JP2007032429A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で液圧縮を効果的に防止できる圧縮機を提供する。
【解決手段】密閉容器１内の低圧側に配置されたアキシャルギャップ型モータ３と、密閉容器１内に配置され、アキシャルギャップ型モータ３により駆動される圧縮機構部２とを備える。上記アキシャルギャップ型モータ３のロータ３０の回転中心近傍かつエアギャップ側に吸入口４１aが開口する吸入通路４１を設ける。上記密閉容器１内の低圧側に吸入された冷媒ガスが、アキシャルギャップ型モータのエアギャップと吸入通路４１とを介して圧縮機構部２に導かれる。
【選択図】図１

Description

この発明は、空気調和機や冷凍機等に使用される圧縮機に関する。

従来、圧縮機としては、密閉容器と、この密閉容器内に配置されたアキシャルギャップ型モータと、上記密閉容器内に配置され、アキシャルギャップ型モータにより駆動される圧縮機構部とを備えたものがある（特開２００４−５２６５７号公報(特許文献１)参照）。上記アキシャルギャップ型モータは、圧縮機構部から吐出された高圧の冷媒が満たされる密閉容器内の領域に配置されている。

ところで、上記従来の圧縮機では、吸込口から吸い込まれた冷媒に含まれた液滴,油滴が圧縮機構部に流入しやすいため、圧縮機構部内で液圧縮が生じて故障または破損するという問題がある。
特開２００４−５２６５７号公報

そこで、この発明の目的は、簡単な構成で液圧縮を効果的に防止できる圧縮機を提供することにある。

上記目的を達成するため、この発明の圧縮機は、
密閉容器と、
上記密閉容器内の低圧側に配置されたアキシャルギャップ型モータと、
上記密閉容器内に配置され、上記アキシャルギャップ型モータにより駆動される圧縮機構部と、
上記アキシャルギャップ型モータのロータの回転中心近傍かつエアギャップ側に吸入口が開口する吸入通路と
を備え、
上記密閉容器内の低圧側に吸入されたガスが、上記アキシャルギャップ型モータのエアギャップと上記吸入通路と介して上記圧縮機構部に導かれることを特徴とする。

上記構成の圧縮機によれば、上記密閉容器内の低圧側に吸入されたガスは、アキシャルギャップ型モータのエアギャップと、アキシャルギャップ型モータのロータの回転中心近傍かつエアギャップ側に吸入口が開口する吸入通路とを介して上記圧縮機構部に導かれる。このとき、例えば密閉容器内の低圧側に吸入される上記ガスに液滴,油滴が含まれていても、ガスはアキシャルギャップ型モータのロータの回転面に沿って中心側の吸入通路の吸入口に向かって流れる一方、液滴,油滴は回転するロータの端面に接触したときにその遠心力によって半径方向外向に飛ばされて、液滴や油滴が圧縮機構部に吸入されることがない。したがって、簡単な構成で液圧縮を効果的に防止できる。

また、一実施形態の圧縮機は、上記アキシャルギャップ型モータのロータの外周部は、内周側から外周側に向かって徐々にギャップが拡大していることを特徴とする。

上記実施形態の圧縮機によれば、アキシャルギャップ型モータのロータの外周部が、内周側から外周側に向かって徐々にギャップが拡大しているので、ロータの外周部の外側からエアギャップに吸い込まれるガスの流れに剥離流れが生じない。したがって、周速度が最も速く遠心力の大きなロータの外周部における遠心力を有効に利用して、液滴,油滴を半径方向外向に飛ばすことができる。

また、一実施形態の圧縮機は、上記アキシャルギャップ型モータのエアギャップ側のロータの端面またはステータの端面に、外周側から内周側に上記ガスを導くための溝を半径方向に設けたことを特徴とする。

上記実施形態の圧縮機によれば、アキシャルギャップ型モータのモータ効率を向上させるためにエアギャップを狭くした場合、アキシャルギャップ型モータのエアギャップ側のロータの端面またはステータの端面に、外周側から内周側にガスを導くための溝を半径方向に設けることによって、液圧縮を防止しつつ、エアギャップに起因する吸入圧損の増大を防止できる。

