JP2008202412A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】近年の高効率化要求を受け、スクロール圧縮機はより低差圧状態での運転安定性を求められ、背圧室の差圧を大きくすることで固定スクロールと旋回スクロールの密着性を向上させる必要があり、そのために固定スクロールに形成される背圧制御機構における制御用バネのバネ定数を高める必要があるが、背圧制御弁の開度が微小になる場合、背圧制御弁か潤滑オイルに存在するゴミを噛みやすくなり、背圧制御機構が機能しなくなる問題が発生する。
【解決手段】背圧制御機構１２の円筒形状空間背圧室側端部を開口穴１７と順次角度の小さくなる連続する複数の環状テーパ面１６とする事で圧損を増やして背圧制御弁１３と通路壁面との最小隙間を十分に確保し、ゴミ噛みを回避する。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気調和機、冷凍機器等に用いられる圧縮機に関するものである。

従来のスクロール圧縮機としては、鏡板に渦巻き状のスクロールラップを直立形成した固定スクロールと旋回スクロールとを噛み合わせて円弧状の圧縮室を形成し、旋回スクロールを固定スクロールに対して自転を拘束した状態で旋回運動させることによって圧縮室を外周側から内周に向かって移動させながら容積を減じることで圧縮動作を行わせるものがある。このスクロール圧縮機は旋回スクロールと固定スクロールとの噛み合わせ部から圧縮ガスが漏洩して効率低下の原因となるという問題点を有しており、従来から様々な対策が提案されている（例えば特許文献１参照）。

図５は前記特許文献１に記載された従来の密閉型スクロール圧縮機を、図６は図５における背圧制御機構部の断面図を示すものである。図において１０３は固定スクロール、１０４は旋回スクロール、１１２は固定スクロールに設けられた背圧制御機構であり、背圧室１１０がある一定以上の差圧に保たれるように制御用バネ１１４が動作し、背圧制御弁１１３を浮上させて微小な流体経路を形成し、背圧室１１０内の圧縮機潤滑オイルが流れることにより圧力を制御して、前記固定スクロールと前記旋回スクロール間の隙間を低減させ、洩れ損失を低減させている。
特開２００２−３１００７６号公報（第２頁〜３頁、図１）

しかしながら、近年の高効率化要求を受け、スクロール圧縮機はより低差圧状態での運転安定性を求められ、背圧室の差圧を大きくすることで固定スクロールと旋回スクロールの密着性を向上させる必要があり、そのために固定スクロールに形成される背圧制御機構における制御用バネのバネ定数を高める必要があるが、それに伴って背圧制御弁の隙間が微小になるため、冷凍サイクル内を循環する潤滑オイルに存在するゴミを背圧弁が噛みやすくなり、背圧制御機構が機能しなくなる問題が発生する。これにより圧縮機は機能不全を起こし、搭載される機器において大きな問題を発生させてしまう。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、背圧制御弁の隙間を十分に確保することにより背圧制御弁のゴミ噛みを回避し、背圧制御機構の制御安定性を向上させ、信頼性の高いスクロール圧縮機を提供することを目的とする。

上記目的を達成する為に、本発明は、背圧制御機構部の背圧制御弁近傍の通路断面積を小さくして圧損を増やすことにより、背圧制御弁開放時の通路壁面との最小隙間を大きく確保するものである。

本発明のスクロール圧縮機は、背圧制御弁開放時の通路壁面との最小隙間が十分に確保される構造になっているため、低差圧時においても高信頼性を確保できるという効果を奏するものである。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態におけるスクロール型密閉圧縮機の断面図である。図１において、４は旋回スクロール、３は固定スクロールであり、噛み合わされて圧縮室１１を形成する。６は冷媒を吸入する吸入孔、７は圧縮した冷媒を吐出する吐出孔、５は旋回スクロール４の自転を拘束するオルダム継ぎ手であり、回転軸２が電動機１により駆動されて回転することにより旋回スクロール４が旋回運動して圧縮を行う。

固定スクロール３に設けられた背圧制御機構部１２は、円筒形状空間に収納された球形の背圧制御弁１３と、これを円筒形状空間の背圧室側に設けた開口穴に押し付けるように付勢する制御用バネ１４と、円筒形状空間の反背圧室側を閉塞する背圧ピン１５と、円筒形状空間の中間部から分岐して外周側圧縮室１１に通じる通路１９とからなっている。ここで、背圧制御弁１３としては鋼球またはセラミックボールなどを使用することができる。

