JP6430904B2 - 圧縮機及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、圧縮機及び冷凍サイクル装置に関する。

従来、密閉ケース内に電動機部とこの電動機部により駆動される圧縮機構部とを収容するとともに、この密閉ケース内に低圧のガス冷媒を吸込み、密閉ケース内の低圧のガス冷媒を圧縮機構部に供給して圧縮するようにした圧縮機が知られており、例えば、下記特許文献１に記載されている。

この特許文献１に記載された圧縮機は、電動機部と圧縮機構部との間に連結された回転軸が主軸受と副軸受とにより軸支され、圧縮機構部のシリンダ内で圧縮されて高圧になったガス冷媒は、吐出マフラ室内に吐出される。なお、この圧縮機では、電動機部と圧縮機構部との間隔を近付けるために、電動機部と圧縮機構部との間に位置する主軸受には吐出マフラ室が設けられておらず、吐出マフラ室は、圧縮機構部における２つのシリンダの間に配置された仕切板に設けられており、この仕切板は２枚の分割仕切板を連結することにより形成されている。

吐出マフラ室の容積に関しては、容積が大きくなるにつれて吐出されるガス冷媒の脈動を抑制することができ、騒音の低減や吐出流動損失の低減といったマフラ効果を高めることができる。

特開２０１２−１３０５２号公報

しかしながら、特許文献１に記載された圧縮機では、以下の理由により吐出マフラ室の容積を十分に確保することが困難であり、十分なマフラ効果が得られていない。１番目の理由は、仕切板内の吐出マフラ室の容積を大きくするために回転軸の軸方向に沿った仕切板の厚さ寸法を大きくすると、仕切板の厚さ寸法が大きくなるにつれて主軸受と副軸受との間の寸法が大きくなり、回転軸の回転時に回転軸が撓みを生じ易くなる。そして、回転軸の撓みが大きくなるにつれて圧縮機構部における圧縮性能が低下することになる。２番目の理由は、仕切板の吐出マフラ室の容積を大きくするために吐出マフラ室の寸法を仕切板の径方向に沿って大きくすると、高圧のガス冷媒が存在する吐出マフラ室内と、低圧のガス冷媒が存在する仕切板の外部との間の差圧を受ける面積が増大し、この面積が増大することにより連結した２枚の分割仕切板を離反させる向きに作用する力が大きくなる。そして、この力が増大することにより、２枚の分割仕切板が変形してその間に微小な隙間が生じ、その隙間から高圧のガス冷媒が漏れ出し、圧縮性能が低下することになる。

本発明の実施形態の目的は、電動機部と圧縮機構部との間隔を近付けるために主軸受に吐出マフラ室を設けない場合であっても、吐出マフラ室の容積を十分に確保してマフラ効果を高めることができる圧縮機及びこの圧縮機を含む冷凍サイクル装置を提供することである。

実施形態の圧縮機は、電動機部とこの電動機部に連結された回転軸により駆動される圧縮機構部とが密閉ケース内に収容され、回転軸が電動機部と圧縮機構部との間に位置する主軸受と前記圧縮機構部を挟んで主軸受の反対側に位置する副軸受とにより軸支され、圧縮機構部が第１・第２シリンダとこれらの第１・第２シリンダの間に位置する仕切板とを有し、密閉ケース内に吸込まれた作動流体が第１・第２シリンダ内に供給されて圧縮される圧縮機において、主軸受側の第１シリンダ内で圧縮された作動流体が第１吐出ポートから吐出される第１吐出マフラ室が主軸受には設けられずに仕切板に設けられ、副軸受側の第２シリンダ内で圧縮された作動流体が第２吐出ポートから吐出される第２吐出マフラ室が副軸受に設けられ、第１吐出マフラ室と第２吐出マフラ室とが第２シリンダに設けられた連通路により連通され、第２吐出マフラ室の容積が第１吐出マフラ室の容積より大きいことを特徴とする。