また、一実施形態の圧縮機は、上記溝が、上記ロータの極間または上記ステータの極間に設けられていることを特徴とする。

上記実施形態の圧縮機によれば、磁路を阻害することなく溝を設けることができる。

また、一実施形態の圧縮機は、上記ロータのエアギャップ側の端面に設けられた上記溝が、内周側から外周側に向かって半径方向に対して回転方向後方側に傾いていることを特徴とする。

上記実施形態の圧縮機によれば、液滴が溝の傾斜により効果的に分離され、液圧縮が回避できる。また、このような溝を、ロータの極間に設けることによって、モータトルクリップル低減による音や振動の低減に対しても効果がある。

また、一実施形態の圧縮機は、上記ステータのエアギャップ側の端面に設けられた上記溝が、内周側から外周側に向かって半径方向に対して回転方向前方側に傾いていることを特徴とする。

上記実施形態の圧縮機によれば、液滴が溝の傾斜により効果的に分離され、液圧縮が回避できる。また、このような溝を、ステータの極間に設けることによって、モータトルクリップル低減による音や振動の低減に対しても効果がある。

また、一実施形態の圧縮機は、上記アキシャルギャップ型モータのエアギャップ側のロータの端面またはステータの端面に凸部を半径方向に設けたことを特徴とする。

上記実施形態の圧縮機によれば、アキシャルギャップ型モータのエアギャップ側のロータの端面(またはステータの端面)に凸部を半径方向に設けることによって、液滴,油滴は回転するロータの端面(またはステータの端面)の凸部により半径方向外向に飛ばすので、液圧縮をより効果的に防止できる。

また、一実施形態の圧縮機は、上記凸部は、上記吸入通路の外周より外側にあることを特徴とする。

上記実施形態の圧縮機によれば、液滴が吸入通路に流入する前に上記凸部により分離することができる。

また、一実施形態の圧縮機は、上記ロータのエアギャップ側の端面に設けられた上記凸部が、内周側から外周側に向かって半径方向に対して回転方向後方側に傾いていることを特徴とする。

上記実施形態の圧縮機によれば、液滴が上記凸部の傾斜により効果的に分離され、液圧縮が回避できる。

また、一実施形態の圧縮機は、上記ステータのエアギャップ側の端面に設けられた上記凸部が、内周側から外周側に向かって半径方向に対して回転方向前方側に傾いていることを特徴とする。

上記実施形態の圧縮機によれば、液滴が上記凸部の傾斜により効果的に分離され、液圧縮が回避できる。

以上より明らかなように、この発明の圧縮機によれば、密閉容器内の低圧側に吸入されたガスが、アキシャルギャップ型モータのエアギャップと、アキシャルギャップ型モータのロータの回転中心近傍かつエアギャップ側に一端開口する吸入通路とを介して圧縮機構部に導かれることによって、吸入ガスに液滴,油滴が含まれていても、回転するロータの遠心力によって半径方向外向に液滴,油滴を飛ばすので、簡単な構成で液圧縮を効果的に防止することができる。

また、一実施形態の圧縮機によれば、アキシャルギャップ型モータのロータの外周部が、内周側から外周側に向かって徐々にギャップが拡大しているので、ロータの外周部の外側からエアギャップに吸い込まれるガスの剥離流れを抑制して、ロータの外周部における最も大きな遠心力を、液滴,油滴の除去に有効に利用することができる。

また、一実施形態の圧縮機によれば、アキシャルギャップ型モータのエアギャップ側のロータの端面(またはステータの端面)に、外周側から吸入通路にガスを導くための溝を半径方向に設けることによって、アキシャルギャップ型モータのモータ効率を向上させるためにエアギャップを狭くしても、液圧縮を防止しつつ、エアギャップに起因する吸入圧損の増大を防止することができる。

