WO2023228862A1 - ロータリ圧縮機 - Google Patents

Abstract

駆動中の振動を低減することができるロータリ圧縮機を提供する。中心軸線（ＣＬ２）に沿う高さ方向に延びた筒状部（２１）を有しているハウジング（２）と、ハウジング（２）に収容され、中心軸線（ＣＬ２）の周りの周方向に形成された複数の溶接部（７０）によって筒状部（２１）と固定された、冷媒を圧縮するロータリ圧縮部（６）と、ハウジング（２）に収容され、ロータリ圧縮部（６）を駆動する電動モータと、筒状部（２１）の外周面（２１ｂ）に設けられ、設置面に対してハウジング（２）を固定するための複数の脚部（７）と、を備え、脚部（７）の位置は、周方向において、溶接部（７０）の位置に対応している。

Description

ロータリ圧縮機

　本開示は、ロータリ圧縮機に関するものである。

　冷凍装置や空気調和装置等に使用される圧縮機の１つに、ロータリ圧縮機がある（例えば特許文献１）。

　比較的に重量の大きい従来のロータリ圧縮機では、自身の重量によって圧縮部の駆動（例えばピストンロータの回転）に起因した振動が抑制される傾向にあった。ところが、ロータリ圧縮機の軽量化に伴って、振動に関する問題が顕在化するようになった。

特開昭５８－１３１３９２号公報

　振動が発生した場合、製品への搭載性が低下する可能性がある。
　また、振動によって冷媒配管が折損した場合、配管の内部の冷媒が外部に漏出する可能性もある。とりわけ、冷媒として可燃性冷媒（クラスの例としては、Ａ２ＬやＡ３）を使用している場合、冷媒の漏出を回避する必要性が一段と高い。

　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、駆動中の振動を低減することができるロータリ圧縮機を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するために、本開示のロータリ圧縮機は、軸線に沿う高さ方向に延びた筒状部を有しているハウジングと、該ハウジングに収容され、前記軸線の周りの周方向に形成された複数の溶接部によって前記筒状部と固定された、冷媒を圧縮する圧縮部と、前記ハウジングに収容され、前記圧縮部を駆動する駆動部と、前記筒状部の外周面に設けられ、設置面に対して前記ハウジングを固定するための複数の脚部と、を備え、前記脚部の位置は、前記周方向において、前記溶接部の位置に対応している。

　本開示に係るロータリ圧縮機によれば、駆動中の振動を低減することができる。

本開示の一実施形態に係るロータリ圧縮機を示した縦断面図である。 本開示の一実施形態に係るロータリ圧縮機を示した平面図である。 図１のロータリ圧縮機が設置面上に設けられた状態を示した側面図である。 図１に示すＡ部の部分拡大図である。 本開示の一実施形態に係るロータリ圧縮機の変形例を示した平面図である。

　以下に、本開示に係る一実施形態について、図面を参照して説明する。
　図１に示すように、本実施形態に係るロータリ圧縮機（以下、単に「圧縮機」という。）１は、例えば空気調和機や冷凍装置などに用いられる密閉型の電動ロータリ圧縮機とされている。圧縮機１は、６．５ｋｇ以下の重量とされ、圧縮機本体１０とアキュムレータ１２とを備えている。アキュムレータ１２は、圧縮機本体１０に対して吸入管１１を介して接続されている。

［圧縮機の基本的構成について］
　圧縮機本体１０は、略円筒形状のハウジング２と、回転軸体３と、電動モータ（駆動部）５と、ロータリ圧縮部（圧縮部）６とを備えている。
　回転軸体３の回転軸線ＣＬ１は、ハウジング２の中心軸線ＣＬ２と一致している。
　回転軸体３は、延在方向が上下方向となるように配置され、ハウジング２内で回転軸線ＣＬ１回りに回転する。

