JP5935090B2 - 密閉型電動圧縮機 - Google Patents

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真由美 後藤
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本発明は、密閉型電動圧縮機に関する。
密閉型電動圧縮機は、密閉された圧縮部に、圧縮する作動流体(冷媒等)を導入して圧縮し、高圧になった作動流体を吐出するように構成される。したがって、圧縮部には、作動流体を導入するための導入管(吸込パイプ)が接続される。この技術分野の背景技術として、例えば特許文献1には、「圧縮部にガスを送り込む吸込みパイプ18は、密閉容器203を貫通して圧縮部200の吸込み空間まで挿入している。」と記載されている(段落0023参照)。
特開2008−064116号公報
特許文献1に記載されている容積型圧縮機(密閉型電動圧縮機)の吸込みパイプの端部は僅かに縮径し、固定スクロール部材に開口して圧縮部と連通している孔に差し込まれている。また、吸込みパイプの内側には圧入部材が組み込まれている。この圧入部材は軸方向に縦孔が貫通している筒状の部材で、その外径が吸込みパイプの端部の内径より僅かに大きく形成されている。
そして、端部が固定スクロール部材の孔に差し込まれた吸込みパイプの内側で圧入部材が吸込みパイプの端部に圧入される。吸込みパイプの端部は圧入部材によって内側から全周に亘って押圧されて固定スクロール部材の孔に圧着され、吸込みパイプが固定スクロール部材の孔に固定される。
このような構成の場合、圧入部材の外径は吸込みパイプの内径より小さく形成されるため、吸込みパイプの内部における流路断面積が小さくなり、吸込みパイプを流通する作動流体に対する流路抵抗が増大する。そして、このことによって、密閉型電動圧縮機の性能が低下するという問題が生じる。
そこで本発明は、作動流体の流路抵抗による性能低下を低減可能な構造の密閉型電動圧縮機を提供することを課題とする。
前記課題を解決する本発明の密閉型電動圧縮機は、作動流体を圧縮する圧縮機構部と、先端部が前記圧縮機構部の吸込口に接続している吸込パイプと、前記吸込パイプを介して前記吸込口の周壁を押圧する状態で前記吸込パイプの内側に位置している圧入部材と、を備え、前記吸込パイプは拡径部を有し、前記圧入部材は少なくとも一部が前記拡径部の内側に位置し、前記拡径部の内径W2は、前記吸込パイプの前記先端部が形成されない一端から前記拡径部まで形成される基部の内径W1より大きく、前記拡径部の内側に位置する前記圧入部材の外径W3は、前記基部の内径W1以上、且つ、前記拡径部の内径W2未満であること、を特徴とする。
本発明によると、作動流体の流路抵抗による性能低下を低減可能な構造の密閉型電動圧縮機を提供することができる。
スクロール圧縮機の構造を示す断面図である。 図1におけるA1−A1での断面図である。 固定スクロールに形成される吸込口の詳細図である。 吸込パイプの断面図である。 圧入部材を吸込パイプに組み入れる工程を示す図である。 吸込パイプの形状を従来例と比較するための断面図であり、(a)が従来例、(b)が本実施例を示す。
以下、適宜図を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
図1は、スクロール圧縮機の構造を示す断面図、図2は図1におけるA1−A1での断面図である。
なお、以下の説明では、スクロール圧縮機を密閉型電動圧縮機の一例とするが、本発明の適用はスクロール圧縮機に限定されるものではない。他の形式の密閉型電動圧縮機に本発明を適用することも可能である。
図1に示すように、本実施例のスクロール圧縮機1(密閉型電動圧縮機)は、高圧チャンバ方式の密閉型スクロール圧縮機であってルームエアコン(図示せず)などの冷凍サイクルに使用され、広範囲に亘る運転条件の下で使用される。
スクロール圧縮機1は、それぞれ渦巻状のラップ6a,5cが立設された旋回スクロール6及び固定スクロール5を有する圧縮機構部3と、この圧縮機構部3を駆動する電動機4と、が筒状縦長の密閉容器2に収納されて構成される。
密閉容器2は、円筒状の側面ケース2aに蓋チャンバ2b(上方とする)と底チャンバ2c(下方とする)が上下の端部に溶接されて構成されている。蓋チャンバ2bには、上方に向かって延設される管状の吸入口接続部2dが形成されている。
