JP2010077917A

JP2010077917A - スクロール圧縮機

Info

Publication number: JP2010077917A
Application number: JP2008247861A
Authority: JP
Inventors: Akira Ikeda; 明池田; Akira Iwashida; 鶸田　　晃; Takashi Morimoto; 敬森本
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2010-04-08

Abstract

【課題】スクロール圧縮機において、吸入ガスが圧縮空間に閉じ込められる前に高温雰囲気の周囲から加熱され、体積効率の低下による性能低下が見られ、更に圧縮機構部に於いては、吸入ガスにより局所的に冷却されるため、局所的な熱収縮が発生し信頼性を低下させるといった課題を有していた。
【解決手段】固定スクロール部品１０の閉じ切り位置の巻き終り延長方向の固定スクロール部品１０に吸入室１６を設け、吸入室１６へ冷媒ガスを外部から導入する吸入通路１５を固定スクロール部品１０に設け、吸入通路１５から閉じ切り部分へ流路に沿った形の整流片２０を吸入室１６に設置して固定スクロール部品１０に固定したことにより、吸入ガスと固定スクロールの直接接触が避けられ、熱交換による不具合が解消できる。
【選択図】図２

Description

本発明は冷凍サイクル装置等に用いられ、簡便な構造で高効率のスクロール圧縮機を提供するものである。

従来のこの種のスクロール圧縮機について特許文献１の構成が提案されている。この従来のスクロール圧縮機を図面と共に説明する。図９は従来のスクロール圧縮機の縦断面図であり、図１０、図１１の各（Ａ），（Ｂ）は従来のスクロール圧縮機の固定スクロール部品の吸入部分を示す断面図と平面図である。図９から図１１において、密閉容器１の内に、圧縮機構部２と電動機３が配設されている。電動機３は密閉容器１の内側に固定されたステータ４と、このステータ４の内側に回転自在に支持されたロータ５とからなり、このロータ５にはクランク軸６が貫通状態で結合されている。このクランク軸６の一端は上記圧縮機構部２の一部を構成する軸受け部品７に固定されている軸受け８に回転自在に支持されている。軸受け８により支持されているクランク軸６の先端にはクランク軸６に対して偏心運動を行う偏心部９が備えられている。一方、固定スクロール部品１０と旋回スクロール部品１１を噛み合わせることにより複数の圧縮空間を形成し、旋回スクロール部品１１の自転拘束部品１２を備えて自転を防止し、偏心部９により旋回スクロール部品１１を旋回スクロール部品１１に接合した旋回軸受け１３を介して旋回運動のみをさせることによって、圧縮空間を渦巻の中心に向かって容積を減少させながら移動させることにより、図１０、図１１に示すように吸入管１４から固定スクロール部品１０に設けた吸入通路１５及び吸入室１６を経て冷媒ガス等を吸入し圧縮する。圧縮された冷媒ガス等は吐出ポート１７を通り、密閉容器内空間１８に吐出された後、密閉容器１に設けた吐出管１９を通って外部へと出される。ここで、図１０は使用する冷媒がＲ４１０Ａの場合の従来の固定スクロール部品１０の吸入部を示し、図１１は従来のＣＯ_２を冷媒とする固定スクロール部品１０の吸入部を示す。従来のＲ４１０Ａ冷媒等で使用される圧縮機構部を流用した場合、同等能力のＣＯ_２圧縮機の圧縮室容積はＲ４１０Ａの場合の１／３倍程度であり、固定スクロール部品の羽根高さＨ寸法も低くなる。
特開２００７−１８２８７０号公報

