JP5247194B2

JP5247194B2 - スクロール圧縮機

Info

Publication number: JP5247194B2
Application number: JP2008071191A
Authority: JP
Inventors: 泰生坂本; 良明小池; 敏飯塚; 和▲禧▼ 杉本
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2008-03-19
Filing date: 2008-03-19
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2028-03-19
Also published as: JP2009228438A; CN101603533A; CN101603533B

Description

本発明は、縦型の密閉容器内に電動要素と該電動要素によって駆動されるスクロール圧縮要素とを収納し、密閉容器を構成するエンドキャップに取り付けられた吸込管より吸い込んだ冷媒をスクロール圧縮要素にて圧縮し、密閉容器を構成する容器本体に取り付けられた吐出管より吐出するスクロール圧縮機に関するものである。

従来よりこの種スクロール圧縮機は、縦型の密閉容器内に電動機（モータから成る電動要素）とこの電動機で駆動されるスクロール圧縮要素を収納し、密閉容器を構成するエンドキャップに取り付けられた吸込管より吸い込んだ冷媒を、スクロール圧縮要素にて圧縮し、円筒形の容器本体に取り付けられた吐出管より吐出する構成とされていた。

このようなスクロール圧縮機において、スクロール圧縮要素からは冷媒ガスと共に潤滑オイルが吐出されていた。吐出されたオイルがそのまま吐出管より吐出されてしまうとスクロール圧縮機の性能を著しく低下させてしまうので、スクロール圧縮要素から吐出された冷媒ガスからオイルを分離する必要があった。そこで、圧縮部を支持するメインフレームによって上端部が支持された駆動軸内部に偏心するようにオイル供給流路を形成したものが提案されている。このようなオイル供給流路を形成することにより、圧縮過程で圧縮機外部に排出されるオイル量を最小化して圧縮機の摩耗を減少し、圧縮性能を向上させていた（特許文献１参照）。

また、電動機（回転子）の上部に、放射状に複数の羽根を設けたファンを取り付け、このファンの回転により、電動機の上部空間に負圧を発生させ、この負圧により、台板（鏡板）と主軸との間の内側空間より冷媒ガスと潤滑油を吸い込ませるガス経路を作り、そのガス経路を通過する過程で、冷媒ガスから潤滑油を分離していた（特許文献２参照）。
特開２００７−１７０３８６号公報特開２００６−１２５２１１号公報

しかしながら、前者のスクロール圧縮機は、圧縮部を支持するメインフレームによって上端部が支持された駆動軸内部に偏心するようにオイル供給流路が形成されていた。このため、オイル供給路が複雑な割に、オイル分離効果が充分ではなかった。

また、後者のスクロール圧縮機は、電動機（回転子）の上部に、放射状に複数の羽根を設けたファンを取り付けていた。このように複数の羽根を設けたファンは構造が複雑な割に、充分なオイル分離効果が期待できなかった。

本発明は、係る従来技術の課題を解決するために成されたものであり、スクロール圧縮要素にて圧縮され、連通路から電動要素側に導かれた冷媒ガスから好適にオイル分離を行うことができるスクロール圧縮機を提供することを目的とする。

即ち、本発明のスクロール圧縮機は、密閉容器内にスクロール圧縮要素と、該スクロール圧縮要素を駆動する電動要素と、該電動要素の回転軸を軸支するための軸受部を有する支持フレームとを設けると共に、スクロール圧縮要素を、鏡板の表面に渦巻き状のラップが立設された固定スクロールと、該固定スクロールに対して電動要素の回転軸により旋回運動され、鏡板の一方の面に渦巻き状のラップが立設された揺動スクロールとから構成し、両ラップを互いに噛み合わせて形成される複数の圧縮空間を、外側から内側に向かって次第に縮小させることにより、外周部の圧縮空間に連通された吸込管より吸い込んだガスを圧縮して中心部より固定スクロール側の密閉容器内に吐出し、支持フレームに設けた連通路を介して電動要素側に導くと共に、軸受部近傍の密閉容器に取り付けられた吐出管より吐出するものであって、支持フレームの下面に固定され、当該支持フレームから電動要素側に延在して軸受部の周囲を囲繞する遮蔽板と、電動要素の支持フレーム側の端部周囲に立設されたオイル受けとを備え、このオイル受けは拡開した後、垂直に遮蔽板方向に延在し、この遮蔽板の先端部とオイル受けの先端部とは非接触状態で重複し、電動要素側に導かれたガスは遮蔽板とオイル受けの重複部分を鋭角に方向転換しながら通過して遮蔽板の内側に流入すると共に、吐出管は遮蔽板の内側に連通されていることを特徴とする。

