JP2013194721A - 軸貫通スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、スクロール圧縮機における吐出時の圧力損失を低減するとともに、圧縮機の組立性を向上させることを課題とする。
【解決手段】本発明の軸貫通スクロール圧縮機は、台板に立設する渦巻状のラップを有する旋回スクロールと、台板に立設する渦巻状のラップを有し旋回スクロールとで圧縮室を形成する固定スクロールと、旋回スクロールの台板側に配置され旋回スクロールを固定スクロールとで挟み込むように固定スクロールに締結されたフレームと、固定スクロールの台板側に配置された下軸受と、旋回スクロールを貫通するクランク軸と、を密閉容器内に備え、固定スクロールは圧縮したガスを吐出する複数の吐出口を有し、クランク軸は下軸受とフレームに形成された上軸受と旋回スクロールに形成された旋回軸受とにより支持される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、軸貫通方式のスクロール圧縮機に関し、特に、吐出流路面積を拡大するとともに、組立性を向上させるものである。

軸貫通スクロール圧縮機としては、特許文献１が知られている。特許文献１は、旋回スクロール部材の中心部に旋回軸受を設け、ここにクランク軸の偏心部を挿入するとともに、偏心部の固定スクロール側にも軸心軸部を設け、これを固定スクロールに設けた軸受部で支持する構造である。また、特許文献１の吐出通路面積を拡大する方法として特許文献２と特許文献３がある。

特開昭５７−１３１８９６号公報 特開平８−７４７６０号公報 特開平８−２００２５０号公報

特許文献１は、固定スクロールに軸受部を設けており、旋回軸受に圧縮ガスにより働く軸受荷重が作用した際、旋回軸受の両側を軸受で支持する両持ち構造となっている。このため、クランク軸のたわみが小さく、旋回スクロールの傾斜が小さくなり、圧縮室内部の隙間の拡大を抑制でき効率が向上することや、軸受部の信頼性が向上するといった利点がある。しかし、固定スクロールに軸受部を設けているので、吐出ポートの大きさが制約され、吐出通路面積を広く確保できないといった課題がある。

また、固定スクロールに軸受を形成しているので、ラップ中心と軸受中心を高精度で一致加工しないと、上軸受と下軸受の中心が一致するように組立しても、旋回スクロールと固定スクロールが偏心して組まれ、ひいては、圧縮機が組立できないといった課題がある。

特許文献２は、特許文献１の課題を解決するために固定スクロールの軸受部を廃止し、吐出通路面積を広く確保し吐出時の圧力損失を低減するものであるが、クランク軸の支持構造が片持ち構造となり、軸のたわみが大きくなる課題がある。

特許文献３は、特許文献２の構造において、固定スクロールの反ラップ側に軸受部を設け、クランク軸の支持構造を両持ち構造にしたものであるが、旋回軸受と固定スクロールの反ラップ側に設けた軸受部の支持点距離が長くなり、特許文献２のような片持ち構造よりクランク軸のたわみは小さくなるが、特許文献１に対してはクランク軸のたわみが大きくなるといった課題が残る。

また、上記三つの特許文献に共通する点として、不足圧縮時に吐出ポートから高圧ガスが圧縮室内に逆流する可能性がある。

本発明は、スクロール圧縮機における吐出時の圧力損失を低減するとともに、圧縮機の組立性を向上させることを課題とする。

本発明の軸貫通スクロール圧縮機は、台板に立設する渦巻状のラップを有する旋回スクロールと、台板に立設する渦巻状のラップを有し旋回スクロールとで圧縮室を形成する固定スクロールと、旋回スクロールの台板側に配置され旋回スクロールを固定スクロールとで挟み込むように固定スクロールに締結されたフレームと、固定スクロールの台板側に配置された下軸受と、旋回スクロールを貫通するクランク軸と、を密閉容器内に備え、固定スクロールは圧縮したガスを吐出する複数の吐出口を有し、クランク軸は下軸受とフレームに形成された上軸受と旋回スクロールに形成された旋回軸受とにより支持される。

本発明によれば、スクロール圧縮機における吐出時の圧力損失を低減するとともに、圧縮機の組立性を向上させることができる。

スクロール圧縮機の縦断面図。 圧縮動作の説明図。 固定スクロールをラップ側から見た図。 固定スクロールを反ラップ側から見た図。 図４のＡ−Ａ断面図。 下軸受を反固定スクロール側から見た図。 下軸受を固定スクロールに取り付けた図。 図７のＢ−Ｂ断面図。 図７のＣ−Ｃ断面図。 圧縮機の組立方法説明図。

