特開 2023-33954 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】P2023033954

(43)【公開日】2023-03-13

(54)【発明の名称】回転圧縮機

(51)【国際特許分類】

   F04C 29/02 20060101AFI20230306BHJP

   F04C 29/00 20060101ALI20230306BHJP

【ＦＩ】

F04C29/02 311B

F04C29/00 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021139947

(22)【出願日】2021-08-30

(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】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】佐藤 孝

(72)【発明者】

【氏名】西川 剛弘

(72)【発明者】

【氏名】吉田 浩之

(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

3H129AA13

3H129AA32

3H129AB03

3H129BB06

3H129CC04

3H129CC32

(57)【要約】

【課題】 本発明は、回転圧縮機構部に供給される潤滑油の給油過多が避けられることに加え、シャフトを小径化しても強度が担保される回転圧縮機の提供を目的とする。
【解決手段】 本発明に係る回転圧縮機は、前記課題を解決するため、密閉容器と、前記密閉容器内の一方側に配設される電動部と、前記密閉容器内の他方側に配設される回転圧縮機構部と、前記電動部と前記回転圧縮機構部とを接続するシャフトと、前記密閉容器内に貯留される潤滑油とを備え、前記回転圧縮機構部は、偏芯部と、前記偏芯部に装着されるローラと、前記ローラを収容するシリンダと、前記シリンダを閉塞すると共に、前記シャフトを支持するベアリングプレートとを備え、前記ベアリングプレートは、一端が前記潤滑油に臨み、他端が前記シリンダ内に連通する給油路を備えることを特徴とする。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

密閉容器と、
前記密閉容器内の一方側に配設される電動部と、
前記密閉容器内の他方側に配設される回転圧縮機構部と、
前記電動部と前記回転圧縮機構部とを接続するシャフトと、
前記密閉容器内に貯留される潤滑油と、
を備え、
前記回転圧縮機構部は、
前記シャフトの回転に伴い偏芯回転するローラと、
前記ローラを収容するシリンダと、
前記シリンダを閉塞すると共に、前記シャフトを支持するベアリングプレートと、
を備え、
前記ベアリングプレートは、一端が前記潤滑油に臨み、他端が前記シリンダ内に連通する給油路を備える
ことを特徴とする回転圧縮機。

【請求項2】

前記シャフトの回転角に応じて、前記給油路の開閉が切り替えられる
請求項１に記載の回転圧縮機。

【請求項3】

前記ベアリングプレートに、前記給油路が複数設けられると共に、
前記シャフトの回転角に応じて、前記複数の前記給油路のうちの少なくとも１つの給油路と、前記複数の前記給油路のうちの他の給油路とが、異なるタイミングで開く
請求項１又は２に記載の回転圧縮機。

【請求項4】

前記シャフトが、前記シャフトの内部で長さ方向に延びる給油路を含むシャフト内給油構造を備える
請求項１～３のいずれか一項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】

例えば空調機器用の圧縮機として、回転圧縮機が提供されている。回転圧縮機は、電動部と、電動部の回転軸に対応するシャフト（クランクシャフト）と接続し、電動部の動作によって駆動される回転圧縮機構部と、電動部や回転圧縮機構部を収容する密閉容器を備える。このような回転圧縮機は、例えば、下記特許文献１，２に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１１－１８２４２９号公報

【特許文献2】特表２０２０－５２６７０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１，２に示されるような一般の回転圧縮機において、例えば、回転圧縮機構部内の適宜箇所（回転するローラと、シリンダ、シャフト、主軸受（メインフレーム）、副軸受（ベアリングプレート）等との間の摺動領域）を潤滑する潤滑油が、密閉容器内に貯留されている。また、特許文献１に示されるように、シャフトの芯部に、潤滑油を供給する給油路が設けられると共に、給油路の内側に、金属板をねじったパドルと称される部材が取り付けられる。これにより、潤滑油は、シリンダ（圧縮室）内外の差圧やパドルの遠心力によって給油路内に吸引され、回転圧縮機構部内の前記適宜箇所に供給される。

【0005】

しかしながら、潤滑油の給油機構にパドルが含まれると、例えば、高速運転時など運転条件によっては、回転圧縮機構部に供給される給油量が過度に多くなる場合がある。また、近年、回転圧縮機の軽量化や摺動領域でのエネルギーロスを低減する等の観点から、シャフトが小径化されているところ、シャフト内に給油路を設ける従来の構造では、シャフトの強度を担保できないおそれがある。そのため、シャフトの強度を補うための設計が要求される。

【0006】

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、回転圧縮機構部に供給される潤滑油の給油過多が避けられることに加え、シャフトを小径化しても強度が担保され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】