縦断正面図で示した圧縮機を含む冷凍サイクル装置の構成図である。 側面図で示した圧縮機を含む冷凍サイクル装置の構成図である。

以下、一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、冷凍サイクル装置１の全体構成を示しており、この冷凍サイクル装置１は、縦断正面図で示した圧縮機２と、圧縮機２に接続された油分離器３と、油分離器３に接続された凝縮器４と、凝縮器４に接続された膨張装置５と、膨張装置５と圧縮機２との間に接続された蒸発器６とを有している。この冷凍サイクル装置１では、作動流体である冷媒が気体状のガス冷媒と液体状の液冷媒とに相変化しながら循環し、ガス冷媒から液冷媒に相変化する過程で放熱され、液冷媒からガス冷媒に相変化する過程で吸熱され、これらの放熱や吸熱を利用して暖房、冷房、加熱、冷却等が行われる。また、図２は、図１を矢印Ａ方向から見た冷凍サイクル装置１の全体構成を示している。

圧縮機２は、略円筒状に形成されて気密状態とされる密閉ケース７を有し、この密閉ケース７内に電動機部８と圧縮機構部９とが収容されている。電動機部８と圧縮機構部９とは横向きに並んで配置され、電動機部８と圧縮機構部９とは回転軸１０により連結されている。

また、密閉ケース７には、蒸発器６を通過したガス冷媒を密閉ケース７内に吸込む流入配管１１と、密閉ケース７内に吸込まれたガス冷媒を圧縮機構部９に導く流出配管１２とが接続されている。

電動機部８は、圧縮機構部９を駆動する部分であり、回転軸１０に固定された回転子１３と、密閉ケース７に固定されて回転子１３を囲む位置に配置された固定子１４とを有している。回転子１３には永久磁石（図示せず）が設けられ、固定子１４には通電用のコイル（図示せず）が巻かれている。

回転軸１０は、電動機部８と圧縮機構部９との間に位置する主軸受１５と、圧縮機構部９を挟んで主軸受１５の反対側に位置する副軸受１６とにより回転可能に軸支されている。

圧縮機構部９は、ガス冷媒を圧縮する部分であり、二つのシリンダ（第１・第２シリンダ１７ａ、１７ｂ）と、これらの第１・第２シリンダ１７ａ、１７ｂの間に位置する仕切板１８とを有している。第１シリンダ１７ａは一端側が主軸受１５により閉塞され、他端側が仕切板１８により閉塞され、その内部に第１シリンダ室１９ａが設けられている。また、第２シリンダ１７ｂは一端側が仕切板１８により閉塞され、他端側が副軸受１６により閉塞され、その内部に第２シリンダ室１９ｂが設けられている。第１シリンダ室１９ａおよび第２シリンダ室１９ｂには回転軸１０が貫通されており、回転軸１０における第１シリンダ室１９ａ内に位置する部分に第１偏心部２０ａが形成され、回転軸１０における第２シリンダ室１９ｂ内に位置する部分に第２偏心部２０ｂが形成されている。そして、第１偏心部２０ａに第１ローラ２１ａが嵌合され、第２偏心部２０ｂに第２ローラ２１ｂが嵌合されている。第１・第２ローラ２１ａ、２１ｂは、回転軸１０の回転時に外周面を第１・第２シリンダ室１９ａ、１９ｂの内周面に線接触させながら偏心回転するように配置されている。第１・第２シリンダ１７ａ、１７ｂには、先端部を第１・第２ローラ２１ａ、２１ｂの外周面に当接させて往復摺動し、第１・第２シリンダ室１９ａ、１９ｂ内を二つの空間（吸込室と圧縮室）に仕切るブレード（図示せず）が設けられている。

