JP2009121380A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明はたとえば冷凍空調システムやヒ−トポンプ給湯機などの冷媒ガスを圧縮する、回転式密閉形圧縮機に係わるもので、密閉容器の耐圧強度を確保しつつ、量産性を向上させることを可能とする。
【解決手段】主軸受部材と固定渦巻羽根部材の締結部をレーザ等で溶接することにより、Ｒ７４４のような高圧冷媒を使用した場合でも圧縮機構部のシール性を良好に保つことが出来るため、高圧冷媒が圧縮機構部内に漏れ込むことを防止でき高効率な運転ができると共に、衝撃や密閉容器への組み込み時の歪発生をなくすことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍サイクル装置等に用いられる密閉型圧縮機の高効率化の技術に係わり、吐出圧力が高圧となる、例えば二酸化炭素（以下、Ｒ７４４）を冷媒として用いる圧縮機に関するものである。

一般に密閉容器の耐圧に対する安全性を確保するため、ＪＩＳ Ｂ８６２０「小形冷凍装置の安全基準」に規定されているように、その密閉容器が曝される圧力に対し何倍かの耐圧性が要求される。従来技術では、たとえば特許文献１で示されているように、密閉容器の電力タ−ミナル取付け部分を高耐圧化する構造や特許文献２では密閉容器円筒部の圧力変形防止技術が開示されている。
特開２００３−１６１２６１号公報 特開平１１−２８０６５１号公報

しかしながら、従来の密閉型圧縮機の構成では、主軸受部材と固定渦巻羽根部材を当接させてボルト止めしているためボルトの締結面において主軸受部材を密閉容器に溶接や焼き嵌めしたときの歪などにより当接部に微小な隙間が生じてしまう。そのためガス通路や連通溝を通る高圧の冷媒ガスがこの微小な隙間を通して圧縮機構部内に漏れ込んでしまい圧縮機の効率低下を発生させてしまう。特に、冷凍サイクル装置等に使用しているＨＦＣ（フッ素化合物）冷媒等を、例えばＲ７４４の冷媒に代えた場合は吐出圧力がＲ７４４の超臨界圧力に相当する１５メガパスカル位の非常な高圧となり、高圧側と低圧側との差圧がＨＦＣ冷媒の約３倍から５倍と大きくなるためその影響は顕著なものとなってしまう。

したがって、本発明の目的は、密閉容器へ圧縮機構部を固定する際に生じる歪によりボルト締結部が変形することを防止することで、ガスの漏れ込みなどがなくなり高効率化できると共に、衝撃や密閉容器への組み込み時の歪発生を除去できる密閉型圧縮機を提供することにある。

前記従来の課題を解決するために、主軸受部材と固定渦巻羽根部材の締結部をレーザ等で溶接するものである。

Ｒ７４４のような高圧冷媒を使用した場合でも圧縮機構部のシール性を良好に保つことが出来るため、高圧冷媒が圧縮機構部内に漏れ込むことを防止でき高効率な運転ができると共に、衝撃や密閉容器への組み込み時の歪発生をなくすことができる。

請求項１記載の発明は、密閉容器内に溶接や焼き嵌めなどして固定した主軸受部材とこの主軸受部材にボルト等による締結にて当接固定させた固定渦巻羽根部材との間に固定渦巻羽根部材と噛み合う旋回渦巻羽根部材を挟み込み、この旋回渦巻羽根部材と主軸受部材との間に旋回渦巻羽根部材の自転を防止して円軌道運動するように案内するオルダムリングなどによる自転防止機構を設けて駆動軸のクランク軸にて旋回渦巻羽根部材を偏心駆動する圧縮機構部と、この圧縮機構部の駆動軸を介して駆動する電動機を配設する圧縮機において、圧縮機構部の締結部を歪ませることのない、低熱量溶接工法により溶接することにより、圧縮機構部を密閉容器に溶接や焼き嵌めしたときの歪や外部から与えられる衝撃による締結部の歪みを除去し、冷媒ガスが圧縮機構部内に漏れ込むことを防止し高効率な運転ができると共に密閉型圧縮機組立性を向上させることができる。

