JP7469684B2

JP7469684B2 - 圧縮機および冷凍装置

Info

Publication number: JP7469684B2
Application number: JP2022093946A
Authority: JP
Inventors: 歩小川; 達也小川
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2022-06-09
Filing date: 2022-06-09
Publication date: 2024-04-17
Anticipated expiration: 2042-06-09
Also published as: WO2023238596A1; JP2023180557A

Description

本開示は、圧縮機およびその圧縮機を備えた冷凍装置に関する。

従来、圧縮機としては、回転子の下端に設けられたバランスウェイトと、回転子の下端面とバランスウェイトとを覆うカバーとを備えたものがある(例えば、特開２０２１－１７８４９号公報(特許文献１)参照)。

上記圧縮機では、バランスウェイトをカバーで覆うことによって、圧縮機内の冷媒および冷凍機油が攪拌されるのを抑制している。

特開２０２１－１７８４９号公報

上記圧縮機のカバーとバランスウェイトとを一体型にすることが考えられている。なお、このカバーとバランスウェイトとを一体型にした圧縮機は、本開示を理解しやすくするために説明するものであって、公知技術ではなく、従来技術ではない。

上記カバーとバランスウェイトとを一体にした圧縮機では、バランスウェイトに空洞を設けてバランスをとるため、この空洞内に冷凍機油が溜まってバランスが崩れてしまい、圧縮機の振動が大きくなるという問題がある。

本開示では、バランスウェイトの空洞内の冷凍機油を排出できる圧縮機を提案する。

本開示の第１の態様の圧縮機は、
ケーシングと、
上記ケーシング内に設けられた圧縮機構部と、
上記ケーシング内に設けられ、上記圧縮機構部を駆動するモータと
を備え、
上記モータは、円柱形状の回転子と、上記回転子の軸方向の端面に設けられ、環状の外周面を有するバランスウェイトとを有し、
上記バランスウェイトは、上記回転子に対向する端面と、上記端面に設けられた凹部と、上記凹部と上記外周面との間に設けられた壁部と、上記壁部に設けられ、上記凹部の空間と上記壁部の径方向外側の空間とを連通させる連通路とを有する。

本開示によれば、バランスウェイトの凹部の空間と壁部の径方向外側の空間とを連通させる連通路によって、バランスウェイトの凹部の空間(空洞)内に溜まった冷凍機油をバランスウェイト外に排出できる。これにより、圧縮機の振動を抑制することができる。

また、本開示の第２の態様に係る圧縮機は、
第１の態様の圧縮機において、
上記連通路は、上記バランスウェイトの上記壁部に、上記回転子の中心軸を中心にして放射状に形成された複数の通路である。

本開示によれば、バランスウェイトの壁部に、連通路として複数の通路を回転子の中心軸を中心にして放射状に形成することによって、バランスウェイトの凹部の空間(空洞)内に溜まった冷凍機油を、回転子の遠心力により効果的に排出できる。

また、本開示の第３の態様に係る圧縮機は、
第１の態様または第２の態様の圧縮機において、
上記連通路は、上記バランスウェイトの上記壁部の上端に設けられた溝である。

本開示によれば、バランスウェイトの壁部の上端に溝を設けることにより、バランスウェイトの凹部の空間と壁部の径方向外側の空間と連通させる連通路を容易に形成できる。

また、本開示の第４の態様に係る圧縮機は、
第１の態様から第３の態様までのいずれか１つに記載の圧縮機において、
上記連通路は、上記バランスウェイトの上記壁部に設けられた貫通穴である。

本開示によれば、バランスウェイトの壁部に設けられた貫通穴を設けることにより、バランスウェイトの凹部の空間と壁部の径方向外側の空間と連通させる連通路を形成できる。

また、本開示の第５の態様に係る圧縮機は、
第１の態様から第４の態様までのいずれか１つの圧縮機において、
上記バランスウェイトの上記凹部の底に排出穴が設けられている。

