JP2017155719A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出チャンバー内部に設置された、インジェクション管やバイパス管などの配管部を通過する冷媒の温度上昇を抑制することが可能な圧縮機を提供することを目的とする。
【解決手段】密閉型スクロール圧縮機は、密閉ハウジングと、密閉ハウジングに収容されたスクロール圧縮機構と、スクロール圧縮機構で圧縮された冷媒が通過する吐出ポート２９が設けられたディスチャージカバー３と、密閉ハウジングとディスチャージカバー３との間に形成された吐出チャンバーと、吐出チャンバー内を通過して設けられ、内部を冷媒が流通するインジェクション管５０と、ディスチャージカバー３の吐出ポート２９に設けられ、吐出ポート２９から吐出チャンバーへ吐出される冷媒が、インジェクション管５０から離れる方向に吹き出される構成を有しているリード弁４０とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧縮機に関するものである。

密閉型スクロール圧縮機は、例えば冷凍装置、空気調和装置などに用いられ、外部から供給された冷媒を圧縮して吐出する。
密閉型スクロール圧縮機は、密閉されたハウジングにおいて、スクロール型圧縮機構の上部に吐出チャンバーが形成されている。吐出チャンバーは、スクロール型圧縮機構とハウジングに囲まれた空間であり、圧縮機構で圧縮された冷媒が供給されて、冷媒を一時的に貯留し、その後、吐出管から外部へ冷媒を吐出させる。

下記の特許文献１及び２では、スクロール型圧縮機において、外部から圧縮機構の圧縮室の内部へ中間圧の冷媒を導入するインジェクション管が設けられることが記載されている。インジェクション管を介して液冷媒を圧縮室へ供給することによって、液冷媒が蒸発する際の潜熱によって冷媒の温度を低下させ、圧縮室の内部を冷却する。

また、スクロール型圧縮機において、圧縮室の中間圧の冷媒を外部へ抽出する容量制御管（以下「バイパス管」という。）が設けられる場合がある。外部へ抽出された中間圧の冷媒は、圧縮機の吸入側へ戻される。これにより、圧縮機の容量制御運転が可能になる。

特開２００９−２８７５１２号公報 特開２０１５−１１３８１７号公報

密閉型スクロール圧縮機に設けられるインジェクション管やバイパス管は、ハウジングの上部及び吐出チャンバーを貫通して設けられ、圧縮機構と接続される。そのため、インジェクション管やバイパス管を通過する冷媒は、吐出チャンバー内の高温の冷媒によって加熱されてしまう。特に、図６及び図７に示すように、吐出ポート２９から吐出された冷媒が、リード弁４０によってインジェクション管５０又はバイパス管のほうへ向かうように設置されると、インジェクション管５０やバイパス管を通過する冷媒が加熱されやすい。インジェクション管を通過する冷媒が加熱されると、圧縮室の内部を冷却できないという問題が生じ、また、バイパス管を通過する冷媒が加熱されると、冷媒の体積が増えて圧縮効率が低下するという問題が生じ、いずれの場合も圧縮機の所望の性能が得られない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、吐出チャンバー内部に設置された、インジェクション管やバイパス管などの配管部を通過する冷媒の温度上昇を抑制することが可能な圧縮機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の圧縮機は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係る圧縮機は、ハウジングと、前記ハウジングに収容されたスクロール型の圧縮機構と、前記圧縮機構で圧縮された冷媒が通過する吐出口が設けられたディスチャージカバー又は前記圧縮機構の固定スクロールと、前記ハウジングと前記ディスチャージカバー又は前記固定スクロールとの間に形成された吐出チャンバーと、前記吐出チャンバー内を通過して設けられ、内部を冷媒が流通する配管部と、前記ディスチャージカバー又は前記固定スクロールの前記吐出口に設けられ、前記吐出口から前記吐出チャンバーへ吐出される冷媒が、前記配管部から離れる方向に吹き出される構成を有しているリード弁とを備える。

