JP4139076B2 - 往復動密閉圧縮機 - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、立てシャフトに固定された永久磁石をもつモータを有するタイプの往復動密閉圧縮機の構造に関し、特に、往復動圧縮機の立てシャフトの構造に関する。
【０００２】
（背景技術）
永久磁石を支持する回転子を有する電動モータを備えた圧縮機は、圧縮機シャフトの角速度を所定の回転範囲内で連続的または不連続に変化させることができるため、冷却装置に使用されている。
【０００３】
密閉冷却圧縮機は、そのシェルの内側に位置する機械要素が２つの可能な配置形態を成して構成される。一方の配置形態の構成では、圧縮機のコネクティングロッド・クランクシャフトシステムが、電動モータの下に位置して、圧縮機シェルの底部に在る潤滑油溜めに近接もしくは潤滑油溜め内に浸漬される。他方の配置形態の構成では、圧縮機のコネクティングロッド・クランクシャフトシステムが、電動モータの上に位置し、圧縮機シェルの底部に設けられた潤滑油溜めからかなりの高さで離間している。
【０００４】
他の要素間において、機械システムの潤滑効率は、油ポンプ（または遠心管）を作動させる圧縮機シャフトの回転から起こる、可動部に達する油の量によって影響される。管状の立てシャフトの回転によって生じる油の圧送は、油放物線の形態を成す油輸送上昇カーブを生起し、その上端は、圧縮機の管状の立てシャフトの本体の長手方向延在部の中央部分に設けられた中央径方向ダクトの形態を成す油吐出点に達しており或いはその点を越えている。
【０００５】
そのため、可動部を潤滑するために利用できる油量は、回転時にシャフトの角速度と等しい遠心速度によって決まる。シャフトの角速度が所定の限界値よりも低い場合には、放物線の端部が油吐出点に到達せず、したがって、潤滑に必要十分な圧送油が得られない。また、圧送油の量は、必要とされる上昇高さ、即ち油溜め内の油面と油吐出点における油の出口との間の高さによって決まる。
【０００６】
圧縮機の低回転運転時において可動部の効率的な潤滑を確保するために、既知の幾つかの技術が使用される。
【０００７】
圧縮機の可動部を潤滑するために必要とされる油量を確保するそのような１つの技術では、電動モータの下に位置するコネクティングロッド・クランクシャフトシステムを予見する構成形態が採用される。この場合、油溜め内の油面と潤滑油の油吐出点（この場合には、コネクティングロッド・クランクシャフトシステムそれ自身）との間で必要とされる圧送高さがかなり低くなる。
【０００８】
油溜め内の油面と潤滑油の油吐出点との間の高さ（上昇高さ）を低くするための他の技術では、油面の高さを上昇させるように油溜めに油が加えられ、結果として、克服すべき前記上昇高さを低下させる。
【０００９】
また、最小限必要な油量が常時所望の高さに到達できるようにするには、シャフトが作動される最小回転数を制限することで、可動部の潤滑を確保できる。
【００１０】
圧縮機のシェルの下に機械システムが配置される（モータが上部に配置される）構成形態を使用すると、電動モータのコイルが油溜め内の油と直接に接触（浸漬）してコイルの冷却効率が悪くなるという問題が生じる。モータの冷却が不十分であると、モータの絶縁材料や導電材料が劣化してしまう。また、このような技術の他の欠点は、機械システムが、シャフトの動作により、油溜め内の油に乱流を引き起こし、運転時に雑音を発生するという点である。
【００１１】
圧縮機の油溜め内における油面の高さを上昇させる技術を使用すると、油をさらに加える必要から、コストが高くなってしまうという問題が生じる。また、油面の高さを上昇させると、圧縮機の運転時に油が回転子の下面と接触する可能性があり、潤滑油に渦流や泡立ちが生じてしまうという欠点もある。そして、この泡立ちによって、潤滑不良が生じ、また、圧縮機を運転するために必要な消費電力が増大してしまう。
【００１２】
最小限必要な油量が常時所望の高さに到達することを保証するためにシャフトが作動する最小回転数を制限する技術では、それ固有の欠点として、圧縮機の動作可能な回転数範囲が制限されるという問題を有している。