また、一実施形態の圧縮機によれば、アキシャルギャップ型モータのエアギャップ側のロータの端面(またはステータの端面)に凸部を半径方向に設けることによって、液滴,油滴は回転するロータの端面(またはステータの端面)の凸部により半径方向外向に飛ばすので、液圧縮をより効果的に防止できる。

以下、この発明の圧縮機を図示の実施の形態により詳細に説明する。

(第１実施形態)
図１はこの発明の第１実施形態の空気調和機に用いられる圧縮機の断面図を示している。

この第１実施形態の圧縮機は、図１に示すように、密閉容器１と、上記密閉容器１内に配置された圧縮機構部２と、上記密閉容器１内かつ圧縮機構部２の下側に配置され、圧縮機構部２を回転軸４を介して駆動するアキシャルギャップ型モータ３とを備えている。上記密閉容器１の下側側方に、吸入管１１を接続する一方、密閉容器１の上側に吐出管１２を接続している。上記吸入管１１から供給される冷媒ガスは、圧縮機構部２の吸込側に導かれる。上記アキシャルギャップ型モータ３は、密閉容器１内の圧縮機構部２の吸込側の低圧空間に配置されている。この圧縮機は、いわゆる、低圧ドーム型である。

上記アキシャルギャップ型モータ３は、密閉容器１の内側に外周側が固定され、中央部を回転軸４が貫通するステータ４０と、上記ステータ４０の軸方向の下側に配置され、回転軸４に外嵌して固定されたロータ３０とを有する。上記ロータ３０が固定された回転軸４の上端側を圧縮機構部２に連結している。上記アキシャルギャップ型モータ３のステータ４０の中心近傍かつ回転軸４の外周側(ロータ３０の回転中心近傍)に、ステータ４０を軸方向に貫通するように吸入通路４１を設けている。上記吸入通路４１の吸入口４１aが、ロータ３０の回転中心近傍かつエアギャップ側に開口している。

また、上記圧縮機構部２は、シリンダ状の本体部２０と、この本体部２０の上下の開口端のそれぞれに取り付けられた上端板８および下端板９とを備える。上記回転軸４は、上記上端板８および下端板９を貫通して、本体部２０の内部に挿入されている。上記回転軸４は、圧縮機構部２の上端板８に設けられた軸受(図示せず)と、圧縮機構部２の下端板９に設けられた軸受(図示せず)により回転自在に支持されている。上記本体部２０内の回転軸４にクランクピン５を設け、そのクランクピン５にローラ６を嵌合している。上記クランクピン５により駆動されるローラ６は偏芯した状態で回転しつつ公転運動を行い、ローラ６の外周面と本体部２０の内周面との間に形成された圧縮室７の容積変化により冷媒ガスの圧縮を行う。

また、図２は図１に示すII−II線から見た断面図を示しており、アキシャルギャップ型モータ３のステータ４０の中心近傍かつ回転軸４の外周側に吸入通路４１が配置されている。

上記構成の圧縮機において、アキシャルギャップ型モータ３を回転させることにより圧縮機構部２を駆動すると、吸入管１１から吸入された冷媒ガスは、アキシャルギャップ型モータ３のステータ４０およびロータ３０との間のエアギャップと、ステータ４０の中心部近傍かつエアギャップ側に吸入口４１aが開口する吸入通路４１とを介して圧縮機構部２に供給され、圧縮機構部２で冷媒ガスを圧縮する。そうして圧縮機構部２で圧縮された高圧冷媒ガスは、圧縮機構部２の上部空間に吐出された後、吐出管１２を介して密閉容器１の外部に吐出される。

上記密閉容器１内の低圧側に吸入された冷媒ガスは、アキシャルギャップ型モータ３のエアギャップと吸入通路４１とを介して圧縮機構部に２導かれる。このとき、例えば密閉容器１内の低圧側に吸入される冷媒ガスに液滴,油滴が含まれていても、冷媒ガスはアキシャルギャップ型モータ３のロータ３０の回転面に沿って半径方向内向に中心に向かって流れる一方、液滴,油滴は回転するロータ３０の端面に接触したときにその遠心力によって半径方向外向に飛ばされて、液滴や油滴が圧縮機構部２に吸入されることがない。したがって、簡単な構成で液圧縮を効果的に防止することができる。

