JP5911637B2

JP5911637B2 - 圧縮機

Info

Publication number: JP5911637B2
Application number: JP2015504042A
Authority: JP
Inventors: 石園　文彦; 文彦石園; 角田　昌之; 昌之角田; 政則伊藤; 浩平達脇; 哲仁 ▲高▼井; 祐司 ▲高▼村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-03-05
Filing date: 2013-03-05
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2033-03-05
Also published as: CN105051465A; JPWO2014136207A1; WO2014136207A1

Description

本発明は、流体を圧縮して吐出する圧縮機に関する。

従来の圧縮機、例えば、スクロール圧縮機は、冷凍空調機器に使用される際の圧力範囲によって大きく分けると２種のタイプに分類される。１つは、圧縮機内の冷凍機油の雰囲気が吐出ガスで満たされる高圧容器タイプ（高圧ドームタイプと呼ばれることもある）であり、もう１つは、圧縮機内の冷凍機油の雰囲気が吸入ガスで満たされる低圧容器タイプ（低圧ドームタイプと呼ばれることもある）である。これら２種のタイプでは、潤滑油として使用される冷凍機油の雰囲気温度が互いに異なる。冷凍機油は、温度によって粘度が大きく変化するため、圧縮機の各々のタイプで粘度グレードを調整することにより使用される。冷凍機油として冷媒と相溶性のあるものを選択する場合、冷凍機油の雰囲気の圧力と温度に油濃度が左右されるため、油濃度を明確に規定する必要がある（例えば、特許文献１参照）。

また、低ＧＷＰ（地球温暖化係数）冷媒と言われているＲ３２冷媒やＲ３２冷媒を５１％以上含有する混合冷媒においては、従来の冷凍機油と共に用いる場合、低温になると冷媒と油が分離しやすいという特徴があった。

特許第３９５６５８９号公報

従来のスクロール圧縮機において、現在世の中に存在する冷凍機油（エステル油やエーテル油）が用いられる場合、Ｒ３２冷媒やＲ３２冷媒を５１％以上含有する混合冷媒は、Ｒ３２冷媒を５０％含有するＲ４１０Ａ冷媒に比べ、低温度で冷凍機油と溶け合わず分離しやすくなる。また、その分離が始まる温度は、冷凍機油の粘度グレードが高いほど高く、例えば粘度グレード（ＩＳＯＶＧ）６８のエーテル油においては、０℃付近で冷媒から分離してしまう。この場合、圧縮機から冷媒回路に吐出されてしまった油は、冷媒回路中の液だめや蒸発器などの温度の低い部位で冷媒と分離されて滞留し、圧縮機に戻ってこなくなる。これにより、圧縮機の潤滑油が不足し、圧縮機焼付きが発生してしまう。また、冷媒回路の長いビル用空調機や、空調機よりも低い温度で使用される冷蔵冷凍機においては、冷凍サイクルを成立させることが困難になる。

また、Ｒ３２冷媒の割合が大きくなればなるほど、圧縮後の冷媒温度は高くなる傾向にある。このため、吐出ガスで満たされる空間に冷凍機油が存在する高圧容器タイプにおいては、より高粘度グレードの冷凍機油を選択することになる。

そのような高粘度グレードの冷凍機油を選択する場合の一例を次に挙げる。低圧容器タイプの冷凍機油の雰囲気温度は１０〜８０℃であり、高圧容器タイプの冷凍機油の雰囲気温度は５０〜１２０℃である。このとき、例えば、油の粘度（動粘度）を１０ｍｍ^２／ｓ確保するためには、冷凍機油の粘度グレードとして、低圧容器タイプでは３２グレード、高圧容器タイプでは６８グレードを選択する必要がある。高圧容器タイプで３２グレードの冷凍機油を使用すると、粘度が半減して１０ｍｍ^２／ｓ未満となってしまうため、摺動部の潤滑性を満足できなくなるおそれがある。

つまり、従来の高圧容器タイプのスクロール圧縮機では、低温度で冷媒と油が溶け合うように低粘度グレードの冷凍機油を使用すると、冷凍機油雰囲気の温度が高いために摺動部の潤滑性を確保するだけの油の粘度が不足する。一方で、摺動部の潤滑性を確保できる高粘度グレードの冷凍機油を使用すると、低温度で冷媒と油が溶け合わず分離しやすくなる。これにより、圧縮機から冷媒回路中に吐出してしまった油が冷媒回路中に滞留するため、潤滑油不足による圧縮機焼付きが発生してしまうという問題点があった。