【００１３】
（発明の開示）
したがって、本発明の目的は、低い回転数であっても、圧縮機のシェルの底部に形成された油溜め内における油面の高さを上昇させることなく、また、圧縮機の圧送（ポンピング）システムに既に存在する部品以外の追加の部品を使用することなく、シェルの内側におけるモータアセンブリの位置とは無関係に、潤滑を必要とする圧縮機の可動部に十分な潤滑を生じさせることができる往復動密閉圧縮機を提供することにある。
【００１４】
この目的と他の目的は、底部に潤滑油溜めを形成するとともに管状の立てシャフトを支持するシリンダブロックが設けられた密閉シェルを備え、管状の前記立てシャフトは、油路としての少なくとも１つの中央径方向ダクトを有するとともに、前記潤滑油溜め内に浸漬された油ポンプをその底部に支持し、管状の立てシャフトの回転時に中央径方向ダクトの方へ油が圧送され、油を導く少なくとも１つの軸方向チャンネルが管状の立てシャフトの内周面に軸方向外側に向けて設けられ、前記軸方向チャンネルは、圧送される潤滑油内に浸漬される下端と、各中央径方向ダクトに対して開口する上端とを有している往復動密閉圧縮機によって達成される。
【００１５】
（発明を実施するための最良の形態）
以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。
【００１６】
図１に示されるように、立てシャフトを有する密閉圧縮機は、その底部に潤滑油溜め２を形成する密閉シェル１を備えている。密閉シェル１の内部には、管状の立てシャフト５を支持するための軸受部４を組み込んだシリンダブロック３と、軸受部４の下側のシャフトの部位に装着され且つ磁石７を支持する電動モータの回転子６と、シリンダブロック３に固定された固定子８とが設けられている。
【００１７】
管状の立てシャフト５の下端には油ポンプ９が支持されている。油ポンプ９の下端は、潤滑油溜め２に供給された油溜り内に浸漬されている。管状の立てシャフト５の回転時、潤滑油溜め２の油は、遠心力(centrifugation)によって上方に導かれ、管状の立てシャフト５の内側に形成された油ダクトを通じて中央の径方向ダクト５ａへと導かれる。径方向ダクト５ａは、軸受部４の領域で管状の立てシャフト５の側壁を貫通して管状の立てシャフト５の本体に設けられている。回転子６および管状の立てシャフト５の回転時に油ポンプ９によって圧送されて中央の径方向ダクト５ａへ達する潤滑油が、圧縮機の潤滑油溜め２から離間して位置する圧縮機の可動部分に分配される。
【００１８】
このような圧縮機において、ポンプ効率は、潤滑油溜め２内に浸漬された油ポンプ９の下端の小さな直径と管状の立てシャフト５の内径によって規定される大きな直径との関係の関数である。この明細書の冒頭で既に説明したように、これらの値に近く且つこれらの値よりも小さい値が油ポンプの潤滑効率である。
【００１９】
本発明によれば、油ポンプ９の下端に形成された油導入口の最小半径と油ポンプ軸に対して最大値である大きな半径との間の差を増大することによって、ポンプ流量（圧送性能）を向上させることができる。管状の立てシャフト５の内側面に径方向外側に設けられ、略直線状で立てシャフト５の所定の長手方向延在部分に沿って伸びる長手方向延在部分の少なくとも一部を有する、油を導く少なくとも１つの軸方向チャンネル１０を機械加工すると共に、油ポンプ９への油導入口である下側ノズル９ａを中央の径方向ダクト５ａに連通させることにより、前記大きな半径を実現することができる。
【００２０】
このように半径を大きくすれば、低いモータ回転数で、中央の径方向ダクト５ａが位置する高さまで油を圧送することができる。これにより、圧縮機は、従来において同じように中央の径方向ダクト５ａまで油を圧送するのに必要とされる回転よりも低い回転で動作することができる。
【００２１】
管状の立てシャフト５の回転で生じる油の圧送により、遠心力によって生じる放物面の形態でオイル分配カーブが決定され、そのカーブの高さは、油溜め内の油面から中央の径方向ダクト５ａまでの経路で生じる遠心力の最小半径の二乗に比例する。
【００２２】
