JP5285988B2 - 横型スクロール圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は冷凍，空調用の冷媒圧縮機，空気やその他のガス圧縮機として使用される横型スクロール圧縮機に関するものである。

従来の横型スクロール圧縮機としては、特開平５−１２６０７２号公報に記載されたものがある。この文献には、密閉容器内を、電動機及び圧縮機機構部を収納する部分と、吐出管を備えると共に軸受へ給油する油溜めを備えた部分とを仕切る分離板を設けた構造が記載されている。

また、特開２００８−１４２５９号公報のものには、電動機及び圧縮機機構部を収納する第一の空間と吐出管を備えた第二の空間とに分離する支持板を設け、第二の空間側の駆動軸の軸端部に給油ポンプが備えられ、この給油ポンプで前記第二空間下部の潤滑油を圧縮機機構部の軸受に給油するようにしたものが記載されている。

特開平５−１２６０７２号公報 特開２００８−１４２５９号公報

電動機部及び圧縮機機構部を設けた空間と、吐出管を設けた空間とを仕切る分離板を備え、且つ軸端部に給油ポンプを備えた横型スクロール圧縮機においては、給油ポンプから油を吸い込むための油面高さ確保が必要となる。このため、吐出管から油が冷媒ガスと共に冷凍サイクル中に出て行く、所謂油循環率（油上り）の低減が必要である。従来技術においては、圧縮機構部から吐出された冷媒ガスと油は、電動機を通過した後、分離板上部を通過し、その後吐出管から圧縮機外部へ流れる構造としており、分離板前後での圧力損失により、吐出管が設けられた空間の油面高さが高く保たれるようにしている。しかし、吐出管が設けられている空間では、分離板上部を通過する吐出ガスの流れにより、油溜めの油が再飛散し、冷媒ガスと共に吐出管から油が流出して、冷凍サイクル中の油循環率が増加してしまうという課題があった。

上記課題を解決するため、本発明は、台板に渦巻き状のラップを直立する旋回スクロールおよび固定スクロールを有する圧縮機機構部とこの圧縮機機構部を回転駆動する電動機部を密閉容器内に収納し、この密閉容器に設けた吐出管から前記圧縮機機構部で圧縮されたガスを吐出する横型スクロール圧縮機において、前記圧縮機機構部及び電動機部が配置された前記密閉容器内の空間と、前記圧縮機機構部を回転駆動する駆動軸を支持するための軸受へ油を供給する給油ポンプ及び前記吐出管が配置された前記密閉容器内の吐出空間とを仕切る仕切板を設け、この仕切板の上部に前記圧縮機構部からの圧縮ガスを通過させる上部連通路を形成すると共にこの上部連通路からの圧縮ガスを前記密閉容器の内側面近くまで案内する通路案内部材を設け、該通路案内部材は前記吐出管よりも下方に配置されていることを特徴とする。

ここで、前記通路案内部材の圧縮ガス吹出口側端部は前記吐出管よりも密閉容器側面近くまで伸ばして配置するのが良い。また、前記通路案内部材は環状に構成され、その通路面積は前記吐出管の通路面積よりも大きく構成するのが良い。

前記上部連通路は前記仕切板に複数個形成するようにすることもできる。ここで、前記通路案内部材は前記複数の上部連通路を覆った環状形状に構成すると良い。

また、前記仕切板に形成した前記上部連通路に軸方向に伸びる吹出しパイプを接続し、この吹出しパイプは前記密閉容器の内側面近くまで延長して設けられ、前記通路案内部材は、前記吹出しパイプと前記吐出管との間に位置して傘形状に構成することもできる。

ここで、前記上部連通路及び吹出しパイプは複数個設けられ、前記複数個の吹出しパイプの合計の通路面積は前記吐出管の通路面積よりも大きく構成すると良い。

なお、前記給油ポンプはトロコイド型ポンプで構成するのが好ましい。

本発明によれば、圧縮機機構部及び電動機部が配置された空間と、給油ポンプ及び吐出管が配置された吐出空間とを仕切る仕切板を設け、この仕切板の上部に前記圧縮機構部からの圧縮ガスを通過させる上部連通路を形成すると共に、この上部連通路からの圧縮ガスを前記密閉容器の内側面近くまで案内する通路案内部材を設け、該通路案内部材は前記吐出管よりも下方に配置する構成としているので、圧縮機内から油が冷凍サイクル内へ出て行く油循環率（油上り）を低減することが可能となり、また圧縮機内の給油ポンプ吸込部における油面高さも高く保つことができるので、信頼性の高い横型スクロール圧縮機が得られる効果がある。

