JP2022044311A - 回転圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒流通量を増やすため、冷媒吸入路の最大幅を拡幅した場合であっても、圧縮室での冷媒圧縮の開始タイミングを遅延させないことに加え、冷媒吸入路近傍に配設される他の部位と冷媒吸入路とを干渉させない構造の回転圧縮機構部を備えた回転圧縮機を提供する。【解決手段】ステータとロータとロータの回転軸１３とを備える電動部と、圧縮室２１１と冷媒吸入路２７とを備えるシリンダ２１を備え、回転軸１３により駆動される回転圧縮機構部２０とを備え、冷媒吸入路２７は、シリンダ２１の外部から冷媒を流入させる拡幅部２７１と、拡幅部２７１から圧縮室２１１に向けて延在し、圧縮室２１１に臨む開口端２７３を介して圧縮室２１１に連なる開口部２７２とを備え、開口部２７２の開口端２７３の幅は、拡幅部２７１の幅より狭く、開口端２７３の面積は、拡幅部２７１の垂直断面積以上とする。【選択図】図２

Description

本発明は、回転圧縮機に関する。

従来から、例えば空調機器用の圧縮機として、特許文献１や特許文献２に開示されるような回転圧縮機が提供されている。回転圧縮機は、ステータ、ロータ、ロータの回転軸（クランク軸）を備える電動部と、電動部によって駆動される回転圧縮機構部とを備える。電動部と回転圧縮機構部とは、回転軸を介して接続される。

回転圧縮機構部は、圧縮室を含むシリンダと、回転軸に一体形成されると共に圧縮室に収容される偏芯部（ピストン）と、偏芯部の外側面に周設されるローラと、ローラの外側面に当接し、圧縮室を低圧室と高圧室に区画するベーン等を備える。また、回転圧縮機に冷媒を吸入する吸入管と接続し、圧縮室に冷媒を吸入させる冷媒吸入路が、シリンダに設けられる。

特開昭６１－２５９８２号公報 特許第４６５９４２７号公報

ところで、回転圧縮機における冷媒圧縮効率を高める手段として、冷媒吸入路の幅（直径）を増やし、圧縮室に吸入される冷媒の量を増やすことが挙げられる。しかしながら、従来の冷媒吸入路は、シリンダの径方向に略直線様に延在する、一端から他端に掛けて略同幅の流路である。そのため、冷媒吸入路の幅が増えるに伴い、圧縮室に臨む冷媒吸入路の開口端の幅も増える。その結果、回転する偏芯部（ローラ）によって開口端が塞がれるまでの時間が増え、冷媒圧縮を開始するタイミングに遅延が生じる可能性がある。

また、拡幅された冷媒吸入路が、シリンダ内に延在することで、冷媒吸入路の近傍に配設される他の部位（例えば、ベーンを摺動可能に差し込む縦溝や、圧縮室を塞ぐ枠体をシリンダに留めるためのボルト部材等）と干渉する問題も生じ得る。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、冷媒流通量を増やすため、冷媒吸入路の最大幅を拡幅した場合であっても、圧縮室での冷媒圧縮の開始タイミングを遅延させないことに加え、冷媒吸入路に拡幅部が設けられても、冷媒吸入路近傍に配設される他の部位と冷媒吸入路とを干渉させない構造の回転圧縮機構部を備えた回転圧縮機の提供を目的とする。

本発明に係る回転圧縮機は、
電動部と、前記電動部によって駆動される回転圧縮機構部とを備え、
前記回転圧縮機構部は、冷媒吸入路を含むシリンダを備え、
前記冷媒吸入路に、拡幅部と、前記シリンダの圧縮室に臨む開口部とが形成され、
前記開口部の幅は、前記拡幅部の幅より狭く、
前記開口部の垂直断面積は、前記拡幅部の垂直断面積と同一かそれ以上である
ことを特徴とする。

