JP4611254B2 - 冷媒圧縮機 - Google Patents
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Description
従って、いわゆる開放型タイプのスクロール型圧縮機を極低温領域で使用した場合において発生する可能性がある、リップシール部からの外気侵入に関する課題は、依然残されている状況にある。
すなわち、本発明にかかる冷媒圧縮機は、圧縮機構と、該圧縮機構を駆動する駆動軸と、前記圧縮機構および前記駆動軸が内部に収容設置されるハウジングとを備え、前記ハウジングの内部は、前記圧縮機構を境に吸入側空間と吐出側空間とに区切られ、前記駆動軸は、前記吸入側空間内にて前記ハウジングにその軸線回りに軸受を介して回転可能に支持され、その一端が前記圧縮機構に連結されるとともに、他端が前記ハウジングを貫通して外部に突出されて外部駆動源により駆動されるよう構成され、前記ハウジングの前記駆動軸が貫通する部位に、外気と前記吸入側空間との間をシールするリップシールが設置される冷媒圧縮機において、前記ハウジング内には、前記リップシールから前記圧縮機構側に、仕切り手段により前記吸入側空間から仕切られるリップシール室が形成され、該リップシール室には、大気圧よりも高く吐出圧力よりも低い中間圧の冷媒ガスを導入するガス導入通路が設けられることを特徴とする。
また、吸入圧が負圧となり易い極低温領域での使用が可能となるため、圧縮機の運転可能範囲を拡大することができる。
さらに、吸入圧が負圧となる運転を回避するための保護装置を省略することができるため、コスト低減を図ることができる。
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1および図2を用いて説明する。
図1には、本実施形態にかかる外部駆動源により駆動されるタイプのスクロール型冷媒圧縮機1の縦断面図が示されている。このスクロール型冷媒圧縮機1は、低温輸送用の冷凍ユニット等に適用されるものである。
スクロール型冷媒圧縮機1は、その概略外形を構成するハウジング2を有する。このハウジング2は、カップ形状のリアハウジング3と、このリアハウジング3の開口端にシール材5を介して嵌合され、図示省略のボルトにより一体的に締め付け固定されるフロントハウジング4とから構成される。
リアハウジング3の内部には、スクロール圧縮機構15を構成する一対の固定スクロール部材16と旋回スクロール部材17が組み込まれる。固定スクロール部材16は、端板16Aと該端板16Aから立設された渦巻き状ラップ16Bとから構成され、一方、旋回スクロール部材17は、端板17Aと該端板17Aから立設された渦巻き状ラップ17Bとから構成される。
また、旋回スクロール部材17は、フロントハウジング4に形成されているスラスト受け面に端板17Aの背面が支持されており、このスラスト受け面と旋回スクロール部材17の背面との間に介装されるオルダムリング等の自転阻止機構20により、旋回スクロール部材17は、自転が阻止されながら固定スクロール部材16に対して公転旋回駆動されるよう構成される。
リップシール室27は、メイン軸受7をフロントハウジング4に圧入する際、フロントハウジング4とメイン軸受7の一側面との間にドーナツ形状の仕切り板26を付設し、この仕切り板26によりメイン軸受7の一側面を蓋うことにより形成することができる。つまり、メイン軸受7を構成するボール軸受の内輪と外輪間の隙間を仕切り板26により閉塞することによって、リップシール室27を周囲から遮蔽されたリップシール室27を形成している。
また、仕切り板26には、リップシール室27内に導入された中間圧の冷媒ガスを減圧して吸入側空間25に戻すための減圧孔26Bを設けることができる。
ガス導入通路28は、一端が吐出側空間24に面して開口され、他端が固定スクロール部材16の最外周側壁内を軸線L方向に貫通してその他端面に開口される吐出ガス通路28Aと、この吐出ガス通路28Aの他端開口とフロントハウジング4との間に接続される管状ガス通路28Bと、管状ガス通路28Bが一端に接続され、他端がリップシール室27に開口されるようフロントハウジング4内に穿設されているガス通路28Cと、から構成される。
外部駆動源からプーリー10および電磁クラッチ9を介して回転駆動力が駆動軸6に伝達され、駆動軸6が回転されると、駆動軸6の偏心ピン6Cにドライブブッシュ12およびドライブ軸受13を介して連結されている旋回スクロール部材17が、自転阻止機構20により自転を阻止されながら、固定スクロール部材16に対して公転旋回駆動される。
