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(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】P2024060944
(43)【公開日】2024-05-07
(54)【発明の名称】圧縮機
(51)【国際特許分類】
F04B 39/00 20060101AFI20240425BHJP
F04B 39/02 20060101ALI20240425BHJP
F04C 29/00 20060101ALI20240425BHJP
F04C 29/02 20060101ALI20240425BHJP
【ＦＩ】
F04B39/00 106E
F04B39/02 Y
F04C29/00 T
F04C29/02 361A
【審査請求】有
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022168543
(22)【出願日】2022-10-20
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2024-02-22
(71)【出願人】
【識別番号】000002853
【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001427
【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】小西 健太
【テーマコード（参考）】
3H003
3H129
【Ｆターム（参考）】
3H003AA05
3H003AB04
3H003AC03
3H003CF06
3H129AA04
3H129AA13
3H129AA32
3H129AB03
3H129BB42
3H129CC27
3H129CC42
(57)【要約】
【課題】大容量化した圧縮機において、モータ性能を低下させることなく油上がり率の上昇を抑制する。
【解決手段】圧縮機（10）は、密閉容器（1）と、モータ（2）と、圧縮機構（3）とを備え、最高回転数で運転時の循環量が１０００[kg/hr]以上である。モータ（2）は、上下に延びる回転軸（4）に設けられたロータ（21）と、密閉容器（1）に固定されたステータ（22）とを有する。圧縮機構（3）は、密閉容器（1）の内部におけるモータ（2）の下方に配置される。ステータ（22）は、密閉容器（1）の内壁との間に冷媒の通路（13）となるコアカット（46）が設けられたステータコア（41）を有する。圧縮機（10）において、（コアカット（46）の入口（46a）と出口（46b）との間で発生する圧力損失）／（冷媒のガス密度－潤滑油の密度）が１．４５以下である。
【選択図】図４
【解決手段】圧縮機（10）は、密閉容器（1）と、モータ（2）と、圧縮機構（3）とを備え、最高回転数で運転時の循環量が１０００[kg/hr]以上である。モータ（2）は、上下に延びる回転軸（4）に設けられたロータ（21）と、密閉容器（1）に固定されたステータ（22）とを有する。圧縮機構（3）は、密閉容器（1）の内部におけるモータ（2）の下方に配置される。ステータ（22）は、密閉容器（1）の内壁との間に冷媒の通路（13）となるコアカット（46）が設けられたステータコア（41）を有する。圧縮機（10）において、（コアカット（46）の入口（46a）と出口（46b）との間で発生する圧力損失）／（冷媒のガス密度－潤滑油の密度）が１．４５以下である。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
密閉容器（1）と、
前記密閉容器（1）の内部に配置され、上下に延びる回転軸（4）に設けられたロータ（21）と、前記密閉容器（1）に固定されたステータ（22）とを有するモータ（2）と、
前記密閉容器（1）の内部における前記モータ（2）の下方に配置され、前記モータ（2）によって駆動されて冷媒を圧縮する圧縮機構（3）と
を備え、最高回転数で運転時の循環量が１０００[kg/hr]以上の圧縮機（10）であって、
前記ステータ（22）は、前記密閉容器（1）の内壁との間に前記冷媒の通路（13）となるコアカット（46）が設けられたステータコア（41）を有し、
（前記コアカット（46）の入口（46a）と出口（46b）との間で発生する圧力損失）／（前記冷媒のガス密度－潤滑油の密度）が１．４５以下である
圧縮機。
前記密閉容器（1）の内部に配置され、上下に延びる回転軸（4）に設けられたロータ（21）と、前記密閉容器（1）に固定されたステータ（22）とを有するモータ（2）と、
前記密閉容器（1）の内部における前記モータ（2）の下方に配置され、前記モータ（2）によって駆動されて冷媒を圧縮する圧縮機構（3）と
を備え、最高回転数で運転時の循環量が１０００[kg/hr]以上の圧縮機（10）であって、
前記ステータ（22）は、前記密閉容器（1）の内壁との間に前記冷媒の通路（13）となるコアカット（46）が設けられたステータコア（41）を有し、
（前記コアカット（46）の入口（46a）と出口（46b）との間で発生する圧力損失）／（前記冷媒のガス密度－潤滑油の密度）が１．４５以下である
圧縮機。
【請求項2】
請求項１の圧縮機において、
前記コアカット（46）の断面積をＳ[m2]、前記循環量をＦ[kg/hr]（＞1000[kg/hr]）として、
Ｓ≦０．００２１５×（Ｆ／１０００）7/9である
