JP4134331B2 - Hermetic scroll compressor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉形スクロール圧縮機に係り、特に作動ガスとしてフロンガスやヘリウムガスを用いる冷凍空調分野の冷凍空調装置や超高真空分野のクライオポンプ装置等に使用される密閉形スクロール圧縮機に好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の密閉形スクロール圧縮機としては、モータ電流の異常増加および周囲温度の異常上昇に基づいて前記電動機部の開閉を行なうモータプロテクタを備え、このモータプロテクタを広い空間部に面して作動ガスが滞留する密閉容器の内壁面に固定するようにしたものがある(従来技術1)。
【0003】
別の従来の密閉形スクロール圧縮機としては、特開2001−304147号(特許文献1)に開示されているように、固定スクロールの吐出ポートから吐出パイプまでの吐出ガスの流路上のモータに温度、電流を検知できるモータプロテクタを設け、このモータプロテクタの温度検知により圧縮機が渦巻破壊、軸受焼付を起こす前に停止するようにしたものがある(従来技術2)。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−30414号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術1では、作動ガスの流れが流速0.3m/s以下の停滞する部分における密閉容器の内壁面にモータプロテクタを固定しているため、モータプロテクタに対する作動ガス流による冷却効果が十分に得られないものであった。このため、モータプロテクタの周囲温度が比較的高くなり、モータプロテクタの性能・機能が低下するという問題があった。
【0006】
また、上述した従来技術2では、モータプロテクタを吐出ガスの流路上のモータに設けることが開示されているが、その具体的な構成の開示がなく、単にモータの外表面にモータプロテクタを設けたとした場合には、モータプロテクタに対する作動ガス流による冷却効果が十分に得られないものであった。この場合には、従来技術1と同様に、モータプロテクタの周囲温度が比較的高くなり、モータプロテクタの性能・機能が低下するという問題があった。
【0007】
本発明の目的は、モータプロテクタの冷却を促進して作動電流値を高くし、プロテクタ接点部の長寿命化を図ることが可能な密閉形スクロール圧縮機を得ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、密閉容器内にスクロール圧縮機部と電動機部とを収納し、鏡板に渦巻状ラップを直立する固定スクロールと鏡板に渦巻状ラップを直立する旋回スクロールとをラップを互いに内側にして噛み合わせて前記スクロール圧縮機部を形成し、圧縮された作動ガスを前記密閉容器内の空間に吐出する吐出口を前記固定スクロールに設け、前記密閉容器内に吐出された前記作動ガスを器外に吐出する吐出管を設けてなる密閉形スクロール圧縮機において、前記吐出口から前記吐出管に至る作動ガスの流れが縮流される部分を有し、前記縮流される部分の前後におけるガス流路部に、モータ電流の異常増加および周囲温度の異常上昇に基づいて前記電動機部のモータ回路を直接開路するモータプロテクタを配置したものである。
【0009】
なお、本発明のその他の手段は以下の記述から明らかにされる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の幾つかの実施例を図を参照しながら説明する。各実施例の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
【0011】
本発明の第1実施例の密閉形スクロール圧縮機を、図1から図4を参照しながら説明する。この密閉形スクロール圧縮機は縦型の圧縮機であり、冷凍空調装置に用いるものである。
【0012】
図1において、密閉形スクロール圧縮機100は、スクロール圧縮機部2および電動機部3を密閉容器1内に収納して構成されており、具体的には、縦長の密閉容器1内の上方にスクロール圧縮機部2が収納され、下方に電動機部3が収納された縦型である。そして、密閉容器1内はフレーム7によって二つの部屋1a、1b(即ち、上部室1aと電動機室1b)とに区画されている。さらに、電動機室1b内は電動機部3によって二つの部屋1b1、1b2(即ち、上電動機室1b1と下電動機室1b2)とに区画されている。
【0013】
スクロール圧縮機部2は固定スクロール5と旋回スクロール6とフレーム7とを備えて構成されている。固定スクロール5と旋回スクロール6とは、互いに噛み合わされて配置され、これらの間に圧縮室(密閉空間)8が形成される。
【0014】
固定スクロール5は、円板状の鏡板5aと、これに直立しインボリウト曲線あるいはこれに近似の曲線に形成されたラップ5bとを備えて構成され、中心部に圧縮室8からの作動ガスを吐出するための吐出口10が形成されると共に、外周部に圧縮室8へ作動ガスを吸入するための吸入口14を備えている。吐出口10は吐出室1aに開口されている。
