JPH0615869B2 - スクロ−ル気体圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は油インジェクション機能を有するスクロール気
体圧縮機に関するものである。

従来の技術 低振動、低騒音特性を備えたスクロール圧縮機は、吸入
室が外周部に有り、吐出ポートが渦巻きの中心部に設け
られ、圧縮流体の流が一方向で往復動式圧縮機や回転式
圧縮機のような流体を圧縮するための吐出弁を必要とせ
ず圧縮比が一定で、吐出脈動も比較的小さくて大きな吐
出空間を必要としないことが知られている。

しかし、特に気体を圧縮する場合などは圧縮部の漏れ隙
間を小さくするために渦巻き部の寸法精度を極めて高く
する必要があるが、部品形状の複雑さ、寸法精度のバラ
ツキなどにより、スクロール気体圧縮機のコストが高く
性能のバラツキも大きいという問題があった。

そこで、この種の問題解決のための方策として、圧縮途
中の気体漏れ防止のために潤滑油膜を利用したシール効
果により渦巻き部寸法精度の適性化と圧縮機性能の安定
化を期待することが大きく、往復動式圧縮機や回転式圧
縮機の場合と同様に圧縮途中の圧縮室に潤滑油を流入さ
せる方法で第６図および同図における圧縮室の配置を説
明する第７図に示す構成が考えられ、密閉容器７０１内
の上部にモータ７０３を配置し下部に圧縮部を配置して
密閉容器内空間７０２を吐出室とした構造で、吐出室低
部の油溜７１０の潤滑油を最外周の圧縮室７２３に吸入
室７９９と通じないタイミングで油吸い込み管７２２を
介して給油穴７２１から流入させる構成であった（特開
昭５７−８３８６号公報）。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記の第６図、第７図のような最外周の圧
縮室７２３が吸入室７９９と連通を断った後に給油穴７
２１から圧縮室７２３に潤滑油を流入させる構成では、
圧縮機停止後の差圧により閉空間の圧縮室７２３に潤滑
油が流入し続け、一時的に圧縮機を逆転させ、その後、
圧縮室７２３は潤滑油で充満する。このため、圧縮機が
冷時再始動する際には潤滑油の粘性が大きくて圧縮室の
密封度が良く、始動トルクが極めて高く、始動不能が生
じたり、始動可能でも液圧縮が生じて圧縮機破損を招く
という問題があった。

また、油溜７１０の潤滑油が不足して油吸い込み管７２
２を通じて高温高圧の圧縮気体が閉空間の圧縮室７２３
に多量流入した場合に、圧縮比が一定な圧縮方式のため
に圧縮室７２３の圧力が異常上昇して圧縮機破損や軸受
摺動部の異常摩耗が生じるなどの問題があった。また、
圧縮機冷時始動初期などは、油溜７１０の圧力よりも圧
縮室７２３の圧力の方が高く、圧縮気体が油溜７１０に
逆流して圧縮途中気体による油拡散によって油溜７１０
の潤滑油が圧縮機外に流出するという問題があった。

そこで、本発明は吸入室と間欠的に連通する位置に給油
穴を設けて圧縮室圧力の異常上昇を防止して圧縮高率，
耐久性ともに優れたスクロール気体圧縮機を提供するも
のである。

問題点を解決するための手段 上記問題を解決するために本発明のスクロール気体圧縮
機は、吐出室の油溜または吐出室に通じる油溜または吐
出側と吸入側との中間の圧力空間の油溜を上流側とし、
油溜よりも圧力が低く吐出室に通ぜず吸入室に通じる第
２圧縮室を下流側とする絞り通路を有する給油通路を設
け、給油通路の下流側開口端を吸入室と間欠的に連通す
る位置に設けた構成である。

作 用 本発明は上記構成によって、圧縮機運転中はその差圧に
よって油溜の潤滑油が給油通路を通じて吸入室に通じる
第２圧縮室に供給され、圧縮空間の隙間を油膜密封して
圧縮気体漏れを防ぐ。

万一、油溜の潤滑油が不足して高温高圧の圧縮気体が給
油通路を通じて第２圧縮室に流入した場合でも、流入圧
縮気体が吸入室に逃げ、第２圧縮室の圧力は異常上昇し
ない。

圧縮機停止後は、停止直後の差圧により油溜の潤滑油が
第２圧縮室に流入するが、圧縮機の僅かな逆転により流
入潤滑油が吸入室に逃げるなどして再始動時負荷を少な
くして始動時などの耐久性低下を防ぐものである。

