JP3806507B2 - スクロール型圧縮機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば空調・冷凍機器などに搭載されるスクロール型圧縮機に関するものであり、更に詳しくは、固定スクロールと揺動スクロールとを噛み合わせて形成される複数の圧縮室にて圧縮させた圧縮ガスを密閉容器内へ吐出した後、密閉容器外へ吐出するようにしたスクロール型圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より空気調和機などの冷凍サイクルに使用される横置き型のスクロール型圧縮機は、例えば特公平７−９９１５０号公報に示されている。係る従来のスクロール型圧縮機を図４で説明すると、両端が閉鎖された筒状の密閉容器１の内側には電動要素２とスクロール圧縮要素３とが内蔵されている。電動要素２は密閉容器１の内壁面側に固定されたステータ４と、このステータ４の内側に回転自在に支持されたロータ５とから成り、このロータ５には回転軸６が貫通状態に結合されている。
【０００３】
この回転軸６の一端は上記スクロール圧縮要素３の一部を構成する支持フレーム７の軸受部に回転自在に支持されている。そして、回転軸６の他端側はロータ５から突出しており、この先端部にはトロコイドポンプなどの容積型ポンプ８が接続されている。そして、上記容積型ポンプ８の端部には油導入管９が接続されている。この油導入管９の吸込側の端部は上記密閉容器１内に収容された潤滑油ｂに没するように下方に延長されている。
【０００４】
また、上記回転軸６には容積型ポンプ８によって潤滑油ｂを供給する油通路が軸方向に穿設されており、潤滑油が支持フレーム７などの各摺動部に供給された後、再循環されるように構成されている。
【０００５】
そして、上記支持フレーム７に貫通する状態に支持された回転軸６の一端部は、その中心が回転軸６の軸心と偏心して設けられたピン部（クランク部）１０として形成されており、このピン部１０には揺動スクロール１１が連接されている。この揺動スクロール１１は円盤状に形成されており、背面の中央部に上記ピン部１０が接続されるボス穴部１２が形成されている。この揺動スクロール１１の表面には渦巻き形状のラップ１３が一体に形成されている。
【０００６】
また、支持フレーム７には固定スクロール１４が結合されている。この固定スクロール１４には上記揺動スクロール１１に対面する部分に渦巻き形状のラップ１５が形成されており、上記ラップ１３との間に複数の圧縮室１６を形成している。これらの圧縮室１６の外周部で冷媒ガスを吸い込み、漸次中心に移動していくことで容積を縮小して冷媒ガスを圧縮するように構成されている。
【０００７】
固定スクロール１４の中央部には吐出ポート１７が形成されており、この吐出ポート１７の外側を包囲する状態で固定スクロール１４には消音器１８が設けられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来では回転軸６の一端部に取り付けられた容積型ポンプ８によって密閉容器１内底部に収容された潤滑油ｂを吸い上げ、この回転軸６の一端から他端に渡って形成された油通路によって他端部から各摺動部に供給するように構成していたため、油導入管９や容積型ポンプ８が必要となり、部品点数が増加する問題があった。
【０００９】
そこで、揺動スクロール１１と支持フレーム７間を冷媒吸入側と同じ低圧とし、密閉容器１内の高圧との差圧を用いて各摺動部に給油を行う方法もある。係る方法によれば上記容積型ポンプ８などを廃止することが可能となる。しかしながら、係る差圧を構成するためには、支持フレームと回転軸の間を潤滑油にてガスシールするために、軸受部と回転軸間のクリアランスを狭くし、これを厳格に管理しなければ成らなくなる。
【００１０】
そして、係る問題は、ボス穴部１２とピン部１０の間のガスシールに対しても同様に発生する。
【００１１】
そこで、本発明は差圧により摺動部に給油する際のガスシールを容易としたスクロール型圧縮機を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のスクロール型圧縮機は、密閉容器内に設けられた電動要素と、この電動要素によって駆動されるスクロール圧縮要素と、密閉容器内に装着されてスクロール圧縮要素を支持すると共に、中央に電動要素の回転軸の一端部側を軸支するための軸受部を設けた支持フレームと、密閉容器内に収容された潤滑油とを備え、スクロール圧縮要素は中央部に圧縮ガスの吐出ポートを設けると共に一方の面に渦巻き状のラップを有する固定スクロールと、この固定スクロールに対して電動要素の駆動により公転し、一方の面に渦巻き状のラップを有する揺動スクロールとから構成され、両ラップを互いに噛み合わせて複数の圧縮室を形成し、密閉容器外から吸入した冷媒ガスをこの圧縮室にて圧縮して吐出ポートから密閉容器内に吐出した後、密閉容器外に吐出するようにしたものであって、回転軸内に形成された油通路と、この油通路に潤滑油を送るための給油手段と、支持フレームの軸受部に形成された収納部と、回転軸との間に所定のクリアランスを存して収納部内に移動自在に収納され、回転軸との間をシールする環状のシール部材とを備え、密閉容器外から吸入した冷媒ガスの吸入側を揺動スクロールの背面と支持フレームの間に連通させてこの間の圧力を密閉容器内の圧力より低くし、この差圧によってシール部材を収納部内面に押し付けてガスシールすると共に、給油手段から潤滑油を油通路を経て各摺動部に送り、循環して使用するようにしたものである。
【００１３】
請求項１の発明によれば、シール部材は回転軸の回転により自動調芯され、荷重を受けない位置に安定するので、シール部材の寸法管理を適切に行うだけで、軸受部のガスシールを行うことが可能となると共に、回転軸と軸受部間のクリアランスの管理を厳密に行う必要がなくなり、加工コストを削減できると共に、軸受部の耐磨耗性が向上し、結果としてガスシール性も改善されるものである。
【００１４】
