WO2020235271A1

WO2020235271A1 - スクロール圧縮機およびそれを備えた冷凍装置

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Publication number: WO2020235271A1
Application number: PCT/JP2020/016603
Authority: WO
Inventors: 顕治永原
Original assignee: ダイキン工業株式会社
Priority date: 2019-05-21
Filing date: 2020-04-15
Publication date: 2020-11-26
Also published as: CN113677893B; US11879456B2; CN113677893A; EP3940233B1; ES2979978T3; EP3940233A4; JP6863405B2; US20220065250A1; JP2020190217A; EP3940233A1

Abstract

ハウジング（21）は、軸受部（22）と、軸受部（22）に連続して径方向外側に延びる本体部（23）と、本体部（23）の径方向外側でケーシング（10）に圧接する圧接部（24）と、固定スクロール（30）に向けて延びる支持部（25）とを有する。支持部（25）の固定スクロール（30）側の端面は、固定スクロール（30）が締結される締結面（25a）である。本体部（23）および支持部（25）の外周面とケーシング（10）の内周面との間に、隙間（G1）が形成される。隙間（G1）の軸方向長さ（L1）は、支持部（25）の内周面の軸方向長さ（L2）以上である。

Description

スクロール圧縮機およびそれを備えた冷凍装置

　本開示は、スクロール圧縮機およびそれを備えた冷凍装置に関するものである。

　従来より、ケーシングと、固定スクロールおよびハウジングを有する圧縮機構とを備えたスクロール圧縮機が知られている（例えば、特許文献１）。同文献のスクロール圧縮機では、ハウジングは、ケーシングに圧接する圧接部と、圧接部に繋がりかつ軸方向に延びる支持部とを有する。支持部の固定スクロール側の端面は、固定スクロールが締結される締結面である。

特開２０１７－２５７６２号公報

　ところで、圧接部がケーシングに圧接するために、この圧接部に繋がった支持部の位置は、ハウジングのケーシングに対する固定前と固定後とで変動し得る。この変動量が大きいと、固定スクロールと支持部の締結面との間のシール性が低下し、スクロール圧縮機の効率が下がってしまう。

　本開示の目的は、スクロール圧縮機の効率を向上させることにある。

　本開示の第１の態様は、スクロール圧縮機（1）を対象とする。スクロール圧縮機（1）は、筒状のケーシング（10）と、上記ケーシング（10）に収容され、固定スクロール（30）、可動スクロール（40）、およびハウジング（21）を有する圧縮機構（20）と、上記可動スクロール（40）を回転駆動するための駆動軸（60）とを備え、上記ハウジング（21）は、上記駆動軸（60）を回転可能に支持する軸受部（22）と、上記軸受部（22）に連続して径方向外側に延びる本体部（23）と、上記本体部（23）の径方向外側に設けられ、上記ケーシング（10）に圧接する圧接部（24）と、軸方向における上記本体部（23）の上記固定スクロール（30）側の面から該固定スクロール（30）に向けて延びる支持部（25）とを有し、上記支持部（25）の上記固定スクロール（30）側の端面は、該固定スクロール（30）が締結される締結面（25a）であり、上記本体部（23）および上記支持部（25）の外周面と上記ケーシング（10）の内周面との間に、隙間（G1）が形成されており、上記隙間（G1）の軸方向長さ（L1）は、上記支持部（25）の内周面の軸方向長さ（L2）以上である。

　第１の態様では、ケーシング（10）から圧接部（24）に作用する径方向の圧力が、径方向に延びる本体部（23）によってしっかりと受けられる。支持部（25）の位置変動が抑制され、締結面（25a）と固定スクロール（30）との間のシール性が高くなる。それにより、スクロール圧縮機（1）の効率を向上させることができる。

　本開示の第２の態様は、上記第１の態様において、上記隙間（G1）の軸方向長さ（L1）は、上記支持部（25）の内周面の軸方向長さ（L2）よりも長いことを特徴とする。

　第２の態様では、支持部（25）の位置変動がより一層抑制され、締結面（25a）と固定スクロール（30）との間のシール性がより高くなる。それにより、スクロール圧縮機（1）の効率をより一層向上させることができる。

