JPWO2008062789A1 - ロータリコンプレッサ、及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

密閉ケース（１）と、この密閉ケース（１）内に設けられた電動機部（３）と、この電動機部（３）により主軸（２０）を介して駆動され、電動機部（３）側に対向する吐出バルブ（１２ａ）から圧縮ガスを吐出させる圧縮機構部（２）と、この圧縮機構部（２）にボルト（１６）によって固定され、吐出バルブ（１２ａ）を覆う上部バルブカバー（１４）とを具備し、電動機部３と上部バルブカバー（１４）のボルト（１６）との間の距離が２乃至８ｍｍとなるように電動機部３と圧縮機構部２とを対向配置する。

Description

本発明は、例えば、空気調和機等の冷凍サイクルを構成するロータリコンプレッサ及び冷凍サイクル装置に関する。

一般に、空気調和機等の冷凍サイクルに使用されるロータリコンプレッサは、密閉された密閉ケース内に流体を圧縮する圧縮機構部とこの圧縮機構部を主軸（回転軸）を介して駆動する電動機部とが設けられている。

従来、このロータリコンプレッサにおいては、電動機部を構成するステータの集中巻線化、ロータの永久磁石の希土類化に伴い、電動機部の電磁騒音が増加するという問題がある。特に、ロータ、主軸系の固有振動数がコンプレッサ運転周波数の整数倍に一致したときにロータの振れ回りが増加し、当該周波数の電磁騒音が増大するという問題があった。

一方、圧縮機構部の電動機部側に対向する面には、圧縮ガスを吐出させるための吐出バルブが設けられ、この吐出バルブはバルブカバーによって覆われている。

また、ステータの内周寸法は、ロータの永久磁石の希土類化に伴う効率最適設計により小さくされている。このため、バルブカバーの電動機部のステータ側に対向する部分の外径寸法は、ステータの内周寸法に対して相対的に大きくなっており、ステータのコイルエンド、又は絶縁部材であるボビン内周部に十分に挿入することが困難な状態になっている（例えば、特開２００２−３７１９６２号公報参照。）。

なお、バルブカバー全体をステータの内周部空間に配置したものも知られている（例えば、特開２００１−２６３２３９号公報参照。）。

しかしながら、特開２００２−３７１９６２号公報に記載されるものは、バルブカバーをステータのコイルエンド、又は絶縁部材であるボビン内周部に十分に挿入することができないため、ロータと圧縮機構部とをあまり近接させることができない。このため、ロータ、主軸系の固有振動数を十分に高くすることができず、コンプレッサ運転時のロータの触れ回りが大きくなり、電磁騒音や振動の抑制が十分にできないとともに、コンプレッサ全体の高さ寸法を十分に小さくできないものとなっていた。

また、特開２００１−２６３２３９号公報に記載されるものは、電磁騒音が低減し、コンプレッサ全体の高さ寸法も小さくできるが、バルブカバーの上面、ロータの下面、ステータのコイルエンド部又はボビンで囲まれた空間が閉空間に近くなる。このため、共鳴騒音が増加してしまい、結局、騒音を低減することができないという問題がある。

本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、電磁騒音を低減できるとともに、共鳴騒音も低減できるようにしたロータリコンプレッサ及び冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係わるロータリコンプレッサは、密閉ケースと、この密閉ケース内に設けられた電動機構部と、この電動機部により回転軸を介して駆動され、前記電動機部側に対向する吐出バルブから圧縮ガスを吐出させる圧縮機構部と、この圧縮機構部に固定具によって固定され、前記吐出バルブを覆うバルブカバーとを具備し、前記電動機部と前記バルブカバーの固定具との間の距離が２乃至８ｍｍとなるように前記電動機部と前記圧縮機構部とを対向配置する。

図１は、本発明の一実施の形態である冷凍サイクル装置を示す図である。 図２は、図１のロータリコンプレッサの上部バルブカバーを示す平面図である。 図３は、図２の上部バルブカバーを示す縦断面図である。 図４は、図１のロータリコンプレッサのロータ、主軸系の固有振動数が高くなるのに従って電磁騒音のピーク値が高い運転周波数側に移動する状態を示すグラフ図である。 図５は、図１のロータリコンプレッサのステータと上部バルブカバーの固定ボルトとの間の距離に応じて電磁騒音と共鳴騒音が変化する状態を示すグラフ図である。 図６は、図１のロータリコンプレッサのロータ外径と主軸外径の比に応じて変化する電磁騒音最大値の低減率を示すグラフ図である。 図７は、図１のロータリコンプレッサの主軸受長さと副軸受長さとの比に応じて変化する電磁騒音最大値の低減率を示すグラフ図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施の形態である冷凍サイクル装置を示すものである。
この冷凍サイクル装置は、縦型のロータリコンプレッサ１００に冷媒管を介して順次、凝縮器１０１、膨張装置１０２、及び蒸発器１０３を連結することにより構成されている。

