(57)【要約】【課題】バランスウエイトを軽量且つ小型にすることができ、コストの低減及び圧縮機のコンパクト化を実現できる流体機械を提供すること。【解決手段】密閉されたハウジング(1)内の上側にスクロールユニット(6)、下側に電動機(4)が配設され、当該スクロールユニット及び電動機を連結する回転軸(8)が主軸受(76)を介して主軸フレーム(70)により軸支されており、電動機及び主軸フレームの間で、上側が開口した有底筒状をなし底部(78b)がロータ(30)の上面に固定されたロータカバー(78)が設けられ、ロータカバーの筒部(78b)外周にバランスウエイト(82)を設ける。【選択図】図３
2009209824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉された容器内に設けられた回転軸と、
前記回転軸に一体に設けられたロータ、及び該ロータの外周に位置し前記容器に固定されたステータからなり、通電によりロータを回転させる電動機と、
前記容器内で前記電動機より一側に設けられており、前記回転軸と偏心して連結された可動渦巻体を有し、前記回転軸の回転に伴い該可動渦巻体が公転運動することで、作動流体の吸引、圧縮、吐出を行うスクロールユニットと、
前記電動機及び前記スクロールユニットの間に配設され、前記スクロールユニットを支持するとともに、他側端部にて軸受部材を介して前記回転軸を支持するフレーム部材と、を備えた流体機械であって、
前記電動機及び前記フレーム部材の間で、一側が開口した有底筒状をなし、底部が前記電動機のロータの一側面に固定されたカバー部材と、
該カバー部材の筒部外周に設けられたバランスウエイトと、
を備えることを特徴とする流体機械。
【請求項２】
前記カバー部材は、底部が前記フレーム部材の他側端と近接し、筒部が前記フレーム部材の他側端部分を覆うよう配設されることを特徴とする請求項１記載の流体機械。
【請求項３】
前記バランスウエイトは、回転軸の軸心に対して前記可動渦巻体が偏心している方向と逆側に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体機械に係り、詳しくは回転軸に偏心して設けられた可動渦巻体を有するスクロール型圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体機械として、密閉容器内の下側に配設された電動機と上側に配設されたスクロールユニットが回転軸を介して連結され、電動機により回転軸を回転させることでスクロールユニットを駆動して冷媒を圧縮する所謂スクロール型圧縮機がある。
当該圧縮機のスクロールユニットは、互いに協働する渦巻ラップを備えた固定渦巻体と可動渦巻体とから構成されている。当該可動渦巻は回転軸から偏心した偏心軸部を介して連結され、当該回転軸の回転に伴い公転運動するものである。
【０００３】
しかし、当該可動渦巻体が公転運動すると、当該可動渦巻体の慣性力により圧縮機に振動を生じさせるため、従来は当該慣性力に対抗するように回転軸と一体に回転する電動機のロータの上側または下側等にバランスウエイトを設け、振動を打ち消していた。
具体的には、ロータ（回転子）の上側にて、焼嵌め若しくは圧入によって回転軸に取り付けられ、上部がフレーム部材（支持フレーム）の軸受部外周に位置するバランスウエイトを備えたスクロール圧縮機がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−７４４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示された技術では、バランスウエイトの下部においては回転軸に当接しており、上部においても回転軸に近接した構成をなしている。
このようにバランスウエイトを回転軸周りに設ける構成、即ちバランスウエイトが回転軸心に近接した構成では、可動渦巻体の公転運動に対抗する慣性力を発生させるためには重いバランスウエイトを必要とするため、当該バランスウエイトが大型化するという問題がある。
【０００５】
さらに、回転軸周りにバランスウエイトが設ける構成であると、フレーム部材と電動機のロータとの間で、当該バランスウエイトを配設する分のスペースが必要となることから、回転軸が長くなる。
