JP2020045845A - 密閉型電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出ガスから分離した潤滑油の舞い上がりを抑制し、効率よく油溜りに戻すことのできる密閉型電動圧縮機を提供する。【解決手段】圧縮機構部２０と電動機７を収容する密閉容器１とを備える。密閉容器１は、外筒１ａと、外筒１ａの上部を覆う上蓋１ｂと、外筒１ａの底部を覆う底蓋１ｃとを備える。圧縮機構部２０の吐出ポート２ｂを覆い、吐出ポート２ｂから吐出された吐出ガスを密閉空間に導く吐出ガス流路３１ａ，３１ｂを形成する遮蔽板３０を備える。上蓋１ｂは、外筒１ａに固定される端部１ｂ１と、端部１ｂ１の内周側に配置された蓋部１ｂ２と、端部１ｂ１と蓋部１ｂ２とを接続し、端部１ｂ１から蓋部１ｂ２がある内周側に向かって曲げられた曲面部１ｂ３を備える。曲面部１ｂ３は吐出ガス流路３１ａ，３１ｂから吐出された吐出ガスが衝突する位置に配置した。【選択図】図４

Description

本発明は、密閉型電動圧縮機に関する。

冷媒を圧縮する圧縮機では、摺動部の潤滑のために潤滑油が用いられている。潤滑油の一部は冷媒に溶け込み、冷媒と共に圧縮機の圧縮機構部で圧縮され、圧縮機構部の吐出孔から吐出ガスとして吐出される。圧縮機構部から吐出された吐出ガスは、吐出パイプから冷凍サイクルへと導かれるが、この際、吐出ガスに含まれた潤滑油は分離させて、圧縮機内の油溜まりに戻す必要がある。

潤滑油を効率よく分離する技術として、例えば特許文献１がある。特許文献１では、圧縮機構部の吐出孔を覆う吐出カバーを設け、この吐出カバーに軸心方向からずらして流路を形成している。流路から出た吐出ガスは回転力が与えられ、遠心力作用により冷媒ガスに含まれる油を分離するようにしている。

特開平７−１８９９４０号公報

特許文献1に記載の技術においては、圧縮機構部で圧縮された冷媒は、圧縮機構部の吐出孔を覆う吐出カバーから、密閉容器の軸心に対して円周方向に回転力が与えられながら吐出ガスとして放出されるものの、吐出カバーによりガイドされた流れは、密閉容器の直立した内壁面に対してほぼ直角状態で衝突するため、遠心分離された潤滑油の一部は再び吐出ガスの流れに乗って舞い上がり、吐出パイプから冷凍サイクルに流出し、冷凍サイクル中での配管圧力損失や凝縮機や蒸発機などの熱交換器での熱交換効率の低下をもたらすという課題があった。

本発明の目的は、吐出ガスから分離した潤滑油の舞い上がりを抑制し、効率よく油溜りに戻すことのできる密閉型電動圧縮機を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の特徴とするところは、旋回スクロール及び固定スクロールを備えた圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する電動機と、密閉空間を形成し、前記圧縮機構部と前記電動機を収容する密閉容器とを備え、前記密閉容器は、外筒と、前記外筒の上部を覆う上蓋と、前記外筒の底部を覆う底蓋とを備えた密閉型電動圧縮機であって、前記固定スクロールに形成された吐出ポートを覆い、前記吐出ポートから吐出された吐出ガスを前記密閉空間に導く吐出ガス流路を形成する遮蔽板を備え、前記上蓋は、前記外筒に固定される端部と、前記端部の内周側に配置された蓋部と、前記端部と前記蓋部とを接続し、前記端部から前記蓋部がある内周側に向かって曲げられた曲面部を備え、前記曲面部は前記吐出ガス流路から吐出された吐出ガスが衝突する位置に配置したことにある。