縦型ロータリコンプレッサ１００は密閉ケース１を備え、この密閉ケース１内にはロータリ式の圧縮機構部２と、この圧縮機構部２を回転軸としての主軸２０を介して駆動する電動機部３とが縦方向に気密的に収納されている。

圧縮機構部２は、中間仕切り板１１を介して上下に配置された第１シリンダ９及び第２シリンダ１０と、これら第１シリンダ９及び第２シリンダ１０の開口部を覆い、回転軸としての主軸２０を軸支する主軸受１２及び副軸受１３を備えている。第１シリンダ９及び第２シリンダ１０に形成された各圧縮室内には、主軸２０の偏心部２０ａに係合してローラ２１が設けられ、このローラ２１の外周面にはブレード２２が当接されている。

主軸受１２には吐出バルブ１２ａが設けられ、副軸受１３には吐出バルブ１３ａが設けられている。主軸受１２の上面側には吐出バルブ１２ａを覆うようにバルブカバーとしての上部バルブカバー１４が設けられ、副軸受１３の下面側には吐出バルブ１３ａを覆うように下部バルブカバー１５が設けられている。上部バルブカバー１４及び下部バルブカバー１５は、固定具としてのボルト１６により主軸受１２及び副軸受１３に固定保持されている。電動機部３は、ロータ５とステータ４を有して構成されている。ステータ４は密閉ケース１の内壁面に固定保持され、ロータ５は主軸２０に嵌合固定されている。ステータ４に電流が流れることでロータ５に回転力が付与されるようになっている。

ステータ４は内周面に軸方向へ延びる複数のスロットが設けられている円筒状のステータ鉄心４ａを有し、このステータ鉄心４ａのスロット間には磁極歯が形成され、この磁極歯に絶縁部材であるボビン６を介して巻線７が集中巻されている。

ロータ５は、主軸２０が嵌合される軸孔が形成されたロータ鉄心５ａと、このロータ鉄心５ａに設けられる例えば、サマリウムコバルトやネオジム−鉄−ホウ素などの希土類磁石からなる永久磁石とによって構成されている。
なお、１７は圧縮室に連通管１８を介して連通され、圧縮機への液バック量を規制するアキュムレータである。

上記した構成において、電動機部３のステータ４の集中巻線７に通電されると、磁力とロータ５の永久磁石の作用により、ロータ５に回転力が発生し、ロータ５が回転する。このロータ５の回転により、主軸２０が回転し、圧縮機構２のシリンダ９，１０のローラ２１も偏心回転する。このローラ２１の偏心回転に伴って、流体、例えば、ガス冷媒はアキュムレータ１７を介して圧縮室に吸い込まれ、圧縮されることになる。

ところで、上記したステータ４の下端部、即ち、巻線７の下端部とボビン６の下端部のうち、より下方に位置する方の下端部と、ボルト１６の上面部との間の距離Ｌが８ｍｍ以下とされている。これにより、従来よりもロータ５と圧縮機構部２との間の距離が短くなり、ロータ５と、主軸２０の固有振動数が高くなるように構成されている。

即ち、図４に示すように、Ｌ＞８ｍｍの場合には、コンプレッサ運転周波数ｆの整数倍（Ｈｚ）の電磁騒音のピークが、コンプレッサ運転周波数内に存在するが、Ｌを小さくしていくと、電磁騒音のピークが高い運転周波数側に移動し、Ｌ≦８ｍｍではコンプレッサ運転周波数の範囲外に移動する。このように電磁騒音のピークがコンプレッサ運転周波数の範囲外に移動すると、図５に示すように電磁騒音の最大値は急激に低下していく。

