(57)【要約】【課題】ロータリー圧縮機のインナーロータ式電動機の固定子のコイルエンドの内側空間を有効活用し、圧縮機の小型化が可能な構造を提供する。【解決手段】ロータリー圧縮機において、圧縮機構部２をインナーロータ式電動機３の回転子１１と反対側にある第２ジャーナル軸受９で密閉容器に固定し、回転子１１に凹部１１ａを設けることにより、シリンダ５をコイルエンド１３ａの内側空間に設置して、密閉容器内の空間を有効活用する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒型の密閉容器と、前記密閉容器内に設けた圧縮室を有する圧縮機構部と、回転子とコイルエンドを端部に有する固定子とから構成され前記圧縮機構部を駆動するインナーロータ式電動機とを備え、前記コイルエンドの内側空間に前記圧縮室を構成するシリンダの少なくとも一部を設けたことを特徴とするロータリー圧縮機。
【請求項２】
前記圧縮機構部は、シリンダと、シャフトと、ローラと、ベーンと、前記シリンダの両端面を挟み持ち前記シャフトを回転自在に支える前記インナーロータ式電動機側の第１ジャーナル軸受と、前記インナーロータ式電動機の反対側の第２ジャーナル軸受とを備え、前記第２ジャーナル軸受は、軸受部と支持部から構成され、前記圧縮機構部が、前記第２ジャーナル軸受の前記支持部で前記密閉容器に固定されることを特徴とする請求項１に記載のロータリー圧縮機。
【請求項３】
前記第２ジャーナル軸受の前記支持部を前記密閉容器の円筒部に固定したことを特徴とする請求項２に記載のロータリー圧縮機。
【請求項４】
前記第２ジャーナル軸受の前記支持部を前記密閉容器の一方の端部に固定したことを特徴とする請求項２に記載のロータリー圧縮機。
【請求項５】
前記密閉容器の一方の端部と一体化した前記第２ジャーナル軸受を前記密閉容器の円筒部に固定したことを特徴とする請求項２に記載のロータリー圧縮機。
【請求項６】
前記第２ジャーナル軸受の摺動面へのオイル供給孔を、前記第２ジャーナル軸受の前記支持部に設けたことを特徴とする請求項４から５のいずれかに記載のロータリー圧縮機。
【請求項７】
前記シャフトと前記回転子との間に前記第１ジャーナル軸受を収めるための凹部を、前記回転子に設けたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のロータリー圧縮機。
【請求項８】
作動流体を二酸化炭素とすることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のロータリー圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷凍冷蔵庫や空調機等に用いられる冷媒用圧縮機に係わり、ロータリー圧縮機の小型化に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来のロータリー圧縮機の縦断面図、図５はロータリー圧縮機の圧縮機構部の横断面図、図６はインナーロータ式電動機の固定子の縦断面の斜視図である。
【０００３】
ロータリー圧縮機は、密閉容器１と、その内部に配置された圧縮機構部２と、インナーロータ式電動機３から構成されている。圧縮機構部２は、中心軸Ｌ１を中心に回転可能なシャフト４と、シャフト４の偏心軸４ａで嵌合され、シャフト４の回転に伴いシリンダ５の円筒内部で偏心回転運動を行うローラ６と、ローラ６に先端を接しながらシリンダ５のベーン溝５ａの内部を往復運動するベーン７と、シリンダの両端面を挟み持ちシャフト４を回転自在に支える第１ジャーナル軸受８および第２ジャーナル軸受９から構成される。圧縮機構部２は、シリンダ５の周囲に形成された支持部５ｂにより密閉容器１に固定される。支持部５ｂは、シリンダ５の周囲から中心軸Ｌ１に垂直な面方向に放射状に形成される。インナーロータ式電動機３は、密閉容器１の内部に溶接された円筒形状の固定子１０と、シャフト４に焼きばめされた円柱形状の回転子１１で構成される。固定子１０は、中心軸Ｌ１方向に積層された電磁鋼板１２とコイル１３で構成される。積層された電磁鋼板１２は、内部に回転子１１を収めるための円筒形状をしており、その内面には、中心軸Ｌ１に向かった凸部１２ａと凹部１２ｂが形成される。コイル１３は、凹部１２ｂを通り凸部１２ａの周りに巻かれている。固定子１０の端面には、凸部１２ａを跨ぐコイル１３が圧縮機構部２側のコイルエンド１３ａと圧縮機構部２の反対側のコイルエンド１３ｂを形成する。回転子１１には、永久磁石（図示せず）が取り付けられる。
【０００４】
