JP4222357B2 - 密閉型電動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、冷暖房装置あるいは冷蔵庫などに用いられるスクロール圧縮機やロータリー圧縮機などの密閉型電動圧縮機に関するものである。

従来より、冷暖房装置、あるいは冷蔵庫などの冷却装置にはスクロール圧縮機やロータリー圧縮機などの密閉型電動圧縮機が用いられている。この種類の圧縮機の従来技術として、スクロール圧縮機を例にとり図面とともに説明する。

図５に示すように、密閉容器１０の内部には、圧縮機構部１、電動機部７を構成する回転子６と固定子５、電動機部７の回転力を圧縮機構部１に伝達するクランク軸２、クランク軸２を支承する軸受部材３と副軸受部４ａの副軸受部材４が設置され、さらに軸受部材３には軸受部の潤滑に供された油を一時回収する容器１１が配設されている。また、密閉容器１０には、低圧冷媒ガスを吸入するための吸入管８、圧縮機構部１で圧縮された高圧冷媒ガスを密閉容器の外部へ吐出するための吐出管９が設けられ、クランク軸２の端部には歯車ポンプ１５０が設けられている。

上記構成において、電動機部７の回転子６が回転すると、この回転力はクランク軸２によって圧縮機構部１に伝達される。圧縮機構部１に回転力が伝達されると、冷媒ガスに圧縮作用が生じる。この結果、吸入管８より吸入された低圧冷媒ガスは、圧縮機構部１で高圧冷媒ガスに圧縮されて、いったん密閉容器１０内の吐出口側空間１４に吐出された後、軸受部材３に設けられた連通口１２を通過し電動機側空間１７に流入する。その後高圧冷媒ガスの主流は、固定子５に設けられた切り欠き部１３を通り、副軸受側空間１８に至り、最終的に吐出管９より冷凍サイクル（図示せず）中へ吐き出される。

一方、歯車ポンプ１５０は、ポンプケース１５１に歯車対５２とストレーナ１５７とストレーナで捕獲した油中の異物を溜める異物溜め室１５５と油吸入ノズル１５６を内蔵する構成となっており、ポンプケース１５１を蓋板１５３で覆い、ねじ１５２を４本用いて締結することにより、ポンプケース１５１に歯車対５２を配設するくぼみ６０ａと蓋板１５３とで歯車室６０を構成する一方、ねじ１５２の締結力によりポンプケース１５１と蓋板１５３の密着性を維持し、油や冷媒ガスに対するシール性を確保することを狙った構成となっている。また、図６、図７に示すようにポンプケース１５１には歯車室６０に接して油溜め６１が配設されており、ポンプ始動時に歯車対５２に油が潤滑シール油として供給される構成になっている。また、ストレーナ１５７はステンレス製スクリーン１５７ａをステンレス製板枠１５７ｂで挟み込み、スポット溶接で固定する構成となっている。一方ステンレス製板枠１５７ｂにはバネ性を有した板材を突起形状に配設している。図７に示すようにこの突起物１５７ｃにより、ストレーナ１５７をポンプケース１５１に装着時、ストレーナ１５７がポンプケース１５１のストレーナ装着面に密着することにより、異物溜まり室１５５の異物が歯車室６０に侵入することを防止している。

以上の構成の歯車ポンプ１５０が図５に示すようにクランク軸２の端部に配設され、副軸受部材４に嵌合挿入されてボルト１５４を２本使用してポンプケース１５１部を副軸受部材４のポンプ取付座面に締結することにより取り付けられている。クランク軸２の端部の形状はＤカット形状となっており、内歯車５２ｂのＤカット形状の穴部に挿入されている。クランク軸２と内歯車５２ｂのＤカット形状部を介してクランク軸２による駆動力を内歯車５２ｂに伝達し内歯車５２ｂと外歯車５２ａで構成される歯車対５２の噛み合わせ回転運動により生じるポンプ作用により歯車ポンプ１５０を作動させる。電動圧縮機の作動時、密閉容器１０の下部の潤滑油溜め１５の潤滑油は、歯車ポンプ１５０の油吸入ノズ
ル１５６を介して歯車ポンプ１５０内部に汲み上げられた後、油中の異物を捕獲するためにストレーナ１５７を通り歯車対５２に供給される。この後、前記歯車対５２のポンプ作用により油は蓋板１５３に設けられた油通路１５３ｂに送り出され、油通路１５３ｂからクランク軸２に設けられたクランク軸油通路１６を通り、圧縮機構部１へ供給される。この潤滑油の大半の部分は軸受部材３とクランク軸２との摺動面などを潤滑した後、軸受部材３に配設された油回収容器１１に回収された後油回収容器１１に配設された連通口１１ａより排出され、重力の作用により落下し、密閉容器１０の下部の潤滑油溜め１５に戻る。また、残りの潤滑油は圧縮機構部１から高圧冷媒ガスとともに密閉容器１０内に吐き出され、電動圧縮機内部を移動する間に高圧冷媒ガスから分離され、同じく重力の作用により落下し、密閉容器１０の下部の潤滑油溜め１５に戻る。