また、圧縮機構部3は密閉容器2の上方に配置され、電動機4は密閉容器2の下方に配置される。さらに、電動機4より下方(密閉容器2の底部)には下部遮蔽板20で仕切られた油室20aが形成され、油室20aに潤滑油13が貯留されている。
電動機4は、固定子4aおよび回転子4bを含んで構成される。固定子4aは密閉容器2に圧入などにより固定され、回転子4bは固定子4aの内部に回転可能に配置されている。また、回転子4bには、主軸部7aと偏心部7bからなるクランク軸7が取り付けられ、回転子4bの回転によってクランク軸7が回転するように構成される。
クランク軸7の主軸部7aは上下方向を軸方向とする棒状部材であり、主軸部7aの軸中心が回転子4bの回転中心と同軸になるように、クランク軸7が回転子4bに固定される。また、偏心部7bは軸中心が主軸部7aの軸中心と適宜偏心して構成されている。
固定スクロール5は、基部を構成する台板5dと、台板5dから下方に向かって壁状に形成される渦巻状のラップ5cと、を有する。
台板5dは、側面ケース2aに溶接等によって固定されているフレーム9の上方にボルト8などの締結部材で固定されて取り付けられる。
また、フレーム9の中心部は上方に凹部が形成され、この凹部によって固定スクロール5の台板5dとの間に空間(中間圧室14)が形成される。
旋回スクロール6は台板5dとフレーム9の間に形成される中間圧室14に収納され、上方に向かって壁状に形成される渦巻状のラップ6aが固定スクロール5の台板5dに形成されるラップ5cと噛み合うように構成される。
また、旋回スクロール6は、電動機4の回転子4bに取り付けられているクランク軸7の偏心部7bに取り付けられて回転可能に構成されている。
クランク軸7は、主軸部7aが主軸受9aを介してフレーム9に回転自在に支持され、偏心部7bは主軸部7aの回転にともなって中間圧室14内で偏心回転するように構成される。ここでいう偏心回転は、偏心部7bの軸中心が主軸部7aの軸中心の周りを公転する回転とする。
クランク軸7の下方は、主軸部7aが下部遮蔽板20を貫通して先端部7a1が油室20aに配設される。そして、下部遮蔽板20には下軸受16が取り付けられ主軸部7aが回転可能に支持される。
クランク軸7の中心部には潤滑油13が流通する給油通路7cが軸方向に形成され、さらに先端部7a1には、潤滑油を吸上げて下軸受16および主軸受9aに潤滑油13を供給する給油管7dが装着されている。油室20aに貯留されている潤滑油13は、中間圧室14と、後記する吐出圧室2fと、の圧力差によって給油管7dに吸上げられて給油通路7cを流通し主軸受9a、下軸受16などに供給される(差圧給油方式)。
旋回スクロール6は、クランク軸7の偏心部7bに取り付けられ、クランク軸7の回転によって偏心部7bとともに偏心回転する。また、旋回スクロール6とフレーム9の間にはオルダムリング12が配置されている。オルダムリング12は、旋回スクロール6の下方の面に形成された係合溝60とフレーム9に形成された係合溝90に係合される。このオルダムリング12は、クランク軸7の偏心部7bの偏心回転によって旋回スクロール6が自転することを防止するとともに旋回スクロール6を公転運動させる機能を有する。
図2に示すように、固定スクロール5の台板5dの下面には、渦巻状の溝からなるガス通路5bが形成されており、ラップ5cはガス通路5bの壁面として形成されている。また、ガス通路5bの渦巻状の外周の端部には台板5dの上方が開口するように吸込口5aが形成され、ガス通路5bの渦巻状の中心部には、固定スクロール5の上方に形成される空間(吐出圧室2f(図1参照))と連通する吐出孔5eが開口している。
旋回スクロール6(図1参照)のラップ6aは、図2に二点鎖線で示すように、ガス通路5bに渦巻状に沿って収容されてラップ5cと噛み合うように配置され、クランク軸7の偏心部7b(図1参照)の偏心回転で、ガス通路5bの内部を渦巻状に回転(スクロール)するように構成される。
そして、ガス通路5bにおいてラップ5cとラップ6aに挟まれた閉じた空間が圧縮室11となり、ガス通路5bにおいて吸込口5aを介して開放された空間が吸込み室10となる。
このように、図1に示す圧縮機構部3は、旋回スクロール6のラップ6aと固定スクロール5のラップ5cが噛み合って構成される。そして、電動機4で駆動されるクランク軸7の回転にともなって旋回スクロール6が旋回運動すると、旋回スクロール6のラップ6aおよび固定スクロール5のラップ5cによって渦巻状の中心に向かって移動しながら圧縮室11が形成される。