本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであり、低温度で冷媒と潤滑油とが分離するのを防ぐことができ、且つ、摺動部の潤滑性を確保することができる圧縮機を提供することを目的とする。

本発明に係る圧縮機は、流体を吸入する吸入口と、前記吸入口から吸入された前記流体を圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部で圧縮された前記流体を吐出する吐出口と、を有する密閉容器を備え、前記密閉容器内に、前記吸入口から吸入された前記流体と共に潤滑油が備わる低圧容器タイプの圧縮機であって、前記流体は、Ｒ３２冷媒、又はＲ３２冷媒を５１％以上含有する混合冷媒であり、前記潤滑油は、エステル系油又はエーテル系油であり、粘度グレード（ＩＳＯＶＧ）が３２以上４６以下であることを特徴とするものである。

本発明に係る圧縮機は、潤滑油の雰囲気温度が低い低圧容器タイプであるため、相分離しにくい低粘度グレード油を、Ｒ３２冷媒又はＲ３２冷媒を５１％以上含有する混合冷媒と共に使用しても、潤滑油の粘度を確保できる。したがって、本発明に係る圧縮機によれば、低温度で冷媒と潤滑油とが分離するのを防ぐことができ、且つ、摺動部の潤滑性を確保することができる。

本発明の実施の形態１に係る圧縮機に使用される冷凍機油について説明するグラフであり、粘度グレードの異なる２種類の冷凍機油のＲ３２冷媒雰囲気中での温度と粘度の相関の一例を示している。本発明の実施の形態１に係る圧縮機に使用される冷凍機油について説明するグラフであり、Ｒ３２冷媒と各種冷凍機油との相溶性の一例を示している。図２のグラフの低温域のみを拡大して示すグラフである。本発明の実施の形態１に係る圧縮機の一例として、スクロール圧縮機１の構成を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る圧縮機について、図面を用いて説明する。以下で説明する構成、動作等は一例であり、本発明に係る圧縮機は、そのような構成、動作等に限定されない。また、各図において、同一又は類似する部材又は部分には同一の符号を付している。また、細かい構造については、適宜図示を簡略化又は省略している。また、重複又は類似する説明については、適宜簡略化又は省略している。

実施の形態１．
［冷凍機油の構成］
まず、本発明の実施の形態１に係る圧縮機に使用される冷凍機油（潤滑油）について説明する。Ｒ３２冷媒雰囲気中では、冷凍機油の粘度は温度によって大きく変化する。図１は、本実施の形態に係る圧縮機に使用される冷凍機油について説明するグラフであり、粘度グレード（ＩＳＯＶＧ）の異なる２種類の冷凍機油のＲ３２冷媒雰囲気中での温度と粘度（動粘度）の相関の一例を示している。グラフの横軸は冷凍機油の温度（℃）を表しており、縦軸は冷凍機油の粘度（ｍｍ^２／ｓ）を表している。図１に示すように、粘度グレード３２の冷凍機油及び粘度グレード６８の冷凍機油はいずれも、例えば粘度５ｍｍ^２／ｓ（図１のグラフ中では破線で示している）を確保できる温度範囲が存在する。ただし、冷凍機油が実際に使用される温度範囲は、圧縮機が低圧容器タイプであるか高圧容器タイプであるかによって異なる。低圧容器タイプの圧縮機の場合、冷凍機油の雰囲気温度範囲（図１中の「低圧容器タイプ使用域」）は概略１０〜８０℃であり、高圧容器タイプの圧縮機の場合、冷凍機油の雰囲気温度範囲（図１中の「高圧容器タイプ使用域」）は概略５０〜１２０℃である。

