(57)【要約】【課題】近年の冷凍空調機器の高効率化と、二酸化炭素などの高圧冷媒の適用に伴い、スクロール圧縮機における固定スクロールと旋回スクロールの鏡板が摺動する面での摺動損失低減が課題となっていた。【解決手段】旋回スクロール１３の鏡板１３ａ内部に、一方の開口部が固定スクロール１２の鏡板１２ａと旋回スクロール１３の鏡板１３ａとの摺動面１３ａに開口し、もう一方の開口部が高圧部３０に常時開口する連通路８０を設けることにより、摺動面１３ａにオイル６を常時供給することにより、摺動損失を低減し、圧縮効率向上および高信頼性化を実現することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鏡板から渦巻きラップが立ち上がる固定スクロールと旋回スクロールとを噛み合せて、前記旋回スクロールを自転の規制のもとに円軌道に沿って旋回させたときに容積を変えながら移動することで、吸入、圧縮、吐出を行う圧縮室を形成し、前記旋回スクロールとこれの鏡板背面側を略支持する軸受部材にリング状の溝部を設け、前記軸受部材と前記鏡板背面側の中央部に潤滑用オイルにより高圧を与える高圧部と、この高圧部とは前記溝部に装着された合口部を有するリング状の摺動仕切り環によって仕切られ、前記旋回スクロール鏡板背面の外周部に前記高圧部より低い所定の圧力を印加する背圧空間とを設けたスクロール圧縮機において、
二酸化炭素を冷媒とし、前記固定スクロールの鏡板と前記旋回スクロールの鏡板とが摺動する面の一部に高圧のオイルを常時導く構成としたことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記旋回スクロールの鏡板内部に、一方の開口部が前記固定スクロールの鏡板と前記旋回スクロールの鏡板とが摺動する面に開口し、もう一方の開口部が前記高圧部に常時開口している連通路を設けたことを特徴とする請求項１記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記連通路の、前記固定スクロールの鏡板と前記旋回スクロールの鏡板とが摺動する面に開口する開口部を、前記旋回スクロールが旋回しても、前記圧縮室に開口しない位置に設けたことを特徴とする請求項２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記固定スクロールの鏡板内部に、一方の開口部が前記固定スクロールの鏡板と前記旋回スクロールの鏡板とが摺動する面に開口し、もう一方の開口部が前記固定スクロールの鏡板の背面にける高圧空間に開口する連通路を設けたことを特徴とする請求項１記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
前記連通路の一部に絞り部を設けたことを特徴とする請求項１〜４記載のスクロール圧縮機。
【請求項６】
前記固定スクロールにおいて、前記固定スクロールの鏡板と前記旋回スクロールの鏡板とが摺動する面に、前記固定スクロールの吸入口に連通する溝を形成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項７】
前記通路の、前記固定スクロールの鏡板と前記旋回スクロールの鏡板とが摺動する面に開口する開口部を、前記固定スクロールの吸入口に連通する溝に連通しない位置に設けたことを特徴とする請求項６に記載のスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷暖房空調装置や冷蔵庫等の冷却装置、あるいはヒートポンプ式の給湯装置等に用いられるスクロール圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、スクロール圧縮機において、旋回・固定鏡板間の摺動面の接触を良好な状態に保ち、摩擦損失を低減するために、旋回スクロール鏡板内部に、一方の開口部が旋回スクロール鏡板と固定スクロール鏡板の摺動部に開口し、もう一方の開口部は旋回スクロールの背面に設けて摺動仕切り環によって断続的に摺動仕切り環の内側の高圧部に開口する通路を設けた構成をとっていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図６は、特許文献１に記載された従来のスクロール圧縮機の圧縮機構部断面図である。図６に示すように、旋回スクロール１３の鏡板１３ａに油通路５０を設け、旋回スクロール１３の旋回に伴って油通路５０の開口を摺動仕切り環７８より中心側に臨ませることによって、高圧部３０にあるオイルを旋回スクロール１３の鏡板１３ａと固定スクロール１２との摺動面１３ｂに導くことにより、良好な潤滑状況を達成し、摩擦損失を低減するものである。