ロータリー圧縮機の作動流体は、吸入管１４からシリンダ５の吸入孔５ｃを通じて、圧縮室１５に導かれる。固定子１０のコイル１３に通電して発生した磁界と、回転子１１の永久磁石の磁界とが相互に作用して生じたトルクは、回転子１１を回転駆動し、シャフト４を介してローラ６を偏心回転運動させ、圧縮室１５の容積が変化して作動流体を圧縮する。圧縮された作動流体は、吐出孔１６の吐出弁（図示せず）が開くと、密閉容器１の内部を経て、吐出管１７より密閉容器１の外部に吐出される（例えば非特許文献１参照）。
【０００５】
ロータリー圧縮機の摺動部へのオイル供給は、シャフト４に設けられたオイル供給孔４ｂにより行われる。
【０００６】
【非特許文献１】
川平著、“密閉型冷凍機”、平成５年、日本冷凍協会、第１４頁、第６．１図
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のロータリー圧縮機では、支持部５ｂは、インナーロータ式電動機３の圧縮機構部２側のコイルエンド１３ａとの干渉を避けて設けられる。従って、支持部５ｂと同一平面に構成されるシリンダ５の円筒面を、コイルエンド１３ａの内側空間に設けることができず、この空間を有効に活用できないため、ロータリー圧縮機の小型化が妨げられていた。
【０００８】
また、シャフト４と、第２ジャーナル軸受９は、支持部５ｂにより密閉容器１の下端部と接しないように支えられている。そのため、圧縮機構部２の摺動部にオイルを供給するためには、少なくともオイル供給孔４ｂを有するシャフト４の端面までオイルが溜まっているか、または、チューブ等のオイルを汲み上げる部品（図示せず）を取り付ける空間が必要であり、ロータリー圧縮機の小型化を妨げていた。
【０００９】
本発明の目的は、上記のような従来の問題点を解消するもので、インナーロータ式電動機３の圧縮機構部２側のコイルエンド１３ａの内側空間を有効利用することにより、小型化したロータリー圧縮機を簡単な構造で提供することを目的とする。また、同時に圧縮機構部２の固定方法を変更することにより、シャフト４と第２ジャーナル軸受９との摺動面に安定して給油可能な構造を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、第１の本発明は、円筒型の密閉容器と、前記密閉容器内に設けた圧縮室を有する圧縮機構部と、回転子とコイルエンドを端部に有する固定子とから構成され前記圧縮機構部を駆動するインナーロータ式電動機とを備え、前記コイルエンドの内側空間に前記圧縮室を構成するシリンダの少なくとも一部を設けたことを特徴とするロータリー圧縮機である。
【００１１】
第２の本発明は、前記圧縮機構部は、シリンダと、シャフトと、ローラと、ベーンと、前記シリンダの両端面を挟み持ち前記シャフトを回転自在に支える前記インナーロータ式電動機側の第１ジャーナル軸受と、前記インナーロータ式電動機の反対側の第２ジャーナル軸受とを備え、前記第２ジャーナル軸受は、軸受部と支持部から構成され、前記圧縮機構部が、前記第２ジャーナル軸受の前記支持部で前記密閉容器に固定されることを特徴とする請求項１に記載のロータリー圧縮機である。
【００１２】
第３の本発明は、前記第２ジャーナル軸受の前記支持部を前記密閉容器の円筒部に固定したことを特徴とする請求項２に記載のロータリー圧縮機である。
【００１３】
第４の本発明は、前記第２ジャーナル軸受の前記支持部を前記密閉容器の一方の端部に固定したことを特徴とする請求項２に記載のロータリー圧縮機である。
【００１４】
第５の本発明は、前記密閉容器の一方の端部と一体化した前記第２ジャーナル軸受を前記密閉容器の円筒部に固定したことを特徴とする請求項２に記載のロータリー圧縮機である。
【００１５】
第６の本発明は、前記第２ジャーナル軸受の摺動面へのオイル供給孔を、前記第２ジャーナル軸受の前記支持部に設けたことを特徴とする請求項４から５のいずれかに記載のロータリー圧縮機である。
【００１６】
第７の本発明は、前記シャフトと前記回転子との間に前記第１ジャーナル軸受を収めるための凹部を、前記回転子に設けたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のロータリー圧縮機である。
【００１７】
第８の本発明は、作動流体を二酸化炭素とすることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のロータリー圧縮機である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のいくつかの実施の形態について、図１、図２、および図３を用いて説明する。なお、以下の説明は本発明の具体例について述べるものであって、特許請求の範囲の記載を限定するものではない。
