WO2002090774A1 - Compresseur electrique hermetique - Google Patents

Description

明 細 書 密閉型電動圧縮機 技術分野

本発明は電気冷蔵庫やエア一コンディショナ一、 あるいは自動販売機 等に使用される密閉型圧縮機に関するものである。 背景技術

冷蔵庫やエアーコンディショナー等に使用される圧縮機として、 電動 要素と圧縮要素を密閉容器内に収容した密閉型電動圧縮機が広く利用さ れ、 例えば、 先行技術として米国特許 5 , 2 2 8， 8 4 3号公報に開示 され、 図 6に示すような構成が開示されている。

以下、 図面を参照しながら上記従来技術の密閉型電動圧縮機について 説明する。 なお以下の説明において、 上下の関係は、 密閉型電動圧縮機 を正規の姿勢に設置した状態を基準とする。

図 6は従来技術の密閉型電動圧縮機の断面図で、密閉容器 2 0 1内に、 固定子 2 0 2、 回転子 2 0 3からなる電動要素 2 0 4、 および電動要素 2 0 4によって駆動される圧縮要素 2 0 5を収容する。 密閉容器 2 0 1 内の下部にはオイル 2 0 7が貯留されている。 次に圧縮要素 2 0 5の詳 細を以下に説明する。 クランクシャフト 2 0 8は、 回転子 2 0 3に圧入 固定した主軸部 2 0 9および主軸部 2 0 9に対し偏心して形成された偏 心部 2 1 0を有するとともに、 主軸部 2 0 9の内部にはオイルポンプ 2 1 1がオイル 2 0 7中に開口するように設けてある。 偏心部 2 1 0の内 部に設けた連通穴 2 1 2の一端が偏心部 2 1 0の上端部に開口し、 他端 は主軸部 2 0 9の外周に形成した油溝 2 1 3によってオイルポンプ 2 1 1に連通している。 シリンダブロック 2 1 4は、 略円筒形の圧縮室 2 1 5を有するとともに主軸部 2 0 9を軸支する軸受け部 2 1 6を有し、 電 動要素 2 0 4の上方に形成されている。 ピストン 2 1 7が圧縮室 2 1 5 に嵌入され、 偏心部 2 1 0との間を連結手段 2 1 8によって連結されて いる。 圧縮室 2 1 5の端面には圧縮と吸入の弁が設けられたバルブプレ ート 2 1 9が設けられ、 さらにその外部に吐出側と吸入側に仕切られた 空間を有するへッド 2 2 0を設けている。 サクションチューブ 2 2 1が 密閉容器 2 0 1に固定されるとともに冷凍サイクルの低圧側（図示せず） に接続され、 冷媒ガス （図示せず） が密閉容器 2 0 1内に導かれる。 サ クシヨンマフラー 2 2 2がシリンダブロック 2 1 4の下方に位置し、 バ ルブプレ一ト 2 1 9とへッド 2 2 0に挟持されることで固定され、 一端 がへッド 2 2 0の吸入側に連通してバルブプレート 2 1 9の吸入弁を介 して圧縮室 2 1 5に連通し、 他端は密閉容器 2 0 1に設けたサクション チューブ 2 2 1近傍に設けた開口部 2 2 3に通ずる消音空間 2 2 4を形 成する。

次に以上のような構成における一連の動作について説明する。 電動要 素 2 0 4の回転子 2 0 3はクランクシャフト 2 0 8を回転させ、 偏心部 2 1 0の運動が連結手段 2 1 8を介してピストン 2 1 7に伝えられるこ とでピストン 2 1 7は圧縮室 2 1 5内を往復運動する。 サクションチュ ーブ 2 2 1を通して密閉容器 2 0 1内に導かれた冷媒ガスはサクション マフラー 2 2 2の開口部 2 2 3から吸入され、 圧縮室 2 1 5内で連続し て圧縮される。 一方、 クランクシャフト 2 0 8が回転することで、 オイ ルポンプ 2 1 1によってオイル 2 0 7が吸引され、 油溝 2 1 3から上方 へ導かれ、 連通穴 2 1 2を経て偏心部 2 1 0の上端から密閉容器 2 0 1 . 内に散布される。 こうして散布されたオイル 2 0 7は冷媒ガスとともに サクシヨンマフラ一 2 2 2の開口部 2 2 3から吸入され、 圧縮室 2 1 5 内でピストン 2 1 7と圧縮室 2 1 5との間の潤滑およびシールをつかさ どる。

