JP2012207606A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術では、背圧室と吸込室または圧縮室とを繋ぐ背圧室流体流出路に、前後の差圧を制御する背圧制御弁と絞り流路部と旋回スクロールの旋回運動により間欠的に連通する間欠流路部を配することで、安定した背圧を確保していたが、間欠流路部を配することにより背圧室と吸込室（または圧縮室）との連通時間が短縮され、圧縮室への必要な給油量を得ることができない虞があった。また、間欠流路部を配さない場合は、前記背圧室流体流出路内の圧力脈動が大きく、背圧制御弁が異常開口し、背圧を生成できない。
【解決手段】背圧室から吸込空間または圧縮室へ至る経路の途中で前記背圧制御弁よりも前記背圧室側に、当該経路の入口の断面積よりも断面積が１.５倍以上大きな拡大空間を有し、その入口は旋回スクロールで塞がれることなく常時開口させる。
【選択図】図２

Description

本発明は冷凍，空調用の冷媒圧縮機，空気やその他の電動スクロール圧縮機の信頼性およびエネルギー効率に関する。

本技術分野の背景技術として、特許文献１がある。この公報には、「非旋回スクロール部材と、この非旋回スクロール部材と噛み合って旋回運動をすることにより吸込室または圧縮室を形成する旋回スクロール部材と、スクロール部材に非旋回スクロール部材への押付け力を与える背圧室と、背圧室の圧力である背圧を維持するべく背圧室に流体を流入させる背圧室流体流入手段と、その流入した流体を吸込室または圧縮室に流出させる背圧室流体流出手段とを備える。背圧室流体流出手段は、背圧室と吸込室または圧縮室とを繋ぐ背圧室流体流出路に、前後の差圧を制御する背圧制御弁と絞り流路部と旋回スクロール部材の旋回運動により間欠的に連通する間欠流路部とを直列に配してなる。」と記載されている。

特開２００５−１６３６５５号公報

従来技術では、背圧室と吸込室または圧縮室とを繋ぐ背圧室流体流出路に、前後の差圧を制御する背圧制御弁と絞り流路部と旋回スクロールの旋回運動により間欠的に連通する間欠流路部を配することで、安定した背圧を確保していたが、間欠流路部を配することにより背圧室と吸込室（または圧縮室）との連通時間が短縮され、圧縮室への必要な給油量を得ることができない虞があった。また、間欠流路部を配さない場合は、前記背圧室流体流出路内の圧力脈動が大きく、背圧制御弁が異常開口し、背圧を生成できない。つまり、給油量と背圧との双方を確保することができれば、信頼性の高い圧縮機を実現することができる。

そこで本発明は、信頼性の高いスクロール圧縮機を実現することを目的とする。

上記本発明の目的は、
台板に渦巻き状のラップを直立する固定スクロールおよび旋回スクロールを互いに噛み合わせ、該旋回スクロールを旋回駆動するクランク軸を備え、該クランク軸の回転に伴い前記固定スクロールおよび前記旋回スクロールの間に吸入室および圧縮室を形成し、前記旋回スクロールの背面には該吸入室より高い圧力の背圧室を有し、前記吸入室または前記圧縮室と該背圧室をつなぐ背圧室流体流出路と、該背圧室流体流出路の途中に差圧によって通路を開閉する背圧制御手段を備えたスクロール圧縮機において、
該背圧制御手段から背圧室までの背圧室流体流出路の途中に背圧室流体流出路の断面積より大きな断面積の拡大空間を設けたことを特徴とするスクロール圧縮機
によって達成される。

また、上記本発明の目的は、
固定スクロールと、
背面から背圧室の圧力である背圧を受けて前記固定スクロールに押し付けられ且つ噛み合って圧縮室を形成する旋回スクロールと、
前記背圧室から吸込空間または圧縮室へ至る経路の途中に設けられ、流れを絞ることによって前記背圧を制御する背圧制御弁と、
を有し、
吸込空間から冷媒を吸い込んで、前記圧縮室によって冷媒を圧縮するスクロール圧縮機において、
前記経路の途中で前記背圧制御弁よりも前記背圧室側に、当該経路の入口の断面積よりも断面積が１.５倍以上大きな拡大空間を有し、
前記入口は前記旋回スクロールで塞がれることなく常時開口している
ことを特徴とするスクロール圧縮機
によって達成される。

