JP2013050079A - スクロール圧縮装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ケーシング外への潤滑オイルの吐出量を低減することができるスクロール圧縮装置を提供する。
【解決手段】ケーシング３の内部に冷媒を圧縮するスクロール圧縮機構１１と、スクロール圧縮機構１１と駆動軸１５で連結され当該スクロール圧縮機構１１を駆動する駆動モータ１３とが収容され、スクロール圧縮機構１１がメインフレーム２１によりケーシング３に支持され、駆動モータ１３の駆動軸１５がベアリングプレート８によりケーシング３に支持され、駆動モータ１５とベアリングプレート８の間で、駆動軸１５の周囲を覆うカバー９５を備え、カバー９５を、絶縁材料を用いて形成し、駆動モータ１３のステータコイル１８のインシュレータ１９に設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、固定スクロールと揺動スクロールの噛み合い部に潤滑オイルを供給し、固定スクロールと揺動スクロールの噛み合いにより圧縮を行うスクロール圧縮装置に関する。

従来、密閉されたケーシング内に、互いに噛合する渦巻き状のラップを有する固定スクロールと揺動スクロールとからなる圧縮機構を備え、この圧縮機構を駆動モータで駆動させて、固定スクロールに対して揺動スクロールを自転することなく円運動させることにより圧縮を行うスクロール圧縮装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この種のスクロール圧縮装置では、吸入管から吸引した低圧の冷媒を圧縮機構で圧縮し、圧縮された高圧冷媒をケーシングに設けた吐出管からケーシング外に吐出する。また、圧縮機構の各摺動部分、及び、固定スクロールと揺動スクロールの噛み合い部には、潤滑オイルが供給される。供給する潤滑オイルは、ケーシング下部に設けられた油溜めに貯留され、圧縮機構で過剰となった潤滑オイルは、自重で油溜めに戻される構成となっている。

特開２００４−６０５３２号公報

しかしながら、駆動モータの駆動軸等の回転体の回転によって潤滑オイルが霧状となることがある。霧状となった潤滑オイルは、高圧のガス冷媒と混合され、混合気体となるが、この混合気体から潤滑オイルをうまく分離することができないため、霧状の潤滑オイルが多量にケーシング内に存在する状態となる事がある。ケーシング内に多量の霧状の潤滑オイルと高圧冷媒との混合気体が存在する状態となった場合には、高圧冷媒とともに、霧状の潤滑オイルが吐出管からケーシング外に多量に排出されてしまう場合がある。
本発明は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、ケーシング外への潤滑オイルの吐出量を低減することができるスクロール圧縮装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、ケーシングの内部に冷媒を圧縮するスクロール圧縮機構と、前記スクロール圧縮機構と駆動軸で連結され当該スクロール圧縮機構を駆動する駆動モータとが収容され、前記スクロール圧縮機構がメインフレームにより前記ケーシングに支持され、前記駆動モータの駆動軸がベアリングプレートにより前記ケーシングに支持され、前記駆動モータと前記ベアリングプレートの間で、前記駆動軸の周囲を覆うカバーを備え、前記カバーを、絶縁材料を用いて形成し、前記駆動モータのステータコイルのインシュレータに設けたことを特徴とする。

また本発明は、上記スクロール圧縮装置において、前記カバーは、前記インシュレータの内径側の側壁に設けられ、前記カバーの下端は、前記駆動軸が挿入される前記ベアリングプレートのボス部の上端面よりも下方に延びていることを特徴とする。

