JPWO2018186203A1 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

密閉容器（１０）内を高圧空間と低圧空間に区画する仕切板（２０）と、密閉容器（１０）に設けられた冷媒吸入管（１３）とを備え、冷媒吸入管（１３）から導入した冷媒を衝突させる整流板（１６０）を設け、さらに固定スクロール（３０）の吸入部（３８）と仕切板（２０）の間の高さ位置に遮蔽板（１８０）を設けることにより、冷媒吸入管（１３）から吸入された冷媒は、整流板（１６０）により仕切板（２０）に向かって流れ、仕切板（２０）に向かって流れた冷媒は、圧縮機構部（１７０）に吸入される前に、遮蔽板（１８０）に衝突することで、高温の仕切板（２０）に接触することを防止でき、それにより仕切板（２０）により冷媒が加熱されることがなく、体積効率向上により圧縮機の高効率化を実現することができる。

Description

本発明は、スクロール圧縮機に関するものである。

従来、この種のスクロール圧縮機は、密閉容器内に仕切板を設けることで、仕切られた低圧空間に固定スクロール及び旋回スクロールを有した圧縮要素と、この旋回スクロールを旋回駆動する電動機とを配置した密閉型スクロール圧縮機が知られている。

そして、この種の密閉型スクロール圧縮機では、冷媒は、冷媒吸入管を介して密閉容器の内部の低圧空間に導入され、その際、そこに設けられている吸入バッフルに衝突し、衝突後の冷媒は、圧縮要素へと流入する。そして、圧縮要素で圧縮された冷媒を、固定スクロールの吐出ポートを介して、仕切板で仕切られた高圧空間に吐出させる構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平４−２５５５９５号公報

しかしながら、前記従来の構成では、冷媒が吸入バッフルに衝突することで、吸入バッフルから流出する冷媒の流れ方向は、電動機の回転軸と平行、すなわち鉛直上方向になる。そのため、吸入バッフルから反電動機側へ流出した冷媒は、圧縮要素の上方側に配置されている仕切板に衝突する。

なお、仕切板は高圧空間と接触しているため、高温状態にある。そのため、冷媒が、仕切板と接触することで加熱されるため、圧縮要素に吸入される冷媒密度が低下し、体積効率が低下してしまうという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、体積効率を向上させたスクロール圧縮機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のスクロール圧縮機は、密閉容器内を高圧空間と低圧空間に区画する仕切板と、仕切板に隣接する固定スクロールと、固定スクロールに噛み合わされ、圧縮室を形成する旋回スクロールと、旋回スクロールの自転を防止する自転抑制部材と、旋回スクロールを支持する主軸受とを有し、固定スクロール、前記旋回スクロール、前記自転抑制部材、及び前記主軸受を、低圧空間に配置し、固定スクロール及び前記旋回スクロールを、前記仕切板と前記主軸受との間に配置したスクロール圧縮機であって、低圧空間に冷媒を吸入させる冷媒吸入管を前記密閉容器に設けるとともに、前記冷媒吸入管から導入された冷媒を衝突させる整流板と、前記固定スクロールの吸入部と前記仕切板の間の高さ位置に遮蔽板を設けたことを特徴とするスクロール圧縮機である。

これによって、吸入された冷媒は、直接、仕切板に接触することがないため、仕切板により加熱されることもなく、吸入密度の低下を抑制でき、体積効率向上効果を得ることができる。

本発明によれば、体積効率を向上させたスクロール圧縮機を提供することができる。

（ａ）本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の構成を示す縦断面図（ｂ）図１（ａ）の固定スクロールの上方から見た断面図 本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の整流板と遮蔽板とを一体形成した部材の斜視図 （ａ）本発明の他の実施の形態におけるスクロール圧縮機の構成を示す縦断面図（ｂ）図３（ａ）の固定スクロールの上方から見た断面図