特に、密閉容器外から吸入した冷媒ガスの吸入側を揺動スクロールの背面と支持フレームの間に連通させてこの間の圧力を密閉容器内の圧力より低くし、この差圧によってシール部材を収納部内面に押し付けてガスシールすると共に、給油手段から潤滑油を油通路を経て各摺動部に送り、循環して使用するようにしたので、密閉型ポンプなどが不要となり、部品点数を削減できるものである。また、シール部材と回転軸間には所定のクリアランスが構成されるので、シール部材の耐摩耗性の低下や摺動ロスの発生も回避できる。
【００１５】
請求項２の発明のスクロール型圧縮機は、密閉容器内に設けられた電動要素と、この電動要素によって駆動されるスクロール圧縮要素と、密閉容器内に装着されてスクロール圧縮要素を支持すると共に、中央に電動要素の回転軸の一端部側を軸支するための軸受部を設けた支持フレームと、密閉容器内に収容された潤滑油とを備え、スクロール圧縮要素は中央部に圧縮ガスの吐出ポートを設けると共に一方の面に渦巻き状のラップを有する固定スクロールと、この固定スクロールに対して電動要素の駆動により公転し、一方の面に渦巻き状のラップを有する揺動スクロールとから構成され、両ラップを互いに噛み合わせて複数の圧縮室を形成し、密閉容器外から吸入した冷媒ガスをこの圧縮室にて圧縮して吐出ポートから密閉容器内に吐出した後、密閉容器外に吐出するようにしたものであって、回転軸内に形成された油通路と、この油通路に潤滑油を送るための給油手段と、揺動スクロールの他方の面の中央部に突設されたボス穴部と、回転軸の先端にその中心が当該回転軸の軸心と偏心して設けられ、ボス穴部に挿入されたピン部と、ボス穴部内面に形成された収納部と、回転軸との間に所定のクリアランスを存して収納部内に移動自在に収納され、回転軸のピン部との間をシールする環状のシール部材とを備え、密閉容器外から吸入した冷媒ガスの吸入側を揺動スクロールの背面と支持フレームの間に連通させてこの間の圧力を密閉容器内の圧力より低くし、この差圧によってシール部材を収納部内面に押し付けてガスシールすると共に、給油手段から潤滑油を油通路を経て各摺動部に送り、循環して使用するようにしたものである。
【００１６】
請求項２の発明によれば、同様にシール部材は回転軸の回転により自動調芯され、荷重を受けない位置に安定するので、シール部材の寸法管理を適切に行うだけで、ボス穴部のガスシールを行うことが可能となると共に、回転軸のピン部と揺動スクロールのボス穴部間のクリアランスの管理を厳密に行う必要がなくなり、加工コストを削減できると共に、ボス穴部の耐磨耗性が向上し、結果としてガスシール性も改善されるものである。
【００１７】
特に、密閉容器外から吸入した冷媒ガスの吸入側を揺動スクロールの背面と支持フレームの間に連通させてこの間の圧力を密閉容器内の圧力より低くし、この差圧によってシール部材を収納部内面に押し付けてガスシールすると共に、給油手段から潤滑油を油通路を経て各摺動部に送り、循環して使用するようにしたので、密閉型ポンプなどが不要となり、部品点数を削減できるものである。また、シール部材と回転軸間には所定のクリアランスが構成されるので、シール部材の耐摩耗性の低下や摺動ロスの発生も回避できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図１に基づいて詳述する。図１は本発明に係る横置き型のスクロール型圧縮機の全体構成を示す断面図である。
【００１９】
図１に示される圧縮機２０はスクロール型圧縮機であり、両端が閉鎖された筒状の密閉容器２１を備えている。この密閉容器２１内には電動要素２２と、この電動要素２２によって駆動されるスクロール圧縮要素２３とが収容されている。
【００２０】
上記電動要素２２は上記密閉容器２１の内部に固定されたステータ２４と、このステータ２４の中央部に位置されたロータ２５とを有し、このロータ２５の中心部には上記密閉容器２１の軸心方向に向けられた回転軸２６が貫通状態に結合され、その一端側は上記スクロール圧縮要素２３を支持する支持フレーム２７の中央部に貫通され、回転自在に支持されている。上記支持フレーム２７は上記密閉容器２１の内壁面に結合固定されている。
【００２１】
また、上記支持フレーム２７を貫通した回転軸２６の端部にはその中心が回転軸２６の軸心と偏心して設けたピン部（クランク部）２９が形成されている。このピン部２９には揺動スクロール３０が連接されている。この揺動スクロール３０は、円盤状の鏡板の背面中央部に上記ピン部２９を挿入して連接するボス穴部３１と、上記鏡板の表面に形成された渦巻き状のラップ３２とを備えている。
【００２２】
また、上記支持フレーム２７には固定スクロール３３が結合されている。この固定スクロール３３は上記揺動スクロール３０のラップ３２に互い違い状態に位置して複数の圧縮室３４を形成する渦巻き状のラップ３５が形成されている。
【００２３】
そして、上記固定スクロール３３の側壁面には上記密閉容器２１に貫通された冷媒ガスの吸入管３６が接続されている。また、上記固定スクロール３３の中央部には、圧縮された冷媒ガスを密閉容器２１内に吐出する吐出ポート３７が設けられている。
【００２４】
この場合、吸入管３６から吸入される冷媒ガスのスクロール圧縮要素２３の吸入側と、上記揺動スクロール３０の背面（上記鏡板のボス穴部３１のある側の面）と上記支持フレーム２７との間は上記揺動スクロール３０の鏡板の周縁部において連通させてあるので、この間の圧力は上記冷媒ガス吸入側と略同じに低く、前記密閉容器２１内の圧力より低い中間圧となる。
【００２５】
ここで、支持フレーム２７の軸受部２８の揺動スクロール３０側の縁部は、図２に示す如く回転軸２６から離間する方向に拡張されており、この拡張部分の揺動スクロール３０側には環状のスラストプレート５２が支持フレーム２７に固定され、これら支持フレーム２７とスラストプレート５２によって軸受部２８には外側に拡開された収納部５３が形成されている。
【００２６】
そして、この収納部５３内には環状のシール部材５４が移動自在に収納され、回転軸２６の周囲に位置している。尚、前記ブッシュ５１と回転軸２６間のクリアランスは２０μｍ〜４０μｍ程度に設定されているが、シール部材５４と回転軸２６間のクリアランスは１０μｍ〜２０μｍに設定されている。
