JP4184815B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アウターロータ型のスクロール圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スクロール圧縮機は、旋回スクロールを旋回運動させながら、該旋回スクロールと固定スクロールによって形成される圧縮室の体積を変化させ、圧縮室に閉じこめられた流体を圧縮する機器であり、往復動式の圧縮機およびロータリ式圧縮機に比べて効率が高く、振動および消音が低く、軽量化が可能であるため、次第にその使用領域を広げていく傾向にある。
【０００３】
以下、図面を参照して従来のスクロール圧縮機の構成および動作を説明する。図１を参照すると、従来のスクロール圧縮機はケース１と、メインフレーム２と、インナーロータ型電動機３と、クランク軸４と、旋回スクロール５および固定スクロール６とを含んでいる。
【０００４】
ここで、ケース１は外装を形成し、各構成要素がその内側に設けられる。そして、メインフレーム２はケース１内に固定され、その中心部にはボス２ａが下方に突出するが、ボス２ａの中心部にはベアリングホール２ｂが上下に貫通して形成される。
【０００５】
インナーロータ型の電動機３はメインフレーム２の下側に備えられるが、これはロータ３ａとステータ３ｂとから構成される。ここで、ロータ３ａは、図１に示すように、クランク軸４と共に回転するようにクランク軸４の縁面に固定されている。そして、ステータ３ｂはケース１の内側に固定されているが、中空型からなる中心部には、その内周面とロータ３ａの外周面が所定の間隔に離隔するようにロータ３ａが設けられる。
【０００６】
クランク軸４はロータ３ａと結合して共に回転し、その一方がメインフレーム２に形成されたベアリングホール２ｂを貫通するように設けられ、メインフレーム２側の上端部には偏心部４ａが形成される。勿論、ベアリングホール２ｂとクランク軸４との間にはクランク軸４の円滑な回転のためにベアリングが設けられる。
【０００７】
旋回スクロール５はクランク軸４の偏心部４ａに結合され、クランク軸４の回転に応じて旋回運動をするように設けられる。
固定スクロール６はメインフレーム２に締結して固定され、旋回スクロール５と共に圧縮室６ａを形成してその圧縮室６ａ内に閉じこめられた流体を圧縮させる。
【０００８】
一方、従来のスクロール圧縮機には、上述した構成要素の他にも多数の釣合錘が設けられるが、前記釣合錘は回転中心から偏心している旋回スクロール５と、クランク軸４の偏心部４ａが回転する時に発生する偏心力を相殺する役割を果たす。このような釣合錘は一般的に、図１に示すように、ロータ３ａの上面のうちクランク軸４の偏心部４ａの偏心方向と反対方向に設けられる上部釣合錘７と、ロータ３ａの下面のうちクランク軸の偏心部４ａの偏心方向と同一の方向に設けられる下部釣合錘８とから成る。
【０００９】
また、図２を参照すると、従来のスクロール圧縮機には、図１を参照して説明した構成要素の以外にも、サブフレーム９が更に備えられることもある。このようなサブフレーム９はクランク軸４の下側に備えられるが、その一側がケース１の下部の内側に固定され、クランク軸４を下側で支持することで重力によりクランク軸４が下側に落ちることを防止する。
【００１０】
一方、図３、４を参照すると、従来のスクロール圧縮機には、回転部位および摩擦部位の円滑な潤滑のためのオイル供給経路および、供給したオイルを戻すための戻り構造が共に形成されており、これを簡単に説明すると次の通りである。
【００１１】
ケース１の内部の下側にはオイル１ｂが貯蔵される。
そして、クランク軸４の下端は前記貯蔵したオイル１ｂに沈むように設けられ、クランク軸４の内部には下側から上側へ行くほどクランク軸４の回転中心から遠ざかる方向に傾斜するようオイル昇降路４ｂが形成される。
【００１２】
また、メインフレーム２には中央部分から一側にオイル回収路２ｃが貫通して形成されているが、これはオイル昇降路４ｂに乗ってメインフレーム２の中心に供給されたオイル１ｂをケース１の下側に回収するために形成される。
【００１３】
そして、図３、４に示すように、ケース１の内側面とステータ３ｂの外周面との間には、オイル回収路２ｃを介して排出されるオイル１ｂをケース１の下側に案内するためのオイル通路１ａが形成される。
【００１４】
このように構成された従来のスクロール圧縮機は次のように作動する。
まず、電力が供給されると、ロータ３ａが回転しながらクランク軸４を回転させ、クランク軸４が回転しながら偏心部４ａに結合された旋回スクロール５を旋回させる。このように旋回スクロール５が旋回運動することにより、固定スクロール６と旋回スクロール５との間に形成された圧縮室に閉じこめられた流体が圧縮される。
【００１５】
これと同時に、クランク軸４の回転時にケース１下部のオイル１ｂが遠心力によってオイル昇降路４ｂに沿って昇降し、メインフレーム２側のベアリング部を潤滑にする。そして、図３に示すように、昇降したオイル１ｂは殆どオイル回収路２ｃとオイル通路１ａに沿ってケース１の下部に回収され、再び貯蔵される。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、こうした従来のスクロール圧縮機には、以下のような問題点がある。
第一に、メインフレーム２の下部側に位置したロータ３ａがクランク軸４の縁面に固定され、クランク軸４はメインフレームのボス２ａの中央に形成されたベアリングホール２ｂを貫通するように設けられるので、クランク軸４に対して上下にメインフレーム２のボス２ａとロータ３ａとがそれぞれ空間を占めるため、機器の高さを低減できない構造的な限界があった。
【００１７】
第二に、ロータ３ａの上面のうちクランク軸の偏心部４ａの偏心方向と反対方向に上部釣合錘７が形成されるが、このような上部釣合錘７は、メインフレーム２のボス２ａとロータ３ａの上面との間に配置されるので、機器の大きさが一層高くなるという問題がある。
【００１８】
第三に、ロータ３ａがステータ３ｂ内に配置されるインナーロータ型電動機３は、ロータがステータの外側に位置するアウターロータ型電動機に比べてロータ３ａの外径が小さいので、同一の条件下で釣合錘の角速度ωが等しい場合、釣合錘の遠心力を求める式であるＦ＝ｍ×ｒ×ω2から、偏心力を相殺するためには、ロータ３ａの回転中心から釣合錘の重い中心までの距離ｒが小さくなるのに反比例して、質量ｍを大きくする必要がある。ここで、同一の材質を用いる場合、質量を大きくするためには釣合錘の大きさ、即ち、高さを大きくしなければならないので、機器の高さは上述の第二の問題と共に更に高くならざるを得ない構造的な限界がある。
【００１９】
そこで、本発明の目的は、冷蔵庫または空気調和機などの他のシステムに適用する際、システムの空間をより効率的に使用できるように、その機器の高さを低減したスクロール圧縮機を提供することにある。
【００２０】
本発明の他の目的は、従来のスクロール圧縮機に設けられている重く大きな釣合錘を変更することにより、製品の単価を低減させかつ組立の工程数を減らすことにある。
【００２１】
本発明の更に他の目的は、スクロール圧縮機のクランク軸を支持する従来のサブフレームを変更することにより、機器の高さを一層低減し、製品の単価を低減すると共に組立の工程数を低減することにある。
本発明の更に他の目的は、スクロール圧縮機で潤滑後に回収されるオイルがロータにより飛散することを効果的に防止することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によるスクロール圧縮機は、外装を成すケースと、前記ケース内に固定され、その中心部にボスが下向きに突出し、中央にベアリングホールが形成されたメインフレームと、前記メインフレームの下部に固定される中空形状のステータと、内周面が前記ステータの外周面と所定の空隙が維持されるように設けられるロータと、ベアリングホールを貫通するように設けられ、上部に偏心部が形成され、一部がロータに固定されて共に回転するクランク軸と、前記偏心部に結合される旋回スクロールと、前記メインフレームの上部に固定され、前記旋回スクロールと共に圧縮室を形成する固定スクロールを具備することを特徴とする。
