KR20130111336A

KR20130111336A - 밀폐형 압축기 및 이것을 구비한 냉동 사이클 장치

Info

Publication number: KR20130111336A
Application number: KR1020130030736A
Authority: KR
Inventors: 오사무 카자마; 마사오 타니; 히로유키 나카가와
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2013-10-10
Also published as: CZ305875B6; JP5818731B2; KR101465867B1; CN103362821A; JP2013204535A; CN103362821B; CZ2013211A3; CN203175860U

Abstract

[과제]
부품 갯수를 늘리는 일 없이 회전자의 상하운동에 의한 이상음을 억제하고, 저소음·저진동의 밀폐형 압축기 및 이것을 구비한 냉동 사이클 장치를 얻는다.
[해결 수단]
크랭크 샤프트(4)의 주축받이(26)의 일부는, 크랭크 샤프트(4)에 동축으로 고착된 전동 요소부(3)를 구성하는 회전자(6)에 마련된 카운터보어부(13)의 내부에 수납되고, 회전자(6)는, 그 상단부터 회전자(6)의 축방향에 따라 마련되고, 카운터보어부(13)에 연통하는 바람구멍(14)을 구비하였다.

Description

밀폐형 압축기 및 이것을 구비한 냉동 사이클 장치{HERMETIC COMPRESSOR AND REFRIGERATION CYCLE DEVICE INCLUDING SAME}

본 발명은, 밀폐형 압축기 및 이것을 구비한 냉동 사이클 장치에 관한 것이다.

종래의 로터리식 밀폐형 압축기는, 전동기의 고정자가 자기적 맥동의 영향에 의해 상하로 맥동하고, 크랭크 샤프트 편심축과 축받이나 중간 플레이트와 충돌하여 이상음을 발생시키는 것을 막기 위해, 고정자의 상단면에 대해 회전자의 상단면을 상방으로 변위하고, 마그넷 센터를 ?김으로써 회전자에 항상 하향의 힘이 작용하도록 하고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

또한, 압축기 내부의 토오크 맥동의 차에 의해 회전자가 상하로 맥동하고, 크랭크 샤프트 편심축과 축받이나 중간 플레이트와 충돌하여 이상음을 발생시키는 것을 막기 위해, 축받이와 크랭크 샤프트 편심축의 간극에 스프링을 마련하여 하향으로 스러스트력(力)을 주고 있는 것도 있다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조).

일본 실공평1-024398호 공보(제4페이지, 제1도) 일본 특공평7-103857호 공보(제4페이지, 제1도)

그러나, 압축기의 진동을 억제하기 때문에 회전자 철심부에 마련한 카운터보어 내에 축받이를 수납하여 저중심화를 도모한 밀폐형 압축기의 경우, 카운터보어 내의 압력 맥동과 회전자 상부 공간 내의 압력 맥동에 대해 차가 생기기 쉽고, 마그넷 센터의 어긋남에 의한 힘만으로는 회전자의 상하운동에 의한 이상음을 억제할 수가 없다는 과제가 있다. 또한, 축받이와 크랭크 샤프트 편심축의 사이에 스프링을 마련하는 방법에서는, 부품 개수가 증가하여 비용이 걸리는데다, 스프링력의 편차나 경년 변화에 의해 신뢰성을 확보하기가 어렵다는 과제가 있다.

본 발명은, 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 제1의 목적은 부품 개수를 늘리는 일 없이 회전자의 상하운동에 의한 이상음을 억제하고, 저소음·저진동의 밀폐형 압축기 및 이것을 구비한 냉동 사이클 장치를 얻는 것이다.

또한, 제2의 목적은 냉매 회로 내를 순환하는 냉동기유의 순환량을 저감하고, 고효율이며 신뢰성이 높은 밀폐형 압축기 및 이것을 구비한 냉동 사이클 장치를 얻는 것이다.

본 발명에 관한 밀폐형 압축기는, 냉매 가스를 압축하는 압축 기구부와, 상기 압축 기구부를 구동하는 전동 요소부를 구비하고, 상기 압축 기구부 및 상기 전동 요소부를 내부에 수용하는 밀폐형 압축기에 있어서, 상기 압축 기구부를 구성하는 크랭크 샤프트의 주축받이의 일부는, 상기 크랭크 샤프트에 동축으로 고착된 상기 전동 요소부를 구성하는 회전자에 마련된 카운터보어부의 내부에 수납되고, 상기 회전자는, 그 상단부터 그 회전자의 축방향에 따라 마련되고, 상기 카운터보어부에 연통하는 바람구멍을 구비한 것이다.

본 발명에 관한 냉동 사이클 장치는, 본 발명에 관한 밀폐형 압축기를 구비한 것이다.

