JP2017002870A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】副軸受を溶接固定する事により発生する溶接変形を緩和させると共に、一時的な油面低下を防止し、各軸受部の油切れを防止する。【解決手段】回転力を発生させる電動機部と、固定スクロールと旋回スクロールからなり、作動流体を圧縮する圧縮機構部と、電動機部の回転力を前記圧縮機構部に伝達するクランク軸と、クランク軸を支持する軸受と、底部に設けられ、油を貯溜する油貯溜室と、電動機部、圧縮機構部、クランク軸、軸受、および、油貯溜室を収納した密閉容器と、を備えた密閉型圧縮機において、軸受は、圧縮機構部側でクランク軸を支持する主軸受と、圧縮機構部側と反対側でクランク軸を支持する副軸受と、からなり、副軸受を溶接固定する支持部材は、密閉容器内に固定されるとともに、副軸受溶接固定部３０１近傍の固定子の内径１７ｄに掛かる位置または固定子の内径１７ｄよりも内側に円弧状の穴３００ａを設けたことを特徴とする。【選択図】図２（ａ）

Description

本発明は、スクロール圧縮機などの密閉型圧縮機に関するものである。

従来のスクロール圧縮機としては、特許文献１や特許文献２に記載されたものがある。

特許文献１、特許文献２のスクロール圧縮機は、密閉容器内に電動機部と、作動流体を圧縮する圧縮機構部と、電動機部の回転力を圧縮機構部に伝達して当該圧縮機構部を駆動するクランク軸と、クランク軸を電動機部の両側で回転可能に支持する複数の軸受と、電動機部、圧縮機構部、クランク軸、及び複数の軸受を収納する密閉容器とを備えている。

そして、圧縮機構部は、それぞれの端板上に設けられた渦巻状のラップを噛み合わせる事により圧縮室を形成する固定スクロール及び旋回スクロールと、旋回スクロールの自転防止手段と、自転防止手段を支持するフレームとを備えている。また、複数の軸受は、フレームに内蔵されてクランク軸を支持する主軸受と、電動機部より反圧縮機構部でクランク軸を支持する副軸受とを備えている。副軸受は、支持部材に溶接固定させると共に内周に球面形状部を有する軸受ハウジングと、軸受ハウジングの球面形状部に収納され自動調芯機能を有してクランク軸を支持する球面軸受と備えている。

副軸受を溶接固定する支持部材の形状は、特許文献１においては、副軸受取付部周辺を反油貯溜室側に張出し、また、特許文献２においては、副軸受取付部周辺を油貯溜室側に張出し、共に、副軸受取付部周辺の剛性を向上させた仕様としている。

特開平６−１７３８７７号公報 特開２０１４−１９０１５７号公報

しかし、特許文献１、２のように、支持部材に副軸受を溶接固定する構造は、溶接変形を引起こし易い為、高い溶接技術が求められ、場合によっては、前記副軸受に兼ね備えていた自動調芯機能が失われ、性能及び信頼性の低下を引起こす恐れがある。

また、前記支持部材の前記副軸受取付部周辺を張出した形状にしたことにより、前記副軸受取付部周辺の剛性が向上する為、前記副軸受を溶接固定する際に発生する溶接変形は、剛性の弱い前記副軸受を変形し易くさせ、前記と同様、前記副軸受に兼ね備えていた自動調芯機能が失われ、性能及び信頼性の低下を引起こす恐れがある。

また、油貯溜室に油を戻す為に支持部材には前記油貯溜室に連通する穴を密閉容器内径寄りに配置しているが、電動機部と支持部材で挟まれた空間は、電動機部回転子の回転の影響により、圧縮機構部で圧縮されたガスが旋回流となり、この旋回流は圧縮機中心より離れるほど、流速が増加し、その影響を受け難くする為、連通穴の開口角度は小さくしなくてはならず、その為、油が油貯溜室へ戻り難くなり、場合によっては、一時的に油面が低下し、給油不足に陥り、性能及び信頼性の低下を引起こす恐れがある。

