JP2006077634A

JP2006077634A - 圧縮機

Info

Publication number: JP2006077634A
Application number: JP2004261079A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Iwata; 博光岩田; Makoto Katayama; 誠片山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-09-08
Filing date: 2004-09-08
Publication date: 2006-03-23

Abstract

【課題】圧縮機に関し、効率及び信頼性の向上を図る。
【解決手段】給油機構２１８によって汲み上げられた潤滑油２０２が、回転子２２０の永久磁石２８０が埋め込まれる複数の空隙部２８５に一体に穿設した貫通孔２９５を通る際、回転子２２０は冷却され、永久磁石２８０の温度が下がることで、高効率の圧縮機を提供することができるとともに、潤滑油に含まれた鉄粉等の金属摩耗粉を永久磁石２８０にて取り除くことができるので、信頼性の高い圧縮機を提供することができるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に家庭用の電気冷凍冷蔵庫などに使用される圧縮機に関するものである。

近年、冷凍機器分野において、高効率の一環として、固定子および永久磁石が埋め込まれた回転子からなる電動要素を用いたインバータ駆動方式の圧縮機や同期運転方式の圧縮機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

以下、図面を参照しながら上記従来の圧縮機を説明する。

図４は、特許文献１に記載された従来の圧縮機の縦断面図を示したものである。

図４において、密閉容器１の底部には潤滑油２を貯留している。圧縮要素６を駆動する電動要素３は固定子５および回転子４から構成され、インバータ駆動回路（図示せず）によって駆動される。

回転子４は鉄心内に永久磁石（図示せず）を配設しており、前記永久磁石（図示せず）の軸方向への脱落を防止するために非磁性体等で形成された上部端板４０と下部端板４１を回転子４の両端面に配設している。

次に、圧縮要素６の詳細を以下に説明する。

クランクシャフト７は主軸８および偏心軸９から構成されており、主軸８はシリンダブロック１０の軸受部１１に回転自在に軸支されるとともに、回転子４が固定され、下端には潤滑油２に浸漬した給油機構１２が形成されている。

偏心軸９には、潤滑油放出孔２６が設けられており、偏心軸９の内部には一端が偏心軸の上端に開口し、他端は主軸８の外周に形成したスパイラル溝２８を介して傾斜通路２９と給油機構１２に連通している連通孔２７が設けられている。また、偏心軸９には、バランスウェイト１５が固定されている。

ピストン１３はシリンダブロック１０のシリンダ１６に往復自在に挿入されており、圧縮室１７を形成する。連結手段１４はピストン１３と偏心軸９を連結している。

バルブプレート６０はシリンダ１６の端面１９を封止する。吐出室（図示せず）を形成したシリンダヘッド７０は、バルブプレート６０の反シリンダ１６側に固定される。

サクションマフラー９０は一端がバルブプレート６０を介してシリンダ１６に連通し、密閉容器１内に開口する開口部（図示せず）を備える。

サクションチューブ５０は、密閉容器１に固定されるとともに冷凍サイクルの低圧側（図示せず）に接続される。

以上のように構成された圧縮機について、以下にその動作を説明する。

インバータ駆動回路（図示せず）によって電動要素３が駆動され、回転子４がクランクシャフト７を回転させることで、偏心軸９の運動が連結手段１４を介してピストン１３に伝えられ、ピストン１３は圧縮室１７内を往復運動し、サクションチューブ５０から密閉容器１内に流入した冷媒ガスはサクションマフラー９０の開口部から吸入され、シリンダ１６内で連続して圧縮される。

一方、クランクシャフト７の回転に伴って、給油機構１２の傾斜通路２９の遠心ポンプ作用によって潤滑油２が上昇し、スパイラル溝２８、連通孔２７を介して、偏心軸９へと導かれる。そして、潤滑油２は偏心軸９内に設けた潤滑油放出孔２６から遠心力によって噴射される。