仕切板１８は、回転軸１０の軸方向に二つに分割され分割仕切板１８ａ、１８ｂを連結して形成されている。この仕切板１８には、第１シリンダ室１９ａの圧縮室内で圧縮された高圧のガス冷媒が吐出される第１吐出マフラ室２２ａと、この圧縮室内の高圧のガス冷媒が第１吐出マフラ室２２ａに向けて吐出される第１吐出ポート２３ａと、この圧縮室内のガス冷媒の圧力が設定圧以上に上昇した場合に開弁されて第１吐出ポート２３ａを開放する第１吐出弁２４ａとが設けられている。

副軸受１６には、第２シリンダ室１９ｂの圧縮室内で圧縮された高圧のガス冷媒が吐出される第２吐出マフラ室２２ｂと、この圧縮室内の高圧のガス冷媒が第２吐出マフラ室２２ｂに向けて吐出される第２吐出ポート２３ｂと、この圧縮室内のガス冷媒の圧力が設定圧以上に上昇した場合に開弁されて第２吐出ポート２３ｂを開放する第２吐出弁２４ｂとが設けられている。第２吐出マフラ室２２ｂの容積と第１吐出マフラ室２２ａの容積とを比較すると、第２吐出マフラ室２２ｂの容積が第１吐出マフラ室２２ａの容積より大きく形成されている。

第１シリンダ１７ａには、仕切板１８に設けられた第１吐出マフラ室２２ａに連通するマフラ空間２５が設けられている。第２シリンダ１７ｂには、仕切板１８に設けられた第１吐出マフラ室２２ａと副軸受１６に設けられた第２吐出マフラ室２２ｂとを連通する連通路２６が設けられている。この連通路２６は、第１・第２吐出ポート２３ａ、２３ｂより下方に位置している。

マフラ空間２５と連通路２６とは、回転軸１０の軸方向に沿った方向においてそれぞれの開口部を対向させて設けられている。

第２吐出マフラ室２２ｂには、第２吐出マフラ室２２ｂ内の高圧のガス冷媒を吐出する吐出流路を構成する吐出管２７が設けられ、この吐出管２７の途中にガス冷媒中に含まれる潤滑油を分離する油分離器３が設けられている。第２吐出マフラ室２２ｂ内における吐出管２７の開口部２７ａの位置は、吐出ポート２３ｂより下方に位置している。また、油分離器３の下部と圧縮機構部９との間には、油分離器部３でガス冷媒から分離された潤滑油を圧縮機構部９に供給する潤滑油供給管２８が設けられている。

このような構成において、この圧縮機２においては、電動機部８に通電されることにより回転軸１０が回転子１３と共に軸心回りに回転し、この回転により圧縮機構部９が駆動される。圧縮機構部９が駆動されることにより、密閉ケース７内のガス冷媒が流出配管１２を通って圧縮機構部９の第１・第２シリンダ室１９ａ、１９ｂ内に導かれ、導かれたガス冷媒が圧縮される。

圧縮されたガス冷媒の圧力が設定圧以上に上昇すると、第１・第２吐出弁２４ａ、２４ｂが開弁され、第１シリンダ室１９ａ内のガス冷媒が第１吐出ポート２３ａを通って第１吐出マフラ室２２ａ内に吐出されるとともに、第２シリンダ室１９ｂ内のガス冷媒が吐出ポート２３ｂを通って第２吐出マフラ室２２ｂ内に吐出される。第１吐出マフラ室２２ａ内に吐出されたガス冷媒は、連通路２６を通って第２吐出マフラ室２２ｂ内に流入し、第２吐出マフラ室２２ｂ内のガス冷媒が吐出管２７を通って油分離器３に導かれる。油分離器３に導かれたガス冷媒は、その後、凝縮器４、膨張装置５、蒸発器６の順に流れ、凝縮器４での放熱及び蒸発器６での吸熱が行われることにより冷凍サイクルが実行される。蒸発器６を通過したガス冷媒は、流入配管１１から圧縮機２の密閉ケース７内に戻る。

