(57)【要約】【課題】  冷媒圧縮部に最適な量の潤滑油を確実に供給でき、かつ、ガスリークによる圧縮効率の低下を抑えたスクロール圧縮機を提供する。【解決手段】  メインフレーム３と固定スクロール４１との合わせ面に向けて吐出口が開放された給油通路３５を設け、同給油通路３５内に所定のクリアランスをもって絞りピン３５３を挿入して潤滑油Ｏの流入量を規制するとともに、メインフレーム側の合わせ面に溝状の連通部を形成して吐出口と圧縮室４３内とを連通する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉シェル内に固定スクロールおよび旋回スクロールの各鏡板上に立設された渦巻状の各スクロールラップ同士を互いに噛み合わせることにより、内部に圧縮室が形成される冷媒圧縮部と、同冷媒圧縮部を駆動するモータとを備えるとともに、上記旋回スクロールの鏡板背面とメインフレームとの間の空間が上記旋回スクロールの鏡板背面に摺接するスラストリングにより、上記スラストリング内径側の高圧空間と上記スラストリング外径側の低圧空間にそれぞれ区画され、上記低圧空間はラップ外周の吸入空間と連通するとともに、上記密閉シェル底部の潤滑油を上記高圧空間に導く給油手段を備えているスクロール圧縮機において、
上記メインフレームは、一端の吸入口が上記高圧空間内に向けて開放され、他端の吐出口が上記低圧空間、または、上記スクロールラップの外側に位置し上記低圧空間と連通する吸入室に向けて開放された給油通路と、同給油通路内に所定のクリアランスをもって配置された絞りピンとを含むことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
上記スラストリングは、上記メインフレームとは別体に形成され、上記モータの軸方向に沿って上記メインフレームに対して微動可能に設けられており、上記スラストリングの上端面は、圧力差によって上記旋回スクロールの鏡板背面に押し付けられる請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
上記給油通路は、吸入口が上記高圧空間に開放された横穴と、一端の吐出口が上記メインフレームと上記固定スクロールの合わせ面に開放され、他端が上記横穴に開放された縦穴とからなり、上記吐出口は、上記合わせ面のほぼ半径方向に沿って形成された連通溝を介して上記吸入室に連通している請求項１または２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
上記絞りピンは、上記縦穴内に備えられている請求項３に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
上記連通溝は、上記固定スクロール側の合わせ面に設けられた溝からなる請求項３または４に記載のスクロール圧縮機。
【請求項６】
上記連通溝は、上記スクロールラップを外側に延長する方向、かつ、上記旋回スクロールラップの最外端近傍に形成されている請求項３，４または５に記載のスクロール圧縮機。
【請求項７】
上記スクロールラップのラップ形状は、その最外周に形成される２つの圧縮室が圧縮開始の状態において、ほぼ三日月形状の最外端が中心軸から見てほぼ同方向に設けられている請求項３〜６のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項８】
上記旋回スクロールの旋回運動１回転中において、上記旋回スクロールの鏡板は、その外縁部が常に上記溝と接触する外径に設定されている請求項３〜７のいずれか１項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、空気調和機などの冷凍サイクルに用いられるスクロール圧縮機に関し、さらに詳しく言えば、冷媒圧縮部のガスリークによる圧縮損失を低減したスクロール圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクロール圧縮機は、鏡板に直立する渦巻状のスクロールラップを有する固定スクロールと旋回スクロールとを互いのスクロールラップ同士を噛み合わせ、内部に圧縮室（密閉作動室）を形成してなる冷媒圧縮部が設けられている。
【０００３】
冷媒圧縮部は、旋回スクロールをクランク軸を備えた回転駆動軸により旋回運動させることにより、ラップ同士で形成される三日月状の圧縮室が外側から内側に向かって、その容積を減少しながら移動することで、内部に導かれた低圧冷媒を高圧冷媒へと圧縮するようになっている。
【０００４】