【0007】

本発明に係る回転圧縮機は、
密閉容器と、
前記密閉容器内の一方側に配設される電動部と、
前記密閉容器内の他方側に配設される回転圧縮機構部と、
前記電動部と前記回転圧縮機構部とを接続するシャフトと、
前記密閉容器内に貯留される潤滑油と、
を備え、
前記回転圧縮機構部は、
前記シャフトの回転に伴い偏芯回転するローラと、
前記ローラを収容するシリンダと、
前記シリンダを閉塞すると共に、前記シャフトを支持するベアリングプレートと、
を備え、
前記ベアリングプレートは、一端が前記潤滑油に臨み、他端が前記シリンダ内に連通する給油路を備える
ことを特徴とする。

【0008】

本発明のこの態様によれば、一端が潤滑油に臨み、他端が回転圧縮機構部のシリンダ内に連通する給油路がベアリングプレートに設けられ、シリンダ内外の差圧によって、回転圧縮機構部（例えば、シリンダ内）に潤滑油を給油することができる。そのため、回転圧縮機構部に供給される潤滑油の給油過多を避けることができる。

【0009】

また、本発明のこの態様によれば、潤滑油が、ベアリングプレートに設けられた前記給油路を介して回転圧縮機構部に給油されるため、シャフト内に別途給油路を設けなくてもよい。そのため、シャフトが小径化されても、シャフトの強度が十分担保される。

【0010】

また、本発明に係る回転圧縮機において、
前記シャフトの回転角に応じて、前記給油路の開閉が切り替えられる
ことが好ましい。

【0011】

本発明のこの態様によれば、偏芯部に装着される偏芯回転要素（ローラやスラスト受け部等）とベアリングプレートとの摺動領域（例えば、ローラの動作過程において、ローラの下端面とベアリングプレートの上端面とが重なる領域）に給油路を臨ませることで、シャフトの回転角に応じて、給油路の開閉を切り替えることができる。すなわち、このような簡易な構造によって、回転圧縮機構部への給油量を制御することができる。

【0012】

更に、本発明に係る回転圧縮機において、
前記ベアリングプレートに、前記給油路が複数設けられると共に、
前記シャフトの回転角に応じて、前記複数の前記給油路のうちの少なくとも１つの給油路と、前記複数の前記給油路のうちの他の給油路とが、異なるタイミングで開く
ことが好ましい。

【0013】

本発明のこの態様によれば、前記偏芯回転要素とベアリングプレートとの摺動領域に複数の給油路をそれぞれ設けることで、シャフトの回転角に応じて、少なくとも１つの給油路と他の給油路とが異なるタイミングで開く。これにより、回転圧縮機構部に対して連続的に潤滑油を給油することができる。

【0014】

更に、本発明に係る回転圧縮機において、
前記シャフトが、前記シャフトの内部で長さ方向に延びる給油路を含むシャフト内給油構造を備えてもよい。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、回転圧縮機構部に供給される潤滑油の給油過多が避けられることに加え、シャフトを小径化しても強度が担保される回転圧縮機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本実施形態に係る回転圧縮機の垂直断面図。

【図2】本実施形態における回転圧縮機構部の部分断面図（図１のＡ－Ａ線で切断された部分断面図）。

【図3】本実施形態における給油量の推移を示すタイミングチャート。

【発明を実施するための形態】

【0017】

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、本発明の一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、回転圧縮機１の垂直断面図である。

【0018】

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、電動部１０によって駆動される回転圧縮機構部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。

【0019】

電動部１０は、密閉容器３０内の一方側（高さ方向上方側）に配設され、回転圧縮機構部２０は、密閉容器３０内の他方側（高さ方向下方側）に配設される。

【0020】

電動部１０は、ステータ１１と、ロータ１２と、シャフト１３（ロータ１２の回転軸に対応するクランクシャフト）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（ステータコア）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を備える。

【0021】

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。

【0022】

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（ロータコア）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。シャフト１３は、貫通孔１２ｂに挿嵌され、ロータ１２を支持する。

【0023】

次に、回転圧縮機構部２０は、図１に示されるように、シリンダ２１、偏芯部２２、ローラ２３、スラスト受け部２４等を備える。ここで、図１に示されるように、シリンダ２１は、上下に貫通する圧縮室２１１を内部に備える。また、シリンダ２１の上面及び下面の夫々に、シャフト１３を支持するメインフレーム２５とベアリングプレート２６が装着される。シリンダ２１（圧縮室２１１）の開口部は、メインフレーム２５及びベアリングプレート２６によって閉塞される。

