吐出通路３９を開くまでの間に温度上昇して粘性を
低くし流動性が良くなり、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
力状態で背圧室２０に供給され各摺動面を潤滑する。

さらに潤滑油は旋回スクロール１４のラップ支持円盤１
５に設けられたバランス通路２７を通って吸入室２２に
流入し、吸入冷媒ガスと共に再び圧縮吐出される。

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２ｏの圧力を給油通路の通路抵抗調整によって吐
出圧力に近い圧力から吸入圧力に近い圧力にまで自由に
設定できるが、本実施例では定常運転時に圧縮室内のガ
ス圧荷重よりもラップ支持用＠１５の背面に作用するガ
ス圧荷重を少し大きくしてラップ支持円盤１５が鏡板２
１の側へスラスト力が作用すべく背圧室２ｏの圧力調整
がなされている。

また圧縮機停止後、吐出通路制御弁装置ａ４の周囲温度
が低下しコイルバネ３８の温度が設定温度以下になると
コイルバネ３８は収縮して弁体３５への付勢を解き、フ
ィルバネ３７の反力と弁体３５の自重によって弁座３６
部の吐出通路ａ９を閉じて冷凍サイクルの凝縮器の側と
吐出空間２４との連通を断つ。

以上のように本実施例によれば、圧縮室の吐出ポート２
５か゛ら圧縮機出口の吐出管２９までの吐出通路の途中
に潤滑油供給元となる油溜９とその下流側に吐出通路制
御弁装置３４を配置し、吐出通路制御弁装置３４にはそ
れ自身の温度が設定温度を超えるとその通路３９を開き
、設定温度以下ではその通路３９を閉じるべく形状記憶
特性を備えていることにより、吐出通路３９が閉じた圧
縮機冷時始動後の吐出空間における吐出冷媒ガス圧力や
油溜９の潤滑油温度の上昇が極めて早いので吐出圧力よ
シも低い状態の背圧室２０への差圧給油の立上りや背圧
室２０の圧力設定を早めることができるので、冷時始動
直後の背圧室２０周辺の摺動部に潤滑油不足が生ぜず、
耐久性が高くまた両方のスクロールのかみ合いの安定が
早くて圧縮ガスの漏れ隙間も小さく、圧縮効率が高い。

また吐出圧力上昇による圧縮負荷の立上りも早く、これ
にともなう冷媒ガス圧縮熱やモーフ入力による発熱によ
り吐出冷媒ガス温度の上昇が早いので、吐出通路制御弁
装置３４が設定温度を超えて吐出通路３９を開状態にし
た後はヒートポンプ運転による冬期の暖房立上りが早い
。特に吐出弁を必要としないスクロール圧縮機構では冷
時始動時から圧縮比が一定でガス圧縮工程での圧縮熱の
確保が安定しており暖房運転をさらに早める。

また圧縮機運転停止後、吐出通路制御弁装置３４が設定
温度以下になると吐出通路３９を閉じるので、冷凍サイ
クルの凝縮器から吐出管２９を通して液化冷媒が圧縮機
に流入し油溜９の潤滑油を希薄化させ再始動時の潤滑特
性を劣下せしめて圧縮機の信頼性を損うのを防ぐことが
できる。

また本実施例によれば、吐出通路制御弁装置３４の吐出
通路３９の開閉が形状記憶特性を備えたコイルバネ３８
により弁体３５を作動させてなされており、コイルバネ
３８と弁体３５とが別体のため熱応答部の熱容量が小さ
く周囲温度の変化に素早く応答して吐出通路３９を開閉
せしめて圧縮機の立上り特性や運転停止後の不必要な冷
媒の移動を阻止し圧縮効率や信頼性を高めることができ
る。

