JP4874628B2

JP4874628B2 - スクロール圧縮機のオイル吐出防止装置

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Publication number: JP4874628B2
Application number: JP2005321100A
Authority: JP
Inventors: チョル−ファンキム; ドン−コーシン; ヤン−ヒーチョ
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2005-11-04
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2025-11-04
Also published as: CN100404870C; JP2006170193A; CN1786478A; US7384250B2; KR100575815B1; DE102005053513A1; DE102005053513B4; US20060127262A1

Description

本発明は、スクロール圧縮機に関し、特に、ケーシングの外部へのオイルの漏洩を最小限にすると共に、構成部品数を削減して組立工程を簡単にし得るスクロール圧縮機のオイル吐出防止装置に関する。

一般に、圧縮機は、電気エネルギーを運動エネルギーに転換して冷媒を圧縮する機器である。このような圧縮機は冷凍サイクルシステムを構成する。

圧縮機は、冷媒を圧縮するメカニズムによって、回転式圧縮機、往復動式圧縮機、及びスクロール圧縮機などに分類される。

前記スクロール圧縮機は、２つのスクロールが噛み合って旋回運動を行うことにより冷媒を圧縮し、ケーシングの内部が吸入圧の低圧状態に維持される低圧式と、ケーシングの内部が吐出圧の高圧状態に維持される高圧式とに分類される。

図４は、従来のスクロール圧縮機を圧縮機構を中心に示す部分断面図である。

図示のように、従来のスクロール圧縮機は、吸入管１１及び吐出管１２が備えられたケーシング１０と、ケーシング１０の内部に固定結合されたメインフレーム２０と、メインフレーム２０の上側に固定結合された固定スクロール３０と、固定スクロール３０と旋回自在に噛合されるように、固定スクロール３０とメインフレーム２０間に位置する旋回スクロール４０と、旋回スクロール４０とメインフレーム２０間に位置して旋回スクロール４０の自転を防止するオルダムリング５０と、メインフレーム２０と所定間隔を有してケーシング１０に固定結合されて駆動力を発生する駆動モータＭと、駆動モータＭの駆動力を旋回スクロール４０に伝達する回転軸６０とを含む。

吸入管１１は、固定スクロール３０に形成された吸入口３１と連通され、吐出管１２は、固定スクロール３０の下側に位置し、ケーシング１０の底面にはオイルが充填されている。

メインフレーム２０は、所定形状のフレーム本体２１と、フレーム本体２１に形成されて回転軸６０が貫通挿入される軸挿入孔２２と、軸挿入孔２２に連結して軸挿入孔２２の内径より大きい内径を有して形成されたボス挿入溝２３とから構成される。

また、固定スクロール３０は、所定形状の本体部３２と、本体部３２の一方の面に所定厚さ及び高さを有してインボリュート曲線形状に形成された固定ラップ３３と、本体部３２の中央に貫通形成された吐出孔３４と、本体部３２の一方の側に形成される吸入口３１とから構成される。

また、旋回スクロール４０は、所定厚さ及び面積を有する円板部４１と、円板部４１の一方の面に所定厚さ及び高さを有してインボリュート曲線形状に形成された旋回ラップ４２と、円板部４１の他方の面中央に形成されたボス部４３とから構成される。

ここで、旋回スクロール４０の旋回ラップ４２と固定スクロール３０の固定ラップ３３とが噛合され、ボス部４３がメインフレーム２０のボス挿入溝２３に挿入される。

また、回転軸６０には偏心部６１が備えられ、回転軸６０の一方の側がメインフレーム２０の軸挿入孔２２に貫通挿入され、その偏心部６１が旋回スクロール４０のボス部４３に結合される。

駆動モータＭは、ケーシング１０の内部に固定結合される固定子７０と、固定子７０の内部に回転自在に結合される回転子８０とから構成される。

以下、このように構成された従来のスクロール圧縮機の動作を説明する。

従来のスクロール圧縮機に電源が供給されると、駆動モータＭを構成する固定子７０と回転子８０との相互作用により回転子８０が回転し、回転子８０の回転力が回転軸６０を介して旋回スクロール４０に伝達される。よって、回転軸６０の偏心部６１に結合された旋回スクロール４０が回転軸６０の軸心を中心に旋回運動を行う。

