JP2007321588A - 電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】オイルの供給側である高圧側貯油室から遠く離れた軸受に対しても、オイルを安定して供給でき、軸受の損傷を防止することができる電動圧縮機を提供する。
【解決手段】密閉容器１１内に電動機部３０と圧縮機構部２０とが配置されていて、電動機部により回転駆動される主軸４０によって圧縮機構部が作動される電動圧縮機１０において、主軸が圧縮機構部側の主軸受部５０と電動機部側の副軸受部６０によって回転可能に支持されていて、各軸受部には高圧側からオイルが強制的に圧送されており、かつ供給側である高圧側貯油室２９から遠く離れた副軸受部には、副軸受部を浸すための低圧側貯油部８０を低圧側密閉空間Ｓ内に設けている。また、低圧側貯油部８０は飛沫オイルを導入する導入手段８１を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハウジング内に電動機と圧縮機構とを備える電動圧縮機に関し、特に電動圧縮機における軸受部の潤滑の改善に関する。

従来より電動圧縮機の内部には、その軸受部を適切に滑動させるために潤滑油が供給される。そのような電動圧縮機として、潤滑油を電動圧縮機内で繰り返し循環させる構成のものが知られている。これは圧縮機構から吐出された圧縮後の高圧冷媒を外郭ハウジング内に充満させる一方で、冷媒とともに圧縮機構から吐出された潤滑油を外郭ハウジングの下部に貯め、その潤滑油を圧縮機構の軸受け部に送油する。その潤滑油を送油する構成としては、オイルポンプを用いて圧送するものや、圧縮前の低圧冷媒が位置する低圧室と高圧となっている潤滑油が貯められた部位との圧力差により供給するものが知られている。

例えば、特許文献１として知られている従来技術のスクロール型圧縮機１では、図５に示すように、吐出室４の下部の貯油室４ａに圧縮ガスから分離された潤滑油を貯留し、該潤滑油を低圧側に戻すための油戻し用絞り通路５を固定スクロール２の端板２ａにこれを貫通するように穿設すると共に、油戻し用絞り通路５の低圧側出口を固定スクロール２と旋回スクロール３との摺動面に潤滑油を供給できる位置であってかつ旋回スクロール３の旋回により開閉されて、低圧側に開口される位置に設けている。

特許第３４２２７３９号公報

上記のようなスクロール型電動圧縮機では、回転軸の負荷を軽減するために、電動機部を挟んで両側に軸受を配置することが有効であり、上記特許文献１でも、図５に示されるように回転軸７は、電動機Ｍを挟んで軸受８，９によって回転可能に支持されている。その結果、圧縮機構部側の軸受８は油戻し用絞り通路５の低圧側出口の近くに配置されているために潤滑油が比較的に十分に行き渡るが、圧縮機構側と反対側の軸受９は、電動機Ｍを挟んで位置するために、油戻し用絞り通路５の低圧側出口から大巾に遠くなり、軸受９に分離した潤滑油を供給することが難しい或いは安定した供給を確保することが難しく、軸受９への十分な潤滑が不足し、損傷する恐れがあるという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧縮機構部の吐出室下部の高圧側貯油室から低圧側に潤滑油を戻すための油戻し用絞り通路の低圧側出口から遠く離れた軸受に対しても、潤滑を安定して確保することができ、軸受の損傷を防止することができる電動圧縮機を提供することである。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の電動圧縮機を提供する。
請求項１に記載の電動圧縮機は、密閉容器（１１）内に、主軸４０を回転駆動する電動機部３０と、主軸（４０）が連結された可動部材２２が作動することで、吸入室２６を介して圧縮室２５へ導入された冷媒を圧縮する圧縮機構部２０と、主軸４０の電動機部側を回転可能に軸支する副軸受部６０と、主軸４０の圧縮機構部側を回転可能に軸支する主軸受部５０と、圧縮機構部２０の吐出室２７内に設けられる気液分離部２８の高圧側貯油室２９とを備え、主軸受部５０及び副軸受部６０にオイルが供給されるようになっているものにおいて、副軸受部６０を浸すための低圧側貯油部８０を低圧側密閉空間Ｓ内に設けたものであり、これにより、高圧側貯油室２９から遠く離れており、潤滑油の安定した供給の難しい副軸受部６０においても潤滑を確保することができ、副軸受部６０の軸受の損傷を防止することができる。

