(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に回転自在に支持された回転軸と、該回転軸に偏心軸受を介して旋回可能に取り付けられた旋回スクロールと、該旋回スクロールと噛み合って圧力室を形成する固定スクロールと、回転軸の駆動時、回転軸中を経て偏心軸受を潤滑する潤滑油とを備えるスクロール圧縮機において、
旋回スクロールの旋回時、前記潤滑油を圧力室の吸入側に間欠的に送り込む油間欠供給手段を備え、
前記油間欠供給手段は、旋回スクロールの端板において、旋回スクロールを支持するフレームと摺接することと離間することとを繰り返す接離繰返し軌跡上に設けられた誘導孔を備え、
前記誘導孔は、前記端板の底面に設けられたボス部において、該ボス部の底面に設けられ、前記回転軸周囲の油溜まりに開口されることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
請求項１記載のスクロール圧縮機において、
前記油間欠供給手段は、前記誘導孔と接続し、かつ旋回スクロールの端板の側方に開口された噴出孔、および／または、前記誘導孔と接続し、かつ旋回スクロールのラップの先端に前記潤滑油を送り出すラップ孔を備えることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項３】
請求項１又は２記載のスクロール圧縮機において、
前記ボス部は、その底面が前記フレーム上にスラストリングを介して支持され、
前記誘導孔は、前記ボス部の旋回移動に伴って前記スラストリング上で摺接する領域と、そこから内側に離間する領域とからなる二つの領域を有する前記接離繰返し軌跡上に設けられることを特徴とするスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スクロール圧縮機に係り、特に空調装置や冷凍装置に使用されている熱交換媒体を圧縮するのに好適な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスクロール圧縮機は、密閉形状のハウジング内に、互いに噛み合って圧力室を形成する固定スクロール及び旋回スクロールと、旋回スクロールを軸受を介して偏心位置で回転自在に支持する回転軸と、回転軸を経て軸受に潤滑油を給油する油溜まりとが密閉ハウジング内に収容されている。
そして、モータ部によって回転軸が駆動されると、該回転軸の回転によって旋回スクロールが固定スクロールに対し自転が阻止された状態で相対的に公転旋回することより、圧力室内に供給された熱交換媒体が外周の吸入側から中央部に至るに従って次第に圧縮されるようになっている。
【０００３】
この場合、図８に示すように、固定スクロール１の端板２の底面には渦巻き状のラップ３が突設されると共に、ラップ３の先端にシール材４が装着される一方、旋回スクロール５の端板６の上面にも渦巻き状のラップ７が突設されると共に、そのラップ６の先端にシール材８が装着されている。そして、これら固定スクロール１と旋回スクロール５とが組み付けられたとき、固定スクロール１のシール材４が旋回スクロール５の端板６と摺接すると共に、旋回スクロール５のシール材８が固定スクロール１の端板２と摺接させることでシールされる他、両スクロール１、５間が良好に摺動できるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、スクロール圧縮機は、固定スクロール上での旋回スクロールの旋回時、固定スクロールのラップと旋回スクロールのラップとが摺接することから、両者間を潤滑する必要があり、従来においては、圧力室に供給される熱交換媒体中に微量の潤滑油を含ませることで対処していた。
しかしながら、高速回転仕様のスクロール圧縮機にあっては、旋回スクロールと固定スクロールとが高速で摺接するので、熱交換媒体中に含まれる微量の潤滑油だけでは、十分な潤滑性能が得られない問題があった。
【０００５】
一方、スクロール圧縮機の内部に、旋回スクロールを支承している偏心軸受等を潤滑かつ冷却するため、潤滑油が貯留されているが、その潤滑油の一部を固定スクロールと旋回スクロール間に常時供給して潤滑させる技術のものが提案されている。
しかしながら、この従来技術では、潤滑油が圧力室に常時供給されると、供給過剰となってしまい、その分だけ熱交換媒体の圧縮量が減少するので、圧縮効率が下がり、性能低下を引き起こす問題があった。