本発明によれば、吐出ガスから分離した潤滑油の舞い上がりを抑制し、効率よく油溜りに戻すことのできる密閉型電動圧縮機を提供することができる。

本発明の実施例に係る密閉形スクロール圧縮機の縦断面図である。 本発明の実施例に係る密閉形スクロール圧縮機から上蓋を外した上部斜視図である。 本発明の実施例に係る密閉形スクロール圧縮機から上蓋を外した上部平面図である。 図１における密閉形スクロール圧縮機の上部拡大図である。 図４の変形例を示す図である。

以下、本発明に係る密閉型電動圧縮機の実施例を図面に基づいて説明する。本発明は以下の実施例に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例もその範囲に含むものである。

本発明に係る密閉形スクロール圧縮機の構成について、図１〜図５を用いて説明する。図１は本発明の実施例に係る密閉形スクロール圧縮機の縦断面図、図２は本発明の実施例に係る密閉形スクロール圧縮機から上蓋を外した上部斜視図、図３は本発明の実施例に係る密閉形スクロール圧縮機から上蓋を外した上部平面図である。

図１において、密閉容器１は両端が開放された外筒１ａと、外筒１ａの上部を覆う上蓋１ｂと、外筒１ａの底部を覆う底蓋１ｃより構成されている。密閉容器１の内部には、圧縮機構部２０と、この圧縮機構部２０を駆動する電動機７などが収容されている。圧縮機構部２０は、固定スクロール２と旋回スクロール３をその主要部品とし、冷媒を圧縮する。密閉容器１内は吐出ガスが導入される高圧の雰囲気となっている。また、旋回スクロール３の背面部には、高圧と低圧の中間の圧力に保たれる背圧室２１が区画されて形成されている。圧縮機構部２０は、固定スクロール２及び旋回スクロール３の両方共、端板（鏡板）と、この端板から直立する渦巻き形状のスクロールラップなどから構成されている。

固定スクロール２には、スクロールラップ外周部に吸入ポート２ａが、スクロールラップの中心部には吐出ポート２ｂが設けられている。また、旋回スクロール３におけるスクロールラップとは反対側の面の中心部には旋回軸受３ａが設けられている。

クランク軸４はその上端部が偏心した偏心部４ａを有しており、旋回スクロール３の旋回軸受３ａに、偏心部４ａが挿入されている。従って、クランク軸４が回転することにより、旋回スクロール３は偏心部４ａにより旋回運動を行うように構成されている。クランク軸４内には、給油穴４ｂが軸内部を貫通して形成されている。

クランク軸４は主軸受５ａを介してフレーム５で支持されている。このフレーム５と旋回スクロール３の端板背面により背圧室２１が形成されている。主軸受５ａはフレーム５の中心に設けられている。旋回スクロール３と前記フレーム５との間には、旋回スクロール３の自転を防止して旋回運動をさせるためのオルダムリング６が係合されている。

電動機７は、密閉容器１内に固定されたステータ７ａと、クランク軸４に固定されると共にステータの中心に配置されているロータ７ｂを備え、電動機７を駆動することにより、ロータ７ｂが回転し、クランク軸４を回転駆動させる。クランク軸４の偏心部４ａとは反対側の軸端は副軸受８で支持され、この副軸受８は、密閉容器１内面に固定された副軸受フレーム９に、副軸受ハウジング９ａを介して取り付けられている。クランク軸４の下端部には給油ポンプ１０が装着され、クランク軸４が回転すると、この給油ポンプ１０のポンプ作用により、クランク軸４に形成された給油穴４ｂを通して、各軸受摺動部に潤滑油を供給する。