また本発明は、上記スクロール圧縮装置において、前記カバーの上端を、前記駆動モータのステータ電磁鋼板下端に接近させて設けたことを特徴とする。

本発明によれば、ケーシングの内部に冷媒を圧縮するスクロール圧縮機構と、前記スクロール圧縮機構と駆動軸で連結され当該スクロール圧縮機構を駆動する駆動モータとが収容され、前記スクロール圧縮機構がメインフレームにより前記ケーシングに支持され、前記駆動モータの駆動軸がベアリングプレートにより前記ケーシングに支持され、前記駆動モータと前記ベアリングプレートの間で、前記駆動軸の周囲を覆うカバーを備え、前記カバーを、絶縁材料を用いて形成し、前記駆動モータのステータコイルのインシュレータに設けたため、駆動軸の回転によって、駆動モータとベアリングプレートの間の空間で霧状となった潤滑オイルをカバーの内側に閉じ込めて、ガス流路に及ぶのを防止することができ、ケーシングの外への潤滑オイルの吐出量を低減することができる。

本発明の実施形態に係るスクロール圧縮装置の断面図である。 ステータを下方から視た斜視図である。

以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１において、１は内部高圧となるスクロール圧縮装置を示し、このスクロール圧縮装置１は、冷媒が循環して冷凍サイクル運転動作を行う図外の冷媒回路に接続されて、冷媒を圧縮するものである。
このスクロール圧縮装置１は、縦長円筒状の密閉ドーム型のケーシング３を有し、ケーシング３は、上下方向に延びる軸線を有する円筒状の胴部であるケーシング本体５と、ケーシング本体５の下端部に気密状に溶接されて一体接合され、下方に突出した凸面を有する椀状の下キャップ９と、図示は省略したが、ケーシング本体５の上端部に気密状に溶接されて一体接合され、上方に突出した凸面を有する椀状の上キャップと、を備え、圧力容器に構成され、その内部は空洞とされている。ケーシング３の外周面には、ターミナルカバー５２が設けられ、このターミナルカバー５２の内部には、後述のステータ３７に電源を供給する電源供給端子５３が備えられる。

ケーシング３の内部には、冷媒を圧縮するスクロール圧縮機構１１と、このスクロール圧縮機構１１の下方に配置される駆動モータ１３とが収容されている。これらのスクロール圧縮機構１１と駆動モータ１３とは、ケーシング３内を上下方向に延びるように配置される駆動軸１５によって連結されている。また、これらのスクロール圧縮機構１１と駆動モータ１３との間には間隙空間１７が形成されている。

ケーシング３の内部上方には、メインフレーム２１が収納され、このメインフレーム２１には中央にラジアル軸受部２８とボス収容部２６とが形成されている。ラジアル軸受部２８は、駆動軸１５の先端（上端）側を軸支するためのものであり、当該メインフレーム２１の一方の面（下側の面）の中央から下方に突出して形成されている。ボス収容部２６は後述する揺動スクロール２５のボス２５Ｃを収容するためのものであり、メインフレーム２１の他方の面（上側の面）の中央を下方に凹陥することにより形成されている。駆動軸１５の先端（上端）には、偏心軸部１５Ａが形成されている。この偏心軸部１５Ａは、中心が駆動軸１５の軸心と偏心して設けられると共に、旋回軸受け２４を介して、ボス２５Ｃに旋回駆動可能に挿入されている。

上記スクロール圧縮機構１１は、固定スクロール２３と揺動スクロール２５とで構成されている。固定スクロール２３は、メインフレーム２１の上面に密着して配置される。メインフレーム２１は、ケーシング本体５の内面に取り付けられ、固定スクロール２３は、メインフレーム２１にねじ３４で締結され固定されている。揺動スクロール２５は、固定スクロール２３に噛合し、固定スクロール２３と、メインフレーム２１との間に形成される揺動空間１２内に配置される。ケーシング３内は、メインフレーム２１の下方の高圧空間２７と、メインフレーム２１の上方の吐出空間２９とに区画される。各空間２７，２９は、メインフレーム２１及び固定スクロール２３の外周に縦に延びて形成された縦溝７１を介して連通している。

