JP4524203B2 - 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、油戻し管の損傷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、ケーシング内にスクロール型の圧縮機構と、該圧縮機構を駆動軸を介して駆動するモータとが収納される、いわゆる全密閉型のものである。また、上記圧縮機は、駆動軸が水平となる横置きの状態で用いられる。上記ケーシング内は、モータ側室（低圧室）と吐出チャンバ（高圧室）とが圧縮機構により区画されている。上記圧縮機では、圧縮機構の圧縮冷媒が吐出チャンバに流出し、吐出管より冷媒回路へ送り出される。

また、上記圧縮機は、ケーシング内に油戻し管が設けられている。この油戻し管は、ケーシングの底部において、両端が吐出チャンバとモータ側室とに連通するように圧縮機構を水平方向に貫通している。そして、この油戻し管は、吐出チャンバとモータ側室とにおける圧力差により、吐出チャンバに溜まった潤滑油をモータ側室へ戻すように構成されている。
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、横置き状態ではなく上部吊り状態で用いた場合、油戻し管が振動によって折損する恐れがあるという問題があった。つまり、ケーシングの上部が圧縮機の支持点となり、油戻し管と支持点との距離が長くなるので、油戻し管に生ずる振動の振幅が大きくなるという問題があった。さらに、上記油戻し管は、吐出チャンバ側の一端のみで支持されているため、モータ側室側の自由端における振動の振幅が大きくなってしまうという問題があった。この結果、油戻し管の折損や、油戻し管が振動して他部へ接触することにより騒音を招くという問題があった。

ここで、圧縮機が密閉型ではなくいわゆる開放型の場合、上述した問題が一層顕著になるという問題があった。つまり、エンジンなどの駆動源がケーシング外に設けられ、その駆動源に駆動軸がケーシング外へ延長されて連結される圧縮機の場合、ケーシングに生ずる振動が一層大きくなってしまう。この結果、油戻し管における振動の振幅が大きくなるという問題があった。

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、上部吊り状態で用いる開放型のスクロール圧縮機において、油戻し管における振動（振幅）を抑制することである。

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（27）が水平状態で上記ケーシング（11）の外部へ延長されて該駆動軸（27）の外端部がエンジンに連結される上吊り式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、高圧空間（19）に溜まった潤滑油を低圧空間（18）へ戻す油戻し管（41）が設けられている。上記油戻し管（41）は、高圧空間（19）の潤滑油を吸い上げる縦部（42）と、該縦部（42）に連続し且つ圧縮機構（20）の駆動軸（27）中心の水平高さ位置近傍であって該水平高さ位置よりも上部位置から低圧空間（18）へ延びて潤滑油を低圧空間（18）へ吐出する水平部（43）とにより構成されている。さらに、上記圧縮機構（20）は、油戻し管（41）の水平部（43）が挿入され、該水平部（43）を支持する支持管（45）が設けられている。上記支持管（45）は、圧縮機構（20）に固定される固定端側の一端と、圧縮機構（20）から低圧空間（18）へ延びる自由端側の一端とで油戻し管（41）の水平部（43）を支持している。

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）の縦部（42）に吸い上げられ、油戻し管（41）の水平部（43）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。

ここで、ケーシング（11）は、エンジンの動力が駆動軸（27）に伝達されて振動する。この場合、ケーシング（11）において、上部の吊り位置が固定端（支持点）となり、駆動軸（27）中心が振動源となり、底部が自由端となる。すなわち、上記ケーシング（11）では、底部における振幅が最も大きくなる。ところが、上記油戻し管（41）の水平部（43）は、駆動軸（27）中心の水平高さ位置近傍から延びているので、つまりケーシング（11）の底部から離れるので、生ずる振動が小さくなる。

さらに、上記油戻し管（41）の水平部（43）は、所定長さの支持管（45）に挿入され、その両端によって二点支持される。つまり、上記油戻し管（41）の水平部（43）は、圧縮機構（20）側の一端が固定端となって支持されると共に、その固定端から所定長さ離れた途中位置が支持される。したがって、上記油戻し管（41）の水平部（43）は、支持点と低圧空間（18）へ延びる側の自由端との距離が小さくなる。この結果、上記の作用効果と相まって、油戻し管（41）の水平部（43）の自由端における振幅が小さくなる。

