JP2008261599A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】空気調和機において、安価な構造で、圧縮機の制振ならびに防振支持による低騒音化および配管部の応力低減を可能とすること。
【解決手段】空気調和機は、回転子の鉄心内に永久磁石及びかご型導体を埋設した自己始動式同期電動機を内蔵し、冷凍サイクルの配管と接続した圧縮機１０２と、圧縮機１０２の回転軸を略垂直状態として当該圧縮機１０２を筐体に弾性支持した防振支持部材を有する支持装置２０とを備える。防振支持部材２１は圧縮機１０２の回転軸まわり方向に長く且つ中空の形状としている。
【選択図】図４

Description

本発明は、空気調和機に係り、特に自己始動式同期電動機を内蔵した圧縮機を弾性支持する支持装置を備えた空気調和機に好適なものである。

従来の冷凍空調装置として、例えば特開２００３−１３４７７３号公報（特許文献１）に開示されたものがある。この冷凍空調装置は、回転子の鉄心内に永久磁石及びかご型導体を埋設した自己始動式同期電動機を内蔵し且つ冷凍サイクルの配管と接続した圧縮機を備えたものである。

特許文献２の圧縮機の支持装置では、圧縮機の下部周辺に設けられた複数の取付脚と、この取付脚に対してベース上に立脚されたボルトと、上部を前記取付脚に取付けて前記ボルトに通し前記圧縮機を弾性支持する支持体（防振支持部材）と、前記ボルトの上部に取付けるナットからなり、前記支持体の下部を蛇腹状に形成している。

特許文献３の圧縮機防振取付構造では、圧縮機底部の足に設けた複数個の穴とベース上に設けた複数個の穴の両方に係合する上、下突起部を有する防振ゴムで圧縮機を係止し、防振ゴムの突起部近傍を硬質ゴムで他の部分を軟質ゴムで形成している。

特開２００３−１３４７７３号公報 特開２００１−５９４７８号公報 特開昭６０−１８６３６号公報

前記特許文献１の冷凍空調装置における圧縮機は、同期電動機を内蔵していることにより誘導電動機を内蔵したものより効率が良く、かご型導体を埋設していることによりインバータを用いることなく或いはインバータが故障しても始動できる、という利点を有している。この自己始動式同期電動機を内蔵した圧縮機の支持装置としては、起動時に過渡的に発生する大きな周方向へのトルクに対応することが必要であると共に、圧縮機の運転中に発生する小さな振幅の振動を吸収することが必要である、という課題があることが分かった。しかし、自己始動式同期電動機を内蔵した圧縮機の支持装置として、前記２つの課題を同時に満足するものは案出されていない。なお、特許文献１には圧縮機の支持装置が開示されていない。

また、前記特許文献２の圧縮機の支持装置では、支持体の下部を蛇腹状に形成したことにより、弾性効果が大きくなって圧縮機の運転中に発生する小さな振幅の振動を吸収できる。しかし、自己始動式同期電動機を内蔵した圧縮機に適用した場合には、起動時に発生する大きな回転方向への過渡的なトルクに対応することができない。即ち、一般に空気調和機の冷凍サイクルの配管は圧縮機に対して溶接などで直接結合されることから、支持装置の弾性効果を大きくするほど、配管へ伝播する振動は大きくなり、配管の応力が過大となる恐れがある。特に、自己始動式同期電動機を内蔵した圧縮機の起動時には、かご型導体による運転から永久磁石による運転に移行するため、圧縮機の起動時に過渡的に大きなトルクが発生し、柔軟性の弾性効果の大きな支持装置では圧縮機が大きく変位することになる。これによって、圧縮機に直接結合された配管に大きな応力が発生し、信頼性が低下するおそれがあった。

さらに、特許文献３の圧縮機防振取付構造では、突起部近傍を硬質ゴムで他の部分を軟質ゴムで形成する防振ゴムの製作が難しく高価になってしまう、という課題があった。

本発明の目的は、安価な構造で、圧縮機の制振ならびに防振支持による低騒音化および配管部に加わる応力を低減して信頼性の向上を図ることができる空気調和機を得ることにある。