密閉容器１の上蓋１ｂには、冷凍空調装置を構成する冷凍サイクルを流れる冷媒（以下、作動流体ともいう）を圧縮機の吸入ポート２ａに導くための吸入パイプ１２が設けられており、この吸入パイプ１２は密閉容器１の上蓋１ｂを貫通し、固定スクロール２の吸入ポート２ａに接続されている。また、密閉容器１の上蓋１ｂには、冷凍サイクルに、圧縮した冷媒ガスを吐出するための吐出パイプ１５が設けられており、密閉容器１の上蓋１ｂを貫通して圧縮機の密閉空間１１と連通する。固定スクロール２の吐出ポート２ｂから吐出された吐出ガスは、吐出ガス流路３１ａ，３１ｂ、密閉空間１１、吐出パイプ１５を導かれ、密閉容器１の外部に吐出する。本実施例においては、吐出ガス流路３１ａ，３１ｂは２つとしているが、例えば３つ以上複数設けるようにしても良い。なお、密閉容器１の底部の油溜り１７には潤滑油が貯留されている。

旋回スクロール３の旋回軸受３ａを設けているボス部の下端とフレーム５との間には、背圧シール機構１６が設けられており、この背圧シール機構１６により、背圧室２１と、密閉容器１内の吐出ガス雰囲気の高圧部とをシールし、背圧室２１を、高圧（吐出圧力）と低圧（吸込圧力）の中間の圧力に保持するようにしている。

図２及び図３に示すように本実施例においては、固定スクロール２の上部には、固定スクロール２の吐出ポート２ｂの出口側を覆う（囲む）ように設けられ、吐出ポート２ｂから吐出される吐出ガスの吐出空間３１を形成する遮蔽板３０が固定ボルト４０により取り付けられている。遮蔽板３０には、吐出空間３１に吐出された吐出ガスを外周側の密閉空間１１に導く２つの吐出ガス流路３１ａ，３１ｂが形成されている。吐出ガス流路３１ａ，３１ｂは、吐出ポート２ｂから吐出される吐出ガスが旋回する流れとなるように湾曲して形成されている。そして、吐出ポート２ｂから吐出される吐出ガスは、吐出空間３１に吐出された後、図２及び図３の破線のように吐出ガス流路３１ａ，３１ｂに沿って流れ、密閉空間１１に流れる。吐出空間３１に吐出された吐出ガスには潤滑油も混合されている。

圧縮機の密閉空間１１のうち、遮蔽板３０の外周面と密閉容器１の内壁面との間には円環形状の吐出ガス旋回領域３５が形成されており、吐出ガス流路３１ａ，３１ｂから出た流体は旋回力を与えられて密閉容器１の内壁面に衝突し、吐出ガス旋回領域３５内を旋回する。吐出ガスに含まれた潤滑油は旋回流により遠心分離され、下方の油戻し空間１ｄに流れ、吐出ガスは旋回しながら上昇する。油戻し空間１ｄに流れた潤滑油は、固定スクロール２と密閉容器１の外筒１ａとの隙間を通って密閉容器１の底部の油溜り１７に戻される。

吐出ガス流路３１ａ，３１ｂから出た流体は密閉容器１の内壁面に衝突し、吐出パイプ１５側に向かう方向の旋回流となるが、その際、旋回流によって遠心分離された潤滑油が再び吐出ガスの流れに乗って舞い上がり、吐出パイプから冷凍サイクルに流出する可能性がある。これを抑制するための手段について以下説明する。

図４は図１における密閉形スクロール圧縮機の上部拡大図である。図４において、密閉容器１の上蓋１ｂは、端部１ｂ１が外筒１ａの周囲から立ち上がり、周囲の一部が外筒１ａの周囲に固定されている。また、上蓋１ｂには、端部１ｂ１の内周側に位置し、端部１ｂ１から内周側の中央に向かって盛り上がるように蓋部１ｂ２が形成されており、端部１ｂ１と蓋部１ｂ２との間には、端部１ｂ１から蓋部１ｂ２がある内周側に向かって曲げられた曲面部１ｂ３が形成されている。

