特許 7357178 圧縮機および空気調和装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-27

(45)【発行日】2023-10-05

(54)【発明の名称】圧縮機および空気調和装置

(51)【国際特許分類】

   F04C 15/00 20060101AFI20230928BHJP

   F04C 29/00 20060101ALI20230928BHJP

【ＦＩ】

F04C15/00 G

F04C29/00 H

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023085880

(22)【出願日】2023-05-25

【審査請求日】2023-05-25

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】316011466

【氏名又は名称】日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000420

【氏名又は名称】弁理士法人ＭＩＰ

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 宏介

【審査官】丹治 和幸

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－１６９８２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２３－０７１５０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５７０１６６８（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０３４８９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－０５３４７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１１２８７９７１（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２００９－２６４１３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１２５１８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｂ ３９／００－３９／１６

Ｆ０４Ｃ ２３／００－２９／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動機と、
前記電動機により回転し、偏心部を備えた回転軸と、
前記回転軸を回転可能に支持する第１および第２の軸受と、前記第１および第２の軸受とともに圧縮室を構成し、前記圧縮室内で回転する前記偏心部により流体を圧縮する中空の筒状体とを含み、前記電動機の一方の側に配置される圧縮機構と、
前記回転軸の電動機側に設けられ、電動機側に配置される前記第１の軸受との間で前記回転軸の軸方向の荷重を受ける円筒形部材と
を含み、
前記円筒形部材が、前記回転軸の断面の中心に対し、前記一方の側にある圧縮室内で回転する前記偏心部の重心がずれている方向と同一方向に重心がずれていることを特徴とする、圧縮機。

【請求項2】

電動機と、
前記電動機により回転し、偏心部を備えた回転軸と、
前記回転軸を回転可能に支持する第１および第２の軸受と、前記第１および第２の軸受とともに圧縮室を構成し、前記圧縮室内で回転する前記偏心部により流体を圧縮する中空の筒状体とを含み、前記電動機の一方の側に配置される圧縮機構と、
前記回転軸の電動機側に設けられ、電動機側に配置される前記第１の軸受との間で前記回転軸の軸方向の荷重を受ける円筒形部材と
を含み、
前記圧縮機構は、複数の圧縮室を有し、
前記円筒形部材が、前記回転軸の断面の中心に対し、前記複数の圧縮室のうち前記一方の側にある圧縮室内で回転する前記偏心部の重心がずれている方向と同一方向に重心がずれていることを特徴とする、圧縮機。

【請求項3】

前記第１の軸受の一端の端面と前記円筒形部材との間に、回転自在で、中央に前記回転軸が挿通可能な穴を有する平板を備える、請求項１または２に記載の圧縮機。

【請求項4】

前記第１の軸受の一端の端面と前記円筒形部材との間に、前記円筒形部材を滑動可能にする滑動手段を備える、請求項１または２に記載の圧縮機。

【請求項5】

前記電動機が、前記円筒形部材に対向する面を有し、前記面が、前記円筒形部材に隣接する、請求項１または２に記載の圧縮機。

【請求項6】

前記回転軸は、該回転軸の軸方向に延び、一端から吸い込んだ潤滑油が流れる空洞を有し、前記空洞に対して垂直方向に延び、前記第１の軸受の一端の端面と前記円筒形部材との間に前記潤滑油を供給するための穴を有する、請求項１または２に記載の圧縮機。

【請求項7】

前記電動機は、前記一方の側に切欠部を有し、前記第１の軸受の一端が前記切欠部内に挿入され、前記円筒形部材が前記第１の軸受の一端の端面に隣接して配置される、請求項１または２に記載の圧縮機。

【請求項8】

圧縮機を備える空気調和装置であって、
前記圧縮機が、
電動機と、
前記電動機により回転し、偏心部を備えた回転軸と、
前記回転軸を回転可能に支持する第１および第２の軸受と、前記第１および第２の軸受とともに圧縮室を構成し、前記圧縮室内で回転する前記偏心部により流体を圧縮する中空の筒状体とを含み、前記電動機の一方の側に配置される圧縮機構と、
前記回転軸の電動機側に設けられ、電動機側に配置される前記第１の軸受との間で前記回転軸の軸方向の荷重を受ける円筒形部材と
を含み、
前記円筒形部材が、前記回転軸の断面の中心に対し、前記一方の側にある圧縮室内で回転する前記偏心部の重心がずれている方向と同一方向に重心がずれていることを特徴とする、空気調和装置。