本発明のこの態様によれば、従来の冷媒吸入路に比べて幅広の拡幅部が設けられることで、冷媒吸入路の冷媒流通量を増やすことができる。また、拡幅部を流れる冷媒への抵抗も、従来に比べて低減される。更に、本発明において、拡幅部より狭幅の開口部が圧縮室に連なり、ローラによって閉塞される。そのため、本発明のこの態様によれば、拡幅部が設けられることで、冷媒吸入路の最大幅が従来構造に比べて増えても、ローラによる冷媒吸入路の閉塞時間が増えない。これにより、従来の回転圧縮機構部と同様のタイミングで、圧縮室に導入された冷媒を圧縮することができる。更に、圧縮室に臨む開口部の垂直断面積は、拡幅部の垂直断面積と同一かそれ以上とされる。そのため、本発明のこの態様によれば、拡幅部に流れる冷媒と開口部に流れる冷媒の流速変化を最小限に抑えることができる。これにより、幅の異なる拡幅部と開口部とに冷媒を流通させても、冷媒吸入路を流通する冷媒のエネルギーロスを極力低減でき、冷媒圧縮効率を高めることができる。

また、本発明に係る回転圧縮機において、
前記拡幅部の長手方向と前記開口部の長手方向とが、前記シリンダの平面視において所定の角度を成すことが好ましい。

本発明のこの態様によれば、拡幅部の長手方向と開口部の長手方向との成す角度を適宜調整することにより、他の部位と干渉しない領域に冷媒吸入路を形成することができる。その結果、拡幅部の最大幅が制約されず、拡幅部に流れる冷媒への抵抗をより低減できる。

更に、本発明に係る回転圧縮機は、
高さ方向に連設される２つ以上の前記シリンダを備え、
２つ以上の前記シリンダのうち、一方のシリンダに形成される前記冷媒吸入路と、他方のシリンダに形成される前記冷媒吸入路とは、前記シリンダの平面視において所定角度離れて配置されることが好ましい。

本発明のこの態様によれば、２つ以上のシリンダの夫々に形成される複数の冷媒吸入路が、シリンダの平面視において所定角度離れて配置される（すなわち、シリンダの周方向に所定距離離れて配置される）ため、双方が、高さ方向に沿うよう並設されない。その結果、回転圧縮機の容器の強度低下を抑制することができる。

本発明に係る回転圧縮機によれば、冷媒流通量を増やすため、冷媒吸入路の最大幅を拡幅しても、圧縮室での冷媒圧縮の開始タイミングを遅延させないことに加え、冷媒吸入路に拡幅部が設けられても、冷媒吸入路近傍に配設される他の部位と冷媒吸入路とを干渉させない構造の回転圧縮機構部を備えた回転圧縮機を提供できる。

第１実施形態に係る回転圧縮機の垂直断面図。 第１実施形態における回転圧縮機構部の斜視図。 （ａ）図１のＡ－Ａ’線で切断した第１実施形態における回転圧縮機構部の水平断面図、（ｂ）図３（ａ）の矢印Ｂから見た断面矩形の開口部を有する回転圧縮機構部の矢視図。 第１実施形態における回転圧縮機構部の変形例を示す水平断面図。 第２実施形態に係る回転圧縮機の垂直断面図。 （ａ）図５のＣ－Ｃ’線で切断した第２実施形態における回転圧縮機構部の水平断面図、（ｂ）図６（ａ）の矢印Ｄから見た回転圧縮機構部の矢視図。

［第１実施形態］
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及び図２を参照して、本発明の第１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。また、図２は、回転圧縮機１に備わる回転圧縮機構部２０の斜視図である。

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。なお、図示される回転圧縮機１は縦置型であるが、これに限られない。本発明に係る回転圧縮機は、横置型の回転圧縮機にも適用することもできる。

電動部１０は、ステータ１１と、ロータ１２と、ロータ１２の回転軸（クランクシャフト）１３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とを備える。

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。

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。回転軸１３は、貫通孔１２ｂに挿嵌され、ロータ１２を支持する。