ケーシング３の上キャップには、冷媒回路の冷媒をスクロール圧縮機構１１に導く吸入管３１が接続される。またケーシング本体５には、ケーシング３内の冷媒をケーシング３外に吐出させる吐出管３３が貫通固定されている。吸入管３１は、吐出空間２９を上下方向に延び、その内端部はスクロール圧縮機構１１の固定スクロール２３を貫通して、圧縮室３５に連通し、この吸入管３１により圧縮室３５内に冷媒が吸入される。

駆動モータ（ＤＣ駆動モータ）１３は、直流電源からの入力を受けて駆動するＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）モータであり、環状のステータ３７と、このステータ３７の内側に回転自在に構成されたロータ３９とを備える。駆動モータ１３は、一定の入力電圧を受け、パルス波のデューティ比、つまり、パルス波を出す周期と出した時のパルス幅と、を制御するＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）インバータによって回転トルクが制御され駆動する。

ロータ３９には、駆動軸１５を介してスクロール圧縮機構１１の揺動スクロール２５が駆動連結されている。ステータ３７は、ステータコア３７Ａと、ステータコイル１８とから成る。ステータコア３７Ａは、薄い鉄板（電磁鋼板）を重ね合わせて形成され、内部には、図示は省略したが、複数の溝を有する。ステータコイル１８は、複数相のステータ巻線が巻回されて形成され、ステータコア３７Ａの内部に形成された溝に嵌入されて、ステータコア３７Ａの上下に備えられる。ステータコイル１８は、インシュレータ１９の内部に収容されている。ステータコイル１８は、不図示の導線を介して電源供給端子５３に接続される。

ロータ３９は、フェライト磁石、或いは、ネオジウム磁石から形成され着磁によって磁化される。ロータ３９は、外部着磁によって着磁され、外部の着磁装置を用いて着磁させた後にステータ３７に内挿される。ステータ３７は、環状のスペーサリング３８によってケーシング３の内壁面に支持される。スペーサリング３８はケーシング３の内壁面に焼き嵌めによって固定され、ステータ３７はスペーサリング３８の内壁面に焼き嵌めによって固定される。スペーサリング３８の上端面は、ステータ３７の上端面よりも下方に設けられる。

駆動モータ１３の下方には、駆動軸１５の下端部を回転可能に嵌入支持するベアリングプレート８が備えられる。ベアリングプレート８は、円筒状に形成され、駆動軸１５が嵌入されるボス部８Ａと、このボス部８Ａに略等間隔に周設され４方向に延び、ケーシング本体５に固定されるアーム部８Ｂとを備える。つまり、駆動軸１５は、ベアリングプレート８によってケーシング３に支持される。ベアリングプレート８は、各アーム部８Ｂの間に形成されて、ベアリングプレート８の上下の空間を連通する開口部（不図示）を有する。

ベアリングプレート８の下方の下部空間（油溜め）４０は、高圧に保たれており、その下端部に相当する下キャップ９の内底部には油が貯留される。ベアリングプレート８と、油溜め４０の間には、環状プレート５９がベアリングプレート８に固定されて備えられる。駆動軸１５内には、高圧油供給手段の一部としての給油路４１が形成され、この給油路４１は、駆動軸１５の内部を上下に延び、揺動スクロール２５の背面の油室４３に連通している。この給油路４１は、駆動軸１５の下端に設けたオイルピックアップ４５に連結される。

オイルピックアップ４５は、下端に設けられた吸込口４２と、この吸込口４２の上方に形成されたパドル４４とを備える。オイルピックアップ４５の下端は、油溜め４０に貯留された潤滑オイルに浸漬されて、当該給油路４１の吸込口４２が潤滑オイル内にて開口している。駆動軸１５が回転すると、油溜め４０に貯留された潤滑オイルがオイルピックアップ４５の吸込口４２から給油路４１に入り、この給油路４１のパドル４４に沿って上方に汲み上げられる。そして、汲み上げられた潤滑オイルは、給油路４１を通じ、ラジアル軸受部２８、及び、旋回軸受２４等のスクロール圧縮機構１１の各摺動部分に供給される。さらに、潤滑オイルは、給油路４１を通じて揺動スクロール２５背面の油室４３に供給され、この油室４３から、揺動スクロール２５に設けられた連通路５１を介して、圧縮室３５へ供給される。