【0015】
旋回スクロール6は、円板状の鏡板6aと、これに直立し固定スクロール5のラップ5bと同一形状に形成されたラップ6bと、鏡板6aの反ラップ面に形成されたボス部6cとを備えて構成されている。
【0016】
フレーム7の中央部に軸受39、40が設けられている。これらの軸受部39、40には回転軸14が支承されている。フレーム7はその外周部が密閉容器1に固定されて支持されている。回転軸14の一側には偏心軸14aが形成されている。この偏心軸14aは旋回スクロール6のボス部6cに旋回運動が可能なように挿入されている。また、フレーム7には固定スクロール5が複数本のボルト81によって固定されている。
【0017】
旋回スクロール6は、フレーム7と旋回スクロール6との間に配置され、オルダムリングおよびオルダムキーよりなるオルダム機構38によってフレーム7に支承され、固定スクロール5に対して自転しないで旋回運動をするように構成されている。回転軸14の他側には電動機軸14bが形成されている。この電動機軸14bには電動機部3が直結されている。
【0018】
固定スクロール5の吸入口16には密閉容器1を貫通して延びる吸入管17が接続されている。吸入口16には逆止弁13が設けられている。吸入管17と固定スクロール5との間には高圧部と低圧部とをシールするOリング53が設けられている。
【0019】
吐出口10が開口している上部室1aは通路18a、18bを介して電動機室1bと連通している。通路18aは旋回スクロール6と密閉容器1の側壁1mとの間の隙間により形成され、通路18bはフレーム7と密閉容器1の側壁1mとの間の隙間により形成されている。
【0020】
電動機部3は、スクロール圧縮機部2の下方に形成される電動機室1b内に配置され、密閉容器1の側壁1mに固定された電動機ステータ3aと、電動機軸14bに固定された電動機ロータ3bとを備えて構成されている。電動機部3は3相モータで構成されており、そのモータ回路は、図2に示すように、スター結線の中性点3kにインターナルモータプロテクタ91を装備する回路となっている。3相の2つのモータコイル3eに対してそれぞれ接点部(電流遮断部)91pを設けている。これにより、モータ電流の異常増加とガス温度の異常上昇に基づいて、モータコイル3eに通電せしめるモータ回路をダイレクトカット機能(直接開路する機能)を有するモータプロテクタ91となっている。2箇所の接点91pは通常状態では常時閉じており、異状時に開くものである。この接点部91n、91pは具体的にはバイメタル方式の構造である。モータプロテクタ91はモータコイル3eに接続するための端子91bを有している。なお、電動機部3に通電するためのハーメチック端子37は密閉容器1に取り付けられている。
【0021】
電動機室1bは密閉容器1を貫通する吐出管20に連通されている。これによって、吐出口10と吐出管20とは、吐出室1a、通路18a、18bおよび電動機室1bを介して連通されている。また、電動機室1bの上部1b1と下部1b2とは、電動機ステータ3aと電動機ロータ3bとの隙間25a、および電動機ステータ3aと密閉容器1の側壁1mとの間の隙間25bを介して連通されている。なお、回転軸14に設けられたバランスウエイト9aと電動機ロータ3bに設けられた副ウエイト9bは、旋回スクロール6の旋回運動に伴い生じる遠心力を相殺するためのものである。
【0022】
旋回スクロール6の鏡板6aの背面には、スクロール圧縮機部2とフレーム7で囲まれた空間36(以下背圧室と呼ぶ)が形成されている。この背圧室36には、旋回スクロール6の鏡板6aに穿設した細孔6dを通して吸入圧力と吐出圧力の中間の圧力が導入されるようになっている。これによって、旋回スクロール6を固定スクロール5に押付ける軸方向の付与力が与えられる。
【0023】
潤滑油22は密閉容器1の底部に溜められている。この潤滑油22は、密閉容器1内の高圧圧力と背圧室23の中間圧力との差圧により油吸上管27を通して吸上げられた後、回転軸14内の中央穴13を上昇し、中央穴13の上端開口から旋回軸受32へ給油されると共に、横穴51を介して補助軸受39(すべり軸受部)から主軸受40(円筒コロ軸受部)へ給油される。各軸受部32、39、40へ給油された潤滑油22は、背圧室36を経て穴6dを通って圧縮室8へ注入され、圧縮ガスと混合されて吐出ガスと共に上部室1aへ吐出される。尚、油板47は潤滑油22の油面上に配設される。
【0024】
圧縮機のガス吐出口となる吐出管20へのガス出口近傍のガス流の主流となる流路部1gにはモータプロテクタ91が配置されている。この流路部1gは、縮流部分である吐出口10の入口側(前側)部分であり、電動機室1b内の広い空間部分の流れより作動ガスの流速が特に速くなる部分である。モータプロテクタ91は容器内壁面1mに固定されたホルダー90に保持されている。リード線91aは三相モータコイル3eとモータプロテクタ91の端子部とをつないでいる。モータプロテクタ91は、三相モータのモータ回路を直接開路するものであり、具体的には、モータ電流および雰囲気ガス温度の異常上昇時にプロテクタ内部の接点が開き、モータ回路をオフする機能を備えている。これによって、モータプロテクタ91は、モータ回路に過大な電流が流れることを防止してモータ焼損を未然に防ぐことができ、圧縮機の保護を図ることができる。