【００２７】
また、この実施例ではピン部２９とボス穴部３１間のクリアランスも１０μｍ〜２０μｍに設定されているものとする。
【００２８】
他方、回転軸２６の他の端部には差圧式給油部３８が設けられている。この給油部３８は、密閉容器２１内に装着されて回転軸２６を軸支すると共に、油導入管３９を装着した副軸受部４０を備えた副支持フレーム４１を備えている。この副支持フレーム４１と回転軸２６の間には、ベアリング４２が介在されており、このベアリング４２の受け部４３が前記副軸受部４０に設けられている。
【００２９】
ここで、上記密閉容器２１には所定のレベルまで潤滑油ｂが収容されており、この潤滑油ｂは前述した差圧によって前記給油部３８から吸い上げられて回転軸２６の中に設けた油通路４４を経て前記軸受部２８を含む各摺動部に送られ、循環して使用されるように構成されている。
【００３０】
回転軸２６は軸受部２８により軸支されている部分の中途に前記油通路４４から前記軸受部２８の摺動面に通じる小孔４５が設けられている。この小孔４５の出口から始まり前記揺動スクロール３０側に向かって回転軸２６の表面にこの小孔４５と連絡する溝４６が、回転軸２６が軸受部２８により軸支されている部分の外まで、設けられている。
【００３１】
そして、回転軸２６の一端面から出た潤滑油は、ボス穴部３１とピン部２９の摺動面をガスシールし、前記小孔４５を通過した潤滑油は前記溝４６を流れて摺動面を循環する。また、シール部材５４は密閉容器１内の圧力（高圧）と揺動スクロール３０及び支持フレーム２７間の圧力（中間圧）との差圧によってスラストプレート５２に押し付けられるので、このシール部材５４よりスクロール圧縮要素２３側も潤滑油によりガスシールされる。
【００３２】
上記のように構成した横置き型スクロール型圧縮機２０が運転を開始すると、冷媒ガスは吸入管３６からスクロール圧縮要素２３の外周部に吸入されて、漸次中心に移動していくことで圧縮され、固定スクロール３３の中央部に設けた吐出ポート３７から密閉容器２１内に吐出され、この空間で同伴した潤滑油が分離され、脈動が低減される。
【００３３】
吐出されたガスは固定スクロール３３と支持フレーム２７に設けた図示しない通路を流れて、電動要素２２側に行き、ロータ２５の回転による遠心力とステータ２４や副支持フレーム４１などの邪魔板効果などで冷媒ガス中の潤滑油がさらに分離される。そして、潤滑油が分離された冷媒ガスは吐出管４７から密閉容器２１外に吐出される。分離された潤滑油は密閉容器２１の底部に溜まり、循環して使用される。
【００３４】
また、シール部材５４は、回転軸２６の回転により自動調芯され、荷重を受けない位置に安定する。
【００３５】
冷媒ガス吸入側と、揺動スクロール３０の背面と支持フレーム２７の間を連通させてあるので、この間の圧力は中間圧となり、密閉容器２１内の圧力より低くなっている。この差圧により、潤滑油ｂは前記給油部３８の油導入管３９から吸い上げられて、回転軸２６の中に設けた油通路４４を経て高圧下で供給される。
【００３６】
供給された高圧の潤滑油の一部は前記小孔４５を通過し、圧縮要素２３の方向に向かって溝４６を流れて摺動面を潤滑する。
【００３７】
このとき、回転軸２６とシール部材５４のクリアランスは前述の如く非常に小さいので、このシール部材５４と回転軸２６及びスラストプレート５２間は良くガスシールされる。
【００３８】
一方、回転軸２６の一端部から出た高圧の潤滑油はボス穴部３１とピン部２９の摺動面を良くガスシールする。これらの潤滑油は揺動スクロール３０と支持フレーム２７の間を流れ、オルダムリング４８溝部の潤滑を行った後、揺動スクロール３０の鏡板の周縁部を経てスクロール圧縮要素２３内の冷媒ガス吸入側に供給されて摺動面の潤滑を行い、その後圧縮ガスと共に吐出ポート３７から密閉容器２１内へ吐出され、圧縮ガスと分離されて密閉容器２１の底部に流れる。
【００３９】
尚、オルダムリング４８は、支持フレーム２７と揺動スクロール３０との間に介装されており、電動要素２２の駆動により固定スクロール３３に対して揺動スクロール３０が自転しないように円軌道上を公転させるように構成されている。
【００４０】
前記給油部３８の副支持フレーム４１と回転軸２６の間にはベアリング４２が介在させてあり、このベアリング４２の受け部４３を前記副軸受部４０に設けたので、回転軸２６の回転が安定し、スムーズになって圧縮効率が向上すると共に、振動や騒音が少なくなる効果がある。
【００４１】
回転軸２６と前記副軸受部４０の摺動部の間隙４９を調整することにより、冷媒ガスが潤滑油中に入らないようにすることができる。間隙４０をあまり大きくするとガスが潤滑油中に入る恐れがあり、逆に間隙４９をあまり小さくすると回転軸２６への抵抗が大きくなる恐れがあるので、間隙４９を適切に調整することが必要である。
【００４２】
ここで、図３はもう一つの発明のスクロール型圧縮機２０の構成を示している。この場合、揺動スクロール３０のボス穴部３１内面の支持フレーム２７側の縁部は、ピン部２９から離間する方向に拡張されており、この拡張部分の支持フレーム２７側には環状のスラストプレート６２がボス穴部３１に固定され、これらボス穴部３１とスラストプレート６２によって外側に拡開された収納部６３が形成されている。
【００４３】
また、この収納部６３のピン部２９の先端側には、ボス穴部３１とピン部２９との間に前述同様のブッシュ６６が介設されている。そして、前記収納部６３内には環状のシール部材６４が移動自在に収納され、ピン部２９の周囲に位置している。尚、前記ブッシュ６６とピン部２９間のクリアランスは２０μｍ〜４０μｍ程度に設定されているが、シール部材６４とピン部２９間のクリアランスは１０μｍ〜２０μｍに設定されている。
【００４４】
このように、ピン部２９とシール部材６４のクリアランスは非常に小さいので、このシール部材６４とピン部２９及びスラストプレート６２間は、回転軸２６の端面から出た潤滑油によって良くガスシールされることになる。
【００４５】