圧縮機。
前記コアカット（46）の断面積をＳ[m2]、前記循環量をＦ[kg/hr]（＞1000[kg/hr]）として、
Ｓ≦０．００２１５×（Ｆ／１０００）7/9である
圧縮機。
【請求項3】
請求項１の圧縮機において、
前記ステータコア（41）の上端（41a）又は下端（41b）の少なくとも一方に、前記コアカット（46）が設けられた前記ステータコア（41）の側壁面（41c）と連続する表面を持つ絶縁部材（51）が設けられる
圧縮機。
前記ステータコア（41）の上端（41a）又は下端（41b）の少なくとも一方に、前記コアカット（46）が設けられた前記ステータコア（41）の側壁面（41c）と連続する表面を持つ絶縁部材（51）が設けられる
圧縮機。
【請求項4】
請求項１の圧縮機において、
前記ステータコア（41）の上端（41a）又は下端（41b）の少なくとも一方と、前記コアカット（46）が設けられた前記ステータコア（41）の側壁面（41c）の一部又は全部とを覆う絶縁部材（51）が設けられる
圧縮機。
前記ステータコア（41）の上端（41a）又は下端（41b）の少なくとも一方と、前記コアカット（46）が設けられた前記ステータコア（41）の側壁面（41c）の一部又は全部とを覆う絶縁部材（51）が設けられる
圧縮機。
【請求項5】
請求項３又は４の圧縮機において、
前記絶縁部材（51）の径方向外側の端部位置は、前記ステータコア（41）から離れるに従って径方向内側に連続的に後退する
圧縮機。
前記絶縁部材（51）の径方向外側の端部位置は、前記ステータコア（41）から離れるに従って径方向内側に連続的に後退する
圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来より、冷媒を圧縮するための圧縮機が知られている。特許文献１には、回転式圧縮機が開示されている。回転式圧縮機は、ドーム型のケーシング内に、圧縮機構とモータとが収納され、全密閉型に構成されている。モータは、ケーシングの胴部に固定されたステータと、駆動軸が連結されてステータの内側に配置されたロータとを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００９－２９９６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１には、ステータ外周面にコアカットを設けて、ケーシング内壁との間に、モータの軸方向の両側の空間を連通する冷媒通路を形成することが開示されている。
【0005】
しかし、モータ性能の低下を抑制するためには、コアカットの大きさを抑制する必要がある。一方、コアカットが小さいと、冷媒がコアカットを通過する際の圧力損失が大きくなって油上がり率が上昇してしまう。今後求められる圧縮機の大容量化では、圧力損失の抑制と、モータ性能の維持との両立が困難になると考えられる。
【0006】
本開示の目的は、大容量化した圧縮機において、モータ性能を低下させることなく油上がり率の上昇を抑制できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の第１の態様は、密閉容器（1）と、モータ（2）と、圧縮機構（3）とを備えた、最高回転数で運転時の循環量が１０００[kg/hr]以上の圧縮機（10）である。前記モータ（2）は、前記密閉容器（1）の内部に配置される。前記モータ（2）は、上下に延びる回転軸（4）に設けられたロータ（21）と、前記密閉容器（1）に固定されたステータ（22）とを有する。前記圧縮機構（3）は、前記密閉容器（1）の内部における前記モータ（2）の下方に配置される。前記圧縮機構（3）は、前記モータ（2）によって駆動されて冷媒を圧縮する。前記ステータ（22）は、前記密閉容器（1）の内壁との間に前記冷媒の通路（13）となるコアカット（46）が設けられたステータコア（41）を有する。前記圧縮機（10）において、（前記コアカット（46）の入口（46a）と出口（46b）との間で発生する圧力損失）／（前記冷媒のガス密度－潤滑油の密度）が１．４５以下である。
【0008】
第１の態様では、冷媒と潤滑油との密度差に対するコアカット（46）で発生する圧力損失の比率を１．４５以下に設定するため、コアカット（46）の大きさを抑制しながら、モータ（2）の下部空間と上部空間との間の差圧を抑制できるので、圧縮機（10）を大容量化しても、モータ（2）の性能を低下させることなく、油上り率の上昇を抑制できる。
【0009】
本開示の第２の態様は、前記第１の態様において、前記コアカット（46）の断面積をＳ[m2]、前記循環量をＦ[kg/hr]（＞1000[kg/hr]）として、Ｓ≦０．００２１５×（Ｆ／１０００）7/9である。
【0010】
第２の態様では、圧縮機（10）の循環量を大きくした場合（つまり圧縮機（10）を大容量化した場合）に、コアカット（46）の断面積Ｓが従来よりも小さく抑制されるので、モータ（2）の性能の低下を抑制することができる。
【0011】
本開示の第３の態様は、前記第１又は第２の態様において、前記ステータコア（41）の上端（41a）又は下端（41b）の少なくとも一方に、前記コアカット（46）が設けられた前記ステータコア（41）の側壁面（41c）と連続する表面を持つ絶縁部材（51）が設けられる。
【0012】
