JP3232769B2 - スクロール圧縮機およびその気液分離器 - Google Patents

スクロール圧縮機およびその気液分離器

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JP3232769B2 JP09917293A JP9917293A JP3232769B2 JP 3232769 B2 JP3232769 B2 JP 3232769B2 JP 09917293 A JP09917293 A JP 09917293A JP 9917293 A JP9917293 A JP 9917293A JP 3232769 B2 JP3232769 B2 JP 3232769B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、業務用及び家庭用の空
調機等に使用されるスクロール圧縮機に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図2に従来の低圧式のスクロール圧縮機
の縦断面図を示す。
【0003】密閉容器1の内部には、固定スクロール2
aに対して旋回運動する可動スクロール2bを噛み合わ
せた圧縮機構2と、可動スクロール2bを支えるスラス
ト軸受3、スラスト軸受3を支承する軸受部品4を上部
に設けている。そして可動スクロール2bの軸2cを、
クランク軸5の端部5aに設けられた穴部5bの偏心軸
受6に挿入して可動スクロール2bをクランク軸5によ
り旋回運動させる。クランク軸5には電動機7の回転子
7aが取り付けられており、密閉容器1に焼きばめ固定
された固定子7bとともに軸受部品4の下部に配設され
ている。クランク軸5は軸受部品4の主軸受8aと副軸
受8bとで支えられている。密閉容器1の下方底部に
は、潤滑油9を貯溜する油だめ10が設けられ、また密
閉容器1の側部には吸入管23が設けられている。そし
て油だめ10に吸入側のガス圧力が作用する構成となっ
ている。前記軸受部品4には主軸受8a、副軸受8b、
偏心軸受6、スラスト軸受3などを潤滑、冷却した潤滑
油9が排出する油排出孔12が設けられている。クラン
ク軸5には潤滑油9を各軸受部、即ち主軸受8a、副軸
受8b、偏心軸受6、スラスト軸受3へ供給する偏心し
た貫通孔13を設け、かつクランク軸5の下端には油ガ
イド14を圧入または、焼きばめ固定して取り付け、潤
滑油9を吸い上げるようにしている。15は密閉容器1
の一部である上シェル1aと固定スクロール2aとの間
に設けられた吐出チャンバであり、圧縮機構2で圧縮さ
れたガスを一時的に溜めて吐出マフラの役目をする。1
6は密閉容器1の外へ圧縮ガスを出す吐出管であり、吐
出チャンバ15内の高圧ガスと油だめ10に作用する低
圧ガスとは、スペーサ17で仕切られており、スペーサ
17を介して固定スクロール2aと軸受部品4とがボル
トで連結されている。このスペーサ17は、その全周が
密閉容器1に溶接固定されている。18は固定子7aに
設けた切り欠き部で、油排出孔12から排出された潤滑
油9を油だめ10に戻す。19は停止時に可動スクロー
ル2bが逆転するのを防ぐための逆止弁、20は可動ス
クロール2bを固定スクロール2aに対して旋回運動さ
せるための自転防止用のオルダムリング、21は圧縮機
構2へ低圧ガスを吸い込ませる軸受部品4に設けた吸入
孔である。この近傍に密閉容器1の側部に接続する吸入
管23が取り付けられている。
【0004】次に上記構成からなる圧縮機の作用を説明
する。冷凍サイクルからの低圧冷媒は、吸入管23を通
って密閉容器1に入る。一部は電動機7を冷却して軸受
部品4の吸入孔21より圧縮機構2へ導かれる。固定ス
クロール2aに対して可動スクロール2bが旋回運動す
ることにより、吸入されたガスが圧縮機構2で圧縮され
て高圧ガスになり、一旦吐出チャンバ15へ入る。そし
て吐出管16より密閉容器1外へ吐出し、再び低圧ガス
を吸入管23より戻してガスを循環させ、周知の冷凍サ
イクルを構成する。
【0005】一方、油ガイド14で吸い上げられた潤滑
油9は、クランク軸5の偏心した貫通孔13の中を遠心
力で上昇し、一部は副軸受8bを潤滑、冷却して油排出
孔12へ向かい、主流は偏心軸受6、スラスト軸受3、
主軸受8aへと順次流れて副軸受8bからの潤滑油9と
合流して油排出孔12から固定子7b上部へ排出し、固
定子7bの切り欠き部18を通って油だめ10に戻る潤
滑サイクルを形成する。この途中スラスト軸受3を潤滑
した油の一部は圧縮機構2へ入り、圧縮機構2をシール