【００２３】
本発明において、前記ロータは、上部が開放された円筒状のロータハウジングと、前記ロータハウジングの内周面に押入されるロータ導体を含んで成り、前記メインフレームのボスは前記ステータの中空部に配置される。前記ステータは前記メインフレームの底面にネジ締結して固定されるか、或いは、その内周面を前記メインフレームのボスの外周面に嵌合することにより固定される。そして、前記ロータハウジングの底部にはオイルまたはガスが通過できる少なくとも１つの連通口が形成される。
【００２４】
そして、本発明は、前記ロータに形成された少なくとも１つのバランスホールを更に含み、その場合、前記バランスホールは、前記クランク軸の偏心部の偏心方向と同方向に位置したロータの縁部の上部に形成された少なくとも１つの上部バランスホールか、または、前記クランク軸の偏心部の偏心方向と反対方向に位置したロータの下部に形成された少なくとも１つの下部バランスホールを含むことができる。
【００２５】
また、本発明は、前記メインフレームのベアリングホールの上部側に段差があるように形成されるスラスト面と、その下面が前記スラスト面に支えられるように前記クランク軸の縁面に突出して形成されるスラスト部を更に含んむことができる。
【００２６】
一方、本発明には前記クランク軸の内部に上下方向にオイル昇降路が貫通して形成され、前記メインフレームの一側の中央から外側にオイル回収路が貫通して形成され、前記オイル回収路から前記ロータの下側までオイルを案内するオイル案内部材が更に形成されることがあり、その場合、前記オイル案内部材は、片側の長手方向に沿って形成された開放部が前記ケースの内壁側に向かうように設けられるチャンネル形状のガイド板からなるか、一端が前記オイル回収路に連結され、他端が前記ロータの下部側の空間に配置された誘導管からなっている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
図５を参照すると、ケース１０は外装を形成し、その内側に各構成要素が設けられる。
【００２８】
そして、メインフレーム２０はケース１０内に固定され、その中心部にはボス２１が下方に突出し、ボス２１の中心部にはベアリングホール２１が上下に貫通して形成される。
【００２９】
また、図５に示すように、本発明では、従来と異なり、クランク軸５０を回転させるためにアウタロータ式の電動機が使用される。本発明で使用されるアウタロータ式の電動機は、ステータ３０と、ロータ４０とを具備し、その具体的な構成および結合関係は次の通りである。
【００３０】
まず、ステータ３０は、図６に示すように、中心部の空いた多数の電気鋼板３１が積層された中空形状からなっている。ここで、電気鋼板３１の中央に中空部３０ａが形成され、その外周面には多数のスロット３１ａが放射状に形成され、その内周面にはステータ３０をメインフレーム２０の底面に固定させるためのネジ締結孔３１ｂが形成されている。そして、各電気鋼板３１に形成されたスロット３１ａおよびネジ締結孔３１ｂが、互いに相応するように多数の電気鋼板３１が積層された後、スロット３１ａにコイル３２が巻線され、ステータ３０が形成される。このように形成されたステータ３０はメインフレーム２０の下部に固定される。
【００３１】
そして、ロータ４０は、図５に示すように、ロータハウジング４１とロータ半導体４２とを具備している。ここで、ロータハウジング４１は、図１０、１１に示すように、縁部と底部を有した上部が開放された円筒形からなる。
【００３２】
そして、ロータ導体４２は多数の中空型の電気鋼板（図示せず）が積層されてなり、図５に示すように、ロータハウジング４１の内周面に押入される。
このように形成されたロータ４０は、図５に示すように、その内周面が、ステータ３０の外周面と所定の空隙が維持されるように、ステータ３０の内側から離隔して設けられる。
【００３３】
一方、クランク軸５０は、図５に示すように、ベアリングホール２１とステータ３０の中孔部３０ａを貫通するように設けられ、ベアリングホール２１より上側に位置する上部には所定量の偏心された偏心部５１が形成される。
【００３４】
そして、クランク軸５０の一側はロータ４０の一側、例えば、ロータハウジング４１の底部に固定される。このように形成されたクランク軸５０はロータ４０と共に回転を行い、円滑な回転のためクランク軸５０とベアリングホール２１との間にはベアリングが設けられる。
【００３５】
そして、旋回スクロール５は、図５に示すように、クランク軸５０の偏心部５１に結合され、クランク軸５０の回転時に旋回運動を行う。
また、固定スクロール６はメインフレーム２０の上部に固定され、旋回スクロール５と共に圧縮室６ａを形成し、旋回スクロール５の旋回運動時に圧縮室６ａ内に閉じられている冷媒気体などの流体を圧縮させる。
【００３６】
上記のように構成された本発明では機器の高さを低減するため、図５に示すように、メインフレーム２０のボス２１は、ステータ３０の中空部３０ａに配置される。
その場合、ステータ３０は、図５に示すように、メインフレーム２０の底面にネジ締結して固定され得る。
【００３７】
また、本発明によれば、ステータ３０およびメインフレーム２０のボス２１は、他の方法で結合、固定することができる。その一例として、図７に示すように、ステータ３０の内周面をメインフレーム２０のボス２１の外周面に直接に押入して固定する方法がある。このような押入方法としては、熱間打込みまたは冷間打込みなどがある。ここで、ボス２１とステータ３０の押入後に固定力を補強しかつクランク軸５０を安全に支持するため、ボス２１を長く形成してもよい。
【００３８】
一方、本発明によるスクロール圧縮機は、旋回スクロール５の旋回運動時に発生する偏心力を相殺するための偏心力相殺手段を更に具備することができる。
このような偏心力相殺手段の一例としては釣合錘があるが、少なくとも１つの釣合錘がロータ４０の一方、例えば、ロータハウジング４１に設けることができる。
【００３９】
このような釣合錘は、クランク軸５０の偏心部５１の偏心方向と反対方向に位置したロータ４０の上部、例えば、図５、７に示すように、クランク軸５０の偏心部５１の偏心方向と反対方向に位置したロータハウジング４１の上部に形成される上部釣合錘６１を含んで成される。
【００４０】
そして、前記釣合錘はクランク軸５０の偏心部５１の偏心方向と同方向に位置したロータ４０の下部、例えば図５、６に示すように、クランク軸５０の偏心部５１の偏心方向と同方向に位置したロータハウジング４１の下部に形成される下部釣合錘６２を含んで成される。
【００４１】
ここで、下部釣合錘６２は、ロータ４０の下面、例えば図５、７に示すように、ロータハウジング４１の底部の下面に形成したり、ロータ４０の縁部の下部、例えば、図８に示すように、ロータハウジング４１の縁部の下部に形成することができる。
【００４２】
このように形成される上部の釣合錘６１および下部の釣合錘６２は、ロータ４０の一方、例えば、ロータハウジング４１に取り付けられて設けられるか、一体に延長して形成される。
【００４３】
また、本発明では前記偏心力の相殺手段の他の例としてバランスホールが挙げられるが、前記バランスホールはロータ４０の一側、例えば、ロータハウジング４１に少なくとも一つ以上が形成され、クランク軸５０の回転時に発生する偏心力を相殺する。
【００４４】
このような前記バランスホールは、クランク軸５０の偏心部５１の偏心方向と同方向に位置したロータ４０の上部、例えば、図９〜１１に示すように、クランク軸５０の偏心部５１の偏心方向と同方向に位置したロータハウジング４１の上部に形成される上部バランスホール４１ｂを含む。
【００４５】
