(57)【要約】【課題】潤滑油溜まりの潤滑油不足によって圧縮機構部への給油不足が発生し、圧縮機構部内の摺動部や軸受部の磨耗と焼付き、及びシール力低下による圧縮性能低下等を引き起こしていた。【解決手段】潤滑油量は密閉容器内の底部に形成する潤滑油溜まりの入口孔より上部にある潤滑油の重量に対して入口孔より下部にある潤滑油の重量を５分の１以上になるようにしている。また底シェルの形状は、すり鉢状のドームシェルで構成されており、胴シェルに対して底シェルをインローにて取付けている。【選択図】図２
2005163574.tif 000002
【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及び旋回スクロールを噛み合わせて双方間に圧縮室を形成し、前記旋回スクロールを自転規制機構による自転の規制のもとに円軌道に沿って旋回させたとき前記圧縮室が容積を変えながら移動することで、吸入、圧縮、吐出を行う圧縮機構部と、前記旋回スクロールを駆動させるクランク軸と、その前記クランク軸を駆動させる電動機部と、前記圧縮機構部と前記電動機部を収納する密閉容器を備えており、前記密閉容器は、前記密閉容器の上部を構成する上シェルと前記圧縮機構部と前記電動機部を収納する胴シェルと前記密閉容器の底部を構成する底シェルとの３つのシェルより構成されており、前記底シェルには潤滑油溜まりが形成され、前記密閉容器内を吐出圧力に維持する一方、前記旋回スクロールの前記旋回スクロール羽根面と反対側に前記密閉容器内と圧力的に遮断された背圧室を形成し、前記密閉容器内圧力と前記背圧室との差圧を利用して、前記潤滑油溜まりの潤滑油を前記クランク軸の前記電動機部を挟んで前記圧縮機構部反対側に設けられた入口孔から前記クランク軸内の給油孔を経て、前記圧縮機構部に前記潤滑油を供給する強制給油機構を有するスクロール圧縮機において、前記密閉容器の前記底シェルに形成する前記潤滑油溜まりの前記入口孔より上部にある前記潤滑油の重量に対して前記入口孔より下部にある前記潤滑油の重量を５分の１以上にすることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
密閉容器の底部を構成する底シェルをすり鉢状のドームシェルで構成したことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
密閉容器の底部を構成する底シェルを前記密閉容器の圧縮機構部と電動機部を収納する胴シェルに対して、インローにて取付けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
冷媒を二酸化炭素、潤滑油をポリアルキレングリコールとすることを特徴とする請求項１〜３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、鏡板から渦巻きラップが立ち上がる固定スクロール及び旋回スクロールを噛み合わせて双方間に圧縮室を形成し、旋回スクロールを自転規制機構による自転の規制のもとに円軌道に沿って旋回させたとき圧縮室が容積を変えながら移動することで、吸入、圧縮、吐出を行うスクロール圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のスクロール圧縮機としては、図３に記載されているようなものがあった。この種のスクロール圧縮機の密閉容器１は、密閉容器１の上部を構成する上シェル１ａと、圧縮機構２部と電動機３部を収納する胴シェル１ｂと、密閉容器１の底部を構成する底シェル１ｃの３つのシェルで構成されており、給油機構７には強制給油機構９を採用した構造のものが考案されている。潤滑油の給油方法は、密閉容器１内のクランク軸４の電動機３部を挟んで圧縮機構２部反対側の強制給油機構９部に設けられた入口孔８が底シェル１ｃに形成されている潤滑油溜まり６に浸漬しており、クランク軸４が回転することで入口孔８から潤滑油を吸入し、クランク軸４内の給油孔５を経て圧縮機構２部に潤滑油を供給する構造になっている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１７６７９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の密閉容器の構成では、潤滑油溜まりを形成する底シェルは深さが浅く、潤滑油封入量は少なくなっている。こうした構成では、スクロール圧縮機を駆動させることによって、潤滑油溜まりから密閉容器内の圧縮機構各部へ給油されるにしたがって、潤滑油溜まりの潤滑油は減少し、油面はクランク軸の潤滑油入口孔付近まで低下することになる。また潤滑油溜まりにはクランク軸の回転に伴い遠心力が働くため、すり鉢状の油面が形成される。一方密閉容器内の潤滑油溜まりの油面を境に上部空間は圧縮機構によって圧縮、吐出された高圧冷媒に満たされており、その高圧冷媒が潤滑油溜まりの油面に衝突し、潤滑油は高圧冷媒によって密閉容器内空間に巻き上げられる。
【０００４】
