JP4524202B2 - 開放型スクロール圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、開放型スクロール圧縮機に関し、特に、油戻し管の異物詰まりによる潤滑油不足の防止対策に係るものである。

従来より、冷凍装置などの冷媒回路に用いられて冷媒を圧縮するスクロール型の圧縮機がある（例えば、特許文献１参照）。この圧縮機は、ケーシング内がスクロール型の圧縮機構へ吸入される吸入冷媒の低圧室と、圧縮機構の圧縮冷媒が流出する高圧室とに区画形成されている。そして、上記圧縮機構の吐出部には、高圧室へ流出する圧縮冷媒から異物を除去するデミスタが設けられている。これにより、吸入冷媒に混入している異物が再びケーシング外へ流出するのを防止している。一方、上記圧縮機は、高圧室に溜まった潤滑油を低圧室へ戻すキャピラリ管（油戻し管）が設けられている。これにより、圧縮機内の潤滑油不足を防止している。

ところで、この種の圧縮機は、特許文献１の圧縮機のように縦置きで用いずに横置きで用いる場合もある（例えば、特許文献２）。この特許文献２の圧縮機では、油戻し管がケーシングの底部に設けられ、高圧室（吐出チャンバ）に溜まった潤滑油を低圧室（モータ室）へ戻すようにしている。
特開平１０−１０３２６４号公報 特開平６−２６７３号公報

しかしながら、上述した従来の圧縮機では、油戻し管が異物によって詰まり、潤滑油が低圧室へ戻らないという問題があった。すなわち、上記圧縮機が停止した瞬間、吐出圧力の急激な低下によって冷媒回路の冷媒が吐出管より高圧室へ逆流する。この逆流した冷媒には冷媒配管などに介在していた異物が混入しているため、その異物が高圧室の潤滑油に落下して混入することになる。したがって、上記油戻し管は、潤滑油と共に異物も吸入し、その異物により油通路が塞がるという問題があった。この結果、潤滑油が低圧空間へ戻らないので、潤滑油不足が生じていた。

上述した問題は、特許文献１の縦置型の圧縮機より特許文献２の横置型の圧縮機において顕著に生じる。つまり、縦置型の圧縮機の場合、高圧室において潤滑油の溜まる面積が広いため、その潤滑油が油戻し管へ向かって流れる間に異物が残留しやすい。したがって、油戻し管には異物があまり吸入されない。一方、横置型の圧縮機の場合、高圧室において潤滑油が割と小領域の底部に溜まり、その底部に油戻し管が位置しているので、潤滑油と共に異物が油戻し管に吸入され易い。また、この横置型の圧縮機において、圧縮機構の駆動軸がケーシング外へ延長されて駆動源に連結される、いわゆる開放型の圧縮機の場合には、外部からの異物の侵入も起こり易く、油戻し管の詰まりが一層顕著に生じる。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、いわゆる横置きの開放型スクロール圧縮機において、吐出管からの異物の侵入を防止し、油戻し管の異物による閉塞を防止することである。

第１の発明は、ケーシング（11）内に冷媒を圧縮するスクロール型の圧縮機構（20）が収納され、該圧縮機構（20）の駆動軸が上記ケーシング（11）の外部へ延長されて該駆動軸の外端部がエンジンに連結される横置きの開放型スクロール圧縮機を前提としている。そして、上記ケーシング（11）内は、圧縮機構（20）に吸入される吸入冷媒の低圧空間（18）と、圧縮機構（20）から吐出される圧縮冷媒の高圧空間（19）とが圧縮機構（20）により区画形成されている。また、上記ケーシング（11）内には、流入端側の一端が高圧空間（19）に溜まった潤滑油に浸漬して該潤滑油を低圧空間（18）へ戻す油戻し管（27）が設けられている。さらに、上記圧縮機構（20）の吐出部（24）には、圧縮機構（20）から高圧空間（19）へ流出する圧縮冷媒中に混入した異物を除去するデミスタ（25）が設けられている。一方、上記ケーシング（11）に形成された圧縮冷媒の吐出管（14）の流入端には、吐出管（14）から高圧空間（19）への異物の侵入を防止する侵入防止フィルタ（17）が設けられている。さらに、上記吐出管（14）は、ケーシング（11）に固定される接続管（16）と、該接続管（16）に取り付けられた吐出管本体（15）とにより構成され、上記侵入防止フィルタ（17）は、上記接続管（16）の内端部（16a）に設けられている。

