JP2008115767A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出孔を大きくすることなく吐出流路を確保することで、圧力損失を抑え、性能低下を抑える。
【解決手段】吐出孔３３を複数個設け、１つの吐出バルブ３５で複数個の吐出孔３３を開閉することにより、１つの吐出孔３３の面積を大きくすることなく吐出流路を確保できるため、吐出バルブ３５の割れ等により信頼性が低下することなく、性能低下を抑えることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は固定スクロールと旋回スクロールとを噛み合わせて双方間に圧縮室を形成し、旋回スクロールの円軌道運動により圧縮室が外周部から中心部に容積を小さくしながら移動するのを利用して流体の吸入、圧縮、吐出を繰り返し行う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、リリーフ孔を設けている（例えば、特許文献１参照）。

図７は、特許文献１に記載された従来のスクロール圧縮機の圧縮機構部の縦断面図を示すものである。図７に示すように、固定スクロール１にリリーフ孔２を形成している。
特開昭６２−１９７６８４号公報

しかしながら、前記従来の構成では、低圧縮比運転時にリリーフバルブを開いて過圧縮を防止しているが、近年、エアコン等が高能力化の傾向にあり、冷媒循環量が増加しているため、従来の吐出孔、リリーフ孔２では吐出流路が確保できず、損失が増加するという課題を有していた。また、吐出流路確保のため吐出孔を拡大すると、吐出バルブの割れ等の信頼性が低下する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、損失を低減し、信頼性も確保することで、高効率で信頼性の高い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、吐出孔を複数設け、１つの吐出バルブで複数個の吐出孔を開閉するものである。

これによって、吐出流路を確保し、圧力損失を抑えることができる。また、１つの吐出孔の面積を小さくでき、吐出バルブにかかる応力を緩和し、吐出バルブの割れを抑えることができる。

本発明のスクロール圧縮機は、吐出流路を確保し、圧力損失を抑えることができ、吐出バルブにかかる応力を緩和し、吐出バルブの割れを抑えることができるため、性能低下や信頼性低下を抑えられる。

第１の発明は、密閉容器内に、圧縮機構部と電動機を配し、前記圧縮機構部は、鏡板に渦巻状のラップを有する固定スクロールと、この固定スクロールのラップに対向して噛み合うラップを有する旋回スクロールにより複数の圧縮室を形成し、前記旋回スクロールを前記固定スクロールとにより挟む位置に設けられた主軸受部材と、前記旋回スクロールの鏡板に設けられた旋回軸受部に嵌合し旋回スクロールを旋回運動させる旋回軸を有するクランクシャフトを有し、前記旋回スクロールの旋回運動により前記圧縮室の中心に向かって容積を減少させながら圧縮を行い、吐出孔から圧縮されたガスを吐出する密閉型スクロール圧縮機において、前記吐出孔を複数個設け、１つの吐出バルブで複数の吐出孔を開閉
することにより、吐出流路を確保し、圧力損失を抑えることができる。また、１つの吐出孔の面積を小さくでき、吐出バルブにかかる応力を緩和し、吐出バルブの割れを抑えることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の吐出孔を１つの主吐出孔と、それより面積の小さい副吐出孔で構成することにより、吐出バルブの大きさを抑えることができ、リリーフバルブとの干渉を抑えることができるため、バルブの構成を容易にすることができる。

第３の発明は、特に、第２の発明の副吐出孔が主吐出孔よりも早く圧縮室と連通することにより、吐出流路が早く確保でき、圧力損失を抑えることができるため、性能低下を抑えることができる。

第４の発明は、特に、第２の発明の副吐出孔が主吐出孔よりも遅く圧縮室と連通することにより、圧縮室の吸入と吐出の容積比を確保でき、高圧縮比運転時の不足圧縮を抑えることができるため、広範囲の運転条件において性能低下を抑えることができる。

第５の発明は、特に、第１または２のいずれか１つの発明の固定スクロールの鏡板の圧縮室側にザグリを設け、このザグリにより主吐出孔と副吐出孔を連通することにより、ラップに干渉しない範囲で最大限に吐出流路を拡大でき、圧力損失を抑えることができる。

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、本発明の第１の実施の形態におけるスクロール圧縮機の縦断面図を示すものである。また、図２は、本発明の第１の実施の形態における吐出過程の固定スクロールと旋回スクロールの状態図を示すものである。

