JP5690638B2 - 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。

本技術分野の背景技術として、知られる高圧チャンバ型の横型スクロール圧縮機の基本構造は、ステータとロータで構成されるモータによってクランク軸を回転させることによって、固定スクロールとフレームとの間に配設される旋回スクロールを旋回させ、前記旋回スクロールと前記固定スクロールとで形成される圧縮室の容積を変化させることによって冷媒を圧縮して、密閉容器内に高圧の冷媒を吐出して、その後吐出パイプから前記密閉容器外に高圧の冷媒を吐出するというものである。

具体的には、特許文献１が知られている。この公報には、「横型スクロール圧縮機の油上がりを低減する手段として、電動機が収納された空間と、吐出管が収納された吐出空間とを仕切る板の上部に、冷媒ガスが通過する連通路と通路案内部材を設けることにより、密閉容器側面へ冷媒ガスが衝突し油の分離が促進され、またガス流によって油の再飛散が生じても、吐出管へ直接通じる流れを減少できる。」と記載されている。

また、特許文献２がある。この公報には、「スクロール圧縮機の油上がりを低減する手段として、密閉容器の内壁面と電動機のコイルエンドの外周面との間に形成される環状空間部位にガス通路案内部材を取付け配置し、案内部材は密閉容器周方向に出口部を開口させ、出口部に対面して少なくとも一枚の衝突板を設け、衝突板に冷媒ガスが衝突し、冷媒ガス中に含まれる油が分離され、さらに、コイルエンド上端より低い位置に整流板を設け、油の再飛散を防止する。」と記載されている。

特開２０１０−３１６５５号公報 特開２０００−１６１２６８号公報

圧縮機から吐出される冷媒ガスに伴って潤滑油も圧縮機外に出て行くという、いわゆる油上がりを低減するために、上記特許文献１，２ではガス通路案内部材を設けている。

これは冷媒ガスを密閉容器側面へ誘導し、効率よく衝突させ油をより多く分離させる役割と、その下方にある油溜まり空間に溜まった油が、衝突によるガス流の乱れから再飛散し、その再飛散油が吐出管へ直接通じないよう、吐出管の直下に大きな面積でガス通路案内部材を設け、再飛散油の流出を防ぐ役割を持たせている。

また、上記特許文献２では、衝突板と整流板を備えたガス通路案内部材を設けているが、これは冷媒ガスを衝突板へ衝突させ油を分離する役割と、それにより分離した油が再飛散し、その再飛散油が吐出管へ直接通じないよう整流板を設け、再飛散油の流出を防ぐ役割を持たせている。

すなわち、衝突により油を分離させているが、同時に衝突によるガス流の乱れが油の再飛散も発生させ、その再飛散油の流出を防ぐために、ガス通路案内部材は大きな構造や、または複雑な構造を取る必要があり、コストに対して不利である。特に横型圧縮機では、部品密閉容器内に収納される部材により区切られた各空間すべてにわたって空間下部に油が溜まるため、回転軸方向以外のガス流が形成されると、下部に溜まっている油の再飛散を招きやすい。この油の再飛散を抑制すれば油上がりを更に低減することができる。

そこで本発明は、油上がりを低減することを目的とする。

上記本発明の目的は、
密閉容器内で、モータが配設されている第一の空間と、密閉容器と吐出パイプとが接続されている部分の第二の空間とを仕切る仕切板を有し、
密閉容器と固定スクロールとの間にガス圧縮部外周ガス連通路を構成し、
密閉容器とフレームとの間にフレーム部外周ガス連通路を構成し、
密閉容器とステータとの間に電動機部外周ガス連通路を構成し、
密閉容器と仕切板との間に仕切板外周ガス連通路を構成して、
これら各外周ガス連通路はクランク軸回りの角度位置を合わせて同じ位置に配置し一直線状に構成されることを特徴とする高圧チャンバ型の横型スクロール圧縮機
によって達成される。

本発明によれば、油上がりを低減することができる。

横型スクロール圧縮機の縦断面図。 ガス圧縮部外周ガス通路の配置を示す吸入管側から見た横断面図。 フレーム部外周ガス通路の配置を示す吸入管側から見た横断面図。 電動機部外周ガス通路の配置を示す吸入管側から見た横断面図。 仕切板外周ガス通路の配置を示す吸入管側から見た横断面図。