次に、回転圧縮機構部２０は、図１及び図２に示されるように、シリンダ２１、偏芯部２２、ローラ２３、ベーン２４、コイルスプリング２５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、回転軸１３の軸受部を含む枠体２６ａ，２６ｂが装着される。圧縮室２１１は、枠体２６ａ，２６ｂによって閉塞される。

また、図２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、回転軸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２４は、シリンダ２１に形成される縦溝２４１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２４の内端は、ロータ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２５は、縦溝２４１の外方側に配置され、ベーン２４の外端を付勢する。

前記構造の回転圧縮機構部２０において、回転軸１３が回転すると、圧縮室２１１内で偏芯部２２及びロータ２３が偏芯回転する。このとき、ロータ２３は、圧縮室２１１の内側面に沿って偏芯回転する。また、ロータ２３の偏芯回転に伴い、ロータ２３の外側面に当接するベーン２４がシリンダ２１の外方側に押し込まれる。ロータ２３が偏芯回転を続けると、ベーン２４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。

ところで、図１に示されるように、シリンダ２１は、アキュムレータ７０と接続する冷媒吸入路２７を備える。アキュムレータ７０から吸入され、冷媒吸入管２７内を流通する冷媒は、圧縮室２１１の低圧室に排出される。圧縮室２１１の低圧室に排出された冷媒は、ロータ２３及びベーン２４における前述の動作によって、高圧室側に移され圧縮される。続けて、圧縮室２１１の高圧室内で圧縮された冷媒は、枠体２６ａ内の流路（図示しない）を介して、吐出口２６１から容器３０に向けて吐出される。

次に、図３を参照して、冷媒吸入路２７を詳細に説明する。ここで、図３（ａ）は、回転圧縮機構部２０の水平断面図（図１のＡ－Ａ’線で切断した回転圧縮機構部２０の断面図）である。また、図３（ｂ）は、圧縮室２１１側から冷媒吸入路２７を見た図（図３（ａ）の矢印Ｂで示される矢視図）である。ここで、図３（ｂ）に示される冷媒吸入路２７は、断面矩形の開口部２７２を有するものであるが、開口部２７２（開口端２７３）の断面形状は、これに限られない。

図３（ａ）に示されるように、冷媒吸入路２７は、シリンダ２１の径方向外側に配される拡幅部２７１と、拡幅部２７１から圧縮室２１１に向けて延在する開口部２７２を備える。拡幅部２７１は、アキュムレータ７０の冷媒吐出管と接続する部位である。アキュムレータ７０から供給される冷媒は、シリンダ２１の拡幅部２７１に導入される。本実施形態における拡幅部２７１は、図３（ｂ）に示されるような、断面円形の流路である。ただし、これに限定されない。

開口部２７２は、圧縮室２１１に臨む開口端２７３を介して圧縮室２１１に連なる。図示されるように、本実施形態における開口部２７２は、拡幅部２７１に直接接合されるが、これに限れない。すなわち、拡幅部２７１と開口部２７２の間に他の管路部位を介在させてもよい。

図３（ａ）に示されるように、本実施形態における拡幅部２７１は、圧縮室２１１に連通せず、シリンダ２１内の所定位置で終端する（特に限定されるものではないが、拡幅部２７１の終端位置として、開口部２７２との連通位置や圧縮室の直前の位置などが挙げられる）。そのため、アキュムレータ７０（シリンダ２１の外部）から拡幅部２７１に流入した冷媒は、開口部２７２に至る。開口部２７２に至った冷媒は、開口部２７２の開口端２７３を通過し、圧縮室２１１内に排出される（冷媒吸入路２７における冷媒の経路の一例は、図２を参照されたい）。

また、図３（ｂ）に示されるように、開口部２７２の幅Ｗ２（本実施形態の場合、開口端２７３の幅）は、拡幅部２７１の幅（例えば、拡幅部２７１の最大幅Ｗ１）より狭い。更に、開口部２７２の垂直断面積（図３（ｂ）に示される開口面積Ｓ２。本実施形態の場合、開口端２７３の面積）は、拡幅部２７１の垂直断面積Ｓ１以上とされる。なお、本実施形態における拡幅部２７１の垂直断面積Ｓ１は、例えば、最大幅Ｗ１の部位を含むよう拡幅部２７１を垂直に切断した断面の面積である。