第３の態様では、コアカット（46）の入口（46a）又は出口（46b）において冷媒通路（13）の断面積の急激な増大を抑制できるので、コアカット（46）の入口（46a）又は出口（46b）で生じる圧力損失（入口損失又は出口損失）を抑制することができる。
【0013】
本開示の第４の態様は、前記第１又は第２の態様において、前記ステータコア（41）の上端（41a）又は下端（41b）の少なくとも一方と、前記コアカット（46）が設けられた前記ステータコア（41）の側壁面（41c）の一部又は全部とを覆う絶縁部材（51）が設けられる。
【0014】
第４の態様では、コアカット（46）が設けられたステータコア（41）の側壁面（41c）の段差を絶縁部材（51）によって埋めることができる。このため、ステータコア（41）の側壁面（41c）と密閉容器（1）の内壁との間で冷媒通路（13）の断面積の急激な増大や減少を抑制できるので、圧力損失（拡大損失又は縮小損失）を抑制することができる。
【0015】
本開示の第５の態様は、前記第３又は第４の態様において、前記絶縁部材（51）の径方向外側の端部位置は、前記ステータコア（41）から離れるに従って径方向内側に連続的に後退する。
【0016】
第５の態様では、コアカット（46）の入口（46a）又は出口（46b）において冷媒通路（13）の断面積の急激な増大をより一層抑制できるので、コアカット（46）の入口（46a）又は出口（46b）で生じる圧力損失（入口損失又は出口損失）をより一層抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【発明を実施するための形態】
【0018】
（実施形態）
以下、本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
以下、本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【0019】
＜圧縮機の構成＞
図１に示すように、本実施可能の圧縮機（10）は、主として、密閉容器（1）と、モータ（2）と、圧縮機構（3）とを備える。圧縮機（10）が最高回転数で運転する時の循環量は１０００[kg/hr]以上である。本実施可能では、圧縮機（10）として、ロータリ圧縮機を例示するが、本実施形態で説明する技術が適用される圧縮機は、ロータリ圧縮機には限られない。本実施形態で説明する技術は、ロータリ圧縮機以外の圧縮機にも適用できる。
図１に示すように、本実施可能の圧縮機（10）は、主として、密閉容器（1）と、モータ（2）と、圧縮機構（3）とを備える。圧縮機（10）が最高回転数で運転する時の循環量は１０００[kg/hr]以上である。本実施可能では、圧縮機（10）として、ロータリ圧縮機を例示するが、本実施形態で説明する技術が適用される圧縮機は、ロータリ圧縮機には限られない。本実施形態で説明する技術は、ロータリ圧縮機以外の圧縮機にも適用できる。
【0020】
モータ（2）は、密閉容器（1）の内部に配置される。モータ（2）は、上下に延びる回転軸（4）に設けられたロータ（21）と、密閉容器（1）に固定されたステータ（22）とを有する。
【0021】
圧縮機構（3）は、密閉容器（1）の内部におけるモータ（2）の下方に配置される。圧縮機構（3）は、モータ（2）によって駆動されて冷媒を圧縮する。
【0022】
密閉容器（1）の下側側方において、吸入管（11）の一端が圧縮機構（3）に接続される。吸入管（11）の他端は、密閉容器（1）に隣接して設けられたアキュムレータ（15）に接続される。アキュムレータ（15）を経て吸入管（11）から圧縮機（10）に供給される冷媒ガス（低圧冷媒）は、圧縮機構（3）の吸込側に導かれる。本例では、圧縮機構（3）は二段構成を有し、各段のシリンダに接続する吸入管（11）が２本設けられる。
【0023】
密閉容器（1）におけるモータ（2）の上部空間には吐出管（12）が接続される。吐出管（12）からは、圧縮機構（3）で圧縮された冷媒ガス（高圧冷媒）が吐出される。吸入管（11）及び吐出管（12）は、密閉容器（1）を貫通し、密閉容器（1）の気密性が確保されるように、密閉容器（1）に固定される。密閉容器（1）は、吸入管（11）及び吐出管（12）が密閉容器（1）の外部と連通することを除いて、気密に形成される。
【0024】
密閉容器（1）における圧縮機構（3）の下部空間には、圧縮機構（3）の駆動部分を潤滑する潤滑油の油溜めが形成される。潤滑油は、密閉容器（1）の内部空間にある摺動部の潤滑性を向上させるために用いられる冷凍機油である。
【0025】
圧縮機構（3）は、シリンダ状の本体部（31）を備える。回転軸（4）は、本体部（31）の内部に挿入される。回転軸（4）は、圧縮機構（3）の上端及び下端にそれぞれ設けられた軸受により回転自在に支持される。本体部（31）内の回転軸（4）にはクランクピン（32）が設けられ、圧縮機構（3）では、クランクピン（32）に嵌合されて駆動されるピストン（33）と、本体部（31）との間に、冷媒を圧縮する圧縮室（34）が形成される。ピストン（33）は、回転軸（4）の軸心に対して偏心した状態で回転又は公転運動を行い、圧縮室（34）の容積を変化させる。これにより、冷媒ガスが圧縮される。
【0026】
モータ（2）は、回転軸（4）を介して圧縮機構（3）を駆動する。モータ（2）は、圧縮機構（3）から吐出された高圧の冷媒ガスで満たされる密閉容器（1）内の高圧領域に配置される。モータ（3）は、回転軸（4）に固定された円柱形状のロータ（21）と、ロータ（21）の径方向にエアギャップを介して対向するように配置されたステータ（22）とを備える。ロータ（21）は、上下方向に沿って積層された複数の金属板から構成されるロータコアを有し、ロータコアには磁石が埋め込まれる。ステータ（22）は、密閉容器（1）の内壁に固定される筒形状の部材である。