潤滑油放出孔２６から噴射された潤滑油２は、シリンダブロック１０のシリンダ１６およびピストン１３に流れ落ち、シリンダ１６、ピストン１３、偏心軸９等の各摺動部に行き渡り、潤滑性、冷媒シール性を向上させている。

また、潤滑油放出孔２６から噴射された潤滑油２は重力によってシリンダブロック１０に設けられた回転子４の上方に位置するオイル抜き孔３０や密閉容器１内の空間部を通り、密閉容器１の底部へと循環される。
特開２００３−６５２３６号公報

しかしながら、上記従来の構成では、回転子４の温度上昇にともない電動要素３の効率が低下するといった課題があった。また、金属粉等が潤滑油と共に各摺動部に供給されることで各摺動部の異常摩耗が生ずる可能性があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、高効率で高信頼性の圧縮機を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の圧縮機は、永久磁石が埋め込まれた回転子に汲み上げられた潤滑油が通る貫通孔を形成したもので、回転子の冷却性を向上させることで電動要素の効率を上げ、また、金属粉等を回転子に吸着させることで摩耗を防ぐ作用を有する。

本発明の圧縮機は、高効率で高信頼性の圧縮機を提供することができる。

請求項１に記載の発明は、固定子および永久磁石が埋め込まれた回転子からなる電動要素と、前記電動要素によって駆動される圧縮要素と、前記電動要素と前記圧縮要素とを収容するとともに潤滑油を貯留する密閉容器とを備え、前記圧縮要素は略鉛直方向に配設され前記回転子を固定したクランクシャフトと、前記密閉容器内に貯留した潤滑油を汲み上げ循環させる給油機構を備え、前記回転子に前記汲み上げられた潤滑油が通る貫通孔を形成したもので、潤滑油により回転子が冷却されるため、高効率の圧縮機を提供することができ、また、金属粉等を回転子に吸着させることで摩耗を防ぐことで高信頼性の圧縮機を提供することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１の発明に貫通孔の入口外周部に、遠心方向に流れる潤滑油を受け止めるように囲いを設けたもので、回転子の遠心力によって飛び散った潤滑油を囲いによって集め貫通孔に導くことができるので、潤滑油による回転子の冷却がさらに向上し、さらに高効率の圧縮機を提供することができる。

請求項３に記載の発明は請求項１または２に記載の発明に、貫通孔を永久磁石が埋め込まれる空隙部と一体に穿設したもので、潤滑油と混入して循環されている鉄粉を永久磁石によって捕獲することができるため、請求項１または２の効果に加えて、さらに信頼性の高い圧縮機を提供することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明に、さらに回転子は積層された電磁鋼板によって形成された鉄心を備え、前記鉄心の少なくとも一方の端面に位置する電磁鋼板の空隙部に爪状の突起を設けたもので、爪状の突起により永久磁石を固定することができるため、請求項１から３の発明の効果に加えて、低コストの圧縮機を提供することができる。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１による圧縮機の縦断面図、図２は同実施の形態の回転子の上端部拡大図、図３は同実施の形態の回転子の下端部拡大図である。

密閉容器２０１内には、電動要素２０６と、圧縮要素２０８を一体化した電動圧縮要素２１０が、複数のサスペンションスプリング２１２を介して弾性的に支持されて収容される。

次に、圧縮要素２０８の詳細を以下に説明する。

シリンダブロック２４０は、略円筒形のシリンダ２４２を有するとともに軸受部２４４を形成している。

クランクシャフト２３０は主軸２３２および偏心軸２３４から構成されており、主軸２３２はシリンダブロック２４０の軸受部２４４に回転自在に軸支されるとともに、回転子２２０が固定され、下端には潤滑油２０２に浸漬した給油機構２１８が形成されている。