本実施例においては、吐出ガス流路３１ａ，３１ｂから吐出された吐出ガスが衝突する位置に上蓋の曲面部１ｂ３を配置している。特に、吐出ガス流路３１ａ，３１ｂを形成する遮蔽板３０の上端内面の吐出方向延長線Ｌ１上に曲面部１ｂ３を位置させている。

曲面部１ｂ３の接線をＬ２とした時、曲面部１ｂ３の接線Ｌ２は、遮蔽板３０の上端内面の吐出方向延長線Ｌ１に対し、上蓋１ｂ（外筒１ａ）の内周側に向かうように傾斜角αだけ傾斜している。傾斜角αは９０°より小さく（α＜９０°）、さらに４５°より小さく（α＜４５°）するのが好ましい。

次に動作について説明する。電動機７に通電されると、ロータ７ｂが回転し、クランク軸４が回転する。クランク軸４の回転により旋回スクロース３が旋回運動を開始する。吸入ポート２ａから吸入された冷媒は、固定スクロール２と旋回スクロール３のスクロールラップによって形成される圧縮室に流入して高温高圧のガスに圧縮され、吐出ポート２ｂから吐出した吐出ガスは吐出空間３１から吐出ガス流路３１ａ，３１ｂへと導かれる。吐出ガス流路３１ａ，３１ｂから出た流体は密閉容器１の内壁面に衝突し、吐出パイプ１５側に向かう方向の旋回流となる。旋回流によって遠心分離された潤滑油は、曲面部１ｂ３に衝突する。曲面部１ｂ３の接線Ｌ２と遮蔽板３０の上端内面の吐出方向延長線Ｌ１とで成す上側の傾斜角は鋭角に形成されているので、旋回流によって遠心分離された潤滑油は吐出ガスの流れに乗って舞い上がり難くなり、下方の油戻し空間１ｄに流れる。

本実施例によれば、吐出ガスから分離した潤滑油の舞い上がりを抑制し、効率よく油溜りに戻すことができる。
＜変形例＞
図５に本発明の変形例について説明する。図５は図４の変形例である。共通する構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図５において、図４と異なるところは、上蓋１ｂの曲面部１ｂ３に代えて、斜面部１ｂ４としたところにある。

図５において、密閉容器１の上蓋１ｂは、端部１ｂ１が外筒１ａの周囲から立ち上がり、周囲の一部が外筒１ａの周囲に固定されている。また、上蓋１ｂには、端部１ｂ１の内周側に位置した蓋部１ｂ２が形成されており、端部１ｂ１と蓋部１ｂ２との間には、端部１ｂ１から蓋部１ｂ２がある内周側に向かって傾斜した斜面部１ｂ４が形成されている。

変形例においては、吐出ガス流路３１ａ，３１ｂから吐出された吐出ガスが衝突する位置に上蓋の斜面部１ｂ４を配置している。特に、吐出ガス流路３１ａ，３１ｂを形成する遮蔽板３０の上端内面の吐出方向延長線Ｌ１上に斜面部１ｂ４を位置させている。

斜面部１ｂ４の内面は、遮蔽板３０の上端内面の吐出方向延長線Ｌ１に対し、上蓋１ｂ（外筒１ａ）の内周側に向かうように傾斜角αだけ傾斜している。傾斜角αは９０°より小さく（α＜９０°）、さらに４５°より小さく（α＜４５°）するのが好ましい。

吐出ガス流路３１ａ，３１ｂから出た流体は密閉容器１の内壁面に衝突し、吐出パイプ１５側に向かう方向の旋回流となる。旋回流によって遠心分離された潤滑油は、曲面部１ｂ３に衝突する。斜面部１ｂ４の内面と遮蔽板３０の上端内面の吐出方向延長線Ｌ１とで成す上側の傾斜角は鋭角に形成されているので、旋回流によって遠心分離された潤滑油は吐出ガスの流れに乗って舞い上がり難くなり、下方の油戻し空間１ｄに流れる。

