JP4492590B2 - 密閉型電動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、冷暖房装置あるいは冷蔵庫などに用いられるスクロール圧縮機やロータリー圧縮機などの密閉型電動圧縮機に関するものである。

従来より、冷暖房装置、あるいは冷蔵庫などの冷却装置にはスクロール圧縮機やロータリー圧縮機などの密閉型電動圧縮機が用いられている。この種類の圧縮機の従来技術として、スクロール圧縮機を例にとり図面とともに説明する。

図３に示すように、密閉容器１０の内部には、圧縮機構部１、電動機部７を構成する回転子６と固定子５、電動機部７の回転力を圧縮機構部１に伝達するクランク軸２、クランク軸２を支承する軸受部材３と副軸受部４ａの副軸受部材４が設置され、さらに軸受部材３には軸受部の潤滑に供された油を一時回収する容器１１が配設されている。また、密閉容器１０には、低圧冷媒ガスを吸入するための吸入管８、圧縮機構部１で圧縮された高圧冷媒ガスを密閉容器の外部へ吐出するための吐出管９が設けられ、クランク軸２の端部には歯車ポンプ１５０が設けられている。

上記構成において、電動機部７の回転子６が回転すると、この回転力はクランク軸２によって圧縮機構部１に伝達される。圧縮機構部１に回転力が伝達されると、冷媒ガスに圧縮作用が生じる。この結果、吸入管８より吸入された低圧冷媒ガスは、圧縮機構部１で高圧冷媒ガスに圧縮されて、いったん密閉容器１０内の吐出口側空間１４に吐出された後、軸受部材３に設けられた連通口１２を通過し電動機側空間１７に流入する。その後高圧冷媒ガスの主流は、固定子５に設けられた切り欠き部１３を通り、副軸受側空間１８に至り、最終的に吐出管９より冷凍サイクル（図示せず）中へ吐出される。

一方、歯車ポンプ１５０は、ポンプケース１５１に歯車対５２とストレーナ１５７とストレーナで捕獲した油中の異物を溜める異物溜め室１５５と油吸入ノズル１５６を内蔵する構成となっており、ポンプケース１５１を蓋板１５３で覆い、ねじ１５２を４本用いて締結することにより、ポンプケース１５１に歯車対５２を配設するくぼみ６０ａと蓋板１５３とで歯車室６０を構成する一方、ねじ１５２の締結力によりポンプケース１５１と蓋板１５３の密着性を維持し、油や冷媒ガスに対するシール性を確保することを狙った構成となっている。また、図４、図５に示すようにポンプケース１５１には歯車室６０に接して油溜め６１が配設されており、ポンプ始動時に歯車対５２に油が潤滑シール油として供給される構成になっている。また、ストレーナ１５７はステンレス製スクリーン１５７ａをステンレス製板枠１５７ｂで挟み込み、スポット溶接で固定する構成となっている。一方ステンレス製板枠１５７ｂにはバネ性を有した板材を突起形状に配設している。図５に示すようにこの突起物１５７ｃにより、ストレーナ１５７をポンプケース１５１に装着時、ストレーナ１５７がポンプケース１５１のストレーナ装着面に密着することにより、異物溜まり室１５５の異物が歯車室６０に侵入することを防止している。

以上の構成の歯車ポンプ１５０が図３に示すようにクランク軸２の端部に配設され、副軸受部材４に嵌合挿入されてボルト１５４を２本使用してポンプケース１５１部を副軸受部材４のポンプ取付座面に締結することにより取り付けられている。クランク軸２の端部の形状はＤカット形状となっており、内歯車５２ｂのＤカット形状の穴部に挿入されている。クランク軸２と内歯車５２ｂのＤカット形状部を介してクランク軸２による駆動力を内歯車５２ｂに伝達し内歯車５２ｂと外歯車５２ａで構成される歯車対５２の噛み合わせ回転運動により生じるポンプ作用により歯車ポンプ１５０を作動させる。電動圧縮機の作
動時、密閉容器１０の下部の潤滑油溜め１５の潤滑油は、歯車ポンプ１５０の油吸入ノズル１５６を介して歯車ポンプ１５０内部に汲み上げられた後、油中の異物を捕獲するためにストレーナ１５７を通り歯車対５２に供給される。この後、前記歯車対５２のポンプ作用により油は蓋板１５３に設けられた油通路１５３ｂに送り出され、油通路１５３ｂからクランク軸２に設けられたクランク軸油通路１６を通り、圧縮機構部１へ供給される。この潤滑油の大半の部分は軸受部材３とクランク軸２との摺動面などを潤滑した後、軸受部材３に配設された油回収容器１１に回収された後油回収容器１１に配設された連通口１１ａより排出され、重力の作用により落下し、密閉容器１０の下部の潤滑油溜め１５に戻る。また、残りの潤滑油は圧縮機構部１から高圧冷媒ガスとともに密閉容器１０内に吐き出され、電動圧縮機内部を移動する間に高圧冷媒ガスから分離され、同じく重力の作用により落下し、密閉容器１０の下部の潤滑油溜め１５に戻る。