しかしながら、上記従来構成においては、低温低圧の吸入冷媒が、吸入管１４より固定スクロール部品１０の吸入通路１５を通り、吸入室１６で方向転換しながらスクロール圧縮要素部に吸入される。図１０に示すように吸入管１４から圧縮室に至る吸入経路では、周囲が高温の状態にあり特に吸入室１６においては吸入管１４から導かれた冷媒ガスが固定スクロール部品１０の吸入室壁面に接しながら圧縮室へと導かれるため、周囲との熱交換で冷媒ガスが加熱され能力が減少すると言う課題を有していた。一方、固定スクロール部品１０においては吸入室１６を構成する壁面が吸入される低温の冷媒ガスとの熱交換により局部的に冷却されるため固定スクロール部品１０の一部が歪みを発生させ性能向上、信頼性向上に支障をきたすといった課題を有していた。また、冷媒ガスと共に吸入空間へと供給されたオイルは、冷媒の流れに沿って押し流され、固定スクロール部品１０の渦巻き羽根の外周部と旋回スクロール部品１１の渦巻き羽根の内周部で形成される圧縮室に多く供給される。このため、固定スクロール部品１０の渦巻き羽根の内周部と旋回スクロール部品１１の渦巻き羽根の外周部に形成される圧縮室に供給されるオイルが不足して漏れが増大し、性能低下を招くという問題を有していた。

また、冷媒の密度が大きいＣＯ_２冷媒を使用する場合、同程度の冷凍能力を持つＲ４１
０Ａ等の冷媒用圧縮機と比べると圧縮室の容積が小さいため、渦巻き羽根の高さが低くなり、固定スクロール部品を共通で使用する場合には、吸入室を吸入通路の深さまで掘り込んだ形状に加工し、冷媒ガスが吸入通路から吸入室を経て圧縮室へ流れる際に、流れの向きが大きく変化し、よどみ部分が増えて吸入損失が大きくなる欠点があった。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、高効率、高信頼性のスクロール圧縮機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のスクロール圧縮機は、固定スクロール部品の閉じ切り位置の巻き終り延長方向の固定スクロール部品に吸入室を設け、吸入室へ冷媒ガスを外部から導入する吸入通路を固定スクロール部品に設け、吸入通路から閉じ切り部分へ流路に沿った形の整流片を吸入室に設置して固定スクロール部品に固定したことを特徴とする。

これによって、外部から吸入された冷媒ガスが整流片により流れの方向をかえ圧縮室へと流れるため、前記固定スクロール部品に直接接する機会が減少し、冷媒ガスが加熱されることなく圧縮室へ流入し効率の良いスクロール圧縮機を実現できる。また、前記固定スクロールは吸入された冷媒ガスで吸入室を局部的に冷却されることがなくなるため歪が少なく効率の良いスクロール圧縮機を実現できる。また、本発明のスクロール圧縮機は、固定スクロール部品に設けた吸入室に整流片を設けたものであり、整流片が吸入する冷媒ガスと接する部分の形状を変えることにより、冷媒ガスと共に流入する潤滑油ミストを従来例ではオイルが不足しがちであった外側の圧縮室に導くことにより、洩れを少なく出来、効率的なスクロール圧縮機を実現できる。更に本発明のスクロール圧縮機は、冷媒ガスとしてＣＯ_２を使用し、羽根の高さが固定スクロール部品全体の厚さに比べて低い場合でも整流片を流れに沿う形で整形するため固定スクロール部品の吸入室から圧縮空間への冷媒ガスの主流によどみなどがなく効率の良いスクロール圧縮機を実現できる。

本発明のスクロール圧縮機は、吸入管から圧縮室に至る経路に設けた吸入室に流れに沿った形状の整流片を設置することにより冷媒の円滑な流れを得ることが出来るとともに、低温の冷媒が直接固定スクロール部品に衝突することなく熱移動が少なくなるため冷媒の加熱による性能低下が防止できると共に固定スクロールの冷却による変形を防止することができて、効率が高く信頼性を向上させたスクロール圧縮機を実現できるという効果を奏する。特に冷媒としてＣＯ_２を使用する場合でも吸入される冷媒ガスのよどみなどがなく効率の良いスクロール圧縮機を実現できる。

