WO2024111194A1 - スクロール圧縮機 - Google Patents

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WO2024111194A1
WO2024111194A1 PCT/JP2023/030903 JP2023030903W WO2024111194A1 WO 2024111194 A1 WO2024111194 A1 WO 2024111194A1 JP 2023030903 W JP2023030903 W JP 2023030903W WO 2024111194 A1 WO2024111194 A1 WO 2024111194A1
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scroll
refrigerant
orbiting
oil
fixed
Prior art date
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PCT/JP2023/030903
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English (en)
French (fr)
Inventor
太朗 森國
敏 飯塚
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Publication date
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/02—Lubrication; Lubricant separation

Definitions

  • This disclosure relates to scroll compressors, particularly those used in air conditioners, water heaters, or freezers such as refrigerators.
  • Hermetic compressors are manufactured depending on the application, from dehumidifiers and refrigerators with a refrigeration capacity of about 200W to store air conditioners with a refrigeration capacity of over 20kW, and since the displacement volume differs depending on the refrigeration capacity range, the diameter of the hermetic container that houses the compression mechanism also differs accordingly.
  • the displacement volume refers to the volume of the refrigerant displaced by a hermetic compressor per revolution of the rotating shaft.
  • stator production equipment if the outer diameter of the stator core is different, the equipment cannot be shared or a major change in setup is required.
  • Patent document 1 discloses a hermetic compressor in which the inner diameter of the part of the hermetic container that covers the stator is changed relative to the part that covers the compression mechanism, so that a stator having an outer diameter different from that of the compression mechanism can be mounted.
  • the sealed container is manufactured, for example, by welding the opposing edges of a steel plate formed into a cylindrical shape to form a steel pipe (welding process), and then pressing the steel pipe from its inner periphery to reduce distortion of the steel pipe (expansion process).
  • a sealed container disclosed in Patent Document 1 in which there is a difference between the inner diameter of the part covering the electric mechanism and the inner diameter of the part covering the compression mechanism, requires a more complicated processing step and therefore a higher manufacturing cost than a sealed container of a simple cylindrical shape.
  • the oil lubricating the sliding parts of the compressor may be discharged from the discharge pipe to the outside of the compressor together with the compressed refrigerant.
  • the refrigerant compressed in the compression mechanism is first discharged into a sealed container, and then passed between the sealed container and the electric mechanism, and discharged outside the compressor from a discharge pipe.
  • the inner diameter of the part of the sealed container that covers the electric mechanism is small and the surface area of the inner periphery of the sealed container is small, the refrigerant compressed in the compression mechanism and the oil cannot be sufficiently separated, and there is a possibility that a large amount of oil will be discharged outside the compressor.
  • This disclosure provides a scroll compressor that reduces costs by improving the versatility of the stator and reduces the amount of oil discharged outside the compressor.
  • a spacer is installed on the outer periphery of the electric mechanism between the electric mechanism and the sealed container.
  • a refrigerant path and an oil path are provided in part of the spacer.
  • the scroll compressor disclosed herein provides a scroll compressor that achieves cost reduction by improving the versatility of the stator and a reduction in the amount of oil discharged outside the compressor by installing a spacer between the electric mechanism unit on the outer periphery of the electric mechanism unit and the sealed container, and providing a refrigerant path and an oil path in part of the spacer.
  • FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a scroll compressor according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration in which a separate part such as a copper pipe 43 penetrates through a spacer cutout 21a in the scroll compressor according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the spacer cutout 21a, the oil path 21b, and the refrigerant path 21c in the first embodiment.
  • FIG. 4 is a vertical sectional view of a scroll compressor according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the cross section A in FIG. 4 for illustrating the minimum value S1 of the flow passage cross-sectional area of oil supply path 45 in the second embodiment.
  • FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a scroll compressor according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration in which a separate part such as a copper pipe 43 penetrates through a spacer cutout 21a in the scroll compressor according to
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the cross section B of FIG. 4 for explaining the minimum value S2 of the flow passage cross-sectional area in the oil path 41 or the oil path 21b in the second embodiment.
  • FIG. 7 is a vertical sectional view of a scroll compressor according to the third embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the section C in FIG. 7 for explaining the path cross-sectional area S3 in the third embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the section D in FIG. 7 for explaining the path cross-sectional area S4 in the third embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a refrigerant path in the third embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a refrigerant path in the fourth embodiment.
  • a scroll compressor 101 is configured by disposing a compression mechanism 10 for compressing a refrigerant and an electric mechanism 20 for driving the compression mechanism 10 in a sealed container 1.
  • the sealed container 1 is composed of a body 1a formed in a cylindrical shape extending in the vertical direction, a lower lid 1b that closes the lower opening of the body 1a, and an upper lid 1c that closes the upper opening of the body 1a.
  • the body 1a has a simple cylindrical shape.
  • a spacer 21 is fixed to the sealed container 1.
  • the sealed container 1 is provided with a refrigerant suction pipe 2 that introduces refrigerant into the compression mechanism 10, and a refrigerant discharge pipe 3 that discharges the refrigerant compressed by the compression mechanism 10 to the outside of the sealed container 1.
  • the electric mechanism 20 includes a stator 22 fixed to a spacer 21 and a rotor 23 arranged inside the stator 22.
  • the rotor 23 has the rotating shaft 13 fixed thereto.