図１、図２において、密閉容器１１内に溶接や焼き嵌めなどで固定した、クランクシャフト１２の主軸受部材１３と、この主軸受部材１３上にボルト止めした固定スクロール１４との間に、固定スクロール１４と噛み合う旋回スクロール１５を挟み込んでスクロール式の圧縮機構１６を構成し、旋回スクロール１５と主軸受部材１３との間に旋回スクロール１５の自転を防止して円軌道運動するように案内するオルダムリングなどによる自転防止機構１７を設け、クランクシャフト１２の上端にある旋回軸部１２ａを旋回スクロール１５に設けた旋回軸受１８に嵌合させている。固定スクロール１４の外周部には冷媒ガスを吸入するための吸入室１９が設けられ、密閉容器１１外に通じた吸入パイプ２０が嵌合されている。

クランクシャフト１２の下端は密閉容器１１の下部のオイル溜まり２１に達して、密閉容器１１内に溶接や焼き嵌めして固定された副軸受部材２２により安定に回転できるように軸支されている。

電動機２３は主軸受部材１３と副軸受部材２２との間に位置して、密閉容器１１に溶接や焼き嵌めなどして固定された固定子２３ａと、クランクシャフト１２の途中の外まわりに一体に結合された回転子２３ｂとで構成され、回転子２３ｂの上下端面の外周部分には、回転子２３ｂおよびクランクシャフト１２が安定して回転し、旋回スクロール１５を安定して円軌道運動させるため、ピン２４により止め付けられたバランスウェイト２５ａ、２５ｂが設けられている。

給油機構はクランクシャフト１２の下端で駆動されるポンプ２６によって構成され、オ
イル溜まり２１内のオイルを供給するため、クランクシャフト１２には軸方向に貫通している給油通路２７を形成している。

旋回スクロール１５外周部には背圧室２８が固定スクロール１４と主軸受部材１３により形成され、旋回軸部１２ａと旋回スクロール１５の間に形成される旋回軸受部空間２９から半径方向に背圧室２８まで貫通した給油経路３０が旋回スクロール１５の鏡板１５ａ内に設けられている。

旋回スクロール１５の鏡板１５ａの主軸受部材１３側は主軸受部材１３に配設した断面が矩形のシール材３１により仕切られており、内側は高圧、外側は背圧室２８となり背圧室２８と吸入室１９は吸入連通路３２により連通し、吸入連通路３２内には背圧制御機構が設けられている。

固定スクロール１４の中心部には圧縮されたガスを吐出する吐出孔３３が複数個設けられ、１つの吐出バルブ３５で開閉する。

以上のように構成されたスクロール圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

まず、電動機２３によりクランクシャフト１２が回転駆動されるに伴い、クランクシャフト１２の上端にある旋回軸部１２ａが偏心駆動することにより旋回スクロール１５を円軌道運動させ、これにより固定スクロール１４と旋回スクロール１５との間に形成している圧縮室３４が外周側から中央部に移動しながら小さくなるのを利用して、密閉容器１１外に通じた吸入パイプ２０および固定スクロール１４の外周部の吸入室１９から冷媒ガスを吸入して圧縮していき、所定圧以上になった冷媒ガスは固定スクロール１４の中央部の複数個の吐出孔３３から吐出バルブ３５を押し開いて容器内吐出室３６に吐出させることを繰り返す。

吐出された冷媒ガスは、圧縮機構部１６を貫通する吐出ガス通路３７を通り回転子２３ｂ上部に到達し、回転子２３ｂに貫通している回転子ガス通路３８を通って密閉容器１１の下部に導かれ、固定子２３ａ外周に配した固定子ガス通路３９、圧縮機構部１６外周に配した圧縮機構部切り欠き４０を通って密閉容器１１の上部に到達し、吐出管４１から密閉容器１１外へ吐出される。

また、オイル溜まり２１内のオイルはポンプ２６によりクランクシャフト１２を軸方向に貫通している給油通路２７を通じて旋回軸受部空間２９に供給される。供給されたオイルは２系統に分岐され、１系統は旋回軸受１８と旋回軸部１２ａを潤滑し、主軸部１２ｂと主軸受４２を潤滑した後、主軸受部材１３の下に滴下し、最終的にオイル溜まり２１に回収される。

もう１系統は、旋回軸受部空間２９と背圧室２８との差圧により給油経路３０を通って背圧室２８に導かれる。

ここで、吐出孔３３を複数個設け、１つの吐出バルブ３５で複数個の吐出孔３３を開閉するので、１つの吐出孔３３の面積を大きくすることなく吐出流路を確保できる。

以上のように本実施の形態においては、吐出孔３３を複数個設け、１つの吐出バルブ３５で複数個の吐出孔３３を開閉することにより、１つの吐出孔３３の面積を大きくすることなく吐出流路を確保できるため、吐出バルブ３５の割れ等により信頼性が低下することなく、性能低下を抑えることができる。