した後、圧縮ガスと一緒に吐出チャンバ15へ出る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】低圧式スクロール圧縮
機の場合、一旦圧縮機構2に入った潤滑油9は、吐出チ
ャンバ15に排出され吐出管16より密閉容器1外へ吐
出し、冷凍サイクルを一周して吸入管23を通って密閉
容器1に返って来る。その一部は自重で落下して油だめ
10に至るが、多くは吸入孔21から再び圧縮機構2に
吸い込まれる。このサイクルを繰り返すと、潤滑サイク
ル途中から供給される油と合算され、油吐出量が相乗的
に増大する。特に吸入ガスの電動機7による過熱を防ぐ
ため、圧縮機構2の吸入孔21と吸入管23を近づけた
場合、自重で落下する油が減り、冷凍サイクルに出た油
のほとんどが再び圧縮機構2に吸い込まれ、この現象が
顕著となり、たちまち油だめ10に溜った油がなくなる
ことになる。このように油だめ10に貯溜される潤滑油
9の量が減少すると、摺動部へ供給する油が減り信頼性
が低下する。また冷凍サイクルに飛び出す油の量が増す
と、熱交換器における熱交換を阻害し空調機の冷凍能力
が低下し、その効率が低下する。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、密閉容器の内
部に、固定スクロールとこの固定スクロールに対して旋
回運動する可動スクロールを噛み合わせ、前記可動スク
ロールを旋回運動させるクランク軸と、これを支持する
軸受部品よりなる圧縮機構部を上部に配し、前記クラン
ク軸に取り付けた回転子、固定子からなる電動機部とを
下部に配し、前記密閉容器の内部を低圧とし、その底部
に潤滑油を貯溜する油だめを設け、前記密閉容器に吸入
ガス接続管および吐出管を設け、前記吸入ガス接続管に
気液分離器の内管を接続するとともに、前記密閉容器の
油だめ付近に前記気液分離器の接続管を接続したもの
で、本構成のもと吸入ガス接続管と吸入孔を近接し、ま
た前記接続管開口端を電動機に近接したものである。さ
らに気液分離器の構成として前記内管を前記気液分離器
の上部に開口し、前記接続管を前記気液分離器の底部に
開口し、この前記気液分離器を前記圧縮機密閉容器に固
着したものである。
【0008】
【作用】本発明によれば、吸入ガスの過熱を防ぎ高効率
化を目指すため、圧縮機構部の吸入孔と吸入ガス接続管
を近づけても、吸入ガス接続管部に設けた気液分離器に
より液冷媒とともに冷凍サイクルをまわる油が分離さ
れ、この油を接続管を通して直接油だめに戻す構成を取
っているため、再び油が圧縮機構に吸入ガスとともに吸
い込まれることがなく、相乗的な油吐出の増加を防止で
き、信頼性、効率が向上する。
【0009】さらに、接続管開口端を電動機に近接させ
ることにより、気液分離器で分離された液冷媒が電動機
を冷却するため、吸入孔と吸入ガス接続管の近接によっ
て減った吸入ガスによる電動機冷却効果を補うことがで
き、電動機信頼性が向上する。
【0010】
【実施例】図1に本発明の低圧式スクロール圧縮機の縦
断面図を示す。
【0011】密閉容器1の内部には、固定スクロール2
aに対して旋回運動する可動スクロール2bを噛み合わ
せた圧縮機構2と、可動スクロール2bを支えるスラス
ト軸受3、スラスト軸受3を支承する軸受部品4を上部
に設けている。そして可動スクロール2bの軸2cを、
クランク軸5の端部5aに設けられた穴部5bの偏心軸
受6に挿入して可動スクロール2bをクランク軸5によ
り旋回運動させる。クランク軸5には電動機7の回転子
7aが取り付けられており、密閉容器1に焼きばめ固定
された固定子7bとともに軸受部品4の下部に配設され
ている。クランク軸5は軸受部品4の主軸受8aと副軸
受8bとで支えられている。密閉容器1の下方底部に
は、潤滑油9を貯溜する油だめ10が設けられ、また密
閉容器1の側部には吸入ガス接続管11が設けられてい
る。そして油だめ10に吸入側のガス圧力が作用する構
成となっている。前記軸受部品4には主軸受8a、副軸
受8b、偏心軸受6、スラスト軸受3などを潤滑、冷却
した潤滑油9が排出する油排出孔12が設けられてい
る。クランク軸5には潤滑油9を各軸受部、即ち主軸受
8a、副軸受8b、偏心軸受6、スラスト軸受3へ供給
する偏心した貫通孔13を設け、かつクランク軸5の下
端には油ガイド14を圧入または、焼きばめ固定して取
り付け、潤滑油9を吸い上げるようにしている。15は
密閉容器1の一部である上シェル1aと固定スクロール
2aとの間に設けられた吐出チャンバであり、圧縮機構