さらに、上記の発明では、油戻し管（41）の水平部（43）の取付位置がケーシング（11）の支持点に近づくので、水平部（43）に生ずる振動が一層小さくなる。

また、第２の発明は、上記第１の発明において、上記支持管（45）は、自由端側の一端が油戻し管（41）の水平部（43）の中間位置まで延びている。

上記の発明では、油戻し管（41）の水平部（43）の中間位置が支持されるので、支持点と自由端との距離が半分になり、自由端における振幅が大幅に小さくなる。

また、第３の発明は、上記第１の発明において、上記油戻し管（41）は、縦部（42）の内径が水平部（43）の流出端部の内径より大きく形成されている。

上記の発明では、縦部（42）における流通抵抗が水平部（43）の流出端部の流通抵抗より小さくなるので、水平部（43）から低圧空間（18）へ流出させる潤滑油の必要量が縦部（42）から確実に吸い上げられる。つまり、上記縦部（42）において潤滑油をケーシング（11）の底部から上方の水平部（43）まで導く吸引力が必要になる分その吸い上げ量が減少するが、流通抵抗が小さくなることで潤滑油の吸い上げ量が増大する。

したがって、本発明によれば、駆動軸（27）が水平に延びる上吊り式の圧縮機（10）において、油戻し管（41）の水平部（43）を駆動軸（27）中心の水平高さ位置近傍の位置から低圧空間（18）へ延びるように形成し、さらに水平部（43）を圧縮機構（20）に固定される支持管（45）の両端で支持するようにしたので、水平部（43）に生ずる振動を抑制することができ、水平部（43）の自由端側における振幅を小さくすることができる。したがって、水平部（43）が振動によって他部と接触することはないので、水平部（43）の損傷を防止することができる。さらには、水平部（43）が折損するという最悪の状態を回避することができる。

また、本発明によれば、水平部（43）を駆動軸（27）中心の水平高さ位置より上部の位置から低圧空間（18）へ延びるようにしたので、つまりケーシング（11）の支持点である上部に近づくので、水平部（43）に生ずる振動を一層抑制することができ、その振幅を小さくすることができる。

また、第２の発明によれば、支持管（45）の自由端側の一端が水平部（43）の中間位置を支持するようにしたので、水平部（43）の自由端側における振幅を大幅に小さくすることができる。

また、第３の発明によれば、油戻し管（41）の縦部（42）を水平部（43）の流出端部より大きい内径に形成するようにしたので、縦部（42）における流通抵抗を水平部（43）の流出端部における流通抵抗より小さくすることができる。したがって、低圧空間（18）へ戻す所定量の潤滑油を縦部（42）より確実に吸い上げることができる。この結果、潤滑油不足を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、上吊り状態で設置され、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。この圧縮機構（20）の駆動軸（27）は、水平状態でケーシング（11）の外部へ延長されている。そして、この駆動軸（27）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。

上記ケーシング（11）の上部には、それぞれ冷媒配管に接続される吸入冷媒の吸入管（12）と圧縮冷媒の吐出管（14）とが形成されている。また、上記ケーシング（11）の上部には、圧縮機（10）を上吊りでボルト締結するための吊り金具（13）が形成されている。

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（27）を回転自在に支持する軸受部（28）が設けられている。上記低圧室（18）は吸入管（12）より吸入冷媒が導入され、上記高圧室（19）は圧縮冷媒を吐出管（14）より送り出している。上記低圧室（18）の底部には、軸受部（28）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。

また、図１〜３に示すように、上記ケーシング（11）内には、油戻し機構（40）が設けられている。この油戻し機構（40）は、油戻し管（41）と、本発明の特徴である支持管（45）を備えている。

上記油戻し管（41）は、低圧室（18）と高圧室（19）との圧力差によって高圧室（19）における油溜まり部（19a）の潤滑油を低圧室（18）へ戻すためのものである。上記油溜まり部（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、その余剰分が圧縮機構（20）から漏出して高圧室（19）の底部に溜まったものである。具体的に、上記油戻し管（41）は、高圧室（19）の油溜まり部（19a）から潤滑油を吸い上げる縦部（42）と、該縦部（42）に連続して潤滑油を低圧室（18）へ吐出する水平部（43）とにより構成されている。

