WO2014097478A1 - 圧縮機、ヒートポンプ装置、空気調和機及び冷凍機 - Google Patents

圧縮機、ヒートポンプ装置、空気調和機及び冷凍機 Download PDF

Info

Publication number
WO2014097478A1
WO2014097478A1 PCT/JP2012/083302 JP2012083302W WO2014097478A1 WO 2014097478 A1 WO2014097478 A1 WO 2014097478A1 JP 2012083302 W JP2012083302 W JP 2012083302W WO 2014097478 A1 WO2014097478 A1 WO 2014097478A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
magnets
refrigerant
compressor
rotor
magnet
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/083302
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
和慶 土田
風間　修
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to JP2014552860A priority Critical patent/JP6122031B2/ja
Priority to PCT/JP2012/083302 priority patent/WO2014097478A1/ja
Priority to US14/652,891 priority patent/US10027191B2/en
Priority to CN201320833657.7U priority patent/CN203717351U/zh
Publication of WO2014097478A1 publication Critical patent/WO2014097478A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0057—Driving elements, brakes, couplings, transmission specially adapted for machines or pumps
    • F04C15/008—Prime movers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00—Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B31/00—Compressor arrangements
    • F25B31/02—Compressor arrangements of motor-compressor units
    • F25B31/023—Compressor arrangements of motor-compressor units with compressor of reciprocating-piston type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/04—Balancing means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/80—Other components
    • F04C2240/807—Balance weight, counterweight
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/13—Economisers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/12—Sound
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/13—Vibrations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/02—Compressor control
    • F25B2600/021—Inverters therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Definitions

