JP5372550B2 - スクロール型圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、固定スクロールと可動スクロールの噛み合いにより圧縮を行うスクロール型圧縮機に関する。

一般に、固定スクロールと、この固定スクロールに噛合する可動スクロールとを、密閉容器内に収容したスクロール型圧縮機が知られている。この種のものでは、吐出ガスの温度が所定の異常高温となった場合に圧縮動作を停止する等の保護動作を実行するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許第４００７７８０号公報

従来の構成では、吐出温度を検出する温度検出装置の感温部を内蔵したパイプを、固定スクロールに取付けられた吐出弁に圧入して固定し、このパイプの他端を密閉容器を貫通させて外部に導出して上記温度検出装置に接続している。したがって、スクロール型圧縮機の組み立て時には、密閉容器に設けた貫通孔と吐出弁に設けた孔の双方の位置を合せならが密閉容器と固定スクロールを組み付ける必要があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、密閉容器と固定スクロールの組み付けに余り配慮せずに、吐出ガスの温度を正確に検出可能にできるスクロール型圧縮機を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、固定スクロールと、この固定スクロールに噛合する可動スクロールとを、密閉容器内に収容し、これら固定スクロール及び可動スクロールの噛合により圧縮室を形成し、前記固定スクロールに対して前記可動スクロールを公転させ、周縁側の圧縮室に導入したガスを圧縮して中心部の吐出弁が設けられた吐出孔より前記固定スクロール側の前記密閉容器内に吐出するスクロール型圧縮機において、前記密閉容器が上キャップを有する密閉ドーム型を成し、前記固定スクロールの外周側には、吸入管が貫通する吸入口が開口し、前記吸入口には前記上キャップを貫通した吸入管を接続し、かつ当該上キャップにサーモウェルを貫通させて先端部を密閉容器内に配置し、前記固定スクロールと前記密閉容器の間に、前記固定スクロール側と前記可動スクロールを駆動する駆動モータ側とを連通する通路を前記吸入口からみて前記吐出孔を挟んだ反対側に設け、前記吐出弁には前記吐出孔より吐出されたガスを前記通路に向かって流す吐出弁ガイドを設け、前記吐出孔から前記通路へのガス流路を形成し、このガス流路における、前記通路と前記吐出孔の間の位置で前記サーモウェルの先端部を前記固定スクロールから所定距離以内に近付けて配置したことを特徴とする。

本発明によれば、固定スクロールと前記密閉容器の間に、固定スクロール側と可動スクロールを駆動する駆動モータ側を連通する通路を設け、吐出孔から通路へのガス流路を形成し、このガス流路にサーモウェルの先端部を配置した。
この構成により、サーモウェルを固定スクロール側の部材に固定せずとも、上記吐出孔から吐出されたガスの温度が測定可能になる。
これに加え、サーモウェルの先端部を固定スクロール側の部材に固定する必要がないため、当該サーモウェルの位置決め精度が従来に比べて要求されることがなく、密閉容器と固定スクロールの組み付けが容易になる。

また上記スクロール型圧縮機において、前記固定スクロールの外周側には、吸入管が貫通する吸入口が開口し、前記通路を前記吸入口からみて前記吐出孔を挟んだ反対側に設け、前記通路と前記吐出孔の間に前記サーモウェルの先端部を配置したため、吸入管を流れる比較的温度の低い冷媒の影響を受けることなく吐出温度を測定することができる。

本発明によれば、サーモウェルを固定スクロール側に固定せずとも、吐出孔から通路に至るガス流路を流れるガスの温度をサーモウェルで検出することで、吐出ガスの温度を測定することができる。また、サーモウェルを固定スクロール側の部材に固定する必要がないから、密閉容器と固定スクロールの組み付けが容易になる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１において、１は内部高圧となるスクロール型圧縮機を示し、この圧縮機１は、冷媒が循環して冷凍サイクル運転動作を行う図外の冷媒回路に接続されて、冷媒を圧縮するものである。この圧縮機１は、縦長円筒状の密閉ドーム型のケーシング３を有する。
このケーシング３は、上下方向に延びる軸線を有する円筒状の胴部であるケーシング本体５と、その上端部に気密状に溶接されて一体接合され、上方に突出した凸面を有する椀状の上キャップ７と、ケーシング本体５の下端部に気密状に溶接されて一体接合され、下方に突出した凸面を有する椀状の下キャップ９とで圧力容器に構成されており、その内部は空洞とされている。