【0024】

また、図１に示されるように、偏芯部２２は、圧縮室２１１内に収容されると共に、シャフト１３に一体形成される。更に、ローラ２３は、偏芯部２２の外側面に周設される。更に、ベーン（図示しない）は、シリンダ２１に形成される縦溝（ベーンスロット）内にスライド可能に配設されて圧縮室２１１に臨む。このとき、ベーンの内端は、ローラ２３の外側面に当接する。これにより、圧縮室２１１は、低圧室と高圧室とに区画される。更に、コイルスプリング（図示しない）は、前記縦溝の外方側に配置され、ベーンの外端を付勢する。

【0025】

前記構造の回転圧縮機構部２０において、シャフト１３が回転すると、圧縮室２１１内で偏芯部２２及びローラ２３が偏芯回転する。このとき、ローラ２３は、圧縮室２１１の内側面に沿って偏芯回転する。また、ローラ２３の偏芯回転に伴い、ローラ２３の外側面に当接するベーンがシリンダ２１の外方側に押し込まれる。ローラ２３が偏芯回転を続けると、ベーンは、それまでとは逆方向にスライド移動し、元の位置に戻る。

【0026】

なお、図示される回転圧縮機構部２０は、シリンダ２１を１つ備えるものであるが、シリンダの個数はこれに限られない。すなわち、回転圧縮機構部２０は、シリンダ２１を２つ以上備えるものであってもよい。

【0027】

更に、密閉容器３０内の最下部（他方側の端部）に形成されるオイル溜めに、例えば、回転圧縮機構部２０（シリンダ２１とローラ２３との摺動領域やローラ２３とメインフレーム２５、ベアリングプレート２６との摺動領域等）を潤滑するための潤滑油４０が貯留される。

【0028】

次に、図１に示されるように、シリンダ２１（圧縮室２１１）の他方側（本実施形態の場合、高さ方向下方側）の開口部を閉塞するベアリングプレート２６は、シリンダ２１に当接すると共に、幅方向に張り出すフランジ部２６１と、フランジ部２６１から下方側に延出し、シャフト１３を支持する軸受部２６２を含む。また、軸受部２６２に、高さ方向に沿って設けられる貫通路２６３（２６３ａ，２６３ｂ）が形成される。

【0029】

更に、貫通路２６３の一端が潤滑油４０に臨み、貫通路２６３の他端がシリンダ２１（ローラ２３の内径側）内に連通する。ここで、シリンダ２１（圧縮室２１１）内の低圧部の圧力は、潤滑油圧（シリンダ外圧）より低く、このとき、シリンダ２１（圧縮室２１１）とローラ２３の内径側とを繋ぐ、ローラ２３の例えば高さ方向最上部に形成されるクリアランスを通じてローラ２３の内径側圧力も降下する。これにより、貫通路２６３を介してローラ２３の内径側に引き揚げられた潤滑油４０がシリンダ２１（ローラ２３の内径側）内及び摺動部に吸い上げられる。すなわち、貫通路２６３は、シリンダ２１内に潤滑油を給油するための通路として機能する。そのため、貫通路を以下「給油路」と言う。

【0030】

本実施形態によれば、ベアリングプレート２６内に給油路２６３が設けられるため、従来の給油機構のように、シャフト１３内に給油路を設ける必要がない。そのため、シャフト１３が小径化されても、十分な強度が担保される。また、シリンダ２１の内外の差圧を用いて潤滑油４０を吸い上げるため、回転圧縮機構部２０（シリンダ２１）に供給される潤滑油４０の給油過多を避けることができる。

【0031】

なお、本実施形態の場合、給油路２６３は、ベアリングプレート２６の軸受部２６２に設けられているが、例えば、フランジ部２６１のように、ベアリングプレート２６のそれ以外の箇所に設けられてもよい。また、図１に、２本の給油路２６３ａ，２６３ｂが示されているが、給油路２６３の数はこれに限られない。前述のように、給油路２６３の個数は複数を基本とするが、単一（１つ）で最適化してもよい。

【0032】

次に、図２及び図３を参照して、本実施形態の回転圧縮機１の動作を説明する。ここで、図２は、回転圧縮機構部２０の部分断面図（図１のＡ－Ａ線で切断された部分断面図）であって、シャフト１３の回転角（クランク角）に応じて、回転圧縮機構部２０における偏芯回転要素（ローラ２３やスラスト受け部２４等）と給油路２６３との位置関係を説明する図である。また、図３は、本実施形態における給油量の推移を示すタイミングチャートである。

【0033】

図２に示されるように、シャフト１３の回転角が０°の場合、給油路２６３の一方（給油路２６３ａ）がローラ２３の下端に重なっている。これにより、給油路２６３ａは、閉塞する。これに対して、給油路２６３の他方（給油路２６３ｂ）は、ローラ２３と重ならず、開いた状態となっている。