【特許文献１】特開平６−３０７３５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
二酸化炭素冷媒を使用する場合、圧力が従来のＨＦＣ冷媒の約３倍となり、旋回スクロールの鏡板と固定スクロールの鏡板とが摺動する面には、過大な押し付け力が発生するため、従来の仕様では摺動損失の増大、あるいは、かじりや異常摩耗を引き起こしてしまう。また、大容量で多冷媒となるシステムでは、液冷媒の戻りが激しい過渡運転時においては、洗浄性の高い二酸化炭素の液冷媒により、旋回スクロールのスラスト面においてオイル切れや温度上昇が発生して焼付きに至る恐れがある。
【０００５】
そこで、上記従来の構成のように、高圧のオイルを旋回スクロールの鏡板と固定スクロールの鏡板とが摺動する面に供給しているが、旋回スクロールの回転に伴う断続的な給油であるため、一時的にせよ無給油状態が発生してしまう。また、断続的に高圧が旋回スクロールの鏡板と固定スクロールの鏡板との摺動面にかかるため、旋回スクロールの鏡板を引き離そうとする力が断続的に発生してしまう。
【０００６】
特に、二酸化炭素を用いたヒートポンプ給湯システムなどでは、システムの特性上非常に低い圧縮比でスクロール圧縮機が運転される場合があり、このような運転条件下で旋回スクロールが固定スクロールから引き離され、接触部において片当たりを発生しながら運転されてしまう。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、旋回スクロールの鏡板と固定スクロールの鏡板との摺動面における摺動損失を低減するとともに、低圧縮比運転下で旋回スクロールの転覆現象を抑制し、高効率で信頼性の高いスクロール圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明のスクロール圧縮機は、二酸化炭素を冷媒とし、固定スクロールと旋回スクロールの鏡板が摺動する面の一部に連通路等を設けて高圧
のオイルを常時導く構成としたものである。
【０００９】
この構成により、旋回スクロールの鏡板と固定スクロールの鏡板の摺動面に高圧のオイルを常時導いているため、旋回スクロールの鏡板を引き離そうとする力が断続的に発生したり、無給油状態が発生したりするような不安定なことがなく、油膜厚さを厚くでき、摺動損失を低減するとともに、摺動面におけるかじりや異常摩耗を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のスクロール圧縮機は、低圧縮比運転下で、圧縮効率を向上でき、冷凍空調機器の高効率化および高信頼性化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
第１の発明は、スクロール圧縮機において、二酸化炭素を冷媒とし、固定スクロールと旋回スクロールの鏡板とが摺動する面の一部に高圧のオイルを常時導く構成としたものである。
【００１２】
従来、高圧のオイルを旋回スクロールの鏡板と固定スクロールの鏡板とが摺動する面に供給しているため、断続的な給油となり、無給油状態が発生してしまう。特に、二酸化炭素を冷媒とした時、旋回スクロールの鏡板と固定スクロールの鏡板とが摺動する面には、過大な押し付け力が発生するため、摺動損失の増大、あるいは、かじりや異常摩耗を引き起こしてしまうが、本発明の構成によって、旋回スクロールの鏡板と固定スクロールの鏡板とが摺動する面に常時安定した圧力によって給油できるため、摺動損失を低減できると共に、摺動面におけるかじりや異常摩耗を抑制でき、高効率で高信頼性なスクロール圧縮機を実現できる。
【００１３】
第２の発明は、特に第１の発明で、旋回スクロールの鏡板内部に、一方の開口部が固定スクロールの鏡板と旋回スクロールの鏡板とが摺動する面に開口し、もう一方の開口部が高圧部に常時開口する連通路を設けたものである。これによって、圧縮機底部のオイル溜りより、旋回スクロールの内部を通り、オイルを旋回スクロールの鏡板と固定スクロールの鏡板とが摺動する面に確実に供給することができ、高効率で高信頼性のスクロール圧縮機を実現できる。
【００１４】
第３の発明は、特に第２の発明の連通路において、固定スクロールの鏡板と旋回スクロールの鏡板とが摺動する面に開口する開口部が、旋回スクロールが旋回しても、圧縮室に開口しない位置に設けたものである。これによって、連通路から高圧のオイルが流入することによる吸入加熱がなく、高効率なスクロール圧縮機が実現できる。