このため、リップシール室27は、常に大気圧よりも高く吐出圧力よりも低い中間圧に維持されることとなるので、仮に、冷媒にR404Aを用いている圧縮機が極低温領域で使用され、蒸発温度が−45℃以下となり吸入圧力が大気圧以下となった場合でも、リップシール11を介して外気(空気等の不凝縮性ガス)がハウジング2内に侵入するのを防止することができる。
リップシール室27内を常に大気圧よりも高い圧力に維持することができるので、吸入圧が外気よりも低い負圧状態となる運転条件下においても、リップシール11を通して外気から空気等の不凝縮性ガスがハウジング2内に侵入するのを防止することができる。このため、吸入圧が大気圧よりも低い負圧状態となってもスクロール型圧縮機1を継続して運転することができる。
また、吸入圧が負圧となる極低温条件下においても、外部駆動源により駆動されるタイプのスクロール型圧縮機1を使用することが可能となるため、スクロール型圧縮機1の運転可能範囲を拡大することができる。
また、仕切り板26の少なくともメイン軸受7(ボール軸受)の内輪が当接摺動する側面に、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(以下、PTFEという。)等の摺動性および耐摩耗性のコーティング26Aを施しているため、メイン軸受7の内輪が当接摺動することによる摺動損失を抑制することができるとともに、仕切り板26の磨耗を防止して十分な寿命を確保することができる。
また、ガス導入通路28がハウジング2内部に設けられているため、圧縮機1の外形形状に影響を及ぼすことがなく、そのコンパクト性を維持することができる。
次に、本発明の第2実施形態について、図3を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第1実施形態に対して、リップシール室27を形成する仕切り手段の構成が異なっている。その他の点については第1実施形態と同様であるので、説明は省略する。
図3には、本実施形態にかかるリップシール室27付近の構成図が示されている。本実施形態において、リップシール室27は、フロントハウジング4とメイン軸受7の一側面との間に付設されるシールリング31によって形成される。
また、シールリング31には、リップシール室27内に導入された中間圧の冷媒ガスを減圧して吸入側空間25に戻すための減圧孔31Cを設けることができる。
このような構成のシールリング31を用いることによっても、リップシール11とメイン軸受7との間に周囲から遮蔽されたリップシール室27を形成することができる。そして、このリップシール室27内にガス導入通路28を経て中間圧の冷媒ガスを導入することにより、リップシール室27内の圧力を常に大気圧よりも高く吐出圧力よりも低い中間圧に維持することができる。
次に、本発明の第3実施形態について、図4を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第1および第2実施形態に対して、リップシール室27を形成する仕切り手段の構成が異なっている。その他の点については第1実施形態と同様であるので、説明は省略する。
図4には、本実施形態にかかるリップシール室27付近の構成図が示されている。本実施形態において、リップシール室27は、メイン軸受7を構成するすべり軸受7Aによって形成される。
また、本実施形態においても、リップシール室27内に導入された中間圧の冷媒ガスを減圧して吸入側空間25に戻すための減圧通路32を設けることができる。この場合、減圧通路32は、フロントハウジング4におけるすべり軸受7Aの圧入部内面に軸線L方向に沿って設けられる溝により構成することができる。
次に、本発明の第4実施形態について、図5を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第1ないし第3実施形態に対して、ガス導入通路41の構成が異なっている。その他の点については第1実施形態と同様であるので、説明は省略する。
図5には、本実施形態にかかるスクロール型冷媒圧縮機1の縦断面図が示されている。本実施形態において、ガス導入通路41は、旋回スクロール部材17の背面に構成される背圧室42に連通される。
旋回スクロール部材17の端板17Aには、圧縮済の高圧冷媒ガスを圧縮室18から背圧室42に導入するための高圧冷媒ガス導入孔44が設けられる。
また、駆動軸6の大径軸部6Bには、ドライブブッシュ12との間の軸線L方向隙間をシールするためのPTFE樹脂製シールリング46が設けられる。
