JP2006299837A - 流体圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】
流体圧縮機において、単純な構造で油の外部流出を防ぎ、性能と信頼性の優れた流体圧縮機を得る。
【解決手段】
流体圧縮機１は、圧縮機構部２と、副軸受部８００を固定する密閉容器７００に固定する下フレーム８０１と、密閉用器底部に油を貯留する油溜り部７３０と、油を油通路３１１を通して供給するポンプ部９００とを備えている。下フレームにはステータの複数のコアカット部６０１ａ間に複数の穴８０１ａが設けられ、下フレームの上部に溜る油を油溜り部に落とす。これにより、下フレームの上部に溜った油を圧縮流体が吹き上げて噴霧状にすることを防止でき、油の圧縮機外への流出を低減できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、油循環構造を備えた流体圧縮機に係わり、特に冷凍、空調用の冷媒圧縮機、空気やその他の流体圧縮機に好適なものである。

従来の流体圧縮機としては、例えば特開２００１−３４９２９１号公報（特許文献１）に示されたものがある。特許文献１の図１に係るスクロール圧縮機は、密閉容器内に、流体を圧縮する圧縮機構部と、この圧縮機構部に連結されると共に油通路を有する回転軸と、この回転軸を駆動する電動機と、回転軸を電動機より上方で支持する主軸受と、主軸受を固定するフレームと、回転軸を電動機より下方で支持する副軸受と、副軸受を固定する下フレームと、密閉容器の底部に貯留する油を圧縮機構部および軸受へ油通路を通して供給する容積形ポンプ部とを備えている。そして、前記下フレームは、密閉容器底部の油溜り部とその上部を仕切るような円盤形状をしている。

特開２００１−３４９２９１号公報（第１図）

上記特許文献１のものでは、圧縮機構部で圧縮された流体（冷媒）の流れが、ステータの外周通路を経由し、密閉容器底部の油溜り部の油に直接衝突し、油を吹き上げ噴霧状にしないように、下フレームはガスの流れを遮るような円盤形状に構成されている。これは、油が噴霧状になると圧縮された流体と共に油が圧縮機吐出管から圧縮機外に排出され、圧縮機内部の油が減少するのを防止するためである。また、排出された油は冷凍サイクルを構成する凝縮器や蒸発器を経由して再び圧縮機吸入管から圧縮機内に戻るため、流体と共に油が圧縮され、圧縮効率も低下させる。上記従来技術のものでは、下フレーム上部空間と密閉容器底部の油溜り空間を遮っているため、下フレーム上部に溜った油が圧縮流体の流れに吹き上げられて噴霧状になる恐れがあった。

本発明の目的は、単純な構造で密閉容器内の油の外部流出を防ぎ、性能と信頼性に優れた流体圧縮機を得ることにある。

上記目的を達成するため、本発明は、流体を圧縮する圧縮機構部と、この圧縮機構部に連結されると共に油通路を有する回転軸と、この回転軸を駆動する電動機と、前記回転軸を前記電動機より上方で支持する主軸受と、前記主軸受を固定するフレームと、前記回転軸を前記電動機より下方で支持する副軸受と、前記副軸受部を固定する下フレームとを備え、これらを密閉容器内に収容し、この密閉容器内の底部には油を貯留する油溜り部が形成され、前記油溜り部の油が前記圧縮機構部及び前記各軸受に前記油通路を介して供給されるようにポンプ部を備えてなる流体圧縮機において、前記下フレームは、前記油溜り部とその上部を仕切るように設置されると共に、この下フレーム上部の油が下フレーム下部の油溜り部に流れるように、複数の穴が前記下フレームに形成され、しかも前記穴は前記電動機を構成しているステータの複数のコアカット部の間に形成されていることを特徴とする。

ここで、前記電動機のステータにはコアカット部が周方向に４箇所、等間隔に形成されているものとし、前記下フレームに形成された穴はコアカット部に対して周方向に４５度ずれた位置に設けるようにすると良い。