この構成によれば、圧縮機構で圧縮された冷媒は、ディスチャージカバー又は圧縮機構の固定スクロールに設けられた吐出口から、ハウジングとディスチャージカバーの間又はハウジングと圧縮機構の固定スクロールの間に形成された吐出チャンバーへ吐出される。このとき、吐出口から吐出チャンバーへ吐出される冷媒は、吐出口に設けられたリード弁によって、配管部から離れる方向に吹き出される。したがって、吐出口から吐出された高温の冷媒が、最短距離で配管部へ直接向かわないため、配管部を通過する冷媒が加熱されにくい。

上記発明において、前記リード弁は、前記吐出口から吐出される冷媒を所定の吹き出し方向に吹き出させる板状部材を有し、前記配管部は、前記吹き出し方向の後方側に設けられてもよい。

この構成によれば、リード弁の板状部材によって、吐出口から吐出される冷媒が、所定の吹き出し方向に吹き出される。そして、配管部は、冷媒の所定の吹き出し方向の後方側に設けられることから、吐出口から吐出チャンバーへ吐出される冷媒は、配管部へ直接向かわないため、配管部を通過する冷媒が加熱されにくい。

上記発明において、前記リード弁の前記板状部材は、一方向に長く、一端側が前記ディスチャージカバー又は前記固定スクロールに固定され、他端側が前記吐出口に対して開閉可能であり、前記板状部材の前記一端と前記他端を結ぶ線と、前記吐出口と前記配管部とを結ぶ線とは、９０°以下でもよい。

上記発明において、前記リード弁の前記板状部材は、一方向に長く、一端側が前記ディスチャージカバー又は前記固定スクロールに固定され、他端側が前記吐出口に対して開閉可能であり、前記吐出口が２箇所設けられ、各前記吐出口に一つずつ前記リード弁が設けられるとき、二つの前記リード弁の前記板状部材は、前記配管部を挟むように設置されてもよい。

上記発明において、二つの前記吐出口を結ぶ線分の垂直二等分線上に、前記配管部が設置されてもよい。

上記発明において、一方の前記板状部材の前記一端と前記他端を結ぶ線と、他方の前記板状部材の前記一端と前記他端を結ぶ線とのなす角が、９０°以下でもよい。

上記発明において、前記ハウジングを貫通して設置され、前記吐出チャンバー内の冷媒を外部へ吐出する吐出管を更に備え、前記吐出口から前記吐出チャンバーへ吐出される冷媒が、前記リード弁によって前記吐出管へ近づく方向に吹き出されるように、前記吐出管が設置されてもよい。

上記発明において、前記ハウジングを貫通して設置され、前記吐出チャンバー内の冷媒を外部へ吐出する吐出管を更に備え、前記吐出口から前記吐出チャンバーへ吐出される冷媒が、前記リード弁によって前記吐出管へ近づく方向に吹き出されるように、前記吐出管が設置され、かつ、前記吐出管は、二つの前記吐出口を結ぶ線を間に挟んで、前記配管部とは反対側に設置されてもよい。

本発明によれば、吐出チャンバー内部に設置された、インジェクション管やバイパス管などの配管部を通過する冷媒の温度上昇を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るスクロール型圧縮機を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係るスクロール型圧縮機を示す横断面図である。 本発明の一実施形態に係るスクロール型圧縮機を示す概略横断面図であり、吐出ポートが一つのみ設けられる場合を示している。 本発明の一実施形態に係るスクロール型圧縮機を示す概略横断面図であり、吐出ポートが二つ設けられる場合を示している。 本発明の一実施形態に係るスクロール型圧縮機の変形例を示す概略縦断面図である。 スクロール型圧縮機の比較例を示す概略横断面図であり、吐出ポートが一つのみ設けられる場合を示している。 スクロール型圧縮機の比較例を示す概略横断面図であり、吐出ポートが二つ設けられる場合を示している。 スクロール型圧縮機の比較例を示す概略横断面図であり、吐出ポートが二つ設けられる場合を示している。 スクロール型圧縮機の比較例を示す概略横断面図であり、吐出ポートが二つ設けられる場合を示している。

以下に、本発明の一実施形態に係る密閉型スクロール圧縮機について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、スクロール流体機械としての密閉型スクロール圧縮機１は、底部が下部カバーによって密閉された上下方向に長い円筒状の密閉ハウジング２を備えている。この密閉ハウジング２の上部は、ディスチャージカバー３及び上部カバー４により密閉されており、このディスチャージカバー３と上部カバー４間に、圧縮された高圧のガスが吐出される吐出チャンバー５が形成されている。

