JP6836007B2 - 圧縮機及び空気調和機 - Google Patents
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Description
<圧縮機の構成>
図1は、第1実施形態に係る圧縮機100の縦断面図である。
図1に示す圧縮機100は、ガス状の冷媒を圧縮する機器である。図1に示すように、圧縮機100は、密閉容器1と、圧縮機構部2と、クランク軸3(駆動軸)と、主軸受4と、旋回軸受5と、電動機6と、オルダムリング7と、バランスウェイト8と、を備えている。また、圧縮機100は、前記した構成の他に、サブフレーム9と、副軸受10と、給油ポンプ11と、スラスト軸受12と、脚13と、返油パイプ14(図3参照)と、オイルリング15(隔壁)と、を備えている。
図2に示すように、固定スクロール21の渦巻状のラップ21bと、旋回スクロール22の渦巻状のラップ22bと、が噛み合うことで、ラップ21b,22bの間に圧縮室Cが形成される。前記した圧縮室Cは、ガス状の冷媒を圧縮する空間であり、旋回スクロール22のラップ22bの外線側・内線側にそれぞれ形成される。また、固定スクロール21の台板21aの中心付近には、圧縮室Cで圧縮された冷媒を密閉容器1内の上部空間に導く吐出口Vが設けられている。
なお、図3の白抜き矢印は、ミスト状の潤滑油の流れを示している。また、図3におけるクランク軸3の下側の矢印は、クランク軸3が回転する向きを示している(次の図4も同様)。図3の例では、軸方向において圧縮機構部2の上側(一方側)と下側(他方側)とを連通させる2つの冷媒流路M(第2流路)が、圧縮機構部2に設けられている(図2も参照)。
クランク軸3は、電動機6の回転子6bと一体で回転する軸であり、上下方向に延びている。図1に示すように、クランク軸3は、主軸3aと、この主軸3aの上側に延びる偏心部3bと、を備えている。
旋回軸受5は、旋回スクロール22のボス部22cに対して偏心部3bを回転自在に軸支するものであり、ボス部22cの内周壁に固定されている。
バランスウェイト8は、圧縮機100の振動を抑制するための部材であり、オイルリング15の径方向内側に設けられている。より詳しく説明すると、バランスウェイト8は、圧縮機構部2の下側であり電動機6の上側の空間(圧縮機構部2と電動機6との間の空間)であって、かつ、オイルリング15(隔壁)の径方向内側に設けられている。
図4に示すように、バランスウェイト8は、環状を呈する環状部8aと、横断面視で円弧上を呈する円弧部8bと、を備えている。
副軸受10は、クランク軸3の下部を軸支し、クランク軸3から径方向の荷重を受ける軸受である。副軸受10は、サブフレーム9の孔(符号は図示せず)の周壁面に圧入等で固定されている。
スラスト軸受12は、クランク軸3から軸方向の荷重を受ける軸受であり、クランク軸3の下端付近に設置されている。
脚13は、密閉容器1を支持するものであり、底チャンバ1cに設置されている。
図1に示す電動機6の駆動によって旋回スクロール22が旋回すると、これに伴って次々に形成される圧縮室Cの容積が縮小し、冷媒等が圧縮される。圧縮された冷媒等は、固定スクロール21の吐出口Vを介して、密閉容器1内の上部空間に吐出される。
なお、図13の白抜き矢印は、ミスト状の潤滑油の流れを示している。また、図13におけるクランク軸3の下側の矢印は、クランク軸3が回転する向きを示している。以下では、バランスウェイト8の円弧部8bにおける周方向の2つの端面のうち、バランスウェイト8が回転する向きを基準として、前側の面を「移動前面i」といい、後側の面を「移動後面j」という。
図5に示すように、オイルリング15は、薄肉の円筒状を呈する円筒部15aと、この円筒部15aの上端から径方向内側に延びる円環状の固定部15b(板部)と、を備えている。
固定部15bは、フレーム23(図1参照)に固定される部分である。図5に示す例では、周方向において約120°間隔で、固定部15bに3つの孔hが設けられている。そして、それぞれの孔hにネジ(図示せず)が挿通され、さらに、フレーム23の下面に設けられたネジ穴(図示せず)に螺合される。
なお、図1のX2−X2線で圧縮機100を切断した場合において、実際には見えていない吐出パイプPbや電源端子Eを、図6では説明のために投射して図示している。
