(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器（２）内に、圧縮機部と電動機（４）を主軸（１４）を介して連設して収納し、密閉容器（２）をフレーム（１１）で上下室に区画し、前記圧縮機部は、円板状鏡板に渦巻状のラップを直立する固定スクロール（５）及び旋回スクロール（６）を、ラップを内側にして噛合せ、前記旋回スクロールを主軸に連設する偏心軸部（１４ａ）に係合させ、前記旋回スクロールを自転することなく前記固定スクロールに対し旋回運動させ、前記固定スクロールには中心部に開口する吐出口（１０）と外周部に開口する吸入口（１６）を設け、前記吸入口からガスを吸入し、前記両スクロール（５，６）で形成される圧縮空間（８）を中心に移動させながら容積を減少してガスを圧縮し、吐出口から圧縮ガスを上部容器室（１ａ）に吐出し、通路（１８）を介し下部容器室（１ｂ）に導き、吐出管（２０）を介し密閉容器外に吐出するように構成されたスクロール圧縮機において、
前記旋回スクロールの鏡板（６ａ）背面側に設けられ軸受部（３１，４０）に給油された油が流入する背圧室（３６）と前記旋回スクロール鏡板外周部（６ｇ）の側部空間（１１ｆ）とをシールするシール手段（３４）を、旋回スクロール鏡板外周部の背面部であって、旋回スクロールの自転防止部材であるオルダム機構（３）の外周側に備え、
前記側部空間（１１ｆ）とスクロール圧縮機の吸入室（５ｆ）とを連通するように、スラスト軸受面となる前記固定スクロールの鏡板外周面（５ｋ）に放射状溝部（５ｒ）を備えることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
請求項１において、前記主軸（１４）を支持するフレーム（１１）の上方部に形成され、前記旋回スクロールの鏡板外周部（６ｇ）背面を支える鏡板支持座（１１ｅ）と、
前記旋回スクロールとフレームとの間に配置され、リング部（３ｍ）及びキー部（３ａ）を有する前記オルダム機構（３）と、
前記オルダム機構を受けるために前記フレームに形成された台座面（５４）と、
前記オルダム機構のリング部に対向する前記台座面（５４）の内周端部に形成された突起部（５１）と、
この突起部と前記鏡板支持座内周部により形成された油溜め部（５７）と
を備えることを特徴とするスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、冷凍空調用・冷蔵庫用等の冷媒用圧縮機として用いられる密閉形のスクロール圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスクロール圧縮機は、特開昭５９−１４１７８３号や特開昭６２−７５０９４号に開示されているように、スクロール圧縮機構部で圧縮された冷媒ガスは、上部の吐出室から連通路を介して電動機室に至る。次いで冷媒ガスは、電動機の周囲を通って、圧縮機の吐出管から外部に流出する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術において、旋回スクロールの鏡板外周部の側部空間は一種の密閉空間となっているため、その空間は軸受部から排出された潤滑油が溜められやすい構造となっている。このため、旋回スクロールの旋回運動によって、その鏡板外周部の側部空間内で油攪拌損失が生じることになる。また、自転防止機構であるオルダム機構部の摺動部においては、圧縮機停止時に油が切れ、再起動時にオルダム機構を潤滑する油量が不足することがあった。この油量不足のためオルダム機構部摺動部の潤滑性能が損なわれたり、かじり等の信頼性低下が生じる課題があった。また、圧縮機回転数が10000rpm以上の高速化を達成しようとすると油攪拌損失が回転数の三乗ないし四乗にほぼ比例して大きくなり、圧縮機の性能が顕著に低下するという問題がある。
【０００４】
本発明の第１の目的は、旋回スクロール鏡板外周部での油攪拌損失による圧縮機の性能低下を防止することにある。
