JP4682441B2 - 密閉型電動圧縮機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は電気冷蔵庫やエアーコンディショナー、あるいは自動販売機等に使用される密閉型圧縮機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
冷蔵庫やエアーコンディショナー等に使される圧縮機として、電動要素と圧縮要素を密閉容器内に収容した密閉型電動圧縮機が広く利用されている。
【0003】
従来の技術には、米国特許第5,228,843号に示されているものがある。
【0004】
以下、図面を参照しながら上記従来技術の密閉型電動圧縮機について説明する。
【0005】
なお以下の説明において、上下の関係は、密閉型電動圧縮機を正規の姿勢に設置した状態を基準とする。
【0006】
図5は従来技術の密閉型電動圧縮機の断面図で、201は密閉容器で、固定子203、回転204からなる電動要素205、および電動要素205によって駆動される圧縮要素206を収容する。208は密閉容器201内に貯留したオイルである。
【0007】
次に圧縮要素206の詳細を以下に説明する。
【0008】
210はクランクシャフトで、回転子204を圧入固定した主軸部211および主軸部211に対し偏心して形成された偏心部212を有するとともに、主軸部211の内部にはオイルポンプ213がオイル208中に開口するように設けてある。215は偏心部212の内部に設けた連通穴で一端が偏心部212の上端に開口し、他端は主軸部211の外周に形成した油溝216によってオイルポンプ213に連通する。220はシリンダブロックで、略円筒形の圧縮室222を有するとともに主軸部211を軸支する軸受け部223を有し、電動要素の上方に形成されている。230はピストンで圧縮室222に挿入され、偏心部212との間を連結手段231によって連結されている。235は圧縮室222の端面を封止するバルブプレート、236はヘッドで高圧室を形成し、バルブプレート235の反圧縮室222側に固定される。239はサクションチューブで密閉容器201に固定されるとともに冷凍サイクルの低圧側(図示せず)に接続され、冷媒ガス(図示せず)を密閉容器201内に導く。240はサクションマフラーでシリンダブロック220の下方に位置し、バルブプレート235とヘッド236に挟持されることで固定され、一端がバルブプレート235を介して圧縮室に連通し、他端は密閉容器201に設けたサクションチューブ239の近傍に設けた開口部241に通ずる消音空間242を形成する。
【0009】
次に以上のような構成における一連の動作について説明する。
【0010】
電動要素205の回転子204はクランクシャフト210を回転させ、偏心部212の運動が連結手段231を介してピストン230に伝えられることでピストン230は圧縮室222内を往復運動し、サクションチューブ239を通して密閉容器201内に導かれた前記冷媒ガスはサクションマフラー240の開口部241から吸入され、圧縮室222内で連続して圧縮される。一方、クランクシャフト210が回転することで、オイルポンプ213によってオイル208は吸引され油溝216から上方へ導かれ、連通穴215を経て偏心部212の上端から密閉容器201内に散布される。こうして散布されたオイル208は前記冷媒ガスとともにサクションマフラー240の開口部241から吸入され、圧縮室222内でピストン230と圧縮室222との間の潤滑およびシールをつかさどる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
上記した密閉型電動圧縮機は普遍的に使用されている構成であるが、まだ改良の余地を残す。
【0012】
すなわち従来技術の密閉型電動圧縮機は密閉容器201内に散布されたオイル208を冷媒ガスと共に間接的に吸入するため、オイル208の散布状態によって吸入するオイル208の量が大きくばらつき、その結果、吸入するオイルの量が少ない場合、圧縮室222内でピストン230と圧縮室222との間の十分な潤滑ができないことによる摺動部の磨耗の発生やシールが不完全なことによる冷凍能力の低下が生ずることがあった。
【0013】
本発明はこれら従来の課題を解決するもので、圧縮室内へ適量のオイルを安定的に供給できる密閉型電動圧縮機を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に記載の発明は、クランクシャフトにオイルポンプを内蔵し、電動要素によって回転駆動することでオイルを吸引し圧縮要素上部に拡散させ、かつ、サクションマフラーをシリンダブロックの下方に位置させることでシリンダブロックからサクションマフラー上面にオイルが流れ落ちるようにするとともに表面にオイル吸入穴を設けたことで、オイル吸入穴からオイルを直接安定的に吸入するという作用を有す。