次に、本発明の第5実施形態について、図6を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第4実施形態に対して、背圧室42に圧縮ガスを導入する中間圧冷媒ガス導入孔51の構成が異なっている。その他の点については第4実施形態と同様であるので、説明は省略する。
図6には、本実施形態にかかるスクロール型冷媒圧縮機1の縦断面図が示されている。本実施形態においては、旋回スクロール部材17の端板17Aに、圧縮途中の中間圧の冷媒ガスを、絞り52を介して背圧室42に導入するための中間圧冷媒ガス導入孔51が設けられている。そして、この中間圧冷媒ガス導入孔51を介して圧縮室18から圧縮途中の中間圧の冷媒ガスを背圧室42に導入することができる。
従って、本実施形態によっても、上記した第4実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、本実施形態の場合、圧縮ガス導入孔51内に絞り52を設けているため、ガス導入通路41を構成する貫通孔41B内の絞り45は省略されることとなる。
次に、本発明の第6実施形態について、図7を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第1ないし第5実施形態に対して、ガス導入通路61の構成が異なっている。その他の点については第1ないし第5実施形態と同様であるので、説明は省略する。
図6には、本実施形態にかかるスクロール型冷媒圧縮機1の縦断面図が示されている。本実施形態にあって、ガス導入通路61は、ハウジング2の外部において管路61Aにより構成される。
ここで、管路61Aは、リップシール室27の上方部位に連通されるよう継ぎ手61Cがフロントハウジング4に接続される。また、リップシール室27を仕切る仕切り板26に設けられる減圧孔26Bは、リップシール室27の下方部位に設けられる。
また、管路61A中に電磁弁等の開閉手段63を設け、この開閉手段63を、吸入側圧力を検出してそれが設定圧以下のとき、開放されるよう構成してもよい。
このような構成とすることによっても、リップシール室27内の圧力を常に大気圧よりも高く吐出圧力よりも低い中間圧に維持することができるため、吸入圧が大気圧よりも低い負圧状態となる条件下においても、リップシール11を通して外気から空気等の不凝縮性ガスがハウジング内に侵入するのを防止することができる。
次に、本発明の第7実施形態について、図8を用いて説明する。
本実施形態は、上記した第1ないし第6実施形態に対して、ガス導入通路71の構成が異なっている。その他の点については第1ないし第6実施形態と同様であるので、説明は省略する。
図8には、本実施形態にかかるスクロール型冷媒圧縮機1を含む冷凍サイクル図が示されている。本実施形態において、スクロール型冷媒圧縮機1は、図7に示したものと同様の構成であってもよく、ガス導入通路71は、ハウジング2の外部において管路71Aにより構成される。
また、スペース的に狭隘で構造物の多いハウジング2の内部を避けて、ハウジング2の外部にガス導入通路71を配設しているため、ガス導入通路71を簡便に構成することができる。
また、管路71A中に電磁弁等の開閉手段73を設けているため、上記第6実施形態と同様に、吸入圧が大気圧以下になる可能性のある場合のみ、開閉手段73を開け、リップシール室27内に中間圧の冷媒ガスを導入して、リップシール11からの外気侵入を防止するようにし、通常運転時は効率優先の運転を行わせることが可能となる。
同様に、第6および第7実施形態において説明した、ガス導入通路61,71中に開閉手段63,73を設ける構成は、他の各実施形態においても適用可能である。
また、上記第4ないし第7実施形態におけるリップシール室27を形成するための仕切り手段は、第1ないし第3実施形態に示された仕切り手段のいずれであってもよい。
2 ハウジング
6 駆動軸
7 メイン軸受
7A すべり軸受
11 リップシール
15 スクロール圧縮機構
16 固定スクロール部材
17 旋回スクロール部材
18 圧縮室
24 吐出側空間
25 吸入側空間
26 仕切り板
26A コーティング
26B 減圧孔
27 リップシール室
28,41,61,71 ガス導入通路
30,45,52,62,72 絞り
31 シールリング
31B シール材
31C 減圧孔
32 減圧通路
42 背圧室
44 高圧冷媒ガス導入孔
51 中間圧冷媒ガス導入孔
61A 管路
