(57)【要約】【課題】密閉型圧縮機であって、回転数の高い運転時の効率や信頼性を低下させることなく、回転数の低い運転時の圧縮機の効率を向上することを可能とする。【解決手段】電動機に対して圧縮機構部の反対側に、シャフトを支持する第３の軸受けを設けるとともに、シャフトに慣性質量の大きな円盤を備える。したがって、慣性質量の大きい円盤によりシャフト１０とピストン１２と回転子８の回転系の慣性モーメントが大きくなり、回転数の低い運転において回転トルクの変動を抑制することができるとともに、慣性質量の大きい円盤の取付け誤差による回転のアンバランスにより生じていた遠心力によるシャフトのたわみが副軸受けにより抑えることが出来、固定子７と回転子８との接触や上下軸受１４、１５及びシャフト１０に過大な力が加わり圧縮機の効率が低下したり、損傷をきたすことを抑制することが出来る。また大きな振動や騒音も抑制できる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に、シリンダと、偏心部を持つシャフトと前記偏心部により前記シリンダ内を偏心移動するピストンと、前記ピストンと摺接してそれに従動するように設けられたベーンと、前記シリンダおよび前記ピストンの両端面を閉塞する上部端板と下部端板と、前記シャフトを支持する前記上部端板と前記下部端板に備えられた第１と第２の軸受けを有する圧縮機構部、および前記圧縮機構部を駆動する電動機を備えたロータリ圧縮機であって、電動機に対して圧縮機構部の反対側に、前記シャフトを支持する第３の軸受けを設けるとともに、前記シャフトに慣性質量の大きな円盤を備えたことを特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項２】
前記円盤を前記圧縮機構部と前記電動機の間に配置することを特徴とする請求項１記載の密閉型圧縮機。
【請求項３】
前記円盤を前記第３の軸受けと前記電動機の間に配置することを特徴とする請求項１記載の密閉型圧縮機。
【請求項４】
前記円盤を前記電動機の回転子に備えることを特徴とする請求項２または、請求項３に記載の密閉型圧縮機。
【請求項５】
前記円盤を前記第３の軸受けの上側に配置することを特徴とする請求項１記載の密閉型圧縮機。
【請求項６】
冷媒は、塩素を含まない弗化炭素水素系または、自然系冷媒が用いられることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、業務用、および非業務用を問わず各種用途での冷凍空調に使用される密閉型圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冷凍空調用の電動圧縮機としては、レシプロ式、ロータリ式、スクロール式があり、いずれの方式も家庭用、業務用の冷凍空調分野で使用されてきている。現在はコスト、性能面等でそれぞれ特徴を活かして成長してきている。
【０００３】
従来のロータリ式の密閉型圧縮機は、図６に示すように密閉容器１内に、電動機部２と圧縮機構部３とを備えている。密閉容器１には、蒸発器側と接続される吸入管４と、凝縮器側と接続される吐出管５とを備えている。インバータ等により１５Ｈｚ〜１５０Ｈｚの周波数で運転される電動機部２は、固定子７と回転子８から構成され、固定子７は、密閉容器１内で固定され、回転子８は、固定子７内に回動自在に設けられている。圧縮機構部３は、シリンダー９と、シャフト１０の偏心部１１によりシリンダー９内を回転するピストン１２と、シリンダー９とピストン１２によって形成される空間を圧縮空間と吸入空間に分離するベーン１３と、シリンダー９及びピストン１２の両端面を閉塞し、クランク軸１０を支持する上軸受である第２の軸受１４、下軸受である第２の１５によって構成され、電動機部２によって発生された駆動力がシャフト１０の偏心部１１を通して伝達されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、圧縮において生ずる回転トルクの変動は大きく、回転数の高い運転においてはシャフトとピストンと電動機の回転子の持つ慣性モーメントで回転トルクの変動を緩和するためモータとインバータの効率の損失を抑えることが出来るが、回転数の低い運転においてはシャフトとピストンと電動機の回転子の持つ慣性モーメントでは回転トルクの変動を抑制することができず圧縮機の効率を低下させる。