JP2021021363A

JP2021021363A - 圧縮機

Info

Publication number: JP2021021363A
Application number: JP2019138449A
Authority: JP
Inventors: 隆司東田; Takashi Higashida; 里　和哉; Kazuya Sato; 里　　和哉; 努昆; Tsutomu Kon; 昭徳福田; Akinori Fukuda
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2019-07-29
Filing date: 2019-07-29
Publication date: 2021-02-18
Anticipated expiration: 2039-07-29
Also published as: JP7369934B2; WO2021020346A1

Abstract

【課題】バランスウェイトの下端面を電動機部に近接させることで、連通孔から吐出される潤滑油が冷媒に混入することを少なくできる圧縮機を提供すること。【解決手段】電動機部３０の上方で圧縮機構部２０の下方にバランスウェイト９０を配置し、バランスウェイト９０を連結部９１によって駆動軸４０に固定し、密閉容器１０の内底部１４には油溜部１５が形成され、駆動軸４０には、油溜部１５に貯留される潤滑油を圧縮機構部２０及び軸受６１に導く給油路４２と、給油路４２に連通する連通孔４４とが形成され、連通孔４４がバランスウェイト９０より下方に位置し、給油路４２から導かれた潤滑油が連通孔４４から吐出し、バランスウェイト９０の下端面９０ｄを、バランスウェイト９０の連結部９１の下端９１ｄよりも下方に突出させたことを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は空気調和機の室外機や冷凍機に用いられる圧縮機に関するものである。

従来、冷却装置や給湯装置などに用いられる密閉型圧縮機は、冷凍サイクルから戻ってきた冷媒ガスを圧縮機構部で圧縮し、冷凍サイクルへと送り込むが、その際圧縮機構部には潤滑油を供給してその摺動部分を潤滑し、潤滑した後の油を圧縮機内部へと放出して圧縮機底部の油溜部に戻すようになっている。
この時、密閉型圧縮機の内部は冷媒ガスが乱流状態となっているため、冷媒には多くの潤滑油が混ざり、圧縮された冷媒とともに冷凍サイクルへと流出する吐油量が大きなってしまう。
そのため特許文献１は、バランスウェイトと旋回スクロールとの間に設けられた第１シール部材と、バランスウェイトとフレームとの間に設けられた第２シール部材とを備えることで、圧縮機内部に過剰な油が供給されるのを抑制している。

特開２０１８−１７２１１号公報

特許文献１では、クランク軸に圧入固定されたバランスウェイトとその上下に構成される部品との間の隙間をシール材で密閉するため、回転体とシール材との接触によりシール材に摩耗や破断などが生じる恐れがあり、信頼性の確保が困難である。また、部品点数が増加するため、組立工数とコストの増加につながる。