本発明によれば、密閉容器内にスクロール圧縮要素と、このスクロール圧縮要素を駆動する電動要素と、この電動要素の回転軸を軸支するための軸受部を有する支持フレームとを設けると共に、スクロール圧縮要素を、鏡板の表面に渦巻き状のラップが立設された固定スクロールと、この固定スクロールに対して電動要素の回転軸により旋回運動され、鏡板の一方の面に渦巻き状のラップが立設された揺動スクロールとから構成し、両ラップを互いに噛み合わせて形成される複数の圧縮空間を、外側から内側に向かって次第に縮小させることにより、外周部の圧縮空間に連通された吸込管より吸い込んだガスを圧縮して中心部より固定スクロール側の密閉容器内に吐出し、支持フレームに設けた連通路を介して電動要素側に導くと共に、軸受部近傍の密閉容器に取り付けられた吐出管より吐出するスクロール圧縮機において、支持フレームの下面に固定され、当該支持フレームから電動要素側に延在して軸受部の周囲を囲繞する遮蔽板と、電動要素の支持フレーム側の端部周囲に立設されたオイル受けとを備え、このオイル受けは拡開した後、垂直に遮蔽板方向に延在し、この遮蔽板の先端部とオイル受けの先端部とは非接触状態で重複し、電動要素側に導かれたガスは遮蔽板とオイル受けの重複部分を鋭角に方向転換しながら通過して遮蔽板の内側に流入すると共に、吐出管は遮蔽板の内側に連通されているので、スクロール圧縮要素にて圧縮され、連通路から電動要素側に導かれたガスは、遮蔽板とオイル受けとの隙間から遮蔽板内に入り、その後、吐出管より吐出されるようになる。

この場合、遮蔽板とオイル受けとは非接触状態で重複してガスは遮蔽板とオイル受けの重複部分を鋭角に方向転換しながら通過して遮蔽板の内側に流入するようにしたので、この重複部分を通過する過程でガス中のオイルは効果的に分離され、遮蔽板の内側にはオイルが分離されたガスが流入するようになる。また、オイル受けは回転子と共に回転しているので、ガスからのオイル分離は一層良好となる。これにより、吐出管から吐出されるオイル量を効果的に低減することができるようになるものである。更に、オイル受けは拡開した後、垂直に遮蔽板方向に延在する形状を呈しているので、オイル受けの回転によるオイル分離効果は一段と向上する。

本発明は、スクロール圧縮要素にて圧縮され、連通路から電動要素側に導かれ、そこでオイルが分離されても、吐出管から冷媒ガスと共にオイルが吐出されてしまう不都合を防止することを主な特徴とする。吐出管から冷媒ガスと共にオイルが吐出されてしまうという不都合を、軸受部の周囲を囲繞する遮蔽板と、電動要素の支持フレーム側の端部周囲に立設されたオイル受けとを備え、遮蔽板の先端部とオイル受けの先端部とを非接触状態で重複させると共に、吐出管を遮蔽板の内側に連通させることにより実現した。

次に、図面に基づき本発明の実施の形態を詳述する。図１は本発明の一実施例を示すスクロール圧縮要素１０を備えた内部高圧型スクロール圧縮機１の縦断側面図、図２は本発明の一実施例を示すスクロール圧縮要素１０を備えた内部高圧型スクロール圧縮機１の要部の拡大図をそれぞれ示している。