　ハウジング２は、密閉型で上下方向に延在している。この上下方向は、例えば、圧縮機１を設置面ＦＬに設置した場合におけるハウジング２の高さ方向に一致している（図３参照）。
　ハウジング２は、中心軸線ＣＬ２に沿う高さ方向に延在する円筒状をなす筒状部２１と、筒状部２１の上下の開口を閉塞する上部蓋部２２及び下部蓋部２３とを備えている。筒状部２１の外径は、例えば９５ｍｍ以下とされている。

　筒状部２１の下方の外周面２１ｂには、複数の脚部７が固定されている。
　図２に示すように、各脚部７は、周方向に所定角度間隔で配置されている。図２の場合、３つの脚部７が周方向に約１２０度の間隔で配置されている。
　なお、図２は、説明の簡易化のために、一部の構成（例えば、アキュムレータ１２、上部蓋部２２、回転軸体３、上部軸受４Ａの詳細な部分等）の図示を省略している。

　図３に示すように、圧縮機１は、各脚部７が防振ゴム８を介して設置面ＦＬに固定されることで設置されている。

　図１に示すように、ハウジング２は、側壁下部におけるシリンダ６０の外周面に対向する位置に、開口部２４が形成されている。シリンダ６０には、開口部２４に対向した位置において、シリンダ内の所定位置まで連通する吸入ポート２５が形成されている。

　ハウジング２の底部には、潤滑油を貯留する油溜まりが形成されている。油の初期封入時における油溜まりの液面は、ロータリ圧縮部６の上方に位置している。これにより、ロータリ圧縮部６は、油溜まりの中で駆動される。

　上部蓋部２２には、吐出管１３と端子台３０が設けられている。吐出管１３は、上部蓋部２２の厚さ方向に貫通し、下部がハウジング２内に配置されており、上部がハウジング２の外に配置されている。吐出管１３は、圧縮された冷媒をハウジング２の外部へ吐出する。端子台３０は、電動モータ５に給電する３つの給電端子３１が設けられている。給電端子３１には、図示しないインバータ装置から３相の交流電力が供給される。

　アキュムレータ１２は、圧縮機本体１０に供給するに先立って冷媒を気液分離するため用いられる。アキュムレータ１２は、略円筒形状とされており、ブラケット１４を介してハウジング２（筒状部２１の外周面２１ｂ）に固定されている。アキュムレータ１２の上部には、図示しない蒸発器から導かれた冷媒を導入するための入口管１５が設けられている。アキュムレータ１２には、内部の冷媒を圧縮機本体１０に吸入させるための吸入管１１が接続されている。吸入管１１は、ハウジング２の開口部２４を通して、吸入ポート２５に接続されている。アキュムレータ１２は、吸入管１１を介して気相の冷媒をロータリ圧縮部６へ供給する。

　電動モータ５は、ハウジング２内の上下方向の中央部に収容されている。電動モータ５は、ロータ５１及びステータ５２を有している。
　ロータ５１は、回転軸体３の外周面に固定され、ロータリ圧縮部６の上方に配置されている。
　ステータ５２は、ロータ５１の外周面を囲むように配置され、ハウジング２の筒状部２１の内周面２１ａに固定されている（例えば焼き嵌め）。ステータ５２には、各給電端子３１から配線３２を介して電力が供給される。
　電動モータ５は、給電端子３１から供給された電力によってロータ５１が回転するように構成されている。また、ロータ５１が回転することで回転軸体３が回転軸線ＣＬ１回りに回転駆動されることになる。このとき、電動モータ５の回転はベクトル制御される。

　ロータリ圧縮部６は、シリンダ６０、上部軸受４Ａ及び下部軸受４Ｂを備えており、シリンダ６０が上部軸受４Ａ及び下部軸受４Ｂによって上下から挟まれた状態で、ハウジング２内の上下方向の下部（底部）に配置されている。
　上部軸受４Ａと下部軸受４Ｂは、それぞれ金属材料から形成され、シリンダ６０とボルト６１で固定されている。
　ここで、回転軸体３は、上部軸受４Ａ及び下部軸受４Ｂによって回転軸線ＣＬ１回りに回転自在に支持されている。

