JP2006348929A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 密閉型圧縮機において、圧縮機内部のクランク軸が、中空部の形成されたフレームで回転する場合、クランク軸とフレームとが接触する部分に異物が詰まることから生じる圧縮機の誤作動を防止する。
【解決手段】 中空のフレーム部と、該中空部に回転可能に設置されるクランク軸と、該クランク軸の一端に形成された釣り合いおもりと、前記フレームに形成されて前記クランク軸を支持するスラスト部とを備える密閉型圧縮機を提供し、特に、前記フレームのスラスト部と摩擦接触するクランク軸の外周面には、オイル及びオイル中の異物を排出するために前記クランク軸の外部にオイルと異物が排出されるようにする異物排出流路を形成し、前記フレームのスラスト部には、前記クランク軸の異物排出流路から排出されるオイルと異物を案内し外部に排出させる排出流路を形成する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、密閉型圧縮機に係り、より詳細には、圧縮機の内部で駆動力を発生させるクランク軸と該クランク軸を支持するフレーム間の接触面に異物が介在されることから生じる圧縮機の誤作動または動作停止を防止しうる密閉型圧縮機に関する。

図１に示すように、一般に冷蔵庫や空気調和機等における冷凍サイクルに採用される圧縮機は、外観を形成する密閉容器１を備え、この密閉容器１の内部には、冷媒の圧縮が行われる圧縮部５０と、圧縮部５０での冷媒圧縮に要求される圧縮力を発生させる駆動部１０が設置され、密閉容器１の一側と他側には、外部の冷媒を密閉容器１の内部に案内する吸入管及び圧縮部５０で圧縮された冷媒を密閉容器１の外部へ吐出す吐出管が提供される。

特に、駆動部１０は、回転運動をしつつ圧縮部５０に駆動力を伝達するクランク軸１６と、クランク軸１６に必要な回転力を発生させる回転子１２と、回転子１２と電磁気的に相互作用する固定子１４とから構成される。クランク軸１６の一端部には偏心運動を生じさせる偏心部３２が設けられ、この偏心部３２は、クランク軸１６に嵌合される偏心軸２８と、偏心運動を補償するための釣り合いおもり３０とからなる。

また、クランク軸１６の内部には、密閉容器１下部のオイルを引き上げるための内部流路１８及びインペラー１９が設けられ、クランク軸１６の外周面には、内部流路１８と連通するオイル穴２０，２４が複数個穿孔され、オイル穴２０とオイル穴２４は、クランク軸１６の外周面においてクランク軸１６の回転方向に形成された外部流路２２により互いに連結される。

図２に示すように、クランク軸１６は、フレーム３４の中空部に挿入され、フレーム３４のスラスト部３６により支持される。したがって、クランク軸１６の外周面は、スラスト部３６から極狭く離間した状態を保ちつつ回転運動をし、この場合、フレーム３４のスラスト部３６とクランク軸１６との間には密閉容器１の下部からオイルが上昇し、潤滑作用をする。

しかしなから、クランク軸１６においてフレーム３４のスラスト部３６と隣接する外周面及びフレーム３４のスラスト部３６には別途の流路が形成されていないため、オイルの潤滑作用中に混入された異物、フレームまたはクランク軸加工時に発生したチップ、あるいは、溶接時に発生した異物などがオイルと共にクランク軸１６の外周面とフレームのスラスト部３６との間に詰まり、これにより、クランク軸の回転が停止し、圧縮機の作動が止まるという問題があった。

本発明は、上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、クランク軸の回転運動時にもクランク軸とフレームのスラスト部の外部に異物が円滑に排出されるようにすることによって、クランク軸の回転運動が止まる現象を防止しうる密閉型圧縮機を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る密閉型圧縮機は、中空部が形成されたフレーム部と、前記中空部に回転可能に設置されるクランク軸と、前記フレームに形成されて前記クランク軸を支持するスラスト部と、を備える密閉型圧縮機であって、前記フレームのスラスト部と隣接するクランク軸の外周面に形成され、オイル及びオイルに混入した異物を排出するために前記クランク軸の外部にオイルと異物を案内する異物排出流路と、前記異物排出流路に対応する位置で前記フレームのスラスト部に形成され、前記異物排出流路を通過した前記オイルと異物を案内し前記スラスト部の外部に排出させる排出流路とを備えることを特徴とする。