本実施形態におけるスクロール圧縮機１は、内部高圧型のもので、図１に示すように、鋼板からなる縦型円筒状の密閉容器２と、この密閉容器２の内部空間に配置収納された電動要素２０、及び、この電動要素２０の上側に位置して当該電動要素２０の回転軸２２により駆動されるスクロール圧縮要素１０にて構成されている。該密閉容器２は、底部をオイル溜６とし、電動要素２０（モータ）とスクロール圧縮要素１０を収納する容器本体４と、この容器本体４の上部開口を閉塞するよう取り付けられた椀状のエンドキャップ４Ａと、容器本体４の底部開口を閉塞するよう取り付けられた椀状のボトム４Ｂとから構成されている。

密閉容器２内には上支持フレーム（支持フレーム）２８が設けられており、この上支持フレーム２８によって、密閉容器２内は吐出室４２と、電動要素室４３とに区画されている。この吐出室４２は、上支持フレーム２８のエンドキャップ４Ａ側（上側）、電動要素室４３は上支持フレーム２８のボトム４Ｂ側（下側）に形成されている。具体的には吐出室４２は、スクロール圧縮要素１０とエンドキャップ４Ａとの間に形成されている。

この場合、上支持フレーム２８の周縁部には、電動要素２０側に突出する複数（実施例では四箇所）の台座部２８Ａが形成されており、各台座部２８Ａを溶接Ｗにて密閉容器２の容器本体４に固定している。また、上支持フレーム２８の後述する軸受部３０近傍に対応する位置の容器本体４（密閉容器２）には、金属管にて構成された吐出管５０が溶接固定されており、この吐出管５０は容器本体４内に所定寸法延在し、上支持フレーム２８下側の電動要素室４３内に開口している。

また、スクロール圧縮要素１０は、上支持フレーム２８に固定された固定スクロール１２と、この固定スクロール１２に対して後述するように自転せずに旋回運動される揺動スクロール１４とから構成されており、固定スクロール１２と揺動スクロール１４を互いに噛み合わせた状態で、当該固定スクロール１２と揺動スクロール１４との間に形成された密閉空間に圧縮空間１６（圧縮室）を形成している。固定スクロール１２は、円板状の鏡板１２Ａと、これに直立し、インボリュート曲線或いはこれに近似の曲線に形成されたラップ１２Ｂとから構成され、その中心部に吐出口１７、外周部に吸込口１８を備えている。

この吸込口１８には、密閉容器２のエンドキャップ４Ａを貫通して吸込管５１が垂直方向から接続されており、この吸込管５１は、エンドキャップ４Ａの中心線に対して一側（例えば、後述する複数の支持脚７０のうちの一つの支持脚７０側）に位置している。また、吐出口１７が連通している吐出室４２内は、スクロール圧縮要素１０（固定スクロール１２と揺動スクロール１４）と密閉容器２内面（エンドキャップ４Ａ及び容器本体４の内面）間に構成された連通路３４を介して電動要素室４３内に連通している。

また、揺動スクロール１４は、円板状の鏡板１４Ａと、これに直立し、固定スクロール１２のラップ１２Ｂと同一形状に形成されたラップ１４Ｂと、鏡板１４Ａのラップ１４Ｂと反対面に突出形成され、中心にボス孔を備えたボス２９とから構成されている。そして、前記上支持フレーム２８の中央部には連続して下方に延在する軸受部３０が形成されており、この軸受部３０に回転軸２２の上部が支承されている。

尚、回転軸２２の下部にはオイルポンプ７６が設けられている。このオイルポンプ７６は回転軸２２の回転によって密閉容器２内底部（ボトム４Ｂ）内に構成されたオイル溜６に溜まったオイルを吸い上げ、回転軸２２内に形成されたオイル通路２２Ｃを経てスクロール圧縮機１の摺動部（回転軸２２と軸受部３０間、後述する偏心軸２２Ａとボス２９間、揺動スクロール１４と上支持フレーム２８間など）に供給する。

