(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に設けられ、固定スクロ−ルと旋回スクロールとを有する圧縮機構部と、
この圧縮機構部を駆動する回転子と前記密閉容器に固定された固定子とを有する電動機部とを備えた横置形スクロール圧縮機において、
前記圧縮機構部に前記電動機部の回転を伝えるクランク軸と、
このクランク軸の軸受を備えてその外周部が前記密閉容器に固定されたフレームと、
前記旋回スクロールと回転可能に取り付けられる偏心部を備えた前記クランク軸の前記偏心部と反対側の軸端部を支える副軸受が取り付けられ前記密閉容器の内部空間を分離する支持板と、
前記圧縮機構部から吐出された冷媒を外部に送出する吐出パイプと、
前記旋回スクロールの公転に伴い前記支持板の前記電動機部及び前記圧縮機構部側の油面より前記支持板の前記吐出パイプ側の油面の方が高い油面差を生じる冷凍機油と、
その冷凍機油を前記圧縮機構部に供給するために前記冷凍機油を吸込む給油管と、を有し、
前記支持板は、前記回転子の外周部に相当する位置より下方に支持板切欠きと、前記回転子の回転中心より上方部に設けられた支持板連通孔とを備えた
ことを特徴とする横置形スクロール圧縮機。
【請求項２】
前記支持板切欠きと前記給油管との間に設けられ前記給油管の近傍ではより下方に延びた切欠きを有する分離板を備える請求項１記載の横置形スクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクロ−ル圧縮機に係り、特に、簡単な構造で横置形化が可能なスクロ−ル圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、原理的に圧縮機の低振動化，低騒音化に有利なスクロ−ル圧縮機が採用されてきているが、そのほとんどは給油構造等の制約から縦置形のものである。
【０００３】
冷凍機の高さを低く設定したり設置スペ−スを小さくするためには、圧縮機は横置形が有利であり、関連するものとしては、例えば、特開平１−８７８９４号公報記載のものが挙げられる。
【０００４】
一方、住宅事情と空気調和機の需要の関連から、空気調和機の小形コンパクト化，低騒音，高性能化が望まれるとともに、外観の見栄えも重要視されている。
【０００５】
このようなニーズに対応し、特に、室外ユニットの省スペース化を図るものとして、例えば、特開平２−１６９９３８号公報記載の技術が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般に圧縮機には、摺動部の信頼性を確保するため、また圧縮機内の温度分布を均一にするため冷凍機油が封入されている。冷凍機油と冷媒ガスとは互いに混ざりあい、混ざった状態の冷凍機油は、混ざらない状態の冷凍機油より粘度が低下する。したがって、信頼性を損なわない程度の粘度を確保するため、冷媒ガスの封入量によって必要な冷凍機油の量も必然的に決まってくる。
【０００７】
上記特開平１−８７８９４号公報記載の従来技術は、横置形にしたときの給油構造については優れているが、電動機の回転子によって撹拌されない状態に油面を保ちつつ必要な冷凍機油の量を確保するため、密閉容器の長さが大きくなり、冷凍機の高さを低く設定するという目的は達成されても、設置スペ−スを小さくするのに十分とは言えなかった。
【０００８】
一方、特開平２−１６９９３８号公報記載の空気調和機の室外ユニットは、熱交換室の下部に機械室を備えたもので、熱交換器に外気を吸い込む送風機には斜流ファンを用い、その斜流ファンの前面に、ユニット本体の周方向から吹出し可能な空気吹出口を有するパネルを設けたものである。機械室には圧縮機と電気品が配置されているが、圧縮機の機種については記載されていない。
【０００９】
この室外ユニットでは、送風機は形状の大きくなる斜流ファンであり、圧縮機は一般的な横置式の密閉形電動圧縮機であり、さらに、前面のパネルは斜流ファンからの空気流をユニット本体の周方向へ導く風路を形成してあるので構造が複雑となっており、送風効率についての配慮が充分でなく、また、室外ユニットの小形化，単純化についても充分に配慮されているとは言えなかった。