また、本発明において、前記クランク軸には、該クランク軸の内外部にオイルが入出するように形成される複数個のオイル穴と、前記オイル穴を互いに連結する外部流路が形成され、前記異物排出流路は、前記外部流路と別途に形成され、前記複数個のオイル穴のうちいずれか一つを始点としてクランク軸の外周面に沿って前記クランク軸の一端部に延設されることを特徴とする。

また、前記クランク軸の一端部には、前記クランク軸の回転時に荷重のバランスをとる釣合いおもりが設置され、前記異物排出流路は、前記複数個のオイル穴のうち前記釣り合いおもりの近くに形成されたオイル穴を始点として前記釣り合いおもりが連結された部分まで延設されることを特徴とする。

また、前記異物排出流路は、前記オイル穴から前記釣り合いおもりが連結された部分まで直線に形成されることを特徴とする。

また、前記異物排出流路は、前記オイル穴から前記釣り合いおもりの下部まで回転軸の回転方向に沿ってらせん状に形成されることを特徴とする。

また、前記異物排出流路の水平断面は、外側部分の幅が内側部分の幅よりも広く形成されることを特徴とする。

また、前記フレームのスラスト部は、環状に前記フレームの表面から突出形成され、前記スラスト部の排出流路は、前記中空部から前記スラスト部の外部まで延設されることを特徴とする。

また、前記フレームのスラスト部と前記クランク軸との間には、前記クランク軸を支持し回転運動を円滑にするスラストベアリングが安置され、前記フレームのスラスト部は、前記スラストベアリングが安置されるように、環状に前記フレームの表面から所定深さだけ凹入形成され、前記スラスト部の排出流路は、前記中空部から前記スラスト部の外部まで延びる排出流路が形成されることを特徴とする。

前記スラスト部の排出流路は、複数個が形成され、前記複数個の排出流路はそれぞれ離れて配置されることを特徴とする。

また、前記スラスト部の排出流路は、前記中空部から前記スラスト部の外側まで放射状に延設される直線溝であることを特徴とする。

また、前記スラスト部の排出流路の幅は、前記異物とオイルが円滑に排出されるように前記クランク軸に形成された異物排出流路の幅より大きいか等しく形成されることを特徴とする。

本発明による密閉型圧縮機は、クランク軸に異物排出流路が形成され、この異物排出流路に対応するようにフレームのスラスト部に排出流路が形成されるため、異物排出流路方向に流動する異物がスラスト部の排出流路の案内により流動するとともに、クランク軸とスラスト部との間に詰まることが防止され、異物がオイルと共にクランク軸とフレームのスラスト部の外部に円滑に排出される効果が得られる。

さらに、本発明によれば、異物の詰まりに起因するクランク軸の突発的な回転停止が防止されるため、より効率的な圧縮機の作動が可能になる。

以下、本発明の好適な実施形態について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図面中、従来の技術と同一の構成要素には同一の参照符号を付するものとする。

図３に示すように、本発明の密閉型圧縮機は、上部ケース２と下部ケース４とからなる密閉ケース１を備え、密閉ケース１の内部には、冷媒を圧縮する圧縮部５０と圧縮部５０を駆動する駆動部１０が設置されている。圧縮部５０の内部には、圧縮部５０及び駆動部１０の一部を支持するフレーム３４が配置され、駆動部１０下側の下部ケース４にはオイル５が入っている。

圧縮部５０は、吐出部６２と吸入部６４を有するシリンダーヘッド６０と、シリンダーヘッド６０に結合され、冷媒が圧縮される圧縮室５８を形成するシリンダーブロック５４と、シリンダーブロック５４の内部で往復運動しつつ冷媒を直接的に圧縮するピストン５２と、を備える。