【0027】
＜ステータ＞
図２及び図３に示すように、ステータ（22）は、主として、ステータコア（41）と、絶縁部材（51）とを有する。ステータコア（41）は、密閉容器（1）の内周面に、例えば焼き嵌めによって固定される。ステータコア（41）は、例えば電磁鋼からなる。絶縁部材（51）は、ステータコア（41）の鉛直方向の両端面（上端面及び下端面）に取り付けられる。絶縁部材（51）は、例えば樹脂からなる。尚、図３では、ステータコア（41）及び絶縁部材（51）を一部切り欠いてステータ（22）を示している。
図２及び図３に示すように、ステータ（22）は、主として、ステータコア（41）と、絶縁部材（51）とを有する。ステータコア（41）は、密閉容器（1）の内周面に、例えば焼き嵌めによって固定される。ステータコア（41）は、例えば電磁鋼からなる。絶縁部材（51）は、ステータコア（41）の鉛直方向の両端面（上端面及び下端面）に取り付けられる。絶縁部材（51）は、例えば樹脂からなる。尚、図３では、ステータコア（41）及び絶縁部材（51）を一部切り欠いてステータ（22）を示している。
【0028】
ステータコア（41）は、環状部（42）と、複数本（本例では９本）のティース（43）とを有する。環状部（42）は、略円筒形状を有する。ティース（43）は、環状部（42）の内周面から径方向内側に向かって突出する。ティース（43）は、環状部（42）の周方向に沿って等間隔に配置される。環状部（42）の周方向に隣り合うティース（43）の間には、スロット（44）が形成される。ティース（43）には、絶縁シートを介して導線が巻き付けられ、これにより、コイル（45）が形成される。絶縁シートは、絶縁部材（51）と一体に設けられてもよい。絶縁部材（51）は、コイル（45）の上下端（コイルエンド）を被覆すると共に、コイルエンドの径方向ずれを防止するための垂直壁（51a）を有する。
【0029】
尚、本開示おいて、「径方向」とは、回転軸（4）と直交する方向のことであり、「周方向」とは、回転軸（4）を中心とする円の円周方向のことであり、「軸方向」とは、回転軸（4）の延びる方向、つまり「上下方向」のことである。
【0030】
ステータコア（41）（環状部（42））の外周面には、上下方向に延びる溝であるコアカット（46）が形成される。コアカット（46）は、ステータコア（41）の外周面に等間隔に配置される。コアカット（46）は、圧縮機構（3）で圧縮された冷媒ガス（高圧冷媒）が吐出管（12）の方へ移動するための通路（13）（以下、冷媒通路（13）ともいう）となる。
【0031】
＜絶縁部材＞
図２～図４に示すように、ステータコア（41）の上端（41a）及び下端（41b）に設けられた絶縁部材（51）は、コアカット（46）が設けられたステータコア（41）の側壁面（41c）と連続する表面を持つ。言い換えると、絶縁部材（51）は、垂直壁（51a）からステータコア（41）の径方向外側端部まで延伸し、絶縁部材（51）の径方向外側端部の表面は、段差が生じないようにステータコア（41）の側壁面（41c）と滑らかにつながっている。これにより、コアカット（46）の入口（46a）又は出口（46b）において冷媒通路（13）の断面積の急激な増大を抑制できるので、コアカット（46）の入口（46a）又は出口（46b）で生じる圧力損失（入口損失又は出口損失）を抑制できる。尚、図４は、図２のａ－ａ線の断面を示す。また、図４において、冷媒通路（13）を流れる冷媒を矢印で示している。
図２～図４に示すように、ステータコア（41）の上端（41a）及び下端（41b）に設けられた絶縁部材（51）は、コアカット（46）が設けられたステータコア（41）の側壁面（41c）と連続する表面を持つ。言い換えると、絶縁部材（51）は、垂直壁（51a）からステータコア（41）の径方向外側端部まで延伸し、絶縁部材（51）の径方向外側端部の表面は、段差が生じないようにステータコア（41）の側壁面（41c）と滑らかにつながっている。これにより、コアカット（46）の入口（46a）又は出口（46b）において冷媒通路（13）の断面積の急激な増大を抑制できるので、コアカット（46）の入口（46a）又は出口（46b）で生じる圧力損失（入口損失又は出口損失）を抑制できる。尚、図４は、図２のａ－ａ線の断面を示す。また、図４において、冷媒通路（13）を流れる冷媒を矢印で示している。
【0032】
図５Ａに示すように、絶縁部材（51）は、コアカット（46）が設けられたステータコア（41）の側壁面（41c）を覆う被覆部（51b）を有していてもよい。本例では、被覆部（51b）は、ステータコア（41）の上端（41a）及び下端（41b）にそれぞれ設けられた絶縁部材（51）を接続する。言い換えると、被覆部（51b）は、コアカット（46）が設けられたステータコア（41）の側壁面（41c）の上下方向の全体を覆う。しかし、被覆部（51b）は、ステータコア（41）の上端（41a）及び下端（41b）にそれぞれ設けられた絶縁部材（51）の一方のみと接続してもよい。言い換えると、被覆部（51b）は、コアカット（46）が設けられたステータコア（41）の側壁面（41c）の上下方向の一部を覆ってもよい。