メインフレーム２１には、ボス収容部２６からメインフレーム２１を径方向に貫通し、縦溝７１に開口する戻し油路４７が形成される。給油路４１を通じ、スクロール圧縮機構１１の各摺動部分、及び、圧縮室３５に供給される潤滑オイルのうち、過剰となった潤滑オイルは、この戻し油路４７を通って油溜め４０に戻される。戻し油路４７の下方には、オイルコレクター４６が設けられ、オイルコレクター４６は、スペーサリング３８の上端近傍まで延在する。ステータ３７の外周面には、ステータ３７の上下に亘る複数の切欠き５４が形成される。戻し油路４７、オイルコレクター４６を通じて給油路４１から戻された潤滑オイルは、この切欠き５４、及び、ベアリングプレート８の各アーム部８Ｂの間を通って油溜め４０に戻される。なお、図１の断面図において、吐出管３３が説明の便宜上破線で示されているが、吐出管３３は、オイルコレクター４６とは、位相をずらして配置される。

固定スクロール２３は、鏡板２３Ａと、この鏡板２３Ａの下面に形成された渦巻き状（インボリュート状）のラップ２３Ｂとで構成されている。一方、揺動スクロール２５は、鏡板２５Ａと、この鏡板２５Ａの上面に形成された渦巻き状（インボリュート状）のラップ２５Ｂとで構成されている。そして、固定スクロール２３のラップ２３Ｂと、揺動スクロール２５のラップ２５Ｂとは互いに噛合しており、このことにより固定スクロール２３と揺動スクロール２５との間において、両ラップ２３Ｂ，２５Ｂで複数の圧縮室３５が形成されている。

揺動スクロール２５は、オルダムリング６１を介して固定スクロール２３に支持され、その鏡板２５Ａの下面の中心部には有底円筒状のボス２５Ｃが突設されている。一方、駆動軸１５の上端には偏心軸部１５Ａが設けられ、この偏心軸部１５Ａは、揺動スクロール２５のボス２５Ｃに回転可能に嵌入されている。
さらに、駆動軸１５には、メインフレーム２１の下側に、カウンタウェイト部（上バランサ）６３が設けられ、ロータ３９の下部には、下バランサ７７が設けられている。駆動軸１５は、これらの上バランサ６３、及び、下バランサ７７によって揺動スクロール２５や偏心軸部１５Ａ等と動的バランスを取っている。これらのカウンタウェイト部６３、及び、下バランサ７７により重さのバランスを取りながら駆動軸１５が回転することで、揺動スクロール２５を公転させるようになっている。そして、この揺動スクロール２５の公転に伴い、圧縮室３５は、両ラップ２３Ｂ，２５Ｂ間の容積が中心に向かって収縮することで吸入管３１より吸入された冷媒を圧縮するように構成されている。ロータ３９、及び、下バランサ７７が一体にリベット９１でカシメられる。

メインフレーム２１の下側には、カウンタウェイト部６３の周りを囲うようにカップ４８がボルト４９で固定されている。カップ４８は、メインフレーム２１と、駆動軸１５との間のクリアランスから漏れ出た潤滑オイルが、カウンタウェイト部６３の回転によって吐出管側に飛散されるのを防ぐ。

固定スクロール２３の中央部には吐出孔７３が設けられており、この吐出孔７３から吐出されたガス冷媒は、吐出弁７５を通って吐出空間２９に吐出され、メインフレーム２１及び固定スクロール２３の各外周に設けた縦溝７１を介して、メインフレーム２１の下方の高圧空間２７に流出し、この高圧冷媒は、ケーシング本体５に設けた吐出管３３を介してケーシング３外に吐出される。