【0025】
上記構成において、電動機部3に通電されて電動機ロータ3bが回転されると、電動機ロータ3bに直結した電動機軸14bが回転されて偏心軸14aが偏心回転される。これによって、旋回軸受32を介して旋回スクロール6が旋回運動される。この旋回運動により、圧縮室8は周囲から次第に中心に移動して容積が減少する。これに伴って、作動ガスは吸入管17から吸入口16を経て吸入室5fへ入り圧縮室8で圧縮が開始されると共に、軸受32、39、40を潤滑した油は旋回スクロール6の旋回スクロール鏡板6aの細穴6dから圧縮室8へ流入して前記作動ガスに混入する。この油を含んだ作動ガスは、圧縮室8で圧縮された後に吐出口10から上部室1aへ吐出され、通路18a、18bを通って電動機室1bへ流入する。なお、図1において、実線の矢印は作動ガスであるフロンガスの流れを、破線の矢印は油の流れをそれぞれ示している。
【0026】
狭い通路18a、18bから広い空間の電動機室1bに流入した作動ガス(油を含む)は、隙間25a、25bを鉛直方向に通って下電動機室1b2に至り、再度上方向に向かって上電動機室1b1に至る。この過程で、作動ガス中に含まれる油の一部分が分離される。一方、電動機室1bに流入して電動機ステータ3a上面に衝突した作動ガスは、流れ方向が変更され、その過程でガス中に含まれる油の一部分が分離され、さらにはモータプロテクタ91の周囲を通ってプロテクタ91の冷却を促進した後に吐出管20内へ流出する。なお、分離された油は電動機ステータ外周部の隙間25bを通って流下し、密閉容器1底部に留まる。
【0027】
図3はモータプロテクタ91の動作電流とそのプロテクタ周囲の雰囲気温度との関係を示すモータプロテクタ特性図である。図3に示すように、雰囲気温度Tpの場合において、従来技術1ではモータプロテクタの動作電流値がk1と低くなるのに対して、本実施例ではモータプロテクタ91の動作電流値がk2と高くなっている。このことは、モータプロテクタ91を最適な位置(即ち、密閉容器1内を流れる作動ガスの速度が特に速い部分)に配置することによって、モータプロテクタ91による圧縮機の過負荷条件を大きくできることとなるので、例えば、吐出圧力を従来技術1より高く確保できる。これによって、本実施例では運転範囲を広く設定することができるとういう効果が得られる。
【0028】
図4はプロテクタ雰囲気温度と寿命との関係を示す特性図である。モータプロテクタ雰囲気温度を下げることにより、モータ回路に過電流が流れた時にそのプロテクタ接点部91pの温度を低いものとすることができ、これによって接点部91pのオン、オフ頻度を少なくすることがでるので、図4に示すようにモータプロテクタ91の寿命改善の効果が得られるものである。なお、バイメタル方式のモータプロテクタ91を用いているので、モータ電流および雰囲気温度が正常時に戻れば、接点部91p、91nが再度閉じてモータ回路に通電され、電動機部3の運転が自動復帰される。
【0029】
次に、本発明の第2実施例の密閉形スクロール圧縮機を、図5を参照しながら説明する。この第2実施例は、次に述べる通り第1実施例と相違するものであり、その他の点については第1実施例と基本的には同一である。
【0030】
この第2実施例では、ステータコイルエンド部3cの上方部にあって、通路18bの鉛直方向のガス流の主流となる流路部1kにモータプロテクタ91が配置されている。この流路部1kは、縮流部分である通路18bの出口側(後側)部分であり、電動機室1b内の広い空間部分での停滞した作動ガスの流れより作動ガスの流速が特に速くなる部分である。特に、通路18bを流下した作動ガスは、そのガス速度が速いと共に油分を多く含んでいるため、プロテクタ91の冷却効果をより一層有効に利用することができる。モータプロテクタ91の周囲を冷却した作動ガスは、その後上述した第1実施例と同様に流れて吐出管20から流出される。
【0031】
この第2実施例のよれば、モータプロテクタ91の冷却効果をさらに高めることができ、これによって圧縮機の保護をより一層確実に行なうことができる。
【0032】
次に、本発明の第3実施例の注油式密閉形スクロール圧縮機を、図6から図11を参照しながら説明する。なお、この第3実施例の説明において、第1実施例と重複する部分の説明を一部省略してある。
【0033】
密閉形スクロール圧縮機100は、密閉容器1内にスクロール圧縮機部2と電動機部3とを左右に配置した横型構成である。モータ室1b内にあって副軸受239を支えるサイドカバー72が設けられている。このサイドカバー72は電動機部3の下流側を覆うカバーを構成するものである。ガス吐出開口72eに連通してガス案内通路部319が設けられている。そして、そのガス案内通路部319の内部にモータプロテクタ91が配置されている。
【0034】
この第3実施例では、作動ガスがヘリウムガスであり、図6に示すように、この作動ガスを冷却するための油インジェクション管31を密閉容器1のSキャップ1dに貫通させ、固定スクロール5の鏡板部5aに設けた油注入用ポート19に接続するようにしており、これらによって油注入機構部が構成されている。油注入用ポート19の開口部は、旋回スクロール6のラップ6bの歯先面に対向して開口している。
