JP4545030B2 - 密閉型圧縮機および製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍用、空調用などに用いられる密閉型圧縮機に係り、特に、密閉型圧縮機のＣＯＰを向上させるための技術に関する。

従来、密閉容器内に電動要素と、この電動要素に駆動されて冷媒を圧縮する回転圧縮要素とを収容した密閉型ロータリ圧縮機が知られている。この種の密閉型ロータリ圧縮機は、一般に、偏心回転運動するローラが所定のクリアランスを保ってシリンダに内設されてシリンダ内に三日月状の空間（いわゆる圧縮室）を形成するとともに、ローラに摺接するベーンが設けられて、シリンダ内の三日月状の空間が、ベーンにより、冷媒を吸気する低圧室側と冷媒を圧縮する高圧室側とに圧力的に仕切られるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−３２３２７６号公報

しかしながら、従来の技術においては、上記シリンダにおける三日月状の空間のシール性の向上が十分には図られておらず、密閉型ロータリ圧縮機の冷却効率（ＣＯＰ：Coefficient Of Performance：冷凍能力／入力電力）の低下を招くといった問題があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ローラとシリンダとの間のシール性を向上させ、以って、冷却効率を高めることのできる密閉型圧縮機と、この密閉型圧縮機を製造する際に用いて好適な製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、密閉容器内に電動要素と、前記電動要素の回転軸により駆動される回転圧縮要素とを収容した密閉型圧縮機において、前記回転軸の周面に供給されたオイルを前記回転圧縮要素を構成するシリンダとローラとの間の圧縮室に吸入工程中に導くための油路を、前記密閉容器内で前記シリンダを支持する支持部材に前記回転軸側から当該支持部材の外周面まで貫通する貫通穴を設けて形成し、前記密閉容器の外側から溶接して前記密閉容器に前記支持部材を固着するときに、前記貫通穴の前記外周面側の開口端に対応する箇所を溶接するようにしたことを特徴とする。

また上記目的を達成するために、本発明は、密閉容器内に電動要素と、前記電動要素の回転軸により駆動される回転圧縮要素とを収容する密閉型圧縮機の製造方法において、前記回転軸の周面に供給されたオイルを前記回転圧縮要素を構成するシリンダとローラとの間の圧縮室に吸入工程中に導くための油路を、前記密閉容器内で前記シリンダを支持する支持部材に前記回転軸側から当該支持部材の外周面まで貫通する貫通穴を設けて形成するとともに、前記密閉容器に前記支持部材を溶接して固着する場合には、前記貫通穴の前記外周面側の開口端を溶接箇所に対応する位置に位置決めし、前記支持部材を把持して前記支持部材とともに前記シリンダおよび前記ローラを前記密閉容器に挿入した後、前記密閉容器の外側から前記溶接箇所を溶接するようにしたことを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明は、密閉容器内に電動要素と、前記電動要素の回転軸により駆動される回転圧縮要素とを収容する密閉型圧縮機の製造方法において、前記回転軸の周面に供給されたオイルを前記回転圧縮要素を構成するシリンダとローラとの間の圧縮室に吸入工程中に導くための油路を、前記密閉容器内で前記シリンダを支持する支持部材に前記回転軸側から当該支持部材の外周面まで貫通する貫通穴を設けて形成するとともに、前記貫通穴の前記外周面側の開口端を溶接箇所に対応する位置に位置決めする位置決め部材を設け、前記密閉容器に前記支持部材を溶接して固着する場合には、前記支持部材とともに前記シリンダおよび前記ローラを前記密閉容器に挿入するときに、前記位置決め部材により位置決めした後、前記密閉容器の外側から前記溶接箇所を溶接するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、回転圧縮要素を構成するシリンダとローラとの間の圧縮室に密閉容器内のオイルを吸入工程中に導く油路を設ける構成としたため、このオイルによりシリンダとローラとの間に十分な油膜が形成されてシール性が高められる。この結果、圧縮室内において、圧縮工程中の冷媒の低圧側への漏れが防止されるため、圧縮効率が高められ、以って、冷却効率が高められる。
さらに、シリンダを支持する支持部材を密閉容器の外側から溶接して密閉容器に固着するときに、油路を形成するために支持部材に設けた貫通穴の開口端に対応する箇所を溶接して、この開口端を閉塞するようにしたため、プラグなどを用いて開口端を閉塞する必要がなく、コストを抑えることができる。さらに、別途、開口端の閉塞のための作業が不必要になるため、組み立て工程を減らすことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本実施の形態に係る密閉型ロータリ圧縮機１００の一態様を示す縦断面図であり、図２は回転圧縮要素を拡大して示す縦断面図である。この密閉型ロータリ圧縮機１００は、冷媒の凝縮器と蒸発器との間に配管接続されて冷凍機ユニットを構成するものであり、図１に示すように、密閉容器１を有し、この密閉容器１の上側に電動要素２が、下側にこの電動要素２のクランクシャフト３によって駆動されて冷媒を圧縮する回転圧縮要素４が収納されている。

