JP2012241629A - 密閉型電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、電動機部の効率を低下させることなく、密閉容器から吐出される冷媒の油含有率を低減することのできる密閉型電動圧縮機を提供することにある。
【解決手段】上記本発明の目的は、密閉容器に固定された固定子と、クランクシャフトに固定された回転子とからなる電動機により圧縮室の容積を変化させ冷媒を圧縮する密閉型電動圧縮機において、前記回転子と前記固定子との間に形成されるエアギャップ内を通って前記クランクシャフトに平行に流れてきた冷媒流をせき止める油分離板を設けたことにより達成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は密閉型電動圧縮機に係り、冷凍機や給湯機、特に、空調機器等の冷媒を用いた圧縮機に関するものである。

本技術分野の背景技術として、特許文献１が知られている。

この特許文献１では、密閉容器内に圧縮機構部及びこの圧縮機構部の下方に設けた圧縮機構部を駆動するための電動機部と、この電動機部の回転力を圧縮機構部に伝達するためのクランクシャフトとを備え、密閉容器内の下部に設けた油溜りの油を、クランクシャフトに設けた貫通穴を通じてクランクシャフトの軸受部や圧縮機構部の摺動部に供給する給油機構とを備えている。

油は給油機構によって軸受部や圧縮機構部の摺動部に給油され、摺動部の円滑な動作を確保する。また、圧縮機構部で圧縮された冷媒は、密閉容器と電動機部の間の流路を通って電動機部の下部に設けられている油貯留部の上部空間に流入し、電動機部の固定子と回転子の間のエアギャップを通り、吐出パイプから密閉容器外に吐出される。この際、前記軸受部や圧縮機構部の摺動部に供給した後の油は、重力及び冷媒の流れによって下方に移動し油溜りに自然回収される。

しかし、冷媒は常時油と接触し、クランクシャフトに固定された回転子の回転に伴い密閉容器内部で撹拌され、冷媒が微細化した油を含んでしまい、密閉容器から冷凍サイクルに吐出される際にわずかに油を持ち込んでしまうことで、冷凍サイクル中での配管圧力損失や凝縮機や蒸発機などの熱交換器での熱交換効率の低下をもたらすという課題があった。

この特許文献１では、密閉型電動圧縮機において圧縮機構部を駆動する電動機部の固定子の両側エンドコイルより回転子の両側に設置されたバランスウェイトの先端部外周面が全周にわたって突出していることにより、回転子の回転に伴う撹拌作用を抑制することで、密閉容器から冷凍サイクルへの油吐出量を低減している。

一方、特許文献２が知られている。この特許文献２の特徴の一部としては、密閉型電動圧縮機において圧縮機構部を駆動する電動機部の回転子に、少なくとも上下両端を軸方向に連通する複数の貫通孔からなるガス流路を形成し、反圧縮機構部側の回転子に回転子と共に回転する略円板形状の油分離板を具備したことである。

特開２００９−１６２１６８号公報 特開２００７−２５５２１４号公報

しかしながら、上記特許文献１の密閉型電動圧縮機では、回転子の回転に伴う撹拌作用を抑制することで密閉容器から冷凍サイクルへの油吐出量を低減させる効果はあったが、前記エアギャップ部を通った冷媒及び油の混合ガスは、固定子と回転子の間のわずかな空間を電動機部の下部から上部へ流れるため吐出流速が上昇し、油を吐出パイプ側へ吹き上げてしまい、密閉容器から吐出される冷媒に含まれる油の含有率をわずかに増加させてしまう虞があった。

また、上記特許文献２の密閉型電動圧縮機では、回転子に複数の貫通孔を設ける必要があるため、電動機部に占める磁性体の体積が減少することで電動機部の効率が低下するという課題があった。

本発明の目的は、電動機部の効率を低下させることなく、密閉容器から吐出される冷媒の油含有率を低減することのできる密閉型電動圧縮機を提供することにある。

上記本発明の目的は、
密閉容器に固定された固定子と、クランクシャフトに固定された回転子とからなる電動機により圧縮室の容積を変化させ冷媒を圧縮する密閉型電動圧縮機において、
前記回転子と前記固定子との間に形成されるエアギャップ内を通って前記クランクシャフトに平行に流れてきた冷媒流をせき止める油分離板を設けた
ことにより達成される。