上記の発明では、冷凍サイクルを行う冷媒回路に設けられ、ケーシング（11）外部に設けられたエンジンの動力により、圧縮機構（20）が冷媒の圧縮動作を行う。つまり、上記冷媒回路から導入された低圧空間（18）の吸入冷媒が圧縮機構（20）で圧縮され、その圧縮冷媒が高圧空間（19）から吐出管（14）を通じて冷媒回路へ送り出される。一方、上記低圧空間（18）には、駆動軸の軸受部や圧縮機構（20）の摺動部などに供給される潤滑油が溜められている。そして、上記圧縮機構（20）から漏出して高圧空間（19）の底部に溜まった潤滑油は、低圧空間（18）と高圧空間（19）とにおける圧力差によって油戻し管（27）を通じて低圧空間（18）へ戻される。これにより、低圧空間（18）における潤滑油不足が防止される。

また、上記圧縮冷媒が圧縮機構（20）から高圧空間（19）へ流出する際には、デミスタ（25）によって圧縮冷媒に混入している異物が除去される。したがって、上記高圧空間（19）に溜まった潤滑油は、圧縮冷媒に含まれる異物が混入することはない。

ここで、エンジンを停止して圧縮動作を停止すると、吐出管（14）における冷媒圧力が急激に低下するので、冷媒回路の冷媒が瞬間的に吐出管（14）を通じて高圧空間（19）へ逆流する。この逆流した冷媒は、冷媒回路の配管などに介在していた異物が含まれているので、その異物が高圧空間（19）に溜まっている潤滑油に混入する。この混入した異物は、潤滑油と共に油戻し管（27）に吸い込まれ、該油戻し管（27）が異物によって詰まる。ところが、本発明では、冷媒が吐出管（14）から高圧空間（19）へ逆流する際に侵入防止フィルタ（17）によって異物が除去されるので、高圧空間（19）への異物の侵入が防止される。したがって、高圧空間（19）の潤滑油に異物が混入することはない。

さらに、上記の発明では、侵入防止フィルタ（17）が接続管（16）を介して吐出管本体（15）に接続され、吐出管本体（15）が冷媒回路の配管に溶接接続される。したがって、上記吐出管本体（15）と冷媒回路の配管との溶接熱によって侵入防止フィルタ（17）を損傷させることはない。

また、第２の発明は、上記第１の発明において、上記侵入防止フィルタ（17）が、メッシュ状に形成され、総開口面積が接続管（16）の流通断面積と同じとなるように形成されている。

上記の発明では、侵入防止フィルタ（17）における冷媒の流通抵抗が接続管（16）における冷媒の流通抵抗と同じとなる。つまり、上記侵入防止フィルタ（17）を取り付ける前と比べて、吐出管（14）における冷媒の流通抵抗を増大させずにすむ。

また、第３の発明は、上記第１の発明において、上記吐出管（14）が、ケーシング（11）の上部に配置形成されている。

上記の発明では、吐出管（14）が上部に位置するため、吐出管（14）より逆流した冷媒中の異物が一層高圧空間（19）の潤滑油に落下して混入し易くなるが、それが確実に防止される。

したがって、本発明によれば、吐出管（14）に侵入防止フィルタ（17）を設けるようにしたので、吐出管（14）からの異物の侵入を防止でき、高圧空間（19）に溜まった潤滑油への異物の混入を防止することができる。この結果、油戻し管（27）における異物による詰まりを回避できるので、圧縮機（10）における潤滑油不足を防止することができる。