  • the compression mechanism 10 has a fixed scroll 11, an orbiting scroll 12, and a rotation shaft 13 that drives the orbiting scroll 12 to orbit.
  • the rotating shaft 13 is formed with a main shaft portion 13a and an eccentric shaft portion 13b that is eccentric with respect to the rotating shaft 13, and the distance between the center line of the rotating shaft 13 and the center line of the eccentric shaft portion 13b is defined as the orbital radius.
  • a main bearing 30 that supports the fixed scroll 11 and the orbiting scroll 12 is provided below the fixed scroll 11 and the orbiting scroll 12.
  • the main bearing 30 includes a bearing portion 31 that supports the rotating shaft 13, and a boss accommodating portion 32.
  • the main bearing 30 is fixed to the sealed container 1 by welding, shrink fitting, or the like.
  • the fixed scroll 11 includes a disk-shaped fixed scroll end plate 11a, a spiral-shaped fixed spiral wrap 11b extending from the fixed scroll end plate 11a, and an outer circumferential wall portion 11c extending so as to surround the periphery of the fixed spiral wrap 11b.
  • a discharge port 14 is formed in the approximate center of the fixed scroll end plate 11a.
  • the orbiting scroll 12 includes a disk-shaped orbiting scroll end plate 12a, an orbiting spiral wrap 12b standing on one surface (wrap side end surface) of the orbiting scroll end plate 12a, and a cylindrical boss portion 12c formed on the other surface (opposite wrap side end surface) of the orbiting scroll end plate 12a.
  • the other surface of the orbiting scroll end plate 12a is the surface opposite to the wrap side end surface of the orbiting scroll end plate 12a.
  • the orbiting bearing 12d is fitted into the cylindrical boss portion 12c.
  • the wrap side of the orbiting bearing 12d is closed by the orbiting scroll end plate 12a, and the opposite wrap side is open.
  • the eccentric shaft portion 13b of the rotating shaft 13 is inserted into the open side of the orbiting bearing 12d.
  • the fixed spiral wrap 11b of the fixed scroll 11 and the orbiting spiral wrap 12b of the orbiting scroll 12 are meshed with each other, and a plurality of compression chambers 15 are formed between the fixed spiral wrap 11b and the orbiting spiral wrap 12b.
  • the boss portion 12c is formed at approximately the center of the orbiting scroll end plate 12a.
  • the boss portion 12c is accommodated in the boss accommodating portion 32 with the orbiting bearing 12d inserted into the boss portion 12c.
  • the fixed scroll 11 is fixed to the main bearing 30 at the outer circumferential wall portion 11c by means of a plurality of bolts (not shown).
  • An oil reservoir 4 for storing lubricating oil is formed at the inner bottom of the sealed container 1.
  • a lower end 13c of the rotating shaft 13 is journalled by a sub-bearing 18 disposed at the bottom of the sealed container 1.
  • a positive displacement oil pump 5 is provided at the lower end of the rotating shaft 13. The oil pump 5 is disposed so that the suction port of the oil pump 5 is present inside the oil reservoir 4.
  • a rotating shaft oil supply hole 13d is formed in the rotating shaft 13, which extends from the lower end 13c of the rotating shaft 13 to the eccentric shaft portion 13b.
  • An oil groove 13e is formed in the outer peripheral surface of the main shaft portion 13a, and an oil groove 13f is formed in the outer peripheral surface of the eccentric shaft portion 13b.
  • the oil groove 13e and the oil groove 13f may be spiral grooves or D-cuts.
  • a spacer notch 21a is provided in a part of the spacer 21.
  • an oil path 41 is formed to guide the oil from the boss accommodating portion 32 to the spacer notch 21a, and the oil is discharged to the lower part of the spacer 21.
  • a part of the oil path 41 may be formed using, for example, the main bearing 30 or an oil path block 44. 2
  • the oil path 41 may be configured such that a separate part such as a copper pipe 43 penetrates the spacer cutout 21a. In this embodiment, when a separate part such as a copper pipe 43 penetrates the spacer cutout 21a, the opening of the copper pipe 43 is opened into the oil stored in the oil reservoir 4 in the sealed container 1.
  • the copper pipe 43 is configured to open into the oil even under conditions where the amount of oil is the smallest within the operating range of the compressor described in the specifications, etc.
  • FIG. 3 An example of the spacer shape used in the first embodiment is shown in Figure 3.
  • a plurality of spacer cutouts 21a are provided on the outer periphery of the spacer 21, one of which is an oil path 21b that communicates with the oil path 41, and the remaining are refrigerant paths 21c that do not communicate with the oil path 41.
  • the eccentric shaft portion 13b rotates eccentrically with respect to the main shaft portion 13a, causing the orbiting scroll 12 to orbit.
  • the movement of the orbiting scroll 12 relative to the fixed scroll 11 is restricted by the Oldham ring 17, so that the orbiting scroll 12 moves relative to the fixed scroll 11 as the eccentric shaft portion 13b of the rotating shaft 13 rotates by crank. In contrast, they do not rotate but instead move in circles.
  • the refrigerant sucked through the refrigerant suction pipe 2 is guided from the suction port 15a to the compression chamber 15.
  • the compression chamber 15 moves from the outer periphery toward the center while reducing its volume.
  • the discharge port 14 is provided with a discharge reed valve (not shown).