本発明は、圧縮機構部及び電動機部を設けた空間と、吐出管を配置した空間とを仕切板で仕切り、該仕切板上部に、上部連通路と、この上部連通路に続く通路案内部材を設け、この通路案内部材を密閉容器の側面近くまで延長した形状とすることで、仕切板上部を通過した冷媒ガス及び油が密閉容器側面に衝突するようにし、それによって冷媒ガスと油を分離するようにしたものである。また、吐出管を配置した空間内において、密閉容器の頂上部に前記吐出管を取付け、この吐出管の下に前記仕切板に設けた前記通路案内部材を設け、該通路案内部材の通路面積を吐出管通路面積より大きくするようにすれば、冷媒ガス流による油溜めの油が再吹上げされるのを抑える効果を大きくできる。

以下、本発明の横型スクロール圧縮機の具体的実施例について図面に基づき説明する。

図１は本実施例の横型スクロール圧縮機の断面図である。スクロール圧縮機を構成する密閉容器５０内には、圧縮機構部，電動機部，駆動軸（クランク軸）２０，給油ポンプ７０，油溜り５３などが収納されている。また、密閉容器５０には、吸入管５１及び吐出管５２が取付けられている。密閉容器内は、仕切板８０により、前記圧縮機機構部及び電動機部の配設された中部空間８３と、前記吐出管５２などが配設された吐出空間８４とに仕切られている。

前記圧縮機構部は、渦巻状のラップを持つの固定スクロール１０及び旋回スクロール１１を、互いに噛み合わせて構成されている。旋回スクロール１１の反ラップ側にはボスが突設して設けられ、旋回軸受１２を介して前記駆動軸２０のクランクピン２１と摺動する構造となっている。また、前記旋回スクロール１１の反ラップ側にはオルダム継手１３も配設されている。該オルダム継手１３は、旋回スクロール１１を固定スクロール１０に対し自転することなく旋回運動させる自転防止機構としての継手である。

上記圧縮機構部は、電動機部のロータ４１に連結した前記駆動軸２０の回転により、クランクピン２１が偏心回転すると、旋回スクロール１１がオルダム継手１３の自転防止機構により、固定スクロール１０に対し自転せずに旋回運動を行い、例えば冷媒ガスを吸入管５１及び吸入口１４を介して、固定スクロール１０と旋回スクロール１１のラップで形成される密閉空間に吸入される。上記旋回運動により、密閉空間は中央部へ移動しながら容積を減少することで冷媒ガスを圧縮し、この圧縮ガスを吐出口１５から吐出する。吐出された冷媒ガスは、圧縮機構部および電動機部の周囲を通過した後吐出管５２から圧縮機外へ排出される。

駆動軸２０は、主軸受３１及び副軸受３２で支えられ、主軸受３１は密閉容器に固定されたフレーム３０に装着されている。副軸受３２は電動機のステータ４０を挟んで圧縮機機構部とは反対側に位置し、密閉容器５０に下フレーム６０を介して固定されたハウジング６１に装着されている。駆動軸２０の圧縮機構部側と反対側の軸端部にはポンプ継手２２が取付けられ、このポンプ継手２２を介して給油ポンプ７０は駆動される。給油ポンプ７０としてはトロコイド型ポンプが用いられている。給油ポンプ７０のポンプケース７３には、密閉容器下部に開口して給油通路を構成するための給油管７２が取付けられている。

駆動軸２０が回転すると、給油ポンプ７０の給油管７２を介して吐出空間８４下部の油溜り５３から潤滑油を吸入し、クランク軸２０の中央に形成した油通路２３を介して、吸入された油の一部は副軸受３２に供給され、残りの油は、旋回軸受１２及び主軸受３１に供給される。旋回軸受１２及び主軸受３１に供給された油は、フレーム３０に設けた排油通路３３から密閉容器５０の下部に排出される。

次に、固定スクロール１０の吐出口１５から吐出された冷媒ガスの流れについて説明する。スクロールラップ内で圧縮されたガスは、固定スクロール１０の吐出口１５から軸方向に吐出され、吐出口１５側の密閉容器５０側面に衝突する。これにより冷媒ガス中に含まれる油の一度目の分離が行われ、この分離された油は密閉容器５０の吐出口１５側の空間下部に溜り、この空間に溜った油は、固定スクロール１０及びフレーム３０の下部と密閉容器との間に形成された隙間（図示せず）を介して、電動機下部に形成された空間に流出する。電動機のステータ４０下部には隙間が形成されており、更に前記下フレームの下部に設けた連通穴、前記仕切板８０に形成した下部連通路８２などを介して吐出空間８４側に流出できるように構成されている。