본 발명에 의하면, 회전자는, 그 상단부터 그 회전자의 축방향에 따라 마련되고, 카운터보어부에 연통하는 바람구멍을 구비하고 있기 때문에, 카운터보어 내부와 회전자의 상부 공간의 압력 맥동차의 발생을 억제하고, 회전자의 상하운동에 의한 이상음을 억제하고, 저소음·저진동의 밀폐형 압축기 및 이것을 구비한 냉동 사이클 장치를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 밀폐형 압축기를 도시하는 단면도.
도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 모터를 도시하는 단면도.
도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 회전자를 도시하는 구조도.
도 4는 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 회전자를 도시하는 구조도.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 냉동 회로를 도시하는 모식도.
도 6은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 밀폐형 압축기를 도시하는 단면도.
도 7은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 모터를 도시하는 단면도.
도 8은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 회전자를 도시하는 구조도.

실시의 형태 1.

도 1은, 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 밀폐형 압축기(100)를 도시하는 단면도이다. 도 1을 이용하여, 밀폐형 압축기(100)의 전체 구성을 설명한다. 밀폐형 압축기(100)는, 2실린더형 로터리 압축기를 한 예로 하여 설명한다. 밀폐형 압축기(100)는, 상부 용기(1a)와 중부 용기(1b), 하부 용기(1c)를 구비한 밀폐 용기(1) 내에, 냉매를 압축하는 압축 기구부(2)와, 이 압축 기구부(2)를 구동하는 전동 요소부(3)를 수납하고 있다. 압축 기구부(2)와 전동 요소부(3)는, 크랭크 샤프트(4)로 연결되고, 압축 기구부(2)가 밀폐 용기(1)의 하부에, 전동 요소부(3)가 밀폐 용기(1)의 상부에 수납되어 있다.

도 1에 도시되는 바와 같이, 전동 요소부(3)는, 고정자(5)와, 회전자(6)를 구비하고 있는 것이고, 예를 들면, 브러시레스 DC 모터이다. 여기서, 도 2는, 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 모터를 도시하는 단면도이다. 도 3은, 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 회전자(6)를 도시하는 구조도이다. 도 2 및 도 3을 이용하여, 전동 요소부(3)의 구성을 설명한다.

고정자(5)는, 박판 전자강판을 타발하여 형성되는 고정자 코어 시트를 적층하여 구성되는 고정자 철심(5a)과, 고정자 철심(5a)에 권선(10)을 수납하기 위한 슬롯(7)과, 고정자 철심(5a)과 권선(10)을 전기적으로 절연하기 위해 슬롯(7) 내에 삽입되는 PET 등의 저(低)올리고머 필름으로 형성되는 슬롯 절연(8)과, 고정자(5)보다도 중심측에 마련한 권선(10)을 슬롯(7) 내에 삽입하기 위한 슬롯 개구부로부터, 삽입된 권선(10)이 빠지지 않도록 개구부와 권선(10)의 사이에 삽입된 웨지(9)와, 복수의 슬롯(7)에 분포권(分布卷)된 냉매 분위기중에서도 신뢰성이 높은 절연 피막(예를 들면 폴리에스테르이미드와 폴리아미드이미드를 복수층 코팅 한 것)을 갖는 동선으로 이루어지는 권선(10)과, 전원과 접속되는 리드선(11)(도 1 참조)을 구비한다.

회전자(6)는, 박판 전자강판을 타발하여 형성되는 회전자 코어 시트를 적층하여 구성되고, 중심에는 압축 요소부에 구동력을 전달하기 위한 크랭크 샤프트(4)와 수축 끼워 맞춤에 의해 고착하기 위한 축구멍(12)을 가지며, 압축 기구부(2)측에 면하는 단면(端面)에는, 축구멍(12)보다 지름이 크고, 축방향으로 관통하지 않는 카운터보어부(13)가 마련되고, 카운터보어부(13)의 상부로서 카운터보어부(13)에 연통하고, 회전자(6)의 축방향으로 관통하는 바람구멍(風穴)(14)(도 2의 예에서는, 12개)이 마련되어 있다. 바람구멍(14)은, 평면으로 보아, 회전자(6)의 카운터보어부(13)의 측벽보다도 중심측에 마련되어 있다.