ケーシング３の内部には、冷媒を圧縮するスクロール圧縮機構１１と、このスクロール圧縮機構１１の下方に配置される駆動モータ１３とが収容されている。このスクロール圧縮機構１１と駆動モータ１３とは、ケーシング３内を上下方向に延びるように配置される駆動軸１５によって連結されている。そして、スクロール圧縮機構１１と駆動モータ１３との間には間隙空間１７が形成されている。

スクロール圧縮機構１１は、上側に開放された略有底円筒状の収納部材であるハウジング２１と、該ハウジング２１の上面に密着して配置される固定スクロール２３と、これら固定スクロール２３及びハウジング２１間に配置され、固定スクロール２３に噛合する可動スクロール２５とを備えている。ハウジング２１はその外周面において周方向の全体に亘ってケーシング本体５に圧入固定されている。また、ケーシング３内がハウジング２１の下方の高圧空間２７と、ハウジング２１の上方の吐出空間２９とに区画され、各空間２７，２９は、ハウジング２１及び固定スクロール２３の外周に縦に延びて形成された縦溝（通路）７１を介して連通している。

ハウジング２１には、駆動軸１５の偏心軸部１５Ａが回動するハウジング空間２１Ａと、下面中央から下方に延びるラジアル軸受部２１Ｂとが形成されている。ハウジング２１には、ラジアル軸受部２１Ｂの下端面と、ハウジング空間２１Ａの底面との間を貫通するラジアル軸受孔２８が設けられ、このラジアル軸受孔２８に、駆動軸１５の上端部がラジアル軸受３０を介して回転可能に嵌入支持されている。ケーシング３の上キャップ７には、冷媒回路の冷媒をスクロール圧縮機構１１に導く吸入管３１が、またケーシング本体５には、ケーシング３内の冷媒をケーシング３外に吐出させる吐出管３３がそれぞれ気密状に貫通固定されている。吸入管３１は、吐出空間２９を上下方向に延び、その内端部はスクロール圧縮機構１１の固定スクロール２３に開口した吸入口３２を貫通して、圧縮室３５に連通し、この吸入管３１により圧縮室３５内に冷媒が吸入される。

駆動モータ１３は、ケーシング３の内壁面に固定された環状のステータ３７と、このステータ３７の内側に回転自在に構成されたロータ３９とを備え、該モータ１３は直流モータで構成され、ロータ３９には、駆動軸１５を介してスクロール圧縮機構１１の可動スクロール２５が駆動連結されている。

駆動モータ１３の下方の下部空間４０は高圧に保たれており、その下端部に相当する下キャップ９の内底部には油が貯留されている。駆動軸１５内には、高圧油供給手段の一部としての給油路４１が形成され、この給油路４１は、可動スクロール２５の背面の油室４３に連通している。駆動軸１５の下端にはピックアップ４５が連結され、ピックアップ４５が、下キャップ９の内底部に貯留した油を掻き上げる。この掻き上げた油は、駆動軸１５の給油路４１を通じ、可動スクロール２５背面の油室４３に供給され、この油室４３から、可動スクロール２５に設けられた連通路５１を介して、スクロール圧縮機構１１の各摺動部分及び圧縮室３５へ供給される。

固定スクロール２３は、鏡板２３Ａと、この鏡板２３Ａの下面に形成された渦巻き状（インボリュート状）のラップ２３Ｂとで構成されている。一方、可動スクロール２５は、鏡板２５Ａと、この鏡板２５Ａの上面に形成された渦巻き状（インボリュート状）のラップ２５Ｂとで構成されている。そして、固定スクロール２３のラップ２３Ｂと、可動スクロール２５のラップ２５Ｂとは互いに噛合しており、このことにより固定スクロール２３と可動スクロール２５との間において、両ラップ２３Ｂ，２５Ｂで複数の圧縮室３５が形成されている。

