(57)【要約】【課題】密閉形スクロール圧縮機において、アンモニア冷媒を用いてオゾン層破壊防止や地球温暖化防止を図りつつ、信頼性の高いものとする。【解決手段】密閉形スクロール圧縮機１００は、密閉容器１内に、固定スクロール５および旋回スクロール６を有する圧縮機構部２と、固定子３ａおよび回転子３ｂを有する電動機部３と、回転子３ｂに結合されて圧縮機構部２を駆動しかつ滑り軸受３２、３９で支承された駆動軸１４と、滑り軸受３２、３９に供給される潤滑油２２とを収納して構成されている。そして、作動冷媒としてアンモニア冷媒が用いられると共に、潤滑油としてアンモニア冷媒に非相溶の潤滑油２２が用いられている。【選択図】  図１
2004239133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に、固定スクロールおよび旋回スクロールを有する圧縮機構部と、固定子および回転子を有する電動機部と、前記回転子に結合されて前記圧縮機構部を駆動しかつ滑り軸受で支承された駆動軸と、前記滑り軸受に供給される潤滑油とを収納してなる密閉形スクロール圧縮機において、
作動冷媒としてアンモニア冷媒を用い、かつ前記潤滑油として前記アンモニア冷媒に非相溶の潤滑油を用いた
ことを特徴とする密閉形スクロール圧縮機。
【請求項２】
密閉容器内に、固定スクロールおよび旋回スクロールを有する圧縮機構部と、固定子および回転子を有する電動機部と、前記回転子に結合されて前記圧縮機構部を駆動しかつ滑り軸受で支承された駆動軸と、前記滑り軸受に供給される潤滑油とを収納してなる密閉形スクロール圧縮機において、
作動冷媒としてアンモニア冷媒を用い、かつ前記滑り軸受として多孔質青銅を含む滑り軸受を用いた
ことを特徴とする密閉形スクロール圧縮機。
【請求項３】
前記潤滑油として前記アンモニア冷媒に非相溶の潤滑油を用いたことを特徴とする請求項２に記載の密閉形スクロール圧縮機。
【請求項４】
前記滑り軸受として、銅−錫合金および４弗化エチレン樹脂やポリアミド樹脂やポリアセタール樹脂などの樹脂を含む滑り軸受を用いたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の密閉形スクロール圧縮機。
【請求項５】
前記滑り軸受として、鋼または銅合金から成る裏金と、銅−錫合金および４弗化エチレン樹脂やポリアミド樹脂やポリアセタール樹脂などの樹脂を含む中間層と、前記樹脂を含む表面層とを有する滑り軸受を用いたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の密閉形スクロール圧縮機。
【請求項６】
銅−錫合金および４弗化エチレン樹脂やポリアミド樹脂やポリアセタール樹脂などの樹脂を表面層に露出する滑り軸受としたことを特徴とする請求項１〜３に記載の密閉形スクロール圧縮機。
【請求項７】
前記潤滑油としてナフテン系またはパラフィン系鉱油を用いたことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の密閉形スクロール圧縮機。
【請求項８】
前記潤滑油としてアルキルベンゼン油を用いたことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の密閉形スクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉形スクロール圧縮機に係り、特に空気調和機または冷凍装置などに用いられる密閉形スクロール圧縮機に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
圧縮機の作動冷媒として従来から使用されてきたフロン系の冷媒は、地球のオゾン層の破壊や地球温暖化の原因となることから、アンモニア等の自然冷媒を使用することが考えられている。しかし、アンモニアは可燃性で有毒性を有する上に腐食性が強いという性質がある。