本発明によれば、電動機部の効率を低下させることなく、密閉容器から吐出される冷媒の油含有率を低減することができる。

実施例１における密閉型電動圧縮機の縦断面図である。 図１の密閉型電動圧縮機における冷媒及び潤滑油の流れを示す図である。 実施例１における回転子と油分離板の概略図である。 図１の密閉型電動圧縮機における圧縮機構部を下から見た断面図である。 図１の密閉型電動圧縮機における電動機部を下から見た断面図である。 実施例３における代表的な密閉型電動圧縮機の縦断面図である。 実施例４における回転子と油分離板の組み立てを示した概略図である。

図面を用いて本発明を実施するための形態を説明する。

以下、本発明の第１実施例について図１から図５を用いて説明する。

図１は本実施例１の形態を示す密閉型電動圧縮機の縦断面図である。図１において、符号の１は密閉容器、２は圧縮機構部、３は旋回スクロール、３ａは旋回スクロールの渦巻状のラップ、４は固定スクロール、４ａは固定スクロールの渦巻状のラップ、５はクランクシャフト、６は固定スクロール４とクランクシャフト５を回転させる主軸受を具備するフレーム、８は旋回スクロールの自転を阻止し旋回運動させるための自転阻止部材に係るオルダムリング、１１は密閉容器の蓋体である。７は電動機部であり、回転子である回転子１５と固定子である固定子１６からなる。回転子１５には、圧縮機構部との回転バランスを保つためのバランスウェイト１５ａが締結されている。また密閉容器１の底部の油溜り１２に冷凍機油などの潤滑油１３を貯留している。

図１に示す本実施形態のスクロール圧縮機は、密閉容器１内に、圧縮機構部２と電動機部７とがクランクシャフト５を介して連結して収納されるものである。圧縮機構部２は、渦巻状ラップ４ａ，３ａをそれぞれ互いに噛み合せて圧縮室９を形成する。さらに、旋回スクロール３の自転阻止部材であるオルダムリング８と、固定スクロール４と結合されたフレーム６により構成されている。密閉容器１には、蓋体１１を貫通して吸込管１４が設けられ、さらに密閉容器１の筒部を貫通して吐出管１７が設けられている。この吐出管１７は、フレーム６の直下に密閉容器１内の中心方向に向かって設けられている吐出穴２７と連通している。

次に、スクロール圧縮機の圧縮作用について説明する。回転子１５は固定子１６が発生する回転磁界により回転力を与えられ、回転子１５に固定されたクランクシャフト５は回転子１５の回転に伴い回転動作を行い、旋回スクロール３はオルダムリング８の作用により自転することなく偏心回動（公転）する。旋回スクロール３の偏心回動により、吸込管１４を介して吸い込まれた冷媒は吸込み室１０から圧縮室９で徐々に圧縮され、吐出口４ｃから密閉容器１の中に放出される。つまり、この圧縮機はいわゆる高圧チャンバ型のスクロール圧縮機である。

クランクシャフト５の下端は密閉容器１の底部の油溜り１２へ延びている。このクランクシャフト５には、貫通穴５ａが設けられており、この貫通穴５ａを通って潤滑油１３を各軸受部及び摺動面へ供給するとともに、前記圧縮室９に油膜を形成することによって圧縮時の冷媒の洩れを低減させている。そのため、吐出口４ｃから密閉容器１の中に放出された冷媒には、ミスト化した潤滑油１３が多く含まれている。

次に、図２，図４及び図５を参照し、吐出口４ｃから密閉容器１の中に放出された後の冷媒及び潤滑油１３の流れを示す。図２において実線矢印は潤滑油１３の流れを示し、点線矢印は吐出口４ｃから密閉容器１の中に放出された後の冷媒の流れを示す。また、図４は圧縮機構部２を下から（図１の下から上に向かって）見た断面図である。さらに、図５は電動機部７を下から（図１の下から上に向かって）見た断面図である。