そこで本発明は、シール材等の別部材を用いることなくバランスウェイトの下端面を電動機部に近接させることで、連通孔から吐出される潤滑油が冷媒に混入することを少なくできる圧縮機を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明の圧縮機は、密閉容器１０内に圧縮機構部２０と電動機部３０とを備え、前記圧縮機構部２０を前記電動機部３０の上方に配置し、前記圧縮機構部２０と前記電動機部３０とを駆動軸４０によって連結し、前記電動機部３０の上方で前記圧縮機構部２０の下方にバランスウェイト９０を配置し、前記バランスウェイト９０を連結部９１によって前記駆動軸４０に固定し、前記密閉容器１０の内底部１４には油溜部１５が形成され、前記駆動軸４０には、前記油溜部１５に貯留される潤滑油を前記圧縮機構部２０及び軸受６１に導く給油路４２と、前記給油路４２に連通する連通孔４４とが形成され、前記連通孔４４が前記バランスウェイト９０より下方に位置し、前記給油路４２から導かれた前記潤滑油が前記連通孔４４から吐出する圧縮機であって、前記バランスウェイト９０の下端面９０ｄを、前記バランスウェイト９０の前記連結部９１の下端９１ｄよりも下方に突出させたことを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の圧縮機において、前記電動機部３０が、環状のステータ３１と、前記駆動軸４０に固定され前記ステータ３１の内側に回転自在に配置されるロータ３２とで構成され、前記バランスウェイト９０の前記下端面９０ｄと前記ロータ３２との隙間寸法Ｓを、前記連通孔４４の直径Ｄより小さくしたことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項２に記載の圧縮機において、前記隙間寸法Ｓを、前記連通孔４４の前記直径Ｄの２０％以上６０％以下としたことを特徴とする。
請求項４記載の本発明の圧縮機は、請求項２又は請求項３に記載の圧縮機において、前記隙間寸法Ｓを、１ｍｍ以上２．７ｍｍ以下としたことを特徴とする。
請求項５記載の本発明の圧縮機は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の圧縮機において、前記密閉容器１０内に、前記密閉容器１０の内部を上下に仕切る仕切板５０を設け、前記仕切板５０によって、前記密閉容器１０の前記内部を、前記圧縮機構部２０で圧縮された後の高圧の冷媒で満たされる高圧空間１６と、前記圧縮機構部２０で圧縮される前の低圧の前記冷媒で満たされる低圧空間１７とに区画し、前記低圧空間１７に、前記電動機部３０、前記圧縮機構部２０、及び前記バランスウェイト９０を配置し、前記低圧空間１７にある前記冷媒が前記圧縮機構部２０で圧縮されることを特徴とする。

本発明によれば、バランスウェイトの下端面を電動機部に近接させることができるため、連通孔から吐出される潤滑油が冷媒に混入することを少なくでき、密閉容器からの吐油量を低減できる。

本発明の一実施例による圧縮機の側面断面図同圧縮機の要部拡大断面図

本発明の第１の実施の形態による圧縮機は、バランスウェイトの下端面を、バランスウェイトの連結部の下端よりも下方に突出させたものである。本実施の形態によれば、バランスウェイトの下端面を電動機部に近接させることができるため、連通孔から吐出される潤滑油が冷媒に混入することを少なくでき、冷媒に混ざって、圧縮された冷媒とともに冷凍サイクルへと流出する密閉容器からの吐油量を低減できる。

本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による圧縮機において、電動機部が、環状のステータと、駆動軸に固定されステータの内側に回転自在に配置されるロータとで構成され、バランスウェイトの下端面とロータとの隙間寸法を、連通孔の直径より小さくしたものである。本実施の形態によれば、連通孔から吐出される潤滑油がロータより外方に出にくくなるため、潤滑油が冷媒に混入することを少なくでき、冷媒に混ざって、圧縮された冷媒とともに冷凍サイクルへと流出する密閉容器からの吐油量を低減することができる。

本発明の第３の実施の形態は、第２の実施の形態による圧縮機において、隙間寸法を、連通孔の直径の２０％以上６０％以下としたものである。本実施の形態によれば、連通孔から吐出される潤滑油がロータより外方に出にくくなるため、潤滑油が冷媒に混入することを少なくでき、冷媒に混ざって、圧縮された冷媒とともに冷凍サイクルへと流出する密閉容器からの吐油量を低減することができる。

本発明の第４の実施の形態は、第２又は第３の実施の形態による圧縮機において、隙間寸法を、１ｍｍ以上２．７ｍｍ以下としたものである。本実施の形態によれば、連通孔から吐出される潤滑油がロータより外方に出にくくなるため、潤滑油が冷媒に混入することを少なくでき、冷媒に混ざって、圧縮された冷媒とともに冷凍サイクルへと流出する密閉容器からの吐油量を低減することができる。

