(57)【要約】【課題】潤滑油および液冷媒の不均一分布を防止しつつ、潤滑油中に溶け込んだ冷媒の発泡を抑制できる信頼性の高いスクロール圧縮機を提供すること。【解決手段】スクロール圧縮機１００は、圧縮機構部３０と、電動機部４０と、圧縮機構部３０及び電動機部４０を収納した密閉容器１と、電動機部４０の駆動力を圧縮機構部３０に伝達する回転軸７と、密閉容器１の底部に貯留される潤滑油１５とを備える。そして、回転軸７の下端部には、密閉容器１の底部に貯留された潤滑油１５を攪拌する油攪拌手段１２が設けられている。また、密閉容器１内で発生した熱を潤滑油１５に伝達して加熱する油加熱手段１３が設けられている。【選択図】図１
2009133233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定スクロールと旋回スクロールとを噛み合わせて圧縮室を形成した圧縮機構部と、
前記圧縮機構部を駆動する電動機部と、
前記圧縮機構部及び前記電動機部を上下に配置して収納した密閉容器と、
前記電動機部の駆動力を前記圧縮機構部に伝達する回転軸と、
前記密閉容器の底部に貯留され前記回転軸を通して摺動部へ供給される潤滑油と、
前記回転軸の下端部に取付けられて前記密閉容器の底部に貯留された潤滑油を攪拌する油攪拌手段と、
前記密閉容器内で発生した熱を当該密閉容器の底部に貯留された潤滑油に伝達して当該潤滑油を加熱する油加熱手段と、を備えるスクロール圧縮機。
【請求項２】
請求項１において、前記油加熱手段は、圧縮された冷媒が吐出される前記密閉容器内の吐出空間中に配置された金属製の受熱部と、前記密閉容器の底部に貯留された潤滑油中に浸漬されて前記受熱部から伝達された熱で当該潤滑油を加熱する金属製の放熱部と、前記密閉容器に固定支持される金属製の支持部とを備えていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項３】
請求項２において、前記放熱部は前記油攪拌手段による潤滑油の三次元流動を促進するように設けられていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項４】
請求項２において、前記油加熱手段は前記受熱部及び前記放熱部を前記支持部に固着した一体組立品で構成されて前記密閉容器内に設置されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項５】
請求項４において、前記回転軸の圧縮機構部側を支持する主軸受と、この主軸受を支持するフレームと、前記回転軸の反圧縮機構部側を支持する副軸受とを備えており、前記支持部はこの副軸受を支持する部材を兼ねていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項６】
請求項２において、前記受熱部は前記電動機部の下方における下部空間の冷媒の流れをガイドするように設けられていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項７】
請求項２において、前記回転軸は軸部材とこの軸部材の下端部に取付けられた給油ピースとから構成され、前記放熱部は前記給油ピースと一体に形成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項８】
請求項１において、前記油攪拌手段は前記電動機部の回転数の上昇に伴い撹拌能力が低下するように設けられてい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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロール圧縮機に係り、特に密閉容器の底部に貯留される潤滑油を摺動部に供給するスクロール圧縮機に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のスクロール圧縮機としては、例えば特開２００６−３４２６７３号公報（特許文献１）に示されたものがある。
【０００３】
この特許文献１のスクロール圧縮機は、固定スクロールと旋回スクロールとを噛み合わせて圧縮室を形成した圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動する電動機部と、圧縮機構部及び電動機部を上下に配置して収納した密閉容器と、電動機部の駆動力を圧縮機構部に伝達する回転軸と、密閉容器の底部に貯留され回転軸を通して摺動部へ供給される潤滑油とを備えて構成されている。
【０００４】