前述の目的を達成するために、本発明は、回転子の鉄心内に永久磁石及びかご型導体を埋設した自己始動式同期電動機を内蔵し、冷凍サイクルの配管が接続された圧縮機と、前記圧縮機の回転軸を略垂直状態として当該圧縮機を筐体に弾性支持した防振支持部材を有する支持装置とを備えた空気調和機において、前記防振支持部材を前記圧縮機の回転軸まわり方向に長く且つ中空の形状としたことにある。

係る本発明のより好ましい具体的な構成例は次の通りである。
（１）前記圧縮機の回転軸まわり方向に複数設けられた圧縮機取付部の全てを同一の前記防振支持部材で支持したこと。
（２）前記防振支持部材を二分割し、前記圧縮機の回転軸まわり方向に複数設けられた圧縮機取付部の二箇所以上を同一の前記防振支持部材で支持したこと。
（３）前記防振支持部材を内周側に突出する円弧状曲線部及び外周側に突出する円弧状曲線部を有するチューブ状としたこと。
（４）前記支持装置は、前記圧縮機の回転軸まわり方向の複数箇所で前記防振支持部材を貫通するボルトを備えたこと。
（５）前記二分割した防振支持部材を左右対称に配置したこと。

係る本発明の空気調和機によれば、安価な構造で、圧縮機の制振ならびに防振支持による低騒音化および配管部に加わる応力を低減して信頼性の向上を図ることができる。

以下、本発明の空気調和機の複数の実施形態について図を用いて説明する。各実施形態の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の空気調和機を図１から図６を用いて説明する。図１は本発明の第１実施形態の空気調和機の室外機の縦断面図、図２は図１の圧縮機の縦断面図、図３は図２の圧縮機に内蔵した自己始動式同期電動機の断面図、図４は図１の圧縮機の支持装置を示す断面図、図５は図１の圧縮機の支持装置を示す斜視図、図６は自己始動式同期電動機を内蔵した圧縮機の発生トルクを示す図である。

本実施形態の空気調和機は、室外機１００と室内機（図示せず）とからなっている。この室外機１００は、図１に示すように、冷凍サイクルを構成する圧縮機１０２及び室外熱交換器１０３と、室外熱交換器１０３に通風する室外送風機１０５と、冷凍サイクル及び室外送風機１０５などを制御する制御装置を収納した電気部品収納箱１０４と、これらを収納した筐体１０１とからなっている。室内機は、室内熱交換器及び室内送風機などを備え、室外機と冷媒配管、電気配線などを介して接続されている。

圧縮機１０２は、図２に示すように、スクロール圧縮機で構成されている。圧縮機１０を構成する固定スクロール１は、鏡板１ａと、この鏡板１ａに渦巻き状に立設されたラップ部１ｂとを備えて構成されている。鏡板１ａの中央部には吐出穴１ｃが形成されている。そして、固定スクロール１は、ボルト等によりフレーム３に固定されている。固定スクロール１と一体となったフレーム３は溶接手段等により密閉容器７に固定されている。

旋回スクロール２は、鏡板２ａと、この鏡板２ａに渦巻き状に立設されたラップ部２ｂと、鏡板２ａの背面中央に設けられたボス部２ｃとを備えて構成されている。そして、旋回スクロール２は、固定スクロール１に対向して組み合わされて配置され、フレーム３内に旋回可能に設けられている。

密閉容器７は、固定スクロール１、旋回スクロール２及びフレーム３等からなる圧縮機構部９と、固定子８ａ、回転子８ｂ等からなる電動機８と、これらの摺動部に供給される潤滑油（図示せず）とを内部に収納した密閉構造になっている。圧縮機構部９と電動機８とは上下に配置されている。

電動機８の回転子８ｂに固定された回転軸６は、フレーム３に軸受４、５を介して回転自在に支持され、固定スクロール１の軸線と同軸となっている。この回転軸６の先端には、回転軸６の軸線に対して偏心されたクランク６ａが設けられている。このクランク６ａには、旋回軸受を介して旋回スクロール２のボス部２ｃが回転可能に取付けられている。このとき、旋回スクロール２は軸線が固定スクロール１の軸線に対して所定距離だけ偏心した状態となっており、回転軸６が回転することによって旋回スクロール２が旋回運動する。

