JP4189751B2

JP4189751B2 - スクロール圧縮機

Info

Publication number: JP4189751B2
Application number: JP2004074654A
Authority: JP
Inventors: 文彦石園; 隆士石垣; 伸憲小曽根; 淳長田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-03-16
Filing date: 2004-03-16
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2024-03-16
Also published as: JP2005264752A

Description

この発明は、冷凍空調装置に用いる、密閉容器内に高圧空間と低圧空間を有するスクロール圧縮機に関するものである。

従来の高低圧バイパス機構を備えたスクロール圧縮機においては、バイパス用弁にバイメタル又は形状記憶合金等の温度感応型の弁や、剛性が一般的な弁材料であるスウェーデン鋼などからなる弁を用いている（例えば、特許文献１参照）。

特開平３−２３７２８６号公報（第１図）

従来の高低圧バイパス機構を備えたスクロール圧縮機において、バイメタル又は形状記憶合金等の温度感応型の弁や、剛性が一般的な弁材料であるスウェーデン鋼などからなる弁を用いたバイパス弁機構では、固定スクロールに設けられた弁座への衝突速度が大きい場合に弁先端部の弁割れや弁根元部に破損が生じるという問題点があった。また、部品点数が多くなりバルブ組立時の組立精度に注意を払う必要があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、第１の目的は気密試験時や冷媒封入時等の密閉容器内の高低圧の逆転を抑制し、フレームのズレをなくすことができ、組立時の軸受の傾き精度を維持できる信頼性の高い高低圧バイパス機構を備えたスクロール圧縮機を得るものである。

また、第２の目的は、高価な弁材料を必要とせず、搭載ユニット毎のバイメタルの設定も必要なく、また部品点数を少なくし、組立も容易な高低圧バイパス機構を備えたスクロール圧縮機を得るものである。

この発明に係るスクロール圧縮機は、密閉容器と、この密閉容器内に配設され固定スクロール及び揺動スクロールから成る圧縮要素と、密閉容器内に焼嵌め固定され圧縮要素を収納するフレームとを備え、フレームと該フレームに締結された固定スクロールとによって、圧縮要素で圧縮された高圧冷媒ガスが吐出する高圧空間と吸入圧力雰囲気の低圧空間とに区画するとともに、固定スクロールに設けられた連通孔により高圧空間と低圧空間とを連通するようにしたものにおいて、
連通孔の一部を覆うように固定スクロールの揺動スクロール側と反対側に配設され、圧縮空間と高圧空間との間を連通・遮断する吐出弁を有しかつ固定スクロールの吐出ポートから吐出弁に至る圧縮空間に連通するマフラー室を有するチャンバーと、連通孔内の下部に設けられた弁座と、連通孔内に収納され、前記連通孔を閉じる際は弁座に密接載置されて連通孔を閉じるとともに、連通孔を開放する際は弁座から離れてチャンバーにより高圧空間への移動を抑制される球弁とを備えたものである。

この発明におけるスクロール圧縮機は、吸入圧力雰囲気低圧空間と高圧空間を連通する固定スクロールに設けられた連通孔と、この連通孔の一部を覆うように固定スクロールの揺動スクロール側と反対側に配設され、圧縮空間と高圧空間との間を連通・遮断する吐出弁を有しかつ固定スクロールの吐出ポートから吐出弁に至る圧縮空間に連通するマフラー室とを有するチャンバーと、連通孔内の下部に設けられた弁座と、連通孔内に収納され、連通孔を閉じる際は弁座に密接載置されて連通孔を閉じるとともに、連通孔を開放する際は弁座から離れてチャンバーにより高圧空間への移動を抑制される球弁とを備えたので、圧縮機製造時及び圧縮機のユニットへの組込み時の気密試験をするための乾燥エアーや窒素ガスを封入する際、低圧空間と高圧空間を球弁によってバイパスすることができ、短時間で急激に封入してもフレームのズレを防ぐことができ、気密試験後の乾燥エアーや窒素ガスを抜き取る際にも短時間で急激に抜き取ってもフレームのズレを防ぐことができる信頼性の高いスクロール圧縮機を製造時間を短くして得ることができる。
また、ユニットへの組込み時の冷媒封入時においても短時間で急激に封入してもフレームのズレを防ぐことができる。