このスクロール圧縮機のコストダウンを図るために、圧縮機の径を小さくして電動機のコストを抑制することが行われている。ここで、冷凍サイクルの構成上、冷媒を多く封入しなければならない場合には、潤滑性確保のために、密閉容器の長さを長くし潤滑油をより多く封入する対応が行われている。
【０００５】
また、従来の冷媒圧縮機のためのオイル潤滑及び騒音低減装置として、特開昭６３−１２８９３号公報（特許文献２）に示されたものがある。
【０００６】
この特許文献２のオイル潤滑及び騒音低減装置は、オイル溜りと、クランクシヤフトと、オイル溜り内へ延在しクランクシヤフトと共に回転可能であるオイルピツクアップチューブと、オイル中に泡を発生するインペラと、オイル溜りの底壁に装着されオイルの流れのための通路を郭定するバツフル装置とを備えて構成されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３４２６７３号公報
【特許文献２】特開昭６３−１２８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した特許文献１のスクロール圧縮機では、冷凍サイクルの運転中に潤滑油および液冷媒が不均一に分布することがある。これは、冷媒と潤滑油の物性上、温度や圧力、溶解性などにより密度が異なった状態で分離するいわゆる二層分離や、冷凍サイクルからの液冷媒の戻り等により生じるものである。この不均一分布によって、圧縮機摺動部に供給される潤滑油の状態が不安定なものとなり、圧縮機の信頼性の低下を招く恐れがあった。
【０００９】
また、特許文献２の冷媒圧縮機では、オイル中に泡を発生するインペラを備えているため、潤滑油および液冷媒の不均一分布をある改善することができるものの、オイル中に発生した泡により摺動面での必要な潤滑性能が得られず、信頼性の低下を招く恐れがあった。
【００１０】
本発明の目的は、潤滑油および液冷媒の不均一分布を防止しつつ、潤滑油中に溶け込んだ冷媒の発泡を抑制できる信頼性の高い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】
【００１１】
前述の目的を達成するために、本発明のスクロール圧縮機は、固定スクロールと旋回スクロールとを噛み合わせて圧縮室を形成した圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する電動機部と、前記圧縮機構部及び前記電動機部を上下に配置して収納した密閉容器と、前記電動機部の駆動力を前記圧縮機構部に伝達する回転軸と、前記密閉容器の底部に貯留され前記回転軸を通して摺動部へ供給される潤滑油と、前記回転軸の下端部に取付けられて前記密閉容器の底部に貯留された潤滑油を攪拌する油攪拌手段と、前記密閉容器内で発生した熱を当該密閉容器の底部に貯留された潤滑油に伝達して当該潤滑油を加熱する油加熱手段と、を備える構成としたものである。
【００１２】
係る本発明のより好ましい具体的な構成例は次の通りである。
（１）前記油加熱手段は、圧縮された冷媒が吐出される前記密閉容器内の吐出空間中に配置された金属製の受熱部と、前記密閉容器の底部に貯留された潤滑油中に浸漬されて前記受熱部から伝達された熱で当該潤滑油を加熱する金属製の放熱部と、前記密閉容器に固定支持される金属製の支持部とを備えていること。
（２）前記（１）において、前記放熱部は前記油攪拌手段による潤滑油の三次元流動を促進するように設けられていること。
（３）前記（１）において、前記油加熱手段は前記受熱部及び前記放熱部を前記支持部に固着した一体組立品で構成されて前記密閉容器内に設置されていること。
（４）前記（３）において、前記回転軸の圧縮機構部側を支持する主軸受と、この主軸受を支持するフレームと、前記回転軸の反圧縮機構部側を支持する副軸受とを備えており、前記支持部はこの副軸受を支持する部材を兼ねていること。
（５）前記（１）において、前記受熱部は前記電動機部の下方における下部空間の冷媒の流れをガイドするように設けられていること。
（６）前記（１）において、前記回転軸は軸部材とこの軸部材の下端部に取付けられた給油ピースとから構成され、前記放熱部は前記給油ピースと一体に形成されていること。
（７）前記油攪拌手段は前記電動機部の回転数の上昇に伴い撹拌能力が低下するように設けられていること。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、潤滑油および液冷媒の不均一分布を防止しつつ、潤滑油中に溶け込んだ冷媒の発泡を抑制できる信頼性の高いスクロール圧縮機を提供することができる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の複数の実施形態について図を用いて説明する。各実施形態の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