尚、本発明で使用する冷媒としては、オゾン層を破壊する危険性の無い若しくは少ない冷媒、具体的には、例えば、１，１，１，２−テトラフルオロエタン（Ｒ１３４ａ）単体、又は、Ｒ１３４ａとジフルオロメタン（Ｒ−３２）とペンタフルオロエタン（Ｒ−１２５）との混合冷媒（Ｒ４０７Ｃ）、Ｒ−３２とＲ−１２５との混合冷媒（Ｒ４１０Ａ）などのＨＦＣ系冷媒、ハイドロクロロジフルオロメタン（Ｒ２２）単体、又は、混合冷媒などのＨＣＦＣ系冷媒などを挙げることができる。
【００４６】
また、本発明で使用する潤滑油としては、具体的には、例えば、これらの冷媒と相溶性のあるエステル系オイル、エーテル系オイル、或いは、これらの冷媒と相溶性のないアルキルベンゼン系オイル、或いは、これらの混合物などを挙げることができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳述した如く請求項１の発明によれば、回転軸内に形成された油通路と、この油通路に潤滑油を送るための給油手段と、支持フレームの軸受部に形成された収納部と、この収納部内に移動自在に収納され、回転軸との間をシールする環状のシール部材とを備えるため、シール部材は回転軸の回転により自動調芯され、荷重を受けない位置に安定する。即ち、本発明によれば、シール部材の寸法管理を適切に行うだけで、軸受部のガスシールを行うことが可能となる。
【００４８】
これにより、回転軸と軸受部間のクリアランスの管理を厳密に行う必要がなくなり、加工コストを削減できると共に、軸受部の耐磨耗性が向上し、結果としてガスシール性も改善されるものである。特に、密閉容器外から吸入した冷媒ガスの吸入側を揺動スクロールの背面と支持フレームの間に連通させてこの間の圧力を密閉容器内の圧力より低くし、この差圧によってシール部材を収納部内面に押し付けてガスシールすると共に、給油手段から潤滑油を油通路を経て各摺動部に送り、循環して使用するようにしたので、密閉型ポンプなどが不要となり、部品点数を削減できるものである。また、シール部材と回転軸間には所定のクリアランスが構成されるので、シール部材の耐摩耗性の低下や摺動ロスの発生も回避できる。
【００４９】
また、請求項２の発明によれば、回転軸内に形成された油通路と、この油通路に潤滑油を送るための給油手段と、揺動スクロールの背面の中央部に突設されたボス穴部と、回転軸の先端にその中心が当該回転軸の軸心と偏心して設けられ、ボス穴部に挿入されたピン部と、ボス穴部内面に形成された収納部と、この収納部内に移動自在に収納され、回転軸のピン部との間をシールする環状のシール部材とを備えているので、シール部材は回転軸の回転により自動調芯され、荷重を受けない位置に安定する。即ち、本発明によれば、シール部材の寸法管理を適切に行うだけで、ボス穴部のガスシールを行うことが可能となる。
【００５０】
これにより、回転軸のピン部と揺動スクロールのボス穴部間のクリアランスの管理を厳密に行う必要がなくなり、加工コストを削減できると共に、ボス穴部の耐磨耗性が向上し、結果としてガスシール性も改善されるものである。特に、密閉容器外から吸入した冷媒ガスの吸入側を揺動スクロールの背面と支持フレームの間に連通させてこの間の圧力を密閉容器内の圧力より低くし、この差圧によってシール部材を収納部内面に押し付けてガスシールすると共に、給油手段から潤滑油を油通路を経て各摺動部に送り、循環して使用するようにしたので、密閉型ポンプなどが不要となり、部品点数を削減できるものである。また、シール部材と回転軸間には所定のクリアランスが構成されるので、シール部材の耐摩耗性の低下や摺動ロスの発生も回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のスクロール型圧縮機の一実施例の全体構成を示す断面図である。
【図２】 図１のスクロール型圧縮機の軸受部の拡大断面図である。
【図３】 もう一つの本発明のスクロール型圧縮機のボス穴部の拡大断面図である。
【図４】 従来の横置き型のスクロール型圧縮機の一実施例の全体構成を示す断面図である。
【符号の説明】
ｂ 潤滑油
２０ スクロール型圧縮機
２１ 密閉容器
２２ 電動要素
２３ スクロール圧縮要素
２６ 回転軸
２７ 支持フレーム
２８ 軸受部
２９ ピン部
３０ 揺動スクロール
３１ ボス穴部
３２、３５ ラップ
３３ 固定スクロール
３４ 圧縮室
３６ 吸入管
３７ 吐出ポート
４４ 油通路
４７ 吐出管
５１、６６ ブッシュ
５２、６２ スラストプレート
５３、６３ 収納部
５４、６４ シール部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば空調・冷凍機器などに搭載されるスクロール型圧縮機に関するものであり、更に詳しくは、固定スクロールと揺動スクロールとを噛み合わせて形成される複数の圧縮室にて圧縮させた圧縮ガスを密閉容器内へ吐出した後、密閉容器外へ吐出するようにしたスクロール型圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より空気調和機などの冷凍サイクルに使用される横置き型のスクロール型圧縮機は、例えば特公平７−９９１５０号公報に示されている。係る従来のスクロール型圧縮機を図４で説明すると、両端が閉鎖された筒状の密閉容器１の内側には電動要素２とスクロール圧縮要素３とが内蔵されている。電動要素２は密閉容器１の内壁面側に固定されたステータ４と、このステータ４の内側に回転自在に支持されたロータ５とから成り、このロータ５には回転軸６が貫通状態に結合されている。
【０００３】
この回転軸６の一端は上記スクロール圧縮要素３の一部を構成する支持フレーム７の軸受部に回転自在に支持されている。そして、回転軸６の他端側はロータ５から突出しており、この先端部にはトロコイドポンプなどの容積型ポンプ８が接続されている。そして、上記容積型ポンプ８の端部には油導入管９が接続されている。この油導入管９の吸込側の端部は上記密閉容器１内に収容された潤滑油ｂに没するように下方に延長されている。
【０００４】
また、上記回転軸６には容積型ポンプ８によって潤滑油ｂを供給する油通路が軸方向に穿設されており、潤滑油が支持フレーム７などの各摺動部に供給された後、再循環されるように構成されている。