粘度グレード３２の冷凍機油では、低圧容器タイプの温度範囲の全体に亘って粘度５ｍｍ^２／ｓを確保できるのに対し、粘度グレード６８の冷凍機油では、低圧容器タイプの温度範囲の一部でしか粘度５ｍｍ^２／ｓを確保することができない。したがって、Ｒ３２冷媒が用いられる低圧容器タイプの圧縮機の場合、冷凍機油としては、粘度グレード３２が選択されることになる。逆に、粘度グレード６８の冷凍機油では、高圧容器タイプの温度範囲のほぼ全体に亘って粘度５ｍｍ^２／ｓを確保できるのに対し、粘度グレード３２の冷凍機油では、高圧容器タイプの温度範囲の一部でしか粘度５ｍｍ^２／ｓを確保することができない。したがって、Ｒ３２冷媒が用いられる高圧容器タイプの圧縮機の場合、冷凍機油としては、粘度グレード６８が選択されることになる。高圧容器タイプで粘度グレード３２を使用すると油の粘度が半減してしまうためである。

図２は、本実施の形態に係る圧縮機に使用される冷凍機油について説明するグラフであり、Ｒ３２冷媒と各種冷凍機油との相溶性（冷凍機油の比率と二相分離温度との相関）の一例を示している。グラフの横軸は冷媒及び冷凍機油の質量の総和に対する冷凍機油の質量の比率（油分率）（ｗｔ％）を表しており、縦軸は温度（℃）を表している。グラフ中の曲線は、Ｒ３２冷媒と各種冷凍機油との二相分離温度を示している。各冷凍機油のそれぞれにおいて、グラフ中の曲線よりも上の領域は、Ｒ３２冷媒と冷凍機油とが相溶する溶解域となり、曲線よりも下の領域は、Ｒ３２冷媒と冷凍機油とが二相分離する分離域となる。図２では、各種冷凍機油として、粘度グレード３２、４６、６８のエステル油、及び粘度グレード３２、６８のエーテル油を示している。

図２に示すように、Ｒ３２冷媒雰囲気中では、油分率に関わらず、温度が低くなると冷媒と油とが溶け合わず、冷媒と油の二相に分離してしまう。この点に関し、本願発明者らは、Ｒ３２冷媒に対する油の二相分離温度の特性が油の粘度グレードと関係があることを見出した。エーテル油の場合、粘度グレード６８のタイプは−２℃程度で二相分離してしまう可能性があるが、粘度グレード３２のタイプでは−３０℃まで二相分離は起きない。エステル油の場合、粘度グレード６８のタイプは−１５℃程度で二相分離してしまう可能性があるが、粘度グレード３２又は４６のタイプでは−４２℃まで二相分離は起きない。つまり、粘度グレードを低く設定する方が、より低温まで二相分離しにくく、低温まで相溶性が確保できる傾向にある。逆に、粘度グレードを高く設定すると、低温域で二相分離しやすい傾向にある。

また、エーテル油よりもエステル油の方が、より低温まで二相分離しにくく、低温まで相溶性が確保できる傾向にある。通常、家庭用エアコンの用途においては、冷媒配管の長さが短いため、０〜−５℃程度を下限とする使用温度範囲でよいが、ビル用などのエアコンに使用される場合、冷媒配管の長さが長いため、−１５〜−２０℃程度で使用される可能性がある。また、冷蔵用途や冷凍用途に使用される冷蔵冷凍機の場合、−３５〜−４０℃程度で使用される可能性がある。

ここで、本願明細書中における「エーテル油」とは、冷凍機油としての使用に特に適したポリビニルエーテルのことを示している。「エーテル油」と同様の特性を有するとともに冷凍機油として使用可能な「エーテル系油」には、ポリビニルエーテル以外に、ポリフェニルエーテル、パーフルオロエーテル等の合成エーテル油が含まれる。また、本願明細書中における「エステル油」とは、冷凍機油としての使用に特に適したポリオールエステルのことを示している。「エステル油」と同様の特性を有するとともに冷凍機油として使用可能な「エステル系油」には、ポリオールエステル以外に、モノエステル、ジエステル、りん酸エステル等の合成エステル油が含まれる。

図３は、図２のグラフの低温域のみを拡大して示すグラフである。図３では、図２に示した粘度グレード３２のエーテル油及び粘度グレード３２、４６のエステル油とＲ３２冷媒との相溶性を示す曲線に加えて、粘度グレード３２のエステル油とＲ３２冷媒を５０％含有するＲ４１０Ａ冷媒との相溶性を示す曲線を破線で示している。Ｒ３２冷媒雰囲気中では、上述のように、エーテル系油（エーテル油）よりもエステル系油（エステル油）の方が、より低温まで二相分離しにくく、低温まで相溶性が確保できる傾向にある。昨今、一般的になったＲ４１０Ａ冷媒と粘度グレード３２のエステル系油とを使用した冷媒回路の場合、二相分離温度はおおよそ−３７℃であった。