可動スクロール２５は、オルダムリング６１を介して固定スクロール２３に支持され、その鏡板２５Ａの下面の中心部には有底円筒状のボス部２５Ｃが突設されている。一方、駆動軸１５の上端には偏心軸部１５Ａが設けられ、この偏心軸部１５Ａは、可動スクロール２５のボス部２５Ｃに回転可能に嵌入されている。
さらに、ハウジング２１のラジアル軸受部２１Ｂ下側の駆動軸１５には、可動スクロール２５や偏心軸部１５Ａ等と動的バランスを取るためのカウンタウェイト部６３が設けられており、カウンタウェイト部６３により重さのバランスを取りながら駆動軸１５が回転することで、可動スクロール２５を自転することなく公転させるようになっている。そして、この可動スクロール２５の公転に伴い、圧縮室３５は、両ラップ２３Ｂ，２５Ｂ間の容積が中心に向かって収縮することで吸入管３１より吸入された冷媒を圧縮するように構成されている。

固定スクロール２３の中央部には吐出孔７３が設けられており、この吐出孔７３から吐出されたガス冷媒は、吐出弁ガイド７５を通って吐出空間２９に吐出され、ハウジング２１及び固定スクロール２３の各外周に設けた縦溝７１を介して、ハウジング２１の下方の高圧空間２７に流出し、この高圧冷媒は、ケーシング本体５に設けた吐出管３３を介してケーシング３外に吐出される。吐出弁ガイド７５は、円板状の吐出弁７５Ａの開閉を案内し、吐出弁７５Ａで吐出孔７３が開放されているときに、左右から高圧冷媒を吐出し、縦溝７１に向って流れるようにしている。なお、吐出弁ガイド７５は高圧冷媒を吐出する左右のガス出口７６（図２参照）を吸入管３１に対向しないように向きをずらして設けられている。

縦溝７１の下側には、ガイド部材（ガス流偏向部材）７７が設けられている。このガイド部材７７は、吐出弁ガイド７５から吐出空間２９に吐出され、縦溝７１を経て下方に向かうガス冷媒の流れる方向を遮蔽板７９方向、及び／又は、ケーシング本体５（ケーシング３）内面に沿った水平方向に偏向し、駆動モータ１３のコイルエンド８１上方の遮蔽板７９とケーシング本体５（ケーシング３）内面との間の経路を経て、吐出管３３方向に導くように構成されている。

このスクロール型圧縮機１の運転動作について説明する。
駆動モータ１３を駆動すると、ステータ３７に対してロータ３９が回転し、それによって駆動軸１５が回転する。駆動軸１５が回転すると、スクロール圧縮機構１１の可動スクロール２５が固定スクロール２３に対して自転せずに公転のみ行う。このことにより、低圧の冷媒が吸入管３１を通して圧縮室３５の周縁側から圧縮室３５に吸引され、この冷媒は圧縮室３５の容積変化に伴って圧縮される。そして、この圧縮された冷媒は、高圧となって圧縮室３５から吐出弁ガイド７５を通って吐出空間２９に吐出され、ハウジング２１及び固定スクロール２３の各外周に設けた縦溝７１を介して、ハウジング２１の下方の高圧空間２７に流出し、この高圧冷媒は、ケーシング本体５に設けた吐出管３３を介してケーシング３外に吐出される。ケーシング３外に吐出された冷媒は、図示を省略した冷媒回路を循環した後、再度吸入管３１を通して圧縮機１に吸入されて圧縮され、このような冷媒の循環が繰り返される。

何らかの異常により、吸入されるガスが減圧した場合に、スクロール型圧縮機１を保護するために、吐出温度を検出する温度検出装置（図示せず）と、吐出温度が所定の異常温度となったときに圧縮動作を停止する保護動作を実行するための制御装置（図示せず）とが別途に設けられている。
温度検出装置は、ケーシング３の外側から上キャップを貫通させて高圧空間２７に配置されるサーモウェル８３を備える。このサーモウェル８３の先端部８３Ａは、上記固定スクロール２３の吐出空間２９の表面に近接して配置される。

