WO2007123074A1

WO2007123074A1 - 圧縮機

Info

Publication number: WO2007123074A1
Application number: PCT/JP2007/058246
Authority: WO
Inventors: Masahide Higuchi; Yasukazu Nabetani; Azusa Ujihara; Hideki Mori
Original assignee: Daikin Industries, Ltd.
Priority date: 2006-04-19
Filing date: 2007-04-16
Publication date: 2007-11-01
Also published as: AU2007242125B2; ES2594654T3; EP2009285A1; EP2009285B1; AU2007242125A1; KR20080099347A; JP5050393B2; KR101156261B1; CN101415948A; JP2007285266A; US20090100861A1; EP2009285A4

Abstract

　モータ３のステータコア５１０は、一面５１０ａと他面５１０ｂとを貫通する複数の油戻り通路５３０を有する。上記ステータコア５１０の上記他面５１０ｂにおいて、上記各油戻り通路５３０の水力直径は、５ｍｍ以上であり、かつ、上記ステータコア５１０の最大外径を直径とする仮想円の面積に対する上記複数の油戻り通路５３０の総面積の割合は、５％～１５％である。したがって、上記ステータコア５１０の上記他面５１０ｂ側に溜まった潤滑油を、上記複数の油戻り通路５３０を介して、油溜まり部９に戻すことができて、上記油溜まり部９の油面切れを防止できる。同時に、上記ステータコア５１０の断面積を確保できて、モータ効率を維持できる。

Description

明細書

圧縮機

技術分野

[0001] この発明は、例えば空気調和機や冷蔵庫等に用いられる圧縮機に関する。

背景技術

[0002] 従来、圧縮機としては、密閉容器と、この密閉容器内に配置された圧縮要素と、上記密閉容器内に配置され、上記圧縮要素をシャフトを介して駆動するモータとを備え、上記密閉容器の底部には、潤滑油が溜められた油溜まり部が形成されていた (特開 2003— 262192号公報参照）。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] しかしながら、上記従来の圧縮機では、上記モータの上部と下部とを貫通する通路力 S小さいので、上記モータの上部に溜まった潤滑油は、上記モータよりも下側にある上記油溜まり部に戻りに《なって、上記油溜まり部の油面切れが発生する問題があつた。この油面切れによって、上記油溜まり部の潤滑油を、上記シャフトを介して、上記圧縮要素や上記モータのベアリング等の摺動部へ、有効に送ることができず、圧縮機の信頼性が低下していた。特に、冷媒として二酸ィ匕炭素を用いる場合、潤滑油として高い粘度の潤滑油を用いることになるため、上記潤滑油は、上記油溜まり部に、一層戻りにくくなつていた。

[0004] そこで、この発明の課題は、モータ効率を維持したまま、上記油溜まり部の油面切れを防止する圧縮機を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0005] 上記課題を解決するため、この発明の圧縮機は、

油溜まり部を有する密閉容器と、

この密閉容器内に配置された圧縮要素と、

上記密閉容器内に配置され、上記圧縮要素をシャフトを介して駆動するモータとを備え、上記モータのステータコアは、上記油溜まり部側にある上記ステータコアの一面と上記油溜まり部と反対側にある上記ステータコアの他面とを貫通する複数の油戻り通路を有し、

上記ステータコアの上記他面において、

上記各油戻り通路の水力直径は、 5mm以上であり、かつ、上記ステータコアの最大外径を直径とする仮想円の面積に対する上記複数の油戻り通路の総面積の割合は、 5%〜 15%であることを特徴としている。

[0006] この発明の圧縮機によれば、上記ステータコアの上記他面において、上記各油戻り通路の水力直径は、 5mm以上であり、かつ、上記ステータコアの最大外径を直径とする仮想円の面積に対する上記複数の油戻り通路の総面積の割合は、 5%〜15% であるので、上記ステータコアの上記他面側に溜まった潤滑油を、上記複数の油戻り通路を介して、上記ステータコアの上記一面側の上記油溜まり部に戻すことができて、上記油溜まり部の油面切れを防止できる。同時に、上記ステータコアの断面積を確保できて、モータ効率を維持できる。特に、冷媒として二酸ィ匕炭素を用いる場合、高い粘度の潤滑油を用いることになるが、上記油溜まり部に、有効に、潤滑油を戻すことがでさる。