本発明によれば、信頼性の高いスクロール圧縮機を実現することができる。

第１の実施の形態のスクロール圧縮機における全体構造。 第１の実施の形態のスクロール圧縮機における背圧制御手段の詳細構造。 第２の実施の形態のスクロール圧縮機における背圧制御手段の詳細構造。 従来のスクロール圧縮機における背圧制御手段の詳細構造。

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

実施例１について、図１，図２を用いて説明する。

最初に図１を用いて、第１の形態を示すスクロール圧縮機の全体構造に関して説明する。スクロール圧縮機１は、圧縮部２と駆動部３とを密閉容器４内に収納して構成する。

圧縮部２では、駆動部３の回転作用により、固定スクロール１８と旋回スクロール１９を噛み合わせることにより機械的に構成した圧縮室２ａの容積を減少させて圧縮動作を行う。この圧縮動作に伴って、作動流体が吸込ポート５，吸込空間を経由して圧縮室へ吸込まれ、吸込まれた作動流体が圧縮行程を経て密閉容器４内の吐出空間に吐出され、さらに吐出ポート６を経由して密閉容器４から吐出される。

圧縮動作では、旋回スクロール１９を固定スクロール１８へ押付けて圧縮室２ａの密閉性を保つため、吐出圧と吸込圧の間の中間的な圧力（以下、背圧と呼称）を旋回スクロール１９の背面空間（以下、背圧室２１と呼称）に作用させる。背圧を背圧制御手段３０により適正に保つことで、圧縮動作時における冷媒漏れによるエネルギー損失を低減し、かつ、旋回スクロールの押付け摺動に関して良好な信頼性を確保することができる。

駆動部３は、固定子７と回転子８からなる電動機９と、クランク軸１０と、フレーム１１と、副フレーム１２と、副軸受ハウジング１５を基本要素として構成する。ここで、電動機９は、電気端子１６を経由したインバータ（図示せず）からの電気入力により駆動され、回転作用をクランク軸１０へ付与する。クランク軸１０は、主軸部１０ａと副軸部１０ｂと偏心ピン部１０ｃとを備えて構成する。フレーム１１に配設した軸支持部１３，副軸受ハウジング１５に配設した軸支持部１４は、クランク軸１０の主軸部１０ａと副軸部１０ｂを回転自在に係合する軸支持部を構成する。また、軸支持部１３，１４の潤滑のための油１７を密閉容器４内に蓄え、フレーム１１と副軸受ハウジング１５と係合される副フレーム１２は密閉容器４に固定される。

続いて、図２を用いて背圧制御手段３０の構成に関して説明する。図２は、図１に示した背圧制御手段３０を詳細に表示したものである。図示した背圧制御手段３０は、シール部材３１，バネ３２，弁体３３，入口通路３４，出口通路３５、及び、弁体３３と入口通路３４の間に拡大空間３６とを備える。

入口通路３４は、背圧室２１と連通しており、入口通路３４の入口部は、旋回スクロール１９により塞がれることなく、常時開口している。出口通路３５は、吸込ポート５と連通して吸込圧力となっている吸込空間（図示せず）、あるいは圧縮途中の圧縮室（図示せず）へと連通している。つまり、背圧室２１から吸込空間または圧縮室へ至る経路が形成されており、その途中に背圧制御手段３０が配設されていることになる。

背圧制御手段３０の弁体３３において、背圧室２１の圧力により作用する荷重が、バネ３２と出口通路側の圧力により作用する荷重より大きくなった場合に、弁体３３が開弁して背圧室２１の圧力を逃がすことで所定の背圧に保つことができる。

