JP2005042577A

JP2005042577A - 密閉型電動圧縮機

Info

Publication number: JP2005042577A
Application number: JP2003201461A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Ono; 雅彦小野; Masaki Koyama; 昌喜小山; Kazuo Sekigami; 和夫関上; Yoichi Murai; 洋一村井; Yoichi Inoue; 陽一井上
Original assignee: Hitachi Home and Life Solutions Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2005-02-17

Abstract

【課題】高速回転域における給油ポンプからの油の過給油を低減できる容積型ポンプを具備してなる圧縮機を提供する。
【解決手段】圧縮機のケーシング内に格納したトロコイドオイルポンプのアウターロータの外径形状をテーパ状若しくは段差状にして、トロコイドオイルポンプを格納するケーシングをトロコイドオイルポンプの厚さよりも大きくする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷媒ガスを用いた冷凍サイクルに使用される密閉型電動圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の密閉型電動圧縮機の一例は、特開２００２―９８０５５号公報に示すように、密閉容器の底部に潤滑油が貯留される油溜まりを有し、その密閉容器内に、回転力を発生する電動機と、電動機により駆動される圧縮機構とを備えた密閉形電動圧縮機が開示されている。さらに、この圧縮機には、電動機、圧縮機構を連結するシャフトを回転自在に支持する軸受に、潤滑油を送り出すための容積型ポンプが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２―９８０５５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の圧縮機の構成では、回転軸の回転数が高回転になるにつれて容積型ポンプからの吐出量が比例的に増加してしまう。そのため、高回転時においては過給油となってしまい、動力損失の増加を引き起こす。または圧縮機構の摺動部を通過した油が密閉容器内を飛散する量が増加してしまい、冷媒とともに密閉容器外へ吐出され、油溜りの油面低下を招き、容積型ポンプに油が吸入されなくなる。従来の圧縮機はそれ等の課題を有していた。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、高回転時の油の過給油を低減した密閉型電動圧縮機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、密閉容器の内部に、作動ガスを圧縮するための圧縮機構を駆動する回転軸と、この回転軸を駆動する回転数が可変な電動機と、密閉容器底部に貯留される油を前記回転軸内部の連通孔に送出する、トロコイド歯を備えたインナーロータとアウターロータとからなり押除け容積が可変であるポンプと、を備えたことにより達成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の密閉型電動圧縮機に設けられた容積型ポンプは、インナーロータとアウターロータの噛み合いを回転軸方向に変化させ、押除け容積が可変なトロコイド歯を用いたポンプである。それらのインナーロータとアウターロータの噛み合いは、ポンプが格納されるケーシング内にて行われている。インナーロータは回転軸に固定され、アウターロータが回転軸の軸方向に上下することにより押除け容積が変化する。
【０００８】
このアウターロータは、図３に一例を示すが、外径形状を下部外径Ｄ１＜上部外径Ｄ２にすることで、回転により外径Ｄ１のアウターロータ下部と、外径Ｄ２のアウターロータ上部とに潤滑油からの圧力差が生じる。この圧力差により、アウターロータは回転数の増加に伴い回転軸方向に上昇して、インナーロータとの噛み合いを減少させる。この噛み合いの減少により、インナーロータとアウターロータで形成される押除け容積が減少して、高回転時のトロコイドオイルポンプからの過給油を低減できる。
【０００９】