　本開示の第３の態様は、上記第１または第２の態様において、上記ハウジング（21）は、上記ケーシング（10）に溶接される溶接部（26）を有し、上記圧接部（24）の少なくとも一部と、上記溶接部（26）の少なくとも一部とは、上記ケーシング（10）の周方向に並んで配置されていることを特徴とする。

　第３の態様では、圧接部（24）と溶接部（26）とが軸方向に並んで配置される場合に比べて、ハウジング（21）を当該軸方向において小型化することができ、ひいてはスクロール圧縮機（1）を小型化することができる。

　本開示の第４の態様は、上記第３の態様において、上記溶接部（26）は、上記隙間（G1）を介して上記ケーシング（10）の内部空間に連通していることを特徴とする。

　第４の態様では、ハウジング（21）をケーシング（10）に溶接する際に、溶接ガスが隙間（G1）を介してケーシング（10）の内部空間に逃げ、よって溶接不良が生じるのを抑止することができる。

　本開示の第５の態様は、冷凍装置（100）を対象とする。冷凍装置（100）は、上記第１～第４の態様のいずれか１つのスクロール圧縮機（1）を備える。

図１は、実施形態の冷凍装置の概略構成を示す冷媒回路図である。図２は、実施形態のスクロール圧縮機の縦断面図である。図３は、実施形態のスクロール圧縮機の要部を示す縦断面図である。図４は、実施形態のハウジングの要部を示す斜視図である。図５は、実施形態のスクロール圧縮機の概略平面図である。

　実施形態について説明する。本実施形態のスクロール圧縮機（1）は、冷凍装置（100）に適用される。冷凍装置（100）は、空気の温度や湿度を調節する空気調和装置、庫内を冷却する冷却装置、および温水を生成する給湯装置などを含む。

　図１に示すように、冷凍装置（100）は、冷凍サイクルを行う冷媒回路（101）を備える。冷媒回路（101）は、スクロール圧縮機（1）と、凝縮器（102）と、膨張機構（103）と、蒸発器（104）とを有する。冷媒回路（101）では、スクロール圧縮機（1）で圧縮された冷媒が凝縮器（102）で放熱し、膨張機構（103）で減圧される。減圧された冷媒は、蒸発器（104）で蒸発し、スクロール圧縮機（1）に吸入される。

　図２および図３に示すように、スクロール圧縮機（1）は、ケーシング（10）と、圧縮機構（20）と、電動機（50）と、駆動軸（60）とを備える。

　ケーシング（10）は、両端が閉塞された縦長の円筒状に形成される。ケーシング（10）内には、上側から順に圧縮機構（20）と電動機（50）とが収容される。ケーシング（10）内を軸方向（上下方向）に延びる駆動軸（60）によって圧縮機構（20）と電動機（50）とが連結される。

　ケーシング（10）には、吸入管（11）と、吐出管（12）とが設けられる。吸入管（11）は、ケーシング（10）の上部を軸方向に貫通して圧縮機構（20）に接続される。吸入管（11）は、圧縮機構（20）に低圧の流体（例えば、ガス冷媒）を導入する。吐出管（12）は、ケーシング（10）の胴部を径方向に貫通してケーシング（10）の内部空間と連通する。吐出管（12）は、ケーシング（10）内の高圧の流体をケーシング（10）外に導出する。

　圧縮機構（20）は、ケーシング（10）内に収容される。圧縮機構（20）は、吸入管（11）を経由して導入された流体を圧縮してケーシング（10）内に吐出するように構成される。圧縮機構（20）の構成について、詳しくは後述する。

　電動機（50）は、ケーシング（10）内に収容され、圧縮機構（20）の下方に配置される。電動機（50）は、固定子（51）と、回転子（52）とを有する。固定子（51）は、実質的に円筒状に形成されてケーシング（10）に固定される。回転子（52）は、固定子（51）の内周に回転可能に挿通される。回転子（52）の内周には、駆動軸（60）が挿通されて固定される。