図４に従来のスクロール圧縮機における背圧制御手段の詳細構造を示す。

従来の背圧制御手段では、シール部材５１，バネ５２，弁体５３，入口通路５４，出口通路５５を備えるが、弁体５３と入口通路５４との間に本実施の形態における拡大空間３６が存在せず、また、入口通路５４の入口部は、旋回スクロール１９の圧縮運動に伴って塞いだり開口したりと間欠開口を行っている（図示は、閉止の状態を示す）。従来の背圧制御手段では、入口通路５４の間欠開口を行わないと、弁体５３が意図しないタイミングで開弁することがあった（異常開弁の発生）。

弁体５３の異常開弁は、入口通路５４に連通する背圧室２１における圧力脈動に起因するものであり、背圧を生成できないという現象を発生させた。背圧室２１は、旋回スクロールの旋回運動による局所的な圧縮作用を受けることから圧力脈動が発生する。そして、この背圧室２１は圧縮室への給油経路の一部でもあるため、その圧力脈動が弁体５３のところまで伝播してしまう。そこで、入口通路５４の間欠開口により圧力脈動の伝播を遮断して、弁体５３の異常開弁を抑制することにしている。しかし、間欠開口であるが故に圧縮室への給油が十分でなくなり、空調機においては近年重要となっている中間条件でのエネルギー効率向上を妨げている。

本実施例は、以上の点に対応する。入口通路３４を常時開口するよう、旋回スクロール１９との関係を規定する。更に、前記経路の途中で背圧制御手段３０よりも背圧室２１側に拡大空間３６を設ける。より詳細に言えば、弁体３３と入口通路３４との間に拡大空間３６を設けている。この拡大空間３６は固定スクロール１８を加工することで形成し、入口通路３４の断面積に比して１.５倍以上の断面積を有することにより、動圧を入口通路３４に比して半分以下とすることが好ましい。拡大空間３６により圧力脈動の伝播を減衰させて、弁体３３の異常開弁を防ぐ。

このように、入口通路３４の背圧室２１への常時開口が可能となって、圧縮室への給油を十分に行うことが可能となるため圧縮時の漏れ損失を低減させて、中間条件でのエネルギー効率向上を図ることが可能となる。

これらより、旋回スクロール１９の固定スクロール１８への押付けを適正化しながら、かつ、圧縮室２ａへの給油も確実に行うことができるから、圧縮動作時における冷媒漏れ損失を抑制し、特に、中間条件でのエネルギー効率向上をすることができる。あわせて、背圧の適正化が可能であることから、旋回スクロール１９の摺動に関する信頼性を確保することができる。よって、高い信頼性と高いエネルギー効率を実現するに好適なスクロール圧縮機を実現できる。

次に実施例２について、図３を用いて説明する。なお、実施例１と異なる点を重点的に説明する。

背圧制御手段は、固定スクロール１８とは別体のピース部材４６を固定スクロール１８へ挿入し、ここに、シール部材４１，バネ４２，弁体４３を配設することで構成する。

ピース部材４６は、内部で互いに連通する入口通路４４と出口通路４５を備えており、これら通路は各々、固定スクロール１８に配設した入口通路４７，出口通路４８と連通する。従って、背圧室２１から順に「２１→４７→４４→（弁体４３）→４５→４８→吸込空間または圧縮室２ａ」と連通され、背圧室から吸込空間または圧縮室へ至る経路が形成される。固定スクロール１８に配設した入口通路４７は、背圧室２１と連通しており、入口通路４７の入口部は、旋回スクロール１９により塞がれることなく常時開口する点は実施例１と同様である。

本実施例の効果は、実施例１の効果に加えて、固定スクロール１８とは別体のピース部材４６を用いるので、弁体４３の漏れ確認を容易に行うことができるという効果がある。
さらに、実施例１の拡大空間３６をピース部材４６の入口通路４４で構成できることから、加工を容易に行うことが可能となり、低コスト化を図ることが可能となる。