これにより、圧縮機運転時のロータ５の振れまわりを低減でき、低振動、低騒音のコンプレッサを実現することができる。

一方、距離Ｌ≒０とすると、バルブカバー１４の上面、ロータ５の下面、ステータ４のボビン６で囲まれた円筒状の空間が閉空間に近くなり、共鳴騒音を増加させる。
そこで、この実施の形態では、Ｌ≧２ｍｍとして開口面積を確保することで、共鳴騒音を発生を抑制するようにしている。

図２は上記した上部バルブカバー１４を示す平面図で、図３はその側断面図である。

上部バルブカバー１４はカップ状に成形されてその下端側の開口周縁部を主軸受１２の上面周縁部に接合してボルト１６によって固定されている。

この上部バルブカバー１４のボルト１６の上面部を超える部分の外径寸法は、図１に示すように、ｄ１とされてステータ４の内周寸法ｄ２よりも小さくされ、ボビン６の内周部側に挿入されている。

これにより、上部バルブカバー１４のボルト１６の上面部を上記したステータ４の下端部に近接させることができ、両者間の距離Ｌが８ｍｍ以下とすることが可能となっている。

また、上部バルブカバー１４の上面部に設けられるガス吐出孔１４ａをより上方に位置させることができ、密閉ケース１内の油面の乱れを抑制して吐油量を制御することが可能となる。

一方、図１に示すように、ロータ５の外径寸法をＤ、主軸２０の外径をｄ３としたとき、Ｄ／ｄ３＞２．７となるように構成されている。
主軸２０の外径に対してロータ５の外径が大きいコンプレッサでは、ロータ、主軸系の固有振動数が低く、ロータ５の振れ回りが大きいため、Ｌ≦８ｍｍとした状態で、Ｄ／ｄ３＞２．７とすることにより、図６に示すように、電磁騒音最大値の低減率がより大きくなるという利点がある。

また、図１に示すように主軸受１２の軸方向の長さをＬｍ、副軸受１３の軸方向の長さをＬｓとしたとき、Ｌｍ／Ｌｓ＞１．８となるように構成されている。
主軸受１２の軸方向の長さＬｍが大きいコンプレッサでは、圧縮機構部２とロータ５との間の距離が大きくなるため、Ｌ≦８ｍｍとした状態で、Ｌｍ／Ｌｓ＞１．８とすることにより、図７に示すように、電磁騒音ＭＡＸ値の低減率がより大きくなるという利点がある。

なお、上記した実施の形態では、縦型の２シリンダ型ロータリ圧縮機について説明したが、これに限られることなく、１シリンダ型のロータリコンプレッサ、或いは、横置き型のローターリコンプレッサに適用できることは勿論のことである。 また、冷凍サイクル装置は、冷房運転と暖房運転が可能なヒートポンプ式空気調和機であっても良い。

さらに、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。

本発明の一態様によれば、電磁騒音及び共鳴騒音の低減が可能となるロータリコンプレッサを提供できる。

Claims (5)

1. 密閉ケースと、
   この密閉ケース内に設けられた電動機部と、
   この電動機部により回転軸を介して駆動され、前記電動機部側に対向する吐出バルブから圧縮ガスを吐出させる圧縮機構部と、
   この圧縮機構部に固定具によって固定され、前記吐出バルブを覆うバルブカバーとを具備し、
   前記電動機部と前記バルブカバーの固定具との間の距離が２乃至８ｍｍとなるように前記電動機部と前記圧縮機構部とを対向配置したことを特徴とするロータリコンプレッサ。
2. 前記バルブカバーは、前記固定具よりも前記電動機部側に突出する部分の外形寸法が、前記電動機部のステータの内周寸法よりも小さくされ、その一部を前記ステータの内周部内に挿入させることを特徴とする請求項１記載のロータリコンプレッサ。
3. 前記電動機部のロータの外径寸法をＤ、回転軸の外径をｄ３としたとき、Ｄ／ｄ３＞２．７となるように構成したことを特徴とする請求項１記載のロータリコンプレッサ。
4. 前記圧縮機構部の主軸受軸方向の長さをＬｍ、副軸受の軸方向の長さをＬｓとしたとき、Ｌｍ／Ｌｓ＞１．８となるように構成したことを特徴とする請求項１記載のロータリコンプレッサ。
5. 請求項１に記載のロータリコンプレッサに冷媒管を介して順次、凝縮器、膨張装置、蒸発器を接続して構成されることを特徴とする冷凍サイクル装置。

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