　ロータリ圧縮部６は、更に、偏心軸部６２と偏心軸部６２の周囲に設けられたピストンロータ６３とを備えている。

　偏心軸部６２は、回転軸体３の下部に形成され、ピストンロータ６３の内周面によって形成された空間において回転軸体３の回転軸線ＣＬ１と直交する方向にオフセットした状態で設けられている。

　ピストンロータ６３は、シリンダ６０の内径よりも小さい外径の円筒状をなしており、シリンダ６０の内周面によって形成された空間に配置され、偏心軸部６２の外周面に装着された状態で固定されている。
　ピストンロータ６３は、回転軸体３の回転に伴って回転軸線ＣＬ１に対して偏心して回転する。

　ロータリ圧縮部６には、圧縮室６０Ａと吸入孔６０Ｂと吐出孔（図示せず）とが形成されている。

　圧縮室６０Ａは、シリンダ６０の内周面によって形成された空間が上部軸受４Ａ及び下部軸受４Ｂによって挟み込まれることで画定されている。この圧縮室６０Ａ内には、ピストンロータ６３が収容されている。

　吸入孔６０Ｂは、シリンダ６０の外部から圧縮室６０Ａに冷媒を導くための孔であり、回転軸線ＣＬ１と直交する方向に沿ってシリンダ６０内に形成されている。

　以上のように構成されたロータリ圧縮部６は、ハウジング２に対して固定されている。具体的には、図１及び図２に示すように、例えば上部軸受４Ａが筒状部２１の周方向の複数箇所に栓溶接（プラグ溶接）されることよって固定される。

　図４に示すように、栓溶接は、筒状部２１の外周面２１ｂから筒状部２１を貫通して上部軸受４Ａまで到達するように形成された溶接部７０によって、上部軸受４Ａをハウジング２に対して固定している。このため、溶接部７０は、ハウジング２とロータリ圧縮部６との固定箇所であり、ロータリ圧縮部６からの振動や機械的な反力をハウジング２に伝える加振位置（加振源）でもある。

　図２に示すように、溶接部７０の位置は、力のバランスの観点から、周方向に等角度間隔で配置されることが好ましく、図２の場合、３つの溶接部７０が周方向に約１２０度の間隔で形成されている。

　なお、溶接部７０は、３つに限定されず、例えば４つ以上であってもよい。
　また、溶接部７０は、上部軸受４Ａではなくシリンダ６０に形成されてもよい。すなわち、シリンダ６０が筒状部２１に栓溶接されてもよい。

　以上のように構成された圧縮機１は、以下のように動作する。
　図示しない蒸発器から導かれた冷媒が入口管１５を介してアキュムレータ１２内に取り込まれる。
　冷媒は、アキュムレータ１２内で気液分離され、その気相が吸入管１１を介してロータリ圧縮部６に導かれる。ロータリ圧縮部６では、吸入孔６０Ｂを介して圧縮室６０Ａに冷媒が導かれる。
　そして、ピストンロータ６３の偏心転動により、圧縮室６０Ａの容積が徐々に減少して冷媒が圧縮される。
　圧縮後の冷媒は、シリンダ６０に形成された吐出孔（図示せず）を介して吐出カバー６５と上部軸受４Ａとの間に形成された空間に導かれ、その後ハウジング２内の空間へ吐出される。
　ハウジング２内の空間に吐出された冷媒は、ハウジング２の上部に設けられた吐出管１３から図示しない凝縮器へと導かれる。

［脚部の位置について］
　図２に示すように、中心軸線ＣＬ２に沿った方向から圧縮機１を平面視したとき、脚部７の位置は、中心軸線ＣＬ２に対する周方向において溶接部７０の位置に対応している。
　これによって、ハウジング２の加振位置となる溶接部７０に脚部７を近付けることができる。