密閉容器１は、筒状のシェル部１０と、このシェル部１０にアーク溶接などにより固着されたエンドキャップ１１とを備え、このエンドキャップ１１には電動要素２に電力を供給する際の中継端子をなすターミナル１２が設けられると共に、圧縮された冷媒を機外に吐出する吐出管１３が設けられている。また、シェル部１０の底部近くには、アキュムレータ５から回転圧縮要素４に冷媒を導く吸込管６が溶接などにより固着されている。

電動要素２は、いわゆるＤＣブラシレスモータなどの直流モータからなるものであり、回転子（ロータ）３１と、シェル部１０に固着された固定子（ステータ）３２とを備え、回転子３１にクランクシャフト３が固定されて、回転子３１の回転力が回転圧縮要素４に伝達するようになっている。このクランクシャフト３は主軸受け７Ａ（支持部材）および副軸受け７Ｂにより回転自在に支持されている。

図１および図２に示すように、回転圧縮要素４は、円筒形状を有するシリンダ４１を有し、このシリンダ４１は主軸受け７Ａと副軸受け７Ｂとの間で、図示せぬボルトなどにより主軸受け７Ａおよび副軸受け７Ｂと一体的に固定され、主軸受け７Ａが密閉容器１の内側面に溶接により固着されて、この主軸受け７Ａにシリンダ４１が支持される。また、シリンダ４１の上側の開口が主軸受け７Ａに、下側の開口が副軸受け７Ｂにより閉塞されて、このシリンダ４１内に圧縮室４３が形成される。

圧縮室４３には、クランクシャフト３に一体成形された偏心部４４に嵌合されて偏心回転するローラ４５が内設されている。また、図３に示すように、シリンダ４１には、冷媒の吸込口４８と吐出口４０との間にベーン溝４７が設けられ、このベーン溝４７にはベーン４６が摺動自在に配設されている。このベーン４６は図示せぬスプリングなどの付勢部材によって常時ローラ４５方向に押圧され、偏心部４４およびローラ４５の回転に応じてローラ４５の外周面に摺接しながらベーン溝４７内を往復動し、圧縮室４３の内部を低圧室側４３Ａと高圧室側４３Ｂに圧力的に仕切る役割を果たしている。

具体的には、ローラ４５はその外側面の一端がシリンダ４１の内側面４９と常に所定のクリアランスで接するように設けられ、シリンダ４１とローラ４５との間の空間である圧縮室４３が三日月状に形成される。そして、ベーン４６がローラ４５の外側面に当接し、このベーン４６により三日月状の圧縮室４３が低圧室側４３Ａと高圧室側４３Ｂに仕切られる。

前掲図１および図２に示すように、シリンダ４１の吸込口４８には吸込管６が挿嵌され、また、上記吐出口４０には、図示しない吐出バルブが設けられており、冷媒がこの吐出バルブで規定される吐出圧に達すると吐出口４０から密閉容器１内に吐出される。
したがって、密閉型ロータリ圧縮機１００にあっては、電動要素２がクランクシャフト３を回転駆動することによってローラ４５を圧縮室４３内において偏心回転させることにより、アキュムレータ５を介して機外から供給された冷媒が吸込管６を介して圧縮室４３の低圧室側４３Ａに吸入され、その冷媒を高圧室側４３Ｂに移動させながら圧縮して吐出口４０から密閉容器１内に吐出し、吐出管１３から機外に吐出することになる。