第１の発明によるスクロール圧縮機は、固定渦巻羽根と固定鏡板を有する固定スクロール部品と、旋回渦巻羽根と旋回鏡板を有する旋回スクロール部品とを互いに接してかみ合わせ、前記旋回スクロール部品を前記固定スクロール部品に対して公転するようにして、前記固定スクロール部品の前記固定渦巻き羽根の内側及び外側渦巻きのまき終わりの２箇所で閉じ切り、前記旋回スクロール部品の前記旋回渦巻き羽根の外側及び内側に密閉容積を形成し、前記旋回スクロール部品が公転するに従い、内周側に向かって移動して容積が小さくなり圧縮するスクロール圧縮機であって、前記２箇所の閉じ切り位置を渦巻き中心より略同一方向とし、前記固定スクロール部品の閉じ切り位置の巻き終り延長方向に吸入室を設け、前記吸入室へ冷媒ガスを外部から導入する吸入通路を前記固定スクロール部品に設け、前記吸入通路から前記閉じ切り部分へ流路に沿った形の整流片を前記吸入室に設置して前記固定スクロール部品に固定したものであり、外部から吸入された冷媒ガスが整流片により流れの方向をかえ圧縮室へと流れるため、前記固定スクロール部品に直接接す
る機会が減少し、冷媒ガスが加熱されることなく圧縮室へ流入し効率の良いスクロール圧縮機を実現できる。また前記固定スクロールは吸入された冷媒ガスで吸入室を局部的に冷却されることがなくなるため歪が少なく効率の良いスクロール圧縮機を実現できる。

第２の発明によるスクロール圧縮機は、特に、第１の発明の整流片を薄板で構成し、前記固定スクロール部品にねじで固定することにより低温、低圧の冷媒ガスに直接整流片が接触し冷却されても薄板整流片と固定スクロール部品との間にはよどんだ冷媒ガスが存在し断熱材として作用するため吸入通路を通り外部から吸入された冷媒ガスが加熱されることなく圧縮室へ流入し効率の良いスクロール圧縮機を実現できる。また、前記固定スクロールは吸入された冷媒ガスで吸入室を局部的に冷却されることがなくなるため歪が少なく効率の良いスクロール圧縮機を実現できる。

第３の発明によるスクロール圧縮機は、特に第２の発明の整流片に切り起こし部を設け前記固定スクロール部品の吸入通路に勘合させたことにより低温、低圧の冷媒ガスに直接整流片が接触し冷却されても薄板整流片と固定スクロール部品との間にはよどんだ冷媒ガスが存在し断熱材として作用するため吸入通路を通り外部から吸入された冷媒ガスが加熱されることなく圧縮室へ流入し効率の良いスクロール圧縮機を実現できる。また前記固定スクロールは吸入された冷媒ガスで吸入室を局部的に冷却されることがなくなるため歪が少なく効率の良いスクロール圧縮機を実現できる。

第４の発明によるスクロール圧縮機は、特に第１の発明の整流片として低熱伝導率の素材で構成し、前記固定スクロール部品にねじで固定することにより低温、低圧の冷媒ガスに直接整流片が接触し冷却されても整流片が低熱伝導率の素材で出来ているため吸入通路を通り外部から吸入された冷媒ガスが加熱されることなく圧縮室へ流入し効率の良いスクロール圧縮機を実現できる。また前記固定スクロールは吸入された冷媒ガスで吸入室を局部的に冷却されることがなくなるため歪が少なく効率の良いスクロール圧縮機を実現できる。

第５の発明のスクロール圧縮機は、特に第１の発明の整流片を吸入室の壁面と一定の隙間を持つ形状の金属片で構成し、薄板形状の断熱部材を介して固定スクロール部品にねじで固定したことにより低温、低圧の冷媒ガスに直接整流片が接触し冷却されても、整流片が断熱材を介して固定スクロールの吸入室に固定されており、固定スクロール部品に設けた吸入室との間に一定の隙間をもつため、吸入通路を通り外部から吸入された冷媒ガスが加熱されることなく圧縮室へ流入し効率の良いスクロール圧縮機を実現できる。また前記固定スクロールは吸入された冷媒ガスで吸入室を局部的に冷却されることがなくなるため歪が少なく効率の良いスクロール圧縮機を実現できる。