前記電動要素２０は、コイルを備えて前記密閉容器２の容器本体４内面に固定（例えば、焼き嵌め）された固定子２３と、固定子２３内で回転する磁石を内蔵した回転子２５とから構成されており、この回転子２５の中心に、前記回転軸２２が嵌合されている。そして、回転軸２２の下部（回転子２５のボトム４Ｂ側）は、副軸受となる下支持フレーム５２に軸支されている。この下支持フレーム５２も、電動要素２０の下側で密閉容器２の容器本体４に溶接Ｗにより固定されている。

電動要素２０を構成する回転軸２２の上部先端には、当該回転軸２２の軸芯と所定寸法軸芯がずれた偏心軸（ピン）２２Ａが設けられており、この偏心軸２２Ａが前記揺動スクロール１４のボス２９のボス孔内に回転可能に挿入されている。また、固定スクロール１２は、上支持フレーム２８に複数本のボルト７８（図中１本のみ図示）によって固定されており、揺動スクロール１４はオルダムリング４１、及び、オルダムキーよりなるオルダム機構４０によって上支持フレーム２８に支承されている。これにより、揺動スクロール１４は、固定スクロール１２に対して、自転せずに旋回運動を行うように構成されている。

即ち、揺動スクロール１４は、回転軸２２の軸心に対して偏心した偏心軸２２Ａにより、当該回転軸２２の軸心に対して偏心して挿入されたボス２９が駆動され、オルダムリング４１により、固定スクロール１２に対して自転しないように円軌道上を公転する。そして、公転により、固定スクロール１２と揺動スクロール１４は、ラップ１２Ｂとラップ１４Ｂ間に形成された三日月状の複数の圧縮空間１６を外方から内方へ向かって次第に縮小させる。これによって、冷媒ガスは吸込管５１から圧縮空間１６内に吸い込まれる。そして、吸い込まれた冷媒ガスは、圧縮空間１６を外方から内方へ向かって次第に圧縮されて高圧ガスとなり、吐出口１７から吐出室４２に吐出されることとなる。

一方、電動要素２０を構成する固定子２３は、密閉容器２（容器本体４）内面に固定されると共に、固定子２３の周縁部には、容器本体４の内壁と所定の隙間２３Ａ（空間）が構成されている。この隙間２３Ａは、固定子２３の周囲四箇所に略等間隔で形成され、隙間２３Ａ以外の固定子２３周囲が容器本体４の内壁に固定されている。そして、前記電動要素室４３は、固定子２３と密閉容器２内面との間の隙間２３Ａ（通路）を介して下部のオイル溜６に連通している。また、電動要素室４３の空間上部は密閉容器２を貫通して軸受部３０近傍で開口する吐出管５０に連通している。

また、前記上支持フレーム２８の下面には、当該上支持フレーム２８から電動要素２０側に延在して前記軸受部３０の周囲を囲繞する遮蔽板５４が設けられている。この遮蔽板５４は、前記軸受部３０と所定の間隔を存してその外側に設けられている。詳しくは、遮蔽板５４は、固定子２３のコイルエンド２４の内側で、回転子２５の上方に対応する領域と同じ、若しくは、当該領域よりも外側に対応している（図１参照）。尚、Ｂは回転子２５の上面に取り付けられたバランサであり、遮蔽板５４の内側に位置している。また、密閉容器２には、当該密閉容器２を立設するための支持脚７０が複数（図１では２個図示）設けられている。

該遮蔽板５４は、図２に示すように、上部が回転軸２２側に折れ曲がり、その折れ曲がった部分がボルト５４Ａにて上支持フレーム２８の下面に固定されている。この遮蔽板５４の下端は、電動要素２０の上端となる固定子２３のコイルエンド２４上面よりも少許下方まで延在（実施例では回転子２５上面と、固定子２３のコイルエンド２４の上面との略中間位置まで延在）している。尚、図２は図１のスクロール圧縮機１の要部（丸印）を図示している。

