JP2005113750A - スクロール流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】
ロータバランスウェイトが周囲のガスを攪拌することによる攪拌損失を低減し、電動機の入力を減少させる。
【解決手段】
密閉容器１内には、固定スクロール６と旋回スクロール５を有する圧縮機構部及び該圧縮機構部を駆動する電動機３を収容している。電動機の駆動力を旋回スクロールに伝達する駆動軸は、主軸受部４ａと、該主軸受部とは電動機を挟んで反対側に設けられた副軸受部４ｂにより支持されている。電動機のロータ１９の下部にはロータバランスウェイト２１が取り付けられている。このロータバランスウェイトの周囲を覆うようにバランスウェイトカバー５４が副軸受部に取り付けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、駆動軸を主軸受部と副軸受部の両側で支持する構造のスクロール流体機械に関する。

駆動軸を主軸受部と副軸受部の両側で支持した構造のスクロール流体機械としては、特許文献１に記載されたものなどがある。

特開平３−３７３９０号公報

上記の構造のスクロール流体機械においては、特許文献１にも記載されているように、電動機の回転子にロータバランスウェイトを備えるものが多い。しかし、このロータバランスウェイトが周囲のガスを攪拌することによる攪拌損失により電動機の入力が増加することについては何ら配慮が為されていなかった。

本発明の目的は、ロータバランスウェイトが周囲のガスを攪拌することによる攪拌損失を低減し、電動機の入力を減少させることにある。

上記目的を達成するため、本発明の特徴は、固定スクロールと旋回スクロールを有する圧縮機構部及び該圧縮機構部を駆動する電動機を収容した密閉容器と、前記電動機の駆動力を前記旋回スクロールに伝達する駆動軸と、電動機と旋回スクロールの間に設けられ前記駆動軸を支持する主軸受部と、該主軸受部とは電動機を挟んで反対側に設けられ前記駆動軸を支持する副軸受部と、電動機の回転子に設けられたロータバランスウェイトとを備えたスクロール流体機械において、前記ロータバランスウェイトを覆うように前記副軸受部に取り付けられたバランスウェイトカバーを備えることにある。

本発明によれば、ロータバランスウェイトを覆うように副軸受部に取り付けられたバランスウェイトカバーを備えているので、ロータバランスウェイトが回転してもそれにより攪拌されるガスはカバー内のガスに限定され、カバー外側のガスの攪拌を抑制できるから、ロータバランスウェイトによる攪拌損失を大幅に低減できる。この結果、電動機の入力を減少させることができるスクロール流体機械が得られる。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例を示すもので、スクロール圧縮機の全体構造を示す図である。
密閉容器１内には、スクロール圧縮機を構成する圧縮機構部２、これを駆動するモータ（駆動機）３、主軸受部４ａ及び副軸受部４ｂ等が設けられている。圧縮機構部２は旋回スクロール５、固定スクロール６、フレーム７、駆動軸８、自転防止部材（オルダムリング）９等から構成されている。

旋回スクロール５は、鏡板１０上に直立する渦巻き状のラップ１１を有し、鏡板１０の背面には自転防止部材９が設けられている。また、旋回スクロール鏡板の中央部背面には、駆動軸８のクランク部１２が挿入される旋回軸受１３が装着されている。固定スクロール６は鏡板１４に直立する渦巻き状のラップ１５を有し、その外周部には吸入口１６が、鏡板中央部には吐出口１７がそれぞれ設けられている。旋回スクロール５と固定スクロール６は、互いにラップを内側にして組み合わされ、固定スクロール６はフレーム７に締結されている。

モータ３は、密閉容器１に取り付けられたステータ１８と、駆動軸７と一体に締結されたロータ１９等から構成されている。
固定スクロール６の吸入口１６は、密閉容器１に設けた吸入管１８と接続され、更に密閉容器１には吐出管２２が設けられる。

モータ３の回転により駆動軸８が回転すると、旋回スクロール５は自転防止部材９の働きにより姿勢を保ったまま固定スクロール６に対して旋回運動を行う。その旋回運動により生じる不釣り合い力を打ち消す為、ロータ１９と旋回スクロール５との間の駆動軸にはバランスウェイト２０が設けられ、更にロータ１９にはロータバランスウェイト２１が取り付けられている。２４はロータ１９上部に設けた前記バランスウェイト２０の周囲を覆うように配置されたバランスウェイトカバーで、このバランスウェイトカバー２４は主軸受部４ａをフレーム７に固定する軸受押え２５又は前記フレーム７にねじ等で固定されている。２６は主軸受部４ａの潤滑油を密閉容器下部の油溜りに戻すための排油パイプである。

駆動軸８が回転すると、旋回スクロール５及び固定スクロール６とで対象的な一対の密閉空間が形成され、該一対の密閉空間は、スクロールの中心部へ移動するに従ってその容積を減少し、吸入口１６から吸入したガスを圧縮して吐出口１７から密閉容器１内の吐出空間３０に吐出する。吐出されたガスは、吐出空間３０からフレーム７の下部空間３１、３２内に流入し、更に空間４０、４１を通り、最終的には吐出管２２から密閉容器外に吐出される。

図２は図１の副軸受部４ｂ付近の拡大図である。
駆動軸８を支持する副軸受部４ｂは、軸受５１を挿入した副軸受ハウジング５２及びこの副軸受ハウジング５２を締結するための下フレーム５３を有し、下フレーム５３は密閉容器１に固定されている。図５に示すように、副軸受ハウジング５２には、ロータバランスウェイト２１の周囲を覆うようにバランスウェイトカバー５４がねじ２３によって固定されている。