旋回スクロール２の旋回運動により、両ラップ部１ｂ、２ｂ間に形成される複数の三日月形状の圧縮室は、中央部に移動して連続的に容積が縮小され、中央部に至って吐出穴１ｃに連通されると共に相互に連通されるように構成されている。

吸入配管７ａは、圧縮される作動流体の吸込み部を構成し、最外周の圧縮室と連通するように構成されている。吸入配管７ａは冷凍サイクルの配管に接続されている。吐出配管７ｂは、圧縮された作動流体の密閉容器７外への吐出部を構成し、密閉容器７内から外部に突出するように構成されている。吐出配管７ｂは冷凍サイクルの配管に接続されている。

電動機８に通電されて回転軸６が回転駆動されると、回転軸６のクランク６ａが偏心回転され、このクランク６ａの偏心回転が旋回軸受を介して旋回スクロール２に伝えられる。この結果、旋回スクロール２は、固定スクロール１の軸線を中心に、所定距離の旋回半径をもって旋回運動される。

この旋回スクロール２の旋回運動によって、各ラップ部１ｂ、２ｂの間にできる圧縮室は中央に移動するに従い連続的に縮小し、吸入配管７ａから吸入された作動流体が順次圧縮され、所定圧力に圧縮された作動流体が吐出穴１ｃから密閉容器７内に吐出される。吐出された作動流体は固定子８ａ、回転子８ｂの周囲を通り密閉容器７内全体に満たされる。密閉容器７内の作動流体は吐出配管７ｂを通して密閉容器７外の冷凍サイクルに導かれる。

電動機８は、図３に示すように、自己始動式同期電動機で構成されている。固定子８ａは、内周近傍に等間隔に多数のスロットを形成すると共に、このスロット内に３相巻線８ｃを有している。回転子８ｂは、２極に着磁された永久磁石８ｄと、外周近傍に等間隔に多数の導体を埋設したかご形導体８ｅとを同一回転子に備えて構成されている。永久磁石８ｄの各磁極は複数の磁石に分割して構成され、３個のＮ極磁石と３個のＳ極磁石とが円周状になるように形成されている。

圧縮機１０２はインバータ装置を介して商用電源に接続されて運転される。電動機８は、始動から同期回転に到達するまでの間、３相巻線８ｃ及びかご形導体８ｅの働きにより誘導電動機として運転し、同期回転に到達すると３相巻線８ｃ及び永久磁石８ｄの働きにより同期電動機として運転される。電動機８は、同期回転で運転中、回転子８ｂに２次電流が発生しないので、効率よく運転できるとともに、滑りが０であるため能力向上に効果がある。また、インバータ装置により同期回転数を変化させることで圧縮機１０２の容量制御を行なうことができる。

圧縮機１０２は、足部１０２ａと筐体１０１の底面部１０１ａとの間に支持装置２０を介して、圧縮機の回転軸が略垂直状態となるように支持されている。支持装置２０は、圧縮機１０２を筐体１０１の底面部１０１ａに弾性支持する防振支持部材２１と、筐体１０１の底面部１０１ａに固定されて防振支持部材２１を下方から貫通するボルト２２と、このボルト２２の上端部に捩じ込まれたナット２３とから構成されている。

防振支持部材２１は、図４及び図５に示すように、圧縮機１０２の回転軸まわり方向に長く且つ中空の形状としてある。具体的には、圧縮機１０２の回転軸まわり方向に複数設けられた当該圧縮機１０２の足部１０２ａの全てを同一の防振支持部材２１で支持し、この防振支持部材２１を内周側及び外周側に突出する円弧状曲線部２１ａを有するチューブ状としている。また、防振支持部材２１は、防振ゴムで構成されており、圧縮機１０２の足部１０２ａの穴に嵌合する凸部２１ｂを有している。ボルト２２は各足部１０２ａの穴及び防振支持部材２１の凸部２１ｂを貫通して上方へ突出されている。ナット２３は、スペーサ２４及びワッシャ２５により各足部１０２ａと所定間隔を保つようにボルト２２の上端部に捩じ込まれている。