【0015】
さらに、オイル吸入穴をサクションマフラーの電動要素側の面に設けたことで、オイル吸入穴から放射される騒音が密閉容器の外部へ放射されにくいという作用を有す。
【0016】
また、サクションマフラー上面を、オイル吸入穴を設けた面に向かって傾斜させたことで、サクションマフラー上面のオイルがオイル吸入穴の方に流れるという作用を有す。
【0017】
本発明の請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明に、さらにサクションマフラーの上面の傾斜角度を、密閉型電動圧縮機の設置角度以上としたことで、密閉型電動圧縮機の設置角度内でサクションマフラー上面のオイルがオイル吸入穴の方に流れるという作用を有す。
【0018】
本発明の請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2記載の発明に、さらにオイル吸入穴の下方にオイル溜めを設けたことで、オイル吸入穴の方に流れるサクションマフラー上面のオイルを受けることでより確実にこのオイル溜めに溜まったオイルをオイル吸入穴から吸入するという作用を有す。
【0019】
本発明の請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明に、さらにオイル溜めを、オイル吸入穴の方向に傾斜を有する段差にて形成したもので、受けたオイルをさらに確実にオイル吸入穴下方に導くという作用を有す。
【0020】
本発明の請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の発明に、さらにオイル溜めの傾斜角度を、密閉型電動圧縮機の設置角度以上としたもので、密閉型電動圧縮機の設置角度内で受けたオイルを確実にオイル吸入穴に導くという作用を有す。
【0021】
本発明の請求項6に記載の発明は、請求項3から請求項5のいずれか1項に記載の発明に、さらにオイル溜めに溜まったオイルとオイル吸入穴を連通溝で連通させたもので、受けたオイルをオイル吸入穴に導く量をコントロールできるという作用を有す。
【0022】
本発明の請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の発明に、さらに、連絡溝とオイル穴の大きさを、通常運転時3から30mm3のオイルが吸われるように設定したもので、ピストンと圧縮室との間の十分な潤滑を満たし、かつ圧縮仕事の極端な増加による消費電力の増加や、大量のオイルが冷凍サイクルに吐出されないという作用を有す。
【0023】
本発明の請求項8に記載の発明は、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の発明に、さらに、サクションマフラーをプラスチック材料とすることで、シリンダブロックからサクションマフラー上面に流れ落ちるオイルの熱でサクションマフラー内の冷媒ガスを加熱する量を低く抑えるという作用を有す。
【0024】
本発明の請求項9に記載の発明は、請求項8に記載の発明に、さらに、プラスチック材料にはガラス繊維が含まれないもので、サクションマフラーの熱伝導率をアップしてシリンダブロックからサクションマフラー上面に流れ落ちるオイルの熱でサクションマフラー内の冷媒ガスを加熱する量をさらに低く抑えるという作用を有す。
【0025】
本発明の請求項10に記載の発明は、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の発明に、さらに、サクションマフラー上面の厚みを他の部分より厚くしたもので、サクションマフラーを断熱してシリンダブロックからサクションマフラー上面に流れ落ちるオイルの熱でサクションマフラー内の冷媒ガスを加熱する量をより一層低く抑えるという作用を有す。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による密閉型電動圧縮機の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、従来と同一構成については、同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
【0027】
図1は本発明による密閉型電動圧縮機のサクションマフラーの立体図、図2は本発明による密閉型電動圧縮機のサクションマフラー上面の部分断面図、図3は本発明による密閉型電動圧縮機のサクションマフラーの要部拡大断面図、図4は本発明による密閉型電動圧縮機の断面図である。
【0028】
図1から図4において、1は密閉容器で、固定子3、回転子4からなる電動要素5、および電動要素5によって駆動される圧縮要素7を収容する。8は密閉容器1内に貯留したオイルである。
【0029】
次に圧縮要素7の詳細を以下に説明する。