前記バランスホールは、クランク軸５０の偏心部５１の偏心方向と反対方向に位置したロータ４０の下部、例えば、図１０、１１示すように、クランク軸５０の偏心部５１の偏心方向と反対方向に位置したロータハウジング４１の下部に形成される下部バランスホール４１ｃを含む。
【００４６】
ここで、下部バランスホール４１ｃは、ロータ４０の底面、例えば図９、１０に示すように、ロータハウジング４１の底部に形成されるか、ロータ４０の縁部の下部、例えば、図１２に示すように、ロータハウジング４１の縁部の下部に形成されることができる。
【００４７】
このように偏心力の相殺手段としての前記釣合錘と前記バランスホールとの形成位置が反対である理由は、前者の釣合錘はロータ４０の一側の質量を増加させ、クランク軸５０の回転時に発生する偏心力を相殺する役割を果たすのに対し、後者のバランスホールは逆にロータ４０の一側の質量を減少させ、クランク軸５０の回転時に発生する偏心力を相殺する役割を果たすためである。
【００４８】
一方、本発明によるスクロール圧縮機には重力によってクランク軸５０が下側に垂れるか落下することを防止するために、クランク軸５０を支えるクランク軸支持手段が更に備えられ得る。
【００４９】
本発明で上記したクランク軸支持手段の一例としては、図５に示すサブフレーム７０がある。このようなサブフレーム７０はクランク軸５０の下部に備えられるが、一方がケース１０の内側に固定され、他方がクランク軸５０の下端部を支えて支持できるように設けられる。一方、図示してはいないが、クランク軸５０の下端部とこれを支持するサブフレーム７０との接触部分にはベアリングが設けられるなど、円滑な回転のための設計が適用されることは自明であるので、これに対する具体的な説明は省略する。
【００５０】
そして、本発明で上記したクランク軸の支持手段は異なるように実現されることもできる。その他の例は図１２、１３に示されており、これを参照して以下に説明する。
【００５１】
図１２、１３を参照すると、前記クランクの軸支持手段は、メインフレーム２０に形成されるスラスト面２３と、クランク軸５０に形成されるスラスト部５２とを具備している。ここで、スラスト面２３はメインフレーム２０のベアリングホール２１の上部側に段差があるように形成される。そして、スラスト部５２はその下面がスラスト面２３に接触して支えられるようにクランク軸５０の縁面に突出して形成される。このように形成されるスラスト部５２はクランク軸５０の偏心部５１の下面を境界にクランク軸５０の縁面に沿って突出する。
【００５２】
上記のように形成されるスラスト面２３とスラスト部５２は、クランク軸５０の回転時に摺動しながら接触を維持する部分であるので、接触部分の摩擦を最小化させる必要がある。このために、本発明では、図１２に示すように、スラスト面２３とスラスト部５２自体が、オイレスベアリングからなるように構成することができ、また、図１３に示すように、スラスト面２３とスラスト部５２との間に独立のスラストベアリング８０を設けるように構成することもできる。
【００５３】
一方、本発明によるスクロール圧縮機には、回転および摩擦部位を潤滑させるためのオイル供給および戻りのための構造を共に形成することもでき、これを図１４、１５を参照して説明すると以下の通りである。
【００５４】
ケース１０の内部の下側にはオイル１１が貯蔵される。
そして、クランク軸５０の下端は貯蔵したオイル１１に浸漬されるように設けられ、クランク軸５０の内部には上下方向にクランク軸５０の最下端とクランク軸５０の最上端、つまり、偏心部５１の上端を貫通するようにオイル昇降路５０ａが貫通して形成される。ここで、オイル昇降路５０ａは、下端側がクランク５０の回転中心に位置し、上端側がクランク軸の回転中心から遠い所に位置するように貫通して形成される。オイル昇降路５０ａが上記のように傾斜して形成されると、クランク軸５０の回転時にオイル昇降路５０ａの下端側に流入されたオイル１１は遠心力によって上端側まで昇降した後に排出される。
【００５５】
また、メインフレーム２０には一方の中央から外側へオイル回収路２０ａが貫通して形成されるが、これは、オイル昇降路５０ａに乗ってメインフレーム２０の上側に供給された後、ベアリング部を潤滑して残った余分のオイルをケース１０の内壁側に案内するためである。
【００５６】
そして、本発明では、オイル回収路２０ａを介して案内された後、ケース１０の内壁側に排出されるオイルは、回転するロータ４０により飛散せず、ロータ４０の下側、つまり、ケース１０の内側の下部まで案内され得るように、図１４、図１５および図１６に示すように、オイル案内部材９０、１９０、２９０が更に備えられる。以下に、このようなオイル案内部材の必要性をより具体的に説明する。
【００５７】
ロータがステータの内周側に配置されるインナーロータ型の電動機が使用されていた従来のスクロール圧縮機とは異なり、本発明では、ロータ４０がステータ３０の外周側に配置されるアウタロータ型の電動機が使用されるので、ロータハウジング４１がケース１０の内周面から中心部まで全部占めている状態で回転する。
【００５８】
これにより、仮に、本発明においても従来のようなオイル戻り構造を備える場合、オイル回収路２０ａから排出された後にケース１０の下側に落ちるオイルが、回転するロータ４０によって飛散する。また、そのように飛散したオイルは冷媒などのガスと共に圧縮室６ａに流入して、結局、圧縮する必要のない非圧縮性流体であるオイルを圧縮することになるので、スクロール圧縮機の圧力が増加し、圧縮室に流入されたオイルによって体積効率が低下し、ロータ４０の攪拌損失もまた増加するような問題を引き起こす可能性がある。そして、ひどい場合には、オイルが十分に回収されずオイル不足が生じることもある。従って、アウターロータ型の電動機を使用した本発明では、上述の問題の発生を根本的に防止できるように別途のオイル案内部材を設ける必要がある。
【００５９】
このような前記オイル案内部材は、様々な例にて多様に形成することができ、その代表的な幾つかの例を図面に基づいて以下に説明する。
図１４、１５を参照すると、この例では、前記オイル案内部材は、ガイド板９０を具備している。ここで、ガイド板９０は、一方の長手方向に沿って開放部が形成されたチャンネル形状を呈しており、前記開放部がケース１０の内壁側に向かうように配置され、ケース１０とロータ４０との間に設けられる。そして、オイル回収路２０ａから排出されるオイルの全量を案内できるように、ガイド板９０の上部は、図１５に示すように、上側へ行くほど次第に広がる形状から形成される。
【００６０】
図１６、１７を参照すると、この例では、前記オイル案内部材は誘導管からなる。該誘導管は、その一端がオイル回収路２０ａに連結され、他端がロータ４０の下部側の空間、即ち、ケース１０内部の下側の空間に位置するように設けられる。また、このように設けられる前記誘導管は、図１６に示すように、その一部がケース１０の外部に露出するように設けられる外部の誘導管１９０から形成することができ、図１７に示すように、その全体がケース１０の内部に配置される内部の誘導管２９０から形成することもできる。
【００６１】
一方、本発明では、図５、９に示すように、ロータハウジング４１の底部にオイルまたはガスが通過可能な連通口４１ａが少なくとも一つ以上が形成される。そして、連通口４１ａが多数個で形成される場合はロータハウジング４１の底部に円周方向に沿って形成されることが望ましい。
【００６２】
このように、本発明でロータハウジング４１の底部に連通口４１ａが形成される理由は次の通りである。
機器が作動すると、クランク軸５０の内部に形成されたオイル昇降路５０ａに沿ってケース１０の下部に貯蔵されたオイル１１がメインフレーム２０の上側に昇降した後、メインフレーム２０側のベアリング部を潤滑した後、下側に落下する。その場合、もし連通口４１ａがない場合には、ベアリング部を潤滑して残ったオイルがロータハウジング４１の底部に溜まるしかない。従って、本発明では潤滑を終えたオイルがケース１０の下部に円滑に移動するようにすると共に、ガスが円滑に流出入されるようにするためロータハウジング４１の底部に連通口４１ａを形成するのである。