  • the present invention relates to a compressor, a heat pump device, an air conditioner, and a refrigerator.
  • a balance weight is provided at the end of the rotor of the motor.
  • the balance weight is used to balance the force of the entire rotating part so as to cancel the deflection of the shaft due to the compression of the refrigerant, thereby suppressing vibration and noise during compressor operation.
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which one of the facing permanent magnets generates a magnetomotive force larger than the other in order to eliminate a balance weight that suppresses load fluctuations of the motor, and an air gap between the stator of one of the permanent magnets. Discloses a technique in which the air gap is wider than the air gap of the other permanent magnet.
  • the air gap is widened, and the effective magnetic flux amount is reduced.
  • the present invention has been made in view of the above, and is a compressor capable of balancing the force of the entire rotating portion even if no balance weight is provided while suppressing a decrease in the amount of effective magnetic flux.
  • the purpose is to obtain.
  • a compressor according to the present invention is connected to a motor having a rotor including opposing magnets, a compressor that compresses refrigerant, the motor, and the compressor. And a crankshaft configured to transmit the rotational drive of the motor to the compression unit, wherein the difference in magnetic force between the opposing magnets causes the crankshaft during rotational drive to The magnet is arranged so as to cancel the bending force.
  • the present invention it is possible to balance the force of the entire rotating part even if no balance weight is provided while suppressing a decrease in the effective amount of magnetic flux, and suppressing vibration and noise during operation. An effect is obtained that a compressor to be used can be obtained.
  • FIG. 1 is a side sectional view of a rotor according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is a side sectional view of a conventional rotor.
  • FIG. 3 is a model diagram illustrating a compressor including the rotor according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a side sectional view of the rotor according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a side sectional view of the rotor according to the third embodiment.
  • FIG. 6A is a cross-sectional view taken along A1-A2 in FIG. 5 according to the third embodiment.
  • 6B is a cross-sectional view taken along B1-B2 of FIG. 5 according to the third embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of the heat pump device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 8-1 is a diagram illustrating a configuration example of a device including the heat pump device according to the fourth embodiment during a heating operation.
  • FIG. 8-2 is a diagram of a configuration example during cooling operation of a device including the heat pump device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 9 is a Mollier diagram of the refrigerant of the heat pump apparatus shown in FIGS. 8-1 and 8-2 according to the fourth embodiment.
  • Embodiment 1 FIG. In the present embodiment, the configuration of the compressor according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
  • FIG. 1 is a side sectional view of a rotor 10 according to a first embodiment of a hermetic compressor according to the present invention.
  • a rotor 10 shown in FIG. 1 includes a rotor core 12, magnets 14a and 14b, and a bearing portion 16, and uses a rotary shaft 18 as a rotary shaft.
  • Magnets 14 a and 14 b are inserted into the rotor core 12, and the magnets 14 a and 14 b are provided to face each other with the bearing portion 16 interposed therebetween.
  • the length L1 of the magnets 14a and 14b in the direction parallel to the rotation shaft 18 is shorter than the length L2 of the magnet 14b in the direction parallel to the rotation shaft 18.
  • the magnets 14a and 14b are arranged and inserted so as to be parallel to the rotating shaft 18 and shifted in opposite directions (directions different by 180 degrees).
  • the opposing magnets 14a and 14b are arranged so as to be shifted in a direction parallel to the rotation shaft 18.
  • the magnet 14a In the direction orthogonal to the rotation shaft 18, the magnet 14a has a portion that does not overlap with the magnet 14b.
  • the magnet 14a is arranged and inserted so as to have a portion that does not overlap.
  • the magnetic field in the direction orthogonal to the rotating shaft 18 of the rotor 10 becomes unbalanced.
  • the magnetic field is unbalanced, and the difference between the force and the magnetic force that cause the deflection is made the opposite direction so that the magnitudes are equal, so that the crankshaft rotates without causing the crankshaft to rotate.
  • the balance of the force applied to the entire part can be balanced.
  • a shaft connected to the rotor 10 is disposed in the bearing portion 16 so that the center thereof is disposed on the rotation shaft 18.
  • FIG. 2 is a side sectional view of a conventional rotor 20 of a hermetic compressor.
  • the rotor 20 shown in FIG. 1 includes a rotor core 22, magnets 24a and 24b, a bearing portion 26, and balance weights 29a and 29b, and a rotary shaft 28 is a rotary shaft.
  • Magnets 24 a and 24 b are inserted into the rotor core 22.
  • a shaft connected to the rotor 20 is disposed at the bearing portion 26 so that the center thereof is disposed at the rotation shaft 28.
  • the balance weights 29a and 29b are provided at different ends of the rotor 20, respectively. By providing the pair of balance weights 29a and 29b as described above, the shaft is not bent when the refrigerant is compressed, and vibration and noise caused by torque fluctuations are suppressed.
  • the material of the balance weights 29a and 29b As the material of the balance weights 29a and 29b, a material having a large specific gravity and a low magnetic permeability is used.
  • An example of such a material is brass.
  • brass is a material with a relatively high cost
  • the provision of the balance weights 29a and 29b is one factor that hinders cost reduction. It also contributes to hindering resource saving.
  • the magnets 14 a and 14 b are arranged so as to be shifted in a direction parallel to the rotation shaft 18, and the magnet 14 a has a portion that does not overlap with the magnet 14 b in the direction orthogonal to the rotation shaft 18.
  • the magnet 14b is configured to have a portion that does not overlap with the magnet 14a. In this way, the magnetic field is unbalanced, and the difference between the force and magnetic force that cause deflection is reversed, and the magnitude is equal, so that the shaft does not bend and vibration and noise caused by torque fluctuations are suppressed. can do.
  • the air gap does not widen, and vibration and noise can be suppressed while suppressing a decrease in the effective magnetic flux amount.
  • FIG. 3 is a model diagram showing a rotary compressor 100 which is an example to which the present invention can be applied.
  • the compressor 100 includes a motor 102 and a compression unit 106 inside.
  • the compressor 106 compresses the refrigerant, and the motor 102 includes the rotor 10 shown in FIG.
  • the rotation drive of the motor 102 is transmitted to the compression unit 106 via the crankshaft 104, and the refrigerant is compressed.
  • a force (black arrow) for deflecting the crankshaft 104 is generated, but by applying the present invention, a difference in magnetic force (open arrow) works in a direction opposite to the force for deflecting the crankshaft 104.
  • a difference in magnetic force open arrow
  • Embodiment 2 the configuration of the compressor of the present invention will be described with reference to FIG.
  • FIG. 4 is a side sectional view of the rotor 30 according to the second embodiment of the hermetic compressor according to the present invention.
  • the rotor 30 shown in FIG. 4 includes a rotor core 32, magnets 34a to 34d, and a bearing portion 36, and uses a rotation shaft 38 as a rotation shaft.
  • Magnets 34 a to 34 d are inserted into the rotor core 32, and the magnets 34 a and 34 b and the magnets 34 c and 34 d are provided to face each other with the bearing portion 36 interposed therebetween.