変形例によれば、吐出ガスから分離した潤滑油の舞い上がりを抑制し、効率よく油溜りに戻すことができる。

なお、本発明は、上述した実施例に限定するものではなく、様々な変形例が含まれる。上述した実施例は本発明を分かり易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するものではない。

１…密閉容器、１ａ…外筒、１ｂ…上蓋、１ｂ１…端部、１ｂ２…蓋部、１ｂ３…曲面部、１ｂ４…斜面部、１ｃ…底蓋、１ｄ…油戻し空間、２…固定スクロール、２ａ…吸入ポート、２ｂ…吐出ポート、３…旋回スクロール、７…電動機、１１…密閉空間、１２…吸入パイプ、１５…吐出パイプ、１７…油溜り、２０…圧縮機構部、３０…遮蔽板、３１…吐出空間、３１ａ…吐出ガス流路、３１ｂ…吐出ガス流路、３５…吐出ガス旋回領域

Claims (8)

1. 旋回スクロール及び固定スクロールを備えた圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する電動機と、密閉空間を形成し、前記圧縮機構部と前記電動機を収容する密閉容器とを備え、
   前記密閉容器は、外筒と、前記外筒の上部を覆う上蓋と、前記外筒の底部を覆う底蓋とを備えた密閉型電動圧縮機であって、
   前記固定スクロールに形成された吐出ポートを覆い、前記吐出ポートから吐出された吐出ガスを前記密閉空間に導く吐出ガス流路を形成する遮蔽板を備え、
   前記上蓋は、前記外筒に固定される端部と、前記端部の内周側に配置された蓋部と、前記端部と前記蓋部とを接続し、前記端部から前記蓋部がある内周側に向かって曲げられた曲面部を備え、
   前記曲面部は前記吐出ガス流路から吐出された吐出ガスが衝突する位置に配置したことを特徴とする密閉型電動圧縮機。
2. 請求項１において、
   前記曲面部は、前記遮蔽板の上端内面の吐出方向延長線上に位置させたことを特徴とする密閉型電動圧縮機。
3. 請求項１において、
   前記曲面部の接線は、前記遮蔽板の上端内面の吐出方向延長線に対し、９０°より小さい角度にしたことを特徴とする密閉型電動圧縮機。
4. 請求項１において、
   前記曲面部の接線は、前記遮蔽板の上端内面の吐出方向延長線に対し、４５°より小さい角度にしたことを特徴とする密閉型電動圧縮機。
5. 旋回スクロール及び固定スクロールを備えた圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する電動機と、密閉空間を形成し、前記圧縮機構部と前記電動機を収容する密閉容器とを備え、
   前記密閉容器は、外筒と、前記外筒の上部を覆う上蓋と、前記外筒の底部を覆う底蓋とを備えた密閉型電動圧縮機であって、
   前記固定スクロールに形成された吐出ポートを覆い、前記吐出ポートから吐出された吐出ガスを前記密閉空間に導く吐出ガス流路を形成する遮蔽板を備え、
   前記上蓋は、前記外筒に固定される端部と、前記端部の内周側に配置された蓋部と、前記端部と前記蓋部とを接続し、前記端部から前記蓋部がある内周側に向かって傾斜した斜面部を備え、
   前記斜面部は前記吐出ガス流路から吐出された吐出ガスが衝突する位置に配置したことを特徴とする密閉型電動圧縮機。
6. 請求項５において、
   前記斜面部は、前記遮蔽板の上端内面の吐出方向延長線上に位置させたことを特徴とする密閉型電動圧縮機。
7. 請求項５において、
   前記斜面部の接線は、前記遮蔽板の上端内面の吐出方向延長線に対し、９０°より小さい角度にしたことを特徴とする密閉型電動圧縮機。
8. 請求項５において、
   前記斜面部の接線は、前記遮蔽板の上端内面の吐出方向延長線に対し、４５°より小さい角度にしたことを特徴とする密閉型電動圧縮機。

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