図6に示すように、電動機6の固定子6aは、電磁鋼板が積層されてなるコアバック61aと、コアバック61aに所定に巻回される巻線61bと、を備えている。固定子6aのコアバック61aには、軸方向において固定子6aの上側(一方側)と下側(他方側)とを連通させる複数の油流路N(第1流路:図3も参照)が設けられている。なお「油流路N」を通流する冷媒等には、ミスト状の潤滑油の他に、ガス状の冷媒も混在している。
また、詳細については後記するが、図1の例では、電動機6とオイルリング15との間に、絶縁距離を確保するための空間Dが設けられている。このような構成でも、前記したように、油流路Nの内壁面よりも径方向内側にオイルリング15を設けることで、空間Dを介して、オイルリング15の内側に潤滑油が入り込むことを抑制できる。
図1に示すように、軸方向において、バランスウェイト8の上面(圧縮機構部2側の端部)の位置は、オイルリング15の上面(圧縮機構部2側の端部)と、オイルリング15の下端(電動機6側の端部)と、の間であることが好ましい。
また、軸方向において、バランスウェイト8の下面(電動機6側の端部)の位置は、オイルリング15の下端(電動機6側の端部)の位置よりも高いことが好ましい。
さらに、オイルリング15の上面と、切欠きs1と、の間の縦方向の長さを十分に確保できるため、環状の隙間k(図1参照)を介して旋回しながら下降するミスト状の潤滑油が、切欠きs1に達する前に、オイルリング15の外周面や密閉容器1の内壁面で油滴化しやすくなる。
この切欠きs2には、電源端子Eが挿通される端子挿通部sa2と、電源ケーブル(図示せず)を引き回すための幅広部sb2と、が含まれている。端子挿通部sa2は、オイルリング15における高さ方向の所定位置からオイルリング15の下端まで縦方向に設けられ、オイルリング15の下端で開口している。
そして、電源端子E(図2参照)の真上にもオイルリング15が存在している。これによって、オイルリング15と密閉容器1との間の環状の隙間k(図1参照)を介して、旋回しながら下降する冷媒等の流れが、電源端子Eで乱されることを抑制できる。また、電源端子Eと切欠きs2との間の隙間を介して、ミスト状の潤滑油がオイルリング15の内側に入り込むことを抑制できる。なお、前記した電源端子Eの「真上」とは、オイルリング15の周方向において、電源端子Eが設けられている範囲内での上側のことを意味している。
なお、図7では、図1のX2−X2線で圧縮機100を切断した場合の断面(図6と同様の断面)において、電動機6等の図示を省略している。また、図1のX2−X2線で圧縮機100を切断した場合において、実際には見えていない冷媒流路M、吐出パイプPb、及び電源端子Eを、図7では説明のために投射して図示している。
さらに、周方向の位置を示す図7の位置X3は、図6の位置X3に対応している。また、図7に示す紙面右回りの矢印は、クランク軸3が回転する向きを示している。
第1実施形態によれば、図1に示すように、吐出パイプPbの上流端が、オイルリング15の径方向内側に位置している。これによって、オイルリング15と密閉容器1との間の環状の隙間kを通流する潤滑油が、吐出パイプPbを介して流出することを抑制できる。
第2実施形態では、第1実施形態で説明した圧縮機100(図1参照)を備える空気調和機W(冷凍サイクル装置:図8参照)について説明する。
なお、図8の実線矢印は、暖房運転時における冷媒の流れを示している。
一方、図8の破線矢印は、冷房運転時における冷媒の流れを示している。
空気調和機Wは、冷房や暖房等の空調を行う機器である。図8に示すように、空気調和機Wは、圧縮機100と、室外熱交換器Eoと、室外ファンFoと、膨張弁Veと、四方弁Vfと、室内熱交換器Eiと、室内ファンFiと、を備えている。
室外熱交換器Eoは、その伝熱管(図示せず)を通流する冷媒と、室外ファンFoから送り込まれる外気と、の間で熱交換が行われる熱交換器である。
室外ファンFoは、室外熱交換器Eoに外気を送り込むファンである。室外ファンFoは、駆動源である室外ファンモータMoを備え、室外熱交換器Eoの付近に設置されている。
室内ファンFiは、室内熱交換器Eiに室内空気を送り込むファンである。室内ファンFiは、駆動源である室内ファンモータMiを備え、室内熱交換器Eiの付近に設置されている。