旋回スクロール４０が固定スクロール３０と噛み合って旋回運動を行うことによって、旋回スクロール４０の旋回ラップ４２と固定スクロール３０の固定ラップ３３とにより形成される複数の圧縮ポケットＰの体積が変化しながら、冷媒を吸入、圧縮して吐出させる。ここで、冷媒は、吸入管１１及び吸入口３１を経て圧縮ポケットＰの内部に吸入され、圧縮ポケットＰで圧縮された冷媒は、吐出孔３４からケーシング１０の内部に吐出される。

次いで、ケーシング１０の内部に吐出された圧縮冷媒は、ケーシング１０の内部を流動して吐出管１２を経て冷凍サイクルシステムを循環する。

一方、ケーシング１０の底面に充填されたオイルは、回転軸６０の回転と共にポンピングされて、回転軸６０の内部のオイル流路６２を経て相対運動を行う部品間に供給される。次いで、前記相対運動を行う部品間に供給されたオイルは、ケーシング１０の底面に戻される。

このような従来のスクロール圧縮機においては、運転中、ケーシング１０の底面に充填されたオイルが相対運動を行う部品に供給され、再びケーシング１０の底面に戻される過程で、オイルの一部が、ケーシング１０の内部を流動する圧縮冷媒と共に、吐出管１２を経て冷凍サイクルシステム内に流入する。よって、冷凍サイクルシステムの効率が低下し、ケーシング１０内部のオイル不足現象が発生して相対運動を行う部品間に摩耗が発生する。

従って、ケーシング１０内部のオイルがケーシング１０の外部に流出することを抑制することは重要な課題の１つであり、多くの研究開発が進んでいる。

このような研究開発過程で提示された構造の１つにおいては、図４及び図５に示すように、メインフレーム２０の下側に中空円筒状のオイルガイド９０が形成され、オイルガイド９０が駆動モータＭの回転子８０にボルト１００で締め付けられている。

また、オイルガイド９０は、所定高さを有する中空円筒状の円筒部９１と、円筒部９１の内壁に所定面積を有して結合された支持部９２と、支持部９２に貫通形成された複数の貫通孔９３とから構成される。

更に、オイルガイド９０は、回転子８０に結合されて回転均衡を維持するバランスウェイト１１０に固定結合され、バランスウェイト１１０は、回転子８０の上部エンドリング８１に固定結合される。

また、バランスウェイト１１０は、一部分が開口して所定厚さ及び幅を有するリング状の固定部１１１と、固定部１１１の一方の側に所定高さを有して延長形成されたウェイト部１１２と、固定部１１１の他方の側に貫通形成された２つの位置固定孔１１３と、ウェイト部１１２に形成された複数のネジ孔１１４とを含む。

また、回転子８０は、所定高さを有するコア８２と、コア８２の上面及び下面にそれぞれ固定結合された上部エンドリング８１及び下部エンドリング（図示せず）とを含む。

コア８２の上面の上部エンドリング８１は、コア８２の外径と対応する外径、所定厚さ及び幅を有するリング部Ｅ１と、リング部Ｅ１の一面に延長して突出形成された２つの固定突起Ｅ２とを含む。

ここで、上部エンドリング８１の各固定突起Ｅ２は、バランスウェイト１１０の各位置固定孔１１３に挿入される。上部エンドリング８１の固定突起Ｅ２の端部がコーキングされることによって、バランスウェイト１１０が回転子８０の上部エンドリング８１と結合される。さらに、バランスウェイト１１０がオイルガイド９０の内部に挿入されて、オイルガイド９０の支持部９２がバランスウェイト１１０のウェイト部１１２の上面に支持される。また、オイルガイド９０の各貫通孔９３及びバランスウェイト１１０の各ネジ孔１１４にボルト１００が締結されることによって、オイルガイド９０の下面と上部エンドリング８１の上面とが接触する。

なお、図中の７１は積層体を示し、７２は巻線コイルを示すものである。

以下、このような従来のスクロール圧縮機の作用効果を説明する。

回転軸６０のオイル流路６２を経て回転軸６０の上端に飛散したオイルの一部がボス挿入溝２３及び軸挿入孔２２を経て下方に流動すると、回転軸６０の遠心力によりオイルが飛散し、飛散したオイルは、オイルガイド９０により集められて下方に流れ、オイルガイド９０に沿って流れたオイルは、回転子８０と回転軸６０間に形成されたオイル通路Ｆを経てケーシング１０の底面に回収される。このように、オイルガイド９０がケーシング１０の内部に飛散するオイルを集めてケーシング１０の底面に案内することにより、オイルが冷媒と共にケーシング１０の外部に流出することを最小限にさせる。