  • the refrigerant reaches a predetermined pressure in the compression chamber 15, it pushes open the discharge reed valve, and the refrigerant is discharged into the discharge chamber 6.
  • the refrigerant discharged into the discharge chamber 6 is led into the sealed container 1 and discharged from the refrigerant discharge pipe 3.
  • the oil pump 5 is driven by the rotation of the rotating shaft 13, and the oil pumped up by the oil pump 5 is supplied to the bearing of the auxiliary bearing 18, the bearing portion 31, and the boss portion 12c through the rotating shaft oil supply hole 13d formed in the rotating shaft 13.
  • the oil supplied to the bearing portion 31 is supplied to the boss accommodation portion 32 through the oil groove 13e.
  • the oil that reaches the high pressure region (H) surrounded by the boss portion 12c, the anti-wrap side surface of the orbiting scroll end plate 12a, and the upper end surface of the eccentric shaft portion 13b is supplied to the orbiting bearing 12d and the boss accommodation portion 32 through the oil groove 13f.
  • the oil supplied to the boss accommodation portion 32 is discharged downward from the spacer 21 through the oil path 41 and returned to the oil reservoir 4.
  • the spacer 21 is a simple cylinder, and therefore has the advantage that the position and size of the cutout can be easily changed.
  • the spacer 21 and the stator 22 are fixed by, for example, shrink fitting, the spacer 21 to which heat is applied does not expand evenly, and the concentricity of the outer periphery of the spacer 21 and the inner diameter of the stator 22 deteriorates. Therefore, for example, when the spacer 21, the auxiliary bearing 18, and the main bearing 30 are fixed to the sealed container 1 based on the inner diameter of the sealed container 1, the concentricity of the inner diameter of the stator 22 and the inner diameter of the auxiliary bearing 18 and the main bearing 30 deteriorates, and the efficiency of the compressor deteriorates.
  • the minimum value S2 of the flow passage cross-sectional area of the oil passage 21b is less than three times the minimum value S1 of the flow passage cross-sectional area of the oil supply passage 45, the above problem does not occur and the efficiency of the compressor can be maintained. This prevents the oil from being unnecessarily stored in the oil path 41 or the oil path 21b, the oil stored in the oil reservoir 4 from decreasing, and the oil supplied to the sliding parts from drying up, causing the sliding parts to become insufficiently lubricated.
  • the refrigerant discharge pipe 3 is opened in one of the spacer cutouts 21a.
  • the path cross-sectional area S3 when the minimum gap value of the compressor radial cross section between the spacer 21 and the sealed container 1 above the center height of the refrigerant discharge pipe 3 is the path cross-sectional area S3, and the minimum gap value of the compressor radial cross section between the spacer 21 and the sealed container 1 below the center height of the refrigerant discharge pipe 3 is the path cross-sectional area S4, the path cross-sectional area S4 is larger than the path cross-sectional area S3.
  • the path cross-sectional area S3 and the path cross-sectional area S4 are the areas of the radial cross section of the compressor.
  • the hatched portion in Fig. 8 which is a cross-sectional view at the cross section C in Fig. 7, is the path cross-sectional area S3
  • Refrigerant path B is a path that passes through the notch 21 a and reaches the refrigerant discharge pipe 3 from the space below the electric mechanism 20 , passes through the spacer notch 21 a, and reaches the refrigerant discharge pipe 3 .
  • the heat generated when the motor is driven can be efficiently transferred to the refrigerant. Therefore, when the compressor is used for heating operation in various refrigeration cycle devices, the heating efficiency can be improved.
  • the compressor of the fourth embodiment is different from that of the third embodiment in that the shape of the spacer cutout 21a is changed and the refrigerant path A of the third embodiment is sealed off.
  • the scroll compressor disclosed herein is capable of achieving high efficiency and is therefore useful in various refrigeration cycle devices such as hot water heating systems, air conditioners, water heaters, or freezers.