ところで、一般にこの種のスクロール圧縮機は、旋回スクロールの焼き付きを防止するために各摺動部や軸受部に潤滑油を給油している。通常の給油手段としては、縦置き型密閉シェルの場合、密閉シェルの底部に貯留された潤滑油を回転駆動軸内に設けられた供給管を通して旋回スクロールの鏡板背面まで汲み上る途中、または、汲み上げた後に各ジャーナル軸受および旋回スクロールの鏡板背面のスラスト摺動部を潤滑している。
【０００５】
また、ガスリークを低減する目的で潤滑油の一部を圧縮室内に供給する場合もある。その一例として、例えば特許文献１がある。この特許文献１は、絞り機構として絞りピンを内蔵する潤滑油供給路を介して潤滑油を圧縮室の吸入空間に送り込むことにより、潤滑油が圧縮室内で薄膜を形成し、そのシール効果によってガスリークを低減する点が開示されている。
【０００６】
しかしながら、上述した潤滑油供給機構を有するスクロール圧縮機には、次のような課題があった。すなわち、特許文献１に記載のスクロール圧縮機では、潤滑油の流入量を規制する絞りピンが固定スクロールに固定されているため、これと嵌合する給油用の縦穴の位置を高精度に設計する必要があり、製作コストが高くなる。
【０００７】
また、位置決めに必要な精度を要求した場合、縦穴と絞りピンとのクリアランスが小さくなり、十分な給油量が得られないという問題が生じる。さらに他の例として、絞り機構としてノズルを使用する例があるが、ノズルの場合、穴がゴミや摩耗粉で詰まりやすいという問題がある。詰まりを防止するためノズルの穴径を大きくすると、潤滑油が必要以上に給油され、この潤滑油に溶け込んでいる冷媒の量だけ本来の仕事をするため、冷凍サイクルに吐出する冷媒量が減少し、能力が低下するという問題もある。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２１０８５号公報
【特許文献２】特開２００２−８１３８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、冷媒圧縮部に潤滑油を最適な量だけ確実に供給でき、かつ、ガスリークによる圧縮効率の低下を抑えたスクロール圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した目的を達成するため、本発明は以下に示すいくつかの特徴を備えている。請求項１において、密閉シェル内に固定スクロールおよび旋回スクロールの各鏡板上に立設された渦巻状の各スクロールラップ同士を互いに噛み合わせることにより、内部に圧縮室が形成される冷媒圧縮部と、同冷媒圧縮部を駆動するモータとを備えるとともに、上記旋回スクロールの鏡板背面とメインフレームとの間の空間が上記旋回スクロールの鏡板背面に摺接するスラストリングにより、上記スラストリング内径側の高圧空間と上記スラストリング外径側の低圧空間にそれぞれ区画され、上記低圧空間はラップ外周の吸入空間と連通するとともに、上記密閉シェル底部の潤滑油を上記高圧空間に導く給油手段を備えているスクロール圧縮機において、上記メインフレームは、一端の吸入口が上記高圧空間内に向けて開放され、他端の吐出口が上記低圧空間、または、上記スクロールラップの外側に位置し上記低圧空間と連通する吸入室に向けて開放された給油通路と、同給油通路内に所定のクリアランスをもって配置された絞りピンとを含むことを特徴としている。
【００１１】
請求項２において、上記スラストリングは、上記メインフレームとは別体に形成され、上記モータの軸方向に沿って上記メインフレームに対して微動可能に設けられており、その圧力差によって上記スラストリングの上端面は、上記旋回スクロールの鏡板背面に押し付けられることを特徴としている。
【００１２】
請求項３において、上記給油通路は、吸入口が上記高圧空間に開放された横穴と、一端の吐出口が上記メインフレームと上記固定スクロールの合わせ面に開放され、他端が上記横穴に開放された縦穴とからなり、上記吐出口は、上記合わせ面のほぼ半径方向に沿って形成された連通溝を介して上記吸入室に連通していることを特徴としている。
【００１３】
請求項４において、上記絞りピンは、上記縦穴内に備えられていることを特徴としている。
【００１４】
請求項５において、上記連通溝は、上記固定スクロール側の合わせ面に設けられた溝からなることを特徴としている。
【００１５】
請求項６において、上記連通溝は、上記スクロールラップを外側に延長する方向、かつ、上記旋回スクロールラップの最外端近傍に形成されていることを特徴としている。
【００１６】
請求項７において、上記スクロールラップのラップ形状は、その最外周に形成される２つの圧縮室が圧縮開始の状態において、ほぼ三日月形状の最外端が中心軸から見てほぼ同方向に設けられていることを特徴としている。