　ここで言う「対応している」とは、脚部７が、周方向において溶接部７０と重複していことを意味している。言い換えれば、図１及び図２に示すように、脚部７の直上に溶接部７０が位置していることを意味している。

　詳細には、図２に示すように平面視した状態で、中心軸線ＣＬ２及び溶接部７０の中心位置を通過する線を線Ｌ１、中心軸線ＣＬ２及び脚部７の中心位置を通過する線を線Ｌ２とした場合において、中心軸線ＣＬ２を角度の中心として、線Ｌ２が基準となる線Ｌ１に対して±１０ｄｅｇ．の範囲に収まるように脚部７が配置されている。
　また、線Ｌ２が線Ｌ１と一致するように脚部７が配置されることが好ましい。

　更に、図１に示すように、中心軸線ＣＬ２と直交する方向から圧縮機１を側面視したとき、脚部７の位置は、筒状部２１の高さ方向においてロータリ圧縮部６の位置に対応していることが好ましい。
　これによって、ハウジング２の加振位置となる溶接部７０に脚部７を更に近付けることができる。

　ここで言う「対応している」とは、脚部７が、高さ方向においてロータリ圧縮部６を構成するいずれかの部品と重複していことを意味している。図１の場合、脚部７が、高さ方向においてロータリ圧縮部６を構成する下部軸受４Ｂと重複している。

　以上説明した本実施形態の作用効果は、以下の通りである。
　脚部７の位置は、周方向において、溶接部７０の位置に対応しているので、加振位置となる溶接部７０と脚部７とを近付けることで、溶接部７０で発生する反力を脚部７で受けやすくなる。これによって、その反力に起因する圧縮機１の振動を低減することができる。このため、例えばハウジング２を薄肉化する等して、圧縮機１の小型化や軽量化、資材コストの低減が実現できる。

　また、ロータリ圧縮部６を駆動する駆動部として電動モータ５を使用して、その電動モータ５の回転をベクトル制御する場合、溶接部７０での反力を脚部７で受けることによって、筒状部２１（ハウジング２）の捩れを低減して、ステータ５２とロータ５１との相対的な位相ずれによる制御性の低下を抑制することができる。

　なお、筒状部２１の捩れは次のようにして発生する。
　すなわち、筒状部２１には、ロータリ圧縮部６の駆動によって、溶接部７０での反力に起因した周方向の力が作用する。また、ステータ５２が固定された筒状部２１には、電動モータ５の回転によってステータ５２が受けるトルク反力に起因した周方向の力が作用する。
　これらの２つの力が組み合わされることで、ロータリ圧縮部６の駆動中に、筒状部２１には、周方向に揺動するような捩れ変位が生じる。また、筒状部２１に揺動するような捩れが生じることで、筒状部２１の内周面２１ａに固定されたステータ５２も同じように周方向に揺動する。この場合に、ステータ５２とロータ５１との間に相対的な位相ずれが生じることになる。

　また、脚部７の位置を、高さ方向において、ロータリ圧縮部６の位置に対応させた場合、脚部７を加振位置である溶接部７０に更に近付けることができる。これによって、溶接部７０での反力を脚部７で更に受けやすくなる。

　また、周方向における脚部７の中心位置を、周方向における溶接部７０の中心位置と一致させた場合、脚部７を加振位置である溶接部７０に最も近付けることができる。これによって、溶接部７０での反力を脚部７で更に受けやすくなる。