吐出口４ｃから密閉容器１の中に放出されたミスト状の潤滑油１３を含んだ冷媒は、まず圧縮機構部２の外周部に設けられた吐出ガス流路２０（図４）を通って圧縮機構部２の下方の空間（電動機部７の上部空間２２）へ導かれる。この過程において冷媒に含まれる潤滑油１３の一部が分離され、密閉容器１の内面などを伝わって密閉容器１下部の油溜り１２へ貯留される。さらに、冷媒は電動機部７の外周に設けられた複数の流路２１（図５）を通って電動機部７の下部空間２３に導かれる。この過程で、冷媒に含まれる潤滑油１３の一部がさらに分離され、密閉容器１の内面などを伝わって密閉容器１下部の油溜り１２へ貯留される。

冷媒は、この後流れる方向が反転し、電動機部７の回転子１５と固定子１６との間の隙間であるエアギャップ１９を通り、電動機部７の上方の空間２２へ導かれる。この際、冷媒は電動機部７の下方の空間２３にて油溜り１２に貯留された潤滑油１３に接触するため、クランクシャフト５及び回転子１５の回転に伴いミスト化した潤滑油１３をわずかに含んでしまう。すなわち、エアギャップ１９を通り、電動機部７の上方の空間２２へ導かれる際、冷媒にはわずかにミスト化した潤滑油１３が含まれることになる。

ここで、本実施例では、クランクシャフト５の回転に伴って回転する油分離板１８を設けている。この油分離板１８は、図３に示すように回転子１５やバランスウェイト１５ａ、クランクシャフト５などの回転体へ圧入もしくは締結部材２４により締結されている樹脂材もしくは金属材である。

油分離板１８は、その外縁部の径が、回転子１５の外径よりも大きくなるよう、より厳密には固定子１６の内径よりも大きくなるよう、設定されている。つまり、油分離板１８は筒状のエアギャップ１９内を通ってクランクシャフト５に平行に副軸受２６側から主軸受側へ流れてきた冷媒流をせき止めるように配設されている。図２に示すようにエアギャップ１９を通り、電動機部７の上方の空間２２へ流れようとするミスト化した潤滑油１３を含む冷媒は、回転している油分離板１８に衝突してその周囲に飛散され、これによって冷媒と潤滑油１３とが分離される。潤滑油１３は、電動機部７の外周に設けられた複数の流路２１を通って電動機部７の下部の空間２３に流れる冷媒と合流し、再び圧縮機下部の油溜り１２へ貯留され、潤滑油１３と分離された冷媒が、吐出管１７を通って吐出される。

以上説明したように、本実施例によれば、クランクシャフト５の回転に伴って回転する油分離板１８によって、冷媒と潤滑油１３とを分離し、吐出管１７を通って吐出される冷媒の潤滑油１３の含有率を低減することができるため、高性能で且つ信頼性の高い密閉型電動圧縮機を提供することができる。また、油分離板１８は、外縁部の径が固定子の内径よりも大きくなるよう設定されているため、回転子１５に複数の貫通穴を設ける必要が無く、電動機部の効率への影響は無い。

次に第２実施例について説明する。この第２実施例は、次に述べる点については第１実施例と相違するものであり、その他の点については第１実施例と基本的には同一である。

この第２実施例では、油分離板１８を特にバランスウェイト１５ａに締結したものである。クランクシャフト５へ油分離板１８を圧入などにより固定する場合と異なり、予めバランスウェイト１５ａに締結部材２４などを用いて締結しておくことで、組立性を向上させている。

次に第３実施例について説明する。この第３実施例は、次に述べる点については第１実施例と相違するものであり、その他の点については第１実施例と基本的には同一である。

図６は本実施例３の形態を示す密閉型電動圧縮機の縦断面図である。図６に示すように、油分離板１８の外径付近を圧縮機下部方向、つまり反圧縮機構部方向に傾斜させ、傾斜部を設ける。すると、油分離板１８に衝突した直後の冷媒の流れる方向が、第１実施例の場合に対し圧縮機下部方向への成分が大きくなるため、分離させた潤滑油１３を圧縮機下部の油貯留め１２へ戻しやすくするという効果がある。