【００１７】
請求項８において、上記旋回スクロールの旋回運動１回転中において、上記旋回スクロールの鏡板は、その外縁部が常に上記溝と接触する外径に設定されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の発明によれば、絞りピンを所定のクリアランスを持って給油通路内での拘束を解いた状態（いわゆる、フリー）とすることにより、従来のような絞りピンを固定するための固定孔を設けなくてよい。また、給油孔の位置も高精度にする必要が無く、加工コストを低減することができる。
【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、旋回スクロールの鏡板背面とスラストリングとの隙間からの冷媒のリークがなくなり、能力が向上する反面、同隙間からの給油もなくなるため、本発明による給油によって能力が低下することなく圧縮室の潤滑が可能となる。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、給油通路の加工コストを低減できる。請求項４に記載の発明によれば、上記横穴の反吸入口側端部が高圧となり、密閉シェルとの隙間から上記横穴の反吸入口側端部への冷媒の侵入を防ぐことができ、給油量を安定させることができる。
【００２１】
請求項５〜８に記載の発明によれば、潤滑油をできるだけダイレクトに吸入室に送り込むことができるようになり、起動時の潤滑不良を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機の内部構造を模式的に示した断面図である。このスクロール圧縮機１は、メインフレーム３を挟んで上側が吐出室２１、下側が電動機室２２に区画された円筒状の密閉シェル２を縦置きにしたものからなる。
【００２３】
吐出室２１内には、固定スクロール４１および旋回スクロール４２からなる冷媒圧縮部４が収納され、電動機室２２内には、冷媒圧縮部４を駆動するモータ（電動機）５と、その出力軸としての回転駆動軸６とが収納されている。
【００２４】
固定スクロール４１には、円盤状の鏡板４１１の一方の面（図１では下面）に渦巻状のスクロールラップ４１２が一体的に立設されており、ほぼ中央には内部で生成された高圧冷媒を吐出室２１に吐出するための吐出口４１３が設けられている。
【００２５】
旋回スクロール４２には、円盤状の鏡板４２１の一方の面（図１では上面）に渦巻状のスクロールラップ４２２が立設されており、鏡板４２１の背面中央には、旋回スクロール４２を旋回運動させるための回転駆動軸６のクランク軸６２が差し込まれるボス４２３が形成されている。
【００２６】
この固定スクロール４１と旋回スクロール４２の各スクロールラップ４１２，４２２同士を互いに向き合わせて噛み合わせることにより、冷媒圧縮部４の内部に圧縮室４３（密閉作動室）が形成される。
【００２７】
この例において、スクロール圧縮機１は内部高圧型であり、密閉シェル２の上端部には、図示しない冷凍サイクルにて仕事を終えた低圧冷媒を吐出室２１と区画して吸入室４３１に直接引き込むための冷媒吸入管２３が設けられている。
【００２８】
密閉シェル２の側部には、圧縮された高圧冷媒を冷凍サイクルに送り出すための冷媒吐出管２４が設けられている。また、密閉シェル２内の底部には、潤滑油Ｏが一定量貯留されている。
【００２９】
なお、本発明において、モータ５の構成は、あくまでスクロール圧縮機構を備えるに必要な構成要素を備えていればよく、その構成は従来のものと同じであってよいため、本発明では、その具体的な説明は省略する。
【００３０】
電動機５の回転駆動軸６は、モータ５に対して同軸的に配置される主軸６１と、主軸６１の上端側に一体的に形成され、主軸６１に対して偏心配置されたクランク軸６２とを備えている。
【００３１】
回転駆動軸６の内部には、密閉シェル２の底部に溜まっている潤滑油Ｏを冷媒圧縮部４側に供給するための潤滑油供給管６３が主軸６１の回転軸に対して偏心配置されており、その下端は密閉シェル２の底部に貯留された潤滑油Ｏの内部に向けて差し込まれている。この回転駆動軸６の回転によって、潤滑油Ｏが潤滑油供給管６３内を通って下側から旋回スクロール４２の背面に持ち上げられ、供給される。
【００３２】
次に、メインフレーム３は、外周が密閉シェル２の内壁面に沿って固定される円盤状を有し、その中央には回転駆動軸６の主軸６１を軸支する主軸受け３１が形成されている。メインフレーム３の上面側には、旋回スクロール４２が収納される収納凹部３２が形成されている。
【００３３】
