JP3037008B2 - スクロ−ル型圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は空調機，冷凍機等に使
用されるスクロ−ル型圧縮機に係り，特に，スクロ−ル
型圧縮機の保護機能に適切な，計測特性の優れた温度検
出手段を備えたスクロ−ル型圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスクロ−ル型圧縮機は例えば，図
５ないし図７に示すように構成されている。各図におい
て，図５はスクロ−ル型圧縮機の縦断正面図，図６は図
５におけるスクロ−ル部分の横断面図，図７は図５の要
部拡大図である。図５において，１は密閉容器であっ
て，密閉容器１の中には上方に圧縮要素２と下方に圧縮
要素２を駆動する駆動要素（電動要素）３とがそれぞれ
収納されており，密閉容器１の内部の圧縮要素２の駆動
要素３の反対側の空間は圧力室４を形成している。５Ｂ
は圧力室４内の後述する吐出ポ−ト１５と吐出管６の中
間位置に設けられている温度センサである。７はフレ−
ムで，フレ−ム７には軸受部８が設けられていて駆動要
素３に結合する回転軸９を回転自在に軸支している。圧
縮要素２は固定スクロ−ル１０と揺動スクロ−ル１１と
によって構成されている。固定スクロ−ル１０は，円盤
状の鏡板１２と，鏡板１２に圧力室４とは反対方向に向
け面周辺に突出させた環状壁１３と，この環状壁１３に
囲まれて立設させた渦巻状の所定形状，例えばインボリ
ュ−ト状，または類似曲線に形成したラップ１４等によ
って構成されている。固定スクロ−ル１０は環状壁１３
の鏡板１２の反対側がフレ−ム７に固定されている。ま
た，固定スクロ−ル１０における鏡板１２の中央部には
吐出ポ−ト１５が設けられていて，吐出ポ−ト１５の圧
力室側にはリ−ド弁１６がボルト１７によって鏡板１２
に固定されている。

【０００３】揺動スクロ−ル１１は，円盤状の鏡板１８
と，鏡板１８の一方の面に立設させた渦巻状の所定形
状，例えばインボリュ−ト状，または類似曲線に形成し
たラップ１９と，鏡板１８に立設させたラップ１９の反
対面中央部に設けた突出部２０等によって構成され，突
出部２０の内部はボス部２１を形成している。ボス部２
１は駆動要素３に結合する回転軸９の先端に形成したピ
ン部２２に嵌合され，回転軸９の軸心と揺動スクロ−ル
１１の鏡板１８の中心とは所定寸法偏心するように形成
されている。即ち，例えば，回転軸９の先端に形成した
ピン部２２は回転軸９の軸心に対して所定寸法偏心して
形成されている。揺動スクロ−ル１１の鏡板１８とフレ
−ム７とは，オルダム継手２３等によって結合し，固定
スクロ−ル１０に対して揺動スクロ−ル１１が自転しな
いで公転するように構成されている。従って，固定スク
ロ−ル１０に立設させたラップ１４と揺動スクロ−ル１
１に立設させたラップ１９とは一部において完全に接触
することによって複数個の圧縮室空間２４を形成してい
る。この圧縮室空間２４は，図６に示すように，揺動ス
クロ−ル１１の回転に伴い，外方から内方に向けて螺旋
状に回りながら断面積を次第に縮小させている。即ち，
圧縮対象の被圧縮ガス（図示せず）を外方から内方に向
けて圧縮してゆき最後に固定スクロ−ル１０の鏡板１２
に設けた吐出ポ−ト１５から圧力室４に向けて吐出し，
さらに吐出管６から外部に結合した所定設備（図示せ
ず）に吐出される。フレ−ム７の外周には上述した構成
の圧縮要素２に被圧縮ガス（図示せず）を導く通路２５
が形成されている。

【０００４】駆動要素３は電動機によって構成されてい
る。２６は駆動要素３の固定子，２７は回転子であっ
て，固定子２６は密閉容器１の側壁１ａに固定され，回
転子２７は回転軸９に固定されている。回転軸９は前述
したようにフレ−ム７に設けた軸受部８によって軸支さ
れている。密閉容器１における駆動要素３の圧縮要素２
と反対側になる空間２８の側壁１ａには吸込管２９が設
けられている。

