JP2015148198A - 圧縮機、及び、冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組立の容易性が確保されつつ、逆止弁のシール性が向上された圧縮機を得るものである。また、そのような圧縮機を備えた冷凍サイクル装置を得るものである。【解決手段】本発明に係る圧縮機は、密閉容器２と、密閉容器２内に設けられ、圧縮室１６と、吸入口３１と、吸入流路３２と、が形成された圧縮機構３と、密閉容器２の壁面を貫通して吸入口３１と密閉容器２外とを連通させる貫通流路４１と、吸入流路３２に設けられた逆止弁３３と、を備え、吸入流路３２のうちの、逆止弁３３と比較して吸入口３１に近い側の領域に、逆止弁３３に近い側の端面が機械加工によって仕上げられたシール管が、圧入され、逆止弁３３は、シール管の端面に当接することで、吸入流路３２を閉止するものである。【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮機と、それを備えた冷凍サイクル装置と、に関するものである。

従来の圧縮機として、例えば、密閉容器と、密閉容器内に設けられ、圧縮室と、吸入口と、圧縮室と吸入口との間を連通させる吸入流路と、が形成された圧縮機構と、圧縮機構を駆動する電動機構と、密閉容器の壁面を貫通し、一端が吸入口に接続された吸入管と、吸入流路に設けられた逆止弁と、を備えたものがある。逆止弁は、吸入管の吸入口に接続された一端の端面に当接することで、吸入流路を閉止する。そのように構成されることで、圧縮機が圧縮動作を停止した際に、密閉容器内の高圧の冷媒及び冷凍機油が、吸入流路及び吸入管を介して逆流して、吸入管に接続された配管等に流出することが抑制される（例えば、特許文献１を参照。）。

特開昭５９−１４１７８２号公報（第１頁左下欄第１２行〜第２頁右上欄第１８行、第１図〜第５図）

従来の圧縮機では、吸入管の吸入口に接続された一端の端面と、逆止弁のその端面と当接する面と、の密着度を向上させて、逆止弁のシール性を確保するために、例えば、吸入管の吸入口に接続された一端の端面、及び、逆止弁のその端面と当接する面の、それぞれの平面度を高精度にする必要があり、また、吸入管の吸入口に接続された一端の端面と、逆止弁のその端面と当接する面と、の平行度を高精度にする必要がある。

しかし、従来の圧縮機のように、吸入管が密閉容器の壁面を貫通して取り付けられる場合には、吸入管が密閉容器の壁面に溶接によって組み付けられることが一般であり、例えば、そのような場合には、溶接での組付け精度が低いことに起因して、組付け後の吸入管の姿勢を管理することが困難となる。そのため、吸入管の吸入口に接続された一端の端面と、逆止弁のその端面と当接する面と、の平行度を高精度にすることが困難となって、吸入管の吸入口に接続された一端の端面と、逆止弁のその端面と当接する面と、の間に隙間が生じることとなる。その結果、圧縮機が圧縮動作を停止した際に、密閉容器内の高圧の冷媒及び冷凍機油が、吸入管に接続された配管等に流出することとなり、また、密閉容器内の冷凍機油が減少することに起因して、電動機構の回転軸、軸受け等の摺動部の負担が増して、圧縮機の信頼性が低下することとなる。つまり、従来の圧縮機では、組立の容易性が確保されているものの、逆止弁のシール性が低いという問題点があった。

本発明は、上記のような課題を背景としてなされたものであり、組立の容易性が確保されつつ、逆止弁のシール性が向上された圧縮機を得るものである。また、そのような圧縮機を備えた冷凍サイクル装置を得るものである。

本発明に係る圧縮機は、密閉容器と、前記密閉容器内に設けられ、圧縮室と、吸入口と、前記圧縮室と前記吸入口との間を連通させる吸入流路と、が形成された圧縮機構と、前記密閉容器の壁面を貫通して前記吸入口と前記密閉容器外とを連通させる貫通流路と、前記吸入流路に設けられた逆止弁と、を備え、前記吸入流路のうちの、前記逆止弁と比較して前記吸入口に近い側の領域に、前記逆止弁に近い側の端面が機械加工によって仕上げられたシール管が、圧入され、前記逆止弁は、前記シール管の前記端面に当接することで、前記吸入流路を閉止するものである。

