JPH0431689A - スクロール圧縮機およびそれを用いた冷凍サイクル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は一つの容器内に二つのスクロール圧縮機構を収
納したスクロール圧縮機と、それを用いる冷凍サイクル
に関するものである。

［従来の技術］ 従来、冷凍サイクル中に、夫々独立した容器に内蔵され
た複数台の圧縮機を使用して、それらの運転の選択・組
合せにより容量制御を行なうことは公知である。この場
合、容量制御範囲を拡げるために、容量の大きな圧縮機
と容量の小さな圧縮機を組合せて使用することも実施さ
れている。かかる複数台の圧縮機の組合せ使用において
問題となるのは各圧縮機への給油であり、特に各圧縮機
が独立して夫々の容器内に油溜を有する場合、運転に伴
い一方の圧縮機の油溜から他方の圧縮機の油溜に油が移
行して保有油量の偏在が起り易いという問題があり、従
って、各圧縮機容器内の保有油量を長期に亘って一定に
保持する為には様々の格別の工夫を要する。

この問題を、複数台の圧縮機構を同一容器内に収納して
油溜を共有化することにより、解決した圧縮機は公知で
ある。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記最後に述べたタイプの公知の圧縮機は、圧
縮機の容量を変更する場合、同一容器内に収納する圧縮
機構の構造・仕様を変更するものであり、収納される圧
縮機構の種類１組合せが多岐に亘るため、生産やサービ
ス、更にはそのための部品管理に多大のコストを要する
。

よって、本発明の目的は、上記タイプの圧縮機として、
生産、サービス、サービス部品の管理を簡単にし、しか
も容量変化を容易に行えるようにして、多用途に適用で
きるスクロール圧縮機を提供することにある。また、他
の目的は該スクロール圧縮機を用いる冷凍サイクルを提
供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明のスクロール圧縮機では、２台のスクロール圧縮
機構を同一容器に収納して油溜りを共用化していると共
に、この２台の圧縮機構を構成する圧縮要素、駆動軸、
電動機等の構成要素は全く同一の構造・仕様のものとし
、更に、各々の圧縮機構は商用電源による運転と周波数
可変インバータによる可変速運転とのいずれも可能なも
のとした。

［作　　　用］ 同一容器内に圧縮機構が２台収納され、油溜りが共用化
されているために、各圧縮機構への給油は同等に確保さ
れるので、各圧縮機構への給油量を確保するための複雑
な機構を必要としない。

また、収納される２台の圧縮機構の圧縮要素、駆動軸、
電動機等の構成要素が同一の構造・仕様のものであるた
め、両圧縮機構に対して同一部品を生産すればよく、製
作や管理の手間・コストが軽減され、また、容器内への
組込みの誤りも生じない。更に、冷凍サイクルへの圧縮
機の組込み時や電源の接続または圧縮機の交換時に作業
の誤りを生じない。また上記両圧縮機構の商用電源また
はインバータによる駆動の選択・組合せに依って容易に
様々な容量を得ることができる。

［実　施　例］ 第１図に本発明の一実施例に係る圧縮機の全体断面図、
第２図にその部分拡大断面図を示す。

圧縮機１は、密閉容器２内に２台の同一構造・仕様の圧
縮機構３，３を、互いに電動機側を内側として、水平、
同軸的に収納している。

各々の圧縮機構３は、スクロール圧縮要素４、駆動軸５
．ｌ＠駆動軸を支承するフレーム６、および電動機７か
ら構成されている。

これら圧縮機構３，３は同一構造・仕様であるので、以
下、そのうち一方のものについて説明する。

スクロール圧縮要素４は、旋回スクロール８、固定スク
ロール９からなる。旋回スクロール８は台板１０に直立
した渦巻き状のラップ１１を有し、台板１０の背面には
、旋回軸受１２を有する。旋回スクロールの台板１０の
背面には旋回スクロールの自転を防止するためのオルダ
ムリング１３が設置され、また、台板１０には旋回スク
ロールと固定スクロールで形成される圧縮室１４と旋回
スクロール背面側に在る背圧室１５とを連通ずる均圧孔
１６が設けである。背圧室１５は旋回スクロールの台板
１０とフレーム６とで囲まれて形成されている。

