JP2024076710A - 圧縮機及びこれを備える空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジング内部部品の寸法公差及び組立公差の影響を低減することができる圧縮機を提供する。
【解決手段】圧縮機は、内部に圧縮機構を収容するハウジング１１と、圧縮機構によって圧縮された冷媒を外部へ吐出するように吐出側端部がハウジングに溶接固定された第１吐出管３４ａと、基端部がハウジングに溶接固定され、吐出側端部に他の配管が接続可能とされた接続部７２が設けられた第２吐出管７１と、を備え、第２吐出管の基端部のハウジングに対する溶接固定位置は、第１吐出管の吐出側端部のハウジングに対する溶接固定位置を覆うように離間して配置されている。
【選択図】図２

Description

本開示は、圧縮機及びこれを備える空気調和装置に関するものである。

従来、空気調和装置に用いられる圧縮機において、圧縮後の冷媒を外部に吐出する吐出部は、吐出管のカバーに銅管を取り付け、該銅管と圧縮機外部の配管とを、ろう付けすることにより接続を行っていた。

特許文献１には、高さの異なる２段の圧縮機構を備えた圧縮機において、各圧縮機構により圧縮された冷媒が高段側の圧縮機構の吐出弁から吐出チャンバー内に吐き出され、圧縮機内外に貫通する吐出管を介して圧縮機の外部へと送り出されることが開示されている。

特開２０１３－３６３８６号公報

しかしながら、特許文献１に開示される圧縮機は、圧縮機内外へ貫通する吐出管が圧縮機外部の配管とろう付けされることによって接続されている。このため、圧縮機の組立時又はメンテナンス時において、吐出管と配管との接続及び取外しが容易ではなく、作業者は多大な作業負担を強いられていた。また、吐出管は圧縮機において上部に位置するため、下方から積み上がった各部品の累積公差の影響を受ける。この場合、吐出管とろう付けで接続される圧縮機外部の配管の姿勢も圧縮機内部の各部品の公差の影響を受ける。

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ハウジング内部部品の寸法公差及び組立公差の影響が低減された吐出管を備えた圧縮機を提供することを目的とする。

本開示の幾つかの実施形態における一態様に係る圧縮機は、内部に圧縮機構を収容するハウジングと、前記圧縮機構によって圧縮された冷媒を外部へ吐出するように吐出側端部が前記ハウジングに溶接固定された第１吐出管と、基端部が前記ハウジングに溶接固定され、吐出側端部に他の配管が接続可能とされた接続部が設けられた第２吐出管と、を備え、前記第２吐出管の前記基端部の前記ハウジングに対する溶接固定位置は、前記第１吐出管の前記吐出側端部の前記ハウジングに対する溶接固定位置を覆うように離間して配置されている。

本開示によれば、ハウジング内部部品の寸法公差及び組立公差の影響が低減された吐出管を備えた圧縮機を提供できる。

本開示の一実施形態に係る圧縮機の断面図である。 本開示の一実施形態に係る第１実施形態においてユニット配管が接続されていない状態の吐出部の部分拡大縦断面図である。 本開示の一実施形態に係る第１実施形態においてユニット配管が接続されている状態の吐出部の部分拡大縦断面図である。 本開示の一実施形態に係る第２実施形態においてユニット配管が接続されていない状態の吐出部の部分拡大縦断面図である。 本開示の一実施形態に係る第２実施形態においてユニット配管が接続されている状態の吐出部の部分拡大縦断面図である。

［圧縮機の概要］
以下、本開示の一実施形態に係る圧縮機について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、圧縮機１は、空調機に用いられ、例えば二酸化炭素等のガスである冷媒Ｒｆを二段圧縮する。圧縮機１は、脚部３を介して設置面ＦＬに対して固定されている。
圧縮機１は、ハウジング１１と、ハウジング１１の内部に設けられたロータリ圧縮機構（低段側圧縮機構）１２と、スクロール圧縮機構（高段側圧縮機構）１３と、電動モータ１４と、回転軸１５とを備えている。

ハウジング１１は、円筒状をなす本体部２１と、本体部２１の上部の開口を閉塞する上蓋部２２と、本体部２１の下部の開口を閉塞する下蓋部２３とを備えている。
そして、本体部２１、上蓋部２２及び下蓋部２３によって画定されたハウジング１１の内部には、密閉空間が形成されている。