【０００６】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、固定スクロールと旋回スクロール間を良好に潤滑して、圧縮効率及び性能の低下を防止することができるスクロール圧縮機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、ハウジング内に回転自在に支持された回転軸と、該回転軸に偏心軸受を介して旋回可能に取り付けられた旋回スクロールと、該旋回スクロールと噛み合って圧力室を形成する固定スクロールと、回転軸の駆動時、回転軸中を経て偏心軸受を潤滑する潤滑油とを備えるスクロール圧縮機において、旋回スクロールの旋回時、前記潤滑油を圧力室の吸入側に間欠的に送り込む油間欠供給手段を備え、前記油間欠供給手段は、旋回スクロールの端板において、旋回スクロールを支持するフレームと摺接することと離間することとを繰り返す接離繰返し軌跡上に設けられた誘導孔を備え、前記誘導孔は、前記端板の底面に設けられたボス部において、該ボス部の底面に設けられ、前記回転軸周囲の油溜まりに開口されることを特徴とする。
【０００８】
この発明に係るスクロール圧縮機によれば、圧力室に対し、潤滑油を間欠的に供給することで潤滑油が過剰になるのを防ぐと共に適宜の量で送ることができ、しかも潤滑油が霧状に噴出して圧力室の吸入側に供給されるので、旋回スクロール及び固定スクロール間全体が良好に潤滑される。また、旋回スクロールの旋回時、端板がフレームから離間した位置に旋回移動したとき、ボス部の底面に開口されている誘導孔から油溜まりの潤滑油が導入されて圧力室の吸入側に供給され、誘導孔がフレームと摺接する位置に旋回移動したとき、誘導孔が塞がれて潤滑油の供給が停止されるので、潤滑油の供給と供給停止とを繰り返すことができ、圧力室に潤滑油を確実に間欠的に供給することができる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のスクロール圧縮機において、前記油間欠供給手段は、前記誘導孔と接続し、かつ旋回スクロールの端板の側方に開口された噴出孔、および／または、前記誘導孔と接続し、かつ旋回スクロールのラップの先端に前記潤滑油を送り出すラップ孔を備えることを特徴とする。
【００１０】
この発明に係るスクロール圧縮機によれば、旋回スクロールの旋回時、誘導孔に導入された潤滑油が、噴出孔を経て端板の側方から霧状に噴出して圧力室の吸入側に供給されるので、旋回スクロール及び固定スクロール間全体が良好に潤滑される。また、誘導孔に導入された潤滑油が、ラップ孔を経てラップの先端に流出するので、旋回スクロールのラップと、これと摺接する固定スクロールの端板間に潤滑油による膜、つまり潤滑油膜を形成することができ、この潤滑油膜がラップと固定スクロール間を密封する結果、両者を良好にシールすることができる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載のスクロール圧縮機において、前記ボス部は、その底面が前記フレーム上にスラストリングを介して支持され、前記誘導孔は、前記ボス部の旋回移動に伴って前記スラストリング上で摺接する領域と、そこから内側に離間する領域とからなる二つの領域を有する前記接離繰返し軌跡上に設けられることを特徴とする。
【００１２】
この発明に係るスクロール圧縮機によれば、誘導孔がボス部の旋回移動に伴ってスラストリング上で摺接と離間を繰り返すことにより、潤滑油を間欠的に導入することができる。しかも、誘導孔の位置に基づき、誘導孔がスラストリングによって開放されている時間と塞がれている時間とが決定されるので、誘導孔の位置を変えて開放時間を調節することによって、潤滑油の供給量を的確に調整することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図１から図７はこの発明の一実施の形態に係るスクロール圧縮機を示し、図１はスクロール圧縮機を示す全体図、図２は旋回スクロールと固定スクロールの噛み合い状態を示す説明図、図３は図１の要部を示す拡大図、図４は旋回スクロールの誘導孔がスラストリングによって塞がれた状態を示す拡大説明図、図５は旋回スクロールの誘導孔がスラストリングから開放された状態を示す拡大説明図、図６は旋回スクロールの旋回時、スラストリング上における誘導孔の移動経路を示す説明図、図７は潤滑油の膜によって旋回スクロールと固定スクロール間をシールする状態を示す拡大説明図である。
図１に示す実施形態のスクロール圧縮機１０は、密閉形状をなすハウジング１１内に回転自在に支持された回転軸１２と、回転軸１２に偏心軸受１９を介して旋回可能に取り付けられた旋回スクロール２０と、該旋回スクロール２０と噛み合って圧力室２７を形成する固定スクロール２４と、回転軸１２の駆動時、回転軸１２中を経て偏心軸受１９等を潤滑する潤滑油３１とを備えている。
【００１４】