このスクロール圧縮装置１の運転動作について説明する。
駆動モータ１３を駆動すると、ステータ３７に対してロータ３９が回転し、それによって駆動軸１５が回転する。駆動軸１５が回転すると、スクロール圧縮機構１１の揺動スクロール２５が固定スクロール２３に対して自転せずに公転のみ行う。このことにより、低圧の冷媒が吸入管３１を通して圧縮室３５の周縁側から圧縮室３５に吸引され、この冷媒は圧縮室３５の容積変化に伴って圧縮される。そして、この圧縮された冷媒は、高圧となって圧縮室３５から吐出弁７５を通って吐出空間２９に吐出され、メインフレーム２１及び固定スクロール２３の各外周に設けた縦溝７１を介して、メインフレーム２１の下方の高圧空間２７に流出し、この高圧冷媒は、ケーシング本体５に設けた吐出管３３を介してケーシング３外に吐出される。ケーシング３外に吐出された冷媒は、図示を省略した冷媒回路を循環した後、再度吸入管３１を通してスクロール圧縮装置１に吸入されて圧縮され、このような冷媒の循環が繰り返される。

潤滑オイルの流れを説明すると、ケーシング３における下キャップ９の内底部に貯留された潤滑オイルが、オイルピックアップ４５により吸い上げられ、この潤滑オイルが、駆動軸１５の給油路４１を通じ、スクロール圧縮機構１１の各摺動部分、及び、圧縮室３５へ供給される。スクロール圧縮機構１１の各摺動部分、及び、圧縮室３５で過剰となった潤滑オイルは、戻し油路４７から、オイルコレクター４６に集められ、ステータ３７の外周に設けられた切欠き５４を通って駆動モータ１３の下方に戻される。

ステータコア３７Ａ下側のインシュレータ１９には、インシュレータ１９の内径側の側壁１９Ａに樹脂などの絶縁材料を用いて形成されたカバー９５が設けられる。カバー９５は、駆動軸１５の軸方向の周囲を囲んで設けられ、下端９５Ａがベアリングプレート８のボス部８Ａの上端面より下方に延びている。カバー９５は、インシュレータ１９とは、別体に形成されて、インシュレータ１９の内径側に嵌め込まれて、インシュレータ１９に一体に取り付けられる構成であっても良いし、或いは、インシュレータ１９の内径側の側壁１９Ａを下方に伸ばして、インシュレータ１９と一体に形成されている構成であっても良い。

この構成によれば、駆動軸１５の軸方向の周囲をカバー９５で覆うことができる。そのため、駆動軸１５の回転によって霧状となった潤滑オイルを、カバ−９５の内側に閉じ込めて、霧状の潤滑オイルがガス流路に及ぶのを防止することができ、オイルをベアリングプレート８の開口部からオイル溜め４０に戻すことができ、ケーシング外への潤滑オイルの吐出量を低減することができる。

インシュレータ１９は、図２に示すように、内径側の側壁１９Ａが、複数の板体１９Ｂに分割されて備えられ、各板体１９Ｂの下端は、かまぼこ形状に形成されている。各板体１９Ｂは、ステータ３７の電磁鋼板３７Ｂから下方に延在している。カバー９５は、カバー９５の上端９５Ｂと、電磁鋼板３７Ｂの下端３７Ｃとをできるだけ接近させて設けられる。つまり、カバー９５は、電磁鋼板３７Ｂとの間隙ができるだけ小さくなるように、板体１９Ｂの内側に設けられる。これにより、隣り合う板体１９Ｂの間と、電磁鋼板３７Ｂの下端３７Ｃとの間に形成される隙間Ａを、カバー９５で覆うことができる。この構成によれば、ステータ３７の巻線工程の関係で形成される板体１９Ｂ間の隙間を覆うようにカバー９５を設けて、駆動軸１５の回転によって霧状となった潤滑オイルが板体１９Ｂの間隙からガス流路に及ぶのを防止することができ、ケーシング外への潤滑オイルの吐出量を低減することができる。