請求項２の電動圧縮機は、主軸４０内にはオイル通路４１が、圧縮機構部２０には給油通路７０がそれぞれ形成されていて、主軸受部５０及び副軸受部６０には高圧側貯油室２９から給油通路７０及びオイル通路４１を介してオイルが強制的に給油されているものである。
請求項３の電動圧縮機では、圧縮機構部２０は可動部材２２が旋回スクロール部材２２であって固定スクロール部材２３との間で圧縮室２５を形成するスクロール型圧縮機構部であることを特定したものであり、本発明はスクロール型電動圧縮機に好適である。

請求項４の電動圧縮機は、低圧側貯油部８０が飛沫オイルを導く導入手段８１を有しているものであり、これにより、密閉容器１１内をミスト状に浮遊するオイルを低圧側貯油部８０に効率良く導くことができ、有効活用が図れ、副軸受部６０へのオイル供給が不安定になったとしても、バッファ機能を有し、潤滑を確保することができる。
請求項５の電動圧縮機は、副軸受部６０を支持する支持部材１７が密閉容器１１に設けられていて、この支持部材１７の電動機部側と反対側であって、密閉容器１１と支持部材１７とで囲まれた低圧側空間自体を低圧側貯油部８０としているものであり、これにより、構造の簡素化、および電動圧縮機自体の長さの短縮化が図れる。この時、密閉容器１１を主軸４０の軸長に近づけて、低圧側貯油部８０の容積を減らすことにより、オイルを早く溜るようにすることで、起動時の潤滑を早期に確保することができる。

請求項６の電動圧縮機は、副軸受部６０を支持する支持部材１７が、芯出し部材を有していて、低圧側貯油部８０がこの芯出し部材１８に設けられているものであり、この場合、副軸受部６０に供給するのに必要な量のオイルを貯溜するために必要とされる最小限の容積で低圧側貯油部８０を形成することができる。また、部品点数増加を抑制できる。
請求項７の電動圧縮機は、低圧側貯油部８０と導入手段８１とを一体に形成したものであり、これにより、部品数が少なくなり、コストを抑えることができる。低圧側貯油部８０の加工が容易となる。

請求項８の電動圧縮機は、作動媒体である冷媒としてＣＯ₂を使用したものであり、このＣＯ₂は加熱による吸入ガスの密度低下の影響が大きいので、本発明のように低圧側貯油部８０を圧縮機構部２０の吸入室２６から遠く離れた位置に設けて吸入ガスの加熱を低減することができる電動圧縮機に有効である。

以下、図面に従って本発明の実施の形態の電動圧縮機について説明する。以下の説明においては、本発明をスクロール型圧縮機に具体化させた実施形態に基づいて説明するが、本発明はスクロール型に限定されるものではなく他の回転式の圧縮機にも適用できるものである。図１は、本発明の第１実施の形態の電動圧縮機の断面図である。

電動圧縮機１０は、密閉容器としての外郭ハウジング１１と、この外郭ハウジング１１内に収容された圧縮機構部２０、及び電動機部３０とから構成されている。この電動圧縮機１０は、横置きの電動圧縮機とされ、図１において下面が設置面とされ、右側に圧縮機構部２０が左側に電動機部３０が配置され、両者は、主軸としてのシャフト４０によって接続されている。そして電動機部３０により圧縮機構部２０が駆動されるようになっている。

外郭ハウジング１１は、円筒状の本体ハウジング１２、前部ハウジング１３及び後部ハウジング１４とから構成されている。これらのハウジング１２，１３，１４が固着されて、外郭ハウジング１１内には密閉された空間が形成されるようになっている。本体ハウジング１２には、圧縮機構部２０の吸入室２６に接続する吸入パイプ１５と、同じく圧縮機構部２０の吐出室２７に接続する吐出パイプ１６とが設けられている。この吸入パイプ１５から冷凍サイクルからの低圧の冷媒及び低温のオイル（潤滑油）とが混合したガスが、外郭ハウジング１１内に流入するようになっている。