【０００５】
そして、上記支持フレーム７に貫通する状態に支持された回転軸６の一端部は、その中心が回転軸６の軸心と偏心して設けられたピン部（クランク部）１０として形成されており、このピン部１０には揺動スクロール１１が連接されている。この揺動スクロール１１は円盤状に形成されており、背面の中央部に上記ピン部１０が接続されるボス穴部１２が形成されている。この揺動スクロール１１の表面には渦巻き形状のラップ１３が一体に形成されている。
【０００６】
また、支持フレーム７には固定スクロール１４が結合されている。この固定スクロール１４には上記揺動スクロール１１に対面する部分に渦巻き形状のラップ１５が形成されており、上記ラップ１３との間に複数の圧縮室１６を形成している。これらの圧縮室１６の外周部で冷媒ガスを吸い込み、漸次中心に移動していくことで容積を縮小して冷媒ガスを圧縮するように構成されている。
【０００７】
固定スクロール１４の中央部には吐出ポート１７が形成されており、この吐出ポート１７の外側を包囲する状態で固定スクロール１４には消音器１８が設けられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来では回転軸６の一端部に取り付けられた容積型ポンプ８によって密閉容器１内底部に収容された潤滑油ｂを吸い上げ、この回転軸６の一端から他端に渡って形成された油通路によって他端部から各摺動部に供給するように構成していたため、油導入管９や容積型ポンプ８が必要となり、部品点数が増加する問題があった。
【０００９】
そこで、揺動スクロール１１と支持フレーム７間を冷媒吸入側と同じ低圧とし、密閉容器１内の高圧との差圧を用いて各摺動部に給油を行う方法もある。係る方法によれば上記容積型ポンプ８などを廃止することが可能となる。しかしながら、係る差圧を構成するためには、支持フレームと回転軸の間を潤滑油にてガスシールするために、軸受部と回転軸間のクリアランスを狭くし、これを厳格に管理しなければ成らなくなる。
【００１０】
そして、係る問題は、ボス穴部１２とピン部１０の間のガスシールに対しても同様に発生する。
【００１１】
そこで、本発明は差圧により摺動部に給油する際のガスシールを容易としたスクロール型圧縮機を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のスクロール型圧縮機は、密閉容器内に設けられた電動要素と、この電動要素によって駆動されるスクロール圧縮要素と、密閉容器内に装着されてスクロール圧縮要素を支持すると共に、中央に電動要素の回転軸の一端部側を軸支するための軸受部を設けた支持フレームと、密閉容器内に収容された潤滑油とを備え、スクロール圧縮要素は中央部に圧縮ガスの吐出ポートを設けると共に一方の面に渦巻き状のラップを有する固定スクロールと、この固定スクロールに対して電動要素の駆動により公転し、一方の面に渦巻き状のラップを有する揺動スクロールとから構成され、両ラップを互いに噛み合わせて複数の圧縮室を形成し、密閉容器外から吸入した冷媒ガスをこの圧縮室にて圧縮して吐出ポートから密閉容器内に吐出した後、密閉容器外に吐出するようにしたものであって、回転軸内に形成された油通路と、この油通路に潤滑油を送るための給油手段と、支持フレームの軸受部に形成された収納部と、回転軸との間に所定のクリアランスを存して収納部内に移動自在に収納され、回転軸との間をシールする環状のシール部材とを備え、密閉容器外から吸入した冷媒ガスの吸入側を揺動スクロールの背面と支持フレームの間に連通させてこの間の圧力を密閉容器内の圧力より低くし、この差圧によってシール部材を収納部内面に押し付けてガスシールすると共に、給油手段から潤滑油を油通路を経て各摺動部に送り、循環して使用するようにしたものである。
【００１３】
請求項１の発明によれば、シール部材は回転軸の回転により自動調芯され、荷重を受けない位置に安定するので、シール部材の寸法管理を適切に行うだけで、軸受部のガスシールを行うことが可能となると共に、回転軸と軸受部間のクリアランスの管理を厳密に行う必要がなくなり、加工コストを削減できると共に、軸受部の耐磨耗性が向上し、結果としてガスシール性も改善されるものである。
【００１４】
特に、密閉容器外から吸入した冷媒ガスの吸入側を揺動スクロールの背面と支持フレームの間に連通させてこの間の圧力を密閉容器内の圧力より低くし、この差圧によってシール部材を収納部内面に押し付けてガスシールすると共に、給油手段から潤滑油を油通路を経て各摺動部に送り、循環して使用するようにしたので、密閉型ポンプなどが不要となり、部品点数を削減できるものである。また、シール部材と回転軸間には所定のクリアランスが構成されるので、シール部材の耐摩耗性の低下や摺動ロスの発生も回避できる。
【００１５】
請求項２の発明のスクロール型圧縮機は、密閉容器内に設けられた電動要素と、この電動要素によって駆動されるスクロール圧縮要素と、密閉容器内に装着されてスクロール圧縮要素を支持すると共に、中央に電動要素の回転軸の一端部側を軸支するための軸受部を設けた支持フレームと、密閉容器内に収容された潤滑油とを備え、スクロール圧縮要素は中央部に圧縮ガスの吐出ポートを設けると共に一方の面に渦巻き状のラップを有する固定スクロールと、この固定スクロールに対して電動要素の駆動により公転し、一方の面に渦巻き状のラップを有する揺動スクロールとから構成され、両ラップを互いに噛み合わせて複数の圧縮室を形成し、密閉容器外から吸入した冷媒ガスをこの圧縮室にて圧縮して吐出ポートから密閉容器内に吐出した後、密閉容器外に吐出するようにしたものであって、回転軸内に形成された油通路と、この油通路に潤滑油を送るための給油手段と、揺動スクロールの他方の面の中央部に突設されたボス穴部と、回転軸の先端にその中心が当該回転軸の軸心と偏心して設けられ、ボス穴部に挿入されたピン部と、ボス穴部内面に形成された収納部と、回転軸との間に所定のクリアランスを存して収納部内に移動自在に収納され、回転軸のピン部との間をシールする環状のシール部材とを備え、密閉容器外から吸入した冷媒ガスの吸入側を揺動スクロールの背面と支持フレームの間に連通させてこの間の圧力を密閉容器内の圧力より低くし、この差圧によってシール部材を収納部内面に押し付けてガスシールすると共に、給油手段から潤滑油を油通路を経て各摺動部に送り、循環して使用するようにしたものである。