上記縦部（42）は、流入端である一端が高圧室（19）の油溜まり部（19a）に浸漬し、他端が上方に向かって延びた後圧縮機構（20）側に湾曲している。上記縦部（42）は、管状に形成され、全長に亘って同一内径に形成されている。

上記水平部（43）は、駆動軸（27）中心の水平高さ位置近傍で且つ水平高さ位置より上部の位置から水平に低圧室（18）へ延びている（図２参照）。つまり、上記固定スクロール（21）およびハウジング（23）には、水平方向に延びて低圧室（18）と高圧室（19）とを連通させる貫通孔が形成され、その貫通孔に油戻し管（41）の水平部（43）が挿入されている。具体的に、上記水平部（43）は、縦部（42）の他端に連続する大径管（43a）と、該大径管（43a）に連続する潤滑油の流出端部である小径管（43b）とで構成されている。上記大径管（43a）の内径は、小径管（43b）の内径より大きく形成される一方、縦部（42）の内径と同一に形成されている。

上記小径管（43b）の内径および長さは、低圧室（18）へ吐出する所定の潤滑油量に基づいて設定される。一方、上記大径管（43a）および縦部（42）の内径は、縦部（42）が小径管（43b）より吐出する潤滑油量を油溜まり部（19a）から吸い上げるように設定されている。つまり、上記縦部（42）は、油溜まり部（19a）の潤滑油を水平部（43）の位置まで吸い上げる必要がある分、小径管（43b）より大きい内径に形成することにより潤滑油の流通抵抗を低減して所定の吸い上げ量を確保するようにしている。

上記支持管（45）は、油戻し管（41）の水平部（43）が挿入して該水平部（43）を支持するものである。こつまり、上記支持管（45）は、油戻し管（41）の水平部（43）が挿入される固定スクロール（21）の貫通孔に挿入装着されている。

具体的に、上記支持管（45）は、固定スクロール（21）に固定される固定端部（46）と、該固定端部（46）に連続して低圧室（18）へ水平に延びる自由端部（47）とで構成されている。つまり、上記固定端部（46）は、外径が自由端部（47）の外径より大きく形成され、固定スクロール（21）の貫通孔に嵌合している。一方、上記自由端部（47）は、固定スクロール（21）の貫通孔と所定間隔を存して位置している。

そして、上記支持管（45）は、両端（二点）で油戻し管（41）の水平部（43）を支持している。具体的に、上記支持管（45）は、固定端部（46）側の一端が水平部（43）における大径管（43a）側の一端を支持し（図３のＡ点）、自由端部（47）側の他端が水平部（43）における小径管（43b）の途中を支持している（図３のＢ点）。また、このＡ点およびＢ点の支点間距離Ｌ２は、水平部（43）の全長Ｌ１の半分である。すなわち、上記支持管（45）は、自由端部（47）側の他端が水平部（43）の中間位置まで延びている。これにより、水平部（43）において支持点（図３のＢ点）から自由端部（47）側の他端（図３のＣ点）まで距離が小さくなるので、その他端における振動の振幅が従来の一点支持と比べて大幅に低減される。

また、上記ケーシング（11）において、吊り位置である上部が固定端（図２のＬライン）となり、駆動軸（27）中心が振動源（図２のＣライン）となり、底部が自由端となる。そこで、上記油戻し管（41）の水平部（43）は、上述したように、駆動軸（27）中心の水平高さ位置近傍に位置しているので、従来の底部に位置する場合と比べて、生ずる振動が低減される。しかも、上記水平部（43）は、駆動軸（27）中心の水平高さ位置よりも上部に位置している、つまり固定端側に近づくので、生ずる振動が一層低減される。

−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（27）が回転する。この駆動軸（27）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。この公転運動に伴い、吸入管（12）より低圧室（18）へ吸入された吸入冷媒が圧縮機構（20）で圧縮され、その圧縮冷媒が吐出部（24）より高圧室（19）へ流出して吐出管（14）より送り出される。