【0035】
密閉容器1内の吸入配管17a側にはスクロール圧縮機部2が収納され、反対側には電動機部3が収納されている。そして、密閉容器1内は吐出室1aとフレーム7をはさんで電動機室1bとに区画されている。スクロール圧縮機部2は、固定スクロール5と旋回スクロール6とを互いに噛み合わせて圧縮室(密閉空間)8を形成している。
【0036】
固定スクロール5は、図6、図10および図11に示すように、円板状の鏡板5aと、これに直立しインボリュート曲線あるいはこれに近似の曲線に形成されたラップ5bとからなり、その中心部に吐出口10、外周部に吸入口16を備えている。鏡板5aには油注入用ポート19が貫通して形成されている。この油注入用ポート19は、1個にて隣接する圧縮室8へ冷却油を注入できるもので、溝径Dtのラップ溝5fの中心位置に設けられている。また、油注入用ポート19の穴径d0は、ラップ厚さtより大きい値に設定され、油インジェクション時の油撃現象を防止するようになっている。
【0037】
旋回スクロール6は、図6に示すように、円板状の鏡板6aと、これに直立し、固定スクロール5のラップ5bと同一形状に形成されたラップ6bと、鏡板6aの反ラップ面に形成されたボス部6cとを備えて構成されている。
【0038】
フレーム7は中央部に軸受39、40が設けられている。これらの軸受39、40には回転軸14が支承されている。回転軸14の一側には偏心軸14aが形成されている。この偏心軸14aは、旋回スクロール6のボス部6cに旋回運動が可能なように挿入されている。また、フレーム7は電動機部3を支持する筒状の側壁7aが形成されている。この側壁7aのスクロール圧縮機部側の周縁部がフランンジ状に形成され、その周縁部の外周が密閉容器1に固着されている。電動機部3はこの側壁7a内にて支持されている。フレーム7には固定スクロール5が複数本のボルト81によって固定されている。旋回スクロール6は、フレーム7と旋回スクロール6との間に配置され、オルダムリングおよびオルダムキーよりなるオルダム機構38によってフレーム7に支承され、固定スクロール5に対して自転しないで旋回運動をするように構成されている。回転軸14の他側には電動機軸14bが形成されている。電動機軸14bには電動機部3が直結されている。
【0039】
固定スクロール5の吸入口16には密閉容器1を貫通して吸入管17が接続されている。吸入管17は吸入配管17aと継パイプ17bとから構成されている。吸入管17と固定スクロール5との間には高圧部と低圧部とをシールするOリング53が設けられている。また、吸入口16内には逆止弁13が設けられている。この逆止弁13は、圧縮機停止時の回転軸14の逆転を防止することと、密閉容器1内の潤滑油22が低圧側に流出するのを防止することのために設けられている。
【0040】
吐出口10が開口している吐出室1aは通路18a、18bを介して電動機室1bと連通している。この電動機室1bは密閉容器1の中央ケ−シング部1eを貫通する吐出管20に連通されている。また、電動機室1bは、フレーム7および電動機部3によって左右の空間1b1、1b2に区画されている。空間1b1と空間1b2とは、電動機ステータ3aとフレーム7の側壁7aとの間の隙間25c、および電動機ステータ3aと電動機ロータ3bとの隙間25aを介して連通されている。
【0041】
フレーム7の下端部には穴7bが形成されている。この穴7bは、吐出室1aで溜まった油22aをモータ室1b側の油室22bに移動せしめるための油穴である。方向変更ブロック115は、吐出口10を覆うように設けられ、吐出口10から出た作動ガスと油を水平方向から上方向に向かわせるための部品である。この方向変更ブロック115により、通路18a側に比較的多くの油を導き、空間1b1を介して電動機部3に直接油を吹き付けてモータ冷却とモータプロテクタ91への冷却効果をあげることができる。油面計45は運転中の油面を管理するために設けられている。電源部57は密閉容器1のモータプロテクタ91に対向する部分の外側に設けられている。
【0042】
また、旋回スクロール6の鏡板6aの背面には、スクロール圧縮機部2とフレーム7で囲まれた背圧室36が形成されている。この背圧室36には、旋回スクロール6の鏡板6aに穿設した細孔6dを介して吸入圧力と吐出圧力の中間の圧力が導入されされるようになっている。これによって、旋回スクロール6を固定スクロール5に押付ける軸方向の付与力が与えられる。
【0043】
潤滑油22は密閉容器1の底部に溜められている。この潤滑油22は、密閉容器1内の高圧圧力と背圧室36の中間圧力との差圧により油吸上管96dへ吸上げられた後、回転軸14内を流れ、旋回軸受32、補助軸受39および主軸受40へ給油される。軸受32、39、40へ給油された潤滑油22は、背圧室36を経て穴6dを通して圧縮室8へ注入され、圧縮ガスと混合されて吐出ガスと共に吐出室1aへ吐出される。密閉容器1の底部には、該底部の潤滑油22を器外へ取出す油取り出し管30が設けられている。密閉容器1の底部に溜められた潤滑油22は、密閉容器1内の圧力(吐出圧力)と圧縮室8の圧力(吐出圧力以下のポート19の開口部分における圧力)との差圧によって油取り出し管30の流入部30aから該油取り出し管30内に流入していく。