密閉ハウジング２内には、上方部位に上部軸受部材（フレーム部材）６が固定設置されており、上部軸受部材６を介してスクロール圧縮機構７が組み込まれるとともに、その下方部位にステータ８とロータ９とからなる電動モータ１０が設置されている。この電動モータ１０は、ステータ８が密閉ハウジング２に固定設置されることにより組み込まれ、そのロータ９には、クランク軸１１が固定されている。

クランク軸１１の上端には、軸心が所定寸法だけ偏心されているクランクピン１２が設けられ、そのクランクピン１２をスクロール圧縮機構７に連結することによって、スクロール圧縮機構７が電動モータ１０により駆動可能とされている。クランク軸１１は、上部軸受部材６のジャーナル軸受部６Ａに上方部が回転自在に支持されるとともに、下端部が密閉ハウジング２の下方部位に設けられている下部ジャーナル軸受１３により回転自在に支持されている。

下部ジャーナル軸受１３とクランク軸１１の下端部との間には、容積型給油ポンプ１４が設けられ、密閉ハウジング２の底部に充填されている潤滑油１５を、吸入パイプ１６を介して吸い込み、クランク軸１１内に軸方向に沿って穿設されている流通路１７に吐出するように構成されている。この潤滑油１５は、流通路１７を介して上部軸受部材６、スクロール圧縮機構７及び下部ジャーナル軸受１３等の潤滑が必要な部位に給油可能とされている。

スクロール圧縮機構７は、上部軸受部材６を構成部品の１つとし、その上部軸受部材６上に固定設置されている固定スクロール１８と、上部軸受部材６のスラスト軸受部６Ｂに摺動自在に支持され、固定スクロール１８と噛み合わされることにより圧縮室２０を形成する旋回スクロール１９と、上部軸受部材６と旋回スクロール１９との間に介在され、旋回スクロール１９の自転を阻止し、公転旋回運動を許容するオルダムリング等の自転阻止機構２１と、クランク軸１１のクランクピン１２と旋回スクロール１９の背面に設けられている軸受ボス１９Ｃとの間に設けられ、旋回スクロール１９にクランク軸１１の回転力を伝えるドライブブッシュ２２及び旋回軸受（ニードル軸受）２３と、を備え、固定スクロール１８の端板中心部がディスチャージカバー３に接続された状態で上部軸受部材６上に設置されている。

固定スクロール１８は、端板１８Ａと、その端板１８Ａ上に立設された渦巻き状ラップ１８Ｂとを備え、端板１８Ａの中心部に吐出口２４が設けられるとともに、渦巻き状ラップ１８Ｂのラップ歯先面にチップシール２５が設置された構成とされている。また、旋回スクロール１９は、端板１９Ａと、その端板１９Ａ上に立設された渦巻き状ラップ１９Ｂとを備え、端板１９Ａの背面に軸受ボス１９Ｃが設けられるとともに、渦巻き状ラップ１９Ｂのラップ歯先面にチップシール２６が設置された構成とされている。

スクロール圧縮機構７は、電動モータ１０のステータ巻線８Ａに対向する位置に開口されている吸入配管２７を介して密閉ハウジング２内に吸い込まれた冷媒ガスを、密閉ハウジング２内に開口されている吸入口２８から圧縮室２０内に吸い込み、高温高圧のガスに圧縮するものである。この圧縮ガスは、固定スクロール１８の中心部に設けられている吐出口２４及びディスチャージカバー３に設けられている吐出ポート２９を介して吐出チャンバー５内に吐出され、更に吐出チャンバー５に接続されている吐出管３０を介して圧縮機の外部へと送出されるようになっている。

本実施形態では、外部からスクロール圧縮機構７の圧縮室２０の内部へ中間圧の冷媒を導入するインジェクション管５０が設けられる。インジェクション管５０を介して液冷媒を圧縮室２０へ供給することによって、液冷媒が蒸発する際の潜熱によって冷媒の温度を低下させ、圧縮室２０の内部を冷却できる。インジェクション管は密閉ハウジング２及び吐出チャンバー５を貫通して、固定スクロール１８に接続される。