　また、溶接部７０及び脚部７を、周方向に略等角度間隔で配置した場合、溶接部７０での反力をバランスよく処理することができる。

［変形例］
　図５に示すように、溶接部７０の位置に対応した一の脚部７とそれに隣接している脚部７との間（好ましくは中間位置）に、補助脚部９を設けてもよい。
　補助脚部９は、脚部７と同じように、筒状部２１の下方の外周面２１ｂに対して、周方向に所定角度間隔で設けられている。また、補助脚部９は、脚部７と同じ高さ位置に設けられている。そして、補助脚部９は、脚部７と同じように、防振ゴム８を介して設置面ＦＬに固定される。
　この構成によって、脚部７だけでなく補助脚部９によっても溶接部７０での反力を受けることができる。これによって、圧縮機１の振動や筒状部２１（ハウジング２）の捩れを更に低減することができる。

　なお、図５の場合、全ての脚部７の間に補助脚部９が設けられているが、必ずしも全ての脚部７の間に補助脚部９を設ける必要はない。

　以上の通り説明した各実施形態に記載のロータリ圧縮機（１）は、例えば以下のように把握される。

　本開示の第１態様に係るロータリ圧縮機は、軸線（ＣＬ２）に沿う高さ方向に延びた筒状部（２１）を有しているハウジング（２）と、該ハウジングに収容され、前記軸線の周りの周方向に形成された複数の溶接部（７０）によって前記筒状部と固定された、冷媒を圧縮する圧縮部（６）と、前記ハウジングに収容され、前記圧縮部を駆動する駆動部（５）と、前記筒状部の外周面（２１ｂ）に設けられ、設置面（ＦＬ）に対して前記ハウジングを固定するための複数の脚部（７）と、を備え、前記脚部の位置は、前記周方向において、前記溶接部の位置に対応している。

　本態様に係るロータリ圧縮機によれば、軸線に沿う高さ方向に延びた筒状部を有しているハウジングと、ハウジングに収容され、軸線の周りの周方向に形成された複数の溶接部によって筒状部と固定された、冷媒を圧縮する圧縮部と、ハウジングに収容され、圧縮部を駆動する駆動部と、筒状部の外周面に設けられ、設置面に対してハウジングを固定するための複数の脚部と、を備え、脚部の位置は、周方向において、溶接部の位置に対応しているので、圧縮部との接続箇所とされ筒状部（ハウジング）にとって加振位置となる溶接部と脚部とを近付けることで、溶接部での反力を脚部で受けやすくなる。これによって、その反力に起因するロータリ圧縮機の振動を低減することができる。このため、例えばハウジングを薄肉化する等して、圧縮機の小型化や軽量化、資材コストの低減が実現できる。
　また、反力を脚部で受けることによって、その反力に起因する筒状部（ハウジング）の捩れを低減することができる。このため、筒状部（ハウジング）の捩れに起因した駆動部の不具合（例えば、駆動部が電動モータである場合におけるステータとロータとの相対的な位相ずれに起因した制御性の低下）を抑制することができる。

　本開示の第２態様に係るロータリ圧縮機は、前記第１態様において、前記駆動部は、前記ハウジングに対して固定されたステータ（５２）及び前記圧縮部に接続されたロータ（５１）を有した電動モータ（５）とされている。

　本態様に係るロータリ圧縮機によれば、駆動部は、ハウジングに対して固定されたステータ及び圧縮部に接続されたロータを有した電動モータとされているので、圧縮部との接続箇所とされた溶接部での反力を脚部で受けることによって、溶接部での反力及びステータが受けるトルク反力に起因した筒状部（ハウジング）の捩れを低減して、ステータとロータとの相対的な位相ずれによる制御性の低下を抑制することができる。

　本開示の第３態様に係るロータリ圧縮機は、前記第１態様又は前記第２態様において、前記脚部の位置は、前記高さ方向において、前記圧縮部の位置に対応している。

　本態様に係るロータリ圧縮機によれば、脚部の位置は、前記高さ方向において、前記圧縮部の位置に対応しているので、脚部を加振位置である溶接部に更に近付けることができる。これによって、溶接部での反力を脚部で更に受けやすくなる。

