JP2017206976A - 密閉型圧縮機及びこれを備える機器 - Google Patents

Abstract

【課題】必要な潤滑油量を低減した圧縮機を提供する。【解決手段】潤滑油を貯留する底部と、底部より上方に位置する天井壁と、天井壁及び底部を繋ぐ立ち上がり壁と、を有する密閉容器と、潤滑油を汲み上げ可能なオイルポンプと、を有する圧縮機であって、圧縮機の停止時における潤滑油の油面の高さは、天井壁より低い。立ち上がり壁３２ｂ内側には、壁面３６が設けられ、立ち上がり壁との間に空間を形成している。潤滑油が暴れると、潤滑油の一部がこの空間に貯留され、油面高さを下げることができ、潤滑油の暴れの程度を低減できる。壁面は、第１の小孔３６ａを有し、空間に貯留された潤滑油２０は、底部に戻ることができる。また、第１の小孔より下方に設けられた第２の小孔３６ｂにより、潤滑油が空間に過度に貯留されることを抑制できる。【選択図】図５

Description

本発明は、密閉型圧縮機及びこれを備える機器に関する。

圧縮機として、密閉容器内部に貯留した潤滑油を、オイルポンプで汲みあげるものが知られている。特許文献１は、コイルバネ５１により固定子３を下から支持する圧縮機を開示している（図１）。

特開２０１５−１０５５７７号公報

圧縮機底部に貯留される潤滑油には、オイルポンプ１８の駆動により必要量を汲みあげることができる程度の油高さとなるだけの量が求められる。潤滑油の必要量を抑えつつオイルポンプ１８の一部であるクランクシャフト８の下端を潤滑油に十分に浸すには、クランクシャフト８を長くすることを考え得るが、こうすると、摩擦が発生する領域が増加し、エネルギーロスに繋がる。すると、例えば、コイルバネ５１を短くしてクランクシャフト８を含む構成要素全体を下方にシフトさせることが考えられる。しかし、コイルバネ５１が短いと、振動の抑制が十分に行い難くなり、固定子３が圧縮機底部に衝突し易くなるおそれがある。

上記事情に鑑みてなされた本発明は、潤滑油を貯留する底部と、該底部より上方に位置する天井壁と、前記天井壁及び前記底部を繋ぐ立ち上がり壁と、を有する密閉容器と、前記潤滑油を汲み上げ可能なオイルポンプと、を有する圧縮機であって、当該圧縮機の停止時における前記潤滑油の油面の高さは、前記天井壁より低いことを特徴とする。

本発明によれば、必要な潤滑油量を低減した圧縮機を提供できる。

実施例の冷蔵庫の要部背面図 図１のＡ―Ａ断面図 実施例の圧縮機上面透視図 実施例の圧縮機縦断面図 図４の要部拡大図

以下本発明の実施例を、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものでなく、様々な変形例が含まれる。

図１は、機器の一例である冷蔵庫１の要部背面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。冷蔵庫１は、冷凍室（不図示）、冷蔵室（不図示）、野菜室２、及び収納室３に区画されている。収納室３は、本実施例のように冷蔵庫１の下方背面に設けられても良いし、上方背面に設けられても良い。野菜室２は、冷蔵庫１の下方前面に設けられている。

収納室３内には圧縮機４、送風機５、及び凝縮器６が、収納室３の底面を形成するベース８の上側に設置されている。収納室３の背面側には、収納室カバー７が設けられている。

圧縮機４、凝縮器６は冷凍サイクルの一部を構成するもので、何れも高温となるため性能確保の為に冷却を必要としている。送風機５は、圧縮機４及び凝縮器６の間に位置しており、凝縮器６側の空気を吸込み、圧縮機４に向かって吐出する。これにより凝縮器６及び圧縮機４を冷却する。

送風機５が駆動すると、凝縮器を挟んで送風機５の反対側に位置する吸込孔９や、収納室カバー７に設けられた取入口１０を通って、収納室３外部の空気が取り込まれる。凝縮器６及び圧縮機４を冷却した空気は、圧縮機４を挟んで送風機５の反対側に位置する吹出口１１から収納室３外部に流れる。