本発明に係る圧縮機は、吸入流路のうちの逆止弁と比較して吸入口に近い側の領域に、逆止弁に近い側の端面が機械加工によって仕上げられたシール管が、圧入され、逆止弁は、シール管の逆止弁に近い側の端面に当接することで、吸入流路を閉止するものである。そのため、密閉容器の壁面を貫通して吸入口と密閉容器外とを連通させる貫通流路の構成、製造工程等に関わらず、逆止弁の面とその面が当接する面との間に隙間が生じることを抑制することが可能となって、逆止弁のシール性が向上される。また、シール管を圧入するという容易な作業によって、逆止弁のシール性が向上される。

実施の形態１に係るスクロール圧縮機の、構成及び動作を説明するための図である。 実施の形態１に係るスクロール圧縮機の、吸入ポートの構成及び動作を説明するための図である。 実施の形態１に係るスクロール圧縮機の、吸入ポートの構成及び動作を説明するための図である。 実施の形態１に係るスクロール圧縮機の、シール管の構成を説明するための図である。 実施の形態２に係るスクロール圧縮機の、吸入ポートの構成及び動作を説明するための図である。 実施の形態２に係るスクロール圧縮機の、シール管の圧入前後の吸入ポートの状態を説明するための図である。 実施の形態３に係るスクロール圧縮機の、吸入ポートの構成及び動作を説明するための図である。 実施の形態３に係るスクロール圧縮機の、圧入管の圧入前後の吸入ポートの状態を説明するための図である。

以下、本発明に係る圧縮機について、図面を用いて説明する。
なお、以下では、本発明に係る圧縮機が、冷凍サイクル装置の冷媒循環回路に適用される高圧シェル方式のスクロール圧縮機である場合を説明しているが、そのような場合に限定されず、本発明に係る圧縮機が、他の圧縮機であってもよい。また、以下で説明する構成、動作等は、一例であり、本発明に係る圧縮機は、そのような構成、動作等である場合に限定されない。また、各図において、細かい構造については、適宜図示を簡略化又は省略している。また、重複する説明については、適宜簡略化又は省略している。

実施の形態１．
以下に、実施の形態１に係るスクロール圧縮機を説明する。
＜スクロール圧縮機の構成及び動作＞
実施の形態１に係るスクロール圧縮機の構成及び動作について説明する。
図１は、実施の形態１に係るスクロール圧縮機の、構成及び動作を説明するための図である。なお、図１では、冷媒の流れを矢印で示している。

図１に示されるように、スクロール圧縮機１は、密閉容器２と、密閉容器２内の上部に設けられた圧縮機構３と、密閉容器２内の圧縮機構３の下側に設けられ、圧縮機構３を駆動する電動機構４と、冷凍サイクル装置１００の冷媒循環回路を構成する配管等が接続され、その配管等から密閉容器２内に冷媒を吸入する吸入ポート５と、冷凍サイクル装置１００の冷媒循環回路を構成する配管等が接続され、密閉容器２内からその配管等に冷媒を吐出する吐出ポート６と、を備える。密閉容器２内の下部は、油溜め７として機能し、密閉容器２内の各摺動部を潤滑する冷凍機油が貯留される。冷凍機油は、吐出ポート６を介して冷媒と共に吐出され、吸入ポート５を介して冷媒と共に吸入される。冷凍サイクル装置１００は、例えば、空気調和装置、冷蔵庫等である。

