JP2004332650A

JP2004332650A - 密閉型電動圧縮機

Info

Publication number: JP2004332650A
Application number: JP2003131365A
Authority: JP
Inventors: Kiwamu Watabe; 究渡部
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-05-09
Filing date: 2003-05-09
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】給油管が潤滑油内で回転する際に発生する給油管共振音を低減した密閉型電動圧縮機を提供する。
【解決手段】密閉容器１内に潤滑油４を貯留するとともに圧縮要素２と電動要素１０３を弾性的に収容し、前記圧縮要素２は前記電動要素１０３により回転駆動されるクランク軸１０５を備えるとともに、前記クランク軸１０５のクランク軸下端部１０７に前記潤滑油４中に開口し、遠心ポンプ作用を有する給油管１１６を備え、前記給油管１１６は制振性の非磁性体金属材料からなることにより、給油管１１６に加振力が加わっても、給油管１１６内部において振動を減衰させる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷蔵庫、エアーコンディショナー、冷凍冷蔵装置等に用いられる密閉型電動圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、家庭用冷凍冷蔵庫等の冷凍装置に使用される密閉型電動圧縮機については、静音化が強く求められている。
【０００３】
従来の密閉型電動圧縮機としては、給油管を合成樹脂にすることによって、静音化を図ったものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
以下、図面を参照しながら、上述した従来の密閉型電動圧縮機の一例について説明する。
【０００５】
図３は従来の密閉型電動圧縮機を示す断面図である。図４は従来の密閉型電動圧縮機のクランク軸要部断面図である。
【０００６】
図３、図４において、密閉容器１は、圧縮要素２と電動要素３を弾性的に収容し、底部には潤滑油４を貯留する。密閉容器１内の空間は冷媒１４によって満たされている。
【０００７】
圧縮要素２を構成するシリンダ１５にはピストン１０が往復自在に挿入されている。電動要素３によって駆動されるクランク軸５は主軸部５ａと偏芯部６を有し、偏芯部６のクランク軸下端部７には合成樹脂からなる給油管８が備えられ、先端が潤滑油４中に開口している。ピストン１０はコンロッド９を介して偏芯部６と連結されている。
【０００８】
以上のように構成された密閉型電動圧縮機について、以下その動作を説明する。
【０００９】
電動要素３がクランク軸５を駆動することでクランク軸５は回転し、偏芯軸の回転運動がコンロッド９を介してピストン１０を往復させることで冷媒１４は圧縮要素２に吸入され、周知の圧縮動作がなされる。
【００１０】
また、クランク軸５の回転に伴って給油管８は潤滑油４中で回転し、給油管８内で発生した遠心力によって潤滑油４は給油管８に吸い上げられ、各摺動部（図示せず）へ供給される。
【００１１】
この際、給油管は潤滑油４中を攪拌するため潤滑油４内部に溶け込んだ冷媒１４が発泡し、その気泡が回転する給油管８を加振することで給油管８は共振音を発生する。しかしながら給油管８が合成樹脂からなることにより給油管８の共振音が聴覚への影響の少ない低周波数側にずれることにより圧縮機の騒音は低減される。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００１−５９４７７号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成では、給油管８は圧縮機の運転に伴って発生する熱と、潤滑油４を攪拌することによって生ずる外力を長時間受けることとなる。高温状態において物体に力が加わった場合に時間とともにその変形が増加する現象を高温クリープというが、一般に合成樹脂はこの高温クリープが生じやすい。
【００１４】
よって、高温下で潤滑油４を攪拌しつづけると給油管８はクリープ変形し、ごく稀ではあるが給油管８が偏芯部６のクランク軸下端部７から外れてしまう可能性があった。
【００１５】
また上記可能性を十分に回避する為には、給油管８とクランク軸５とをネジ等の別部材を介して取り付けねばならず、製造コストが上がってしまうという欠点があった。