キャスター１２は冷蔵庫本体１を床面に支持する。天井板１３は収納室３の上部を形成する板である。

送風機５で昇圧された空気の経路としての冷気通路１４としては、圧縮機４の上側にある上冷気通路１４ａ、下側にある下冷気通路１４ｂが存在する。上冷気通路１４aは天井板１３と圧縮機４の上面との間に作られる通路であり、下冷気通路１４ｂはベース８と圧縮機４との間に作られる通路を指している。通常、送風機５より吹き出される凝縮器６を経た空気は、圧縮機４にぶつかり、それが分かれて上下の冷気通路１４ａ、１４ｂに入って行くものである。

図３は圧縮機４の密閉容器１５の上面を透視した図、図４は圧縮機４の縦断面図である。
密閉容器１５内には、圧縮要素１６と電動要素１７とクランクシャフト１８とフレーム１９と潤滑油２０とが収容されている。

圧縮要素１６はシリンダ２１、ピストン２２、コネクティングロッド２８、偏心軸部１８ａを有するクランクシャフト１８等より成り、クランクシャフト１８の偏心回転運動をピストン２２の往復運動に変換する連結機構を備えている。

電動要素１７は、電機子鉄心及び巻線からなる固定子２４と、固定子２４内に回転可能に配置された回転子２５とを備えている。電動要素１７は、クランクシャフト１８を介して圧縮要素１６を駆動する。固定子２４はコイルバネ２６を介して密閉容器１５の底部に支持されている。

クランクシャフト１８は、回転子２５に固定されて垂直に延びるクランクシャフト１８の主軸部１８ｂと、主軸部１８ｂの上端から上方に延び且つ主軸部１８ｂの軸心に対して偏心して設けられた偏心軸部１８ａと、主軸部１８ｂの下端部に取り付けられたオイルポンプ２７とを備えている。主軸部１８ｂの外周面には、クランクシャフト１８内の給油穴に連通されたスパイラル溝１８ｃが形成されている。

以上のように構成された圧縮機の基本的動作について、以下に説明する。偏心軸部１８ａの偏心回転運動によって、ピストン２２はシリンダ２１の内径を往復運動し、冷媒ガスが圧縮される。圧縮された冷媒は、圧縮機４の外部の凝縮器６に吐出される。

クランクシャフト１８の偏心軸部１８ａの偏心運動がコネクティングロッド２８によりピストン２２の往復運動に変換され、ピストン２２がシリンダ２１内で往復運動されることにより、冷媒ガスがシリンダ内で圧縮される。このクランクシャフト１８の回転に伴い、密閉容器１５に貯留されている潤滑油２０はオイルポンプ２７の回転動作によって汲み上げられる。汲み上げられた潤滑油２０はクランクシャフト１８の内部の連通穴を通リ、軸受部に導かれる。スパイラル溝１８ｃを通って軸受部を潤滑した潤滑油２０は、クランクシャフト１８の主軸受け部から偏心軸部１８ａへと導かれる。偏心軸部１８ａに供給された潤滑油２０は供給穴を通り、コネクティングロッド２８のリング部との間の軸受け隙間に充填されるとともに、コネクティングロッド２８の内部に設けられている供給穴を通り、ピストン２２と、コネクティングロッド２８との間の潤滑を行う。また、クランクシャフト１８の偏心軸部１８ａの片端部は開口しているため、潤滑油２０は偏心軸部１８ａの先端から漏れ出し、クランクシャフト１８の回転に伴い遠心力で飛散し、ピストンの外径部に降り掛けられ、ピストン２２とシリンダ２１との間の潤滑を行う。

次に、圧縮機４の形状を含む構造並びにベース８への取り付け構造に付いて説明する。先ず、圧縮機４の形状を含む構造について説明する。圧縮機４は側面視で偏平状（高さ方向が約１００ｍｍであるのに対し、幅方向が約２００ｍｍの薄型小判形）をなすものであり、上下二つの容器をほぼ中央で溶接したものである。

圧縮機４の底部中央側には略水平な平面部３１が、底部外側にはくぼみ３２が設けられている。くぼみ３２は圧縮機４をベース８に取り付ける為の取付脚３３と防振ゴム３４をほぼ収納出来る大きさを有する。即ち、取付脚３３に防振ゴム３４及び圧縮機４を取り付けたとき、取付脚３３、防振ゴム３４は、くぼみ３２内にほぼ収納される。

防振ゴム３４の高さ寸法は、圧縮機４をベース８に取り付けた時、平面部３１とベース８との間に下冷気通路１４ｂが形成出来る長さとなっている。

ここで、平面部３１とは、底部４隅のくぼみ３２と底部の交点をそれぞれ直線で結び、その直線と底面の最も離れた位置が１０ｍｍ以内に収まり、圧縮機４の略水平な底面の領域をいう。