【００１５】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態のスクロール圧縮機を図１を用いて説明する。図１は本発明の第１実施形態のスクロール流体機械としてのスクロール圧縮機の断面図である。
【００１６】
まず、スクロール圧縮機１００の全体について説明する。
【００１７】
スクロール圧縮機１００は、圧縮機構部３０と電動機部４０とを密閉容器１内に上下に収納して構成されている。
【００１８】
圧縮機構部３０は、固定スクロール２と、旋回スクロール３と、フレーム４とを基本要素としている。固定スクロール２と旋回スクロール３とは噛み合わされて圧縮室を形成するように設けられている。
【００１９】
固定スクロール２は、端板２ａと、この端板２ａに立設された渦巻状のラップ２ｂと、この端板２ａの外周部に形成された吸込口２ｃと、端板２ａの中央部に形成された吐出口２ｄとを備えている。吸込口２ｃには吸込パイプ１６が接続されている。吐出口２ｄは密閉容器１内の吐出空間１７の一部を形成する上部空間に開口されている。吐出空間１７から圧縮機外部に冷媒を導く吐出パイプ１８が密閉容器１を貫通して設けられている。
【００２０】
旋回スクロール３は、端板３ａと、この端板３ａに立設された渦巻状のラップ３ｂと、端板３ａの背面側に立設されたボス筒３ｃと、ボス筒３ｃ内に設けられた旋回軸受３ｄとを備えている。
【００２１】
フレーム４は密閉容器１に溶接等で固定されている。固定スクロール２はフレーム４にボルト等で固定されている。旋回スクロール３は固定スクロール２とフレーム４との間に旋回可能に配置される。フレーム４は、端板３ａの背面側に、運転時に吐出圧力と吸込圧力との中間圧力となる背圧室を形成する。旋回スクロール３は、運転時の背圧室の中間圧力により固定スクロール２側に押し付けられ、圧縮室のシール性が高められる。
【００２２】
旋回スクロール３を旋回駆動させる駆動機構は、電動機部４０と、回転軸７と、旋回スクロール３の自転防止機構の主要部品であるオルダムリング８と、回転軸７の上部を回転自在に係合する主軸受９と、回転軸７の偏心部とを回転軸方向に移動可能に且つ回転自在に係合する旋回軸受３ａと、回転軸７の下部を回転自在に係合する副軸受１１とを基本要素としている。
【００２３】
電動機部４０は、環状の固定子５と、環状の回転子６とからなる。固定子５は焼嵌め等により密閉容器１に固着されている。回転子６は固定子５内に回転可能に配置されている。
【００２４】
電動機部４０と圧縮部３０とは、密閉容器１の長手方向である上下方向に配置され、回転軸７によって連携されている。フレーム４は電動機部４０と圧縮部３０との間に配置されている。
【００２５】
回転軸７は軸部材７ａとこの軸部材７ａの下端部に取付けられた給油ピース７ｂとから構成されている。軸部材７ａは電動機部４０の回転子６を貫通して設けられ、給油ピース７ｂは潤滑油１５に浸漬して設けられている。軸部材７ａの上部は主軸受９により回転自在に軸支され、軸部材７ａの中間部は回転子６の中心部を貫通し、軸部材７ａの下部は副軸受１１に回転自在に軸支されている。副軸受１１は回転軸７の安定な回転を確保するために設けられている。主軸受９はフレーム４の中心部に支持され、副軸受１１は支持部１３ｃの中心部に支持されている。
【００２６】
オルダムリング８はフレーム４内に設置されている。オルダムリング８に形成した直交する２組のキー部分の１組がフレーム４に構成したキー溝を滑動し、残りの１組が旋回スクロール端板の背面側に構成したキー溝を滑動する。
【００２７】
給油ピース７ｂの吸込口は密閉容器１の底部に貯留された潤滑油１５中に浸されている。給油ピース７ｂの吐出口は軸部材７ａの給油通路１３の下端開口に連通されている。
【００２８】
次に、スクロール圧縮機１００の基本動作について説明する。
【００２９】
固定子５が発生する回転磁界により回転子６の回転力が与えられ、この回転子６の回転に伴い、回転子６に固定された回転軸７が回転動作を行う。旋回スクロール３は回転軸方向で移動可能に且つ回転自在に回転軸７の偏心部と係合しており、回転軸７の回転運動はオルダムリング８などの自転防止機構により旋回スクロール３の旋回運動へと変換される。固定スクロール２と旋回スクロール３を噛み合わせて構成した圧縮室の容積は、旋回スクロール３が旋回運動することにより減少する。
【００３０】