このようなことから特許文献１のような構成は、バランスウエイトの材料コストが増加したり、圧縮機が大型化するため好ましくない。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、バランスウエイトを軽量且つ小型にすることができ、コストの低減及び圧縮機のコンパクト化を実現できる流体機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した目的を達成するために、請求項１の流体機械では、密閉された容器内に設けられた回転軸と、前記回転軸に一体に設けられたロータ、及び該ロータの外周に位置し前記容器に固定されたステータからなり、通電によりロータを回転させる電動機と、前記容器内で前記電動機より一側に設けられており、前記回転軸と偏心して連結された可動渦巻体を有し、前記回転軸の回転に伴い該可動渦巻体が公転運動することで、作動流体の吸引、圧縮、吐出を行うスクロールユニットと、前記電動機及び前記スクロールユニットの間に配設され、前記スクロールユニットを支持するとともに、他側端部にて軸受部材を介して前記回転軸を支持するフレーム部材とを備えた流体機械であって、前記電動機及び前記フレーム部材の間で、一側が開口した有底筒状をなし、底部が前記電動機のロータの一側面に固定されたカバー部材と、該カバー部材の筒部外周に設けられたバランスウエイトとを備えることを特徴としている。
【０００８】
請求項２の流体機械では、請求項１において、前記カバー部材は、底部が前記フレーム部材の他側端と近接し、筒部が前記フレーム部材の他側端部分を覆うよう配設されることを特徴としている。
請求項３の流体機械では、請求項１または２において、前記バランスウエイトは、回転軸の軸心に対して前記可動渦巻体が偏心している方向と逆側に設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
上記手段を用いる本発明の請求項１の流体機械によれば、密閉された容器内の一側にスクロールユニット、他側に電動機が配設され、当該スクロールユニット及び電動機を連結する回転軸が軸受部材を介してフレーム部材により軸支されている流体機械であって、電動機及びフレーム部材の間で、一側が開口した有底筒状をなし底部がロータの一側面に固定されたカバー部材が設けられており、当該カバー部材の筒部外周にバランスウエイトを設ける。
【００１０】
つまり、バランスウエイトをロータや回転軸に直接設けるものではなく、有底円筒状のロータカバーという別部材を介して設けることとする。
このように、バランスウエイトをロータカバーの筒部外周に設けることで、当該バランスウエイトは回転軸に対して径方向に離間することとなり、軽量であっても可動渦巻体の公転運動に対抗する慣性力を十分に発生させることができる。
【００１１】
これにより、バランスウエイトを軽量且つ小型にすることができ、コストの低減及び圧縮機のコンパクト化を図ることができる。
請求項２の流体機械によれば、カバー部材は、筒部一側端がフレーム部材の軸受部材の外周側に位置する。
つまり、回転軸周り近傍にバランスウエイトを設けないことで、カバー部材内側にスペースを確保することができ、当該スペースを利用し筒部がフレーム部材の他側端部を覆うよう配設する。そして、カバー部材の底部、即ちロータの一側面をフレーム部材及び軸受部材の下端に近接するよう当該カバー部材を配設する。
【００１２】
これにより、電動機とフレーム部材との間隔を狭め、圧縮機の回転軸方向の長さを短縮することができ、圧縮機をよりコンパクト化させることができる。
請求項３の流体機械によれば、バランスウエイトは、回転軸の軸心に対して可動渦巻体が偏心している方向と逆側に設ける。
これにより、可動渦巻体の公転運動に対抗する慣性力を効率よく発生させることができ、より確実に圧縮機の振動を緩和させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１には本発明に係る流体機械の実施形態であるスクロール型圧縮機の全体断面図、図２にはが示されており、以下これらの図に基づき説明する。
圧縮機１（流体機械）は、冷凍空調装置やヒートポンプ式給湯機等の冷凍回路に組み込まれるスクロール型圧縮機である。当該冷凍回路は、作動流体の一例である二酸化炭素（ＣＯ２）冷媒（以下、冷媒と称する）が循環する経路を備え、当該経路に介装される圧縮機１は冷媒を吸入して圧縮した後、経路下流側に向けて吐出するものである。
【００１４】