このように構成することで、前記下フレーム上部に溜った油を前記油溜め部に落とし、圧縮流体の油の吹き上げによる油の噴霧化をなくし、油の外部流出を防ぎ、性能と信頼性に優れた流体圧縮機を得るようにしたものである。

本発明によれば、単純な構造で密閉容器内の油の外部流出を防ぎ、性能と信頼性に優れた流体圧縮機を得ることができる。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。各図において同一符号を付したものは同一または相当する部分を示す。

第１実施例を図１、図２を用いて説明する。また、第２実施例を図３を用いて説明する。図１は本発明の第１実施例を示すスクロール圧縮機の縦断面図、図２は図１のスクロール圧縮機の副軸受部を下方から見た図、図３は本発明の第２実施例を示す図で図２に相当する図である。なお、図４は従来のスクロール圧縮機を示すもので図２に相当する図である。

スクロール圧縮機１は、圧縮機構部２と駆動部３とを密閉容器７００内に収納して構成されている。本実施例では、上から圧縮機構部２、駆動部３及び油溜り部７３０の順に配設されており、回転軸３００を介して圧縮機構部２と駆動部３とが連結されている縦型スクロール圧縮機としている。

圧縮機構部２は、固定スクロール１００と旋回スクロール２００とフレーム４００を基本要素として構成されている。フレーム４００は密閉容器７００に固定され、転がり軸受４０１を配設する部材を構成している。固定スクロール１００は、台板１０１と渦巻き状ラップ１０２と吸込口１０３と吐出口１０４とを基本構成部分として構成され、フレーム４００にボルト４０５により固定されている。ラップ１０２は台板１０１の一側に垂直に立設されている。旋回スクロール２００は、台板２０１と渦巻き状ラップ２０２とボス２０３と背圧穴とを基本構成部分として構成されている。ラップ２０２は台板２０１の一側に垂直に立設されている。ボス２０３は台板２０１の他側（反ラップ側）に垂直に突出して形成されている。旋回スクロール２００は、鋳鉄やアルミニュームなどを材料とする鋳物から各構成部分を加工することにより形成されている。

固定スクロール１００と旋回スクロール２００を噛み合わせて構成した圧縮室１３０は、旋回スクロール２００が旋回運動することによりその容積が減少する圧縮動作が行われる。この圧縮動作では、旋回スクロール２００の旋回運動に伴って、作動流体が吸入管７１１および吸入口１０３を経由して圧縮室１３０へ吸込まれ、吸込まれた作動流体が圧縮行程を経て固定スクロール１００の吐出口１０４から密閉容器７００内に吐出され、さらに吐出管７０１を経由して密閉容器７００から吐出される。これによって、密閉容器７００内の空間は吐出圧力に保たれる。

密閉容器７００は、上キャップ７１０及び下キャップ７２０を有している。上キャップ７１０及び下キャップ７２０は密閉容器の中央筒部に対して外側に被せるように嵌合され、その嵌合端部が溶接トーチにより斜め下方および斜め上方から加熱されて溶着される。密閉容器７００の底面には脚部７２１が取り付けられている。

また、密閉容器７００の側面にはハーメ端子７０２及び端子カバー７０３が設けられ、電動機６００に電力を供給できるようになっている。ハーメ端子７０２は、密閉容器７００を貫通して設けられ、ステータ６０１のエンドコイルとフレーム４００との間に位置してバランスウェイト４０７の最大外径部４０７ａに対向している。

また、ハーメ端子７０２と反対側の密閉容器７００の側面には、吐出管７０１が密閉容器７００を貫通して設けられ、ステータ６０１のエンドコイルとフレーム４００との間に位置してバランスウェイト４０７の最大外径部４０７ａに対向している。

旋回スクロール２００を旋回駆動する駆動部３は、ステータ６０１及びロータ６０２からなる電動機６００と、回転軸３００と、旋回スクロール２００の自転防止機構の主要部品であるオルダム継手５００と、フレーム４００と、転がり軸受４０１（主軸受）、８０３（副軸受）と、ボス２０３とを基本要素として構成されている。