このように構成することにより、ステータ１８とロータ１９の隙間４２を通り、空間４３へ向かって流れてきたガスは、バランスウェイトカバー５４があるために、空間４３に入ることなく、空間４０，４４を通り、最終的には吐出管２２から吐出される。

もし、ロータバランスウェイトカバー２１が無い場合には、図３に示すように、隙間４２から流入してきたガスは空間４３に流入し、ロータバランスウェイト２１により攪拌される。この場合の攪拌損失を図４を用いて説明する。

図4に示すように、ロータバランスウェイト２１の投影面積をＳ、バランスウェイト平均外周速度をＵ、ガスの密度をρ、バランスウェイト平均半径をＲ、回転子の回転角速度をωとすると、攪拌損失Ｗは次式から概算することができる。

Ｗ ∝ ρ×Ｕ２×Ｓ×Ｒ×ω …（１）
上記式（１）から、バランスウェイト平均外周速度U、バランスウェイト平均半径R、回転子の回転角速度ω、及びバランスウェイトの投影面積Sが大きくなるほど攪拌損失が大きくなることがわかる。攪拌損失を減少させるためには、バランスウェイトの形状を攪拌損失を低減できる形状にすることも考えられるが、空間４３に流入してきたガスを攪拌することに変わりはなく、損失を大幅に低減することはできない。

本実施例では、ロータバランスウェイト２１を包囲するようにバランスウェイトカバー５４を設けたことにより、空間４３へ向かって流れてきたガスは、空間４３に流入することが防止され、空間４０へ到達する。この結果、隙間４２からのガスが、ロータバランスウェイト２１によって攪拌されることがなくなるので、攪拌損失による電動機の入力の増加を防ぎ、圧縮機入力を低減できるスクロール圧縮機が得られる。

バランスウェイトカバーを副軸受ハウジングに取り付ける他の例を図６に示す。この例では、バランスウェイトカバー５４ｃを副軸受ハウジング５２に圧入して設けるようにしたもので、このように取り付けても同様の効果が得られる。

バランスウェイトカバーを副軸受部に取り付ける更に他の例を図７に示す。図7は副軸受部４ｂの周辺拡大図を示すもので、図２に相当する図である。
駆動軸８を支持する副軸受部４ｂは、軸受５１を挿入した副軸受ハウジング５２ｂ及びこの副軸受ハウジング５２ｂを締結する下フレーム５３ｂから構成され、更に前記下フレーム５３ｂは密閉容器１に固定されている。この実施例では、下フレーム５３ｂに、ロータバランスウェイト２１を覆うためのバランスウェイトカバー５４ｂを取り付けたものである。

本実施例においても、ステータ１８とロータ１９の隙間４２を通り、空間４３ｂへ向かって流れてきたガスは、バランスウェイトカバー５４ｂにより、空間４３ｂに入ることを抑制され、空間４０ｂ、４４ｂを通って吐出管２２から吐出される。この結果、攪拌損失による電動機の入力の増加を防ぎ、圧縮機入力を低減できる。

本発明のスクロール流体機械の実施例１を示す縦断面図である。 図１に示す副軸受部を拡大して示す拡大断面図である。 従来のスクロール流体機械における副軸受部の構造及びその作用を説明する拡大断面図である。 ロータバランスウェイトによる攪拌損失を説明するための説明図である。 ロータバランスウェイトを覆うロータバランスウェイトカバーの取付け例を説明する説明図である。 本発明の実施例２を示す図で、図２に相当する図である。 本発明の実施例３を示す図で、図２に相当する図である。

符号の説明

１…密閉容器、２…スクロール圧縮機構部、３…モータ（駆動機）、４…副軸受部、５…旋回スクロール、６…固定スクロール、７…フレーム、８…駆動軸、９…自転防止部材（オルダムリング）、１０…鏡板、１１…ラップ、１２…クランク部、１３…旋回軸受、１４…鏡板、１５…ラップ、１６…吸入口、１７…吐出口、１８…ステータ、１９…ロータ、２０…バランスウェイト、２１…ロータバランスウェイト、２２…吐出管、２３…ねじ、２４…バランスウェイトカバー、２５…軸受押え、２６…排油パイプ、３０…吐出空間、３１，３２，４０，４１，４２，４３，４４，４４…空間、５１…軸受、５２，５２ｂ…副軸受ハウジング、５３，５３ｂ…下フレーム、５４，５４ｂ，５４ｃ…バランスウェイトカバー、Ｓ…バランスウェイトの投影面積、Ｕ…バランスウェイト平均外周速度、ρ…ガスの密度、Ｒ…バランスウェイト平均半径、ω…回転子の回転角速度、Ｗ…攪拌損失。

Claims (4)

1. 固定スクロールと旋回スクロールを有する圧縮機構部及び該圧縮機構部を駆動する電動機を収容した密閉容器と、
   前記電動機の駆動力を前記旋回スクロールに伝達する駆動軸と、
   電動機と旋回スクロールの間に設けられ前記駆動軸を支持する主軸受部と、
   該主軸受部とは電動機を挟んで反対側に設けられ前記駆動軸を支持する副軸受部と、
   電動機の回転子に設けられたロータバランスウェイトとを備えたスクロール流体機械において、
   前記ロータバランスウェイトを覆うように前記副軸受部に取り付けられたバランスウェイトカバーを備えることを特徴とするスクロール流体機械。
2. 請求項１において、前記バランスウェイトカバーは副軸受部の副軸受ハウジングに取り付けていることを特徴とするスクロール流体機械。
3. 請求項１において、前記バランスウェイトカバーは副軸受部の下フレームに取り付けていることを特徴とするスクロール流体機械。
4. 請求項２において、前記バランスウェイトカバーは副軸受部の副軸受ハウジングに圧入して取り付けたことを特徴とするスクロール流体機械。
   
   

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