しかしながら、 上記した密閉型電動圧縮機は次のような課題を有して いた。 すなわち従来技術の密閉型電動圧縮機は密閉容器 2 0 1内に散布 されたオイル 2 0 7を冷媒ガスと共に開口部 2 2 3から間接的に吸入す るため、 オイル 2 0 7の散布状態によって圧縮室 2 1 5に吸入されるォ ィル 2 0 7の量が大きくばらつき、 その結果、 吸入するオイルの量が少 ない場合は、 圧縮室 2 1 5内でピストン 2 1 7と圧縮室 2 1 5との間の 十分な潤滑ができないことによる摺動部の磨耗の発生やシールが不完全 なことによる冷凍能力の低下が生ずることがあった。

本発明はこれら従来の課題を解決するもので、 圧縮室内へ適量のオイ ルを安定的に供給できる密閉型電動圧縮機を提供することを目的とする _t 発明の開示

本発明の密閉型電動圧縮機は以下の構成を有する。

少なくとも吸入冷媒配管と吐出冷媒配管とを接続した密閉容器と、 密閉 容器内には、 電動要素部と、 電動要素部の上部に設けられ電動要素部に よって駆動される圧縮要素部と、 電動要素部の下部にオイルを溜めるォ ィル貯留部とを有し、 さらに、 オイル貯留部のオイルを圧縮要素部の密 閉容器内に流出供給させるオイル供給機構部と、 圧縮要素部に冷媒を吸 入させる冷媒吸入部に連通し所定空間容積を有する箱体よりなるサクシ ヨンマフラ一部とを備え、 サクションマフラ一部は密閉容器内にオイル が流出供給される位置よりも下方に位置するとともに、 箱体には所定流 量のオイルが吸入される少なくとも一つのオイル吸入穴が設けられてい る密閉型電動圧縮機である。

このように構成とすることにより、 圧縮要素部の密閉容器内に流出供 給されたオイルがサクシヨンマフラー部の箱体に設けられたオイル吸入 穴から安定的に吸入されるため、 圧縮室内に安定的に供給することがで き、 摺動部潤滑が円滑に成される。

さらに、 少なくとも箱体の上面部が密閉容器内にオイルが供給される 位置よりも下方に位置する構成としている。 そのため、 箱体の上部に散 布されたオイルを箱体上部で受けて集めることができるため、 それら集 めたオイルをオイル吸入穴から安定的にサクションマフラーを通して圧 縮室に吸入させることが可能となる。

さらに、 オイル吸入穴はサクションマフラー部の密閉容器の内部側の 面に設けているため、 オイル吸入穴から放射される騒音を低減できる。 さらに、 箱体の側面部に箱体外方部に突出する段差部を設け、 箱体上 面部は少なくとも密閉型電動圧縮機の設置角度以上の傾斜角度とし、 段 差部はオイル吸入穴に向けて下りの傾斜を有し、 段差部の傾斜は少なく とも密閉型電動圧縮機の設置角度以上の傾斜角度とし、 段差部とオイル 吸入穴とを連通する連通溝を設けている。

このような構成とすることにより、 圧縮要素部の密閉容器内に流出供 給されたオイルは、 サクシヨンマフラ一部の箱体上面部に滴下した後、 この上面部を流下した後、 段差部を流下し、 連通溝を通過してオイル吸 入穴に安定的に吸入される。 したがって， 圧縮室へのオイル供給がより 安定的になされる。 図面の簡単な説明 図 1は本発明の実施形態における密閉型電動圧縮機のサクションマフ ラーの立体斜視図である。