카운터보어부(13)의 외주측에는 영구자석(15)이 헐거운 끼워 맞춘 자석 삽입구멍(16), 및 리벳구멍(17)(축방향으로 형성되는 구멍의 한 예, 도 2의 예에서는, 4개)을 갖는 회전자 철심(6a)과, 자석 삽입구멍(16)에 삽입되는 영구자석(15)(여기서는 자석 표면에 자석의 부식을 막는 코팅을 시행한 Nd-Fe-B계 희토류 자석을 사용)과, 회전자 철심(6a)의 양단부에 각각 배치되고, 영구자석(15)의 비산을 방지하는 단판(端板)(18)과, 압축기의 진동을 저감하기 위한 상밸런스 웨이트(19a)(밀폐형 압축기(100)에서, 회전자 철심(6a)의 상단부에 배치된다) 및 하밸런스 웨이트(19b)(밀폐형 압축기(100)에서, 회전자 철심(6a)의 하단부에 배치된다)와, 상밸런스 웨이트(19a), 하밸런스 웨이트(19b) 및 회전자 철심(6a)을 고정하는 리벳(20)을 구비한다. 자석 삽입구멍(16)의 외주측에는, 영구자석(15)의 자속 분포를 정현파형상에 가깝게 하여, 자속 분포의 고조파 성분을 저감함으로써 압축기 운전시의 소음을 저감하는, 슬릿형상의 공극(21)이 복수 마련되어 있다. 리벳(20)은, 리벳구멍(17)에 삽입된다.

또한, 상밸런스 웨이트(19a) 및 하밸런스 웨이트(19b)는 자석 삽입구멍(16)을 막도록 단판(18)과 일체가 되는 형상이라도 좋다.

회전자(6)의 축방향 중심은, 고정자(5)의 축방향 중심에 대해 상측으로 옮겨서 배치되어 있기 때문에, 회전자(6)는 마그넷 센터를 옮김에 의해 발생하는 자기(磁氣) 추력(推力)과 자중(自重)에 의해, 항상 하측 방향으로 힘이 걸려서, 회전자(6)의 상하운동이 억제된다. 마그넷 센터에 의한 자기 추력은 옮김량을 크게 하면 큰 힘을 얻을 수 있지만, 고정자(5)의 권선(10)이 이루는 권선에 쇄교하는 유효 자속량은 저하되기 때문에, 성능은 악화한다.

압축 기구부(2)는, 편심축(22)을 2개소에 가지며, 고정자(5)가 고정된 크랭크 샤프트(4)와, 이 크랭크 샤프트(4)의 편심축(22)에 감합된 상롤링 피스톤(23a) 및 하롤링 피스톤(23b)과, 상롤링 피스톤(23a) 및 하롤링 피스톤(23b)이 가동(可動)하는 실린더실(2a)을 갖는 상실린더(24a) 및 하실린더(24b)와, 상실린더(24a) 및 하실린더(24b)에 마련된 홈 내를 지름 방향으로 왕복 운동하는 도시하지 않은 베인을 구비하여 압축실이 형성되어 있다.

상실린더(24a)와 하실린더(24b)의 축방향 양단의 개구부는, 크랭크 샤프트(4)의 주축받이(26)와 중간 플레이트(25) 및 크랭크 샤프트(4)의 부축받이(27)와 중간 플레이트(25)로 각각 폐색되어 있고, 주축받이(26)와 부축받이(27)에는 토출 밸브(28)가 마련되고, 주축받이(26)와 부축받이(27)에는 토출된 냉매의 유체음(流體音)을 저감하기 위한 토출 머플러(29)가 배치되어 있다.

크랭크 샤프트(4)에는, 그 하단부로부터 상방으로 늘어나는 냉동기유용의 유로(30)가 형성되어 있다. 그리고 유로(30)의 하부에는, 밀폐 용기(1)의 하부에 저장된 냉동기유를, 유로(30)에 따라 상방으로 압송하는 비틀림판(31)이 마련되고, 냉동기유를 공급하기 위해, 축받이(주축받이(26), 부축받이(27))나 롤링 피스톤(상롤링 피스톤(23a), 하롤링 피스톤(23b))과 감합하는 부분에 기름 공급구멍이 천공되고, 유로(30)의 상부에는, 회전자(6)와 주축받이(26)의 사이에 개구부(가스빠짐구멍(32))가 형성되어 있다.

밀폐 용기(1)에 인접하여, 액냉매를 저장하는 어큐뮬레이터(39)(도 5 참조)와 냉매음을 소음하는 역할을 갖는 흡입 머플러(33)가 마련되고, 흡입 머플러(33)는 흡입 연결관(34)에 의해 실린더(24)에 연결된다.

다음에 동작에 관해 설명한다.

이와 같이 구성된 밀폐형 압축기(100)에서는, 흡입 머플러(33)로부터 흡입된 저압의 냉매가, 실린더 내의 압축실에서 압축되고, 압축된 냉매의 압력이 밀폐 용기(1) 내부의 압력보다 높아지면, 차압에 의해 토출 밸브(28)가 열려서 토출 머플러(29) 내에 토출된다. 냉매는 토출 머플러(29)에 천공된 냉매의 토출구멍(29a)(본 발명에서의 냉매 출구에 상당한다)을 통하여, 전동 요소부(3)에 마련된 바람구멍(14)이나 고정자(5)와 밀폐 용기(1)의 간극, 슬롯의 간극, 고정자(5)와 회전자(6)의 간극을 유로로 하여 전동 요소부(3)의 상부 공간에 빠져서, 상부 용기(1a)에 마련된 토출관으로부터 냉동 사이클 장치에 송출된다.