固定スクロール９は台板１７に直立した渦巻き状のラッ
プ１８を有し、台板１７の中心部には吐出孔１９を、ま
た外周部には吸入孔２０を有する。

また、台板１７には圧縮室１４に冷媒液を噴射するため
のインジェクション孔２１が設けられている。

駆動軸５はフレーム６で支承され、一端に偏心軸２２を
有する。また駆動軸は、中心には偏心軸２２の端面に開
口する給油孔２３を有し、また、この給油孔２３と軸５
の外面を連通ずる給油孔２４を有する。また駆動軸５に
はバランスウェイト２５が取り付けられている。

フレーム６に設けられたモータ側軸受２６とスクロール
側軸受２７なる二つの軸受は駆動軸５を支承する。電動
機側軸受２６は軸受内面に螺旋状の溝を有し、この溝の
粘性ポンプ作用により、モータ側軸受２６への給油量を
確保している。スクロール側軸受２７が図示の如く転が
り軸受である場合は、スクロール側軸受２７とモータ側
軸受２６との間にシールの役目をする軸受を設ける。

また、フレーム６には吸油管２８が設置され、密閉容器
下部の油溜２９の油を駆動軸５の吸油孔２４部へ供給す
る。

電動機７はステータ３０とロータ３１より成る。

旋回スクロール８と固定スクロール９は互いにラップを
内側として組合され、固定スクロール９はフレーム６に
ボルト３２により締結されている。

更に固定スクロールとフレームは、それらを貫通するボ
ルト３３により、密閉容器２の内壁面に設けられた取付
座３４に締結されている。

駆動軸５の偏心軸部２２は旋回軸受１２に挿入され、駆
動軸５の他端には電動機のロータ３１が取付けられてい
る。また電動機のステータ３０はボルト３５によりフレ
ーム６に締結されている。

固定スクロール９とフレーム６の外周部の上部には吐出
孔１９より吐出されたガスを電動機側へ流すためのガス
通路３６を成す溝が、また下部には油溜２９の固定スク
ロール側の油面と電動機側の油面とを同等に保つための
油通路を成すバランス溝３７が設けである。取付座３４
にも、これらの溝に対応した溝が設けである。

固定スクロール９の吸入孔２０内には、スプリング３８
と弁３９とが組込まれ、更に密閉容器２を貫通する吸入
管４０がシールリング４１を介して挿入されている。弁
３９はスプリング３８により、吸入管４０の端部で形成
されている弁座に押し付けられて逆止弁を構成している
。

吸入管４０を固定スクロール９の吸入孔２０内に挿入す
る場合、組立上、吸入管４０と吸入孔２０とを完全に同
軸的にすることは困難で、一般に吸入孔２０に対して吸
入管４０は若干傾斜した状態で組み付けられることが多
い。そこで、本実施例では、吸入孔２０内において弁３
９は、吸入孔２０内における吸入管４０の傾きに比べて
より大きく傾くことができる様に、第３図に示す如く、
吸入孔２０と弁３９とのギャップｇ□及び弁３９の軸方
向長さＱｌと、吸入孔２０と吸入管４０とのギャップｇ
２及び該吸入孔２ｏ内でのその長さＱ２との関係が定め
である。すなわち、ｇ工／ｎ１＞ｇｚ／Ｑｚ の関係となる様に定めである。これにより、吸入管４０
が若干傾いていても（即ち、弁座となる吸入管４０の端
面が吸入孔２０の軸線に対して若干傾いていても）、弁
３９は吸入管４０の端面、すなわち弁座に完全に密着し
て逆止弁としての作用を完全にすることが可能である。