【請求項9】

圧縮機を備える空気調和装置であって、
前記圧縮機が、
電動機と、
前記電動機により回転し、偏心部を備えた回転軸と、
前記回転軸を回転可能に支持する第１および第２の軸受と、前記第１および第２の軸受とともに圧縮室を構成し、前記圧縮室内で回転する前記偏心部により流体を圧縮する中空の筒状体とを含み、前記電動機の一方の側に配置される圧縮機構と、
前記回転軸の電動機側に設けられ、電動機側に配置される前記第１の軸受との間で前記回転軸の軸方向の荷重を受ける円筒形部材と
を含み、
前記圧縮機構は、複数の圧縮室を有し、
前記円筒形部材が、前記回転軸の断面の中心に対し、前記複数の圧縮室のうち前記一方の側にある圧縮室内で回転する前記偏心部の重心がずれている方向と同一方向に重心がずれていることを特徴とする、空気調和装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧縮機および空気調和装置に関する。

【背景技術】

【0002】

空気調和装置には、１段もしくは多段の圧縮機が用いられる。例えば、２段圧縮機は、２つの圧縮機構を有し、２つの圧縮機構は、電動機（モータ）の一方の側で上下に積み重ねられるか、モータの両側に１つずつ配置される。

【0003】

圧縮機としてロータリ圧縮機を用いる場合、モータを構成するロータおよび回転軸（シャフト）の自重、磁気吸引力によるシャフトの軸方向への荷重、圧縮荷重を支え、ロータの振れ回りによるシャフトの倒れ込みを防止するための機構が必要となる。従来においては、圧縮機構を構成する副軸受の端面と、シャフトに設けられる偏心部（ピン部）の副軸受側の端面との摺動面（スラスト面）でシャフトを支持している。

【0004】

ロータリ圧縮機が大型化すると、上記荷重等が増大し、スラスト面に加わる荷重と応力が増大していく。この応力を低減するため、ピン部の下側の端面の面積を拡大する対策を取ることができるが、圧縮室内であり、拡大できる寸法に制限がある。

【0005】

ロータの振れ回りによる影響を抑制する目的で、モータの上下に軸受を有し、上下の軸受によりシャフトの軸方向の両端を支持する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００４－１３２３５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上記の従来の技術では、モータの上下に軸受を設ける必要があり、部品点数が多くなることから、部品点数の増加を抑えつつ、電動機の振れ回りによる影響を抑制することはできないという問題があった。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、上記課題に鑑み、電動機と、
電動機により回転し、偏心部を備えた回転軸と、
回転軸を回転可能に支持する第１および第２の軸受と、第１および第２の軸受とともに圧縮室を構成し、圧縮室内で回転する偏心部により流体を圧縮する中空の筒状体とを含み、電動機の一方の側に配置される圧縮機構と、
回転軸の電動機側に設けられ、電動機側に配置される第１の軸受との間で回転軸の軸方向の荷重を受ける円筒形部材と
を含む、圧縮機が提供される。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、コストの増大を抑えつつ、電動機の振れ回りによる影響を抑制することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態に係る空気調和装置の構成例を示した図。

【図2】空気調和装置に用いられる圧縮機にかかる荷重およびスラスト面について説明する図。

【図3】本実施形態に係る圧縮機の第１の構成例を示した図。

【図4】本実施形態に係る圧縮機の第２の構成例を示した図。

【図5】本実施形態に係る圧縮機の第３の構成例を示した図。

【図6】本実施形態に係る圧縮機の第４の構成例を示した図。

【図7】本実施形態に係る圧縮機の第５の構成例を示した図。

【図8】本実施形態に係る圧縮機の第６の構成例を示した図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１は、本実施形態に係る空気調和装置の構成例を示した図である。空気調和装置１０は、空気調和を行う空間内（室内）に設置される室内機１１と、室外に設置される室外機２０とを含み、流体として冷媒を室内機１１と室外機２０との間を循環させ、室内の空気と熱交換させることにより空気調和を行う。

【0012】

室内機１１と室外機２０は、それぞれ２台以上で構成されていてもよく、室内機１１は、１台の室外機２０に対し、２台以上接続されていてもよい。冷媒は、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）やハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）等を用いることができる。ＨＦＣとしては、Ｒ３２（ＣＨ_２Ｆ_２）、Ｒ４１０Ａ（ＣＨ_２Ｆ_２＋Ｃ_２ＨＦ_３）等を用いることができ、ＨＦＯとしては、Ｒ１２３４ｙｆ（ＣＦ_３ＣＦ＝ＣＨ_２）等を用いることができる。