【０００５】圧力室４に設けた温度センサ５Ｂは，図７
に示すように，高温高圧になる被圧縮ガス（図示せず）
に対する保護用の保護パイプ３０の内部にはサ−ミスタ
等の感熱素子３１を内装して構成している。なお，感熱
素子３１による温度検出信号はリ−ド線３２によってこ
のスクロ−ル型圧縮機の制御装置（図示せず）に導かれ
ている。温度センサ５Ｂによって検出された被圧縮ガス
（図示せず）の温度の異常温度上昇信号は，高温による
固定スクロ−ル，揺動スクロ−ル等を構成する各部材の
焼き付きやかじりを防止するために，所定の保護機能を
作動させ，また，警報を報知する等に利用される。な
お，従来の温度検出手段としては，上記の圧力室４内に
設けられる温度センサ５Ｂの他，密閉容器の外壁に設け
られる温度センサ，駆動要素である電動機の巻線に設け
られる温度センサ等もあった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで，上述したよ
うなスクロ−ル型圧縮機における温度検出手段による
と，例えば，配管リ−クによって被圧縮ガス量が減少し
たり，被圧縮ガス量の少ない使用条件，例えば，このス
クロ−ル型圧縮機が冷凍機に使用されていて冷媒循環量
の少ない使用条件等の場合においては，被圧縮ガス温度
と，保護パイプ内部に装着した温度センサによる検出温
度値との間に大きな温度差が発生するという問題点があ
った。また，密閉容器の外壁に温度センサを装着する手
段や電動機の巻線に温度センサを装着する手段による
と，被圧縮ガスの温度上昇から遅れて温度を検出すると
いう問題点があった。従って，従来の温度検出手段によ
ると，温度センサによる高温検知によって保護機能が働
く前に圧縮機が破損する恐れがあった。本発明は上記従
来のものの課題（問題点）を解決するようにしたスクロ
−ル型圧縮機を提供することを目的とするもので，被圧
縮ガスの条件に関係せず応答性の良い温度検出手段を備
えることによって信頼性の高いスクロ−ル型圧縮機を得
るようにしたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に，本発明に基づくスクロ−ル型圧縮機においては，密
閉容器内の圧力室内の所定位置に配設する温度センサに
所定形状の集熱板を取り付けるように構成した。この場
合，集熱板は被圧縮ガスの吐出流と直交する方向に取り
付けるようにすることが望ましい。

【０００８】

【作用】本発明は，上述のように，圧力室内に設けられ
る温度センサに所定形状の集熱板を取り付けるようにし
たので，吐出管側へ排出される被圧縮ガスと温度センサ
本体（サ−ミスタ等）との間の伝熱特性が向上し，被圧
縮ガス量の少ない場合等においても，被圧縮ガスの温度
を遅滞なく正確に検出できる。従って，温度上昇によっ
て機能する保護機能が遅滞なく作動する。なお，この集
熱板を被圧縮ガスの吐出流と直交する方向に取り付けた
場合には被圧縮ガスと温度センサ本体（サ−ミスタ等）
との間の伝熱特性をより向上できる。

【０００９】

【実施例】本発明に基づくスクロ−ル型圧縮機の構造を
図１ないし図４に示す一実施例によって説明する。な
お，図面上における機能要素類の配設位置は，図面上の
上下方向を示す用語を用いて説明している。図１はスク
ロ−ル型圧縮機の縦断正面図，図２は図１における各ス
ロ−ル部分の横断面図，図３は図１に示した要部の拡大
図，図４は温度センサの斜視図をそれぞれ示している。
各図において，従来の技術の説明で図５ないし図７に記
した機能要素，部材と同一または相当の機能要素，部材
の符号は，図５ないし図７と同一の符号を使用してい
る。図１において，１は密閉容器であって，密閉容器１
の上部には圧縮要素２が，下部には圧縮要素２を駆動す
る駆動要素３がそれぞれ収納されており，密閉容器１の
内部における圧縮要素２の上部の空間は圧力室４を形成
している。５Ａは本発明の温度センサ，６は圧力室４に
おける密閉容器１の側壁１ａに設けられる吐出管で，温
度センサ５Ａは圧力室４内の吐出管６と後述する吐出ポ
−ト１５の中間位置に設けられる。なお，温度センサ５
Ａの詳細構造については後述する。