回転軸３００は主軸部３０２とクランクピン３０１と副軸受支持部３０３とを一体に備えて構成されている。転がり軸受４０１、８０３は回転軸３００の主軸部３０２および副軸受支持部３０３を回転自在に係合する回転軸支持部を構成する。ボス２０３は、回転軸３００のクランクピン３０１を回転軸方向であるスラスト方向に移動可能にかつ回転自在に係合するように、旋回スクロール２００に備えられている。

転がり軸受４０１（主軸受）は電動機６００の上側に配置され、副軸受部８００の主要部を構成する転がり軸受（副軸受）８０３は電動機６００の下側に配置されている。密閉容器７００に固定された下フレーム８０１にハウジング８０２がボルト８０５を介して固定されている。ハウジング８０２に転がり軸受８０３が上方から挿入され、その上方からさらにハウジングカバー８０４が取り付けられている。

容積型ポンプ部９００は、回転軸３００の下端部に設けられている。回転軸３００の回転によりポンプ部下端から密閉容器７００の底部の油溜り部７３０に貯留する油を圧縮し、回転軸３００内に形成されている油通路３１１へ油を供給する構造となっている。

オルダム継手５００は、旋回スクロール２００の台板２０１の背面に配設されている。オルダム継手５００に形成した直交する２組のキー部分の１組がフレーム４００に構成したオルダム継手５００の受け部であるキー溝を滑動し、残りの１組が旋回スクロールラップ２０２の背面側に構成したキー溝を滑動する。これによって、旋回スクロール２００はスクロールラップ２０２の立設する方向である軸線方向に垂直な面内を固定スクロール１００に対して自転せずに旋回運動する。

圧縮機構部２は、電動機６００に連結した回転軸３００の回転によりクランクピン３０１が偏心回転すると、旋回スクロール２００がオルダム継手５００の自転防止機構により固定スクロール１００に対し自転せずに旋回運動を行い、ガスを吸入管７１１および吸入口１０３を介してスクロールラップ１０２および２０２で形成される圧縮室１３０に吸入する。旋回スクロール２００の旋回運動により、圧縮室１３０は中央部へ移動しながら容積を減少してガスを圧縮し、圧縮ガスを吐出口１０４より吐出室に吐出する。吐出室に吐出されたガスは、圧縮機構部３および電動機６００の周囲を循環したのち吐出管７０１から圧縮機外へ放出される。

なお、旋回スクロール２００の台板２０１には、圧縮室１３０と旋回背面の背圧室４１１とを連通させる背圧穴が設けられており、背圧室４１１の圧力を吸入圧力と吐出圧力の中間の圧力（中間圧力）に保っている。旋回スクロール２００の背面側に構成される背圧室４１１は、旋回スクロール２００とフレーム４００と固定スクロール１００とで囲まれて形成される空間である。したがって、フレーム４００は背圧室４１１を形成する部材を兼ねている。

フレーム４００の溝４０９に設けられたシールリング４１０は背圧室４１１への吐出ガス流入を防いでいる。旋回スクロール２００は背圧室４１１の中間圧力とシールリング４１０の内側に作用する吐出圧力との合力で固定スクロール１００に押し付けられている。

ここで、シールリング４１０の内径は転がり軸受４０１の外径より小さくなっている。このような構成を採用できるようにするために、本実施例では、転がり軸受４０１をフレーム４００の回転駆動手段側からフレーム４００へ挿入し、挿入した転がり軸受４０１をフレームカバー４０３で固定する構成となっている。フレームカバー４０３にはスラスト軸受４０２が設けられている。フレームカバー４０３はフレーム４００と別体に形成されている。フレームカバー４０３はフレーム４００にボルト４０６により固定されている。このようにボルト固定とすることで、フレームカバー４０３とフレーム４００との間隙を的確にシールできることから、給油経路からの油漏れを抑制することができる。なお、フレームカバー４０３は、フレーム４００の内側に挿入されて転がり軸受４０１を押さえる部分と、フレーム４００の回転駆動手段側端面に当接してこれに固定される部分とから構成されている。