【００６３】
既述のように構成された本発明によるスクロール圧縮機の作動過程は、従来と類似しており簡単に説明する。
まず、電力が供給されると、ロータ４０が回転しながらクランク軸５０を回転させ、クランク軸５０が回転しながら偏心部５１に結合された旋回スクロール５を旋回させる。クランク軸５０の回転時にクランク軸５０は偏心力の相殺手段による偏心力の相殺作用および、クランク軸の支持手段の支持によって安定した状態で回転を行う。前記のように旋回スクロール５が旋回運動することにより、固定スクロール６と旋回スクロール５との間に形成された圧縮室に閉じられた流体が圧縮される。
【００６４】
これと同時に、クランク軸５０の回転時にケース１０下部のオイル１１が遠心力によってオイル昇降路５０ａに沿って昇降し、メインフレーム２０側のベアリング部を潤滑する。そして、乗降したオイル１１のうちベアリング部の潤滑に使用されてないオイルは飛散されず、オイル回収路２０ａとオイル案内部材の案内に従ってケース１０の下部に回収され、再び貯蔵される。
【００６５】
また、昇降したオイル１１のうちベアリング部の潤滑後に下側に落下した後、ロータハウジング４１の連通口４１ａを介してケース１０の下部に回収され貯蔵される。
【００６６】
上記のように構成され作動する本発明によるスクロール圧縮機は次のような理由から機器の全体の高さを従来より顕著に低めることができる。
第一に、メインフレーム２０のボス２１が、ロータ４０のステータ３０の中空部３０ａに配設されるので、ボス２１が中空部３０ａに挿入された長さ分だけ機器の全体の高さを低減することができる。
【００６７】
第二に、ロータ４０がメインフレーム２０のボス２１と違う位置に備えられるので、ロータ４０の上面に上部釣合錘６１が形成されても上部釣合錘６１がボス２１と干渉することはない。従って、本発明では上部釣合錘６１の高さだけの空間を別途に確保する必要がなく、機器の全体の高さを低減することができる。
【００６８】
第三に、偏心力の相殺手段がバランスホールによる場合、ロータ４０の上面に上部釣合錘を設置する必要がなく、上部釣合錘の形成のための空間の分だけ機器の全体の高さを低減可能である。
【００６９】
第四に、本発明に適用されたアウタロータ型の電動機は、従来のインナーロータ型の電動機に比べてロータ４０の外径が大きいので、偏心力を相殺するための釣合錘の遠心力であるＦ＝ｍ×ｒ×ω2から、ロータ４０の回転中心から釣合錘の重い中心までの距離ｒが遠ざかることに反比例して質量ｍを減らすことができる。即ち、同一の遠心力を得るために、本発明のロータ４０は従来のものに比べて外径が相対的に大きいので、相対的に釣合錘の質量を低減できる。ここで、質量を低減可能であるというのは、同材質下で釣合錘の大きさ、つまり、高さを低くすることを意味するので、結局、機器の全体の高さを従来より低減することができるのである。一方、偏心力の相殺手段がバランスホールによる場合には、上記と同様な原理でバランスホールの大きさを小さくすることができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるスクロール圧縮機は次のような長所を有する。
第一に、スクロール圧縮機の高さを低減可能であるので、製品の単価が低減し、冷蔵庫または空気調和機など他のシステムに適用する時、システムの空間をより効率よく活用することができる。
【００７１】
第二に、ロータの外径が従来に比べて大きくなるので、ロータの内周面とステータの外周面との間の空隙の位置に比例してトルクを更に大きくすることができる。
【００７２】
第三に、偏心力の相殺手段が釣合錘による場合にも従来に比べて釣合錘の大きさや質量を小さくすることが可能であり、偏心力の相殺手段がバランスホールによる場合、質量が大幅に低減するので、機器の重さを従来より低減可能である。
【００７３】
第四に、偏心力の相殺手段がバランスホールによる場合、従来の単一部品であった釣合錘が除去されるので、製品単価および組立工程の数を低減可能である。第五に、クランク軸の支持手段がスラスト面とスラスト部による場合、従来の単一部品であったサブフレームが除去されるので、製品単価および組立工程の数を低減できる。
【００７４】
第六に、オイル案内部材が備えられる場合、潤滑後にオイルが飛散することなく、ケースの内部の下側に回収できるので、スクロール圧縮機の圧力減少および体積効率の低下を防止可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のインナーロータ型のスクロール圧縮機を示す縦断面図である。
【図２】従来のインナーロータ型のスクロール圧縮機を示す縦断面図である。
【図３】図２で潤滑オイルの流れを示す縦断面図である。
【図４】図Ｃの矢視線I-Iに沿う断面図である。
【図５】本発明の一実施形態によるスクロール圧縮機の縦断面図である。
【図６】本発明の一実施形態によるステータの斜視図である。
【図７】本発明の他の実施形態によるメインフレームとステータとの結合例を示す斜視図である。
【図８】本発明の他の実施形態による下部釣合錘の縦断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態による偏心力の相殺手段の縦断面図である。
【図１０】図９のロータハウジングの一部を判断して示す斜視図である。
【図１１】図９のロータハウジングの一部を判断して示す斜視図である。
【図１２】本発明の他の実施形態によるクランク軸の支持手段の縦断面図である。
【図１３】図１２の変形例を示す縦断面図である。
【図１４】本発明の一実施形態による潤滑オイルの循環構造の縦断面図である。
【図１５】図１４に示したガイド板の斜視図である。
【図１６】本発明の他の実施形態によるオイル案内部材の縦断面図である。
【図１７】本発明の他の実施形態によるオイル案内部材の部分縦断面図である。
【符号の説明】
１０…ケース
２０…メインフレーム
２１…ボス
３０…ステータ
４０…ロータ
４１…ロータハウジング
４１ａ…連通口
４１ｂ…上部バランスホール
４１ｃ…下部バランスホール
５０…クランク軸
５１…偏心部
６１…上部釣合錘
６２…下部釣合錘
７０…サブフレーム
９０…ガイド板
１９０…外部の誘導管
２９０…内部の誘導管
【発明の属する技術分野】
本発明は、アウターロータ型のスクロール圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スクロール圧縮機は、旋回スクロールを旋回運動させながら、該旋回スクロールと固定スクロールによって形成される圧縮室の体積を変化させ、圧縮室に閉じこめられた流体を圧縮する機器であり、往復動式の圧縮機およびロータリ式圧縮機に比べて効率が高く、振動および消音が低く、軽量化が可能であるため、次第にその使用領域を広げていく傾向にある。
【０００３】
以下、図面を参照して従来のスクロール圧縮機の構成および動作を説明する。図１を参照すると、従来のスクロール圧縮機はケース１と、メインフレーム２と、インナーロータ型電動機３と、クランク軸４と、旋回スクロール５および固定スクロール６とを含んでいる。
【０００４】
ここで、ケース１は外装を形成し、各構成要素がその内側に設けられる。そして、メインフレーム２はケース１内に固定され、その中心部にはボス２ａが下方に突出するが、ボス２ａの中心部にはベアリングホール２ｂが上下に貫通して形成される。
【０００５】
インナーロータ型の電動機３はメインフレーム２の下側に備えられるが、これはロータ３ａとステータ３ｂとから構成される。ここで、ロータ３ａは、図１に示すように、クランク軸４と共に回転するようにクランク軸４の縁面に固定されている。そして、ステータ３ｂはケース１の内側に固定されているが、中空型からなる中心部には、その内周面とロータ３ａの外周面が所定の間隔に離隔するようにロータ３ａが設けられる。