【0013】

室内機１１は、室内熱交換器１２と、室内ファン１３と、室内ファン用駆動モータ１４とを備える。室内ファン１３は、室内ファン用駆動モータ１４により駆動し、室内の空気を取り込み、室内熱交換器１２へ送り込む。室内熱交換器１２は、内部に冷媒が流通する複数本の伝熱管を有し、送り込まれた空気が複数本の伝熱管の表面に接触して冷媒との間で熱交換を行うように構成されている。室内熱交換器１２により熱交換された空気は、室内へ送出される。

【0014】

室内機１１は、そのほか、室内温度等を計測するための各種センサや、冷媒を減圧し、膨張させる弁であって、冷媒の流量を制御することが可能な室内膨張弁等を備えることができる。

【0015】

室外機２０は、圧縮機２１と、四方弁２２と、室外膨張弁２３と、室外熱交換器２４と、室外ファン２５と、室外ファン用駆動モータ２６とを備える。圧縮機２１は、アキュームレータ２７を含み、圧縮機用駆動モータにより駆動し、アキュームレータ２７から低圧のガス冷媒を吸引し、昇圧して高圧のガス冷媒として吐出する。アキュームレータ２７は、過渡時の圧縮機２１への液戻りを防ぎ、液を分離するための容器であり、冷媒を適度な乾き度に調整する。乾き度は、蒸気と微小液滴との混合状態を示す湿り蒸気中における蒸気の占める割合である。

【0016】

四方弁２２は、空気調和装置１０の運転状態（運転モード）に応じて、冷媒が流れる方向を切り替える弁である。運転モードは、冷房モード、暖房モード、送風モード等である。室外膨張弁２３は、高圧の冷媒を減圧し、膨張させる弁であって、冷媒の流量を制御することが可能な弁である。室外ファン２５は、室外ファン用駆動モータ２６により駆動し、室外の空気を取り込み、室外熱交換器２４へ送り込む。室外熱交換器２４も、室内熱交換器１２と同様、内部に冷媒が流通する複数本の伝熱管を有し、送り込まれた空気が複数本の伝熱管の表面に接触して冷媒との間で熱交換を行うように構成されている。室外熱交換器２４により熱交換された空気は、室外へ送出される。

【0017】

室外機２０は、制御装置２８をさらに備える。制御装置２８は、圧縮機２１、四方弁２２、室外膨張弁２３、室内ファン用駆動モータ１４、室外ファン用駆動モータ２６と接続され、これらの制御を行う。制御装置２８は、圧縮機２１の回転数、室外膨張弁２３の開度、室内ファン用駆動モータ１４の回転数、室外ファン用駆動モータ２６の回転数等を制御する。制御装置２８は、各種センサにより検出された情報に基づき、これらの制御を行うことができる。

【0018】

冷房モードでは、室内熱交換器１２を蒸発器とし、室外熱交換器２４を凝縮器として利用し、圧縮機２１、四方弁２２、室外熱交換器２４、室外膨張弁２３、室内熱交換器１２、四方弁２２、アキュームレータ２７、圧縮機２１の順に系内に封入された冷媒を循環させる。暖房モードでは、その反対に、室内熱交換器１２を凝縮器とし、室外熱交換器２４を蒸発器として利用し、圧縮機２１、四方弁２２、室内熱交換器１２、室外膨張弁２３、室外熱交換器２４、四方弁２２、アキュームレータ２７、圧縮機２１の順に系内に封入された冷媒を循環させる。

【0019】

ここでは、圧縮機２１を備える装置として、空気調和装置１０を例に挙げたが、これに限定されるものではなく、冷凍機やチラーユニット等であってもよい。

【0020】

図２は、空気調和装置１０に用いられる圧縮機２１にかかる荷重およびスラスト面について説明する図である。圧縮機２１は、ロータリ圧縮機であり、電動機としてモータ３０と、モータ３０により回転し、偏心部（ピン部）３１を備えた回転軸としてシャフト３２と、圧縮機構とを含む。圧縮機２１は、密閉された容器３３内に、モータ３０、シャフト３２、圧縮機構が収納される。

【0021】

圧縮機構は、シャフト３２を回転可能に支持する第１の軸受として主軸受３４および第２の軸受として副軸受３５と、主軸受３４および副軸受３５とともに圧縮室３６を構成し、圧縮室３６内で回転するピン部３１により流体を圧縮する中空の筒状体としてシリンダ３７とを含む。圧縮機構は、モータ３０の一方の側に配置される。

【0022】

モータ３０は、中空円筒状の固定子（ステータ）３０ａと、ステータ３０ａ内に回転可能に配設され、磁石として永久磁石を備える回転子（ロータ）３０ｂとを含む。シャフト３２は、シャフト３２の長手方向（軸方向）の一方の側から見て、ロータ３０ｂの中心に配設され、ロータ３０ｂの回転に伴って回転する。