圧縮機構３は、主に、固定スクロール１１と、揺動スクロール１２と、ガイドフレーム１３と、フレーム１４と、オルダムリング１５と、を有する。ガイドフレーム１３は、溶接によって密閉容器２に固定される。固定スクロール１１は、ボルトによってガイドフレーム１３に固定される。揺動スクロール１２は、フレーム１４によって保持され、フレーム１４は、ガイドフレーム１３によって保持される。オルダムリング１５に形成された爪部が、固定スクロール１１及び揺動スクロール１２に形成された溝部に係止される。固定スクロール１１に形成された溝部と揺動スクロール１２に形成された溝部とは、互いに直角である。

固定スクロール１１の台盤の下面及び揺動スクロール１２の台盤の上面には、台盤の略中心を始点とし台盤の外側を終点とする、インボリュート渦巻形状の突起部が形成される。揺動スクロール１２に形成された突起部は、固定スクロール１１に形成された突起部を１８０度回転させた形状である。固定スクロール１１に形成された突起部と、揺動スクロール１２に形成された突起部と、が噛み合うことで、圧縮室１６が形成される。

電動機構４は、主に、モータ固定子２１と、モータ回転子２２と、主軸２３と、バランスウェイト２４と、カップ２５と、を有する。モータ固定子２１は、密閉容器２に固定される。主軸２３は、モータ回転子２２に連結されており、モータ回転子２２がモータ固定子２１によって回転駆動されることで、主軸２３は回転する。主軸２３の上端に、偏心部が形成され、その偏心部は、揺動スクロール１２の台盤の下面に形成されたボス部に、軸受け等を介して連結される。

固定スクロール１１は、吸入口３１と、吸入口３１とインボリュート渦巻形状の終点側に形成される圧縮室１６との間を連通させる吸入流路３２と、吸入流路３２に設けられた逆止弁３３と、インボリュート渦巻形状の始点側に形成される圧縮室１６と圧縮機構３外とを連通させる吐出口３４と、を有する。吸入口３１と冷凍サイクル装置１００の冷媒循環回路を構成する配管等とが、密閉容器２の壁面を貫通する貫通流路４１によって連通される。つまり、吸入口３１に、密閉容器２の壁面を貫通する吸入管４２の一端が接続される。

主軸２３が回転駆動されると、オルダムリング１５に形成された爪部と、固定スクロール１１及び揺動スクロール１２に形成された溝部と、の係合によって、揺動スクロール１２の自転が規制される。そのため、主軸２３が回転駆動されると、揺動スクロール１２は、自転が規制された状態で主軸２３の回転軸周りを揺動する。その揺動に伴って、インボリュート渦巻形状の終点側に形成される圧縮室１６が、インボリュート渦巻形状の始点側に向かって、容積を縮小しつつ移動することとなり、吸入口３１を介してインボリュート渦巻形状の終点側に形成される圧縮室１６に流入した冷媒は、その移動に伴って圧縮されて、高圧の冷媒となる。インボリュート渦巻形状の始点側に移動したその圧縮室１６は、吐出口３４に連通され、高圧の冷媒は、吐出口３４を介して圧縮機構３外に流出する。圧縮機構３外に流出した高圧の冷媒は、吐出ポート６を介して冷凍サイクル装置１００の冷媒循環回路を構成する配管等に吐出される。

＜吸入ポートの構成及び動作＞
実施の形態１に係るスクロール圧縮機の吸入ポートの構成及び動作について説明する。
図２及び図３は、実施の形態１に係るスクロール圧縮機の、吸入ポートの構成及び動作を説明するための図である。なお、図２は、スクロール圧縮機１が圧縮動作を行う状態を示し、図３は、スクロール圧縮機１が圧縮動作を停止する状態を示している。また、図２及び図３では、冷媒の流れを矢印で示している。

図２及び図３に示されるように、固定スクロール１１の吸入口３１には、吸入管４２の一端が、Ｏリング４３を介して接続される。吸入管４２は、密閉容器２の壁面に溶接されている。吸入口３１にＯリング４３が配設された後に、Ｏリング４３の内側に吸入管４２が挿入されるとよい。吸入管４２がＯリング４３を介して吸入口３１に接続されることで、吸入管４２と吸入口３１との間のシール性が向上される。なお、吸入管４２の一端が、吸入口３１に、他の部材又は空間を介して接続されてもよい。また、吸入管４２の他端に他の部材が接続され、密閉容器２の壁面にその他の部材が溶接されてもよい。つまり、吸入管４２は、密閉容器２の壁面を貫通して吸入口３１と密閉容器２外とを連通させる貫通流路４１の、少なくとも一部を構成していればよい。