リード弁４０は、薄板状部材であって、吐出ポート２９の出口部に設けられ、吐出ポート２９を開閉する。リード弁４０は、冷媒の流れを一方向のみに規定する。リード弁４０が設けられることによって、本実施形態では、冷媒は、圧縮室２０から吐出チャンバー５側のみに流れる。

リード弁４０の上方には、リード弁４０の可動範囲（開度上限）を限定するリテーナ４１が設けられる。リード弁４０が開いたとき、リード弁４０がリテーナ４１の下面に当たることによって、リテーナ４１は、リード弁４０が開きすぎないように規制できる。リテーナ４１は、変形が生じにくい剛性が高い部材である。

リード弁４０は、一方向に長い部材であって、端部が例えば円弧形状を有する。リード弁４０の一端側が、ボルト４２によってディスチャージカバー３に固定され、リード弁４０の他端側が、吐出ポート２９に対して開閉可能である。リテーナ４１も、リード弁４０と同様に、一方向に長い部材であり、一端側がリード弁４０と共に、リード弁４０の上側でボルト４２によって固定されている。

これにより、リード弁４０は、吐出ポート２９から吐出される冷媒を所定の吹き出し方向に吹き出させる。所定の吹き出し方向とは、ボルト４２によって固定されている側とは反対の可動側を前方とすると、円形状を有する吐出ポート２９の円の中心よりも前方のほうである。なお、吐出ポート２９の中心よりも後方側に流れる冷媒も、前方に流れる量よりも少ないが存在する。

本実施形態では、リード弁４０は、吐出ポート２９から吐出チャンバー５へ吐出される冷媒がインジェクション管５０から離れる方向に吹き出されるように、ディスチャージカバー３に取り付けられる。例えば、インジェクション管５０が、吐出ポート２９からの冷媒の吹き出し方向の後方側に設けられて、冷媒がインジェクション管５０から離れる方向に吹き出される。

これより、冷媒は、吐出ポート２９に設けられたリード弁４０によって、インジェクション管５０から離れる方向に吹き出される。したがって、吐出ポート２９から吐出された高温の冷媒が、最短距離で配管部へ直接向かわないため、インジェクション管５０を通過する冷媒が加熱されにくい。

ディスチャージカバー３に吐出ポート２９が一つのみ形成される場合、図３に示すように、板状部材であるリード弁４０の一端と他端を結ぶ線と、吐出ポート２９とインジェクション管５０とを結ぶ線とは、９０°未満であること、好ましくは、６０°以下であることが望ましい。これにより、インジェクション管５０が、吐出ポート２９からの冷媒の吹き出し方向の後方側に設けられる位置となり、冷媒がインジェクション管５０から離れる方向に確実に吹き出される。なお、図３では、リテーナ４１の図示を省略している。

図２及び図４に示すように、ディスチャージカバー３に吐出ポート２９が２箇所に形成され、各吐出ポート２９に一つずつリード弁４０が設けられるとき、板状部材である二つのリード弁４０は、インジェクション管５０を挟むように設置される。これにより、インジェクション管５０が、二つの吐出ポート２９からの冷媒の吹き出し方向の後方側に設けられる位置となり、冷媒がインジェクション管５０から離れる方向に吹き出される。なお、図４では、リテーナ４１の図示を省略している。

すなわち、図８及び図９に示すように、ディスチャージカバー３に吐出ポート２９が一つのみ形成される場合と異なり、リード弁４０の一端と他端を結ぶ線と、吐出ポート２９とインジェクション管５０とを結ぶ線とを９０°以下にすることは難しい。リード弁４０の一端と他端を結ぶ線と、吐出ポート２９とインジェクション管５０とを結ぶ線とを９０°にできたとしても、吐出ポート２９から吹き出された冷媒がインジェクション管５０に当たる可能性がある。図８は、二つのリード弁を吐出ポート２９に対して同じ側で固定した場合を示しており、図９は、二つのリード弁を吐出ポート２９に対して異なる側で固定した場合を示している。