[0007] また、一実施形態の圧縮機では、上記ステータコアは、上記モータのロータの径方向外側に配置され、上記油戻り通路は、上記ステータコアの外周側にある。

[0008] この実施形態の圧縮機によれば、上記油戻り通路は、上記ステータコアの外周側にあるので、上記ロータによって径方向外側に飛ばされた潤滑油や、上記密閉容器の内面に付着した潤滑油を、有効に、上記油戻り通路に導くことができて、上記油溜まり部の油面切れを一層確実に防止できる。

[0009] また、一実施形態の圧縮機では、上記密閉容器内の冷媒は、二酸化炭素である。

[0010] この実施形態の圧縮機によれば、上記密閉容器内の冷媒は、二酸化炭素であるので、高い粘度の潤滑油を用いることになるが、上記油溜まり部に、有効に、潤滑油を戻すことができる。

発明の効果

[0011] この発明の圧縮機によれば、上記ステータコアの上記他面において、上記各油戻り通路の水力直径は、 5mm以上であり、かつ、上記ステータコアの最大外径を直径とする仮想円の面積に対する上記複数の油戻り通路の総面積の割合は、 5%〜15% であるので、モータ効率を維持したまま、上記油溜まり部の油面切れを防止できる。図面の簡単な説明

[0012] [図 1]本発明の圧縮機の一実施形態を示す縦断面図である。

[図 2]圧縮機の要部の平面図である。

[図 3]圧縮機のモータ付近の横断面図である。

[図 4]図 3の A部の拡大図である。

[図 5]油面切れおよびモータ効率と、水力直径および面積比との関係を示すグラフである。

[図 6A]面積比とモータ効率低下率との関係を示すグラフである。

[図 6B]面積比と油面高さ低下率との関係を示すグラフである。

[図 7A]水力直径とモータ効率低下率との関係を示すグラフである。

[図 7B]水力直径と油面高さ低下率との関係を示すグラフである。

発明を実施するための最良の形態

[0013] 以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

[0014] 図 1は、この発明の圧縮機の一実施形態である縦断面図を示している。この圧縮機は、密閉容器 1と、この密閉容器 1内に配置された圧縮要素 2と、上記密閉容器 1内に配置され、上記圧縮要素 2をシャフト 12を介して駆動するモータ 3とを備えている。

[0015] この圧縮機は、いわゆる縦型の高圧ドーム型のロータリ圧縮機であって、上記密閉容器 1内に、上記圧縮要素 2を下に、上記モータ 3を上に、配置している。このモータ 3のロータ 6によって、上記シャフト 12を介して、上記圧縮要素 2を駆動するようにしている。

[0016] 上記圧縮要素 2は、アキュームレータ 10から吸入管 11を通して冷媒ガスを吸入する。この冷媒ガスは、この圧縮機とともに、冷凍システムの一例としての空気調和機を構成する図示しない凝縮器、膨張機構、蒸発器を制御することによって得られる。

[0017] この冷媒ガスは、二酸化炭素であり、上記密閉容器 1内で、約 12MPaの高圧になる。なお、冷媒として、 R410Aや R22等の冷媒を用いてもよい。 [0018] 上記圧縮機は、圧縮した高温高圧の冷媒ガスを、上記圧縮要素 2から吐出して密閉容器 1の内部に満たすと共に、上記モータ 3のステータ 5と上記ロータ 6との間の隙間を通して、上記モータ 3を冷却した後、上記モータ 3の上側に設けられた吐出管 13 から外部に吐出するようにして、る。

[0019] 上記密閉容器 1内の高圧領域の下部には、潤滑油が溜められた油溜まり部 9が形成されている。この潤滑油は、上記油溜まり部 9から、上記シャフト 12に設けられた（図示しな!、）油通路を通って、上記圧縮要素 2や上記モータ 3のベアリング等の摺動部に移動して、この摺動部を潤滑する。

[0020] 冷媒として二酸ィ匕炭素を用いる場合、潤滑油として高い粘度の潤滑油を用いる。この潤滑油としては、粘度力 0°Cにおいて 5〜300cStの潤滑油を用いる。この潤滑油は、例えば、（ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコール等の）ポリアルキレングリコール油や、エーテル油や、エステル油や、鉱油である。

