(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および圧縮室での漏れ損失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と圧縮室１５に間欠的に開口し、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、かつ、圧縮室１５の漏れ損失を低減することにより、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、前記旋回スクロールの駆動によって、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の一部に前記高圧部のオイルを間欠的に導くとともに、前記圧縮室内に前記高圧部のオイルを間欠的に導く連通路を設けたことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記連通路によって、前記旋回スクロールの前記渦巻きラップの外壁面と前記固定スクロールの前記渦巻きラップの内壁面で形成される圧縮室の圧縮開始点よりも圧縮した圧縮室に、前記高圧部のオイルを導い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】
前記連通路を前記旋回スクロールの鏡板内部に設けたことを特徴とする請求項１〜２記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記連通路の一部を絞り効果をもつ細穴としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
作動冷媒に二酸化炭素を用いたことを特徴とする請求項１〜４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、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４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４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】
また、二酸化炭素冷媒を使用する場合、圧縮機の吐出圧力と吸入圧力の圧力差は、フロンを冷媒とする従来の冷凍サイクルの圧力差の約７〜１０倍以上高い。このため、圧縮室内での漏れにより更に性能の低下を引き起こしていた。
【０００６】
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、旋回スクロールのスラスト面での摩擦損失低減は実現できるが、圧縮室内における漏れによる体積効率低下までは考慮していない。
【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、圧縮室内での漏れを低減し、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、旋回スクロールの駆動によって、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の一部に高圧部のオイルを間欠的に導くとともに、圧縮室内に高圧部のオイルを間欠的に導く連通路を設けたものである。
【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
ルを導いているため、油膜厚さを厚くでき、摺動損失を低減するとともに、オイルによる良好な潤滑により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。また、圧縮室内へも適量のオイルを導いているため、吸入加熱による性能低下なく、圧縮室内の漏れ損失を低減できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のスクロール圧縮機は、吐出圧力と吸入圧力の圧力差が高い場合でも、摺動損失および漏れ損失低減により圧縮機効率を向上でき、冷凍空調機器の高効率化が実現できるとともに、比較的摺動の厳しいスラスト面での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、旋回スクロールの駆動によって、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の一部に高圧部のオイルを間欠的に導くとともに、圧縮室内に高圧部のオイルを間欠的に導く連通路を設けたものである。
【００１２】
特に、高差圧が発生した場合、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。また、圧縮機の吐出圧力と吸入圧力の圧力差が高いと、圧縮室内での漏れにより、性能の低下を引き起こしていた。本発明によって、圧縮室内へ適量のオイルを導いているため、圧縮室内の漏れ損失を低減でき、更に高効率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、連通路によって、旋回スクロールの渦巻きラップの外壁面と固定スクロールの渦巻きラップの内壁面で形成される圧縮室の圧縮開始点よりも圧縮した圧縮室に、高圧部のオイルを導いたものである。これによって、高温のオイルが圧縮室の吸入部に導かれ発生する吸入加熱による性能低下がなく、圧縮室へ適量のオイルを導くため、圧縮室内の漏れ損失を低減でき、高効率なスクロール圧縮機を実現できる。
【００１４】
第３の発明は、特に第１〜２の発明で、連通路を旋回スクロールの鏡板内部に設けたものである。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と圧縮室内に高圧部のオイルを、比較的容易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。
【００１５】
第４の発明は、連通路の一部を絞り効果をもつ細穴としたものである。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および圧縮室内へ適量のオイルを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。
【００１６】
第５の発明は、特に第１〜４の発明で、作動冷媒に二酸化炭素を用いたものである。
二酸化炭素冷媒は、高差圧冷媒であるため、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。また、二酸化炭素冷媒を使用する場合、圧縮機の吐出圧力と吸入圧力の圧力差は、フロンを冷媒とする従来の冷凍サイクルの圧力差の約７〜１０倍以上高く、圧縮室内での漏れにより更に性能の低下を引き起こしていた。第１〜４の発明により、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導いているため、油膜厚さを厚くでき、摺動損失を低減するとともに、オイルによる良好な潤滑により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。また、圧縮
室内へも適量のオイルを導いているため、吸入加熱による性能低下なく、圧縮室内の漏れ損失を低減でき、高効率で高信頼性なスクロール圧縮機を実現できる。
【００１７】
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。
【００１８】
（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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、旋回スクロール１３の駆動によって、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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、旋回スクロール１３の駆動にともなって、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に間欠的に開口（図２（ａ））および、圧縮室１５に間欠的に開口（図２（ｂ））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。
【００２７】
図３は、スクロール圧縮機の固定スクロール１２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、高圧部３０のオイル６は、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と、圧縮室１５に間欠的に開口している（（ａ））。
【００２８】
旋回スクロール１３の駆動によって、旋回スクロール１３が図２（ａ）のような位置にある時は、高圧部３０のオイル６が、連通路８０を通って、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に間欠的に給油される。
【００２９】
これにより、高差圧運転下では、固定スクロール１２の鏡板と旋回スクロール１３の鏡板１３ａにおける摺動面で、過大な押し付け力が発生し、固定スクロール１２の鏡板と旋回スクロール１３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、性能低下が発生しやすいが、連通路８０により、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、旋回スクロール１３の駆動によって、旋回スクロール１３が図２（ｂ）のような位置にある時は、高圧部３０のオイル６が、連通路８０を通って、圧縮室１５に間欠的に給油される。
【００３１】
これにより、圧縮機の吐出圧力と吸入圧力の圧力差が高い場合、圧縮室内での漏れにより性能の低下を引き起こしていたが、圧縮室１５へ適量のオイル６を導いているため、圧縮室１５の漏れ損失を低減でき、高効率なスクロール圧縮機を実現できる。
【００３２】
また、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および圧縮室１５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。
【００３３】
（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態のスクロール圧縮機は、連通路８０が、高圧部３０のオイル６を、旋回スクロール１３の渦巻きラップ１３ｄの外壁面と固定スクロール１２の渦巻きラップ１２ｂの内壁面で形成される圧縮室１５の圧縮開始点よりも圧縮した圧縮室１５に導くような位置に設定している（図示せず）。
【００３４】
これにより、高温のオイル６が圧縮室１５の吸入部に導かれ発生する吸入加熱による性能低下がなく、圧縮室１５へ適量のオイル６を導くため、圧縮室１５の漏れ損失を低減でき、高効率なスクロール圧縮機を実現できる。
【００３５】
（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態のスクロール圧縮機は、作動冷媒に二酸化炭素を用いたものである。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１３の鏡板１３ａと固定スクロール１２の鏡板１２ａとが摺動する面１３ｂには、過大な押し付け力が発生し、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、本発明の第１〜２の実施の形態により、連通路８０を通って、高圧のオイル６を摺動面１３ｂに給油するため、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。
【００３６】
また、二酸化炭素冷媒を使用する場合、圧縮機の吐出圧力と吸入圧力の圧力差が、フロンを冷媒とする従来の冷凍サイクルの圧力差の約７〜１０倍以上高く、圧縮室１５での漏れにより更に性能の低下を引き起こしていたが、本発明の第１〜２の実施の形態により、連通路８０を通って、高圧部３０のオイル６を、圧縮室１５に適量導くため、圧縮室１５の漏れ損失を低減でき、高効率なスクロール圧縮機を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、高差圧運転下でも、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】
【００３８】
【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】従来のスクロール圧縮機の断面図
【符号の説明】
【００３９】
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  連通路
９０  溝
【図１】
2007032294.tif 000003
【図２】
2007032294.tif 000004
【図３】
2007032294.tif 000005
【図４】
2007032294.tif 000006