JP2001020881A - 横置形スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設置スペ−スの小さい横置形のスクロ−ル圧
縮機を提供し、冷凍サイクル内を循環する冷凍機油の量
を低減できる、圧縮機内油分離技術を提供すること、ま
た、このスクロ−ル圧縮機を用いて、ユニット本体の薄
形化を可能にするとともに、通気効率が良く、サイクル
効率の高い空気調和機を提供する。 【解決手段】 密閉容器１内に設けられ、それぞれ台板
上に直立する渦巻状のラップを有する２つのスクロ−ル
が互いにラップを内側にしてかみ合うスクロール圧縮機
構部と、この密閉容器１内であって、この圧縮機構部を
駆動する電動機部とを備えた横置形スクロール圧縮機に
おいて、前記密閉容器１内を、前記圧縮機構部および電
動機部を収納した空間と、前記圧縮機構部から吐出され
た冷媒を外部に送出する吐出パイプ１９を有した空間と
に仕切る仕切部材とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スクロ−ル圧縮機
に係り、特に、簡単な構造で横置形化が可能なスクロ−
ル圧縮機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、原理的に圧縮機の低振動化，低騒
音化に有利なスクロ−ル圧縮機が採用されてきている
が、そのほとんどは給油構造等の制約から縦置形のもの
である。

【０００３】冷凍機の高さを低く設定したり設置スペ−
スを小さくするためには、圧縮機は横置形が有利であ
り、関連するものとしては、例えば、特開平１−８７８
９４号公報記載のものが挙げられる。

【０００４】一方、住宅事情と空気調和機の需要の関連
から、空気調和機の小形コンパクト化，低騒音，高性能
化が望まれるとともに、外観の見栄えも重要視されてい
る。

【０００５】このようなニーズに対応し、特に、室外ユ
ニットの省スペース化を図るものとして、例えば、特開
平２−１６９９３８号公報記載の技術が知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般に圧縮機には、摺
動部の信頼性を確保するため、また圧縮機内の温度分布
を均一にするため冷凍機油が封入されている。冷凍機油
と冷媒ガスとは互いに混ざりあい、混ざった状態の冷凍
機油は、混ざらない状態の冷凍機油より粘度が低下す
る。したがって、信頼性を損なわない程度の粘度を確保
するため、冷媒ガスの封入量によって必要な冷凍機油の
量も必然的に決まってくる。

【０００７】上記特開平１−８７８９４号公報記載の従
来技術は、横置形にしたときの給油構造については優れ
ているが、電動機の回転子によって撹拌されない状態に
油面を保ちつつ必要な冷凍機油の量を確保するため、密
閉容器の長さが大きくなり、冷凍機の高さを低く設定す
るという目的は達成されても、設置スペ−スを小さくす
るのに十分とは言えなかった。

【０００８】一方、特開平２−１６９９３８号公報記載
の空気調和機の室外ユニットは、熱交換室の下部に機械
室を備えたもので、熱交換器に外気を吸い込む送風機に
は斜流ファンを用い、その斜流ファンの前面に、ユニッ
ト本体の周方向から吹出し可能な空気吹出口を有するパ
ネルを設けたものである。機械室には圧縮機と電気品が
配置されているが、圧縮機の機種については記載されて
いない。

【０００９】この室外ユニットでは、送風機は形状の大
きくなる斜流ファンであり、圧縮機は一般的な横置式の
密閉形電動圧縮機であり、さらに、前面のパネルは斜流
ファンからの空気流をユニット本体の周方向へ導く風路
を形成してあるので構造が複雑となっており、送風効率
についての配慮が充分でなく、また、室外ユニットの小
形化，単純化についても充分に配慮されているとは言え
なかった。