すなわち、Ｒ３２冷媒と粘度グレード３２又は４６のエステル系油とを使用した場合の二相分離温度（−４２℃）は、Ｒ４１０Ａ冷媒と粘度グレード３２のエステル系油とを使用した場合の二相分離温度（−３７℃）よりも低くなる。一方、Ｒ３２冷媒と粘度グレード６８のエステル系油とを使用した場合の二相分離温度（−１５℃）は、Ｒ４１０Ａ冷媒と粘度グレード３２のエステル系油とを使用した場合の二相分離温度（−３７℃）よりも高くなる。また、Ｒ３２冷媒と粘度グレード３２又は６８のエーテル系油を使用した場合の二相分離温度（−３０℃又は−２℃）は、Ｒ４１０Ａ冷媒と粘度グレード３２のエステル系油とを使用した場合の二相分離温度（−３７℃）よりも高くなる。したがって、Ｒ４１０Ａ冷媒と粘度グレード３２のエステル系油とが使用されている冷媒回路において、Ｒ４１０Ａ冷媒に代えてＲ３２冷媒（又はＲ３２冷媒を５１％以上含有する混合冷媒）を使用する場合、粘度グレード３２以上４６以下のエステル系油を使用すれば、冷媒回路をそのまま使用することが可能となる。

［スクロール圧縮機の構成］
次に、本実施の形態に係る圧縮機の構成について説明する。本実施の形態に係る圧縮機は、密閉容器内に、吸入口から吸入された冷媒（流体の一例）と共に潤滑油が備わる低圧容器タイプである。図４は、本実施の形態に係る圧縮機の一例として、スクロール圧縮機１の構成を示す縦断面図である。図４に示すように、スクロール圧縮機１は、冷媒を圧縮する圧縮機構部３０と、圧縮機構部３０を駆動する電動機部２０とが、密閉容器１０内に収容された構成を有している。密閉容器１０は、容器下部１０ａ、容器中間部１０ｂ及び容器上部１０ｃに３分割されている。容器下部１０ａの底部には、各摺動部を潤滑する冷凍機油を貯留する油溜め１１が形成されている。容器中間部１０ｂには、低圧冷媒を密閉容器１０内に吸入する吸入口として吸入管１２が接続されている。また容器中間部１０ｂのうち、上端部にはフレーム３３が固定支持されており、その下方には電動機部２０の電動機ステータ２１が固定支持されており、その下方の下端部にはサブフレーム３８が固定支持されている。容器上部１０ｃには、圧縮した冷媒を密閉容器１０の外部に吐き出す吐出口として吐出管１３が接続されている。

電動機部２０は、圧縮機構部３０で冷媒ガスを圧縮するために、主軸４０を介して圧縮機構部３０の揺動スクロール３２を駆動するようになっている。電動機部２０は、密閉容器１０の内周面に固定された電動機ステータ２１と、主軸４０に固定された電動機ロータ２２とを有している。電動機ロータ２２は、電動機ステータ２１に通電されることによって回転駆動し、揺動スクロール３２に駆動力を伝達する主軸４０を回転させるようになっている。主軸４０の上端部には、揺動スクロール３２の揺動軸受３４に回転自在に嵌合する偏芯軸部４０ａが形成されている。主軸４０の内部には、油溜め１１に貯留されている冷凍機油の流路となる油穴４０ｃが、主軸４０の下端から上端まで貫通して設けられている。また、主軸４０の上部及び電動機ロータ２２の下部には、主軸４０の回転中心に対して揺動スクロール３２とバランスをとるためのバランサ４８、４９がそれぞれ設けられている。

圧縮機構部３０は、固定スクロール３１と揺動スクロール３２とを有している。固定スクロール３１は、容器中間部１０ｂに固定支持されたフレーム３３に対して固定されている。固定スクロール３１は、鏡板３１ａと、鏡板３１ａの一方の表面（本例では下面）に立設されたインボリュート曲線状の渦巻き状突起であるラップ部３１ｂ（渦巻部の一例）と、を有している。固定スクロール３１の中央部には、圧縮されて高圧となった冷媒ガスを吐出する吐出ポート３１ｃが形成されている。