本発明の第２の目的は、オルダム機構摺動部の潤滑油量を確保して圧縮機の信頼性低下を防止することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するため、本発明は、密閉容器内に、圧縮機部と電動機を主軸を介して連設して収納し、密閉容器をフレームで上下室に区画し、前記圧縮機部は、円板状鏡板に渦巻状のラップを直立する固定スクロール及び旋回スクロールを、ラップを内側にして噛合せ、前記旋回スクロールを主軸に連設する偏心軸部に係合させ、前記旋回スクロールを自転することなく前記固定スクロールに対し旋回運動させ、前記固定スクロールには中心部に開口する吐出口と外周部に開口する吸入口を設け、前記吸入口からガスを吸入し、前記両スクロールで形成される圧縮空間を中心に移動させながら容積を減少してガスを圧縮し、吐出口から圧縮ガスを上部容器室に吐出し、通路を介し下部容器室に導き、吐出管を介し密閉容器外に吐出するように構成されたスクロール圧縮機において、前記旋回スクロールの鏡板背面側の背圧室と前記旋回スクロール鏡板外周部の側部空間とをシールするシール手段を旋回スクロール鏡板外周部の背面部に備え、前記側部空間とスクロール圧縮機の吸入室とを連通するように、スラスト軸受面となる前記固定スクロールの鏡板外周面に放射状溝部を備えることを特徴とする。
上記第２の目的を達成するため、本発明は、上記特徴に加え更に、前記主軸を支持するフレームの上方部に形成され、前記旋回スクロールの鏡板外周部背面を支える鏡板支持座と、前記旋回スクロールの自転防止部材であって、前記旋回スクロールとフレームとの間に配置され、リング部及びキー部を有するオルダム機構と、前記オルダム機構を受けるために前記フレームに形成された台座面と、前記オルダム機構のリング部に対向する前記台座面の内周端部に形成された突起部と、この突起部と前記鏡板支持座内周部により形成された油溜め部とを備えることを特徴とする。
【０００６】
【作用】
本発明の作用を図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、本発明では、旋回スクロール６の鏡板外周部６ｇの背面部に、背圧室３６と旋回スクロール鏡板外周部６ｇの側部空間１１fとをシールするシール手段３４を備えていることにより、主軸受４０の隙間から背圧室３６内に流入した油が、さらに側部空間１１fへ大量に流入するのを阻止できる。このため、側部空間１１fが油で満たされるのを抑制でき、油攪拌損失を低減できる。また本発明によれば、側部空間１１fと吸入室とを連通する放射状溝部５rが固定スクロール５の鏡板外周面５kに形成されているので、側部空間１１fに微量流入した油は、図４に示すように、旋回スクロールの旋回運動によりスムースに吸入室５f側に排出される。また、この排油はスラスト軸受面となっている固定スクロール５の鏡板外周面５kの潤滑にも供され、この部分での摺動損失も低減できる。更に本発明によれば、側部空間１１ｆ（フレーム室）から吸入室５ｆへの高温の油もれを大幅に減少させることができるので、吸入ガスの内部加熱量を軽減でき、体積効率も向上できる。したがって、本発明によれば、全断熱効率の大幅な向上が図れる。
【０００７】
また、オルダム機構のリング部に対向する前記台座面の内周端部に形成された突起部５１と、鏡板支持座内周部とにより形成された油溜め部５７を備えるようにすれば、圧縮機が停止されてもその部分には油が残り、オルダムキー溝部５２ｍ等には常に油が存在する。このため、圧縮機の再起動時でも、オルダム機構部に油量不足が生じることがなくなり、オルダム機構部の信頼性も向上できる。
【０００８】
【実施例】
本発明の実施例を図１から図１６により説明する。図１において、３４は、旋回スクロール６の鏡板外周部６ｇの背面部に設けられたシール手段で、このシール手段３４により、背圧室３６と旋回スクロール鏡板外周部６ｇの側部空間１１ｆとをシールするように構成されている。図２と図３は旋回スクロール６を、図４と図５は固定スクロール５を示す。尚、図中実線矢印は冷媒ガスの流れ方向、破線矢印は油の流れ方向を示す。図２に示すように、旋回スクロール６の鏡板外周部６ｇの背面部にはシール手段３４を内包するためのリング溝６fが形成されている。旋回スクロール部材６は円板状の鏡板６aと、これに直立し、固定スクロールのラップと同一形状に形成されたラップ６bと、鏡板の反ラップ面に形成されたボス６cからなっている。