【００１６】
請求項２の発明によれば、同様にシール部材は回転軸の回転により自動調芯され、荷重を受けない位置に安定するので、シール部材の寸法管理を適切に行うだけで、ボス穴部のガスシールを行うことが可能となると共に、回転軸のピン部と揺動スクロールのボス穴部間のクリアランスの管理を厳密に行う必要がなくなり、加工コストを削減できると共に、ボス穴部の耐磨耗性が向上し、結果としてガスシール性も改善されるものである。
【００１７】
特に、密閉容器外から吸入した冷媒ガスの吸入側を揺動スクロールの背面と支持フレームの間に連通させてこの間の圧力を密閉容器内の圧力より低くし、この差圧によってシール部材を収納部内面に押し付けてガスシールすると共に、給油手段から潤滑油を油通路を経て各摺動部に送り、循環して使用するようにしたので、密閉型ポンプなどが不要となり、部品点数を削減できるものである。また、シール部材と回転軸間には所定のクリアランスが構成されるので、シール部材の耐摩耗性の低下や摺動ロスの発生も回避できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図１に基づいて詳述する。図１は本発明に係る横置き型のスクロール型圧縮機の全体構成を示す断面図である。
【００１９】
図１に示される圧縮機２０はスクロール型圧縮機であり、両端が閉鎖された筒状の密閉容器２１を備えている。この密閉容器２１内には電動要素２２と、この電動要素２２によって駆動されるスクロール圧縮要素２３とが収容されている。
【００２０】
上記電動要素２２は上記密閉容器２１の内部に固定されたステータ２４と、このステータ２４の中央部に位置されたロータ２５とを有し、このロータ２５の中心部には上記密閉容器２１の軸心方向に向けられた回転軸２６が貫通状態に結合され、その一端側は上記スクロール圧縮要素２３を支持する支持フレーム２７の中央部に貫通され、回転自在に支持されている。上記支持フレーム２７は上記密閉容器２１の内壁面に結合固定されている。
【００２１】
また、上記支持フレーム２７を貫通した回転軸２６の端部にはその中心が回転軸２６の軸心と偏心して設けたピン部（クランク部）２９が形成されている。このピン部２９には揺動スクロール３０が連接されている。この揺動スクロール３０は、円盤状の鏡板の背面中央部に上記ピン部２９を挿入して連接するボス穴部３１と、上記鏡板の表面に形成された渦巻き状のラップ３２とを備えている。
【００２２】
また、上記支持フレーム２７には固定スクロール３３が結合されている。この固定スクロール３３は上記揺動スクロール３０のラップ３２に互い違い状態に位置して複数の圧縮室３４を形成する渦巻き状のラップ３５が形成されている。
【００２３】
そして、上記固定スクロール３３の側壁面には上記密閉容器２１に貫通された冷媒ガスの吸入管３６が接続されている。また、上記固定スクロール３３の中央部には、圧縮された冷媒ガスを密閉容器２１内に吐出する吐出ポート３７が設けられている。
【００２４】
この場合、吸入管３６から吸入される冷媒ガスのスクロール圧縮要素２３の吸入側と、上記揺動スクロール３０の背面（上記鏡板のボス穴部３１のある側の面）と上記支持フレーム２７との間は上記揺動スクロール３０の鏡板の周縁部において連通させてあるので、この間の圧力は上記冷媒ガス吸入側と略同じに低く、前記密閉容器２１内の圧力より低い中間圧となる。
【００２５】
ここで、支持フレーム２７の軸受部２８の揺動スクロール３０側の縁部は、図２に示す如く回転軸２６から離間する方向に拡張されており、この拡張部分の揺動スクロール３０側には環状のスラストプレート５２が支持フレーム２７に固定され、これら支持フレーム２７とスラストプレート５２によって軸受部２８には外側に拡開された収納部５３が形成されている。
【００２６】
そして、この収納部５３内には環状のシール部材５４が移動自在に収納され、回転軸２６の周囲に位置している。尚、前記ブッシュ５１と回転軸２６間のクリアランスは２０μｍ〜４０μｍ程度に設定されているが、シール部材５４と回転軸２６間のクリアランスは１０μｍ〜２０μｍに設定されている。
【００２７】
また、この実施例ではピン部２９とボス穴部３１間のクリアランスも１０μｍ〜２０μｍに設定されているものとする。
【００２８】
他方、回転軸２６の他の端部には差圧式給油部３８が設けられている。この給油部３８は、密閉容器２１内に装着されて回転軸２６を軸支すると共に、油導入管３９を装着した副軸受部４０を備えた副支持フレーム４１を備えている。この副支持フレーム４１と回転軸２６の間には、ベアリング４２が介在されており、このベアリング４２の受け部４３が前記副軸受部４０に設けられている。
【００２９】
ここで、上記密閉容器２１には所定のレベルまで潤滑油ｂが収容されており、この潤滑油ｂは前述した差圧によって前記給油部３８から吸い上げられて回転軸２６の中に設けた油通路４４を経て前記軸受部２８を含む各摺動部に送られ、循環して使用されるように構成されている。
【００３０】
回転軸２６は軸受部２８により軸支されている部分の中途に前記油通路４４から前記軸受部２８の摺動面に通じる小孔４５が設けられている。この小孔４５の出口から始まり前記揺動スクロール３０側に向かって回転軸２６の表面にこの小孔４５と連絡する溝４６が、回転軸２６が軸受部２８により軸支されている部分の外まで、設けられている。
【００３１】
そして、回転軸２６の一端面から出た潤滑油は、ボス穴部３１とピン部２９の摺動面をガスシールし、前記小孔４５を通過した潤滑油は前記溝４６を流れて摺動面を循環する。また、シール部材５４は密閉容器１内の圧力（高圧）と揺動スクロール３０及び支持フレーム２７間の圧力（中間圧）との差圧によってスラストプレート５２に押し付けられるので、このシール部材５４よりスクロール圧縮要素２３側も潤滑油によりガスシールされる。