圧縮室11は渦巻状の中心に行くほど容積が減少し、吸込口5aからガス通路5bに吸入された作動流体(冷媒等)を圧縮する。そして、圧縮室11で圧縮された作動流体は、渦巻状の中心部から吐出孔5eを介して吐出圧室2fに吐出される。
さらに、吐出圧室2fに吐出された作動流体は、側面ケース2aを貫通して吐出圧室2fと連通するように形成される排出口2eを流通して、供給先(図示しない熱交換器等)に供給される。
固定スクロール5に形成される吸込口5aには、供給源(図示せず)から供給される作動流体を導入するための吸込パイプ2gが接続される。吸込パイプ2gは、吸入口接続部2dを貫通し、先端部2g1が吸込口5aに差し込まれて取り付けられる。
また、吸込パイプ2gの内側には圧入部材2hが備わっている。圧入部材2hは管状に形成され、吸込パイプ2gの先端部2g1を内側から全周に亘って押圧して先端部2g1を吸込口5aの周壁5a1に圧着させて吸込パイプ2gを固定スクロール5に固定する。
図3は、固定スクロールに形成される吸込口の詳細図である。
図3に示すように、吸込口5aは、台板5dの下方(図1に示す底チャンバ2cの側)に形成されるガス通路5bから上方(蓋チャンバ2bの側)に向かう円筒管状に形成され、上方の端部が開放されている。そして、吸込口5aの上方の端部には、スクロール圧縮機1で圧縮する作動流体を圧縮機構部3に取り込むための吸込パイプ2gが取り付けられる。
また、吸込口5aの内側には、上下方向に移動可能に備わる弁体部50aと、この弁体部50aを上方に付勢する圧縮バネ50bと、からなる逆止弁50が構成される。
弁体部50aは、円筒管状の吸込口5aを閉塞するように構成される、例えば板状の部材であり、ガス通路5bが形成される位置よりも下方に下がった状態で、ガス通路5bと吸込パイプ2gが吸込口5aを介して連通するように構成される。
さらに、弁体部50aは圧縮バネ50bによって上方に付勢され、吸込口5aに取り付けられた吸込パイプ2gの先端部2g1(より詳細には、先端部2g1から突出する圧入部材2hの下端2h1(図4参照))に着座して吸込パイプ2gを閉塞するように構成される。
例えば、吸込パイプ2gの先端部2g1を内側から押圧する位置まで圧入部材2hが進行したときに、圧入部材2hの下端2h1(図4参照)が吸込パイプ2gの端部から突出し、圧縮バネ50bによって上方に付勢されている弁体部50aと圧入部材2hの下端2h1が当接する構成が好ましい。
この構成によって、弁体部50aが圧縮バネ50bの付勢力で圧入部材2hの下端2h1に着座する逆止弁50が構成される。
弁体部50aは、吸込パイプ2gを流通する作動流体の圧力で下方に移動し、ガス通路5bと吸込パイプ2gが吸込口5aを介して連通する状態になったときに、作動流体がガス通路5bに流れ込む。
また、供給源(図示せず)からの作動流体の供給が停止したときなど、吸込パイプ2gにおける作動流体の流通が停止すると弁体部50aは上方に移動して圧入部材2hの下端2h1(図4参照)に着座し吸込パイプ2gが閉塞される。したがって、圧縮機構部3で圧縮された高圧の作動流体が吸込パイプ2gに流れ込むこと(逆流)が防止される。
図4は吸込パイプの断面図である。
吸込パイプ2gは、吸込口5a(図3参照)の内側に嵌合するように取り付けられる略筒状の部材であって鋼材などで形成される。
本実施例の吸込パイプ2gは、図4に示すように、円筒状の基部2g2の一端が縮径されて先端部2g1が形成され、基部2g2と先端部2g1の間には基部2g2よりも拡径した拡径部2g3が形成されている。
基部2g2は、密閉容器2の蓋チャンバ2b(図1参照)よりも上方に突出して、作動流体の供給源(図示せず)と接続される部位であり、その内径(基準径W1)は、作動流体の供給源(図示せず)とスクロール圧縮機1(図1参照)を接続するための管路に応じて適宜設定される。なお、基準径W1は、先端部2g1が形成されない一端から拡径部2g3まで形成される基部2g2の内径になる。
先端部2g1は、前記したように固定スクロール5の台板5dに形成される吸込口5a(図3参照)に差し込まれる部位であり、その内径(先端径W4)は、吸込口5aの形状に応じて適宜設定される。
また、拡径部2g3の内径(拡大径W2)は、基部2g2の基準径W1および先端部2g1の先端径W4よりも大きな値として設定される(拡大径W2>基準径W1、拡大径W2>先端径W4)。