図４に示すように、二つのリード弁４０が、インジェクション管５０を挟むように設置されるとき、二つの吐出ポート２９を結ぶ線分の垂直二等分線上に、インジェクション管５０が設置される。このような配置関係とすることで、二つのリード弁４０がインジェクション管５０を挟むように設置でき、かつ、冷媒がインジェクション管５０から離れる方向に吹き出される。

二つのリード弁４０については、図４に示すように、一方のリード弁４０の一端と他端を結ぶ線と、他方のリード弁４０の一端と他端を結ぶ線とのなす角が、９０°以下であることが望ましい。これにより、二つの吐出ポート２９から吹き出される冷媒が互いに干渉することなく、かつ、冷媒がインジェクション管５０から離れる方向に吹き出されるようにすることができる。

以上、本実施形態によれば、吐出ポート２９から吹き出される冷媒がインジェクション管５０に直接当たらないため、インジェクション管５０内部を流れる冷媒が加熱されにくい。その結果、インジェクション管５０を通過して圧縮室２０に供給される冷媒によって、圧縮室２０の内部が適切に冷却され、密閉型スクロール圧縮機１の性能低下を防ぐことができる。

上述した説明では、リード弁４０によって規制された吐出ポート２９から吹き出される冷媒の吹き出し方向と、インジェクション管５０の位置の関係について説明したが、ハウジングに設置される吐出管３０の位置を更に考慮してもよい。

すなわち、吐出管３０は、吐出ポート２９から吐出チャンバー５へ吐出される冷媒が、リード弁４０によって吐出管３０へ近づく方向に吹き出されるように設置される。すなわち、吐出管３０が、吐出ポート２９からの冷媒の吹き出し方向の前方側に設けられる。これにより、吐出ポート２９から吐出された冷媒は、インジェクション管５０の方へ向かう量が減り、インジェクション管５０内部を流れる冷媒が更に加熱されにくくなる。

ディスチャージカバー３に吐出ポート２９が２箇所に形成され、各吐出ポート２９に一つずつリード弁４０が設けられる場合、吐出管３０は、二つの吐出ポート２９を結ぶ線を間に挟んで、インジェクション管５０とは反対側に設けられる。好ましくは、吐出管３０は、二つの吐出ポート２９を結ぶ線分の垂直二等分線上に設置される。これにより、吐出ポート２９から吐出された冷媒は、インジェクション管５０の方へ向かう量が確実に減り、インジェクション管５０内部を流れる冷媒が更に加熱されにくくなる。

また、上述した説明では、インジェクション管５０が設置される場合について説明したが、密閉型スクロール圧縮機１においてインジェクション管５０ではなく、バイパス管が設けられる場合も同様の配置関係とすることで、吐出ポート２９から吹き出される冷媒がバイパス管に直接当たることを防止できる。その結果、バイパス管を流れる冷媒が加熱されないため、冷媒の体積が増えることなく、冷媒は、バイパス管を通過して密閉型スクロール圧縮機１の内部に戻される。この場合も、密閉型スクロール圧縮機１の性能低下を防ぐことができる。

なお、上述した実施形態では、リード弁４０が、ディスチャージカバー３に形成された吐出ポート２９に対して設置される場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。すなわち、ディスチャージカバー３が設けられない場合などにおいて、リード弁４０は、図５に示すように、固定スクロール１８に形成された吐出口２４に対して設置されてもよい。この場合も、上述した説明と同様に、リード弁４０によって規制された吐出口２４から吹き出される冷媒の吹き出し方向と、インジェクション管５０の位置の関係に基づいて、リード弁４０が設置される。また、吐出管３０についても、上述した説明と同様に設置されてもよい。

リード弁４０が、固定スクロール１８に形成された吐出口２４に対して設置される場合も、吐出口２４から吹き出される冷媒がインジェクション管５０に直接当たらないため、インジェクション管５０内部を流れる冷媒が加熱されにくい。その結果、インジェクション管５０を通過して圧縮室２０に供給される冷媒によって、圧縮室２０内部が適切に冷却され、圧縮機の性能低下を防ぐことができる。