【００１０】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るためになされたもので、その目的は、圧縮機から吐出
される冷媒ガスに混入して冷凍サイクルを循環する冷凍
機油の量を少なくし、圧縮機内の油量の減少を防いで信
頼性を向上させるとともに、冷凍サイクル内の圧力損失
を低減し、効率の向上を図れるスクロ−ル圧縮機を提供
することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る横置形スクロ−ル圧縮機は、密閉容器
内に設けられ、それぞれ台板上に直立する渦巻状のラッ
プを有する２つのスクロ−ルが互いにラップを内側にし
てかみ合うスクロール圧縮機構部と、この密閉容器内で
あって、この圧縮機構部を駆動する電動機部とを備えた
横置形スクロール圧縮機において、前記密閉容器内を、
前記圧縮機構部および電動機部を収納した空間と、前記
圧縮機構部から吐出された冷媒を外部に送出する吐出パ
イプを有した空間とに仕切る仕切部材とを備えたもので
ある。

【００１２】スクロ−ル圧縮機構部から吐出された高圧
の冷媒は、密閉空間内のスクロ−ル圧縮機構部と電動機
部が配置された空間から、吐出パイプが設けられた空間
に仕切り部材下部を通って流れる。この際、冷媒の圧力
は仕切り部材を通過する際の圧力損失によって低下す
る。このため、吐出パイプが設けられた空間の圧力が低
くなりこの空間の冷凍機油の油面が上昇する。この油面
上昇によって、少ない油量でもスクロ−ル圧縮機構部等
の摺動部を潤滑することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施例を図１な
いし図１３を参照して説明する。

【００１４】まず、本発明に係る横置形のスクロ−ル圧
縮機の一般的な全体構成と機能を図１を参照して説明す
る。

【００１５】図１は、本発明の一実施例に係るスクロ−
ル圧縮機の縦断面図である。

【００１６】図１に示すスクロール圧縮機は、密閉容器
１内に、圧縮機構部および電動機部が収納されている。
圧縮機構部は、固定スクロ−ル２、旋回スクロ−ル３、
フレ−ム４、クランク軸５、オルダムリング６を主要構
成要素としている。固定スクロ−ル２の吸込口には外部
サイクルに接続する吸込パイプ８が圧入されている。

【００１７】電動機部は、固定子２３および回転子７か
らなり、固定子２３は密閉容器１に焼嵌めなどにより固
定されており、回転子７はクランク軸５に圧入などによ
り嵌着されている。

【００１８】フレ−ム４の外周部は密閉容器１に固定さ
れており、クランク軸５の回転を受ける軸受を具備して
いる。クランク軸５の偏心部には旋回スクロ−ル３が回
転自在に取付けられ、フレ−ム４に設けられた溝と旋回
スクロ−ル３に設けられた溝にはオルダムリング６が摺
動自在に装備され、旋回スクロ−ル３の自転を防止して
いる。旋回スクロ−ル３とかみあって圧縮室を形成する
固定スクロ−ル２はフレ−ム４にボルト２４により締結
されている。

【００１９】クランク軸５の偏心部と反対側の軸端部１
０は副軸受１１で支えられており、副軸受１１は密閉容
器１に固定された支持板１２に取り付けられている。一
方、フレ−ム４と旋回スクロ−ル３とで形成される背面
室空間２１は吸込圧力から吐出圧力に至るいずれかの圧
力に保たれており、密閉容器１の内部は吐出圧力である
ので差圧により冷凍機油は給油管１５を通りクランク軸
５に設けられた油孔２２を経由して各摺動部に供給され
る。

【００２０】このようなスクロ−ル圧縮機の一般的な作
用を説明する。

【００２１】回転子７は固定子２３により回転力を受
け、クランク軸５が回転し、旋回スクロ−ル３はオルダ
ムリング６の作用により自転することなく偏心回転（公
転）する。旋回スクロ−ル３の公転により、吸込パイプ
８を通して固定スクロ−ル２の吸込口から吸込まれた冷
媒ガスは圧縮室で徐々に圧縮され、吐出孔９から密閉容
器１の中に放出される。放出された冷媒ガスは電動機部
を冷却し吐出パイプ１９から外部サイクルへ供給され
る。

【００２２】次に、本発明のスクロ−ル圧縮機に係る第
一の実施例を図１にあわせて、図２ないし図５を参照し
て説明する。

【００２３】〔実施例 １〕図２は、図１の要部断面
図、図３は、図２のＡ−Ａ矢視断面図、図４は、副軸受
部の拡大図、図５は、図４のＰ矢視斜視図である。ま
た、図１２は、本実施例における運転条件と油面高さの
差の関係を示した線図である。