しかしながら、このような従来のオイル吐出防止装置においては、回転子８０の上部エンドリング８１とバランスウェイト１１０とをコーキング工程により結合した後、オイルガイド９０とバランスウェイト１１０とを複数のボルト１００により締め付けるため、構成部品数が多くなって組立工程が煩雑になり、製作コストが上昇して、組立生産性が低下するという問題があった。

また、バランスウェイト１１０とオイルガイド９０との結合時に、加工公差や組立公差により、オイルガイド９０と上部エンドリング８１間に隙間が生じ、その隙間からオイルが漏れてケーシング１０の内部に飛散し、冷媒と共にケーシング１０の外部に流出するという問題があった。

一方、バランスウェイト１１０及びオイルガイド９０の加工公差や組立公差によりオイルガイド９０と上部エンドリング８１間に生じる隙間をなくすために、バランスウェイト１１０とオイルガイド９０とを一体に形成する場合、通常、バランスウェイト１１０を銅で製作することを鑑みると、バランスウェイト１１０及びオイルガイド９０を銅で製作するため、製造コストが上昇するという問題があった。

本発明は、このような従来技術の問題を解決するためになされたもので、ケーシングの外部へのオイルの漏洩を最小限にすると共に、構成部品数を削減して組立工程を簡単にし得るスクロール圧縮機のオイル吐出防止装置を提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、製造コストを削減し得るスクロール圧縮機のオイル吐出防止装置を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明によるスクロール圧縮機のオイル吐出防止装置は、駆動モータの回転力による旋回スクロールの旋回運動時に発生する不均衡を相殺するために、前記駆動モータの回転子に結合されたバランスウェイトと、前記バランスウェイトと前記回転子間に固定結合され、ケーシング内部へのオイルの飛散を遮断すると共に、オイルを前記ケーシングの底面に案内する下部固定型オイルガイドとを含むことを特徴とする。

本発明によるスクロール圧縮機のオイル吐出防止装置は、ケーシング内部のオイルのケーシングの外部への漏洩を最小限にすることにより、ケーシング内部のオイル不足を防止して圧縮機の効率を上昇するだけでなく、冷凍サイクルシステム内にオイルが流入することを抑制して冷凍サイクルシステムの効率を上昇し得るという効果がある。

また、オイルの流出を防止するための構成部品が簡単で、その組立工程を簡単に行い得るため、製作コストを削減して組立生産性を上昇し得るという効果がある。

以下、本発明によるスクロール圧縮機のオイル吐出防止装置について添付の図面に基づいて説明する。

図１は、本発明によるオイル吐出防止装置が備えられたスクロール圧縮機を示す部分断面図で、図２は、図１のオイル吐出防止装置を示す分解斜視図であり、従来と同様の部分には同一符号を付す。

図示のように、本発明によるスクロール圧縮機は、吸入管１１及び吐出管１２が備えられたケーシング１０と、ケーシング１０の内部に固定結合されたメインフレーム２０と、メインフレーム２０の上側に固定結合される固定スクロール３０と、固定スクロール３０と旋回自在に噛合されるように、固定スクロール３０とメインフレーム２０間に位置する旋回スクロール４０と、旋回スクロール４０とメインフレーム２０間に位置して旋回スクロール４０の自転を防止するオルダムリング５０と、メインフレーム２０と所定間隔を有してケーシング１０に固定結合されて駆動力を発生する駆動モータＭと、駆動モータＭの駆動力を旋回スクロール４０に伝達する回転軸６０とを含む。

ここで、ケーシング１０、メインフレーム２０、固定スクロール３０、旋回スクロール４０、オルダムリング５０及び回転軸６０は従来と同様であるため、その具体的な説明は省略する。

また、駆動モータＭは、ケーシング１０の内部に固定結合された固定子７０と、固定子７０の内部に回転自在に結合された回転子８０とを含む。固定子７０は、複数枚の薄板で積層された積層体７１と、積層体７１に巻線された巻線コイル７２とを含む。また、回転子８０は、固定子７０の内部に挿入されたコア８２と、コア８２の上面及び下面にそれぞれ結合された上部エンドリング８１及び下部エンドリング（図示せず）とを含む。コア８２の内部には回転軸６０が圧入固定され、回転軸６０とコア８２間には軸方向に貫通形成された複数のオイル通路Ｆが形成される。