本発明は、ガス圧縮部内部より吐出される圧縮ガスが第一番目に通過するガス圧縮部に設けるガス通路をガス圧縮部外周に配置し、このガス圧縮部外周に設ける第一番目のガス通路を通過したガスが吐出空間に向かう際に通過するフレーム部，電動機部および仕切板に設けるガス通路は、回転軸方向から見て前記ガス圧縮部外周に設けた通路と同じ位置に配置し一連のガス連通路に構成することにより、回転軸方向だけに向かうガス流を形成することができ、圧縮機内の下部に溜まる油が再飛散することを抑制し油上がりを低減する。

以下、実施例を図面を用いて説明する。

本実施例では、ガス圧縮部１０と電動機２０の間に駆動軸３０を支持する軸受を保持するフレーム部４０を備えた横型スクロール圧縮機の例を説明する。

図１は本実施例の横型スクロール圧縮機の縦断面図である。密閉容器６０内部にはガス圧縮部１０，軸受を保持するフレーム部４０，電動機２０が収納される。駆動軸（クランク軸）３０を介してガス圧縮部１０と電動機２０が連結され、駆動軸３０は密閉容器６０内部に固定設置されているフレーム部４０に収納された主軸受４１およびすべり軸受によって支持されている。また、密閉容器６０には吸入管６１および吐出管６２が取付けられ、密閉容器６０内は仕切板５０により隔てられた吐出管６２を備える吐出空間６４が形成される。つまり、仕切板５０は、密閉容器内で、モータが配設されている第一の空間と、密閉容器と吐出パイプとが接続されている部分の第二の空間とを仕切っている。ガス圧縮部１０は台板に渦巻状に直立したラップを持つ固定スクロール１１および旋回スクロール１２を互いに噛み合わせて構成される。

固定スクロール１１にはガス圧縮部吸入口１４およびガス圧縮部吐出口１５が設けられている。旋回スクロール１２の反ラップ側にはすべり軸受を内径に備える筒状のボスを突設し、駆動軸３０の先端に備わるクランクピン３１が挿入され、電動機２０の回転によるクランクピン３１の偏心回転が旋回スクロール１２を駆動する。また、旋回スクロール１２の反ラップ側にオルダム継手１３が配設され、旋回スクロール１２は自転することなく旋回運動し冷媒ガスを吸入する。

冷媒ガスは吸入管６１およびガス圧縮部吸入口１４を通過し固定スクロール１１と旋回スクロール１２のラップで形成される密閉空間に吸入され、密閉空間は中央部へ移動しながら、その容積が減少され圧縮される。そして、冷媒ガスはガス圧縮部吐出口１５より密閉容器６０の内部空間へ吐出される。圧縮ガスは、ガス圧縮部１０，フレーム部４０，電動機２０，仕切板５０に設けるガス圧縮部外周ガス連通路７０，フレーム部外周ガス連通路７１，電動機部外周ガス連通路７２および仕切板外周ガス連通路７３を通過し、吐出管６２より圧縮機外へ排出される。

圧縮機外部と接続されている吐出管６２を備え仕切板５０により隔てられた吐出空間６４の下部６３Ｄには油が寄せられ、圧力容器となる密閉容器６０内部で最も高い油面を維持する。フレーム部４０の内部に備わる軸受に潤滑油を供給するためにフレーム部４０には給油パイプ５１を取付け、容器下部の油溜まり６３（６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄ）より油を吸い上げ軸受へ給油するが、給油パイプ５１は高油面の吐出空間６４の下部６３Ｄへつなげ、ここから油を吸い上げる構造にして、給油不足を防ぎ信頼性を向上させている。

次に固定スクロール１１の吐出口１５から吐出された冷媒ガスと油の流れについて説明する。図１中実線矢印は冷媒ガスの流れを示す。ガス圧縮部１０で圧縮された冷媒ガスが固定スクロール１１の吐出口１５から吐出され、密閉容器６０の吸入管６１側側面に衝突する。これにより、冷媒ガスは四方へ拡散し、油は図１中破線矢印に示すように下方６３Ａへ滴下し、冷媒ガス中に含まれる油が分離される。油溜まり６３Ａに溜まった油はガス圧縮部下側油連通路８０，フレーム部下側油連通路８１，電動機部下側油連通路８２および仕切板下側油連通路８３を介し吐出空間６４の下部油溜まり６３Ｄに流出し、給油パイプ５１を介し軸受に給油される。油が分離され四方に拡散した冷媒ガスはガス圧縮部外周ガス連通路７０，フレーム部外周ガス連通路７１，電動機部外周ガス連通路７２および仕切板外周ガス連通路７３を通り吐出空間６４に流出し、吐出管６２を介し圧縮機外へ排出される。