一方、吐出口１５から吐出された冷媒ガスは、固定スクロール１０及びフレーム３０と密閉容器５０との上部隙間（図示せず）を介して電動機部が設けられた中部空間８３に流入する。中部空間８３と前記吐出空間８４は、前記仕切板８０の上部に形成した上部連通路８５及び通路案内部材８１を介して連通されている。圧縮された冷媒ガスは、前記通路案内部材８１から、吐出空間８４の密閉容器側面へ衝突する。この衝突により、二度目の冷媒ガスと油の分離が行われ、その後油が分離された冷媒ガスは、吐出空間８４側に配置された吐出管５２から圧縮機外へ排出される。

図２，図３を用いて本実施例の構造を更に詳細に説明する。図２は、密閉容器内の吐出空間８４側の構成を詳細に示す縦断面図、図３は図２に示す吐出空間８４内を圧縮機構部の反対側から見た横断面図である。

仕切板８０は密閉容器５０に固定され、この仕切板８０には、圧縮された冷媒ガスを通す上部連通路８５と油が通過する下部連通路８２が設けられている。また、上部連通路８５と連通するように通路案内部材８１が仕切板８０に取付けられている。仕切板８０及び通路案内部材８１は薄板プレス板金で構成されている。前記仕切板８０と通路案内部材８１は別部品として、それぞれプレス板金品として製作し、溶接等により一体部品としても良い。

給油ポンプ７０は吐出空間８４に配設されており、吐出空間８４の下部の油溜り５３に溜まった油を給油管７２を介して吸入し、ポンプケース７３内の通路７４を通過後、クランク軸２０の中央に形成した油通路２３を介して各軸受へ給油する。

仕切板上部に設けた通路案内部材８１は、密閉容器に取付けた吐出管５２の位置よりも、反圧縮機構部側の密閉容器側面近くまで延長して設けられ、仕切板の上部連通路８５から吹出される冷媒ガスを密閉容器側面に効率よく衝突させることができるように構成されている。即ち、油が混入している冷媒ガスを密閉容器側面に確実に衝突させることで油の分離を促進させることができる。従来のものでは、仕切板の上部連通路から吐出空間に吹出された冷媒ガスは、直接吐出管５２に流れてしまうものが発生し、油分離が十分に行えず、油上りが増加するという問題がある。また、吐出空間８４においては、仕切板上部から吹出したガスが吐出空間８４内の油溜り５３の油をガス流によって再飛散させ、油上りを増加させる要因ともなっていた。これに対し、本実施例では、仕切板上部に設けた通路案内部材８１の上側に吐出管５２を配置し、且つ通路案内部材８１の通路面積を吐出管５２の通路面積よりも大きく構成している。これにより、吐出空間内のガス流によって油の再飛散が生じても、通路案内部材８１があることにより、吐出管５２へ直接通じる流れが減少され、圧縮機外へ油が出て行く油循環率を低減することができる。従って、吐出空間内油溜りの油面高さを高く保つことができ、給油ポンプ７０での給油を確実に行うことが可能となる。

図２では、仕切板上部の通路案内部材８１から冷媒ガスが吹出し、密閉容器５０の側面に衝突して油分離が行われ、油分離が行われた冷媒ガスが吐出管５２へ流れていく様子を矢印の方向で示している。図３では、吐出空間８４内における、通路案内部材８１から吹出された冷媒ガスの流れを矢印で示している。なお、本実施例では、通路案内部材８１は薄板品により環状に形成され、環状とすることで仕切板８０の上部連通路８５から吹出されたガスを密閉容器５０の側面近くまで確実に運ぶことが可能となる。また、通路案内部材８１の通路面積により、密閉容器５０の側面へ衝突する速度を決めている。

図４は本発明の実施例２を示す。本実施例は上部連通路８５を複数個（３個）設けた例である。通路案内部材８１については実施例１と同様に環状形状とし、密閉容器側面近くまで延長され、この通路案内部材８１内に前記複数個の上部連通路８５を配置するように構成している。このように構成しても、密閉容器側面への冷媒ガスの衝突による油分離が可能であり、油分離効果及び油の再飛散を防止する効果が得られる。