【0034】

続いて、シャフト１３の回転角が９０°に至るまでローラ２３が回転すると、給油路２６３ａ，２６３ｂの双方が、ローラ２３の下端に重なり閉塞する。更に、シャフト１３の回転角が１３５°に至るまでローラ２３が回転すると、これまで閉塞していた給油路２６３ａが開く。更に、シャフト１３の回転角が２７０°に至るまでローラ２３が回転すると、再び、シャフト１３の給油路２６３ａ，２６３ｂの双方が、ローラ２３の下端に重なり閉塞する。更に、シャフト１３の回転角が３６０°（０°）に至るまでローラ２３が回転すると、給油路２６３ａが閉塞する一方、給油路２６３ｂが開く。

【0035】

給油路２６３ａ，２６３ｂの開閉動作に基づく給油量の推移は、図３に示す通りである。すなわち、シャフト１３の回転角が０°から９０°（図３の期間Ａ）において、給油路２６３ｂからシリンダ２１（ローラ２３の内径側）に潤滑油４０が給油される（給油路２６３ｂからの給油量を一点鎖線で示す）。このとき、給油路２６３ａからは潤滑油４０が給油されない（給油路２６３ｂからの給油量を破線で示す）。

【0036】

これに対して、シャフト１３の回転角が９０°から２７０°（図３の期間Ｂ）において、給油路２６３ａからシリンダ２１（ローラ２３の内径側）に潤滑油４０が給油される一方、給油路２６３ｂからは潤滑油４０が給油されない。最後に、シャフト１３の回転角が９０°から２７０°（図３の期間Ｃ）において、再び、給油路２６３ｂからシリンダ２１（ローラ２３の内径側）に潤滑油４０が給油される一方、給油路２６３ａからは潤滑油４０が給油されない。

【0037】

このように、回転圧縮機構部２０の偏芯回転要素（本実施形態の場合、ローラ２３）とベアリングプレート２６との摺動領域に給油路２６３を臨ませることで、偏芯回転要素の回転角に応じて、給油路２６３ａと給油路２６３ｂとが異なるタイミングで開閉する。これにより、図３に示されるように、給油路２６３ａが開く期間と、給油路２６３ｂが開く期間とが、交互に切り替えられる。その結果、回転圧縮機構部２０（シリンダ２１）内に、連続的に潤滑油４０を給油することができる。

【0038】

なお、本実施形態では、ローラ２３とベアリングプレート２６との摺動領域に、給油路２６３ａ，２６３ｂが設けられているが、給油路２６３ａ，２６３ｂの位置は、これに限られない。例えば、スラスト受け部２４とベアリングプレート２６との摺動領域に、給油路２６３ａ，２６３ｂが位置していても、同様の作用が奏される。

【0039】

また、シャフト１３の剛性が担保できる範囲で、シャフト１３内に設けられる給油構造（シャフト１３内の長さ方向に延びる中心孔（給油路）や、場合によっては、それにパドルを加えた構造。これを「シャフト内給油構造」と言う。）が備えられていてもよい。このシャフト内給油構造と給油路２６３とを組み合わせて、給油量の更なる最適化を図ってもよい。

【0040】

また、給油路２６３が２つ設けられる場合について説明したが、給油路２６３が１つの場合、シャフト１３の回転角に応じて、給油路２６３の開期間と閉期間（給油期間と非給油期間）が切り替えられる。これにより、偏芯回転要素（ローラ２３やスラスト受け部２４等）とベアリングプレート２６との摺動領域に給油路２６３を設けるシンプルな構造によって、回転圧縮機構部２０への給油量を制御することができる。

【0041】

本発明の実施形態について詳細に説明した。ただし、前述の説明は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定する趣旨で記載されたものではない。本発明には、その趣旨を逸脱することなく、前述の実施形態から変更、改良され得るものを含み得る。また、本発明にはその等価物が含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0042】

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】

【0043】

１・・・・・・・・・・回転圧縮機
１０・・・・・・・・・電動部
１１・・・・・・・・ステータ
１２・・・・・・・ロータ
１３・・・・・・・ロータのシャフト
２０・・・・・・・・回転圧縮機構部
２１・・・・・・・シリンダ
２１１・・・・・圧縮室
２２・・・・・・・偏芯部
２３・・・・・・・ローラ
２４・・・・・・・スラスト受け部
２５・・・・・・・メインフレーム
２６・・・・・・・ベアリングプレート
２６３・・・・・給油路
３０・・・・・・・・密閉容器
４０・・・・・・・・潤滑油

【図1】

【図2】

【図3】