図 2は図 1の A— A断面図である。

図 3は図 1の B— B断面図である。

図 4は図 3の正面図である。

図 5は本発明の実施形態における密閉型電動圧縮機の断面図である。 図 6は従来の密閉型電動圧縮機の断面図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図 1は本実施形態における密閉型電動圧縮機のサクションマフラーの 立体斜視図、 図 2は図 1の A— A断面図、 図 3は図 1の B— B断面図、 図 4は図 3の正面図、 図 5は本実施形態における密閉型電動圧縮機の断 面図である。

図 5を用いて本実施形態における密閉型電動圧縮機の構造を説明する 密閉容器 1内には、 固定子 3、 回転子 4からなる電動要素 5と、 電動要 素 5によって駆動される圧縮要素 6とが収容され、 その下部にはオイル 貯留部 3 6が設けられオイル 7が貯留されている。

次に圧縮要素 6の詳細を以下に説明する。 クランクシャフト 8は、 回 転子 4が圧入固定された主軸部 9および主軸部 9に対し偏心して形成さ れた偏心部 1 0を有するとともに、 主軸部 9の内部にはその軸心に対.し 傾斜を持った穴 1 1によって形成されるオイルポンプ 1 2がオイル貯留 部 3 6のオイル 7中に開口するよう設けてある。 偏心部 1 0の内部には 連通穴 1 3が設けられてその一端が偏心部 1 0の上端に開口し、 他端は 主軸部 9の外周に形成した油溝 1 4によってオイルポンプ 1 2に連通す る。 シリンダブロック 1 5は、 略円筒形の圧縮室 1 6を有するとともに 主軸部 9を軸支する軸受け部 1 7を有し、 電動要素 5の上方に形成され ている。 ピストン 1 8が圧縮室 1 6に嵌入され、 偏心部 1 0との間を連 結手段であるコンロッド 1 9によって連結されている。 圧縮室 1 6の端 面を封止して吐出弁 （図示せず） と吸入弁 （図示せず） を設けたバルブ プレート 2 0と、 吐出弁と連通する高圧室 2 1を設けたへッド 2 3が圧 縮室 1 6と反対側に固定される。 サクションチューブ 2 4は密閉容器 1 に固定されるとともに冷凍サイクルの低圧側 （図示せず） に接続され、 冷媒ガス （図示せず） を密閉容器 1内に導く構成となっている。

サクシヨンマフラー 2 5は、 図 5においてシリンダブロック 1 5の下 方に位置し、 バルブプレート 2 0とへッド 2 3に挟持されることで固定 され、一端はバルブプレー卜 2 0の吸入弁を介して圧縮室 1 6に連通し、 他端は密閉容器 1に設けたサクシヨンチューブ 2 4近傍に設けた開口部 2 6に通ずる消音空間 2 7を形成する。