駆動部１０は、磁場を形成する固定子１４、固定子１４から離れて配置され、固定子１４と電磁気的に相互作用しつつ回転運動をする回転子１２とからなる。回転子１２の内部には、回転子１２と嵌合されるクランク軸１６が配置され、クランク軸１６の一端部には偏心部３２が配置される。

偏心部３２は、クランク軸１６の一端部に嵌合される偏心軸２８と、偏心軸２８による偏心運動を補償し、偏心軸２８の回転運動時に荷重の偏りを防止する釣り合いおもり３０とから構成され、偏心軸２８とピストン５２は、コンロッド５６を介して互いに連結され、これにより、駆動部１０の運動力がコンロッド５６を介して圧縮部５０のピストン５２に伝達される。

図４に示すように、クランク軸１６は、フレーム３４により支持される。すなわち、クランク軸１６は、フレーム３４の表面から突設された、環状のスラスト部３６にクランク軸１６の偏心部３２の下端が載置されて支持される。

ここで、クランク軸１６には、クランク軸１６の回転とともにオイルがクランク軸１６の外周面に沿って回転方向に流動できるようにする外部流路２２が形成され、この外部流路２２の端部には外部流路２２に沿って流動したオイルがクランク軸１６の内部に入るようにするオイル穴２４が形成されており、オイル穴２４は、クランク軸１６の内部流路（図示せず）と通じている。

また、オイル穴２４と偏心部３２の釣り合いおもり３０との間には、一定の深さを持つ垂直線状の異物排出流路２６が形成されており、これは、オイルに混入したホコリや、クランク軸１６やフレーム３４の製造時に発生したチップのような異物をクランク軸１６の外部に排出する機能を担う。

異物排出流路２６と対応するようにフレーム３４のスラスト部３６には排出案内流路３８が形成されており、したがって、異物は、オイルと共にクランク軸１６の異物排出流路２６に沿って排出された後に、異物排出流路２６に対応する排出案内流路３８に沿ってスラスト部３６の外部へ排出される。

図４では、前記排出案内流路３８が一定の間隔で離隔配置された‘十’字状となっており、よって、クランク軸１６の回転と共に異物排出流路２６に移動した異物は、排出案内流路３８に直接流動してスラスト部３８の外部へ排出される。

図５に示す他の実施形態は、異物排出流路２６の形状が垂直線でなく、クランク軸１６の回転方向に沿ってらせん状に形成されている以外は、図４に示す実施形態と同様に構成される。

本実施形態において、異物排出流路２６は外部流路２２の延長線上におり、外部流路２２に沿って上昇した異物が、オイル穴２４に入らず、移動方向を保ちつつ自体慣性によって直接オイル穴２４を越えて異物排出流路２６に移動した後に、同様にフレーム３４のスラスト部３６の排出案内流路３８の案内によって外部へ排出される。

図６のさらに他の実施形態では、フレーム３４のスラスト部７０の構造が、図４及び図５に示すように上部に突出されるのではなく、下方に凹入されている。このように凹入形成されたスラスト部７０は、スラストベアリング７５が安置される平坦部７１と、平坦部７１よりも大きい直径をもって平坦部７１の周りに形成される傾斜部７２とで構成される。

また、平坦部７１と傾斜部７２には、フレーム３４の中空部６９から傾斜部７２の外側まで延在する排出流路７４が形成されている。

異物排出流路２６が形成されたクランク軸１６は、上輪７６、ボール７８及び下輪８０で構成されるスラストベアリング７５に差し込まれ、続いて中空部６９を貫通した後に、スラストベアリング７５がフレーム３４の平坦部７１に装着されることで、フレーム３４により支持されるようになる。