【0023】

容器３３は、断面が円形で一方に長い形状の中空の容器であり、その断面の中心の位置にシャフト３２が配設される。シャフト３２は、容器３３の長手方向に沿ってモータ３０の一方の側へ延び、モータ３０の一方の側に配設された圧縮機構と連結される。

【0024】

圧縮機構は、圧縮室３６を、ピン部３１が挿入されるローラとベーン３８とにより２つの空間に仕切り、圧縮室３６内の一方の空間に流体としての冷媒を取り込み、シャフト３２を中心としてローラがシリンダ３７の内壁に接しながら偏心して回転することにより、その一方の空間の体積が縮小し、その一方の空間に取り込んだ冷媒を圧縮する。ベーン３８は、先端がローラに常に当接した状態で維持されるように、末端にはバネ等の弾性部材３９が設けられ、ローラへ向けて常に押圧した状態に維持される。

【0025】

圧縮機構は、吸込ノズル４０を介して冷媒を取り込み、圧縮室３６内で圧縮した冷媒を吐出弁を介してモータ３０と主軸受３４との間の空間４１に吐出する。冷媒は、モータ３０を構成するステータ３０ａとロータ３０ｂとの間の隙間等を介してロータ３０ｂ上の空間４２へ送られ、容器３３の頂部に設けられる吐出ノズル４３から吐出される。

【0026】

モータ３０は、容器３３内の長手方向の略中央位置に配置され、圧縮機構は、モータ３０の一方の側、例えば容器３３を吐出ノズル４３がある方を上側に向けて配置した場合、モータ３０の下側に配置される。圧縮機２１は、圧縮機構が主軸受３４と副軸受３５と１つのシリンダ３７とから構成され、圧縮室３６が１つのみである１段圧縮機であってもよいし、主軸受３４と副軸受３５と複数のシリンダ３７と各シリンダ３７間に挟持される隔壁板４４とから構成され、複数の圧縮室３６を有する多段圧縮機であってもよい。図２に示す例では、圧縮機２１は、隔壁板４４を挟んで上下に２つの圧縮室３６を有する２段圧縮機とされている。

【0027】

シャフト３２の上側には、モータ３０のロータ３０ｂが配設され、シャフト３２の下側には、上下に並んで各圧縮室３６内に１つずつで、計２つのピン部３１が設けられる。シャフト３２およびロータ３０ｂの自重等の軸方向に作用する力（スラスト）は、副軸受３５の上側端面と、下側のピン部３１の下側端面との摺動面をスラスト面４５とし、スラスト面４５で支持している。図２には、スラスト面４５を、色を付して拡大して示している。

【0028】

ロータ３０ｂには、その内側で回転するシャフト３２に対し、シャフト３２から離れる方向である外向きの力（ロータ遠心力）が作用する。一方、シャフト３２が備えるピン部３１には、ベーン３８によりロータ遠心力とは反対の内向きの力（圧縮荷重）が作用する。

【0029】

このため、シャフト３２の下側部分は、ベーン３８により一定の位置で回転（自転）するが、シャフト３２の上側部分は、ベーン３８のような位置を固定する部材が存在しないため、自転に加え、シャフト３２の軸中心線の周りを、円を描くように旋回（公転）する。このような自転に加えて、公転を行うような運動は、振れ回りと呼ばれる。シャフト３２の上側部分には、重量物であるロータ３０ｂが取り付けられるため、その振れ回り（ロータ振れ回り）が大きくなる。ロータ振れ回りのよる影響でシャフト３２が傾くと、シャフト３２の倒れ込みが発生するおそれがあるが、上記のスラスト面４５により、その倒れ込みを防止している。

【0030】

ところで、ロータリ圧縮機は、構造がシンプルで安価であることから、適用を拡大するべく、室内機と室外機がセットになったパッケージエアコン（PAC）等への搭載に向けて大型化が検討されている。ロータリ圧縮機を大型化するに際して、以下の問題がある。

【0031】

（１）ロータ３０ｂおよびシャフト３２の重量、ロータ軸方向の磁気吸引力が増加し、軸方向の荷重が増大する。
（２）スラスト面４５である副軸受３５の上側端面と各圧縮室３６との距離が増加する。
（３）スラスト面４５である副軸受３５の上側端面とロータ３０ｂとの距離が増加する。
（４）ロータ３０ｂの重量や径方向への磁気吸引力が増大し、ロータ振れ回りが増大する。

【0032】

従来においては、副軸受３５の上側端面と摺動するピン部３１の下側端面の面積を拡大する対策が行われてきたが、圧縮室３６内のことであって、その寸法にも制限があるため、それだけでは対策が不十分になる可能性がある。