[0021] 上記圧縮要素 2は、上記密閉容器 1の内面に取り付けられるシリンダ 21と、このシリンダ 21の上下の開口端のそれぞれに取り付けられている上側の端板部材 50および下側の端板部材 60とを備える。上記シリンダ 21、上記上側の端板部材 50および上記下側の端板部材 60によって、シリンダ室 22を形成する。

[0022] 上記上側の端板部材 50は、円板状の本体部 51と、この本体部 51の中央に上方へ設けられたボス部 52とを有する。上記本体部 51および上記ボス部 52は、上記シャフト 12に挿通されている。上記本体部 51には、上記シリンダ室 22に連通する吐出口 5 laが設けられている。

[0023] 上記本体部 51に関して上記シリンダ 21と反対側に位置するように、上記本体部 51 に吐出弁 31が取り付けられている。この吐出弁 31は、例えば、リード弁であり、上記吐出口 51aを開閉する。

[0024] 上記本体部 51には、上記シリンダ 21と反対側に、上記吐出弁 31を覆うように、カツプ型のマフラカバー 40が取り付けられている。このマフラカバー 40は、（ボルト等の）固定部材 35によって、上記本体部 51に固定されている。上記マフラカバー 40は、上記ボス部 52に揷通されている。

[0025] 上記マフラカバー 40および上記上側の端板部材 50によって、マフラ室 42を形成する。上記マフラ室 42と上記シリンダ室 22とは、上記吐出口 51aを介して、連通されている。

[0026] 上記マフラカバー 40は、孔部 43を有する。この孔部 43は、上記マフラ室 42と上記マフラカバー 40の外側とを連通する。

[0027] 上記下側の端板部材 60は、円板状の本体部 61と、この本体部 61の中央に下方へ設けられたボス部 62とを有する。上記本体部 61および上記ボス部 62は、上記シャフ卜 12【こ挿通されて!/ヽる。

[0028] 要するに、上記シャフト 12の一端部は、上記上側の端板部材 50および上記下側の端板部材 60に支持されている。すなわち、上記シャフト 12は、片持ちである。上記シャフト 12の一端部（支持端側）は、上記シリンダ室 22の内部に進入している。

[0029] 上記シャフト 12の支持端側には、上記圧縮要素 2側の上記シリンダ室 22内に位置するように、偏心ピン 26を設けている。この偏心ピン 26は、ローラ 27に嵌合している。このローラ 27は、上記シリンダ室 22内で、公転可能に配置され、このローラ 27の公転運動で圧縮作用を行うようにして!/、る。

[0030] 言い換えると、上記シャフト 12の一端部は、上記偏心ピン 26の両側において、上記圧縮要素 2のハウジング 7で支持されている。このハウジング 7は、上記上側の端板部材 50および上記下側の端板部材 60を含む。

[0031] 次に、上記シリンダ室 22の圧縮作用を説明する。

[0032] 図 2に示すように、上記ローラ 27に一体に設けたブレード 28で上記シリンダ室 22内を仕切っている。すなわち、上記ブレード 28の右側の室は、上記吸入管 11が上記シリンダ室 22の内面に開口して、吸入室 (低圧室） 22aを形成している。一方、上記ブレード 28の左側の室は、（図 1に示す）上記吐出口 51aが上記シリンダ室 22の内面に開口して、吐出室（高圧室） 22bを形成している。

[0033] 上記ブレード 28の両面には、半円柱状のブッシュ 25, 25が密着して、シールを行つている。上記ブレード 28と上記ブッシュ 25, 25との間は、上記潤滑油で潤滑を行つている。

[0034] そして、上記偏心ピン 26が、上記シャフト 12と共に、偏心回転して、上記偏心ピン 2 6に嵌合した上記ローラ 27が、このローラ 27の外周面を上記シリンダ室 22の内周面に接して、公転する。

[0035] 上記ローラ 27が、上記シリンダ室 22内で公転するに伴って、上記ブレード 28は、このブレード 28の両側面を上記ブッシュ 25, 25によって保持されて進退動する。すると、上記吸入管 11から低圧の冷媒ガスを上記吸入室 22aに吸入して、上記吐出室 2 2bで圧縮して高圧にした後、（図 1に示す)上記吐出口 5 laから高圧の冷媒ガスを吐出する。