第６の発明のスクロール圧縮機は、特に第１〜５のいずれか１つの発明において前記整流片の前記閉じ切り部分直近の壁面を固定スクロール部品の渦巻き羽根の最外の内側壁面に向けて整形したことにより固定スクロール部品の渦巻き羽根内壁と旋回スクロール部品の渦巻き羽根外壁とで形成される圧縮室により積極的に冷媒ガスを導くことにより吸入空間へ冷媒と共に供給されたオイルを外周方向に形成される圧縮室に供給されることでオイルによる冷媒の漏れを減少させることが出来て効率の良いスクロール圧縮機を実現できる。

第７の発明のスクロール圧縮機は、特に第１〜６のいずれか１つの発明において冷媒ガスとしてＣＯ_２を使用したことにより羽根の高さが固定スクロール部品全体の厚さに比べて低い場合でも整流片を流れに沿う形で整形するため、固定スクロール部品の吸入室の加工を簡易なエンドミル加工したものでも吸入される冷媒ガスのよどみなどがなく効率の良いスクロール圧縮機を実現できる。

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。なお、この実施形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１から図８は本発明の第１の実施の形態におけるスクロール圧縮機を示す断面図と要部平面図である。更に詳しくは、図１は本発明の第１の実施の形態におけるスクロール圧縮機の縦断面図で、図２ないし図８は本発明の第１の実施の形態におけるスクロール圧縮機の固定スクロール部品の整流片を含む吸入部分を示す要部平面図である。なお、本実施の形態１では、従来のスクロール圧縮機との相違を明確するために、図９乃至図１１と同一若しくは機能的に同等のものには、同一の符号を付してある。

まず、図１と図２において、密閉容器１の内に、圧縮機構部２と電動機３が配設されているスクロール圧縮機である。電動機３は密閉容器１の内側に固定されたステータ４と、このステータ４の内側に回転自在に支持されたロータ５とからなり、このロータ５にはクランク軸６が貫通状態で結合されている。このクランク軸６の一端は上記圧縮機構部２の一部を構成する軸受け部品７に固定されている軸受け８に回転自在に支持されている。軸受け８により支持されているクランク軸６の先端にはクランク軸６に対して偏心運動を行う偏心部９が備えられている。

一方、固定スクロール部品１０と旋回スクロール部品１１を噛み合わせることにより複数の圧縮空間を形成し、旋回スクロール部品１１の自転拘束部品１２を備えて自転を防止し、偏心部９により旋回スクロール部品１１を旋回スクロール部品１１に接合した旋回軸受け１３を介して旋回運動のみをさせることによって、圧縮空間を渦巻の中心に向かって容積を減少させながら移動させることにより吸入管１４から導かれた冷媒は固定スクロールに設けた吸入通路１５を通り、吸入室１６に設けた整流片２０にぶつかり方向転換して圧縮空間に送り込まれ圧縮される。圧縮された冷媒ガスは吐出ポート１７を通り、密閉容器内空間１８に吐出された後、密閉容器１に設けた吐出管１９を通って外部へと出される。

吸入室１６は固定スクロール部品１０の閉じ切り位置の巻き終り延長方向に設けられ、吸入通路１５は吸入室１６へ冷媒ガスを外部から導入する固定スクロール部品に設け、吸入通路１５から閉じ切り部分へ流路に沿った形の整流片２０を吸入室１６に設置して固定スクロール部品１０に固定したものであり、外部から吸入された冷媒ガスが整流片２０により流れの方向をかえ圧縮室へと流れるため、固定スクロール部品１０に直接接する機会が減少し、冷媒ガスが加熱されることなく圧縮室へ流入し効率の良いスクロール圧縮機を実現できる。

吸入管１４から圧縮空間に至る経路で冷媒ガスは整流片２０により進路を変更されるので、直接吸入室壁面に接触することが少なく、冷媒ガスと固定スクロールの吸入室部分での熱交換が減少する。