しかしながら、従来技術の歯車ポンプではストレーナがポンプケース内に構成されているため、スクリーン面の形状がほぼ矩形になり、スクリーンの面積を増加させ、油中の異物の捕獲性能を向上させようとしてもスクリーンの面積の増加に比べてストレーナの周囲の全長寸法が大きくなり、結果としてポンプケースの厚さ寸法も大きくなるため、先に述べたようにポンプケースの厚さ寸法を小さくする必要から十分なスクリーン面積を確保することができない。

また、ストレーナの板枠に設けたバネ性突起でストレーナをポンプケースと密着させているので、バネ性突起のバネ力のばらつきにより、ストレーナとポンプケースとの密着性にもばらつきが生じる。

また、ストレーナの取付方式が、ポンプケースのストレーナ室にストレーナを挿入し、挿入口を蓋板で覆う方法であるため、ポンプケースとストレーナと蓋板との間で、隙間が生じることが避けられず、ストレーナにより油中の異物を捕獲するというストレーナの機能が完全には達成されない。

これらの結果、油の中に含まれる異物の内、微小な異物がストレーナの板枠とポンプケースの隙間を通過し、油の流れと共に電動圧縮機本体の圧縮機構部の摺動部に至り、この微小異物が摺動部の焼き付きを誘発させ、電動圧縮機の性能に著しい影響を及ぼす可能性を完全に排除できないという問題を生じる。

さらに、電動圧縮機の構成が横置き型の場合と縦置き型の場合とでは、密閉容器内部の潤滑油溜めの配置が異なるため、潤滑油溜めから油を歯車ポンプに汲み上げるために、歯車ポンプの油吸入ノズルの配設位置が異なる仕様の歯車ポンプを準備する必要が生じていた。

本発明は上記従来技術の課題を解決するもので、性能および信頼性の高い電動圧縮機を提供することを目的とするものである。

前記従来の課題を解決するために本発明の密閉型電動圧縮機は、歯車対を収納するポンプケースの反副軸受側端面に歯車対収納空間を覆うように油連通口を有する蓋板を配置し、さらに蓋板の反歯車対側を覆うように配置されて蓋板との間で油溜めを形成するポンプカバーと、蓋板側とポンプカバー側とを仕切るストレーナを配置し、油溜めの底部に異物溜めを形成するようにポンプカバーにくぼみを設けたものである。
これによって、ストレーナで捕獲された異物によりストレーナのスクリーン部の目詰まりの進行を抑えることができる。

本発明の密閉型電動圧縮機は、密閉容器内に圧縮機構部と、この圧縮機構を駆動する電動機と、この電動機の回転力を前記圧縮機構部に伝達するためのクランク軸とを配設し、クランク軸の端部に歯車ポンプを配設した電動圧縮機において、歯車ポンプの歯車対以外の部品をポンプケースの反副軸受側に配置し、油溜めには異物を捕獲するストレーナを設け、さらに油溜めの底部には異物を溜めておく異物溜めを設けたので、歯車対に供給される油から確実に異物を除去できる。

この結果、歯車対および歯車室の壁面およびクランク軸の歯車対駆動部および歯車対の歯車曲線部などに異常摩耗が生じることを排除でき、信頼性と性能の高い電動圧縮機を提供することができる。

上記の課題を解決するために本発明は、歯車ポンプのポンプケースには歯車対だけを内蔵する構成として、油吸入ノズルおよび異物溜め部およびストレーナを歯車対の回転軸の方向に蓋板を挟んで歯車対と対向した位置に配設する一方で、蓋板には凹部形状の油通路に加え、歯車対への油連通口を設けたものである。

また本発明は、歯車ポンプのストレーナの枠部を樹脂により製作し、あるいはプレス部品の枠で構成したものである。

また本発明は、歯車ポンプの異物溜め部をポンプカバーを挟んで歯車対と対向した位置に配設し、ポンプカバーに異物溜めを設けるとともに、ポンプカバーに異物溜めのくぼみを設けているので、ストレーナで捕獲された油中の異物によるストレーナのスクリーン部表面の目詰りの進行を抑える事ができる。

また本発明は、歯車ポンプのストレーナをスクリーンに樹脂枠を射出成形により取付けて構成しているので、ストレーナを円形薄型かつ単純形状に構成出来る。

そして、前記樹脂枠をグラファイト１０〜５０％含有のＰＢＴ樹脂で成形しているので、樹脂枠の強度を充分に保ちながら余肉を削減することが出来ると共に形状精度も充分に確保する事が出来る。