本発明の実施例について図１〜図１０を用いて説明する。図１は本発明におけるスクロール圧縮機の縦断面図である。スクロール圧縮機１は、圧縮機構部３と、クランク軸７を介して圧縮機構部３を駆動する電動機４と、圧縮機構部３及び電動機４を収納する密閉容器２とを備える。密閉容器２内の下部には圧縮機構部３が配置され、密閉容器２内の上部には電動機４が配置される。密閉容器２の底部には潤滑油１３が貯留される。

密閉容器２は、円筒状のケース２ａに蓋チャンバ２ｂ及び底チャンバ２ｃが上下に溶接されて構成される。蓋チャンバ２ｂには吐出パイプ２ｅが設けられ、ケース２ａ側面には吸込パイプ２ｄが設けられる。

圧縮機構部３は、台板５ｄ上に渦巻状のラップ５ｃを有する固定スクロール５と、台板６ｂ上に渦巻状のラップ６ａを有する旋回スクロール６と、固定スクロール５にボルト（図示せず）で一体化されて旋回スクロール６を支持するフレーム９とを備える。

固定スクロール５には、リリース弁１５が設けられる。また、固定スクロール５には、吐出カバー８が取り付けられており、吐出カバー８により吐出圧室２ｆが形成され、吐出されたガスが圧縮機下部に溜まった潤滑油１３と干渉しないようになっている。

図２は圧縮動作の説明図である。固定スクロール５には、相対向して旋回スクロール６が旋回自在に配置される。旋回スクロール６には、固定スクロール５のラップ５ｃとかみ合う渦巻状のラップ６ａが設けられ、ラップ５ｃとラップ６ａとの間に吸込室１０及び圧縮室１１が形成される。

旋回スクロールの台板側に配置され旋回スクロールを固定スクロールとで挟み込むように固定スクロールに締結されるフレーム９を備える。フレーム９は、その外周側が溶接によって密閉容器２の内壁面に固定される。

旋回スクロール６とフレーム９との間には、オルダムリング１２が配置される。オルダムリング１２は、旋回スクロール６に形成された溝とフレーム９に形成された溝に装着される。オルダムリング１２により、旋回スクロール６は自転することなく、クランク軸７の偏心部７ｂの偏心回転を受けて公転運動する。

電動機４は、固定子４ａ及び回転子４ｂを備える。固定子４ａは、圧入や溶接等より密閉容器２に締結される。回転子４ｂは、固定子４ａ内に回転可能に配置される。回転子４ｂにはクランク軸７が固定される。

本実施例の圧縮機は、クランク軸が固定スクロール５及び旋回スクロール６を貫通するスクロール圧縮機を対象とする。このクランク軸７は、上軸７ａと偏心部７ｂと下軸７ｈを備え、クランク軸７の上軸７ａと下軸７ｈは同軸に構成される。クランク軸７の偏心部７ｂは、クランク軸７の上軸７ａと下軸７ｈに対して偏心して一体に形成される。旋回スクロール６が備える旋回軸受６ｃにはクランク軸７の偏心部７ｂが嵌合する。これにより、クランク軸７が電動機４によって駆動されることにより、電動機４の回転力がクランク軸７を介して旋回スクロール６に伝達し、クランク軸７の偏心部７ｂが上軸７ａに対して偏心回転運動して、旋回スクロール６が旋回運動する。尚、クランク軸７には、上軸受９ａ、下軸受５ｊ、及び旋回軸受６ｃへ潤滑油１３を導く給油通路７ｃが設けられ、下軸７ｈの端部に潤滑油１３を吸い上げて給油通路７ｃに導く給油ポンプ２９を備える。潤滑油１３を搬送する手段としては、遠心ポンプ方式やトロコイドポンプ等の容積形ポンプ方式がある。

ここで、固定スクロール５の台板側には、固定スクロール５とは別に設けられ、クランク軸７の下軸７ｈを支持する下軸受５ｊが配置される。また、フレーム９は、クランク軸７の上軸７ａを支持する上軸受９ａを備える。さらに、上述したように、旋回スクロール６が備える旋回軸受６ｃにはクランク軸７の偏心部７ｂが嵌合する。つまり、固定スクロール５の下側に位置する下軸受５ｊと、フレーム９に形成された上軸受９ａと、旋回スクロール６に形成された旋回軸受６ｃとにより、クランク軸７が回転自在に支持される。

電動機４で駆動されるクランク軸７を介して旋回スクロール６が旋回運動すると、冷媒ガスは、吸込パイプ２ｄから旋回スクロール６及び固定スクロール５により形成される圧縮室１１に導かれる。圧縮室１１は、図２に示すように、旋回外線室１１ａ（旋回スクロール６と固定スクロール５とで形成される圧縮室のうち、旋回スクロール６の渦巻の外側に形成される圧縮室）と旋回内線室１１ｂ（旋回スクロール６と固定スクロール５とで形成される圧縮室のうち、旋回スクロール６の渦巻の内側に形成される圧縮室）の二つの空間からなり、スクロールラップの中心方向に移動するに従い容積を縮小し、冷媒ガスを圧縮する。