回転軸１５は、ハウジング１１の内部で軸線Ｘに沿って上下に延在して設けられている。
回転軸１５の上端（一端）側の部分は、スクロール側軸受３１によって回転可能に支持されている。また、回転軸１５の下端（他端）側の部分は、上部軸受３２Ａ（ロータリ側上部軸受）及び下部軸受３２Ｂ（ロータリ側下部軸受）の２つの軸受によって回転可能に支持されている。

電動モータ１４は、回転軸１５の長手方向における中央でかつ回転軸１５の外周側に配置され、回転軸１５を軸線Ｘ回りに回転させる。
電動モータ１４は、回転軸１５の外周面に固定されたロータ３８と、ロータ３８の外周面と隙間を空けてロータ３８と径方向に対向し、ハウジング１１の本体部２１の内壁に焼嵌め等によって固定されたステータ３９とを有している。

ロータ３８には、軸線Ｘに対する周方向に所定間隔で設けられたロータ通路３８ａが設けられている。各ロータ通路３８ａは、上下方向（軸線Ｘ方向）にロータ３８を貫通している。これらのロータ通路３８ａを介して、ロータリ圧縮機構１２から吐出された冷媒が上方へ流れる。
ロータ３８の上面及び下面には、ロータウェイト３７（バランスウェイト）が設けられている。各ロータウェイト３７は、ロータ３８が有する積層された鋼板を軸線Ｘ方向に貫通したピン３８ｃによって固定されている（共締め）。
ロータ３８の上部に設置されたロータウェイト３７の上面には、油分離プレート３８ｂが固定されている。油分離プレート３８ｂは、円板形状とされており水平方向に延在するように配置されている。油分離プレート３８ｂは、ロータ３８とともに軸線Ｘ回りに回転する。

電動モータ１４は、インバータ（図示せず）を介して電源に接続されており、回転軸１５を周波数可変として回転させる。

ロータリ圧縮機構１２は、ハウジング１１の内部で回転軸１５の下端側に設けられている。
ロータリ圧縮機構１２は、本実施形態では２気筒とされており、回転軸１５に設けられた偏心軸部４１と、偏心軸部４１の外周部に組み込まれ、回転軸１５の回転に伴って軸線Ｘに対して偏心して圧縮室Ｃ１内で回転するロータ４２と、圧縮室Ｃ１が内部に形成されたシリンダ４４とを備えている。

シリンダ４４に形成された圧縮室Ｃ１には、吸入管３３及び吸入ボス３５（ボス部）を介して外部から冷媒Ｒｆが供給されるようになっている。
ロータリ圧縮機構１２は、冷媒Ｒｆを圧縮する圧縮室Ｃ１を有している。圧縮室Ｃ１で圧縮された冷媒は、上部軸受３２Ａを介してロータリ吐出管４３からハウジング１１内の電動モータ１４の下方の領域に吐出される。

セパレートプレート４５を挟んだ２つのシリンダ４４は、上部軸受３２Ａと下部軸受３２Ｂとに挟まれるような形態で、上部軸受３２Ａ及び下部軸受３２Ｂに対してボルト（図示せず）によって下方から固定（締結）されている。
シリンダ４４の下方には、ボルト（図示せず）によって固定された油ポンプ４９が設けられている。
油ポンプ４９は、ハウジング１１の下部にある油溜まりから油を吸い込み、回転軸１５の軸線Ｘに沿って貫通された油供給穴１５ａを介してスクロール側軸受３１側へと導く。

スクロール圧縮機構１３は、ハウジング１１の内部で回転軸１５の上端側に設けられている。
スクロール圧縮機構１３は、スクロール側軸受３１に固定された固定スクロール５１と、固定スクロール５１の下方で固定スクロール５１に対向して配置された旋回スクロール５７とを備えている。

固定スクロール５１は、スクロール側軸受３１の上面に固定された端板５２及び端板５２から下方に突出する固定ラップ５３を有している。
端板５２の中央部（軸線Ｘ近傍）には、軸線Ｘ方向に沿って貫通する吐出孔５２ａが形成されている。

旋回スクロール５７は、軸線Ｘ方向においてスクロール側軸受３１と固定スクロール５１との間に挟まれるようにして配置されている。
旋回スクロール５７は、回転軸１５の偏心軸部５６に接続された端板５８及び端板５８から上方に突出する旋回ラップ５９を有している。

端板５８は、回転軸１５の上端に設けられた偏心軸部５６に対してドライブブッシュ５５を介して摺動可能に連結されており、回転軸１５の回転に伴って軸線Ｘに対して偏心して回転する。