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Abstract

本発明のスクロール圧縮機は、圧縮機構部１０と、電動機構部２０と、密閉容器１と、を備え、密閉容器１の内底部には貯油部４が形成され、電動機構部２０外周には、電動機構部２０と密閉容器１との両方に固定されるスペーサ２１を設け、圧縮機構部１０には、固定スクロール１１と、旋回スクロール１２と、旋回スクロール１２を旋回駆動する回転軸１３とを有し、圧縮機構部１０の下方には、固定スクロール１１と旋回スクロール１２を支持する主軸受３０が設けられ、主軸受３０には、回転軸１３を軸支する軸受部３１と、ボス収容部３２とが構成され、ボス収容部３２と貯油部４との間をつなぐオイル経路４１を備え、スペーサ２１の少なくとも一部がオイル経路４１を構成することで、ステータ２２の汎用性向上によるコスト低減と、圧縮機外へのオイル吐出量低減を実現した。

Description

スクロール圧縮機
　　本開示は、特に空気調和機、給湯器又は冷蔵庫等の冷凍機に用いられる、スクロール圧縮機に関する。
（本開示の基礎となった知見等）
　密閉型圧縮機は用途により除湿機や冷蔵庫用の冷凍能力が200W程度のものから、店舗空調機用の冷凍能力が20kW超のものまで作られており、それぞれの冷凍能力帯により排除容積が異なる為、圧縮機構部を収容する密閉容器もそれに応じて径が異なる。ここで、排除容積とは、密閉型圧縮機が、回転軸１回転当たりに冷媒を押しのける容積のことである。
　また、ステータの生産設備ではステータ鉄心の外径が異なると設備共有できないか大幅な段取り替えが発生する為、ステータ外径が異なると生産台数が少ない能力帯においても、生産台数が多い能力帯と同様の設備投資が必要であり、コストが高くなるという問題があった。
　特許文献１では、密閉容器において、ステータを覆う部分の内径を圧縮機構部を覆う部分に対して変更することで、圧縮機構部とは外径の異なるステータを搭載可能な密閉型圧縮機が開示されている。
特許第５１３２３５１号
　密閉容器は、例えば、円筒形状に成形された鋼板の対向する辺縁部を溶接により接合し鋼管を作成し(溶接加工)、鋼管の内周面側から押圧し鋼管の歪みを低減させて製造する(拡管加工)。このような製造工程において、特許文献1で開示されている電動機構部を覆う部分の内径と圧縮機構部を覆う部分の内径に差を設けた密閉容器は、単純な円筒形状の密閉容器と比較して、加工工程が複雑になるため、製造コストが高くなる。
　また、従来の圧縮機では、圧縮機の摺動部を潤滑する油が、圧縮された冷媒とともに吐出配管から圧縮機外へ吐出されることがある。このように油が圧縮機から吐出され続けると貯油部に溜められた油が減少し続け、摺動部に供給される油が枯渇して潤滑不足になることがある。そこで、摺動部を潤滑する油と圧縮された冷媒を分離させるために、例えば、密閉容器等に油を附着させる方法がある。この方法は、摺動部を潤滑する油は液体、圧縮された冷媒は気体であり、摺動部を潤滑する油は、圧縮された冷媒に対して粘度が高く、他の物体へ附着しやすいといった性質を利用している。
　特許文献１で開示している圧縮機は、圧縮機構部で圧縮された冷媒を密閉容器の内部に一旦吐出した後に、密閉容器と電動機構部の間を通って、吐出管から圧縮機外へ吐出されるが、密閉容器の電動機構部を覆う部分の内径が小さく、密閉容器内周の表面積が小さくなるため、圧縮機構部で圧縮された冷媒とオイルを十分に分離することができず、圧縮機外へのオイル吐出量が多い可能性がある。
　そこで本開示は、ステータの汎用性向上によるコスト低減と、圧縮機外へのオイル吐出量低減を実現したスクロール圧縮機を提供する。
　本開示のスクロール圧縮機は、電動機構部外周の、電動機構部と密閉容器の間にスペーサを設置する。また、スペーサの一部に冷媒経路やオイル経路を設ける。
　本開示におけるスクロール圧縮機は、電動機構部外周の電動機構部と密閉容器の間にスペーサを設置し、スペーサの一部に冷媒経路やオイル経路を設けることで、ステータの汎用性向上によるコスト低減と、圧縮機外へのオイル吐出量低減を実現したスクロール圧縮機を提供する。
図１は、実施の形態１におけるスクロール圧縮機の縦断面図である。 図２は、実施の形態１におけるスクロール圧縮機において、銅パイプ４３のような別部品が、スペーサ切り欠き２１aを貫通するような構成を説明するための図である。 図３は、実施の形態１におけるスペーサ切り欠き２１aやオイル経路２１ｂ、冷媒経路２１ｃを説明するための図である。 図４は、実施の形態２におけるスクロール圧縮機の縦断面図である。 図５は、実施の形態２における給油経路４５の流路断面積の最小値S1を説明するための、図４の断面Aにおける断面図である。 図６は、実施の形態２におけるオイル経路４１もしくはオイル経路２１ｂにおける流路断面積の最小値S2を説明するための、図４の断面Bにおける断面図である。 図７は、実施の形態３におけるスクロール圧縮機の縦断面図である。 図８は、実施の形態３における経路断面積S3を説明するための、図７の断面Cにおける断面図である。 図９は、実施の形態３における経路断面積S4を説明するための、図７の断面Ｄにおける断面図である。 図１０は、実施の形態３における冷媒経路を説明するための図である。 図１１は、実施の形態４における冷媒経路を説明するための図である。