電動機部３０は、主軸としてのシャフト４０に固定される回転子３１と、この回転子３１の外周側に配置される固定子３２とから構成されている。固定子３２は、本体ハウジング１２の内周面に焼嵌め又は圧入により固着されている。この電動機部３０には、図示しない外部電源から電力が供給されるようになっており、これにより回転子３１が回転駆動され、それとともにシャフト４０も回転駆動するようになっている。

圧縮機構部２０は、センタケーシング２１と、可動部材としての旋回スクロール部材２２、固定スクロール部材２３及び後部ケーシング２４を備えている。センタケーシング２１は、本体ハウジング１２の内周面に焼嵌め又は圧入により固着されている。センタケーシング２１の中心部には、シャフト４０を貫挿する孔が設けられており、この孔に軸受が固定されて、シャフト４０を回転可能に軸支する主軸受部５０となっている。一方、本体ハウジング１２の電動機部側には、シャフト４０を支持するための支持部材１７が本体ハウジング１２の内周面に固定されており、この支持部材１７の中央部には、芯出し部材１８が固着されている。芯出し部材１８の中央部にもシャフト４０を貫挿する孔が設けられ、この孔に軸受が固定されてシャフト４０を回転可能に軸支する副軸受部６０となっている。

シャフト４０内には、内部を軸方向に貫通しているオイル通路４１が設けられていると共に、シャフト４０の先端には、シャフト４０の中心軸から偏心したクランク部４２が設けられていて、このクランク部４２が旋回スクロール部材２２に連結されることで、シャフト４０の回転に伴なって、旋回スクロール部材２２が偏心回転運動をするようになっている。

旋回スクロール部材２２は、略円形をした旋回スクロール端板部２２ａと、この端板部２２ａの片側に形成され、円筒形状をしたボス部２２ｃと、このボス部２２ｃが形成されている端板部２２ａの他面側に形成されている渦巻き形状をした旋回スクロール羽根部２２ｂとからなる。ボス部２２ｂには、軸受が圧入固定されていてシャフト４０のクランク部４２に回転自在に支持されている。

旋回スクロール部材２２に対して偏心した位置で対向して、回転方向に１８０度ずらして噛み合う固定スクロール部材２３が設けられ、この固定スクロール部材２３はボルト等によりセンタケーシング２１に固定されている。固定スクロール部材２３は、略円形をした固定スクロール端板部２３ａと、旋回スクロール羽根部２２ｂと略同形状をした渦巻状の固定スクロール羽根部２３ｂとからなり、この旋回スクロール羽根部２２ｂと相対するように組み付けられる。旋回スクロール羽根部２２ｂと固定スクロール羽根部２３ｂとが噛み合うことによって、それらの渦巻状の羽根部２２ｂ，２３ｂ間に冷媒を取り込んで圧縮する三日月状の作動室（圧縮室）２５が複数個形成されるが、２つのスクロール部材２２，２３の共通の中心部領域には、圧縮された冷媒の圧力が最も高くなる高圧作動室が１つだけ形成される。この固定スクロール端板部２３ａの略中央には、高圧作動室から圧縮された冷媒を吐出するための吐出口２３ｃが形成されている。

固定スクロール部材２３と旋回スクロール部材２２の２つの渦巻状の羽根部２３ｂ，２２ｂとが噛み合わされた外周側に位置する固定スクロール部材２３に吸入室２６が形成されている。この吸入室２６は吸入パイプ１５に接続していて、この吸入パイプ１５が図示しない冷凍サイクルの低圧側と接続している。また、吸入室２６は、センタケーシング２１に設けられた連通孔２１ａによって、電動機部３０が収容された密閉空間Ｓと連通している。

固定スクロール部材２３の羽根部２３ｂと反対側には、吐出室２７を形成する後部ケーシング２４が設けられている。この後部ケーシング２４はボルト等によりセンタケーシング２１に固定されている。吐出室２７は、吐出口２３ｃを介して高圧作動室（圧縮室）２５と連通している。吐出室２７にはリード弁２７ａが設けられている。このリード弁２７ａは吐出室２７側に開く構成とされており、吐出室２７内の高圧冷媒が作動室２５に逆流することを防止する弁である。