【0044】
サイドカバー72は、図6から図8に示すように、外周筒部72aと中央筒部72bと底部72cとを一体に有して構成されている。この外周筒部72aの先端側に複数のフランジ部が形成され、このフランジ部に穴72dが形成されている。サイドカバー72はこの穴72dを通してボルト74によりフレーム7の側壁7aの端面に取り付けられている。中央筒部72bには副軸受239が設けられ、この副軸受239によって電動機軸14bの端部が支持されている。底部72cには、ガス吐出開口72eおよびリード線用穴72fが形成されている。
【0045】
サイドカバー72のガス吐出開口72eのガス吐出側(反電動機部側)にはガス案内通路部319とプロテクタ保持機能を有するホルダー90が設けられている。ホルダー90はサイドカバー72にねじなどにより着脱可能に取り付けられている。一方、サイドカバー72の穴72fはモータリード線360、ステータ3a内部の三相中性点用リード線91aが通る専用穴としている。なお、この第3実施例のモータ回路は、第1実施例のモータ回路(図2参照)と同一であるので、その説明を省略する。
【0046】
モータプロテクタ91は、ガス案内通路部319内部に配置され、ホルダー90に装着されている。リード線91aは、サイドカバー壁面72cに止め金具372を用いて止められている。
【0047】
通路18bから空間1b1に流入した作動ガス(油を含む)は、通路25cおよび隙間25aを通ってサイドカバー72内の空間に至る。この際に、作動ガスは電動機部3を冷却する(換言すれば、電動機部3で加熱される)。この空間内で油の一部が分離されて密閉容器1の底部に溜められる。この空間内に流入した作動ガスの主流は、ガス吐出開口72eからガス案内通路部319に導かれてモータプロテクタ91の周囲を通り、広い空間1b2に流出される。ここで、ガス吐出開口72eは縮流部分を構成し、ガス吐出開口72eから吐出された作動ガスの流速はガス案内通路部319内において特に速いものとなる。すなわち、作動ガスの主流の速度が1〜3m/sにあるガス流域内にモータプロテクタ91が配置されている。従って、ガス案内通路部319に内蔵されたモータプロテクタ91は、この特に速い流速の作動ガスによって冷却されることになる。また、ガス吐出開口72eの吐出側にモータプロテクタ91の感熱部を対向してサイドカバー72に取り付けるようにしているので、作動ガスでモータプロテクタ91の感熱部を効果的に冷却することができる。ガス案内通路部319から広い空間1b2に流出した作動ガスの中に含まれる油の一部が分離されて密閉容器1の底部に溜められると共に、残りの作動ガスは吐出管20を通して器外に流出される。
【0048】
この第3実施例では、図3に示すように、モータプロテクタ91の動作電流値がk3と高くなっている。このことは、モータプロテクタ91による圧縮機の過負荷条件を第1実施例よりもさらに大きくできることとなるので、例えば、吐出圧力を第1実施例より高く確保できる。これによって、この第3実施例では運転範囲をより一層広く設定することができるとういう効果が得られる。
【0049】
次に、本発明の第4実施例の注油式密閉形スクロール圧縮機を、図12を参照しながら説明する。この第4実施例は、次に述べる通り第3実施例と相違するものであり、その他の点については第3実施例と基本的には同一である。
【0050】
この第4実施例では、サイドカバー72とモータプロテクタ91のフランジ部91aとの間に間座ピース296を介して隙間286を設けている。該隙間286を設定することにより、ガス流れの抵抗が減少してモータプロテクタ91へのガス流れがスムースとなり冷却効果がアップすることになる。該隙間286は1mm前後の微少隙間であっても上記効果が得られる。
【0051】
次に、本発明の第5実施例のヘリウム冷凍装置を、図13を参照しながら説明する。この第5実施例では、密閉形スクロール圧縮機100として上述した第3実施例または第4実施例の注油式密閉形スクロール圧縮機を用いている。
【0052】
密閉容器1の底部に溜められた潤滑油22は、密閉容器1内の圧力(吐出圧力)と圧縮室8の圧力(吐出圧力以下のポート19の開口部分における圧力)との差圧によって油取り出し管30の流入部30aから該油取り出し管30内に流入していく。油取り出し管30内へ流入した油は外部油配管51を通って油ストレーナ56および油冷却器33へ至り、ここで適宜冷却された後、油インジェクション管53を通って油流量調節弁53で減圧され、さらに油インジェクション管31を通ってポート19を経て圧縮室8へ注入され、ヘリウムガスを冷却する。油インジェクション管53、31の間には、油流量調節弁53が設けられ、油量を調整できるようになっている。
【0053】
この様にして圧縮室8へ注入された油は、該圧縮室8内において作動ガスの冷却作用およびスクロールラップ先端部等の摺動部を潤滑する役目を果す。そして、この油は作動ガスと共に圧縮された後、吐出口10より上部室1aへ吐出され、前述と同様に電動機室1bで作動ガスから分離されて密閉容器1の底部に溜められる。