回転数の低い運転においても回転トルクの変動を抑制するために方法として、図４や図５に示すようにシャフトとピストンと電動機の回転子を持つ回転系に慣性質量の大きい例えば円盤１６などを取り付ける方法があるが、円盤の回転重心ををシャフトの中心に置くことは取付誤差などにより困難である。そのため、重心のずれによるアンバランスにより、電動機部２の回転数が上昇するに従って、大きな遠心力が生じ、シャフト１０のたわみ量が大きくなり、固定子７と回転子８との接触や第１の軸受１４や第２の軸受１５及びシャフト１０に過大な力が加わり圧縮機の効率が低下したり、場合によっては、損傷をきたすという課題を有していた。また大きな振動を生じたり、騒音が発生するという課題も有していた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明の密閉型圧縮機は、密閉容器内に、シリンダと、偏心部を持つシャフトと前記偏心部により前記シリンダ内を偏心移動するピストンと、前記ピストンと摺接してそれに従動するように設けられたベーンと、前記シリンダおよび前記ピストンの両端面を閉塞する上部端板と下部端板と、前記シャフトを支持する前記上部端板と前記下部端板に備えられた第１と第２の軸受けを有する圧縮機構部、および前記圧縮機構部を駆動する電動機を備えたロータリ圧縮機であって、電動機に対して圧縮機構部の反対側に、前記シャフトを支持する第３の軸受けを設けるとともに、前記シャフトに慣性質量の大きな円盤を備えたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の本発明の密閉型圧縮機は、請求項１記載の密閉型圧縮機において、前記円盤を前記圧縮機構部と前記電動機の間に配置することを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の本発明の密閉型圧縮機は、請求項１記載の密閉型圧縮機において、前記円盤を前記第３の軸受けと前記電動機の間に配置することを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載の本発明の密閉型圧縮機は、請求項２または３記載の密閉型圧縮機において、前記円盤を前記電動機の回転子に備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項５の本発明の密閉型圧縮機は、請求項１記載の密閉型圧縮機において、前記円盤を前記第３の軸受けの上側に配置することを特徴とする。
【００１０】
請求項６の本発明の密閉型圧縮機は、請求項１記載の密閉型圧縮機において、冷媒は、塩素を含まない弗化炭素水素系または、自然系冷媒が用いられることを特徴とする。
【００１１】
【実施の形態】
本発明の第１の実施の形態における密閉型圧縮機は、電動機に対して圧縮機構部の反対側に、シャフトを支持する第３の軸受けを設けるとともに、前記シャフトに慣性質量の大きな円盤を備えたものである。この構成によれば、慣性質量の大きい円盤によりシャフトとピストンと回転子の回転系の慣性モーメントが大きくなり、回転数の低い運転において回転トルクの変動を抑制することができ、圧縮機の効率を向上することが出来、さらに慣性質量の大きい円盤の取付け誤差による回転のアンバランスにより生じていた遠心力によるシャフトのたわみが第３の軸受けにより抑えることが出来、固定子と回転子との接触や上下軸受及びシャフトに過大な力が加わり圧縮機の効率が低下したり、損傷をきたすことを抑制することが出来、大きな振動や騒音も抑制できるという効果を奏する。
【００１２】
本発明の第２の実施の形態における密閉型圧縮機は、慣性質量の大きい円盤を圧縮機構部と電動機の間に構成したものである。この構成により、圧縮機構部と電動機の間にある空間に円盤を納めているため、圧縮機自体を小さくすることが出来、さらに圧縮機構部で圧縮された冷媒中にはオイルが存在し、そのオイルは、固定子と密閉容器の隙間を通って、吐出管から吐出されるため、回転数が上昇するに従ってオイル吐出量が増加してしまうが、圧縮機構部から吐出された冷媒は円盤に衝突し、オイルを分離することが出来るため、オイル吐出量を低減できるという効果を奏する。