상술한 바와 같이 압축 기구부(2)의 토출 동작에 의해 압력 맥동이 생기지만, 냉매의 상태에 의해서는 압력 맥동이 밀폐 용기(1) 내에 편재(偏在)되고, 회전자(6)의 하부 공간과 상부 공간에서 압력차가 연속적으로 변화하면, 회전자(6)를 상하운동하는 힘이 작용하여, 회전자(6)에 고착시킨 크랭크 샤프트(4)도 회전자(6)와 함께 상하운동하여 버린다. 크랭크 샤프트(4)의 편심축(22)은 축받이(주축받이(26), 부축받이(27))와 중간 플레이트(25)에 끼어져 있는데, 냉동기유로 윤활하기 위해 축방향에 클리어런스를 갖고 있다. 그 때문에, 회전자(6)의 상하운동이 일어나면, 크랭크 샤프트(4)의 편심축(22)이 축받이(주축받이(26), 부축받이(27))나 중간 플레이트(25)와 충돌하여 이상음을 발생한다.

이에 대해, 본 실시의 형태 1에 관한 밀폐형 압축기(100)에 의하면, 압축기의 진동을 억제하기 위해, 회전자(6)의 카운터보어부(13) 내에 주축받이(26)를 수납하고, 회전자(6)는, 그 상단부터 회전자(6)의 축방향에 따라 마련되고, 카운터보어부(13)에 연통하는 바람구멍(14)을 구비하여 구성하고 있다. 이 때문에, 카운터보어부(13) 내부와 회전자(6)의 상부 공간과의 압력 맥동차의 발생이 억제되어, 회전자(6)의 상하운동에 의한 이상음을 억제할 수 있고, 소음이나 진동을 적게 할 수 있다. 또한, 마그넷 센터양의 어긋남에 의한 자기 추력이 적어도 이상음의 발생이 억제되기 때문에, 고효화(高效化)를 도모할 수 있다는 효과도 얻어진다.

실시의 형태 2.

실시의 형태 1에서는, 회전자(6)의 카운터보어부(13) 내에 회전자(6)를 관통하는 바람구멍(14)을 마련하여 이상음의 발생을 억제하는 구성에 관해 설명을 하였지만, 실시의 형태 2에서는, 냉동기유의 압축기 외(外)로의 순환량이 많은 경우에, 이 순환량을 억제하는 구성에 관해 설명한다.

도 4는, 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 회전자(6)를 도시하는 구조도이다. 본 실시의 형태 2에서는, 회전자(6)의 카운터보어부(13)에는, 그 측벽측에 바람구멍(14)과 대향하여 연통하는 개구부(13A)가 형성되어 있다.

도 5는, 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 냉동 회로를 도시하는 모식도이다. 냉동 회로는 밀폐형 압축기(100), 밀폐형 압축기(100)로부터의 냉매의 흐름을 전환하는 사방전환밸브(35), 실외측 열교환기(36), 전동 팽창 밸브(37) 등의 감압 장치, 실내측 열교환기(38), 밀폐형 압축기(100)의 흡입측 배관에 접속되고, 냉매를 저장하는 어큐뮬레이터(39)를 배관을 통하여 순차적으로 접속되어 형성되어 있다.

다음에, 이상과 같이 구성된 냉동 회로의 동작에 관해 난방 동작, 냉방 동작의 순으로 설명한다.

우선, 난방 운전이 시작되면, 사방전환밸브(35)는 도 5의 실선측으로 접속되기 때문에, 밀폐형 압축기(100)에서 압축된 고온 고압의 냉매는 실내측 열교환기(38)에 흐르고, 응축되어, 액화한 후, 전동 팽창 밸브(37)에서 조여져서, 저온 저압의 2상 상태가 되고, 실내측 열교환기(38)에 흘려지고, 증발하고, 가스화하여 사방전환밸브(35), 어큐뮬레이터(39)를 통하여 재차 밀폐형 압축기(100)에 되돌아온다. 즉, 도 5의 실선 화살표로 도시하는 바와 같이 냉매는 순환한다.