【００１５】
第４の発明は、特に第１の発明で、固定スクロールの鏡板内部に、一方の開口部が固定スクロールの鏡板と旋回スクロールの鏡板とが摺動する面に開口し、もう一方の開口部が固定スクロールの鏡板背面にける高圧部に開口する連通路を設けたものである。これによって、固定スクロールの鏡板背面にける高圧部に溜まったオイルを、固定スクロール内部の連通路を通り、オイルを旋回スクロールの鏡板と固定スクロールの鏡板とが摺動する面に確実に供給することができ、高効率で高信頼性のスクロール圧縮機を実現できる。
【００１６】
第５の発明は、特に第１〜４の発明で、固定スクロールの鏡板と旋回スクロールの鏡板とが摺動する面に開口する連通路の一部に絞り部を設けたものである。これによって、固定スクロールの鏡板と旋回スクロールの鏡板とが摺動する面に適量のオイルを常時給油することができ、高効率なスクロール圧縮機を実現できる。
【００１７】
第６の発明は、特に第１〜５の発明で、固定スクロールにおいて、固定スクロールの鏡
板と旋回スクロールの鏡板とが摺動する面に、固定スクロールの吸入口に連通する溝を形成したものである。これによって、従来、固定スクロールの鏡板と旋回スクロールの鏡板とが摺動する面には比較的高い油膜圧力が発生して旋回スクロールが固定スクロールより引き離されようとするが、固定スクロールの吸入口に連通する溝により、溝内に吸入圧力が作用し、背圧力が高められることにより、固定スクロールの鏡板と旋回スクロールの鏡板とが摺動する面に高圧の連通路が開口しても、低圧縮比運転下でも旋回スクロールの片当たり現象が抑制される。よって、高効率なスクロール圧縮機を提供することができる。
【００１８】
第７の発明は、特に第６の発明で、固定スクロールの鏡板と旋回スクロールの鏡板とが摺動する面に開口する開口部が、固定スクロールの吸入口に連通する溝に連通しない位置に設けたものである。これによって、固定スクロールの吸入口に連通する溝内を、確実に吸入圧力にすることができ、低圧縮比運転下でも旋回スクロールの片当たり現象が抑制される。また、高圧のオイルが、固定スクロールの鏡板と旋回スクロールの鏡板とが摺動する面に開口する開口部から固定スクロールの吸入口に連通する溝を通り、吸入口に戻されることがなく、高効率なスクロール圧縮機を提供することができる。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係わるスクロール圧縮機の縦断面図、図２は図１の圧縮機構部の要部拡大断面図である。図のように構成されたスクロール圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。
【００２１】
図１に示すように、本発明のスクロール圧縮機は、密閉容器１内に溶接や焼き嵌めなどして固定したクランク軸４の主軸受部材１１と、この主軸受部材１１上にボルト止めした固定スクロール１２との間に、固定スクロール１２と噛み合う旋回スクロール１３を挟み込んでスクロール式の圧縮機構２を構成し、旋回スクロール１３と主軸受部材１１との間に旋回スクロール１３の自転を防止して円軌道運動するように案内するオルダムリングなどによる自転規制機構１４を設けて、クランク軸４の上端にある偏心軸部４ａにて旋回スクロール１３を偏心駆動することにより旋回スクロール１３を円軌道運動させ、これにより固定スクロール１２と旋回スクロール１３との間に形成している圧縮室１５が外周側から中央部に移動しながら小さくなるのを利用して、密閉容器１外に通じた吸入パイプ１６および固定スクロール１２の外周部の吸入口１７から冷媒ガスを吸入して圧縮していき、所定圧以上になった冷媒ガスは固定スクロール１２の中央部の吐出口１８からリード弁１９を押し開いて密閉容器１内に吐出させることを繰り返す。
【００２２】
旋回スクロール１３の背面部分には、主軸受部材１１に配置されている摺動仕切り環７８があり、旋回運動を行いながら摺動仕切り環７８により、摺動仕切り環７８の内側領域である高圧部３０と、外側領域である高圧と低圧の中間圧に設定された背圧空間２９とに仕切られている。この背面の圧力付加により旋回スクロール１３は固定スクロール１２に安定的に押しつけられ、漏れを低減するとともに安定して円軌道運動を行うことができる。
【００２３】
さらに、固定スクロール１２には、旋回スクロール１３の背面の背圧空間２９の圧力を制御する背圧調整弁９を備えている。
【００２４】