ここで、フレーム３４に形成された排出流路７４は、スラストベアリング７５の下輪８０の下部に位置し、また、クランク軸１６の釣り合いおもり３０の下部においてクランク軸１６の外周面に形成された異物排出流路２６と対応するように形成され、よって、クランク軸１６が回転する際に異物排出流路２６に沿って移動した異物などが直ちにフレーム３４の排出流路に移動した後に、継続してポンピングされるオイルの力でスラスト部７０の外部に排出される。

図７（ａ）及び（ｂ）は、クランク軸１６の水平断面を示す図であり、図７（ａ）は、異物排出流路２６が形成されていないクランク軸１６を示すもので、クランク軸１６の内部には内部流路１８のみが形成されている。

図７（ｂ）に示すように、クランク軸１６に形成された異物排出流路２６は、外側の幅が内側よりも広く形成されて部分的に略台形となっているため、この異物排出流路２６に移動した異物がその流路の壁に引っかからず速かにクランク軸１６から外部へ排出されることができる。

図８を参照すると、クランク軸１６に形成された異物排出流路２６は、クランク軸１６の外周面に形成された外部流路２２が終わるオイル穴２４を始点として偏心部３２の釣り合いおもり３０の下端部まで垂直に延在していることが分かる。

次に、本発明に係る密閉型圧縮機の動作及び作用について説明する。

図９は、図３の‘Ａ’部分でのオイルの流れを示す図で、回転子１２が固定子（図示せず）との電磁気的相互作用により回転すると、回転子１２に嵌合されるクランク軸１６も回転子１２と同方向に回転をする。このとき、クランク軸１６下部のオイルは、遠心力によりクランク軸１６に形成された内部流路１８に沿って上方に移動し、一部は内部流路１８と連結される外部流路２２に沿ってクランク軸１６の回転方向に上昇し、残りの一部はクランク軸１６の偏心部３２の偏心軸２８まで続く内部流路１８に沿って上昇し続く。

外部流路２２に沿って上昇したオイルは、内部流路と連通するオイル穴２４から再び内部流路１８に入り、一部は前記オイル穴２４上に形成された異物排出流路２６に流れる。

一般に、オイルにはホコリのような浮遊物や、クランク軸などを製造する際に発生する微細なチップ、あるいは、溶接時に発生するチップのような異物が含まれており、これらの異物もオイルと共に内部流路１８に沿って上昇するか、あるいは、外部流路２２に沿って上昇する。

内部流路１８に沿って上昇したオイルは、偏心軸２８の中空部に至って飛び散り、圧縮機の内部を潤滑し冷却する作用を行う。また、オイルと共に外部流路２２に沿って移動した後に再び異物排出流路２６に到達した異物は、フレーム３４とクランク軸１６との間に詰まらず、異物排出流路２６に対応するようにフレームのスラスト部３６に形成された排出流路３８の案内によりスラスト部３６の外部へ排出される。

続いて、上記の過程を経たオイルと異物は、フレーム３４の下方に流れ、圧縮機の内部を潤滑し冷却する役割を果たす。

要するに、クランク軸１６とフレームのスラスト部３６にそれぞれ別途の流路を形成することによって、オイル中の異物がフレームのスラスト部３６とクランク軸１６の外周面との間に詰まってクランク軸１６の回転が止まるのを防止することができる。

従来の密閉型圧縮機を示す側断面図である。 従来の密閉型圧縮機においてクランク軸とフレームとの結合構造を示す斜視図である。 本発明を適用した密閉型圧縮機の側断面図である。 本発明の異物排出流路が垂直に形成されたクランク軸とフレームとの結合構造を示す斜視図である。 本発明の異物排出流路がらせん状に形成されたクランク軸とフレームとの結合構造を示す斜視図である。 本発明が適用されたクランク軸とスラスト部が凹入形成されたフレームとの結合を示す斜視図である。 （ａ）は従来のクランク軸の水平断面を示す水平断面図で、（ｂ）は本発明による異物排出流路が形成されたクランク軸の水平断面を示す水平断面図である。 本発明によるクランク軸の側面を示す側断面図である。 図３の‘Ａ’部分を拡大した側面図である。