다음에, 냉방 운전이 시작되면, 사방전환밸브(35)는 도 5의 점선측으로 접속되기 때문에, 밀폐형 압축기(100)에서 압축된 고온 고압의 냉매는 실외측 열교환기(36)에 흘러서, 응축되고, 액화한 후, 전동 팽창 밸브(37)에서 조여져서, 저온 저압의 2상 상태가 되고, 실내측 열교환기(38)에 흘러서, 증발하여, 가스화하고 사방전환밸브(35), 어큐뮬레이터(39)를 통하여 재차 밀폐형 압축기(100)에 되돌아온다. 즉, 난방 운전으로부터 냉방 운전으로 변하면, 실내측 열교환기(38)가 응축기로부터 증발기로 변하고, 실외측 열교환기(36)가 증발기로부터 응축기로 변한다. 여기서, 기름 순환량이 많은 경우, 밀폐형 압축기(100)로부터 토출된 냉동기유가 냉동 회로 내의 실외측 열교환기(36)나 실내측 열교환기(38) 등에 정류(停留)하여 열교환 효율을 악화시켜 버린다.

이에 대해, 본 실시의 형태 2에 관한 밀폐형 압축기(100)에 의하면, 회전자(6)의 카운터보어부(13)에는, 그 측벽측에 바람구멍(14)과 대향하여 연통하는 개구부(13A)가 형성되어 있다. 이 때문에, 바람구멍(14)이 핀의 역할을 다하여, 냉동기유가 원심 분리됨으로써 기름 순환량을 저감할 수가 있어서, 본 압축기를 이용한 냉동 회로의 고효율화를 도모할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 냉동기유의 고갈을 억제하여, 압축기의 신뢰성을 향상한다는 효과를 얻을 수 있다.

실시의 형태 3.

실시의 형태 1에서는 회전자(6)의 카운터보어부(13) 내에 회전자(6)를 관통하는 바람구멍(14)을 마련하여 이상음의 발생을 억제하는 구성에 관해 설명하고, 실시의 형태 2에서는 기름 순환량을 저감한 구성에 관해 설명을 하였지만, 실시의 형태 3에서는, 크랭크 샤프트(4)에 마련된 가스빠짐구멍(32)이 회전자(6)와 주축받이(26)의 사이에 마련된 구조의 압축기에 있어서, 기름 순환량을 억제하는 구성에 관해 설명한다.

도 6은, 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 밀폐형 압축기(100)를 도시하는 단면도이다. 도 6을 이용하여, 본 실시의 형태 3에서의 밀폐형 압축기(100)의 전체 구성을 설명한다.

밀폐형 압축기(100)는, 1실린더형 로터리 압축기를 한 예로 하여 설명한다. 밀폐형 압축기(100)는, 상부 용기(1a)와, 하부 용기(1c)로 구성된 밀폐 용기(1) 내에, 냉매를 압축하는 압축 기구부(2)와, 이 압축 기구부(2)를 구동하는 전동 요소부(3)를 수납하고 있다. 압축 기구부(2)와 전동 요소부(3)는, 크랭크 샤프트(4)로 연결되고, 압축 기구부(2)가 밀폐 용기(1)의 하부에, 전동 요소부(3)가 밀폐 용기(1)의 상부에 수납되어 있다.

전동 요소부(3)는, 고정자(5)와, 회전자(6)를 구비하고, 예를 들면, 브러시레스 DC 모터이다. 여기서, 도 7은, 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 모터를 도시하는 단면도이다. 도 8은, 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 회전자(6)를 도시하는 구조도이다. 도 7의 모터 단면도와 도 8의 회전자 구조도를 이용하여 전동 요소부(3)의 구성을 설명한다.

고정자(5)는, 박판 전자강판을 타발하여 형성되는 고정자 코어 시트를 적층하여 구성된 고정자 철심(5a)과, 고정자 철심(5a)에 권선(10)을 수납하기 위한 슬롯(7)과, 고정자 철심(5a)보다도 중심측에 복수개 형성되는 치부(齒部) 축방향으로 2분할되어 감합되는, LCP 등의 고성능 플라스틱으로 수지 성형된 슬롯 절연(8)과, 이웃하는 슬롯(7)에 집중권(集中卷)된 냉매 분위기중에서도 신뢰성이 높은 절연 피막(예를 들면 폴리에스테르이미드와 폴리아미드이미드를 복수층 코팅한 것)을 갖는 동선으로 이루어지는 권선(10)과, 슬롯 절연(8)상에서 동선끼리 또는 동선과 리드선(11)을 접속하는 단자를 구비한다.