また、前掲図１および図２に示すように、密閉容器１の底部には、主軸受け７Ａの下面（図中Ａ−Ａ’線にて示す）までオイル８が充填されており、このオイル８を主軸受け７Ａ、副軸受け７Ｂおよび回転圧縮要素４とクランクシャフト３との間の摺擦部分や回転圧縮要素４の摺動部分に給油するオイルピックアップ５０がクランクシャフト３の下端部３Ａに設けられている。

具体的には、クランクシャフト３は円筒状に形成され、その下端部３Ａに円筒状のオイルピックアップ５０が圧入して取付けられている。オイルピックアップ５０の内部には、図２に示すように、螺旋形のオイル流路を構成するパドル５１が一体成形されており、クラックシャフト３の回転により生じる遠心力によりオイルピックアップ５０が下端５０Ａから密閉容器１に貯留されたオイル８を吸込み、パドル５１がオイル８を上向きに送給する。そして、このオイル８がオイルピックアップ５０に穿たれた給油孔５２を経て、クランクシャフト３の周面、特に、主軸受け７Ａ、副軸受け７Ｂおよび回転圧縮要素４とクランクシャフト３との各摺擦部分に供給される。

ここで、上述の通り、ローラ４５は、シリンダ４１の内側面４９と常に所定のクリアランスで接するように内設されているため、圧縮室４３のシール性が十分なものでなく冷却効率の低下を招くことになる。
そこで、本実施の形態では、密閉容器１に貯留されているオイル８を冷媒の吸入工程中に圧縮室４３に導く油路６２を有し、オイル８を圧縮室４３に注入する油注入部６０を密閉型ロータリ圧縮機１００に設ける構成とし、注入されたオイル８によりローラ４５とシリンダ４１との間に十分な油膜を形成してシール性を高めるようにしている。以下、かかる構成について詳述する。

図２および図４に示すように、油注入部６０は、主軸受け７Ａに設けられた油貯留部６１と、この油貯留部６１からシリンダ４１の圧縮室４３に連通する油路６２とを有して構成されている。油貯留部６１は主軸受け７Ａにクランクシャフト３の外周面に沿った環状の空間を設けて形成され、上記オイルピックアップ５０から供給されてクランクシャフト３の外周面に導かれたオイル８が、この油貯留部６１に貯留される。

図４に示すように、油路６２は主軸受け７Ａに形成された副油路６３と、シリンダ４１に形成され、副油路６３に連通する主油路６４とから構成される。詳細には、副油路６３は、主軸受け７Ａの外周面から油貯留部６１にかけて貫通する第１油路６５（貫通穴）と、主軸受け７Ａの下面から上方向（厚さ方向）に穿たれて第１油路６５と連通する第２油路６６とから構成される。

主油路６４は、シリンダ４１の上面に設けられ、主軸受け７Ａに形成された第２油路の開口端と一端が連通し、他端が圧縮室４３に連通するように延びる細溝として形成されている。また、冷媒の圧縮室４３への吸入工程中に、油貯留部６１に貯留されているオイル８を圧縮室４３に注入すべく、主油路６４の一端６４Ａが低圧室側４３Ａのシリンダ内側面４９に開口するように形成され、特に、図３に示すように、主油路６４の一端６４Ａが、吸込口４８とシリンダ４１の中心点Ｏを結ぶ基準線Ｌを基準にして所定の角度θ１〜θ２（θ１：０°、θ２：１７０°（より好ましくはθ１：１２５°、θ２：１６５°））の範囲に開口するように形成している（図示例では約１２５°）。