サクションマフラー 2 5の全体を示す立体斜視図を図 1に示し、 図 2 には図 1の A— A断面図を、 また図 3には図 1の B— B断面図を示す。 サクシヨンマフラー 2 5は全体に箱体を形成し、 P B T等のエンジニア リングプラスチックで形成される。 サクションマフラー 2 5の消音空間 2 7となる内部空間とサクションマフラー 2 5の外部とを連通させるォ ィル吸入穴 2 8が、 サクシヨンマフラ一 2 5の側部に設けられている。 オイル吸入穴 2 8が設けられる外側部は、 密閉容器 1の内側に向いた面 としている。 また、 サクシヨンマフラー 2 5の上面部 2 9は、 サクショ ンマフラー 2 5を構成する他の面の厚みに比べて厚くしており、 かつォ ィル吸入穴 2 8が設けられた側面 3 0に向かって傾斜角 ^ェを設けてあ る。 この傾斜角 0 1 は一般的な密閉型電動圧縮機の設置角度の上限であ る 5 ° を超える角度に設定してある。 ここで、 一般的な密閉型電動圧縮 機の設置角度の上限とは、 密閉型電動圧縮機を内蔵した電気冷蔵庫ゃェ ァ一コンディショナ一あるいは自動販売機などの機器本体を設置した時 の床水平面との許容角度である。 オイル吸入穴 2 8の下方には、 段差部 3 1を形成し、 その上面にオイル溜り 3 2が設けられている。 オイル溜 り 3 2はサンクョンマフラ一 2 5の密閉容器の内側に向いた面すなわち 電動要素側に向いた面 3 0で傾斜角 0 ₂を設けてあり、一般的な密閉型電 動圧縮機の設置角度の上限である 5 ° を超える傾斜角 θ ₂でオイル吸入 穴 2 8に向かって傾斜している。 オイル溜り 3 2とオイル吸入穴 2 8を 連通させる連絡溝 3 3が略 V字形状の断面を有して設けられている。 こ こでは連絡溝 3 3の深さを 0 . 1 5 mmに、 オイル吸入穴 2 8の穴径を 0 . 5 mmに設定している。 また、 サクシヨンマフラ一 2 5の上部には、 図 5に示すへッド 2 3の吸入室 2 2に開口する吸入連通部 3 4が設けら れている。 また、 オイル吸入穴 2 8は面取り部 3 5を設けて形成されて いる。

以上のように構成された密閉型電動圧縮機について、 以下その動作を 説明する。 電動要素 5の回転子 4はクランクシャフト 9を回転させ、 偏 心部 1 0の運動がコンロッド 1 9を介してピストン 1 8に伝えられる。 ピストン 1 8は圧縮室 1 6内を往復運動し、 サクションチューブ 2 4を 通して密閉容器 1内に導かれた冷媒ガスがサクションマフラ一 2 5の開 口部 2 6から吸入され、 圧縮室 1 6内で連続して圧縮される。 一方、 ク ランクシャフト 9が回転することで、 オイルポンプ 1 2内で軸心に対し て傾斜を有した穴 1 1によって遠心力がオイル 7に作用し、 オイル貯留 部 3 6よりオイル 7が吸引され油溝 1 4から上方へ導かれ、 連通穴 1 3 を経て偏心部 1 0の上端から密閉容器 1内に散布される。 シリンダブ口 ック 1 5にもオイル 7は散布され、 このオイルはシリンダブ! 0ック 1 5 からサクションマフラー上面 2 9に滴下し、 サクシヨンマフラ一 2 5の 表面を伝わって密閉容器 1の底部へと落下する。 この際、 サクシヨンマ フラー 2 5の電動要素 5側の面 3 0の表面を伝わっていくオイル 7はォ ィル吸入穴 2 8から消音空間 2 7内に吸入され、 さらに吸入連通部 3 4 を通して圧縮室 1 6内に吸入され、 圧縮室 1 6内でピストン 1 8と圧縮 室 1 6との間の潤滑およびシールをつかさどる。

本発明ではサクションマフラ一 2 5の上面 2 9は電動要素 5側の面 3 0に向かって傾斜を設けてあり、その傾斜角 0ェは一般的な密閉型電動圧 縮機の設置角度以上の 5 ° 以上としたことで、 密閉型電動圧縮機の設置 にかかわらずサクションマフラ一 2 5の上面 2 9に滴下したオイル 7の ほとんど全てがオイル吸入穴 2 8を設けた電動要素 5側の面 3 0へと流 れる。 このオイル 7は図 4に示すように、 オイル吸入穴 2 8の下方の段 差部 3 1に設けたオイル溜り 3 2に一定量が保持され、 オイル 7の表面 張力によってオイル吸入穴 2 8へと伝わり、 消音空間 2 7内に吸入され る。 この際、 オイル溜り 3 2も一般的な密閉型電動圧縮機の設置角度の 上限である 5 ° を超える傾斜角 ₂でオイル吸入穴 2 8に向かって傾斜 していることで、 密閉型電動圧縮機の設置にかかわらずオイル吸入穴 2 8の下部にオイル 7が安定的に保持されるため、 消音空間 2 7内に吸入 されるオイル量をほぼ一定に保つことができる。