インジェクション孔２１には、シールリング４２を介し
て、密閉容器２を貫通するインジェクション管４３が挿
入されている。

密閉容器２の中央胴部には、吐出口４４と各々の電動機
に対応する電源接続端子台４５が設けである。

電動機７が回転すると、駆動軸５の偏心軸２２とオルダ
ムリング１３により、旋回スクロール８は固定スクロー
ル９に対して自転なしに旋回運動を行ない、吸入管４０
、吸入孔２０より吸入したガスを圧縮し、吐出孔１９よ
り吐出する。吐出されたガスはガス通路３６を通って電
動機側へ流れ、電動機の冷却をした後、吐出口４４より
吐出される。運転中には、圧縮室１４の圧縮途中の圧力
が均圧孔１６を介して背圧室１５に導かれ、旋回スクロ
ール８を適切な力で固定スクロール９に押しつける。

圧縮機構の停止時にはスプリング３８の力で弁３９が吸
入管４０の端面を閉じて、高圧側から低圧側にガスが逆
流することを防止する。

運転中、吐出ガス温度が高い場合には、インジェクショ
ン管４３より液状の冷媒を圧縮室１４中に噴射する。圧
縮機構の停止時には、圧縮室内の圧力は瞬時に吐出圧力
となるので、停止中の圧縮機構の圧縮室内に液冷媒が噴
射されることはない。

一方、密閉容器２底部の油溜２９の油は容器２内の圧力
と背圧室１５内の圧力との差により吸油管２８．吸油孔
２４、給油孔２３を経て、スクロール側軸受２７及び旋
回軸受１２に給油され、背圧室１５に排出される。一方
、吸油管２８から吸入された油の一部は電動機側軸受部
２６に設けた粘性ポンプにより電動機側軸受２６へ給油
される。

背圧室１５へ排出された油は均圧孔１６を介して圧縮室
１４に導かれ、圧縮ガスと共に吐出孔１９より吐出され
、密閉容器２中でガスから分離され、油溜２９に戻る。

本構造の圧縮機は、（１）圧縮機構３，３の双方をイン
バータで運転する。（２）圧縮機構３，３のうち一方を
インバータで駆動、他方を商用電源で運転する。又は、
（３）双方を商用電源で運転する。

という３通りの使い方ができる。インバータ運転される
圧縮機構は、インバータ運転周波数を連続的に変えるこ
とにより回転数が連続的に変化するのでその容量が連続
的に可変である。上記（２）。

（３）の場合において商用電源で運転される１台の圧縮
機構を０Ｎ１０ＦＦ　Ｌ　、又は（１）の場合において
いずれか一方の圧縮機構を０Ｎ１０ＦＦさせることもで
きる。この様にして、本構造の圧縮機は、同一構造で、
種々の容量を出すことができる。

更に、本構造の圧縮機では同一容器に組込まれる２台の
圧縮機構が同一の構造・仕様のものであるため１組込み
の誤りを防止することができる。

しかも、１種類の圧縮機構を製作すればよいので、生産
性を向上することができると共に１部品管理のわずられ
しさを除去することができる。

第４図に本発明の圧縮機を使用する冷凍サイクルの一例
を示す。

第３図に示す冷凍サイクルは、圧縮機１．凝縮器４６、
レシーバ４７．膨張弁４８、蒸発器４９゜アキュムレー
タ５０からなる。各機器は、吐出配管５１．液配管５２
、吸入配管５３で接続されている。またレシーバ４７と
圧縮機１のインジェクション管４３はインジェクション
配管５４で接続される。

吐出配管５１には吐出圧力センサ５７と吐出ガス温度セ
ンサ５８が、吸入配管５３には吸入圧力センサ５９と吸
入ガス温度センサ６０が、また、蒸発器４９の近傍には
室内吹出空気温度センサ６１が配置されている。インジ
ェクション配管５４には、開閉弁５５が、また、その分
岐した管に逆止弁５６，５６が設置される。開閉弁５５
は、吐出ガス温度センサ５８よりの信号により開閉する
。開閉弁５５は、電磁弁のように、開閉する弁でも良い
が、吐出ガス温度により開度を変化する弁を用いると一
層効果的である。

