特開 2021-127714 回転圧縮機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-127714(P2021-127714A)

(43)【公開日】2021年9月2日

(54)【発明の名称】回転圧縮機

(51)【国際特許分類】

   F04C 23/02 20060101AFI20210806BHJP

   F04C 29/00 20060101ALI20210806BHJP

   F04C 18/356 20060101ALI20210806BHJP

   F04C 29/12 20060101ALI20210806BHJP

【ＦＩ】

   F04C23/02 G

   F04C29/00 H

   F04C18/356 Q

   F04C29/12 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2020-22316(P2020-22316)

(22)【出願日】2020年2月13日

(71)【出願人】

【識別番号】517403558

【氏名又は名称】瀋陽中航機電三洋制冷設備有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100062225

【弁理士】

【氏名又は名称】秋元 輝雄

(74)【代理人】

【識別番号】100186060

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】100145458

【弁理士】

【氏名又は名称】秋元 正哉

(72)【発明者】

【氏名】西川 剛弘

(72)【発明者】

【氏名】斎藤 隆泰

(72)【発明者】

【氏名】比留間 義明

【テーマコード（参考）】

3H129

【Ｆターム（参考）】

3H129AA04

3H129AA14

3H129AA32

3H129AB03

3H129BB01

3H129BB21

3H129BB43

3H129CC04

3H129CC08

3H129CC17

3H129CC24

(57)【要約】      （修正有）

【課題】電動部の高出力を図るためステータやロータの厚みを増やした場合でも、大幅なコスト高騰をもたらさず、且つロータの回転軸を適切に支持できる回転圧縮機を提供する。
【解決手段】回転圧縮機１は、ステータ１１、ロータ１２、ロータ１２の回転軸１３を備える電動部１０と、電動部１０より頂方側に配設される回転圧縮機構部２０と、回転圧縮機構部２０の底方側の端部から電動部１０側に延出し、電動部１０より頂方側の位置で回転軸１３を支持する第１の軸受部５２と、電動部１０より底方側の位置で回転軸１３を支持する第２の軸受部６０とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステータと、ロータと、前記ロータの回転軸とを備える電動部と、
前記回転軸によって駆動される回転圧縮機構部と、
前記電動部が前記回転圧縮機構部より底方側に配設されるよう、前記電動部と前記回転圧縮機構部とを収容する容器と、
前記回転圧縮機構部の底方側の端部から前記電動部側に延出し、前記電動部より頂方側の位置で前記回転軸を支持する第１の軸受部と、
前記電動部より底方側の位置で前記回転軸を支持する第２の軸受部と
を備える回転圧縮機。

【請求項2】

前記回転圧縮機構部は、
圧縮室を内部に備えるシリンダ部と、
前記圧縮室に収容されると共に、前記回転軸の回転に伴い前記圧縮室の内側面に沿って偏芯回転するローラと、
前記ローラの外側面に当接し、前記圧縮室を低圧室と高圧室に区画するベーンと、
前記圧縮室から前記シリンダ部の径方向外側に向けて延設され、前記ベーンを挿し込むスロット部と、
前記シリンダ部の頂方側の端面に装着される第１の枠体と、
を備え、
前記回転軸は、軸方向に沿って形成される第１のオイル流路を備え、
前記第１のオイル流路の底方側の端部は、容器底方に貯留された潤滑用のオイルに臨み、
前記第１のオイル流路の頂方側の端部は、前記第１の枠体と対向し、
前記第１の枠体は、前記第１のオイル流路を通過したオイルを前記スロット部に供給するための第２のオイル流路を備える
請求項１に記載の回転圧縮機。

【請求項3】

更に、容器外から前記回転圧縮機構部に冷媒を供給する冷媒吸入管を備え、
前記冷媒吸入管は、前記回転圧縮機構部の頂方側から前記回転圧縮機構部と接続する
請求項１又は２に記載の回転圧縮機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転圧縮機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、例えば空調機器用の圧縮機として、特許文献１や特許文献２に開示される回転圧縮機が提供されている。回転圧縮機は、ステータ、ロータ、ロータの回転軸を備える電動部と、電動部によって駆動される回転圧縮機構部とを備える。また、電動部及び回転圧縮機構部は、筒状の密閉容器内に上下並んだ状態で配設される。