揺動スクロール３２は、固定スクロール３１に対して自転運動することなく公転旋回運動を行うようになっている。揺動スクロール３２は、鏡板３２ａと、鏡板３２ａの一方の表面（本例では上面）に立設されたインボリュート曲線状の渦巻き状突起であるラップ部３２ｂ（渦巻部の一例）と、を有している。揺動スクロール３２のラップ部３２ｂ形成面とは反対側（反圧縮室側）の面（スラスト軸受面）には、スラスト軸受となるスラストプレート４２が設けられている。揺動スクロール３２のスラスト軸受面は、スラストプレート４２を介して、フレーム３３によって軸方向に支承されるようになっている。また、揺動スクロール３２の反圧縮室側の面の略中央部には、有底円筒形状の揺動軸受３４が形成されている。揺動軸受３４には、揺動スクロール３２を公転旋回運動させるために揺動スクロール３２を支承するスライダ４６が回転自在に収められている。スライダ４６には、主軸４０に対して偏芯するように主軸４０の上端に設けられたスライダ装着軸である偏芯軸部４０ａが挿入されている。

固定スクロール３１と揺動スクロール３２とは、巻き方向が互いに逆になるラップ部３１ｂとラップ部３２ｂとを噛み合わせた状態で密閉容器１０内に装着される。固定スクロール３１のラップ部３１ｂと揺動スクロール３２のラップ部３２ｂとが組み合わされることにより、ラップ部３１ｂとラップ部３２ｂとの間には、相対的に容積が変化する圧縮室３５が形成される。ラップ部３１ｂの先端部と鏡板３２ａの上面との間には、冷媒漏れを防ぐためのシール４３が設けられている。同様に、ラップ部３２ｂの先端部と固定スクロール３１の下面との間には、冷媒漏れを防ぐためのシール４４が設けられている。また、揺動スクロール３２とフレーム３３との間には、揺動スクロール３２の偏芯旋回運動中における自転運動を阻止し、公転旋回運動を可能とするためのオルダムリング３６が配設されている。オルダムリング３６の上面に形成されたキー部３６ａは、揺動スクロール３２に設けられたオルダム溝４５内に摺動自在に収容されており、下面に形成されたキー部（図示せず）は、フレーム３３に設けられたオルダム溝（図示せず）内に摺動自在に収容されている。

フレーム３３は、密閉容器１０の内周面に固定されている。フレーム３３は、固定スクロール３１を固定支持するとともに、揺動スクロール３２をスラストプレート４２を介して支承している。またフレーム３３は、中心部の貫通孔に設けられた主軸受３７を介して、偏芯軸部４０ａの近傍にある主軸４０の上方部分を回転自在に支持している。主軸受３７には、当該主軸受３７を貫通する主軸４０を円滑に回転させるためのスリーブ４７が回転自在に収められている。

サブフレーム３８は、フレーム３３よりも下方に設けられ、密閉容器１０の内周面に固定されている。サブフレーム３８は、中心部に形成された貫通孔を介して、主軸４０の下方部分を回転自在に支持するものである。貫通孔には軸受収納部３８ａが設けられている。軸受収納部３８ａには、主軸４０を回転自在に支持するためのボールベアリング３９の外輪が圧入固定されている。

またサブフレーム３８には、各摺動箇所に冷凍機油を供給する容積型のオイルポンプ４１が備えられている。オイルポンプ４１には、主軸４０の下端に設けられて当該オイルポンプ４１に回転力を伝達するポンプ軸部４０ｂが連結されている。ポンプ軸部４０ｂは、主軸４０と一体成形されている。主軸４０の中心に設けられた油穴４０ｃは、下端側でオイルポンプ４１と連通している。

冷媒には、オゾン層破壊係数（ＯＤＰ）がゼロであるＨＦＣ系であるＲ３２冷媒（単一冷媒）、又はＲ３２冷媒を質量分率で５１％以上含有する混合冷媒が用いられる。この混合冷媒に質量分率４９％以下で含有されるのは、オゾン層破壊係数がゼロであるＨＦＣ冷媒（例えば、Ｒ１２５、Ｒ１６１等）、冷媒組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素（例えば、フロン系低ＧＷＰ冷媒と呼ばれるＨＦＯ−１２３４ｙｆ、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ、ＨＦＯ−１２４３ｚｆ等）、炭化水素（例えば、自然冷媒であるプロパンやプロピレン）のうちのいずれか１つ又は複数である。

