JP4119988B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、旋回スクロールの逆転を防止するため吸込み側に逆止弁を備えたスクロール圧縮機に係り、特に空調用或いは冷凍用に使用されるスクロール圧縮機に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスクロール圧縮機としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。この従来技術のものは、密閉容器内の上部に配置され固定スクロール及び旋回スクロールで構成された圧縮機構部、密閉容器内下部に配置された電動機部、フレーム、前記電動機部の動力を旋回スクロールに伝えるクランク軸及びオルダムリング（自転防止機構）などをその主要構成要素としている。固定スクロールの吸入口には冷凍サイクルに接続される吸入パイプ（吸入管）が圧入されている。
【０００３】
電動機の回転によりクランク軸が回転し、旋回スクロールが旋回運動すると、吸入パイプから冷媒ガスが吸込まれ、圧縮機構部の圧縮室で徐々に圧縮され、吐出口から密閉容器内に放出される。放出された冷媒ガスは、吐出パイプから冷凍サイクルへ供給される。圧縮機が運転されると、冷媒ガスは吸入パイプから吸い込まれ、この吸込まれる冷媒ガス力により吸入室内に設けられた逆止弁の弁体はスプリングのばね力に抗して下方に押し下げられ、冷媒ガスは圧縮機構部の吸入室内に吸入され圧縮されていく。
【０００４】
圧縮機が運転を停止すると、圧縮室で圧縮途上の冷媒ガス及び密閉容器内の高圧冷媒ガスが吸込み側に逆流しようとし、また逆止弁弁体の下側に設けられたスプリングにより逆止弁弁体は上方に押し上げられ、逆止弁弁体は吸入口を閉塞するから冷媒ガスの逆流は防止される。それと同時に、密閉容器内の冷凍機油が吸入パイプから圧縮機外に持ち出されるのも防止される。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−７７１８２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のスクロール圧縮機においては、固定スクロール内の吸入室に設置した逆止弁自体の存在が物理的障害となり、吸入通路を絞るため、冷媒ガスを圧縮室へ吸入する際の圧力損失を増大させて、圧縮機の効率低下を招くという問題があった。また、逆止弁を設置している固定スクロール内の通路面積を拡大するために、吸入室を大きく形成することも考えられるが、その場合には圧縮機の外径及び高さを増大させねばならず、スクロール圧縮機が大型化し、空調機への搭載性の悪化やコストアップを招く問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、圧縮機を大型化することなく、圧縮機吸入室における冷媒ガス吸入通路面積を十分に確保し、吸入圧力損失を低減することのできるスクロール圧縮機を得ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、固定スクロール及び旋回スクロールを有し、それらの台板上に直立して形成した渦巻状のラップを互いに噛み合わせて圧縮室を形成する圧縮機構部と、この圧縮機構部の前記旋回スクロールをクランク軸を介して駆動する電動機と、前記クランク軸を支持する軸受を備えるフレームと、前記旋回スクロールが前記フレームに対して自転するのを防止する自転防止機構と、これら上記各要素を収容する密閉容器と、前記圧縮機構部の吸入室と接続され、圧縮されるガスを前記吸入室に供給するための吸入管とを備えたスクロール圧縮機において、前記圧縮機構部内の圧縮ガスが前記吸入管を介して吸入側に逆流して流出するのを防止するための逆止弁を設け、該逆止弁は、前記圧縮機構部吸入室の吸入口を閉塞可能に設けられ且つ吸入室内に設けられた弁体と、この弁体と連結部材により接続され且つ前記吸入管内に往復動可能に設けられガイド部と、前記吸入管内に設けられ前記弁体を前記吸入室の吸入口を塞ぐように前記ガイド部を付勢する付勢手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
ここで、前記弁体と前記ガイド部を接続する前記連結部材を細い支持棒で構成すると良い。また、前記付勢手段は前記支持棒がその中心に位置するように配置されたコイルばねにすることが好適である。
【００１０】