冷媒吸入路２７を前記構造とすることで、従来に比べて幅広の拡幅部２７１に冷媒が流入するため、拡幅部２７１を流れる冷媒の抵抗を従来に比べて低減できる。また、拡幅部２７１より狭幅の開口部２７２が、圧縮室２１１に連なる。すなわち、本実施形態において、ローラ２３の接触により閉塞される部位は、開口部２７２（開口端２７３）である。そのため、冷媒吸入路２７の最大幅が、拡幅部２７１の分増えても、ローラ２３による冷媒吸入管２７の閉塞時間は、従来構造に比べて増えない。その結果、従来の回転圧縮機構部と同様のタイミングで、圧縮室２１１での冷媒圧縮を開始することができる。

更に、開口部２７２の断面積は、拡幅部２７１の垂直断面積と同一かそれ以上とされる。そのため、拡幅部２７１に流れる冷媒と開口部２７２に流れる冷媒の流速変化を最小限に抑えることができる。これにより、幅の異なる拡幅部２７１と開口部２７２とに冷媒を流通させても、冷媒吸入路２７を流通する冷媒のエネルギーロスを極力低減でき、冷媒圧縮効率を高めることができる。

［第１実施形態の変形例］
次に、図４を参照して、前述した第１実施形態の変形例を説明する。ここで、図４は、図１のＡ－Ａ’線で切断した第１実施形態の変形例における回転圧縮機構部２０の水平断面図である。第１実施形態とその変形例との相違点は、冷媒吸入路２７の拡幅部２７１と開口部２７２との接合部分である。

より詳しくは、図４に示される変形例の場合、シリンダ２１の平面視において、拡幅部２７１の長手方向Ｌ１と開口部２７２の長手方向Ｌ２とが角度θ１を成すよう、双方（拡幅部２７１及び開口部２７２）が接合される。そのため、拡幅部２７１の長手方向Ｌ１と開口部２７２の長手方向Ｌ２との成す角度θ１を適宜調整することで、冷媒吸入路２７に拡幅部２７１が設けられても、他の部位と干渉しない領域に冷媒吸入路２７を形成することができる。これにより、拡幅部２７１の最大幅が制約されず、拡幅部２７１を流れる冷媒への抵抗をより低減できる。

［第２実施形態］
次に、図５及び図６を参照して、本発明の第２実施形態に係る回転圧縮機１’を説明する。ここで、図５は、第２実施形態に係る回転圧縮機１’の垂直断面図である。また、図６（ａ）は、図５のＣ－Ｃ’線で切断した第２実施形態における回転圧縮機構部２０’の水平断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の矢印Ｄから見た回転圧縮機構部２０’の矢視図である。

図５に示されるように、第２実施形態に係る回転圧縮機１’は、所謂２シリンダータイプに属する回転圧縮機であり、高さ方向に連設される第１シリンダ２１ａ及び第２シリンダ２１ｂを備える。前述された第１実施形態と同様、第１拡幅部２７１ａと第１開口部２７２ａとを備えた第１冷媒吸入路２７ａが、第１シリンダ２１ａに形成される。

また、図５及び図６（ａ）に示されるように、第１開口部２７２ａは、第１拡幅部２７１ａから第１圧縮室２１１ａに向けて延在する。更に、第１開口部２７２ａは、第１圧縮室２１１ａに臨む第１開口端２７３ａを介して、第１シリンダ２１ａ内の第１圧縮室２１１ａに連なる。ただし、第１拡幅部２７１ａと第１開口部２７２ａの間に、他の管路部位を介在させてもよい。