第１態様は、密閉容器内を高圧空間と低圧空間に区画する仕切板と、仕切板に隣接する固定スクロールと、固定スクロールに噛み合わされ、圧縮室を形成する旋回スクロールと、旋回スクロールの自転を防止する自転抑制部材と、旋回スクロールを支持する主軸受とを有し、固定スクロール、前記旋回スクロール、前記自転抑制部材、及び前記主軸受を、低圧空間に配置し、固定スクロール及び前記旋回スクロールを、前記仕切板と前記主軸受との間に配置したスクロール圧縮機であって、低圧空間に冷媒を吸入させる冷媒吸入管を前記密閉容器に設けるとともに、前記冷媒吸入管から導入された冷媒を衝突させる整流板と、前記固定スクロールの吸入部と前記仕切板の間の高さ位置に遮蔽板を設けたことを特徴とするスクロール圧縮機である。

これにより、吸入された冷媒が仕切板により加熱されることもなく、吸入密度の低下を抑制でき、体積効率向上効果を得ることができる。

第２態様は、特に、第１態様に加え、遮蔽板を密閉容器の内壁に設けるものである。

これにより、遮蔽板の振動を低減でき、また、固定スクロールからの熱伝導も低減できるため、冷媒を加熱することなく、効率的に圧縮室に導入することができる。

第３態様は、特に、第１態様に加え、遮蔽板を固定スクロールに設けるものである。

これにより、遮蔽板を固定スクロールにボルト留め等で容易に固定することができる。

第４態様は、特に、第１から第３態様に加え、遮蔽板は、前記整流板の上側開口部を覆うとともに、少なくとも前記固定スクロールの前記吸入部の開口範囲を覆うように設けたことを特徴とするものである。

これにより、吸入冷媒を、遮蔽板に一旦衝突させ、固定スクロールの吸入部にスムーズに流入させることができるため、仕切板によって加熱されることなく、吸入冷媒の密度低下を抑制でき、さらに、固定スクロールの吸入部への流路抵抗が少ないため、効率向上効果を得ることができる。

第５態様は、特に、第１から第４態様に加え、前記整流板と前記遮蔽板とは、一体的に形成されていることを特徴とするものである。

これにより、整流板から流出した冷媒を、確実に衝突させる位置に、遮蔽板を配置させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１にかかるスクロール圧縮機の縦断面図を示すものである。なお、本発明の実施の形態における上下方向とは、各図におけるＺ軸方向である。

圧縮機１は、図１に示すように、上下方向に長手方向を有する円筒状の密閉容器１０を、外殻として備えている。

圧縮機１は、密閉容器１０の内部に、冷媒を圧縮するための圧縮機構部１７０と、圧縮機構部１７０を駆動するための電動機８０を備えた密閉型スクロール圧縮機である。圧縮機構部１７０は、少なくとも、固定スクロール３０、旋回スクロール４０、主軸受６０及びオルダムリング９０で構成される。

密閉容器１０の内部上方には、密閉容器１０の内部を上下に仕切る仕切板２０が設けられている。仕切板２０は、密閉容器１０の内部を、高圧空間１１と低圧空間１２とに区画している。高圧空間１１は、圧縮機構部１７０で圧縮された後の高圧の冷媒で満たされる空間であり、低圧空間１２は、圧縮機構部１７０で圧縮される前の低圧の冷媒で満たされる空間である。

密閉容器１０は、密閉容器１０の外部と低圧空間１２とを連通させる冷媒吸入管１３と、密閉容器１０の外部と高圧空間１１とを連通させる冷媒吐出管１４とを備えている。圧縮機１は、冷媒吸入管１３を介して、密閉容器１０の外部に設けられた冷凍サイクル回路（図示せず）から、低圧空間１２に低圧の冷媒を導入する。また、圧縮機構部１７０で圧縮された高圧の冷媒は、まず、高圧空間１１に導入される。その後、高圧空間１１から冷媒吐出管１４を介して、冷凍サイクル回路に吐出される。