そして、ストレーナをスクリーンに樹脂枠を射出成形により取付け、樹脂枠とスクリーン面との間に段差を設けているので、ストレーナと蓋板を組み合わせたとき、ストレーナが蓋板の油通路部分の突起と干渉することがないので、歯車ポンプの厚さ方向の寸法を短く設定し、容積を小型化することができる。

また本発明は、歯車ポンプのストレーナをスクリーンとプレス部品の枠とで構成しているので、ストレーナを円形薄型かつ単純形状に構成出来る一方で、ストレーナの枠部をポンプカバーに圧入やスポット溶接などを施して取り付ける事により、ストレーナとポンプカバーとを一体的に取り扱う事ができる。

（実施の形態１）
以下本発明の実施の形態１における密閉型電動圧縮機について、密閉型電動スクロール圧縮機を例にとり図面とともに説明する。

図１において、歯車ポンプ５０は、ポンプケース５１を副軸受部４ａの副軸受部材４に嵌合挿入し、ねじ５９によりポンプケース５１と蓋板５３とポンプカバー５４とが共締め
され副軸受部材４のポンプ取付座面に締結されている。ポンプケース５１に設けたくぼみ６０ａには外歯車５２ａおよび内歯車５２ｂで構成される歯車対５２が装着されており、蓋板５３でポンプケース５１を覆うことにより、蓋板５３とくぼみ６０ａで歯車室６０が構成され、歯車対５２は歯車室６０内に封入された構造となる。さらに、内歯車５２ｂの中央部にはＤカット形状の穴が設けられており、この穴にクランク軸２の端部のＤカット形状部分が嵌合挿入されクランク軸２により伝達される回転力を内歯車５２ｂに伝達し、内歯車５２ｂと外歯車５２ａの噛み合わせ回転運動により歯車対５２にポンプ作用を生じさせ、歯車ポンプ５０を作動させる。

一方、蓋板５３には油吸入ノズル５６から汲み上げられた油を歯車対５２へ導くための油連通口５３ａが配設され、さらに、歯車対５２に到達した油をクランク軸２に設けたクランク軸油通路１６へ導くためのくぼみ形状のポンプ油通路５３ｂが配設されている。

一方、蓋板５３を挟んで歯車対５２と対向した配置にポンプカバー５４が取り付けられ、ポンプカバー５４と蓋板５３で異物溜め部５５および油溜め部５８が構成される。さらに、ポンプカバー５４には段差部が設けられており、この段差部に円形薄型形状の樹脂枠にステンレス製あるいは真鍮製、鉄製などのメッシュが取り付けられたストレーナ５７が嵌合挿入され、ストレーナ５７の樹脂枠端面がポンプカバー５４の端面に対して電動圧縮機の軸方向にわずかに突き出ている。このため、ポンプカバー５４をねじにより、蓋板５３およびポンプケース５１とともに副軸受部材４に共締め締結したとき、ストレーナ５７がその厚さ方向の円形両端面でポンプカバー５４の段差部と蓋板５３により挟み込まれる構成となり、ポンプカバー５４とストレーナ５７およびストレーナ５７と蓋板５３が密着する。一方、ポンプカバー５４の頭部は内側方向にパイプ形状に折返し加工が施されており、このパイプ形状部分にポリエチレンテレフタレート等の樹脂製チューブで作られた油吸入ノズル５６が挿入され、さらに油吸入ノズル５６に加熱による塑性変形加工を施してポンプカバー５４の折返し加工部の形状に密着した状態で折返し加工が施され取り付けられている。また、油吸入ノズル５６の先端部は密閉容器１０内の潤滑油溜め１５内に配設されている。

以上の構成で、副軸受部４ａと歯車対５２との距離を従来技術による歯車ポンプの構成に比べて短く設定できるので、電動圧縮機の運転時にクランク軸２の先端部の振れ回りを小さく抑える事ができる。この効果により、クランク軸２の端部に配設された歯車対５２は歯車室６０内でこじれを生じる事なく回転する。このため、歯車対５２や歯車室６０の壁面に異常摩耗を生じる事がなくなる一方で、歯車対５２の回転による異音が生じることもなくなる。

次に、本実施例における歯車ポンプ作動時の油の流れはつぎに述べる通りである。歯車ポンプ５０が作動すると、電動圧縮機の潤滑油溜め１５の油は歯車対５２のポンプ作用により油吸入ノズル５６を介して異物溜め部５５に導かれる。さらに、ポンプカバー５４に嵌合挿入されたストレーナ５７は、油連通口５３ａを覆うように配設されているので、油はストレーナ５７で油中の異物が捕獲された後油連通口５３ａを介して歯車対５２に汲み上げられる。歯車対５２に汲み上げられた油は蓋板５３に設けられたポンプ油通路５３ｂを通りクランク軸２に設けられたクランク軸油通路１６に導かれ、最終的に圧縮機構部１へ供給される。