【0003】

ここで、特許文献１に開示される電動部は、回転圧縮機構部より容器頂方側に配設される。これに対して、特許文献２に開示される電動部は、回転圧縮機構部より容器底方側に配設される。また、特許文献１，２に開示される電動部の双方は、回転圧縮機構部における電動部と対向する側の端部から電動部に向けて延出する１つの軸受部によって支持される。すなわち、双方の電動部において、回転軸の回転圧縮機構部に連結される側の端部のみが、軸受部によって支持される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５−６８２６２号公報

【特許文献2】特開平２−２２７５６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、電動部に備わるステータ及びロータとして、上下に積層された複数の電磁鋼板を用いるものが例示される。このような構造を備えた電動部の高出力化（例えば、電動部のトルク向上）を図る場合、積層される電磁鋼板の数を増やしてステータやロータの厚みを増やす方法が採用される。

【0006】

しかしながら、この方法を用いる場合、より長尺な軸受部や剛性の高い回転軸を用いなければ、厚みの増えたロータの回転時に回転軸を適切に支持することができない。しかしながら、軸受部の長尺化や回転軸の高剛性化は、電動部のコスト向上をもたらす。また、ロータの厚みが増えるに従い、ロータ及び回転軸が回転中心に対して振動する、所謂振れ回りが起こる可能性が高まる。その結果、回転圧縮機の信頼性が低下する。

【0007】

これに対して、ステータとロータとの間隙を増やせば、ロータの振れ回りが生じてもロータとステータとの接触を避けることができる。しかしながら、ロータとステータとの間隙が増えることで、ステータからロータに伝わる磁気エネルギーが間隙の距離分減衰するため、ロータの回転性能が損なわれる。

【0008】

また、電動部の高出力化を図る他の方法として、ステータやロータを拡径する方法が挙げられる。しかしながら、この方法も、ステータ及びロータの体積が増える分、電動部のコスト向上をもたらす。それに加え、容器の幅寸法を増やさなければ電動部を収容できないため、回転圧縮機の省スペース化が阻害される。

【0009】

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、電動部の高出力を図るためにステータやロータの厚みを増やしても、大幅なコスト高騰をもたらさず、且つロータの回転軸を適切に支持できる回転圧縮機の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明に係る回転圧縮機は、
ステータと、ロータと、前記ロータの回転軸とを備える電動部と、
前記回転軸によって駆動される回転圧縮機構部と、
前記電動部が前記回転圧縮機構部より底方側に配設されるよう、前記電動部と前記回転圧縮機構部とを収容する容器と、
前記回転圧縮機構部の底方側の端部から前記電動部側に延出し、前記電動部より頂方側の位置で前記回転軸を支持する第１の軸受部と、
前記電動部より底方側の位置で前記回転軸を支持する第２の軸受部と
を備える。

【0011】

本発明のこの態様によれば、電動部より頂方側に配設される第１の軸受部及び電動部より底方側に配設される第２の軸受部の双方によって、ロータの回転軸が支持されるため、ロータの厚みを増やした場合であっても、長尺な軸受や剛性の高い回転軸を用いる必要がない。

【0012】

それに加えて、本発明のこの態様によれば、電動部が回転圧縮機構部より底方側に配設されるため、高重量の電動部を容器中央寄りに配置することができる。その結果、電動部が回転圧縮機構部より容器頂方側に配設される従来の回転圧縮機に比べて、重心位置を下げることができることから、ロータ回転時の振動を抑制することができる。