【０００３】
そこで、従来のアンモニア冷媒電動圧縮装置として、特開平１０−１１２９４９号公報（特許文献１）に示すものが案出されている。この圧縮装置は、アンモニアによる冷媒流体を圧縮する圧縮部と、この圧縮部を駆動する電動機と、圧縮部および電動機の機械的摩擦運動部分を潤滑する潤滑油を循環する循環系とを密閉状の容器内に収納して構成されている。そして、その電動機の各部は樹脂材料で絶縁されると共に、電動機の巻線の素線はニッケルめっき銅線または錫めっき銅線を用いて形成されている。また、潤滑系は、アンモニアに対して相溶性を有する潤滑油（エーテル系油）を用いて潤滑するようになっている。さらには、上方軸受部分および下方軸受部分とが電動機の回転子軸を支持するために設けられている。
【０００４】
【特許文献１】
特開１０−１１２９４９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した圧縮装置では、アンモニアに対して相溶性を有する潤滑油を用いることによって軸受部に供給される潤滑油中にアンモニア冷媒が多量に溶け込むこととなる。このため、溶け込んだアンモニア冷媒により軸受部分に供給される潤滑油の粘度が低下し、軸受部分の潤滑特性を低下させて軸受部損傷の恐れが生ずる。
【０００６】
また、上述した圧縮装置において、回転子軸を支持するための上方軸受部分および下方軸受部分を単なる銅系軸受材料で構成した場合には、銅系の材料からなる軸受部分が潤滑油中に含まれたアンモニアで腐食され、十分な信頼性が得られないという問題が生ずる。一方、ホワイトメタルやアルミ系の材質で軸受部分を構成した場合には、軸受部分が高負荷で使用できないという問題が生ずる。
【０００７】
本発明の目的は、アンモニア冷媒を用いてオゾン層破壊防止や地球温暖化防止を図りつつ、信頼性の高い密閉形スクロール圧縮機を得ることにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、アンモニア冷媒を用いてオゾン層破壊防止や地球温暖化防止を図りつつ、高負荷で使用可能であってしかも信頼性の高い密閉形スクロール圧縮機を得ることにある。
【０００９】
なお、本発明のその他の目的と有利点は以下の記述から明らかにされる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、密閉容器内に、固定スクロールおよび旋回スクロールを有する圧縮機構部と、固定子および回転子を有する電動機部と、前記回転子に結合されて前記圧縮機構部を駆動しかつ滑り軸受で支承された駆動軸と、前記滑り軸受に供給される潤滑油とを収納してなる密閉形スクロール圧縮機において、作動冷媒としてアンモニア冷媒を用い、かつ前記潤滑油として前記アンモニア冷媒に非相溶の潤滑油を用いた構成にしたことにある。
【００１１】
前記他の目的を達成するために、本発明は、密閉容器内に、固定スクロールおよび旋回スクロールを有する圧縮機構部と、固定子および回転子を有する電動機部と、前記回転子に結合されて前記圧縮機構部を駆動しかつ滑り軸受で支承された駆動軸と、前記滑り軸受に供給される潤滑油とを収納してなる密閉形スクロール圧縮機において、作動冷媒としてアンモニア冷媒を用い、かつ前記滑り軸受として多孔質青銅および４弗化エチレン樹脂を含む滑り軸受を用いた構成にしたことにある。
【００１２】
なお、本発明のその他の手段は以下の記述から明らかにされる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を示す密閉形スクロール圧縮機を図１〜図４を用いて説明する。
【００１４】