圧縮機１は、主として、密閉されたハウジング（密閉容器）２、当該ハウジング２内の下側に配設された電動機４、上側に配設されたスクロールユニット６（スクロールユニット）、並びに当該電動機４及びスクロールユニット６を連結する回転軸８から構成されている。
詳しくは、ハウジング２は、上下に延びた円筒状の胴部１０の上側（一側）及び下側（他側）に上蓋１２及び下蓋１４が気密に嵌合されている。そして、胴部１０外周の上部には上記冷媒が循環する経路上流側を形成する吸入管１６が接続されており、上蓋１２には上下貫通し経路上流側の下流側を形成する吐出管１８が設けられている。
【００１５】
また、ハウジング２内の下部には副軸フレーム２０により区画されて、オイルが貯留された貯油室２２が形成されている。
そして、当該副軸フレーム２０の上面視中央部には副軸受２４が設けられており、当該副軸受２４を介して回転軸８の下端が回転自在に軸支されている。
回転軸８は上下方向に延びており、当該回転軸８の外周下部には、電動機４が設けられている。
【００１６】
電動機４は、回転軸８の外周に設けられたロータ３０、及び当該ロータ３０の外周に配設されたステータ３２から構成されている。
ロータ３０は、永久磁石を有しており、回転軸８と一体に回転するよう設けられている。また当該ロータ３０の適宜位置には上下方向に貫通したロータ油路３０ａが形成されている。
【００１７】
ステータ３２は、外周の一部がハウジング２の胴部１０の内周と当接して圧入固定されている。当該ステータ３２の内部には円周方向にコイル３４が並設されている。
このような構成の電動機４は、ステータ３２のコイル３４に通電されることで、当該コイル３４の磁界の回転に伴いロータ３０及び回転軸８を回転させる機能を有している。
一方、回転軸８の上部、即ち電動機４の上方には、スクロールユニット６が設けられている。
【００１８】
当該スクロールユニット６は、回転軸８と連結された可動渦巻体４０、及び当該可動渦巻体４０の上方に配設された固定渦巻体４２から構成されている。
可動渦巻体４０は、可動鏡板４４の上面に、上方に延び上面視においてインボリュート曲線を形成する可動渦巻ラップ４６が形成されている。また、可動鏡板４４の下面中央には下方に筒状に突出したボス部４４ａが形成されている。そして、当該ボス部４４ａは偏心軸受４８を介して、回転軸８の上端部分において当該回転軸８軸心から偏心した偏心軸部８ａに回転自在に支持されている。
【００１９】
固定渦巻体４２は、固定鏡板５０の下面に上記可動渦巻ラップ４６と対応し上面視においてインボリュート曲線を形成するよう下方に延びた固定渦巻ラップ５２を有している。また、当該固定鏡板５０には、上記吸入管１６と連通する吸入孔５４と、上面視中央部にて上下に貫通した吐出孔５６が穿設されている。
また、固定鏡板５０の上面には、当該固定鏡板５０上面を覆い、上面視略中央部から外周側に亘って凸状に膨出した吐出室５８を形成する吐出ヘッド６０が設けられている。吐出室５８内には、固定鏡板５０上面に固定され、吐出孔５６の開閉を行う吐出弁６２が設けられている。
【００２０】
このように構成されたスクロールユニット６では、可動渦巻体４０が回転軸８の回転に伴い公転運動することで、可動渦巻ラップ４６が固定渦巻ラップ５２と協働し、径方向外側から中心に向けて移動しつつ容積を減少させる圧縮室が形成される。つまり、吸入管１６からの冷媒が吸入孔５４を通して当該圧縮室に吸入され、圧縮された冷媒が吐出孔５６を通して吐出室５８に吐出されるよう構成されている。
【００２１】
また、当該スクロールユニット６は主軸フレーム７０（フレーム部材）に支持されている。
当該主軸フレーム７０は、下方に向かうにつれ段階的に径の縮小した筒形状をなしており、上部外周の一部が胴部１０内周に圧入固定されている。また、当該上部外周の上面が上記スクロールユニット６の固定鏡板５０の下面外周と当接し、内部の台座部７２が可動鏡板４４の下面と摺動可能に当接されている。なお、当該台座部７２には、可動鏡板４４の外周縁下面部分に設けられた自転阻止ピン４４ｂの係合する自転阻止溝７４が形成されている。
【００２２】
また、主軸フレーム７０の下部においては、回転軸８が主軸受７６（軸受部材）を介して回転自在に軸支されている。
一方、ロータ３０の上面には、上記主軸フレーム７０の下部よりも大径であり、上方に開放した有底筒状のロータカバー７８（カバー部材）が設けられている。