収納凹部３２は、上端面側が下側に向かって環状に一段低く形成された第１凹部３２１を有し、第１凹部３２１上に旋回スクロール４２の自転防止用のオルダムリング７が載置されている。
【００３４】
収納凹部３２の中央には、第１凹部３２１よりもさらに一段低く形成された第２凹部３２２が形成されており、第２凹部３２２内には、回転駆動軸６のクランク軸６２と、旋回スクロール４２のボス４２３が旋回運動可能な状態で格納されている。
【００３５】
第２凹部３２２の内壁面には、環状のスラストリング８が嵌合されている。スラストリング８は、円筒状のリング体からなり、上端面が旋回スクロール４２の鏡板４２１背面と摺接する。スラストリング８は、外周面が第２凹部３２２の内壁面に沿って埋設された弾性シール部材３４を介してシールされている。
【００３６】
このスラストリング８により、旋回スクロール４２の鏡板４２１背面とメインフレームとの間の空間のうち、スラストリング８内径側の空間（すなわち、第２凹部３２２）が高圧空間、スラストリング８外径側の空間（すなわち、第２凹部３２１）が低圧空間としてそれぞれ区画される。これにより、低圧空間３２１は、吸入室４３１と実質的に連通し、常時吸込圧（低圧）となる。
【００３７】
メインフレーム３には、回転駆動軸６により送り込まれ、仕事を終えた潤滑油Ｏを再び電動機室２２内に戻すための排油通路３３と、潤滑油Ｏの一部を吸入室４３１内に送り込むための給油通路３５とがさらに設けられている。
【００３８】
排油通路３３は、一端の吸入口が第２凹部３２２の周壁面に向けて開放され、他端の吐出口がメインフレーム３の下端面から電動機室２２内に向けて開放されており、メインフレーム３の半径方向に沿ってＬ字状に形成されている。
【００３９】
給油通路３５は、一端の吸入口が第２凹部３２２の周壁面に向けて開放され、他端の吐出面がメインフレーム３と固定スクロール４１との合わせ面に向けて開放されている。給油通路３５は、メインフレーム３の半径方向に沿って延設された横穴３５１と、メインフレーム３の軸線方向に沿って平行に形成された縦穴３５２とを備えている。
【００４０】
横穴３５１は、一端が上記吸入口として第２凹部３２２内に向けて開放され、他端がメインフレーム３の外周面において密閉シェル２の内壁によって閉塞されており、その一部に縦穴３５２の下端が接続されている。
【００４１】
縦穴３５２は、下端が横穴３５１に接続され、上端が吐出口としてメインフレーム３と固定スクロール４１の合わせ面に向けて延設された直線穴からなり、内部には所定のクリアランスをもって潤滑油Ｏの流入量を規制する絞りピン３５３が挿入されている。
【００４２】
この実施形態において、絞りピン３５３は金属製の丸棒からなり、縦穴３５２内に摺動可能な状態で挿入されている。これによれば、縦穴３５２の位置精度を必要としない分、加工コストを抑えることができる。また、絞りピン３５３が縦穴３５２内で動きやすいため、縦穴３５２のゴミなどの詰まりを防止できる。
【００４３】
この実施形態において、排油通路３３の吸入口は、第２凹部３２２の底面よりも若干高い位置に開口されており、これに対して、給油通路３５の吸入口は第２凹部３２２の底面とほぼ同一平面となるように開放されている。
【００４４】
これによれば、給油通路３５には常に潤滑油Ｏが供給され、第２凹部３２２の底部に一定量の潤滑油Ｏが溜まると、不要な潤滑油Ｏは、吸入口を通して排油通路３３に流れ込み電動機室２２内へと戻される。
【００４５】
固定スクロール４１のメインフレーム３に対する合わせ面には、給油通路３５の吐出口と吸入室４３１とを連通する連通部４４が設けられている。図２に示すように、連通部４４は、固定スクロール４１の外周方向から内周方向にかけて半径方向に沿って直線上に形成された溝からなり、一端が給油通路３５の吐出口の直上とされ、他端が圧縮室４３内の吸入空間４３１に向けて開放されている。
【００４６】
これによれば、給油通路３５を通って吐出口まで持ち上げられた潤滑油Ｏは、連通部４４に沿って移動し、吸入室４３１内に運ばれる。このとき、旋回スクロール４２の鏡板４２１外周とメインフレーム３の第１凹部３２２の内周との間に形成される隙間４５が大きすぎると潤滑油Ｏが低圧空間３２１に流れ落ち、吸入室４３１へ直接給油する量が減少する。
【００４７】
そこで、本発明において、旋回スクロール４２の旋回運動１回転中において、旋回スクロール４２の鏡板４２１の外縁部が常に溝４４の形成範囲内に含まれるように旋回運動可能な距離に設定されている。これによれば、潤滑油Ｏが溝４４を伝って旋回スクロール４２の鏡板４２１のラップ側の吸入室４３１に直接供給されやすくなり、起動時の圧縮室４３への給油性能が向上する。
【００４８】