【0033】

図２を参照してみると、副軸受３５の上側端面と、ピン部３１の下側端面とのスラスト面４５だけで支持する構造であるため、荷重が１つのスラスト面４５に集中し、スラスト面４５がロータ３０ｂから離れた位置にあるため、ロータ振れ回りによる影響を受けやすい構造であることがわかる。したがって、スラスト面を増やして荷重を分散させ、増やすスラスト面が圧縮室３６外のロータ３０ｂに近い位置にあれば、ロータ振れ回りによる影響を受けにくくなり、上記（１）～（４）の問題を解決することができるものと考えられる。また、モータ３０の一方の側にのみで支持する構造とすれば、他方の側にも副軸受やピン部を設けて支持する必要がなくなり、部品点数の増加を抑えることができ、コストの増大を抑えることができる。

【0034】

図３は、本実施形態に係る圧縮機の第１の構成例を示した図である。圧縮機２１は、ロータリ圧縮機であり、図２に示した構成とほぼ同じ２段圧縮機であるため、同じ構成であるモータ３０等の説明については省略する。これは、以降の構成例の説明においても同様である。

【0035】

ロータ３０ｂは、ステータ３０ａの内側に離間して配置され、その中心にシャフト３２が挿入され、シャフト３２の一方の側（図３に向かってシャフト３２の上側）に連結される。ロータ３０ｂの下側には、圧縮機構が離間して配置され、シャフト３２の下側に連結される。圧縮機構を構成する主軸受３４の上端は、シャフト３２の軸方向に沿って上側に延び、ロータ３０ｂの下部に形成された、シャフト３２が挿入される挿入孔４６の径より拡径して切り欠いた切欠部４７に挿入されている。

【0036】

切欠部４７は、その内径が、切欠部４７に挿入される主軸受３４の上端の外径より大きく形成されている。これは、容器３３に固定される主軸受３４に対し、ロータ３０ｂが自由に回転できるようにするためである。ここでは、ロータ３０ｂの下部に切欠部４７が形成され、主軸受３４の上端が切欠部４７に挿入される構造となっているが、この構造に限定されるものではなく、ロータ３０ｂに切欠部４７が形成されていなくてもよい。また、切欠部４７は、ロータ３０ｂに内蔵される磁石が露出しない範囲で、その大きさを変更することができる。

【0037】

圧縮機２１は、シャフト３２のモータ３０側に設けられ、モータ３０側に配置される主軸受３４の上端端面上で摺動し、シャフト３２の軸方向の荷重を受ける円筒形部材５０を備える。円筒形部材５０は、リング状の部材で、中央の穴にシャフト３２を圧入することによりシャフト３２の軸方向の所定位置に固定される。ここでは、円筒形部材５０を圧入によりシャフト３２に固定しているが、固定方法は、この方法に限定されるものではない。

【0038】

円筒形部材５０は、図３に示すように、主軸受３４の平坦な上端端面に隣接する平坦な底面を有し、シャフト３２とともに回転する。図３に示す例では、主軸受３４の上端端面と円筒形部材５０の底面とのスラスト面５１と、下方の副軸受３５の上側の端面とピン部３１の下側の端面とで形成されるスラスト面４５との２つの面で、シャフト３２を支持している。

【0039】

スラスト面５１は、モータ３０の近くに形成されるため、ロータ振れ回りによるモーメントを縮小することができる。図３に示す例では、スラスト面５１が、モータ３０の近くではなく、モータ３０内、すなわちロータ３０ｂの切欠部４７内に形成されるため、さらにロータ振れ回りを抑制することができる。

【0040】

また、スラスト面５１は、圧縮室３６の外に形成されるため、ピン部３１の寸法制限を緩和することができる。

【0041】

このように、スラスト面４５、５１で支持することで、ロータ振れ回しによる荷重を抑制しつつ、スラスト面の面積を拡大して面圧を低減し、信頼性の高い圧縮機を提供することが可能となる。

【0042】

なお、主軸受３４は、回転せずに固定されるため、円筒形部材５０が摺動することになる。このような摺動部分は、摩擦による発熱や摩耗が発生し、圧縮機２１の故障の原因となる。このため、シリンダ３７とベーン３８、シリンダ３７とローラ、シャフト３２と主軸受３４、シャフト３２と副軸受３５との間等と同様に、発熱や摩耗を低減させるべく、容器３３の底、すなわち圧縮機構のさらに下側に貯留される潤滑油（冷凍機油）が、主軸受３４の上端端面と円筒形部材５０の底面との間に供給される。主軸受３４の上端端面と円筒形部材５０の底面との間への潤滑油の供給は、主軸受３４の上端端面と円筒形部材５０の底面との間の隙間と、シャフト３２と主軸受３４との間の隙間とが連続していることから、シャフト３２と主軸受３４との間を介して行うことができる。