６e、６dは鏡板を貫通した小さい孔で、６yはオルダムキー溝部である。キー溝の長さＬ５は、フレーム側キー溝長さＬ６（図１１参照）よりオルダムキーの突起部長さＬ４（図１４参照）の分、長く設定している。スラスト軸受面となる固定スクロールの鏡板外周面５kには、背圧室３６と旋回スクロール鏡板の側部空間１１fと吸入室５fとを連通するため放射状溝部５rが、図４に示すように、円周方向に万遍なく備えられている。摺動面５kには側部空間１１fから油が供給されてくる。５mは、半環状の溝部で吸入圧力Ｐsの雰囲気である。図５に示すように、固定スクロール５の鏡板外周面５kには、テーパ形状の溝部５zを設けてもよい。摺動面５kに油膜による動圧Ｐoilの発生しやすいテーパ形状とするもので、テーパ形状の溝部５zの軸方向の最大の段差は十数μから数十μの微小な寸法に設定してもよい。
【０００９】
図６と図７は、シール手段３４の周辺部の構造を示す部分縦断面図である。シール手段３４として、シールリング３３を開示している。シールリング３３の背圧室側に切欠き部３４ａを形成し、フレーム１１の鏡板支持座１１ｅと対向している。シール手段３４から漏れて側部空間１１fに流入した油は、旋回スクロールの旋回運動と、吸入室５fと固定スクロール鏡板外周面５ｋに設けた放射状溝部５ｒによって、吸入室５f側にスムースに排出される。また、この排油は、スラスト軸受面となっている固定スクロール５の鏡板外周面５ｋの潤滑にも供される。このため、摺動面での油潤滑が確実に行われ、この部分での摺動性能が改善されひいては摺動損失が低減する。図６に示すように、旋回スクロール６の鏡板背面のシール手段３４の内側領域には吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの中間圧力Ｐｍが作用し、シール手段３４の外側領域は吸入圧力Ｐｓの雰囲気となっている。図７は、シールリング３３の作動を確実にするため、シールリング３３の背部にバックアップリング３７を付加した構造を示す。
図８と図９は、図７に示すバックアップリング３７の構造を示す図で、板厚は０．２ｍｍ前後、リング高さは１ｍｍ前後の波板状であり、環状に形成されている。
図１０は本発明の他の実施例を示す密閉形スクロール圧縮機の部分縦断面図、図１１はフレーム１１の平面図、図１２はフレーム１１とシール手段３４の周辺部の構造を示す部分縦断面である。中央部の主軸１４を支持するフレームの上方部には、旋回スクロール鏡板外周部の背面部を支える鏡板支持座１１ｅが形成されており、旋回スクロールの自転防止部材として、リング部３ｍおよびキー部３ａ，３ｂからなるオルダム機構３が旋回スクロール６とフレーム１１との間に配置されている。オルダム機構のリング部３ｍが軸方向に対向するフレーム台座面５４の部分には、フレーム側オルダムキー溝部の内周端部に１ｍｍ前後の微小な突起部５１を備える。この突起部５１により、図１２に示すように、鏡板支持座１１ｅの内周部５８とオルダムキー溝部５２ｍの内周の突起部５１との間に油溜め部５７が構成されている。必然的にオルダムキー溝部５２ｍにも油が溜ることになる。また、油溜め部５７に溜った油２２ａがリング部３ｍの往復移動に伴い周辺部に飛散し、油滴２２ｃとなって背圧室内部の摺動部の潤滑に供される。
図１３と図１４は、オルダムリング（オルダム機構）３の平面図と縦断面図である。オルダムリング３には、旋回スクロール鏡板６ａの背面部に形成されたキー溝部６ｙ（図３参照）と係合摺動するキー部３ａが設けられており、このキー部３ａには外法寸法Ｄｏｒ１がオルダムリング本体部のリング外径Ｄｏｒ２より大きくなるように凸部３ｆが形成されている。キー部３ａの摺動面積は、（Ｌ１×Ｈ１）の大きさとなる。一方、フレーム側オルダムキー３ｂの摺動面積は、（Ｌ２×Ｈ２）の大きさとなり、Ｌ１＞Ｌ２の関係がある。図１５は、オルダムリング３とフレーム１１と旋回スクロール６との係合部の構造を示す図である。
【００１０】
図１６は、上述した本発明の実施例を密閉形スクロール圧縮機に組み込んだ場合の全体構成を示す縦断面図である。この図に示すように、密閉容器２内の上方に圧縮機部１００が、下方に電動機４が収納されている。そして、密閉容器２内は上部容器室１ａ（吐出室）と下部容器室（電動機室）１ｂとにフレーム１１を介して区画されている。