【0054】
一方、圧縮機100から吐出されたヘリウムガスは油分離器70で油を分離した後、ガス冷却器50で冷却される。次に、ヘリウムガスはヘリウム冷凍機80で断熱膨張された後、配管340、300を通って再び吸入ガスとして圧縮機100に戻る。
【0055】
上述した実施例の構成に基づく効果を纏めると次の通りである。
【0056】
ガス流やミスト状の油とガスの混合体による混合流の中にモータプロテクタを配置することにより、プロテクタ自身の冷却を促進し、モータプロテクタの最大作動電流値を高くせしめること、過電流の遮断部となるプロテクタ接点部の長寿命化を図ることができる。これにより、モータプロテクタの小形化・軽量化が図れ、コスト低減ができる。
【0057】
また、モータプロテクタの長寿命化を図ることができるので、圧縮機全体としても長寿命化および信頼性が大幅に向上できる。
また、モータプロテクタを最適な位置に配置することにより圧縮機の過負荷条件を大きくできるので、吐出圧力を従来より高く確保でき、運転範囲をより広く設定することができる。
【0058】
特にヘリウム用スクロール圧縮機の場合には、油インジェクションによる冷却効果でモータプロテクタ周囲のガス雰囲気温度を更に低減できるので、フロン冷媒R22仕様の冷凍空調用スクロール圧縮機の同一容量馬力クラスに対して、機能性が同等であっても小さなモータプロテクタを使用することができる。
【0059】
そして、ヘリウム圧縮機は主に半導体製造装置に用いられるクライオポンプ装置に使用されているが、モータプロテクタの信頼性が改善されることにより、モータ保護が確実となり、圧縮機の保護にも通じるので、圧縮機の長寿命化に効果が波及されることになる。
【0060】
【発明の効果】
上述した実施例の説明から明らかなように、本発明によれば、モータプロテクタの冷却を促進して作動電流値を高くし、プロテクタ接点部の長寿命化を図ることが可能な密閉形スクロール圧縮機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の空調用密閉形スクロール圧縮機の縦断面図である。
【図2】図1の密閉形スクロール圧縮機のモータ回路図である。
【図3】従来技術1、本発明の第1実施例および第2実施例の密閉形スクロール圧縮機のプロテクタ雰囲気温度の特性図である。
【図4】従来技術1および本発明の第1実施例の密閉形スクロール圧縮機のプロテクタ耐久性を示す特性図である。
【図5】本発明の第2実施例の空調用密閉形スクロール圧縮機の縦断面図である。
【図6】本発明の第3実施例の注油式密閉形スクロール圧縮機の縦断面図である。
【図7】図6の密閉形スクロール圧縮機のサイドカバー部分(モータプロテクタを省略した状態)の側面図である。
【図8】図6の密閉形スクロール圧縮機の固定スクロールのサイドカバー部分(モータプロテクタを備えた状態)の側面図である。
【図9】図6の密閉形スクロール圧縮機の要部拡大断面図である。
【図10】図6の密閉形スクロール圧縮機の固定スクロールの正面図である。
【図11】図6の密閉形スクロール圧縮機の固定スクロールの断面図である。
【図12】本発明の第4実施例の注油式密閉形スクロール圧縮機の縦断面図である。
【図13】本発明の第5実施例のヘリウム冷凍装置の構成図である。
【符号の説明】
1…密閉容器、1a…吐出室、1b…電動機室、1m…側壁、2…スクロール圧縮機部、3…電動機部、3a…電動機ステータ、3b…電動機ロータ、5…固定スクロール、5a…固定スクロール鏡板、5b…ラップ、5f…吸入室、6…旋回スクロール、6a…旋回スクロール鏡板、6b…ラップ、6c…ボス部、8…圧縮室、10…吐出口、7…フレーム、14…回転軸、14a…偏心軸、14b…電動機軸、16…吸入口、17…吸入管、18a、18b…通路、19…ポート、20…吐出管、22…潤滑油、27…油吸上管、30…油取り出し管、30a…流入部、31…油インジェクション管、32…旋回軸受、33…油冷却器、38…オルダム機構、39…補助軸受、40…主軸受、50…ガス冷却器、51…油配管、53…Oリング、56…油ストレーナ手段、70…油分離器、72…サイドカバー、91…モータプロテクタ、100…密閉形スクロール圧縮機、72e…ガス吐出開口。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hermetic scroll compressor, and is particularly suitable for a hermetic scroll compressor used in a refrigerating and air conditioning apparatus in the field of refrigerating and air conditioning using fluorocarbon gas or helium gas as a working gas, a cryopump apparatus in an ultrahigh vacuum field, and the like. It is a thing.