実施例 以下本発明の実施例のスクロール気体圧縮機について、
図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の実施例におけるスクロール気体圧縮機
の縦断面図を示し、第２図、第３図は第１図のＡ−Ａ線
における圧縮部の圧縮室変化を説明する横断面図を示
す。

第１図において、１，２は鉄製の密閉ケース、３は鉄製
のフレームでその外周面部で密閉ケース１，２と共に単
一の溶接ビート４によって溶接密封され密閉ケース１，
２内を上側の吐出室５と下側の駆動室６（低圧側）とに
仕切っている。

フレーム３に支承されインバータ電源（図示なし）によ
って運転制御されるモータ７により回転駆動される駆動
軸８の上端部の偏心穴９には旋回スクロール１０の旋回
軸１１が填め込まれ、旋回スクロール１０の自転阻止部
品１２が旋回スクロール１０とフレーム３に係合し、旋
回スクロール１０に噛み合う固定スクロール１３がフレ
ーム３に固定され、固定スクロール１３の鏡板１４には
吐出ポート１５が設けられ、鏡板１４の上面には吐出ポ
ート１５の開口端を塞ぐフラッパーバルブ型の逆流防止
弁装置１６およびその一端が吐出室５の底部で固定スク
ロール１３の外周部に設けられた吐出室油溜１８に浸漬
し他端が油面拡散防止用の仕切り板を兼ねた多数の小穴
を有した傘状のパンチングメタル１９によってその通路
方向に押圧された軟銅製のキャピラリチューブから成る
給油配管２６ａ，２６ｂが、傘状のパンチングメタル１
９の近傍にまで迂回させて取り付けられている。給油配
管２６ａ，２６ｂの鏡板１４への接続部は、鏡板１４に
開設し一部が細径のインジェクション穴３０ａ，３０ｂ
に圧入固定されている。

インジェクション穴３０ａ，３０ｂは、第２図のように
圧縮部のほぼ中央部に配置された吐出ポート１５に通ぜ
ず圧縮部の外周部に配置された吸入室３３に通じる第２
圧縮室４０ａ，４０ｂに開口し、その開口位置は互いに
圧縮進度が等しく配置されている。

密閉ケース１とパンチングメタル１９との間には細鉄線
から成るフヘルター２０が詰められ、吐出室５は密閉ケ
ース１の上端に設けられた吐出管２１を通じて外部の配
管系（冷凍サイクル配管系）を経て密閉ケース２の側面
に設けられた吸入管２２を通じて低圧側の駆動室６に連
通し、駆動室６の底部にはモータ室油溜２３が設けら
れ、偏心穴９とモータ室油溜２３とを連通する偏心油穴
２４を有した駆動軸８の下端がモータ室油溜２３に埋没
している。

第３図は第２図における固定スクロール１３と旋回スク
ロール１０との噛み合い状態が１８０度進角した時の圧
縮室配置を示し、第２図における第２圧縮室４０ａ，４
０ｂは第３図において吸入室３３とは遮断状態にあり、
圧縮途上密閉空間に変化している。

第４図において、横軸は駆動軸８の回転角度を表し、縦
軸は冷媒圧力を表し、吸入・圧縮・吐出過程における冷
媒ガスの圧力変化状態を表す。

第５図において、横軸は駆動軸８の回転角度を表し、縦
軸は冷媒圧力を表し、実線６１は吸入室３３に連通する
第２圧縮室４０ａ，４０ｂのインジェクション穴３０
ａ，３０ｂの開口位置における圧力変化を表し、点線６
０は吐出室５にも吸入室３３にも連通しない第１圧縮室
３９ａ，３９ｂ（第２図，第３図参照）の定点における
圧力変化を表し、一点鎖線６２は逆流防止弁装置１６を
介して吐出室５に連通する第３圧縮室６３ａ，６３ｂ
（第２図参照）の定点における圧力変化を表し、二点鎖
線６４は第１圧縮室３９ａ，３９ｂと第２圧縮室４０
ａ，４０ｂとの間の定点における圧力変化を表す。

