JP2016031024A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で密閉容器から吐出される冷媒の油含有率を低減することのできる密閉型電動圧縮機を提供する。【解決手段】圧縮機は、密閉容器１と、固定スクロール４、固定スクロールとで圧縮室９を形成する旋回スクロール３、及び、圧縮室にて圧縮された冷媒を密閉容器内の吐出圧力空間に吐出する吐出口４ｃ、を有する圧縮機構部２と、回転子１５及び固定子１６を有し、圧縮機構部を駆動する電動機部７と、回転子の回転力を旋回スクロールに伝達するクランク軸５と、密閉容器の底部に潤滑油を貯留する油溜部１２と、圧縮機構部と回転子との間に位置するとともにクランク軸に設けられ金属が充填されたウェイト部１５ｅ及び空隙を有する内部空間３０を備えたバランスウェイトと、を備え、バランスウェイトは内部空間から径方向外側に向かってバランスウェイトを貫通する貫通穴２５を有する。【選択図】図１

Description

本発明は圧縮機に関する。

特許文献１の圧縮機は、密閉容器内に圧縮機構部並びに圧縮機構部の下方に設けた圧縮機構部を駆動するため固定子及び回転子からなる電動機部と、電動機部の回転力を圧縮機構部に伝達するためのクランクシャフトと、を備える。更に、密閉容器内の下部に設けた油溜りの油をクランクシャフトに設けた貫通孔を通じてクランクシャフトの軸受部や圧縮機構部の摺動部に供給する給油機構を備える。

油は給油機構によって軸受部や圧縮機構部の摺動部に給油され、摺動部の円滑な動作を確保する。また、圧縮機構部で圧縮された冷媒は、密閉容器と電動機部の間の流路を通って電動機部の下部に設けられた油貯留部の上部空間に流入し、電動機部の固定子と回転子の間のエアギャップや、回転子の内部に軸方向に設けられた貫通孔を通り、吐出パイプから密閉容器の外に吐出される。この際、軸受部や圧縮機構部の摺動部に供給された油は、重力及び冷媒の流れによって下方に移動して、油溜りに回収される。しかし、冷媒は常時油と接触し、クランクシャフトに固定された回転子の回転に伴い密閉容器内部で撹拌され、冷媒が微細化した油を含んでしまう。冷媒が密閉容器から吐出される際に、冷凍サイクルに油を持ち込んでしまうことで、冷凍サイクル中での配管圧力損失の増大や凝縮機や蒸発機等の熱交換器での熱交換効率の低下を生じさせる。

特許文献１では、密閉型電動圧縮機において、圧縮機構部を駆動する電動機部の固定子の両側エンドコイルより、回転子の両側に設置されたバランスウェイトの先端部外周面が、全周にわたって突出する。このような構造により、回転子の回転に伴う撹拌作用を抑制することで、密閉容器から冷凍サイクルへの油吐出量を低減する。

一方、特許文献２の密閉型電動圧縮機では、圧縮機構部を駆動する電動機部の回転子の上端面に油分離ブロックを取り付け、更に、油分離ブロックに密閉容器下部から上昇した油粒と冷媒ガスとの混合体が流入するガイド孔が設けられる。このような構造により、回転子の撹拌によって微細化した油と冷媒の混合体を固定子から突出したエンドコイルへ衝突させ、油と冷媒ガスを分離する。

特開２００９−１６２１６８号公報 特開２００５−１２０８３５号公報

しかしながら、特許文献１の密閉型電動圧縮機では、回転子の回転に伴う撹拌作用を抑制することで密閉容器から冷凍サイクルへの油吐出量を低減させる効果はあるが、バランスウェイトが円筒形状であるため、軸受部給油後に軸受部からクランクシャフトを伝って落下する油や、回転子内部を軸方向に貫通する流路を通って上昇した油がバランスウェイト内に溜まり、吐出パイプ側へ吹き上がることで、密閉容器から吐出される冷媒に含まれる油の含有率を増加させてしまう。

また、特許文献２の密閉型電動圧縮機では、回転子内部を軸方向に貫通する流路を通って密閉容器下部から上昇した油を排出するためのガイド部が、油分離板やスペーサ、油分離ブロック等の複数の部材から構成されているため、部品点数が増加するとともに、組立時の作業工程数が増加するためコストを増大させる。