そして、回転軸１２が駆動されると、これによって旋回スクロール２０が固定スクロール２４に対し自転が阻止された状態で相対的に公転旋回運動し、旋回スクロール２０と固定スクロール２４とによって画成された圧力室２７（図２参照）に吸入された熱交換媒体（ガス）が、両スクロール２０、２４間の外周の吸入側から中央部に至るに従って次第に圧縮されるようになっている。
【００１５】
詳しく述べると、回転軸１２は、ハウジング１１内の下部に設けられた軸受フレーム１４にラジアル軸受１５Ａ及びスラスト軸受１５Ｂを介して下部が支承され、回転自在に起立している。回転軸１２は、その周囲に設けられた回転子１６と、ハウジング１１の内壁に回転子１６と対向して設けられた筒状の固定子１７とからなるモータ部を備え、配線部１８より通電されたとき、回転子１６と固定子１７間に磁気回路が形成されることで軸周りに回転する。
【００１６】
回転軸１２の上部には、該回転軸１２の中心線と軸線をずらして偏心軸部１３が設けられ、この偏心軸部１３に偏心軸受１９を介して旋回スクロール２０が旋回可能に取り付けられている。
【００１７】
旋回スクロール２０は、端板２１の上方に渦巻き状に起立してラップ２２が設けられる一方、端板２１の底面にはボス部２３が設けられ、ボス部２３内にブッシュ等を介して回転軸１２の偏心軸部１３が嵌入されることで、回転軸１２に対し偏心して旋回可能に取り付けられている。
固定スクロール２４は、端板２５に渦巻き状に垂下するラップ２６が設けられている。この場合、図２に示すように、固定スクロール２０のラップ２２と旋回スクロール２４のラップ２６とは互いに所定距離をもって偏心し、かつ１８０度の角度の位相差をもって噛み合うことにより、複数個の圧力室２７を形成するようになっている。
【００１８】
このような圧力室２７には、図１に示すように、熱交換媒体を吸入するための吸入管２８が接続され、固定スクロール２４に対し旋回スクロール２０が偏心して旋回すると、旋回スクロール２０の公転旋回運動によって容積が次第に減少するに伴い、熱交換媒体が圧縮されながら中央部に至り、そこから固定スクロール２４内に設けられている吐出ポート（図示せず）を経て吐出弁２９を押し開いて圧力室２７外に出た後、図示しない媒体通路を経ることで排出管３０より排出されるようになっている。
【００１９】
更に、ハウジング１１内の下部には潤滑油３１が貯留されている。この潤滑油３１は、回転軸１２の駆動時、図示しないオイルポンプも駆動されると、回転軸１２中の流路１２ａを経て、図３に示す回転軸１２の先端側と旋回スクロール２０のボス部２３間の第１油溜まり３２Ａに圧送されることで、偏心軸受１９及びその周辺の摺動部を潤滑する。そして、潤滑油３１は回転軸１２を伝わりながら落ちて回転軸１２周囲の第２油溜まり３２Ｂにも一旦貯留され、そこから下方に落ちて元の位置に戻る。そのため、流路１２ａは、回転軸１２及び偏心軸部１３に軸方向に沿って貫通形成されている。
なお、オイルポンプ以外として、運転時、ハウジング１１内の背圧を利用することで潤滑油３１を圧送することもある。
【００２０】
一方、旋回スクロール２０は、ハウジング１１内に取り付けられたフレーム３３に旋回可能に支持されている。即ち、旋回スクロール２０は、図１及び図３のように、ハウジング１１に取り付けられたフレーム３３上に端板２１がオルダムリング３４を介して支持されると共に、端板２１のボス部２３がスラストリング３５を介して支持されている。このスラストリング３５は、図４及び図５に示すように、フレーム３３の内周側に装着されたシール部材３６上にセットされ、旋回スクロール２０が旋回したとき、旋回スクロール２０と摺接することで旋回スクロール２０に作用するスラスト力を支持するようになっている。
【００２１】
なお、オルダムリング３４は、旋回スクロール２０の公転旋回運動を許容しつつつその自転を阻止する。固定スクロール２４は、フレーム３３上にボルト等によって固定されている。
【００２２】
そして、この実施形態では、旋回スクロール２０の旋回時、旋回軸受１９側に圧送される潤滑油３１の一部を、圧力室２７の吸入側に間欠的に送り込む油間欠供給手段４０を備えている。
この油間欠供給手段４０は、図３に示すように、旋回スクロール２０の端板２１のボス部２３の底面に設けられた誘導孔４１と、その誘導孔４１と一端が接続すると共に、他端が旋回スクロール２０の端板２１の側方に開口された噴出孔４２とを備えている。
【００２３】
この場合、誘導孔４１は、ボス部２３の底面に対し、該ボス部底面がフレーム３３と摺接することと離間することとを繰り返す接離繰返し軌跡に設けられている。即ち、誘導孔４１は、旋回スクロール２０の旋回時、図４に示すように、スラストリング３５と摺接する位置にあると、第２油溜まり３２Ｂ内の潤滑油３１を導入せず、また図５に示すように、ボス部２３が移動することでスラストリング３５から離間した位置にあると、第２油溜まり３２Ｂ内の潤滑油３１を導入するようになっている。