更に吐出室２７内には気液分離部２８が設けられており、この気液分離部２８の下部には高圧側貯油室２９が設けられている。したがって、吐出室２７内に吐出された、冷媒とオイルとが混合した吐出ガスは気液分離部２８で高圧冷媒ガスと高温のオイル（潤滑油）とに分離され、高圧冷媒ガスは吐出管１６より図示しない冷凍サイクルの高圧側へと送られ、高温のオイルは高圧側貯油室２９内に一時的に貯溜する。

一方、外郭ハウジング１１内をセンタケーシング２１によって仕切られた、電動機部３０が収容された密閉空間Ｓ内の下部には、低圧側油溜り１９が形成されている。なお、冷媒ガスの吸入室２６は、センタケーシング２１に設けた連通孔２１ａによって低圧側油溜り１９が形成されている低圧側の密閉空間Ｓと連通しており、オイルがミスト状に混入している吸入冷媒ガスの一部は密閉空間Ｓ内に流入している。また、支持部材１７には、複数の開口１７ａが設けられていて、支持部材１７の電動機部側と反対であって、支持部材１７と外郭ハウジング１１とで囲まれる空間Ｓ′及び低圧側油溜り１９に連通するようになっている。また、吸入パイプ１５は、低圧側密閉空間Ｓに接続するように配設してもよい。

固定スクロール部材２３及び旋回スクロール部材２２には、高圧側貯油室２９内のオイルを旋回スクロール部材２２のボス部２２ｃ内の底部空間２２ｄへと導入する給油通路７０が形成されている。この給油通路７０には絞り部７１が設けられている。ボス部２２ｃの底部空間２２ｄに達したオイルは、シャフト４０内のオイル通路４１に流入する。

シャフト４０の主軸受部５０に対応する部位には、シャフト４０内のオイル通路４１に連通する径方向の孔４３が形成されている。したがって、オイル通路４１内を流れるオイルの一部は、孔４３を通って主軸受部５０に供給され、主軸受部５０の軸受を潤滑した後、センタケーシング２１の中央の孔内面とシャフト４０の外周面との微小な隙間を通って低圧側油溜り１９へと流下する。

また、シャフト４０の副軸受部６０に対応する部位にも、シャフト４０内のオイル通路４１に連通する径方向の孔４４が形成されている。したがって、オイル通路４１内を流れるオイルの一部は、孔４４を通って副軸受部６０に供給され、副軸受部６０の軸受を潤滑した後、芯出し部材１８の中央の孔内面とシャフト４０の外周面との微小な隙間を通って低圧側油溜り１９へと流下する。

次に本第１実施形態の特徴とする構成について説明する。上記した電動圧縮機の構成では、副軸受部６０が高圧側貯油室２９から遠く離れているため、高圧側貯油室２９からのオイルが副軸受部６０に安定的に供給されない恐れがある。そこで、第１実施形態では、シャフト４０のオイル通路４１の開放口に隣接して低圧側貯油部８０を設けたものである。この低圧側貯油部８０は、支持部材１７の芯出し部材１８にボルト等により取り付けられている。低圧側貯油部８０の上方には、支持部材１７の開口１７ａに対向するように、棒材や板材からなる導入手段８１が外郭ハウジング１１から吊下されている。

したがって、オイル通路４１から排出されたオイルが低圧貯油部８０に溜る。また吸入室２６からセンタケーシング２１の連通孔２１ａを通って低圧側密閉空間Ｓ内に流入した吸入混合ガス（冷媒とオイル）は、支持部材１７の開口１７ａの導入手段８１に衝突し、導入手段８１に付着した油滴及び飛沫オイルが導入手段８１によって導かれ低圧側貯油部８０に流下する。上記により、低圧側貯油部８０内のオイルは、常に副軸受部６０を浸すようになっている。したがって、副軸受部６０の軸受の損傷が防止できる。