前記本発明の第１の実施の形態におけるスクロール圧縮機の整流片２０を図３で示すように薄板で構成し、固定スクロール部品１０にねじ２１で固定することにより低温、低圧の冷媒ガスに直接、整流片２０が接触し冷却されても薄板整流片２０と固定スクロール部品１０との間にはよどんだ冷媒ガスが存在し断熱材として作用するため、吸入通路１５を通り外部から吸入された冷媒ガスが加熱されることなく圧縮室へ流入し効率の良いスクロール圧縮機を実現できる。また、固定スクロールは吸入された冷媒ガスで吸入室を局部的に冷却されることがなくなるため歪が少なく効率の良いスクロール圧縮機を実現できる。

前記本発明の第１の実施の形態におけるスクロール圧縮機の整流片２０を図４で示すように、整流片２０に切り起こし部２２を設け固定スクロール部品１０の吸入通路１５に嵌合させたことにより、低温、低圧の冷媒ガスに直接整流片２０が接触し冷却されても薄板整流片２０と固定スクロール部品１０との間には、よどんだ冷媒ガスが存在し断熱材として作用するため吸入通路１５を通り外部から吸入された冷媒ガスが加熱されることなく圧縮室へ流入し効率の良いスクロール圧縮機を実現できる。また、固定スクロールは吸入された冷媒ガスで吸入室を局部的に冷却されることがなくなるため歪が少なく効率の良いスクロール圧縮機を実現できる。

前記本発明の第１の実施の形態におけるスクロール圧縮機の整流片２０を図５で示すように、整流片２０として低熱伝導率の素材で構成し、固定スクロール部品１０にねじ２１で固定することにより、低温、低圧の冷媒ガスに直接整流片２０が接触し冷却されても整流片２０が低熱伝導率の素材で出来ているため、吸入通路１５を通り外部から吸入された冷媒ガスが加熱されることなく圧縮室へ流入し効率の良いスクロール圧縮機を実現できる。また、固定スクロールは吸入された冷媒ガスで吸入室を局部的に冷却されることがなくなるため歪が少なく効率の良いスクロール圧縮機を実現できる。

前記本発明の第１の実施の形態におけるスクロール圧縮機の整流片２０を図６で示すように、整流片２０を吸入室１６の壁面と一定の隙間を持つ形状の金属片で構成し、薄板形状の断熱部材２３を介して固定スクロール部品１０にねじ２１で固定したことにより、低温、低圧の冷媒ガスに直接整流片２０が接触し冷却されても、整流片２０が断熱部材２３を介して固定スクロールの吸入室に固定されており、固定スクロール部品１０に設けた吸入室１６との間に一定の隙間をもつため、吸入通路１５を通り外部から吸入された冷媒ガスが加熱されることなく圧縮室へ流入し効率の良いスクロール圧縮機を実現できる。また、固定スクロールは吸入された冷媒ガスで吸入室を局部的に冷却されることがなくなるため歪が少なく効率の良いスクロール圧縮機を実現できる。

前記本発明の第１の実施の形態におけるスクロール圧縮機の整流片２０を図７で示すように、整流片２０の閉じ切り部分直近の壁面を固定スクロール部品１０の渦巻き羽根の最外の内側壁面に向けて整形したことにより、固定スクロール部品１０の渦巻き羽根内壁と旋回スクロール部品の渦巻き羽根外壁とで形成される圧縮室により積極的に冷媒ガスを導くことにより、吸入空間へ冷媒と共に供給されたオイルを外周方向に形成される圧縮室に供給されることで、オイルによる冷媒の漏れを減少させることが出来て効率の良いスクロール圧縮機を実現できる。

前記本発明の第１の実施の形態におけるスクロール圧縮機の整流片２０を図８で示すように形成した。ＣＯ_２スクロール圧縮機の圧縮空間容積は空調用として一般的に使用されるＲ４１０Ａ用の圧縮機の同等能力品の圧縮空間容積と比較して約１／３倍程度であり、羽根高さＨ寸法が低いため、吸入通路から入った冷媒ガスは吸入室で、壁面にぶつかりながら方向転換して圧縮空間へと導かれるが、本発明の第１の実施の形態では、吸入通路１５を通り入ってきた冷媒は整流片２０にぶつかり方向転換しながら圧縮空間へと導かれるので、吸入された冷媒ガスは固定スクロール部品１０の吸入室壁面で加熱されることなく圧縮室へ流入し効率の良いスクロール圧縮機を実現できる。また、固定スクロールは吸入された冷媒ガスで吸入室を局部的に冷却されることがなくなるため歪が少なく効率の良いスクロール圧縮機を実現できる。