【００３２】
上記のように構成した横置き型スクロール型圧縮機２０が運転を開始すると、冷媒ガスは吸入管３６からスクロール圧縮要素２３の外周部に吸入されて、漸次中心に移動していくことで圧縮され、固定スクロール３３の中央部に設けた吐出ポート３７から密閉容器２１内に吐出され、この空間で同伴した潤滑油が分離され、脈動が低減される。
【００３３】
吐出されたガスは固定スクロール３３と支持フレーム２７に設けた図示しない通路を流れて、電動要素２２側に行き、ロータ２５の回転による遠心力とステータ２４や副支持フレーム４１などの邪魔板効果などで冷媒ガス中の潤滑油がさらに分離される。そして、潤滑油が分離された冷媒ガスは吐出管４７から密閉容器２１外に吐出される。分離された潤滑油は密閉容器２１の底部に溜まり、循環して使用される。
【００３４】
また、シール部材５４は、回転軸２６の回転により自動調芯され、荷重を受けない位置に安定する。
【００３５】
冷媒ガス吸入側と、揺動スクロール３０の背面と支持フレーム２７の間を連通させてあるので、この間の圧力は中間圧となり、密閉容器２１内の圧力より低くなっている。この差圧により、潤滑油ｂは前記給油部３８の油導入管３９から吸い上げられて、回転軸２６の中に設けた油通路４４を経て高圧下で供給される。
【００３６】
供給された高圧の潤滑油の一部は前記小孔４５を通過し、圧縮要素２３の方向に向かって溝４６を流れて摺動面を潤滑する。
【００３７】
このとき、回転軸２６とシール部材５４のクリアランスは前述の如く非常に小さいので、このシール部材５４と回転軸２６及びスラストプレート５２間は良くガスシールされる。
【００３８】
一方、回転軸２６の一端部から出た高圧の潤滑油はボス穴部３１とピン部２９の摺動面を良くガスシールする。これらの潤滑油は揺動スクロール３０と支持フレーム２７の間を流れ、オルダムリング４８溝部の潤滑を行った後、揺動スクロール３０の鏡板の周縁部を経てスクロール圧縮要素２３内の冷媒ガス吸入側に供給されて摺動面の潤滑を行い、その後圧縮ガスと共に吐出ポート３７から密閉容器２１内へ吐出され、圧縮ガスと分離されて密閉容器２１の底部に流れる。
【００３９】
尚、オルダムリング４８は、支持フレーム２７と揺動スクロール３０との間に介装されており、電動要素２２の駆動により固定スクロール３３に対して揺動スクロール３０が自転しないように円軌道上を公転させるように構成されている。
【００４０】
前記給油部３８の副支持フレーム４１と回転軸２６の間にはベアリング４２が介在させてあり、このベアリング４２の受け部４３を前記副軸受部４０に設けたので、回転軸２６の回転が安定し、スムーズになって圧縮効率が向上すると共に、振動や騒音が少なくなる効果がある。
【００４１】
回転軸２６と前記副軸受部４０の摺動部の間隙４９を調整することにより、冷媒ガスが潤滑油中に入らないようにすることができる。間隙４０をあまり大きくするとガスが潤滑油中に入る恐れがあり、逆に間隙４９をあまり小さくすると回転軸２６への抵抗が大きくなる恐れがあるので、間隙４９を適切に調整することが必要である。
【００４２】
ここで、図３はもう一つの発明のスクロール型圧縮機２０の構成を示している。この場合、揺動スクロール３０のボス穴部３１内面の支持フレーム２７側の縁部は、ピン部２９から離間する方向に拡張されており、この拡張部分の支持フレーム２７側には環状のスラストプレート６２がボス穴部３１に固定され、これらボス穴部３１とスラストプレート６２によって外側に拡開された収納部６３が形成されている。
【００４３】
また、この収納部６３のピン部２９の先端側には、ボス穴部３１とピン部２９との間に前述同様のブッシュ６６が介設されている。そして、前記収納部６３内には環状のシール部材６４が移動自在に収納され、ピン部２９の周囲に位置している。尚、前記ブッシュ６６とピン部２９間のクリアランスは２０μｍ〜４０μｍ程度に設定されているが、シール部材６４とピン部２９間のクリアランスは１０μｍ〜２０μｍに設定されている。
【００４４】
このように、ピン部２９とシール部材６４のクリアランスは非常に小さいので、このシール部材６４とピン部２９及びスラストプレート６２間は、回転軸２６の端面から出た潤滑油によって良くガスシールされることになる。
【００４５】
尚、本発明で使用する冷媒としては、オゾン層を破壊する危険性の無い若しくは少ない冷媒、具体的には、例えば、１，１，１，２−テトラフルオロエタン（Ｒ１３４ａ）単体、又は、Ｒ１３４ａとジフルオロメタン（Ｒ−３２）とペンタフルオロエタン（Ｒ−１２５）との混合冷媒（Ｒ４０７Ｃ）、Ｒ−３２とＲ−１２５との混合冷媒（Ｒ４１０Ａ）などのＨＦＣ系冷媒、ハイドロクロロジフルオロメタン（Ｒ２２）単体、又は、混合冷媒などのＨＣＦＣ系冷媒などを挙げることができる。
【００４６】
また、本発明で使用する潤滑油としては、具体的には、例えば、これらの冷媒と相溶性のあるエステル系オイル、エーテル系オイル、或いは、これらの冷媒と相溶性のないアルキルベンゼン系オイル、或いは、これらの混合物などを挙げることができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳述した如く請求項１の発明によれば、回転軸内に形成された油通路と、この油通路に潤滑油を送るための給油手段と、支持フレームの軸受部に形成された収納部と、この収納部内に移動自在に収納され、回転軸との間をシールする環状のシール部材とを備えるため、シール部材は回転軸の回転により自動調芯され、荷重を受けない位置に安定する。即ち、本発明によれば、シール部材の寸法管理を適切に行うだけで、軸受部のガスシールを行うことが可能となる。
【００４８】
これにより、回転軸と軸受部間のクリアランスの管理を厳密に行う必要がなくなり、加工コストを削減できると共に、軸受部の耐磨耗性が向上し、結果としてガスシール性も改善されるものである。特に、密閉容器外から吸入した冷媒ガスの吸入側を揺動スクロールの背面と支持フレームの間に連通させてこの間の圧力を密閉容器内の圧力より低くし、この差圧によってシール部材を収納部内面に押し付けてガスシールすると共に、給油手段から潤滑油を油通路を経て各摺動部に送り、循環して使用するようにしたので、密閉型ポンプなどが不要となり、部品点数を削減できるものである。また、シール部材と回転軸間には所定のクリアランスが構成されるので、シール部材の耐摩耗性の低下や摺動ロスの発生も回避できる。
