JP6137166B2 - スクロール圧縮機および冷凍装置 - Google Patents
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Description
本発明の第1実施形態に係るスクロール圧縮機、および、それを備える冷凍装置について、図面を参照しながら説明する。
本実施形態の冷凍装置100について説明する。冷凍装置100は、例えば、空気調和装置である。図1は、冷凍装置100の冷媒回路図である。冷凍装置100は、主として、スクロール圧縮機101と、四方切替弁102と、室外熱交換器103と、膨張機構104と、室内熱交換器105とから構成される。図1において、実線の矢印は、冷房運転時における冷媒の流れを表し、点線の矢印は、暖房運転時における冷媒の流れを表す。
次に、冷凍装置100が備えるスクロール圧縮機101について説明する。スクロール圧縮機101は、互いに噛み合う渦巻状のラップを有する2つのスクロール部材によって冷媒を圧縮する圧縮機である。スクロール圧縮機101は、高低圧ドーム型のスクロール圧縮機である。
ケーシング10は、略円筒状の胴部ケーシング部11と、胴部ケーシング部11の上端部に気密状に溶接される椀状の上壁部12と、胴部ケーシング部11の下端部に気密状に溶接される椀状の底壁部13とから構成される。ケーシング10は、ケーシング10の内部および外部において圧力や温度が変化した場合に、変形および破損が起こりにくい剛性部材で成型されている。ケーシング10は、胴部ケーシング部11の略円筒状の軸方向が鉛直方向に沿うように設置される。
圧縮機構15は、ケーシング10の内部に収容され、低温低圧の冷媒ガスを吸引および圧縮して、高温高圧の冷媒ガス(以下、「圧縮冷媒」という。)を吐出する。圧縮機構15は、主に、固定スクロール24と、可動スクロール26とから構成される。固定スクロール24は、ケーシング10に対して固定されている。可動スクロール26は、固定スクロール24に対して公転運動を行う。図3は、鉛直方向下方から視た固定スクロール24の平面図である。図4は、鉛直方向上方から視た可動スクロール26の平面図である。
ハウジング23は、圧縮機構15の下方に配置されている。ハウジング23の外周面は、ケーシング10の内面に気密状に接合されている。これにより、ケーシング10の内部空間は、ハウジング23の下方の高圧空間S1と、ハウジング23の上方の空間である上部空間S2とに区画されている。ハウジング23は、固定スクロール24を載置し、オルダム継手39を介して固定スクロール24と共に可動スクロール26を挟持している。オルダム継手39は、可動スクロール26の自転運動を防止するための環状部材である。ハウジング23の外周部には、第2圧縮冷媒流路48が鉛直方向に貫通して形成されている。第2圧縮冷媒流路48は、ハウジング23の上面において第1圧縮冷媒流路46と連通し、ハウジング23の下面において高圧空間S1と連通する。
駆動モータ16は、ハウジング23の下方に配置されるブラシレスDCモータである。駆動モータ16は、主に、ケーシング10の内面に固定されるステータ51と、ステータ51の内側にエアギャップを設けて配置されるロータ52とから構成される。
下部軸受60は、駆動モータ16の下方に配置される。下部軸受60の外周面は、ケーシング10の内面に気密状に接合されている。下部軸受60は、クランク軸17を支持する。下部軸受60の上端には、油分離板73が取り付けられている。油分離板73は、ケーシング10の内部に収容される平板状の部材である。油分離板73は、下部軸受60の上端面に固定されている。
クランク軸17は、ケーシング10の内部に収容される。クランク軸17は、その軸方向が鉛直方向に沿うように配置されている。クランク軸17は、その上端部の軸心が上端部を除く部分の軸心に対してわずかに偏心している形状を有している。クランク軸17は、バランスウェイト18を有する。バランスウェイト18は、ハウジング23の下方かつ駆動モータ16の上方の高さ位置において、クランク軸17に密着して固定されている。
吸入管19は、ケーシング10の外部から圧縮機構15へ、冷媒回路の冷媒を導入するための管である。吸入管19は、ケーシング10の上壁部12に気密状に嵌入されている。吸入管19は、上部空間S2を鉛直方向に貫通するとともに、内端部が固定スクロール24の主吸入孔24cに嵌入されている。
吐出管20は、高圧空間S1からケーシング10の外部へ、圧縮冷媒を吐出するための管である。吐出管20は、ケーシング10の胴部ケーシング部11に気密状に嵌入されている。吐出管20は、高圧空間S1を水平方向に貫通する。ケーシング10内にある吐出管20の開口部20aは、ハウジング23の近傍に位置している。
本実施形態に係るスクロール圧縮機101の動作について説明する。最初に、スクロール圧縮機101を備える冷媒回路を循環する冷媒の流れについて説明する。次に、スクロール圧縮機101内部における潤滑油の流れについて説明する。