図２は、固定スクロール２３を吐出空間２９の側からみた模式図である。この図において、符号７４は、吐出弁７５Ａの直上に位置し、運転停止時に吐出弁ガイド７５の天井に張り付いている吐出弁７５Ａを吐出空間２９と圧縮室３５の圧力差で吐出孔７３に戻してスクロール型圧縮機１の逆回転を防止する逆転防止孔を示す。
上記運転動作で説明したように、吐出孔７３から吐出された高圧冷媒は、吐出弁ガイド７５に形成したガス出口７６から吐出空間２９に放出され、縦溝７１を経由してハウジング２１の下方の高圧空間２７に向う。ガス出口７６は吐出弁ガイド７５の左右側面に設けられ、一方のガス出口７６が縦溝７１に向けられて配置される。これにより、固定スクロール２３の上では、吐出弁ガイド７５のガス出口７６から縦溝７１に至るガス流路Ｘが形成され、上記サーモウェル８３の先端部８３Ａが、このガス流路Ｘに配置されている。これにより、サーモウェル８３によって吐出孔７３から吐出されたガスの温度（以下、「吐出ガス温度」と言う）が正確に検出可能になる。

なお、吐出孔７３から吐出されたガスの温度（以下、「吐出ガス温度」と言う）は、吐出孔７３から縦溝７１に至る経路が長いほど温度変化を受け易くなる。そこで、上記サーモウェル８３の先端部８３Ａの配置位置Ｐ１は、吐出孔７３と縦溝７１を結ぶ直線上或いはその近傍に配置される。
また、サーモウェル８３の先端部８３Ａと固定スクロール２３の間の距離Ｙ（図４参照）が開きすぎると、吐出ガス温度が低くなる傾向があるため、上記距離Ｙを数ｍｍ程度（例えば３ｍｍ）以下とすることが良い。
係る構成によれば、温度変化が小さい吐出ガスの温度が測定されるため、吐出ガス温度が、より正確に検出される。

このスクロール型圧縮機１の構成では、図２に示すように、固定スクロール２３の吐出孔７３よりも外周側に吸入管３１が貫通する吸入口３２が開口し、この吸入口３２を介して、吐出ガスよりも低温の冷媒が流通している。すなわち、吸入口３２の近傍では吐出ガスが冷やされることとなり、この冷やされた吐出ガスを吐出ガス温度として検出すると、吐出ガス温度が本来の値よりも低い値となることから、上記保護動作との関係から好ましくない。

そこで、本実施形態では、上記縦溝７１を吸入口３２からみて吐出孔７３を挟んだ反対側に設け、この縦溝７１と吐出孔７３の間にサーモウェル８３の先端部８３Ａの配置位置Ｐ１を配置している。これにより、サーモウェル８３の先端部８３Ａが吸入口３２から遠方に配置されることとなり、吸入管３１を流れる冷媒の温度の影響を受け難くなる。
上記配置位置Ｐ１について詳細には、発明者らは、図２に示すように、吸入口３２と吐出孔７３を結ぶ直線を軸αとしたときに、吐出孔７３から吸入口３２と反対側をみて、軸αとの成す角θが約６０度以下となる範囲内であれば、吸入管３１を流れる冷媒の温度の影響を受けずに、良好に吐出ガス温度を検出可能である、との知見を得ている。

図３は、図２に示す配置位置Ｐ１で測定した温度の一例を示す図である。
この図において、（１）を付した曲線が図２の配置位置Ｐ１に配置したサーモウェル８３で測定された温度を示す。また、（２）を付した曲線は、図２に示す位置Ｐ２においてサーモウェル９０を図４に示すように固定スクロール２３に圧入して測定した温度を示す。（３）を付した曲線は、図２に示す位置Ｐ３において、サーモウェル９１の先端部９１Ａを図４に示すように吐出弁ガイド７５の上方に３ｍｍ離間した位置に配置して測定した温度を示す。