【００１６】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、安価で信頼性が高く、騒音の低い密閉型電動圧縮機を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、密閉容器内に潤滑油を貯留するとともに圧縮要素と電動要素を弾性的に収容し、前記圧縮要素は前記電動要素により回転駆動されるクランク軸を備えるとともに、前記クランク軸下端部に前記潤滑油中に開口し、遠心ポンプ作用を有する給油管を備え、前記給油管は制振性を有する非磁性体金属材料からなるものであり、給油管が高温下で潤滑油を攪拌してもクリープ変形しにくく、また給油管に加振力が加わっても給油管自体が制振性を有することによって振動を減衰させるという作用を有する。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に更に、前記給油管はアルミを主体とした材料からなり、請求項１に記載の発明の作用に加えて、更に加工が容易であるという作用を有する。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明に更に、前記電動要素を構成する回転子に永久磁石を内蔵したものであり、請求項１または請求項２に記載の発明の作用に加えて、固定子の着磁時に給油管が磁化しない為、潤滑油中に混在しているゴミ等を寄せ付けないという作用を有する。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明に更に、前記永久磁石は希土類であるものであり、請求項３に記載の発明の作用に加えて、磁力が強い固定子を着磁しても給油管が磁化しない為、潤滑油中に混在しているゴミ等を寄せ付けないという作用を有する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による密閉型電動圧縮機の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、従来例と同一構成については同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による密閉型電動圧縮機の断面図である。図２は同実施の形態のクランク軸要部断面図である。
【００２３】
図１、図２において、密閉容器１は、圧縮要素２と永久磁石を内蔵する回転子１０２を備えた電動要素１０３を弾性的に収容し、底部には潤滑油４を貯留する。密閉容器１内の空間はＲ６００ａやＲ１３４ａといった環境負荷の少ない冷媒１４によって満たされている。
【００２４】
圧縮要素２を構成するシリンダ１５にはピストン１０が往復自在に挿入されている。電動要素１０３によって駆動されるクランク軸１０５は鉄系材料からなり、主軸部１０５ａと偏芯部１０６を有し、偏芯部１０６にあるクランク軸下端部１０７にはアルミを主体とした材料からなる給油管１１６が備えられ、先端が潤滑油４中に開口している。ピストン１０はコンロッド９を介して偏芯部１０６と連結されている。
【００２５】
この給油管１１６は、ＡＬ−Ｚｎ合金であり引抜き管を切断した後、自動機によりクランク軸下端部１０７に圧入する側を縮管およびツバ出しを行い、空気抜きのための穴を空けると共に専用の自動機により曲げることにより遠心ポンプ部１１６ａを形成したものである。
【００２６】
以上のように構成された密閉型電動圧縮機について、以下その動作を説明する。
【００２７】
本実施の形態は電動要素１０３がクランク軸１０５を駆動することでクランク軸１０５は回転し、偏芯軸の回転運動がコンロッド９を介してピストン１０を往復させることで冷媒１４は圧縮要素２に吸入され、周知の圧縮動作がなされる。
【００２８】
また、クランク軸１０５の回転に伴って給油管１１６は潤滑油４中で回転し、給油管１１６内で発生した遠心力によって潤滑油４は給油管１１６に吸い上げられ、各摺動部（図示せず）へ供給される。
【００２９】
この際、給油管１１６は圧縮機の運転に伴って発生する熱と、潤滑油４を攪拌することによって生ずる外力を長時間受けることになり、高温下で潤滑油４を攪拌しつづけるが、給油管１１６がＡＬ−Ｚｎ合金からなることによりクリープ強さが強いため、高温下で潤滑油４を攪拌してもクリープ変形を起こさないことによって信頼性の高い圧縮機を提供することが出来る。
【００３０】
また、給油管１１６は潤滑油４中を攪拌するため潤滑油４内部に溶け込んだ冷媒１４が発泡し、その気泡が回転する給油管１１６は加振されるが、給油管１１６がＡＬ−Ｚｎ合金でからなることにより制振性が高く、給油管１１６に加振力が加わっても、給油管１１６内部において、Ａｌ相とＺｎ相の弾性的特性が異なることによって、伝播する振動の位相が異なり、それらが干渉することにより振動を減衰させる。また、このＡＬ−Ｚｎ合金は使用できる温度範囲も広く、低温から１５０℃程度までの温度範囲内では振動減衰率が温度と共に上昇する特性を有する。圧縮機運転中には給油管１１６の温度が上昇するため、これに伴って給油管１１６の振動減衰率も大きくなり、給油管１１６から発生する騒音を大きく低減することができる。