最初に、駆動モータ16が駆動することによって、ロータ52が回転する。これにより、ロータ52に固定されているクランク軸17が軸回転する。クランク軸17の軸回転運動は、上端軸受26cを介して可動スクロール26に伝達される。クランク軸17の上端部の軸心は、クランク軸17の軸回転運動の軸心に対して偏心している。また、可動スクロール26は、オルダム継手39によって自転が防止される。これにより、可動スクロール26は、自転することなく、固定スクロール24に対して公転運動を行う。
最初に、モータ16が駆動することによってロータ52が回転し、これにより、クランク軸17が軸回転する。クランク軸17の軸回転によって圧縮機構15が駆動し、高圧空間S1に圧縮冷媒が吐出されると、高圧空間S1内の圧力が上昇する。また、主給油路61の上端は、油室83および給油細孔63を介して低圧空間S2に連通している。これにより、主給油路61の上端と下端との間に差圧が発生する。その結果、油溜まり空間10aに貯留されている潤滑油は、差圧によって、主給油路61の下端から吸引され、主給油路61内を油室83に向かって上昇する。
本実施形態の冷凍装置100は、スクロール圧縮機101の運転停止に起因して圧縮機構15が損傷することを抑制することができる。以下、その理由について説明する。
本発明の第2実施形態に係るスクロール圧縮機について説明する。本実施形態の基本的な構成、動作および特徴は、第1実施形態に係るスクロール圧縮機と同一であるので、第1実施形態との相違点を主に説明する。
本発明の実施形態に係る圧縮機に対する適用可能な変形例について説明する。
第1実施形態では、連通路24hは、固定スクロール24の主吸入孔24cに接続されている。主吸入孔24cには、吸入管19が嵌め込まれている。しかし、主吸入孔24cまたは吸入管19には、逆流防止機構25と同様の逆流防止機構がさらに設けられてもよい。なお、主吸入孔24cに逆流防止機構を設ける場合、連通路24hは、主吸入孔24cの逆流防止機構と圧縮室40との間の空間に開口するように、固定スクロール24に形成される。
第2実施形態では、連通管124iは、吸入管119に取り付けられている。しかし、連通管124iは、圧縮機構115によって圧縮される前の冷媒が流れる空間であれば、他の空間に接続されてもよい。例えば、連通管124iは、圧縮機構115を備えるスクロール圧縮機と蒸発器との間の配管に接続されてもよい。図1において、冷房運転時における蒸発器は、室内熱交換器105であり、暖房運転時における蒸発器は、室外熱交換器103である。
第2実施形態では、逆流防止機構125は、連通路124hに設けられている。しかし、逆流防止機構125は、連通管124iに取り付けられていてもよい。
19 吸入管
24 固定スクロール
26 可動スクロール
40 圧縮室
24a 第1鏡板(吸入空間形成部)
24a 第1鏡板(連通路形成部)
24c 主吸入孔(吸入空間)
24h 連通路
25 逆流防止機構
100 冷凍装置
101 スクロール圧縮機
103 室外熱交換器(冷房運転時の凝縮器)
103 室外熱交換器(暖房運転時の蒸発器)
104 膨張機構
105 室内熱交換器(冷房運転時の蒸発器)
105 室内熱交換器(暖房運転時の凝縮器)
119 吸入管
124i 連通管
Claims (6)
- 固定スクロール(24)と、前記固定スクロールと噛み合わされて冷媒が圧縮される圧縮室(40)を形成する可動スクロール(26)とを有する圧縮機構(15)と、
前記冷媒を前記圧縮室に導入する吸入空間(24c)を形成する吸入空間形成部(24a)と、
前記圧縮室と前記吸入空間とを接続する連通路(24h)を形成する連通路形成部(24a)と、
を備え、
前記連通路は、前記吸入空間から前記圧縮室への前記冷媒の流れのみを許可する逆流防止機構(25)が設けられ、
前記連通路は、前記冷媒が導入された後に前記吸入空間から閉じ切られた直後の前記圧縮室と、前記吸入空間とを接続する、
スクロール圧縮機(101)。 - 前記圧縮機構は、前記圧縮室で圧縮された冷媒を、吐出孔(41)を介して前記圧縮機構の外部空間(45)に吐出し、
前記吐出孔は、前記外部空間と常に連通している、
請求項1に記載のスクロール圧縮機。 - 前記逆流防止機構は、逆止弁である、
請求項1または2に記載のスクロール圧縮機。 - 前記吸入空間形成部および前記連通路形成部は、前記圧縮機構に含まれる、
請求項1から3のいずれか1項に記載のスクロール圧縮機。 - 前記吸入空間形成部は、前記圧縮機構に接続される吸入管(119)を含み、
前記連通路形成部は、前記吸入管に接続される連通管(124i)を含む、
請求項1から3のいずれか1項に記載のスクロール圧縮機。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載のスクロール圧縮機と、
凝縮器(103,105)と、
膨張機構(104)と、
蒸発器(105,103)と、
を備える冷凍装置(100)。
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