[0036] その後、図 1に示すように、上記吐出口 51aから吐出された冷媒ガスは、上記マフラ室 42を経由して、上記マフラカバー 40の外側に排出される。

[0037] 図 1と図 3に示すように、上記モータ 3は、上記ロータ 6と、このロータ 6の径方向外側にエアギャップを介して配置された上記ステータ 5とを有する。

[0038] 上記ロータ 6は、ロータ本体 610と、このロータ本体 610に埋設された磁石 620とを有する。上記ロータ本体 610は、円筒形状であり、例えば積層された電磁鋼板からなる。上記ロータ本体 610の中央の孔部には、上記シャフト 12が取り付けられている。上記磁石 620は、平板状の永久磁石である。 6つの上記磁石 620力上記ロータ本体 610の周方向に等間隔の中心角度で、配列されている。

[0039] 上記ステータ 5は、ステータコア 510と、このステータコア 510に巻かれたコイル 520 とを有する。なお、図 3では、上記コイル 520を一部省略して、描いている。

[0040] 上記ステータコア 510は、環状部 511と、この環状部 511の内周面カも径方向内側に突出すると共に周方向に等間隔に配列された 9つのティース 512とを有する。上記ステータコア 510は、積層された複数の鋼板力もなる。上記コイル 520は、上記各ティース 512にそれぞれ巻かれて複数の上記ティース 512に渡って巻かれていない、いわゆる集中巻きである。

[0041] 上記モータ 3は、いわゆる 6極 9スロットである。上記コイル 520に電流を流して上記ステータ 5に発生する電磁力によって、上記ロータ 6を、上記シャフト 12と共に、回転させる。

[0042] 上記ステータコア 510は、上記油溜まり部 9側にある上記ステータコア 510の一面（下面） 510aと上記油溜まり部 9と反対側にある上記ステータコア 510の他面（上面） 5 10bとを貫通する複数の油戻り通路 530を有する。 [0043] 上記油戻り通路 530は、上記ステータコア 510の外周側にある。上記油戻り通路 5 30は、上記ステータコア 510の外周面に形成された凹溝や Dカット面等のいわゆるコァカットによって、形成されている。つまり、上記油戻り通路 530は、上記コアカットの内面と上記密閉容器 1の内周面 lbとで囲まれた空間である。

[0044] 上記油戻り通路 530は、上記各ティース 512の径方向外側に、配設され、上記ティース 512の数と同じ 9つある。上記油戻り通路 530は、上記密閉容器 1の中心軸 la方向からみて、略長方形に形成されている。

[0045] 上記ステータコア 510の上記他面 510bにおいて、上記各油戻り通路 530の水力直径は、 5mm以上であり、かつ、上記ステータコア 510の最大外径を直径とする仮想円の面積に対する上記複数の油戻り通路 530の総面積の割合 (以下、面積比という）は、 5%〜15%である。

[0046] 上記油戻り通路 530の水力直径とは、図 4に示すように、上記他面 510b上での上記油戻り通路 530の面積を Sとし、上記他面 510b上での上記油戻り通路 530の周長を Lとしたとき、 4SZLであらわされる。図 4は、図 3の A部の拡大図である。

[0047] 上記油戻り通路 530の面積 Sは、図 4の斜線で示すように、上記ステータコア 510 の上記凹溝の内面と上記密閉容器 1の上記内周面 lbとで囲まれた面積である。上記油戻り通路 530の周長 Lは、図 4の太線で示すように、上記ステータコア 510の上記凹溝の内面の長さと上記密閉容器 1の上記内周面 lbの長さとをカ卩えた値である。

[0048] 上記ステータコア 510の最大外径を直径とする仮想円とは、図 3に示すように、上記密閉容器 1の上記内周面 lbに一致する。つまり、この仮想円の面積とは、上記他面 5 10b上での上記密閉容器 1内側の断面積に一致する。上記複数の油戻り通路 530 の総面積とは、上記他面 510b上での上記各油戻り通路 530の面積 Sの総数をいう。