本発明は、簡易な構成で密閉容器から吐出される冷媒の油含有率を低減することができる密閉型電動圧縮機を提供することを課題とする。

本発明の圧縮機は、密閉容器と、固定スクロール、固定スクロールとで圧縮室を形成する旋回スクロール、及び、圧縮室にて圧縮された冷媒を密閉容器内の吐出圧力空間に吐出する吐出口、を有する圧縮機構部と、回転子及び固定子を有し、圧縮機構部を駆動する電動機部と、回転子の回転力を旋回スクロールに伝達するクランク軸と、密閉容器の底部に潤滑油を貯留する油溜部と、密閉容器内に冷媒を導く吸込口と、密閉容器外に圧縮室で圧縮された冷媒を吐出する吐出口と、圧縮機構部と回転子との間に位置するとともにクランク軸に設けられ金属が充填されたウェイト部及び空隙を有する内部空間を備えたバランスウェイトと、を備え、バランスウェイトは内部空間から径方向外側に向かってバランスウェイトを貫通する貫通穴を有する。

本発明によれば、簡易な構造で密閉容器から吐出される冷媒の油含有率を低減した密閉型電動圧縮機を提供することができる。

実施例１における代表的な密閉型電動圧縮機の縦断面図 図１の密閉型電動圧縮機における冷媒及び潤滑油の流れを示す図 本発明の実施例１における回転子の斜視図 図１の密閉型電動圧縮機における圧縮機構部を下から見た断面図 図１の密閉型電動圧縮機における電動機部を下から見た断面図 実施例２における回転子の斜視図 実施例２における回転子の突起４０を拡大して示した上面図 実施例３における回転子の斜視図 実施例３における回転子の突起４１を拡大して示した上面図

本発明の圧縮機は、密閉容器と、固定スクロール、固定スクロールとで圧縮室を形成する旋回スクロール、及び、圧縮室にて圧縮された冷媒を密閉容器内の吐出圧力空間に吐出する吐出口、を有する圧縮機構部と、回転子及び固定子を有し、圧縮機構部を駆動する電動機部と、回転子の回転力を旋回スクロールに伝達するクランク軸と、密閉容器の底部に潤滑油を貯留する油溜部と、密閉容器内に冷媒を導く吸込口と、密閉容器外に圧縮室で圧縮された冷媒を吐出する吐出口と、圧縮機構部と回転子との間に位置するとともにクランク軸に設けられ金属が充填されたウェイト部及び空隙を有する内部空間を備えたバランスウェイトと、を備え、バランスウェイトは内部空間から径方向外側に向かってバランスウェイトを貫通する貫通穴を有する。回転子の回転により、貫通孔を通して油と冷媒の混合体をバランスウェイトから放出してエンドコイル等に衝突させ、油や冷媒ガスを吐出管付近の空間で吹き上がらせることなく油と冷媒ガスを分離させることができる。従って、簡易な構造で密閉容器から吐出される冷媒の油含有率を低減することができる。

以下、本発明の第１実施例について図１から図５を用いて説明する。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２及び電動機部７がクランクシャフト５を介して連結して収納される。圧縮機構部２は、固定スクロール４の渦巻状ラップ４a、旋回スクロール３の渦巻状ラップ３aをそれぞれ互いに噛み合せることで形成される圧縮室９を有し、さらに、旋回スクロール３の自転を阻止し旋回運動させるための自転阻止部材であるオルダムリング８と、固定スクロール４と結合されクランクシャフト５の回転を支持する軸受を具備するフレーム６により構成される。電動機部７は、回転子１５と固定子１６を備える。回転子１５には、圧縮機構部との回転バランスを保つための上バランスウェイト１５ａ及び下バランスウェイト１５ｂが締結される。また、密閉容器１の底部の油溜り１２に冷凍機油等の潤滑油１３を貯留する。密閉容器１には、蓋体１１を貫通して吸込管１４が設けられ、さらに、密閉容器１の筒部を貫通して吐出管１７が設けられる。吐出管１７は、フレーム６の直下に密閉容器１内の中心方向に向かって設けられる吐出孔と連通する。

次に、スクロール圧縮機の圧縮作用について説明する。回転子１５は固定子１６が発生する回転磁界により回転力が与えられる。回転子１５に固定されたクランクシャフト５は回転子１５の回転に伴い回転動作を行い、旋回スクロール３はオルダムリングリング８の作用により自転することなく偏心回動（公転）する。旋回スクロール３の偏心回動により、吸込管１４を介して吸込み室１０から吸い込まれた冷媒は圧縮室９で徐々に圧縮され、吐出口４ｃから密閉容器１の中に放出される。

クランクシャフト５の下端は密閉容器１の底部の油溜り１２へ延びる。クランクシャフト５は貫通孔５ａを備え、貫通孔５ａを通して潤滑油１３を各軸受部及び摺動面へ供給するとともに、圧縮室９に油膜を形成することによって圧縮時の冷媒の洩れを低減させる。そのため、吐出口４ｃから密閉容器１の中に放出された冷媒にはミスト化した潤滑油１３が含まれる。