また、図３Ａは上記圧縮機の要部の断面の模式図を示しており、ロータ３０のエアギャップ側の端面に対してロータ３０の外周面が略直角となっている。上記ロータ３０の半径方向外側から端面に沿って略平行にエアギャップに流れ込む冷媒ガスは、ロータ３０の外周部で剥離流れが生じる。このため、周速度が最も速く遠心力の大きなロータの外周部の遠心力を利用して、冷媒ガス中の液滴,油滴を半径方向外向に効果的に飛ばすことができない。

そこで、図３Ｂに示すように、ロータ３１の内周側から外周側に向かって徐々にギャップが拡大するように、ロータ３１の外周部かつエアギャップ側の端面に傾斜面３１aを形成するのが好ましい。この傾斜面３１ａは、いわゆる面取りであっても良く、角が丸められていてもよい。この場合、上記ロータ３１の外周部の傾斜面３１aによって、外側からエアギャップに吸い込まれる冷媒ガスの流れに剥離流れが生じないので、周速度が最も速く遠心力の大きなロータ３１の外周部の遠心力を有効に利用して、液滴,油滴を半径方向外向に飛ばすことができる。したがって、液圧縮をより効果的に防止することができる。

(第２実施形態)
図４はこの発明の第２実施形態の圧縮機の断面図を示している。この第２実施形態の圧縮機は、圧縮機構部２とアキシャルギャップ型モータ３の配置が上下逆であることを除いて第１実施形態の圧縮機と同一の構成をしており、同一構成部には同一参照番号を付して説明を省略する。

上記第２実施形態の圧縮機は、第１実施形態の圧縮機と同様の効果を有する。

上記第１,第２実施形態では、空気調和機に用いられる圧縮機について説明したが、この発明の圧縮機は、空気調和機に限らず、冷凍機等の装置に用いられる圧縮機に適用してもよい。

また、上記第１,第２実施形態において、アキシャルギャップ型モータのエアギャップ側のロータの端面またはステータの端面に、外周側から内周側に冷媒ガスを導くための溝を半径方向に設けることによって、アキシャルギャップ型モータのモータ効率を向上させるためにエアギャップを狭くしても、液圧縮を防止しつつ、エアギャップに起因する吸入圧損の増大を防止することができる。上記溝は、ロータに設けられる場合は極間が望ましい。

例えば、ロータに溝を設ける場合は、図５に示すように、互いに極の異なる複数の永久磁石１３２をバックヨーク１３１表面に配置することにより、互いに隣接する永久磁石１３２間に溝１３３が設けられる。この永久磁石３２の異なる極間は、磁束が漏洩しないほうが望ましいので、溝１３３を設けても、磁路を妨げることがないからである。

一方、ステータに溝を設ける場合は、図５に示すように、６つの扇形状の磁性板１４１を周方向に配置し、互いに隣接する磁性板１４１間に形成された溝１４３を極歯(巻線１４２の巻回される鉄心１４４の単位)間に配置するのがよい。極歯間は、磁束が漏洩しないほうが望ましいので、溝１４３を設けても、磁路を妨げることがないからである。図５に示すように、ステータ３０、ロータ４０の双方に設けてもよい。

あるいは、アキシャルギャップ型モータのエアギャップ側のロータの端面(またはステータの端面)に凸部を半径方向に設けることによって、液滴,油滴は回転するロータの端面(またはステータの端面)の凸部により半径方向外向に飛ばすので、液圧縮をより効果的に防止することができる。凸部は、吸入通路の外周より外側に設けることで、液滴,油滴が吸入通路に到達する前に凸部にぶつかり、半径方向外向に飛ばされることになる。

また、上記ロータのエアギャップ側の端面に設けられた溝または凸部は、内周側から外周側に向かって半径方向に対して回転方向後方側に傾けることによって、液滴が効果的に分離され、液圧縮を確実に回避することができる。