【0043】

円筒形部材５０は、ロータ３０ｂの切欠部４７の側壁に、円筒形部材５０の外周面が摺動しないように、円筒形部材５０の外径が、切欠部４７の内径より小さくなっている。

【0044】

図４は、本実施形態に係る圧縮機の第２の構成例を示した図である。図４に示す圧縮機２１は、図３に示した圧縮機２１とほぼ同様の構成であるが、円筒形部材５０と主軸受３４の上端端面との間に、回転自在な平板５２を備えている。

【0045】

平板５２は、ワッシャーのような、円形で一定の厚さを有する平板で、中央にシャフト３２が挿通可能な穴を有している。平板５２の外径は、主軸受３４の上端端面の外径とほぼ同じで、中央の穴は、シャフト３２の外径より大きい。このため、平板５２は、円筒形部材５０の回転に伴って自在に回転する。

【0046】

円筒形部材５０は、シャフト３２に固定されるため、シャフト３２の回転に伴って回転する。一方で、主軸受３４は固定された状態である。平板５２を設けない場合、スラスト面５１の潤滑不足等により円筒形部材５０が回転しにくくなると、円筒形部材５０を強制的に回転させようとしてシャフト３２が傾きやすくなる。円筒形部材５０は、シャフト３２のわずかな傾きでも、主軸受３４の上端端面に円筒形部材５０の一部しか接触しなくなり、主軸受３４の上端端面に荷重をかける面積が小さくなる。すると、下側のスラスト面４５で荷重を受けることになり、面圧が大きくなる。

【0047】

平板５２を設けた場合、平板５２が回転自在であるため、円筒形部材５０が回転しにくくなるのを緩和することができる。このため、シャフト３２の傾きを抑制することができ、その結果、円筒形部材５０の底面全体で、平板５２を介して主軸受３４の上端端面に荷重をかけることができ、面圧を低減することができる。

【0048】

図５は、本実施形態に係る圧縮機２１の第３の構成例を示した図である。図５に示す圧縮機２１は、図４に示した圧縮機２１とほぼ同様の構成であるが、円筒形部材５０と主軸受３４の上端端面との間に、回転自在な平板５２に代えて、円筒形部材５０を滑動可能にする滑動手段として玉軸受５３を備えている。ここでは、滑動手段として軸受を使用する例について説明するが、円筒形部材５０を滑らかに回転させることができれば、滑動手段は、軸受に限定されるものではなく、円形に繋がるスライドレールのようなものであってもよい。

【0049】

回転自在な平板５２でも、円筒形部材５０が回転しにくくなるのを緩和することができるが、緩和することができるのみで、円筒形部材５０の滑らかな回転を保証し得ない。すると、シャフト３２に傾きが生じ、主軸受３４の上端端面に荷重をかける面積が小さくなって、下側のスラスト面４５で荷重を受けることになり、面圧が大きくなることが想定される。

【0050】

図５に示す例のように、平板５２に代えて玉軸受５３を設けることで、円筒形部材５０の滑らかな回転が保証され、より確実に、シャフト３２の傾きを抑制し、円筒形部材５０の底面全体で、玉軸受５３を介して主軸受３４の上端端面に荷重をかけることができ、面圧を低減することができる。

【0051】

図６は、本実施形態に係る圧縮機２１の第４の構成例を示した図である。図５に示す圧縮機２１は、図３に示した圧縮機２１とほぼ同様の構成であるが、円筒形部材５０の上端が、ロータ３０ｂの下端、この例では切欠部４７の底面に接している。なお、切欠部４７の底面とは、図６の下側から上側に向けて形成されている切欠部４７の上側にある平坦な面であって、主軸受３４の上端端面に対向する面である。

【0052】

図３に示した例のように、円筒形部材５０の上端が、切欠部４７の底面から離間している場合、円筒形部材５０を、ロータ３０ｂの位置決めに使用することはできない。また、ロータ３０ｂを、円筒形部材５０の固定に使用することはできない。

【0053】

図６に示す構造の場合、円筒形部材５０の上端がロータ３０ｂの下端、すなわち切欠部４７の底面に接するまで押し込み、その位置がロータ３０ｂの位置となることから、簡単にロータ３０ｂの位置決めに使用することができる。また、円筒形部材５０の上端が、切欠部４７の底面に接するまで押し込むことで、ロータ３０ｂを固定することができるため、ロータ３０ｂを円筒形部材５０の固定に使用することができる。