　駆動軸（60）は、主軸部（61）と、偏心軸部（62）とを有する。主軸部（61）は、ケーシング（10）の軸方向（上下方向）に延びる。偏心軸部（62）は、主軸部（61）の上端に設けられる。偏心軸部（62）の外径は、主軸部（61）の外径よりも小さい。偏心軸部（62）の軸心は、主軸部（61）の軸心に対して所定距離だけ偏心している。

　次に、図２～図５を参照して、圧縮機構（20）の構成について説明する。

　図２および図３に示すように、圧縮機構（20）は、ハウジング（21）と、固定スクロール（30）と、可動スクロール（40）とを備える。ハウジング（21）は、ケーシング（10）内に設けられる。固定スクロール（30）は、ハウジング（21）に固定される。可動スクロール（40）は、ハウジング（21）と固定スクロール（30）との間に配置される。可動スクロール（40）は、固定スクロール（30）に噛み合わされて固定スクロール（30）に対して偏心回転運動を行うように構成される。

　ハウジング（21）は、ケーシング（10）内に固定され、ケーシング（10）の内部空間を軸方向に２つの空間に区画する。ハウジング（21）の上側の空間が第１空間（S1）を構成する。ハウジング（21）の下側の空間が第２空間（S2）を構成する。第１空間（S1）は、内部空間を構成している。

　ハウジング（21）は、ケーシング（10）の内周面に固定される。図３および図４に示すように、ハウジング（21）は、軸受部（22）と、本体部（23）と、圧接部（24）と、支持部（25）と、溶接部（26）とを含む。

　軸受部（22）は、実質的に円筒状に形成された部分である。軸受部（22）は、駆動軸（60）を回転可能に支持する。軸受部（22）の上面には、軸受部（22）の弾性変形を可能とする弾性溝（22a）が形成される。

　本体部（23）は、軸受部（22）に連続して径方向外側に延びる部分である。本体部（23）は、肉厚の円筒状に形成される。本体部（23）の径方向厚みは、支持部（25）の径方向厚みよりも分厚い。

　圧接部（24）は、本体部（23）の径方向外側に設けられる部分である。圧接部（24）の外周面は、ハウジング（21）の外周面の一部を構成する。圧接部（24）の軸方向長さ（上下方向長さ）は、ハウジング（21）の軸方向長さよりも短い。圧接部（24）は、ケーシング（10）の胴部に圧接して固定される。

　支持部（25）は、本体部（23）の上面（換言すると、ケーシング（10）の軸方向における本体部（23）の固定スクロール（30）側の面）から固定スクロール（30）に向けて延びる部分である。支持部（25）は、やや薄肉の円筒状に形成される。支持部（25）の上端面（換言すると、支持部（25）の固定スクロール（30）側の端面）は、固定スクロール（30）が締結される締結面（25a）である。

　溶接部（26）は、ハウジング（21）の外周面に形成された凹部（27）によって構成される。凹部（27）には、溶接ピン（28）が設けられる。溶接ピン（28）は、ケーシング（10）に形成された溶接用の貫通孔（13）を介した溶接により溶け、ハウジング（21）とケーシング（10）とを互いに固定する。

　溶接部（26）は、ケーシング（10）の軸方向において複数（この例では、２つ）設けられる（図３）。溶接部（26）は、ケーシング（10）の周方向において複数（この例では、４つ）設けられる（図５）。

　圧接部（24）よりも上側において、ハウジング（21）（具体的には、本体部（23）および支持部（25））の外周面とケーシング（10）の内周面との間には、第１隙間（G1）が形成される。固定スクロール（30）の外周面とケーシング（10）の内周面との間には、第２隙間（G2）が形成される。固定スクロール（30）の外周面は、支持部（25）の外周面と略面一になっている。第１隙間（G1）および第２隙間（G2）は、上側の溶接部（26）と、第１空間（S1）とを連通させる。第１隙間（G1）は、隙間を構成している。