【００１３】
本発明の第３の実施の形態における密閉型圧縮機は、慣性質量の大きい円盤を第３の軸受けと電動機の間に構成したものである。この構成により、電動機と第３の軸受けの間にある空間に円盤を納めているため、圧縮機自体を小さくすることが出来、さらに圧縮機構部で圧縮された冷媒中にはオイルが存在し、そのオイルは、固定子と密閉容器の隙間を通って、吐出管から吐出されるため、回転数が上昇するに従ってオイル吐出量が増加してしまうが、圧縮機構部から吐出された冷媒は固定子と密閉容器の隙間を通って後、電動機の上部にある円盤に衝突し、オイルを分離することが出来るため、オイル吐出量を低減できるという効果を奏する。
【００１４】
本発明の第４の実施の形態における密閉型圧縮機は、慣性質量の大きい円盤を電動機の回転子に備えたもので、円盤が回転子と同一部品となっているため圧縮機の組立性を向上する事が出来るという効果を奏する。
【００１５】
本発明の第５の実施の形態における密閉型圧縮機は、慣性質量の大きい円盤を第３の軸受けの上部に構成したものである。この構成により、圧縮機構部で圧縮された冷媒中にはオイルが存在し、そのオイルは、固定子と密閉容器の隙間を通って、吐出管から吐出されるため、回転数が上昇するに従ってオイル吐出量が増加してしまうが、圧縮機構部から吐出された冷媒は固定子と密閉容器の隙間を通って後、第３の軸受けの間を通った後、円盤に衝突してオイルを分離することが出来るため、オイル吐出量を低減できるという効果を奏する。
【００１６】
本発明の第６の実施の形態における密閉型圧縮機は、使用する冷媒を、塩素を含まない弗化炭素水素系、自然系冷媒が用いられる場合である。特定フロンＲ１２や指定フロンＲ２２などの塩素を含む冷媒を用いている従来からの冷凍圧縮機では、冷媒に含む塩素が持つ極圧効果による潤滑機能をもっているので、摺動部での信頼性には問題がなかったが、塩素を含まない弗化炭素水素系、自然系の冷媒では、従来の特定フロンなどのような潤滑性は望めない。このため、摺動条件が厳しくなり、従来通りの摺動機構のままであると寿命が低下する危険性がある。このため、請求項１から５記載の実施の形態を用いることにより、シャフトと第１と第２の軸受けの摺動を円滑にすることが可能となり、シャフトと第１と第２の軸受けの信頼性を向上できるという効果を奏する。
【００１７】
【実施例】
以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。尚、従来例と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００１８】
図１において、第１の実施例は、電動機に対して圧縮機構部の反対側に、シャフトを支持する第３の軸受け１７を設けるとともに、前記シャフトに慣性質量の大きな円盤１６を焼きばめ、もしくは圧入、もしくはネジ止め、もしくは凝着などにより固定し、備えたものである。
【００１９】
この構成によれば、慣性質量の大きい円盤１６によりシャフト１０とピストン１２と回転子８の回転系の慣性モーメントが大きくなり、回転数の低い運転において回転トルクの変動を抑制することができ、圧縮機の効率を向上することが出来る。また慣性質量の大きい円盤１６の取付け誤差による回転のアンバランスにより生じていた遠心力によるシャフトのたわみが第３の軸受け１７により抑えることが出来、固定子７と回転子８との接触や上下軸受１４、１５及びシャフト１０に過大な力が加わり圧縮機の効率が低下したり、損傷をきたすことを抑制することが出来る。また大きな振動や騒音も抑制できる。
【００２０】
第２の実施例は、第１の実施例に加えて、慣性質量の大きい円盤１６を圧縮機構部３と電動機２の間に構成したものである。この構成により、請求項１実施の形態の効果に加えて、圧縮機構部３と電動機２の間にある空間に円盤１６を納めているため、圧縮機自体を小さくすることが出来る。また圧縮機構部で圧縮された冷媒中にはオイルが存在し、そのオイルは、固定子と密閉容器の隙間を通って、吐出管から吐出されるため、回転数が上昇するに従ってオイル吐出量が増加してしまうが、圧縮機構部から吐出された冷媒は円盤に衝突し、オイルを分離することが出来るため、オイル吐出量を低減できる。