［スクロール圧縮機の動作］
次に、本実施の形態に係るスクロール圧縮機１の動作について説明する。まず、基本動作について説明する。電動機ステータ２１に電力が供給されると、電動機ロータ２２により主軸４０が回転駆動される。主軸４０が回転駆動されると、主軸４０の上端に設けられた偏芯軸部４０ａがスライダ４６を介して揺動軸受３４内で回転し、駆動力が揺動スクロール３２に伝達される。このとき、オルダムリング３６の一方のキー部３６ａと他方のキー部（図示せず）とが、揺動スクロール３２のオルダム溝４５内及びフレーム３３のオルダム溝（図示せず）内でそれぞれ往復運動することにより、揺動スクロール３２は自転を抑制されて揺動運動を行う。すなわち、偏芯軸部４０ａから揺動スクロール３２へは、揺動運動（旋回運動）のみが伝達される。

ここで、主軸４０を回転自在に支持する主軸受３７を有するフレーム３３と、ボールベアリング３９の外輪が圧入固定された軸受収納部３８ａを中央に有するサブフレーム３８とは、それぞれ密閉容器１０内に固定されている。ところが、フレーム３３及びサブフレーム３８を固定する際の精度ばらつきや部品個々の精度ばらつきにより、主軸受３７とボールベアリング３９との間には軸芯ずれが生じる場合がある。また、主軸４０にはたわみが生じる場合がある。これらの軸芯ずれやたわみにより、主軸４０と主軸受３７との間や、主軸４０とボールベアリング３９との間は必ずしも平行にならない。このため、主軸受３７内の摺動面を平行にするために、主軸４０と主軸受３７との間には、スリーブ４７が収容されている。上記のように主軸受３７及びボールベアリング３９間の軸芯ずれや主軸４０のたわみが生じた場合、主軸４０は主軸受３７に対して傾斜する。しかしながら、主軸４０に設けられたピボット部４０ｅがスリーブ４７の内周面に接触し、傾きをピボット部４０ｅが吸収することにより、スリーブ４７の外周面は主軸受３７に対して常時平行に摺動することが可能となる。

揺動スクロール３２は、遠心力により、主軸４０の偏芯軸部４０ａに対してスライダ４６のスライド面のスライド可能範囲内でスライドする。揺動スクロール３２のラップ部３２ｂと固定スクロール３１のラップ部３１ｂとが接触することにより、圧縮室３５が形成される。揺動スクロール３２の遠心力による荷重、及び冷媒を圧縮するために発生する半径方向の荷重は、主軸４０の偏芯軸部４０ａに加えられる。これにより、偏芯軸部４０ａにたわみが生じるため、偏芯軸部４０ａと揺動軸受３４とが必ずしも平行にならなくなる。このため、揺動軸受３４内の摺動面を平行にするために、偏芯軸部４０ａと揺動軸受３４との間には、スライダ４６が収容されている。上記のように偏芯軸部４０ａのたわみが生じた場合、偏芯軸部４０ａは揺動軸受３４に対して傾斜する。しかしながら、偏芯軸部４０ａに設けられたピボット部４０ｄがスライダ４６のスライド面に接触し、傾きをピボット部４０ｄが吸収することにより、スライダ４６の外周面は揺動軸受３４に対して常時平行に摺動することが可能となる。

次に、冷媒及び冷凍機油（潤滑油）の流れについて説明する。冷媒回路中の冷媒は、吸入管１２から密閉容器１０内に吸い込まれ、フレーム３３の吸入ポート（図示せず）を介して圧縮室３５内に流入する。また、オイルポンプ４１によって油溜め１１から吸い上げられた冷凍機油は、主軸４０内の油穴４０ｃを通って密閉容器１０内の各摺動部に供給され、圧縮室３５内に流入する。