本開示によれば、バランスウェイトの凹部の底に排出穴を設けることによって、バランスウェイトの凹部の底に自重により溜まった冷凍機油を効率よく排出できる。

また、本開示の第６の態様に係る冷凍装置は、
第１の態様から第５の態様までのいずれか１つの圧縮機を用いた冷媒回路を備える。

本開示によれば、上記圧縮機を用いた冷媒回路を備えることによって、圧縮機の振動が抑制された冷凍装置を実現できる。

本開示の第１実施形態の圧縮機の縦断面図である。第１実施形態の圧縮機の第２バランスウェイトの斜視図である。第１実施形態の圧縮機の第２バランスウェイトの上面図である。第１実施形態の圧縮機の第２バランスウェイトの下面図である。図４のＶ－Ｖ線から見た断面図である。本開示の第２実施形態の圧縮機を用いた冷媒回路を備えた冷凍装置の一例としての空気調和機の回路図である。

以下、実施形態を説明する。なお、図面において、同一の参照番号は、同一部分または相当部分を表わすものである。また、長さ、幅、厚さ、深さ等の図面上の寸法は、図面の明瞭化と簡略化のために実際の尺度から適宜変更されており、実際の相対寸法を表してはいない。

〔第１実施形態〕
図１は、本開示の第１実施形態の圧縮機ＣＭＰの縦断面図である。

この第１実施形態の圧縮機ＣＭＰは、図１に示すように、密閉容器１と、この密閉容器１内に配置された圧縮機構部２と、密閉容器１内に配置され、回転軸１２を介して圧縮機構部２を駆動するモータ３とを備えている。密閉容器１は、ケーシングの一例である。

この圧縮機ＣＭＰは、１シリンダ構成の揺動ピストン型のロータリー圧縮機である。圧縮機ＣＭＰは、密閉容器１内の下側に、圧縮機構部２を配置し、その圧縮機構部２の上側にモータ３を配置している。このモータ３は、密閉容器１の内側に固定された環状の固定子４と、その固定子４の内側に配置され、回転軸１２に固定された円柱形状の回転子５とを有する。この回転子５の回転によって、回転軸１２を介して、圧縮機構部２を駆動するようにしている。モータ３は、インナーロータ型モータの一例である。

圧縮機構部２は、アキュムレータ１０から吸入管１１を介して冷媒ガスを吸入する。この冷媒ガスは、圧縮機ＣＭＰとともに、冷凍装置の一例としての空気調和機を構成する図示しない凝縮器、膨張機構、蒸発器を制御することによって得られる。

上記圧縮機ＣＭＰは、圧縮した高温高圧の冷媒ガス(吐出ガス)を、圧縮機構部２から吐出して密閉容器１の内部に満たすと共に、モータ３の固定子４と回転子５との間の隙間を通して、モータ３を冷却した後、モータ３の上側に設けられた吐出管１３から外部に吐出するようにしている。

密閉容器１内の高圧領域の下部には、潤滑油が溜められた油溜まり部９が形成されている。この潤滑油は、油溜まり部９から、回転軸１２に設けられた油通路８０を通って、圧縮機構部２の摺動部に移動して、この摺動部を潤滑する。

圧縮機構部２は、密閉容器１の内面に取り付けられたフロントヘッド３０と、そのフロントヘッド３０の下側に取り付けられたシリンダ２０と、このシリンダ２０の下側に取り付けられたリアヘッド４０とを備える。シリンダ２０とフロントヘッド３０とリアヘッド４０とによって、シリンダ室２１を形成する。

この圧縮機ＣＭＰは、ローラとブレードとが一体に形成されたピストン２２を備えている。フロントヘッド３０とリアヘッド４０に挟まれたシリンダ室２１内において、回転軸１２によりピストン２２が駆動されて揺動する。ピストン２２のブレード(図示せず)によってシリンダ室２１内を仕切って高圧側と低圧側とに夫々区画している。

フロントヘッド３０は、円板状の本体部３１と、この本体部３１の中央に上方へ設けられたボス部３２とを有する。本体部３１およびボス部３２は、回転軸１２が挿通されている。

本体部３１の上側には、吐出弁(図示せず)を覆うようにカップ型のマフラカバー５０が取り付けられている。このマフラカバー５０は、ボルトなどによって本体部３１に固定されている。マフラカバー５０は、ボス部３２が挿通されている。マフラカバー５０およびフロントヘッド３０によってマフラ室を形成する。

また、リアヘッド４０は、円板状の本体部４１と、この本体部４１の中央に下方へ設けられたボス部４２とを有する。本体部４１およびボス部４２は、回転軸１２が挿通されている。