実施の形態１．
図１はこの発明を実施するための実施の形態１におけるスクロール圧縮機の主要部の縦断面図、図２、図３は球弁の動作を示す弁部分の縦断面図である。
図において、１は渦巻部分を有する固定スクロール、２はこの固定スクロール１のほぼ中心に形成された吐出孔、３は渦巻部分を有する揺動スクロール、４はこの揺動スクロール３の自転を防止し揺動運動を与えるオルダムリング、５は上記揺動スクロール３のスラスト荷重を受けるスラストベアリング、６は電動機要素の駆動力を伝達するクランク軸、７はこのクランク軸６の中央に形成された油穴、８は上記オルダムリング４及びスラストベアリング５を支持する主フレームで、上部に設けられる。９は上記クランク軸６の下端部を受けるベアリング２９を支持する副フレームで、下部に設けられる。１０は上記クランク軸６に設けられたバランスウェイトをそれぞれ示している。前述の参照符号１〜１０で示される構成部分はスクロール圧縮機の圧縮要素である。１１はステータ、１２はロータをそれぞれ示し、これらの構成部分は電動機要素である。上記圧縮要素及び電動機要素は、密閉容器１３内に収容されるものである。
圧縮要素における主フレーム８は高圧空間２４方向より密閉容器１３の上部内周に形成された段部３０まで、また副フレーム９は低圧空間２３の下方側より焼嵌めにより密閉容器１３の内壁に気密に接合される。そして、高圧空間２４内に吐出マフラー１４が設けられ、吐出弁２０とマフラー室２１を持ったチャンバー２２が固定スクロール１の上部に配置されている。主フレーム８と、この主フレーム８に締結された固定スクロール１によって吸入圧力室即ち低圧空間２３と吐出圧力室即ち高圧空間２４を上下方向で分割しており、固定スクロール１には低圧空間２３と高圧空間２４をバイパスするように連通孔２５が設けられている。また、この連通孔２５内には連通孔の一部を覆うように設置されたチャンバー２２より高圧空間２４への移動を抑制された球弁２６が収納されており、連通孔２５内の下部には球弁２６が密接状態に載置される弁座３１が設けられている。なお、１５は油戻しパイプ、１６は吐出ガス排出のための吐出管、１７は吸入ガス導入のための吸入管、１８は圧縮機軸受等摺動部潤滑のための潤滑油、１９は上記揺動スクロール３と固定スクロール１の互いに組み合わされた一対の渦巻が形成する圧縮室、２７は主フレーム８に設けられた冷媒ガスの吸入通路、２８は上記クランク軸６駆動により駆動される容積形ポンプをそれぞれ示している。

次に、スクロール圧縮機の動作について説明する。圧縮要素における主フレーム８及び副フレーム９は焼嵌め等により密閉容器１３の内壁に気密に接合される。ステータ１１とロータ１２により構成された電動機要素により生じた動力はクランク軸６により揺動スクロール３に駆動力を伝達され、揺動スクロール３の自転を防止し揺動運動を与えるオルダムリング４により揺動運動を行い、揺動スクロール３、固定スクロール１の互いに組み合わされた一対の渦巻が形成する圧縮室１９の容積を変化させて、渦巻の外周部より内周に向かって吸入管１７より密閉容器１３の低圧空間２３に吸入された冷媒ガスを吸入通路２７を通して吸入、圧縮して、高温高圧の吐出ガスとして固定スクロール１のほぼ中心に形成された吐出孔２よりチャンバー２２のマフラー室２１を通り、チャンバー２２の高圧空間部に設置された吐出弁２０を通過し、吐出マフラー１４中へ排出され、次いで密閉容器１３の高圧空間２４に吐出され吐出管１６より圧縮機外へと排出される。その際、密閉容器１３底部の潤滑油１８はクランク軸６の駆動により駆動される容積形ポンプ２８により給油ヘッドを与えられてクランク軸６の油穴７内を上昇し副フレーム９に配置しているベアリング２９や主フレーム８の軸受部等の摺動部分を潤滑した後、油戻しパイプ１５を経て密閉容器１３の低圧空間２３内へ排出されて密閉容器１３底部へ戻る。