図５は本発明の実施例３を示す。本実施例は、仕切板８０に形成した上部連通路８５を穴形状とし、この穴の部分に吹出しパイプ８６を取付けた例である。本実施例でも上部連通路８５は３個設け、吹出しパイプも３本としている。また、通路案内部材８１は３本の吹出しパイプ８６を覆うように上側に設けられ、傘状の一枚の薄板形状としている。本実施例においては、３本の吹出しパイプ８６の合計通路面積により密閉容器側面へのガスの衝突速度が決められ、吹出しパイプ８６自身が密閉容器側面近くまで延長されている。また、吹出しパイプ８６の上部に設けた通路案内部材８１も、密閉容器５０に取付けた吐出管５２よりも、反圧縮機構部側の密閉容器側面近くまで延長された形状としており、これによって油の再飛散を防止する効果が得られる。

なお、上記実施例では冷凍，空調用の冷媒圧縮機に適用した場合について説明したが、本発明は圧縮ガスに油が混入するものであれば、空気やその他のガス圧縮機でも同様に適用できる。

本発明の実施例１を示す横型スクロール圧縮機の縦断面図である。 図１に示す横型スクロール圧縮機における密閉容器内の吐出空間８４側の構成を詳細に示す縦断面図である。 図２に示す吐出空間８４内を圧縮機構部の反対側から見た横断面図である。 本発明の実施例２を示す通路案内部材付近の図で、（ａ）図は要部縦断面図、（ｂ）図は（ａ）図の横断面図である。 本発明の実施例３を示す通路案内部材付近の図で、（ａ）図は要部縦断面図、（ｂ）図は（ａ）図の横断面図である。

符号の説明

１０ 固定スクロール
１１ 旋回スクロール
１２ 旋回軸受
１３ オルダム継手
１４ 吸入口
１５ 吐出口
２０ 駆動軸
２１ クランクピン
２２ ポンプ継手
２３ 油通路
３０ フレーム
３１ 主軸受
３２ 副軸受
３３ 排油通路
４０ ステータ
４１ ロータ
５０ 密閉容器
５１ 吸入管
５２ 吐出管
５３ 油溜り
６０ 下フレーム
６１ ハウジング
７０ 給油ポンプ
７２ 給油管
７３ ポンプケース
８０ 仕切板
８１ 通路案内部材
８２ 下部連通路
８３ 中部空間
８４ 吐出空間
８５ 上部連通路
８６ 吹出しパイプ

Claims (7)

1. 台板に渦巻き状のラップを直立する旋回スクロールおよび固定スクロールを有する圧縮機構部とこの圧縮機構部を回転駆動する電動機部を密閉容器内に収納し、この密閉容器に設けた吐出管から前記圧縮機構部で圧縮されたガスを吐出する横型スクロール圧縮機において、
   前記圧縮機構部及び電動機部が配置された前記密閉容器内の空間と、前記圧縮機構部を回転駆動する駆動軸を支持するための軸受へ油を供給する給油ポンプ及び前記吐出管が配置された前記密閉容器内の吐出空間とを仕切る仕切板を設け、
   この仕切板の上部に前記圧縮機構部からの圧縮ガスを通過させる上部連通路を形成すると共にこの上部連通路からの圧縮ガスを前記密閉容器の内側面近くまで案内する通路案内部材を設け、
   該通路案内部材は前記吐出管よりも下方に配置されているとともに、環状に構成され、その通路面積は前記吐出管の通路面積よりも大きく構成されていることを特徴とする横型スクロール圧縮機。
2. 請求項１において、前記通路案内部材の圧縮ガス吹出口側端部は前記吐出管よりも密閉容器側面近くまで伸ばして配置されていることを特徴とする横型スクロール圧縮機。
3. 請求項１において、前記上部連通路は前記仕切板に複数個形成されていることを特徴とする横型スクロール圧縮機。
4. 請求項３において、前記通路案内部材は前記複数の上部連通路を覆った環状形状に構成されていることを特徴とする横型スクロール圧縮機。
5. 請求項１において、前記仕切板に形成した前記上部連通路に軸方向に伸びる吹出しパイプを接続し、この吹出しパイプは前記密閉容器の内側面近くまで延長して設けられ、前記通路案内部材は、前記吹出しパイプと前記吐出管との間に位置して傘形状に構成されていることを特徴とする横型スクロール圧縮機。
6. 請求項５において、前記上部連通路及び吹出しパイプは複数個設けられ、前記複数個の吹出しパイプの合計の通路面積は前記吐出管の通路面積よりも大きく構成されていることを特徴とする横型スクロール圧縮機。
7. 請求項１において、前記給油ポンプはトロコイド型ポンプであることを特徴とする横型スクロール圧縮機。

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