本実施例の密閉形スクロール圧縮機１００は、図１に示すように、冷凍空調装置の冷凍サイクルの一部を構成するものである。冷凍サイクルは、アンモニア冷媒が用いられ、このアンモニア冷媒のガスを作動冷媒として圧縮する密閉形スクロール圧縮機１００と、圧縮されたアンモニア冷媒を凝縮する凝縮器１０１と、凝縮されたアンモニア冷媒を減圧する減圧装置１０２と、減圧されたアンモニア冷媒を蒸発する蒸発器１０３と、これらを閉ループに接続する冷媒配管１０４とを備えて構成されている。
【００１５】
密閉形スクロール圧縮機１００は、密閉容器１内に、固定スクロール５および旋回スクロール６を有する圧縮機構部２と、固定子３ａおよび回転子３ｂを有する電動機部３と、回転子３ｂに結合されて圧縮機構部２を駆動しかつ滑り軸受３２、３９および円筒コロ軸受４０で支承された駆動軸１４と、滑り軸受３２，３９および円筒コロ軸受４０に供給される潤滑油２２とを収納して構成されている。具体的には、縦長の密閉容器１内の上方に圧縮機構部２が収納され、下方に電動機部３が収納されている。そして、密閉容器１内はフレーム７によって上部室１ａと電動機室１ｂとに区画されている。
【００１６】
圧縮機構部２は固定スクロール５と旋回スクロール６とフレーム７とを備えて構成されている。固定スクロール５と旋回スクロール６とは、互いに噛み合わされて配置され、これらの間に圧縮室８が形成される。
【００１７】
固定スクロール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とを備えて構成され、中心部に圧縮室８からの冷媒ガスを吐出するための吐出口１０が形成されると共に、外周部に圧縮室８へ冷媒ガスを吸入するための吸入口１４を備えている。吐出口１０は吐出室１ａに開口されている。
【００１８】
旋回スクロール６は、図２にも示すように、円板状の鏡板６ａと、これに直立し固定スクロール５のラップ５ｂと同一形状に形成されたラップ６ｂと、鏡板６ａの反ラップ面に形成されたボス部６ｃとを備えて構成されている。
【００１９】
フレーム７の中央部に補助軸受を構成する滑り軸受３９、主軸受を構成する円筒コロ軸受４０が設けられている。これらの軸受３９、４０には駆動軸１４が支承されている。フレーム７はその外周部が密閉容器１に固定されて支持されている。また、フレーム７には固定スクロール５が複数本のボルト８１によって固定されている。
【００２０】
駆動軸１４の一側には偏心軸部１４ａが形成されている。この偏心軸部１４ａは旋回スクロール６のボス部６ｃに旋回運動が可能なように挿入されている。ボス部６ｃには旋回軸受を構成する滑り軸受３２が設けられている。駆動軸１４の他側には電動機軸部１４ｂが形成されている。この電動機軸部１４ｂには電動機部３の回転子３ｂが直結されている。
【００２１】
滑り軸受３２、３９は、多孔質青銅および４弗化エチレン樹脂を含む滑り軸受で構成されている。滑り軸受３２は、図３に示すように、鋼または銅合金から成る裏金３２ａと、多孔質青銅３２ｄおよび４弗化エチレン樹脂３２ｅを含む中間層３２ｂと、４弗化エチレン樹脂３２ｅを含む表面層３２ｃとからなっている。本実施例では、中間層３２ｂは４弗化エチレン樹脂２ｅ中に多孔質青銅３２ｄが混入して構成され、表面層３２ｃは４弗化エチレン樹脂のみで形成されている。係る裏金３２ａと中間層３２ｂと表面層３２ｃとからなる多層構造とすることにより、アンモニア冷媒に対する耐食性を向上しつつ、耐磨耗性を向上することができるので、信頼性を格段に向上することができる。なお、滑り軸受３９も同様な構造である。
【００２２】
また、上述した滑り軸受３２の表面層３２ｃを削除して（例えば、切削して）、図４に示すように、中間層３２ｂを表面に露出させ、多孔質青銅３２ｄおよび４弗化エチレン樹脂３２ｅの両方が露出するようにすれば、耐食性を向上しつつ、さらに耐磨耗性を向上することができる。