　以下、図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が必要以上に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
　なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。
（実施の形態１）
［１－１．構成］
　図１に示すように、スクロール圧縮機１０１は、密閉容器１内に、冷媒を圧縮する圧縮機構部１０と、圧縮機構部１０を駆動する電動機構部２０と、が配置されて構成されている。
　密閉容器１は、上下方向に沿って延びる円筒状に形成された胴部１ａと、胴部１ａの下部開口を塞ぐ下蓋１ｂと、胴部１ａの上部開口を塞ぐ上蓋１ｃと、で構成されている。ここで、胴部1ａは単純な円筒形状とする。密閉容器１には、スペーサ２１が固定されている。
　密閉容器１には、圧縮機構部１０に冷媒を導入する冷媒吸込管２と、圧縮機構部１０にて圧縮された冷媒を密閉容器１の外に吐出する冷媒吐出管３と、が設けられている。
　電動機構部２０は、スペーサ２１に固定されたステータ２２とステータ２２の内側に配置されたロータ２３と、を備える。ロータ２３には回転軸１３が固定されている。
　圧縮機構部１０は、固定スクロール１１と、旋回スクロール１２と、旋回スクロール１２を旋回駆動する回転軸１３と、を有している。
　回転軸１３には、主軸部１３ａと、回転軸１３に対して偏心した偏心軸部１３bが形成されており、回転軸１３の中心線と偏心軸部１３bの中心線の距離を旋回半径とする。固定スクロール１１及び旋回スクロール１２の下方には、固定スクロール１１及び旋回スクロール１２を支持する主軸受３０が設けられている。
　主軸受３０には、回転軸１３を軸支する軸受部３１と、ボス収容部３２と、が構成されている。主軸受３０は、溶接又は焼き嵌め等によって密閉容器１に固定される。
　固定スクロール１１は、円板状の固定スクロール鏡板１１ａと、固定スクロール鏡板１１ａから立設された渦巻状の固定渦巻きラップ１１ｂと、固定渦巻きラップ１１ｂの周囲を取り囲むように立設された外周壁部１１ｃと、を備える。固定スクロール鏡板１１ａの略中心部に吐出ポート１４が形成されている。
　旋回スクロール１２は、円板状の旋回スクロール鏡板１２ａと、旋回スクロール鏡板１２ａの一方の面（ラップ側端面）から立設された旋回渦巻きラップ１２ｂと、旋回スクロール鏡板１２ａの他方の面（反ラップ側端面）に形成された円筒状のボス部１２ｃと、を備えている。旋回スクロール鏡板１２ａの他方の面は、旋回スクロール鏡板１２ａのラップ側端面と反対側の面である。
　旋回軸受け１２ｄは、円筒状のボス部１２ｃに嵌合されている。旋回軸受け１２ｄのラップ側は、旋回スクロール鏡板１２ａによって閉塞され、反ラップ側は開放されている。旋回軸受け１２ｄの開放されている側から、回転軸１３の偏心軸部１３ｂが挿入されている。
　固定スクロール１１の固定渦巻きラップ１１ｂと旋回スクロール１２の旋回渦巻きラップ１２ｂとは相互に噛み合わされ、固定渦巻きラップ１１ｂと旋回渦巻きラップ１２ｂとの間に複数の圧縮室１５が形成される。
　ボス部１２ｃは、旋回スクロール鏡板１２ａの略中央に形成されている。ボス部１２ｃは、旋回軸受け１２ｄがボス部１２ｃに挿入された状態でボス収容部３２に収容されている。
　固定スクロール１１は、外周壁部１１ｃで複数本のボルト（図示せず）を用いて主軸受３０に固定される。
　密閉容器１の内底部には、潤滑油を貯留する貯油部４が形成されている。回転軸１３の下端部１３ｃは、密閉容器１の下部に配置された副軸受１８に軸支されている。
　回転軸１３の下端には容積型のオイルポンプ５が設けられている。オイルポンプ５は、オイルポンプ５の吸い込み口が貯油部４内に存在するように配置されている。
　回転軸１３には、回転軸１３の下端部１３ｃから偏心軸部１３ｂに至る回転軸オイル供給孔１３ｄが形成されている。主軸部１３ａの外周面には、オイル溝１３ｅ、偏心軸部１３ｂの外周面には、オイル溝１３ｆが形成されている。オイル溝１３eやオイル溝１３ｆは螺旋溝やＤカットであってもよい。
　また、スペーサ２１の一部に、スペーサ切り欠き２１aを設ける。また、オイルをボス収容部３２からスペーサ切り欠き２１aまで誘導するオイル経路４１を構成し、オイルをスペーサ２１下部へと排出する。ここで、オイル経路４１の一部は例えば主軸受３０やオイル経路ブロック４４を用いて構成されてもよい。
　オイル経路４１は、図２のように、例えば銅パイプ４３のような別部品を、スペーサ切り欠き２１aを貫通するように構成してもよい。また本実施の形態では、例えば、銅パイプ４３のような別部品を、スペーサ切り欠き２１aを貫通するように構成する場合、銅パイプ４３の開口を、密閉容器１内の貯油部４に貯留される油の中に開口させる。ここで、貯油部４に貯留される油量は、圧縮機の運転条件により変動することが考えられるが、仕様書等に記載された圧縮機の運転範囲の中で、最も油量が少なくなる条件であっても、油の中に銅パイプ４３が開口する構成とする。
　実施の形態１に用いられるスペーサ形状の例を図３に示す。スペーサ２１の外周には、スペーサ切り欠き２１aを複数設けており、複数スペーサ切り欠き２１aのうちの1つは、オイル経路４１と連通したオイル経路２１ｂ、残りはオイル経路４１と連通しない冷媒経路２１ｃとしている。