圧縮機運転中は、クランク軸４の下向きの他端にはポンプ２５が設けられ、スクロール圧縮機と同時に駆動される。これによりポンプ２５は密閉容器１の底部に設けられたオイル溜め２０にあるオイル６を吸い上げてクランク軸４内を通縦しているオイル供給穴２６
を通じて圧縮機構２に供給する。このときの供給圧は、スクロール圧縮機の吐出圧力とほぼ同等であり、旋回スクロール１３に対する背圧源ともなる。これにより、旋回スクロール１３は固定スクロール１２から離れたり片当たりしたりするようなことはなく、所定の圧縮機能を安定して発揮する。
【００２５】
このように供給されたオイル６の一部は、供給圧や自重によって、逃げ場を求めるようにして偏心軸部４ａと旋回スクロール１３との嵌合部、クランク軸４と主軸受部材１１との間の軸受部６６に進入してそれぞれの部分を潤滑した後落下し、オイル溜め２０へ戻る。高圧部３０に供給されたオイル６の別の一部は、高圧部３０に開口を有する通路５４を通って、固定スクロール１２の鏡板と旋回スクロール１３のラップ１３ｃとの摺動部１３ｄと、旋回スクロール１３の外周部まわりにあって自転規制機構１４が位置している背圧空間２９とに分岐して進入し、摺動部１３ｄおよび自転規制機構１４の摺動部を潤滑するのに併せ、背圧空間２９にて旋回スクロール１３の背圧を印加する。
【００２６】
背圧空間２９に進入するオイル６は、絞り５７での絞り作用によって高圧部３０と圧縮室１５の低圧側との圧力の中間となる中間圧に設定される。背圧空間２９は高圧部３０の高圧側との間が環状仕切り環７８によってシールされていて、進入してくるオイルが充満するにつれて圧力を増し、所定の圧力を超えると、背圧調整弁９が作用して、圧縮室１５の吸入部分に戻され進入する。
【００２７】
このオイル６の進入は所定の周期で繰り返され、この繰り返しのタイミングは吸入、圧縮、吐出の繰り返しサイクルと、絞り５７による減圧設定と背圧調整機構９での圧力設定との関係の組み合わせによって決まり、固定スクロール１２と旋回スクロール１３のラップ１３ｃとの摺動部１３ｄへの意図的な潤滑となる。この意図的な潤滑は前記したように背圧調整弁９による連絡路１０の凹部１０５への開口によって常時保証される。吸入口１７へと供給されたオイル６は旋回スクロール１３の旋回運動とともに圧縮室１５へと移動し、圧縮室１５間の漏れ防止に役立っている。
【００２８】
さらに、図１、２に示すように、旋回スクロール１３の鏡板１３ａの内部に、一方の開口部が固定スクロール１２と旋回スクロール１３の鏡板１３ａとが摺動する摺動面１３ｂに開口し、もう一方の開口部が高圧部３０に常時開口する連通路８０を設けている。
【００２９】
通常、固定スクロール１２の鏡板と旋回スクロール１３の鏡板１３ａにおける摺動面には、過大な押し付け力が発生する。特に二酸化炭素を冷媒とした場合、この押し付け力は非常に大きくなるため、固定スクロール１２の鏡板と旋回スクロール１３のの鏡板１３ａとの摺動面１３ｂにおいて、油膜が形成しづらく、摺動損失が大きくなり、性能低下が発生するが、連通路８０により、常時、積極的に高圧のオイル６を摺動面１３ｂに給油することにより、油膜厚さを増加させて摺動損失を低減し、圧縮機効率向上および高信頼性化を実現することができる。
【００３０】
また、連通路８０の一部に絞り部を設けておくことによって、固定スクロール１２の鏡板と旋回スクロール１３の鏡板１３ａにおける摺動面１３ｂに、適量のオイル６を供給することができ、より高効率化を実現できる。
【００３１】
（実施の形態２）
図３を用いて、本発明の第２の実施の形態について説明する。図３は、本発明の第２の実施の形態に係るスクロール圧縮機の固定スクロールを下方より見た平面図で、旋回スクロール１３に設けた連通路８０の開口部の、固定スクロール１２における軌跡を示す。図に示すように、旋回スクロール１３の旋回運動に伴い、連通路８０の開口部が圧縮室１５に臨まないようにするとともに、ある程度のシール長さを設けるように設定している。こ
れにより、連通路８０を経由して圧縮室１５へ高圧のオイル６が流入することによる吸入加熱がなく、高効率なスクロール圧縮機を実現できる。
【００３２】
（実施の形態３）
図１および図４を用いて、本発明の第３の実施の形態について説明する。図４は、本発明の第３の実施の形態に係わるスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図である。固定スクロール１２の鏡板１２ａ内部に、一方の開口部が固定スクロール１２の鏡板１２ａと旋回スクロール１３の鏡板１３ａとの摺動面１３ｂに開口し、もう一方の開口部が固定スクロール１２の鏡板背面の吐出マフラー７７との高圧空間３１に開口する連通路８１を設けている。