【００４９】
また、請求項２の発明によれば、回転軸内に形成された油通路と、この油通路に潤滑油を送るための給油手段と、揺動スクロールの背面の中央部に突設されたボス穴部と、回転軸の先端にその中心が当該回転軸の軸心と偏心して設けられ、ボス穴部に挿入されたピン部と、ボス穴部内面に形成された収納部と、この収納部内に移動自在に収納され、回転軸のピン部との間をシールする環状のシール部材とを備えているので、シール部材は回転軸の回転により自動調芯され、荷重を受けない位置に安定する。即ち、本発明によれば、シール部材の寸法管理を適切に行うだけで、ボス穴部のガスシールを行うことが可能となる。
【００５０】
これにより、回転軸のピン部と揺動スクロールのボス穴部間のクリアランスの管理を厳密に行う必要がなくなり、加工コストを削減できると共に、ボス穴部の耐磨耗性が向上し、結果としてガスシール性も改善されるものである。特に、密閉容器外から吸入した冷媒ガスの吸入側を揺動スクロールの背面と支持フレームの間に連通させてこの間の圧力を密閉容器内の圧力より低くし、この差圧によってシール部材を収納部内面に押し付けてガスシールすると共に、給油手段から潤滑油を油通路を経て各摺動部に送り、循環して使用するようにしたので、密閉型ポンプなどが不要となり、部品点数を削減できるものである。また、シール部材と回転軸間には所定のクリアランスが構成されるので、シール部材の耐摩耗性の低下や摺動ロスの発生も回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のスクロール型圧縮機の一実施例の全体構成を示す断面図である。
【図２】 図１のスクロール型圧縮機の軸受部の拡大断面図である。
【図３】 もう一つの本発明のスクロール型圧縮機のボス穴部の拡大断面図である。
【図４】 従来の横置き型のスクロール型圧縮機の一実施例の全体構成を示す断面図である。
【符号の説明】
ｂ 潤滑油
２０ スクロール型圧縮機
２１ 密閉容器
２２ 電動要素
２３ スクロール圧縮要素
２６ 回転軸
２７ 支持フレーム
２８ 軸受部
２９ ピン部
３０ 揺動スクロール
３１ ボス穴部
３２、３５ ラップ
３３ 固定スクロール
３４ 圧縮室
３６ 吸入管
３７ 吐出ポート
４４ 油通路
４７ 吐出管
５１、６６ ブッシュ
５２、６２ スラストプレート
５３、６３ 収納部
５４、６４ シール部材
Claims (2)
- 密閉容器内に設けられた電動要素と、この電動要素によって駆動されるスクロール圧縮要素と、前記密閉容器内に装着されて前記スクロール圧縮要素を支持すると共に、中央に前記電動要素の回転軸の一端部側を軸支するための軸受部を設けた支持フレームと、前記密閉容器内に収容された潤滑油とを備え、前記スクロール圧縮要素は中央部に圧縮ガスの吐出ポートを設けると共に一方の面に渦巻き状のラップを有する固定スクロールと、この固定スクロールに対して前記電動要素の駆動により公転し、一方の面に渦巻き状のラップを有する揺動スクロールとから構成され、前記両ラップを互いに噛み合わせて複数の圧縮室を形成し、前記密閉容器外から吸入した冷媒ガスをこの圧縮室にて圧縮して前記吐出ポートから前記密閉容器内に吐出した後、前記密閉容器外に吐出するようにしたスクロール型圧縮機において、
前記回転軸内に形成された油通路と、この油通路に前記潤滑油を送るための給油手段と、前記支持フレームの軸受部に形成された収納部と、前記回転軸との間に所定のクリアランスを存して前記収納部内に移動自在に収納され、前記回転軸との間をシールする環状のシール部材とを備え、前記密閉容器外から吸入した冷媒ガスの吸入側を前記揺動スクロールの背面と前記支持フレームの間に連通させてこの間の圧力を前記密閉容器内の圧力より低くし、この差圧によって前記シール部材を前記収納部内面に押し付けてガスシールすると共に、前記給油手段から潤滑油を前記油通路を経て各摺動部に送り、循環して使用するようにしたことを特徴とするスクロール型圧縮機。 - 密閉容器内に設けられた電動要素と、この電動要素によって駆動されるスクロール圧縮要素と、前記密閉容器内に装着されて前記スクロール圧縮要素を支持すると共に、中央に前記電動要素の回転軸の一端部側を軸支するための軸受部を設けた支持フレームと、前記密閉容器内に収容された潤滑油とを備え、前記スクロール圧縮要素は中央部に圧縮ガスの吐出ポートを設けると共に一方の面に渦巻き状のラップを有する固定スクロールと、この固定スクロールに対して前記電動要素の駆動により公転し、一方の面に渦巻き状のラップを有する揺動スクロールとから構成され、前記両ラップを互いに噛み合わせて複数の圧縮室を形成し、前記密閉容器外から吸入した冷媒ガスをこの圧縮室にて圧縮して前記吐出ポートから前記密閉容器内に吐出した後、前記密閉容器外に吐出するようにしたスクロール型圧縮機において、
前記回転軸内に形成された油通路と、この油通路に前記潤滑油を送るための給油手段と、前記揺動スクロールの他方の面の中央部に突設されたボス穴部と、前記回転軸の先端にその中心が当該回転軸の軸心と偏心して設けられ、前記ボス穴部に挿入されたピン部と、前記ボス穴部内面に形成された収納部と、前記回転軸との間に所定のクリアランスを存して前記収納部内に移動自在に収納され、前記回転軸のピン部との間をシールする環状のシール部材とを備え、前記密閉容器外から吸入した冷媒ガスの吸入側を前記揺動スクロールの背面と前記支持フレームの間に連通させてこの間の圧力を前記密閉容器内の圧力より低くし、この差圧によって前記シール部材を前記収納部内面に押し付けてガスシールすると共に、前記給油手段から潤滑油を前記油通路を経て各摺動部に送り、循環して使用するようにしたことを特徴とするスクロール型圧縮機。
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