また本実施例によれば、吐出通路制御弁装置３４が本体
フレーム２に設けられているので吐出通路制御弁装置３
４には吐出冷媒ガスによる圧縮熱量のみならず駆動軸５
の回転に係わる各部槽動部の摩擦熱量をも伝熱して吐出
通路制御弁装置３４の温度上昇を早め吐出冷媒ガス温度
の上昇にあまり遅延することなく吐出通路３９を開き、
外部の冷凍サイクルへ吐出冷媒ガスを排出して吐出通路
の異常な圧力上昇をおさえ圧縮効率の低下を、　　　　
　　　防ぐことができる◇ 発明の効果 以上のように本発明は、圧縮室の吐出ポートか　４ら圧
縮機出口の吐出管までの吐出通路の途中ＫＦｉ潤滑油供
給元となる油溜空間とこの油溜空間の下流側の吐出通路
制御弁装置とを配置し、この吐出通路制御弁装置にはそ
れ自身の温度が設定温度を超えるまで吐出通路を開かず
、設定温度を超えると吐出通路を開くような形状記憶特
性を備えることにより、冷時始動後の吐出通路の圧力や
潤滑油の温度上昇による流動性の良化を早めて背圧室や
各摺動部への差圧給油立上り特性、さらにはスクロール
機構部のかみ合いを早期に良好せしめて摺動部の摩耗損
失の低減と高効率運転の早期安定化、および圧縮機停止
後の圧縮流体再流入阻止による潤滑油安定化に基づく始
動初期の信頼性の向上などをはかることができ、また、
吐出通路制御弁装置の通路の開閉を形状記憶特性を備え
たバネ装置への伝熱により弁体作動させたり、吐出通路
制御弁装置を本体フレームに設けることにより吐出通路
制御弁装置の熱応答性を高めて上記の効果をより一層高
めることができる。

【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・第３図は第１図における吐
出通路制御弁装置の動作状態を示す詳細縦断面図、第４
図は同スクロール冷媒圧縮機の圧縮原理を説明する平面
図、第５図は従来のスクロールガス圧縮機の縦断面図で
ある。 １・・・・・・密閉シェル、２・・・・・・本体フレー
ム、５・・・・・・駆動軸、１０・・・・・・モーフ、
１４・・・・・・旋回スクロール、１５・・・・・・ラ
ップ支持円盤、１６・・・・・・旋回スクロールラップ
、２ｏ・・・・・・背圧室、２１・・・・・・鏡板、２
２・・・・・・吸入室、２３・・・・・・固定スクロー
ルラップ、２５・・・・・・吐出ポート、２７・・・・
・・バランス穴、２８・・・・・・吸入管、２９・・・
・・・吐出管、３３・・・・・・固定スクロール、３４
・・・・・・吐出通゛路制御弁装置、３５・・・・・・
弁Ｌ３７，３８・・・・・・コイルスプリング。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名／６
−−−−１芝目スクロールラッグ ＺＳ−−−ａ主出力ζ−Ｆ 第５図 ｆＡ 第１図 □□Ｌ ゛５−−−駈動釉

Claims (3)

【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され、また潤
   滑油供給元とは直接または間接的に通じ前記本体フレー
   ムの外側の圧力よりも低圧力状態となる背圧室に遊合状
   態で配置され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
   圧縮機構を形成し、前記圧縮室の吐出ポートから圧縮機
   出口の吐出管までの吐出通路の途中には前記潤滑油供給
   元となる油溜空間と前記油溜空間の下流側の吐出通路制
   御弁装置とを配置し、前記吐出通路制御弁装置にはそれ
   自身の温度が設定温度を超えるとその通路を開き、設定
   温度以下では前記通路を閉じるか、または狭めるべく形
   状記憶特性を備えたスクロール圧縮機。
2. （２）吐出通路制御弁装置の通路の開閉が形状記憶特性
   を備えたバネ装置により弁体を作動させてなされる特許
   請求の範囲第１項に記載のスクロール圧縮機。
3. （３）吐出通路制御弁装置が本体フレームに設けられた
   特許請求の範囲第１項又は第２項に記載のスクロール圧
   縮機。