回転軸１２の一端部は、フロントヘッド３０の軸受部およびリアヘッド４０の軸受部により回転可能に支持されている。回転軸１２の一端部(支持端側)は、シリンダ室２１の内部に挿入されている。

回転軸１２の支持端側には、圧縮機構部２のシリンダ室２１内に位置するように、偏心部１２ａを設けている。回転軸１２の偏心部１２ａは、ピストン２２のローラに嵌合している。このピストン２２は、シリンダ室２１内で公転可能に配置され、ピストン２２の公転運動で圧縮作用を行う。

圧縮機構部２は、フロントヘッド３０と、シリンダ２０と、リアヘッド４０が順に積層され、偏心部１２ａを有する回転軸１２の回転動作により、シリンダ２０内に形成されたシリンダ室２１の内周面に沿ってピストン２２が旋回運動する。このピストン２２の旋回運動によって、シリンダ２０に設けられた吸入ポート２０ａからシリンダ室２１に吸い込まれた冷媒ガスは、シリンダ室２１で圧縮された後、吐出ポート(図示せず)から密閉容器１内に吐出される。

また、上記回転子５の上端面(軸方向の一方の端面)に第１バランスウェイト６を設けている。一方、回転子５の下端面(軸方向の他方の端面)に第２バランスウェイト７を設けている。第１,第２バランスウェイト６,７は、リベット(図示せず)によって回転子５に締結されている。第１バランスウェイト６は、回転子５の上端面に密着し、第２バランスウェイト７は、回転子５の下端面に密着している。第２バランスウェイト７は、本開示のバランスウェイトの一例である。

第１,第２バランスウェイト６,７によって、偏心部１２ａによる回転軸１２のアンバランスを低減している。第１,第２バランスウェイト６,７は、焼結金属からなり、カバーとバランスウェイトとを一体化している。なお、第１,第２バランスウェイト６,７は、鋳造や削り出しなどの他の方法により製作してもよい。

＜第１バランスウェイト６＞
第１バランスウェイト６は、連通路を除いて第２バランスウェイト７と同様の構成をしており、第２バランスウェイト７よりもサイズが小さい。

＜第２バランスウェイト７＞
図２は、第２バランスウェイト７の斜視図を示し、図３は、第２バランスウェイト７の上面図示している。図２,図３において、７ａは、回転軸１２を挿通する大径の貫通穴であり、７７は、リベット(図示せず)を挿通する小径の貫通穴である。

図２,図３に示すように、第２バランスウェイト７は、回転子５に対向する端面７１と、環状の外周面７２と、端面７１に設けられた凹部７３と、凹部７３と環状の外周面７２との間に設けられた壁部７４と、壁部７４の上端に設けられ、凹部７３の空間と壁部７４の径方向外側の空間とを連通させる連通路としての複数の溝７５を有する。

複数の溝７５は、第２バランスウェイト７の壁部７４に、回転子５の中心軸Ｏ１を中心にして放射状に形成されている。

また、第２バランスウェイト７の凹部７３の底７３ａに排出穴７６が設けられている。

従来のバランスウェイトがカバーで覆われた構成の圧縮機(例えば、特開２０２１－１７８４９号公報に記載された圧縮機)では、回転子の端面とカバーとの間にバランスウェイトを挟み込んでカバーを取り付けているので、回転子の端面とカバーとの間に冷凍機油が排出される隙間ができ、カバー内に冷凍機油が溜まることがない。これに対して、バランスウェイトとカバーとが一体型の圧縮機では、回転子５の端面とバランスウェイト(カバーを含む)とが隙間なく接触する構成としたため、バランスウェイトの凹部の空間に冷凍機油が溜まって回転子のバランスが崩れて振動が大きくなるという課題があった。

このような課題を解決するため、本開示の圧縮機ＣＭＰでは、第２バランスウェイト７の凹部７３の空間と壁部７４の径方向外側の空間とを連通させる複数の溝７５(連通路)を設けている。これによって、第２バランスウェイト７の凹部７３の空間(空洞)内に溜まった冷凍機油を第２バランスウェイト７外に排出できる。これにより、圧縮機ＣＭＰの振動を抑制することができる。

なお、上記第１実施形態では、第２バランスウェイト７に、凹部７３の空間と壁部７４の径方向外側の空間とを連通させる複数の溝７５(連通路)を設けたが、第１バランスウェイト６にも同様の連通路を設けてもよい。