該遮蔽板５４の下方には当該遮蔽板５４と対向してオイル受け３６が設けられており、このオイル受け３６は、電動要素２０の支持フレーム２８側端部周囲に立設されている。詳しくは、オイル受け３６は円筒形に形成され、下端が電動要素２０を構成する回転子２５の上部周囲に溶接或いは、ボルト等にて固定されている。そして、オイル受け３６は、固定子２３上端でく字状に拡開した後、垂直に遮蔽板５４方向に延在している。

前記遮蔽板５４の先端部（図２では下端部）と、オイル受け３６の先端部（図２では上端部）は、上下方向に所定寸法重複（図２矢印間）させている。また、遮蔽板５４とオイル受け３６とは、円周内外方向に所定寸法離間している。即ち、遮蔽板５４の先端部と、オイル受け３６の先端部は、非接触状態（この場合、所定間隔の隙間が形成された状態）で所定寸法重複した部分（重複部分）が設けられている。

そして、遮蔽板５４と、オイル受け３６の重複部分の隙間を、連通路３４から電動要素室４３に吐出された冷媒ガスが通過して、遮蔽板５４の内側に流入するように構成されている（図中黒矢印）。また、前記吐出管５０は、図１に示すように遮蔽板５４を貫通して遮蔽板５４の内側（回転軸２２側）に開口している。即ち、吐出管５０は、遮蔽板５４の内側に連通しており、遮蔽板５４内側の冷媒ガスが吐出管５０から吐出されるようになっている。

係る上記実施例では遮蔽板５４をオイル受け３６の外側に配置しているが、図３に示すようにオイル受け３６を遮蔽板５４の外側配置しても差し支えない。この場合も、遮蔽板５４をオイル受け３６の外側に配置した場合と同様の効果を得ることができる。

一方、前記連通路３４の下側には、ガイド部材（ガス流偏向部材）４４が設けられている。このガイド部材４４は、吐出口１７から吐出室４２内に吐出され、連通路３４を経て下方に向かう冷媒ガスの流れる方向を遮蔽板５４方向、及び／又は、容器本体４（密閉容器２）内面に沿った水平方向に変更し、電動要素２０のコイルエンド２４上方の遮蔽板５４と容器本体４（密閉容器２）内面との間のガス経路Ｐを経て、吐出管５０方向に導くように構成されている。

該吐出管５０は、前述したように遮蔽板５４と容器本体４内面との間に開口せず、遮蔽板５４の内側に開口している。これにより、スクロール圧縮要素１０から吐出されて、ガス経路Ｐを経てガイド部材４４にて吐出管５０方向に導かれた冷媒ガスは、遮蔽板５４とオイル受け３６の周囲の重複部分を図２及び図３中に矢印で示すように鋭角に方向転換しながら通過し、遮蔽板５４の内側に流入（図中黒矢印）した後、吐出管５０に吐出される。

そして、このスクロール圧縮機１の吐出管５０は図示しない外部の凝縮器の入口側に接続され、吸込管５１は図示しない外部の蒸発器の出口側に接続される。該スクロール圧縮機１と前記凝縮器、図示しない減圧装置及び前記蒸発器により周知の冷媒回路を構成する。また、この冷媒回路内には所定量の冷媒ガスが封入される。そして、スクロール圧縮要素１０の吐出口１７から吐出された冷媒ガスは吐出室４２、及び、連通路３４を通って電動要素室４３内に至り、電動要素室４３内を出て吐出管５０から前記凝縮器、減圧装置、蒸発器に順次流入し、吸込管５１からスクロール圧縮要素１０の吸込口１８に戻る循環を繰り返す。

このように、スクロール圧縮機１は、支持フレーム２８から電動要素２０側に延在して軸受部３０の周囲を囲繞する遮蔽板５４を設けると共に、電動要素２０の回転子２５の支持フレーム２８側の端部周囲にオイル受け３６を立設している。そして、遮蔽板５４の先端部とオイル受け３６の先端部とを非接触状態で重複させて、吐出管５０を遮蔽板５４の内側に連通しているので、スクロール圧縮要素１０にて圧縮されて、連通路３４から電動要素２０側に導かれたガスは、遮蔽板５４とオイル受け３６との隙間から遮蔽板５４内に入り、その後、吐出管５０より吐出されることになる。