　第１隙間（G1）の軸方向長さ（L1）は、支持部（25）の内周面の軸方向長さ（L2）よりも長い。換言すると、支持部（25）の上端面（締結面（25a））と圧接部（24）の上端との間の軸方向距離は、支持部（25）の上端面と、本体部（23）の上面との間の軸方向距離よりも長い。あるいは、圧接部（24）の上端は、本体部（23）の上面よりも下側に位置する。さらには、圧接部（24）の下端は、本体部（23）の下面よりも上側に位置する。したがって、ケーシング（10）の径方向において、圧接部（24）の全体が、本体部（23）と並んで配置される。

　圧接部（24）よりも下側において、ハウジング（21）（具体的には、本体部（23））の外周面とケーシング（10）の内周面との間には、第３隙間（G3）が形成される。第３隙間（G3）は、下側の溶接部（26）と、第２空間（S2）とを連通させる。

　図３および図４に示すように、圧接部（24）の少なくとも一部と、溶接部（26）（凹部（27））の少なくとも一部とは、ケーシング（10）の周方向において互いに並んで配置される。圧接部（24）の少なくとも一部と、溶接部（26）（凹部（27））の少なくとも一部とは、ケーシング（10）の周方向において互いに近接して配置される。圧接部（24）の少なくとも一部と、溶接部（26）（凹部（27））の少なくとも一部とは、ケーシング（10）の周方向において互いに実質的に接して配置される。

　また、圧接部（24）の少なくとも一部と、溶接部（26）（凹部（27））の少なくとも一部とは、ケーシング（10）の軸方向において互いに並んで配置される。圧接部（24）の少なくとも一部と、溶接部（26）（凹部（27））の少なくとも一部とは、ケーシング（10）の軸方向において互いに近接して配置される。圧接部（24）の少なくとも一部と、溶接部（26）（凹部（27））の少なくとも一部とは、ケーシング（10）の軸方向において互いに実質的に接して配置される。

　したがって、圧接部（24）の少なくとも一部と、溶接部（26）（凹部（27））の少なくとも一部とは、ケーシング（10）の周方向および軸方向において互いに並んで配置される。圧接部（24）の少なくとも一部と、溶接部（26）（凹部（27））の少なくとも一部とは、ケーシング（10）の周方向および軸方向において互いに近接して配置される。圧接部（24）の少なくとも一部と、溶接部（26）（凹部（27））の少なくとも一部とは、ケーシング（10）の周方向および軸方向において互いに実質的に接して配置される。これにより、ケーシング（10）とハウジング（21）とがより一層強固に互いに固定される。

　固定スクロール（30）は、ハウジング（21）の軸方向における一方側（この例では、上側）に配置される。固定スクロール（30）は、固定側鏡板（31）と、固定側ラップ（32）と、外周壁部（33）とを有する。

　固定側鏡板（31）は、概ね円形の板状に形成される。固定側ラップ（32）は、インボリュート曲線を描く渦巻き壁状に形成され、固定側鏡板（31）の前面（この例では、下面）から突出している。外周壁部（33）は、固定側ラップ（32）の外周側を囲むように形成され、固定側鏡板（31）の前面から突出している。外周壁部（33）の下面は、支持部（25）の締結面（25a）に締結される。固定側ラップ（32）の先端面（この例では、下端面）と、外周壁部（33）の先端面とは略面一になっている。

　固定スクロール（30）の外周壁部（33）には、吸入ポート（図示せず）が形成される。吸入ポートには、吸入管（11）の下流端が接続される。固定スクロール（30）の固定側鏡板（31）の中央部には、固定側鏡板（31）を厚さ方向に貫通する吐出口（34）が形成される。