以上のように構成されたスクロール気体圧縮機につい
て、その動作を説明する。

第１図、第２図において、モータ７によって駆動軸８が
回転駆動されると旋回スクロール１０が旋回運動をし、
圧縮機に接続した冷凍サイクルから吸入冷媒ガス吸入管
２２を通して駆動室６に流入し、その中に含まれる潤滑
油の一部が分離された後に吸入室３３に吸入され、この
吸入冷媒ガスは旋回スクロール１０と固定スクロール１
３との間に形成された圧縮室内に閉じ込められ、旋回ス
クロール１０の旋回運動に伴って順次圧縮され中央部の
吐出ポート１５，逆流防止弁装置１６を経て吐出室５へ
吐出され、吐出冷媒ガス中に含まれる潤滑油の一部はそ
の自重およびバンチングメタル１９の小穴や細鉄線から
成るフヘルター２０を通過する際にその表面に付着する
などして吐出冷媒ガスから分離して吐出室油溜１８に収
集され、残りの潤滑油は吐出冷媒ガスと共に吐出管２１
を経て外部の冷凍サイクルへ搬出させ、再び吸入ガスと
共に吸入管２２を通して圧縮機内に帰還する。

一方、駆動室６で吸入冷媒ガスから分離した底部のモー
タ室油溜２３に収集された潤滑油は駆動軸８の偏心油穴
２４による遠心ポンプ作用で偏心油穴２４，駆動軸８に
係わる軸受隙間（偏心穴９と旋回軸１１との隙間を含
む），旋回スクロール１０に係わるスラスト軸受部や自
転阻止部品１２の摺動面を順次潤滑して吸入冷媒ガスと
共に吸入室３３へ流入する。

また、吐出室油溜１８の潤滑油は絞り通路を有した給油
配管２６ａ，２６ｂおよびインジェクション穴３０ａ，
３０ｂを通り、漸次減圧されながら吸入・圧縮途中の第
２圧縮室４０ａ，４０ｂに差圧給油され、吸入室３３を
経由して圧縮室に流入してきたモータ室油溜２３の潤滑
油と共に隣接する圧縮室間を油膜で密封し圧縮冷媒ガス
の漏れを少なくする。

以上のように構成されたスクロール気体圧縮機につい
て、その動作を説明する。

第１図〜第５図において、モータ７によって駆動軸８が
回転駆動を始めると旋回スクロール１０が旋回運動を
し、圧縮機に接続した冷凍サイクルから吸入冷媒ガスが
吸入管２２を通して駆動室６に流入し、その中に含まれ
る潤滑油の一部が分離された後に吸入室３３に吸入さ
れ、この吸入冷媒ガスは旋回スクロール１０と固定スク
ロール１３との間に形成された第２圧縮室４０ａ（４０
ｂ）を経て圧縮室内に閉じ込められ、旋回スクロール１
０の旋回運動に伴って第１圧縮室３９ａ（３９ｂ），吐
出ポート１５と連通する第３圧縮室６３ａ（６３ｂ）へ
と順次移送圧縮され中央部の吐出ポート１５，逆流防止
弁装置１６を経て吐出室５へ吐出される。

圧縮機の冷時始動後しばらくの間は、第４図の点線で示
すように吐出室５の圧力は第１圧縮室３９ａ（３９
ｂ），第３圧縮室６３ａ（６３ｂ）よりも低いが、第５
図に示すように吸入室３３に通じる第２圧縮室４０ａ
（４０ｂ）に連通する給油配管２６ａ（２６ｂ）の下流
側開口端の圧力よりも平均的に高く、吐出室油溜１８の
潤滑油が始動初期から給油配管２６ａ（２６ｂ）を介し
て第２圧縮室に間欠給油され、隣接する圧縮室間の隙間
を油膜密封して圧縮気体と共に吐出室５へ吐出される。

吐出室５へ吐出された冷媒ガス中に含まれる潤滑油の一
部はその自重およびパンチングメタル１９の小穴や細鉄
線から成るフィルター２０を通過する際にその表面に付
着などして吐出冷媒ガスから分離して吐出室油溜１８に
収集され、残りの潤滑油は吐出冷媒ガスと共に吐出管２
１を経て外部の冷凍サイクルへ搬出され、再び吸入冷媒
ガスと共に吸入管２２を通して圧縮機内に帰還する。

圧縮機の冷時始動後しばらくの後、吐出室５の圧力が第
１圧縮室３９ａ（３９ｂ）の圧力以上に上昇の後、吐出
室油溜１８の潤滑油は給油配管２６ａ（２６ｂ），イン
ジェクション穴３０ａ（３０ｂ）を経て漸次減圧されて
第２圧縮室４０ａ（４０ｂ）に連続的に差圧給油され
る。