本発明の第５の実施の形態は、第１から第４のいずれかの実施の形態による圧縮機において、密閉容器内に、密閉容器の内部を上下に仕切る仕切板を設け、仕切板によって、密閉容器の内部を、圧縮機構部で圧縮された後の高圧の冷媒で満たされる高圧空間と、圧縮機構部で圧縮される前の低圧の冷媒で満たされる低圧空間とに区画し、低圧空間に、電動機部、圧縮機構部、及びバランスウェイトを配置し、低圧空間にある冷媒が圧縮機構部で圧縮されるものである。電動機部、圧縮機構部、及びバランスウェイトが低圧空間に配置される場合には、連通孔から吐出される潤滑油は低圧空間にある冷媒に混入するため、低圧空間で冷媒に混入した潤滑油は、圧縮機構部から吐出される高圧の冷媒とともに吐出されやすいが、本実施の形態によれば、低圧空間での冷媒への混入を少なくできるため、冷媒に混ざって、圧縮された冷媒とともに冷凍サイクルへと流出する密閉容器からの吐油量を低減できる。

以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。
図１は本実施例による圧縮機の側面断面図である。なお、本実施例では、圧縮機としてスクロール圧縮機を用いている。

密閉容器１０は、上下方向に軸線を有する円筒状の胴シェル１１と、胴シェル１１の下端に気密に溶接される椀状の下シェル１２と、胴シェル１１の上端に気密に溶接される椀状の上シェル１３とで形成される。密閉容器１０の内底部１４には、油溜部１５が形成されている。

密閉容器１０内には、圧縮機構部２０と電動機部３０とを備えている。圧縮機構部２０は電動機部３０の上方に配置している。圧縮機構部２０と電動機部３０とは駆動軸４０によって連結している。

圧縮機構部２０は、固定スクロール２１と旋回スクロール２２とで構成されている。
固定スクロール２１は、鏡板２１ａと、鏡板２１ａ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２１ｂとで構成されている。
旋回スクロール２２は、鏡板２２ａと、鏡板２２ａ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２２ｂとで構成されている。旋回スクロール２２の鏡板２２ａの下面の中心部には、円筒状のボス２４を設けている。
固定スクロール２１のラップ２１ｂと、旋回スクロール２２のラップ２２ｂとは互いに噛み合わされ、固定スクロール２１と旋回スクロール２２との間に、両ラップ２１ｂ、２２ｂによって複数の圧縮室２３が形成される。
固定スクロール２１の鏡板２１ａの中央部には吐出孔２５が設けられ、吐出孔２５には吐出弁２６を設けている。固定スクロール２１の外周には低圧の冷媒を吸入する吸入部２８を設けている。

電動機部３０は、環状のステータ３１と、ステータ３１の内側に回転自在に構成されたロータ３２とで構成される。ステータ３１は密閉容器１０の内周面に固定される。ロータ３２は駆動軸４０に固定される。

密閉容器１０の内部上方には、密閉容器１０の内部を上下に仕切る仕切板５０が設けられている。仕切板５０は、密閉容器１０の内部を、高圧空間１６と低圧空間１７とに区画している。高圧空間１６は、圧縮機構部２０で圧縮された後の高圧の冷媒で満たされる空間であり、低圧空間１７は、圧縮機構部２０で圧縮される前の低圧の冷媒で満たされる空間である。

密閉容器１０は、密閉容器１０の外部と低圧空間１７とを連通させる冷媒吸入管１８と、密閉容器１０の外部と高圧空間１６とを連通させる冷媒吐出管１９とを備えている。圧縮機は、冷媒吸入管１８を介して、密閉容器１０の外部に設けられた冷凍サイクル回路（図示せず）から、低圧空間１７に低圧の冷媒を導入する。また、圧縮機構部２０で圧縮された高圧の冷媒は、まず、高圧空間１６に導入される。その後、高圧空間１６から冷媒吐出管１９を介して、冷凍サイクル回路に吐出される。