本実施例で示した圧縮機は、密閉容Ｉ２内が吐出圧力で
あり、圧縮ｖａｎ停止時の逆流防止弁として＼、スクロ
ール圧縮要素の吸入側に前記の逆止弁３９が存在する構
造であるため、開閉弁５５はインジェクション管５５中
に１個だけ設置したが。

圧縮機構停止時の逆流防止弁がスクロール圧縮要素の吐
出側（吐出孔１９の所）に在る構造の場合には、停止中
の圧縮機構内に冷媒液が入り込むのを防ぐためには、第
５図に示すように、各々の圧縮機構へのインジェクショ
ン配管中に開閉弁５５゜５５を設ける。

第４図に示した実施例の冷凍サイクルは、冷凍機や冷房
用空調機に使用されるものである。

第６図に本発明の圧縮機を用いた冷凍サイクル・の他の
実施例を示す。本実施例の冷凍サイクルは、第４図に示
した冷凍サイクルにおいて凝縮器４６を室外側熱交換器
６２とし、蒸発器４７を室内側熱交換器６３とし、西方
弁６４とそれに伴う配管接続の追加により、ヒートポン
プサイクルとなして冷房及び暖房のいずれも可能とした
ものである。

次に、第４図または第６図に示した冷凍サイクルにおい
て、本発明の圧縮機を効果的に使用する実施例を示す。

冷凍サイクルは第４図または第６図と同一であるので重
複説明は省略する。

第７図は、圧縮機１の圧縮機構を２台とも商用電源で運
転する実施例である。各々の圧縮機構の電動機は継電器
６６．６７を介して商用電源から給電され、このうち１
方を１例えば、温度センサ６１又は６５の信号に基づき
コントローラ６８により０Ｎ１０ＦＦ運転を行なう。こ
の場合、コントローラ６８からの０Ｎ１０ＦＦ信号を、
第８図に示すように継電器６６．６７で交互切替可能と
すれば、０Ｎ１０ＦＦ運転される圧縮機構を適宜交代さ
せることが出来るので、一方の圧縮機構だけに使用が偏
る状態を回避することが出来る。

第９図は圧縮機１における２台の圧縮機構をインバータ
で運転する実施例を示す。各々の圧縮機の電動機は夫々
インバータ７１．７２で運転される。各インバータの運
転周波数の制御および０Ｎ１０ＦＦはコントローラ７５
の指示により行われる。

かかるインバータ運転の場合においても、冷凍サイクル
の要求容量に依っては、いずれか一方の圧縮機構は０Ｎ
１０ＦＦ運転としてもよく、この場合、継電器６６．６
７で切替可能とすることにより、ＯＮ／　ＯＦＦ運転さ
れる圧縮機構を適宜交代させることができ、これにより
、両方の圧縮機構の運転時間の平準化を図ることができ
る。更に図示の如くインバータをバイパスする継電器７
３．７４付き回路を設けることにより、インバータの故
障時に商用電源による運転が可能となる。

第１０図は、２台の圧縮機構のうち１台を商用電源運転
、他の１台をインバータ運転する場合の実施例を示す。

図示の如く、■方を商用電源で、他方をインバータ７１
で駆動する。コントローラ７５により、冷凍サイクル負
荷に応じてインバータの周波数を変化する。インバータ
周波数を下限まで下げても圧縮機１の容量が大きすぎる
ときは、商用電源運転側をＯＦＦする。商用電源運転側
の圧縮機構に比較してインバータ運転側の圧縮機構の運
転時間が長くなるので、適宜の時間間隔を置いて、商用
電源運転側の圧縮機構と、インバータ運転側の圧縮機構
を交代させる。