そして、本実施例の圧入部材2hは、基部2g2の基準径W1以上で先端部2g1の先端径W4よりも大きく、且つ、拡径部2g3の拡大径W2より小さな外径W3を有する略円筒形の部材である(外径W3≧基準径W1、外径W3>先端径W4、拡大径W2>外径W3)。なお、先端部2g1の側になる端部(下端2h1と称する)は、先端部2g1の先端径W4よりも小さく縮径していることが好ましい。
圧入部材2hの、基部2g2の側になる端部(上端2h2と称する)は、内側に折れ曲がって縁部2h3が形成され、縁部2h3の中心部(内側)に、作動流体が流通する開口部2h4が所定の内径(開口径W5)で形成されている。
また、圧入部材2hの軸方向の長さ(具体的には下端2h1側の縮径する部分を除く長さ。本体長H2)は、吸込パイプ2gの拡径部2g3の軸方向の長さ(拡径部長H1)よりも短く形成される(拡径部長H1>本体長H2)。
このように構成される吸込パイプ2gは、あらかじめ圧入部材2hが組み入れられた状態で、固定スクロール5の台板5dの吸込口5a(図3参照)に取り付けられる。
具体的に、吸込パイプ2gの先端部2g1が台板5dの吸込口5aに差し込まれ、図示しない圧入治具で、圧入部材2hが吸込パイプ2gの先端部2g1の側に押し込まれる。
圧入部材2hの外径W3は、吸込パイプ2gの先端部2g1の先端径W4より大きく形成されていることから、圧入部材2hは進行にともなって先端部2g1に圧入されることになり、先端部2g1は全周に亘って内側から圧入部材2hによって押圧される。そして、先端部2g1が吸込口5aの周壁5a1(図3参照)に圧着されて吸込パイプ2gが吸込口5aに固定される。
また、圧入部材2hの下端2h1側は縮径しており、この構成によって、圧入部材2hは吸込パイプ2gの先端部2g1に向かって滑らかに進行する。
図5は圧入部材を吸込パイプに組み入れる工程を示す図である。
第1工程(STEP1)として、拡径部2g3の拡大径W2を有する鋼管の一端を絞り加工等で縮径して先端径W4の先端部2g1を形成する。
第2工程(STEP2)として、拡大径W2を有する一端から吸込パイプ2gに圧入部材2hを組み入れる。先端部2g1の先端径W4は圧入部材2hの外径W3より小さいため、圧入部材2hは先端部2g1によって係止される。
なお、圧入部材2hは鋼材で形成され、図5に示す形状の圧入部材2hは、絞り加工やプレス加工であらかじめ成形加工されていることが好ましい。
第3工程(STEP3)として、拡大径W2を有する一端を絞り加工等によって縮径して基準径W1の基部2g2を形成する。このとき、拡径部長H1だけ絞り加工しないことによって拡径部2g3が形成される。そして、拡径部2g3が圧入部材2hを収容する空間となり、基部2g2の基準径W1より大きな外径W3の圧入部材2hを吸込パイプ2gの内部に組み入れることができる。
このように、図5に示す、主に3つの工程(第1工程〜第3工程)で、吸込パイプ2gに圧入部材2hが組み入れられる。
以上のように形成されて、固定スクロール5の台板5dの吸込口5a(図3参照)に取り付けられる吸込パイプ2gに備わる圧入部材2hは、外径W3を吸込パイプ2gの基部2g2の基準径W1よりも大きくできる。したがって、圧入部材2hの縁部2h3の中心部に開口する開口部2h4の開口径W5を大きくすることができる。
図6は、吸込パイプの形状を従来例と比較するための断面図であり、(a)が従来例、(b)が本実施例を示す。
図6の(a)に示すように、従来例の吸込パイプ200gは、基部200g2の先端部200g1が縮径した構成であって、図6の(b)に示す本実施例の吸込パイプ2gに形成されている拡径部2g3は形成されていない。
したがって、従来例の圧入部材200hの外径W30は、基部200g2の基準径W10より小さくなり、圧入部材200hの開口部200h4の開口径W50は、基部200g2の基準径W10より縁部200h3の幅だけ小さくなる。
これに対し、図6の(b)に示すように、本実施例の吸込パイプ2gは基部2g2の基準径W1よりも大きな拡大径W2を有する拡径部2g3を有し、拡径部2g3に圧入部材2hを収容できる。したがって、圧入部材2hの外径W3を基部2g2の基準径W1より大きくできる。よって、例えば従来例の縁部200h3と同じ幅の縁部2h3が形成される場合、圧入部材2hの開口部2h4の開口径W5を、従来例の圧入部材200hの開口部200h4の開口径W50より大きく設定できる。