ここで、この圧縮機２では、仕切板１８に第１吐出マフラ室２２ａが設けられるとともに副軸受１６に第２吐出マフラ室２２ｂが設けられ、これらの第１・第２吐出マフラ室２２ａ、２２ｂが連通路２６により連通されている。このため、電動機部８と圧縮機構部９との間に位置する主軸受１５に吐出マフラ室を設けなくても、十分な吐出マフラ室容積を確保することができる。そして、主軸受１５に吐出マフラ室が設けられていないことにより、電動機部８と圧縮機構部９との間隔を近付けることができ、これにより、主軸受１５の剛性を向上させることができ、圧縮機構部９の振動や騒音を低減させることができる。

また、十分な吐出マフラ室の容積を確保できることにより、圧縮されたガス冷媒が第１・第２吐出マフラ室２２ａ、２２ｂに吐出される際の脈動を抑制することができ、脈動が原因となる騒音や吐出流動損失の低減といったマフラ効果を高めることができる。

さらに、回転軸１０の軸方向の寸法を仕切板１８より大きくとることができる副軸受１６に設けられる第２吐出マフラ室２２ｂの容積を仕切板１８に設けられる第１吐出マフラ室２２ａの容積より大きくすることにより、第１・第２吐出マフラ室２２ａ、２２ｂにおける回転軸１０の軸方向と直交する径方向の寸法を抑制しつつ第１・第２吐出マフラ室２２ａ、２２ｂの合計の容積を増大させることができる。このように、第１・第２吐出マフラ室２２ａ、２２ｂにおける回転軸１０の軸方向と直交する径方向の寸法が抑制されることにより、第１・第２吐出マフラ室２２ａ、２２ｂを構成する部品において第１・第２吐出マフラ室２２ａ、２２ｂの内外の差圧を受ける面積を抑制することができ、その差圧が原因となる第１・第２吐出マフラ室２２ａ、２２ｂを構成する部品の変形を抑制することができ、その変形が原因となる第１・第２吐出マフラ室２２ａ、２２ｂからのガス冷媒の漏れ出しを防止することができ、圧縮機２の圧縮性能を向上させることができる。特に、２枚の分割仕切板１８ａ、１８ｂを連結して形成される仕切板１８においては、分割仕切板１８ａ、１８ｂの間からのガス冷媒の漏れ出しを防止することができる。

また、第１シリンダ１７ａには、仕切板１８に設けられた第１吐出マフラ室２２ａに連通するマフラ空間２５が設けられており、このマフラ空間２５は第１吐出マフラ室２２ａの一部として機能する。このため、第１吐出マフラ室２２ａにおいて、回転軸１０の軸方向に沿った寸法や回転軸１０の軸方向と直交する径方向の寸法を抑制しつつ第１吐出マフラ室２２ａの容積を容易に増大させることができ、圧縮されたガス冷媒が第１吐出マフラ室２２ａに吐出される際の脈動が原因となる騒音や吐出流動損失の低減といったマフラ効果をより一層高めることができる。

また、マフラ空間２５と連通路２６とは、回転軸１０の軸方向に沿った方向においてそれぞれの開口部を対向させて設けられているので、分割仕切板１８ａ、１８ｂが第１吐出マフラ室２２ａの内外の差圧により受ける力をより一層低減させることができ、分割仕切板１８ａ、１８ｂの間からのガス冷媒の漏れ出しをより一層防止することができる。

また、連通路２６は、第１・第２吐出ポート２３ａ、２３ｂより下方に位置しているので、ガス冷媒に含まれる潤滑油が第１・第２吐出ポート２３ａ、２３ｂの周囲に滞留することを防止することができる。このため、ガス冷媒が第１・第２吐出ポート２３ａ、２３ｂから吐出される際の抵抗を低減させて吐出流動損失を抑制することができる。