[0049] 上記構成の圧縮機によれば、上記ステータコア 510の上記他面 510bにおいて、上記各油戻り通路 530の水力直径は、 5mm以上であり、かつ、上記面積比は、 5%〜 15%であるので、冷媒ガスとともに上記モータ 3の下流側（上側）に流れて上記ステータコア 510の上記他面 510b側に溜まった潤滑油を、上記複数の油戻り通路 530 を介して、上記ステータコア 510の上記一面 510a側の上記油溜まり部 9に戻すことができて、上記油溜まり部 9の油面切れを防止できる。そして、この油面切れの防止によって、上記油溜まり部 9の潤滑油を、上記シャフト 12を介して、上記圧縮要素 2や上記モータ 3のベアリング等の摺動部へ、有効に送ることができて、圧縮機の信頼性が向上する。

[0050] 同時に、上記ステータコア 510の断面積を確保できて、モータ効率を維持できる。

特に、冷媒として二酸ィ匕炭素を用いる場合、高い粘度の潤滑油を用いることになるが、上記油溜まり部 9に、有効に、潤滑油を戻すことができる。

[0051] ここで、上記ステータコア 510の上記他面 510b上のみで、上記各油戻り通路 530 の水力直径が 5mmを満たすことで、潤滑油は、自重により粘性に打ち勝って、上記油戻り通路 530を下降して、上記油溜まり部 9に移動する。

[0052] これに対して、上記各油戻り通路 530の水力直径が 5mmよりも小さいと、上記油戻り通路 530の平面形状が例えばスリット状になって、潤滑油は、粘性によって上記ステータコア 510の上記他面 510bに付着し、上記油戻り通路 530を下降しないで、上記油溜まり部 9に移動しない。つまり、油面切れを起こす問題がある。一方、上記各油戻り通路 530の水力直径が 15mmよりも大きいと、上記ステータコア 510の上記環状部 511の有効表面積が小さくなつて、モータ効率が低下する問題がある。

[0053] また、上記面積比が 5%よりも小さいと、上記油戻り通路 530の数量が少なくなつて、潤滑油を上記油溜まり部 9に有効に戻すことができず、油面切れを起こす問題がある。一方、上記面積比が 15%よりも大きいと、上記油戻り通路 530の数量や面積が大きくなり、上記ステータコア 510の表面積が小さくなつて、モータ効率が低下する問題がある。

[0054] なお、本発明では、上記各油戻り通路 530の水力直径は、 20mm以下であるのが好ましく（さらに好ましくは 15mm以下）、上記ステータコア 510の断面積を一層確実に確保できて、モータ効率を一層確実に維持できる。

[0055] また、上記油戻り通路 530は、上記ステータコア 510の外周側にあるので、上記口ータ 6によって径方向外側に飛ばされた潤滑油や、上記密閉容器 1の上記内周面 lb に付着した潤滑油を、有効に、上記油戻り通路 530に導くことができて、上記油溜まり部 9の油面切れを一層確実に防止できる。

[0056] 次に、図 5に、油面切れおよびモータ効率と、水力直径および面積比との関係を示す。横軸に、各油戻り通路の水力直径を示し、縦軸に、面積比 (ステータコア外径面積に対する油戻り通路の総面積の割合)を示す。

[0057] 第 1領域 Zl、つまり、水力直径が 5mn！〜 15mmであり、かつ、面積比が 5%〜15

%であるとき、油面切れおよびモータ効率ともに、問題がない。

[0058] 第 2領域 Z2、つまり、水力直径が 15mmよりも大きぐかつ、面積比が 5%〜15%であるとき、モータ効率に少しの問題がある力油面切れに問題がない。

[0059] 第 3領域 Z3、つまり、水力直径が 5mm以上であり、かつ、面積比が 15%よりも大きいとき、油面切れに問題がないが、モータ効率に問題がある。

[0060] 第 4領域 Z4、つまり、水力直径が 5mmよりも小さいとき、および、面積比が 5%よりも小さいときの少なくとも一方では、モータ効率に問題がないが、油面切れに問題がある。