本発明の実施の形態においては、容積型のトロコイドオイルポンプを具備したスクロール圧縮機において、トロコイドオイルポンプのインナーロータとアウターロータの噛み合いによって生じる押除け容積を回転数によって変化させる。具体的には、トロコイドオイルポンプを構成するアウターロータの外径形状を、テーパ状や段差状に寸法差を付けることで、インナーロータに伴いアウターロータが回転を始めると、アウターロータ下端と上端で圧力差が生じトロコイドオイルポンプが格納されるケーシングの隙間分アウターロータが圧力の低い方へ移動することで、インナーロータとの噛み合いによって生じる押除け容積が減少し、高回転時のポンプからの吐出量を減少させるものである。本発明の一実施例を図面に従って述べるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１０】
図４に本発明の一実施形態を説明する密閉型スクロール圧縮機の縦断面を示した。密閉容器１内の上部には、固定スクロール４１、旋回スクロール４２からなる圧縮機構４３が設けられ、旋回スクロール４２の自転を防止するためのオルダムリング４４は旋回スクロール４２の下側に設けられている。また回転軸１３を回転させて圧縮機構４３を駆動する電動機４５も密閉容器１内に設けられている。
【００１１】
圧縮機構４２に回転力を伝える回転軸１３の下端には容積型ポンプとして曲線を歯車の歯に用いた容積型ポンプであるトロコイドオイルポンプ２が装着され、トロコイドオイルポンプ２が格納されるケーシング１５には密閉容器底部の油溜り１９に没入された油吸込み管１７が接続されている。圧縮機構４２へ吸入管４６から吸入された冷媒は、固定スクロールと旋回スクロールの渦巻羽根に囲まれた圧縮室４７で圧縮され、吐出孔４８から吐出管４９を通り密閉容器１の外部へ吐出される。
【００１２】
トロコイドオイルポンプ２によって油溜りから吸い込まれた油は、回転軸軸内部に設けられた連通孔１４を通り、各摺動部へ吐出される。この場合の摺動部は旋回スクロール部材４２の軸受や回転軸１３の主軸受や副軸受等である。それらの摺動部へ吐出された油は、摺動部を潤滑した後、油溜りへ戻るようにしている。
【００１３】
図１は図４に示されたスクロール圧縮機の要部を示す縦断面図である。インナーロータ１１は回転軸１３の下端に結合されている。インナーロータ１１とアウターロータ１２は共にケーシング１５内に格納される。本実施例においては、厚さ３．５ｍｍ、最大外径２１．０ｍｍのトロコイドオイルポンプを用いた。ケーシング１５のトロコイドオイルポンプ格納部は、格納するトロコイドオイルポンプの厚さよりも深く、トロコイドオイルポンプ２とケーシング１５との隙間を０．５ｍｍとした。この隙間は、トロコイドオイルポンプの厚さや所望する吐出量の低減量等から決定すればよいが、あまり隙間を大きくしすぎてしまうと、歯車部分の噛み合いが減少してしまい、加工誤差による傾き等から偏摩耗が発生する恐れがある。また、この偏摩耗によってインナーロータとアウターロータの歯車部分の隙間が大きくなり、ポンプ作用が得られなくなる恐れがあるため、設定するトロコイドオイルポンプの厚さとケーシングとの隙間は、トロコイドオイルポンプの厚さの１／２以下が好ましい。
【００１４】
ケーシングカバー１６には、トロコイドオイルポンプの吸込み側流路２１と、吐出側流路２２を設けてあり、油溜めに没入された油吸込み管１７を吸込み側流路２１に接続した。この油吸込み管には油中に没入された先端に異物を混入させないための網１８を取り付けた。アウターロータ１２の外径形状は、下部外径＜上部外径となるようにテーパ状とした。
【００１５】
回転軸が停止している状態では、アウターロータ１２はケーシングカバー１６に接触しており、回転軸の回転増加に従いトロコイドオイルポンプが回転を始めると、油溜りの油は油吸込み管を経て、トロコイドオイルポンプの吸込み側へ入り、順次圧縮されトロコイドオイルポンプの吐出側から回転軸１３内部の連通孔１４を通り、圧縮機構や軸受の各摺動部へと吐出される。回転数が増加すると、ケーシング内のアウターロータが上昇し、インナーロータと形成する押除け容積が減少することによりトロコイドオイルポンプからの吐出量が低減できる。
【００１６】
トロコイドオイルポンプからの油吐出量の特性を比較例である従来例と共に図２に示す。同図には比較例として、トロコイドオイルポンプとケーシングの隙間をできるだけ小さくして、アウターロータの外径形状は下部外径＝上部外径となるようにした一般的なトロコイドオイルポンプを用いた場合を示している。トロコイドオイルポンプの理論押除け容積は同じであり、例えば６０Ｈｚにおいて９００ｃｍ^３／ｍｉｎ程度である。この比較例では、回転数に対して比例的に吐出量が増加している。本実施例では、回転数約２、０００ｍｉｎ^−１までは、図９の模式図に示すようにインナーロータとアウターロータは噛み合った状態であるが、高速回転の８、０００ｍｉｎ^−１では図１０の模式図に示すように、アウターロータが移動しておりインナーロータとの噛み合い、即ち押除け容積が減少している。よって、低速回転時には吐出量を確保して、高速回転時において増加傾向を低減でき、最大で約３０％の吐出量を低減できた。本実施例においては、トロコイドオイルポンプとケーシングの隙間を０．５ｍｍとしたが、この隙間を大きくすることで、さらに高速回転時の吐出量を低減可能である。