本発明において、各軸方向チャンネル１０は、作動時に油ポンプ９によって圧送される油内に浸漬される下端１１と中央の径方向ダクト５ａに対して開口する上端１２との間に設けられた、その長手方向延在部の少なくとも実質的な部分を有する。
【００２３】
下端１１は、油ポンプ９の内側に対して開口する管状の立てシャフト５内に設けられ、特に、立てシャフト５の回転時に潤滑油内に浸漬される立てシャフト５の下端に設けられている。
【００２４】
図示された好ましい解決手段（図２および図３）において、管状の立てシャフト５には単一の軸方向チャンネル１０が設けられる。この軸方向チャンネル１０は、例えば、その下端１１から、上に向かって管状の立てシャフト５の軸から離れていくとともに、管状の立てシャフト５の内側面から半管状断面の形に作られる。軸方向チャンネル１０を規定する溝は、傾斜に応じて可変の、軸方向チャンネル１０の下端１１から増大する深さを有する。管状の立てシャフト５の領域で内径が増大する軸方向チャンネル１０を設ければ、低い回転であっても、オイル分配カーブは、中央の径方向ダクト５ａに十分到達することができる高さをもつようになる。
【００２５】
半径の増大はまた、管状の立てシャフト５の壁厚の範囲内で立てシャフト５の内側面に対して径方向外側に作られる軸方向スロットから得られ、この軸方向スロットは、導油効率を変更することなく、立てシャフト５の長手方向延在部に沿ってその軸と平行に或いは軸から離れるように、かつ前述したものとは異なる断面形状を有して作られる。
【００２６】
本発明の解決手段によれば、遠心力の内径を増大させることができ、その結果、モータの回転が低くても、追加の部品や油ポンプの構造的変更を必要とすることなく、潤滑効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 シリンダブロックに装着され且つ油ポンプを支持する管状の立てシャフトを有し、従来技術に基づいて構成された往復動圧縮機の一部を概略的に示す縦断面図である。
【図２】 本発明に従って構成された圧縮機の管状の立てシャフトの一部を概略的に示す縦断面図である。
【図３】 本発明に従って構成された圧縮機の管状の立てシャフトを概略的に示す断面図である。

Claims (5)

1. 永久磁石付きの回転子を有し、底部に潤滑油溜め（２）を画定するとともに管状の立てシャフト（５）を支持するシリンダブロック（３）が設けられた密閉シェル（１）を含み、管状の前記立てシャフト（５）が、油路としての少なくとも１つの中央径方向ダクト（５ａ）を有するとともに前記潤滑油溜め（２）内に浸漬された油ポンプ（９）をその底部に支持し、管状の立てシャフト（５）の回転時に中央径方向ダクト（５ａ）の方へ油が圧送されるタイプの往復動密閉圧縮機であって、油を導く少なくとも１つの軸方向チャンネル（１０）が管状の立てシャフト（５）の内周面に軸方向外側に向けて設けられ、前記軸方向チャンネル（１０）は、圧送される潤滑油に浸漬される下端（１１）と、中央径方向ダクト（５ａ）に対して開口する上端（１２）とを有し、前記軸方向チャンネル（１０）の前記下端（１１）が、潤滑油溜め（２）の液面より上にあり、前記油を導く少なくとも１つの軸方向チャンネル（１０）が、その長手方向延在部の少なくとも一部が直線状を成していることを特徴とする往復動密閉圧縮機。
2. 前記軸方向チャンネル（１０）は、その長手方向延在部の少なくとも実質的な部分が、傾斜し、かつ上に向って管状の立てシャフト（５）の軸から離れていくことを特徴とする請求項１に記載の往復動密閉圧縮機。
3. 前記軸方向チャンネル（１０）は、管状の立てシャフト（５）の内側面に設けられた長手方向溝の形態を成していることを特徴とする請求項２に記載の往復動密閉圧縮機。
4. 前記軸方向チャンネル（１０）は半管状の断面を有していることを特徴とする請求項３に記載の往復動密閉圧縮機。
5. 前記軸方向チャンネル（１０）は、その長手方向延在部に沿って断面が変化していることを特徴とする請求項４に記載の往復動密閉圧縮機。

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