圧縮機４のベース８への取り付けは次のように行なわれる。取付脚３３の幅方向寸法は圧縮機４の外形寸法よりわずか大きな寸法に作られている。これは図に示す如く、取付脚３３に取り付けられる防振ゴム３４の組み付け、或いはサービス時の取り外しを可能にする為のものである。

防振ゴム３４は図に示す如く、ベース８上に取り付けられている。すなわち、圧縮機４は、取付脚３３に取り付けられた防振ゴム３４を介して、ベース８に固定される。防振ゴム３４が配されたくぼみ３２は密閉容器１５の四隅角部に設けられ、立上り壁３２ｂ及び／又は天井壁３２ｃ並びに防振ゴム３４の間に隙間を持つ。また、取付脚３３は立上り壁３２ｂからベース８に水平に取り付けられている。

取付バネ２６は圧縮要素１６と電動要素１７とを密閉容器１５内に弾性支持する部材である。取付バネ２６は天井壁３２ｃ上面に取り付けられている。

防振ゴム３４と取付バネ２６とは天井壁３２ｃを介して上下に配設される。即ち、両者の中心線及び密閉容器１５への取り付け点は、非常に近くなる。この為、圧縮要素１６や電動要素１７より出る振動、騒音は、剛性の高いくぼみ３２と取付脚３３を介して防振ゴム３４に伝達されるため、これらを大きく低減できる。

また、油面が高いと、圧縮機４の運転中に高速で回転する電動機に潤滑油２０が接触して潤滑油２０が掻き回され、油面暴れを引き起し得る。これは、摺動各部への安定した給油を妨げることになる。ここで、くぼみ３２は、潤滑油２０が貯留される圧縮機４の底部から上方に延びる立上り部３２ｂと、立上り部３２ｂの上端側から圧縮機４の外側方向に延びる天井壁３２ｃとを有するため、潤滑油２０が貯留される底部の面積を低減できる。これにより、必要な潤滑油量を低減できる。具体的には、圧縮機４の停止時における潤滑油２０の油面高さが、天井壁３２の高さより低いことが好ましい。

さらに、圧縮要素１６と電動要素１７とを支持するコイルバネ２６を天井壁３２ｃに配しているため、天井壁３２ｃの高さ方向位置を適宜設定することで、コイルバネ２６の長さを適切に保ちつつ、オイルポンプ（粘性ポンプ）の下端位置を潤滑油２０中に適切に配することができる。

また、圧縮機４底部は、一部又は全部が平面形状の平面部３１となっている。粘性ポンプ先端は潤滑油中に位置する必要があるが、圧縮機４底部を平面部３１としたことにより、潤滑油２０が底部全体に行きわたることとなる。すなわち、圧縮機４の底部に、例えば３箇所に区画された平面部３１を設けた。さらに、これら平面部３１の間に、平面部３１よりも上方に向かって凸となる凸部を設けている。凸部は、上面視で主軸部１８ｂの外側に位置している。

また、立ち上がり壁３２ｂ内側には、一端が立ち上がり壁３２ｂ又は底部に固定され、上方に向かって延びる壁面３６が設けられている。壁面３６は、立ち上がり壁３２ｂとの間に空間を形成している。壁面３６は、立ち上がり壁３２ｂに代えて、密閉容器の側面に固定されていても良い。壁面３６は、上方に開口を有する空間を密閉容器との間に形成する。

潤滑油が暴れると、壁面３６の上端を越えて潤滑油の一部が飛散して、この空間に貯留される。これにより油面高さを下げることができ、潤滑油の暴れの程度を低減できる。壁面３６は、潤滑油２０が少量ずつ通過可能な程度の大きさの第１の小孔３６ａを有している。小孔３６ａは、圧縮機４停止時の油面高さより上方にあると好ましい。これにより、空間に貯留された潤滑油２０は、底部に戻ることができる。また、壁面３６は、第１の小孔３６ａより下方に設けられた第２の小孔３６ｂを有している。第２の小孔３６ｂは、圧縮機４停止時の油面高さと略同等の高さ又はこれより下方に設けることができる。これにより、潤滑油２０が空間に過度に貯留されることを抑制できる。