また、 この消音空間 2 7内に吸入されるオイル量はオイル溜り 3 2と オイル吸入穴 2 8を連絡溝 3 3で連通させることで、 オイルの流量を増 やすことができ、 より確実にオイルを吸入させることができる。

さらには連絡溝 3 3の深さおよびオイル吸入穴 2 8の穴径を変えるこ とでオイルの流れの抵抗を変えることができ、 消音空間 2 7内に吸入さ れるオイル量をコントロールすることが可能である。 ここでは連絡溝 3 3の深さを 0 . 1 5 mmに、 オイル吸入穴 2 8の穴径を 0 . 5 mmに設 定することで、 1時間あたり 1 5 mm³のオイルが吸われるようにしてい る。 1時間あたり 3 mm3 を切ると圧縮室 1 6内でピストン 1 8と圧縮 室 1 6との間の十分な潤滑ができないことによる摺動部の磨耗の発生や シールが不完全なことによる冷凍能力の低下が生ずることがある。

また、 1時間あたり 3 0 mm³を越えると、 吸入したオイルを圧縮する ことによる圧縮仕事の増加による消費電力の増加や、 大量のオイルが冷 凍サイクルに吐出されることでの、 冷凍サイクルの熱交換効率の低下に よる消費電力の増加を招くことがある。 したがって 1時間あたり 3から 3 0 mm³のオイルが吸われるように設定するのが好ましい。

またシリンダブ口ック 1 5からサクションマフラ一 2 5の上面 2 9 8 に滴下したオイル 7はシリンダブロック 1 5の圧縮熱によって加熱され ており、 したがつてその熱がサクションマフラー 2 5の表面を伝わって 消音空間 2 7内の吸入冷媒ガスを加熱する。 吸入冷媒ガスを加熱すると 圧縮機の体積効率が低下するのは周知のことであるが、 本発明ではサク シヨンマフラ一 2 5の材料に熱伝導率の小さい P B T等のエンジニアリ ングプラスチックを使用することで、 シリンダブロック 1 5の圧縮熱に よって加熱されたオイル 7による吸入冷媒ガスの加熱を緩和している。 エンジニアリングプラスチック材にガラス繊維を 1 5 %程度加えること で、 耐熱性と機械強度を増している。 しかし吸入ガスの加熱をさらに低 く抑える方法として、 プラスチック材にガラス繊維を含まなくすること でさらに熱伝導率を 3 0 %小さくすることができる。

また、 特に温度の高いオイル 7が直接落下するサクションマフラー 2 5の上面 2 9の厚みをサクションマフラ一 2 5を構成する他の面の厚み に比べて厚くすることで、 消音空間 2 7内の吸入冷媒ガスの加熱をさら に抑制している。

さらに、 オイル吸入穴 2 8からは消音空間 2 7内の騒音が一部、 漏れ て放射されるが、本発明ではオイル吸入穴 2 8を電動要素 5側の面 3 0、 すなわち密閉容器 1の外部と反対側にその開口部を向けているため、 密 閉容器 1の方向への放射が抑制され、 密閉容器 1を通して外部へ放射さ れる騒音を小さくすることができる。

なお、 上記した構成による作用は、 冷媒やそれに組み合わされるオイ ルの種類を問わずにその効果が発現されることは言うまでもない。 産業上の利用可能性

以上説明したように本発明は、 密閉容器の下部に貯留されているオイ ルを、 電動要素の回転に伴って圧縮要素部が配置された密閉容器内に散 布供給し、 圧縮要素の冷媒吸入部に設けて消音作用をするサクシヨンマ フラー部に滴下させ、 さらにサクションマフラ一部にオイル吸入穴を設 けてオイルを圧縮室に安定して流入させる構成としている。 また、 この オイル吸入穴を密閉容器の内部に向けて開口しているためオイル吸入穴 から放射される騒音を小さくできる。