회전자(6)는, 박판 전자강판을 타발하여 형성되는 회전자 코어 시트를 적층하여 구성되고, 중심에는 압축 기구부(2)에 구동력을 전달하기 위한 크랭크 샤프트(4)와 수축 끼워 맞춤에 의해 고착하기 위한 축구멍(12)을 갖고 있다. 회전자(6)의 하단면(압축 기구부(2)측에 면하는 단면)에는, 축구멍(12)보다 지름이 크고, 축방향으로 관통하지 않고, 바람구멍(14)에 연통하는 제1의 카운터보어부(13a)가 마련되어 있다. 또한, 제1의 카운터보어부(13a)의 측벽보다도 중심측에는, 회전자(6)의 축방향으로 관통한 긴구멍형상의 바람구멍(14)(도 7의 예에서는, 3개)이 마련되어 있다. 또한, 제1의 카운터보어부(13a)보다도 상방이면서, 바람구멍(14)보다도 회전자(6)의 중심측에는, 제1의 카운터보어부(13a)를 통하여 바람구멍(14)에 연통하는 제2의 카운터보어부(13b)가 마련되어 있다.

제2의 카운터보어부(13b)의 외주측에는 영구자석(15)이 헐거운 끼워 맞춘 자석 삽입구멍(16), 및 리벳구멍(17)(축방향으로 형성되는 구멍의 한 예, 도 7의 예에서는, 3개)을 갖는 회전자 철심(6a)과, 자석 삽입구멍(16)에 삽입된 영구자석(15)(여기서는 페라이트 자석을 사용)과, 회전자 철심(6a)의 양단부에 각각 배치되고, 영구자석(15)의 비산을 방지하는 단판(18)의 역할을 겸한 상밸런스 웨이트(19a)(밀폐형 압축기(100)에서, 회전자 철심(6a)의 상단부에 배치된다) 및 하밸런스 웨이트(19b)(밀폐형 압축기(100)에서, 회전자 철심(6a)의 하단부에 배치된다)와, 상밸런스 웨이트(19a), 하밸런스 웨이트(19b) 및 회전자 철심(6a)을 고정하는 리벳(20)을 구비한다. 리벳(20)은, 리벳구멍(17)에 삽입된다.

또한, 페라이트 자석은 잔류 자속밀도가 희토류 자석과 비교하여 작기 때문에, 본 실시의 형태 3에서는 고정자(5)에 비하여 회전자(6)의 축방향 길이를 길게 함으로써, 회전자(6)의 권선(10)에 쇄교하는 자속량을 향상시키고 있다. 또한, 상밸런스 웨이트(19a) 및 하밸런스 웨이트(19b)와 단판(18)은 별도 부품이라도 좋다.

회전자(6)의 축방향 중심은, 고정자(5)의 축방향 중심에 대해 상측으로 옮겨서 배치되어 있기 때문에, 회전자(6)는 마그넷 센터를 ?김에 의해 발생하는 자기 추력과 자중에 의해, 항상 하측 방향에 힘이 걸리고, 회전자(6)의 상하운동을 억제하게 되지만, 페라이트 자석은 상술한 바와 같이, 잔류 자속밀도가 희토류 자석에 비하여 작기 때문에, 희토류 자석보다 자기 추력이 작아지고, 압력 맥동차에 의한 이상음을 억제하는 효과는 약해진다. 이에 대해, 본 실시의 형태 3에서는, 회전자(6)가, 그 상단부터 회전자(6)의 축방향에 따라 마련되고, 카운터보어부(13)에 연통하는 바람구멍(14)을 구비하여 구성하고 있기 때문에, 압력 맥동차에 의한 이상음을 억제할 수 있다.

압축 기구부(2)는, 편심축(22)을 1개소에 가지며, 고정자(5)가 고착된 크랭크 샤프트(4)와, 이 크랭크 샤프트(4)의 편심축(22)에 감합된 롤링 피스톤(23)과, 롤링 피스톤(23)이 가동하는 실린더실을 갖는 실린더(24)와, 실린더(24)에 마련된 홈 내를 지름 방향으로 왕복 운동하는 도시하지 않은 베인에 의해 압축실을 형성한다.

실린더(24)의 축방향 양단의 개구부는, 크랭크 샤프트(4)의 주축받이(26)와 부축받이(27)로 각각 폐색되어 있고, 주축받이(26)에는 토출 밸브(28)가 마련되고, 주축받이(26)에는 토출된 냉매의 유체음을 저감하기 위한 토출 머플러(29)가 배치되어 있다. 토출 머플러(29)에는, 가스를 상방으로 취출(吹出)하기 위한 토출구멍(29a)이 형성되어 있다. 토출구멍(29a)은, 제1의 카운터보어부(13a)의 측벽 및 제2의 카운터보어부(13b)의 측벽보다도 외측에 위치하고 있다. 또한, 제1의 카운터보어부(13a)와 주축받이(26)의 간극에 의해 형성되는 유로의 면적은, 제2의 카운터보어부(13b)와 크랭크 샤프트(4)의 간극에 의해 형성되는 유로의 면적보다도 넓게 되어 있다.