図３は固定スクロールをラップ側から見た図である。図３に示すように固定スクロール５は、第１の吐出ポート５ｊ１と第２の吐出ポート５ｊ２を備える。旋回外線室１１ａで圧縮された冷媒ガスは固定スクロール５の第１の吐出ポート５ｊ１から吐き出され、旋回内線室１１ｂで圧縮された冷媒ガスは第２の吐出ポート５ｊ２から吐き出される。

図４は固定スクロールを反ラップ側から見た図である。第１の吐出ポート５ｊ１は第１の吐出空間５ｈ１と連通し、第２の吐出ポート５ｊ２は第２の吐出空間５ｈ２と連通する。

図６は下軸受を反固定スクロール側から見た図である。第１の吐出空間５ｈ１は下軸受５ｊに形成された第１の吐出口５ｅ１と連通し、第２の吐出空間５ｈ２は第２の吐出口５ｅ２と連通する。つまり、第１の吐出ポート５ｊ１は第１の吐出空間５ｈ１を介して下軸受５ｊの第１の吐出口５ｅ１と連通し、第２の吐出ポート５ｊ２は第２の吐出空間５ｈ２を介して下軸受５ｊの第２の吐出口５ｅ２と連通する。

図７は下軸受を固定スクロールに取り付けた図である。下軸受５ｊの第１の吐出口５ｅ１と第２の吐出口５ｅ２には、それぞれ、圧縮室１１と吐出圧室２ｆとの圧力差（圧縮室内の圧力と密閉容器内の圧力の差）で開閉する第１の吐出弁２６と第２の吐出弁２７が設けられる。

図８は図７のＢ−Ｂ断面図であり、旋回外線室１１ａから吐出された冷媒ガスの吐出経路を示す。第１の吐出ポート５ｊ１から吐出した冷媒ガスは、第１の吐出空間５ｈ１を通って、第１の吐出弁２６から吐出圧室２ｆに流入する。図９は図７のＣ−Ｃ断面図であり、旋回内線室１１ｂから吐出された冷媒ガスの吐出経路を示す。第２の吐出ポート５ｊ２から吐出した冷媒ガスは、第２の吐出空間５ｈ２を通って、第２の吐出弁２７から吐出圧室２ｆに流入する。吐出圧室２ｆに流入した冷媒ガスは吐出通路２８（図１参照）を通ってフレーム９の上部空間に導かれ、電動機４を通って吐出パイプ２ｅから圧縮機外部に吐出される。

以上のように、固定スクロールに圧縮したガスを吐出する複数の吐出口（旋回外線室１１ａと旋回内線室１１ｂそれぞれに冷媒ガスを吐出す経路）を設けるので、吐出通路面積を確保でき、吐出時の圧力損失を低減できる。

このような構成の軸貫通スクロール圧縮機の組立方法について図１０を用いて説明する。図１０は圧縮機の組立方法説明図である。まず、フレーム９の上軸受９ａにクランク軸７を挿入する。フレーム９にオルダムリング１２を装着する。クランク軸７の偏心部７ｂに旋回スクロール６を挿入する。旋回スクロール６に固定スクロール５をラップがかみ合うように取り付ける。ここで、クランク軸７を回転させながら互いの位置の仮止めするセットボルト１７で旋回スクロール６に固定スクロール５を取り付けることにより、旋回スクロール６と固定スクロール５間の芯出しができる。

次に、クランク軸７の下軸７ｈに下軸受５ｊを挿入するとともに、下軸受円筒部５ｋを下軸受収納空間５ｉに挿入し、固定スクロール５に下軸受５ｊを取り付ける（図４、図５参照）。ここで、クランク軸７を回転させながら下軸受５ｊを固定スクロール５にボルト等で取り付けることにより、固定スクロール５と下軸受５ｊの芯出しができる。

次に、吐出カバー８を固定スクロール５に取り付ける。吐出カバー８を取り付ける締付ボルト１８はフレーム９まで貫通しており、締付ボルト１８により固定スクロール５を吐出カバー８とフレーム９とで挟み込むように締め付ける。

このように、固定スクロール５とは別に設けられ、固定スクロール５の台板側に位置しクランク軸７の下軸７ｈを支持する下軸受５ｊを用いて、本実施例の軸貫通スクロールを組み付けることにより、固定スクロール５と旋回スクロール６の芯出しと下軸受５ｊと固定スクロール５の芯出しが別々にできるので、圧縮機構部全部の芯出しが可能となる。