密閉容器１０内の摺動部としては、例えば、揺動スクロール３２の鏡板３２ａとスラストプレート４２との間、固定スクロール３１のラップ部３１ｂ側面と揺動スクロール３２のラップ部３２ｂ側面との間、固定スクロール３１のラップ部３１ｂ先端に設けられたシール４３と揺動スクロール３２の鏡板３２ａ（ラップ部３２ｂ間の歯底面）との間、揺動スクロール３２のラップ部３２ｂ先端に設けられたシール４４と固定スクロール３１の鏡板３１ａ（ラップ部３１ｂ間の歯底面）との間、オルダムリング３６の上面に設けられたキー部３６ａと揺動スクロール３２の鏡板３２ａに設けられたオルダム溝４５との間、オルダムリング３６の下面に設けられたキー部（図示せず）とフレーム３３に設けられたオルダム溝（図示せず）との間、揺動軸受３４とスライダ４６の外周面との間、主軸受３７とスリーブ４７の外周面との間、等がある。

例えば、揺動スクロール３２の鏡板３２ａとスラストプレート４２との間を潤滑し、揺動スクロール３２のラップ部３２ｂ形成面側に漏れた潤滑油は、フレーム３３の吸入ポートから流入する冷媒と共に圧縮室３５に流入する。圧縮室３５に流入した潤滑油は、ラップ部３１ｂ側面とラップ部３２ｂ側面との間、シール４３と鏡板３２ａとの間、シール４４と鏡板３１ａとの間、等の潤滑に利用される。

これらの摺動部は、摺動に伴って高温になるが、密閉容器１０内に吸入された比較的低温の冷媒が流入する空間内に位置するため、流入した冷媒によって冷却される。また、吸入管１２は、フレーム３３の吸入ポートと、電動機ステータ２１及び電動機ロータ２２との近傍に設けられているため、吸入管１２から吸入された比較的低温の冷媒によって、電動機ステータ２１及び電動機ロータ２２等が冷却される。油溜め１１も比較的低温の冷媒が流入する空間内に位置するため、各摺動部を潤滑した潤滑油は、比較的低温の冷媒によって冷却される。

電動機ステータ２１に電力を供給する電源としては、周波数５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの一般商用電源が使用されてもよいし、冷媒循環量を可変とするために６００〜１５０００ｒｐｍの範囲で駆動回転数を変化させることができるインバータ電源が使用されてもよい。

圧縮室３５に流入した冷媒及び潤滑油は、揺動スクロール３２の旋回運動によって、固定スクロール３１及び揺動スクロール３２の中心側に移動する。このとき、圧縮室３５が形状を変化させるとともに容積を小さくしていくことで、冷媒及び潤滑油が圧縮される。圧縮された冷媒によって、固定スクロール３１と揺動スクロール３２とには、軸方向に離れようとする荷重が働く。この荷重は、スラストプレート４２で構成されるスラスト軸受によって、揺動スクロール３２のラップ部３２ｂ形成面とは反対側の面から支えられる。

圧縮室３５で圧縮された冷媒及び潤滑油は、固定スクロール３１の吐出ポート３１ｃを通り、固定スクロール３１に設けられた吐出弁５０を圧力差により押し開けて、密閉容器１０内の高圧部となる吐出空間１４を通り、吐出管１３から密閉容器１０外に吐き出される。吐き出された冷媒及び潤滑油は、冷媒回路内を循環して、スクロール圧縮機１の吸入管１２に戻る。

以上説明したように、本実施の形態に係る圧縮機は、潤滑油の雰囲気温度が低い低圧容器タイプであるため、相分離しにくい低粘度グレード油（粘度グレード３２以上４６以下のエステル系油又はエーテル系油）を、Ｒ３２冷媒又はＲ３２冷媒を５１％以上含有する混合冷媒と共に使用しても、潤滑油の粘度を確保できる。したがって、本実施の形態によれば、低温度で冷媒と潤滑油とが分離するのを防ぐことができ、且つ、軸受などの摺動部の潤滑性を確保することができる。また、これにより、圧縮機の耐久性を向上することができる。

また本実施の形態では、相分離しにくい低粘度グレード油を用いることができるため、冷媒回路中に滞留した油を圧縮機に戻すような制御や追加部品が必ずしも必要でなく、従来と同様の回路構成を用いることができる。このため、本実施の形態によれば、圧縮機やその他の冷凍サイクル構成部品の製造コストの増加を抑えることができる。

また本実施の形態では、低温度で冷媒と潤滑油とが分離するのを防ぐことができるため、本実施の形態の圧縮機は、低温領域で使用される冷蔵冷凍機や冷媒回路の長いビル用空調機に適用することが可能である。