しかしながら、従来の技術では歯車ポンプのポンプケースに歯車対のほか、ストレーナと異物溜め部と油吸入ノズルを併設しているため、ストレーナの取り付け寸法および異物溜め部に必要な容積から求まる寸法および油吸入ノズルに要求される直径寸法によりポンプケースの厚さ寸法が規制されてしまい、電動圧縮機の軸方向にその寸法が大きくなる。一方、ポンプケースに設けられた歯車室は、ポンプケースに歯車対を配設するくぼみを蓋板で覆い、蓋板をねじで締結することにより構成されるため、構造上電動圧縮機の副軸受と歯車対との軸方向の距離が必然的に長くなる。

このため、電動圧縮機のクランク軸の理想軸線に対してクランク軸回転時における回転軸線が振れ回り（歳差運動）を生じた場合、歯車対の回転運動にクランク軸の振れ回り運動が加わることになる。すなわち、歯車対がクランク軸の回転運動によりこじれながら回転運動をすることになり、この結果、歯車対および歯車室の壁面およびクランク軸の歯車対駆動部および歯車対の歯車曲線部などに異常摩耗が生じ、また、歯車対のこじれ運動に起因して電動圧縮機運転中に異音が発生し、電動圧縮機の性能と信頼性が低下するという問題が生じる。

従来技術で以上の課題を解決しようとすると、歯車対と歯車室の隙間を大きく設定する必要が生じる。しかしこの場合、隙間が大きいために歯車対と歯車室のシール性が低下してポンプの油の流量性能と揚程性能が低下するという弊害が生じる。また、従来技術で前記の課題を解決する別の手段として、クランク軸、副軸受部材および歯車ポンプの各構成部品の設計公差を厳しく設定し組み合わせる方法がある。しかしこの場合は、各部品に高精度の加工と加工後の精度の検査、管理が要求されるという課題が生じることになる。

また、従来の技術では歯車ポンプのポンプケースに歯車対のほか、ストレーナと異物溜め部と油吸入ノズルを併設しているため、ストレーナの取り付け寸法および異物溜め部に必要な容積から求まる寸法および油吸入ノズルに要求される直径寸法により、電動圧縮機の軸方向でのポンプケースの投影面積が大きくなり、また、厚さ寸法も大きいため歯車ポンプ全体の容積も大型化する。

さらに、従来技術の歯車ポンプではストレーナがポンプケース内に構成されているため、スクリーン面の形状がほぼ矩形になり、スクリーンの面積を増加させ、油中の異物の捕獲性能を向上させようとしてもスクリーンの面積の増加に比べてストレーナの周囲の全長寸法が大きくなり、結果としてポンプケースの厚さ寸法も大きくなるため、先に述べたようにポンプケースの厚さ寸法を小さくする必要から十分なスクリーン面積を確保することができない。

本発明は上記従来技術の課題を解決するもので、性能および信頼性の高い電動圧縮機を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するために本発明は、歯車ポンプのポンプケースには歯車対だけを内蔵する構成として、油吸入ノズルおよび異物溜め部およびストレーナを歯車対の回転軸の方向に蓋板を挟んで歯車対と対向した位置に配設する一方で、蓋板には凹部形状の油通路に加え、歯車対への油連通口を設け、ポンプケースの少なくとも一部を副軸受収納空間に収納して副軸受と共通の円筒面により外周を保持し、かつ前記ポンプケースと副軸受とを密着配置したものである。

これにより、ポンプケースと副軸受を共通の円筒面を基準として位置決めするので、歯車対とポンプケースに設けた歯車対収納空間との位置決め精度を高く維持でき、さらにポンプケースを薄型化し、歯車対と副軸受との距離を短くすることができるので、クランク軸先端部の振れ回りを小さく抑え歯車対のこじれ運動を抑えることが出来る。