詳しくは、当該ロータカバー７８の筒部７８ａ上端は、回転軸８の軸方向において主軸フレーム７０の主軸受７６中央位置まで延び、当該主軸フレーム７０の下端部を覆うように配設されている。
【００２３】
そして、当該ロータカバー７８の底部７８ｂは、上記主軸フレーム７０及び主軸受７６の下端と近接しており、適宜位置においてロータ３０を上下に貫通するかしめピン８０により固定されている。なお、ロータカバー７８の底部７８ｂには、ロータ油路３０ａと対応して貫通孔７８ｃが穿設されている。
また、当該ロータカバー７８の筒部７８ａの外周面上部の一部には上面視円弧状のバランスウエイト８２が設けられている。
【００２４】
当該バランスウエイト８２は、回転軸８の軸心に対して偏心軸部８ａの形成されている方向とは逆側に設けられている。そして、当該バランスウエイト８２は、ロータカバー７８の筒部７８ａ外周面上部から、さらに外周方向に延びてロータ３０より外周側、即ちステータ３２上面位置まで延びている。
以下このように構成された本発明に係る流体機械の作用について説明する。
【００２５】
圧縮機１は、電動機４のステータ３２のコイル３４に通電することでロータ３０とともに回転軸８が回転する。そして、当該回転に伴いスクロールユニット６の可動渦巻体４０が公転運動することで、径方向外側から中心に向けて移動しつつ容積を減少させる圧縮室が形成され、冷媒の吸引、圧縮、吐出が行われる。
また、ロータ３０が回転することで、ロータカバー７８を介してバランスウエイト８２が回転する。
【００２６】
当該バランスウエイト８２の回転により生じる慣性力は、回転軸８の軸心に対して逆側に位置する可動渦巻体４０の公転運動により生じる慣性力と逆方向に作用し、当該可動渦巻体４０の公転運動により生じる振動を打ち消すこととなる。
このように圧縮機１の振動を緩和する当該バランスウエイト８２は、回転軸８周り近傍に設けられるものではなく、ロータカバー７８を介し、当該ロータカバー７８の筒部７８ａ外周に設けられることから、当該ロータカバー７８内側にスペースが確保されている。そして、ロータカバー７８は、当該スペースに主軸フレーム７０下端部及び主軸受７６が位置するよう、当該主軸フレーム７０の下端部分を覆うように筒部７８ａが配設され、底部７８ｂは主軸フレーム７０及び主軸受７６の下端に近接して配設されている。
【００２７】
これにより、電動機４と主軸フレーム７０との間隔を狭め、圧縮機１の回転軸方向の長さを短縮することができる。
さらに、バランスウエイト８２は、回転軸８の軸心に対して可動渦巻体４０が偏心している方向と逆側に設けられていることで、可動渦巻体４０の公転運動に対抗する慣性力を効率よく発生させることができ、より確実に圧縮機１の振動を緩和させることができる。
【００２８】
以上のことから本発明に係る流体機械では、バランスウエイト８２を軽量且つ小型にすることができ、コストの低減及び圧縮機のコンパクト化を図ることができる。
以上で本発明に係る流体機械の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では、流体機械として冷凍空調装置やヒートポンプ式給湯機等の冷凍回路に組み込まれる二酸化炭素冷媒を使用した密閉型のスクロール圧縮機について説明しているが、本発明は当該圧縮機に限るものではなく、他の作動流体を使用した圧縮機または膨張機であっても構わない。
【００２９】
また、上記実施形態では、バランスウエイト８２は上面視円弧状をなしているが、当該形状に限られるものではない。またバランスウエイトの数もこれに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る流体機械の実施形態であるスクロール型圧縮機の全体断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  圧縮機（流体機械）
１０  ハウジング（容器）
４  電動機
６  スクロールユニット（スクロールユニット）
８  回転軸
８ａ  偏心軸部
３０  ロータ
４０  可動渦巻体
４２  固定渦巻体
４８  偏心軸受
７０  主軸フレーム（フレーム部材）
７６  主軸受（軸受部材）
７８  ロータカバー（カバー部材）
７８ａ  筒部
７８ｂ  底部
８２  バランスウエイト
【図１】
2009209824.tif 000003
【図２】
2009209824.tif 000004
【図３】
2009209824.tif 000005