【００２１】
第３の実施例は、第１の実施例に加えて、慣性質量の大きい円盤１６を第３の軸受け１７と電動機２の間に構成したものである。この構成により、請求項１実施の形態の効果に加えて、電動機２と第３の軸受け１７の間にある空間に円盤を納めているため、圧縮機自体を小さくすることが出来る。また圧縮機構部で圧縮された冷媒中にはオイルが存在し、そのオイルは、固定子と密閉容器の隙間を通って、吐出管から吐出されるため、回転数が上昇するに従ってオイル吐出量が増加してしまうが、圧縮機構部から吐出された冷媒は固定子と密閉容器の隙間を通って後、電動機の上部にある円盤に衝突し、オイルを分離することが出来るため、オイル吐出量を低減できる。
【００２２】
第４の実施例は、第２の実施例に加えて、慣性質量の大きい円盤１６を電動機２の回転子８に備えたもので、請求項２と請求項３に実施の形態の効果に加えて、円盤１６が回転子８と同一部品となっているため圧縮機の組立性を向上する事が出来る。
【００２３】
第５の実施例は、第１の実施例に加えて、慣性質量の大きい円盤１６を第３の軸受け１７の上部に構成したものである。この構成により請求項１実施の形態の効果に加えて、圧縮機構部で圧縮された冷媒中にはオイルが存在し、そのオイルは、固定子と密閉容器の隙間を通って、吐出管から吐出されるため、回転数が上昇するに従ってオイル吐出量が増加してしまうが、圧縮機構部から吐出された冷媒は固定子と密閉容器の隙間を通って後、第３の軸受けの間を通った後、円盤に衝突してオイルを分離することが出来るため、オイル吐出量を低減できる。
【００２４】
第６の実施例はは、使用する冷媒として塩素を含まない弗化炭素水素系または炭化水素系やアンモニア系もしくは二酸化炭素などの自然系冷媒が用いる。特定フロンＲ１２や指定フロンＲ２２などの塩素を含む冷媒を用いている従来からの冷凍圧縮機では、冷媒に含む塩素が持つ極圧効果による潤滑機能をもっているので、摺動部での信頼性には問題がなかったが、塩素を含まない弗化炭素水素系または自然系の冷媒では、従来の特定フロンなどのような潤滑性は望めない。このため、摺動条件が厳しくなり、従来通りの摺動機構のままであると寿命が低下する危険性がある。このため、請求項１から５記載の実施の形態を用いることにより、シャフトと第１と第２の軸受けの摺動を円滑にすることが可能となり、シャフトと第１と第２の軸受けの信頼性を向上できる。
【００２５】
【発明の効果】
上記実施例から明らかなように、慣性質量の大きな円盤を備えると共に、シャフトを、電動機に対して圧縮機構部の反対側に備えた第３の軸受で支持したものである。この構成により、慣性質量の大きい円盤によりシャフトとピストンと回転子の回転系の慣性モーメントが大きくなり、回転数の低い運転において回転トルクの変動を抑制することができ、圧縮機の効率を向上させるとともに、慣性質量の大きい円盤の取付け誤差による回転のアンバランスにより生じていた遠心力によるシャフトのたわみが副軸受けにより抑えることが出来、固定子と回転子との接触や第１の軸受、第２の軸受及びシャフトに過大な力が加わり圧縮機の効率が低下したり、損傷をきたすことを抑制することが出来る。また大きな振動や騒音も抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す密閉型圧縮機の断面図
【図２】本発明の一実施例を示す密閉型圧縮機の断面図
【図３】本発明の一実施例を示す密閉型圧縮機の断面図
【図４】従来の実施の形態における密閉型圧縮機の断面図
【図５】従来の実施の形態における密閉型圧縮機の断面図
【図６】従来の実施の形態における密閉型圧縮機の断面図
【符号の説明】
１　密閉容器
２　電動機
３　圧縮機構部
４　吸入管
５　吐出管
６　アキュームレータ
７　固定子
８　回転子
９　シリンダ
１０　シャフト
１１　偏心部
１２　ピストン
１３　ベーン
１４　上軸受
１５　下軸受
１６　慣性質量の大きな円盤
１７　第３の軸受
【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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