したがって、 圧縮室内へのオイルが安定的に供給され、 圧縮窒の摺動 部潤滑を円滑にし、 低騒音で安定運転が可能な密閉型電動圧縮機を実現 できる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 少なくとも吸入冷媒配管と吐出冷媒配管とを接続した密閉容器と、 前記密閉容器内には、 電動要素部と、 前記電動要素部の上部に設けられ 前記電動要素部によって駆動される圧縮要素部と、 前記電動要素部の下 部にオイルを溜めるオイル貯留部とを有し、 さらに、 前記オイル貯留部 のオイルを前記圧縮要素部の前記密閉容器内上部に散布供給させるオイ ル供給機構部と、 前記圧縮要素部に冷媒を吸入させる冷媒吸入部に連通 し所定空間容積を有する箱体よりなるサクションマフラ一部とを備え、 前記サクションマフラー部は前記密閉容器内にオイルが散布供給され る位置よりも下方に位置するとともに、 前記箱体には所定流量のオイル が吸入される少なくとも一つのオイル吸入穴が設けられていることを特 徵とする密閉型電動圧縮機。

2 . 前記オイル吸入穴は前記サクシヨンマフラー部の密閉容器の内部側 の面に設けられたことを特徴とする請求項 1に記載の密閉型電動圧縮機。

3 . 前記箱体の上面部が、 前記オイル吸入穴を設けた面に向かって下り 勾配の傾斜を有していることを特徴とする請求項 1または請求項 2に記 載の密閉型電動圧縮機。

4 . 前記箱体の上面部の傾斜が少なくとも密閉型電動圧縮機の設置角度 以上の傾斜角度であることを特徴とする請求項 3に記載の密閉型電動圧 縮機。

5 . 前記箱体の側面部に前記箱体 _:外方部に突出する段差部を設けたこと を特徴とする請求項 1に記載の密閉型電動圧縮機。

6 . 前記段差部は前記オイル吸入穴に向けて下りの傾斜を有することを 特徴とする請求項 5に記載の密閉型電動圧縮機。

7 . 前記段差部の傾斜は少なくとも密閉型電動圧縮機の設置角度以上の 傾斜角度を有することを特徴とする請求項 6に記載の密閉型電動圧縮機 _c

8 . 前記段差部と前記オイル吸入穴とを連通する連通溝を設けたことを 特徴とする請求項 5から 7のいずれかに記載の密閉型電動圧縮機。

9 . 前記オイル吸入穴と前記連通溝とを流入するオイル量が 3 mmV h 〜 3 0 mmV hであることを特徴とする請求項 8に記載の密閉型電動圧 縮機。

1 0 . 前記サクションマフラ一部はプラスチック材料からなることを特 徵とする請求項 1記載の密閉型電動圧縮機。

1 1 . 前記プラスチック材料はガラス繊維を含まない材料であることを 特徴とする請求項 1 0に記載の密閉型電動圧縮機。

1 2 . 前記サクシヨンマフラ一部の箱体の上面部は他の部位に比べ肉厚 としていることを特徴とする請求項 1または請求項 2に記載の密閉型電 動圧縮機。

1 3 .前記電動要素部は外周部の固定子と内周部の回転子より構成され、 前記回転子の回転中心に嵌入固定された主軸部と、 前記主軸部と連結さ れ前記主軸部の軸心から偏心させ前記圧縮要素と連結した偏心軸部とを 備え、 前記回転子の回転によって前記偏心軸部の回転運動をピストンの 往復運動に変換して冷媒を圧縮することを特徴とする請求項 1に記載の 密閉型電動圧縮機。

1 4 . 少なくとも前記主軸部に回転軸心に対して傾斜したオイル通路を 設けたことを特徴とする請求項 1 3に記載の密閉型電動圧縮機。

1 5 . 前記オイル貯留部のオイルが前記電動要素の回転運動によって前 記偏心軸部から前記密閉容器内に散布供給されることを特徴とする請求 項 1 3に記載の密閉型電動圧縮機。