  • the magnet 34a is longer in the direction parallel to the rotation shaft 38 than the magnet 34b, and the magnet 34d is longer in the direction parallel to the rotation shaft 38 than the magnet 34c.
  • the magnet 34a is disposed to face a part of the magnet 34d and the magnet 34c, and the magnet 34b is disposed to face a part of the magnet 34d.
  • a shaft connected to the rotor 30 is arranged at the bearing portion 36 so that the center thereof is arranged at the rotation shaft 38.
  • the magnetic force of the magnets 34b and 34c is made higher than the magnetic force of the magnets 34a and 34d.
  • a strong attractive force or a repulsive force acts on the portion where the high magnetic force magnet is arranged with respect to the low magnetic force magnet, and therefore the rotation of the rotor 30
  • the magnetic field in the direction perpendicular to the axis 38 is imbalanced.
  • the balance of the force applied to can be balanced. For this reason, it is possible to suppress vibration and noise caused by torque fluctuations without suppressing the reduction of the effective magnetic flux amount and causing the shaft to bend during compression of the refrigerant.
  • a neodymium magnet can be illustrated as a high magnetic force magnet, and an isotropic ferrite magnet can be illustrated as a low magnetic force magnet.
  • the specific position where the magnets 34a to 34d are arranged may be determined according to the load applied to the shaft during rotational driving.
  • Embodiment 3 FIG. In the present embodiment, the configuration of the compressor of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 6-2.
  • FIG. 5 is a side sectional view of the rotor 40 according to the third embodiment of the hermetic compressor according to the present invention.
  • the rotor 40 shown in FIG. 5 includes a rotor core 42, magnets 44a to 44d, and a bearing portion 46.
  • Magnets 44 a to 44 d are inserted into the rotor core 42, and the magnets 44 a and 44 b and the magnets 44 c and 44 d are provided to face each other with the bearing portion 46 interposed therebetween.
  • the magnet 44a is longer in the direction parallel to the rotation shaft 48 than the magnet 44b, and the magnet 44d is longer in the direction parallel to the rotation shaft 48 than the magnet 44c.
  • the magnet 44a is disposed to face a part of the magnet 44d and the magnet 44c, and the magnet 44b is disposed to face a part of the magnet 44d.
  • a shaft connected to the rotor 40 is disposed at the bearing portion 46 so that the center thereof is disposed at the rotation shaft 48.
  • FIG. 6A is a cross-sectional view of a plane orthogonal to the rotation axis 48 in A1-A2 of FIG.
  • FIG. 6B is a diagram illustrating a cross-sectional view of a plane orthogonal to the rotation shaft 48 in B1-B2 of FIG.
  • the width of the magnet 44b is longer than the width of the magnet 44d.
  • the width of the magnet 44c is longer than the width of the magnet 44a.
  • the magnetic field in the direction orthogonal to the rotation axis 48 of the rotor 40 is not changed by making the length in the rotation axis direction different from the width in the plane orthogonal to the rotation axis between the opposing magnets. It becomes equilibrium.
  • the magnetic field unbalanced and equalizing the difference in magnetic force and the difference in force for deflecting the shaft disposed on the bearing portion 46 it is possible to balance the force applied to the entire rotating portion. For this reason, it is possible to suppress vibration and noise caused by torque fluctuations without suppressing the reduction of the effective magnetic flux amount and causing the shaft to bend during compression of the refrigerant.
  • the specific position where the magnets 44a to 44d are arranged may be determined according to the load applied to the shaft during rotational driving.
  • Embodiment 4 FIG.
  • the structure of a heat pump device including a motor including the rotor described in Embodiments 1 to 3 will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 7 is a diagram showing a heat pump device 50 which is a configuration example of the heat pump device of the present embodiment.
  • the heat pump device 50 illustrated in FIG. 7 includes a refrigeration cycle unit 52, an inverter unit 54, and an inverter control unit 56.
  • the heat pump device 50 is applied to, for example, an air conditioner or a refrigerator.
  • the refrigeration cycle unit 52 includes a compressor 100, a four-way valve 60, a heat exchanger 62, an expansion mechanism 64, and a heat exchanger 66, and these are connected via a refrigerant pipe 68.
  • the compressor 100 includes the compression unit 106 and the motor 102 inside as described in the first embodiment (see FIG. 3).
  • the inverter unit 54 is electrically connected to the motor 102 and supplies AC power to drive the motor 102.
  • the power source of the inverter unit 54 may be any power source as long as it can supply DC power, and may be a solar cell, an AC power source to which a rectifier is added, or the like.
  • the inverter control unit 56 is electrically connected to the inverter unit 54, generates an inverter drive signal (for example, PWM (Pulse Width Modulation) signal) from the necessary refrigerant compression amount of the compressor 100, and outputs the inverter drive signal to the inverter unit 54.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • FIGS. 8A and 8B are diagrams illustrating a configuration example of a device including the heat pump device 50.
  • FIGS. FIG. 8-1 shows a configuration example during heating operation
  • FIG. 8-2 shows a configuration example during cooling operation.
  • the refrigerant circulation direction is different, and this switching is performed by a four-way valve 90 described later.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a Mollier diagram regarding the state of the refrigerant in the heat pump device 50 illustrated in FIGS. 8-1 and 8-2.
  • the horizontal axis is the specific enthalpy h
  • the vertical axis is the refrigerant pressure P.
  • the compressor 74, the heat exchanger 76, the expansion mechanism 78, the receiver 80, the internal heat exchanger 82, the expansion mechanism 84, and the heat exchanger 86 are each connected by a pipe, and a main refrigerant circuit in which the refrigerant circulates through the pipe. Is configured.
  • the main refrigerant circuit is divided into main refrigerant circuits 88a to 88k in FIGS. 8-1 and 8-2, respectively.
  • a four-way valve 90 is provided on the discharge side of the compressor 74, and the circulation direction of the refrigerant can be switched.
  • a fan 92 is provided in the vicinity of the heat exchanger 86.
  • the compressor 74 corresponds to the compressor 100 in FIG. 7 and includes the motor 102 and the compression unit 106 driven by the inverter unit 54.
  • the compression unit 106 and the motor 102 are connected by a crankshaft 104.
  • the heat pump device 50 is provided with injection circuits 96a to 96c (shown by bold lines) that connect between the receiver 80 and the internal heat exchanger 82 to the injection pipe of the compressor 74.
  • An expansion mechanism 94 and an internal heat exchanger 82 are connected to the injection circuits 96a to 96c.
  • a water circuit (represented by a thick line) composed of a water circuit 98a and a water circuit 98b is connected to the heat exchanger 76, and water is circulated.
  • the water circuit 98a and the water circuit 98b are connected to a device that uses water such as a radiator provided in a water heater, a radiator, or floor heating.
  • the refrigerant in the gas phase is compressed by the compressor 74 to be in a high temperature and high pressure state (point A in FIG. 9).
  • the high-temperature and high-pressure refrigerant is discharged from the compressor 74 to the main refrigerant circuit 88a.
  • the refrigerant in the main refrigerant circuit 88a is transferred to the four-way valve 90, and the refrigerant in the main refrigerant circuit 88b via the four-way valve 90 is transferred to the heat exchanger 76.
  • the transferred refrigerant in the main refrigerant circuit 88b is cooled and liquefied by heat exchange in the heat exchanger 76 (point B in FIG. 9). That is, the heat exchanger 76 is a condenser and functions as a radiator in the main refrigerant circuit.
  • the water in the water circuit 98a is warmed by the heat radiated from the refrigerant in the main refrigerant circuit.