１ ：密閉型スクロール圧縮機
２ ：密閉ハウジング
３ ：ディスチャージカバー
４ ：上部カバー
５ ：吐出チャンバー
６ ：上部軸受部材
６Ａ ：ジャーナル軸受部
６Ｂ ：スラスト軸受部
７ ：スクロール圧縮機構
８ ：ステータ
８Ａ ：ステータ巻線
９ ：ロータ
１０ ：電動モータ
１１ ：クランク軸
１２ ：クランクピン
１３ ：下部ジャーナル軸受
１４ ：容積型給油ポンプ
１５ ：潤滑油
１６ ：吸入パイプ
１７ ：流通路
１８ ：固定スクロール
１８Ａ ：端板
１８Ｂ ：渦巻き状ラップ
１９ ：旋回スクロール
１９Ａ ：端板
１９Ｂ ：渦巻き状ラップ
１９Ｃ ：軸受ボス
２０ ：圧縮室
２１ ：自転阻止機構
２２ ：ドライブブッシュ
２４ ：吐出口
２５ ：チップシール
２６ ：チップシール
２７ ：吸入配管
２８ ：吸入口
２９ ：吐出ポート
３０ ：吐出管
４０ ：リード弁
４１ ：リテーナ
４２ ：ボルト
５０ ：インジェクション管

Claims (8)

1. ハウジングと、
   前記ハウジングに収容されたスクロール型の圧縮機構と、
   前記圧縮機構で圧縮された冷媒が通過する吐出口が設けられたディスチャージカバー又は前記圧縮機構の固定スクロールと、
   前記ハウジングと前記ディスチャージカバー又は前記固定スクロールとの間に形成された吐出チャンバーと、
   前記吐出チャンバー内を通過して設けられ、内部を冷媒が流通する配管部と、
   前記ディスチャージカバー又は前記固定スクロールの前記吐出口に設けられ、前記吐出口から前記吐出チャンバーへ吐出される冷媒が、前記配管部から離れる方向に吹き出される構成を有しているリード弁と、
   を備える圧縮機。
2. 前記リード弁は、前記吐出口から吐出される冷媒を所定の吹き出し方向に吹き出させる板状部材を有し、
   前記配管部は、前記吹き出し方向の後方側に設けられる請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記リード弁の前記板状部材は、一方向に長く、一端側が前記ディスチャージカバー又は前記固定スクロールに固定され、他端側が前記吐出口に対して開閉可能であり、
   前記板状部材の前記一端と前記他端を結ぶ線と、前記吐出口と前記配管部とを結ぶ線とは、９０°以下である請求項２に記載の圧縮機。
4. 前記リード弁の前記板状部材は、一方向に長く、一端側が前記ディスチャージカバー又は前記固定スクロールに固定され、他端側が前記吐出口に対して開閉可能であり、
   前記吐出口が２箇所設けられ、各前記吐出口に一つずつ前記リード弁が設けられるとき、
   二つの前記リード弁の前記板状部材は、前記配管部を挟むように設置される請求項２に記載の圧縮機。
5. 二つの前記吐出口を結ぶ線分の垂直二等分線上に、前記配管部が設置される請求項４に記載の圧縮機。
6. 一方の前記板状部材の前記一端と前記他端を結ぶ線と、他方の前記板状部材の前記一端と前記他端を結ぶ線とのなす角が、９０°以下である請求項４又は５に記載の圧縮機。
7. 前記ハウジングを貫通して設置され、前記吐出チャンバー内の冷媒を外部へ吐出する吐出管を更に備え、
   前記吐出口から前記吐出チャンバーへ吐出される冷媒が、前記リード弁によって前記吐出管へ近づく方向に吹き出されるように、前記吐出管が設置されている請求項１から６のいずれか１項に記載の圧縮機。
8. 前記ハウジングを貫通して設置され、前記吐出チャンバー内の冷媒を外部へ吐出する吐出管を更に備え、
   前記吐出口から前記吐出チャンバーへ吐出される冷媒が、前記リード弁によって前記吐出管へ近づく方向に吹き出されるように、前記吐出管が設置され、かつ、前記吐出管は、二つの前記吐出口を結ぶ線を間に挟んで、前記配管部とは反対側に設置される請求項４から６のいずれか１項に記載の圧縮機。
   
   

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