次に第４実施例について説明する。この第４実施例は、次に述べる点については第１実施例と相違するものであり、その他の点については第１実施例と基本的には同一である。

図７は本実施例４において油分離板２５をクランクシャフト５に締結する状態を表した概略図である。油分離板２５は弾性体である金属によって成形され、且つ切欠２５ａを設けており、油分離板２５に外周方向の外力を加え切欠２５ａを広げた上でクランクシャフト５へ挿入し、外力を解放することで油分離板２５の弾性によりクランクシャフト５と締結する構造である。これによって、組み立て時に固定子１６と油分離板２５が接触するなどの、油分離板２５をバランスウェイト１５ａに予め締結しておくことができない場合でも、固定子１６とクランクシャフト５の位置が密閉容器１内で固定された後の組み立ての工程において、簡単に油分離板２５をクランクシャフト５へ締結することができる。尚、油分離板２５とクランクシャフト５の締結部には、油分離板２５のクランクシャフト５に対する位置ずれを防止するための凹凸を設ける構造としている。特に図示しないが、油分離板２５が前記各実施例と同様にバランスウェイト１５ａに締結される構成としても、同様の効果を得ることができる。

１ 密閉容器
２ 圧縮機構部
３ 旋回スクロール
３ａ 旋回スクロールの渦巻状ラップ
３ｂ 旋回スクロール鏡板
４ 固定スクロール
４ａ 固定スクロールの渦巻状ラップ
４ｂ 固定スクロール吸込口
４ｃ 固定スクロール吐出口
５ クランクシャフト
５ａ クランク軸油孔
６ フレーム
７ 電動機部
８ オルダムリング
９ 圧縮室
１０ 吸込室
１１ 密閉容器の蓋体
１２ 油溜り
１３ 潤滑油
１４ 吸込管
１５ 回転子
１５ａ バランスウェイト
１６ 固定子
１６ａ 固定子巻線
１７ 吐出管
１８，２５ 油分離板
１９ エアギャップ
２０ 圧縮機構部２の外周に設けられた複数の流路
２１ 電動機部７の外周に設けられた複数の流路
２２ 電動機部７の上方の空間
２３ 電動機部７の下方の空間
２４ 締結部材
２５ａ 切欠
２６ 副軸受
２７ 吐出穴

Claims (7)

1. 密閉容器に固定された固定子と、クランクシャフトに固定された回転子とからなる電動機により圧縮室の容積を変化させ冷媒を圧縮する密閉型電動圧縮機において、
   前記回転子と前記固定子との間に形成されるエアギャップ内を通って前記クランクシャフトに平行に流れてきた冷媒流をせき止める油分離板を設けた
   ことを特徴とする密閉型電動圧縮機。
2. 請求項１において、
   前記クランクシャフトは、主軸受と副軸受とで支えられるスクロール圧縮機のクランクシャフトである
   ことを特徴とする密閉型電動圧縮機。
3. 請求項１において、
   前記エアギャップ内を流れる冷媒流は前記副軸受側から前記主軸受側に流れる
   ことを特徴とする密閉型電動圧縮機。
4. 請求項１において、
   前記油分離板は前記クランクシャフトと共に回転する
   ことを特徴とする密閉型電動圧縮機。
5. 請求項１において、
   前記油分離板は、その外縁部の径が前記固定子の内径よりも大きく、前記回転子に配設されたバランスウェイトであって、その外周面が全周に亘って円筒形状あるいは全周に亘らない略円筒形状のバランスウェイトの先端部に設けられた
   ことを特徴とする密閉型電動圧縮機。
6. 請求項１において、
   前記油分離板は、その外径付近が反圧縮機構部方向に傾斜した傾斜部を有する
   ことを特徴とする密閉型電動圧縮機。
7. 請求項１において、
   前記油分離板は、軸方向から前記クランクシャフトあるいは前記回転子のバランスウェイトに取付け可能な、一部に切欠があり外力を加えることでわずかに前記切欠が拡大し、外力を解放することで弾性力により前記クランクシャフトあるいは前記バランスウェイトに締結可能なものである
   ことを特徴とする密閉型電動圧縮機。

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