圧縮機停止後は、逆流防止弁装置１６が吐出ポート１５
を塞ぎ、旋回スクロール１０の瞬時逆回転によって吐出
ポート１５から第２圧縮室４０ａ（４０ｂ）までの圧縮
空間の圧力は隣接する圧縮空間の隣間を通じて吸入室３
３の圧力に等しくなる。

そこで、圧縮機停止直後の吐出室５と吸入室３３との圧
力差によって吐出室油溜１８の潤滑油は、給油配管２６
ａ（２６ｂ）を通じて第２圧縮室４０ａ（４０ｂ）と吸
入室３３に差圧がなくなるまで少しずつ流入するが、吸
入側に通じる第２圧縮室４０ａ（４０ｂ）に潤滑油が充
満せず、吸入室３３に通ずる駆動室６の底部のモータ室
油溜２３に収集される。

以上のように上記実施例によれば吐出室油溜１８を上流
側とし、吐出室油溜１８よりも圧力が低く吐出室５に通
ぜず吸入室３３に通じる第２圧縮室４０ａ（４０ｂ）を
下流側とする絞り通路を有したインジェクション穴３０
ａ（３０ｂ）と給油配管２６ａ（２６ｂ）から成る給油
通路を設け、給油通路の下流側開口端のインジェクショ
ン穴３０ａ（３０ｂ）を吸入室３３と間欠的に連通する
位置に設けることにより、圧縮気体の流れ方向が一定な
スクロール式圧縮機構の圧縮比が一定で吐出室５にも吸
入室３３にも通じない第１圧縮室３９ａ（３９ｂ）の圧
力が吐出室５の圧力の影響をあまり受けずに上昇すると
も、圧縮機冷時始動後や暖時再始動初期から圧縮室圧力
の平均値があまり高くなく間欠的に吸入室３３の圧力に
なる第２圧縮室４０ａ（４０ｂ）に吐出室油溜１８の潤
滑油を給油でき、隣接する圧縮室間の隙間を油膜密閉し
て圧縮気体漏れを防ぎ、吐出室５の圧力上昇を早めて冷
凍サイクルの立上りを早めることができる。また、吐出
室５の早期圧力上昇により吐出室油溜１８と第２圧縮室
４０ａ（４０ｂ）との差圧も早期に上昇し、これに伴っ
て第２圧縮室４０ａ（４０ｂ）への差圧給油量も早期に
増加させ、圧縮空間の隙間の油膜による密封度を高めて
圧縮効率の向上を早めることができる。また万一、吐出
室油溜１８の潤滑油が不足して高温高圧の吐出冷媒ガス
が給油配管２６ａ（２６ｂ）を通じて第２圧縮室４０ａ
（４０ｂ）に流入した場合でも、その過大な圧力差によ
って流入冷媒ガスが吸入室３３に逃げ、第２圧縮室４０
ａ（４０ｂ）から圧縮後行程の圧縮室への移送量が少な
く、圧縮室内での異常な圧力上昇が生ぜず、圧縮効率が
低下したのみの状態で安定した圧縮機運転を継続でき
る。

また、圧縮機停止直後は吐出室油溜１８と第２圧縮室４
０ａ（４０ｂ）との間の残存差圧によって潤滑油が第２
圧縮室４０ａ（４０ｂ）に流入するが、隣接連通する吸
入室３３に潤滑油が流出し、圧縮機再始動時の油圧縮
（または冷凍サイクルの高圧側から帰還した冷媒凝縮液
による液圧縮）による始動不能や圧縮機破損などの心配
のない圧縮効率、耐久性ともに優れた圧縮機を提供でき
る。

なお、上記実施例では給油配管２６ａ（２６ｂ）の上流
側を吐出室油溜１８としたが、吐出室５に通ずる圧縮機
内外部の油溜もしくは吐出側と吸入側との間の中間の圧
力空間の油溜としてもよく、またそれらの油溜を適宜連
通組合せて圧縮室への広範囲な差圧給油ができる。

また、上記実施例ではインジェクション穴３０ａ（３０
ｂ）を吸入室３３に近い側の第２圧縮室４０ａ（４０
ｂ）に設けたが、油溜の潤滑油不足があまり生じない場
合には、圧縮室の容積、吐出室５の容積、冷凍サイクル
内の容積、圧縮機運転回転速度などの条件に合わせて第
１圧縮室３９ａ（３９ｂ）の側へ近づけて設けてもよ
く、このインジェクション穴３０ａ（３０ｂ）位置では
供給潤滑油の吸入室３３への漏れがないので吸入冷媒ガ
スの吸入効率を高めることができる。