【００１９】
本発明のいくつかの実施の形態のロータリー圧縮機は、インナーロータ式電動機３、および圧縮機構部２の支持機構以外のロータリー圧縮機の構成に関して、図４から図６に示す従来のロータリー圧縮機と同様の構成であり同一構成部品については、同一番号を使用する。また，従来例と同一の構成および作用の説明は省くことにする。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるロータリー圧縮機の縦断面図である。
【００２１】
圧縮機構部２の第２ジャーナル軸受９は、軸受部９ａと支持部９ｂから構成される。支持部９ｂは、中心軸Ｌ１に垂直な面内で第２ジャーナル軸受９の周囲から放射状に形成される。支持部９ｂは、密閉容器１に溶接された固定子１０のコイルエンド１３ａと接触しないように、密閉容器１の円筒部に固定され、圧縮機構部２を支持する。シリンダ５は、コイルエンド１３ａの内側空間に設けられる。支持部９ｂには、圧縮室１５に作動流体を導入するための吸入孔９ｃが設けられ、吸入管１４が接続される。
【００２２】
回転子１１には、第１ジャーナル軸受８の上部が回転子１１と接触せずに納まる凹部１１ａが設けられる。この回転子１１を固定子１０との相対位置が合うようにシャフト４に固定し、第１ジャーナル軸受８を回転子１１と接触させずに凹部１１ａに納める。
【００２３】
次に、以上の構成にしたことによる効果を説明する。
【００２４】
第２ジャーナル軸受９の支持部９ｂで圧縮機構部２を密閉容器１に固定することにより、従来のロータリー圧縮機に設けていたシリンダ５の支持部５ｂが不要になる。つまり、コイルエンド１３ａの内径より小さくシリンダ５を設計することが可能となる。
【００２５】
また、シリンダ５は、第２ジャーナル軸受９の支持部９ｂよりも回転子１１側にあるため、コイルエンド１３ａの内側空間に設けることができる。この結果、コイルエンド１３ａの内側空間を有効に使うことで、ロータリー圧縮機の小型化が可能になる。
【００２６】
また、従来のロータリー圧縮機では、シリンダ５が従来よりも回転子１１側に設けられると、回転子１１との干渉を避けるために、第１ジャーナル軸受８の軸受長さが制限され、軸受の信頼性を確保することが難しかった。しかし、回転子１１にも受けられた凹部１１ａに、第１ジャーナル軸受８の上部を納めることで、信頼性を確保する上で十分な軸受長さの第１ジャーナル軸受８を設けることができる。なお、回転子１１のシャフト４側は、回転子１１中で比較的磁束密度が低く、凹部１１ａを設けた場合の電動機効率に与える影響は少ないため、圧縮機効率を大きく下げることなく圧縮機の小型化が可能である。
【００２７】
また、シャフト４の長さは従来に比べて短くなり、シャフト４のアンバランスを解消するためのバランサーを小さくできるため、さらにロータリー圧縮機の小型軽量化が可能になる。
【００２８】
また、圧縮機構部２を第２ジャーナル軸受９の支持部９ｂで密閉容器１の円筒部に固定することにより、従来のシリンダ５で圧縮機構部２を密閉容器１に固定する場合と同様の溶接等の固定手法を用いることができる。そのため、従来の生産方式からの大幅な変更がなく、小型化したロータリー圧縮機を安価に提供することができる。
【００２９】
（実施の形態２）
以下、本発明の第２の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３０】
図２は、本発明の実施の形態２におけるロータリー圧縮機の縦断面図である。
【００３１】
第１の実施の形態と異なるのは、第２ジャーナル軸受９の支持部９ｂを、密閉容器１に溶接された固定子１０のコイルエンド１３ａと接触しないように、密閉容器１の下端面に固定し、圧縮機構部２を支持した点である。
【００３２】
また、第２ジャーナル軸受９の支持部９ｂには、密閉容器１の内部のオイル溜まりと、第２ジャーナル軸受９の軸受部９ａの摺動部とを連通させるオイル供給孔９ｄが設けられる。
【００３３】
実施の形態２の構成は、以上に示す構成以外は実施の形態１と同様であり、それらの構成による効果が同様に得られることは言うまでもない。
【００３４】
次に、以上の構成にしたことによる効果を説明する。
【００３５】
圧縮機構部２を第２ジャーナル軸受９の支持部９ｂで密閉容器１の下端部に固定することにより、第２ジャーナル軸受９と密閉容器１の端部との間に存在していた空間がなくなり、さらに大幅な小型化ができる。なお、第２ジャーナル軸受９と密閉容器１の端部との固定方法については、溶接、ボルト締め等が考えられるが、これら固定方法については制限するものではない。なお、実施の形態１と同様に、回転子１１に凹部１１ａを設けているため、シリンダ５をコイルエンド１３ａの内側空間に設けることが可能であり、コイルエンド１１ａの内側空間を有効に使うことで、ロータリー圧縮機の小型化が可能になる。