曲線（２）は、固定スクロール２３に圧入されていることから、当該固定スクロール２３の温度を示している。この固定スクロール２３は、比較的熱伝導性のある金属材から構成されていることから、固定スクロール２３の温度は、吐出ガスの温度と略等しいと見なせる。
そして、曲線（１）に注目すると、曲線（２）と略同じ温度が検出されており、上記配置位置Ｐ１での測定によれば、吐出ガス温度が正確に検出されていることが実験により明らかにされたと言える。
これに対して、曲線（３）をみると、吐出弁ガイド７５の上方で、なおかつ、吸入口３２に近い位置では、温度が曲線（２）の温度よりも低くなっており、この配置位置Ｐ３では、吐出ガスの温度が正確には測定できないことが実験により明らかになっている。

以上説明したように、本実施形態によれば、固定スクロール２３とケーシング３の間に、固定スクロール２３側と可動スクロール２５を駆動する駆動モータ１３側を連通する縦溝７１を設け、吐出孔７３から縦溝７１へのガス流路Ｘを形成し、このガス流路Ｘにサーモウェル８３の先端部８３Ａを配置する構成とした。
この構成により、サーモウェル８３を固定スクロール２３に圧入せずとも、上記吐出孔７３から吐出されたガス冷媒の温度が測定可能になる。これに加え、サーモウェル８３の先端部８３Ａを固定スクロール２３側の部材に従来のように挿入固定する必要がないため、当該サーモウェル８３の位置決め精度が従来に比べて要求されないから、ケーシング３と固定スクロール２３の組み付けが容易になる。

特に本実施形態によれば、縦溝７１を吸入口３２からみて吐出孔７３を挟んだ反対側に設け、縦溝７１と吐出孔７３の間にサーモウェル８３の先端部８３Ａを配置する構成としたため、吸入管３１を流れる比較的温度の低い冷媒の影響を受けることなく吐出ガスの温度を測定することができる。

なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形及び応用が可能であることは勿論である。

本発明の実施形態に係るスクロール型圧縮機を示す断面図である。 固定スクロールの上面をみた模式図である。 サーモウェルによる温度の測定結果の例を示す図である。 図３に示す温度測定に用いたサーモウェルの配置位置を示す図である。

１ スクロール型圧縮機
３ ケーシング（密閉容器）
１３ 駆動モータ
２３ 固定スクロール
２５ 可動スクロール
３１ 吸入管
３２ 吸入口
３３ 吐出管
７１ 縦溝
７３ 吐出孔
７５ 吐出弁ガイド
７６ ガス出口
８３ サーモウェル
８３Ａ 先端部
Ｘ ガス流路
Ｙ 距離

Claims (1)

1. 固定スクロールと、この固定スクロールに噛合する可動スクロールとを、密閉容器内に収容し、これら固定スクロール及び可動スクロールの噛合により圧縮室を形成し、前記固定スクロールに対して前記可動スクロールを公転させ、周縁側の圧縮室に導入したガスを圧縮して中心部の吐出弁が設けられた吐出孔より前記固定スクロール側の前記密閉容器内に吐出するスクロール型圧縮機において、
   前記密閉容器が上キャップを有する密閉ドーム型を成し、
   前記固定スクロールの外周側には、吸入管が貫通する吸入口が開口し、
   前記吸入口には前記上キャップを貫通した吸入管を接続し、かつ当該上キャップにサーモウェルを貫通させて先端部を密閉容器内に配置し、
   前記固定スクロールと前記密閉容器の間に、前記固定スクロール側と前記可動スクロールを駆動する駆動モータ側とを連通する通路を前記吸入口からみて前記吐出孔を挟んだ反対側に設け、前記吐出弁には前記吐出孔より吐出されたガスを前記通路に向かって流す吐出弁ガイドを設け、前記吐出孔から前記通路へのガス流路を形成し、このガス流路における、前記通路と前記吐出孔の間の位置で前記サーモウェルの先端部を前記固定スクロールから所定距離以内に近付けて配置した
   ことを特徴とするスクロール型圧縮機。

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