固定スクロール２１及び旋回スクロール２２の下方には、旋回スクロール２２を支持する主軸受６０が設けられている。旋回スクロール２２は、固定スクロール２１と主軸受６０との間に配置される。主軸受６０は、中心部に軸受６１を形成し、密閉容器１０の内壁に固定される。
旋回スクロール２２と主軸受６０との間には、自転抑制部材（オルダムリング）２７が設けられている。オルダムリング２７は、旋回スクロール２２の自転を防止する。これにより、旋回スクロール２２は、固定スクロール２１に対して自転することなく、旋回運動をする。

駆動軸４０の一端側は、軸受６１により軸支され、他端側は、副軸受７０で軸支される。駆動軸４０の上端には、駆動軸４０の軸心に対して偏心した偏心軸４１が設けられている。偏心軸４１は、スイングブッシュ４１ａ及び旋回軸受４１ｂを介して、ボス２４に摺動自在に挿入されている。ボス２４は、偏心軸４１によって、旋回駆動される。

駆動軸４０の内部には、潤滑油が通過する給油路４２が形成されている。給油路４２は、駆動軸４０の軸方向に形成された貫通孔である。給油路４２の一端は、駆動軸４０の下端に設けられた吸込口４２ａとして、油溜部１５内に開口している。吸込口４２ａの上部には、吸込口４２ａから給油路４２に潤滑油を汲み上げるパドル４３が設けられている。
給油路４２は、油溜部１５に貯留される潤滑油を圧縮機構部２０及び軸受６１に導く。
駆動軸４０には、給油路４２に連通する連通孔４４が形成されている。連通孔４４は、給油路４２のガス抜きとして機能し、給油路４２から導かれた潤滑油を吐出する。なお、駆動軸４０には、主軸受６０に潤滑油を供給する軸受用連通孔４２ｂを形成している。軸受用連通孔４２ｂは給油路４２に連通している。

副軸受７０は、低圧空間１７の下方、望ましくは、油溜部１５内に設けられる。副軸受７０は、円筒状に形成されて駆動軸４０が挿入されるボス部７１と、ボス部７１から外周方向に延びて密閉容器１０内周面に固定されるアーム部７２とを備えている。

駆動軸４０にはバランスウェイト９０が設けられている。バランスウェイト９０は、圧縮機構部２０の下方で電動機部３０の上方に位置している。
圧縮機構部２０、電動機部３０、主軸受６０、副軸受７０、及びバランスウェイト９０は低圧空間１７に配置される。電動機部３０及びバランスウェイト９０は、主軸受６０と副軸受７０の間に配置される。
また、固定スクロール２１及び旋回スクロール２２は、仕切板５０と主軸受６０との間に配置されている。仕切板５０及び主軸受６０は、密閉容器１０に固定されている。固定スクロール２１及び旋回スクロール２２のうち、少なくとも弾性体（図示せず）が設けられた一方は、仕切板５０と主軸受６０との間の少なくとも一部、より詳細には、仕切板５０と旋回スクロール２２との間、または、固定スクロール２１と主軸受６０との間を、軸方向に移動自在に設けられている。

冷媒吸入管１８と圧縮機構部２０の吸入部２８との間には整流板１００を設けている。整流板１００は、冷媒吸入管１８の吸入口に対向する位置に配置する。整流板１００を冷媒吸入管１８の吸入口に対向する位置に配置することで、整流板１００の冷媒吸入管１８側の上方には上側閉口部１００ａが形成され、整流板１００の冷媒吸入管１８側の下方には下側開口部１００ｂが形成される。

以下に圧縮機の動作、作用について説明する。
電動機部３０の駆動により、ロータ３２とともに駆動軸４０が回転する。偏心軸４１とオルダムリング２７とによって、旋回スクロール２２は自転することなく、駆動軸４０の中心軸を中心に旋回運動する。これによって、圧縮室２３の容積が縮小し、圧縮室２３の冷媒は圧縮される。