この圧縮動作では、旋回スクロール３の旋回運動に伴って、冷媒などの冷媒が吸込パイプ１６、吸込口２ａを経由して圧縮室へと吸込まれる。吸込まれた冷媒は、圧縮室での圧縮行程を経て固定スクロールの吐出口２ｂと連通し、吐出空間１７を経由し、最終的に吐出パイプ１８から圧縮機外部へ吐出される。
【００３１】
この吐出空間１７における冷媒の流れを具体的に説明する。
【００３２】
吐出空間１７は、圧縮機構部３０の上方の上部空間１７ａと、圧縮機構部３０と電動機部４０との間の中央空間１７ｂと、電動機部４０の下方の下部空間１７ｃとより構成されている。上方空間１７ａと中央空間１７ｂとは、固定スクロール２およびフレーム４の一側外周部に形成された上連通路１７ｄを介して連通されている。中央空間１７ｂと下部空間１７ｃとは、固定子５の外周部の複数箇所に形成された下連通路及び固定子５と回転子６との隙間を介して連通されている。
【００３３】
吐出口２ｂから上部空間１７ａへ吐出された冷媒は上連通路１７ｄを通って中央空間１７ｂに流入され、その多くが中央空間１７ｂ内を吐出パイプ１８側に流れて外部に流出されると共に、残りが下連通路及び隙間を通って下部空間１７ｃに流入される。この下部空間１７ｃに流入された冷媒は下部空間１７ｃ内を横に流れ、吐出パイプ１８側に位置して設けられた下連通路を通して中央空間１７ｂの吐出パイプ１８側に流入されて外部に流出される。
【００３４】
次に、スクロール圧縮機１００における潤滑油１５の攪拌及び加熱について説明する。
【００３５】
回転軸７の下端部には、密閉容器１の底部に貯留された潤滑油１５を攪拌する油攪拌手段１２が設けられている。この油攪拌手段１２は、具体的には、給油ピース７ｂに装着された攪拌翼で構成されている。この油攪拌手段１２が回転軸７の回転と共に回転することにより、潤滑油１５を三次元流動させ、潤滑油１５と冷媒との不均一分布を防止することができる。
【００３６】
また、電動機部４０の下方には、密閉容器１内から受けた熱を密閉容器１の底部に貯留された潤滑油１５に伝達して当該潤滑油１５を加熱する油加熱手段１３が設けられている。潤滑油１５と冷媒との不均一な状態を生じる要因の一つとして温度があり、低温になるほど冷媒は液化して潤滑油１５の粘度を低下させる傾向にある。このため、圧縮機内の圧縮機構部３０、電動機部４０及び吐出空間を流れる圧縮された冷媒等から熱を受け、この熱を潤滑油１５に伝達して当該潤滑油５の温度を上昇させることで、冷媒の液化を抑制して潤滑油１５と冷媒との不均一な状態を防止することができる。これによって、油攪拌手段１２で潤滑油１５を撹拌する際に、冷媒を穏やかに気化させて泡立ちを抑制することが可能となるので、密閉容器１の底部に貯留された潤滑油１５を対流若しくは循環させて潤滑油１５と冷媒との均一化を促進することができる。従って、コストダウンのための圧縮機小型化に有利な外径の縮小においても、高い信頼性を実現することができる。この油加熱手段１３は、ヒータなどの特別な熱源を追加することなく、圧縮機の動作中に発生する熱を利用しているので、安価で簡単な構成で均一化を促進できる。
【００３７】
油加熱手段１３は、圧縮された冷媒が吐出される密閉容器１内の吐出空間１７中に配置された金属製の受熱部１３ａと、密閉容器１の底部に貯留された潤滑油１５中に浸漬されて受熱部１３ａから伝達された熱で当該潤滑油１５を加熱する金属製の放熱部１３ｂと、密閉容器１に固定支持される金属製の支持部１３ｃとからなっている。具体的には、受熱部１３ａ及び放熱部１３ｂを支持部１３ｃに両側から溶接して固着した一体組立品で油加熱手段１３が構成されている。この一体組立品の油加熱手段１３を密閉容器１内に設置するので、簡単な作業で密閉容器１内に設置することができる。
【００３８】
受熱部１３ａは電動機部４０の下方における下部空間１７ｃの冷媒の流れをガイドするように設けられている。具体的には、受熱部１３ａは、回転軸７の外径より大きな内径を有する筒部１３ａ１と、この筒部１３ａ１の上端部から水平方向に広がる円板状のフランジ部１３ａ２とから構成され、鋼板から絞り成形して製作されている。このフランジ部１３ａ２は、電動機部４０に近接して対向して配置され、冷媒の流れ方向に沿って延びている。係る受熱部１３ａによれば、下部空間１７ｃの冷媒の流れを阻害することなく、流れる冷媒と良好に熱交換して冷媒より熱を受ける共に、電動機部４０からの輻射熱も良好に受けることができ、十分な加熱能力を確保することができる。
【００３９】
なお、受熱部１３ａ及び放熱部１３ｂの表面に凹凸を設けて電熱面積を増加させることにより、加熱能力をさらに増大することができる。
【００４０】