  • the warmed water in the water circuit 98b is used for heating or hot water supply.
  • the refrigerant in the main refrigerant circuit 88c liquefied by the heat exchanger 76 is transferred to the expansion mechanism 78, and is decompressed by the expansion mechanism 78 to be in a gas-liquid two-phase state (point C in FIG. 9).
  • the refrigerant of the main refrigerant circuit 88d in the gas-liquid two-phase state is transferred to the receiver 80, transferred to the compressor 74 by the receiver 80 (refrigerant transferred from the main refrigerant circuit 88j to the main refrigerant circuit 88k) and heat. It is exchanged, cooled and liquefied (point D in FIG. 9).
  • the refrigerant in the main refrigerant circuit 88e liquefied by the receiver 80 branches into a main refrigerant circuit 88f and an injection circuit 96a at a point P in FIG.
  • the refrigerant flowing from the main refrigerant circuit 88f to the internal heat exchanger 82 is further cooled in the internal heat exchanger 82 by exchanging heat with the refrigerant transferred from the injection circuit 96b to the injection circuit 96c (point E in FIG. 9). .
  • the refrigerant flowing through the injection circuit 96b is decompressed by the expansion mechanism 94 and is in a gas-liquid two-phase state.
  • the refrigerant in the main refrigerant circuit 88g cooled by the internal heat exchanger 82 is transferred to the expansion mechanism 84 and depressurized to be in a gas-liquid two-phase state (point F in FIG. 9).
  • the refrigerant in the main refrigerant circuit 88h that has been in the gas-liquid two-phase state by the expansion mechanism 84 is transferred to the heat exchanger 86, and heat is exchanged with the outside air in the heat exchanger 86 and heated (point G in FIG. 9). That is, the heat exchanger 86 functions as an evaporator in the main refrigerant circuit.
  • the refrigerant in the main refrigerant circuit 88i heated by the heat exchanger 86 is transferred to the four-way valve 90, and the refrigerant in the main refrigerant circuit 88j passing through the four-way valve 90 is transferred to the receiver 80 and further received by the receiver 80. Heated (point H in FIG. 9), the heated refrigerant in the main refrigerant circuit 88k is transferred to the compressor 74.
  • the refrigerant in the injection circuit 96a branched at the point P is decompressed by the expansion mechanism 94 (point I in FIG. 9), and the decompressed refrigerant in the injection circuit 96b is Heat exchange is performed by the internal heat exchanger 82, and a gas-liquid two-phase state is obtained (point J in FIG. 9).
  • the refrigerant in the injection circuit 96c heat-exchanged by the internal heat exchanger 82 is transferred from the injection pipe of the compressor 74 into the compressor 74.
  • the refrigerant from the main refrigerant circuit 88k (point H in FIG. 9) is compressed to an intermediate pressure and heated (point K in FIG. 9).
  • the refrigerant from the main refrigerant circuit 88k compressed to the intermediate pressure and heated joins with the refrigerant (point J in FIG. 9) in the injection circuit 96c, and the temperature of the refrigerant from the main refrigerant circuit 88k decreases (point in FIG. 9). L).
  • the refrigerant whose temperature has decreased (point L in FIG. 9) is further compressed by the compressor 74, heated to high temperature and pressure (point A in FIG. 9), and discharged from the compressor 74 to the main refrigerant circuit 88a.
  • the heat pump device 50 may not perform the injection operation.
  • the expansion mechanism 94 may be closed and the refrigerant may not flow into the injection pipe of the compressor 74.
  • the opening degree of the expansion mechanism 94 may be controlled by a microcomputer or the like.
  • the refrigerant in the gas phase is compressed by the compressor 74 to be high temperature and pressure (point A in FIG. 9).
  • the high-temperature and high-pressure refrigerant is discharged from the compressor 74 to the main refrigerant circuit 88a, passes through the four-way valve 90, and the refrigerant in the main refrigerant circuit 88b passes through the four-way valve 90 to the heat exchanger 86. .
  • the transferred refrigerant in the main refrigerant circuit 88b is cooled and liquefied by heat exchange in the heat exchanger 86 (point B in FIG. 9). That is, the heat exchanger 86 functions as a condenser and a radiator in the main refrigerant circuit.
  • the refrigerant in the main refrigerant circuit 88c liquefied by the heat exchanger 86 is transferred to the expansion mechanism 84 and depressurized, so that it enters a gas-liquid two-phase state (point C in FIG. 9).
  • the refrigerant in the main refrigerant circuit 88d in the gas-liquid two-phase state is transferred to the internal heat exchanger 82, and heat exchanged with the refrigerant transferred from the injection circuit 96b to the injection circuit 96c in the internal heat exchanger 82. It is cooled and liquefied (point D in FIG. 9).
  • the refrigerant transferred from the injection circuit 96b is decompressed by the expansion mechanism 94 and is in a gas-liquid two-phase state (point I in FIG. 9).
  • the refrigerant (point D in FIG. 9) of the main refrigerant circuit 88e heat-exchanged by the internal heat exchanger 82 branches to the main refrigerant circuit 88f and the injection circuit 96a at point P in FIG. 8-2.
  • the refrigerant in the main refrigerant circuit 88f is heat-exchanged with the refrigerant transferred from the main refrigerant circuit 88j to the main refrigerant circuit 88k and further cooled (point E in FIG. 9).
  • the refrigerant in the main refrigerant circuit 88g cooled by the receiver 80 is decompressed by the expansion mechanism 78 and becomes a gas-liquid two-phase state (point F in FIG. 9).
  • the refrigerant in the main refrigerant circuit 88h that has been in the gas-liquid two-phase state by the expansion mechanism 78 is heat-exchanged by the heat exchanger 76 and heated (point G in FIG. 9).
  • the water in the water circuit 98a is cooled, and the cooled water in the water circuit 98b is used for cooling or freezing. That is, the heat exchanger 76 functions as an evaporator in the main refrigerant circuit.
  • the refrigerant in the main refrigerant circuit 88i heated by the heat exchanger 76 passes through the four-way valve 90, and the refrigerant in the main refrigerant circuit 88j that passes through the four-way valve 90 flows into the receiver 80 and is further heated (FIG. 9). Point H).
  • the refrigerant in the main refrigerant circuit 88k heated by the receiver 80 is transferred to the compressor 74.
  • the refrigerant in the injection circuit 96a branched at the point P in FIG. 8-2 is decompressed by the expansion mechanism 94 (point I in FIG. 9).
  • the refrigerant in the injection circuit 96b decompressed by the expansion mechanism 94 is heat-exchanged by the internal heat exchanger 82 to be in a gas-liquid two-phase state (point J in FIG. 9).
  • the refrigerant in the injection circuit 96 c heat-exchanged by the internal heat exchanger 82 is transferred from the injection pipe of the compressor 74 into the compressor 74.
  • the subsequent compression operation in the compressor 74 is the same as in the heating operation. That is, the refrigerant (point A in FIG. 9) that has been compressed and heated to a high temperature and high pressure is discharged from the compressor 74 to the main refrigerant circuit 88a.
  • the expansion mechanism 94 is closed and the refrigerant does not have to flow into the injection pipe of the compressor 74.
  • the opening degree of the expansion mechanism 94 may be controlled by a microcomputer or the like.
  • the heat exchanger 76 has been described as a heat exchanger (for example, a plate heat exchanger) that exchanges heat between the refrigerant in the main refrigerant circuit and the water in the water circuit.
  • the heat exchanger 76 is not limited to this, and may exchange heat between the refrigerant and the air. Further, other fluid may flow in the water circuit instead of water.
  • the heat pump device of the present embodiment can be applied to an air conditioner, a heat pump water heater, a refrigerator, a refrigerator, and the like.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Compressor (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