【００１０】７はフレ−ムで，このフレ−ム７には軸受
部８が設けられていて駆動要素３に結合する回転軸９を
回転自在に軸支している。圧縮要素２は固定スクロ−ル
１０と揺動スクロ−ル１１とによって構成されている。
固定スクロ−ル１０は，円盤状の鏡板１２と，鏡板１２
の圧力室４とは反対方向に向け面周辺に突出させた環状
壁１３と，この環状壁１３に囲まれて立設させた渦巻状
の所定形状，例えばインボリュ−ト状，または類似曲線
に形成したラップ１４等とによって構成されている。固
定スクロ−ル１０は環状壁１３の鏡板１２の反対側がフ
レ−ム７に固定されている。また，固定スクロ−ル１０
における鏡板１２の中央部には吐出ポ−ト１５が設けら
れていて，吐出ポ−ト１５の圧力室側にはリ−ド弁１６
がボルト１７によって鏡板１２に固定されている。

【００１１】揺動スクロ−ル１１は，円盤状の鏡板１８
と，鏡板１８の一方の面に立設させた渦巻状の所定形
状，例えばインボリュ−ト状，または類似曲線に形成し
たラップ１９と，鏡板１８に立設させたラップ１９の反
対側面中央部に設けた突出部２０等によって構成され，
突出部２０の内部はボス部２１を形成している。ボス部
２１は駆動要素３に結合する回転軸９の先端に形成した
ピン部２２に嵌合され，回転軸９の軸心と揺動スクロ−
ル１１の鏡板１８の中心とは所定寸法偏心するように形
成されている。即ち，例えば，回転軸９の先端に形成し
たピン部２２は回転軸９の軸心に対して所定寸法偏心し
て形成されている。揺動スクロ−ル１１の鏡板１８とフ
レ−ム７とは，オルダム継手２３等によって結合し，固
定スクロ−ル１０に対して揺動スクロ−ル１１が自転し
ないで公転するように構成されている。従って，固定ス
クロ−ル１０に立設させたラップ１４と揺動スクロ−ル
１１に立設させたラップ１９とは一部において完全に接
触することによって複数個の圧縮室空間２４を形成して
いる。この圧縮室空間２４は，図２に示すように揺動ス
クロ−ル１１の回転に伴い，外方から内方に向けて螺旋
状に回りながら断面積を次第に縮小させている。即ち，
圧縮対象の被圧縮ガス（図示せず）を外方から内方に向
けて圧縮してゆき最後に固定スクロ−ル１０の鏡板１２
に設けた吐出ポ−ト１５から圧力室４に向けて吐出し，
さらに吐出管６から外部に結合した所定設備（図示せ
ず）に吐出される。フレ−ム７の外周には上述した構成
の圧縮要素２に被圧縮ガス（図示せず）を導く通路２５
が形成されている。

【００１２】駆動要素３は，例えば，電動機によって構
成されており，２６は駆動要素３の固定子，２７は回転
子である。固定子２６は密閉容器１の側壁１ａに固定さ
れ，回転子２７は回転軸９に固定されている。回転軸９
は前述したようにフレ−ム７に設けた軸受部８によって
軸支されている。密閉容器１の駆動要素３の下側の空間
２８における側壁１ａには吸込管２９が設けられてい
る。

【００１３】次に，本発明の温度センサ５Ａの詳細構造
を説明する。即ち，本発明の温度センサ５Ａは，図３及
び図４に示すように高温高圧になる被圧縮ガス（図示せ
ず）に対する保護用の，被圧縮ガスの特性に対応した耐
腐食性が高く伝熱特性の良い所定の材質，例えば銅製の
保護パイプ３０内にサ−ミスタ等の感熱素子３１を内装
し，さらに，保護パイプ３０に，例えば導電性材料より
成る集熱板５Ａａを取り付けて構成した点にその構成上
の特徴がある。なお，集熱板５Ａａは圧力室４内を流れ
る被圧縮ガスの流量とその流れる方向や流速等に対応し
た所定方向（実施例のものでは垂直方向）に向けて取り
付けられ，また，保護パイプ３０と同様，被圧縮ガスの
特性に対応した耐腐食性が高くて伝熱特性が良く，その
取り付け方向及び被圧縮ガスの流量と流れる方向や流速
等に対応した適切な表面仕上げをすることが望ましい。
なお，感熱素子３１による温度検出信号はリ−ド線３２
によってこのスクロ−ル型圧縮機の制御装置（図示せ
ず）に導かれている。上述した図１ないし図４において
は，圧縮要素の機能を向上させるのに必要な補助機能そ
の他の構成要素，駆動要素の回転子の位置を固定する構
成要素や配線類等，本発明を説明するに特に必要のない
構成要素類の図示，説明については省略している。