旋回ラップ５９は、固定ラップ５３と噛み合うことで固定ラップ５３との間に冷媒Ｒｆを圧縮する圧縮室Ｃ２を形成している。

スクロール側軸受３１の中央に形成された凹所と旋回スクロール５７の下部との間には、バランスウェイト室６３が形成されている。
バランスウェイト室６３では、回転軸１５とともに回転軸ウェイト５４（バランスウェイト）が回転する。

回転軸ウェイト５４は、ドライブブッシュ５５に焼きばめされ、偏心軸部５６に挿入されている。
回転軸ウェイト５４は、回転軸１５の回転に伴って軸線Ｘに対して偏心して旋回運動をすることで、軸線Ｘに対して偏心して回転する旋回スクロール５７との回転軸に対するつり合いを取る。

ロータリ圧縮機構１２で圧縮されてハウジング１１内に吐出された冷媒Ｒｆは、スクロール圧縮機構１３の外周側から圧縮室Ｃ２内に吸い込まれて、中心側に向かって圧縮される。
圧縮された冷媒Ｒｆは、固定スクロール５１に形成された吐出孔５２ａ、及び第１吐出管３４（３４ａ，３４ｂ）を介してハウジング１１の外部へ吐出される。冷媒Ｒｆの吐出部の構成の詳細については後述する。

スクロール側軸受３１の下方には、スクロール側軸受３１を覆うようにカバー４８が設けられている。
カバー４８は、板金加工されて成形されており、下方から上方に向かって段階的に拡径された筒形状とされている。
カバー４８の下端には、吸入開口４８ａ形成されている。すなわち、吸入開口４８ａは、下方を向いて開口した、軸線Ｘに対する周方向においてカバー４８と回転軸１５との間に形成された円環状の領域である。
カバー４８によってハウジング１１の電動モータ１４側の空間とスクロール側軸受３１側の空間とが仕切られており、吸入開口４８ａから吸い込まれた冷媒のみがスクロール圧縮機構１３に導かれるようになっている。

ハウジング１１の外部でかつ下方には、オイルレベルタンク６０が設けられている。
オイルレベルタンク６０は、中空の容器とされ、下部に設けられた下部配管６１と上部に設けられた均圧管６２を介してハウジング１１の内部と連通している。
オイルレベルタンクの上部にはソケット６５が設けられており、ソケット６５にはレベル計（図示せず）が設置される。
オイルレベルタンク６０の内部には、ハウジング１１の内部の油溜まりから下部配管６１を介して油が導かれ、ソケット６５に設置されるレベル計によって油溜まりの油面高さを計測することができる。

ハウジング１１内には、ハウジング１１の内壁に接触しつつ上下方向に延在する油戻し管６７が設けられている。油戻し管６７は、上端（一端）がスクロール側軸受３１に固定され、下端（他端）がハウジング１１の下部の油溜まりに位置するように設けられている。

以下、圧縮された冷媒Ｒｆを外部へ吐出する吐出部（図１における破線楕円部）の構造について説明する。図２及び図３は、第１実施形態における吐出部の部分拡大縦断面図である。また、図４及び図５は、第２実施形態における吐出部の部分拡大縦断面図である。

［第１実施形態］
まず、図２は、第１実施形態においてユニット配管が接続されていない状態の吐出部の部分拡大縦断面図である。第１吐出管３４ａは、圧縮機内部の吐出チャンバーＣと連通し、圧縮された冷媒Ｒｆを圧縮機１の外部へ吐出するための配管である。また、第１吐出管３４ａは、基端部（同図において下端部）がディスチャージカバー７０ａ（吐出カバー）に接続されるとともに、吐出側端部がハウジング１１に溶接固定されている。

また、ハウジング１１の上部には、第２吐出管７１の基端側（同図において下端側）が溶接固定されている。第２吐出管７１は、第１吐出管３４ａよりも大径とされている。第２吐出管７１は、第１吐出管３４ａと共通の軸線を有して配置されていることが好ましい。第２吐出管７１は、基端部のハウジングに対する溶接固定位置が、第１吐出管３４ａの吐出側端部のハウジング１１に対する溶接固定位置を覆うように（内部に含むように）離間して配置されている。第１吐出管３４ａの吐出側端部（上端）は、第２吐出管７１の内部に収容されている。
また、第２吐出管７１は、外部ユニットのユニット配管（後述）と接続可能であり、ユニット配管を介して冷媒Ｒを外部ユニットへ吐出するための配管である。