【００３１】
特にインバータ駆動によって８０ＨＺといった高回転を行う際には、各摺動部や電動機部の温度も上昇する為に給油管１１６の温度も上昇し、より振動減衰率が高くなることによって、給油管１１６から発生する騒音をより大きく低減することができる。
【００３２】
また、給油管１１６の温度は圧縮機の運転時に上昇しても１００℃を超えることはないため、Ａｌ−Ｚｎ合金の振動減衰率が温度と共に上昇する範囲内で圧縮機は運転する。
【００３３】
また、アルミを主体とした材料は加工性が良いため、任意の形状に加工することができると共に、金属製であるが故に剛性が高く、クランク軸下端部１０７に圧入固定によって容易に取り付けることができ製造コストを下げることができるという効果を有する。
【００３４】
また、電動要素１０３が永久磁石を内蔵した回転子１０２を備えることにより、鉄系材料からなるクランク軸１０５は磁化されるが、給油管１１６は非磁性体材料である為、磁化されない。よって潤滑油４の内部に混在しているゴミやスパッタ等の金属片を寄せ付けない為、摺動部にこのような金属片が潤滑油４に混ざって供給される可能性は極めて低く、信頼性の高い圧縮機を提供することができる。
【００３５】
なお、回転子１０２に内蔵する永久磁石を希土類等の磁力の強いものにした場合には、より強くクランク軸１０５は磁化されるが、給油管１１６は非磁性体材料からなることにより磁化されないため、同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００３６】
なお、本実施の形態において、給油管１１６はＡｌ−Ｚｎ合金からなるとしたが、一般に転位型防振合金といわれる純マグネシウムやＭｇ−Ｚｒ合金や亜鉛を主体とした材料は非磁性である上に強度が大きく、これらを用いると合金内部での高密度転位の運動により、ヒステリシス損を生じることでエネルギーが吸収され振動を減少させる為、同様の効果が得られる。また、一般に双晶型防振合金といわれるＮｉ−Ｔｉ（ニチノール）やＣｕ−Ｎｉ−Ａｌ合金やＣｕ−Ｍｎ合金、Ｃｕ−Ｍｎ−Ａｌ合金といった多数のマルテンサイト変態を行う合金を用いると、マルテンサイト変態で変態双晶が発生し、互いの双晶界面は外力によって容易に移動する。双晶界面の移動は不可逆であるため、ヒステリシス損が発生し、エネルギーが吸収されることによって、振動を減少させるため、同様の効果が得られる。
【００３７】
【発明の効果】
以上、説明したように請求項１に記載の発明は、給油管が高温下で潤滑油を攪拌してもクリープ変形しにくいことで密閉型電動圧縮機の信頼性を向上させることができるという効果がある。
【００３８】
また給油管に加振力が加わっても給油管内部において複数相の界面での変形の摩擦損を利用し振動を減衰させることで密閉型電動圧縮機の騒音を低減させるという効果がある。
【００３９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の効果に加えて、更に加工が容易であることで、密閉型電動圧縮機の製造コストを下げるという効果がある。
【００４０】
また、請求項１または請求項２に記載の発明の効果に加えて固定子の着磁時に給油管が磁化しない為、潤滑油中に混在しているゴミ等を寄せ付けないことで、密閉型電動圧縮機の信頼性を向上させることができる。
【００４１】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明の効果に加えて、さらに磁力が強い固定子を着磁しても給油管が磁化しない為、潤滑油中に混在しているゴミ等を寄せ付けないことで、密閉型電動圧縮機の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による密閉型電動圧縮機の断面図
【図２】同実施の形態１による密閉型電動圧縮機のクランク軸の要部断面図
【図３】従来の密閉型電動圧縮機の断面図
【図４】従来の密閉型電動圧縮機のクランク軸の要部断面図
【符号の説明】
１密閉容器
２圧縮要素
４潤滑油
１０２回転子
１０３電動要素
１０５クランク軸
１０７クランク軸下端部
１１６給油管

Claims

密閉容器内に潤滑油を貯留するとともに圧縮要素と電動要素を弾性的に収容し、前記圧縮要素は前記電動要素により回転駆動されるクランク軸を備えるとともに、前記クランク軸下端部に前記潤滑油中に開口し、遠心ポンプ作用を有する給油管を備え、前記給油管は制振性を有する非磁性体金属材料からなる密閉型電動圧縮機。
前記給油管はアルミを主体とした材料からなる請求項１記載の密閉型電動圧縮機。
前記電動要素を構成する回転子に永久磁石を内蔵した請求項１または請求項２に記載の密閉型電動圧縮機。
前記永久磁石は希土類である請求項３に記載の密閉型電動圧縮機。