【0033】
図５Ａに示す絶縁部材（51）においても、ステータコア（41）の上端（41a）又は下端（41b）に位置する部分の絶縁部材（51）の表面が、被覆部（51b）の表面と連続していれば、図４に示す絶縁部材（51）と同様の効果を奏する。
【0034】
図５Ｂに示すように、コアカット（46）が設けられたステータコア（41）の側壁面（41c）に段差（41d）が存在する場合に、段差（41d）が埋まるように被覆部（51b）を設けてもよい。これにより、ステータコア（41）の側壁面（41c）と密閉容器（1）の内壁との間において、段差（41d）に起因する冷媒通路（13）の断面積の変化を抑制できるので、圧力損失（拡大損失又は縮小損失）を抑制できる。
【0035】
尚、図４、図５Ａ、図５Ｂのいずれに示す絶縁部材（51）においても、コアカット（46）の入口（46a）又は出口（46b）において冷媒通路（13）の断面積の急激な変化を抑制するために、絶縁部材（51）の径方向外側端部（外周端）の位置が、ステータコア（41）から離れるに従って径方向内側に連続的に後退することが好ましい。具体的には、コアカット（46）の入口（46a）又は出口（46b）において、絶縁部材（51）の外周端はＲ形状又は面取り形状を持つことが好ましい。これにより、コアカット（46）の入口（46a）又は出口（46b）で生じる圧力損失（入口損失又は出口損失）をより一層抑制きる。
【0036】
＜比較例＞
比較例に係る圧縮機では、図６Ａ、図６Ｂ、図７に示すように、絶縁部材（51）の形状が、図２～図４、図５Ａ、図５Ｂに示す前記実施形態と異なる。尚、図６Ａ、図６Ｂ、図７において、前記実施形態の圧縮機（10）と同じ構成要素には同じ符号を付す。
比較例に係る圧縮機では、図６Ａ、図６Ｂ、図７に示すように、絶縁部材（51）の形状が、図２～図４、図５Ａ、図５Ｂに示す前記実施形態と異なる。尚、図６Ａ、図６Ｂ、図７において、前記実施形態の圧縮機（10）と同じ構成要素には同じ符号を付す。
【0037】
具体的には、比較例では、ステータコア（41）の上端（41a）又は下端（41b）に設けられた絶縁部材（51）の外周端は、ステータコア（41）の側壁面（41c）から離間している。そのため、比較例では、コアカット（46）の入口（46a）又は出口（46b）において冷媒通路（13）の断面積が急激に変化するので、コアカット（46）の入口（46a）又は出口（46b）で大きな圧力損失（入口損失又は出口損失）が生じる。
【0038】
以下、図７を参照しながら、比較例において圧力損失に起因して油上り率が増加するメカニズムについて説明する。尚、比較例でも、圧縮機構はモータ下部空間に配置され、冷媒は、コアカット（46）の入口（46a）から出口（46b）に流れる。
【0039】
コアカット（46）の入口（46a）での圧力（入口圧力）をＰin、コアカット（46）の出口（46b）での圧力（出口圧力）をＰoutとすると、圧力損失によって出口圧力Ｐoutが低下し、差圧ΔＰ＝Ｐin－Ｐoutが生じる。
【0040】
冷媒の流れと共に冷媒通路（13）をモータ上部空間へ運ばれた潤滑油には、重力（自重）が作用するので、差圧ΔＰが小さければ、モータ下部空間に戻って、圧縮機構（3）の摺動部の潤滑に供される。
【0041】
しかし、圧力損失に起因して差圧ΔＰが増大すると、潤滑油を上方へ押し返す差圧力が潤滑油の自重よりも大きくなり、モータ下部空間への油戻り性能が低下して、油上り率が増加してしまう。一方、圧力損失を抑制するために、コアカット（46）を大きくすると、モータ性能が低下するという問題が生じる。
【0042】
＜圧力損失の評価指標＞
コアカット（46）で生じる圧力損失の大きさは、例えば、（ζ1＋ζ２＋ζ３＋ζ４＋ζ５）・（ρｄ・ｖ2／２）の計算式を用いて算出できる。ここで、ζ１はコアカット積厚間圧力損失係数、ζ２は入口損失係数、ζ３は出口損失係数、ζ４は拡大損失係数、ζ５は縮小損失係数である。ζ１は、０．３１６４／Ｒｅ-0.25・Ｌ／Ｄの計算式を用いて算出できる。ζ２～ζ５は実験的に算出される。
コアカット（46）で生じる圧力損失の大きさは、例えば、（ζ1＋ζ２＋ζ３＋ζ４＋ζ５）・（ρｄ・ｖ2／２）の計算式を用いて算出できる。ここで、ζ１はコアカット積厚間圧力損失係数、ζ２は入口損失係数、ζ３は出口損失係数、ζ４は拡大損失係数、ζ５は縮小損失係数である。ζ１は、０．３１６４／Ｒｅ-0.25・Ｌ／Ｄの計算式を用いて算出できる。ζ２～ζ５は実験的に算出される。
【0043】
Ｒｅはレイノルズ数であり、Ｒｅ＝ρｄ・ｖ・Ｌ／μの計算式を用いて算出できる。ｖは冷媒ガス流速[m/s]であり、ｖ＝Ｖcc・ｒｐｓ・ρｓ／Ｓの計算式を用いて算出できる。尚、ρｄは吐出冷媒ガス密度[kg/m3]、Ｌはコアカット積厚（コアカットの上下方向長さ）[m]、Ｄはコアカット水力直径[m]、μは冷媒粘度[kg/m・s]、Ｖccは圧縮機構のシリンダ容積[m3]、ｒｐｓは最大運転回転数（最高回転数）[1/s]、ρｓは吸入ガス密度[kg/m3]、Ｓはコアカット断面積[m2]である。コアカット断面積Ｓは、全てのコアカットの断面積の合計であり、コアカットの断面積が上下方向に変化する場合は平均断面積である。
【0044】