逆止弁３３は、弁体３３ａと、バネ３３ｂと、を有する。弁体３３ａは、吸入口３１に近い側の面が平面状であり、バネ３３ｂによって吸入口３１に近づく方向に付勢される。また、固定スクロール１１の吸入流路３２には、シール管３５が圧入される。シール管３５の外径は、シール管３５が圧入される前の状態で、吸入流路３２の内周面３２ａのうちの、特に、シール管３５が圧入される領域の内周面の内径と比較して太い。なお、逆止弁３３は、バネ３３ｂを有しなくてもよい。

スクロール圧縮機１が圧縮動作を行う状態では、図２に示されるように、圧縮機構３で行われる冷媒の圧縮移送動作によって、吸入流路３２に圧縮室１６への吸入圧力が生じる。そして、その吸入圧力によって、逆止弁３３が、バネ３３ｂの付勢方向の反対方向に押し付けられて、バネ３３ｂが縮むことによって、吸入流路３２が開放され、冷媒が圧縮室１６に流入することとなる。

スクロール圧縮機１が圧縮動作を停止する状態では、図３に示されるように、密閉容器２内の冷媒の高い圧力と、吸入管４２付近の冷媒の低い圧力と、の間で生じる差圧によって、密閉容器２内の冷媒が吸入流路３２を通って逆流しようとする。同時に、冷凍機油も冷媒と共に逆流しようとする。その際、バネ３３ｂの反発力と、逆流しようとする冷媒及び冷凍機油の圧力と、によって、逆止弁３３がシール管３５に押し付けられて、逆止弁３３の平面状の面と、シール管３５の端面と、が密着し、吸入流路３２が閉止されることとなり、冷媒及び冷凍機油が吸入管４２を通って、冷凍サイクル装置１００の冷媒循環回路を構成する配管等に逆流することが抑制される。

図４は、実施の形態１に係るスクロール圧縮機の、シール管の構成を説明するための図である。
図４に示されるように、シール管３５は、円筒状である。シール管３５は、例えば、機械加工性が優れた金属材である。そして、シール管３５の、逆止弁３３に近い側の端面３５ａと、外周面３５ｂと、は、シール管３５が圧入される前の状態において、機械加工によって仕上げられる。機械加工が採用されることで、逆止弁３３に近い側の端面３５ａの平面度を、高い精度で仕上げることが可能となる。機械加工が採用されることで、外周面３５ｂの円筒度、及び、外周面３５ｂの端面３５ａに対する垂直度を、高い精度で仕上げることが可能となる。また、吸入流路３２の内周面３２ａのうちの、特に、シール管３５が圧入される領域の内周面の、円筒度及び逆止弁３３の平面状の面に対する垂直度が、シール管３５が圧入される前の状態で、機械加工によって、高い精度で仕上げられる。

そのように構成されることで、吸入流路３２にシール管３５が圧入されて、吸入流路３２の内周面３２ａとシール管３５の外周面３５ｂとが当接する状態になった際に、逆止弁３３の平面状の面と、シール管３５の端面３５ａと、の平行度が高い精度で確保されることとなる。また、逆止弁３３の平面状の面に加えて、シール管３５の端面３５ａの平面度が高い精度で確保されることとなる。そのため、逆止弁３３の平面状の面と、シール管３５の端面３５ａと、の間のシール性が向上されることとなって、吸入流路３２の閉止が確実化され、冷媒及び冷凍機油が吸入管４２を通って、冷凍サイクル装置１００の冷媒循環回路を構成する配管等に逆流することの抑制が確実化される。