通常の停止時即ち低圧空間２３と高圧空間２４が均圧した状態や、通常の運転時即ち低圧空間２３より高圧空間２４の圧力の方が高い状態では、図２に示すように、球弁２６は連通孔２５内の下部の弁座３１に密接し、連通孔２５からの低圧空間２３と高圧空間２４とのバイパス通路を閉じている。この状態では、主フレーム８とこの主フレーム８に締結された固定スクロール１とによって吸入圧力室即ち低圧空間２３と吐出圧力室即ち高圧空間２４を上下方向で分割している主フレーム８を焼嵌め方向即ち上方より密閉容器段部３０に向けて圧力差により押し付けることになるので、組立時の状態を常時保った状態である。
次に、気密試験のための乾燥エアーや窒素ガス等の封入時、気密試験後の乾燥エアーや窒素ガス等の抜き取り時及び冷媒封入時では、冷媒回路において吐出管１６が吸入菅１７よりも管径が細いことや、ユニット配管にて吐出管１６の延長先に逆止弁等が配置されていることもあって、急激にそれらを行うと高圧空間２４より低圧空間２３の方の圧力が高くなる状態になる。この状態では、図３に示すように、低圧空間２３と高圧空間２４の逆圧力差から球弁２６を下方から上方に持ち上げる力が働き、球弁２６は連通孔２５内の下部の弁座３１から離れ、連通孔２５内に浮遊し、低圧空間２３と高圧空間２４とのバイパス通路を開くことになる。なお、連通孔２５の一部を覆うように配置されたチャンバー２２は連通孔２５内に浮遊した球弁２６が高圧空間２４に飛び出すのを防いでいる。

以上のように、高圧空間２４より低圧空間２３の方の圧力が高くなる状態になると、低圧空間２３と高圧空間２４の逆圧力差から球弁２６を下方から上方に持ち上げる力が働き、球弁２６は連通孔２５内の下部の弁座３１から離れ、連通孔２５内に浮遊し、低圧空間２３と高圧空間２４とのバイパスを開くようにしているので、急激な逆圧力差が発生し主フレーム８を上方に押し上げようとする力が働いても、冷媒ガスが連通孔２５を通り低圧空間２３から高圧空間２４へバイパスされるので、主フレーム８がずれることはなく、組立時の軸受の傾き精度を維持できる信頼性の高い高低圧バイパス機構を備えたスクロール圧縮機が得られるものである。また、気密試験時に急激に冷媒ガスを封入したり抜き取りをしたりして高圧空間２４と低圧空間２３の高低圧の圧力関係が、たとえ一瞬でも逆転する時があっても、球弁２６が連通孔２５内の下部の弁座３１から離れ、連通孔２５内に浮遊し、低圧空間２３と高圧空間２４とがバイパスされるので主フレーム８がずれることはなく、気密試験の時間を短縮することができスクロール圧縮機の生産性を向上することができる。また冷媒ガス封入時においても同様で、ユニットへの搭載時の冷媒封入時間を短縮でき、ユニットの生産性も向上できる。

実施の形態２．
上記の実施の形態１では、高圧空間２４より低圧空間２３の方の圧力が高くなる状態になると、低圧空間２３と高圧空間２４の逆圧力差から球弁２６を下方から上方に持ち上げる力が働き、球弁２６は連通孔２５内の下方の弁座３１から離れ、連通孔２５内に浮遊し、低圧空間２３と高圧空間２４とのバイパス通路を開くようにしている。従って、急激な逆圧力差が発生し主フレーム８を上方に押し上げようとする力が働いてもガスが連通孔２５を通り低圧空間２３から高圧空間２４へバイパスされるので、主フレーム８がずれることはなく、組立時の軸受の傾き制度を維持できる信頼性の高い高低圧バイパス機構を備えたスクロール圧縮機を得るものであるが、バイパス通路の流路面積を大きくして、より瞬時にバイパスしやすくするような場合、連通孔２５の高圧空間２４への開口部の座ぐりを大きくした実施の形態２について説明する。
図４はこの発明の実施の形態２におけるスクロール圧縮機の連通孔部分の断面拡大図である。この図４から明らかなように、連通孔２５の高圧空間２４への開口部の座ぐりの固定スクロール１の上端面即ちチャンバー２２の下端面からの深さを球弁２６の半径よりも少し浅く設けてある。

以上のように、連通孔２５の高圧空間２４への開口部の座ぐりの深さを球弁２６の半径よりも少し浅くするようにしているので、球弁２６が連通孔２５内を浮遊する時、最上方即ちチャンバー２２の下端面に接するまで浮遊しても球弁２６が開口部の座ぐりに引っかかることはなくスムーズに動作を行うことができる球弁２６を得ることができ、またバイパス通路の流路面積も大きくすることができ、より主フレーム８がずれにくく、より気密試験の時間を短縮することができスクロール圧縮機の生産性を向上することができる。また冷媒ガス封入時においても同様で、ユニットへの搭載時の冷媒封入時間をより短縮でき、ユニットの生産性も向上できる。