放熱部１３ｂは油攪拌手段１２による潤滑油１５の三次元流動を促進するように設けられている。具体的には、放熱部１３ｂは、回転軸７の外径より大きな内径を有する筒部１３ｂ１と、この筒部１３ｂ１の下端部から水平方向に広がる円板状のフランジ部１３ｂ２とから構成され、鋼板から絞り成形して製作されている。係る放熱部１４ａによれば、潤滑油１５の三次元流動をより一層促進して、潤滑油１５と冷媒との不均一分布をより確実に防止することができる。
【００４１】
支持部１３ｃは副軸受１１を支持する部材を兼ねている。係る支持部１３ｃによれば、油加熱手段１３を安価に製作することができる。
【００４２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図２を用いて説明する。図２は本発明の第２実施形態のスクロール圧縮機の要部断面斜視図である。なお、図２では、副軸受部分を省略すると共に、模式的に示してある。この第２実施形態は、次に述べる点で第１実施形態と相違するものであり、その他の点については第１実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。
【００４３】
この第２実施形態では、油攪拌手段１２が回転軸７の給油ピース７ｂに一体成形されている。この油攪拌手段１２は給油ピース７ｂの側面から板状に突出する部分で構成されている。給油ピース７ｂを鋳物などの型で製作する場合には、油攪拌手段１２を同時に製作できるので、安価に製作できる。放熱部１３ｂと油攪拌手段１２である突起を組み合わせることにより、軸周りに３次元的に潤滑油１５の流れを発生させることができると共に、油面の安定を図ることができる。なお、放熱部１３ｂの表面に凹凸を設けることで、より複雑な流れを発生させることもできる。
【００４４】
また、回転軸７に設けた油撹拌手段１２である突起については、必要に応じて複数個設けたり、圧縮機の高さ方向の位置を変えたりしてもよい。なお、回転軸７に対して溶接、圧入、接着等の別体ピースの油攪拌手段１２を取付けるようにしても良い。
【００４５】
また、高速回転時に撹拌しすぎる場合においては、油攪拌手段１２を遊合して取付け、回転軸７の回転に対してスリップすることで実際の回転数を低減し、圧縮機高速運転時の撹拌を抑制するようにしても良い。あるいは、柔軟性を持たせた材料（薄板金属や樹脂など）により羽状の油攪拌手段１２を製作することにより、高速運転時に変形し撹拌能力が低下する構造としても良い。
【００４６】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図３を用いて説明する。図３は本発明の第３実施形態のスクロール圧縮機の要部断面斜視図である。なお、図３では、副軸受部分を省略すると共に、模式的に示してある。この第３実施形態は、次に述べる点で第２実施形態と相違するものであり、その他の点については第２実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。
【００４７】
この第２実施形態では、油攪拌手段１２が給油ピース７ｂの側面からスパイラル状に突出する部分で構成されている。この油攪拌手段１２と放熱部１３ｂとを組み合わせることにより、軸周りに３次元的に潤滑油１５の流れを発生させることができると共に、油面の安定を図ることができる。スパイラル状の油攪拌手段１２による流れ方向を制御することにより、潤滑油７の流れを制御することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態のスクロール流体機械としてのスクロール圧縮機の断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態のスクロール圧縮機の要部断面斜視図である。
【図３】本発明の第３実施形態のスクロール圧縮機の要部断面斜視図である。
【符号の説明】
【００４９】
１…密閉容器、２…固定スクロール、２ａ…端板、２ｂ…ラップ、２ｃ…吸込口、２ｄ…吐出口、３…旋回スクロール、３ａ…端板、３ｂ…ラップ、３ｃ…ボス筒、３ｄ…旋回軸受、４…フレーム、５…固定子、６…回転子、７…回転軸、７ａ…軸部材、７ｂ…給油ピース、８…オルダムリング、９…主軸受、１１…副軸受、１２…攪拌手段、１３…油加熱手段、１３ａ…受熱部、１３ｂ…放熱部、１３ｃ…支持部、１５…潤滑油、１６…吸込パイプ、１７…吐出空間、１７ａ…上部空間、１７ｂ…中央空間、１７ｃ…下部空間、１８…吐出パイプ、３０…圧縮機構部、４０…電動機部、１００…スクロール圧縮機。
【図１】
2009133233.tif 000003
【図２】
2009133233.tif 000004
【図３】
2009133233.tif 000005