［１－２．動作］
　以上のように構成されたスクロール圧縮機１０１について、以下その動作、作用を説明する。電動機構部２０に通電されると、ステータ２２に発生する磁界によりロータ２３は回転軸１３とともに回転する。
　回転軸１３の回転に伴い、オイルポンプ５は駆動される。オイルポンプ５は、密閉容器１の底部に設けられた貯油部４にある潤滑油を、圧力条件に関係なく確実に圧縮機の摺動部へ吸い上げるので、オイル供給切れの心配が解消される。
　なお、オイルポンプ5でオイルを吸い上げる前後に、オイルフィルタ等でオイルから異物を除去すると、圧縮機構部１０に異物が混入することを防ぐことができ、信頼性の向上を図ることができる。
　また、回転軸１３の回転に伴い、偏心軸部１３ｂは、主軸部１３ａに対して偏心回転し、旋回スクロール１２を旋回させる。
　この時、旋回スクロール１２は、オルダムリング１７によって、固定スクロール１１に対する動きが規制されることにより、旋回スクロール１２は、回転軸１３の偏心軸部１３ｂがクランク回転するのに伴い、固定スクロール１１に対して自転せずに旋回運動をする。
　冷媒吸込管２から吸入された冷媒は、吸入ポート１５ａから圧縮室１５に導かれる。圧縮室１５は、外周側から中央部に向かって容積を縮めながら移動する。圧縮室１５で所定の圧力に到達した冷媒は、固定スクロール１１の中央部に設けられた吐出ポート１４から吐出室６に吐出される。吐出ポート１４には吐出リード弁（図示せず）が設けられている。圧縮室１５で所定の圧力に到達した冷媒が吐出リード弁を押し開くことで、冷媒が吐出室６に吐出される。吐出室６に吐出された冷媒は、密閉容器１内部に導出され、冷媒吐出管３から吐出される。
　回転軸１３の回転に伴いオイルポンプ５は駆動され、オイルポンプ５で吸い上げられたオイルは、回転軸１３内に形成されている回転軸オイル供給孔１３ｄ通じて、副軸受１８の軸受、軸受部３１、ボス部１２ｃ内に供給される。軸受部３１に供給されたオイルは、オイル溝１３eによって、ボス収容部３２に供給される。ボス部１２ｃと、旋回スクロール鏡板１２ａの反ラップ側面と偏心軸部１３ｂの上端面に囲まれた高圧領域（H）に到達したオイルは、オイル溝１３ｆによって旋回軸受け１２ｄ及びボス収容部３２に供給される。ボス収容部３２に供給されたオイルはオイル経路４１を通って、スペーサ２１の下方向へと排出され、貯油部４へと返油される。
［１－３．効果］
　電動機構部２０外周の電動機構部２０と密閉容器１の間にスペーサ２１を設置することで、ステータ２１の汎用性向上によるモータコスト低減を実現することができる。また、本実施の形態では、単純な円筒形状の密閉容器１を用いることで、製造コストを安価に抑えることができる。
　また、副軸受１８の軸受、軸受部３１、ボス部１２ｃ内に供給されたオイルは、オイル経路４１、オイル経路２１bを通って、スペーサ２１の下方へと排出されるため、オイルが電動機構部２０の上方空間を流れる冷媒に巻き込まれることを抑制でき、圧縮機外へ吐出されるオイル量を大幅に低減することができる。
　さらに、例えば、銅パイプ４３がスペーサ切り欠き２１aに貫通するような構成の場合、銅パイプ４３の開口を、密閉容器１内の貯油部４に貯留される油の中に開口させることで、銅パイプ４３の開口から流出する油を全て貯油部４に戻すことにより、開口を、電動機構部２０の下方空間の油面上方で開口させたときに生じる、油の油面への衝突による跳ね返りを防止できる。よって、電動機構部２０下方空間に生じた跳ね返り油の油滴の一部が、圧縮機構部１０と電動機構部２０との間の密閉容器１内空間を流れる冷媒に巻き込まれて、圧縮機外へすることを防止できる。
　また、ステータ２２の外部にスペーサ２１を配置し、スペーサ２１の一部にオイル経路２１ｂを設けることで、ステータ２２の外周形状に関わらず、オイル経路２１ｂの大きさ、位置を設定することが可能となる。ステータ２２と比較し、スペーサ２１は単純な円筒ため、切り欠きの位置や大きさを変更しやすい利点がある。
(実施の形態２)
　以下、図４～図６を用いて、実施の形態２を説明する。
［２－１．構成］
　回転軸オイル供給孔１３ｄによって構成された、オイルポンプ開口部５aから回転軸上端部１３ｇに至るまでの給油経路４５における流路断面積の最小値をS1、オイル経路４１もしくはオイル経路２１ｂにおける流路断面積の最小値をS2としたとき、S1≦S2＜3S1を満たす構成とする。ここで、S1及びS2は、圧縮機の径方向断面の面積とする。例えば、本実施の形態の場合、図４の断面Aにおける断面図である図５のハッチ部がS1となり、図４の断面Bにおける断面図である図６のハッチ部がS２となる。
［２－２．効果］
　実施の形態２のように、オイル経路４１もしくは、オイル経路２１ｂの流路断面積の最小値S2を、給油経路４５における流路断面積の最小値S1より大きく保つことで、オイル経路４１、オイル経路２１ｂ、給油経路４５の圧力損失を低減し圧縮機の効率を向上させることができる。
また、オイル経路４１もしくは、オイル経路２１ｂの流路断面積の最小値S2が大きくなると、スペーサ２１の外周切り欠きが大きくなる。よって、スペーサ２１とステータ２２を、例えば焼き嵌めで固定する際には、熱を加えたスペーサ２１が均等に広がらないため、スペーサ２１の外周とステータ２２の内径の同軸度が悪化する。したがって、例えば、密閉容器１の内径基準で、スペーサ２１や副軸受１８、主軸受３０を密閉容器１に固定する場合、ステータ２２の内径と、副軸受１８や主軸受３０の内径の同軸度が悪化し、圧縮機の効率が悪くなる。オイル経路２１ｂの流路断面積の最小値S2を、給油経路４５における流路断面積の最小値S１の3倍未満にすることで、上記の課題は発生せず、圧縮機の効率を維持することができる。