【００１４】次に，上述の構成における働きを詳細に説
明する。駆動要素３を構成する電動機に図示しない配線
を介して電力が供給されると，回転子２７が回転して回
転軸９を回転させる。回転軸９が回転すると回転軸９の
軸心に対して偏心し結合される揺動スクロ−ル１１の鏡
板１８はこの鏡板面上を固定スクロ−ル１０に対して円
周方向に揺動しながら公転する。従って，固定スクロ−
ル１０の鏡板１２の内面と鏡板１２に立設させたラップ
１４及び揺動スクロ−ル１１の鏡板１８の内面と鏡板１
８に立設させたラップ１９とが形成する複数個の圧縮室
空間２４が，それぞれ，揺動スクロ−ル１１の揺動回転
に従って，外方から内方に向けて螺旋状に回りながら容
積を次第に縮小させる。即ち，圧縮要素２の主要機能で
ある被圧縮ガスの圧縮機能部としての作用を実行する。
従って，密閉容器１の側壁１ａに設けた吸込管２９に接
続される図示しない配管から所定の被圧縮ガス（図示せ
ず），例えば，この圧縮装置が冷凍機に使用されている
場合は冷凍用の冷媒が吸入される。

【００１５】吸入された被圧縮ガス（図示せず）は，駆
動要素３を構成する電動機の固定子，回転子間の空隙を
流れて駆動要素３の発熱を奪い，フレ−ム７に設けた通
路２５を経由して圧縮要素２の上述した圧縮機能部に導
かれる。圧縮機能部に導かれた被圧縮ガス（図示せず）
は上述したように，各複数個の圧縮室空間２４に順次吸
引され，揺動スクロ−ル１１の揺動回転に従って，外方
から内方に向けて螺旋状に回りながら圧縮室空間２４の
容積が次第に縮小されるに従って圧縮される。圧縮作用
によって高圧高温になった被圧縮ガス（図示せず）は最
後に固定スクロ−ル１０の鏡板１２に設けた吐出ポ−ト
１５から圧力室４に向けて吐出される。圧力室４に吐出
された被圧縮ガス（図示せず）は，圧力室４内をリ−ド
弁１６の条件と流量及び吐出圧に伴う流速等によって密
閉容器１の側壁１ａに設けた吐出管６の方向に流れ，吐
出管６に結合される図示しない配管を経由して所定の機
能装置（図示せず）に供給される。

【００１６】ところで，本発明の温度センサ５Ａはその
下端部に集熱板５Ａａを備えているから，吐出ポ−ト１
５から吐出管６に向けて吐出される被圧縮ガス（図示せ
ず）の内の所定量のものが集熱板５Ａａに接触して通過
する。即ち，従来の集熱板５Ａａを有しないものでは，
温度センサ５Ｂの本体との接触に過ぎなかったから通過
する被圧縮ガスの量が少ないときには，その温度検出精
度が低下していたが，本発明のものでは，この集熱板５
Ａａの面積分だけ被圧縮ガスとの接触面積を拡大し，被
圧縮ガスの量が少ないときにも温度検出精度の低下を補
償するようにしたものである。従って，温度センサ５Ａ
は，たとえ，通過する被圧縮ガスの量が少ない場合に
も，集熱板５Ａａの部分で高精度に被圧縮ガス（図示せ
ず）の温度を検知して温度センサ５Ａ内の感熱素子３１
に伝熱する。このように本発明の温度センサ５Ａは集熱
板５Ａａの存在のため周囲温度が変化すると精度良く，
その温度変化に追随して温度センサ５Ａに設けた感熱素
子３１はこの感熱素子３１の特性に対応した温度信号を
リ−ド線３２を経由して図示しない所定の制御装置に伝
送する。従って，温度センサ５Ａによって検出された被
圧縮ガス（図示せず）の温度を示す信号から，図示しな
い制御装置に設けた検知機能によって被圧縮ガス（図示
せず）の異常温度上昇を検知すると，所定の保護機能を
作動させ，また，警報を報知する。なお，集熱板５Ａａ
を本実施例の場合のように，被圧縮ガス（図示せず）の
流れ方向に対して直交する垂直方向に配置している場合
は，被圧縮ガス（図示せず）の流量が少ない場合におい
ても被圧縮ガス（図示せず）の温度に対して追随する温
度変化の速度は向上する。集熱板５Ａａの面積とその面
積を有効に活用できる形状及び表面処理等は，圧力室４
の形状と容積及び吐出ポ−ト１５と吐出管６との相対位
置並びにそれぞれの開孔方向，被圧縮ガス（図示せず）
の性質と流量，流速（動圧力）等に対応して適切に設定
すれば良い。また，集熱板５Ａａの装着角度はこの圧縮
機の運転条件，例えば，被圧縮ガス（図示せず）の質や
量，或いは，揺動スクロ−ルの回転速度等の運転モ−ド
に対応して，例えば，適切な特性のバネで集熱板を保持
する，適切な駆動機能を揺動スクロ−ルの回転速度等の
運転条件に対応して自動調整する手段によって回転可能
に圧力室内に構成・配置させても良い。また，温度セン
サ５Ａに使用する感熱素子３１も，サ−ミスタ以外の適
切な温度検出性能を備えた，熱電対，半導体熱センサ
等，適切任意な感熱素子を使用し，この感熱素子の特性
等に対応して，非導電性で適切な伝熱特性を備えた材質
の物質を感熱素子と保護パイプの中間に充填する等，温
度センサの構成はその必要特性と条件に対応して適切に
構成させれば良いことは当然である。