また、本発明によれば、吐出管（14）を侵入防止フィルタ（17）を取り付ける接続管（16）と、該接続管（16）に繋がる吐出管本体（15）とで構成するようにしたので、吐出管本体（15）と冷媒配管との溶接熱によって侵入防止フィルタ（17）を損傷させずにすむ。

さらに、第２の発明によれば、侵入防止フィルタ（17）におけるメッシュの総開口面積を接続管（16）における流通断面積と同じにしたので、侵入防止フィルタ（17）の取付によって生じる流通抵抗の増大を防止することができる。この結果、圧縮冷媒の吐出圧力損失を増大させずにすみ、運転効率の低下を防止できる。

また、第３の発明によれば、吐出管（14）をケーシング（11）の上部に形成した場合、吐出管（14）より逆流した冷媒中の異物が一層高圧空間（19）の潤滑油に落下して混入し易くなるが、それを確実に防止することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

《発明の実施形態》
本実施形態の開放型スクロール圧縮機（以下、単に「圧縮機（10）」という。）は、例えば、空調機の冷凍サイクルを行う冷媒回路に設けられ、冷媒を圧縮するものである。また、この圧縮機（10）は、横置きで設置され、ガスエンジンの動力によって駆動するものである。

図１に示すように、上記圧縮機（10）は、水平方向に延びる円筒状のケーシング（11）を備えている。このケーシング（11）内には、冷媒を圧縮するスクロール型の圧縮機構（20）が収納されている。なお、この圧縮機構（20）の駆動軸は、図示しないが、水平方向にケーシング（11）の外部へ延長されている。そして、この駆動軸の外端部は、動力伝達部（30）を備えている。この動力伝達部（30）は、ガスエンジンとベルトによって連結されるプーリー（31）を備え、ガスエンジンの動力が伝達される。

上記圧縮機構（20）は、固定スクロール（21）と可動スクロール（22）とにより構成されている。

上記固定スクロール（21）は、全周に亘ってケーシング（11）の内周面に気密状に接合され、ケーシング（11）内を低圧空間である低圧室（18）と、高圧空間である高圧室（19）とに区画形成している。なお、上記固定スクロール（21）はハウジング（23）にも固定支持され、該ハウジング（23）には駆動軸を支持する軸受部（図示せず）が設けられている。上記低圧室（18）の底部には、駆動軸の軸受部や圧縮機構（20）の摺動部などに供給する潤滑油の油貯留部（18a）が形成されている。

上記固定スクロール（21）および可動スクロール（22）は、互いの渦巻き状のラップ同士が噛合して組まれている。そして、上記圧縮機構（20）は、可動スクロール（22）が公転することにより、低圧室（18）の吸入冷媒を吸入して圧縮するように構成されている。なお、上記可動スクロール（22）は、公転時、図示しないオルダム継手によって自転運動が阻止される。

上記固定スクロール（21）の中央部には、圧縮された圧縮冷媒が高圧室（19）へ流出する吐出部（24）が設けられている。この吐出部（24）には、デミスタ（25）およびデミスタカバー（26）が設けられている。このデミスタ（25）は、ステンレス鋼などの金属細線を複数本撚り合わせてメッシュ状に形成し且つ環状に形成したものである。そして、このデミスタ（25）は、高圧室（19）へ流出する圧縮冷媒が通過し、その際に圧縮冷媒に混入している異物を除去するように構成されている。上記デミスタカバー（26）は、デミスタ（25）の周囲の一部を除く全体を覆い、デミスタ（25）を固定する取付金具を構成している。

また、上記ケーシング（11）内には、油戻し管（27）が設けられている。この油戻し管（27）は、圧縮機構（20）を貫通して低圧室（18）と高圧室（19）とに連通している。そして、上記油戻し管（27）は、低圧室（18）と高圧室（19）とにおける圧力差によって高圧室（19）の底部に溜まった潤滑油を低圧室（18）へ戻す、キャピラリチューブを構成している。つまり、上記油戻し管（27）の流入端側である一端は、高圧室（19）の底部に形成される油溜まり部（19a）の潤滑油に浸漬している。なお、この油溜まり部（19a）は、低圧室（18）における油貯留部（18a）の潤滑油が圧縮機構（20）の摺動部に供給され、その余剰分が漏出して溜まったものである。