以上の構成の下、密閉容器１内のオイル８には冷媒の吐出圧（例えば３ＭＰａ）が作用しているため、油貯留部６１に貯留されている高圧のオイル８が、圧縮室４３の低圧室側４３Ａの内圧（例えば１．１ＭＰａ）との差圧により、副油路６３および主油路６４からなる油路６２を経由して、シリンダ４１の圧縮室４３の低圧室側４３Ａに注入される。
したがって、冷媒の吸入工程中にオイル８が圧縮室４３に注入され、このオイル８によって、シリンダ内側面４９とローラ４５との間に十分な油膜が形成されシール性が高められる。この結果、各シリンダ４１Ａ、４１Ｂの圧縮室４３において低圧室側４３Ａと高圧室側４３Ｂとがより確実に分離されるため、低圧室側４３Ａに吸入された冷媒が高圧室側４３Ｂに圧縮される過程（圧縮工程）で低圧室側４３Ａへの圧縮冷媒の漏れが防止され、冷媒の圧縮効率が高められ、以って、密閉型ロータリ圧縮機１００の冷却効率の向上が図られる。

また、本実施の形態では、シリンダ内側面４９に開口する主油路６４の断面積Ｄを調整することで、圧縮室４３に注入されるオイル量を調整することとし、このとき、主油路６４の断面積Ｄを圧縮室４３の排除容積をＶとの比率Ｒ（＝Ｄ／Ｖ）が所定の範囲内に収まるように決定することとしている。詳細には、上記比率Ｒが小さ過ぎる場合には、主油路６４が狭くなり過ぎてオイル８が圧縮室４３内に注入されなくなってしまい、これとは逆に、上記比率Ｒが大きすぎる場合には、圧縮室４３内にオイル８が過度に注入されて液圧縮が生じてしまう。そこで、上記比率Ｒを０．００４〜０．０３（ｍｍ²／ｃｃ）の範囲に収めることが望ましく、これにより、オイル８の過度の注入による液圧縮を防止しつつ、シリンダ内側面４９とローラ４５との間のシール性が高められる。

ここで、本実施の形態では、油路６２を構成する副油路６３を主軸受け７Ａに設ける構成とし、この副油路６３が、主軸受け７Ａの外周面から油貯留部６１にかけて貫通する第１油路６５を備えることは上述した通りであるが、このとき、第１油路６５の主軸受け７Ａ外周面側の開口端６５Ａを閉塞する必要がある。そこで、本実施の形態では、回転圧縮要素４を密閉容器１内に固着する際に、第１油路６５の開口端６５Ａを閉塞するようにしている。

詳述すると、シリンダ４１の上下に主軸受け７Ａおよび副軸受け７Ｂをボルトなどで固定した後、これらを含む回転圧縮要素４を密閉容器１内に挿入し、密閉容器１の外周に沿って複数箇所を密閉容器１の外側からタック（ＴＵＣＫ）溶接すことにより主軸受け７Ａを密閉容器１に固着する。このとき、図２および図４に示すように、上記第１油路６５の開口端６５Ａに対応する箇所Ｐ、すなわち、開口端６５Ａが密閉容器１の内側面に当接する箇所Ｐをタック溶接することで、開口端６５Ａが密閉容器１の内側面により閉塞される。

したがって、プラグなどを用いて主軸受け７Ａに設けた第１油路６５（貫通穴）を閉塞する必要がないため、低コスト化が図られるとともに、回転圧縮要素４を密閉容器１に固定するための溶接作業により第１油路６５が閉塞されるため、組み立て作業工程が減り、生産性の向上が図られる。

ここで、回転圧縮要素４を密閉容器１の外側からタック溶接により固着するため、タック箇所が上記第１油路６５Ａの開口端６５Ａに対応する位置からずれる恐れがある。そこで、回転圧縮要素４を密閉容器１に挿入する前に、第１油路６５Ａの開口端６５Ａがタック溶接箇所Ｐに位置するように位置決めし、この位置決めを保持すべく非可動部材である主軸受け７Ａ（支持部材）を把持して回転圧縮要素４を密閉容器１に挿入した後、タック溶接箇所Ｐに対してタック溶接を施すことで、開口端６５Ａに対応する箇所を確実に溶接することが可能となる。