上記運転中は、ケーシング（11）において、駆動軸（27）の回転によって振動が生じ、自由端である底部の位置で振幅が最大となる。ところが、上記油戻し管（41）の水平部（43）の位置は、振動源である駆動軸（27）中心の水平高さ位置よりも近傍の上部に位置するので、生ずる振動が抑制される。さらに、上記水平部（43）は、支持管（45）の両端で支持されるので、自由端部（47）側の一端（図３のＣ点）に生ずる振幅が確実に低減される。これにより、水平部（43）の自由端部（47）が振動によって貫通孔に接触することはない。したがって、上記水平部（43）の損傷を防止することができる。

また、上記運転中は、高圧室（19）の油溜まり部（19a）の潤滑油が油戻し管（41）の縦部（42）に吸い上げられ、水平部（43）から低圧室（18）へ吐出される。ここで、縦部（42）には小径管（43b）より吐出する所定量の潤滑油が確実に吸い上げられるので、低圧室（18）における潤滑油不足を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、駆動軸（27）が水平に延びる上吊り式の圧縮機（10）において、油戻し管（41）の水平部（43）を駆動軸（27）中心の水平高さ位置近傍で且つ上部の位置に形成するようにしたので、従来のようにケーシング（11）の底部に配置する場合と比べて、水平部（43）に生ずる振動の振幅を小さくすることができる。

さらに、上記水平部（43）を固定スクロール（21）に固定される支持管（45）の両端で
支持するようにしたので、従来のように端部の一点で支持する場合と比べて、水平部（43）の自由端部（47）において生ずる振動の振幅を小さくすることができる。具体的には、上記水平部（43）の一端および中間位置の二点で支持するようにしたので、水平部（43）の自由端部（47）の振幅を従来より大幅に小さくすることができる。これらにより、水平部（43）の自由端部（47）がハウジング（23）等の他部に振動によって接触することはないので、水平部（43）の損傷を防止することができる。また、上記水平部（43）が折損するという最悪の状態を避けることができる。

また、上記油戻し管（41）の縦部（42）を水平部（43）の小径管（43b）より大きい内径に形成し、縦部（42）における潤滑油の流通抵抗を小径管（43b）より小さくするようにしたので、低圧室（18）へ戻す所定量の潤滑油を縦部（42）より確実に吸い上げることができる。

以上説明したように、本発明は、水平方向に延びる油戻し管を備えた上吊り式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。 実施形態に係る開放型スクロール圧縮機の固定スクロールを高圧室側から見て示す横断面図である。 実施形態に係る油戻し機構の構成を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
18 低圧室（低圧空間）
19 高圧室（高圧空間）
20 圧縮機構
27 駆動軸
41 油戻し管
42 縦部
43 水平部
45 支持管

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（27）が水平状態で上記ケーシング（11）の外部へ延長されて該駆動軸（27）の外端部がエンジンに連結される上吊り式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、高圧空間（19）に溜まった潤滑油を低圧空間（18）へ戻す油戻し管（41）が設けられ、
   上記油戻し管（41）は、高圧空間（19）の潤滑油を吸い上げる縦部（42）と、該縦部（42）に連続し且つ圧縮機構（20）の駆動軸（27）中心の水平高さ位置近傍であって該水平高さ位置よりも上部位置から低圧空間（18）へ延びて潤滑油を低圧空間（18）へ吐出する水平部（43）とにより構成され、
   上記圧縮機構（20）は、油戻し管（41）の水平部（43）が挿入され、該水平部（43）を支持する支持管（45）が設けられ、
   上記支持管（45）は、圧縮機構（20）に固定される固定端側の一端と、圧縮機構（20）から低圧空間（18）へ延びる自由端側の一端とで油戻し管（41）の水平部（43）を支持している
   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、
   上記支持管（45）は、自由端側の一端が油戻し管（41）の水平部（43）の中間位置まで延びている
   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、
   上記油戻し管（41）は、縦部（42）の内径が水平部（43）の流出端部の内径より大きく形成されている
   ことを特徴とする開放型スクロール圧縮機。

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