次に上記のように構成された電動圧縮機１０の作動について説明する。電動機部３０に外部から電力が供給されると、回転子３１が回転駆動し、それに伴いシャフト４０が回転する。このシャフト４０が回転することに伴いシャフト４０の先端のクランク部４２が所定の偏心量をもってシャフト４０のまわりを回転し、クランク部４２に連結された旋回スクロール部材２２は旋回する。これにより、圧縮機構部２０の作動が行われる。

圧縮機構部２０の作動に伴う冷媒及びオイル（潤滑油）の流れは以下のように行われる。なお、本発明では、冷媒として好適には二酸化炭素（ＣＯ₂）が使用される。
まず圧縮機構部３０作動により、外部の冷凍サイクル系から吸入パイプ１５から圧縮機構部２０の吸入室２６内に低圧の冷媒と低温のオイルの混合ガスが流入する。なお、吸入パイプ１５から流入する冷媒は原則として気体である。この混合ガスは、圧縮機構部２０の作動室２５内に入り圧縮された後に吐出口２３ｃから吐出室２７内に吐出される。なお、吸入部２６内の混合ガスの一部は、センタケーシング２１の連通孔２１ａを通って低圧側密閉空間Ｓ内に流入する。

吐出室２７内の圧縮された混合ガスは、気液分離部２８によって高温の冷媒ガスと高温のオイルとに分離され、高温の冷媒ガスは吐出管１６から外部の冷凍サイクル系に送られる。一方、高温のオイルは高圧側貯油室２９に一時的に貯溜され、その後給油通路７０を通って、シャフト４０のオイル通路４１から主軸受部５０及び副軸受部６０に供給されて、それらの軸受を潤滑する。オイル通路４１から孔４３を通って主軸受部５０に供給される高温オイルは、その後主軸受部５０の微小な隙間を通って低圧側油溜り１９へと流下し、同様にオイル通路４１から孔４４を通って副軸受部６０に供給された高温のオイルは、その後副軸受部６０の微小な隙間を通って低圧側油溜り１９へと流下する。

なお、一部の高温のオイルは、オイル通路４１を通ってそのまま低圧側貯油部８０内に流入する。また、低圧側貯油部８０内には、低圧密閉空間Ｓ内の混合ガスが導入手段８１に衝突することで導かれる低温の飛沫オイルも流入する。このようにしてオイルの供給側である高圧側貯油室２９から遠く離れている副軸受部６０は、低圧側貯油部８０内のオイルによって常時浸され、オイル不足が解消される。

図２は、本発明の第２実施形態の電動圧縮機の断面図である。第１実施形態においては、低圧側貯油部８０は、支持部材１７の芯出し部材１８に取り付けられる形で設けられているが、本第２実施形態では、支持部材１７の電動機部３０側と反対側であって、支持部材１７と外郭ハウジング１１とで囲まれる低圧側空間Ｓ′自体を、低圧側貯油部８０としたものである。そのため、支持部材１７の下側の低圧側油溜り１９と連通するための開口１７ａは設けられておらず、支持部材１７の上側の、低圧側密閉空間Ｓと連通するための開口１７ａのみが設けられている。この場合、オイルが早く溜るように低圧側空間Ｓ′の容積を減らす必要があるため、前部ハウジング１３を出来るだけ、副軸受部６０に近づけるようにする。したがって、外郭ハウジング１１の軸方向の長さを短かくすることができ、電動圧縮機１０の短縮比が図れる。

また、飛沫オイルの導入手段８１は、支持部材１７の電動機部側であって、支持部材１７の開口１７ａの下側周縁に取り付けられている。この導入手段８１は、開口１７ａの上側を広く開放するように、図２において右上りに傾斜して設けられている。その他の構成は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。

図３は、本発明の第３実施形態の電動圧縮機の断面図であり、図４はその低圧側貯油部と導入手段との斜視図である。前述した第１実施形態においては、低圧側貯油部８０と飛沫オイルの導入手段８１とは別体に形成されていて、低圧側貯油部８０は支持部材１７の芯出し部材１８に取り付けられており、一方、導入手段８１は外郭ハウジング１１の前部ハウジング１３に取り付けられていたが、本第３実施形態では、低圧側貯油部８０と導入手段８１とを、図４に示すように一体化して形成したものである。この導入手段８１を一体化した低圧側貯油部８０は、第１実施形態と同様に支持部材１７の芯出し部材１８にボルト等により取り付けられている。この場合でも、導入手段８１は開口１７ａと対向するように設けられている。その他の構成は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。