　オイル経路４１もしくは、オイル経路２１ｂ内にオイルが不要に溜まり、貯油部４に溜められた油が減少し、摺動部に供給される油が枯渇して摺動部が潤滑不足になることを防止する。
（実施の形態３）
以下、図７～図１０を用いて、実施の形態３を説明する。
［３－１．構成］
　図７のように、スペーサ切り欠き２１aのうちの１つに冷媒吐出管３を開口させる構成とする。ここで、冷媒吐出管３中心高さより上部におけるスペーサ２１と密閉容器１の圧縮機径方向断面の隙間最小値を経路断面積S3、冷媒吐出管３中心高さより下部におけるスペーサ２１と密閉容器１の圧縮機径方向断面の隙間最小値を経路断面積S4としたとき、経路断面積S3よりも、経路断面積S4を大きくする構成とする。ここで、経路断面積S3及び経路断面積S4は、圧縮機の径方向断面の面積とする。例えば、本実施の形態の場合、図７の断面Cにおける断面図である図８のハッチ部が経路断面積S3となり、図７の断面Bにおける断面図である図９のハッチ部が経路断面積S4となる。
［３－２．動作］
　圧縮室１５で所定の圧力に到達した冷媒が吐出リード弁を押し開くことで、冷媒が吐出室６に吐出される。吐出室６に吐出された冷媒は、密閉容器１内部に導出され、冷媒吐出管３から吐出される。
　この時、固定スクロール１１、主軸受３０の外周を通過した冷媒は、図１０のように、冷媒経路Ａと冷媒経路Ｂに分岐する。冷媒経路Ａは、電動機構部２０の上部空間からスペーサ切り欠き２１aを通過し冷媒吐出管３まで至る経路、冷媒経路Ｂは、電動機構部２０の下方空間からスペーサ切り欠き２１aを通過し冷媒吐出管３まで至る経路である。
［３－３．効果］
　経路断面積Ｓ４の方が経路断面積Ｓ３よりも大きいため、冷媒経路Ａを通る冷媒よりも、冷媒経路Ｂを通る冷媒を多く吐出する。すなわち、冷媒経路Ｂを通る冷媒は、吐出ポート１４から電動機構部２０の下方に至るまでの間に、電動機構部２０や副軸受１８に衝突するため、冷媒経路Ａを通る冷媒と比較し、冷媒に溶け込んでいるオイルの分離が進んでいる。したがって、冷媒経路Ｂを通る冷媒を多く吐出することにより、圧縮機外へのオイル吐出量を低減することができる。
　また、冷媒経路Bを通る冷媒は、電動機構部２０の上方から下方に流れる際、モータ駆動時の熱を冷媒に効率よく伝達することができる。したがって、圧縮機が各種冷凍サイクル装置において暖房運転で使用される場合は、暖房効率を向上させることができる。
（実施の形態４）
　以下、図１１を用いて、実施の形態４を説明する。
［４－１．構成］
　実施の形態４の圧縮機は、図１１のように、実施の形態３に対して、スペーサ切り欠き２１aの形状を変更し、実施の形態３における冷媒経路Aを封鎖した構成である。
［４－２．効果］
　実施の形態４の構成では、実施の形態３と比較して多くの冷媒を冷媒経路Bから冷媒吐出管３へと導くことができるため、実施の形態３におけるスクロール圧縮機１０１よりもさらに圧縮機外へのオイル吐出量の低減させることができる。また、圧縮機が各種冷凍サイクルにおいて暖房運転で使用される場合は、実施の形態３におけるスクロール圧縮機１０１よりもさらに暖房効率を向上させることができる。
　以上、本開示について上記実施の形態を用いて説明したが、上記実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、又は省略などを行うことができる。
　本開示にかかるスクロール圧縮機は、高効率化を実現できるため、温水暖房装置、空気調和機、給湯器、又は冷凍機などの各種冷凍サイクル装置に有用である。
　１　密閉容器
　１ａ　胴部
　１ｂ　下蓋
　１ｃ　上蓋
　２　冷媒吸込管
　３　冷媒吐出管
　４　貯油部
　５　オイルポンプ
　５a　オイルポンプ開口部
　６　吐出室
　１０　圧縮機構部
　１１　固定スクロール
　１１ａ　固定スクロール鏡板
　１１ｂ　固定渦巻きラップ
　１１ｃ　外周壁部
　１２　旋回スクロール
　１２ａ　旋回スクロール鏡板
　１２ｂ　旋回渦巻きラップ
　１２ｃ　ボス部
　１２ｄ　旋回軸受け
　１３　回転軸
　１３ａ　主軸部
　１３ｂ　偏心軸部
　１３ｃ　下端部
　１３ｄ　回転軸オイル供給孔
　１３ｅ　オイル溝
　１３ｆ　オイル溝
　１３ｇ　回転軸上端部
　１４　吐出ポート
　１５　圧縮室
　１５ａ　吸入ポート
　１７　オルダムリング
　１８　副軸受
　２０　電動機構部
　２１　スペーサ
　２１a　スペーサ切り欠き
　２1b　オイル経路
　２1c　冷媒経路
　２２　ステータ
　２３　ロータ
　３０　主軸受
　３１　軸受部
　３２　ボス収容部
　４１　オイル経路
　４３　銅パイプ
　４４　オイル経路ブロック
　４５　給油経路
　１０１　スクロール圧縮機

Claims (13)

  1. 　冷媒を圧縮する圧縮機構部と、
    前記圧縮機構部を駆動する電動機構部と、
    前記圧縮機構部と前記電動機構部を収容する密閉容器と、
    を備え、
    前記密閉容器の内底部には貯油部が形成され、
    前記電動機構部外周には、前記電動機構部と前記密閉容器との両方に固定されるスペーサを設け、