　有効な磁束量の減少を抑えつつ、バランスウエイトが備えられていなくても回転する部分全体の力の釣り合いをとることが可能であり、回転駆動時の振動及び騒音が抑制された圧縮機を得ることを目的とする。本発明の圧縮機は、対向する磁石１４ａ，１４ｂを含む回転子１０を有するモータと、冷媒を圧縮する圧縮部と、モータと圧縮部に接続され、モータの回転駆動を圧縮部に伝達するように構成されたクランクシャフトと、を備え、対向する磁石１４ａ，１４ｂ間の磁力の差分が、回転駆動時のクランクシャフトをたわませる力を打ち消すように磁石１４ａ，１４ｂが配置されている。

Description

圧縮機、ヒートポンプ装置、空気調和機及び冷凍機
　本発明は、圧縮機、ヒートポンプ装置、空気調和機及び冷凍機に関する。
　従来の、ヒートポンプ装置等に適用される圧縮機のモータでは、冷媒の圧縮時にはトルクが大きくなり、圧縮された高圧冷媒の吐出時にはトルクが小さくなるため、トルク変動（負荷変動）が生じる。このようなトルク変動が生じることにより、シャフトにたわみが生じ、圧縮機の動作時に振動及び騒音が生じてしまう。
　従来、このような振動及び騒音を抑制するために、モータの回転子の端部にはバランスウエイトが備えられている。バランスウエイトを用いて、冷媒の圧縮によるシャフトのたわみを相殺するように回転する部分全体の力の釣り合いをとることで、圧縮機動作時の振動及び騒音を抑制する。
　他方では、このようなバランスウエイトが備えられていないモータの開発が進められている。例えば、特許文献１には、モータの負荷変動を抑えるバランスウエイトをなくすために、対面する永久磁石の一方が他方より大きい起磁力を発生する構成とし、一方の永久磁石の固定子とのエアギャップが他方の永久磁石のエアギャップより広くなる構成とする技術が開示されている。
特開２０１１－１０１５４４号公報
　しかしながら、上記従来の技術によれば、エアギャップが広くなり、有効な磁束量が減少してしまう。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、有効な磁束量の減少を抑えつつ、バランスウエイトが備えられていなくても回転する部分全体の力の釣り合いをとることが可能な圧縮機を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の圧縮機は、対向する磁石を含む回転子を有するモータと、冷媒を圧縮する圧縮部と、前記モータと前記圧縮部に接続され、前記モータの回転駆動を前記圧縮部に伝達するように構成されたクランクシャフトと、を備えた圧縮機であって、前記対向する磁石間の磁力の差分が、回転駆動時の前記クランクシャフトをたわませる力を打ち消すように前記磁石が配置されていることを特徴とする。
　本発明によれば、有効な磁束量の減少を抑えつつ、バランスウエイトが備えられていなくても、回転する部分全体の力の釣り合いをとることが可能であり、動作時の振動及び騒音が抑制される圧縮機を得ることができるという効果を奏する。
図１は、実施の形態１に係る回転子の側断面図を示す図である。 図２は、従来の回転子の側断面図を示す図である。 図３は、実施の形態１に係る回転子を含む圧縮機を示すモデル図である。 図４は、実施の形態２に係る回転子の側断面図を示す図である。 図５は、実施の形態３に係る回転子の側断面図を示す図である。 図６－１は、実施の形態３に係る図５のＡ１－Ａ２における断面図を示す図である。 図６－２は、実施の形態３に係る図５のＢ１－Ｂ２における断面図を示す図である。 図７は、実施の形態４に係るヒートポンプ装置の一構成例を示す図である。 図８－１は、実施の形態４に係るヒートポンプ装置を備えた機器の暖房運転時における構成例を示す図である。 図８－２は、実施の形態４に係るヒートポンプ装置を備えた機器の冷房運転時における構成例を示す図である。 図９は、実施の形態４に係る図８－１及び図８－２に示したヒートポンプ装置の冷媒についてのモリエル線図である。
　以下に、本発明に係るヒートポンプ装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
　本実施の形態では、本発明に係る圧縮機の構成について、図１乃至図３を参照して説明する。
　図１は、本発明に係る密閉型圧縮機の実施の形態１の回転子１０の側断面図を示す図である。図１に示す回転子１０は、ロータコア１２と、磁石１４ａ，１４ｂと、軸受部１６と、を備え、回転軸１８を回転軸とする。
　ロータコア１２には、磁石１４ａ，１４ｂが挿入されており、磁石１４ａと磁石１４ｂは、軸受部１６を挟んで対向して設けられている。磁石１４ａ，１４ｂの回転軸１８に平行な方向の長さＬ１は、磁石１４ｂの回転軸１８に平行な方向の長さＬ２よりも短い。また、磁石１４ａ，１４ｂは、回転軸１８に平行であって、互いに逆の方向（１８０度異なる方向）にずれるように配置されて挿入されている。換言すると、対向する磁石１４ａ，１４ｂは、回転軸１８に平行な方向にずらして配置され、回転軸１８に直交する方向において、磁石１４ａは、磁石１４ｂと重畳しない部分を有し、磁石１４ｂは、磁石１４ａと重畳しない部分を有するように配置されて挿入されている。このように磁石１４ａと磁石１４ｂを互いにずらして配置することで、回転子１０の回転軸１８に直交する方向における磁場が不均衡となる。このように磁場を不均衡として、たわみを生じさせる力と磁力の差分を逆方向として大きさを等しいものとすることで、回転子１０の回転駆動時にクランクシャフトにたわみを生じさせず、回転する部分全体にかかる力の釣り合いをとることができる。
　なお、軸受部１６には、その中心が回転軸１８に配置されるように回転子１０に接続されたシャフトが配置される。
　図２は、密閉型圧縮機の従来の回転子２０の側断面図を示す図である。図１に示す回転子２０は、ロータコア２２と、磁石２４ａ，２４ｂと、軸受部２６と、バランスウエイト２９ａ，２９ｂとを備え、回転軸２８を回転軸とする。
　ロータコア２２には、磁石２４ａ，２４ｂが挿入されている。軸受部２６には、その中心が回転軸２８に配置されるように回転子２０に接続されたシャフトが配置される。
　バランスウエイト２９ａ，２９ｂは、それぞれ回転子２０の異なる端部に備えられている。このように一対のバランスウエイト２９ａ，２９ｂが備えられることで、冷媒の圧縮時にシャフトのたわみを生じさせず、トルク変動によって生じる振動及び騒音を抑制している。
　バランスウエイト２９ａ，２９ｂの材料としては、比重が大きく、透磁率の低いものが用いられる。このような材料として、真ちゅうを例示することができる。しかし、真ちゅうは比較的コストが高い材料であるため、バランスウエイト２９ａ，２９ｂを備えることは、低コスト化を阻害する一因となる。また、省資源化を阻害する一因にもなる。
　そこで、図１に示すように、磁石１４ａ，１４ｂを、回転軸１８に平行な方向にずらして配置し、回転軸１８に直交する方向において、磁石１４ａは、磁石１４ｂと重畳しない部分を有し、磁石１４ｂは、磁石１４ａと重畳しない部分を有するように構成する。このように、磁場を不均衡として、たわみを生じさせる力と磁力の差分を逆方向として大きさを等しいものとすることで、シャフトにたわみを生じさせず、トルク変動によって生じる振動及び騒音を抑制することができる。
　なお、磁石１４ａ，１４ｂのずれ量は、予め計測した、回転駆動時にシャフトにかかる負荷に応じて決定すればよい。すなわち、磁石１４ａ，１４ｂのずれによって生じる磁力の差分が回転駆動時にシャフトにたわみを生じさせる力と逆方向であり大きさが等しく、図２におけるバランスウエイトによって生じる負荷と等しければよい。
　さらには、図１に示す構成としてもエアギャップが拡がらず、有効な磁束量の減少を抑えつつ、振動及び騒音を抑制することができる。
　図３は、本発明を適用可能な一例であるロータリー型の圧縮機１００を示すモデル図である。圧縮機１００は、モータ１０２及び圧縮部１０６を内部に備える。圧縮部１０６は冷媒を圧縮し、モータ１０２は、図１に示す回転子１０を備える。図３に示すように、モータ１０２の回転駆動がクランクシャフト１０４を介して圧縮部１０６に伝わり、冷媒の圧縮が行われる。このとき、クランクシャフト１０４をたわませる力（黒矢印）が生じるが、本発明を適用することにより、磁力の差分（白抜き矢印）がクランクシャフト１０４をたわませる力と逆方向に働くことで、クランクシャフト１０４に生じるたわみを防ぐことができる。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、有効な磁束量の減少を抑えつつ、バランスウエイトが備えられていなくても、回転する部分全体の力の釣り合いをとることが可能であり、動作時の振動及び騒音が抑制される圧縮機を得ることができる。また、バランスウエイトが備えられていないため、低コスト化及び省資源化が可能となる。