第2実施形態によれば、圧縮機100から潤滑油が流出することを抑制できるため、空気調和機Wの信頼性と性能を高めることができる。
以上、本発明に係る圧縮機100や空気調和機Wについて各実施形態で説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、第1実施形態では、オイルリング15(図5参照)に3つの切欠きs1,s2,s3が設けられる構成について説明したが、切欠きの個数はこれに限らない。すなわち、オイルリング15に少なくとも一つの切欠きが設けられ、その切欠きに吐出パイプPb、電源端子E、又は返油パイプ14が挿通される構成であってもよい。
第1実施形態では、オイルリング15(図5参照)に切欠きs1,s2,s3が設けられる構成について説明したが、これに限らない。例えば、切欠きs1に代えて、図9Aに示すように、吐出パイプPb(図1参照)が挿通される孔s11(第1挿通部)を設けてもよい。なお、他の切欠きs2,s3についても同様である。
また、図9Aに示す切欠きs3に代えて、孔(図示せず)が設けられてもよい。すなわち、オイルリング15には、返油パイプ14(図3参照)が挿通される「第3挿通部」として、切欠きs3又は孔(図示せず)が設けられ、返油パイプ14の真上にもオイルリング15が存在するように構成されてもよい。
第1実施形態で説明した切欠きs1(図5参照)に代えて、図9Bに示すように、オイルリング15の上端から下端までのスリットs12を設け、このスリットs12に吐出パイプPbが挿通されるようにしてもよい。なお、他の切欠きs2,s3についても同様である。この例のように、固定部15b(板部)の一部が周方向で欠けている(つまり、固定部15bが円環状ではない)場合でも、次の大小関係が成り立っていれば、「吐出パイプPb(図1参照)の上流端が、平面視において、固定部15b(板部)の径方向内側の端部と、固定部15b(板部)の径方向外側の端部と、の間に設けられている」、という事項に含まれるものとする。すなわち、クランク軸3の中心軸線Y(図9Bでは不図示、図1参照)から固定部15bの径方向内側の端部(周方向でスリットs12以外の任意の箇所)までの第1の距離よりも、中心軸線Yから吐出パイプPbの上流端までの第2の距離の方が長く、かつ、この第2の距離よりも、中心軸線Yから固定部15bの径方向外側の端部までの第3の距離の方が長いという構成も、前記した事項に含まれる。
その他、吐出パイプPbが挿通される「第1挿通部」、電源端子Eが挿通される「第2挿通部」、及び、返油パイプ14が挿通される「第3挿通部」の形状として、切欠き、孔、及びスリットのうち2つ又は3つが混在していてもよい。
図10に示すオイルリング15Cは、第1実施形態で説明したオイルリング15(図5参照)から、返油パイプ14(図3参照)が挿通される切欠きs3を省略した構成になっている。このような構成でも、第1実施形態と同様の効果が奏される。
なお、第1実施形態でも、周方向の全周に亘ってオイルリング15(図5参照)が存在する領域(図5では、符号を図示せず)が設けられているが、第3の変形例の方が領域Gの縦幅が長くなっている。
前記した領域G(図10参照)を設けることで、オイルリング15Cと密閉容器1(図1参照)との間の環状の隙間k(図1参照)を介して、適度に旋回しながら下降する冷媒の流れが生じやすくなる。また、環状の隙間k(図1参照)を通流する過程で、ミスト状の潤滑油がオイルリング15Cの外周面や密閉容器1の内壁面で油滴化しやすくなる。したがって、吐出パイプPbを介した潤滑油の流出を抑制できる。
なお、図12は、返油パイプ14(図7参照)や切欠きs3(図7参照)が省略されている点以外は、図7と同様である。図12に示す圧縮機構部2には、2つの冷媒流路M(第2流路)が設けられている。また、クランク軸3(駆動軸)が回転する向きを基準として、複数の冷媒流路Mのうち、周方向で最も下流側に位置する端点m2から90°以上離れた位置に切欠きs1(第1挿通部)が設けられている。つまり、中心軸線Yを含み、端点m2を通る仮想平面Taと、中心軸線Yを含み、吐出パイプPbの上流端付近を通る仮想平面Tbと、のなす角θの大きさが90°以上になっている。さらに、クランク軸3が回転する向きを基準とする周方向において、前記した端点m2と切欠きs1との間には、所定の切欠き又は孔が設けられていないことが好ましい。このような構成によれば、冷媒流路M及び環状の隙間k(図1参照)を順次に介して旋回しながら下降する冷媒等が、オイルリング15Cの内側に入り込みにくくなる。したがって、オイルリング15Cが吐出パイプPbの上流端と冷媒流路Mとを隔てていることと相まって、吐出パイプPbを介した潤滑油の流出をさらに抑制できる。