バランスウェイト４０７は、転がり軸受４０１より電動機側で回転軸３００に設けられている。本実施例ではバランスウェイト４０７は回転軸３００とは別体に形成されて回転軸３００に圧入され固着されているが、バランスウェイト４０７が回転軸３００と一体に形成されて設けられていてもよい。バランスウェイト４０７の最大外径部４０７ａはステータ６０１のコイルエンドの端面側に突出して設けられ、コイルエンドの内径より大径となっている。

金属製のバランスウェイトカバー４０４は、底壁と側壁とからなる筒状に形成され、バランスウェイト４０７の最大外径部４０７ａの外周を覆って設けられている。このバランスウェイトカバー４０４はフレームカバー４０３の共締めでフレーム４００へボルト４０６で固定されている。バランスウェイトカバー４０４の側壁は、吐出管７０１とバランスウェイト４０７の最大外径部４０７ａとの間に設けられると共に、ハーメ端子７０２とバランスウェイト４０７の最大外径部４０７ａとの間に設けられることとなる。

このようにして、バランスウェイトカバー４０４は、フレーム４００とステータ６０１のエンドコイルの端面との間の空間を閉鎖している。すなわち、バランスウェイト４０７の最大外径部４０７ａの外方空間は、バランスウェイトカバー４０４によって実質的に閉鎖されている。

次に、給油経路について説明する。回転軸３００が回転されると、容積型ポンプ部９００により油溜り部７３０の油が回転軸内の油通路３１１に送られる。油通路３１１に送られた油の一部は横穴３１２を通って転がり軸受である副軸受８０３に流れた後、油溜り部７３０に戻る。油通路３１１を通ってクランクピン３０１の上部に到達した油は旋回軸受２１０を通り、さらには転がり軸受４０１へ流れる。転がり軸受４０１を潤滑した油は、その殆どが排油パイプ４０８を通り、油溜り部７３０に戻る。転がり軸受４０１を潤滑した油の一部は、フレームカバー４０３と回転軸３００との間の隙間を通ってバランスウェイト４０７に至り、バランスウェイト４０７で飛散されるが、バランスウェイトカバー４０４の側壁４０４ｂの内面に付着されて回収され、電動機６００へ流下するなどして油溜り部７３０に戻る。

また、旋回スクロール２００のボス２０３の端面には給油ポケット２０５が設けられており、旋回スクロール２００が旋回運動することにより、給油ポケット２０５がシールリング４１０の外側と内側を往復し、旋回軸受２１０と軸受４０１の間にある油の一部を背圧室４１１に搬送する。搬送された油はオルダム継手５００に給油された後、固定スクロールの鏡板面１０５と旋回スクロール２００の台板２０１の摺動面に給油される。

背圧室４１１に搬送された油は、背圧穴を通って、または鏡板摺動面の微小隙間を通って圧縮室１３０に流入する。圧縮室１３０に流入した油は圧縮された冷媒ガスと共に吐出口１０４から吐出され、密閉容器７００内で冷媒ガスと分離され油溜り部７３０に戻る。

また回転軸３００は、電動機６００のロータ６０２に固着された主軸部３０２と、この主軸部３０２の上端部に偏心して設けられ圧縮機構部２に連結されたクランクピン３０１と、主軸部３０２の下端部に設けられ副軸受８０３で支持された小径の副軸受支持部３０３とを一体に有しているので、回転軸３００に必要な強度を確保しつつ、副軸受８０３で副軸受支持部３０３を精度よく軸支することができる。