【００２４】本実施例によれば、図１ないし図３に示す
ように、密閉容器１の内部空間を支持板１２で分離して
おり、支持板１２には回転子７の外周部に相当する位置
より下方部に支持板切欠き３４を設け、かつ、回転子７
の回転中心より上方部に支持板連通孔１７を設けてい
る。

【００２５】クランク軸５の回転にともない圧縮された
冷媒ガスが固定スクロ−ル２の吐出孔９から放出される
と、電動機部および圧縮機後部側の圧力が上昇し油面を
おし下げ、支持板連通孔１７の圧力損失分に相当する油
面差Ｈを生じる。

【００２６】支持板連通孔１７の圧力損失の程度は、連
通孔の面積、吐出圧力と吸込圧力との比、冷媒ガスの循
環量等によって定まる。

【００２７】油面差Ｈは次の式によって求めることがで
きる。

【００２８】

【数１】

【００２９】ここに、 Ｇ：冷媒循環量 ζ：抵抗係数 ｇ：重力加速度 Ｐｓ：吸込圧力 Ｐｄ：吐出圧力 ρ：吸込ガス密度 Ａ：連通孔面積 ｎ：ポリトロ−プ指数 である。

【００３０】図１２は、横軸に回転数、縦軸に圧縮比
（Ｐｄ／Ｐｓ）をとって、油面差Ｈのデータを示したも
のである。

【００３１】各種条件が変化しても適正な油面差Ｈを保
つために、本実施例では支持板１２の、回転子７の外周
部に相当する位置より下方部に支持板切欠き３４を設け
た。すなわち、電動機部の油面が支持板切欠き３４より
低下したときは、支持板連通孔１７を通過しきれない冷
媒ガスは支持板切欠き３４を通り吐出パイプ１９のある
空間に洩れ出ることになる。そこで、本実施例では洩れ
出たガスにより冷凍機油が泡だつことを防ぐため、ま
た、冷媒ガスが給油管１５から吸い込まれるのを防ぐた
め、副軸受部１１を被うカップ１６を設け、このカップ
１６の周囲には分離板１３が配設され、支持板１２と分
離板１３との間にはガス通路３６が設けられている。

【００３２】したがって、支持板連通孔１７を通過しき
れないガスは、支持板切欠き３４を通りガス通路３６を
抜けて分離板１３に設けられた分離板連通孔１８から吐
出パイプ１９のある空間に送り出される。分離板１３に
設けられた分離板切欠き３５は支持板切欠き３４より下
方に延長されているので、通常の場合、ガスが吐出パイ
プ１９のある空間に貯溜された冷凍機油の中に洩れ出る
ことはない。非常に吐出量が多く、万一、分離板切欠き
３５からガスが洩れ出るような場合でも、給油管１５の
近傍では分離板１３の一部がさらに下方に延長されたガ
ス吸込防止板２７を有するので、ガスはガス吸込防止板
２７の両側から洩れ、給油管１５からガスが吸込まれる
ことはなく、摺動部の信頼性が損なわれることはない。

【００３３】また、副軸受１１に嵌入されるクランク軸
５の軸部１０には、図４ないし図５に示ように副軸受１
１の全長に達しない範囲（少なくとも２ｍｍを残す）で
スパイラル溝２８を有し、電動機側空間からのガスの侵
入を防ぐとともに軸受部の潤滑を行うことができる。

【００３４】本実施例によれば、圧縮機の全長を大きく
することなく、必要な冷凍機油量を封入した状態で横置
形のスクロ−ル圧縮機を提供することができ、より小
形，省スペ−スで高さの低い冷凍機が可能になる。

【００３５】〔実施例 ２〕次に、第二の実施例を図６
ないし図８を参照して説明する。

【００３６】図６は、ガスの衝突により油分離を促進す
る例を示した要部断面図、図７は、網状抵抗体により油
分離を促進する例を示した要部断面図、図８は、吐出孔
近傍に網状抵抗体を配設して油分離を促進する例を示し
た要部断面図である。