以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、吸入管から圧縮室に至る経路に設けた吸入室に流れに沿った形状の整流片を設置することにより、冷媒の円滑な流れを得ることが出来るとともに、低温の冷媒が直接固定スクロール部品に衝突することなく熱移動
が少なくなるため冷媒の加熱による性能低下が防止できると共に、固定スクロールの冷却による変形を防止することができて、効率が高く信頼性を向上させたスクロール圧縮機を実現できるという効果を奏する。特に冷媒としてＣＯ_２を使用する場合でも吸入される冷媒ガスのよどみなどがなく効率の良いスクロール圧縮機を実現できる。従って、本発明は各種の冷凍サイクル装置等に用いられるスクロール圧縮機の用途に適用可能である。

本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の断面図本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の要部平面図本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の要部平面図本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の要部平面図本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の要部平面図本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の要部断面図と要部平面図本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の要部平面図本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の要部断面図と要部平面図従来のスクロール圧縮機の縦断面図従来のスクロール圧縮機の固定スクロール部品の吸入部分を示す断面図と平面図従来のスクロール圧縮機の固定スクロール部品の吸入部分を示す断面図と平面図

符号の説明

１密閉容器
２圧縮機構部
３電動機
４ステータ
５ロータ
６クランク軸
７軸受け部品
８軸受け
９偏心部
１０固定スクロール部品
１１旋回スクロール部品
１２自転拘束部品
１３旋回軸受け
１４吸入管
１５吸入通路
１６吸入室
１７吐出ポート
１８密閉容器内空間
１９吐出管
２０整流片
２１ねじ
２２切起こし
２３断熱材

Claims

密閉容器内に圧縮機構部と電動機を配し、前記圧縮機構部を、固定渦巻羽根と固定鏡板を有する固定スクロール部品と、旋回渦巻羽根と旋回鏡板を有する旋回スクロール部品とを互いに接してかみ合わせ、前記旋回スクロール部品を前記固定スクロール部品に対して公転するようにして、前記固定スクロール部品の前記固定渦巻き羽根の内側及び外側渦巻きのまき終わりの２箇所で閉じ切り、前記旋回スクロール部品の前記旋回渦巻き羽根の外側及び内側に密閉容積を形成し、前記旋回スクロール部品が公転するに従い、内周側に向かって移動して容積が小さくなり固定スクロール部品の中心部から密閉容器内に冷媒ガスを吐出し、密閉容器に設けた吐出管を通じて外部へ吐出するように構成したスクロール圧縮機であって、前記２箇所の閉じ切り位置を渦巻き中心より略同一方向とし、前記固定スクロール部品の閉じ切り位置の巻き終り延長方向に吸入室を設け、前記吸入室へ冷媒ガスを外部から導入する吸入通路を前記固定スクロール部品に設け、前記吸入通路から前記閉じ切り部分へ流路に沿った形の整流片を前記吸入室に設置して前記固定スクロール部品に固定したことを特徴とするスクロール圧縮機。
整流片を薄板で構成し、固定スクロール部品にねじで固定する特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
整流片を薄板で構成し、その一部に切り起こし部を設け、固定スクロール部品の吸入通路に嵌合固定する特徴とする請求項２に記載のスクロール圧縮機。
整流片を低熱伝導率の素材で構成し、固定スクロール部品にねじで固定したことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
整流片を吸入室の壁面と一定の隙間を持つ形状の金属片で構成し、薄板形状の断熱部材を介して固定スクロール部品にねじで固定したことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
整流片の閉じ切り部分直近の壁面を固定スクロール部品の渦巻き羽根の最外の内側壁面に向けて整形したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
冷媒ガスとしてＣＯ_２を使用したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。