2で圧縮されたガスを一時的に溜めて吐出マフラの役目
をする。16は密閉容器1の外へ圧縮ガスを出す吐出管
であり、吐出チャンバ15内の高圧ガスと油だめ10に
作用する低圧ガスとは、スペーサ17で仕切られてお
り、スペーサ17を介して固定スクロール2aと軸受部
品4とがボルトで連結されている。このスペーサ17
は、その全周が密閉容器1に溶接固定されている。18
は固定子7aに設けた切り欠き部で、油排出孔12から
排出された潤滑油9を油だめ10に戻す。19は停止時
に可動スクロール2bが逆転するのを防ぐための逆止
弁、20は可動スクロール2bを固定スクロール2aに
対して旋回運動させるための自転防止用のオルダムリン
グ、30は圧縮機構2へ低圧ガスを吸い込ませる軸受部
品4に設けた吸入孔である。この吸入孔30と直接連結
するように吸入ガス接続管11が密閉容器1につけられ
ている。一方、気液分離器22は胴部シェル26b、上
鏡板26a、下鏡板26cからなる密閉容器構造をと
り、上鏡板26aには吸入管23が取り付けられてい
る。また、下鏡板26cには内管25が取り付けられて
おり、その一端は気液分離器22の密閉容器の上部に開
口25aしている。また、その他端は吸入ガス接続管1
1に接続している。さらに下鏡板26cには接続管24
が取り付けられ、その一端は気液分離器本体22の底部
に開口24aし、その他端は圧縮器本体の密閉容器1の
油だめ10上部で電動機7付近に開口24bしている。
気液分離器22本体はバンド27等で圧縮器本体の密閉
容器1に固着されている。
【0012】次に、上記構成からなる圧縮機の動作、作
用を説明する。上記圧縮機は良く知られた冷凍サイクル
(図示せず)を構成する主要機能部品であり、冷凍サイ
クルの蒸発器より戻った低圧冷媒は吸入管23から気液
分離器22に戻り、吸入ガス接続管11を通って密閉容
器1へ入る(気液分離器22の詳細動作は後述)。
【0013】吸入ガス接続管11は吸入孔30に直接連
結しているので、電動機7などより加熱を受けずに冷媒
は圧縮機構2へ導かれる。固定スクロール2aに対して
可動スクロール2bが旋回運動することにより、吸入さ
れたガスが圧縮機構2で圧縮されて高圧ガスになり、一
旦吐出チャンバ15へ入る。そして吐出管16より密閉
容器1外へ吐出し、凝縮器、蒸発器を経て再び吸入管2
3より戻り、周知の冷凍サイクルを構成する。
【0014】一方、油ガイド14で吸い上げられた潤滑
油9は、クランク軸5の偏心した貫通孔13の中を遠心
力で上昇し、一部は副軸受8bを潤滑、冷却して油排出
孔12へ向かい、主流は偏心軸受6、スラスト軸受3、
主軸受8aへと順次流れて副軸受8bからの潤滑油9と
合流して油排出孔12から固定子7b上部へ排出し、固
定子7bの切り欠き部18を通って油だめ10に戻る潤
滑サイクルを形成する。この途中スラスト軸受3を潤滑
した油の一部は圧縮機構2へ入り、圧縮機構2をシール
した後、圧縮ガスと一緒に吐出チャンバ15へ出る。
【0015】吐出管16より密閉容器1外へ吐出された
ガス冷媒と潤滑油9は、冷凍サイクルを一周した後気液
分離器22に入り、気液分離器内で比重の大きい液分で
ある潤滑油9はその自重で落下し、気液分離器22の底
部に溜まり、ガス冷媒と分離される。気液分離器22の
底部に溜った潤滑油9は、接続管24を通り密閉容器1
内の油だめ10に直接戻る。一方、ガス冷媒は気液分離
器22の上部に開口した内管25より吸入される。これ
により、吸入ガス接続管11を通る潤滑油9の量はほん
のわずかとなり、吸入ガスに混ざって圧縮機構2に入る
潤滑油9の量が減少し、圧縮機構2に入る潤滑油量は潤
滑サイクルより供給された油量が主体をしめる。よって
課題で述べたサイクルを繰り返すことにより、相乗的に
油吐出量が増えることがない。このため吐出した油が熱
交換器の特性を阻害することがないため冷凍サイクル全
体としての効率が向上する。
【0016】さらに、吸入ガス接続管11と圧縮機構2
とを直接接続させる吸入孔30を構成し、ガス冷媒を密
閉容器1を通さずダイレクトに圧縮機構2に入れても、
気液分離器22で分離された油が確実に油だめ10に戻
るため、相乗的に油吐出量が増えることがないのでこの
構成がとれ、吸入ガスが電動機7などからの加熱を受け
にくく、冷凍能力が上昇し、圧縮機の効率が向上する。
【0017】また、冷凍サイクルより多量の液冷媒が戻
った場合でも、液冷媒は気液分離器22の底部に溜る。
底部に溜った液冷媒は接続管24を通り密閉容器1に戻
るため、直接圧縮機構2に液冷媒を吸い込まず液圧縮を