【００１０】
本発明の目的は、圧縮機の摺動部の信頼性を損なうことなく、設置スペ−スの小さい横置形スクロ−ル圧縮機を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る横置形スクロ−ル圧縮機は、密閉容器内に設けられ、固定スクロ−ルと旋回スクロールとを有する圧縮機構部と、この圧縮機構部を駆動する回転子と前記密閉容器に固定された固定子とを有する電動機部とを備えた横置形スクロール圧縮機において、前記圧縮機構部に前記電動機部の回転を伝えるクランク軸と、このクランク軸の軸受を備えてその外周部が前記密閉容器に固定されたフレームと、前記旋回スクロールと回転可能に取り付けられる偏心部を備えた前記クランク軸の前記偏心部と反対側の軸端部を支える副軸受が取り付けられ前記密閉容器の内部空間を分離する支持板と、前記圧縮機構部から吐出された冷媒を外部に送出する吐出パイプと、前記旋回スクロールの公転に伴い前記支持板の前記電動機部及び前記圧縮機構部側の油面より前記支持板の前記吐出パイプ側の油面の方が高い油面差を生じる冷凍機油と、その冷凍機油を前記圧縮機構部に供給するために前記冷凍機油を吸込む給油管と、を有し、前記支持板は、前記回転子の外周部に相当する位置より下方に支持板切欠きと、前記回転子の回転中心より上方部に設けられた支持板連通孔とを備えたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施例を図１ないし図１３を参照して説明する。
【００１４】
まず、本発明に係る横置形のスクロ−ル圧縮機の一般的な全体構成と機能を図１を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施例に係るスクロ−ル圧縮機の縦断面図である。
【００１６】
図１に示すスクロール圧縮機は、密閉容器１内に、圧縮機構部および電動機部が収納されている。圧縮機構部は、固定スクロ−ル２、旋回スクロ−ル３、フレ−ム４、クランク軸５、オルダムリング６を主要構成要素としている。固定スクロ−ル２の吸込口には外部サイクルに接続する吸込パイプ８が圧入されている。
【００１７】
電動機部は、固定子２３および回転子７からなり、固定子２３は密閉容器１に焼嵌めなどにより固定されており、回転子７はクランク軸５に圧入などにより嵌着されている。
【００１８】
フレ−ム４の外周部は密閉容器１に固定されており、クランク軸５の回転を受ける軸受を具備している。クランク軸５の偏心部には旋回スクロ−ル３が回転自在に取付けられ、フレ−ム４に設けられた溝と旋回スクロ−ル３に設けられた溝にはオルダムリング６が摺動自在に装備され、旋回スクロ−ル３の自転を防止している。旋回スクロ−ル３とかみあって圧縮室を形成する固定スクロ−ル２はフレ−ム４にボルト２４により締結されている。
【００１９】
クランク軸５の偏心部と反対側の軸端部１０は副軸受１１で支えられており、副軸受１１は密閉容器１に固定された支持板１２に取り付けられている。一方、フレ−ム４と旋回スクロ−ル３とで形成される背面室空間２１は吸込圧力から吐出圧力に至るいずれかの圧力に保たれており、密閉容器１の内部は吐出圧力であるので差圧により冷凍機油は給油管１５を通りクランク軸５に設けられた油孔２２を経由して各摺動部に供給される。
【００２０】
このようなスクロ−ル圧縮機の一般的な作用を説明する。
【００２１】
回転子７は固定子２３により回転力を受け、クランク軸５が回転し、旋回スクロ−ル３はオルダムリング６の作用により自転することなく偏心回転（公転）する。旋回スクロ−ル３の公転により、吸込パイプ８を通して固定スクロ−ル２の吸込口から吸込まれた冷媒ガスは圧縮室で徐々に圧縮され、吐出孔９から密閉容器１の中に放出される。放出された冷媒ガスは電動機部を冷却し吐出パイプ１９から外部サイクルへ供給される。
【００２２】
次に、本発明のスクロ−ル圧縮機に係る第一の実施例を図１にあわせて、図２ないし図５を参照して説明する。