請求項２記載の発明は、圧縮機構部の締結部をレーザ溶接により溶接することで圧縮機構部を密閉容器に溶接や焼き嵌めしたときの歪や外部から与えられる衝撃による締結部の歪みを除去し、冷媒ガスが圧縮機構部内に漏れ込むことを防止し高効率な運転ができると共に密閉型圧縮機組立性を向上させることができる。

請求項３記載の発明は、圧縮機構部のレーザ溶接を締結部と垂直方向に複数箇所行うことで溶接性を向上させつつ、圧縮機構部を密閉容器に溶接や焼き嵌めしたときの歪や外部から与えられる衝撃による締結部の歪みを除去し、冷媒ガスが圧縮機構部内に漏れ込むことを防止する。

高効請求項４記載の発明は、圧縮機構部のレーザ溶接を締結部の円周方向に行うことで、より締結力を向上させ、圧縮機構部を密閉容器に溶接や焼き嵌めしたときの歪や外部から与えられる衝撃による締結部の歪みを除去し、冷媒ガスが圧縮機構部内に漏れ込むことを防止し高効率な運転ができると共に密閉型圧縮機組立性を向上させることができる。

請求項５記載の発明は、冷媒として二酸化炭素を用いたことにより、当接部からの高圧な冷媒ガスの圧縮機構内部への漏れ込みを当接部の潤滑油のよるシールで防止するため圧縮機の高効率化の効果が顕著となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態における密閉型圧縮機の断面図を示すものである。また、図２は図１における圧縮機構部の拡大図を示すものである。図１において、密閉容器１内に、圧縮機構部２とこれを駆動する電動機３が上下に配置されている。電動機３は密閉容器１の内側に焼き嵌めや溶接などして固定された固定子４と、この固定子４の内側に回転自在に位置する回転子５とからなり、この回転子５には駆動軸６が貫通状態で結合されている。この駆動軸６の上向きとなっている一端は上記圧縮機構部２の一部を構成する固定部材としての主軸受部材７に固定された軸受８により回転自在に支持されている。駆動軸６の軸受８により支持されている側の先端には駆動軸６に対して偏心運動を行うクランク軸９が備えられている。

一方、圧縮機構部２は、固定鏡板１０ａからうず巻き状の固定羽根１０ｂが立ち上がった固定渦巻羽根部材１０と旋回鏡板１１ａからうず巻き状の旋回羽根１１ｂが立ち上がった旋回渦巻羽根部材１１とを向かい合わせに噛み合わせて双方間に複数の圧縮室３２を形成し、固定渦巻羽根部材１０を主軸受部材７にボルト５１で固定するとともに、これらの間に旋回渦巻羽根部材１１を挟み込んで主軸受部品７により自転防止機構１２を介しバックアップしている。

また、旋回鏡板１１ａの旋回羽根１１ｂとは反対側の背面に対向する主軸受部品７には環状シール部材７ａが設けられてあり、その内側には吐出圧とほぼ同等の圧力となる潤滑油溜まり２３を設け、外側には圧縮室３２につながる中間圧力の背圧室３３を構成している。