次に、図２から図５を参照して、圧縮機構部２の吐出口４ｃから密閉容器１内に放出された冷媒及び潤滑油１３の流れを示す。図２において実線矢印は潤滑油１３の流れを示し、点線矢印は吐出口４ｃから密閉容器１内に放出された冷媒の流れを示す。図４は圧縮機構部２を下から見た断面図である。図５は電動機部７を下から見た断面図である。

吐出口４ｃから密閉容器１内に放出されたミスト状の潤滑油１３を含んだ冷媒は、圧縮機構部２の外周部に設けられた吐出ガス流路２０を通って圧縮機構部２の下方の空間（電動機部７の上部空間２２）へ導かれる。この過程において、冷媒に含まれる潤滑油１３の一部が分離され、密閉容器１の内面等を伝わって密閉容器１下部の油溜り１２へ貯留される。さらに、冷媒は電動機部７の外周に設けられた流路２１を通って電動機部７の下部空間２３に導かれる。この過程で、冷媒に含まれる潤滑油１３の一部がさらに分離され、密閉容器１の内面などを伝わって密閉容器１下部の油溜り１２へ貯留される。冷媒は、その後流れる方向が反転し、電動機部７の回転子１５と固定子１６の間の隙間であるエアギャップ１９や回転子内部を軸方向に貫通する流路２４を通り、電動機部７の上方の空間２２へ導かれる。

この際、冷媒は、分離できなかった油に加えて、電動機部７の下方の空間２３にて油溜り１２に貯留された潤滑油１３に接触するため、クランクシャフト５及び回転子１５の回転に伴いミスト化した潤滑油１３も含んでしまう。すなわち、エアギャップ１９又は回転子内部を軸方向に貫通する流路２４を通り、電動機部７の上方の空間２２へ導かれる際、冷媒にはミスト化した潤滑油１３が含まれる。

回転子１５の上下端面には、クランクシャフト５及び旋回スクロール３の偏心回動に伴って生じる不釣り合い力を相殺し、圧縮機の振動を低く保つための平衡部品であるバランスウェイト１５が設置される。バランスウェイト１５は、電動機部７の上方の空間２２において、回転子１５の回転に伴う油のミスト化を抑制するため、先端部外周面が全周にわたって上エンドコイル１６ａよりも上方に突出して形成される。バランスウェイト１５は、ほぼ半周分が金属によって充填されたウェイト部１５eを有する。ウェイト部１５eを除く部分は、回転子内部を軸方向に貫通する流路である回転子内流路２４と電動機部７の上方の空間２２とを連通する空隙であるバランスウェイト内部空間３０を構成する。

ここで本実施例では、図３に示すように、上バランスウェイト１５aに、バランスウェイト内部空間３０から径方向外側に向かって上バランスウェイト１５aを貫通し、バランスウェイト内部空間３０とエンドコイル１６ａ付近の空間３１とを連通する径方向貫通孔２５を備える。このような構成により、回転子１５の回転によって、径方向貫通孔２５を通して油と冷媒の混合体をバランスウェイト１５から放出してエンドコイル１６a等へ衝突させることにより、軸受部給油後に軸受部からクランクシャフト５を伝って落下した油や回転子内流路２４を通って上昇した油を含む冷媒ガスを吐出管１７付近の空間で吹き上がらせることなく、油と冷媒ガスを分離させることができる。

また、径方向貫通孔２５を回転子上端面３２にも開口するように形成するため（上バランスウェイト１５aのクランク軸方向下方にも開口するように形成するため）、バランスウェイト１５の成形後に径方向貫通孔２５の孔明け加工を施す必要がなくなる。すなわち、亜鉛ダイキャスト等の金型鋳造法での製作において、型合わせ面となる回転子上端面３２に径方向貫通孔２５を設けることにより、バランスウェイト１５の成形と同時に、径方向貫通孔２５を構成することができる。さらに、油分離板やスペーサ、油分離ブロック等の部材を付加することなく径方向貫通孔２５を形成することができるため、組立時の作業工程数やコストを増加させずに、密閉容器から吐出される冷媒の油含有率を低減した密閉型電動圧縮機を提供することができる。

本発明の第２実施例について説明する。第２実施例は、次に述べる点については第１実施例と相違するものであり、その他の点については第１実施例と基本的には同一である。図６は本実施例の密閉型電動圧縮機のバランスウェイト１５a部を示した斜視図である。

図６に示すように、径方向貫通孔２５に接するように、バランスウェイトの内側面１５ｄからクランク軸側に向かう（径方向内側に向かう）突起４０を備える。突起４０は径方向貫通孔２５に対して回転子の回転方向と反対側に配置する。図７は突起４０の部分を拡大して示した上面図である。突起幅４０aは、機械的強度を確保するため、バランスウェイト側面肉厚１５ｆと同等に設定する。また突起の開口幅（奥行き）４０ｂは、バランスウェイトの内側面１５ｄに付着した油滴を収集するのに十分な長さが好ましく、本実施例では、バランスウェイト側面肉厚１６５ｆの約３倍に設定した。突起４０より、バランスウェイトの内側面１５ｄに付着して周方向に流れる油を衝突させることで、径方向貫通孔２５から油が排出されやすくなる。