以上説明したように、本発明ではシャフト先端の副軸受部に隣接して低圧側貯油部を設けているので、オイルの供給側である高圧側貯油室から遠く離れている副軸受部において潤滑を安定して確保でき、軸受の損傷を防止できる。また、低圧密閉空間内に浮遊するオイルを有効活用し、軸受へのオイル供給バッファ機能を果たすことができ、軸受の安定的な潤滑確保を達成することができる。

本発明の第１実施形態の電動圧縮機の断面図である。 本発明の第２実施形態の電動圧縮機の断面図である。 本発明の第３実施形態の電動圧縮機の断面図である。 第３実施形態における導入手段と一体化した低圧側貯油部の斜視図である。 従来の電動圧縮機の断面図である。

符号の説明

１０ 電動圧縮機
１１ 外郭ハウジング（密閉容器）
１７ 支持部材
１８ 芯出し部材
１９ 低圧側油溜め
２０ 圧縮機構部
２１ センタケーシング
２２ 旋回スクロール部材（可動部材）
２３ 固定スクロール部材
２４ 後部ケーシング
２５ 作動室（圧縮室）
２６ 吸入室
２７ 排気室
２８ 気液分離部
２９ 高圧側貯油室
３０ 電動機部
３１ 回転子
３２ 固定子
４０ シャフト（主軸）
４１ オイル通路
５０ 主軸受部
６０ 副軸受部
７０ 給油通路
８０ 低圧側貯油部
８１ 導入手段

Claims (8)

1. 密閉容器（１１）内に、
   主軸（４０）を回転駆動する電動機部（３０）と、
   前記主軸（４０）が連結された可動部材（２２）が作動することで、吸入室（２６）を介して圧縮室（２５）へ導入された冷媒を圧縮する圧縮機構部（２０）と、
   前記主軸（４０）の電動機部側を回転可能に軸支する副軸受部（６０）と、
   前記主軸（４０）の圧縮機構部側を回転可能に軸支する主軸受部（５０）と、
   前記圧縮機構部（２０）の吐出室（２７）内に設けられる気液分離部（２８）の高圧側貯油室（２９）と、
   を備えていて、前記主軸受部（５０）及び前記副軸受部にオイルが供給されるようになっている電動圧縮機（１０）において、
   前記副軸受部（６０）を浸すための低圧側貯油部（８０）を低圧側密閉空間Ｓ内に設けたことを特徴とする電動圧縮機。
2. 前記主軸（４０）内にはオイル通路（４１）が、前記圧縮機構部（２０）には給油通路（７０）がそれぞれ形成されていて、前記主軸受部（５０）及び前記副軸受部（６０）には、前記高圧側貯油室（２９）から前記給油通路（７０）及び前記オイル通路（４１）を介してオイルが強制的に給油されていることを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機。
3. 前記圧縮機構部（２０）は、前記可動部材（２２）が旋回スクロール部材（２２）であって固定スクロール部材（２３）との間で圧縮室（２５）を形成するスクロール型圧縮機構部であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動圧縮機。
4. 前記低圧側貯油部（８０）が飛沫オイルを導く導入手段（８１）を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動圧縮機。
5. 前記副軸受部（６０）を支持する支持部材（１７）が前記密閉容器（１１）内に設けられていて、前記支持部材（１７）の電動機部側と反対側であって、前記密閉容器（１１）と前記支持部材（１７）とで囲まれた低圧側空間Ｓ′自体を前記低圧側貯油部（８０）としていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動圧縮機。
6. 前記副軸受部（６０）を支持する支持部材（１７）が、芯出し部材（１８）を有していて、前記低圧側貯油部（８０）が前記芯出し部材（１８）に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動圧縮機。
7. 前記低圧側貯油部（８０）と前記導入手段（８１）とが一体に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の電動圧縮機。
8. 作動媒体である冷媒が、二酸化炭素（ＣＯ₂）であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の電動圧縮機。

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