本発明の他の特徴は、固定スクロール及び旋回スクロールを有し、それらの台板上に直立して形成した渦巻状のラップを互いに噛み合わせて圧縮室を形成する圧縮機構部と、この圧縮機構部の前記旋回スクロールをクランク軸を介して駆動する電動機と、前記クランク軸を回転支持する軸受を備えるフレームと、前記旋回スクロールが前記フレームに対して角度位置関係を保って旋回運動させるための自転防止機構と、これら上記各要素を収容する密閉容器と、前記圧縮機構部の吸入部と接続され、圧縮される冷媒ガスを前記吸入部に供給するための吸入管とを備えたスクロール圧縮機において、前記圧縮機構部内の冷媒ガス及び冷凍機油が逆流して前記吸入管側に逆流して流出するのを防止する逆止弁を設け、該逆止弁は、前記圧縮機構部の吸入室内に往復動自在に設けられて吸入口を閉塞自在に構成された弁体と、この弁体と支持棒により接続され且つ前記吸入管内を往復動可能に設けたガイド部と、前記吸入管内に設けられ、前記弁体が前記吸入室の吸入口を塞ぐように、前記ガイド部を上流側に付勢する弾性部材とを備え、圧縮機停止時に前記逆止弁が前記弾性部材の作用で前記吸入口を塞ぐことにより、圧縮された冷媒ガスが吸入側に逆流して旋回スクロールを逆転させると共に冷媒ガス及び冷凍機油を上流側に逆流させるのを防止し、且つ圧縮機作動時には吸入される冷媒ガスにより前記弁体が吸入室の底部に移動されることにより十分な吸入通路面積を確保できるようにしたことにある。
【００１１】
ここで、前記弾性部材はコイル状のスプリングであり、前記ガイド部を上方に付勢するように配置すると良い。また、前記支持棒は、逆止弁のほぼ中心軸上に位置して、弁体とガイド部とを連結するものであり、その長さは、前記弁体が吸入室内を往復動することにより吸入室底部と吸入口の両方に密着できるように決めると良い。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明する。
図１は本発明の一実施例を示すスクロール圧縮機の全体構成を説明する図、図２は図１の逆止弁周辺の要部拡大断面図である。
【００１３】
密閉容器１内の上部には固定スクロール２及び旋回スクロール３などから構成される圧縮機構部が、下部には電動機部が収納されている。４はフレーム、１１はオルダムリング（自転防止機構）である。固定スクロール２の吸入室７には、冷凍サイクルに接続される吸入管（吸入パイプ）１３が圧入されている。
【００１４】
固定スクロール２と旋回スクロール３には、それぞれ台板面に直立する渦巻き状のラップが形成されており、それぞれのラップ部を互いに内側に向けて噛み合わせることにより圧縮室６が形成されている。旋回スクロール３のボス部３ａには、クランク軸５の偏心部５ａが回転自在に係合されている。旋回スクロール３の台板部の反ラップ側にはキー溝３ｂが、前記フレーム４にもキー溝４ａが形成され、これらのキー溝３ｂ，４ａに前記オルダムリング１１のキー部が摺動自在に係合されている。
【００１５】
フレーム４には、旋回スクロール３の台板を支持するための座面及びオルダムリング１１が摺動する面が形成され、またクランク軸５を支持するスラスト面２１及び主軸受２２が設けられている。フレーム４の外周側面はスポット溶接により密閉容器１に固定され、またその外周部は固定スクロール２とボルトにより締結されている。クランク軸５には、電動機を構成するロータ１０が圧入などにより嵌着され、電動機を構成するステータ９は密閉容器１内に焼嵌めなどにより固定されている。
【００１６】
ロータ１０が回転力を受けるとクランク軸５が回転し、旋回スクロール３は、オルダムリング１１により自転することなく、旋回運動する。旋回スクロール３の旋回運動により吸入パイプ１３から固定スクロール２の吸入室７に冷媒ガスが吸入され、吸入された冷媒ガスは、圧縮室６で徐々に圧縮され、吐出口８から密閉容器１の吐出室２３に吐出される。吐出された冷媒ガスは、電動機部を冷却し吐出パイプ１４から冷凍サイクルへ供給される。
【００１７】
給油機構は差圧給油方式を採用しており、中間圧室１２の圧力と吐出圧力となっている密閉容器内との差圧により圧縮機下部にある冷凍機油１５を主軸受２２、旋回スクロール軸受２４、スラスト面２１等の摺動部へ供給する。中間圧室１２は、旋回スクロール３の台板に形成した圧縮室６と通じる中間圧孔（図示せず）により、吸入圧力と吐出圧力の中間の圧力に制御されている。冷凍給油１５は、前記圧力差により、クランク軸内部の貫通孔５ｂを通り各摺動部に供給される。中間圧室１２に入り込んだ冷凍機油は、旋回スクロール３の中間圧孔や台板外周部から圧縮室６に給油され、吐出口８から冷媒ガスと共に密閉容器１内に放出される。