また、第２吐出マフラ室２２ｂと油分離器３との間には、第２吐出マフラ室２２ｂ内のガス冷媒を油分離器３に導く吐出管２７が設けられており、第２吐出マフラ室２２ｂ内における吐出管２７の開口部２７ａの位置は、吐出ポート２３ｂより下方に位置している。このため、第２吐出マフラ室２２ｂ内に溜まった潤滑油を吐出管２７により速やかに吸い出して油分離器３に供給することができ、第２吐出マフラ室２２ｂ内に潤滑油が溜まることにより第２吐出マフラ室２２ｂにおけるガス冷媒が溜まる容積が小さくなることを防止し、第２吐出マフラ室２２ｂによるマフラ効果を高めることができる。また、油分離器３への潤滑油の供給を速やかに行えるので、油分離器３において潤滑油不足になることを防止することができ、油分離器３から圧縮機構部９の摺動部分への潤滑油の供給を円滑に行うことができ、圧縮機２の信頼性を向上させることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…冷凍サイクル装置、２…圧縮機、３…油分離器、４…凝縮器、５…膨張装置、６…蒸発器、７…密閉ケース、８…電動機部、９…圧縮機構部、１０…回転軸、１５…主軸受、１６…副軸受、１７ａ…第１シリンダ、１７ｂ…第２シリンダ、１８…仕切板、１８ａ、１８ｂ…分割仕切板、２２ａ…第１吐出マフラ室、２２ｂ…第２吐出マフラ室、２３ａ…第１吐出ポート、２３ｂ…第２吐出ポート、２５…マフラ空間、２６…連通路、２７…吐出管（吐出流路）、２７ａ…開口部

Claims (6)

1. 電動機部とこの電動機部に連結された回転軸により駆動される圧縮機構部とが密閉ケース内に収容され、前記回転軸が前記電動機部と前記圧縮機構部との間に位置する主軸受と前記圧縮機構部を挟んで前記主軸受の反対側に位置する副軸受とにより軸支され、前記圧縮機構部が第１・第２シリンダとこれらの第１・第２シリンダの間に位置する仕切板とを有し、前記密閉ケース内に吸込まれた作動流体が前記第１・第２シリンダ内に供給されて圧縮される圧縮機において、
   前記主軸受側の前記第１シリンダ内で圧縮された作動流体が第１吐出ポートから吐出される第１吐出マフラ室が前記主軸受には設けられずに前記仕切板に設けられ、前記副軸受側の前記第２シリンダ内で圧縮された作動流体が第２吐出ポートから吐出される第２吐出マフラ室が前記副軸受に設けられ、前記第１吐出マフラ室と前記第２吐出マフラ室とが前記第２シリンダに設けられた連通路により連通され、前記第２吐出マフラ室の容積が前記第１吐出マフラ室の容積より大きいことを特徴とする圧縮機。
2. 前記第１シリンダに、前記第１吐出マフラ室に連通するマフラ空間が設けられていることを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
3. 前記仕切板は２枚の分割仕切板を連結して形成され、前記マフラ空間と前記連通路とは前記回転軸の軸方向に沿った方向において少なくとも一部が対向していることを特徴とする請求項２記載の圧縮機。
4. 前記電動機部と前記圧縮機構部とが横向きに並んで配置され、前記連通路は前記第１・第２吐出ポートより下方に位置することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の圧縮機。
5. 圧縮された作動流体を前記第２吐出マフラ室から吐出する吐出流路の途中に作動流体中に含まれる潤滑油を分離する油分離器が設けられ、前記第２吐出マフラ室に連通される前記吐出流路の開口部が前記第２吐出ポートより下方に位置することを特徴とする請求項４記載の圧縮機。
6. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の圧縮機と、前記圧縮機に接続される凝縮器と、前記凝縮器に接続される膨張装置と、前記膨張装置と前記圧縮機との間に接続される蒸発器とを備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
   

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