【0054】

図７は、本実施形態に係る圧縮機２１の第５の実施例を示した図である。図７に示す圧縮機２１は、図３に示した圧縮機２１とほぼ同様の構成である。図３に示した構造の圧縮機２１においても、シャフト３２と主軸受３４との間に供給した潤滑油が、シャフト３２の外側面に沿って上昇して流れ、主軸受３４の上端端面と円筒形部材５０との間に流れ込み、スラスト面５１を潤滑することが可能である。

【0055】

しかしながら、シャフト３２と主軸受３４との間の狭い通路を通して、しかも、鉛直方向の上側へ向けて十分な量の潤滑油を供給することは難しい。

【0056】

潤滑油は、容器３３の副軸受３５の下側の底部に貯留され、シャフト３２の下端が潤滑油に浸積されていて、シャフト３２の回転により空洞のシャフト３２内を吸い上げられる。シャフト３２の空洞内には、螺旋状の溝が形成され、シャフト３２の回転に伴って螺旋状の溝に沿って、シャフト３２の下端から上端へ向けて潤滑油が吸い上げられる。シャフト３２の軸方向の所定位置には、軸方向に対して垂直な方向である水平方向に向けて形成された横穴が設けられ、横穴を通して各摺動部へ供給される。各摺動部は、上記のシリンダ３７とベーン３８、シリンダ３７とローラ、シャフト３２と主軸受３４、シャフト３２と副軸受３５との間であって、２つの部材が摺動する部分である。

【0057】

主軸受３４の上端端面と円筒形部材５０との間も、主軸受３４の上端端面と円筒形部材５０とが摺動する部分であるため、シャフト３２の一端から他端、すなわち下端から上端へ軸方向に延びる空洞に対し、主軸受３４の上端端面と円筒形部材５０との間へ向けて延びる横穴５４を設け、横穴５４を通して十分な量の潤滑油を供給することができる。

【0058】

横穴５４の径は、主軸受３４の上端端面と円筒形部材５０との間へ十分な量の潤滑油を供給することができる径として決定することができる。

【0059】

図８は、本実施形態に係る圧縮機２１の第６の実施例を示した図である。図８に示す圧縮機２１は、図７に示した圧縮機２１とほぼ同様の構成であるが、円筒形部材５０が回転対称ではなく、シャフト３２の下側のピン部３１の重心位置に応じて、円筒形部材５０の重心がずれるような円筒形部材５０の形状等とされる。

【0060】

図８に示す例では、下側のピン部３１は、向かって左側が突出し、シャフト３２の中心軸に対して重心が左側にずれている。このため、円筒形部材５０は、円筒形部材５０の重心が同じ左側にずれるような形状等とされる。例えば、円筒形部材５０の、シャフト３２の軸方向の長さである厚さが、右側より左側が厚い形状等とされる。

【0061】

円筒形部材５０から上側のピン部３１までの距離をＬ_１とし、円筒形部材５０から下側のピン部３１までの距離をＬ_２として、上側と下側のピン部３１に作用するモーメントを考える。上側のピン部３１は、向かって右側が突出しているため、右側へ重心がずれ、右側へ向けて回転するようにモーメントが働く。一方、下側のピン部３１には、向かって左側が突出しているため、左側へ重心がずれ、左側へ向けて回転するようにモーメントが働く。モーメントとしては、距離が長いほど大きくなることから、Ｌ_１＜Ｌ_２で下側のピン部３１の方が大きくなる。したがって、全体として考えれば、２つのピン部３１は、左側へ向けて回転するようにモーメントが働くことになる。

【0062】

２つのピン部３１の回転を抑止するには、円筒形部材５０を同じく左側へ向けて回転するモーメントを働かせる必要がある。円筒形部材５０の左側の厚さを右側より厚くする等して、左側へ重心をずらすことで、円筒形部材５０を左側へ向けて回転するモーメントを働かせることができる。なお、ピン部３１が１つの１段圧縮機では、当該ピン部３１の重心がずれている方向と同一方向に、円筒形部材５０の重心がずれるような円筒形部材５０の形状等とすればよい。

【0063】

このようにして、円筒形部材５０にバランスウェイトの働きをもたせることができ、ロータ３０ｂにもたせるべき、ロータバランスウェイトを縮小することができる。

【0064】

円筒形部材５０の形状は、下側のピン部３１の重心位置等によって適宜決定することができる。なお、円筒形部材５０の形状は、下側のピン部３１の重心がある方向と同じ方向に重心をずらすことができれば、いかなる形状であってもよい。また、重心をずらすことができれば、図８に示すように左側を厚く、右側を薄くした形状に限らず、円筒形部材５０の材質を左側と右側とで変える等してもよい。