また、特許文献２のように、支持部材を油貯溜室側に凹ませた形状は、原価低減の１手法として、近年用いられる構造であり、圧縮機全長を低く抑えることが出来る。

しかし、支持部材の副軸受取付部周辺を油貯溜室側に凹ませた形状にした事により、その空間が油溜り部となり、その空間に運転時に油が徐々に溜り、前記油溜り部よりオーバーフローした油が前記支持部材の密閉容器寄りに開いた連通穴より油貯溜室へ戻る構造としている為、場合によっては、一時的に油面が低下し、給油不足に陥り、性能及び信頼性の低下を引起こす恐れがある。

また、ＣＯ２冷媒を用いた密閉型圧縮機においては、動粘度の高い冷凍機油を使用している為、更に、前記事象が発生し易くなる恐れがある。

本発明の目的は、前記の様な課題を解決する為になされたものであり、副軸受を溶接固定する事により発生する溶接変形を緩和させると共に、一時的な油面低下を防止し、各軸受部の油切れを防止する構造を提供する事にある。

上記目的を達成する為に本発明は、回転子と固定子からなり、回転力を発生させる電動機部と、固定スクロールと旋回スクロールからなり、作動流体を圧縮する圧縮機構部と、前記電動機部の回転力を前記圧縮機構部に伝達するクランク軸と、該クランク軸を支持する軸受と、底部に設けられ、油を貯溜する油貯溜室と、前記電動機部、前記圧縮機構部、前記クランク軸、前記軸受、および、前記油貯溜室を収納した密閉容器と、を備えた密閉型圧縮機において、前記軸受は、前記圧縮機構部側で前記クランク軸を支持する主軸受と、前記圧縮機構部側と反対側で前記クランク軸を支持する副軸受と、からなり、該副軸受を溶接固定する支持部材は、前記密閉容器内に固定されるとともに、前記副軸受溶接固定部近傍の前記固定子の内径面に掛かる位置または前記固定子の内径よりも内側に円弧状の穴を設けたことを特徴とする。

本発明により、副軸受を溶接固定する事により発生する溶接変形を緩和させると共に、一時的な油面低下を防止し、各軸受部の油切れを防止する構造を実現する事が出来る。

一実施例のスクロール圧縮機を示す縦断面図。 支持部材の連通穴の開口角度を３０°にした場合の副軸受周辺下面図。 支持部材の連通穴の開口角度を１００°にした場合の副軸受周辺下面図。 支持部材の連通穴を１つの同心円上に複数個配置した場合の副軸受周辺下面図。 支持部材の連通穴を２つの同心円上に複数個配置した場合の副軸受周辺下面図。 図３（ｂ）の副軸受周辺縦断面図。

以下、図１〜図３を参照しながら、本発明の一実施例を説明する。

図１は、本実施例の縦型スクロール圧縮機の縦断面図であり、先ず、これを用いて主な構成を説明する。本実施例の縦型スクロール圧縮機では、固定スクロール部材１と旋回スクロール部材２の各々の対向面に渦巻状のラップを設け、両ラップを噛み合わせることで両者間に圧縮室を形成する。そして、旋回スクロール部材２をクランク軸９が下部に突出したフレーム１５にネジ固定して圧縮機構部２００を形成する。このとき、フレーム１５と旋回スクロール部材２の間に、旋回スクロール部材２の自転を防止するオルダムリング５を組み込む。

圧縮機構部２００から突出したクランク軸９の下方には、モータ１７（電動機部）の回転運動部（回転子）であるロータ１７ａが固定され、それと外周面で対向する位置にモータ１７の静止部（固定子）であるステータ１７ｂが配されている。ロータ１７ａが固定されているクランク軸９は、モータ１７の両側に設けられた、主軸受としても機能するフレーム１５と副軸受３０３で支持される構造としている。これら圧縮機構部２００とクランク軸９で連繋されたモータ１７を密閉容器２０３で包含する。

圧縮機構部２００にガスを送り込む吸込パイプ１８は、密閉容器２０３を貫通して圧縮機構部２００の吸込空間まで挿入している。吐出パイプ１９は、内側Ｄパイプ口１９ａを介して挿入されている。