また、第１シリンダ２１ａと同様、第２拡幅部２７１ｂと第２開口部２７２ｂとを備えた第２冷媒吸入路２７ｂが、第２シリンダ２１ｂに形成される。図５及び図６（ａ）に示されるように、第２開口部２７２ｂは、第２拡幅部２７１ｂから第２圧縮室２１１ｂに向けて延在する。更に、第２開口部２７２ｂは、第２圧縮室２１１ｂに臨む第２開口端２７３ｂを介して、第２シリンダ２１ｂ内の第２圧縮室２１１ｂに連なる。ただし、第２拡幅部２７１ｂと第２開口部２７２ｂの間に、他の管路部位を介在させてもよい。

ここで、図６（ａ）に示されるように、第１冷媒吸入路２７ａと第２冷媒吸入路２７ｂとは、第１シリンダ２１ａ（第２シリンダ２１ｂ）の平面視において、シリンダの周方向に角度θ２だけ離れて配置される。このとき、図６（ｂ）に示されるように、第１冷媒吸入路２７ａの第１拡幅部２７１ａ・第１開口部２７２ａと、第２冷媒吸入路２７ｂの第２拡幅部２７１ｂ・第２開口部２７２ｂとが、回転圧縮機構部２０’の周方向に所定距離だけ離れて配置される。その結果、回転圧縮機１’における容器３０（容器本体部３１）の強度低下を抑制することができる。

なお、図６（ｂ）に示される第１開口部２７２ａ（第１開口端２７３ａ）、第２開口部２７２ｂ（第２開口端２７３ｂ）は、断面矩形の流路であるが、その他の断面形状を有する流路であってもよい。

また、図６（ａ）に示される第１冷媒吸入路２７ａは直線路であるが、第１冷媒吸入路２７ａの形態は、これに限られない。第１冷媒吸入路２７ａの他の形態の例として、第１実施形態の変形例のように、第１拡幅部２７１ａの長手方向と第１開口部２７２ａの長手方向とが所定の角度を成し、第１拡幅部２７１ａと第１開口部２７２ａとの接合部を境に折れ曲がる形態等が挙げられる。ただし、これに限られるものではない。

また、図６（ａ）に示される第２冷媒吸入路２７ｂは直線路であるが、第２冷媒吸入路２７ｂの形態は、これに限られない。第２冷媒吸入路２７ｂの他の形態の例として、第１実施形態の変形例のように、第２拡幅部２７１ｂの長手方向と第２開口部２７２ｂの長手方向とが所定の角度を成し、第２拡幅部２７１ｂと第２開口部２７２ｂとの接合部を境に折れ曲がる形態等が挙げられる。ただし、これに限られるものではない。

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。

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。

１・・・・・・・・・回転圧縮機
１０・・・・・・・・電動部
１１・・・・・・・ステータ
１２・・・・・・・ロータ
１３・・・・・・・ロータの回転軸
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・・・・・・・ベーン
２５・・・・・・・コイルスプリング
２７・・・・・・・冷媒吸入路
２７１・・・・・拡幅部
２７２・・・・・開口部
２７３・・・・・開口端
３０・・・・・・・・容器
７０・・・・・・・・アキュムレータ

Claims (3)

1. 電動部と、前記電動部によって駆動される回転圧縮機構部とを備える回転圧縮機であって、
   前記回転圧縮機構部は、冷媒吸入路を含むシリンダを備え、
   前記冷媒吸入路に、拡幅部と、前記シリンダの圧縮室に臨む開口部とが形成され、
   前記開口部の幅は、前記拡幅部の幅より狭く、
   前記開口部の垂直断面積は、前記拡幅部の垂直断面積と同一かそれ以上であることを特徴とする回転圧縮機。
2. 前記拡幅部の長手方向と前記開口部の長手方向とが、前記シリンダの平面視において所定の角度を成すことを特徴とする請求項１に記載の回転圧縮機。
3. 高さ方向に連設される２つ以上の前記シリンダを備え、
   ２つ以上の前記シリンダのうち、一方のシリンダに形成される前記冷媒吸入路と、他方のシリンダに形成される前記冷媒吸入路とは、前記シリンダの平面視において所定角度離れて配置される請求項１又は２に記載の回転圧縮機。

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