JP4682441B2 - 密閉型電動圧縮機 - 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
【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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