また、上記ステータのエアギャップ側の端面に設けられた溝または凸部は、内周側から外周側に向かって半径方向に対して回転方向前方側に傾けることによって、液滴が効果的に分離され、液圧縮を確実に回避することができる。

図１はこの発明の第１実施形態の空気調和機に用いられる圧縮機の断面図である。 図２は図１に示すII−II線から見た断面図である。 図３Ａは上記圧縮機の要部の断面を示す模式図である。 図３Ｂは上記圧縮機においてロータの外周部の形状が異なる例の要部の断面を示す模式図である。 図４はこの発明の第２実施形態の圧縮機の断面図である。 図５はこの発明の圧縮機に用いられるアキシャルギャップモータの要部の分解斜視図である。

符号の説明

１…密閉容器
２…圧縮機構部
３…アキシャルギャップ型モータ
４…回転軸
５…クランクピン
６…ローラ
８…上端板
９…下端板
２０…本体部
３０,３１…ロータ
３１a…傾斜面
４０…ステータ
４１…吸入通路
４１a…吸入口

Claims (10)

1. 密閉容器(１)と、
   上記密閉容器(１)内の低圧側に配置されたアキシャルギャップ型モータ(３)と、
   上記密閉容器(１)内に配置され、上記アキシャルギャップ型モータ(３)により駆動される圧縮機構部(２)と、
   上記アキシャルギャップ型モータ(３)のロータ(３０)またはステータ(４０)を軸方向に貫通し、かつ、ロータ(３０)の回転中心近傍かつエアギャップ側に吸入口が開口し、上記圧縮機構部(２)側に吐出口が開口する吸入通路(４１)と
   を備え、
   上記密閉容器(１)内の低圧側に吸入されたガスが、上記アキシャルギャップ型モータ(３)のエアギャップと上記吸入通路(４１)と介して上記圧縮機構部(２)に導かれることを特徴とする圧縮機。
2. 請求項１に記載の圧縮機において、
   上記アキシャルギャップ型モータ(３)のロータ(３０)の外周部は、内周側から外周側に向かって徐々にギャップが拡大していることを特徴とする圧縮機。
3. 請求項１または２に記載の圧縮機において、
   上記アキシャルギャップ型モータ(３)のロータ(３０)のエアギャップ側の端面またはステータ(４０)のエアギャップ側の端面に、外周側から内周側に上記ガスを導くための溝を半径方向に設けたことを特徴とする圧縮機。
4. 請求項３に記載の圧縮機において、
   上記溝は、上記ロータ(３０)の極間または上記ステータ(４０)の極間に設けられていることを特徴とする圧縮機。
5. 請求項３または４に記載の圧縮機において、
   上記ロータ(３０)のエアギャップ側の端面に設けられた上記溝は、内周側から外周側に向かって半径方向に対して回転方向後方側に傾いていることを特徴とする圧縮機。
6. 請求項３または４に記載の圧縮機において、
   上記ステータ(４０)のエアギャップ側の端面に設けられた上記溝は、内周側から外周側に向かって半径方向に対して回転方向前方側に傾いていることを特徴とする圧縮機。
7. 請求項１または２に記載の圧縮機において、
   上記アキシャルギャップ型モータ(３)のロータ(３０)のエアギャップ側の端面またはステータ(４０)のエアギャップ側の端面に凸部を半径方向に設けたことを特徴とする圧縮機。
8. 請求項７に記載の圧縮機において、
   上記凸部は、上記吸入通路(４１)の外周より外側にあることを特徴とする圧縮機。
9. 請求項７または８に記載の圧縮機において、
   上記ロータ(３０)のエアギャップ側の端面に設けられた上記凸部は、内周側から外周側に向かって半径方向に対して回転方向後方側に傾いていることを特徴とする圧縮機。
10. 請求項７または８に記載の圧縮機において、
    上記ステータ(４０)のエアギャップ側の端面に設けられた上記凸部は、内周側から外周側に向かって半径方向に対して回転方向前方側に傾いていることを特徴とする圧縮機。

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