【００１１】
圧縮機部１００は固定スクロール部材５と旋回スクロール部材６を互いに噛合せて圧縮空間（密閉空間）８を形成している。固定スクロール部材５は、円板状の鏡板５aと、これに直立しインボリュート曲線あるいはこれに近似の曲線に形成されたラップ５bとからなり、その中心部に吐出口１０、外周部に吸入口１６を備えている。フレーム１１は中央部に軸受部を形成し、この軸受部に主軸１４が支承され、主軸先端の偏心軸部１４ａは、ボス６ｃに旋回運動が可能なように挿入されている。またフレーム１１には固定スクロール部材５が複数本のボルトによって固定され、旋回スクロール部材６はリング部およびキー部からなるオルダム機構３によってフレーム１１に支承され、旋回スクロール部材６は固定スクロール部材５に対して、自転しないで旋回運動をするように形成されている。主軸１４にはその下部に、ロータ４ｂに固定された電動機軸１４ｂを一体に連設することにより、電動機４を直結している。固定スクロール部材５の吸入口１６には密閉容器２を貫通して垂直方向の吸入管１７が接続され、吐出口１０が開口している上部容器室１ａは通路１８ａ、１８ｂを介して下部容器室１ｂと連通している。この下部容器室１ｂは電動機ステータ４ａと密閉容器２側壁との間の通路２５を介して下部電動機室１ｃに連通している。また下部容器室１ｂは密閉容器２を貫通する吐出管２０に連通している。
【００１２】
２２は密閉容器底部に設けられた油溜りである。この油溜り２２に潤滑油２２ａは溜められる。主軸１４の上端は偏心軸部（クランクピン）１４ａを備え、偏心軸部１４ａが旋回スクロール６のボス部６ｃ内の旋回軸受３１を介して、スクロール圧縮要素部である旋回スクロール６と係合している。主軸１４には、各軸受部への給油を行うための中心縦孔１３が主軸１４の下端から上端面まで形成される。２３は、主軸１４の下端と底部油溜り２２を連ねる揚油管である。偏心軸部１４ａの下部には、旋回スクロール６のボス部６ｃの先端面に対向して設けられ主軸１４を支持する主軸受４０がもうけられており、この主軸受４０下方の下部容器室１ｂにはバランスウエイト９ａが主軸１４に一体化して取り付けられている。
【００１３】
油溜り２２内に浸漬けされた揚油管２３の下端は高圧の吐出圧力Ｐｄを受けており、一方、下流の旋回軸受３１（図１０参照）及び主軸受（すべり軸受４０）のまわりは、旋回鏡板６ａに設けた細孔６ｄ，６ｅ（図２参照）により圧縮途中の圧力である中間圧力Ｐｍを受けている。このため、（Ｐｄ−Ｐｍ）の圧力差によって、容器底部の油溜り２２中の潤滑油２２ａは、中心縦孔１３内を上昇する。このように、各軸受部への給油は、中心縦孔１３から差圧によって給油が行われる。
【００１４】
中心縦孔１３内を上昇した潤滑油２２ａは、主軸受４０及び旋回軸受３１へ給油される。それら軸受部３１、４０に給油された油は、背圧室３６に流入する。なお、背圧室３６に流入した油はオルダムリング部３の周辺部を潤滑するとともに、冷媒ガスと混合し、ひいては、背圧孔６ｄ（図２参照）を介して圧縮空間８に流出する。圧縮空間８に至った油は、冷媒ガスとともに加圧され、吐出口１０を介して固定スクロール５上方の上部容器室１ａ、更に下部容器室１ｂへと移動する。この上部容器室１ａと下部容器室１ｂとで主に冷媒ガスと油は分離され、油は密閉容器２の下部の油溜り２２に落下し、再び各摺動部に供給される。このような油の流れとすることにより、圧縮機各部での潤滑が確実に行われる。なお、図１６のものでは、下軸受部４４に自動調心球面ガイド軸受４４ａを採用し、主軸１４の片当たりを防止する構造にしている。
【００１５】
上述した本発明の実施例によれば次の効果がある。
【００１６】
（１）旋回スクロール鏡板背面部にシール手段３４を備えているので、旋回スクロール鏡板外周部６ａの側部空間１１ｆにおける油の撹拌損失を大幅に低減できる。
【００１７】
（２）スラスト軸受面となっている固定スクロール鏡板外周面５ｋに放射状溝を有しているので、微量な油でも摺動面の油潤滑が確実に行われ、摺動損失を低減できる。したがって、上記項目（１）の効果と併せて、圧縮機の性能と信頼性を大幅に向上でき、年間を通して空調機の消費電力を大きく低減できる。
【００１８】