なお、回転圧縮要素４を密閉容器１に挿入する前に位置決めを行う構成ではなく、密閉容器１の内周面と回転圧縮要素４の主軸受け７Ａの外周面上とに、位置決め用部材を設け、回転圧縮要素４の挿入時に位置決めを行うようにしても良い。この位置決め部材は、密閉容器１の内周面と回転圧縮要素４の主軸受け７Ａの外周面上とのいずれか一方に凸部を設け、回転圧縮要素４の挿入時に凸部をガイドするガイド溝を他方に設けることで実施可能であり、また、回転圧縮要素４を密閉容器１内に挿入した後、回転圧縮要素４をクランクシャフト３の軸周りに回転させたときに所定の位置で係止して位置決めする係止部材を設けることでも実施可能である。

以上説明したように、本実施の形態によれば、シリンダ４１とローラ４５との間の圧縮室４３に密閉容器１内のオイル８を吸入工程中に導く油路６２を設ける構成としたため、圧縮室４３に注入されたオイル８によりシリンダ４１とローラ４５との間に十分な油膜が形成されシール性が高められる。したがって、圧縮室４３内において圧縮工程中の冷媒の低圧室側４３Ａへの漏れが防止されるため、圧縮効率が高められ、以って、密閉圧縮機１００の冷却効率を高めることができる。

また本実施の形態によれば、油路６２を構成する主油路６４の断面積Ｄと圧縮室４３の排除容積Ｖとの比率が所定の範囲内となるようにしたため、オイル８の過度の注入による液圧縮を防止しつつ、シリンダ内側面４９とローラ４５Ａとの間のシール性を高めることができる。

特に、本実施の形態によれば、シリンダ４１を密閉容器１内で支持する主軸受け７Ａにクランクシャフト３から外周面まで貫通する第１油路６５を有して上記油路６２を構成するとともに、密閉容器１の外側から溶接して密閉容器１に主軸受け７Ａを固着する際に、上記第１油路６５の外周面側の開口端６５Ａに対応する箇所Ｐをタック溶接して、この開口端６５Ａを閉塞するようにしたため、プラグなどを用いて第１油路６５を閉塞する必要がなく、コストを抑えることができる。また、回転圧縮要素４を密閉容器１に固定する際の溶接作業により第１油路６５が閉塞されるため、組み立て作業工程が減り、生産性を向上させることができる。

また、本実施の形態によれば、回転圧縮要素４を密閉容器１に挿入する前に、第１油路６５Ａの開口端６５Ａがタック溶接箇所Ｐに位置するように位置決めし、主軸受け７Ａを把持して回転圧縮要素４を密閉容器１に挿入した後、タック溶接箇所Ｐに対してタック溶接を施すようにしたため、開口端６５Ａに対応する箇所を確実に溶接することが可能となる。
なお、密閉容器１の内周面と回転圧縮要素４の主軸受け７Ａの外周面上とに、位置決め用部材を設け、回転圧縮要素４の挿入するときに位置決めが行われるようにすることでも、開口端６５Ａに対応する箇所を確実に溶接することが可能となる。

上述した実施の形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形可能である。
例えば、上述した実施の形態では、１基のシリンダ４１を備える密閉型ロータリ圧縮機１００を例示したが、これに限らず、シリンダが２基の密閉型ロータリ圧縮機１００にも本発明を適用することが可能である。

詳述すると、２基のシリンダを有する構成においては、図５および図６に示すように、シリンダ４１Ａ、４１Ｂが主軸受け７Ａと副軸受け７Ｂとの間に仕切板４２を介して上下に配設され、上段のシリンダ４１Ａの上側の開口面が主軸受け７Ａに、下側の開口面が仕切板４２により閉塞され、また、下段のシリンダ４１Ｂの下側の開口面が副軸受け７Ｂに、上側の開口面が仕切板４２により閉塞されて、シリンダ４１Ａ、４１Ｂ内に圧縮室４３が形成される。

また、上述した実施の形態と同様にして、油貯留部６１と、第１油路６５（貫通穴）および第２油路６６を有する副油路６３とが主軸受け７Ａに形成される。また、副油路６３の第２油路６６と連通するように上段のシリンダ４１および仕切板４２を上下に貫通する縦油路６７が設けられ、この縦油路６７と連通してオイル８を圧縮室４３に導く主油路６４がシリンダ４１Ａ、４１Ｂのそれぞれの上面に形成される。