冷媒は、冷媒吸入管１８から低圧空間１７に導入される。そして、低圧空間１７に導入された冷媒は、整流板１００及び整流板１００の上側閉口部１００ａに衝突し、電動機部３０の方向に整流される。
そして、電動機部３０の方向に整流された冷媒は、低圧空間１７に一旦開放され、電動機部３０の駆動によって乱流状態となった冷媒が圧縮室２３に吸入され、圧縮室２３で圧縮された冷媒は、高圧空間１６を経由して、冷媒吐出管１９から吐出される。

次に本実施例による圧縮機での潤滑油流れを説明する。
油溜部１５にある潤滑油は、パドル４３によって、給油路４２に汲み上げられる。給油路４２に汲み上げられた潤滑油は、連通孔４４から流出するとともに、軸受用連通孔４２ｂから主軸受６０に供給され、駆動軸４０の上端開口からボス２４内に供給される。
ボス２４内に供給された潤滑油は、圧縮機構部２０の摺動面に供給される。
連通孔４４から流出される潤滑油は、主にバランスウェイト９０とロータ３２との隙間から低圧空間１７内に吐出される。

図２は同圧縮機の要部拡大断面図である。
バランスウェイト９０は、平面視で円弧状に形成され、連結部９１によって駆動軸４０に固定される。
駆動軸４０には、径を拡大させた拡径部４０ａが形成され、拡径部４０ａの下端によってロータ３２を位置決めし、拡径部４０ａの上端によってバランスウェイト９０を位置決めする。ロータ３２は、鉄心部３２ａの端部に突部３２ｂを有している。
連通孔４４は拡径部４０ａに形成される。従って、連通孔４４はバランスウェイト９０より下方で、ロータ３２の鉄心部３２ａより上方に位置する。また、連通孔４４はロータ３２の突部３２ｂの内周に位置する。

バランスウェイト９０は、バランスウェイト９０の下端面９０ｄを、バランスウェイト９０の連結部９１の下端９１ｄよりも下方に突出させている。
また、バランスウェイト９０は、バランスウェイト９０の上端面９０ｕを、バランスウェイト９０の連結部９１の上端９１ｕよりも上方に突出させている。バランスウェイト９０の連結部９１の上端９１ｕは、主軸受６０の下端面６１ｄより上方に位置させている。

本実施例によれば、バランスウェイト９０の下端面９０ｄを、バランスウェイト９０の連結部９１の下端９１ｄよりも下方に突出させることで、バランスウェイト９０の下端面９０ｄを電動機部３０のロータ３２に近接させることができるため、連通孔４４から吐出される潤滑油が、低圧空間１７に存在する冷媒に混入することを少なくでき、密閉容器１０からの吐油量を低減できる。
また本実施例によれば、バランスウェイト９０の上端面９０ｕを、バランスウェイト９０の連結部９１の上端９１ｕよりも上方で、主軸受６０の下端面６１ｄより上方に位置させることで、主軸受６０から滴下する潤滑油が、低圧空間１７に存在する冷媒に混入することを少なくでき、密閉容器１０からの吐油量を低減できる。

バランスウェイト９０の下端面９０ｄとロータ３２との隙間寸法Ｓを、連通孔４４の直径Ｄより小さくすることが好ましい。
連通孔４４の直径Ｄを３ｍｍ、下端面９０ｄとロータ３２との隙間寸法Ｓを６ｍｍとした時の吐油量を１００％とした時、本実施例によるバランスウエイト９０を用い、隙間寸法Ｓを２．７ｍｍに変更した場合には、吐油量は２６％に低減でき、隙間寸法Ｓを１ｍｍに変更した場合には、吐油量は２２％に低減できた。
特に、隙間寸法Ｓを、連通孔４４の直径Ｄの２０％以上６０％以下とすることで吐油量が大幅に低減できる。
また、隙間寸法Ｓは、１ｍｍ以上２．７ｍｍ以下とすることが好ましい。