【００１７】
以上の通り、本実施例によれば回転数が高速になっても、トロコイドオイルポンプの押除け容積が減少するため、固定スクロールと旋回スクロールからなる圧縮機構や軸受への過給油を低減することができる。この結果、圧縮機の動力損失を低減できる。また、油の飛散が低減でき、トロコイドオイルポンプに油が吸入されにくくなるという課題を解消できる。
【００１８】
本発明の第二の実施例は、トロコイドオイルポンプ２のアウターロータの外径形状を図５に示す如く部分的にテーパ状にした場合である。その他は前述の実施例と同様である。この場合、前述の実施例とほぼ同様に回転軸の回転に伴いトロコイドオイルポンプのインナーロータとアウターロータの形成する押除け容積が減少して、高速回転での油吐出量の低減ができた。
【００１９】
本発明の第三の実施例は、トロコイドオイルポンプのアウターロータの外径形状を図６に示すように段差状にした場合である。その他は第一の実施例と同様である。この場合においても第一の実施例と同様に高速回転での油吐出量の低減ができた。
【００２０】
本発明の第四の実施例は、トロコイドオイルポンプのアウターロータの外径形状を図７に示すように部分的に段差状にした場合である。その他は第一の実施例と同様である。この場合においても第一の実施例と同様に高速回転での油吐出量の低減ができた。
【００２１】
本発明の第五の実施例は、図８に示すように第一の実施例のアウターロータの側面にくさび効果を発する凹みを設けた場合である。この場合においても実施例一と同様に高速回転での油吐出量の低減ができ、さらに、側面の摺動面積が凹み分減少したことにより、トロコイドオイルポンプの回転に伴う機械的損失をも低減することができた。この第五の実施例においては、アウターロータの側面のみに凹みを設けたが、インナーロータの側面のみに形成しても、インナーロータとアウターロータの両方の側面に形成しても、片側の側面だけでもなんら差し支えない。また、アウターロータの端部を、本発明の効果を損なわない程度に面取り加工を行ってもかまわない。
【００２２】
なお、各実施例はスクロール圧縮機用の給油ポンプの例で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、スクロール圧縮機以外のトロコイドオイルポンプとして用いる装置、あるいはトロコイドオイルポンプ単体であってもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、高速回転時において摺動部への過給油が低減でき、信頼性の高い容積型電動圧縮機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるスクロール圧縮機１の要部縦断面図である。
【図２】トロコイドオイルポンプからの油吐出量を示す図である。
【図３】本発明の一実施例に係るアウターロータの形状説明図である。
【図４】本発明の一実施例に係るスクロール圧縮機の縦断面図である。
【図５】本発明の他の実施例に係るアウターロータの形状説明図である。
【図６】本発明の他の実施例に係るアウターロータの形状説明図である。
【図７】本発明のさらに他の実施例に係るアウターロータの形状説明図である。
【図８】本発明の他の実施例に係るアウターロータの形状説明図である。
【図９】本発明の一実施例に係るアウターロータの模式図である。
【図１０】本発明の一実施例に係るアウターロータの模式図である。
【符号の説明】
１スクロール圧縮機、２トロコイドオイルポンプ、１１インナーロータ、１２アウターロータ、１３回転軸、１４連通孔、１５ケーシング、１６カバー、１７油吸込み管、１８網、１９油溜り、２１吸込み側流路、２２吐出側流路、４１固定スクロール、４２旋回スクロール、４３圧縮機構、４４オルダムリング、４５電動機、４６吸入管、４７圧縮室、４８吐出孔、４９吐出管。

Claims

密閉容器の内部に、作動ガスを圧縮するための圧縮機構を駆動する回転軸と、この回転軸を駆動する回転数が可変な電動機と、密閉容器底部に貯留される油を前記回転軸内部の連通孔に送出する、トロコイド歯を備えたインナーロータとアウターロータとからなり押除け容積が可変であるポンプと、を備えた密閉型電動圧縮機。
前記ポンプを格納するケーシング内において、前記アウターロータが回転軸方向に上下動するスペースを備えた請求項１記載の密閉型電動圧縮機。
前記アウターロータは、その外周部の少なくとも一部が回転軸方向に半径が異なる請求項１記載の密閉型電動圧縮機。