【００１７】また，上述の説明は本発明の技術思想を実
現するための基本手法と構成を示したものであって，上
述した以外に種々応用改変することができる。例えば，
実施例におけるスクロ−ル型圧縮機は密閉容器内に圧縮
要素と駆動要素を組み込んだ縦型の構造について説明し
たが，駆動要素が外づけとなる場合等，実施例に示した
以外の構造のスクロ−ル型圧縮機に対しても，その圧力
室相当箇所の被圧縮ガスの流れに対応した適切な位置と
方向に上述したような集熱板を装着した温度センサを配
設することによって，本発明の技術思想を活用できるこ
とも当然である。

【００１８】

【発明の効果】本発明は上述したように構成したので次
に示すような優れた効果を有する。 簡単な構造の温度センサによって被圧縮ガスと温度セ
ンサ本体（感熱素子）との間の伝熱特性が向上する。 被圧縮ガス量の少ない場合等においても，被圧縮ガス
の温度を遅滞なく正確に検出できる。 温度検出遅れ時間が短くできるので温度上昇によって
機能する保護機能が遅滞なく作動し，このスクロ−ル型
圧縮機の信頼性が向上できる。 集熱板を吐出流と直交する方向に取り付けた場合は上
述した本発明の効果がより高められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく一実施例を示すスクロ−ル型圧
縮機の縦断正面図である。

【図２】図１に示す各スクロ−ル部分の横断面図であ
る。

【図３】図１における要部の拡大図である。

【図４】本発明に基づく温度センサの斜視図である。

【図５】従来例のスクロ−ル型圧縮機を示す縦断正面図
である。

【図６】図５に示すスクロ−ル部分の横断面図である。

【図７】図５における要部の拡大図である。

【符号の説明】

１：密閉容器 １ａ：密閉容器側壁 ２：圧縮要素 ３：駆動要素 ４：圧力室 ５Ａ：温度センサ ５Ａａ：集熱板 ６：吐出管 １０：固定スクロ−ル １１：揺動スクロ−ル １２：固定スクロ−ルの鏡板 １４：固定スクロ−ルのラップ １５：吐出ポ−ト １８：揺動スクロ−ルの鏡板 １９：揺動スクロ−ルのラップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和田山 秀樹 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04C 18/02 311

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉容器内に少なくとも圧縮要素を収納
   し，前記圧縮要素は鏡板に渦巻状のラップを立設させた
   固定スクロ−ルと鏡板に渦巻状のラップを立設させた揺
   動スクロ−ルとを設け，この揺動スクロ−ルと固定スク
   ロ−ルとにより外方から内方へ向かって次第に縮小させ
   た複数の圧縮室を形成し，前記揺動スクロ−ルは結合し
   た所定の駆動要素によって固定スクロ−ルに対し自転し
   ないように公転させ，前記固定スクロ−ルの鏡板には前
   記圧縮室と当該密閉容器内における該圧縮要素の吐出側
   に形成した圧力室との間に吐出ポ−トを設けるとともに
   前記圧力室の密閉容器壁部に吐出管を設けたスクロ−ル
   型圧縮機において，前記圧力室内の所定位置に温度セン
   サを配設し，該温度センサには所定形状の集熱板を取り
   付けたことを特徴とするスクロ−ル型圧縮機。
2. 【請求項２】 請求項１記載の集熱板は吐出ポ−トから
   吐出される吐出流と直交する方向に取り付けられている
   スクロ−ル型圧縮機。