実施の形態２．
　本実施の形態では、本発明の圧縮機の構成について図４を参照して説明する。
　図４は、本発明に係る密閉型圧縮機の実施の形態２の回転子３０の側断面図を示す図である。図４に示す回転子３０は、ロータコア３２と、磁石３４ａ～３４ｄと、軸受部３６と、を備え、回転軸３８を回転軸とする。
　ロータコア３２には、磁石３４ａ～３４ｄが挿入されており、磁石３４ａ，３４ｂと磁石３４ｃ，３４ｄは、軸受部３６を挟んで対向して設けられている。また、磁石３４ａは磁石３４ｂよりも回転軸３８に平行な方向に長く、磁石３４ｄは磁石３４ｃよりも回転軸３８に平行な方向に長い。そして、磁石３４ａは、磁石３４ｄの一部及び磁石３４ｃと対向して配置されており、磁石３４ｂは、磁石３４ｄの一部と対向して配置されている。軸受部３６には、その中心が回転軸３８に配置されるように回転子３０に接続されたシャフトが配置される。
　ここで、磁石３４ｂ，３４ｃの磁力は、磁石３４ａ，３４ｄの磁力よりも高くする。このように、対向する磁石の磁力を異なるものとすることで、低磁力の磁石に対して高磁力の磁石が配置されている部分において強い吸引力または反発力が働くため、回転子３０の回転軸３８に直交する方向における磁場が不均衡となる。このように磁場を不均衡とし、磁力の差分と軸受部３６に配置されるシャフトをたわませる力の差分を等しくすることで、回転子３０の回転駆動時に生じるたわみを打ち消して回転する部分全体にかかる力の釣り合いをとることができる。そのため、有効な磁束量の減少を抑えつつ、冷媒の圧縮時にシャフトのたわみを生じさせず、トルク変動によって生じる振動及び騒音を抑制することができる。
　なお、高磁力の磁石としては、ネオジム磁石を例示することができ、低磁力の磁石としては、等方性フェライト磁石を例示することができる。
　なお、磁石３４ａ～３４ｄが配置される具体的な位置は、回転駆動時にシャフトにかかる負荷に応じて決定すればよい。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、有効な磁束量の減少を抑えつつ、バランスウエイトが備えられていなくても、回転する部分全体の力の釣り合いをとることが可能であり、動作時の振動及び騒音が抑制される圧縮機を得ることができる。また、バランスウエイトが備えられていないため、低コスト化及び省資源化が可能となる。
実施の形態３．
　本実施の形態では、本発明の圧縮機の構成について図５～図６－２を参照して説明する。
　図５は、本発明に係る密閉型圧縮機の実施の形態３の回転子４０の側断面図を示す図である。図５に示す回転子４０は、ロータコア４２と、磁石４４ａ～４４ｄと、軸受部４６と、を備える。
　ロータコア４２には、磁石４４ａ～４４ｄが挿入されており、磁石４４ａ，４４ｂと磁石４４ｃ，４４ｄは軸受部４６を挟んで対向して設けられている。また、磁石４４ａは磁石４４ｂよりも回転軸４８に平行な方向に長く、磁石４４ｄは磁石４４ｃよりも回転軸４８に平行な方向に長い。磁石４４ａは、磁石４４ｄの一部及び磁石４４ｃと対向して配置されており、磁石４４ｂは、磁石４４ｄの一部と対向して配置されている。軸受部４６には、その中心が回転軸４８に配置されるように回転子４０に接続されたシャフトが配置される。
　図６－１は、図５のＡ１－Ａ２における回転軸４８に直交する面の断面図を示す図である。図６－２は、図５のＢ１－Ｂ２における回転軸４８に直交する面の断面図を示す図である。
　図６－１の断面図において、磁石４４ｂの幅は、磁石４４ｄの幅よりも長い。また、図６－２の断面図において、磁石４４ｃの幅は、磁石４４ａの幅よりも長い。
　このように、対向する磁石間において、回転軸方向における長さと、回転軸に直交する面における幅と、を異なるものとすることで、回転子４０の回転軸４８に直交する方向における磁場が不均衡となる。このように磁場を不均衡とし、磁力の差分と軸受部４６に配置されるシャフトをたわませる力の差分を等しくすることで、回転する部分全体にかかる力の釣り合いをとることができる。そのため、有効な磁束量の減少を抑えつつ、冷媒の圧縮時にシャフトのたわみを生じさせず、トルク変動によって生じる振動及び騒音を抑制することができる。
　なお、磁石４４ａ～４４ｄが配置される具体的な位置は、回転駆動時にシャフトにかかる負荷に応じて決定すればよい。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、有効な磁束量の減少を抑えつつ、バランスウエイトが備えられていなくても、回転する部分全体の力の釣り合いをとることが可能であり、動作時の振動及び騒音が抑制される圧縮機を得ることができる。また、バランスウエイトが備えられていないため、低コスト化及び省資源化が可能となる。
実施の形態４．
　本実施の形態では、実施の形態１乃至３にて説明した回転子を含むモータを備えるヒートポンプ装置の構成について図７～図９を参照して説明する。
　図７は、本実施の形態のヒートポンプ装置の一構成例であるヒートポンプ装置５０を示す図である。図７に示すヒートポンプ装置５０は、冷凍サイクル部５２と、インバータ部５４と、インバータ制御部５６と、を備える。ヒートポンプ装置５０は、例えば、空気調和機または冷凍機に適用される。
　冷凍サイクル部５２には、圧縮機１００、四方弁６０、熱交換器６２、膨張機構６４及び熱交換器６６が備えられ、これらが冷媒配管６８を介して接続されている。
　圧縮機１００は、実施の形態１にて説明したように、圧縮部１０６及びモータ１０２を内部に備える（図３を参照）。
　インバータ部５４は、モータ１０２に電気的に接続され、交流電力を供給してモータ１０２を駆動する。なお、インバータ部５４の電源は、直流電力を供給可能なものであればよく、太陽電池、または整流器が付加された交流電源などであってもよい。
　インバータ制御部５６は、インバータ部５４に電気的に接続され、圧縮機１００の必要冷媒圧縮量からインバータ駆動信号（例えばＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号）を生成し、インバータ部５４へ出力する。
　次に、実施の形態１乃至３にて説明した圧縮機を含むヒートポンプ装置を適用した機器（空気調和機または冷凍機など）について説明する。
　図８－１及び図８－２は、ヒートポンプ装置５０を備えた機器の一構成例を示す図である。図８－１は暖房運転時の一構成例を示し、図８－２は冷房運転時の一構成例を示す。なお、図８－１と図８－２では冷媒の循環方向が異なり、この切り替えは後述する四方弁９０により行われる。図９は、図８－１及び図８－２に示したヒートポンプ装置５０の冷媒の状態についてのモリエル線図を示す図である。図９において、横軸は比エンタルピｈであり、縦軸は冷媒圧力Ｐである。
　圧縮機７４、熱交換器７６、膨張機構７８、レシーバ８０、内部熱交換器８２、膨張機構８４及び熱交換器８６は、それぞれ配管によって接続されており、該配管を冷媒が循環する主冷媒回路を構成している。該主冷媒回路は、図８－１及び図８－２のそれぞれにおいて、主冷媒回路８８ａ～８８ｋに区分けされている。なお、圧縮機７４の吐出側には四方弁９０が設けられており、冷媒の循環方向の切り替えが可能である。また、熱交換器８６の近傍には、ファン９２が設けられている。
　圧縮機７４は、図７における圧縮機１００に相当し、インバータ部５４によって駆動されるモータ１０２及び圧縮部１０６を有する。圧縮部１０６とモータ１０２は、クランクシャフト１０４により接続されている。さらに、ヒートポンプ装置５０には、レシーバ８０と内部熱交換器８２の間から圧縮機７４のインジェクションパイプまでを接続するインジェクション回路９６ａ～９６ｃ（太線にて表す。）が備えられている。インジェクション回路９６ａ～９６ｃには、膨張機構９４と内部熱交換器８２が接続されている。