また、上部エンドリング８１は、コア８２の外径と対応する外径、所定厚さ及び幅を有するリング部Ｅ１と、リング部Ｅ１の一面に所定高さを有するように延長して突出形成された固定突起Ｅ２とを含む。ここで、固定突起Ｅ２は、２つ構成されることが好ましい。

また、回転子８０にはバランスウェイト１２０が結合される。バランスウェイト１２０は、一部分が開口した所定厚さ及び幅を有するリング状の固定部１２１と、固定部１２１の一方の側に所定高さを有するように延長形成されたウェイト部１２２と、固定部１２１の他方の側に貫通形成された２つの位置固定孔１２３とを含む。即ち、従来の構造とは異なり、ウェイト部１２２にはネジ孔が形成されていない。

また、バランスウェイト１２０は、駆動モータＭの回転力による旋回スクロール４０の旋回運動時に発生する不均衡を相殺する。

また、バランスウェイト１２０と回転子８０間には、下部固定型オイルガイド１３０が固定結合される。下部固定型オイルガイド１３０は、所定高さ及び外径を有する中空の円筒部１３１と、円筒部１３１の下端に所定面積を有するように折曲して延長形成された結合板部１３２と、結合板部１３２に貫通形成された複数の結合孔１３３とを含む。ここで、結合孔１３３は２つである。また、円筒部１３１の外径は、上部エンドリング８１の外径と対応するように形成することが好ましい。結合板部１３２は、所定幅を有するリング状に形成され、その内部はオイルが流れるオイル通孔１３４をなす。

ここで、バランスウェイト１２０と下部固定型オイルガイド１３０とは異なる材質で形成されるが、バランスウェイト１２０は銅で形成し、下部固定型オイルガイド１３０はスチールで形成することが好ましい。

また、バランスウェイト１２０及び下部固定型オイルガイド１３０は、回転子８０を構成する上部エンドリング８１に結合される。

以下、バランスウェイト１２０及び下部固定型オイルガイド１３０を上部エンドリング８１に結合する構造を説明する。

図３に示すように、まず、上部エンドリング８１の各固定突起Ｅ２を下部固定型オイルガイド１３０の各結合孔１３３に挿入する。すると、下部固定型オイルガイド１３０の結合板部１３２の下面と上部エンドリング８１の上面とが接触し、下部固定型オイルガイド１３０の結合板部１３２上に固定突起Ｅ２が突出する。次いで、バランスウェイト１２０を下部固定型オイルガイド１３０の円筒部１３１内に位置させ、バランスウェイト１２０の各位置固定孔１２３に上部エンドリング８１の各固定突起Ｅ２を挿入する。すると、バランスウェイト１２０の固定部１２１上に固定突起Ｅ２が突出する。このような状態で、上部エンドリング８１の固定突起Ｅ２の端部をコーキングすることによって、バランスウェイト１２０及び下部固定型オイルガイド１３０が上部エンドリング８１に固定結合される。

よって、下部固定型オイルガイド１３０は、メインフレーム２０の軸挿入孔２２の下側に位置し、回転軸６０の一部分が囲まれる。

以下、このような本発明によるスクロール圧縮機のオイル吐出防止装置の動作及び作用効果を説明する。

まず、スクロール圧縮機の動作は次のとおりである。

本発明によるスクロール圧縮機に電源が供給されると、駆動モータＭの固定子７０と回転子８０との相互作用により回転子８０が回転し、回転子８０の回転力が回転軸６０を介して旋回スクロール４０に伝達される。次いで、回転軸６０の偏心部６１に結合された旋回スクロール４０が回転軸６０の軸心を中心に旋回運動を行う。

旋回スクロール４０の旋回ラップ４２と固定スクロール３０の固定ラップ３３とが噛み合って、旋回スクロール４０が旋回運動を行うことによって、旋回ラップ４２と固定ラップ３３とにより形成される複数の圧縮ポケットＰの体積が変化しながら、冷媒を吸入、圧縮して固定スクロール３０の吐出孔３４から吐出させる。

次いで、固定スクロール３０の吐出孔３４から吐出された冷媒は、ケーシング１０の内部を流動して、固定スクロール３０の下側の吐出管１２を経てケーシング１０の外部に吐出される。このとき、ケーシング１０の内部は、圧縮冷媒により高圧状態を維持する。