インバータに故障を生じた場合は、インバータをバイパ
スする回路により２台の圧縮機構とも筒用電源で運転す
る。

更に、一方の圧縮機構が故障した場合には、他方の圧縮
機構をインバータ（もしくは商用電源で）運転する。

以上の様な動作の切替は、第１０図に示す継電器６６．
６７．７３，７６．７７．７８の作動により行われる。

なお、前述した、圧縮機構を２台とも商用電源で、又は
インバータで運転する様にした実施例においても、一方
の圧縮機構が故障した場合には、他方の圧縮機構のみを
商用電源で又はインバータで運転する様になし得ること
は勿論である。

このように、２台の圧縮機構がインバータでも商用電源
でも運転できるので、１台の圧縮機で３通りの使い方が
可能であり、これら夫々の使い方（第１３頁に記載した
（１）、　（２）　、　（３）　）で得られる前述した
容量の制御により、多用途の容量制御が可能となる。

なお、以上の運転の説明でも述べた様に、同一容器に２
台の圧縮機構を収納し、油溜を共用化した本発明のスク
ロール圧縮機においては、一方の圧縮機構を停止し、他
方の圧縮機構のみを運転する場合がある。このとき、停
止している側の圧縮機構から冷媒ガスが洩れると、冷凍
サイクルの動作上、不具合であるばかりでなく、停止し
ている側の圧縮機構の圧縮室内に油が入り込んで行くと
いう事態が起るという点でも不具合である。このことを
防止するためには、前述の吸入孔２０に設けた逆止弁３
９の閉じ具合を完全にすることが必要であり、この意味
において、第３１ｉ！！Ｉを用いて前述した様な、逆止
弁３９の閉じ具合を完全にするための構造の採用に重要
な意義がある。

また、第１図に示した実施例では、容器２は、左右同じ
ものを中央胴部と溶接（２’　、２’　）することによ
って形成され、この中央胴部に吐出口４４と電源接続端
子台４５が設けである。すなわち、左右の２台の圧縮機
構のみならず、容器２についても左右全く同じものを用
いて製作することができ、生産上の合理化、コスト低減
が図られている。