また本実施の形態では、Ｒ３２冷媒又はＲ３２冷媒を５１％以上含有する混合冷媒を使用することができるため、環境負荷を低減することができるとともに、環境保全性を高めることができる。Ｒ３２冷媒は理論成績係数が大きい冷媒であるため、冷凍サイクルのエネルギー効率を高めることもできる。

また本実施の形態では、低粘度グレード油を用いることができるため、冷凍サイクル生産時の油封入効率を高めることができるとともに、冷凍サイクル廃却時の油抜き取り効率を高めることができる。

また本実施の形態の圧縮機では、Ｒ３２冷媒又はＲ３２冷媒を５１％以上含有する混合冷媒と、粘度グレード３２以上４６以下のエステル系油とが使用されている。これにより、Ｒ４１０Ａ冷媒と粘度グレード３２のエステル系油とを使用した場合よりも二相分離温度を低くすることができる。したがって、本実施の形態の圧縮機によれば、Ｒ４１０Ａ冷媒と粘度グレード３２のエステル系油とが使用される冷媒回路をそのまま使用することが可能となる。

その他の実施の形態．
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態ではスクロール圧縮機を例に挙げたが、本発明はスクロール型以外の各種密閉型圧縮機にも適用できる。

また上記の各実施の形態や変形例は、互いに組み合わせて実施することが可能である。

１スクロール圧縮機、１０密閉容器、１０ａ容器下部、１０ｂ容器中間部、１０ｃ容器上部、１１油溜め、１２吸入管、１３吐出管、１４吐出空間、２０電動機部、２１電動機ステータ、２２電動機ロータ、３０圧縮機構部、３１固定スクロール、３１ａ鏡板、３１ｂラップ部、３１ｃ吐出ポート、３２揺動スクロール、３２ａ鏡板、３２ｂラップ部、３３フレーム、３４揺動軸受、３５圧縮室、３６オルダムリング、３６ａキー部、３７主軸受、３８サブフレーム、３８ａ軸受収納部、３９ボールベアリング、４０主軸、４０ａ偏芯軸部、４０ｂポンプ軸部、４０ｃ油穴、４０ｄ、４０ｅピボット部、４１オイルポンプ、４２スラストプレート、４３、４４シール、４５オルダム溝、４６スライダ、４７スリーブ、４８、４９バランサ、５０吐出弁。

Claims

流体を吸入する吸入口と、前記吸入口から吸入された前記流体を圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部で圧縮された前記流体を吐出する吐出口と、を有する密閉容器を備え、前記密閉容器内に、前記吸入口から吸入された前記流体と共に潤滑油が備わる低圧容器タイプの圧縮機であって、
前記流体は、Ｒ３２冷媒、又はＲ３２冷媒を５１％以上含有する混合冷媒であり、
前記潤滑油は、エステル系油又はエーテル系油であり、粘度グレード（ＩＳＯＶＧ）が３２以上４６以下であること
を特徴とする圧縮機。
前記流体と前記潤滑油との二相分離温度は、−３０℃以下であること
を特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
前記混合冷媒は、Ｒ１２５若しくはＲ１６１を含むＨＦＣ冷媒、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ若しくはＨＦＯ−１２４３ｚｆを含む炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素、又はプロパン若しくはプロピレンを含む炭化水素、のいずれか１つ又は複数を４９％以下で含有すること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧縮機。
前記圧縮機構部は、巻き方向が互いに逆の渦巻部を組み合わせることにより圧縮室を形成すること
を特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の圧縮機。
前記圧縮機構部は、
巻き方向が互いに逆の前記渦巻部をそれぞれ備えた固定スクロール及び揺動スクロールと、
前記揺動スクロールの反圧縮室側に設けられた揺動軸受と、
前記揺動スクロールのスラスト軸受面をスラストプレートを介して支承するフレームと、
前記揺動スクロールに駆動力を伝達するとともに、前記フレームの中心部に設けられた主軸受を貫通し、前記潤滑油を各摺動部に供給するためのオイルポンプに連結された主軸と、
前記揺動軸受に回転自在に収められたスライダと、
前記主軸受に回転自在に収められたスリーブと、を有すること
を特徴とする請求項４に記載の圧縮機。