【０００６】
クランク軸４はロータ３ａと結合して共に回転し、その一方がメインフレーム２に形成されたベアリングホール２ｂを貫通するように設けられ、メインフレーム２側の上端部には偏心部４ａが形成される。勿論、ベアリングホール２ｂとクランク軸４との間にはクランク軸４の円滑な回転のためにベアリングが設けられる。
【０００７】
旋回スクロール５はクランク軸４の偏心部４ａに結合され、クランク軸４の回転に応じて旋回運動をするように設けられる。
固定スクロール６はメインフレーム２に締結して固定され、旋回スクロール５と共に圧縮室６ａを形成してその圧縮室６ａ内に閉じこめられた流体を圧縮させる。
【０００８】
一方、従来のスクロール圧縮機には、上述した構成要素の他にも多数の釣合錘が設けられるが、前記釣合錘は回転中心から偏心している旋回スクロール５と、クランク軸４の偏心部４ａが回転する時に発生する偏心力を相殺する役割を果たす。このような釣合錘は一般的に、図１に示すように、ロータ３ａの上面のうちクランク軸４の偏心部４ａの偏心方向と反対方向に設けられる上部釣合錘７と、ロータ３ａの下面のうちクランク軸の偏心部４ａの偏心方向と同一の方向に設けられる下部釣合錘８とから成る。
【０００９】
また、図２を参照すると、従来のスクロール圧縮機には、図１を参照して説明した構成要素の以外にも、サブフレーム９が更に備えられることもある。このようなサブフレーム９はクランク軸４の下側に備えられるが、その一側がケース１の下部の内側に固定され、クランク軸４を下側で支持することで重力によりクランク軸４が下側に落ちることを防止する。
【００１０】
一方、図３、４を参照すると、従来のスクロール圧縮機には、回転部位および摩擦部位の円滑な潤滑のためのオイル供給経路および、供給したオイルを戻すための戻り構造が共に形成されており、これを簡単に説明すると次の通りである。
【００１１】
ケース１の内部の下側にはオイル１ｂが貯蔵される。
そして、クランク軸４の下端は前記貯蔵したオイル１ｂに沈むように設けられ、クランク軸４の内部には下側から上側へ行くほどクランク軸４の回転中心から遠ざかる方向に傾斜するようオイル昇降路４ｂが形成される。
【００１２】
また、メインフレーム２には中央部分から一側にオイル回収路２ｃが貫通して形成されているが、これはオイル昇降路４ｂに乗ってメインフレーム２の中心に供給されたオイル１ｂをケース１の下側に回収するために形成される。
【００１３】
そして、図３、４に示すように、ケース１の内側面とステータ３ｂの外周面との間には、オイル回収路２ｃを介して排出されるオイル１ｂをケース１の下側に案内するためのオイル通路１ａが形成される。
【００１４】
このように構成された従来のスクロール圧縮機は次のように作動する。
まず、電力が供給されると、ロータ３ａが回転しながらクランク軸４を回転させ、クランク軸４が回転しながら偏心部４ａに結合された旋回スクロール５を旋回させる。このように旋回スクロール５が旋回運動することにより、固定スクロール６と旋回スクロール５との間に形成された圧縮室に閉じこめられた流体が圧縮される。
【００１５】
これと同時に、クランク軸４の回転時にケース１下部のオイル１ｂが遠心力によってオイル昇降路４ｂに沿って昇降し、メインフレーム２側のベアリング部を潤滑にする。そして、図３に示すように、昇降したオイル１ｂは殆どオイル回収路２ｃとオイル通路１ａに沿ってケース１の下部に回収され、再び貯蔵される。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、こうした従来のスクロール圧縮機には、以下のような問題点がある。
第一に、メインフレーム２の下部側に位置したロータ３ａがクランク軸４の縁面に固定され、クランク軸４はメインフレームのボス２ａの中央に形成されたベアリングホール２ｂを貫通するように設けられるので、クランク軸４に対して上下にメインフレーム２のボス２ａとロータ３ａとがそれぞれ空間を占めるため、機器の高さを低減できない構造的な限界があった。
【００１７】
第二に、ロータ３ａの上面のうちクランク軸の偏心部４ａの偏心方向と反対方向に上部釣合錘７が形成されるが、このような上部釣合錘７は、メインフレーム２のボス２ａとロータ３ａの上面との間に配置されるので、機器の大きさが一層高くなるという問題がある。
【００１８】
第三に、ロータ３ａがステータ３ｂ内に配置されるインナーロータ型電動機３は、ロータがステータの外側に位置するアウターロータ型電動機に比べてロータ３ａの外径が小さいので、同一の条件下で釣合錘の角速度ωが等しい場合、釣合錘の遠心力を求める式であるＦ＝ｍ×ｒ×ω2から、偏心力を相殺するためには、ロータ３ａの回転中心から釣合錘の重い中心までの距離ｒが小さくなるのに反比例して、質量ｍを大きくする必要がある。ここで、同一の材質を用いる場合、質量を大きくするためには釣合錘の大きさ、即ち、高さを大きくしなければならないので、機器の高さは上述の第二の問題と共に更に高くならざるを得ない構造的な限界がある。
【００１９】
そこで、本発明の目的は、冷蔵庫または空気調和機などの他のシステムに適用する際、システムの空間をより効率的に使用できるように、その機器の高さを低減したスクロール圧縮機を提供することにある。
【００２０】
本発明の他の目的は、従来のスクロール圧縮機に設けられている重く大きな釣合錘を変更することにより、製品の単価を低減させかつ組立の工程数を減らすことにある。
【００２１】
本発明の更に他の目的は、スクロール圧縮機のクランク軸を支持する従来のサブフレームを変更することにより、機器の高さを一層低減し、製品の単価を低減すると共に組立の工程数を低減することにある。
本発明の更に他の目的は、スクロール圧縮機で潤滑後に回収されるオイルがロータにより飛散することを効果的に防止することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によるスクロール圧縮機は、外装を成すケースと、前記ケース内に固定され、その中心部にボスが下向きに突出し、中央にベアリングホールが形成されたメインフレームと、前記メインフレームの下部に固定される中空形状のステータと、内周面が前記ステータの外周面と所定の空隙が維持されるように設けられるロータと、ベアリングホールを貫通するように設けられ、上部に偏心部が形成され、一部がロータに固定されて共に回転するクランク軸と、前記偏心部に結合される旋回スクロールと、前記メインフレームの上部に固定され、前記旋回スクロールと共に圧縮室を形成する固定スクロールを具備することを特徴とする。
【００２３】
本発明において、前記ロータは、上部が開放された円筒状のロータハウジングと、前記ロータハウジングの内周面に押入されるロータ導体を含んで成り、前記メインフレームのボスは前記ステータの中空部に配置される。前記ステータは前記メインフレームの底面にネジ締結して固定されるか、或いは、その内周面を前記メインフレームのボスの外周面に嵌合することにより固定される。そして、前記ロータハウジングの底部にはオイルまたはガスが通過できる少なくとも１つの連通口が形成される。
【００２４】
そして、本発明は、前記ロータに形成された少なくとも１つのバランスホールを更に含み、その場合、前記バランスホールは、前記クランク軸の偏心部の偏心方向と同方向に位置したロータの縁部の上部に形成された少なくとも１つの上部バランスホールか、または、前記クランク軸の偏心部の偏心方向と反対方向に位置したロータの下部に形成された少なくとも１つの下部バランスホールを含むことができる。
【００２５】
また、本発明は、前記メインフレームのベアリングホールの上部側に段差があるように形成されるスラスト面と、その下面が前記スラスト面に支えられるように前記クランク軸の縁面に突出して形成されるスラスト部を更に含んむことができる。
【００２６】