上記ケーシング（11）には、冷媒配管に接続され、冷媒回路の冷媒が低圧室（18）へ流入する吸入管（12）が設けられている。また、上記ケーシング（11）には、冷媒配管に接続され、高圧室（19）の圧縮冷媒が冷媒回路へ流出する吐出管（14）が設けられている。

上記吐出管（14）は、ケーシング（11）の上部、すなわち高圧室（19）の上部に配置形成されている。この吐出管（14）は、吐出管本体（15）と接続管（16）とにより構成されている。上記接続管（16）は、ケーシング（11）を上下方向に貫通して溶接によって固定されている。上記吐出管本体（15）は、一端が接続管（16）の外端部（16b）に、他端が冷媒配管にそれぞれ溶接により接合されている。

上記接続管（16）の内端部（16a）には、本発明の特徴として、侵入防止フィルタ（17）が設けられている。つまり、上記吐出管（14）における圧縮冷媒の流入端に侵入防止フィルタ（17）が設けられている。この侵入防止フィルタ（17）は、外側に向かって椀状に膨出し、内端部（16a）の開口を覆うように形成されている。そして、上記侵入防止フィルタ（17）は、全体がメッシュ状に形成され、冷媒回路から高圧室（19）へ流入（逆流）する冷媒中の異物を除去するように構成されている。なお、上記侵入防止フィルタ（17）の形状は、これに限られるものではない。

さらに、上記侵入防止フィルタ（17）は、メッシュの総開口面積が接続管（16）および吐出管本体（15）の流通断面積と同じとなるように形成されている。つまり、上記侵入防止フィルタ（17）における冷媒の流通可能面積が接続管（16）などと同じである。これにより、侵入防止フィルタ（17）における冷媒の流通抵抗が接続管（16）における冷媒の流通抵抗と同じとなる。したがって、侵入防止フィルタ（17）を取り付けることによる圧力損失の増大を防止することができる。

−運転動作−
次に、上述した圧縮機（10）の運転動作について説明する。

先ず、ガスエンジンを駆動すると、その動力がベルトを介してプーリー（31）に伝達され、圧縮機構（20）の駆動軸が回転する。この駆動軸の回転により、可動スクロール（22）が固定スクロール（21）に対して自転することなく公転運動を行う。この公転運動に伴って、低圧室（18）の吸入冷媒が圧縮機構（20）に吸入されて圧縮され、その圧縮冷媒が吐出部（24）より高圧室（19）へ流出する。その際、圧縮冷媒に含まれる異物がデミスタ（25）によって除去される。したがって、上記高圧室（19）の油溜まり部（19a）の潤滑油に異物が混入することはない。

上記高圧室（19）へ流出した圧縮冷媒は、侵入防止フィルタ（17）を通過し、接続管（16）および吐出管本体（15）を順に通って冷媒回路に送り出される。ここで、侵入防止フィルタ（17）における流通抵抗が接続管（16）や吐出管本体（15）における流通抵抗と同じであるため、侵入防止フィルタ（17）の取付による圧縮冷媒の吐出圧力損失の増大を防止することができる。

ここで、圧縮機（10）が停止すると、吐出圧力の急激な低下により、冷媒回路の冷媒が瞬間的に吐出管（14）を通じて高圧室（19）へ逆流する。この逆流した冷媒には、冷媒配管などに介在していた異物が含まれているが、その異物が侵入防止フィルタ（17）によって除去される。これにより、冷媒回路の冷媒が高圧室（19）へ逆流しても、油溜まり部（19a）の潤滑油に異物が混入するのを防止することができる。したがって、上記油戻し管（27）において、油通路が異物によって詰まることはない。

また、上記吐出管（14）は、ケーシング（11）の上部に形成されているため、逆流した冷媒中の異物が油溜まり部（19a）に落下して潤滑油に混入し易くなるが、それを確実に防止することができる。