以上説明したように、本発明の軸貫通スクロール圧縮機は、台板に立設する渦巻状のラップを有する旋回スクロールと、台板に立設する渦巻状のラップを有し旋回スクロールとで圧縮室を形成する固定スクロールと、旋回スクロールの台板側に配置され旋回スクロールを固定スクロールとで挟み込むように固定スクロールに締結されたフレームと、固定スクロールの台板側に配置された下軸受と、旋回スクロールを貫通するクランク軸と、を密閉容器内に備え、固定スクロールは圧縮したガスを吐出する複数の吐出口を有し、クランク軸は下軸受とフレームに形成された上軸受と旋回スクロールに形成された旋回軸受とにより支持されるので、スクロール圧縮機における吐出時の圧力損失を低減するとともに、圧縮機の組立性を向上させることができる。

１ スクロール圧縮機
２ 密閉容器
２ａ ケース
２ｂ 蓋チャンバ
２ｃ 底チャンバ
２ｄ 吸込パイプ
２ｅ 吐出パイプ
２ｆ 吐出圧室
３ 圧縮機構部
４ 電動機
４ａ 固定子
４ｂ 回転子
５ 固定スクロール
５ｃ、６ａ ラップ
５ｄ、６ｂ 台板
５ｅ１ 第１の吐出口
５ｅ２ 第２の吐出口
５ｈ１ 第１の吐出空間
５ｈ２ 第２の吐出空間
５ｉ 下軸受収納空間
５ｊ 下軸受
５ｊ１ 第１の吐出ポート
５ｊ２ 第２の吐出ポート
５ｋ 下軸受円筒部
６ 旋回スクロール
６ｃ 旋回軸受
７ クランク軸
７ａ 上軸
７ｂ 偏心部
７ｃ 給油通路
７ｈ 下軸
８ 吐出カバー
９ フレーム
９ａ 上軸受
１０ 吸込室
１１ 圧縮室
１１ａ 旋回外線室
１１ｂ 旋回内線室
１２ オルダムリング
１３ 潤滑油
１５ リリース弁
１７ セットボルト
１８ 締付ボルト
２６ 第１の吐出弁
２７ 第２の吐出弁
２８ 吐出通路
２９ 給油ポンプ

Claims (6)

1. 台板に立設する渦巻状のラップを有する旋回スクロールと、
   台板に立設する渦巻状のラップを有し、前記旋回スクロールとで圧縮室を形成する固定スクロールと、
   前記旋回スクロールの前記台板側に配置され、前記旋回スクロールを前記固定スクロールとで挟み込むように前記固定スクロールに締結されたフレームと、
   前記固定スクロールの前記台板側に配置された下軸受と、
   前記固定スクロール及び前記旋回スクロールを貫通するクランク軸と、
   を密閉容器内に備え、
   前記固定スクロールは、圧縮したガスを吐出する複数の吐出口を有し、
   前記クランク軸は、前記下軸受と、前記フレームに形成された上軸受と、前記旋回スクロールに形成された旋回軸受と、により支持される軸貫通スクロール圧縮機。
2. 請求項１において、前記固定スクロールの前記吐出口は、
   前記旋回スクロールと前記固定スクロールとで形成される圧縮室のうち、前記旋回スクロールの渦巻の外側に形成される旋回外線室に開口する第１の吐出口と、
   前記旋回スクロールと前記固定スクロールとで形成される圧縮室のうち、前記旋回スクロールの渦巻の内側に形成される旋回内線室に開口する第２の吐出口と、
   を有する軸貫通スクロール圧縮機。
3. 請求項１又は２において、前記固定スクロールの前記吐出口に、前記圧縮室内の圧力と前記密閉容器内の圧力との差圧によって開閉する弁を設ける軸貫通スクロール圧縮機。
4. 請求項１乃至３の何れかにおいて、前記固定スクロールの前記吐出口は、前記固定スクロールの前記台板に形成された吐出空間を介して、前記下軸受に形成された吐出口に連通する軸貫通スクロール圧縮機。
5. 請求項１乃至４の何れかにおいて、前記下軸受は前記固定スクロールに向かって突出した円筒部を備え、前記円筒部は前記固定スクロールに形成された下軸受収納空間に挿入される軸貫通スクロール圧縮機。
6. 請求項２において、前記下軸受は前記固定スクロールに向かって突出した円筒部を有し、前記円筒部は前記固定スクロールに形成された下軸受収納空間に挿入され、前記下軸受収納空間が前記第２の吐出口と連通する軸貫通スクロール圧縮機。

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