吐出冷媒ガス密度ρｄ[kg/m3]は、運転条件（Ｔc：凝縮温度、Ｔe：蒸発温度、Ｓh：過熱度、Ｓc：過冷却度など）によって定まる高圧側圧力及び吐出冷媒ガス温度を用いて、REFPROP（レフプロップ）により計算した値を用いる。尚、REFPROPは、アメリカ国立標準技術研究所（National Institute of Standards and Technology）が開発した、流体の熱物性・輸送物性を算出するソフトウェアである。
【0045】
ガス流速ｖ[m/s]は、冷媒の循環量（最大運転回転数で運転時の循環量）Ｆ[kg/hr]、吐出冷媒ガス密度ρｄ[kg/m3]、コアカット断面積Ｓ[m2]から、ｖ＝Ｆ／３６００／ρｄ／Ｓの計算式を用いて算出する。
【0046】
冷媒の循環量Ｆ[kg/hr]は、最大運転回転数ｒｐｓ[1/s]、押しのけ量（圧縮機構のシリンダ容積[m3]を単位[cm3]に換算したもの）Ｖcc[cm3]、吸入ガス密度ρｓ[kg/m3]から、Ｆ＝ｒｐｓ・３６００・Ｖcc／１００００００・ρｓの計算式を用いて算出する。
【0047】
吸入冷媒ガス密度ρｓ[kg/m3]は、前記運転条件によって定まる低圧側圧力及び吸入冷媒ガス温度を用いて、REFPROPで計算した値を用いる。
【0048】
冷媒粘度μ[kg/m・s]は、吐出冷媒ガス密度ρｄと同様に、高圧側圧力及び吐出冷媒ガス温度を用いて、REFPROPで計算した値を用いる。
【0049】
以上に説明した圧力損失の計算式から明らかなように、圧縮機を大容量化して、積厚Ｌやシリンダ容積Ｖccが大きくなると、他の条件が同じでも、圧力損失が大きくなる。
【0050】
本願発明者は、以上に説明した圧力損失の計算式に基づき、既存の各種圧縮機及び仮想の大容量圧縮機について、圧力損失の評価指標として、「冷媒のガス密度と潤滑油の密度との差分」に対する圧力損失（コアカットの入口と出口との間で発生する圧力損失）の比率を算出し、当該比率と油上がり率との関係を調べた。その結果を図８に示す。図８において、△は既存の１シリンダ圧縮機、□は既存の２シリンダ圧縮機、＊は仮想の大容量圧縮機の評価結果を示す。また、冷媒のガス密度とは、前述の吐出冷媒ガス密度ρｄであり、潤滑油の密度ｄ[kg/m3]は、吐出冷媒ガス温度をＴ[℃]として、ｄ＝０．９３－０．０００７３・（Ｔ－１５）・１０００の計算式を用いて算出した。また、油上がり率とは、潤滑油の全体量のうち、モータ上部空間から戻って来ない潤滑油の割合を示す。尚、いずれの圧縮機でも、冷媒には二酸化炭素を用いた。また、仮想の大容量圧縮機については、前記比較例の構成で、冷媒通路となるコアカットの断面積が入口から出口まで一定であるとして試算を行った。
【0051】
図８に示すように、前述の比率（以下、「圧力損失／密度差」という）が増大すると、油上がり率が増加しており、仮想の大容量圧縮機の評価結果を含めて、「圧力損失／密度差」と油上がり率との間には線形関係が見られた。
【0052】
続いて、本願発明者は、図８に示す各種圧縮機の循環量と、「圧力損失／密度差」との関係を調べた。その結果を図９に示す。図９に示すように、前記比較例の構成では、循環量Ｆが１０００[kg/hr]以上の大容量化に伴って、「圧力損失／密度差」が大きくなることが分かった。
【0053】
図８及び図９に示す結果から、本願発明者は、循環量Ｆが１０００[kg/hr]以上の大容量圧縮機においても、既存の圧縮機のように、「圧力損失／密度差」を１．４５以下に抑制できれば、大容量化に伴う油上がり率の増加を抑制できることを見出した。尚、図２～図４、図５Ａ、図５Ｂに示す前記実施形態のように、例えば、絶縁部材（51）の形状を工夫することによって圧力損失を抑制すれば、「圧力損失／密度差」の抑制も可能である。
【0054】
また、本願発明者は、コアカット断面積をＳ[m2]、循環量をＦ[kg/hr]（＞1000[kg/hr]）として、Ｓ≦０．００２１５×（Ｆ／１０００）7/9を満たすように、コアカット断面積Ｓを設定することにより、モータ性能の低下を抑制できることを見出した。ここで、係数０．００２１５は、循環量１０００[kg/hr]の実機で、「圧力損失／密度差」が１．４５となる場合のコアカット断面積である。すなわち、循環量Ｆの増大率よりも、コアカット断面積Ｓの増大率を小さく抑制することによって、モータ性能の低下を抑制してもよい。
【0055】
＜実施形態の特徴＞
以上に説明したように、本実施形態の圧縮機（10）は、密閉容器（1）と、モータ（2）と、圧縮機構（3）とを備え、最高回転数で運転時の循環量が１０００[kg/hr]以上である。モータ（2）は、密閉容器（1）の内部に配置される。モータ（2）は、上下に延びる回転軸（4）に設けられたロータ（21）と、密閉容器（1）に固定されたステータ（22）とを有する。圧縮機構（3）は、密閉容器（1）の内部におけるモータ（2）の下方に配置される。圧縮機構（3）は、モータ（2）によって駆動されて冷媒を圧縮する。ステータ（22）は、密閉容器（1）の内壁との間に冷媒の通路（13）となるコアカット（46）が設けられたステータコア（41）を有する。
以上に説明したように、本実施形態の圧縮機（10）は、密閉容器（1）と、モータ（2）と、圧縮機構（3）とを備え、最高回転数で運転時の循環量が１０００[kg/hr]以上である。モータ（2）は、密閉容器（1）の内部に配置される。モータ（2）は、上下に延びる回転軸（4）に設けられたロータ（21）と、密閉容器（1）に固定されたステータ（22）とを有する。圧縮機構（3）は、密閉容器（1）の内部におけるモータ（2）の下方に配置される。圧縮機構（3）は、モータ（2）によって駆動されて冷媒を圧縮する。ステータ（22）は、密閉容器（1）の内壁との間に冷媒の通路（13）となるコアカット（46）が設けられたステータコア（41）を有する。