　可動スクロール（40）は、可動側鏡板（41）と、可動側ラップ（42）と、ボス部（43）とを有する。

　可動側鏡板（41）は、概ね円形の板状に形成される。可動側ラップ（42）は、インボリュート曲線を描く渦巻き壁状に形成され、可動側鏡板（41）の前面（この例では、上面）から突出している。ボス部（43）は、円筒状に形成され、可動側鏡板（41）の背面（この例では、下面）の中央部に配置される。可動スクロール（40）の可動側ラップ（42）は、固定スクロール（30）の固定側ラップ（32）と噛み合わされている。

　このような構成により、固定スクロール（30）と可動スクロール（40）との間には、圧縮室（S20）が形成される。圧縮室（S20）は、流体を圧縮するための空間である。圧縮室（S20）は、吸入管（11）から吸入ポートを通じて吸入された流体を圧縮し、圧縮された流体を吐出口（34）を通じて吐出するように構成される。

　　－運転動作－
　　　〈冷房運転〉
　　　〈暖房運転〉
　　－実施形態の効果－
　本実施形態のスクロール圧縮機（1）は、筒状のケーシング（10）と、上記ケーシング（10）に収容され、固定スクロール（30）、可動スクロール（40）、およびハウジング（21）を有する圧縮機構（20）と、上記可動スクロール（40）を回転駆動するための駆動軸（60）とを備え、上記ハウジング（21）は、上記駆動軸（60）を回転可能に支持する軸受部（22）と、上記軸受部（22）に連続して径方向外側に延びる本体部（23）と、上記本体部（23）の径方向外側に設けられ、上記ケーシング（10）に圧接する圧接部（24）と、軸方向における上記本体部（23）の上記固定スクロール（30）側の面から該固定スクロール（30）に向けて延びる支持部（25）とを有し、上記支持部（25）の上記固定スクロール（30）側の端面は、該固定スクロール（30）が締結される締結面（25a）であり、上記本体部（23）および上記支持部（25）の外周面と上記ケーシング（10）の内周面との間に、隙間（G1）が形成されており、上記隙間（G1）の軸方向長さ（L1）は、上記支持部（25）の内周面の軸方向長さ（L2）以上である。したがって、ハウジング（21）は、圧接部（24）によりケーシング（10）に固定される。支持部（25）の固定スクロール（30）側の端面は、固定スクロール（30）が固定される締結面（25a）である。圧接部（24）と支持部（25）とは、本体部（23）を介して繋がっている。圧接部（24）には、ケーシング（10）から圧力が径方向に作用する。一方、支持部（25）には、支持部（25）とケーシング（10）との間に隙間（G1）があるため、ケーシング（10）から直接には圧力が作用しない。しかし、支持部（25）は圧接部（24）と繋がっているため、ハウジング（21）のケーシング（10）に対する固定前と固定後とで、支持部（25）の位置が圧接部（24）に作用する圧力によって変動し得る。そのような位置変動が大きいと、締結面（25a）と固定スクロール（30）との間のシール性が低下してしまう。これに対し、本実施形態では、上記隙間（G1）の軸方向長さ（L1）が支持部（25）の内周面の軸方向長さ（L2）以上である。換言すると、本体部（23）の固定スクロール（30）側の面（この例では、上面）と固定スクロール（30）との間の軸方向距離は、圧接部（24）の固定スクロール（30）側の端部（この例では、上端部）と固定スクロール（30）との間の軸方向距離以下である。このため、ケーシング（10）から圧接部（24）に作用する径方向の圧力は、径方向に延びる本体部（23）によってしっかりと受けられる。支持部（25）の位置変動が抑制され、締結面（25a）と固定スクロール（30）との間のシール性が高くなる。それにより、スクロール圧縮機（1）の効率を向上させることができる。

　また、本実施形態のスクロール圧縮機（1）は、上記隙間（G1）の軸方向長さ（L1）が、上記支持部（25）の内周面の軸方向長さ（L2）よりも長い。したがって、支持部（25）の位置変動がより一層抑制され、締結面（25a）と固定スクロール（30）との間のシール性がより高くなる。それにより、スクロール圧縮機（1）の効率をより一層向上させることができる。