符号の説明

１ 密閉ケース
２ 上部ケース
４ 下部ケース
５ オイル
１０ 駆動部
１２ 回転子
１４ 固定子
１６ クランク軸
１８ 内部流路
２０、２４ オイル穴
２２ 外部流路
２６ 異物排出流路
２８ 偏心軸
３０ 釣り合いおもり
３２ 偏心部
３４ フレーム
３６ スラスト部
３８ 排出案内流路
５０ 圧縮部
５２ ピストン
５４ シリンダーブロック
５８ 圧縮室
６０ シリンダーヘッド
６２ 吐出部
６４ 吸入部
６９ 中空部
７０ スラスト部
７１ 平坦部
７２ 傾斜部
７５ スラストベアリング
７６ 上輪
７８ ボール

Claims (11)

1. 中空部が形成されたフレーム部と、前記中空部に回転可能に設置されるクランク軸と、前記フレームに形成されて前記クランク軸を支持するスラスト部とを備える密閉型圧縮機であって、
   前記フレームのスラスト部と隣接するクランク軸の外周面に形成され、オイル及びオイルに混入した異物を排出するために前記クランク軸の外部にオイルと異物を案内する異物排出流路と、
   前記異物排出流路に対応する位置で前記フレームのスラスト部に形成され、前記異物排出流路を通過した前記オイルと異物を案内し前記スラスト部の外部に排出させる排出流路とを備えることを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 前記クランク軸には、該クランク軸の内外部にオイルが入出するように形成される複数個のオイル穴と、前記オイル穴を互いに連結する外部流路が形成され、
   前記異物排出流路は、前記外部流路と別途に形成され、前記複数個のオイル穴のうちいずれか一つを始点としてクランク軸の外周面に沿って前記クランク軸の一端部に延設されることを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記クランク軸の一端部には、前記クランク軸の回転時に荷重のバランスをとる釣合いおもりが設置され、
   前記異物排出流路は、前記複数個のオイル穴のうち前記釣り合いおもりの近くに形成されたオイル穴を始点として前記釣り合いおもりが連結された部分まで延設されることを特徴とする請求項２に記載の密閉型圧縮機。
4. 前記異物排出流路は、前記オイル穴から前記釣り合いおもりが連結された部分まで直線に形成されることを特徴とする請求項３に記載の密閉型圧縮機。
5. 前記異物排出流路は、前記オイル穴から前記釣り合いおもりの下部まで回転軸の回転方向に沿ってらせん状に形成されることを特徴とする請求項３に記載の密閉型圧縮機。
6. 前記異物排出流路の水平断面は、外側部分の幅が内側部分の幅よりも広く形成されることを特徴とする請求項４または５に記載の密閉型圧縮機。
7. 前記フレームのスラスト部は、環状に前記フレームの表面から突出形成され、前記スラスト部の排出流路は、前記中空部から前記スラスト部の外部まで延設されることを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
8. 前記フレームのスラスト部と前記クランク軸との間には、前記クランク軸を支持し回転運動を円滑にするスラストベアリングが安置され、
   前記フレームのスラスト部は、前記スラストベアリングが安置されるように、環状に前記フレームの表面から所定深さだけ凹入形成され、
   前記スラスト部の排出流路は、前記中空部から前記スラスト部の外部まで延びる排出流路が形成されることを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
9. 前記スラスト部の排出流路は、複数個が形成され、前記複数個の排出流路はそれぞれ離れて配置されることを特徴とする請求項７または８に記載の密閉型圧縮機。
10. 前記スラスト部の排出流路は、前記中空部から前記スラスト部の外側まで放射状に延設される直線溝であることを特徴とする請求項９に記載の密閉型圧縮機。
11. 前記スラスト部の排出流路の幅は、前記異物とオイルが円滑に排出されるように前記クランク軸に形成された異物排出流路の幅より大きいか等しく形成されることを特徴とする請求項９に記載の密閉型圧縮機。

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