【００２３】
〔実施例  １〕
図２は、図１の要部断面図、図３は、図２のＡ−Ａ矢視断面図、図４は、副軸受部の拡大図、図５は、図４のＰ矢視斜視図である。また、図１２は、本実施例における運転条件と油面高さの差の関係を示した線図である。
【００２４】
本実施例によれば、図１ないし図３に示すように、密閉容器１の内部空間を支持板１２で分離しており、支持板１２には回転子７の外周部に相当する位置より下方部に支持板切欠き３４を設け、かつ、回転子７の回転中心より上方部に支持板連通孔１７を設けている。
【００２５】
クランク軸５の回転にともない圧縮された冷媒ガスが固定スクロ−ル２の吐出孔９から放出されると、電動機部および圧縮機後部側の圧力が上昇し油面をおし下げ、支持板連通孔１７の圧力損失分に相当する油面差Ｈを生じる。
【００２６】
支持板連通孔１７の圧力損失の程度は、連通孔の面積、吐出圧力と吸込圧力との比、冷媒ガスの循環量等によって定まる。
【００２７】
油面差Ｈは次の式によって求めることができる。
【００２８】
【数１】
0003691359.tif 000002
【００２９】
ここに、
Ｇ：冷媒循環量                      ζ：抵抗係数
ｇ：重力加速度
Ｐｓ：吸込圧力                      Ｐｄ：吐出圧力
ρ：吸込ガス密度                    Ａ：連通孔面積
ｎ：ポリトロ−プ指数
である。
【００３０】
図１２は、横軸に回転数、縦軸に圧縮比（Ｐｄ／Ｐｓ）をとって、油面差Ｈのデータを示したものである。
【００３１】
各種条件が変化しても適正な油面差Ｈを保つために、本実施例では支持板１２の、回転子７の外周部に相当する位置より下方部に支持板切欠き３４を設けた。すなわち、電動機部の油面が支持板切欠き３４より低下したときは、支持板連通孔１７を通過しきれない冷媒ガスは支持板切欠き３４を通り吐出パイプ１９のある空間に洩れ出ることになる。そこで、本実施例では洩れ出たガスにより冷凍機油が泡だつことを防ぐため、また、冷媒ガスが給油管１５から吸い込まれるのを防ぐため、副軸受部１１を被うカップ１６を設け、このカップ１６の周囲には分離板１３が配設され、支持板１２と分離板１３との間にはガス通路３６が設けられている。
【００３２】
したがって、支持板連通孔１７を通過しきれないガスは、支持板切欠き３４を通りガス通路３６を抜けて分離板１３に設けられた分離板連通孔１８から吐出パイプ１９のある空間に送り出される。分離板１３に設けられた分離板切欠き３５は支持板切欠き３４より下方に延長されているので、通常の場合、ガスが吐出パイプ１９のある空間に貯溜された冷凍機油の中に洩れ出ることはない。非常に吐出量が多く、万一、分離板切欠き３５からガスが洩れ出るような場合でも、給油管１５の近傍では分離板１３の一部がさらに下方に延長されたガス吸込防止板２７を有するので、ガスはガス吸込防止板２７の両側から洩れ、給油管１５からガスが吸込まれることはなく、摺動部の信頼性が損なわれることはない。
【００３３】
また、副軸受１１に嵌入されるクランク軸５の軸部１０には、図４ないし図５に示ように副軸受１１の全長に達しない範囲（少なくとも２ｍｍを残す）でスパイラル溝２８を有し、電動機側空間からのガスの侵入を防ぐとともに軸受部の潤滑を行うことができる。
【００３４】
本実施例によれば、圧縮機の全長を大きくすることなく、必要な冷凍機油量を封入した状態で横置形のスクロ−ル圧縮機を提供することができ、より小形，省スペ−スで高さの低い冷凍機が可能になる。
【００３５】
〔実施例  ２〕
次に、第二の実施例を図６ないし図８を参照して説明する。
【００３６】
図６は、ガスの衝突により油分離を促進する例を示した要部断面図、図７は、網状抵抗体により油分離を促進する例を示した要部断面図、図８は、吐出孔近傍に網状抵抗体を配設して油分離を促進する例を示した要部断面図である。
【００３７】