上記のことが原因で、潤滑油溜まりの潤滑油は圧縮機の吐出口より高圧冷媒と共に機外に吐出され、冷凍サイクル内へと流れ込む。結果として潤滑油溜まりの潤滑油が減少してクランク軸の潤滑油入口孔よりも低下する場合には、圧縮機構部への給油不足が発生することから、圧縮機構部内の摺動部や軸受部の磨耗と焼付き、及びシール力低下による圧縮性能低下等の問題が生じるという課題を有していた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明は、スクロール圧縮機の密閉容器の構成に潤滑油溜まりの潤滑油を、密閉容器内の底部に形成する潤滑油溜まりの入口孔より上部にある潤滑油の重量に対して入口孔より下部にある潤滑油の重量を５分の１以上設けたものである。このように潤滑油を設けることにより、密閉容器内の圧縮機構各部に潤滑油を安定供給することを目的とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のスクロール圧縮機は、密閉容器内の圧縮機構内部に潤滑油を常に安定供給することにより、潤滑油不足による圧縮機構部の磨耗と焼付き、シール力低下による圧縮中の冷媒ガス等の漏れによる圧縮性能の低下等を抑制させ、高信頼性および高効率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】
【０００７】
第１の発明は、スクロール圧縮機の密閉容器の底シェルに構成する潤滑油溜まりの潤滑油を、密閉容器の底シェルに形成する潤滑油溜まりの入口孔より上部にある潤滑油の重量に対して入口孔より下部にある潤滑油の重量を５分の１以上にすることにより、圧縮機構の回転数を変化させても、常に入口孔を潤滑油に浸漬することが出来、密閉容器内の圧縮機構各部に潤滑油を安定供給することができる。
【０００８】
第２の発明は、特に第１の発明の密閉容器の底部を構成する底シェルを、すり鉢形状のドームシェルで構成することにより、耐圧性および加工性に優れた密閉容器にすることができる。
【０００９】
第３の発明は、特に第２の発明の密閉容器の底部を構成する底シェルを、胴シェルに対してインローに取付ける構成とすることで、クランク軸の少ない回転数変化で油面レベルを回復させることができるので、より効果的に入口孔を潤滑油に浸漬することができる。
【００１０】
第４の発明は、特に第１から第３の発明の冷媒は二酸化炭素、潤滑油はポリアルキレングリコールを使用した場合も密閉容器内の圧縮機構部に潤滑油を安定供給することができる。
【００１１】
以下、本発明実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるスクロール圧縮機の断面図を示すものである。鏡板１２ａ、１３ａから渦巻きラップが立ち上がる固定スクロール１２及び旋回スクロール１３を噛み合わせて双方間に圧縮室１０を形成し、旋回スクロール１２を自転規制機構１４による自転の規制のもとに円軌道に沿って旋回させたとき圧縮室１０が容積を変えながら移動することで、吸入、圧縮、吐出を行う圧縮機構２部と、旋回スクロール１２を駆動させるクランク軸４と、そのクランク軸４を駆動させる電動機３部と、圧縮機構２部と電動機３部を収納する密閉容器１を備えており、その密閉容器１は、密閉容器１の上部を構成する上シェル１ａと圧縮機構２部と電動機３部を収納する胴シェル１ｂと密閉容器１の底部を構成する底シェル１ｃの３つのシェルから構成されており、その密閉容器１内圧力は吐出圧力となっている。また旋回スクロール１３の羽根面と反対側には密閉容器１内と圧力的に遮断された背圧室１１を形成しており、この背圧室１１は吸入圧力よりも高く、吐出圧力よりも低い一定の中間圧力に維持されている。また給油機構７には強制給油機構９を採用した構造のものが考案されている。潤滑油の給油方法は、密閉容器１内のクランク軸４の電動機３部を挟んで圧縮機構２部反対側の強制給油機構９に設けられた入口孔８が底シェル１ｃに形成されている潤滑油溜まり６に浸漬しており、クランク軸４が回転することで潤滑油溜まり６の入口孔８から潤滑油を吸入し、クランク軸４内の給油孔５を経て圧縮機構２部に潤滑油を供給する構造になっている。
【００１３】
図２は、本発明の第１の実施の形態におけるスクロール圧縮機の密閉容器１の潤滑油溜まり６部分の断面図を示すものである。図２のように潤滑油溜まり６は密閉容器１の底部を構成する底シェル１ｃに形成しており、その潤滑油量は密閉容器１内の底部に形成する潤滑油溜まり６の入口孔８より上部にある潤滑油の重量に対して入口孔８より下部にある潤滑油の重量を５分の１以上になるようにしている。また底シェル１ｃの形状は図２のようにすり鉢状のドームシェルで構成されており、胴シェル１ｂに対して底シェル１ｃをインローにて取付けている。
【００１４】