なお、電動機部３０、圧縮機構部２０、及びバランスウェイト９０が低圧空間１７に配置され、低圧空間１７にある冷媒が圧縮機構部２０で圧縮される圧縮機にあっては、連通孔４４から吐出される潤滑油は低圧空間１７にある冷媒に混入するため、低圧空間１７で冷媒に混入した潤滑油は、圧縮機構部２０から吐出される高圧の冷媒とともに吐出されやすいが、本実施例によれば、低圧空間１７での冷媒への混入を少なくできるため、密閉容器１０からの吐油量を低減できる。

本発明は、特に低圧型のスクロール圧縮機に適している。

１０密閉容器
１１胴シェル
１２下シェル
１３上シェル
１４内底部
１５油溜部
１６高圧空間
１７低圧空間
１８冷媒吸入管
１９冷媒吐出管
２０圧縮機構部
２１固定スクロール
２１ａ鏡板
２１ｂラップ
２２旋回スクロール
２２ａ鏡板
２２ｂラップ
２３圧縮室
２４ボス
２５吐出孔
２６吐出弁
２７自転抑制部材（オルダムリング）
２８吸入部
３０電動機部
３１ステータ
３２ロータ
３２ａ鉄心部
３２ｂ突部
４０駆動軸
４０ａ拡径部
４１偏心軸
４１ａスイングブッシュ
４１ｂ旋回軸受
４２給油路
４２ａ吸込口
４２ｂ軸受用給油孔
４３パドル
４４連通孔
５０仕切板
６０主軸受
６１軸受
６１ｄ下端面
７０副軸受
７１ボス部
７２アーム部
９０バランスウェイト
９０ｄ下端面
９０ｕ上端面
９１連結部
９１ｄ下端
９１ｕ上端
１００整流板
１００ａ上側閉口部
１００ｂ下側開口部
Ｄ直径
Ｓ隙間寸法

Claims

密閉容器内に圧縮機構部と電動機部とを備え、
前記圧縮機構部を前記電動機部の上方に配置し、
前記圧縮機構部と前記電動機部とを駆動軸によって連結し、
前記電動機部の上方で前記圧縮機構部の下方にバランスウェイトを配置し、
前記バランスウェイトを連結部によって前記駆動軸に固定し、
前記密閉容器の内底部には油溜部が形成され、
前記駆動軸には、前記油溜部に貯留される潤滑油を前記圧縮機構部及び軸受に導く給油路と、前記給油路に連通する連通孔とが形成され、
前記連通孔が前記バランスウェイトより下方に位置し、
前記給油路から導かれた前記潤滑油が前記連通孔から吐出する圧縮機であって、
前記バランスウェイトの下端面を、前記バランスウェイトの前記連結部の下端よりも下方に突出させた
ことを特徴とする圧縮機。
前記電動機部が、環状のステータと、前記駆動軸に固定され前記ステータの内側に回転自在に配置されるロータとで構成され、
前記バランスウェイトの前記下端面と前記ロータとの隙間寸法を、前記連通孔の直径より小さくした
ことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
前記隙間寸法を、前記連通孔の前記直径の２０％以上６０％以下とした
ことを特徴とする請求項２に記載の圧縮機。
前記隙間寸法を、１ｍｍ以上２．７ｍｍ以下とした
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の圧縮機。
前記密閉容器内に、前記密閉容器の内部を上下に仕切る仕切板を設け、
前記仕切板によって、前記密閉容器の前記内部を、前記圧縮機構部で圧縮された後の高圧の冷媒で満たされる高圧空間と、前記圧縮機構部で圧縮される前の低圧の前記冷媒で満たされる低圧空間とに区画し、
前記低圧空間に、前記電動機部、前記圧縮機構部、及び前記バランスウェイトを配置し、
前記低圧空間にある前記冷媒が前記圧縮機構部で圧縮される
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の圧縮機。