この場合、遮蔽板５４とオイル受け３６とは非接触状態で重複させているので、電動要素室４３内に吐出された冷媒ガスは、重複部分の隙間を鋭角に方向転換しながら通過する過程でガス中のオイルは効果的に分離され、遮蔽板５４の内側にはオイルが分離されたガスが流入するようになる。また、オイル受け３６は回転子２５と共に回転するので、冷媒ガスからのオイル分離は一層良好となる。これにより、吐出管５０から吐出されるオイル量を効果的に低減することができる。

尚、実施例では遮蔽板５４とオイル受け３６を一枚ずつ配置したが、遮蔽板５４とオイル受け３６は一枚ずつに限らず、オイル受け３６を一枚配置し、オイル受け３６の両面に遮蔽板５４を二枚配置しても良く、また、遮蔽板５４を一枚配置し、遮蔽板５４の両面にオイル受け３６を２枚配置しても差し支えない。更に、遮蔽板５４とオイル受け３６を複数枚設け、それぞれ交互に配置しても差し支えない。これにより、冷媒ガス中のオイル分離効果を大幅に向上させることができる。勿論本発明は、実施例のみに限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲で他の様々な変更を行っても本発明は有効である。

本発明の一実施例を示すスクロール圧縮要素を備えた内部高圧型スクロール圧縮機の縦断側面図である。本発明の一実施例を示すスクロール圧縮要素を備えた内部高圧型スクロール圧縮機の要部（遮蔽板をオイル受けの外側に配置した状態）を示す図である。本発明の一実施例を示すスクロール圧縮要素を備えた内部高圧型スクロール圧縮機の要部（オイル受けを遮蔽板の外側に配置した状態）を示す図である。

１スクロール圧縮機
２密閉容器
４容器本体
４Ａエンドキャップ
４Ｂボトム
２０電動要素
２８上支持フレーム
１０スクロール圧縮要素
１２固定スクロール
１４揺動スクロール
３６オイル受け
５０吐出管
５１吸込管
５４遮蔽板

Claims

密閉容器内にスクロール圧縮要素と、該スクロール圧縮要素を駆動する電動要素と、該電動要素の回転軸を軸支するための軸受部を有する支持フレームとを設けると共に、前記スクロール圧縮要素を、鏡板の表面に渦巻き状のラップが立設された固定スクロールと、該固定スクロールに対して前記電動要素の回転軸により旋回運動され、鏡板の一方の面に渦巻き状のラップが立設された揺動スクロールとから構成し、前記両ラップを互いに噛み合わせて形成される複数の圧縮空間を、外側から内側に向かって次第に縮小させることにより、外周部の前記圧縮空間に連通された吸込管より吸い込んだガスを圧縮して中心部より前記固定スクロール側の前記密閉容器内に吐出し、前記支持フレームに設けた連通路を介して前記電動要素側に導くと共に、前記軸受部近傍の前記密閉容器に取り付けられた吐出管より吐出するスクロール圧縮機において、
前記支持フレームの下面に固定され、当該支持フレームから前記電動要素側に延在して前記軸受部の周囲を囲繞する遮蔽板と、前記電動要素の前記支持フレーム側の端部周囲に立設されたオイル受けとを備え、
該オイル受けは拡開した後、垂直に前記遮蔽板方向に延在し、該遮蔽板の先端部とオイル受けの先端部とは非接触状態で重複し、前記電動要素側に導かれたガスは前記遮蔽板とオイル受けの重複部分を鋭角に方向転換しながら通過して前記遮蔽板の内側に流入すると共に、前記吐出管は前記遮蔽板の内側に連通されていることを特徴とするスクロール圧縮機。