[0002]
[Prior art]
A conventional hermetic scroll compressor is provided with a motor protector that opens and closes the electric motor based on an abnormal increase in motor current and an abnormal increase in ambient temperature. There is one that is fixed to the inner wall surface of a staying sealed container (prior art 1).
[0003]
As another conventional hermetic scroll compressor, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-304147 (Patent Document 1), the motor on the flow path of the discharge gas from the discharge port of the fixed scroll to the discharge pipe is heated. There is a motor protector that can detect an electric current, and the compressor is stopped before the vortex breakage and bearing seizure are detected by detecting the temperature of the motor protector (Prior Art 2).
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-30414 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the prior art 1 described above, since the motor protector is fixed to the inner wall surface of the hermetic container in the portion where the working gas flow is stagnant at a flow velocity of 0.3 m / s or less, the cooling effect by the working gas flow on the motor protector is sufficient It was not obtained. For this reason, there existed a problem that the ambient temperature of a motor protector became comparatively high and the performance and function of a motor protector fell.
[0006]
Further, in the above-described
[0007]
An object of the present invention is to obtain a hermetic scroll compressor capable of increasing the operating current value by promoting the cooling of the motor protector and extending the life of the protector contact portion.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention includes a scroll compressor unit and an electric motor unit housed in a sealed container, a fixed scroll that erects the spiral wrap on the end plate, and a revolving scroll that erects the spiral wrap on the end plate. The scroll compressor part is formed by meshing with the wraps inside each other, and a discharge port for discharging the compressed working gas into the space in the sealed container is provided in the fixed scroll, and is discharged into the sealed container. In a hermetic scroll compressor provided with a discharge pipe for discharging the working gas to the outside, the flow of the working gas from the discharge port to the discharge pipe Has a portion to be contracted, before and after the portion to be contracted A motor protector that directly opens the motor circuit of the electric motor unit based on an abnormal increase in motor current and an abnormal increase in ambient temperature is disposed in the gas flow path unit.
[0009]
The other means of the present invention will be clarified from the following description.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Several embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The same reference numerals in the drawings of the respective embodiments indicate the same or equivalent.
[0011]
A hermetic scroll compressor according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This hermetic scroll compressor is a vertical compressor and is used for a refrigeration air conditioner.
[0012]
In FIG. 1, a
[0013]
The
[0014]
The
[0015]
The orbiting
[0016]
[0017]
The orbiting
[0018]
A
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
A space 36 (hereinafter referred to as a back pressure chamber) surrounded by the
[0023]
The lubricating
[0024]
A
[0025]
In the above configuration, when the
[0026]
The working gas (including oil) that has flowed into the
[0027]
FIG. 3 is a motor protector characteristic diagram showing the relationship between the operating current of the
[0028]
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the protector ambient temperature and the service life. By lowering the motor protector ambient temperature, the temperature of the
[0029]
Next, a hermetic scroll compressor according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The second embodiment is different from the first embodiment as described below, and is basically the same as the first embodiment in other points.
[0030]
In the second embodiment, the
[0031]
According to the second embodiment, the cooling effect of the
[0032]
Next, an oil-sealed hermetic scroll compressor according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the description of the third embodiment, a part of the description overlapping with the first embodiment is omitted.
[0033]
The
[0034]
In this third embodiment, the working gas is helium gas, and as shown in FIG. 6, an
[0035]
The
[0036]
As shown in FIG. 6, FIG. 10 and FIG. 11, the fixed
[0037]
As shown in FIG. 6, the
[0038]
The
[0039]
A
[0040]
The
[0041]
A
[0042]
Further, a
[0043]
The lubricating
[0044]
As shown in FIGS. 6 to 8, the
[0045]
A gas
[0046]
The
[0047]
The working gas (including oil) that has flowed into the space 1b1 from the
[0048]
In the third embodiment, as shown in FIG. 3, the operating current value of the
[0049]
Next, an oil-filled hermetic scroll compressor according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The fourth embodiment is different from the third embodiment as described below, and is basically the same as the third embodiment in other points.
[0050]
In the fourth embodiment, a
[0051]
Next, a helium refrigerating apparatus according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the fifth embodiment, the oil-sealed hermetic scroll compressor of the third or fourth embodiment described above is used as the
[0052]
The lubricating
[0053]
The oil injected into the
[0054]
On the other hand, the helium gas discharged from the
[0055]
The effects based on the configuration of the embodiment described above are summarized as follows.