一方、本発明には前記クランク軸の内部に上下方向にオイル昇降路が貫通して形成され、前記メインフレームの一側の中央から外側にオイル回収路が貫通して形成され、前記オイル回収路から前記ロータの下側までオイルを案内するオイル案内部材が更に形成されることがあり、その場合、前記オイル案内部材は、片側の長手方向に沿って形成された開放部が前記ケースの内壁側に向かうように設けられるチャンネル形状のガイド板からなるか、一端が前記オイル回収路に連結され、他端が前記ロータの下部側の空間に配置された誘導管からなっている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
図５を参照すると、ケース１０は外装を形成し、その内側に各構成要素が設けられる。
【００２８】
そして、メインフレーム２０はケース１０内に固定され、その中心部にはボス２１が下方に突出し、ボス２１の中心部にはベアリングホール２１が上下に貫通して形成される。
【００２９】
また、図５に示すように、本発明では、従来と異なり、クランク軸５０を回転させるためにアウタロータ式の電動機が使用される。本発明で使用されるアウタロータ式の電動機は、ステータ３０と、ロータ４０とを具備し、その具体的な構成および結合関係は次の通りである。
【００３０】
まず、ステータ３０は、図６に示すように、中心部の空いた多数の電気鋼板３１が積層された中空形状からなっている。ここで、電気鋼板３１の中央に中空部３０ａが形成され、その外周面には多数のスロット３１ａが放射状に形成され、その内周面にはステータ３０をメインフレーム２０の底面に固定させるためのネジ締結孔３１ｂが形成されている。そして、各電気鋼板３１に形成されたスロット３１ａおよびネジ締結孔３１ｂが、互いに相応するように多数の電気鋼板３１が積層された後、スロット３１ａにコイル３２が巻線され、ステータ３０が形成される。このように形成されたステータ３０はメインフレーム２０の下部に固定される。
【００３１】
そして、ロータ４０は、図５に示すように、ロータハウジング４１とロータ半導体４２とを具備している。ここで、ロータハウジング４１は、図１０、１１に示すように、縁部と底部を有した上部が開放された円筒形からなる。
【００３２】
そして、ロータ導体４２は多数の中空型の電気鋼板（図示せず）が積層されてなり、図５に示すように、ロータハウジング４１の内周面に押入される。
このように形成されたロータ４０は、図５に示すように、その内周面が、ステータ３０の外周面と所定の空隙が維持されるように、ステータ３０の内側から離隔して設けられる。
【００３３】
一方、クランク軸５０は、図５に示すように、ベアリングホール２１とステータ３０の中孔部３０ａを貫通するように設けられ、ベアリングホール２１より上側に位置する上部には所定量の偏心された偏心部５１が形成される。
【００３４】
そして、クランク軸５０の一側はロータ４０の一側、例えば、ロータハウジング４１の底部に固定される。このように形成されたクランク軸５０はロータ４０と共に回転を行い、円滑な回転のためクランク軸５０とベアリングホール２１との間にはベアリングが設けられる。
【００３５】
そして、旋回スクロール５は、図５に示すように、クランク軸５０の偏心部５１に結合され、クランク軸５０の回転時に旋回運動を行う。
また、固定スクロール６はメインフレーム２０の上部に固定され、旋回スクロール５と共に圧縮室６ａを形成し、旋回スクロール５の旋回運動時に圧縮室６ａ内に閉じられている冷媒気体などの流体を圧縮させる。
【００３６】
上記のように構成された本発明では機器の高さを低減するため、図５に示すように、メインフレーム２０のボス２１は、ステータ３０の中空部３０ａに配置される。
その場合、ステータ３０は、図５に示すように、メインフレーム２０の底面にネジ締結して固定され得る。
【００３７】
また、本発明によれば、ステータ３０およびメインフレーム２０のボス２１は、他の方法で結合、固定することができる。その一例として、図７に示すように、ステータ３０の内周面をメインフレーム２０のボス２１の外周面に直接に押入して固定する方法がある。このような押入方法としては、熱間打込みまたは冷間打込みなどがある。ここで、ボス２１とステータ３０の押入後に固定力を補強しかつクランク軸５０を安全に支持するため、ボス２１を長く形成してもよい。
【００３８】
一方、本発明によるスクロール圧縮機は、旋回スクロール５の旋回運動時に発生する偏心力を相殺するための偏心力相殺手段を更に具備することができる。
このような偏心力相殺手段の一例としては釣合錘があるが、少なくとも１つの釣合錘がロータ４０の一方、例えば、ロータハウジング４１に設けることができる。
【００３９】
このような釣合錘は、クランク軸５０の偏心部５１の偏心方向と反対方向に位置したロータ４０の上部、例えば、図５、７に示すように、クランク軸５０の偏心部５１の偏心方向と反対方向に位置したロータハウジング４１の上部に形成される上部釣合錘６１を含んで成される。
【００４０】
そして、前記釣合錘はクランク軸５０の偏心部５１の偏心方向と同方向に位置したロータ４０の下部、例えば図５、６に示すように、クランク軸５０の偏心部５１の偏心方向と同方向に位置したロータハウジング４１の下部に形成される下部釣合錘６２を含んで成される。
【００４１】
ここで、下部釣合錘６２は、ロータ４０の下面、例えば図５、７に示すように、ロータハウジング４１の底部の下面に形成したり、ロータ４０の縁部の下部、例えば、図８に示すように、ロータハウジング４１の縁部の下部に形成することができる。
【００４２】
このように形成される上部の釣合錘６１および下部の釣合錘６２は、ロータ４０の一方、例えば、ロータハウジング４１に取り付けられて設けられるか、一体に延長して形成される。
【００４３】
また、本発明では前記偏心力の相殺手段の他の例としてバランスホールが挙げられるが、前記バランスホールはロータ４０の一側、例えば、ロータハウジング４１に少なくとも一つ以上が形成され、クランク軸５０の回転時に発生する偏心力を相殺する。
【００４４】
このような前記バランスホールは、クランク軸５０の偏心部５１の偏心方向と同方向に位置したロータ４０の上部、例えば、図９〜１１に示すように、クランク軸５０の偏心部５１の偏心方向と同方向に位置したロータハウジング４１の上部に形成される上部バランスホール４１ｂを含む。
【００４５】
前記バランスホールは、クランク軸５０の偏心部５１の偏心方向と反対方向に位置したロータ４０の下部、例えば、図１０、１１示すように、クランク軸５０の偏心部５１の偏心方向と反対方向に位置したロータハウジング４１の下部に形成される下部バランスホール４１ｃを含む。
【００４６】
ここで、下部バランスホール４１ｃは、ロータ４０の底面、例えば図９、１０に示すように、ロータハウジング４１の底部に形成されるか、ロータ４０の縁部の下部、例えば、図１２に示すように、ロータハウジング４１の縁部の下部に形成されることができる。
【００４７】
このように偏心力の相殺手段としての前記釣合錘と前記バランスホールとの形成位置が反対である理由は、前者の釣合錘はロータ４０の一側の質量を増加させ、クランク軸５０の回転時に発生する偏心力を相殺する役割を果たすのに対し、後者のバランスホールは逆にロータ４０の一側の質量を減少させ、クランク軸５０の回転時に発生する偏心力を相殺する役割を果たすためである。
【００４８】
一方、本発明によるスクロール圧縮機には重力によってクランク軸５０が下側に垂れるか落下することを防止するために、クランク軸５０を支えるクランク軸支持手段が更に備えられ得る。
【００４９】
本発明で上記したクランク軸支持手段の一例としては、図５に示すサブフレーム７０がある。このようなサブフレーム７０はクランク軸５０の下部に備えられるが、一方がケース１０の内側に固定され、他方がクランク軸５０の下端部を支えて支持できるように設けられる。一方、図示してはいないが、クランク軸５０の下端部とこれを支持するサブフレーム７０との接触部分にはベアリングが設けられるなど、円滑な回転のための設計が適用されることは自明であるので、これに対する具体的な説明は省略する。