係る構成によれば、支持装置２０が筐体１０１の底面１０１ａの垂直方向に作用する振動に対して柔軟性を有しているので、図６に示す圧縮機１０２の運転中に発生する小さな振幅の振動を有効に吸収できる。また、圧縮機１０２の回転軸まわり方向に作用する振動に対しては高い剛性を有しているので、図６に示す圧縮機１０２の起動時に過渡的に発生する大きなトルク２４を吸収することができ、圧縮機１０２の接続配管７ａ、７ｂに大きな応力が発生するのを防止することができる。従って、安価な構造で、低騒音化及び信頼性向上を図ることができる。

また、防振支持部材２１は、圧縮機１０２の各足部１０２ａを通る平面リング状に形成されており、部品数を減らすことが可能であると共に、圧縮機１０２の下部に開放空間がなくなり、圧縮機１０２底面から放射される騒音を遮蔽することもできる。

なお、圧縮機１０２の足部１０２ａを全周にわたって設け、防振支持部材２１を足部１０２ａの下面に全周にわたって接触するようにしてもよい。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図７を用いて説明する。図７は本発明の第２実施形態の空気調和機の圧縮機の支持装置を示す斜視図である。この第２実施形態は、次に述べる点で第１実施形態と相違するものであり、その他の点については第１実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。

この第２実施形態では、第１実施形態で円環状とした防振支持部材２１を二分割して左右対称に配置し、一つの防振支持部材２１が圧縮機１０２との接合点を二箇所以上有することで、支持部材１ｂの位置決めは容易なままで素材量を減らすことが可能である。

本発明の第１実施形態の空気調和機の室外機の縦断面図である。 図１の圧縮機の縦断面図である。 図２の圧縮機に内蔵した自己始動式同期電動機の断面図である。 図１の圧縮機の支持装置を示す断面図である。 図１の圧縮機の支持装置を示す斜視図である。 自己始動式同期電動機を内蔵した圧縮機の発生トルクを示す図である。 本発明の第２実施形態の圧縮機の支持装置を示す斜視図である。

符号の説明

８…電動機、８ａ…固定子、８ｂ…回転子、８ｃ…３相巻線、８ｄ…永久磁石。８ｅ…かご形導体、２０…支持装置、２１…防振支持部材、２１ａ…円弧状曲線部、２１ｂ…凸部、２２…ボルト、２３…ナット、２４…スペーサ、２５…ワッシャ、１０１…筐体、１０１ａ…筐体の底面部、１０２…圧縮機、１０２ａ…圧縮機の足部、１０３…室外熱交換器、１０４…電気部品収納箱、１０５…室外送風機。

Claims (6)

1. 回転子の鉄心内に永久磁石及びかご型導体を埋設した自己始動式同期電動機を内蔵し、冷凍サイクルの配管が接続された圧縮機と、
   前記圧縮機の回転軸を略垂直状態として当該圧縮機を筐体に弾性支持した防振支持部材を有する支持装置とを備えた空気調和機において、
   前記防振支持部材を前記圧縮機の回転軸まわり方向に長く且つ中空の形状としたことを特徴とする空気調和機。
2. 請求項１において、前記圧縮機の回転軸まわり方向に複数設けられた圧縮機取付部の全てを同一の前記防振支持部材で支持したことを特徴とする空気調和機。
3. 請求項１において、前記防振支持部材を二分割し、前記圧縮機の回転軸まわり方向に複数設けられた圧縮機取付部の二箇所以上を同一の前記防振支持部材で支持したことを特徴とする空気調和機。
4. 請求項１において、前記防振支持部材を内周側に突出する円弧状曲線部及び外周側に突出する円弧状曲線部を有するチューブ状としたことを特徴とする空気調和機。
5. 請求項２または３において、前記支持装置は、前記圧縮機の回転軸まわり方向の複数箇所で前記防振支持部材を貫通するボルトを備えたことを特徴とする空気調和機。
6. 請求項３において、前記二分割した防振支持部材を左右対称に配置したことを特徴とする空気調和機。

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