（３）旋回スクロール６鏡板背面のシール手段３４の内側領域には吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの中間圧力Ｐｍが作用し、シール手段３４の外側領域は吸入圧力Ｐｓの雰囲気にしているため、背圧室の圧力Ｐｍを従来機に対して低く設定することが可能となり、軸受給油限界圧力比を拡大できる。
【００１９】
（４）側部空間１１ｆから吸入室５ｆへの高温の油もれを大幅に低減できるので、吸入ガスの内部加熱量を軽減でき、吸入ガスの内部加熱量低下により体積効率を向上できる。この効果は、軸受油量が増加して吸入ガスの内部加熱量が増加する高圧力比での運転条件で顕著となる。
【００２０】
（５）圧縮機が停止されてもオルダムキー溝部５２ｍには常に油が有り、圧縮機の再起動時には、従来機のような油量不足が生じることがなくなり、油量不足によるオルダム機構部の摺動部の潤滑性能が損なわれることも解消され、オルダム機構周辺部の信頼性を向上できる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、旋回スクロールの鏡板外周部の背面部に、背圧室と旋回スクロール鏡板外周部の側部空間とをシールするシール手段を備えていることにより、主軸受の隙間から背圧室内に流入した油が、さらに側部空間へ大量に流入するのを防止できる。このため、側部空間が油で満たされるのを抑制でき、油攪拌損失を低減することができる。
また本発明によれば、側部空間と吸入室とを連通する放射状溝部が固定スクロールの鏡板外周面に形成されているので、側部空間に微量流入した油を、旋回スクロールの旋回運動によりスムースに吸入室側に排出することができる。この排油はスラスト軸受面となっている固定スクロールの鏡板外周面の潤滑にも供され、この部分での摺動損失も低減できる効果がある。
更に本発明によれば、側部空間から吸入室への高温の油もれを大幅に減少させることができるので、吸入ガスの内部加熱量も軽減でき、体積効率も向上でき、全断熱効率の大幅な向上が図れる。
また、オルダム機構のリング部に対向する前記台座面の内周端部に形成された突起部と鏡板支持座内周部とにより形成された油溜め部５７を備えるようにすれば、圧縮機が停止されてもその部分には油が残り、オルダムキー溝部等には常に油が存在するから、圧縮機の再起動時でも、オルダム機構部に油量不足が生じることがなくなり、オルダム機構部の信頼性も向上できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すスクロール圧縮機の部分縦断面図。
【図２】旋回スクロール６の平面図。
【図３】旋回スクロール６の縦断面図。
【図４】固定スクロール５の平面図。
【図５】固定スクロール５の縦断面図。
【図６】シール手段３４の周辺部の構造を示す部分縦断面図。
【図７】シール手段３４の周辺部の構造を示す部分縦断面図。
【図８】バックアップリングの平面図。
【図９】バックアップリングの縦断面図。
【図１０】本発明の他の実施例を示すスクロール圧縮機の部分縦断面図。
【図１１】フレーム１１の平面図。
【図１２】フレーム１１とシール手段３４の周辺部の構造を示す部分縦断面図。
【図１３】オルダムリング３の平面図。
【図１４】オルダムリング３の縦断面図。
【図１５】オルダムリング３とフレームと旋回スクロール６との係合部の様子を示す部分縦断面図。
【図１６】本発明の実施例の全体構成を示すスクロール圧縮機の縦断面図。
【符号の説明】
２…密閉容器、３…オルダムリング（オルダム機構）、４…電動機、５…固定スクロール、５ａ，６ａ…スクロール鏡板部、５ｆ…吸入室、５ｋ…鏡板外周面、５ｒ…放射状溝部、６…旋回スクロール、６ｇ…旋回スクロール鏡板外周部、８…圧縮空間、１１…フレーム、１１ｅ…鏡板支持座、１１ｆ…側部空間、１４…主軸（クランク軸）、１８…連通路、２２…油溜り、３４…シール手段、３６…背圧室、４０…主軸受、５１…フレーム１１の突起部、５４…台座面、１００…圧縮機部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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