スクロール圧縮機の駆動に伴って潤滑油溜まり６の潤滑油をクランク軸４の電動機３部を挟んで圧縮機構２部反対側に設けられた強制給油機構９の入口孔８からクランク軸４内の給油孔５を経て圧縮機構２部に給油される。しかしスクロール圧縮機始動時、あるいは高速運転時などは強制給油機構９の吸引力は強くなるため、より勢いよく入口孔８より潤滑油は吸入される。また潤滑油が少なければ、潤滑油同士が持つ粘性力や慣性力も著しく低下する。このため密閉容器１内の高圧冷媒が潤滑油溜まり６の油面に衝突した際、潤滑油は高圧冷媒によって密閉容器１内に巻き上げられやすくなるため潤滑油の持ち出しが多くなる。このことにより著しく潤滑油溜まり６の潤滑油は減少し、潤滑油面が強制給油機構９の入口孔８より低下することによる圧縮機構２部への給油不足が発生する。しかしながら潤滑油量は密閉容器１内の底部に形成する潤滑油溜まり６の入口孔８より上部にある潤滑油の重量に対して入口孔８より下部にある潤滑油の重量を５分の１以上になるようにすることによって、潤滑油同士がもつ粘性力や慣性力も増加し、高圧冷媒の衝突による巻き上げを抑制することができる。結果として入口孔８より油面が低下した場合にはクランク軸４の回転を落とす事により、油面に働く遠心力が弱まり、すり鉢形状の潤滑油油面はフラットに戻ろうとすることから、潤滑油溜まり６の油面高さが上昇する。このことから圧縮機構２の回転数を変化させても常に入口孔８を潤滑油に浸漬することが出来、密閉容器１内の圧縮機構２部に潤滑油を安定供給することができる。
【００１５】
また潤滑油溜まり６を形成する底シェル１ｃをすり鉢状のドームシェルで構成することにより、二酸化炭素のような高圧冷媒を使用した場合も、密閉容器１に耐圧性能が向上する。
【００１６】
また、底シェル１ｃは密閉容器１の胴シェル１ｂに対してインローにて溶接してある。この場合も同様に、高速運転時には潤滑油溜まり６にクランク軸４の回転に伴う遠心力が発生し、油面はすり鉢状に形成される。更に冷媒による潤滑油の持ち出し量が多い場合には、潤滑油面が給油機構の入口孔８より低下し、圧縮機構部２への給油不足が発生する。一方、インローにて取り付けられている底シェル１ｃの断面積は、胴シェル１ｂの断面積に対して小さくなる。よって、クランク軸４の回転を落とすことによって、すり鉢形状の最も外周側の潤滑油が中心部の底シェル１ｃへと流れ込むとき、断面積が小さい分油面レベルをより回復させることができる。つまり、クランク軸４の少ない回転数変化で、より効果的に入口孔８を潤滑油に浸漬することができ、圧縮機構部２へと潤滑油をより安定に供給することができる。またインローでの底シェル１ｃ取付けは容易に行えることから、生産工数を小さくでき、より低コストに加工できる利点もある。
【００１７】
なお、冷媒に二酸化炭素、潤滑油にポリアルキレングリコールを使用した場合、ポリアルキレングリコールは二酸化炭素が溶け込みにくい性質を持っているため従来の冷媒と潤滑油との組み合わせの際に起こっていた冷媒の溶け込みによる潤滑油面上昇は起こりにくくなる。  また冷媒の冷媒密度が大きくなり、潤滑油持ち出し力は大きくなる。そのため従来の底シェル１ｃの構成では、冷媒の衝突よって密閉容器１内に潤滑油が巻き上げられやすくなるため潤滑油の持ち出しが多くなる。このことによって著しく潤滑油溜まり６の潤滑油は減少し、潤滑油不足によって圧縮機構２部への安定給油が出来なくなっていた。
【００１８】
しかしながら、本発明の構成を用いることにより、冷媒の冷媒密度が大きくなり、潤滑油持ち出し力が増大したとしても、底シェル１ｃに形成している潤滑油量は本発明の構成によって従来よりも多くなっていることから、潤滑油同士がもつ粘性力や慣性力も増加する傾向にあるため、冷媒の衝突よって起こる巻き上げを抑制することができる。このことにより、潤滑油溜まり６の油面高さを給油機構７の入口孔８付近に維持することが可能となり、潤滑油を圧縮機構２部へ常に安定供給することができるため、高信頼性および高効率を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
以上のように本発明にかかるスクロール圧縮機は、密閉容器の潤滑油溜まり部をすり鉢状ドームシェルで構成することにより、圧縮機構部へ常に安定した潤滑油を供給できることより、高効率および高信頼性の実現が可能となるので、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】
【００２０】
【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底シェル部の断面図
【図３】従来のスクロール圧縮機の断面図
【符号の説明】
【００２１】
１    密閉容器
１ａ    上シェル
１ｂ    胴シェル
１ｃ    下シェル
２    圧縮機構
３    電動機
４    クランク軸
５    給油孔
６    潤滑油溜まり
７    給油機構
８    入口孔
９    強制給油機構
１０    圧縮室
１１    背圧室
１２    固定スクロール
１２ａ    鏡板
１３    旋回スクロール
１３ａ    鏡板
１４    自転規制機構
【図１】
2005163574.tif 000003
【図２】
2005163574.tif 000004
【図３】
2005163574.tif 000005