    前記圧縮機構部には、固定スクロールと、旋回スクロールと、前記旋回スクロールを旋回駆動する回転軸とを有し、
    前記圧縮機構部の下方には、
    前記固定スクロールと前記旋回スクロールを支持する主軸受が設けられ、
    前記主軸受には、前記回転軸を軸支する軸受部と、ボス収容部とが構成され、
    前記ボス収容部と前記貯油部との間をつなぐオイル経路を備え、
    前記スペーサの少なくとも一部が前記オイル経路を構成する
    ことを特徴とするスクロール圧縮機。
  2. 　前記回転軸には、下端部から上端部へ至る給油経路が設けられ、
    前記給油経路における流路断面積の最小値をS1、
    前記オイル経路における流路断面積の最小値をS2としたとき、
    S1≦S2＜3S1を満たす
    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. 　前記スペーサの外周には冷媒通路を設け、
    前記冷媒通路において、前記スペーサの上部空間に通じる経路断面積よりも、
    前記スペーサの下部空間に通じる経路断面積の方が大きく、
    前記冷媒通路には、前記冷媒を前記密閉容器外へ吐出する冷媒吐出管を設けたことを特徴とする
    請求項1又は請求項２に記載のスクロール圧縮機。
  4. 　前記冷媒通路が前記スペーサの前記下部空間のみと通じる
    ことを特徴とする請求項３に記載のスクロール圧縮機。
  5. 　請求項1又は請求項２に記載の密閉型圧縮機において、
    前記冷媒には、少なくともHC(ハイドロカーボン)冷媒またはHFO(ハイドロフルオロオレフィン)冷媒を含むことを特徴とするスクロール圧縮機。
  6. 　請求項３に記載の密閉型圧縮機において、
    前記冷媒には、少なくともHC(ハイドロカーボン)冷媒またはHFO(ハイドロフルオロオレフィン)冷媒を含むことを特徴とするスクロール圧縮機。
  7. 　請求項４に記載の密閉型圧縮機において、
    前記冷媒には、少なくともHC(ハイドロカーボン)冷媒またはHFO(ハイドロフルオロオレフィン)冷媒を含むことを特徴とするスクロール圧縮機。
  8. 　前記固定スクロールは、
    円板状の固定スクロール鏡板と、
    前記固定スクロール鏡板に立設した固定渦巻きラップと
    を備え、
    前記旋回スクロールは、
    円板状の旋回スクロール鏡板と、
    前記旋回スクロール鏡板のラップ側の端面に立設した旋回渦巻きラップと
    を備える
    ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスクロール圧縮機。
  9. 　前記固定スクロールは、
    円板状の固定スクロール鏡板と、
    前記固定スクロール鏡板に立設した固定渦巻きラップと
    を備え、
    前記旋回スクロールは、
    円板状の旋回スクロール鏡板と、
    前記旋回スクロール鏡板のラップ側の端面に立設した旋回渦巻きラップと
    を備える
    ことを特徴とする請求項３に記載のスクロール圧縮機。
  10. 　前記固定スクロールは、
    円板状の固定スクロール鏡板と、
    前記固定スクロール鏡板に立設した固定渦巻きラップと
    を備え、
    前記旋回スクロールは、
    円板状の旋回スクロール鏡板と、
    前記旋回スクロール鏡板のラップ側の端面に立設した旋回渦巻きラップと
    を備える
    ことを特徴とする請求項４に記載のスクロール圧縮機。
  11. 　前記固定スクロールは、
    円板状の固定スクロール鏡板と、
    前記固定スクロール鏡板に立設した固定渦巻きラップと
    を備え、
    前記旋回スクロールは、
    円板状の旋回スクロール鏡板と、
    前記旋回スクロール鏡板のラップ側の端面に立設した旋回渦巻きラップと
    を備える
    ことを特徴とする請求項５に記載のスクロール圧縮機。
  12. 　前記固定スクロールは、
    円板状の固定スクロール鏡板と、
    前記固定スクロール鏡板に立設した固定渦巻きラップと
    を備え、
    前記旋回スクロールは、
    円板状の旋回スクロール鏡板と、
    前記旋回スクロール鏡板のラップ側の端面に立設した旋回渦巻きラップと
    を備える
    ことを特徴とする請求項６に記載のスクロール圧縮機。
  13. 　前記固定スクロールは、
    円板状の固定スクロール鏡板と、
    前記固定スクロール鏡板に立設した固定渦巻きラップと
    を備え、
    前記旋回スクロールは、
    円板状の旋回スクロール鏡板と、
    前記旋回スクロール鏡板のラップ側の端面に立設した旋回渦巻きラップと
    を備える
    ことを特徴とする請求項７に記載のスクロール圧縮機。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012202349A (ja) * 2011-03-28 2012-10-22 Sanyo Electric Co Ltd スクロール圧縮装置、及び、スクロール圧縮装置における組み立て方法

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