【００５０】
そして、本発明で上記したクランク軸の支持手段は異なるように実現されることもできる。その他の例は図１２、１３に示されており、これを参照して以下に説明する。
【００５１】
図１２、１３を参照すると、前記クランクの軸支持手段は、メインフレーム２０に形成されるスラスト面２３と、クランク軸５０に形成されるスラスト部５２とを具備している。ここで、スラスト面２３はメインフレーム２０のベアリングホール２１の上部側に段差があるように形成される。そして、スラスト部５２はその下面がスラスト面２３に接触して支えられるようにクランク軸５０の縁面に突出して形成される。このように形成されるスラスト部５２はクランク軸５０の偏心部５１の下面を境界にクランク軸５０の縁面に沿って突出する。
【００５２】
上記のように形成されるスラスト面２３とスラスト部５２は、クランク軸５０の回転時に摺動しながら接触を維持する部分であるので、接触部分の摩擦を最小化させる必要がある。このために、本発明では、図１２に示すように、スラスト面２３とスラスト部５２自体が、オイレスベアリングからなるように構成することができ、また、図１３に示すように、スラスト面２３とスラスト部５２との間に独立のスラストベアリング８０を設けるように構成することもできる。
【００５３】
一方、本発明によるスクロール圧縮機には、回転および摩擦部位を潤滑させるためのオイル供給および戻りのための構造を共に形成することもでき、これを図１４、１５を参照して説明すると以下の通りである。
【００５４】
ケース１０の内部の下側にはオイル１１が貯蔵される。
そして、クランク軸５０の下端は貯蔵したオイル１１に浸漬されるように設けられ、クランク軸５０の内部には上下方向にクランク軸５０の最下端とクランク軸５０の最上端、つまり、偏心部５１の上端を貫通するようにオイル昇降路５０ａが貫通して形成される。ここで、オイル昇降路５０ａは、下端側がクランク５０の回転中心に位置し、上端側がクランク軸の回転中心から遠い所に位置するように貫通して形成される。オイル昇降路５０ａが上記のように傾斜して形成されると、クランク軸５０の回転時にオイル昇降路５０ａの下端側に流入されたオイル１１は遠心力によって上端側まで昇降した後に排出される。
【００５５】
また、メインフレーム２０には一方の中央から外側へオイル回収路２０ａが貫通して形成されるが、これは、オイル昇降路５０ａに乗ってメインフレーム２０の上側に供給された後、ベアリング部を潤滑して残った余分のオイルをケース１０の内壁側に案内するためである。
【００５６】
そして、本発明では、オイル回収路２０ａを介して案内された後、ケース１０の内壁側に排出されるオイルは、回転するロータ４０により飛散せず、ロータ４０の下側、つまり、ケース１０の内側の下部まで案内され得るように、図１４、図１５および図１６に示すように、オイル案内部材９０、１９０、２９０が更に備えられる。以下に、このようなオイル案内部材の必要性をより具体的に説明する。
【００５７】
ロータがステータの内周側に配置されるインナーロータ型の電動機が使用されていた従来のスクロール圧縮機とは異なり、本発明では、ロータ４０がステータ３０の外周側に配置されるアウタロータ型の電動機が使用されるので、ロータハウジング４１がケース１０の内周面から中心部まで全部占めている状態で回転する。
【００５８】
これにより、仮に、本発明においても従来のようなオイル戻り構造を備える場合、オイル回収路２０ａから排出された後にケース１０の下側に落ちるオイルが、回転するロータ４０によって飛散する。また、そのように飛散したオイルは冷媒などのガスと共に圧縮室６ａに流入して、結局、圧縮する必要のない非圧縮性流体であるオイルを圧縮することになるので、スクロール圧縮機の圧力が増加し、圧縮室に流入されたオイルによって体積効率が低下し、ロータ４０の攪拌損失もまた増加するような問題を引き起こす可能性がある。そして、ひどい場合には、オイルが十分に回収されずオイル不足が生じることもある。従って、アウターロータ型の電動機を使用した本発明では、上述の問題の発生を根本的に防止できるように別途のオイル案内部材を設ける必要がある。
【００５９】
このような前記オイル案内部材は、様々な例にて多様に形成することができ、その代表的な幾つかの例を図面に基づいて以下に説明する。
図１４、１５を参照すると、この例では、前記オイル案内部材は、ガイド板９０を具備している。ここで、ガイド板９０は、一方の長手方向に沿って開放部が形成されたチャンネル形状を呈しており、前記開放部がケース１０の内壁側に向かうように配置され、ケース１０とロータ４０との間に設けられる。そして、オイル回収路２０ａから排出されるオイルの全量を案内できるように、ガイド板９０の上部は、図１５に示すように、上側へ行くほど次第に広がる形状から形成される。
【００６０】
図１６、１７を参照すると、この例では、前記オイル案内部材は誘導管からなる。該誘導管は、その一端がオイル回収路２０ａに連結され、他端がロータ４０の下部側の空間、即ち、ケース１０内部の下側の空間に位置するように設けられる。また、このように設けられる前記誘導管は、図１６に示すように、その一部がケース１０の外部に露出するように設けられる外部の誘導管１９０から形成することができ、図１７に示すように、その全体がケース１０の内部に配置される内部の誘導管２９０から形成することもできる。
【００６１】
一方、本発明では、図５、９に示すように、ロータハウジング４１の底部にオイルまたはガスが通過可能な連通口４１ａが少なくとも一つ以上が形成される。そして、連通口４１ａが多数個で形成される場合はロータハウジング４１の底部に円周方向に沿って形成されることが望ましい。
【００６２】
このように、本発明でロータハウジング４１の底部に連通口４１ａが形成される理由は次の通りである。
機器が作動すると、クランク軸５０の内部に形成されたオイル昇降路５０ａに沿ってケース１０の下部に貯蔵されたオイル１１がメインフレーム２０の上側に昇降した後、メインフレーム２０側のベアリング部を潤滑した後、下側に落下する。その場合、もし連通口４１ａがない場合には、ベアリング部を潤滑して残ったオイルがロータハウジング４１の底部に溜まるしかない。従って、本発明では潤滑を終えたオイルがケース１０の下部に円滑に移動するようにすると共に、ガスが円滑に流出入されるようにするためロータハウジング４１の底部に連通口４１ａを形成するのである。
【００６３】
既述のように構成された本発明によるスクロール圧縮機の作動過程は、従来と類似しており簡単に説明する。
まず、電力が供給されると、ロータ４０が回転しながらクランク軸５０を回転させ、クランク軸５０が回転しながら偏心部５１に結合された旋回スクロール５を旋回させる。クランク軸５０の回転時にクランク軸５０は偏心力の相殺手段による偏心力の相殺作用および、クランク軸の支持手段の支持によって安定した状態で回転を行う。前記のように旋回スクロール５が旋回運動することにより、固定スクロール６と旋回スクロール５との間に形成された圧縮室に閉じられた流体が圧縮される。
【００６４】
これと同時に、クランク軸５０の回転時にケース１０下部のオイル１１が遠心力によってオイル昇降路５０ａに沿って昇降し、メインフレーム２０側のベアリング部を潤滑する。そして、乗降したオイル１１のうちベアリング部の潤滑に使用されてないオイルは飛散されず、オイル回収路２０ａとオイル案内部材の案内に従ってケース１０の下部に回収され、再び貯蔵される。
【００６５】
また、昇降したオイル１１のうちベアリング部の潤滑後に下側に落下した後、ロータハウジング４１の連通口４１ａを介してケース１０の下部に回収され貯蔵される。
【００６６】
上記のように構成され作動する本発明によるスクロール圧縮機は次のような理由から機器の全体の高さを従来より顕著に低めることができる。