以上説明したように、本発明を適用した実施形態によれば、ケーシング３の内部に冷媒を圧縮するスクロール圧縮機構１１と、スクロール圧縮機構１１と駆動軸１５で連結され当該スクロール圧縮機構１１を駆動する駆動モータ１３とが収容され、スクロール圧縮機構１１がメインフレーム２１によりケーシング３に支持され、駆動モータ１３の駆動軸１５がベアリングプレート８によりケーシング３に支持され、駆動モータ１３とベアリングプレート８の間で、駆動軸１５の周囲を覆うカバー９５を備え、カバー９５を、絶縁材料を用いて形成し、駆動モータ１３のステータコイル１８のインシュレータ１９に設けた。これにより、駆動軸１５の回転によって、駆動モータ１３とベアリングプレート８の間の空間で霧状となった潤滑オイルをカバー９５の内側に閉じ込めて、ガス流路に及ぶのを防止することができ、ケーシング３の外への潤滑オイルの吐出量を低減することができる。

また、本発明を適用した実施形態によれば、カバー９５は、インシュレータ１９の内径側の側壁１９Ａに設けられ、カバー９５の下端９５Ａは、駆動軸１５が挿入されるベアリングプレート８のボス部８Ａの上端面よりも下方に延びているため、カバー９５の内側に閉じ込めた霧状となった潤滑オイルがガス流路に及ぶのを防止して、ベアリングプレート８のアーム部８Ｂ間の開口部から貯留部４０に戻しやすくすることができ、ケーシング３の外への潤滑オイルの吐出量を低減することができる。

また、本発明を適用した実施形態によれば、カバー９５の上端９５Ｂを、駆動モータ１５のステータ３７の電磁鋼板下端３７Ｃに接近させて設けたため、ステータ３７の巻線工程の関係でインシュレータ１９の内径側の側壁１９Ａに形成される隙間をカバー９５で覆うことができ、駆動軸１５の回転によって霧状となった潤滑オイルが側壁１９Ａに形成される隙間からガス流路に及ぶのを防止して、ケーシング外への潤滑オイルの吐出量を低減することができる。

１ スクロール圧縮装置
３ ケーシング
８ ベアリングプレート
８Ａ ボス部
８Ｂ アーム部
１１ スクロール圧縮機構
１３ 駆動モータ
１５ 駆動軸
１８ ステータコイル
２１ メインフレーム
３７ ステータ
３９ ロータ
８０ 第１カバー（カバー）
８０Ａ カバー部材
８１ カバー部
８２ 取付部
８４ 絶縁シート（絶縁体）
８７ ラップ部
９５ カバー

Claims (3)

1. ケーシングの内部に冷媒を圧縮するスクロール圧縮機構と、前記スクロール圧縮機構と駆動軸で連結され当該スクロール圧縮機構を駆動する駆動モータとが収容され、
   前記スクロール圧縮機構がメインフレームにより前記ケーシングに支持され、
   前記駆動モータの駆動軸がベアリングプレートにより前記ケーシングに支持され、
   前記駆動モータと前記ベアリングプレートの間で、前記駆動軸の周囲を覆うカバーを備え、前記カバーを、絶縁材料を用いて形成し、前記駆動モータのステータコイルのインシュレータに設けたことを特徴とするスクロール圧縮装置。
2. 前記カバーは、前記インシュレータの内径側の側壁に設けられ、前記カバーの下端は、前記駆動軸が挿入される前記ベアリングプレートのボス部の上端面よりも下方に延びていることを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮装置。
3. 前記カバーの上端を、前記駆動モータのステータ電磁鋼板下端に接近させて設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のスクロール圧縮装置。

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