【００１８】
図３は図１，図２に示す逆止弁のみを拡大して説明する詳細図である。図３において、（ｂ）図は（ａ）図のｂ−ｂ矢視図、（ｃ）図は（ａ）図のｃ−ｃ矢視図である。
【００１９】
逆止弁は、弁体（ストッパー面）１８、ガイド部１９、弁体とガイド部を接続する支持棒（連結部材）２０で構成されている。前記ガイド部１９は吸入室７に接続された吸入管１３内に往復動自在に挿入設置され且つ吸入管の冷媒ガス通路面積をほとんど減少させないように、冷媒ガスの流れ方向に平行なリング状部材１９ａと支持棒２０に結合するためのリブ１９ｂとで構成されている。リング状部材１９ａの外径はその外周部が吸入管の内壁を移動できるように調整されている。
【００２０】
弁体１８は円盤状部材で構成され、圧縮機の運転停止時に圧縮室からの冷媒ガス及び冷凍機油が吸入側に逆流するのを防止するように吸入室７の吸入口を閉塞し、吸入通路を完全に遮断するものである。本実施例では吸入管１３の吸入室側端部が吸入室の吸入口に挿入されて構成され、前記弁体がこの吸入管端面内径よりも大きい径として吸入管端面を閉塞する構成としている。弁体１８は吸入室内で物理的な障害物とならないように可能な限り薄く構成され、圧縮機の運転中には流入する冷媒ガス圧力により吸入室の下部（底部）押し付けられるようにスプリング（コイルばね）１７のばね力を調整して構成されている。
【００２１】
支持棒２０は逆止弁のほぼ中心軸上に位置して、弁体１８とガイド部１９とを連結している。支持棒２０の長さは、弁体１８が吸入室７内を上下動して、吸入室底部と吸入口（吸入管端面）の双方に密着できるように決められる。
【００２２】
次に、図２及び図４を用いてスクロール圧縮機の吸入側に設けられた逆止弁の動作を説明する。図２は圧縮機運転時の逆止弁の動作を示し、冷媒ガスの圧力により、逆止弁の弁体１８はガイド部１９の下側に設けたスプリング１７を圧縮して固定スクロール２の吸入室７の底部に押し付けられる。その結果、吸入管側とと圧縮室側が連通し、冷媒ガスは圧縮室６に供給され圧縮される。
【００２３】
図４は圧縮機停止時の逆止弁の動作を示す。圧縮機が運転を停止すると、冷媒ガスの吸入は停止されるため弁体１８を押し下げるガス圧はなくなり、しかも圧縮室での圧縮途上の冷媒ガス及び密閉容器１内の高圧冷媒ガスが逆流しようとする。この結果、スプリング１７により弁体１８を上方に押し上げようとする力と前記逆流しようとするガス圧により、弁体１８は吸入管１３の下端面（吸入口）を閉塞するから、冷媒ガスの逆流は防止される。従って、圧縮機下部の冷凍機油も、クランク軸の貫通穴や軸受部等を介して吸入管から圧縮機外部に持ち出されるのも防止できる。
【００２４】
このように、逆止弁の一部であるガイド部とこのガイド部を上方に付勢するスプリング（付勢手段）を吸入管内に設置し、吸入口を閉塞する薄い弁体と支持棒のみを吸入室に設けるようにしたので、圧縮機停止時における旋回スクロールの逆転防止及び圧縮機外部への冷凍機油持ち出し防止の機能を維持しつつ、固定スクロールの吸入室内での物理的障害とならないので、冷媒ガスの吸入通路面積をほとんど減少させず、冷媒ガスを圧縮室へ吸入する際の圧力損失を低減して圧縮機の効率低下を防ぐことができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、圧縮機の吸入部における冷媒ガスの吸入通路面積を十分に確保できるので、吸入圧力損失を低減して圧縮機効率を向上できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すスクロール圧縮機の全体構成を説明する図である。
【図２】図１に示す逆止弁周辺の要部拡大断面図で、圧縮機運転時の逆止弁の状態を説明する図である。
【図３】図１、図２に示す逆止弁のみを拡大して説明する詳細図である。
【図４】図１に示す逆止弁周辺の要部拡大断面図で、圧縮機停止時の逆止弁の状態を説明する図である。
【符号の説明】
１…密閉容器、２…固定スクロール、３…旋回スクロール、４…フレーム、５…クランク軸、６…圧縮室、７…吸入室、８…吐出口、９…ステータ、１０…ロータ、１１、…オルダムリング、１２…中間圧室、１３…吸入管（吸入パイプ）、１４…吐出パイプ、１５…冷凍機油、１７…スプリング（付勢手段、コイルばね、弾性部材）、１８…弁体（ストッパー面）、１９…ガイド部、１９ａ…リング状部材、１９ｂ…リブ、２０…支持棒（連結部材）。

Claims (8)