実施の形態２．
以下、実施の形態２に係るスクロール圧縮機について説明する。
なお、実施の形態１に係るスクロール圧縮機と重複する説明は、適宜簡略化又は省略している。
＜吸入ポートの構成及び動作＞
実施の形態２に係るスクロール圧縮機の吸入ポートの構成及び動作について説明する。
図５は、実施の形態２に係るスクロール圧縮機の、吸入ポートの構成及び動作を説明するための図である。なお、図５は、スクロール圧縮機１が圧縮動作を停止する状態を示している。また、図５では、冷媒の流れを矢印で示している。

図５に示されるように、固定スクロール１１の吸入流路３２の内周面３２ａに、シール管３５の逆止弁３３に近い側の端面３５ａを受ける、受面３２ｂが形成される。吸入流路３２の内周面３２ａのうちの、特に、シール管３５が圧入される領域の内周面の、円筒度及び逆止弁３３の平面状の面に対する垂直度が、シール管３５が圧入される前の状態で、機械加工によって、高い精度で仕上げられる。また、受面３２ｂの、吸入流路３２の内周面３２ａのうちの、特に、シール管３５が圧入される領域の内周面に対する垂直度が、シール管３５が圧入される前の状態で、機械加工によって、高い精度で仕上げられる。

図６は、実施の形態２に係るスクロール圧縮機の、シール管の圧入前後の吸入ポートの状態を説明するための図である。
そのように構成されることで、図６に示されるように、吸入流路３２にシール管３５が圧入されて、吸入流路３２の内周面３２ａとシール管３５の外周面３５ｂとが当接する状態になり、且つ、吸入流路３２の受面３２ｂとシール管３５の端面３５ａとが当接する状態になった際に、逆止弁３３の平面状の面と、シール管３５の端面３５ａと、の平行度が高い精度で確保されることとなる。そのため、逆止弁３３の平面状の面と、シール管３５の端面３５ａと、の間のシール性が向上されることとなって、吸入流路３２の閉止が確実化され、冷媒及び冷凍機油が吸入管４２を通って、冷凍サイクル装置１００の冷媒循環回路を構成する配管等に逆流することの抑制が確実化される。また、受面３２ｂが形成されることで、シール管３５の端面３５ａの位置決めが容易となって、組立の作業性が向上される。また、受面３２ｂが形成されることで、シール管３５の端面３５ａの位置決め精度が向上されて、逆止弁３３の平面状の面と、シール管３５の端面３５ａと、を、バネ３３ｂに反発力が生じる適切な位置で当接させることの確実性が、向上される。

実施の形態３．
以下、実施の形態３に係るスクロール圧縮機について説明する。
なお、実施の形態１及び実施の形態２に係るスクロール圧縮機と重複する説明は、適宜簡略化又は省略している。
＜吸入ポートの構成及び動作＞
実施の形態３に係るスクロール圧縮機の吸入ポートの構成及び動作について説明する。
図７は、実施の形態３に係るスクロール圧縮機の、吸入ポートの構成及び動作を説明するための図である。なお、図７は、スクロール圧縮機１が圧縮動作を停止する状態を示している。また、図７では、冷媒の流れを矢印で示している。

図７に示されるように、吸入管４２は、冷凍サイクル装置１００の冷媒循環回路を構成する配管等に接続される側に大径部分４２ａを有し、吸入口３１に接続される側に小径部分４２ｂを有する。つまり、吸入管４２は、吸入口３１に接続される側の端部が縮径された状態である。小径部分４２ｂの内側には、圧入管４４が圧入される。圧入管４４の外径は、圧入管４４が圧入される前の状態で、吸入口３１の内径と比較して細く、且つ、吸入管４２の小径部分４２ｂの内径と比較して太い。吸入管４２の大径部分４２ａの内径は、圧入管４４の外径と比較して太い。吸入管４２の小径部分４２ｂの外径は、圧入管４４が圧入される前の状態で、吸入口３１の内径と比較して細いとよい。