【００３３】
圧縮室１５から高圧空間３１に吐出された冷媒中にはオイルが溶解しているが、そのオイル６の一部は分離され、固定スクロール１２の鏡板背面部に溜まるようになる。そして、そのオイル６は、固定スクロール１２の鏡板内部に設けられた連通路８１を通り、固定スクロール１２と旋回スクロール１３との摺動面１３ｂに供給される。
【００３４】
通常、固定スクロール１２と旋回スクロール１３との摺動面１３ｂには、過大な押し付け力が発生する。特に二酸化炭素を冷媒とした場合、この押し付け力は非常に大きくなるため、固定スクロール１２と旋回スクロール１３の摺動面１３ｂにおいて、油膜が形成しづらく、摺動損失が大きくなり、性能低下が発生するが、連通路８１により、高圧のオイル６を、積極的に固定スクロール１２と旋回スクロール１３との摺動面１３ｂに給油することにより、油膜厚さを増加させて摺動損失を低減し、圧縮機効率向上および高信頼性化を実現することができる。
【００３５】
（実施の形態４）
図５を用いて、本発明の第４の実施の形態について説明する。図５は、本発明の第４の実施の形態に係るスクロール圧縮機の固定スクロール１２の平面図である。固定スクロール１２の鏡板１２ａと旋回スクロール１３の鏡板１３ａとの摺動面に固定スクロール１２の吸入口１７に連通する溝９０を形成している。
【００３６】
実施の形態１〜３のように、固定スクロール１２と旋回スクロール１３の鏡板が摺動する面に高圧のオイルを連通路８０，８１を設けて給油する場合、連通路８０，８１の開口部における圧力が高いことにより、旋回スクロール１３が固定スクロール１２から引き離される力が発生してしまう。
【００３７】
しかし、固定スクロール１２の吸入口１７に連通する溝９０により、溝９０内に吸入圧力が作用し、背圧力が高められることにより、固定スクロール１２と旋回スクロール１３の鏡板が摺動する面に高圧の連通路８０，８１が開口しても、低圧縮比運転下でも旋回スクロール１３の転覆現象が抑制される。よって、高効率なスクロール圧縮機を提供することができる。
【００３８】
また、実施の形態２における連通路８０については、固定スクロール１２と旋回スクロール１３の鏡板１３ａにおいて摺動する面に開口する開口部は、固定スクロール１２の吸入口１７に連通する溝９０に連通しない位置に設けるようにする。これによって、固定スクロール１２の吸入口１７に連通する溝９０内を、確実に吸入圧力にすることができ、低圧縮比運転下でも旋回スクロール１３の転覆現象が抑制される。また、高圧のオイル６が、固定スクロール１２と旋回スクロール１３の鏡板における摺動面に開口する開口部から固定スクロール１２の吸入口１７に連通する溝９０を通り、吸入口１７に戻されることがなく、高効率なスクロール圧縮機を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、低圧縮比運転下でも、圧縮効率向上を実現することがき、作動流体を冷媒と限ることなく、空気スクロール圧縮機、真空ポンプ、スクロール型膨張機等のスクロール流体機械の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の断面図
【図２】本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図
【図３】本発明の実施の形態２におけるスクロール圧縮機の固定スクロールの平面図
【図４】本発明の実施の形態３におけるスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図
【図５】本発明の実施の形態４におけるスクロール圧縮機の要部である固定スクロールの平面図
【図６】従来のスクロール圧縮機の断面図
【符号の説明】
【００４１】
６  オイル
１１  主軸受部材
１２  固定スクロール
１２ａ  鏡板
１３  旋回スクロール
１３ａ  鏡板
１３ｂ  摺動面
１４  自転規制機構
１５  圧縮室
１７  吸入口
２９  背圧空間
３０  高圧部
３１  高圧空間
７８  摺動仕切り環
８０，８１  連通路
９０  溝
【図１】
2006214335.tif 000003
【図２】
2006214335.tif 000004
【図３】
2006214335.tif 000005
【図４】
2006214335.tif 000006
【図５】
2006214335.tif 000007
【図６】
2006214335.tif 000008