1. 固定スクロール及び旋回スクロールを有し、それらの台板上に直立して形成した渦巻状のラップを互いに噛み合わせて圧縮室を形成する圧縮機構部と、この圧縮機構部の前記旋回スクロールをクランク軸を介して駆動する電動機と、前記クランク軸を支持する軸受を備えるフレームと、前記旋回スクロールが前記フレームに対して自転するのを防止する自転防止機構と、これら上記各要素を収容する密閉容器と、前記圧縮機構部の吸入室と接続され、圧縮されるガスを前記吸入室に供給するための吸入管とを備えたスクロール圧縮機において、
   前記圧縮機構部内の圧縮ガスが前記吸入管を介して吸入側に逆流して流出するのを防止するための逆止弁を設け、該逆止弁は、
   前記圧縮機構部吸入室の吸入口を閉塞可能に設けられ且つ吸入室内に設けられた弁体と、
   この弁体と連結部材により接続され且つ前記吸入管内に往復動可能に設けられガイド部と、
   前記吸入管内に設けられ前記弁体を前記吸入室の吸入口を塞ぐように前記ガイド部を付勢する付勢手段と
   を備えたことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 請求項１において、前記弁体と前記ガイド部を接続する前記連結部材は細い支持棒であり、前記付勢手段は前記支持棒がその中心に位置するように配置されたコイルばねであることを特徴とするスクロール圧縮機。
3. 固定スクロール及び旋回スクロールを有し、それらの台板上に直立して形成した渦巻状のラップを互いに噛み合わせて圧縮室を形成する圧縮機構部と、この圧縮機構部の前記旋回スクロールをクランク軸を介して駆動する電動機と、前記クランク軸を回転支持する軸受を備えるフレームと、前記旋回スクロールが前記フレームに対して角度位置関係を保って旋回運動させるための自転防止機構と、これら上記各要素を収容する密閉容器と、前記圧縮機構部の吸入部と接続され、圧縮される冷媒ガスを前記吸入部に供給するための吸入管とを備えたスクロール圧縮機において、
   前記圧縮機構部内の冷媒ガス及び冷凍機油が逆流して前記吸入管側に逆流して流出するのを防止する逆止弁を設け、該逆止弁は、
   前記圧縮機構部の吸入室内に往復動自在に設けられて吸入口を閉塞自在に構成された弁体と、
   この弁体と支持棒により接続され且つ前記吸入管内を往復動可能に設けたガイド部と、
   前記吸入管内に設けられ、前記弁体が前記吸入室の吸入口を塞ぐように、前記ガイド部を上流側に付勢する弾性部材とを備え、
   圧縮機停止時に前記逆止弁が前記弾性部材の作用で前記吸入口を塞ぐことにより、圧縮された冷媒ガスが吸入側に逆流して旋回スクロールを逆転させると共に冷媒ガス及び冷凍機油を上流側に逆流させるのを防止し、且つ圧縮機作動時には吸入される冷媒ガスにより前記弁体が吸入室の底部に移動されることにより十分な吸入通路面積を確保できるようにしたことを特徴とするスクロール圧縮機。
4. 請求項３において、前記弾性部材はコイル状のスプリングであり、前記ガイド部を上方に付勢するように配置されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
5. 請求項１〜４の何れかにおいて、前記ガイド部は、吸入室に接続された吸入管内に往復動自在に挿入設置され且つ吸入管の冷媒ガス通路面積をほとんど減少させないように、冷媒ガスの流れ方向に平行なリング状部材と支持棒に結合するためのリブとで構成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
6. 請求項１〜５の何れかにおいて、前記弁体は薄い円盤状部材で構成され、圧縮機の停止時には吸入室の吸入口を閉塞し、圧縮機の運転中には流入する冷媒ガス圧力により吸入室の底部に押し付けられるように構成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
7. 請求項６において、前記吸入管の吸入室側端部が吸入室の吸入口に挿入されて構成され、前記弁体がこの吸入管端面内径よりも大きい径として吸入管端面を閉塞する構成としたことを特徴とするスクロール圧縮機。
8. 請求項２〜７の何れかにおいて、前記支持棒は、逆止弁のほぼ中心軸上に位置して、弁体とガイド部とを連結するものであり、その長さは、前記弁体が吸入室内を往復動することにより吸入室底部と吸入口の両方に密着できるように決められていることを特徴とするスクロール圧縮機。

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