【0013】

また、本発明に係る回転圧縮機において、
前記回転圧縮機構部は、
圧縮室を内部に備えるシリンダ部と、
前記圧縮室に収容されると共に、前記回転軸の回転に伴い前記圧縮室の内側面に沿って偏芯回転するローラと、
前記ローラの外側面に当接し、前記圧縮室を低圧室と高圧室に区画するベーンと、
前記圧縮室から前記シリンダ部の径方向外側に向けて延設され、前記ベーンを挿し込むスロット部と、
前記シリンダ部の頂方側の端面に装着される第１の枠体と、
を備え、
前記回転軸は、軸方向に沿って形成される第１のオイル流路を備え、
前記第１のオイル流路の底方側の端部は、容器底方に貯留された潤滑用のオイルに臨み、
前記第１のオイル流路の頂方側の端部は、前記第１の枠体と対向し、
前記第１の枠体は、前記第１のオイル流路を通過したオイルを前記スロット部に供給するための第２のオイル流路を備える
ことが好ましい。

【0014】

本発明のこの態様によれば、第１の枠体に形成される第２のオイル流路を通じてベーンを収容するスロット部に直接オイルを供給できるため、ベーンの潤滑性を保つために十分な量のオイルをスロット部に適宜供給することができる。

【0015】

更に、本発明に係る回転圧縮機は、
容器外から前記回転圧縮機構部に冷媒を供給する冷媒吸入管を備え、
前記冷媒吸入管は、前記回転圧縮機構部の頂方側から前記回転圧縮機構部と接続する
ことが好ましい。

【0016】

本発明のこの態様によれば、回転圧縮機構部が電動部より頂方側に配設されるため、回転圧縮機構部の頂方側から冷媒吸入管を接続することができる。その結果、回転圧縮機構部において、冷媒吸入管との接続箇所と圧縮室との距離を短縮することができ、冷媒を効率良く圧縮室に送り込むことができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明に係る回転圧縮機によれば、電動部の高出力を図るためステータやロータの厚みを増やした場合であっても、大幅なコスト高騰をもたらさず、且つロータの回転軸を適切に支持できる回転圧縮機できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本実施形態に係る回転圧縮機の垂直断面図。

【図2】本実施形態に係る回転圧縮機の主要部を拡大した部分垂直断面図。

【図3】本実施形態に係る回転圧縮機の平面図。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る回転圧縮機を詳細に説明する。まず、図１を参照して、本実施形態に係る回転圧縮機１の全体構成を説明する。ここで、図１は、本実施形態に係る回転圧縮機１の垂直断面図である（図３に示される断面指示線ＡＯＢで回転圧縮機１を垂直に切断した場合の断面図。）。

【0020】

図１に示されるように、本実施形態に係る回転圧縮機１は、電動部１０、回転圧縮機構部２０を備える。電動部１０及び回転圧縮機構部２０は、容器本体部３１、蓋部３２を備える鋼板製の密閉容器３０に収容される。なお、図示される回転圧縮機１は縦置型であるが、これに限られない。本発明に係る回転圧縮機は、横置型の回転圧縮機にも適用することもできる。

【0021】

本実施形態における電動部１０は、ステータ１１と、ロータ１２と、ロータ１２の回転軸１３とを備えるブラシレスＤＣモータである。ここで、ステータ１１は、略円柱状の空域が内側に形成される平面視ドーナッツ形状の複数の電磁鋼板を高さ方向に積層した積層体１１ａと、積層体１１ａに備わる歯部に集中巻き方式で巻着されるステータコイル１１ｂとを備える。

【0022】

ステータコイル１１ｂは、容器３０の蓋部３２に装着されるターミナル３３と電気的に接続される。ターミナル３３からステータコイル１１ｂに電力が供給されると、ステータコイル１１ｂに電流が流れる。これにより、ロータ１２に作用する回転磁界が生成され、ロータ１２が回転する。