【００３７】冷凍サイクル中に冷媒ガスに混じって冷凍
機油が送り出されると配管の中で圧力損失を引き起こし
サイクルの効率を低下させる。第二の実施例では、図６
ないし図８に示すように、ガス流速の比較的大きい流域
に、密閉容器１の内壁との衝突により油分２６（実線矢
印）とガス分２５（白い矢印）とを分離する分離パイプ
２９を設けた構造（図６参照）、あるいは、ガスを網状
抵抗体３０，３０ａ，３０ｂを通過させることにより油
分２６とガス分２５とを分離する構造（図７，図８参
照）とした。

【００３８】本構造により、充分油分が分離された冷媒
ガスを冷凍サイクルに送り出すことができ、サイクルの
効率を向上させることができる。また、圧縮機内の冷凍
機油量の減少も少なくできるので、スクロール圧縮機の
信頼性を向上することができる。

【００３９】〔実施例 ３〕次に、第三の実施例を図９
ないし図１１を参照して説明する。

【００４０】図９は、給油管の吸込口に磁石を取り付け
た例を示した要部断面図、図１０は、給油管内部に異物
補集部を設けた例を示した要部断面図、図１１は、図１
０の異物補集部の拡大図である。

【００４１】給油管１５から冷凍機油中に混入している
異物を吸込むと摺動部に侵入して損傷を引き起こすこと
がある。そこで、第三の実施例では、図９ないし図１１
に示す２種類の異物補集構造を説明する。

【００４２】すなわち、図９に示すように、給油管１５
の吸込口近傍に磁石３１を装着することにより鉄系の異
物を補集することができる。また、図１０ないし図１１
に示したように給油管１５の中に螺旋状の油板３２を装
着し、吸込口から吐出口に至る途中の内径部に元の内径
より広い空間部３３を形成したことにより、吸込まれた
油は回転運動を行い、油より比重の大きい異物は内壁に
沿って上昇し、空間部３３で補集される。このように、
冷凍機油が摺動部に達する以前に異物が補集されるので
信頼性の向上を図ることができる。

【００４３】次に、上記各実施例の如き横置形のスクロ
ール圧縮機を用いた空気調和機の一実施例について図１
３を参照して説明する。

【００４４】図１３は、図１に示した如き横置形のスク
ロール圧縮機を用いた、本発明の一実施例に係る空気調
和機の室外ユニットの構成を示す斜視図である。

【００４５】図１３において、１００は、空気調和機の
室外ユニット、１０１は、上述した特徴を有する横置形
のスクロール圧縮機、１０２は、電気部品に係るインバ
ータ装置、１０３は熱交換器、１０４は、遠心ファンに
係るターボファンで、ターボファン１０４は、熱交換器
１０３の前面に羽根部分を位置している。１０５は、タ
ーボファン１０４の前面にあり、本ユニットのキャビネ
ットの正面となる化粧板である。

【００４６】図１３に示すように、この室外ユニット１
００では、熱交換部を構成する熱交換器１０３，ターボ
ファン１０４等の下部にスクロール圧縮機１０１および
インバータ装置１０２を配設している。

【００４７】ターボファン１０４を作動させると、外気
は、吸気１０６に示すように熱交換器１０３の背面から
吸い込まれ、図示しない冷凍サイクルのチューブを通る
冷媒と熱交換して排気１０７に示すようにターボファン
１０４の外径方向すなわち遠心方向に吹き出される。

【００４８】なお、図１３の実施例では、遠心ファンと
してターボファンの例を説明したが、例えばシロッコフ
ァンでも良いことは言うまでもない。

【００４９】この室外ユニットによれば、次に述べるよ
うな効果がもたらされる。

【００５０】（１）スクロール圧縮機は、従来の一般的
なロータリ圧縮機に較べコンパクトになる。

【００５１】ロータリ圧縮機は、１回転１圧縮であり、
スクロール圧縮機は数回転して圧縮ガスを吐出するもの
であるから、単位時間当りの圧縮室の体積変化率は、ス
クロール圧縮機はロータリ圧縮機の数分の１である。し
かして、スクロール圧縮機は液圧縮しにくい構成なの
で、吸込みタンクが不要となり、その分コンパクトにな
る。