また、各実施形態では、圧縮機100がスクロール式の圧縮機である場合について説明したが、これに限らない。すなわち、各実施形態は、ロータリ式等の別タイプの圧縮機にも適用可能である。
また、各実施形態では、オイルリング15が金属製である場合について限定したが、これに限らない。例えば、オイルリング15が樹脂製であってもよい。
また、各実施形態では、オイルリング15の切欠きs1,s2,s3(図5参照)において、切欠きs2の周方向の長さが最も長く、切欠きs3の周方向の長さが最も短い場合について説明したが、これに限らない。すなわち、切欠きs1,s2,s3の周方向の長さの大小関係は、適宜に変更可能である。同様に、切欠きs1,s2,s3の軸方向の長さの大小関係も、適宜に変更可能である。
また、前記した機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。
1 密閉容器
2 圧縮機構部
21 固定スクロール
22 旋回スクロール
23 フレーム
3 クランク軸(駆動軸)
4 主軸受
5 旋回軸受
6 電動機
6a 固定子
61a コアバック
61b 巻線
6b 回転子
7 オルダムリング
8 バランスウェイト
9 サブフレーム
10 副軸受
11 給油ポンプ
12 スラスト軸受
13 脚
14 返油パイプ
15 オイルリング(隔壁)
15a 円筒部
15b 固定部(板部)
A1 一方側
A2 他方側
D 空間
E 電源端子
G 領域
i 移動前面
j 移動後面
k 隙間
m2 端点
M 冷媒流路(第2流路)
Ma 溝
Mb 溝
N 油流路(第1流路)
Pa 吸込パイプ
Pb 吐出パイプ
R 油溜り
s1 切欠き(第1挿通部)
s11 孔(第1挿通部)
s12 スリット
s2 切欠き(第2挿通部)
s3 切欠き(第3挿通部)
T 仮想平面
Y 中心軸線
Claims (3)
- 潤滑油が封入されている密閉容器と、
前記密閉容器の内部に設置され、固定子及び回転子を有する電動機と、
前記回転子と一体で回転する駆動軸と、
前記駆動軸の回転に伴ってガスを圧縮する圧縮機構部と、
前記圧縮機構部で圧縮されたガスを前記密閉容器の外部に導く吐出パイプと、を備えるとともに、
前記圧縮機構部と前記電動機との間に設けられる筒状の隔壁と、
前記圧縮機構部の下側であり前記電動機の上側の空間であって、かつ、前記隔壁の径方向内側に設けられ、前記駆動軸と一体で回転するバランスウェイトと、を備え、
前記隔壁の下部には、前記吐出パイプが挿通されている第1挿通部として、切欠き又は孔が設けられ、
前記固定子には、軸方向において前記固定子の一方側と他方側とを連通させる第1流路が、前記固定子の外周壁に設けられた溝として、少なくとも一つ設けられ、
前記圧縮機構部には、前記駆動軸の軸方向において前記圧縮機構部の一方側と他方側とを連通させる第2流路が、前記圧縮機構部の外周壁に設けられた溝として、少なくとも一つ設けられ、
前記隔壁と前記密閉容器との間には隙間が形成され、
前記第2流路を介して下降したガスが、前記隙間を介して旋回しながら下降し、
前記隙間を介して旋回しながら下降したガスが、前記第1流路を介して、前記電動機の下側に導かれ、
前記隔壁は、前記固定子の巻線よりも径方向外側に設けられ、
前記吐出パイプの上流端が前記隔壁の内側に突出している長さは、前記吐出パイプの上流端と前記バランスウェイトとの間の距離よりも短い圧縮機。 - 前記隔壁において、前記吐出パイプよりも上側の少なくとも一部には、周方向の全周に亘って当該隔壁が存在する領域が設けられていること
を特徴とする請求項1に記載の圧縮機。 - 請求項1に記載の圧縮機を有する室外機と、室内機とを備える空気調和機。
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