【００２４】
つまり、誘導孔４１は、図６に示すように、ボス部２３の旋回移動に伴ってスラストリング３５上で摺接する領域（斜線部）Ｋ１と、そこから内側に離間する領域（白抜き部）Ｋ２とからなる二つの領域Ｋ１、Ｋ２を有する接離繰返し軌跡Ｋ上に設けられることで、潤滑油３１を間欠的に導入するようになっている。
【００２５】
また、油間欠供給手段４０は、誘導孔４１と一端が接続され、他端が旋回スクロール２０のラップ２２の先端に開口されたラップ孔４３を備え、潤滑油３１がラップ２２の先端から送り出されるようになっている。このラップ孔４３は詳細に図示していないが、ラップ２２に対しその渦巻き状の長さに沿い適宜の間隔を隔てて複数設けられている。
【００２６】
この実施形態のスクロール圧縮機１０は、上記のように構成されているので、今、モータ部によって回転軸１２が駆動されると、旋回スクロール２０が固定スクロール２４に対し自転が拘束されながら偏心した位置で相対的に旋回することにより、固定スクロール２４及び旋回スクロール２０間に画成された圧力室２７の吸入側から熱交換媒体が吸入される。その際、熱交換媒体は、旋回スクロール２０の公転旋回運動により圧力室２７の容積が減少するに伴い、圧縮されながら中央部に導かれ、所定圧となったところで吐出弁２９を押し開いて圧力室２７外に出た後、排出管３０より排出される
【００２７】
一方、回転軸１２の駆動によって図示しないオイルポンプも駆動され、ハウジング１１内に貯留されている潤滑油３１が回転軸１２中の流路１２ａを経て、回転軸１２の上端と旋回スクロール２０のボス部２３間の第１油溜まり３２Ａに圧送され、そこから下に伝い落ちて偏心軸受１９及び周辺の摺動部を潤滑かつ冷却すると共に、そこから伝い落ちて第２油溜まり３２Ｂに溜まり、その後、更に下方に落ちて元の位置に戻ることとなる。
【００２８】
その場合、旋回スクロール２０に油間欠供給手段４０が設けられているので、旋回スクロール２０がフレーム３３上で旋回しているとき、油供給手段４０が第２油溜まり３２Ｂ内の潤滑油３１を導入することで圧力室２７に潤滑油３１を供給することができる。
【００２９】
即ち、旋回スクロール２０の端板２１のボス部２３の底面に誘導孔４１が設けられると共に、その誘導孔４１と接続する噴出孔４２が設けられ、旋回スクロール２０のボス部２３がフレーム３３上にセットされているスラストリング３５上での旋回しているとき、誘導孔４１が図５及び図６のように、スラストリング３５から離間して開放された位置に移動すると、誘導孔４１に第２油溜まり３２Ｂの潤滑油の一部が導入され、これによって潤滑油３１が誘導孔４１から噴出孔４２を経て端板２１の側方に噴出すると共に、噴出した潤滑油３１が図３に示す矢印のように圧力室２７の吸入側に供給されることとなる。
【００３０】
このとき、旋回スクロール２０がフレーム３３上を旋回しているので、図４に示すように、ボス部２３の誘導孔４１がスラストリング３５と摺接することで塞がれると、第２油溜まり３２Ｂ内の潤滑油３１が誘導孔４１に導入されることが停止される。
【００３１】
従って、旋回スクロール２０の旋回時、ボス部２３の誘導孔４１がスラストリング３５から離間した位置に移動したとき、潤滑油３１が誘導孔４１から導入されて圧力室２７の吸入側に供給され、誘導孔４１がスラストリング３５と当接する位置に移動したとき、誘導孔４１が塞がれて潤滑油３１の供給が停止され、この潤滑油３１の供給と供給停止とが繰り返されることで圧力室２７に間欠的に潤滑油３１を供給することができる。
【００３２】
これにより、潤滑油３１を間欠的に供給することで、圧力室２７に対し潤滑油３１が過剰に送られるのを防ぐと共に適宜の量で送ることができ、しかも潤滑油３１が霧状に噴出して圧力室２７の吸入側に供給されるので、旋回スクロール２０及び固定スクロール２４間全体を良好に潤滑することができ、圧縮効率及び性能が低下することのない高速回転仕様に適した潤滑性能を得ることができる。
【００３３】
また、誘導孔４１にはラップ孔４３が接続され、誘導孔４１に導入された潤滑油３１がラップ孔４３を経てラップ２２の先端に送り出すので、図７に示すように、ラップ２２と、これと摺接する固定スクロール２４の端板２５間に潤滑油３１による膜、つまり潤滑油膜が形成され、この潤滑油膜が旋回スクロール２０のラップ２２と固定スクロール２４の端板２５間を密封する結果、両者を良好にシールすることができる。このシール機能は、潤滑油膜であるので、長期運転されても、摩耗するおそれがなく、シール材を用いることが不要になる。