[0056]
Positioning the motor protector in a gas flow or a mixed flow of mist-like oil and gas promotes cooling of the protector itself, increases the maximum operating current of the motor protector, and shuts off overcurrent It is possible to extend the life of the protector contact part that becomes the part. As a result, the motor protector can be reduced in size and weight, and the cost can be reduced.
[0057]
In addition, since the life of the motor protector can be extended, the life and reliability of the compressor as a whole can be greatly improved.
Moreover, since the overload condition of the compressor can be increased by arranging the motor protector at the optimum position, the discharge pressure can be secured higher than before and the operation range can be set wider.
[0058]
Especially in the case of a scroll compressor for helium, the gas atmosphere temperature around the motor protector can be further reduced by the cooling effect due to oil injection, so for the same capacity horsepower class of the scroll compressor for refrigeration and air conditioning of the CFC refrigerant R22 specification, A small motor protector can be used even if the functionality is equivalent.
[0059]
Helium compressors are mainly used in cryopump devices used in semiconductor manufacturing equipment, but the reliability of the motor protector improves the motor protection and leads to compressor protection. Therefore, the effect is extended to the extension of the life of the compressor.
[0060]
【The invention's effect】
As is apparent from the description of the above-described embodiments, according to the present invention, a hermetic scroll compression that promotes cooling of the motor protector to increase the operating current value and prolong the life of the protector contact portion. You can get a chance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an air-conditioning hermetic scroll compressor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a motor circuit diagram of the hermetic scroll compressor of FIG.
FIG. 3 is a characteristic diagram of the protector ambient temperature of the hermetic scroll compressor of the prior art 1 and the first and second embodiments of the present invention.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing protector durability of the hermetic scroll compressor according to the prior art 1 and the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of an air conditioning hermetic scroll compressor according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of an oil-filled hermetic scroll compressor according to a third embodiment of the present invention.
7 is a side view of a side cover portion (a state where a motor protector is omitted) of the hermetic scroll compressor of FIG. 6; FIG.
8 is a side view of a side cover portion (with a motor protector) of a fixed scroll of the hermetic scroll compressor of FIG. 6. FIG.
9 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the hermetic scroll compressor of FIG. 6. FIG.
10 is a front view of a fixed scroll of the hermetic scroll compressor of FIG. 6;
11 is a cross-sectional view of a fixed scroll of the hermetic scroll compressor of FIG. 6;
FIG. 12 is a longitudinal sectional view of an oil-filled hermetic scroll compressor according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a configuration diagram of a helium refrigeration apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sealed container, 1a ... Discharge chamber, 1b ... Electric motor room, 1m ... Side wall, 2 ... Scroll compressor part, 3 ... Electric motor part, 3a ... Electric motor stator, 3b ... Electric motor rotor, 5 ... Fixed scroll, 5a ... Fixed scroll End plate, 5b ... wrap, 5f ... suction chamber, 6 ... turning scroll, 6a ... turning scroll end plate, 6b ... wrap, 6c ... boss part, 8 ... compression chamber, 10 ... discharge port, 7 ... frame, 14 ... rotating shaft, 14a ... eccentric shaft, 14b ... motor shaft, 16 ... suction port, 17 ... suction pipe, 18a, 18b ... passage, 19 ... port, 20 ... discharge pipe, 22 ... lubricating oil, 27 ... oil suction pipe, 30 ... oil Extraction pipe, 30a ... inflow part, 31 ... oil injection pipe, 32 ... slewing bearing, 33 ... oil cooler, 38 ... Oldham mechanism, 39 ... auxiliary bearing, 40 ... main bearing, 50 ... gas cooler, 51 ... oil piping 53 ...
Claims (5)
前記吐出口から前記吐出管に至る作動ガスの流れが縮流される部分を有し、前記縮流される部分の前後におけるガス流路部に、モータ電流の異常増加および周囲温度の異常上昇に基づいて前記電動機部のモータ回路を直接開路するモータプロテクタを配置した
ことを特徴とする密閉形スクロール圧縮機。A scroll compressor unit and an electric motor unit are housed in an airtight container, and the scroll is formed by meshing a fixed scroll that erects a spiral wrap on the end plate and a revolving scroll that erects the spiral wrap on the end plate with the wraps inside each other. A discharge pipe that forms a compressor portion, has a discharge port for discharging the compressed working gas into the space in the sealed container in the fixed scroll, and discharges the working gas discharged into the sealed container to the outside. In a hermetic scroll compressor provided with
Based on the abnormal increase in motor current and the abnormal increase in ambient temperature in the gas flow path part before and after the compressed part, the flow of the working gas from the discharge port to the discharge pipe is reduced. A hermetic scroll compressor comprising a motor protector for directly opening a motor circuit of the electric motor section.
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