フレーム１５には筒状遮蔽体２０８を圧縮機構部２００の下面にビス固定する。この筒状遮蔽体２０８は金属製の遮蔽体ベース２０８ａと圧縮機内での使用環境下で信頼性が確認されたプラスチック製の遮蔽リング２０８ｂとをビス留めして構成されており、ステータ１７ｂの巻線１７ｃに接触しても問題無いように絶縁性を確保している。この筒状遮蔽体２０８の下端は巻線１７ｃの上部に接するか極めて近づけて配置される。これにより、下部流通口２０１と内側Ｄパイプ口１９ａはともに筒状遮蔽体２０８の外側に配される。

副軸受３０３は、モータ１７の下側に配置されている。副軸受３０３内周には球面形状部を有する軸受ハウジング３０３ａと、軸受ハウジング３０３ａの球面形状部に収納され、自動調芯機能を有してクランク軸９を支持する球面軸受３０３ｂと備えている。

また、支部部材３００は、密閉容器２０３内に圧入され、溶接などで固定される。支持部材３００の中央部には、前記副軸受３０３を配置し、一般的に約１２０°等間隔でＴＩＧ溶接にて溶接固定している。また、その溶接固定部３０１の近傍には、油貯溜室２１０に連通する円弧状の連通穴３００ａを配置し、前記連通穴３００ａは、ステータ内径面に掛かる位置、もしくはステータ内径１７ｄよりも内側に配置している。

次に、動作を説明する。モータ１７で駆動されたクランク軸９は旋回スクロール部材２の旋回運動によって吸込パイプ１８から流入した冷媒ガスを圧縮機構部２００で圧縮し、吐出口１ａから密閉容器２０３内へ吐出する。その後、吐出パイプ１９を通過することで冷凍サイクルへ高圧となった冷媒ガスを供給する。

次に給油について説明する。固定スクロール部材１に組み込まれた背圧制御弁１００により旋回スクロール部材２の背面空間である背圧室１６の圧力は中間的な圧力に制御される。吐出口１ａが密閉容器２０３内に臨んでいるため密閉容器２０３内は吐出圧となり、このような圧縮機は高圧チャンバ型と呼ばれる。これらの圧力差により、下部の油貯油室２１０からオイルがシャフト９の縦穴９ａを通って上昇し、軸受部を潤滑した後、背圧室１６に入る。そこでオルダムリング５を潤滑した後、背圧制御弁１００を通って、両スクロール部材間で形成される吸込室と圧縮室にオイルが注入される。吸込室と圧縮室との隙間での漏れを低減し、圧縮機の効率を向上させる。そして、このオイルは、ミスト状になって吐出口１ａより吐出され、密閉容器２０３の壁面を通過しながら、支持部材３００周辺では一部が液化し、連通穴３００ａを通じて油貯油室２１０へ戻る。

上述のように、支持部材３００に副軸受３０３を溶接固定した溶接固定部３０１の近傍に円弧状の連通穴３００ａを配置したことで、溶接固定部３０１近傍の支持部材３００は剛性が弱まり、溶接変形を円弧状の連通穴３００ａ側に逃すことが出来、前記副軸受３０３への溶接変形が軽減出来る為、前記副軸受３０３に兼ね備えていた自動調芯機能が失われずに済み、性能及び信頼性の低下を防止することが出来る。

次に図２（ａ）〜（ｂ）について説明する。

図２（ａ）は、支持部材３００に開けた円弧状の連通穴３００ａの開口角度θを３０°にした場合、図２（ｂ）は、開口角度θを１００°にした場合の副軸受周辺下面図である。副軸受の溶接固定部３０１近傍に開ける連通穴３００ａの最小開口角度θは、溶接変形抑制効果及び溶接作業性等を考慮すると、３０°以上が望ましい。

また、モータ１７と支持部材３００に挟まれた空間は、ロータ１７ａの回転の影響により、圧縮機構部で圧縮されたガスが旋回流となり、この旋回流は圧縮機中心より離れるほど、流速が増加し、連通穴３００ａを密閉容器２０３の内径寄りに配置する場合は、１個当りの開口角度θを１０°程度に押される必要があるが、連通穴３００ａをステータ内径１７ｄより内側に配置したことにより、旋回流の影響を受け難くなり、開口角度θを大きくしても油面を乱すことはなく、１個当りの最大開口角度を１００°以内であれば、性能及び信頼性に問題のないことを確認している。