크랭크 샤프트(4)에는, 그 하단부로부터 상방으로 늘어나는 냉동기유용의 유로(30)가 형성되어 있다. 유로(30)의 하부에는, 밀폐 용기(1)의 하부에 저장된 냉동기유를, 유로(30)에 따라 상방으로 압송하는 비틀림판(31)이 배설되고, 냉동기유를 공급하기 위해, 주축받이(26), 부축받이(27)나 롤링 피스톤(23)과 감합하는 부분에 기름 공급구멍이 천공되어 있다. 유로(30)의 상부에는, 회전자(6)와 주축받이(26)의 사이에 개구부(가스빠짐구멍(32))이 형성되어 있다. 가스빠짐구멍(32)의 높이 위치는, 제2의 카운터보어부(13b)의 높이 위치와 개략 동일하게 되어 있다.

도 5에 도시되는 바와 같이, 밀폐 용기(1)에 인접하여, 액냉매를 저장하는 어큐뮬레이터와 냉매음을 소음하는 역할을 갖는 흡입 머플러(33)가 마련되고, 흡입 머플러(33)는 흡입 연결관(34)에 의해 실린더(24)에 연결한다.

다음에 동작에 관해 설명한다.

이와 같이 구성된 밀폐형 압축기(100)에서는, 밀폐 용기(1) 내에 봉입되어 있는 냉동기유는, 크랭크 샤프트(4)가 회전하여, 크랭크 샤프트(4)와 함께 회전하는 비틀림판(31)의 압송 작용에 의해, 유로(30)의 하단부로부터 유로(30)의 상방을 향하여 압송되어, 압축 기구부(2)나 그 밖의 활주부에 공급되고, 각 활주부의 기밀을 유지시킴과 함께 윤활 작용을 이룬다. 그리고, 잉여분의 냉동기유는, 가스빠짐구멍(32)을 통과하여, 회전자(6)의 제2의 카운터보어부(13b) 내에 방출된다. 이때, 제2의 카운터보어부(13b) 내에 방출된 잉여분의 냉동기유에는, 크랭크 샤프트(4)의 회전에 의해 원심력이 작용하고, 이 원심력을 받아 냉동기유는 제2의 카운터보어부(13b)의 측벽면에 강하게 충돌하고, 그 벽면에서 응결하여 하방으로 자연 낙하한다.

이상과 같이, 본 실시의 형태 3에 관한 밀폐형 압축기(100)에 의하면, 회전자(6)의 하단면(압축 기구부(2)측에 면하는 단면)에는 제1의 카운터보어부(13a)가 마련되고, 제1의 카운터보어부(13a)보다도 상방이면서, 바람구멍(14)보다도 회전자(6)의 중심측에는, 바람구멍(14)과 연통하지 않는 제2의 카운터보어부(13b)가 마련되어 있다. 그리고, 가스빠짐구멍(32)의 높이 위치는, 제2의 카운터보어부(13b)의 높이 위치와 개략 동일하게 되는 구성으로 하고 있다. 이 때문에, 크랭크 샤프트(4)의 유로(30)로부터 방출된 냉동기유가, 밀폐 용기(1) 내를 상승한 냉매 가스에 말려 올라가는 것을 억제할 수 있다. 즉, 냉동기유는 유로(30)로부터 비말(飛沫)형상이 되어 방출되기 때문에, 냉매 가스의 상승 기류에 올라타기 쉽지만, 벽면에서 응집되어 액적형상이 됨으로써, 이 상승 기류에 올라타기 어려워진다. 이 때문에, 밀폐 용기(1) 내에서 토출 파이프(50)를 통과하고 냉동 장치에 방출되는 냉동기유의 양을 감소시킬 수 있고, 기름 순환량 증가에 의한 냉동 장치의 성능 저하 및 압축기 자체의 성능 열화를 억제할 수 있다.

또한, 압축 기구부(2)의 실린더실(2a) 등에 있어서, 냉동기유에 냉매 가스가 용입되어 있던 경우에는, 이 냉동기유가 제2의 카운터보어부(13b)의 측벽면에 충돌함에 의해, 냉매 가스와 냉동기유가 분리된다. 이 때문에, 냉동기유는 본래의 기밀 성능이나 윤활 성능이 유지된 상태로 되돌아와, 냉동기유로서의 기능이 회복되고, 압축기의 성능 열화를 간접적으로 억제할 수 있다.