図８は、実施の形態３に係るスクロール圧縮機の、圧入管の圧入前後の吸入ポートの状態を説明するための図である。
そのように構成されることで、図８に示されるように、吸入管４２が吸入口３１に挿入された状態で、吸入管４２の小径部分４２ｂの内側に圧入管４４が圧入されることによって、小径部分４２ｂが拡径されて、吸入口３１の内周面と吸入管４２の外周面とが当接する状態になり、吸入口３１の内周面と吸入管４２の外周面とが高い密着度で接続されることとなる。そのため、吸入口３１と、吸入管４２と、の間のシール性が向上されることとなって、吸入管４２から吸入流路３２に流入する冷媒が、吸入口３１を介して密閉容器２内に漏れることの抑制が確実化される。特に、圧入管４４が、金属材等である場合には、実施の形態１に係るスクロール圧縮機のＯリング４３が、樹脂製である場合等と比較して、吸入管４２を密閉容器２の壁面に溶接する際に生じる熱によって、部品に損傷、劣化等が生じて、吸入口３１と吸入管４２との間のシール性が低下してしまうことが抑制される。また、吸入管４２が大径部分４２ａを有していることで、圧入管４４を圧入する距離を短くすることが可能となって、組立の作業性が向上される。

以上、実施の形態１〜実施の形態３について説明したが、本発明は各実施の形態の説明に限定されない。例えば、各実施の形態の全て又は一部を組み合わせることも可能である。

１ スクロール圧縮機、２ 密閉容器、３ 圧縮機構、４ 電動機構、５ 吸入ポート、６ 吐出ポート、７ 油溜め、１１ 固定スクロール、１２ 揺動スクロール、１３ ガイドフレーム、１４ フレーム、１５ オルダムリング、１６ 圧縮室、２１ モータ固定子、２２ モータ回転子、２３ 主軸、２４ バランスウェイト、２５ カップ、３１ 吸入口、３２ 吸入流路、３２ａ 内周面、３２ｂ 受面、３３ 逆止弁、３３ａ 弁体、３３ｂ バネ、３４ 吐出口、３５ シール管、３５ａ 端面、３５ｂ 外周面、４１ 貫通流路、４２ 吸入管、４２ａ 大径部分、４２ｂ 小径部分、４３ Ｏリング、４４ 圧入管、１００ 冷凍サイクル装置。

Claims (6)

1. 密閉容器と、
   前記密閉容器内に設けられ、圧縮室と、吸入口と、前記圧縮室と前記吸入口との間を連通させる吸入流路と、が形成された圧縮機構と、
   前記密閉容器の壁面を貫通して前記吸入口と前記密閉容器外とを連通させる貫通流路と、
   前記吸入流路に設けられた逆止弁と、
   を備え、
   前記吸入流路のうちの、前記逆止弁と比較して前記吸入口に近い側の領域に、前記逆止弁に近い側の端面が機械加工によって仕上げられたシール管が、圧入され、
   前記逆止弁は、前記シール管の前記端面に当接することで、前記吸入流路を閉止する、
   ことを特徴とする圧縮機。
2. 前記吸入流路のうちの前記領域の内周面と、前記シール管の外周面と、は、機械加工によって仕上げられ、
   前記吸入流路のうちの前記領域に、前記シール管が圧入されて、前記シール管の外周面が前記吸入流路のうちの前記領域の内周面に当接された、
   ことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記吸入流路の内周面に、機械加工によって仕上げられた受面が形成され、
   前記吸入流路のうちの前記領域に、前記シール管が圧入されて、前記シール管の前記端面が前記受面に当接された、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮機。
4. 前記貫通流路の少なくとも一部は、一端が前記吸入口に接続された吸入管によって構成され、
   前記吸入管の前記一端の内側に圧入管が圧入されて、前記吸入管の前記一端の外周面が前記吸入口の内周面に当接された、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧縮機。
5. 前記吸入管の前記一端は、縮径された、
   ことを特徴とする請求項４に記載の圧縮機。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧縮機を備えた、
   ことを特徴とする冷凍サイクル装置。

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