また、第２吐出管７１は、冷媒Ｒを外部ユニットのユニット配管と接続可能な吐出側接続部（不図示）を有している。吐出側接続部７２は、例えば、フランジであり、ボルト締結を行うための螺子穴（不図示）が形成されている。第２吐出管７１及びユニット配管がフランジ接続することにより、冷媒Ｒｆはディスチャージカバー７０ａの内部空間である吐出チャンバーＣ、第１吐出管３４ａ、空間Ｓ、第２吐出管７１及びユニット配管を介して外部ユニットへ吐出される。
なお、第２吐出管７１とユニット配管の接続方法は、フランジ接続に限らず、その他の接続方法であってもよい。

図３は、第１実施形態においてユニット配管が接続されている状態の吐出部の部分拡大縦断面図である。
外部ユニットのユニット配管７３は、端部に第２吐出管７１の吐出側接続部７２と接続可能なユニット側接続部７４を有している。

吐出側接続部７２及びユニット側接続部７４は、フランジであり、吐出側接続部７２及びユニット側接続部７４接続部がボルトＢ１、Ｂ２にてボルト締結されることにより、第２吐出管７１及びユニット配管７３がフランジ接続される。また、接続部はＯリング７５等のシール材により、外部への漏れを防止している。

そして、第２吐出管７１及びユニット配管７３がフランジ接続されることにより、冷媒Ｒｆは吐出チャンバーＣ、第１吐出管３４ａ、空間Ｓ、第２吐出管７１及びユニット配管７３を介して外部ユニットへ吐出される。

このように、ユニット配管７３が、第１吐出管３４ａと溶接によって接続される構造ではなく、第１吐出管３４ａと離間した第２吐出管７１とフランジ接続することにより冷媒Ｒｆの吐出経路が確立される。

本実施形態によれば、ハウジング内部部品の寸法公差及び組立公差の影響を低減することができる。また、吐出部は、ハウジング内部の部品寸法公差及び組立公差に依らずに姿勢を決めることができる。

また、第２吐出管７１及びユニット配管７３がフランジ接続であるため、第２吐出管７１へのユニット配管７３の接続又は取外しを容易に行うことができる。

［第２実施形態］
図４は、第２実施形態においてユニット配管が接続されていない吐出部の部分拡大縦断面図である。また、図５は、第２実施形態においてユニット配管が接続されている吐出部の部分拡大縦断面図である。本実施形態は、第１吐出管３４ｂとディスチャージカバー７０ｂが一体成形されている点において第１実施形態と異なっている。

図４及び図５より、第１吐出管３４ｂは、ディスチャージカバー７０ｂと一体成形されている。
ここで、「一体成形」とは、第１吐出管３４ｂとディスチャージカバー７０ｂとを溶接によって接続せずに、例えば、切削加工や鋳造によって一体的に製作することを意味する。

吐出側接続部７２及びユニット側接続部７４は、フランジであり、吐出側接続部７２及びユニット側接続部７４接続部がボルトＢ１、Ｂ２にてボルト締結されることにより、第２吐出管７１及びユニット配管７３がフランジ接続される。

そして、第２吐出管７１及びユニット配管７３がフランジ接続されることにより、冷媒Ｒｆは吐出チャンバーＣ、第１吐出管３４ａ、空間Ｓ、第２吐出管７１及びユニット配管７３を介して外部ユニットへ吐出される。

本実施形態によれば、第１吐出管３４ａとディスチャージカバーを溶接によって接続する場合と比べ、寸法公差及び組立公差をより低減することができる。これにより、圧縮機構よりも吐出側の構造である吐出部を組み立てる際に、より正確な組み立て精度を得ることができる。

以上、本開示について実施形態を用いて説明したが、本開示の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に多様な変更又は改良を加えることができ、該変更又は改良を加えた形態も本開示の技術的範囲に含まれる。また、上記実施形態を適宜組み合わせてもよい。

本開示の第１態様に係る圧縮機（１）は、内部に圧縮機構を収容するハウジング（１１）と、前記圧縮機構によって圧縮された冷媒を外部へ吐出するように吐出側端部がハウジングに溶接固定された第１吐出管（３４）と、基端部が前記ハウジングに溶接固定され、吐出側端部に他の配管が接続可能とされた接続部（７２）が設けられた第２吐出管（７１）と、を備え、前記第２吐出管の前記基端部の前記ハウジングに対する溶接固定位置は、前記第１吐出管の前記吐出側端部の前記ハウジングに対する溶接固定位置を覆うように離間して配置されている。