【0030】
110はクランクシャフトで、回転子4を圧入固定した主軸部11および主軸部11に対し偏心して形成された偏心部12を有するとともに、主軸部11の内部にはその軸心に対し傾斜を持った穴によって形成されるオイルポンプ14がオイル8中に開口するように設けてある。15は偏心部12の内部に設けた連通穴で一端が偏心部12の上端に開口し、他端は主軸部11の外周に形成した油溝16によってオイルポンプ14に連通する。20はシリンダブロックで、略円筒形の圧縮室22を有するとともに主軸部11を軸支する軸受け部23を有し、電動要素5の上方に形成されている。30はピストンで圧縮室22に挿入され、偏心部12との間を連結手段であるコンロッド32によって連結されている。35は圧縮室22の端面を封止するバルブプレート、36はヘッドで高圧室を形成し、バルブプレート35の反圧縮室22側に固定される。39はサクションチューブで密閉容器1に固定されるとともに冷凍サイクルの低圧側(図示せず)に接続され、冷媒ガス(図示せず)を密閉容器1内に導く。
【0031】
140はサクションマフラーでシリンダブロック20の下方に位置し、バルブプレート35とヘッド36に挟持されることで固定され、一端は出口部149がバルブプレート35を介して圧縮室に連通し、他端は密閉容器1に設けたサクションチューブ39近傍に設けた開口部141に通ずる消音空間142を形成する。また、サクションマフラー140の材料はPBT等のエンジニアリングプラスチックである。
【0032】
143はサクションマフラー140の消音空間142と密閉容器1内を連通するオイル吸入穴で、サクションマフラー140の外側に面取り145を有し、電動要素側の面146に設けてある。
【0033】
148はサクションマフラー上面で、サクションマフラーを構成する他の面の厚みに比べて厚くしており、かつ電動要素側の面146に向かって傾斜角θを設けてある。この傾斜角θは一般的な密閉型電動圧縮機の設置角度の上限である5°を超える角度に設定してある。
【0034】
150はオイル溜めでオイル吸入穴143の下方に、段差を形成するように設けてある。オイル溜り150はサンクョンマフラー140の電動要素側の面146で傾斜角θ2を設けてあり、一般的な密閉型電動圧縮機の設置角度の上限である5°を超える傾斜角θ2でオイル吸入穴に向かって傾斜している。152は連絡溝で略v字状の断面形状をもち、オイル溜め150とオイル吸入穴143を連通させている。ここでは連絡溝152の深さを0.15mmに、オイル吸入穴143の穴径を0.5mmに設定している。
【0035】
以上のように構成された密閉型電動圧縮機について、以下その動作を説明する。
【0036】
電動要素5の回転子4はクランクシャフト110を回転させ、偏心部12の運動がコンロッド32を介してピストン30に伝えられることでピストン30は圧縮室22内を往復運動し、サクションチューブ39を通して密閉容器1内に導かれた冷媒ガスはサクションマフラー140の開口部141から吸入され、圧縮室22内で連続して圧縮される。一方、クランクシャフト110が回転することで、オイルポンプ14内で遠心力がオイル8に作用し、オイル8は吸引され油溝16から上方へ導かれ、連通穴15を経て偏心部12の上端から密閉容器1内に散布される。こうして散布されたオイル8は冷媒ガスとともにサクションマフラー140の開口部141から吸入される。またシリンダブロック20にもオイル8は散布され、このオイルはシリンダブロック20からサクションマフラー上面148に滴下し、サクションマフラー140の表面を伝わって密閉容器の底部へと落下する。この際、サクションマフラー140の電動要素側の面146の表面を伝わっていくオイル8はオイル吸入穴143から消音空間142内に吸入されることで圧縮室22内でピストン30と圧縮室22との間の潤滑およびシールをつかさどる。
【0037】
本発明ではサクションマフラー上面148は電動要素側の面146に向かって傾斜を設けてあり、その傾斜角θは一般的な密閉型電動圧縮機の設置角度以上の5度以上としたことで、密閉型電動圧縮機の設置にかかわらずサクションマフラー上面148に滴下したオイル8のほとんど全てがオイル吸入穴143を設けた電動要素側の面146へと流れる。このオイル8はさらにオイル吸入穴143の下方に段差を形成するように設けたオイル溜め150に一定量が保持され、オイル8の表面張力によってオイル吸入穴143へと伝わり、消音空間142内に吸入される。この際、オイル溜め150も一般的な密閉型電動圧縮機の設置角度の上限である5°を超える傾斜角θ2でオイル吸入穴に向かって傾斜していることで、密閉型電動圧縮機の設置にかかわらずオイル吸入穴143の下部にオイル8が安定的に保持されるため、消音空間142内に吸入されるオイル量をほぼ一定に保つことができる。
【0038】