低圧空間１２の底部には、潤滑油が貯留される油溜まり１５が形成されている。

圧縮機１は、低圧空間１２に、固定スクロール３０と、旋回スクロール４０とを備えている。固定スクロール３０は、非旋回スクロールである。固定スクロール３０は、仕切板２０の下方に隣接して配置されている。旋回スクロール４０は、固定スクロール３０の下方に、固定スクロール３０と噛み合わされて、配置されている。

固定スクロール３０は、円板状の固定スクロール端板３１と、固定スクロール端板３１の下面に立設された渦巻状の固定渦巻きラップ３２とを備えている。旋回スクロール４０は、円板状の旋回スクロール端板４１と、旋回スクロール端板４１の上面に立設された渦巻状の旋回渦巻きラップ４２と、下方ボス部４３とを備えている。下方ボス部４３は、旋回スクロール端板４１の下面の略中央に形成された円筒状の突起である。
旋回スクロール４０の旋回渦巻きラップ４２と固定スクロール３０の固定渦巻きラップ３２とを噛み合わせることで、旋回スクロール４０と固定スクロール３０との間に、圧縮室５０が形成される。圧縮室５０は、旋回渦巻きラップ４２の内壁側と、外壁側とに形成される。固定スクロール３０及び旋回スクロール４０の下方には、旋回スクロール４０を支持する主軸受６０が設けられている。旋回スクロール４０は、固定スクロール３０と主軸受６０との間に配置される。主軸受６０は、中心部に軸受部６１を形成し、密閉容器１０の内壁に固定される。

回転軸７０は、図１において上下方向に長手方向を有する軸である。回転軸７０の一端側は、軸受部６１により軸支され、他端側は、副軸受１６で軸支される。副軸受１６は、低圧空間１２の下方、望ましくは、油溜まり１５内に設けられた軸受である。回転軸７０の上端には、回転軸７０の軸心に対して偏心した偏心軸７１が設けられている。偏心軸７１は、スイングブッシュ７８及び旋回軸受７９を介して、下方ボス部４３に摺動自在に挿入されている。下方ボス部４３は、偏心軸７１によって、旋回駆動される。

回転軸７０の内部には、潤滑油が通過する油路７２が形成されている。油路７２は、回転軸７０の軸方向に形成された貫通孔である。油路７２の一端は、回転軸７０の下端に設けられた吸込口７３として、油溜まり１５内に開口している。吸込口７３の上部には、吸込口７３から油路７２に潤滑油を汲み上げるパドル７４が設けられている。

回転軸７０は、電動機８０に連結されている。電動機８０は、主軸受６０と副軸受１６の間に配置されている。電動機８０は、密閉容器１０に固定されたステータ８１と、このステータ８１の内側に配置されたロータ８２とを備えている。

旋回スクロール４０と主軸受６０との間には、自転抑制部材（オルダムリング）９０が設けられている。オルダムリング９０は、旋回スクロール４０の自転を防止する。これにより、旋回スクロール４０は、固定スクロール３０に対して自転することなく、旋回運動をする。なお、自転抑制部材９０としては、オルダムリング以外に、JP1984-58188A、JP1985-104787A、JP1990-140483A、JP1994-330870A、JP1996-74754A、JP2003-201977A、JP1999-148473Aで開示されている機構を用いることができる。

固定スクロール３０、旋回スクロール４０、電動機８０、オルダムリング９０及び主軸受６０は、低圧空間１２に配置されている。また、固定スクロール３０及び旋回スクロール４０は、仕切板２０と主軸受６０との間に配置されている。

仕切板２０及び主軸受６０は、密閉容器１０に固定されている。固定スクロール３０及び旋回スクロール４０のうち少なくとも弾性体（図示せず）が設けられた一方は、仕切板２０と主軸受６０との間の少なくとも一部、より詳細には、仕切板２０と旋回スクロール４０との間、または、固定スクロール３０と主軸受６０との間を、軸方向に移動自在に設けられている。