【0023】

ロータ１２は、平面視略円形の複数の電磁鋼板を高さ方向に積層した積層体１２ａと、積層体１２ａ内に設けられる永久磁石とを備える。ロータ１２の積層体１２ａは、ステータ１１の内側に形成される円柱状の空域内に配設される。このとき、ステータ１１の歯部内端とロータ１２の外面との間に僅かな間隙が形成される。更に、ロータ１２の中央に、高さ方向に貫通する貫通孔１２ｂが形成される。回転軸１３は、貫通孔１２ｂに挿嵌され、ロータ１２を支持する。

【0024】

次に、本実施形態における回転圧縮機構部２０は、第１の回転圧縮要素２０ａと第２の回転圧縮要素２０ｂとを上下積み重ねた所謂２段式の回転圧縮機構部である。まず、第１の回転圧縮要素２０ａは、シリンダ部２１ａと、回転軸１３に一体形成された偏芯部２２ａと、偏芯部２２ａの外側面に周設されるローラ２３ａと、ローラ２３ａの外側面に当接するベーン２４ａと、ベーン２４ａを付勢するコイルスプリング２５ａとを備える。

【0025】

ここで、シリンダ部２１ａは、上下に貫通する圧縮室２６ａを備える。この圧縮室２６ａ内に、偏芯部２２ａ及びローラ２３ａが収容される。更に、ベーン２４ａの内端側は、圧縮室２６ａ内に臨み、圧縮室２６ａ内を低圧室と高圧室とに区画する。

【0026】

また、シリンダ部２１ａは、その上下に貫通し且つ圧縮室２６ａからシリンダ部２０ａの径方向外側に向けて延設される縦溝状のスロット部２７ａを備える。コイルスプリング２５ａは、スロット部２７ａ内の外方寄りに収容されると共に、ベーン２４ａは、スロット部２７ａに外端側から挿し込まれる。

【0027】

更に、シリンダ部２０ａの上端面（容器頂方側の端面）に、第１の枠体４０が装着される。これに対して、シリンダ部２０ａの下端面（容器底方側の端面）に、第１の回転圧縮要素２０ａと第２の回転圧縮要素２０ｂとを隔てる中間仕切板４２が装着される。これにより、シリンダ２０ａに形成される圧縮室２６ａが閉塞される。

【0028】

前記構造の第１の回転圧縮要素２０ａにおいて、回転軸１３が回転すると、圧縮室２６ａ内で偏芯部２２ａ及びローラ２３ａが偏芯回転する。このとき、ローラ２３ａは、圧縮室２６ａの内側面に沿って偏芯回転する。また、ローラ２３ａの偏芯回転に伴い、ローラ２３ａの外側面に当接するベーン２４ａがスロット部２７ａ側に押し込まれる。更に、ローラ２３ａが偏芯回転すると、ベーン２４ａは、それまでとは逆方向に動き、スロット部２７ａ側に押し込まれる前の位置に戻る。

【0029】

ところで、冷媒は、容器３０の蓋部３２に形成された貫通孔から容器内に臨む冷媒吸入管３４を介して圧縮室２６ａの低圧室側に吸入される。低圧室側に吸入された冷媒は、ローラ２３ａ及びベーン２４ａの前記動作によって、高圧室側に移され圧縮される。また、高圧室内で圧縮された冷媒は、圧縮室２６ａに連通する第１の枠体４０内の流路（図示しない）を介して、吐出口４３から容器３０に向けて吐出される。

【0030】

回転圧縮機構部２０における第２の回転圧縮要素２０ｂも、第１の回転圧縮要素２０ａと同様に、圧縮室２６ｂを含むシリンダ部２１ｂと、偏芯部２２ｂと、ローラ２３ｂと、ベーン２４ｂと、コイルスプリング２５ｂと、スロット部２７ｂを備える。これら各部材の動作も、前述した第１の回転圧縮要素２０ａにおける各部材の動作と同様である。

【0031】

ここで、シリンダ部２０ｂの上端面（容器頂方側の端面）に、中間仕切板４２が装着される。これに対して、シリンダ部２０ｂの下端面（容器底方側の端面）に、第２の枠体５０が装着される。これにより、シリンダ２０ｂに形成される圧縮室２６ｂが閉塞される。