第一に、メインフレーム２０のボス２１が、ロータ４０のステータ３０の中空部３０ａに配設されるので、ボス２１が中空部３０ａに挿入された長さ分だけ機器の全体の高さを低減することができる。
【００６７】
第二に、ロータ４０がメインフレーム２０のボス２１と違う位置に備えられるので、ロータ４０の上面に上部釣合錘６１が形成されても上部釣合錘６１がボス２１と干渉することはない。従って、本発明では上部釣合錘６１の高さだけの空間を別途に確保する必要がなく、機器の全体の高さを低減することができる。
【００６８】
第三に、偏心力の相殺手段がバランスホールによる場合、ロータ４０の上面に上部釣合錘を設置する必要がなく、上部釣合錘の形成のための空間の分だけ機器の全体の高さを低減可能である。
【００６９】
第四に、本発明に適用されたアウタロータ型の電動機は、従来のインナーロータ型の電動機に比べてロータ４０の外径が大きいので、偏心力を相殺するための釣合錘の遠心力であるＦ＝ｍ×ｒ×ω2から、ロータ４０の回転中心から釣合錘の重い中心までの距離ｒが遠ざかることに反比例して質量ｍを減らすことができる。即ち、同一の遠心力を得るために、本発明のロータ４０は従来のものに比べて外径が相対的に大きいので、相対的に釣合錘の質量を低減できる。ここで、質量を低減可能であるというのは、同材質下で釣合錘の大きさ、つまり、高さを低くすることを意味するので、結局、機器の全体の高さを従来より低減することができるのである。一方、偏心力の相殺手段がバランスホールによる場合には、上記と同様な原理でバランスホールの大きさを小さくすることができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるスクロール圧縮機は次のような長所を有する。
第一に、スクロール圧縮機の高さを低減可能であるので、製品の単価が低減し、冷蔵庫または空気調和機など他のシステムに適用する時、システムの空間をより効率よく活用することができる。
【００７１】
第二に、ロータの外径が従来に比べて大きくなるので、ロータの内周面とステータの外周面との間の空隙の位置に比例してトルクを更に大きくすることができる。
【００７２】
第三に、偏心力の相殺手段が釣合錘による場合にも従来に比べて釣合錘の大きさや質量を小さくすることが可能であり、偏心力の相殺手段がバランスホールによる場合、質量が大幅に低減するので、機器の重さを従来より低減可能である。
【００７３】
第四に、偏心力の相殺手段がバランスホールによる場合、従来の単一部品であった釣合錘が除去されるので、製品単価および組立工程の数を低減可能である。第五に、クランク軸の支持手段がスラスト面とスラスト部による場合、従来の単一部品であったサブフレームが除去されるので、製品単価および組立工程の数を低減できる。
【００７４】
第六に、オイル案内部材が備えられる場合、潤滑後にオイルが飛散することなく、ケースの内部の下側に回収できるので、スクロール圧縮機の圧力減少および体積効率の低下を防止可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のインナーロータ型のスクロール圧縮機を示す縦断面図である。
【図２】従来のインナーロータ型のスクロール圧縮機を示す縦断面図である。
【図３】図２で潤滑オイルの流れを示す縦断面図である。
【図４】図Ｃの矢視線I-Iに沿う断面図である。
【図５】本発明の一実施形態によるスクロール圧縮機の縦断面図である。
【図６】本発明の一実施形態によるステータの斜視図である。
【図７】本発明の他の実施形態によるメインフレームとステータとの結合例を示す斜視図である。
【図８】本発明の他の実施形態による下部釣合錘の縦断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態による偏心力の相殺手段の縦断面図である。
【図１０】図９のロータハウジングの一部を判断して示す斜視図である。
【図１１】図９のロータハウジングの一部を判断して示す斜視図である。
【図１２】本発明の他の実施形態によるクランク軸の支持手段の縦断面図である。
【図１３】図１２の変形例を示す縦断面図である。
【図１４】本発明の一実施形態による潤滑オイルの循環構造の縦断面図である。
【図１５】図１４に示したガイド板の斜視図である。
【図１６】本発明の他の実施形態によるオイル案内部材の縦断面図である。
【図１７】本発明の他の実施形態によるオイル案内部材の部分縦断面図である。
【符号の説明】
１０…ケース
２０…メインフレーム
２１…ボス
３０…ステータ
４０…ロータ
４１…ロータハウジング
４１ａ…連通口
４１ｂ…上部バランスホール
４１ｃ…下部バランスホール
５０…クランク軸
５１…偏心部
６１…上部釣合錘
６２…下部釣合錘
７０…サブフレーム
９０…ガイド板
１９０…外部の誘導管
２９０…内部の誘導管
Claims (13)
- 外装を成すケースと、
前記ケース内に固定され、その中心部にボスが下向きに突出し、中央にベアリングホールが形成されたメインフレームと、
前記メインフレームの下部に固定される中空形状のステータと、
内周面が前記ステータの外周面と所定の空隙が維持されるように設けられるロータと、
ベアリングホールを貫通するように設けられ、上部に偏心部が形成され、一部がロータに固定されて共に回転するクランク軸と、
前記偏心部に結合される旋回スクロールと、
前記メインフレームの上部に固定され、前記旋回スクロールと共に圧縮室を形成する固定スクロールと、
を具備するスクロール圧縮機。 - 前記ロータが、
上部が開放された円筒状のロータハウジングと、
前記ロータハウジングの内周面に押入されるロータ導体と、
を含んで成される請求項１に記載のスクロール圧縮機。 - 前記メインフレームのボスは、前記ステータの中空部に配置されている請求項１に記載のスクロール圧縮機。
- 前記ステータは、前記メインフレームの底面にネジ締結して固定される請求項１または請求項３に記載のスクロール圧縮機。
- 前記ステータは、その内周面が前記メインフレームのボスの外周面に嵌合、固定される請求項１または３に記載のスクロール圧縮機。
- 前記ロータに少なくとも１つのバランスホールが形成されてい請求項１に記載のスクロール圧縮機。
- 前記バランスホールは、前記クランク軸の偏心部の偏心方向と同方向に位置したロータの縁部の上部に形成された少なくとも１つの上部バランスホールを含む請求項６に記載のスクロール圧縮機。
- 前記バランスホールは、前記クランク軸の偏心部の偏心方向と反対方向に位置したロータの下部に形成された少なくとも１つの下部バランスホールを含む請求項６または７に記載のスクロール圧縮機。
- 前記ロータハウジングの底部に、オイルまたはガスが通過できる、少なくとも１つの連通口が形成されている請求項２に記載のスクロール圧縮機。
- 前記メインフレームのベアリングホールの上部側に段差があるように形成されたスラスト面と、
その下面が前記スラスト面に支えられるように前記クランク軸の縁面に突出して形成されるスラスト部と、
を更に含む請求項１〜３の何れか１項に記載のスクロール圧縮機。 - 前記クランク軸の内部に上下方向にオイル昇降路が貫通して形成され、前記メインフレームの一方の中央から外側にオイル回収路が貫通して形成され、前記オイル回収路から前記ロータの下側までオイルを案内するオイル案内部材が更に形成されている請求項１〜３の何れか１項に記載のスクロール圧縮機。
- 前記オイル案内部材は、一方の長手方向に沿って形成された開放部が前記ケースの内壁側に向かうように設けられるチャンネル形状のガイド板である請求項１１に記載のスクロール圧縮機。
- 前記オイル案内部材は、一端が前記オイル回収路に連結され、他端が前記ロータの下部側の空間に配置された誘導管である請求項１１に記載のスクロール圧縮機。
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