図２はガス圧縮部外周ガス通路７０（７０ａ，７０ｂ，７０ｃ）を三ヶ所に配置する場合の実施例を示す吸入管側から見た横断面図であり、本実施例の構造をさらに詳細に説明する。

ガス圧縮部１０で圧縮された冷媒ガスが固定スクロール１１の吐出口１５から吐出され、密閉容器６０の吸入管６１側側壁面に衝突し油が分離された冷媒ガスは、ガス圧縮部１０，フレーム部４０，電動機２０，仕切板５０を通過し、吐出管６２へ向かう。

この際、第一番目にガス圧縮部１０を通過するが、ガス通路は固定スクロール１１、すなわちガス圧縮部１０外周にガス圧縮部外周ガス連通路７０ａ，７０ｂおよび７０ｃの如く三ヶ所設ける。

第二番目にフレーム部４０を通過するが、図３に示すフレーム部外周ガス通路７１ａ，７１ｂおよび７１ｃの配置の通り、第一番目のガス圧縮部外周ガス連通路７０ａ，７０ｂおよび７０ｃとそれぞれ同じ位置に配置する。

第三番目に電動機２０を通過するが、図４に示す電動機部外周ガス通路７２ａ，７２ｂおよび７２ｃの配置の通り、同じく第一番目のガス圧縮部外周ガス連通路７０ａ，７０ｂおよび７０ｃとそれぞれ同じ位置に配置する。

最後に仕切板５０を通過するが、図５に示す仕切板外周ガス通路７３ａ，７３ｂおよび７３ｃの配置の通り、これも同じく第一番目のガス圧縮部外周ガス連通路７０ａ，７０ｂおよび７０ｃとそれぞれ同じ位置に配置する。

これにより７０ａ，７１ａ，７２ａおよび７３ａは一連となるガス連通路ａを構成し、同様に７０ｂ，７１ｂ，７２ｂおよび７３ｂは一連となるガス連通路ｂを構成し、７０ｃ，７１ｃ，７２ｃおよび７３ｃは一連となるガス連通路ｃを構成する。

本構成は、各部材に設けるガス通路を各部材の外周に配置することで、密閉容器６０内壁がガス通路案内部材の役割を果たさせ、冷媒ガスは密閉容器６０内壁に沿った回転軸方向への流れがより多く形成されることにより、冷媒ガス流の乱れを抑制する。

また、各部材に設けるガス通路を第一番目に通過するガス圧縮部外周ガス連通路７０と回転軸方向から見て同じ位置に配置し、つまりクランク軸回りの角度位置を合わせることで、一連となるガス連通路を構成することで、前行程のガス通路出口から流出する冷媒ガスが向かう直線方向に次行程の入口は配置され、次行程の部材の側壁への衝突する冷媒ガスが減ることにより、冷媒ガス流の乱れを抑制する。

さらに、前行程のガス通路出口面積に対し、次行程のガス通路入口面積を同一の面積以上に構成する。換言すれば、各ガス連通路は、吐出管６２に近づくに従って、通路の断面積が大きくなるということである。こうすることで、前行程のガス通路出口から流出した冷媒ガスを次行程の入口へ流入しやすくさせ、入口周辺の側壁へ衝突する冷媒ガスが減ることにより、冷媒ガス流の乱れを抑制する。

よって、吐出口１５より冷媒ガスが吐出され密閉容器６０の吸入管６１側側壁面に衝突する一度目の分離が行われた後における吐出管６２へ向かう冷媒ガスの流れにおいて、冷媒ガス流の乱れによる下部油溜まり６３に溜まる油に対する影響を低減し、油の再飛散を抑制することができ油上がりを低減する。

これらの効果により、特許文献１，２に示される通路案内部材を廃することを可能とする。

実施例１では図２，図３，図４および図５を用いて、一連となるガス連通路は三ヶ所の構成となる例を挙げ説明したが、少なくとも一ヶ所以上のガス通路を実施例１に述べた配置，構成と同様とすることにより、下部油溜まり６３に溜まる油の再飛散を抑制することができ油上がりを低減し、通路案内部材を廃することを可能とする。

実施例１では図１を用いて、電動機２０をガス圧縮部１０側のみで保持する片持構造の場合を例に挙げ説明したが、特許文献１の如く電動機２０と仕切板５０側にも軸受を備え、電動機２０をガス圧縮部１０側と仕切板５０側両側にて保持する両持構造を採用し、副軸受を保持するフレームが追加されても、追加部材に設置するガス通路を実施例１に述べた配置，構成と同様とすることにより、下部油溜まり６３に溜まる油の再飛散を抑制することができ油上がりを低減し、通路案内部材を廃することを可能とする。