　熱交換器７６には、水回路９８ａ及び水回路９８ｂにより構成される水回路（太線にて表す。）が接続され、水が循環している。なお、水回路９８ａ及び水回路９８ｂには、給湯器、ラジエータまたは床暖房などが備える放熱器などの水を利用する装置が接続されている。
　次に、ヒートポンプ装置５０の動作について説明する。まず、ヒートポンプ装置５０が暖房運転する際（給湯器として運転する際）の動作について、図８－１を参照して説明する。
　まず、圧縮機７４で気相状態の冷媒が圧縮されることで高温高圧状態となる（図９の点Ａ）。
　そして、高温高圧状態の冷媒は、圧縮機７４から主冷媒回路８８ａに吐出される。主冷媒回路８８ａの冷媒は四方弁９０へと移送され、四方弁９０を経由した主冷媒回路８８ｂの冷媒は熱交換器７６へと移送される。移送された主冷媒回路８８ｂの冷媒は、熱交換器７６で熱交換により冷却されて液化する（図９の点Ｂ）。すなわち、熱交換器７６は、主冷媒回路において凝縮器であり放熱器として機能する。このとき、水回路９８ａの水は、主冷媒回路の冷媒から放熱された熱によって温められる。温められた水回路９８ｂの水は、暖房または給湯などに利用される。
　熱交換器７６で液化された主冷媒回路８８ｃの冷媒は、膨張機構７８へと移送され、膨張機構７８で減圧されることで、気液二相状態になる（図９の点Ｃ）。
　気液二相状態の主冷媒回路８８ｄの冷媒は、レシーバ８０へと移送され、レシーバ８０で圧縮機７４に移送される冷媒（主冷媒回路８８ｊから主冷媒回路８８ｋに移送される冷媒）と熱交換され、冷却されて液化する（図９の点Ｄ）。
　レシーバ８０で液化された主冷媒回路８８ｅの冷媒は、図８－１の点Ｐにおいて、主冷媒回路８８ｆとインジェクション回路９６ａに分岐する。主冷媒回路８８ｆから内部熱交換器８２に流れる冷媒は、内部熱交換器８２において、インジェクション回路９６ｂからインジェクション回路９６ｃに移送される冷媒と熱交換されてさらに冷却される（図９の点Ｅ）。なお、インジェクション回路９６ｂを流れる冷媒は、膨張機構９４で減圧されて気液二相状態である。
　内部熱交換器８２で冷却された主冷媒回路８８ｇの冷媒は、膨張機構８４へと移送されて減圧され、気液二相状態になる（図９の点Ｆ）。
　膨張機構８４で気液二相状態になった主冷媒回路８８ｈの冷媒は、熱交換器８６に移送され、熱交換器８６において外気と熱交換され、加熱される（図９の点Ｇ）。すなわち、熱交換器８６は主冷媒回路において蒸発器として機能する。
　そして、熱交換器８６で加熱された主冷媒回路８８ｉの冷媒は、四方弁９０へと移送され、四方弁９０を経由した主冷媒回路８８ｊの冷媒はレシーバ８０へと移送されてレシーバ８０でさらに加熱され（図９の点Ｈ）、加熱された主冷媒回路８８ｋの冷媒は圧縮機７４に移送される。
　一方、点Ｐにて分岐したインジェクション回路９６ａの冷媒（インジェクション冷媒（図９の点Ｄ））は、膨張機構９４で減圧され（図９の点Ｉ）、減圧されたインジェクション回路９６ｂの冷媒は、内部熱交換器８２で熱交換され、気液二相状態となる（図９の点Ｊ）。内部熱交換器８２で熱交換されたインジェクション回路９６ｃの冷媒は、圧縮機７４のインジェクションパイプから圧縮機７４内へ移送される。
　圧縮機７４では、主冷媒回路８８ｋからの冷媒（図９の点Ｈ）が、中間圧まで圧縮され、加熱される（図９の点Ｋ）。中間圧まで圧縮され、加熱された主冷媒回路８８ｋからの冷媒はインジェクション回路９６ｃの冷媒（図９の点Ｊ）と合流し、主冷媒回路８８ｋからの冷媒の温度は低下する（図９の点Ｌ）。そして、温度が低下した冷媒（図９の点Ｌ）が、圧縮機７４によりさらに圧縮され、加熱されて高温高圧となり（図９の点Ａ）、圧縮機７４から主冷媒回路８８ａに吐出される。
　なお、ヒートポンプ装置５０は、インジェクション運転を行わなくてもよい。インジェクション運転を行わない場合には、膨張機構９４を閉じ、圧縮機７４のインジェクションパイプへ冷媒を流入させなければよい。なお、膨張機構９４の開度は、マイコンなどにより制御すればよい。
　次に、ヒートポンプ装置５０が冷房運転する際（冷凍器として運転する際）の動作について、図８－２を参照して説明する。
　まず、圧縮機７４で気相状態の冷媒が圧縮されることで高温高圧となる（図９の点Ａ）。
　そして、高温高圧状態の冷媒は、圧縮機７４から主冷媒回路８８ａに吐出され、四方弁９０を経由し、四方弁９０を経由した主冷媒回路８８ｂの冷媒は熱交換器８６へと移送される。移送された主冷媒回路８８ｂの冷媒は、熱交換器８６で熱交換により冷却されて液化する（図９の点Ｂ）。すなわち、熱交換器８６は、主冷媒回路において凝縮器及び放熱器として機能する。
　熱交換器８６で液化された主冷媒回路８８ｃの冷媒は、膨張機構８４へと移送されて減圧されることで、気液二相状態になる（図９の点Ｃ）。
　気液二相状態になった主冷媒回路８８ｄの冷媒は、内部熱交換器８２へと移送され、内部熱交換器８２でインジェクション回路９６ｂからインジェクション回路９６ｃへと移送される冷媒と熱交換され、冷却されて液化する（図９の点Ｄ）。ここで、インジェクション回路９６ｂから移送される冷媒は、膨張機構９４で減圧されて気液二相状態である（図９の点Ｉ）。内部熱交換器８２で熱交換された主冷媒回路８８ｅの冷媒（図９の点Ｄ）は、図８－２の点Ｐにおいて、主冷媒回路８８ｆとインジェクション回路９６ａに分岐する。
　主冷媒回路８８ｆの冷媒は、レシーバ８０において、主冷媒回路８８ｊから主冷媒回路８８ｋに移送される冷媒と熱交換されて、さらに冷却される（図９の点Ｅ）。
　レシーバ８０で冷却された主冷媒回路８８ｇの冷媒は、膨張機構７８で減圧されて気液二相状態になる（図９の点Ｆ）。
　膨張機構７８で気液二相状態になった主冷媒回路８８ｈの冷媒は、熱交換器７６で熱交換され、加熱される（図９の点Ｇ）。このとき、水回路９８ａの水は冷却され、冷却された水回路９８ｂの水は、冷房または冷凍に利用される。すなわち、熱交換器７６は、主冷媒回路において蒸発器として機能する。
　そして、熱交換器７６で加熱された主冷媒回路８８ｉの冷媒は四方弁９０を経由し、四方弁９０を経由した主冷媒回路８８ｊの冷媒はレシーバ８０へ流入し、さらに加熱される（図９の点Ｈ）。レシーバ８０で加熱された主冷媒回路８８ｋの冷媒は、圧縮機７４に移送される。
　一方、図８－２の点Ｐにて分岐したインジェクション回路９６ａの冷媒は、膨張機構９４で減圧される（図９の点Ｉ）。膨張機構９４で減圧されたインジェクション回路９６ｂの冷媒は、内部熱交換器８２で熱交換されて気液二相状態となる（図９の点Ｊ）。そして、内部熱交換器８２で熱交換されたインジェクション回路９６ｃの冷媒は、圧縮機７４のインジェクションパイプから圧縮機７４内へ移送される。その後の圧縮機７４における圧縮動作は、暖房運転時と同様である。すなわち、圧縮され、加熱されて高温高圧となった冷媒（図９の点Ａ）が、圧縮機７４から主冷媒回路８８ａに吐出される。
　なお、インジェクション運転を行わない場合には、膨張機構９４を閉じ、圧縮機７４のインジェクションパイプへ冷媒を流入させなければよい。なお、膨張機構９４の開度は、マイコンなどにより制御すればよい。
　なお、上記の説明では、熱交換器７６は、主冷媒回路の冷媒と水回路の水を熱交換させる熱交換器（例えば、プレート式熱交換器）であるとして説明した。しかし、熱交換器７６は、これに限定されず、冷媒と空気を熱交換させるものであってもよい。また、水回路には、水ではなく、他の流体が流れていてもよい。
　以上説明したように本実施の形態のヒートポンプ装置は、空気調和機、ヒートポンプ給湯機、冷蔵庫、冷凍機などに適用することができる。
　１０，２０，３０，４０　回転子、１２，２２，３２，４２　ロータコア、１４ａ，１４ｂ，２４ａ，２４ｂ，３４ａ～３４ｄ，４４ａ～４４ｄ　磁石、１６，２６，３６，４６　軸受部、１８，２８，３８，４８　回転軸、２９ａ，２９ｂ　バランスウエイト、５０　ヒートポンプ装置、５２　冷凍サイクル部、５４　インバータ部、５６　インバータ制御部、７４，１００　圧縮機、６０，９０　四方弁、６２，６６，７６，８６　熱交換器、６４，７８，８４，９４　膨張機構、６８　冷媒配管、８０　レシーバ、８２　内部熱交換器、８８ａ～８８ｋ　主冷媒回路、９２　ファン、９６ａ～９６ｃ　インジェクション回路、９８ａ，９８ｂ　水回路、１０２　モータ、１０４　クランクシャフト、１０６　圧縮部。