【００２３】
旋回スクロール６は、フレーム７と固定スクロール５との間に配置され、オルダムリングおよびオルダムキーよりなるオルダム機構３８によってフレーム７に支承され、固定スクロール５に対して自転しないで旋回運動をするように構成されている。
【００２４】
固定スクロール５の吸入口１６には密閉容器１を貫通して延びる吸入管１７が接続されている。吸入口１６には逆止弁１３が設けられている。吸入管１７と固定スクロール５との間には高圧部と低圧部とをシールするＯリング５３が設けられている。
【００２５】
吐出口１０が開口している上部室１ａは通路１８ａ、１８ｂを介して電動機室１ｂと連通している。通路１８ａは固定スクロール５と密閉容器１の側壁１ｍとの間の隙間により形成され、通路１８ｂはフレーム７と密閉容器１の側壁１ｍとの間の隙間により形成されている。
【００２６】
電動機部３は、圧縮機構部２の下方に形成される電動機室１ｂ内に配置され、密閉容器１の側壁１ｍに固定されたステータ３ａと、電動機軸部１４ｂに固定されたロータ３ｂとを備えて構成されている。なお、電動機部３に通電するためのハーメチック端子３７は密閉容器１に取り付けられている。
【００２７】
電動機室１ｂは密閉容器１を貫通する吐出管２０に連通されている。これによって、吐出口１０と吐出管２０とは、吐出室１ａ、通路１８ａ、１８ｂおよび電動機室１ｂを介して連通されている。また、電動機室１ｂの上部と下部とは、ステータ３ａとロータ３ｂとの隙間２５ａ、およびステータ３ａと密閉容器１の側壁１ｍとの間の隙間２５ｂを介して連通されている。
【００２８】
旋回スクロール６の鏡板６ａの背面には、圧縮機構部２とフレーム７で囲まれた空間３６（以下背圧室と呼ぶ）が形成されている。この背圧室３６には、旋回スクロール６の鏡板６ａに穿設した細孔６ｄを通して吸入圧力と吐出圧力の中間の圧力が導入されるようになっている。これによって、旋回スクロール６を固定スクロール５に押付ける軸方向の付与力が与えられる。
【００２９】
潤滑油２２は密閉容器１の底部に溜められている。この潤滑油２２には、アンモニア冷媒と非相溶の油が用いられ、具体的にはナフテン系またはパラフィン系鉱油やアルキルベンゼン油などが用いられる。尚、油板４７は潤滑油２２の油面上に配設される。
【００３０】
上述した構成において、電動機部３に通電されてロータ３ｂが回転されると、ロータ３ｂに直結した電動機軸部１４ｂが回転され、これに伴って偏心軸部１４ａが偏心回転される。これによって、滑り軸受３２を介して旋回スクロール６が旋回運動される。この旋回運動により、圧縮室８は周囲から次第に中心に移動して容積が減少する。これに伴って、冷媒ガスは吸入管１７から吸入口１６を経て吸入室５ｆへ入り圧縮室８で圧縮が開始される。
【００３１】
一方、密閉容器１内の底部に溜められた潤滑油２２は、密閉容器１内の高圧圧力と背圧室２３の中間圧力との差圧により油吸上管２７を通して吸上げられた後、駆動軸１４内の中央穴１３を上昇し、中央穴１３の上端開口から滑り軸受３２へ給油されると共に、横穴５１を介して滑り軸受３９および円筒コロ軸受４０へ給油される。各軸受部３２、３９、４０へ給油された潤滑油２２は、背圧室３６を経て穴６ｄを通って圧縮室８へ注入され、圧縮中の冷媒ガスに混入する。
【００３２】
この潤滑油を含んだ冷媒ガスは、圧縮室８で圧縮された後に吐出口１０から上部室１ａへ吐出され、通路１８ａ、１８ｂを通って電動機室１ｂへ流入する。なお、図１において、実線の矢印は冷媒ガスの流れを、破線の矢印は潤滑油の流れをそれぞれ示している。
【００３３】