また、図３のように１つの主吐出孔３３ａと、それよりも面積の小さい副吐出孔３３ｂで構成することで、吐出バルブ３５の大きさを抑えることができるため、リリーフバルブ４３との干渉を抑えることができるため、バルブの構成を容易にすることができる。

また、図４のように副吐出孔３３ｂが主吐出孔３３ａよりも早く圧縮室３４と連通することにより、より早く吐出流路が確保できるため、より性能低下を抑えることができる。

また、図５のように副吐出孔３３ｂが主吐出孔３３ａよりも遅く圧縮室３４と連通することにより、圧縮室３４の吸入と吐出の容積比を確保でき、高圧縮比運転時の不足圧縮を抑えることができるため、広範囲の運転条件において性能低下を抑えることができる。

また、図６のように固定スクロール１４の鏡板の圧縮室３４側にザグリ４４を設け、このザグリ４４により主吐出孔３３ａと副吐出孔３３ｂを連通することにより、ラップに干渉しない範囲で最大限に吐出流路を拡大でき、圧力損失を抑えることができる

以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、吐出バルブにかかる応力を抑えつつ、吐出流路を確保できるため、バルブの割れや性能低下を抑えることが可能となるので、高効率で信頼性の高いスクロール圧縮機を提供することができる。さらに、製品であるルームエアコン等の空調機やヒートポンプ式給湯機として、より省エネで環境に優しい快適な製品とすることが可能である。

本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の縦断面図 本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の吐出過程の固定スクロールと旋回スクロールの動作状態を示す模式図 本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の吐出過程の固定スクロールと旋回スクロールの動作状態を示す模式図 本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の吐出過程の固定スクロールと旋回スクロールの動作状態を示す模式図 本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の吐出過程の固定スクロールと旋回スクロールの動作状態を示す模式図 本発明の実施の形態１におけるスクロール圧縮機の吐出過程の固定スクロールと旋回スクロールの動作状態を示す模式図 従来のスクロール圧縮機の圧縮機構部の縦断面図

符号の説明

１１ 密閉容器
１２ クランクシャフト
１２ａ 旋回軸部
１２ｂ 主軸部
１３ 主軸受部材
１４ 固定スクロール
１５ 旋回スクロール
１５ａ 鏡板
１６ 圧縮機構
１７ 自転防止機構
１８ 旋回軸受
１９ 吸入室
２０ 吸入パイプ
２１ オイル溜まり
２２ 副軸受部材
２３ 電動機
２３ａ 固定子
２３ｂ 回転子
２４ ピン
２５ａ、２５ｂ バランスウェイト
２６ ポンプ
２７ 給油通路
２８ 背圧室
２９ 旋回軸受部空間
３０ 給油経路
３１ シール材
３２ 吸入連通路
３３ 吐出孔
３３ａ 主吐出孔
３３ｂ 副吐出孔
３４ 圧縮室
３５ 吐出バルブ
３６ 容器内吐出室
３７ 吐出ガス通路
３８ 回転子ガス通路
３９ 固定子ガス通路
４０ 圧縮機構部切り欠き
４１ 吐出管
４２ 主軸受
４３ リリーフバルブ
４４ ザグリ

Claims (5)

1. 密閉容器内に、圧縮機構部と電動機を配し、前記圧縮機構部は、鏡板に渦巻状のラップを有する固定スクロールと、この固定スクロールのラップに対向して噛み合うラップを有する旋回スクロールにより複数の圧縮室を形成し、前記旋回スクロールを前記固定スクロールとにより挟む位置に設けられた主軸受部材と、前記旋回スクロールの鏡板に設けられた旋回軸受部に嵌合し旋回スクロールを旋回運動させる旋回軸を有するクランクシャフトを有し、前記旋回スクロールの旋回運動により前記圧縮室の中心に向かって容積を減少させながら圧縮を行い、吐出孔から圧縮されたガスを吐出する密閉型スクロール圧縮機において、前記吐出孔を複数個設け、１つの吐出バルブで複数個の吐出孔を開閉することを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 前記吐出孔を１つの主吐出孔と、それより面積の小さい副吐出孔で構成する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. 前記副吐出孔が前記主吐出孔よりも早く圧縮室と連通することを特徴とする請求項２に記載のスクロール圧縮機。
4. 前記副吐出孔が前記主吐出孔よりも遅く圧縮室と連通することを特徴とする請求項２に記載のスクロール圧縮機。
5. 前記固定スクロール鏡板の圧縮室側にザグリを設け、このザグリにより前記主吐出孔と前記副吐出孔を連通することを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。

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