そして、このように構成された回転圧縮要素４を密閉容器１に溶接するときには、シリンダ４１Ａ、仕切板４２およびシリンダ４１Ｂを主軸受け７Ａおよび副軸受け７Ｂの間に配置してボルトなどで固定した後、これらを含む回転圧縮要素４を密閉容器１内に挿入し、主軸受け７Ａに設けられた第１油路６５の開口端６５Ａに対応する箇所Ｐをタック溶接することで、開口端６５Ａが密閉容器１の内側面により閉塞される。

本発明の実施の形態に係る密閉型ロータリ圧縮機の一態様を示す縦断面図である。 回転圧縮要素を拡大して示す縦断面図である。 シリンダの平面図である。 油注入部を拡大して示す縦断面図である。 ２基のシリンダを備える密閉型ロータリ圧縮機の回転圧縮要素を示す縦断面図である。 油注入部を拡大して示す縦断面図である。

符号の説明

１ 密閉容器
２ 電動要素
４ 回転圧縮要素
７Ａ 主軸受け
７Ｂ 副軸受け
８ オイル
４１、４１Ａ、４１Ｂ シリンダ
４３ 圧縮室
４３Ａ 低圧室側
４３Ｂ 高圧室側
４５Ａ、４５Ｂ ローラ
４６ ベーン
４８ 吸込口
６０ 油注入部
６１ 油貯留部
６２ 油路
Ｐ 溶接箇所

Claims (3)

1. 密閉容器内に電動要素と、前記電動要素の回転軸により駆動される回転圧縮要素とを収容した密閉型圧縮機において、
   前記回転軸の周面に供給されたオイルを前記回転圧縮要素を構成するシリンダとローラとの間の圧縮室に吸入工程中に導くための油路を、前記密閉容器内で前記シリンダを支持する支持部材に前記回転軸側から当該支持部材の外周面まで貫通する貫通穴を設けて形成し、
   前記密閉容器の外側から溶接して前記密閉容器に前記支持部材を固着するときに、前記貫通穴の前記外周面側の開口端に対応する箇所を溶接するようにした
   ことを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 密閉容器内に電動要素と、前記電動要素の回転軸により駆動される回転圧縮要素とを収容する密閉型圧縮機の製造方法において、
   前記回転軸の周面に供給されたオイルを前記回転圧縮要素を構成するシリンダとローラとの間の圧縮室に吸入工程中に導くための油路を、前記密閉容器内で前記シリンダを支持する支持部材に前記回転軸側から当該支持部材の外周面まで貫通する貫通穴を設けて形成するとともに、
   前記密閉容器に前記支持部材を溶接して固着する場合には、
   前記貫通穴の前記外周面側の開口端を溶接箇所に対応する位置に位置決めし、前記支持部材を把持して前記支持部材とともに前記シリンダおよび前記ローラを前記密閉容器に挿入した後、前記密閉容器の外側から前記溶接箇所を溶接するようにした
   ことを特徴とする密閉型圧縮機の製造方法。
3. 密閉容器内に電動要素と、前記電動要素の回転軸により駆動される回転圧縮要素とを収容する密閉型圧縮機の製造方法において、
   前記回転軸の周面に供給されたオイルを前記回転圧縮要素を構成するシリンダとローラとの間の圧縮室に吸入工程中に導くための油路を、前記密閉容器内で前記シリンダを支持する支持部材に前記回転軸側から当該支持部材の外周面まで貫通する貫通穴を設けて形成するとともに、
   前記貫通穴の前記外周面側の開口端を溶接箇所に対応する位置に位置決めする位置決め部材を設け、
   前記密閉容器に前記支持部材を溶接して固着する場合には、
   前記支持部材とともに前記シリンダおよび前記ローラを前記密閉容器に挿入するときに、前記位置決め部材により位置決めした後、前記密閉容器の外側から前記溶接箇所を溶接するようにした
   ことを特徴とする密閉型圧縮機の製造方法。

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