63,73 開閉手段
Claims (14)
- 圧縮機構と、該圧縮機構を駆動する駆動軸と、前記圧縮機構および前記駆動軸が内部に収容設置されるハウジングとを備え、
前記ハウジングの内部は、前記圧縮機構を境に吸入側空間と吐出側空間とに区切られ、
前記駆動軸は、前記吸入側空間内にて前記ハウジングにその軸線回りに軸受を介して回転可能に支持され、その一端が前記圧縮機構に連結されるとともに、他端が前記ハウジングを貫通して外部に突出されて外部駆動源により駆動されるよう構成され、
前記ハウジングの前記駆動軸が貫通する部位に、外気と前記吸入側空間との間をシールするリップシールが設置される冷媒圧縮機において、
前記ハウジング内には、前記リップシールから前記圧縮機構側に、仕切り手段により前記吸入側空間から仕切られるリップシール室が形成され、
該リップシール室には、大気圧よりも高く吐出圧力よりも低い中間圧の冷媒ガスを導入するガス導入通路が設けられることを特徴とする冷媒圧縮機。 - 前記圧縮機構は、固定スクロール部材と旋回スクロール部材とが噛み合わされて圧縮室が形成されるスクロール圧縮機構により構成されることを特徴とする請求項1に記載の冷媒圧縮機。
- 前記ガス導入通路は、前記ハウジング内部において前記吐出側空間に連通され、前記ガス導入通路中に設けられる絞りを介して前記中間圧の冷媒ガスが前記リップシール室に導入されることを特徴とする請求項1または2に記載の冷媒圧縮機。
- 前記ガス導入通路は、前記ハウジング内部において前記圧縮機構の圧縮室に連通され、前記ガス導入通路中に設けられる絞りを介して前記中間圧の冷媒ガスが前記リップシール室に導入されることを特徴とする請求項1または2に記載の冷媒圧縮機。
- 前記圧縮機構のスクロール部材背面には、圧縮済ないし圧縮中の冷媒ガスの一部が導入される背圧室が設けられ、該背圧室を介して前記ガス導入通路が前記圧縮室に連通させることを特徴とする請求項4に記載の冷媒圧縮機。
- 前記ガス導入通路は、前記ハウジングの外部に配設され、その一端が前記吐出側空間に連通接続されるとともに、他端が前記リップシール室に連通接続される管路により構成され、該管路中に設けられる絞りを介して前記中間圧の冷媒ガスが前記リップシール室に導入されることを特徴とする請求項1または2に記載の冷媒圧縮機。
- 前記ガス導入通路は、前記ハウジングの外部に配設され、その一端が冷凍サイクルの高圧ガス系路に連通接続されるとともに、他端が前記リップシール室に連通接続される管路により構成され、該管路中に設けられる絞りを介して前記中間圧の冷媒ガスが前記リップシール室に導入されることを特徴とする請求項1または2に記載の冷媒圧縮機。
- 前記ガス導入通路には、吸入側圧力が設定圧以下のときに開放される開閉手段が設けられることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の冷媒圧縮機。
- 前記仕切り手段は、前記駆動軸を支持する前記軸受の一側面を蓋って当該軸受と共に前記ハウジングに付設される仕切り板により構成されることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の冷媒圧縮機。
- 前記仕切り板の少なくとも前記軸受の一部が当接摺動する面には、摺動性および耐摩耗性のコーティングが施されることを特徴とする請求項9に記載の冷媒圧縮機。
- 前記仕切り手段は、前記駆動軸を支持する前記軸受の一側面を蓋うとともに、該軸受の一部が当接摺動するシール材を備え、当該軸受と共に前記ハウジングに付設されるシールリングにより構成されることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の冷媒圧縮機。
- 前記仕切り手段は、前記駆動軸を支持する前記軸受を構成するすべり軸受により構成されることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の冷媒圧縮機。
- 前記仕切り手段には、前記リップシール室内に導入された前記中間圧の冷媒ガスを減圧して前記吸入側空間に戻す減圧通路が設けられることを特徴とする請求項1ないし12のいずれかに記載の冷媒圧縮機。
- 前記ガス導入通路は、前記リップシール室の上方部位に連通され、前記減圧通路は、前記リップシール室の下方部位において前記仕切り手段に設けられることを特徴とする請求項13に記載の冷媒圧縮機。
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