［発明の効果コ 本発明によれば、１つの圧縮機容器中に収納される２台
の圧縮機構が互に全く同一構造であり、生産、サービス
、部品の管理が簡単になり、それらの手間・コストが低
減されると共に、組込みの誤りを防止できる。また、こ
れら圧縮機構は商用電源による運転と可変周波数インバ
ータによる運転のいずれも可能であるので、１種類の圧
縮機で３通りの使い方が可能であって、それに応じて該
圧縮機を種々の容量で使用することができ、多用途に適
した圧縮機を提供し得る。また、同一容器内で両圧縮機
構に対し油溜が共用化されているので、夫々に対する油
量を長期に亘り確保するための格別の工夫が不要である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の圧縮機構造を示す縦断面図
、第２図は同圧縮機の１つの圧縮機構部を示す縦断面図
、第３図はその吸入孔部の模式的拡大断面図、第４図は
本発明の圧縮機を使用する冷凍サイクルの一実施例の構
成図、第５図は第４図のインジェクション配管部の他の
実施例を示す図、第６図は本発明の圧縮機を使用する冷
凍サイクルの他の実施例を示す構成図、第７図〜第１゜
図は本発明の圧縮機の夫々異なる使用例を示す電源接続
系統図である。 １・・・圧縮機　　　　　２・・・密閉容器３・・・ス
クロール圧縮機構 ４・・・スクロール圧縮要素 ５・・・駈動軸　　　　　６・・・フレーム７・・・電
動機　　　　　８・・・旋回スクロール９・・・固定ス
クロール　１０・・・台板１１・・・ラップ　　　　１
２・・・旋回軸受１３・・・オルダムリング １４・・・圧縮室　　　　１５・・・背圧室１６・・・
均圧孔　　　　１７・・台板１８・・・ラップ　　　　
１９・・・吐出孔２０・・・吸入孔　　　　２１・・・
インジェクション孔２２・・・偏心軸　　　　２３・・
・給油孔２４・・・吸油孔　　　　２５・・・バランス
ウェット２６・・・モータ側軸受　２７・・・スクロー
ル側軸受２８・・・吸油管　　　　２９・・・油溜３０
・・・ステータ　　　３１・・・ロータ３２．３３・・
・ボルト　３４・・・取付座３５・・・ステータボルト ３６・・・ガス通路　　　３７・・・バランス溝３８・
・・スプリング　　３９・・・弁４０・・・吸入管　　
　　４１．４２・・・シールリング４３・・・インジェ
クション管 ４４・・・吐出口　　　　４５・・・電源端子台４６・
・・凝縮器　　　　４７・・・レシーバ４８・・・膨張
弁　　　　４９・・・蒸発器５０・・・アキュムレータ ５１・・・吐出配管　　　５２・・・液配管５３・・・
吸入配管 ５４・・・インジェクション配管 ５５・・・開閉弁　　　　５７・・・吐出圧カセンサ５
８・・・吐出ガス温度センサ ５９・・・吸入圧力センサ ６０・・・吸入ガス温度センサ ６１・・・温度センサ　　６２・・・室外側熱交換器６
３・・・室内側熱交換器 ６４・・・四方弁　　　　６５・・・温度センサ６６、
６７、６９．７０．７３．７４．７６、７・７，７８・
・・継電器６８、７５・・・コントローラ ７１、７２・・・インバータ。 他 名 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　台板および台板上に直立した渦巻き状のラップを各
   々有する旋回スクロールと固定スクロールとを互いにラ
   ップを内側にして組合せてなるスクロール圧縮要素と、
   旋回スクロールを駆動する駆動軸と、前記スクロール圧
   縮要素および駆動軸を支持するフレームと、駆動軸を回
   転させる電動機と、から各々なる２台の同一構造の圧縮
   機構を同一容器内に水平に同軸的に配置し、該容器底部
   の共通の油溜から各圧縮機構に給油する構造となし、且
   つ、前記２台の圧縮機構が商用電源による定速運転及び
   可変周波数インバータによる可変速運転のいずれも可能
   であることを特徴とするスクロール圧縮機。 ２　冷媒圧縮機として請求項１記載のスクロール圧縮機
   を用い、該圧縮機の２台の圧縮機構の両方を商用電源に
   よる定速運転とし、冷凍サイクルの要求容量に応じて、
   そのうちの一方をオン／オフ運転する様にしたことを特
   徴とする冷凍サイクル。 ３　冷媒圧縮機として請求項１記載のスクロール圧縮機
   を用い、該圧縮機の２台の圧縮機構のうち一方を商用電
   源による定速運転とし、他方を冷凍サイクルの要求容量
   に応じた可変周波数インバータによる可変速運転とした
   ことを特徴とする冷凍サイクル。 ４　冷凍サイクルの要求容量に依っては、商用電源によ
   り運転されるスクロール圧縮機構をオン／オフ運転する
   様にした請求項３記載の冷凍サイクル。 ５　冷媒圧縮機として請求項１記載のスクロール圧縮機
   を用い、該圧縮機の２台の圧縮機構の両方を冷凍サイク
   ルの要求容量に応じた可変周波数インバータによる可変
   速運転としたことを特徴とする冷凍サイクル。 ６　冷凍サイクルの要求容量によっては、一方の圧縮機
   構をオン／オフ運転する様にした請求項５記載の冷凍サ
   イクル。 ７　２台の圧縮機構の前記運転上の立場を時間間隔を置
   いて互に交代させる様にした請求項２，３，４又は６記
   載の冷凍サイクル。 ８　インバータの故障のときは、故障したインバータで
   運転されていた圧縮機構を商用電源で運転する様にした
   請求項３，４，５又は６記載の冷凍サイクル。 ９　一方の圧縮機構の故障のときは、他方の圧縮機構の
   みを運転する様にした請求項２ないし８のいずれか記載
   の冷凍サイクル。