本開示に係る圧縮機によれば、内部に圧縮機構を収容するハウジングと、圧縮機構によって圧縮された冷媒を外部へ吐出するように吐出側端部がハウジングに溶接固定された第１吐出管と、ハウジングに溶接固定され、吐出側端部に他の配管が接続可能とされた接続部が設けられたフランジが溶接される第２吐出管と、を備え、第２吐出管の基端部のハウジングに対する溶接固定位置は、第１吐出管の吐出側端部のハウジングに対する溶接固定位置を覆うように離間して配置されている。これにより、ハウジング内部部品の寸法公差及び組立公差の影響が低減された吐出管を備えた圧縮機を提供できる。また、吐出部は、ハウジング内部の寸法公差及び部品組立公差に依らずに姿勢を決めることができる。

本開示の第２態様に係る圧縮機は、前記第１態様において、前記第２吐出管の前記接続部は、フランジとされている。

本開示に係る圧縮機によれば、第２吐出管の接続部は、フランジとされている。これにより、ユニット配管との接続及び取外しが容易になり、組立及びメンテナンスの作業効率を改善することができる。

本開示の第３態様に係る圧縮機は、前記第１態様又は前記第２態様において、前記ハウジングの内部に設けられる吐出カバー（７０）を備え、前記第１吐出管（３４ｂ）と前記吐出カバー（７０ｂ）とは、一体成形されている。

本開示に係る圧縮機によれば、ハウジングの内部に設けられる吐出カバーを備え、第１吐出管と吐出カバーとは、一体成形されている。これにより、圧縮機構よりも吐出側の構造である吐出部を組み立てる際に、より正確な組み立て精度を得ることができる。
ここで、「一体成形」とは、第１吐出管と吐出カバーとを溶接によって接続せずに、例えば、切削加工や鋳造によって一体的に製作することを意味する。

本開示の第４態様に係る空気調和装置によれば、前記第１態様から前記第３態様のいずれかの圧縮機を備える。

１ 圧縮機
３ 脚部
１１ ハウジング
１２ ロータリ圧縮機構（低段側圧縮機構）
１３ スクロール圧縮機構（高段側圧縮機構）
１４ 電動モータ
１５ 回転軸
１５ａ 油供給穴
２１ 本体部
２２ 上蓋部
２３ 下蓋部
３１ スクロール側軸受
３２Ａ 上部軸受
３２Ｂ 下部軸受
３３ 吸入管
３４、３４ａ、３４ｂ 第１吐出管
３７ ロータウェイト
３８ ロータ
３８ａ ロータ通路
３８ｂ 油分離プレート
３８ｃ ピン
３９ ステータ
４１ 偏心軸部
４３ ロータリ吐出管
４４ シリンダ
４８ カバー
４８ａ 吸入開口
４９ 油ポンプ
５１ 固定スクロール
５２ 端板
５２ａ 吐出孔
５３ 固定ラップ
５４ 回転軸ウェイト（バランスウェイト）
５５ ドライブブッシュ
５６ 偏心軸部
５７ 旋回スクロール
５８ 端板
５９ 旋回ラップ
６０ オイルレベルタンク
６１ 下部配管
６２ 均圧管
６３ バランスウェイト室
６５ ソケット
６７ 油戻し管
７０ａ、７０ｂ ディスチャージカバー（吐出カバー）
７１ 第２吐出管
７２ 吐出側接続部（接続部）
７３ ユニット配管
７４ ユニット側接続部
７５ Ｏリング
Ｂ１、Ｂ２ ボルト
Ｃ 吐出チャンバー
Ｃ１ 圧縮室
ＦＬ 設置面
Ｒｆ 冷媒
Ｓ 空間
Ｘ 軸線

Claims (4)

1. 内部に圧縮機構を収容するハウジングと、
   前記圧縮機構によって圧縮された冷媒を外部へ吐出するように吐出側端部が前記ハウジングに溶接固定された第１吐出管と、
   基端部が前記ハウジングに溶接固定され、吐出側端部に他の配管が接続可能とされた接続部が設けられた第２吐出管と、
   を備え、
   前記第２吐出管の前記基端部の前記ハウジングに対する溶接固定位置は、前記第１吐出管の前記吐出側端部の前記ハウジングに対する溶接固定位置を覆うように離間して配置されている圧縮機。
2. 前記第２吐出管の前記接続部は、フランジとされている請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記ハウジングの内部に設けられる吐出カバーを備え、
   前記第１吐出管と前記吐出カバーとは、一体成形されている請求項１に記載の圧縮機。
4. 請求項１に記載の圧縮機を備える空気調和装置。