実施の形態３．
上記の実施の形態１、２では、固定スクロール1に低圧空間２３と高圧空間２４をバイパスするように連通孔２５を設け、この連通孔２５内に連通孔の一部を覆うように設置されたチャンバー２２より高圧空間２４への移動を抑制された球弁２６を収納し、高圧空間２４と低圧空間２３の差圧により球弁２６を連通孔２５内に浮遊させてバイパスを閉じたり開いたりさせているが、これ以外の構成を採用した実施の形態３について説明する。
図５はこの発明の実施の形態３におけるスクロール圧縮機の連通孔部分の断面拡大図である。この図５から明らかなように、さらに密閉容器１３の主フレーム８焼き嵌め部の段部を主フレーム８の下部段部３０だけでなく上部にも段部３０ａとして設けている。密閉容器１３の上部段部３０ａは下部段部３０に比べて段部は小さくなっており、主フレーム８を焼き嵌めする際、上部段部３０ａは主フレーム８の外径よりも大きくなり、下部段部３０は主フレーム８の外径よりも小さく、焼き嵌め時主フレーム８は、密閉容器１３の下部段部３０で止まるようになっている。焼き嵌め後、密閉容器１３の上部段部３０ａは温度が下がり熱収縮し主フレーム８の外径よりも小さくなり主フレーム８の焼き嵌め部は密閉容器１３の上下の段部３０ａ、３０に挟まれるので、上下方向への移動ができなくなりずれることはなくなる。

以上のように、低圧空間２３と高圧空間２４をバイパスするように連通孔２５を設け、さらに密閉容器の下部段部３０と上部段部３０ａとを設けるようにしているので、より主フレーム８がずれにくく、より気密試験の時間を短縮することができスクロール圧縮機の生産性を向上することができる。冷媒ガス封入時においても同様で、ユニットへの搭載時の冷媒封入時間をより短縮でき、ユニットの生産性も向上できる。

この発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の主要部の縦断面図である。この発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の通常時の状態を示す拡大図である。この発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の冷媒封入時の状態を示す拡大図である。この発明の実施の形態２におけるスクロール圧縮機の連通孔部分の断面拡大図である。この発明の実施の形態３におけるスクロール圧縮機の連通孔部分の断面拡大図である。

符号の説明

１固定スクロール
２吐出孔
３揺動スクロール
４オルダムリング
５スラストベアリング
６クランク軸
７油穴
８主フレーム
９副フレーム
１０バランスウェイト
１１ステータ
１２ロータ
１３密閉容器
１４吐出マフラー
１５油戻しパイプ
１６吐出管
１７吸入管
１８潤滑油
１９圧縮室
２０吐出弁
２１マフラー室
２２チャンバー
２３低圧空間
２４高圧空間
２５連通孔
２６球弁
２７吸入通路
２８容積形ポンプ
２９ベアリング
３０、３０ａ密閉容器段部
３１弁座

Claims

密閉容器と、この密閉容器内に配設され固定スクロール及び揺動スクロールから成る圧縮要素と、前記密閉容器内に焼嵌め固定され前記圧縮要素を収納するフレームとを備え、前記フレームと前記フレームに締結された前記固定スクロールとによって、前記圧縮要素で圧縮された高圧冷媒ガスが吐出する高圧空間と吸入圧力雰囲気の低圧空間とに区画するとともに、前記固定スクロールに設けられた連通孔により前記高圧空間と低圧空間とを連通するようにしたスクロール圧縮機において、
前記連通孔の一部を覆うように前記固定スクロールの前記揺動スクロール側と反対側に配設され、圧縮空間と高圧空間との間を連通・遮断する吐出弁を有しかつ前記固定スクロールの吐出ポートから前記吐出弁に至る圧縮空間に連通するマフラー室を有するチャンバーと、
前記連通孔内の下部に設けられた弁座と、
前記連通孔内に収納され、前記連通孔を閉じる際は前記弁座に密接載置されて該連通孔を閉じるとともに、前記連通孔を開放する際は前記弁座から離れて前記チャンバーにより高圧空間への移動を抑制される球弁と、
を備えたことを特徴とするスクロール圧縮機。
前記連通孔の高圧空間側開口部の座ぐり深さを球弁の半径よりも小さくしたことを特徴とする請求項１記載のスクロール圧縮機。
前記密閉容器内のフレーム焼嵌め固定部の上下部に、前記フレームのズレを抑制する上部段部及び下部段部を設けたことを特徴とする請求項１記載のスクロール圧縮機。