防止でき信頼性が向上する。また、接続管24より戻る
液冷媒は電動機付近に出、電動機の熱で蒸発する。この
時電動機冷却効果を発揮する。
【0018】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、吐出管
16より密閉容器1外へ吐出されたガス冷媒と潤滑油9
は、冷凍サイクルを一周した後気液分離器22入り、潤
滑油9はその自重で落下し、気液分離器22の底部に溜
まり、ガス冷媒と分離される。気液分離器22の底部に
溜った潤滑油9は、油戻し管24を通り密閉容器1内の
油だめ10に戻るため吸入ガスに混じり、圧縮機構2に
入る油量が減り、吸入孔21と吸入ガス接続管11を近
接させても相乗的に油吐出が増加することがなく、貯留
潤滑油9の量が減少せず、信頼性が向上する。
【0019】また、吐出された油が熱交換器の特性を阻
害することが抑制され冷凍サイクル全体としての効率が
向上する。
【0020】さらに、吸入ガス接続管11と圧縮機構2
とを直接接続させる吸入孔30を構成し、ガス冷媒を密
閉容器1を通さずダイレクトに圧縮機構2に入れること
ができるため、電動機7などからの受熱を防ぐことがで
き、冷凍能力が上昇し、圧縮機の効率が向上する。
【0021】また、冷凍サイクルより多量の液冷媒が戻
った場合でも、液冷媒は接続管24を通り密閉容器1の
油だめ10に戻るため、液圧縮を防止でき信頼性が向上
する。密閉容器1に戻った液冷媒は電動機7を冷却する
ため、電動機7の信頼性も向上するなど種々の効果をも
つ。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すスクロール圧縮機の縦
断面図
【図2】従来のスクロール圧縮機の縦断面図
【符号の説明】
1 密閉容器 2 圧縮機構 2a 固定スクロール 2b 可動スクロール 4 軸受部品 5 クランク軸 7 電動機 7a 回転子 7b 固定子 9 潤滑油 10 油だめ 11 吸入ガス接続管 16 吐出管 22 気液分離器 24 接続管 25 内管 30 吸入孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福原 弘之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04C 18/02 311 F04B 39/04 F04C 29/00 F25B 43/02

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】密閉容器の内部に、固定スクロールとこの
    固定スクロールに対して旋回運動する可動スクロールを
    噛み合わせ、前記可動スクロールを旋回運動させるクラ
    ンク軸と、これを支持する軸受部品よりなる圧縮機構部
    と、前記クランク軸に取り付けた回転子、固定子からな
    る電動機部とを配し、前記密閉容器の内部を低圧とし、
    その底部に潤滑油を貯溜する油だめを設け、前記密閉容
    器に吸入ガス接続管および吐出管を設け、前記吸入ガス
    接続管に気液分離器を接続するとともに、前記気液分離
    器の底部と前記密閉容器の油だめ付近と接続管で結んだ
    スクロール圧縮機。
  2. 【請求項2】密閉容器の吸入ガス接続管位置を圧縮機構
    部の吸入孔と近接させた請求項1記載のスクロール圧縮
    機。
  3. 【請求項3】密閉容器への接続管開口端を電動機に近接
    させた請求項1記載のスクロール圧縮機。
  4. 【請求項4】密閉容器の内部に、固定スクロールとこの
    固定スクロールに対して旋回運動する可動スクロールを
    噛み合わせ、前記可動スクロールを旋回運動させるクラ
    ンク軸と、これを支持する軸受部品よりなる圧縮機構部
    を上部に配し、前記クランク軸に取り付けた回転子、固
    定子からなる電動機部とを下部に配し、前記密閉容器の
    内部を低圧とし、その底部に潤滑油を貯溜する油だめを
    設け、前記密閉容器に吸入ガス接続管および吐出管を設
    け、前記吸入ガス接続管に気液分離器の内管を接続する
    とともに、前記密閉容器の油だめ付近に前記気液分離器
    の接続管を接続し、前記内管を前記気液分離器の上部に
    開口し、前記接続管を前記気液分離器の底部に開口し、
    この前記気液分離器を前記圧縮機密閉容器に固着したス
    クロール圧縮機の気液分離器。
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