【0065】

以上に説明してきたように、本発明の圧縮機および空気調和装置を提供することにより、コストの増大を抑えつつ、電動機の振れ回りの影響を抑制することが可能となる。これにより、圧縮機の大型化が可能となり、空気調和装置の大型化も容易になる。

【0066】

これまで本発明の圧縮機および空気調和装置について上述した実施形態をもって詳細に説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態や、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

【0067】

したがって、本発明によれば、（１）電動機と、電動機により回転し、偏心部を備えた回転軸と、回転軸を回転可能に支持する第１および第２の軸受と、第１および第２の軸受とともに圧縮室を構成し、圧縮室内で回転する偏心部により流体を圧縮するシリンダとを含み、電動機の一方の側に配置される圧縮機構と、回転軸の電動機側に設けられ、電動機側に配置される第１の軸受との間で回転軸の軸方向の荷重を受ける円筒形部材とを含む、圧縮機を提供することができる。

【0068】

本発明によれば、（２）第１の軸受の一端の端面と円筒形部材との間に、回転自在で、中央に回転軸が挿通可能な穴を有する平板を備える、上記（１）に記載の圧縮機を提供することができる。

【0069】

本発明によれば、（３）第１の軸受の一端の端面と円筒形部材との間に、円筒形部材を滑動可能にする滑動手段を備える、上記（１）に記載の圧縮機を提供することができる。

【0070】

本発明によれば、（４）電動機が、円筒形部材に対向する面を有し、該面が、円筒形部材に隣接する、上記（１）～（３）のいずれかに記載の圧縮機を提供することができる。

【0071】

本発明によれば、（５）回転軸は、該回転軸の軸方向に延び、一端から吸い込んだ潤滑油が流れる空洞を有し、空洞に対して垂直方向に延び、第１の軸受の一端の端面と円筒形部材との間に潤滑油を供給するための穴を有する、上記（１）～（４）のいずれかに記載の圧縮機を提供することができる。

【0072】

本発明によれば、（６）電動機は、一方の側に切欠部を有し、第１の軸受の一端が切欠部内に挿入され、円筒形部材が第１の軸受の一端の端面に隣接して配置される、上記（１）～（５）のいずれかに記載の圧縮機を提供することができる。

【0073】

本発明によれば、（７）円筒形部材が、回転軸の断面の中心に対し、一方の側にある圧縮室内で回転する偏心部の重心がずれている方向と同一方向に重心がずれていることを特徴とする、上記（１）～（６）のいずれかに記載の圧縮機を提供することができる。

【0074】

本発明によれば、（８）圧縮機構が、複数の圧縮室を有し、円筒形部材が、回転軸の断面の中心に対し、複数の圧縮室のうち一方の側にある圧縮室内で回転する偏心部の重心がずれている方向と同一方向に重心がずれていることを特徴とする、上記（１）～（６）のいずれかに記載の圧縮機を提供することができる。

【0075】

本発明によれば、上記（１）～（８）のいずれかに記載の圧縮機を備える空気調和装置を提供することができる。

【符号の説明】

【0076】

１０…空気調和装置
１１…室内機
１２…室内熱交換器
１３…室内ファン
１４…室内ファン用駆動モータ
２０…室外機
２１…圧縮機
２２…四方弁
２３…室外膨張弁
２４…室外熱交換器
２５…室外ファン
２６…室外ファン用駆動モータ
２７…アキュームレータ
２８…制御装置
３０…モータ
３０ａ…ステータ
３０ｂ…ロータ
３１…ピン部
３２…シャフト
３３…容器
３４…主軸受
３５…副軸受
３６…圧縮室
３７…シリンダ
３８…ベーン
３９…弾性部材
４０…吸込ノズル
４１、４２…空間
４３…吐出ノズル
４４…隔壁板
４５…スラスト面
４６…挿入孔
４７…切欠部
５０…円筒形部材
５１…スラスト面
５２…平板
５３…玉軸受
５４…横穴

【要約】

【課題】 コストの増大を抑えつつ、電動機の振れ回りによる影響を抑制できる圧縮機および空気調和装置を提供すること。
【解決手段】 圧縮機２１は、モータ３０と、モータ３０により回転し、ピン部３１を備えたシャフト３２と、シャフト３２を回転可能に支持する主軸受３４および副軸受３５と、主軸受３４および副軸受３５とともに圧縮室３６を構成し、圧縮室３６内で回転するピン部３１により流体を圧縮するシリンダ３７とを含み、モータ３０の一方の側に配置される圧縮機構と、シャフト３２のモータ側に設けられ、モータ側に配置される主軸受３４との間でシャフト３２の軸方向の荷重を受ける円筒形部材５０とを含む。
【選択図】 図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】