図２は図１に示したスクロール圧縮機の副軸受部８００を下方から見た詳細図である。副軸受部８００の主要部を構成する転がり軸受（副軸受）８０３は電動機６００の下側に配置されている。密閉容器７００に固定された下フレーム８０１にハウジング８０２がボルト８０５を介して固定されている。電動機を構成しているステータには複数（図の例では４箇所）のコアカット部６０１ａが設けられており、前記下フレーム８０１には、複数の前記コアカット部６０１ａ間、即ちコアカット部６０１ａに対して周方向に４５度ずれた位置である４箇所を中心にして、それぞれの位置に３個づつの穴８０１ａが周方向に配列して形成されている。下フレームの上部に溜った油は、前記複数の穴８０１ａから油溜り部７３０にスムーズに落下される構造としている。この構造にすることにより圧縮流体の流れの吹き上げによる油の噴霧化をなくし、油の外部流出を防ぎ、単純な構造で性能と信頼性の優れた流体圧縮機とすることができる。

図３は本発明の第２実施例を示すもので、図２においては周方向の４箇所にそれぞれ３個づつの穴８０１ａを設けた例を示したが、図３の実施例では穴８０１ａを周方向に延びる長穴で構成し、周方向の４箇所にそれぞれ１個づつの長穴８０１ａを設けるようにしたものである。

なお、図４は従来の構造を示す比較例を示したもので、この図のものでは、下フレーム８０１に本実施例のような穴８０１ａは設けられていない。

本発明の第１実施例を示すスクロール圧縮機の縦断面図である。 図１に示すスクロール圧縮機の副軸受部を下方から見た図である。 本発明の第２実施例を示す図で、図２に相当する図である。 従来のスクロール圧縮機を示すもので図２に相当する図である。

符号の説明

１…スクロール圧縮機（流体圧縮機）、２…圧縮機構部、３…駆動部、１００…固定スクロール、１０１…台板、１０２…ラップ、１０３…吸入口、１０４…吐出口、130…圧縮室、２００…旋回スクロール、２０１…台板、２０２…ラップ、２０３…ボス、２０５…給油ポケット、２１０…旋回軸受、３００…回転軸、３０１…クランクピン、３０２…主軸部、３０３…副軸受支持部、３１１…油通路、３１２…横穴、４００…フレーム、４０１…転がり軸受（主軸受）、４０２…スラスト軸受、４０３…フレームカバー、４０４…バランスウェイトカバー、４０５，４０６…ボルト、４０７…バランスウェイト、４０７a…最大外径部、４０８…排油パイプ、４１０…シールリング、４１１…背圧室、５００…オルダム継手、６００…電動機、６０１…ステータ、６０１a…ステータコアカット、６０２…ロータ、７００…密閉容器、７０１…吐出管、７０２…ハーメ端子、７０３…端子カバ、７１０…上キャップ、７１１…吸入管、７２０…下キャップ、７２１…脚部、７３０…油溜り部、８００…副軸受部、８０１…下フレーム、８０１ａ…小孔、８０１ｂ…切欠き、８０２…ハウジング、８０３…転がり軸受（副軸受）、８０４…ハウジングカバー、８０５…ボルト、９００…ポンプ部。

Claims (2)

1. 流体を圧縮する圧縮機構部と、この圧縮機構部に連結されると共に油通路を有する回転軸と、この回転軸を駆動する電動機と、前記回転軸を前記電動機より上方で支持する主軸受と、前記主軸受を固定するフレームと、前記回転軸を前記電動機より下方で支持する副軸受と、前記副軸受部を固定する下フレームとを備え、これらを密閉容器内に収容し、この密閉容器内の底部には油を貯留する油溜り部が形成され、前記油溜り部の油が前記圧縮機構部及び前記各軸受に前記油通路を介して供給されるようにポンプ部を備えてなる流体圧縮機において、
   前記下フレームは、前記油溜り部とその上部を仕切るように設置されると共に、この下フレーム上部の油が下フレーム下部の油溜り部に流れるように、複数の穴が前記下フレームに形成され、しかも前記穴は前記電動機を構成しているステータの複数のコアカット部の間に形成されていることを特徴とする流体圧縮機。
2. 請求項１において、前記電動機のステータにはコアカット部が周方向に４箇所、等間隔に形成されており、前記下フレームに形成された穴はコアカット部に対して周方向に４５度ずれた位置に設けられていることを特徴とする流体圧縮機。
   

Images