発明の効果 以上のように本発明は、吐出室の油溜または吐出室に通
じる油溜または吐出側と吸入側との中間の圧力空間の油
溜を上流側とし、油溜よりも圧力が低く吐出室に通ぜず
吸入室に通じる第２圧縮室を下流側とする絞り通路を有
する給油通路を設け、給油通路の下流側開口端を吸入室
と間欠的に連通する位置に設けることにより、スクロー
ル式圧縮機の特性でもある圧縮のための吐出弁を必要と
せず、圧縮気体の流れ方向や圧縮比が一定なために、吐
出室にも吸入室にも通じない圧縮室の圧力が吐出室圧力
の影響をあまり受けずに上昇すると とも、吐出室圧力
が低い圧縮機冷時始動後や暖時再始動初期から間欠的に
吸入行程になり、しかも圧縮室平均圧力が高くない第２
圧縮室に吸入行程のみならず圧縮行程も含めて吐出圧力
から中間圧力までの広範囲な油溜の潤滑油を油溜への逆
流現象もなく給油でき、第２圧縮室に供給すべき潤滑油
不足を生じることもなく、隣接する圧縮空間の隙間を油
膜密封して圧縮気体漏れを防ぎ、吐出室５の圧力上昇を
早めて圧縮機機能の立上りを早めることができる。ま
た、吐出室を早期圧力上昇させて吐出室圧力に係わる油
溜と第２圧縮室との差圧を早期に上昇させて第２圧縮室
への差圧給油量を早期に増加して圧縮効率の向上を早め
ることができる。

万一、油溜の潤滑油が不足して高温高圧の圧縮気体が給
油通路を通じて第２圧縮室に流入した場合でも、流入気
体が過大な圧力差によって吸入室に逃げ易く、第２圧縮
室から圧縮後行程の圧縮室への移送量も少なく、圧縮室
内での異常圧力上昇も生ぜずに安定した圧縮機運転を継
続することができる。

また、圧縮機停止直後に油溜と第２圧縮室との間の残存
差圧によって潤滑油が第２圧縮室に流入する場合でも、
隣接連通する吸入室に潤滑油が流出し易く、第２圧縮室
内での潤滑油の充満もなく、圧縮機再始動時の油圧縮に
起因する過大負荷による始動不能や圧縮機破損がないな
ど圧縮効率、耐久性ともに優れた効果を奏するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるスクロール気体圧縮
機の縦断面図、第２図、第３図は第１図Ａ−Ａ線におけ
る圧縮部の圧縮室変化を説明する横断面図、第４図は吸
入行程から吐出行程までの気体の圧力変化を示す特性
図、第５図は各圧縮室における定点の圧力変化を示す特
性図、第６図は従来の給油通路を備えたスクロール気体
圧縮機の断面図、第７図は第６図における圧縮室の配置
を説明する断面図を示す。 １，２……密閉ケース、５……吐出室、６……駆動室、
７……モータ、１０……旋回スクロール、１３……固定
スクロール、１４……鏡板、１５……吐出ポート、１６
……逆流防止弁装置、１８……吐出室油溜、２１……吐
出管、２２……吸入管、２３……モータ室油溜、２６
ａ，２６ｂ……給油配管、３０ａ，３０ｂ……インジェ
クション穴、３３……吸入室、３９ａ，３９ｂ……第１
圧縮室、４０ａ，４０ｂ……第２圧縮室。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定スクロールに対して旋回スクロールを
   揺動回転自在に噛み合わせ、両スクロール間に渦巻き形
   の圧縮空間を形成し、前記圧縮空間は吸入側より吐出側
   にむけて連続移行する複数個の圧縮室に区画されて流体
   を圧縮するスクロール式圧縮機構を形成し、吐出室の油
   溜または吐出室に通じる油溜または吐出側と吸入側との
   中間の圧力空間の油溜を上流側とし、前記油溜よりも圧
   力が低く、前記吐出室に通ぜず吸入室に通じる第２圧縮
   室を下流側とする絞り通路を有する給油通路を設け、前
   記給油通路の下流側開口端を前記吸入室と間欠的に連通
   する位置に設けたスクロール気体圧縮機。
2. 【請求項２】吐出室にも吸入室にも通じない第１圧縮室
   の近傍に給油通路の下流側を開口した特許請求の範囲第
   １項記載のスクロール気体圧縮機。