【００３４】
従って、潤滑油３１を利用することで旋回スクロール２０のラップ２２と固定スクロール２４間をシールするので、摺動しているにも拘わらず、摺動損失を低減でき、長期的にシール性を維持できて特性が低下するのを防止することができる。
【００３５】
このように、油供給手段４０によって間欠的に潤滑油３１を供給すると、その供給時間を任意に調節することもできる。即ち、旋回スクロール２０のボス部２３に設けられる誘導孔４１の位置に基づき、誘導孔４１がスラストリング３５によって開放されている時間と塞がれている時間とが決定されるので、例えば図６に鎖線にて示す接離繰り返し軌跡Ｋ３上に、誘導孔４１の位置を設けると、潤滑油３１の供給時間を長くすることができるので、誘導孔４１の位置を変えて開放される時間を調節すれば、潤滑油３１の供給時間及び供給量を的確に調整することができ、実用上極めて有益となる。
また、図示実施形態では、縦置きタイプのスクロール圧縮機を用いた例を示したが、横置きタイプにも同様に適用することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１に係る発明によれば、圧力室に潤滑油を間欠的に供給するように構成したので、圧力室に潤滑油が過剰になるのを防ぐと共に適宜の量で送ることができ、しかも潤滑油が霧状に噴出して供給されるので、旋回スクロール及び固定スクロール間全体を良好に潤滑することができる結果、圧縮効率及び性能が低下することのない高速回転仕様に適する効果が得られる。また、端板がフレームから離間した位置に旋回移動したとき、誘導孔から潤滑油が導入されて圧力室の吸入側に供給され、誘導孔がフレームと摺接する位置に旋回移動したとき、誘導孔が塞がれて潤滑油の供給が停止されるので、潤滑油の供給と供給停止とを繰り返すことができ、圧力室に潤滑油を確実に間欠的に供給することができる効果が得られる。
【００３７】
請求項２に係る発明によれば、誘導孔に導入された潤滑油が、噴出孔を経て端板の側方から霧状に噴出して圧力室の吸入側に供給される結果、旋回スクロール及び固定スクロール間全体を良好に潤滑することができる。また、誘導孔に導入された潤滑油が、ラップ孔を経てラップの先端に流出するので、旋回スクロールのラップと、これと摺接する固定スクロールの端板間に形成される潤滑油膜により、ラップと固定スクロール間を密封する結果、両者を良好にシールすることができる効果が得られる。
【００３８】
請求項３に係る発明によれば、スラストリングに対する誘導孔の位置に基づき、間欠的に潤滑油を供給する供給時間を任意に調節することができるので、誘導孔の位置を変えることによって、潤滑油の供給時間及び供給量を的確に調整することができる結果、適量の潤滑油を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の一実施の形態に係るスクロール圧縮機を示す全体図である。
【図２】  旋回スクロールと固定スクロールの噛み合い状態を示す説明図である。
【図３】  図１の要部を示す拡大図である。
【図４】  旋回スクロールの誘導孔がスラストリングによって塞がれた状態を示す拡大説明図である。
【図５】  旋回スクロールの誘導孔がスラストリングから開放された状態を示す拡大説明図である。
【図６】  旋回スクロールの旋回時、スラストリング上における誘導孔の移動経路を示す説明図である。
【図７】  潤滑油の膜によって旋回スクロールと固定スクロール間をシールする状態を示す拡大説明図である。
【図８】  従来のスクロール圧縮機における旋回スクロールと固定スクロールとを示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１０    スクロール圧縮機
１１    ハウジング
１２    回転軸
１２ａ    流路
１９    偏心軸受
２０    旋回スクロール
２１    端板
２２    ラップ
２３    ボス部
２４    固定スクロール
２５    端板
２６    ラップ
２７    圧力室
３１    潤滑油
４０    油間欠供給手段
４１    誘導孔
４２    噴出孔
４３    ラップ孔
【図１】
0003881930.tif 000002
【図２】
0003881930.tif 000003
【図３】
0003881930.tif 000004
【図４】
0003881930.tif 000005
【図５】
0003881930.tif 000006
【図６】
0003881930.tif 000007
【図７】
0003881930.tif 000008
【図８】
0003881930.tif 000009