또한, 본 실시의 형태 3에 관한 밀폐형 압축기(100)에 의하면, 토출구멍(29a)이 제1의 카운터보어부(13a) 및 제2의 카운터보어부(13b)의 측벽보다도 외측에 마련되어 있다. 이 때문에, 상방에 분출한 가스가 회전자(6)의 하면에 닿아서, 냉매 가스의 상승 기류를 억제할 수가 있어서, 기름 순환량을 더욱 억제할 수 있고, 본 압축기를 이용한 냉동 회로의 고효율화를 도모할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 냉동기유의 고갈을 방지하여, 압축기의 신뢰성을 향상한다는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시의 형태 3에 관한 밀폐형 압축기(100)에 의하면, 제1의 카운터보어부(13a)와 주축받이(26)의 간극에 의해 형성되는 유로의 면적이, 제2의 카운터보어부(13b)와 크랭크 샤프트(4)의 간극에 의해 형성되는 유로의 면적보다도 넓게 되어 있다. 이 때문에, 제1의 카운터보어부(13a) 내에 마련된 바람구멍(14)을 통과한 냉매의 상승 기류의 유속을 내려서, 제2의 카운터보어부(13b)에의 상승 기류의 영향을 적게 할 수가 있어서, 기름 순환량을 더욱 억제할 수 있고, 본 압축기를 이용한 냉동 회로의 고효율화를 도모할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 냉동기유의 고갈을 방지하여, 압축기의 신뢰성을 향상한다는 효과를 얻을 수 있다.

1 : 밀폐 용기
1a : 상부 용기
1b : 중부 용기
1c : 하부 용기
2 : 압축 기구부
2a : 실린더실
3 : 전동 요소부
4 : 크랭크 샤프트
5 : 고정자
5a : 고정자 철심
6 : 회전자
6a : 회전자 철심
7 : 슬롯
8 : 슬롯 절연
9 : 웨지
10 : 권선
11 : 리드선
12 : 축구멍
13 : 카운터보어부
13A, : 개구부
13a : 제1의 카운터보어부
13b : 제2의 카운터보어부
14 : 바람구멍
15 : 영구자석
16 : 자석 삽입구멍
17 : 리벳구멍
18 : 단판
19 : 밸런스 웨이트
19a : 상밸런스 웨이트
19b : 하밸런스 웨이트
20 : 리벳
21 : 공극
22 : 편심축
23 : 롤링 피스톤
23a : 상롤링 피스톤
23b : 하롤링 피스톤
24 : 실린더
24a : 상실린더
24b : 하실린더
25 : 중간 플레이트
26 : 주축받이
27 : 부축받이
28 : 토출 밸브
29 : 토출 머플러
29a : 토출 머플러의 토출구멍
30 : 냉동기유용의 유로
31 : 비틀림판
32 : 가스빠짐구멍
33 : 흡입 머플러
34 : 흡입 연결관
35 : 사방전환밸브
36 : 실외측 열교환기
37 : 감압 장치
38 : 실내측 열교환기
39 : 어큐뮬레이터
50 : 토출 파이프
100 : 밀폐형 압축기

Claims

냉매 가스를 압축하는 압축 기구부와,
상기 압축 기구부를 구동하는 전동 요소부를 구비하고,
상기 압축 기구부 및 상기 전동 요소부를 내부에 수용하는 밀폐형 압축기에 있어서,
상기 압축 기구부를 구성하는 크랭크 샤프트의 주축받이의 일부는, 상기 크랭크 샤프트에 동축으로 고착된 상기 전동 요소부를 구성하는 회전자에 마련된 카운터보어부의 내부에 수납되고,
상기 회전자는, 그 상단부터 그 회전자의 축방향에 따라 마련되고, 상기 카운터보어부에 연통하는 바람구멍을 구비한 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
제1항에 있어서,
상기 바람구멍은, 평면으로 보아, 상기 회전자의 카운터보어부의 측벽보다도 중심측에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
제1항에 있어서,
상기 회전자의 카운터보어부에는, 그 측벽측에 상기 바람구멍과 대향하여 연통하는 개구부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
제 3항에 있어서,
상기 카운터보어부는,
상기 회전자의 하단면에 마련되고, 상기 바람구멍에 연통하는 제1의 카운터보어부와,
상기 제1의 카운터보어부보다도 상방에 마련되고, 상기 제1의 카운터보어부를 통하여 상기 바람구멍에 연통하는 제2의 카운터보어부를 가지며,
상기 크랭크 샤프트에는, 그 크랭크 샤프트의 내부에 형성된 냉동기유의 유로와 그 크랭크 샤프트의 측면을 연통시키는 가스빠짐구멍이 형성되고,
그 가스빠짐구멍의 높이 위치는, 상기 제2의 카운터보어부의 높이 위치와 개략 동일한 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
제4항에 있어서,
상기 제1의 카운터보어부와 상기 주축받이의 간극에 의해 형성되는 유로의 면적이,
상기 제2의 카운터보어부와 상기 크랭크 샤프트의 간극에 의해 형성되는 유로의 면적보다 넓은 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압축 기구부에 마련된 토출 머플러의 냉매 출구는, 상기 카운터보어부의 측벽보다도 외측에 마련된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 밀폐형 압축기를 구비한 것을 특징으로 하는 냉동 사이클 장치.