この実施形態において、固定スクロール４１および旋回スクロール４２は、図２に示すように、各スクロールラップ同士を噛み合わせた際に最外周に形成される２つの圧縮室４３の閉じ込み端が中心に対して対称であるスクロール型圧縮機とされている。
【００４９】
また、これ以外に図３に示すように、閉じ込み端が中心軸から見てほぼ同一方向である非対称圧縮室スクロールであってもよい。これによれば、溝４４を吐出した潤滑油Ｏが両方の圧縮室４３にダイレクトに入りやすくなる。
【００５０】
また、この実施形態では、連通部４４は、圧縮室４３に低圧冷媒を引き込むための冷媒吸入管２３と旋回スクロールラップ最外周端との間に配置されているが、図３に示すように、冷媒吸入管２３の直下、すなわち同一方向に設けてもよい。
【００５１】
さらに、この実施形態において、連通部４４は、固定スクロール４１とメインフレーム３との合わせ面のうち、固定スクロール４１側に形成された連通溝からなるが、メインフレーム３側に設けてもよい。
【００５２】
すなわち、図４に示すように、メインフレーム３の合わせ面（上端面）に溝状の連通部３６を設ける。ただし、この場合、連通部３６の吐出方向が圧縮室４３より下方となり、潤滑油Ｏが圧縮室４に直接入りにくくなる。そこで、潤滑油Ｏを確実に送り届けるには、旋回スクロール４２の鏡板４２１の一部に切欠部４２３を設けて、ここから潤滑油Ｏを圧縮室４３内に取り込むようにした方がよい。なお、連通部３６と切欠部４２３とは旋回スクロール４２の旋回範囲を含む同一直線上に形成されていることが好ましい。
【００５３】
このスクロール圧縮機１を駆動すると、図１に示すように、仕事を終えた低圧冷媒は冷媒吸入管２３から吸入室４３１を通って圧縮室４３内に引き込まれ、圧縮室４３が外周側から内周側に移動するにつれて圧縮される。圧縮された高圧冷媒は、吐出口４１３から吐出室２１内に吐出され、固定スクロール４１とメインフレーム３に設けられた冷媒通路３７を通って電動機室２２に運ばれた後、冷媒吐出管２４から再び冷凍サイクルへと送り出される。
【００５４】
潤滑油Ｏは、回転駆動軸６の回転により、内部の潤滑油供給管６３を通って旋回スクロール４２のボス４２３内部に汲み上げられた後、ボス４２３内周のクランク軸受を潤滑する。このとき、潤滑油Ｏの一部は、潤滑油供給管６２の途中に設けられた潤滑孔６３１から吐出され、メインフレーム３の主軸受け３１を潤滑する。クランク軸受および主軸受けを潤滑した後、メインフレーム３の第２凹部３２２内に溜まった潤滑油Ｏは、排油通路３３を通って電動機室２２に滴下し、再び密閉シェル２の底部に溜まる。
【００５５】
一部の潤滑油Ｏは、圧力差によって、給油通路３５からメインフレーム３と固定スクロール４１との合わせ面まで持ち上げられ、連通部４４から吸入室４３１内に引き込まれる。
【００５６】
吸入室４３１内に引き込まれた潤滑油Ｏは、吸入冷媒とともに圧縮室４３に吸入され、各ラップ間に薄膜を形成することにより、圧縮室４３内における摺動部の摩擦低減および冷媒のガスリークの低減により、圧縮効率が向上する。
【００５７】
圧縮室４３の潤滑を終えた潤滑油Ｏは、高圧冷媒とともに吐出口４１３から吐出室２１に吐出され、吐出冷媒とともに冷媒通路３７を通って電動機室２２内に引き戻され密閉シェル２の底部に滴下する。
【００５８】
この実施形態において、吸入室４３１に冷媒を供給する冷媒供給管２３は、密閉シェル２の上端部から吸入室４３１内に軸方向に沿って平行に差し込まれているが、密閉シェル２の側部から吸入室４３１内に水平に差し込まれるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機の内部構造を模式的に示した断面図。
【図２】固定スクロールと旋回スクロールの各スクロールラップの相対位置を説明する説明図。
【図３】上記スクロールラップの変形例を示す模式図。
【図４】連通部の変形例を説明するための説明図。
【符号の説明】
【００６０】
１  スクロール圧縮機
２  密閉シェル
３  メインフレーム
３１  主軸受け
３２  収納凹部
３２１  第１凹部
３２２  第２凹部
３３  排油通路
３４  弾性シール部材
３５  給油通路
３５１  横穴
３５２  縦穴
３５３  絞りピン
４  冷媒圧縮部
４１  固定スクロール
４２  旋回スクロール
４３  圧縮室
４３１  吸入室
４４  連通部
４５  隙間
Ｏ  潤滑油
【図１】
2005083290.tif 000003
【図２】
2005083290.tif 000004
【図３】
2005083290.tif 000005
【図４】
2005083290.tif 000006