　また、本実施形態のスクロール圧縮機（1）は、上記本体部（23）の径方向厚みが、支持部（25）の径方向厚みよりも分厚い。このため、ケーシング（10）から圧接部（24）に作用する径方向の圧力は、径方向厚みが大きい本体部（23）によってしっかりと受けられる。

　また、本実施形態のスクロール圧縮機（1）は、上記ハウジング（21）が、上記ケーシング（10）に溶接される溶接部（26）を有し、上記圧接部（24）の少なくとも一部と、上記溶接部（26）の少なくとも一部とが、上記ケーシング（10）の周方向に並んで配置されている。したがって、圧接部（24）と溶接部（26）とがケーシング（10）の軸方向に並んで配置される場合に比べて、ハウジング（21）を当該軸方向において小型化することができ、ひいてはスクロール圧縮機（1）を小型化することができる。

　また、本実施形態のスクロール圧縮機（1）は、上記溶接部（26）が、上記隙間（G1）を介して上記ケーシング（10）の内部空間に連通している。したがって、ハウジング（21）をケーシング（10）に溶接する際に、溶接ガスが隙間（G1）を介してケーシング（10）の内部空間に逃げ、よって溶接不良が生じるのを抑止することができる。

　《その他の実施形態》
　上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

　例えば、第１隙間（G1）の軸方向長さ（L1）と、支持部（25）の内周面の軸方向長さ（L2）とが互いに等しくてもよい。

　また、例えば、溶接部（26）の数および配置は、上記実施形態のものに限られず、任意に設定可能である。

　以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態および変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。

　以上説明したように、本開示は、スクロール圧縮機をそれを備えた冷凍装置について有用である。

　 1　スクロール圧縮機
　10　ケーシング
　20　圧縮機構
　21　ハウジング
　22　軸受部
　23　本体部
　24　圧接部
　25　支持部
　25a　締結面
　26　溶接部
　30　固定スクロール
　40　可動スクロール
　60　駆動軸
　100　冷凍装置
　G1　第１隙間（隙間）
　L1,L2　軸方向長さ
　S1　第１空間（内部空間）　

Claims

　筒状のケーシング（10）と、
　上記ケーシング（10）に収容され、固定スクロール（30）、可動スクロール（40）、およびハウジング（21）を有する圧縮機構（20）と、
　上記可動スクロール（40）を回転駆動するための駆動軸（60）とを備え、
　上記ハウジング（21）は、
　　上記駆動軸（60）を回転可能に支持する軸受部（22）と、
　　上記軸受部（22）に連続して径方向外側に延びる本体部（23）と、
　　上記本体部（23）の径方向外側に設けられ、上記ケーシング（10）に圧接する圧接部（24）と、
　　軸方向における上記本体部（23）の上記固定スクロール（30）側の面から該固定スクロール（30）に向けて延びる支持部（25）とを有し、
　上記支持部（25）の上記固定スクロール（30）側の端面は、該固定スクロール（30）が締結される締結面（25a）であり、
　上記本体部（23）および上記支持部（25）の外周面と上記ケーシング（10）の内周面との間に、隙間（G1）が形成されており、
　上記隙間（G1）の軸方向長さ（L1）は、上記支持部（25）の内周面の軸方向長さ（L2）以上である
ことを特徴とするスクロール圧縮機。
　請求項１において、
　上記隙間（G1）の軸方向長さ（L1）は、上記支持部（25）の内周面の軸方向長さ（L2）よりも長い
ことを特徴とするスクロール圧縮機。
　請求項１または２において、
　上記ハウジング（21）は、上記ケーシング（10）に溶接される溶接部（26）を有し、
　上記圧接部（24）の少なくとも一部と、上記溶接部（26）の少なくとも一部とは、上記ケーシング（10）の周方向に並んで配置されている
ことを特徴とするスクロール圧縮機。
　請求項３において、
　上記溶接部（26）は、上記隙間（G1）を介して上記ケーシング（10）の内部空間（S1）に連通している
ことを特徴とするスクロール圧縮機。
　請求項１～４のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機（1）を備える冷凍装置。