以上の構成を有する冷蔵庫１の運転は次のようになる。即ち、冷蔵庫１が運転されると、圧縮機４を含む冷凍サイクルが運転され、冷蔵庫本体側に於いては、例えば冷凍室、冷蔵室が所定の温度に冷却される。これに伴い、冷蔵庫背面下部の収納室３内の圧縮機４も運転される。圧縮機４及び凝縮器６の熱は、同時に運転される送風機５により収納室３外に放熱される訳であるが、圧縮機部に於いては次のように冷却される。

収納室３内に設置される圧縮機４は背が低く、小判形をしており、収納室３は狭く天井板１３、ベース８との間には冷蔵庫１の内容積拡大の為にわずかな隙間寸法での通路しか作られていない。この時、圧縮機４の上面と天井板１３との間に作られているのが上冷気通路１４ａであり、圧縮機４の下面とベース８との間に作られているのが、下冷気通路１４ｂである。

送風機５より、圧縮機４に向けて吹き出された冷気は、圧縮機４の全周に向け吹き付けられるが、この時、圧縮機４と天井板１３間に形成された上冷気通路１４ａには、圧縮機４の上面に設けられた傾斜面２９が上記冷気を受け入れ、且つ導く。導かれた冷気は圧縮機４と十分に熱交換し、収納室カバー７に設けた吹出口１１より収納室３外に吹き出される。

圧縮機４の冷却を効率良く行なうことにより、収納室３を構成する天井板１３とベース８間の寸法を縮めることが出来る。これと圧縮機４自体の小形化（背が低い小判形）を組み合わせることにより収納室３を小さくし、その分を庫内例えば野菜室２の内容積拡大が図れる。

次に、圧縮機４底部に充填される潤滑油２０に付いて説明する。オイルポンプ２７は潤滑油２０中に浸漬されるが、この浸漬寸法は種々の事（圧縮機運転時の油面下がり、潤滑油の冷凍サイクルへの持ち出し、更には、注入量のバラツキ等）を考慮しても、オイルポンプ２７の先端が潤滑油２０中に浸されている必要がある。圧縮機４底部を平面状にすることで、潤滑油の増減による油面高さの変化を抑えることが出来る。

さらに、冷媒が潤滑油２０に溶け込み油面が上昇し、高速で回転する電動機の固定子２４が潤滑油２０を掻き回す油面暴れが生じたとしても、油面暴れが継続することを抑制することができ、安定した摺動各部への給油を可能にできる。

１ 冷蔵庫
２ 野菜室
３ 収納室
４ 圧縮機
５ 送風機
６ 凝縮器
７ 収納室カバー
８ ベース
９ 吸込孔
１０ 取入口
１１ 吹出口
１２ キャスター
１３ 天井板
１４ 冷気通路 １４ａ 上冷気通路 １４ｂ 下冷気通路
１５ 密閉容器 １５ａ 上容器 １５ｂ 下容器
１６ 圧縮要素
１７ 電動要素
１８ クランクシャフト １８ａ 偏心軸部 １８ｂ主軸部 １８ｃスパイラル溝
１９ フレーム
２０ 潤滑油
２１ シリング
２２ ピストン
２３ 電動圧縮機部
２４ 固定子
２５ 回転子
２６ 取付バネ
２７ オイルポンプ
２８ コネクティングロッド
２９ 傾斜面
３１ 平面部
３２ くぼみ ３２ａ 第二のくぼみ ３２ｂ立上り壁 ３２ｃ 天井壁
３３ 取付脚
３４ 防振ゴム
３５ くぼみ
３６ 小孔

Claims (5)

1. 潤滑油を貯留する底部と、
   該底部より上方に位置する天井壁と、
   前記天井壁及び前記底部を繋ぐ立ち上がり壁と、を有する密閉容器と、
   前記潤滑油を汲み上げ可能なオイルポンプと、を有する圧縮機であって、
   当該圧縮機の停止時における前記潤滑油の油面の高さは、前記天井壁より低いことを特徴とする圧縮機。
2. 前記天井壁の上方に、当該圧縮機の電動要素及び圧縮要素を支持するコイルバネを有することを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記密閉容器に一端が固定され、
   上方に向かって延在し、
   前記密閉容器との間に上方に開口を有する空間を形成する壁面を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮機。
4. 前記天井壁の下方に、防振ゴムを有し、
   前記壁面は、当該圧縮機の停止時における前記潤滑油の油面高さより上方に設けられた第１の小孔を有することを特徴とする請求項３に記載の圧縮機。
5. 請求項１乃至４何れか一項に記載の圧縮機を備える機器。

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