【００３６】
また、ロータリー圧縮機が、図２に示すように縦置きされる場合に、オイルが密閉容器１の底部に僅かでも溜まっていれば、オイル供給孔９ｄにより軸受部９ａの摺動部へのオイル供給は可能であり、シャフト４のオイル供給孔４ｂにもオイルが供給される。無論、ロータリー圧縮機が横置きされる場合においても、オイル供給孔９ｄを密閉容器１の外周部近傍で密閉容器１の内部と連通させることにより、オイルが僅かしか溜まっていない場合でも第２ジャーナル軸受９の軸受部９ａの摺動部へのオイル供給が可能である。
【００３７】
（実施の形態３）
以下、本発明の第３の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３８】
図３は、本発明の実施の形態３におけるロータリー圧縮機の縦断面図である。
【００３９】
第１および第２の実施の形態と異なるのは、第２ジャーナル軸受９を、密閉容器１の下端部と一体化し、密閉容器１に溶接された固定子１０のコイルエンド１３ａと接触しないように、圧縮機構部２を支持した点である。
【００４０】
実施の形態３の構成は、以上に示す構成以外は実施の形態１または２と同様であり、それらの構成による効果が同様に得られることは言うまでもない。
【００４１】
次に、以上の構成にしたことによる効果を説明する。
【００４２】
圧縮機構部２の第２ジャーナル軸受９が、密閉容器１の下端部と一体化され、密閉容器１の円筒部に固定されることにより、部品点数を減少させることができる。
【００４３】
第２ジャーナル軸受９と密閉容器１の下端部を一体化したことにより、従来行ってきた、圧縮機構部２を支えるシリンダ５の支持部５ｂを円筒部内側に溶接する工程をなくし、固定子１０と回転子１１の間のエアギャップの管理をしつつ外側から第２ジャーナル軸受９と密閉容器１の円筒部との溶接を行える。つまり、ロータリー圧縮機の小型化を行う際に、困難になる組み立てを簡易にして、生産性の確保とロータリー圧縮機の小型化を合わせて行うことができる。
【００４４】
また、作動流体としての二酸化炭素は、フロン、代替フロン、炭化水素、アンモニア等の他の作動流体と比べて圧力が大きく、軸受に対する負荷が大きくなるが、本発明を用いてシャフト４を短くすることにより、シャフト４のたわみを減少して、シャフト４が軸受に片あたりする危険性が減少するため、軸受の信頼性を向上させることができる。さらに、作動流体としての二酸化炭素は、密度が大きく、気筒容積も他の作動流体に比べ小さくなる。つまり、以上の実施の形態１、２、３を通じて、作動流体に二酸化炭素を用いることで、圧縮機構部２をさらに小型化できて、ロータリー圧縮機の小型化にとって有利になることは言うまでもない。
【００４５】
【発明の効果】
以上述べてきたことから明らかなように本発明は、インナーロータ式電動機の固定子のコイルエンドと圧縮機構部の支持機構との干渉を起こさずに、コイルエンドの内側に圧縮室を設け、従来有効に活用されていなかったコイルエンドの内側空間を有効活用することが可能となるため、信頼性が高く簡易な構造の小型ロータリー圧縮機を提供できる長所を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態１のロータリー圧縮機の縦断面図
【図２】本発明に係る実施の形態２のロータリー圧縮機の縦断面図
【図３】本発明に係る実施の形態３のロータリー圧縮機の縦断面図
【図４】従来のロータリー圧縮機の縦断面図
【図５】従来のロータリー圧縮機の圧縮機構部の横断面図
【図６】従来のインナーロータ式電動機の固定子の縦断面の斜視図
【符号の説明】
１　密閉容器
２　圧縮機構部
３　インナーロータ式電動機
４　シャフト
４ａ　偏心軸
４ｂ　オイル供給孔
５　シリンダ
５ａ　ベーン溝
５ｂ　支持部
５ｃ　吸入孔
６　ローラ
７　ベーン
８　第１ジャーナル軸受
９　第２ジャーナル軸受
９ａ　軸受部
９ｂ　支持部
９ｃ　吸入孔
９ｄ　オイル供給孔
１０　固定子
１１　回転子
１１ａ　回転子凹部
１２　電磁鋼板
１２ａ　電磁鋼板凸部
１２ｂ　電磁鋼板凹部
１３　コイル
１３ａ　圧縮機構部側のコイルエンド
１３ｂ　圧縮機構部の反対側のコイルエンド
１４　吸入管
１５　圧縮室
１６　吐出孔
１７　吐出管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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