本発明の第３実施例について説明する。第３実施例は、次に述べる点については第２実施例と相違するものであり、その他の点については第２実施例と基本的には同一である。図８は本実施例の密閉型電動圧縮機のバランスウェイト１５a部を示した斜視図である。

図８に示すように、径方向貫通孔２５に接するように、バランスウェイトの内側面１５ｄからクランク軸側に向かう（径方向内側に向かう）突起４１を備える。突起４１は、さらに、バランスウェイトの内側面１５ｄから径方向内側に向かって回転子の回転方向に傾斜する。図９は、突起４１を拡大して示した上面図である。突起４１の傾斜角度４１ａを径方向貫通孔２５に対して90°と設定した。また、バランスウェイトの内側面１５ｄと突起との開口幅４１ｂは、バランスウェイトの内側面１５ｄに付着した油滴を収集するのに十分な長さが好ましく、本実施例においてはバランスウェイト側面肉厚１５ｆの約３倍に設定した。突起４１により、バランスウェイトの内側面１５ｄに付着して周方向に流れる油を径方向貫通孔２５へ導くことができ、エンドコイル１６a側への油の排出を促すことができる。

１・・・密閉容器、２・・・圧縮機構部、３・・・旋回スクロール、３a・・・旋回スクロール３の渦巻状ラップ、３b・・・旋回スクロール鏡板、４・・・固定スクロール、４a・・・固定スクロール４の渦巻状ラップ、４b・・・固定スクロール吸込口、４c・・・固定スクロール吐出口、５・・・クランク軸、５a・・・クランク軸油孔、６・・・フレーム、７・・・電動機部、８・・・オルダムリング、９・・・圧縮室、１０・・・吸込室、１１・・・密閉容器の蓋体、１２・・・油溜り、１３・・・潤滑油、１４・・・吸込管、１５・・・回転子、１５ａ・・・上バランスウェイト、１５ｂ・・・下バランスウェイト、１５ｃ・・・上バランスウェイトの外側面、１５ｄ・・・上バランスウェイトの内側面、１５ｅ・・・ウェイト部、１５ｆ・・・バランスウェイト側面肉厚、１６・・・固定子、１６ａ・・・エンドコイル、１７・・・吐出管、１８・・・油分離板、１９・・・エアギャップ、２０・・・吐出ガス流路、２１・・・複数の流路、２２・・・電動機部７の上方の空間、２３・・・電動機部７の下方の空間、２4・・・回転子内流路、２５・・・径方向貫通孔、３０・・・バランスウェイト内部空間、３１・・・エンドコイル１６ａ付近の空間、３２・・・回転子上端面、４０・・・突起、４０ａ・・・突起幅、４０ｂ・・・突起高さ、４１・・・突起、４１a・・・傾斜角度、４１ｂ・・・開口幅

Claims (4)

1. 密閉容器と、
   固定スクロール、前記固定スクロールとで圧縮室を形成する旋回スクロール、及び、前記圧縮室にて圧縮された冷媒を前記密閉容器内の吐出圧力空間に吐出する吐出口、を有する圧縮機構部と、
   回転子及び固定子を有し、前記圧縮機構部を駆動する電動機部と、
   前記回転子の回転力を前記旋回スクロールに伝達するクランク軸と、
   前記密閉容器の底部に潤滑油を貯留する油溜部と、
   前記密閉容器内に冷媒を導く吸込口と、
   前記密閉容器外に前記圧縮室で圧縮された冷媒を吐出する吐出口と、
   前記圧縮機構部と前記回転子との間に位置するとともに前記クランク軸に設けられ、金属が充填されたウェイト部及び空隙を有する内部空間を備えたバランスウェイトと、
   を備え、
   前記バランスウェイトは、前記内部空間から径方向外側に向かって前記バランスウェイトを貫通する貫通穴を有する
   ことを特徴とする圧縮機。
2. 請求項１において、
   前記貫通穴は、さらに、前記内部空間から前記クランク軸方向下方に向かって貫通する
   ことを特徴とする圧縮機
3. 請求項１又は２において、
   前記貫通穴の前記回転子の回転方向と反対側に前記バランスウェイトの内側面から径方向内側に向かう突起を有する
   ことを特徴とする圧縮機。
4. 請求項３において、
   前記突起は前記バランスウェイトの内側面から径方向内側に向かって前記回転子の回転方向側に傾斜する
   ことを特徴とする圧縮機。