冷媒吸入管１３と圧縮機構部１７０の吸入部３８との間には整流板１６０を設けている。整流板１６０は、冷媒吸入管１３の吸入口に対向する位置に配置する。整流板１６０を冷媒吸入管１３の吸入口に対向する位置に配置することで、整流板１６０の冷媒吸入管１３側の上方には上側開口部１６０ａが形成され、整流板１６０の冷媒吸入管１３側の下方には下側開口部１６０ｂが形成される。

圧縮機１の動作、作用について説明する。電動機８０の駆動により、ロータ８２とともに回転軸７０が回転する。偏心軸７１とオルダムリング９０とによって、旋回スクロール４０は自転することなく、回転軸７０の中心軸を中心に旋回運動する。これによって、圧縮室５０の容積が縮小し、圧縮室５０の冷媒は圧縮される。

冷媒は、冷媒吸入管１３から低圧空間１２に導入される。そして、低圧空間１２に導入された冷媒は、整流板１６０に衝突し、仕切板２０の方向と電動機８０の方向とに分流される。整流板１６０に衝突した冷媒は、流れ方向を変え、上側開口部１６０ａから仕切板２０の方向に流れ、下側開口部１６０ｂから電動機８０の方向に流れる。

そして、仕切板２０の方向に分流された冷媒は、圧縮室５０に吸入され、圧縮室５０で圧縮された冷媒は、高圧空間１１を経由して、冷媒吐出管１４から吐出される。

本実施に形態において、固定スクロール３０の吸入部３８と仕切板２０の間の高さ位置に遮蔽板１８０を設けている。

これによって、冷媒吸入管１３から導入された冷媒は、整流板１６０によって分流され、仕切板２０に向かって流れるが、固定スクロール３０の吸入部３８と仕切板２０の間の高さ位置に遮蔽板１８０を設けているため、高温になった高圧空間１１と接触することで比較的高温になった仕切板２０に衝突することなく、圧縮室５０に導かれる。

そのため、吸入冷媒が、仕切板２０によって加熱されることがなく、冷媒密度の低下を抑制でき、圧縮機の効率向上効果を得ることができる。

さらに、遮蔽板１８０は、密閉容器１０の内側に設けることができる。遮蔽板１８０を密閉容器１０に取り付けることで、遮蔽板の振動を低減でき、また、固定スクロール３０からの熱伝導も低減できるため、冷媒を加熱することなく、効率的に圧縮室５０に導入することができる。

また、本実施の形態では、図２に示すように、遮蔽板１８０を整流板１６０と一体形成してもよい。整流板１６０は、一対の側板１６０ｃで保持され、一対の側板１６０ｃにはそれぞれ取付材１６０ｄが連接されている。整流板１６０は、一対の側板１６０ｃによって、冷媒吸入管１３の吸入口から所定距離離れた位置に配置し、取付材１６０ｄによって密閉容器１０の内壁に取り付けられる。遮蔽板１８０は、一対の側板１６０ｃの上端に形成される。一対の側板１６０ｃの間には空間が形成され、一対の側板１６０ｃの下端の間は開放され、一対の側板１６０ｃの後端（密閉容器側端）の間は開放されている。なお、一対の側板１６０ｃの後端（密閉容器側端）の間は、少なくとも冷媒吸入管１３の吸入口の位置で開口していればよい。密閉容器１０に取り付けた状態では、整流板１６０が冷媒吸入管１３の吸入口に対向する。整流板１６０の上端と遮蔽板１８０の前端（反密閉容器側端）との間は、開放されて圧縮機構部１７０の吸入部３８に対向する位置に配置される。

整流板１６０、側板１６０ｃ、取付材１６０ｄ、及び遮蔽板１８０は、一枚の板材から形成してもよいが、整流板１６０、側板１６０ｃ、取付材１６０ｄ、及び遮蔽板１８０の少なくともいずれかの部材を接合することで一体形成してもよい。

これによって、遮蔽板１８０と整流板１６０とが、一体的に形成されているため、整流板１６０から流出した冷媒を、確実に衝突させる位置に遮蔽板１８０を配置し、かつ、遮蔽板１８０を容易に密閉容器１０の内壁に設置できる。