[0061] 次に、図 5のグラフの根拠を、図 6A、図 6B、図 7Aおよび図 7Bに示す。

[0062] 図 6Aは、面積比 (ステータコア外径面積に対する油戻り通路の総面積の割合）と、モータ効率低下率との関係を示す。縦軸に、モータ効率低下率を示し、縦軸の下側ほどモータ効率が低下している。そして、図 6Aから分力るように、面積比が 15%よりも大きいと、モータ効率が極端に低下している。

[0063] 図 6Bは、面積比 (ステータコア外径面積に対する油戻り通路の総面積の割合）と、油面高さ低下率との関係を示す。縦軸に、油面高さ低下率を示し、縦軸の下側ほど油面高さが低下している。そして、図 6Bから分かるように、面積比が 5%よりも小さいと、油面高さが極端に低下している。

[0064] 言い換えると、油戻り通路総面積が大きいとモータ効率が低下する為に、面積比（油戻り通路の総面積の割合 Zステータコア外径面積）は、 15%より小さな値が必要である。また、油戻り通路総面積が小さいと油戻り性が悪くなるために、油面を確保できない。したがって、面積比（油戻り通路の総面積の割合 Zステータコア外径面積）は、 5%より大きな値が必要である。

[0065] 図 7Aは、各油戻り通路の水力直径と、モータ効率低下率との関係を示す。縦軸に、モータ効率低下率を示し、縦軸の下側ほどモータ効率が低下している。そして、図 7A力も分力るように、水力直径が 15mmよりも大きいと、モータ効率に問題が生じてくる。

[0066] 図 7Bは、各油戻り通路の水力直径と、油面高さ低下率との関係を示す。縦軸に、油面高さ低下率を示し、縦軸の下側ほど油面高さが低下している。そして、図 7Bから分力るように、水力直径が 5mmよりも小さいと、油面高さが極端に低下している。

[0067] 言い換えると、水力直径が大きいと上記ステータコア 510の環状部 511の表面積が小さくなりモータ効率が低下する。したがって、水力直径は、 15mmより小さな値が必要である。また、水力直径が小さいと油戻り性が悪くなるために、油面を確保できない。したがって、水力直径は、 5mmより大きな値が必要である。

[0068] なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上記圧縮要素 2として、ローラとブレードが別体であるロータリタイプでもよい。上記圧縮要素 2として、ロータリタイプ以外に、スクロールタイプやレシプロタイプを用いてもよい。上記圧縮要素 2 として、 2つのシリンダ室を有する 2シリンダタイプでもよい。上記コイル 520を、上記複数のティース 512にわたつて卷、た、、わゆる分布巻きとしてもよ!/、。

[0069] また、上記圧縮要素 2が上、上記モータ 3が下に配置されていてもよい。上記油戻り通路 530を、上記ステータコア 510の内周側に設けてもよぐまたは、上記ステータコァ 510の内周面と外周面との間の中央部に設けてもよい。また、上記各油戻り通路 5 30は、上記ステータコア 510の周方向にどの位置に設けてもよぐまた、等ピッチまたは不等ピッチに設けてもよい。

Claims

請求の範囲

[1] 油溜まり部 (9)を有する密閉容器 (1)と、

この密閉容器 ( 1)内に配置された圧縮要素 (2)と、

上記密閉容器 (1)内に配置され、上記圧縮要素 (2)をシャフト（12)を介して駆動するモータ（3)と

を備え、

上記モータ（3)のステータコア（510)は、上記油溜まり部（9)側にある上記ステータコア（510)の一面（510a)と上記油溜まり部（9)と反対側にある上記ステータコア（51 0)の他面（510b)とを貫通する複数の油戻り通路（530)を有し、

上記ステータコア（510)の上記他面（510b)において、

上記各油戻り通路（530)の水力直径は、 5mm以上であり、かつ、上記ステータコァ（510)の最大外径を直径とする仮想円の面積に対する上記複数の油戻り通路（5 30)の総面積の割合は、 5%〜 15%であることを特徴とする圧縮機。

[2] 請求項 1に記載の圧縮機にお!ヽて、

上記ステータコア（510)は、上記モータ（3)のロータ（6)の径方向外側に配置され上記油戻り通路（530)は、上記ステータコア（510)の外周側にあることを特徴とする圧縮機。

[3] 請求項 1に記載の圧縮機にお!ヽて、

上記密閉容器 (1)内の冷媒は、二酸化炭素であることを特徴とする圧縮機。