また、第２バランスウェイト７の壁部７４に、連通路として複数の溝７５(複数の通路)を回転子５の中心軸Ｏ１を中心にして放射状に形成することによって、第２バランスウェイト７の凹部７３の空間(空洞)内に溜まった冷凍機油を、回転子の遠心力により効果的に排出できる。

また、第２バランスウェイト７の壁部７４の上端に溝７５を設けることにより、第２バランスウェイト７の凹部７３の空間と壁部７４の径方向外側の空間と連通させる連通路を容易に形成できる。第２バランスウェイト７の壁部７４に貫通穴を設けるよりも、金型を用いた成形で壁部７４の上端に溝７５を設ける方が連通路を容易に形成できる。

なお、第２バランスウェイト７の壁部７４に連通路としての貫通穴を設けてもよい。

また、第２バランスウェイト７の凹部７３の底に排出穴７６を設けることによって、第２バランスウェイト７の凹部７３の底７３ａに自重により溜まった冷凍機油を効率よく排出できる。なお、連通路を介して冷凍機油を十分に排出可能である場合、排出穴７６はなくともよい。

図４は、第２バランスウェイト７の下面図を示し、図５は、図４のＶ－Ｖ線から見た断面図を示している。

なお、上記第１実施形態では、連通路としての複数の溝７５を第２バランスウェイト７の壁部７４に設けたが、連通路は、バランスウェイトの壁部に設けられた貫通穴でもよい。

〔第２実施形態〕
図６は、本開示の第２実施形態の圧縮機ＣＭＰを用いた冷媒回路ＲＣを備えた冷凍装置の一例としての空気調和機の回路図である。

この第２実施形態の空気調和機は、図６に示すように、空調対象である室内に設置される室内ユニットＵ１と、室外に設置される室外ユニットＵ２とを備える。

＜室内ユニットＵ１の構成＞
上記空気調和機の室内ユニットＵ１は、冷媒配管Ｌ４(連絡配管)が一端に接続され、冷媒配管Ｌ５(連絡配管)が他端に接続された室内熱交換器１００４と、この室内熱交換器１００４に空気を供給する室内ファン１００６とを有する。室内ファン１００６は、室内熱交換器１００４で温度などが調整された空気を室内に向けて吹き出す。

＜室外ユニットＵ２の構成＞
上記空気調和機の室外ユニットＵ２は、圧縮機ＣＭＰと、四路切換弁１００１と、室外熱交換器１００２と、膨張機構の一例としての膨張弁１００３と、アキュムレータ１０と、室外熱交換器１００２に空気を送る室外ファン１００５とを有する。

上記圧縮機ＣＭＰの吐出側が冷媒配管Ｌ１を介して四路切換弁１００１の第１ポートａに接続されている。四路切換弁１００１の第２ポートｂが冷媒配管Ｌ２を介して室外熱交換器１００２の一端に接続されている。室外熱交換器１００２の他端が冷媒配管Ｌ３を介して膨張弁１００３の一端に接続され、膨張弁１００３の他端が冷媒配管Ｌ４(連絡配管)の一端に接続されている。冷媒配管Ｌ５(連絡配管)の一端が四路切換弁１００１の第３ポートｃに接続されている。四路切換弁１００１の第４ポートｄが、冷媒配管Ｌ６,アキュムレータ１０,吸入管１１を介して圧縮機ＣＭＰの吸入側に接続されている。

室外熱交換器１００２内を流れる冷媒は、室外ファン１００５により吸い込まれる空気と熱交換する。

膨張弁１００３は、開度を調整可能な例えば電動弁であって、制御装置(図示せず)からの信号に応じて開度が変化する。

＜冷媒回路ＲＣの構成＞
また、上記空気調和機の冷媒回路ＲＣは、室内熱交換器１００４、圧縮機ＣＭＰ、四路切換弁１００１、室外熱交換器１００２、膨張弁１００３、アキュムレータ１０、冷媒配管Ｌ１～Ｌ６および吸入管１１から成っている。これにより、環状の冷媒回路ＲＣが構成されている。

冷房運転では、図６に示すように、四路切換弁１００１を実線の切換え位置に切り換え、暖房運転では、四路切換弁１００１を点線の切換え位置に切り換えて、圧縮機ＣＭＰを駆動することにより冷媒が冷媒回路ＲＣを循環する。