また、この消音空間142内に吸入されるオイル量はオイル溜め150とオイル吸入穴143を連絡溝152で連通させることで、オイルの流量を増やすことができ、より確実にオイルを吸入させることができる。
【0039】
さらには連絡構152の深さおよびオイル吸入穴143の穴径を変えることでオイルの流れの抵抗を変えることができ、消音空間142内に吸入されるオイル量をコントロールすることが可能である。ここでは連絡溝152の深さを0.15mmに、オイル吸入穴143の穴径を0.5mmに設定することで、1時間あたり15mm3のオイルが吸われるようにしている。1時間あたり3mm3を切ると圧縮室22内でピストン30と圧縮室22との間の十分な潤滑ができないことによる摺動部の磨耗の発生やシールが不完全なことによる冷凍能力の低下が生ずることがある。
【0040】
また、1時間あたり30mm3を越えると、吸入したオイルを圧縮することによる圧縮仕事の増加による消費電力の増加や、大量のオイルが冷凍サイクルに吐出されることでの、冷凍サイクルの熱交換効率の低下による消費電力の増加を招くことがある。したがって1時間あたり3から30mm3のオイルが吸われるように設定するのが好ましい。
【0041】
またシリンダブロック20からサクションマフラー上面148に滴下したオイル8はシリンダブロック20の圧縮熱によって加熱されており、サクションマフラー140の表面を伝わって消音空間142内の吸入冷媒ガスを加熱する。吸入冷媒ガスを加熱すると圧縮機の体積効率が低下するのは周知のことであるが、本発明ではサクションマフラーの材料に熱伝導率の高いPBT等のエンジニアリングプラスチックを使用することで、シリンダブロック20の圧縮熱によって加熱されたオイル8による吸入冷媒ガスの加熱を緩和している。エンジニアリングプラスチック材にガラス繊維を15%程度加えることで、耐熱性と機械強度を増している。しかし吸入ガスの加熱をさらに低く抑える方法として、プラスチック材にガラス繊維を含まなくすることでさらに熱伝導率を30%小さくすることができる。
【0042】
また、特に温度の高いオイル8が直接落下するサクションマフラー上面148の厚みをサクションマフラーを構成する他の面の厚みに比べて厚くすることで、消音空間142内の吸入冷媒ガスの加熱をさらに低下させている。
【0043】
さらに、オイル吸入穴143からは消音空間142内の騒音が一部、漏れて放射されるが、本発明ではオイル吸入穴143を電動要素側の面146に設けることによって密閉容器の方向への放射がかなり抑えられ、密閉容器を通して外部へ放射される騒音を小さくすることができる。
【0044】
なお、上記した構成による作用は、冷媒やそれに組み合わされるオイルの種類を問わず、普遍的であることは言うまでもない。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように請求項1に記載の発明は、クランクシャフトにオイルポンプを内蔵し、電動要素によって回転駆動することでオイルを吸引し圧縮要素上部に拡散させ、かつ、サクションマフラーをシリンダブロックの下方に位置させることでシリンダブロックからサクションマフラー上面にオイルが流れ落ちるようにするとともに表面にオイル吸入穴を設けたことで、圧縮室内へオイルを安定的に供給できる。
【0046】
さらに、オイル吸入穴をサクションマフラーの電動要素側の面に設けたことで、オイル吸入穴から放射される騒音を小さくできる。
【0047】
また、サクションマフラー上面を、オイル吸入穴を設けた面に向かって傾斜させたことで、圧縮室内へ供給するオイルの量を安定的に確保できる。
【0048】
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明に、さらにサクションマフラーの上面の傾斜角度を、密閉型電動圧縮機の設置角度以上としたことで、密閉型電動圧縮機の設置角度内では、圧縮室内へ供給するオイルを安定的に確保できる。
【0049】
また、請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2記載の発明に、さらにオイル吸入穴の下方にオイル溜めを設けたことで、オイル吸入穴の方に流れるサクションマフラー上面のオイルを受けることでより確実に圧縮室内へ供給するオイルを安定的に確保できる。
【0050】
また、請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明に、さらにオイル溜めを、オイル吸入穴の方向に傾斜を有する段差にて形成したもので、圧縮室内へ供給するオイルをさらに安定的に確保できる。
【0051】
また、請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の発明に、さらにオイル溜めの傾斜角度を、密閉型電動圧縮機の設置角度以上としたもので、密閉型電動圧縮機の設置角度内で圧縮室内へ供給するオイルを安定的に確保できる。