本発明は、密閉容器内に圧縮機構部と、この圧縮機構を駆動する電動機と、この電動機の回転力を前記圧縮機構部に伝達するためのクランク軸とを配設し、クランク軸の端部に歯車ポンプを配設した電動圧縮機において、歯車ポンプのポンプケースには歯車対だけを内蔵し、ポンプケースの反副軸受側端面を覆って前記歯車対が収納された空間を閉塞する蓋板とからなる歯車ポンプとを有する電動圧縮機であって、蓋板は歯車対に油を吸入するための油連通口と歯車対から吐出される油をクランク軸油通路に導くためのポンプ油通路とを有し、蓋板の反歯車対側に蓋板との間で油溜めを形成するポンプカバーを有し、ポンプカバーには密閉容器底部の潤滑油溜めからの油を油溜りに導く油吸入ノズルを備え、油溜めには前記蓋板に設けられた油連通口と油吸入ノズルの一端が開口した構成とし、さらにポンプカバーと副軸受とは共通の円筒面を基準として位置決めし、かつ密着配置するようにしたので、ポンプを構成する部品を歯車対の反副軸受側に集中して配置することができ、歯車対と副軸受の間にはポンプカバー以外の部品が存在せず、歯車対と副軸受の間の距離を最小限に構成することが可能となり、クランク軸先端部の振れ回りを小さく抑え歯車対のこじれ運動を抑えることが出来る。

この結果、歯車対および歯車室の壁面およびクランク軸の歯車対駆動部および歯車対の歯車曲線部などに異常摩耗が生じることを排除でき、さらに、歯車対のこじれ運動に起因して生じる電動圧縮機運転時の異音の発生を抑制することが出来るので、信頼性と性能の高い電動圧縮機を提供することができる。

上記の課題を解決するために本発明は、歯車ポンプのポンプケースには歯車対だけを内蔵する構成としているので、ポンプケースを薄型化し、歯車対と副軸受部材との距離を短くすることができるので、クランク軸先端部の振れ回りを小さく抑え歯車対のこじれ運動を抑えることが出来る。

（実施の形態１）
以下本発明の一実施例における密閉型電動圧縮機について、密閉型電動スクロール圧縮機を例にとり図面とともに説明する。

図１において、歯車ポンプ５０は、ポンプケース５１を副軸受部４ａの副軸受部材４に嵌合挿入し、ねじ５９によりポンプケース５１と蓋板５３とポンプカバー５４とが共締めされ副軸受部材４のポンプ取付座面に締結されている。このとき、ポンプケース５１の一
部と副軸受４ａは、副軸受部材４に設けられた円筒形状の副軸受収納空間内で共通の円筒面により外周を保持されて位置決めされ、直接または薄いスペーサ等を介して密着配置される。

ポンプケース５１に設けたくぼみ６０ａには外歯車５２ａおよび内歯車５２ｂで構成される歯車対５２が装着されており、蓋板５３でポンプケース５１を覆うことにより、蓋板５３とくぼみ６０ａで歯車室６０が構成され、歯車対５２は歯車室６０内に封入された構造となる。さらに、内歯車５２ｂの中央部にはＤカット形状の穴が設けられており、この穴にクランク軸２の端部のＤカット形状部分が嵌合挿入されクランク軸２により伝達される回転力を内歯車５２ｂに伝達し、内歯車５２ｂと外歯車５２ａの噛み合わせ回転運動により歯車対５２にポンプ作用を生じさせ、歯車ポンプ５０を作動させる。

一方、蓋板５３には油吸入ノズル５６から汲み上げられた油を歯車対５２へ導くための油連通口５３ａが配設され、さらに、歯車対５２に到達した油をクランク軸２に設けたクランク軸油通路１６へ導くためのくぼみ形状のポンプ油通路５３ｂが配設されている。

一方、蓋板５３を挟んで歯車対５２と対向した配置にポンプカバー５４が取り付けられ、ポンプカバー５４と蓋板５３で異物溜め部５５および油溜め部５８が構成される。さらに、ポンプカバー５４には段差部が設けられており、この段差部に円形薄型形状の樹脂枠にステンレス製あるいは真鍮製、鉄製などのメッシュが取り付けられたストレーナ５７が嵌合挿入され、ストレーナ５７の樹脂枠端面がポンプカバー５４の端面に対して電動圧縮機の軸方向にわずかに突き出ている。このため、ポンプカバー５４をねじにより、蓋板５３およびポンプケース５１とともに副軸受部材４に共締め締結したとき、ストレーナ５７がその厚さ方向の円形両端面でポンプカバー５４の段差部と蓋板５３により挟み込まれる構成となり、ポンプカバー５４とストレーナ５７およびストレーナ５７と蓋板５３が密着する。一方、ポンプカバー５４の頭部は内側方向にパイプ形状に折返し加工が施されており、このパイプ形状部分にテフロン（登録商標）等の樹脂製チューブで作られた油吸入ノズル５６が挿入され、さらに油吸入ノズル５６に加熱による塑性変形加工を施してポンプカバー５４の折返し加工部の形状に密着した状態で折返し加工が施され取り付けられている。また、油吸入ノズル５６の先端部は密閉容器１０内の潤滑油溜め１５内に配設されている。