狭い通路１８ａ、１８ｂから広い空間の電動機室１ｂに流入した冷媒ガス（潤滑油を含む）は、隙間２５ａ、２５ｂを鉛直方向に通って下電動機室に至り、再度上方向に向かって上電動機室に戻る。この過程で、冷媒ガス中に含まれる潤滑油の一部分が分離される。一方、電動機室１ｂに流入してステータ３ａ上面に衝突した冷媒ガスは、流れ方向が変更され、その過程でガス中に含まれる潤滑油の一部分が分離され、吐出管２０内へ流出する。なお、分離された潤滑油はステータ外周部の隙間２５ｂを通って流下し、密閉容器１底部に留まる。
【００３４】
本実施例によれば、作動冷媒としてアンモニア冷媒を用い、潤滑油としてアンモニア冷媒に非相溶の潤滑油２２を用いているので、潤滑油２２にアンモニア冷媒がほとんど溶け込むことがない。これによって、滑り軸受３２、３９に供給される潤滑油２２の粘土がアンモニア冷媒を用いても低下せず、これらの軸受３２、３９の潤滑特性を良好にすることが可能である。これによって、オゾン層破壊防止や地球温暖化防止を図りつつ、これらの軸受３２、３９の損傷を防止できて信頼性の高い密閉形スクロール圧縮機１００が得られる。
【００３５】
また、作動冷媒としてアンモニア冷媒を用い、滑り軸受として多孔質青銅および４弗化エチレン樹脂を含む滑り軸受３２、３９を用いているので、ホワイトメタルやアルミ系の材質で軸受部分を構成したものに比較して、高負荷で使用することができると共に、アンモニア冷媒に対する耐食性を向上することができる。これによって、オゾン層破壊防止や地球温暖化防止を図りつつ、高負荷で使用可能であって、しかも滑り軸受３２、３９の耐食性を向上させて信頼性の高い密閉形スクロール圧縮機１００が得られる。
【００３６】
さらには、作動冷媒としてアンモニア冷媒を用い、潤滑油としてアンモニア冷媒に非相溶の潤滑油２２を用い、滑り軸受として多孔質青銅および４弗化エチレン樹脂を含む滑り軸受３２、３９を用いた場合にはアンモニアガスとともに冷凍サイクル中に吐出された潤滑油は容易に圧縮機に戻り、これらの効果が相乗されて極めて信頼性の高い密閉形スクロール圧縮機１００が得られる。
【００３７】
なお、本実施例では溶接で一体に形成された容器に収納された機械を示したが、フランジ部をボルト締め等により結合され一体化された容器に収納されたスクロール圧縮機も本発明に含まれる。
【００３８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、アンモニア冷媒を用いてオゾン層破壊防止や地球温暖化防止を図りつつ、信頼性の高い密閉形スクロール圧縮機を得ることができる。
【００３９】
また、本発明によれば、アンモニア冷媒を用いてオゾン層破壊防止や地球温暖化防止を図りつつ、高負荷で使用可能であってしかも信頼性の高い密閉形スクロール圧縮機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である密閉形スクロール圧縮機の断面図である。
【図２】図１の圧縮機に用いられる旋回スクロールとそれに用いられる滑り軸受の断面図である。
【図３】図２の滑り軸受の断面模式図である。
【図４】図２の滑り軸受の変形例の断面模式図である。
【符号の説明】
１…密閉容器、１ａ…吐出室、１ｂ…電動機室、１ｍ…側壁、２…圧縮機構部、３…電動機部、３ａ…固定子、３ｂ…回転子、５…固定スクロール、５ａ…固定スクロール鏡板、５ｂ…ラップ、５ｆ…吸入室、６…旋回スクロール、６ａ…旋回スクロール鏡板、６ｂ…ラップ、６ｃ…ボス部、７…フレーム、８…圧縮室、１０…吐出口、１４…駆動軸、１４ａ…偏心軸部、１４ｂ…電動機軸部、１６…吸入口、１７…吸入管、１８ａ、１８ｂ…通路、２０…吐出管、２２…潤滑油、２７…油吸上管、１００…密閉形スクロール圧縮機。
【図１】
2004239133.tif 000003
【図２】
2004239133.tif 000004
【図３】
2004239133.tif 000005
【図４】
2004239133.tif 000006