【0056】
本実施形態の圧縮機（10）では、（コアカット（46）の入口（46a）と出口（46b）との間で発生する圧力損失）／（冷媒のガス密度－潤滑油の密度）、つまり「圧力損失／密度差」を１．４５以下に設定する。このため、コアカット（46）の大きさを抑制しながら、モータ（2）の下部空間と上部空間との間の差圧を抑制できる。このため、圧縮機（10）を大容量化した場合にも、モータ（2）の下部空間へ潤滑油が戻りやすくなり、モータ（2）の性能を低下させることなく、油上り率の上昇を抑制することができる。
【0057】
本実施形態の圧縮機（10）において、コアカット（46）の断面積をＳ[m2]、循環量をＦ[kg/hr]（＞1000[kg/hr]）として、Ｓ≦０．００２１５×（Ｆ／１０００）7/9であってもよい。このようにすると、圧縮機（10）の循環量Ｆを大きくした場合（つまり圧縮機（10）を大容量化した場合）に、循環量Ｆの増大率と比べて、コアカット（46）の断面積Ｓの増大率が小さく抑制されるので、モータ（2）の性能の低下を抑制できる。また、コアカット（46）の形成のためにステータコア（41）を削る量を少なくして、加工を容易にすることができる。
【0058】
本実施形態の圧縮機（10）において、ステータコア（41）の上端（41a）又は下端（41b）の少なくとも一方に、コアカット（46）が設けられたステータコア（41）の側壁面（41c）と連続する表面を持つ絶縁部材（51）を設けてもよい。このようにすると、コアカット（46）の入口（46a）又は出口（46b）において冷媒通路（13）の断面積の急激な増大を抑制できるので、コアカット（46）の入口（46a）又は出口（46b）で生じる圧力損失（入口損失又は出口損失）を抑制することができる。
【0059】
本実施形態の圧縮機（10）において、ステータコア（41）の上端（41a）又は下端（41b）の少なくとも一方と、コアカット（46）が設けられたステータコア（41）の側壁面（41c）の一部又は全部とを覆う絶縁部材（51）を設けてもよい。このようにすると、コアカット（46）が設けられたステータコア（41）の側壁面（41c）の段差を絶縁部材（51）によって埋めることができる。このため、ステータコア（41）の側壁面（41c）と密閉容器（1）の内壁との間で冷媒通路（13）の断面積の変化を抑制できるので、圧力損失（拡大損失又は縮小損失）を抑制することができる。
【0060】
本実施形態の圧縮機（10）において、絶縁部材（51）の径方向外側の端部位置は、ステータコア（41）から離れるに従って径方向内側に連続的に後退してもよい。このようにすると、コアカット（46）の入口（46a）又は出口（46b）において冷媒通路（13）の断面積の急激な増大をより一層抑制できるので、コアカット（46）の入口（46a）又は出口（46b）で生じる圧力損失（入口損失又は出口損失）をより一層抑制できる。
【0061】
（その他の実施形態）
前記実施形態では、圧縮機として、図１に示すロータリ式の圧縮機（10）を例示し、モータとして、図２及び図３に示すモータ（2）を例示した。しかし、これに限定されず、最高回転数で運転時の循環量が１０００[kg/hr]以上の圧縮機であって、密閉容器の内部におけるモータの下方に圧縮機構が配置され、密閉容器の内壁との間に冷媒の通路となるコアカットが設けられたステータコアを有する圧縮機であれば、前記実施形態で説明した技術の適用が可能である。
前記実施形態では、圧縮機として、図１に示すロータリ式の圧縮機（10）を例示し、モータとして、図２及び図３に示すモータ（2）を例示した。しかし、これに限定されず、最高回転数で運転時の循環量が１０００[kg/hr]以上の圧縮機であって、密閉容器の内部におけるモータの下方に圧縮機構が配置され、密閉容器の内壁との間に冷媒の通路となるコアカットが設けられたステータコアを有する圧縮機であれば、前記実施形態で説明した技術の適用が可能である。
【0062】
また、前記実施形態では、コアカット（46）の入口（46a）及び出口（46b）の両方において、絶縁部材（51）を用いて、冷媒通路（13）の断面積の急激な変化を抑制する緩やかな形状を形成した。しかし、このような緩やかな形状は、コアカット（46）の入口（46a）又は出口（46b）の一方のみにを設けてもよい。また、このような緩やかな形状は、絶縁部材（51）以外の他の手段、例えば、ステータコア（41）の形状自体によって実現してもよい。
【0063】
以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態及び変形例は、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0064】
以上に説明したように、本開示は、圧縮機、特に、最高回転数で運転時の循環量が１０００[kg/hr]以上の圧縮機について有用である。
【符号の説明】
【0065】
1 密閉容器
2 モータ
3 圧縮機構
4 回転軸
10 圧縮機
13 冷媒通路（通路）
21 ロータ
22 ステータ
41 ステータコア
41a 上端
41b 下端
41c 側壁面
46 コアカット
46a 入口
46b 出口
51 絶縁部材
2 モータ
3 圧縮機構
4 回転軸
10 圧縮機