以上の構成で、副軸受４ａと歯車対５２との距離を従来技術による歯車ポンプの構成に比べて短く設定できるので、電動圧縮機の運転時にクランク軸２の先端部の振れ回りを小さく抑える事ができる。この効果により、クランク軸２の端部に配設された歯車対５２は歯車室６０内でこじれを生じる事なく回転する。このため、歯車対５２や歯車室６０の壁面に異常摩耗を生じる事がなくなる一方で、歯車対５２の回転による異音が生じることもなくなる。

次に、本実施例における歯車ポンプ作動時の油の流れはつぎに述べる通りである。歯車ポンプ５０が作動すると、電動圧縮機の潤滑油溜め１５の油は歯車対５２のポンプ作用により油吸入ノズル５６を介して異物溜め部５５に導かれる。さらに、ポンプカバー５４に嵌合挿入されたストレーナ５７は、油連通口５３ａを覆うように配設されているので、油はストレーナ５７で油中の異物が捕獲された後油連通口５３ａを介して歯車対５２に汲み上げられる。歯車対５２に汲み上げられた油は蓋板５３に設けられたポンプ油通路５３ｂを通りクランク軸２に設けられたクランク軸油通路１６に導かれ、最終的に圧縮機構部１へ供給される。

（実施の形態２）
また、図１に示す油吸入ノズル５６を図２に示した例のように配設すると横置き型の電
動圧縮機だけでなく縦置き型の電動圧縮機においても本発明による潤滑油ポンプを合理的に構成できる。

なお、図１および図２の実施例は、密閉型電動スクロール圧縮機の例を説明したが、本発明は、スクロール圧縮機に限らず、他の密閉型電動圧縮機、たとえば密閉型ロータリー圧縮機に適用されることはいうまでもない。

以上のように、本発明に係る密閉型電動圧縮機は、信頼性と性能の高い電動圧縮機を提供することが可能となるので、冷暖房装置あるいは冷蔵庫などの他に、乾燥機やヒートポンプ式給湯器等の用途にも適用できる。

本発明の一実施例における密閉型電動スクロール圧縮機の部分断面図 本発明の第２の実施例における密閉型電動スクロール圧縮機の断面図 従来の密閉型電動スクロール圧縮機の断面図 従来の歯車ポンプの平面図 従来の歯車ポンプの断面図

符号の説明

１ 圧縮機構部
２ クランク軸
３ 軸受部材
４ 副軸受部材
５ 固定子
６ 回転子
１０ 密閉容器
１５ 潤滑油溜め
１６ クランク軸油通路
５０ 歯車ポンプ
５１ ポンプケース
５２ 歯車対
５２ａ 外歯車
５２ｂ 内歯車
５３ 蓋板
５３ａ 油連通口
５３ｂ ポンプ油通路
５４ ポンプカバー
５５ 異物溜め
５６ 油吸入ノズル
５７ ストレーナ
５８ 油溜め
６１ 磁石
６２ シール材

Claims (1)

1. 底部に潤滑油溜めを有する密閉容器内に、圧縮機構部とこれを駆動する電動機、前記圧縮機構部と電動機を連結し、内部にクランク軸油通路を有するクランク軸、前記クランク軸を電動機の反圧縮機構部側で回転自在に指示する副軸受、前記密閉容器内壁に固定されて前記副軸受を円筒形状の副軸受収納空間に収納保持する副軸受部材、前記クランク軸の反圧縮機構部側端部に連結されて前記潤滑油溜めの潤滑油を汲み上げてクランク軸油通路に供給する歯車ポンプとを有する密閉型電動圧縮機であって、
   前記歯車ポンプは前記副軸受部材に固定配置され、前記クランク軸により駆動される歯車対のみを収納するポンプケース、該ポンプケースの反副軸受側端面に前記歯車対収納空間を覆うように配置されて前記歯車対に油を吸入する油連通口を有する蓋板、該蓋板の反歯車対側を覆うように配置されて蓋板との間に油溜めを形成するポンプカバー、該ポンプカバーから延設されて先端が潤滑油溜めに浸漬された油吸入ノズルとからなり、
   前記ポンプケースの少なくとも一部が前記副軸受収納空間に収納されて副軸受と共に共通の円筒面により外周を保持され、かつ前記ポンプケースと副軸受は密着配置されてなる密閉型電動圧縮機。

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