Claims (7)

  1. 　対向する磁石を含む回転子を有するモータと、
    　冷媒を圧縮する圧縮部と、
    　前記モータと前記圧縮部に接続され、前記モータの回転駆動を前記圧縮部に伝達するように構成されたクランクシャフトと、を備えた圧縮機であって、
    　前記対向する磁石間の磁力の差分が、回転駆動時の前記クランクシャフトをたわませる力を打ち消すように前記磁石が配置されていることを特徴とする圧縮機。
  2. 　前記対向する磁石は、前記回転子の回転軸に平行な方向にずらして配置され、
    　該回転軸に直交する方向において、
    　前記対向する磁石の一方は、他方と重畳しない部分を有し、
    　前記対向する磁石の前記他方は、前記一方と重畳しない部分を有することを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
  3. 　前記回転子には、前記回転子の前記回転軸方向に磁力の異なる複数の前記磁石を備え、
    　前記磁石のうち、磁力の強い磁石には磁力の弱い磁石が対向して配されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
  4. 　前記回転子には、前記回転子の前記回転軸方向に長さの異なる複数の前記磁石を備え、
    　前記磁石のうち、長い磁石には短い磁石が対向して配されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
  5. 　請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の圧縮機を備えるヒートポンプ装置。
  6. 　請求項５に記載のヒートポンプ装置を備える空気調和機。
  7. 　請求項５に記載のヒートポンプ装置を備える冷凍機。
PCT/JP2012/083302 2012-12-21 2012-12-21 圧縮機、ヒートポンプ装置、空気調和機及び冷凍機 WO2014097478A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014552860A JP6122031B2 (ja) 2012-12-21 2012-12-21 圧縮機、ヒートポンプ装置、空気調和機及び冷凍機
PCT/JP2012/083302 WO2014097478A1 (ja) 2012-12-21 2012-12-21 圧縮機、ヒートポンプ装置、空気調和機及び冷凍機
US14/652,891 US10027191B2 (en) 2012-12-21 2012-12-21 Compressor, heat pump device, air conditioner, and freezing machine
CN201320833657.7U CN203717351U (zh) 2012-12-21 2013-12-16 压缩机、热泵装置、空调机及制冷机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2012/083302 WO2014097478A1 (ja) 2012-12-21 2012-12-21 圧縮機、ヒートポンプ装置、空気調和機及び冷凍機

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014097478A1 true WO2014097478A1 (ja) 2014-06-26

Family

ID=50977854

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/083302 WO2014097478A1 (ja) 2012-12-21 2012-12-21 圧縮機、ヒートポンプ装置、空気調和機及び冷凍機

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10027191B2 (ja)
JP (1) JP6122031B2 (ja)
CN (1) CN203717351U (ja)
WO (1) WO2014097478A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11063485B2 (en) 2018-05-11 2021-07-13 Steering Solutions Ip Holding Corporation Interior permanent magnet machine with hybrid rotor topology
WO2022085079A1 (ja) * 2020-10-20 2022-04-28 三菱電機株式会社 回転子、電動機、圧縮機および冷凍サイクル装置

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6173632B2 (ja) * 2017-02-22 2017-08-02 三菱電機株式会社 圧縮機、ヒートポンプ装置、空気調和機及び冷凍機
DE102017123085A1 (de) * 2017-10-05 2019-04-11 Vorwerk & Co. Interholding Gmbh Außenläufermotor
JP6877318B2 (ja) 2017-11-14 2021-05-26 住友重機械工業株式会社 ギヤモータ
EP3853973A1 (en) * 2018-09-17 2021-07-28 Arçelik Anonim Sirketi A hermetic compressor weight balancing rotor
KR102172260B1 (ko) * 2019-01-11 2020-10-30 엘지전자 주식회사 구동 모터 및 이를 구비하는 압축기
DE102019129243A1 (de) * 2019-10-30 2021-05-06 Valeo Siemens Eautomotive Germany Gmbh Rotor für eine elektrische Maschine, zugehöriges Herstellungsverfahren und elektrische Maschine zum Antreiben eines Fahrzeugs
CN114109822B (zh) * 2020-08-25 2023-11-14 精工爱普生株式会社 真空装置
TR202022370A2 (tr) * 2020-12-30 2022-07-21 Arçeli̇k Anoni̇m Şi̇rketi̇ Denge ağirliği olarak kullanilan miknatislar i̇çeren bi̇r rotor ve bi̇r hermeti̇k kompresör

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01113558U (ja) * 1988-01-21 1989-07-31
JPH0660269U (ja) * 1993-01-19 1994-08-19 株式会社三協精機製作所 小型モータ
JP2000134882A (ja) * 1998-10-21 2000-05-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 永久磁石モータのロータ及びそれを搭載したコンプレッサ
JP2011101544A (ja) * 2009-11-09 2011-05-19 Daikin Industries Ltd 回転電機

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5227704A (en) * 1974-06-24 1993-07-13 General Electric Company Motor controls, refrigeration systems and methods of motor operation and control
US5677587A (en) 1993-01-19 1997-10-14 Kabushiki Kaisha Sankyo Seiki Seisakusho Small motor having drive magnet with magnetization pattern for biasing rotor shaft
JP2007097293A (ja) 2005-09-28 2007-04-12 Toshiba Kyaria Kk 電動機の回転子
KR101940755B1 (ko) * 2012-01-16 2019-01-21 삼성전자 주식회사 회전자 및 이를 포함하는 전동기

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01113558U (ja) * 1988-01-21 1989-07-31
JPH0660269U (ja) * 1993-01-19 1994-08-19 株式会社三協精機製作所 小型モータ
JP2000134882A (ja) * 1998-10-21 2000-05-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 永久磁石モータのロータ及びそれを搭載したコンプレッサ
JP2011101544A (ja) * 2009-11-09 2011-05-19 Daikin Industries Ltd 回転電機

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11063485B2 (en) 2018-05-11 2021-07-13 Steering Solutions Ip Holding Corporation Interior permanent magnet machine with hybrid rotor topology
CN110474455B (zh) * 2018-05-11 2022-07-19 操纵技术Ip控股公司 具有混合转子拓扑结构的内置式永磁体机器
WO2022085079A1 (ja) * 2020-10-20 2022-04-28 三菱電機株式会社 回転子、電動機、圧縮機および冷凍サイクル装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20150333582A1 (en) 2015-11-19
JP6122031B2 (ja) 2017-04-26
JPWO2014097478A1 (ja) 2017-01-12
CN203717351U (zh) 2014-07-16
US10027191B2 (en) 2018-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6122031B2 (ja) 圧縮機、ヒートポンプ装置、空気調和機及び冷凍機
CN110574260B (zh) 涡轮压缩机
JP3879414B2 (ja) 空気調和機
TWI720941B (zh) 操作冷卻器的方法
US9766000B2 (en) Flow switching device and air-conditioning apparatus including the same
WO2018207275A1 (ja) 空気調和機および空気調和機の運転制御方法
JP5004620B2 (ja) 圧縮機及び冷凍サイクル装置
WO2016117113A1 (ja) 空気調和機
JP7073925B2 (ja) 弁装置
JP6173632B2 (ja) 圧縮機、ヒートポンプ装置、空気調和機及び冷凍機
JP5779527B2 (ja) 空気調和機
JP6253731B2 (ja) 空気調和機
CN112762589A (zh) 散热装置、空调机组及其控制方法
JP2016200363A (ja) 冷凍装置
CN103742428A (zh) 压缩机和具有该压缩机的空调
WO2020070879A1 (ja) 圧縮機及びそれを用いた冷凍空調装置
WO2022176148A1 (ja) 冷凍サイクル装置
WO2023054173A1 (ja) 回転子、モータ、圧縮機、および冷凍装置
TWI857039B (zh) 用於冷卻器系統之馬達
JP4644278B2 (ja) 冷凍サイクル装置
KR101035149B1 (ko) 냉난방 시스템용 3방향 절환밸브
KR101037480B1 (ko) 3방향 절환밸브를 이용한 냉난방시스템
WO2018003099A1 (ja) 冷却装置
KR20160039465A (ko) 스크롤 압축기의 배압 조절 장치
WO2014057454A2 (en) Combined air conditioner, heat pump and water heater

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12890505

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014552860

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14652891

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12890505

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1