　本開示の第４態様に係るロータリ圧縮機は、前記第１態様から前記第３態様のいずれかにおいて、前記周方向における前記脚部の中心位置は、前記周方向における前記溶接部の中心位置と一致している。

　本態様に係るロータリ圧縮機によれば、周方向における脚部の中心位置は、周方向における溶接部の中心位置と一致しているので、脚部を加振位置である溶接部に最も近付けることができる。これによって、溶接部での反力を脚部で更に受けやすくなる。

　本開示の第５態様に係るロータリ圧縮機は、前記第１態様から前記第４態様のいずれかにおいて、前記溶接部及び前記脚部は、前記周方向に略等角度間隔に配置されている。

　本態様に係るロータリ圧縮機によれば、溶接部及び脚部は、周方向に略等角度間隔に配置されているので、溶接部での反力をバランスよく処理することができる。

　本開示の第６態様に係るロータリ圧縮機は、前記第１態様から前記第５態様のいずれかにおいて、前記脚部とそれに隣接する前記脚部との間の前記筒状部の前記外周面に設けられた補助脚部（９）を備えている。

　本態様に係るロータリ圧縮機によれば、脚部とそれに隣接する脚部との間の筒状部の外周面に設けられた補助脚部を備えているので、脚部だけでなく補助脚部によっても加振位置である溶接部での反力を受けることができる。これによって、ロータリ圧縮機の振動や筒状部（ハウジング）の捩れを更に低減することができる。

１　　　圧縮機（ロータリ圧縮機）
２　　　ハウジング
３　　　回転軸体
４Ａ　　上部軸受
４Ｂ　　下部軸受
５　　　電動モータ（駆動部）
６　　　ロータリ圧縮部
７　　　脚部
８　　　防振ゴム
９　　　補助脚部
１０　　圧縮機本体
１１　　吸入管
１２　　アキュムレータ
１３　　吐出管
１４　　ブラケット
１５　　入口管
２１　　筒状部
２１ａ　内周面
２１ｂ　外周面
２２　　上部蓋部
２３　　下部蓋部
２４　　開口部
２５　　吸入ポート
３０　　端子台
３１　　給電端子
３２　　配線
５１　　ロータ
５２　　ステータ
６０　　シリンダ
６０Ａ　圧縮室
６０Ｂ　吸入孔
６１　　ボルト
６２　　偏心軸部
６３　　ピストンロータ
６５　　吐出カバー
７０　　溶接部
ＣＬ１　回転軸線
ＣＬ２　中心軸線
ＦＬ　設置面

Claims (6)

1. 　軸線に沿う高さ方向に延びた筒状部を有しているハウジングと、
   　該ハウジングに収容され、前記軸線の周りの周方向に形成された複数の溶接部によって前記筒状部と固定された、冷媒を圧縮する圧縮部と、
   　前記ハウジングに収容され、前記圧縮部を駆動する駆動部と、
   　前記筒状部の外周面に設けられ、設置面に対して前記ハウジングを固定するための複数の脚部と、
   を備え、
   　前記脚部の位置は、前記周方向において、前記溶接部の位置に対応しているロータリ圧縮機。
2. 　前記駆動部は、前記ハウジングに対して固定されたステータ及び前記圧縮部に接続されたロータを有した電動モータとされている請求項１に記載のロータリ圧縮機。
3. 　前記脚部の位置は、前記高さ方向において、前記圧縮部の位置に対応している請求項１又は２に記載のロータリ圧縮機。
4. 　前記周方向における前記脚部の中心位置は、前記周方向における前記溶接部の中心位置と一致している請求項１又は２に記載のロータリ圧縮機。
5. 　前記溶接部及び前記脚部は、前記周方向に略等角度間隔に配置されている請求項１又は２に記載のロータリ圧縮機。
6. 　前記脚部とそれに隣接する前記脚部との間の前記筒状部の前記外周面に設けられた補助脚部を備えている請求項１又は２に記載のロータリ圧縮機。
    

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