以上をまとめると次のようである。

横型圧縮機の場合、密閉容器内に収納される部材により区切られた各空間すべてにわたって、空間下部に油が溜まるため、回転軸方向以外のガス流が形成されると、下部に溜まった油の再飛散を招くこととなる。しかし、以上の各実施例によれば、冷媒ガスを衝突させることによる油分離は、ガス圧縮部内部より吐出された直後にのみ行い、その後は、区切られた空間同士を連通するガス通路は密閉容器内を区切る部材の外周に配置し、さらに、回転軸方向から見て同じ位置に配置することにより回転軸方向だけに向かうガス流を形成することができる。従って、圧縮機内の下部に溜まる油が再飛散することを抑制し、油上がりを低減し、大きくまたは複雑な構造をしたガス通路案内部材を廃することができる。

１０ ガス圧縮部
１１ 固定スクロール
１２ 旋回スクロール
１３ オルダム継手
１４ ガス圧縮部吸入口
１５ ガス圧縮部吐出口
２０ 電動機
２１ ステータ
２２ ロータ
３０ 駆動軸
３１ クランクピン
４０ フレーム部
４１ 主軸受
５０ 仕切板
５１ 給油パイプ
６０ 密閉容器
６１ 吸入管
６２ 吐出管
６３ 油溜まり
６４ 吐出空間
７０ ガス圧縮部外周ガス連通路
７１ フレーム部外周ガス連通路
７２ 電動機部外周ガス連通路
７３ 仕切板外周ガス連通路
８０ ガス圧縮部下側油連通路
８１ フレーム部下側油連通路
８２ 電動機部下側油連通路
８３ 仕切板下側油連通路

Claims (5)

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ガス圧縮部、軸受を保持するフレーム部および駆動軸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ガス圧縮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、
   前記ガス圧縮部、前記フレーム部および前記電動機部が配置される空間から、前記吐出管が配置された空間を隔てる仕切板を設け、吐出空間を構成し、
   前記ガス圧縮部，前記フレーム部，前記電動機部および前記仕切板により区切られた空間同士を連通し、圧縮ガスを前記吐出空間へ通過させるためのガス通路を有し、
   ガス圧縮部内部より吐出される圧縮ガスが第一番目に通過する前記ガス圧縮部に設けるガス通路はガス圧縮部外周に配置し、このガス圧縮部外周に設ける第一番目のガス通路を通過したガスが前記吐出空間に向かう際に通過する前記フレーム部，前記電動機部および前記仕切板は、回転軸方向から見て前記ガス圧縮部外周に設けた通路と同じ位置に配置し前記駆動軸と平行に一直線状に構成されるガス連通路を有す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、
   前記ガス圧縮部，前記フレーム部，前記電動機部および前記仕切板に同じ位置に配置する一連に構成されるガス通路は、前行程のガス通路出口面積に対し、次行程のガス通路入口面積を同一の面積以上に構成していることを特徴とする横型スクロール圧縮機。
3. ステータとロータで構成されるモータによってクランク軸を回転させることによって、固定スクロールとフレームとの間に配設される旋回スクロールを旋回させ、前記旋回スクロールと前記固定スクロールとで形成される圧縮室の容積を変化させることによって冷媒を圧縮して、密閉容器内に高圧の冷媒を吐出して、その後吐出パイプから前記密閉容器外に高圧の冷媒を吐出する高圧チャンバ型の横型スクロール圧縮機において、
   前記密閉容器内で、前記モータが配設されている第一の空間と、前記密閉容器と前記吐出パイプとが接続されている部分の第二の空間とを仕切る仕切板を有し、
   前記密閉容器と前記固定スクロールとの間にガス圧縮部外周ガス連通路を構成し、
   前記密閉容器と前記フレームとの間にフレーム部外周ガス連通路を構成し、
   前記密閉容器と前記ステータとの間に電動機部外周ガス連通路を構成し、
   前記密閉容器と前記仕切板との間に仕切板外周ガス連通路を構成して、
   これら各外周ガス連通路は前記クランク軸回りの角度位置を合わせて同じ位置に配置し前記クランク軸と平行に一直線状に構成されることを特徴とする高圧チャンバ型の横型スクロール圧縮機。
4. 請求項３において、
   前記仕切板に、前記クランク軸の軸受け機能を持たせたことを特徴とする高圧チャンバ型の横型スクロール圧縮機。
5. 請求項３において、
   前記各外周ガス連通路は、前記吐出パイプに近づくに従って、通路の断面積が大きくなることを特徴とする高圧チャンバ型の横型スクロール圧縮機。

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