また、図２に示すように蓋板５３とポンプケース５１の組み合わせ面やポンプケース５１とクランク軸２の組み合わせ部にシール材６２ａや６２ｂを配設することにより、歯車ポンプ５０のシール性能が向上する。さらに、ポンプカバー５４に異物溜めのくぼみ５４ｂを設け、ストレーナで捕獲された油中の異物をこれに堆積させることによりストレーナのスクリーン部表面の目づまりの進行を抑える事ができる。さらに、ストレーナの枠をプ
レス加工により金属部品で製作し、ポンプカバー５４にスクリーンを枠で挟むように配設し、スポット溶接や圧入などの加工を施してポンプカバー５４に枠を取付けてストレーナ５７を構成する事ができる。

（実施の形態２）
また、図３または図４に示すように樹脂枠５７ｂとスクリーン５７ａとの間に段差を設けると、ポンプ組立時にストレーナ５７が蓋板５３に設けた油通路５３ｂのプレス加工による突起部分に干渉する事がない。

さらに、ストレーナの樹脂枠をグラファイト１０〜５０％含有のＰＢＴ樹脂で成形すると、樹脂枠の強度が向上するので樹脂枠の余肉を削減できると共に成形時の形状精度も向上する。

なお、図１から図４の実施例は、密閉型電動スクロール圧縮機の例を説明したが、本発明は、スクロール圧縮機に限らず、他の密閉型電動圧縮機、たとえば密閉型ロータリー圧縮機に適用されることはいうまでもない。

以上のように本発明にかかる密閉型圧縮機は、潤滑油ポンプをコンパクトに構成でき、信頼性が高く、性能の良い圧縮機を実現できるので空気調和装置や冷蔵庫等の冷凍機器のほかに、ヒートポンプを応用した給湯器や乾燥機等の用途に適用できる。

本発明実施の形態１における密閉型電動スクロール圧縮機の部分断面図 本発明実施の形態１における歯車ポンプの断面図 本発明実施の形態２におけるストレーナの平面図と断面図 本発明実施の形態２におけるストレーナの平面図と断面図 従来例の密閉型電動スクロール圧縮機の断面図 従来例の歯車ポンプの平面図 従来例の歯車ポンプの断面図

符号の説明

１ 圧縮機構部
２ クランク軸
３ 軸受部材
４ 副軸受部材
５ 固定子
６ 回転子
１０ 密閉容器
１５ 潤滑油溜め
１６ クランク軸油通路
５０ 歯車ポンプ
５１ ポンプケース
５２ 歯車対
５２ａ 外歯車
５２ｂ 内歯車
５３ 蓋板
５３ａ 油連通口
５３ｂ ポンプ油通路
５４ ポンプカバー
５５ 異物溜め
５６ 油吸入ノズル
５７ ストレーナ
５８ 油溜め
６１ 磁石
６２ シール材

Claims (4)

1. 底部に潤滑油溜めを有する密閉容器内にクランク軸によって連結された電動機と圧縮機構部およびクランク軸を電動機の反圧縮機構部側で回転自在に支持する副軸受とを収納し、前記副軸受を収納保持する副軸受部材に前記クランク軸内部に設けたクランク軸油通路へ前記潤滑油溜めの油を汲み上げて供給する歯車ポンプを配置した密閉型電動圧縮機であって、前記歯車ポンプは、前記クランク軸により駆動される歯車対を収納するポンプケース、および該ポンプケースの反副軸受側端面に前記歯車対収納空間を覆うように配置されて前記歯車対に油を吸入する油連通口を有する蓋板、および該蓋板の反歯車対側を覆うように配置されて蓋板との間に油溜めを形成するポンプカバー、および前記ポンプカバーから延設されて先端が潤滑油溜めに浸漬された油吸入ノズルとからなり、前記油溜めを蓋板側と油吸入ノズル側とに仕切るように油中に含まれる異物を捕獲するストレーナを配置し、前記油溜め空間の底部に異物溜めを形成するようにポンプカバーにくぼみを設けた密閉型電動圧縮機。
2. ストレーナが異物を捕獲するスクリーンと、該スクリーン外周縁部に射出成形により一体成形された樹脂枠とからなり、前記スクリーンの面方向に沿って樹脂製のリブを樹脂枠と一体に成形し、かつ、樹脂の材質がグラファイト１０〜５０％含有のＰＢＴ樹脂である請求項１記載の密閉型電動圧縮機。
3. 樹脂枠とスクリーン面との間に厚さ方向の段差を設けた請求項２記載の密閉型電動圧縮機。
4. ストレーナが異物を捕獲するスクリーンと、該スクリーン外周縁部に板金プレス加工により一体成形された金属枠とからなる請求項１記載の密閉型電動圧縮機。