13 冷媒通路（通路）
21 ロータ
22 ステータ
41 ステータコア
41a 上端
41b 下端
41c 側壁面
46 コアカット
46a 入口
46b 出口
51 絶縁部材
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9】
【手続補正書】
【提出日】2023-12-13
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
密閉容器（1）と、
前記密閉容器（1）の内部に配置され、上下に延びる回転軸（4）に設けられたロータ（21）と、前記密閉容器（1）に固定されたステータ（22）とを有するモータ（2）と、
前記密閉容器（1）の内部における前記モータ（2）の下方に配置され、前記モータ（2）によって駆動されて冷媒を圧縮する圧縮機構（3）と
を備え、最高回転数で運転時の循環量が１０００[kg/hr]以上の圧縮機（10）であって、
前記ステータ（22）は、前記密閉容器（1）の内壁との間に前記冷媒の通路（13）となるコアカット（46）が設けられたステータコア（41）を有し、
（前記コアカット（46）の入口（46a）と出口（46b）との間で発生する圧力損失）／（前記冷媒のガス密度－潤滑油の密度）が１．４５以下であり、
前記ステータコア（41）の上端（41a）又は下端（41b）の少なくとも一方に、前記コアカット（46）が設けられた前記ステータコア（41）の側壁面（41c）と連続する表面を持つ絶縁部材（51）が設けられる
圧縮機。
前記密閉容器（1）の内部に配置され、上下に延びる回転軸（4）に設けられたロータ（21）と、前記密閉容器（1）に固定されたステータ（22）とを有するモータ（2）と、
前記密閉容器（1）の内部における前記モータ（2）の下方に配置され、前記モータ（2）によって駆動されて冷媒を圧縮する圧縮機構（3）と
を備え、最高回転数で運転時の循環量が１０００[kg/hr]以上の圧縮機（10）であって、
前記ステータ（22）は、前記密閉容器（1）の内壁との間に前記冷媒の通路（13）となるコアカット（46）が設けられたステータコア（41）を有し、
（前記コアカット（46）の入口（46a）と出口（46b）との間で発生する圧力損失）／（前記冷媒のガス密度－潤滑油の密度）が１．４５以下であり、
前記ステータコア（41）の上端（41a）又は下端（41b）の少なくとも一方に、前記コアカット（46）が設けられた前記ステータコア（41）の側壁面（41c）と連続する表面を持つ絶縁部材（51）が設けられる
圧縮機。
【請求項2】
密閉容器（1）と、
前記密閉容器（1）の内部に配置され、上下に延びる回転軸（4）に設けられたロータ（21）と、前記密閉容器（1）に固定されたステータ（22）とを有するモータ（2）と、
前記密閉容器（1）の内部における前記モータ（2）の下方に配置され、前記モータ（2）によって駆動されて冷媒を圧縮する圧縮機構（3）と
を備え、最高回転数で運転時の循環量が１０００[kg/hr]以上の圧縮機（10）であって、
前記ステータ（22）は、前記密閉容器（1）の内壁との間に前記冷媒の通路（13）となるコアカット（46）が設けられたステータコア（41）を有し、
（前記コアカット（46）の入口（46a）と出口（46b）との間で発生する圧力損失）／（前記冷媒のガス密度－潤滑油の密度）が１．４５以下であり、
前記ステータコア（41）の上端（41a）又は下端（41b）の少なくとも一方と、前記コアカット（46）が設けられた前記ステータコア（41）の側壁面（41c）の一部又は全部とを覆う絶縁部材（51）が設けられる
圧縮機。
前記密閉容器（1）の内部に配置され、上下に延びる回転軸（4）に設けられたロータ（21）と、前記密閉容器（1）に固定されたステータ（22）とを有するモータ（2）と、
前記密閉容器（1）の内部における前記モータ（2）の下方に配置され、前記モータ（2）によって駆動されて冷媒を圧縮する圧縮機構（3）と
を備え、最高回転数で運転時の循環量が１０００[kg/hr]以上の圧縮機（10）であって、
前記ステータ（22）は、前記密閉容器（1）の内壁との間に前記冷媒の通路（13）となるコアカット（46）が設けられたステータコア（41）を有し、
（前記コアカット（46）の入口（46a）と出口（46b）との間で発生する圧力損失）／（前記冷媒のガス密度－潤滑油の密度）が１．４５以下であり、
前記ステータコア（41）の上端（41a）又は下端（41b）の少なくとも一方と、前記コアカット（46）が設けられた前記ステータコア（41）の側壁面（41c）の一部又は全部とを覆う絶縁部材（51）が設けられる
圧縮機。
【請求項3】
請求項１又は２の圧縮機において、
前記コアカット（46）の断面積をＳ[m2]、前記循環量をＦ[kg/hr]（＞1000[kg/hr]）として、
Ｓ≦０．００２１５×（Ｆ／１０００）7/9である
圧縮機。
前記コアカット（46）の断面積をＳ[m2]、前記循環量をＦ[kg/hr]（＞1000[kg/hr]）として、
Ｓ≦０．００２１５×（Ｆ／１０００）7/9である
圧縮機。
【請求項4】
請求項１又は２の圧縮機において、
前記絶縁部材（51）の径方向外側の端部位置は、前記ステータコア（41）から離れるに従って径方向内側に連続的に後退する
圧縮機。
前記絶縁部材（51）の径方向外側の端部位置は、前記ステータコア（41）から離れるに従って径方向内側に連続的に後退する
圧縮機。