回転軸２の下端と連結したオイルポンプ８が潤滑オイル９を回転軸２の内部の空間を通して背圧室１０へ供給し、ある一定以上の圧力になると制御用バネ１４が作動し背圧制御弁１３が開き、圧縮室１１と連通させる。これにより背圧室１０の圧力を一定に保つ。

図２は背圧制御機構部１２の概略図であり、背圧制御機構部の背圧室側端部を開口穴１７から円筒形状空間周壁面１８に向かって、円筒形状空間中心軸に対する角度を小さくしながら連続して配置した複数の環状テーパ面１６とすることで背圧制御弁と環状テーパ面１６とで形成される通路の断面積を小さくしている。この結果、背圧制御弁１３近傍の圧損が増えるので、背圧制御弁１３開放時の通路壁面とに最小隙間を十分大きくに確保して潤滑オイルにゴミが存在する場合でもゴミ噛みを回避でき、スクロール圧縮機の信頼性を向上させることができる。

なお、環状テーパー面１６の数は任意であり、極限まで多くした場合、背圧室側の開口穴から円筒形状空間周壁面に向かって円筒形状空間中心軸に対する角度が連続的に小さくなる曲面としても本願の効果を得ることができるものであり、この場合も本発明の技術範囲に属することはいうまでもない。

（実施の形態２）
図３に示すように背圧制御機構部のテーパ加工部のテーパ角度θを従来よりも小さくし、背圧制御弁前後の圧損を増やすことで背圧制御弁開放時の通路壁面との最小隙間Ｗを十分に確保し、潤滑オイルにゴミが存在する場合でもゴミ噛みを回避できることで、信頼性が向上する。

（実施の形態３）
また、図４に示すように円筒形状空間の内径Ｌ’を小さくし、背圧制御弁前後の圧損を増やすことで背圧制御弁開放時の通路壁面との最小隙間を十分に確保し、潤滑オイルにゴミが存在する場合でもゴミ噛みを回避できることで、信頼性が向上する。

以上のように本発明に係るスクロール圧縮機は、吸入圧力と吐出圧力の差が小さい低差圧運転の場合でも背圧制御弁が大きく開くので、異物などの可見込みが防止されて信頼性の高いスクロール圧縮機を提供することが可能となるので、空気調和装置や冷蔵庫などの冷凍機器のほかに、除湿機やヒートポンプ式給湯器等の用途にも適用できる。

本発明実施の形態１における圧縮機の断面図 本発明実施の形態１における背圧制御機構部の拡大断面図 本発明実施の形態２における背圧制御機構部の拡大断面図 本発明実施の形態３における背圧制御機構部の拡大断面図 従来の密閉型圧縮機の断面図 従来の背圧制御機構部の拡大断面図

符号の説明

１ 電動機
２ 回転軸
３ 固定スクロール
４ 旋回スクロール
５ オルダム継ぎ手
６ 吸入孔
７ 吐出孔
８ オイルポンプ
９ 潤滑オイル
１０ 背圧室
１１ 圧縮室
１２ 背圧制御機構部
１３ 背圧制御弁
１４ 制御用バネ
１５ 背圧ピン
１６ 環状テーパ面
１７ 開口穴
１８ 円筒形状空間周壁面
１９ 通路

Claims (1)

1. それぞれの鏡板に渦巻き状のスクロールラップを直立形成した固定スクロールと旋回スクロールを噛み合わせてわせて圧縮室を形成し、前記旋回スクロールの反スクロールラップ側に背圧制御機構により所定の圧力に保たれる背圧室を有し、前記旋回スクロールが前記背圧室からの圧力により固定スクロール側に向かって付勢されて固定スクロールとの離反を防止されつつ旋回運動を行うことにより、前記圧縮室が外周側から中心に向かって移動しながら容積を減じて圧縮動作を行うスクロール圧縮機であって、前記背圧制御機構は背圧室と外周側圧縮室とを連絡する通路に背圧室に向かって開口する開口穴を有する円筒形状空間を形成し、該円筒形状空間には前記開口穴を閉塞開放可能に配置した球形の背圧制御弁と、該背圧制御弁を開口穴に向かって付勢する制御用バネとを収納し、該制御用バネは背圧室圧力と外周側圧縮室圧力との圧力差が一定の値を超えたときにのみ背圧制御弁が前記開口穴から離反するようにその強さを調整されているものであり、前記円筒形状空間の背圧室側端部は前記開口穴と、該開口穴と円筒形状空間周壁面との間をつなぐ複数の同心環状テーパ面とからなり、前記複数の同心環状テーパ面は、前記開口穴から円筒形状空間周壁面に向かって、円筒形状空間中心軸に対する角度を小さくしながら連続して配置されてなるスクロール圧縮機。

Images