【0032】

圧縮室２６ｂで圧縮された冷媒は、圧縮室２６ｂに連通する第２の枠体５０内の流路（図示しない）を介して、吐出口５１から容器３０に向けて吐出される。本実施形態における回転圧縮機構部２０によれば、第１の回転圧縮要素２０ａで圧縮された冷媒と、第２の回転圧縮要素２０ｂで圧縮された冷媒とが、各々異なる流路から容器３０に吐出されるため、冷媒の圧力変動に起因する脈動を低減できる。その結果、前記脈動に基づく回転圧縮機構部２０の乱動（例えば、ジャンピング）や騒音を抑制することができる。

【0033】

容器３０内に吐出された圧縮後の冷媒は、容器３０の本体部３１に取り付けられた吐出管３５を介して、容器３０外に形成される冷媒流通回路に吐出される。なお、前述のように、本実施形態における回転圧縮機構部２０は、２段式の回転圧縮要素を備えるものであるが、回転圧縮機構部２０の態様はこれに限られない。回転圧縮機構部２０の他の態様として、単一の回転圧縮要素からなるものであってもよいし、３段以上に積み重なった回転圧縮要素を備えるものであってもよい。

【0034】

以上、電動部１０と回転圧縮機構部２０とを詳細に説明した。ここで、図１に示されるように、電動部１０は、回転圧縮機構部２０より容器３０の底方側に配設される。それに加えて、本実施形態に係る回転圧縮機１は、回転圧縮機構部２０の底方側の端部から電動部１０側に延出し、電動部１０より頂方側の位置で回転軸１３を支持する第１の軸受部５２と、電動部１０より底方側の位置で回転軸１３を支持する第２の軸受部６０とを更に備える。

【0035】

本実施形態において、第１の軸受部５２は、第２の回転圧縮要素２０ｂの下端面に装着された第２の枠体５０の中央から容器底方側に向けて延出する。また、第２の軸受部６０は、容器３０の底に設けられたオイル溜め３６と対向する第３の枠体６１の中央から容器頂方側に向けて延出する。

【0036】

このように、回転軸１３は、電動部１０より頂方側に配設される第１の軸受部５２及び電動部１０より底方側に配設される第２の軸受部６０の双方によって支持される。これにより、ロータ１２の厚みを増やした場合であっても、長尺な軸受部や剛性の高い回転軸を用いる必要がない。すなわち、軸受に係るコストアップを避けながら、信頼性が担保された状態でロータ１２の厚みを増すことができる。そのため、大幅なコスト高騰をもたらさず、電動部１０の高出力化を図ることができる。

【0037】

それに加えて、本実施形態によれば、電動部１０が回転圧縮機構部２０より底方側に配設されるため、高重量の電動部１０を容器３０の中央寄りに配設することができる。その結果、電動部１０が回転圧縮機構部２０より頂方側に配設される従来の回転圧縮機に比べて、重心位置を下げることができることから、ロータ回転時の振動が抑制される。

【0038】

更に、回転圧縮機構部２０が電動部１０より容器頂方側に配設されるため、冷媒吸入管３４を回転圧縮機構部２０の頂方側から臨ませた状態で双方を接続することができる。これにより、回転圧縮機構部２０において、冷媒吸入管３４との接続箇所と圧縮室２６ａ，２６ｂとの距離を短縮することができる結果、冷媒を効率良く圧縮室２６ａ，２６ｂに送り込むことができる。

【0039】

次に、図２を参照して、本実施形態に係る回転圧縮機１のオイル流通構造を説明する。ここで、図２は、回転圧縮機１の主要部を拡大した部分垂直断面図である（図３に示される断面指示線ＡＯＣＤＥで回転圧縮機１を垂直に切断した場合の断面図。）。