−実施形態の効果−
以上説明したように、本実施形態によれば、吐出管（14）に侵入防止フィルタ（17）を設け、圧縮機（10）の停止時に逆流する冷媒中の異物を除去するようにしたので、高圧室（19）に溜まった潤滑油への異物の混入を防止することができる。これにより、油戻し管（27）における異物による詰まりを防止することができる。この結果、圧縮機（10）における潤滑油不足を防止することができる。

また、上記吐出管（14）を侵入防止フィルタ（17）を取り付ける接続管（16）と、該接続管（16）と冷媒配管とを繋ぐ吐出管本体（15）とで構成するようにしたので、吐出管本体（15）と冷媒配管との溶接熱によって侵入防止フィルタ（17）が損傷するのを抑制することができる。

さらに、上記侵入防止フィルタ（17）におけるメッシュの総開口面積を接続管（16）や吐出管本体（15）における流通断面積と同じにしたので、侵入防止フィルタ（17）の取付によって生じる流通抵抗の増大を防止することができる。したがって、圧縮冷媒の吐出圧力損失を増大させずにすむ。この結果、運転効率の低下を防止できる。

また、上記吐出管（14）が上部に形成されるため、吐出管（14）より逆流した冷媒中の異物が一層高圧室（19）の潤滑油に落下して混入し易くなるが、それを確実に防止することができる。

また、上記吐出管（14）に侵入防止フィルタ（17）を設けることにより、運転中において、吐出管（14）より送り出される圧縮冷媒中の異物が除去される。すなわち、本実施形態では、デミスタ（25）および侵入防止フィルタ（17）により、圧縮冷媒中の異物を確実に除去することができる。

以上説明したように、本発明は、油戻し管を備えた横置型の開放型スクロール圧縮機として有用である。

実施形態に係る開放型スクロール圧縮機を一部ケーシングに覆われた状態で示す縦断面図である。

10 開放型スクロール圧縮機
11 ケーシング
14 吐出管
15 吐出管本体
16 接続管
16a 内端部
17 侵入防止フィルタ
18 低圧室（低圧空間）
19 高圧室（高圧空間）
20 圧縮機構
24 吐出部
25 デミスタ

Claims (3)

1. ケーシング（11）内に冷媒を圧縮するスクロール型の圧縮機構（20）が収納され、該圧縮機構（20）の駆動軸が上記ケーシング（11）の外部へ延長されて該駆動軸の外端部がエンジンに連結される横置きの開放型スクロール圧縮機であって、
   上記ケーシング（11）内は、圧縮機構（20）に吸入される吸入冷媒の低圧空間（18）と、圧縮機構（20）から吐出される圧縮冷媒の高圧空間（19）とが圧縮機構（20）により区画形成され、
   上記ケーシング（11）内には、流入端側の一端が高圧空間（19）に溜まった潤滑油に浸漬して該潤滑油を低圧空間（18）へ戻す油戻し管（27）が設けられ、
   上記圧縮機構（20）の吐出部（24）には、圧縮機構（20）から高圧空間（19）へ流出する圧縮冷媒中に混入した異物を除去するデミスタ（25）が設けられる一方、
   上記ケーシング（11）に形成された圧縮冷媒の吐出管（14）の流入端には、吐出管（14）から高圧空間（19）への異物の侵入を防止する侵入防止フィルタ（17）が設けられ、 上記吐出管（14）は、ケーシング（11）に固定される接続管（16）と、該接続管（16）に取り付けられた吐出管本体（15）とにより構成され、
   上記侵入防止フィルタ（17）は、上記接続管（16）の内端部（16a）に設けられている
   ことを特徴とする開放型スクロール圧縮機。
2. 請求項１において、
   上記侵入防止フィルタ（17）は、メッシュ状に形成され、総開口面積が接続管（16）の流通断面積と同じとなるように形成されている
   ことを特徴とする開放型スクロール圧縮機。
3. 請求項１において、
   上記吐出管（14）は、ケーシング（11）の上部に配置形成されている
   ことを特徴とする開放型スクロール圧縮機。

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