【0052】
また、請求項6に記載の発明は、請求項3から請求項5のいずれか1項に記載の発明に、さらにオイル溜めに溜まったオイルとオイル吸入穴を連通構で連通させたもので、圧縮室内へ供給するオイル量を最適値にコントロールできる。
【0053】
また、請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の発明に、さらに連絡溝とオイル穴の大きさを、通常運転時3から30mm3のオイルが吸われるように設定したもので、ピストンと圧縮室との間の十分な潤滑をまかない、かつ消費電力の増加を小さくできる。
【0054】
また、請求項8に記載の発明は、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の発明に、さらに、サクションマフラーをプラスチック材料とすることで、冷媒ガスの加熱による体積効率の低下を低く抑えられる。
【0055】
また、請求項9に記載の発明は、請求項8に記載の発明に、さらに、プラスチック材料にはガラス繊維が含まれないもので、冷媒ガスの加熱による体積効率の低下をより低く抑えられる。
【0056】
また、請求項10に記載の発明は、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の発明に、さらに、サクションマフラー上面の厚みを他の部分より厚くしたもので、冷媒ガスの加熱による体積効率の低下をさらに低く抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による密閉型電動圧縮機のサクションマフラーの立体図
【図2】 本発明による密閉型電動圧縮機のサクションマフラー上面の部分断面図
【図3】 本発明による密閉型電動圧縮機のサクションマフラーの要部拡大断面図
【図4】 本発明による密閉型電動圧縮機の断面図
【図5】 従来技術の密閉型電動圧縮機の断面図
【符号の説明】
1 密閉容器
7 圧縮要素
8 オイル
11 主軸部
12 偏心部
20 シリンダブロック
22 圧縮室
30 ピストン
32 コンロッド
35 バルブプレート
110 クランクシャフト
140 サクションマフラー
142 消音空間
143 オイル吸入穴
146 電動要素側の面
148 サクションマフラー上面
150 オイル溜め
152 連絡溝
Claims (10)
- 密閉容器内にオイルを貯留するとともに電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、主軸部および偏心軸部から構成され、前記偏心軸部上端に連通するオイルポンプを内蔵したクランクシャフトと、前記クランクシャフトの主軸部を軸支するとともに圧縮室を有するシリンダブロックと、前記圧縮室内で往復動するピストンと、前記クランクシャフトの偏心軸と前記ピストンを連結する連結手段と、一端がバルブプレートを介して圧縮室に連通し、他端は前記密閉容器内に開口する消音空間を形成するサクションマフラーとを前記圧縮要素の構成に含み前記サクションマフラーを前記シリンダブロックの下方に位置させることで前記シリンダブロックから前記サクションマフラー上面にオイルが流れ落ちるようにするとともに、前記サクションマフラーの表面で、かつ電動要素側の面にオイル吸入穴を設け、さらに前記サクションマフラー上面を、前記オイル吸入穴を設けた面に向かって傾斜させた密閉型電動圧縮機。
- 前記サクションマフラー上面の傾斜角度を、密閉型電動圧縮機の設置角度以上とした請求項1記載の密閉型電動圧縮機。
- 前記オイル吸入穴の下方に、オイル溜めを設けた請求項1または請求項2記載の密閉型電動圧縮機。
- 前記オイル溜めを、前記オイル吸入穴の方向に傾斜を有する段差にて形成した請求項3記載の密閉型電動圧縮機。
- 前記オイル溜めの傾斜角度を、密閉型電動圧縮機の設置角度以上とした請求項4記載の密閉型電動圧縮機。
- 前記オイル溜めに溜まったオイルと前記オイル吸入穴を、連絡溝で連通させた請求項3から請求項5のいずれか1項に記載の密閉型電動圧縮機。
- 前記連絡溝と前記オイル穴の大きさを、1時間あたり3から30mm 3 のオイルが吸われるように設定した請求項6記載の密閉型電動圧縮機。
- 前記サクションマフラーは、プラスチック材料からなる請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の密閉型電動圧縮機。
- 前記プラスチック材料にはガラス繊維が含まれない請求項8記載の密閉型電動圧縮機。
- 前記サクションマフラー上面の厚みを、他の部分より厚くした請求項
1から請求項9のいずれか1項に記載の密閉型電動圧縮機。
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