冷凍サイクル中に冷媒ガスに混じって冷凍機油が送り出されると配管の中で圧力損失を引き起こしサイクルの効率を低下させる。第二の実施例では、図６ないし図８に示すように、ガス流速の比較的大きい流域に、密閉容器１の内壁との衝突により油分２６（実線矢印）とガス分２５（白い矢印）とを分離する分離パイプ２９を設けた構造（図６参照）、あるいは、ガスを網状抵抗体３０，３０ａ，３０ｂを通過させることにより油分２６とガス分２５とを分離する構造（図７，図８参照）とした。
【００３８】
本構造により、充分油分が分離された冷媒ガスを冷凍サイクルに送り出すことができ、サイクルの効率を向上させることができる。また、圧縮機内の冷凍機油量の減少も少なくできるので、スクロール圧縮機の信頼性を向上することができる。
【００３９】
〔実施例  ３〕
次に、第三の実施例を図９ないし図１１を参照して説明する。
【００４０】
図９は、給油管の吸込口に磁石を取り付けた例を示した要部断面図、図１０は、給油管内部に異物補集部を設けた例を示した要部断面図、図１１は、図１０の異物補集部の拡大図である。
【００４１】
給油管１５から冷凍機油中に混入している異物を吸込むと摺動部に侵入して損傷を引き起こすことがある。そこで、第三の実施例では、図９ないし図１１に示す２種類の異物補集構造を説明する。
【００４２】
すなわち、図９に示すように、給油管１５の吸込口近傍に磁石３１を装着することにより鉄系の異物を補集することができる。また、図１０ないし図１１に示したように給油管１５の中に螺旋状の油板３２を装着し、吸込口から吐出口に至る途中の内径部に元の内径より広い空間部３３を形成したことにより、吸込まれた油は回転運動を行い、油より比重の大きい異物は内壁に沿って上昇し、空間部３３で補集される。このように、冷凍機油が摺動部に達する以前に異物が補集されるので信頼性の向上を図ることができる。
【００４３】
次に、上記各実施例の如き横置形のスクロール圧縮機を用いた空気調和機の一実施例について図１３を参照して説明する。
【００４４】
図１３は、図１に示した如き横置形のスクロール圧縮機を用いた、本発明の一実施例に係る空気調和機の室外ユニットの構成を示す斜視図である。
【００４５】
図１３において、１００は、空気調和機の室外ユニット、１０１は、上述した特徴を有する横置形のスクロール圧縮機、１０２は、電気部品に係るインバータ装置、１０３は熱交換器、１０４は、遠心ファンに係るターボファンで、ターボファン１０４は、熱交換器１０３の前面に羽根部分を位置している。１０５は、ターボファン１０４の前面にあり、本ユニットのキャビネットの正面となる化粧板である。
【００４６】
図１３に示すように、この室外ユニット１００では、熱交換部を構成する熱交換器１０３，ターボファン１０４等の下部にスクロール圧縮機１０１およびインバータ装置１０２を配設している。
【００４７】
ターボファン１０４を作動させると、外気は、吸気１０６に示すように熱交換器１０３の背面から吸い込まれ、図示しない冷凍サイクルのチューブを通る冷媒と熱交換して排気１０７に示すようにターボファン１０４の外径方向すなわち遠心方向に吹き出される。
【００４８】
なお、図１３の実施例では、遠心ファンとしてターボファンの例を説明したが、例えばシロッコファンでも良いことは言うまでもない。
【００４９】
この室外ユニットによれば、次に述べるような効果がもたらされる。
【００５０】
（１）スクロール圧縮機は、従来の一般的なロータリ圧縮機に較べコンパクトになる。
【００５１】
ロータリ圧縮機は、１回転１圧縮であり、スクロール圧縮機は数回転して圧縮ガスを吐出するものであるから、単位時間当りの圧縮室の体積変化率は、スクロール圧縮機はロータリ圧縮機の数分の１である。しかして、スクロール圧縮機は液圧縮しにくい構成なので、吸込みタンクが不要となり、その分コンパクトになる。
【００５２】
また、スクロール圧縮機は、振動が小さいので、従来行われていた振動吸収用の配管系のターン数が少なくてすむので配管の占める部分が少なくなる。
【００５３】
前記配管の減少と吸込みタンクが不要となることで、スクロール圧縮機の設置機械室体積は、ロータリ圧縮機の設置機械室体積に較べてほぼ半分になる。