上記構成の空気調和機によれば、圧縮機ＣＭＰを用いた冷媒回路ＲＣを備えることによって、圧縮機の振動が抑制された空気調和機を実現できる。

上記第２実施形態では、冷凍装置として空気調和機を説明したが、圧縮機ＣＭＰを用いた冷媒回路ＲＣを備える冷凍装置は、空気調和機に限らず、他の構成の冷凍装置でもよい。

上記第１,第２実施形態では、１シリンダ構成のロータリー圧縮機について説明したが、２シリンダ構成のロータリー圧縮機や揺動型圧縮機などの他の構成の圧縮機に本開示を適用してもよい。

本開示の具体的な実施の形態について説明したが、本開示は上記第１,第２実施形態に限定されるものではなく、本開示の範囲内で種々変更して実施することができる。

１…密閉容器(ケーシング)
２…圧縮機構部
３…モータ
４…固定子
５…回転子
６…第１バランスウェイト
７…第２バランスウェイト
７ａ…小径の貫通穴
９…油溜まり部
１０…アキュムレータ
１１…吸入管
１２…回転軸
１２ａ…偏心部
１３…吐出管
２０…シリンダ
２０ａ…吸入ポート
２１…シリンダ室
２２…ピストン
３０…フロントヘッド
３１…本体部
３２…ボス部
４０…リアヘッド
４１…本体部
４２…ボス部
５０…マフラカバー
７１…端面
７２…外周面
７３…凹部
７３ａ…底
７４…壁部
７５…溝(連通路)
７６…排出穴
７７…大径の貫通穴
８０…油通路
ＣＭＰ…圧縮機
ＲＣ…冷媒回路

Claims

ケーシング(１)と、
上記ケーシング(１)内に設けられた圧縮機構部(２)と、
上記ケーシング(１)内に設けられ、上記圧縮機構部(２)を駆動するモータ(３)と
を備え、
上記モータ(３)は、
円柱形状の回転子(５)と、
上記回転子(５)の軸方向の端面に設けられて上記回転子(５)と一体的に回転すると共に、環状の外周面(７２)を有するバランスウェイト(７)と
を有し、
上記バランスウェイト(７)は、
上記回転子(５)に対向する端面(７１)と、
上記端面(７１)に設けられた凹部(７３)と、
上記凹部(７３)と上記外周面(７２)との間に設けられた壁部(７４)と、
上記壁部(７４)に設けられ、上記凹部(７３)の空間と上記壁部(７４)の径方向外側の空間とを連通させる連通路(７５)と
を有し、
上記凹部(７３)の径方向外側の内壁面は、
凸面と、
上記凸面と周方向で隣り合うと共に、上記凸面よりも径方向外側に位置する凹面と
を有し、
上記連通路(７５)の一端は、上記凹面に接続されている一方、上記連通路(７５)の他端は、上記外周面(７２)において上記凹面と径方向で隣り合う部分に接続され、
上記凸面および凹面は、それぞれ、複数設けられており、
上記複数の凹面のうち、上記内壁面の回転方向の最後部の凹面に、上記連通路(７５)の一端が接続されている、圧縮機(ＣＭＰ)。
請求項１に記載の圧縮機(ＣＭＰ)において、
上記連通路(７５)は、上記バランスウェイト(７)の上記壁部(７４)に、上記回転子(５)の中心軸(Ｏ１)を中心にして放射状に形成された複数の通路である、圧縮機(ＣＭＰ)。
請求項１または２に記載の圧縮機(ＣＭＰ)において、
上記連通路(７５)は、上記バランスウェイト(７)の上記壁部(７４)の上端に設けられた溝である、圧縮機(ＣＭＰ)。
請求項１または２に記載の圧縮機(ＣＭＰ)において、
上記連通路は、上記バランスウェイト(７)の上記壁部(７４)に設けられた貫通穴である、圧縮機(ＣＭＰ)。
請求項１または２に記載された圧縮機(ＣＭＰ)において、
上記バランスウェイト(７)の上記凹部(７３)の底(７３ａ)に排出穴(７６)が設けられている、圧縮機(ＣＭＰ)。
請求項１または２に記載された圧縮機(ＣＭＰ)を用いた冷媒回路(ＲＣ)を備える、冷凍装置。