この状態で、旋回渦巻羽根部材１１の自転を自転防止機構１２により防止しておいて、クランク軸９により旋回渦巻羽根部材１１をこの旋回渦巻羽根部材１１に接合した旋回軸受１３を介して円軌道に沿った旋回運動のみをさせる。これによって、圧縮室３２は容積を減少させながら例えば周辺部から旋回羽根１１ｂと固定羽根１０ｂの中心に向かって移動されながら、固定渦巻羽根部材１０の周辺部に設けた吸入孔（図示せず）から冷媒ガス等を吸入し、圧縮する。圧縮した冷媒ガス等は固定渦巻羽根部材１０の中心部にある吐出孔１５を通り、密閉容器１内のマフラー１６内に吐出される。マフラー１６内に吐出された冷媒ガスは圧縮機構部２の設けたガス通路２ａを通り電動機３を冷却した後、圧縮機構部２の外周部に設けた連通溝２ｂを通り圧縮機構部２の上部空間に送られる。その後、吐出管１７を経て密閉容器１外に吐出され冷凍サイクル（図示せず）に供給される。この冷凍サイクルを経た冷媒ガスは吸入管１８を経て吸入孔に戻され、以降繰り返し利用される。

また、駆動軸６の下向きとなる他端側は密閉容器１内に焼き嵌めや溶接などして固定された副軸受部材３６に設けられた副軸受１９によって回転自在に支持されており、駆動軸６の他端側の先端には容積型のポンプ２０を用いた給油機構３７を備えている。この給油機構３７は、ポンプ２０により潤滑油貯留部２１から潤滑油を吸入して駆動軸６の中心に軸方向に設けられた給油通路２２を通じクランク軸９の上部に位置する旋回渦巻羽根部材１１の中央部背面に位置する潤滑油溜まり２３に供給する。この潤滑油溜まり２３への潤滑油の供給圧は圧縮機構部２の吐出圧とほぼ同等に設定され、圧縮機構部２が冷媒ガスを圧縮するときに旋回渦巻羽根部材１１が固定渦巻羽根部材１０から離れるのを防止するための背圧を与える。また、締結部３４は溶接６０されており、密閉容器５０へ溶接や焼き嵌めにより固定される際にも歪により隙間を生じさせることはないため、高圧の冷媒ガスが背圧室３３に漏れ込むことを防止することができる。

（実施の形態２）
図３においては圧縮機構部２の締結部３４に対し垂直に複数のレーザ溶接６０により固定されているため、複数のレーザ溶接機による同時溶接が可能で且つ、溶接距離も短くできるため溶接時の歪みを更に低減させることが可能となる。

（実施の形態３）
冷媒ガスとしてＲ７４４冷媒を用いたことにより、高圧の冷媒ガスと背圧室３３内の圧力差が大きくなる場合には締結部で発生する冷媒ガスの漏れこみによる性能低下は顕著となるため、溶接により歪みや隙間を除去することによる効果が顕著となる。

以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、主軸受部材と固定渦巻羽根部材の当接部を溶接することで主軸受部材を密閉容器に溶接固定するときの溶接歪や外部衝撃により発生する当接面の隙間発生を防止できるため高圧の冷媒ガスが圧縮機構部内の背圧室に漏れ込むことを防止でき、高効率な運転ができる。

また、この密閉型圧縮機はスクロール方式の圧縮機に限定するものではなく、密閉容器内が高圧の冷媒ガスで満たされる構造のロータリー方式の圧縮機にも利用可能である。

本発明の実施形態１における密閉型圧縮機の縦断面図 本発明の実施形態１における圧縮機構部拡大図 本発明の実施形態２における圧縮機後部拡大図

符号の説明

１ 密閉容器
２ 圧縮機構部
３ 電動機
３４ 締結部
５０ 密閉型圧縮機
５１ ボルト
６０ 溶接部

Claims (5)

1. 密閉容器内の圧縮機構部を溶接等で固定する圧縮機において、前記圧縮機後部の締結部を歪の少ない低熱量溶接により溶接することを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 低熱量溶接としてレーザ溶接をおこなうことを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 密閉容器内の圧縮機構部締結面を垂直に数箇所レーザ溶接することを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
4. 密閉容器内の圧縮機構部締結面を円周方向にレーザ溶接することを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
5. 冷媒ガスとして二酸化炭素を用い、超臨界圧力まで圧縮することを特徴する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の密閉型圧縮機。