よって、本実施例においては、吸込パイプ2gを流通する作動流体に対する流路抵抗を従来例の吸込パイプ200gにおける流路抵抗よりも小さくすることができ、スクロール圧縮機1(図1参照)の効率を向上できる。
また、図6の(a)に示す従来例の吸込パイプ200gでは、先端部200g1が吸込口5a(図3参照)に差し込まれた状態で基部200g2の側から圧入部材200hが吸込パイプ200gの内部に入り込む構造であることが必要となる。よって、圧入部材200hの外径W30は基部200g2の基準径W10より小さいことが必要となる。さらに、圧入部材200hで内側から押圧される先端部200g1の内径が圧入部材200hの外径W30以下であることが必要になる。つまり、従来例の吸込パイプ200gは先端部200g1が基部200g2より縮径した構成となる。
これに対し、図6の(b)に示す、本実施例の吸込パイプ2gでは、基部2g2の基準径W1および先端部2g1の先端径W4より大きな拡大径W2で形成される拡径部2g3に、図5に示す工程で圧入部材2hを収容できる。したがって、基部2g2の基準径W1よりも大きな外径W3の圧入部材2hとすることができる。さらに、先端部2g1の先端径W4は圧入部材2hの外径W3以下であればよく、先端部2g1の先端径W4が基部2g2の基準径W1以上となる吸込パイプ2gとすることもできる(先端径W4≧基準径W1)。
つまり、本実施例のスクロール圧縮機1(図1参照)は、基部2g2より拡径した先端部2g1を有する吸込パイプ2gを備える構成とすることも可能である。したがって、先端部2g1の縮径による流路断面積の縮小がない吸込パイプ2gを備えることが可能であってスクロール圧縮機1の効率を向上できる。
なお、本発明は前記した実施例に限定されるものではない。例えば、前記した実施例は本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。
例えば、図4に示すように、圧入部材2hは下端2h1が縮径していてもよいが、下端2h1が縮径していない圧入部材2hであってもよい。この構成であれば、吸込パイプ2gを流通する作動流体が圧入部材2hを流通する際の流路抵抗をより小さくできる。
この他、本発明は、前記した実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
1 スクロール圧縮機(密閉型電動圧縮機)
2g 吸込パイプ
2g1 先端部
2g2 基部
2g3 拡径部
2h 圧入部材
2h3 縁部
2h4 開口部
3 圧縮機構部
5a 吸込口
5a1 周壁
H1 拡径部長(拡径部の軸方向の長さ)
H2 本体長(圧入部材の軸方向の長さ)
W1 基準径(基部の内径)
W2 拡大径(拡径部の内径)
W3 外径(圧入部材の外径)
W4 先端径(先端部の内径)

Claims (5)

  1. 作動流体を圧縮する圧縮機構部と、
    先端部が前記圧縮機構部の吸込口に接続している吸込パイプと、
    前記吸込パイプを介して前記吸込口の周壁を押圧する状態で前記吸込パイプの内側に位置している圧入部材と、を備え、
    前記吸込パイプは拡径部を有し、前記圧入部材は少なくとも一部が前記拡径部の内側に位置し、
    前記拡径部の内径W2は、前記吸込パイプの前記先端部が形成されない一端から前記拡径部まで形成される基部の内径W1より大きく、前記拡径部の内側に位置する前記圧入部材の外径W3は、前記基部の内径W1以上、且つ、前記拡径部の内径W2未満であこと、を特徴とする密閉型電動圧縮機。
  2. 前記圧入部材の、前記吸込パイプの前記基部の側の端部が内側に折れ曲がって縁部が形成され、前記縁部の内側に前記作動流体が流通する開口部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の密閉型電動圧縮機。
  3. 前記先端部の内径W4が前記基部の内径W1以上であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の密閉型電動圧縮機。
  4. 前記圧入部材の軸方向の長さH2が、前記拡径部の軸方向の長さH1未満であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の密閉型電動圧縮機。
  5. 前記圧入部材の軸方向の長さH2が、前記拡径部の軸方向の長さH1未満であることを特徴とする請求項3に記載の密閉型電動圧縮機。
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