以上、各実施例によれば、背圧制御手段から背圧室までの背圧室流体流出路の途中に背圧室流体流出路の断面積より大きな断面積の拡大空間を設けることとした。また、背圧室から吸込空間または圧縮室へ至る経路の途中に、当該経路の入口の断面積よりも断面積が３倍以上大きな拡大空間を有することとした。

これにより、間欠流路部を配さない場合においても安定した背圧を確保し、適正な旋回スクロール押上げ力と必要な給油量を得ることができる。従って、高信頼性のスクロール圧縮機を実現することができる。実際の運転では、異なる運転条件が幾つもあるが、殆ど何れの運転条件においても適正な旋回スクロール押上げ力の確保と、圧縮動作時における冷媒漏れを抑制することができ、信頼性を高くすることができる。

１ スクロール圧縮機
２ 圧縮部
２ａ 圧縮室
３ 駆動部
４ 密閉容器
５ 吸込ポート
６ 吐出ポート
７ 固定子
８ 回転子
９ 電動機
１０ クランク軸
１１ フレーム
１２ 副フレーム
１３，１４ 軸支持部
１５ 副軸受ハウジング
１６ 電気端子
１７ 油
１８ 固定スクロール
１９ 旋回スクロール
２１ 背圧室
３０ 背圧制御手段
３１，４１，５１ シール部材
３２，４２，５２ バネ
３３，４３，５３ 弁体
３４，４４，５４，４７ 入口通路
３５，４５，５５，４８ 出口通路
３６ 拡大空間
４６ ピース部材。

Claims (5)

1. 台板に渦巻き状のラップを直立する固定スクロールおよび旋回スクロールを互いに噛み合わせ、該旋回スクロールを旋回駆動するクランク軸を備え、該クランク軸の回転に伴い前記固定スクロールおよび前記旋回スクロールの間に吸入室および圧縮室を形成し、前記旋回スクロールの背面には該吸入室より高い圧力の背圧室を有し、前記吸入室または前記圧縮室と該背圧室をつなぐ背圧室流体流出路と、該背圧室流体流出路の途中に差圧によって通路を開閉する背圧制御手段を備えたスクロール圧縮機において、
   該背圧制御手段から背圧室までの背圧室流体流出路の途中に背圧室流体流出路の断面積より大きな断面積の拡大空間を設けたことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 請求項１のスクロール圧縮機において、
   前記背圧室流体流出路と前記背圧制御手段と前記拡大空間を固定スクロールに備えたことを特徴とするスクロール圧縮機。
3. 請求項１または２のスクロール圧縮機において、
   前記背圧制御手段は吸入室側または圧縮室側の背圧室流体流出路との接続開口部と拡大空間側の背圧室流体流出路との接続開口部を備えた円筒空間に弁体とばねを備え、該弁体が拡大空間側の背圧室流体流出路との接続開口部を差圧により開閉することを特徴とするスクロール圧縮機。
4. 請求項３のスクロール圧縮機において、
   前記背圧制御手段の円筒空間を固定スクロールと別体の筒状部材で構成し、背圧室流体流出路を備えた固定スクロールに前記筒状部材の組付け穴を設け、円筒空間の前記接続開口部が吸入室側または圧縮室側の背圧室流体流出路とつながる様に筒状部材を前記組付け穴に組み合わせ、筒状部材と前記組付け穴の間に拡大空間を構成したことを特徴とするスクロール圧縮機。
5. 固定スクロールと、
   背面から背圧室の圧力である背圧を受けて前記固定スクロールに押し付けられ且つ噛み合って圧縮室を形成する旋回スクロールと、
   前記背圧室から吸込空間または圧縮室へ至る経路の途中に設けられ、流れを絞ることによって前記背圧を制御する背圧制御弁と、
   を有し、
   吸込空間から冷媒を吸い込んで、前記圧縮室によって冷媒を圧縮するスクロール圧縮機において、
   前記経路の途中で前記背圧制御弁よりも前記背圧室側に、当該経路の入口の断面積よりも断面積が１.５倍以上大きな拡大空間を有し、
   前記入口は前記旋回スクロールで塞がれることなく常時開口している
   ことを特徴とするスクロール圧縮機。

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