【００５４】
（２）スクロール圧縮機とインバータ装置を熱交換部の下部に配置したので、ユニットとしては重心が低く据付が安定する。このため、キャビネットの奥行きを薄形にしても、従来の縦形の圧縮機を熱交換部に並設したものに較べ、安定性が良く、薄形化が可能である。
【００５５】
また、送風機に遠心ファンを用いたので、例えばターボファン，シロッコファンは奥行きの小さい形状であるから、その点からもユニットの薄形化が可能になる。
【００５６】
（３）キャビネットの形状が、正面から見てほぼ正方形で、かつ、正面に化粧板があり、意匠的にも見栄えが良い。
【００５７】
（４）送風機に遠心ファンを用いたので、外気は熱交換器の背部から吸い込まれ、上下左右の周方向に吹き出され、吸気に対し排気が充分にとれるので通気効率が良くなり、その分、熱交換器をよりコンパクトにすることができる。
【００５８】
（５）スクロール圧縮機は振動が少なく、配管系は短くなり、冷凍サイクルの配管に太い配管を使うことができる。したがって、冷媒の圧力損失が少なくなってサイクル効率が高くなり、信頼性の高い空気調和機を提供することができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、圧縮機の摺動部の信頼性を損なうことなく、設置スペ−スの小さい横置形スクロ−ル圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るスクロ−ル圧縮機の縦断面図である。
【図２】図１の要部断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】副軸受部の拡大図である。
【図５】図４のＰ矢視斜視図である。
【図６】ガスの衝突により油分離を促進する例を示した要部断面図である。
【図７】網状抵抗体により油分離を促進する例を示した要部断面図である。
【図８】吐出孔近傍に網状抵抗体を配設して油分離を促進する例を示した要部断面図である。
【図９】給油管の吸込口に磁石を取り付けた例を示した要部断面図である。
【図１０】給油管内部に異物補集部を設けた例を示した要部断面図である。
【図１１】図１０の異物補集部の拡大図である。
【図１２】本実施例における運転条件と油面高さの差の関係を示した線図である。
【図１３】図１に示した如き横置形のスクロール圧縮機を用いた、本発明の一実施例に係る空気調和機の室外ユニットの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  密閉容器
２  固定スクロ−ル
３  旋回スクロ−ル
４  フレ−ム
５  クランク軸
６  オルダムリング
７  回転子
１１  副軸受
１２  支持板
１３  分離板
１５  給油管
１６  カップ
１７  支持板連通孔
１８  分離板連通孔
１９  吐出パイプ
２１  背面室空間
２８  スパイラル溝
２９  分離パイプ
３０，３０ａ，３０ｂ  網状抵抗体
３１  磁石
３２  油板
３３  空間部
３４  支持板切欠き
３５  分離板切欠き
３６  ガス通路
１０１  スクロール圧縮機
１０２  インバータ装置
１０３  熱交換器
１０４  ターボファン
【図１】
0003691359.tif 000003
【図２】
0003691359.tif 000004
【図３】
0003691359.tif 000005
【図４】
0003691359.tif 000006
【図５】
0003691359.tif 000007
【図６】
0003691359.tif 000008
【図７】
0003691359.tif 000009
【図８】
0003691359.tif 000010
【図９】
0003691359.tif 000011
【図１０】
0003691359.tif 000012
【図１１】
0003691359.tif 000013
【図１２】
0003691359.tif 000014
【図１３】
0003691359.tif 000015