【0040】

図２に示されるように、本実施形態に係る回転圧縮機１は、第１のオイル流路７０と第２のオイル流路８０とを備える。より詳しくは、第１のオイル流路７０は、一端側がオイル溜り３６（図１）に臨むと共に、他端側が回転軸１３の底方側の端部１３ａから回転軸１３の内部に挿し込まれる給油部７１と、回転軸１３の内部において、軸方向に沿い且つ回転軸１３の頂方側の端部１３ｂに掛けて形成される回転軸内流通路７２とを備える。図示されるように、回転軸内流通路７２の容器頂方側の端部は、第１の枠体４０に対向する。

【0041】

なお、オイル溜り３６に臨む給油部７１の一端側が第１のオイル流路７０の底方側の端部に対応する。また、回転軸内流通路７２の容器頂方側の端部が第１のオイル流路７０の頂方側の端部に対応する。更に、第１のオイル流路７０は、流路の外側に連通する横孔７３（例えば、図２において符号７３ａ，７３ｂ，７３ｃで示される横孔）を備えてもよい。

【0042】

オイル溜り３６に貯留されるオイルは、シリンダ部２１ａ，２１ｂの圧縮室２６ａ，２６ｂ内との差圧によって、給油部７１から回転軸内流通路７２の頂方側へ汲み上げられる。また、回転軸１３の遠心力によって汲み上げられたオイルは、横孔７３ａ，７３ｂ，７３ｃから回転軸１３の外側に排出される。

【0043】

これにより、横孔近傍の摺動部（例えば、ローラ２３ａと圧縮室２６ａの内側面、ローラ２３ｂと圧縮室２６ｂの内側面、回転軸１３と第１の軸受部５２の内側面、回転軸１３と第２の軸受部６０の内側面など）にオイルが供給される。これにより、前記摺動部が潤滑される。

【0044】

また、第２のオイル流路８０は、第１のオイル流路７０から供給されるオイルを流通させる流路であって、第１の枠体４０内に形成される。本実施形態における第２のオイル流路８０は、第１の枠体４０の略中央から径方向外側に向けて形成される。

【0045】

ここで、第２のオイル流路８０は、第１の回転圧縮要素２０ａにおけるスロット部２７ａと連通する。これにより、ベーン２４ａとスロット部２７ａとの間隙にオイルが供給され、ベーン２４ａの潤滑とシールが果たされる。

【0046】

また、第１の回転圧縮要素２０ａにおけるスロット部２７ａと第２の回転圧縮要素２０ｂにおけるスロット部２７ｂとは、中間仕切板４２を貫通する貫通孔４４を介して連通する。そのため、スロット部２７ａを通過したオイルは、スロット部２７ｂに至る。その結果、ベーン２４ｂとスロット部２７ｂとの間隙にオイルが供給され、ベーン２４ｂの潤滑とシールが果たされる。

【0047】

本実施形態によれば、第１の枠体４０に形成される第２のオイル流路８０を通じて、スロット部２７ａ，２７ｂに直接オイルを供給できる。そのため、ベーン２４ａ，２４ｂの潤滑性を保つために十分な量のオイルをスロット部２７ａ，２７ｂに供給することができる。

【産業上の利用可能性】

【0048】

本発明に係る回転圧縮機は、例えば、家庭用・業務用空調装置等に用いられる。ただし、その用途は、これに限られない。

【符号の説明】

【0049】

１・・・・・・・・・回転圧縮機
１０・・・・・・・・電動部
１１・・・・・・・ステータ
１２・・・・・・・ロータ
１３・・・・・・・ロータの回転軸
２０・・・・・・・・回転圧縮機構部
２１・・・・・・・シリンダ部
２２・・・・・・・偏芯部
２３・・・・・・・ローラ
２４・・・・・・・ベーン
２５・・・・・・・コイルスプリング
２６・・・・・・・圧縮室
２７・・・・・・・スロット部
３０・・・・・・・・容器
４０・・・・・・・・第１の枠体
５２・・・・・・・・第１の軸受部
６０・・・・・・・・第２の軸受部
７０・・・・・・・・第１のオイル流路
８０・・・・・・・・第２のオイル流路

【図1】

【図2】

【図3】