次に図３（ａ）〜（ｃ）について説明する。図３（ａ）は、支持部材３００に開けた円弧状の連通穴３００ａを溶接固定部近傍以外にも設け１つの同心円上に複数個配置した場合、図３（ｂ）は、支持部材３００に開ける連通穴３００ａを２つの同心円上に配置した場合の副軸受周辺下面図、図３（ｃ）は、図３（ｂ）の縦断面図である。

圧縮機の使用環境に応じて、支持部材３００に形成された油溜り部３０２に油の溜まる量が多い場合は、図３（ａ）や図３（ｂ）に示すように、円弧状の連通穴３００ａの個数を増やすことで、油貯溜室２１０へ戻す油の量を調整することが可能となる。

また、図３（ｂ）のように、円弧状の連通穴３００ａを２つの同心円上に配置することにより、油貯溜室２１０に開口する位置をＸｍｍ分変えることで油溜り部３０２に溜まる油の油面高さに応じて、油貯溜室２１０へ戻す油の量を調整することも可能となる。

また、本実施例では、主にスクロール圧縮機を用いて、説明を行ってきたが、電動機部前後に軸受を構成した圧縮機であれば、応用は可能であり、例えば、ロータリ圧縮機でも同様の効果を得ることが出来る。

１ 固定スクロール部材
１ａ 吐出口
２ 旋回スクロール部材
５ オルダムリング
９ シャフト
９ａ 縦穴
１５ フレーム
１６ 背圧室
１７ モータ
１７ａ ロータ
１７ｂ ステータ
１７ｃ 巻線
１７ｄ ステータ内径
１８ 吸込パイプ
１９ 吐出パイプ
１９ａ 内側Ｄパイプ口
１００ 背圧制御弁
２００ 圧縮機構部
２０１ 下部流通口
２０３ 密閉容器
２０８ 筒状遮蔽体
２０８ａ 遮蔽体ベース
２０８ｂ 遮蔽リング
２１０ 油貯油室
３００ 支持部材
３００ａ 連通穴
３０１ 溶接固定部
３０２ 油溜り部
３０３ 副軸受
３０３ａ 軸受ハウジング
３０３ｂ 球面軸受

Claims (4)

1. 回転子と固定子からなり、回転力を発生させる電動機部と、
   固定スクロールと旋回スクロールからなり、作動流体を圧縮する圧縮機構部と、
   前記電動機部の回転力を前記圧縮機構部に伝達するクランク軸と、
   該クランク軸を支持する軸受と、
   底部に設けられ、油を貯溜する油貯溜室と、
   前記電動機部、前記圧縮機構部、前記クランク軸、前記軸受、および、前記油貯溜室を収納した密閉容器と、を備えた密閉型圧縮機において、
   前記軸受は、前記圧縮機構部側で前記クランク軸を支持する主軸受と、前記圧縮機構部側と反対側で前記クランク軸を支持する副軸受と、からなり、
   該副軸受を溶接固定する支持部材は、前記密閉容器内に固定されるとともに、前記副軸受溶接固定部近傍の前記固定子の内径面に掛かる位置または前記固定子の内径よりも内側に円弧状の穴を設けたことを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 前記支持部材は中央部を油貯溜室側に凹ませた形状とし、前記支持部材に前記副軸受溶接固定部近傍ではない位置で、前記円弧状の穴の同心円上に、単数もしくは複数個の円弧状の穴を更に設けたことを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記支持部材は中央部を油貯溜室側に凹ませた形状とし、前記支持部材に前記副軸受溶接固定部近傍ではない位置で、前記円弧状の穴の同心円上ではない位置に、単数もしくは複数個の円弧状の穴を更に設けたことを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
4. 前記円弧状の穴の１個当りの開口角度が３０〜１００°であることを特徴とする請求項１〜３何れか一項に記載の密閉型圧縮機。

Images