図３は、本発明における他の実施の形態にかかるスクロール圧縮機の縦断面図を示すものである。なお、図１と同一部品については、同一符号を付し、その説明は省略する。
図３に示すように、遮蔽板１８０を固定スクロール３０に設けることもできる。

これによって、遮蔽板１８０を固定スクロール３０にボルト留め等で溶接せずに、容易に固定することができる。

また、本実施の形態においては、図１（ｂ）、図３（ｂ）に示すように、遮蔽板１８０は、整流板１６０の上側開口部１６０ａの上方側の対向位置に配置されていることで、整流板１６０の上側開口部１６０ａを覆う構成となっている。
また、遮蔽板１８０は、少なくとも固定スクロールの３０の吸入部３８における径方向の開口範囲ｒを上方側より覆う位置に配置され、また周方向の開口範囲θを上方側より覆う位置に配置されている。

これによって、整流板１６０で分流され、整流板１６０の上側開口部１６０ａから低圧空間１２に流入された吸入冷媒は、整流板１６０の上側開口部１６０ａを覆うように設けた遮蔽板１８０に衝突した後、固定スクロール３０の吸入部３８にスムーズに流入するため、比較的高温になった仕切板２０によって加熱されない。従って、吸入冷媒の密度低下を抑制でき、さらに、固定スクロール３０の吸入部３８へ流路抵抗を少なく流入できるため、さらに効率向上効果を得ることができる。

以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、冷凍サイクル装置の圧縮機に有用であり、給湯機、温水暖房装置、空気調和装置などの電気製品にも適用できる。

１ 圧縮機
１０ 密閉容器
１１ 高圧空間
１２ 低圧空間
１３ 冷媒吸入管
１４ 冷媒吐出管
１５ 油溜まり
１６ 副軸受
２０ 仕切板
３０ 固定スクロール
３１ 固定スクロール端板
３２ 固定渦巻きラップ
３８ 吸入部
４０ 旋回スクロール
４１ 旋回スクロール端板
４２ 旋回渦巻きラップ
４３ 下方ボス部
５０ 圧縮室
６０ 主軸受
６１ 軸受部
７０ 回転軸
７１ 偏心軸
７２ 油路
７３ 吸込口
７４ パドル
７８ スイングブッシュ
７９ 旋回軸受
８０ 電動機
８１ ステータ
８２ ロータ
９０ 自転抑制部材（オルダムリング）
１６０ 整流板
１６０ａ 上側開口部
１６０ｂ 下側開口部
１６０ｃ 側板
１６０ｄ 取付材
１８０ 遮蔽板

Claims (5)

1. 密閉容器内を高圧空間と低圧空間に区画する仕切板と、
   前記仕切板に隣接する固定スクロールと、
   前記固定スクロールに噛み合わされ、圧縮室を形成する旋回スクロールと、
   前記旋回スクロールの自転を防止する自転抑制部材と、
   前記旋回スクロールを支持する主軸受と、を有し、
   前記固定スクロール、前記旋回スクロール、前記自転抑制部材、及び前記主軸受を、前記低圧空間に配置し、
   前記固定スクロール及び前記旋回スクロールを、前記仕切板と前記主軸受との間に配置したル圧縮機であって、
   前記低圧空間に冷媒を吸入させる冷媒吸入管を前記密閉容器に設けるとともに、
   前記冷媒吸入管から導入された冷媒を衝突させる整流板と、
   前記固定スクロールの吸入部と前記仕切板の間の高さ位置に遮蔽板を設けたことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 前記遮蔽板を、前記密閉容器の内壁に設けたことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 前記遮蔽板を、前記固定スクロールに設けたことを特徴と請求項１に記載のスクロール圧縮機。
4. 前記遮蔽板は、前記整流板の上側開口部を覆うとともに、少なくとも前記固定スクロールの前記吸入部の開口範囲を覆うように設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
5. 前記整流板と前記遮蔽板とは、一体的に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。