【００５２】また、スクロール圧縮機は、振動が小さい
ので、従来行われていた振動吸収用の配管系のターン数
が少なくてすむので配管の占める部分が少なくなる。

【００５３】前記配管の減少と吸込みタンクが不要とな
ることで、スクロール圧縮機の設置機械室体積は、ロー
タリ圧縮機の設置機械室体積に較べてほぼ半分になる。

【００５４】（２）スクロール圧縮機とインバータ装置
を熱交換部の下部に配置したので、ユニットとしては重
心が低く据付が安定する。このため、キャビネットの奥
行きを薄形にしても、従来の縦形の圧縮機を熱交換部に
並設したものに較べ、安定性が良く、薄形化が可能であ
る。

【００５５】また、送風機に遠心ファンを用いたので、
例えばターボファン，シロッコファンは奥行きの小さい
形状であるから、その点からもユニットの薄形化が可能
になる。

【００５６】（３）キャビネットの形状が、正面から見
てほぼ正方形で、かつ、正面に化粧板があり、意匠的に
も見栄えが良い。

【００５７】（４）送風機に遠心ファンを用いたので、
外気は熱交換器の背部から吸い込まれ、上下左右の周方
向に吹き出され、吸気に対し排気が充分にとれるので通
気効率が良くなり、その分、熱交換器をよりコンパクト
にすることができる。

【００５８】（５）スクロール圧縮機は振動が少なく、
配管系は短くなり、冷凍サイクルの配管に太い配管を使
うことができる。したがって、冷媒の圧力損失が少なく
なってサイクル効率が高くなり、信頼性の高い空気調和
機を提供することができる。

【００５９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、設置スペ−スの小さい横置形のスクロ−ル圧縮機
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るスクロ−ル圧縮機の縦
断面図である。

【図２】図１の要部断面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図４】副軸受部の拡大図である。

【図５】図４のＰ矢視斜視図である。

【図６】ガスの衝突により油分離を促進する例を示した
要部断面図である。

【図７】網状抵抗体により油分離を促進する例を示した
要部断面図である。

【図８】吐出孔近傍に網状抵抗体を配設して油分離を促
進する例を示した要部断面図である。

【図９】給油管の吸込口に磁石を取り付けた例を示した
要部断面図である。

【図１０】給油管内部に異物補集部を設けた例を示した
要部断面図である。

【図１１】図１０の異物補集部の拡大図である。

【図１２】本実施例における運転条件と油面高さの差の
関係を示した線図である。

【図１３】図１に示した如き横置形のスクロール圧縮機
を用いた、本発明の一実施例に係る空気調和機の室外ユ
ニットの構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 密閉容器 ２ 固定スクロ−ル ３ 旋回スクロ−ル ４ フレ−ム ５ クランク軸 ６ オルダムリング ７ 回転子 １１ 副軸受 １２ 支持板 １３ 分離板 １５ 給油管 １６ カップ １７ 支持板連通孔 １８ 分離板連通孔 １９ 吐出パイプ ２１ 背面室空間 ２８ スパイラル溝 ２９ 分離パイプ ３０，３０ａ，３０ｂ 網状抵抗体 ３１ 磁石 ３２ 油板 ３３ 空間部 ３４ 支持板切欠き ３５ 分離板切欠き ３６ ガス通路 １０１ スクロール圧縮機 １０２ インバータ装置 １０３ 熱交換器 １０４ ターボファン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉容器内に設けられ、それぞれ台板上
   に直立する渦巻状のラップを有する２つのスクロ−ルが
   互いにラップを内側にしてかみ合うスクロール圧縮機構
   部と、この密閉容器内であって、この圧縮機構部を駆動
   する電動機部とを備えた横置形スクロール圧縮機におい
   て、前記密閉容器内を、前記圧縮機構部および電動機部
   を収納した空間と、前記圧縮機構部から吐出された冷媒
   を外部に送出する吐出パイプを有した空間とに仕切る仕
   切部材とを備えたことを特徴とする横置形スクロール圧
   縮機。