一方、ケーシング１０の底面に充填されているオイルは、回転軸６０の回転により、回転軸６０のオイル流路６２を経て上側に流動して、メインフレーム２０のボス挿入溝２３に飛散し、ボス挿入溝２３に飛散したオイルは、相対運動を行う部品間に供給される。また、ボス挿入溝２３及び軸挿入孔２２を流れたオイルは、回転軸６０の回転により飛散し、その飛散したオイルは、下部固定型オイルガイド１３０の内壁に沿って集められて下方に流れる。次いで、その下方に流れたオイルは、下部固定型オイルガイド１３０のオイル通孔１３４、及び回転子８０と回転軸６０の間に形成されたオイル通路Ｆを経て、ケーシング１０の底面に回収される。

このとき、下部固定型オイルガイド１３０は、相対運動を行う部品間に供給された後にボス挿入溝２３及び軸挿入孔２２を通過して飛散するオイルを集めて下方に案内する。よって、オイルが圧縮冷媒と共にケーシング１０の外部に流出することが抑制される。

また、下部固定型オイルガイド１３０の下端の結合板部１３２がバランスウェイト１２０と上部エンドリング８１間に固定結合されるため、下部固定型オイルガイド１３０と上部エンドリング８１間に隙間がなくなる。よって、下部固定型オイルガイド１３０と上部エンドリング８１の間にオイルが漏れてケーシング１０の内部に飛散することが防止され、オイルが冷媒と共に吐出管１２を経てケーシング１０の外部に漏れることが防止される。

また、下部固定型オイルガイド１３０がバランスウェイト１２０と回転子８０間に固定結合されるため、下部固定型オイルガイド１３０を固定するための別途のボルトが省かれ、よって、下部固定型オイルガイド１３０を固定する構造が簡単になって、その組立工程も簡単になる。

また、バランスウェイト１２０と下部固定型オイルガイド１３０とが異なる材質で形成されるため、バランスウェイト１２０と下部固定型オイルガイド１３０とを全て銅で一体形成する場合に比べて原価が低減される。

本発明によるオイル吐出防止装置が備えられたスクロール圧縮機を示す部分断面図である。図１のオイル吐出防止装置を示す分解斜視図である。図１のオイル吐出防止装置を示す斜視図である。従来のスクロール圧縮機を示す部分断面図である。図４のスクロール圧縮機のオイル吐出防止装置を示す分解斜視図である。

符号の説明

１０ケーシング
４０旋回スクロール
８０回転子
８１上部エンドリング
１２０バランスウェイト
１２３位置固定孔
１３０下部固定型オイルガイド
１３１円筒部
１３２結合板部
１３３結合孔
１３４オイル通孔
Ｅ２固定突起
Ｍ駆動モータ

Claims

駆動モータの回転力による旋回スクロールの旋回運動時に発生する不均衡を相殺するために、前記駆動モータの回転子に結合されたバランスウェイトと、
該バランスウェイトと前記回転子との間に固定結合され、ケーシング内部へのオイルの飛散を遮断すると共に、前記オイルを前記ケーシングの底面に案内する下部固定型オイルガイドとを含み、
前記回転子の上面には固定突起が形成され、前記下部固定型オイルガイドの下端に折曲して延長形成された結合板部には前記回転子の固定突起が挿入されるように結合孔が形成され、前記バランスウェイトには前記結合孔に挿入される固定突起が挿入されて固定結合されるように位置固定孔が形成されることを特徴とするスクロール圧縮機のオイル吐出防止装置。
前記バランスウェイトは、前記下部固定型オイルガイドの内部に収容されることを特徴
とする請求項１に記載のスクロール圧縮機のオイル吐出防止装置。
前記バランスウェイトは、前記回転子の上部エンドリングに固定結合されることを特徴
とする請求項１に記載のスクロール圧縮機のオイル吐出防止装置。
前記回転子の各固定突起がコーキングされることによって、前記回転子に前記下部固定型オイルガイド及び前記バランスウェイトがそれぞれ固定結合されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機のオイル吐出防止装置。
前記下部固定型オイルガイドの内部に、前記回転子の長手方向に貫通したオイル通孔が形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機のオイル吐出防止装置。
前記バランスウェイトと前記下部固定型オイルガイドとは、異なる材質で形成されることを特徴とする請求項５に記載のスクロール圧縮機のオイル吐出防止装置。