偏心軸２３４には、潤滑油放出孔２２６が設けられており、偏心軸２３４の内部には連通孔２２７が設けられており、一端が偏心軸の上端に開口し、他端は主軸２３２の外周に形成したスパイラル溝２２８によって傾斜通路２２９と給油機構２１８に連通している。また、偏心軸２３４にはバランスウェイト２３６が固定されている。

ピストン２５０はシリンダ２４２に往復動自在に挿入されており、偏心軸２３４との間を連結手段２２５によって連結されている。

バルブプレート２６２は、シリンダ２４２の端面２４３を封止する。吐出室を形成したシリンダヘッド２６４はバルブプレート２６２の反シリンダ２４２側に固定される。

ＰＢＴなどの樹脂で成型されるサクションマフラー２６６は一端がバルブプレート２６２を介してシリンダ２４２に連通し、密閉容器２０１内に開口する開口部（図示せず）を備える。

インバータ駆動回路（図示せず）によって駆動される電動要素２０６は、フェライト系またはネオジウム等の希土類を用いた永久磁石２８０を内蔵する回転子２２０と、鉄心に銅線を巻回した固定子２２２で構成されている。回転子２２０は、積層された電磁鋼板によって形成された鉄心２２１を備え、鉄心２２１の少なくとも一方の端面（ここでは回転子２２０の下端部）に位置する電磁鋼板の永久磁石２８０が埋め込まれる複数の空隙部２８５に１つ以上の爪状の突起２９０が設けられている。

また、空隙部２８５には、給油機構２１８によって汲み上げられた潤滑油２０２が、密閉容器２０１内の下方に戻るための貫通孔２９５が一体に穿設されている。

さらに、貫通孔２９５の入口外周部（ここでは回転子２２０の上端部）に、遠心方向に流れる潤滑油を受け止めるように略半球状の囲い２９６を形成している。

密閉容器２０１には、ハーメチックターミナル２７４やサクションチューブ２７６、ディスチャージチューブ２７８が溶接等により固定されている。サクションチューブ２７６とディスチャージチューブ２７８は冷却システムの低圧側と高圧側（図示せず）にそれぞれ接続されている。

以上のように構成された圧縮機において以下その動作を説明する。

インバータ駆動回路（図示せず）によって電動要素２０６が駆動され、回転子２２０がクランクシャフト２３０を回転させることで、偏心軸２３４の運動が連結手段２２５を介してピストン２５０に伝えられ、ピストン２５０はシリンダ２４２内を往復運動し、サクションチューブ２７６から密閉容器２０１内に流入した冷媒ガスはサクションマフラー２６６の開口部から吸入され、シリンダ２４２内で連続して圧縮され、ディスチャージチューブ２７８より冷却システムへ再び吐き出される。

一方、電動要素２０６によって、クランクシャフト２３０が回転すると、内蔵された給油機構２１８によって、潤滑油２０２が上昇し、傾斜通路２２９のポンプ作用により、スパイラル溝２２８、連通孔２２７を介して、偏心軸２３４へと潤滑油２０２が導かれる。

偏心軸２３４内へ導かれた潤滑油２０２は、遠心力によって、偏心軸２３４内に設けた潤滑油放出孔２２６から噴射する。潤滑油放出孔２２６から噴射された潤滑油２０２は、シリンダブロック２４０のシリンダ２４２およびピストン２５０に流れ落ち、シリンダ２４２、ピストン２５０、偏心軸２３４等の各摺動部に行き渡り、潤滑性、冷媒シール性を向上させている。

また、潤滑油放出孔２２６から噴射された潤滑油２０２は、重力により、シリンダブロック２４０に設けられた回転子２２０の上方に位置するオイル抜き孔２４７を介して、下方の回転子２２０の上端部に落下する。この、回転子２２０の上端部に落下した潤滑油２０２は、回転子２２０の回転による遠心力によって遠心方向に飛び散るが、略半球状の囲い２９６によって潤滑油２０２は集められ、貫通孔２９５に導かれて、密閉容器２０１の底部へと循環される。この一連の潤滑油の循環経路を図１に矢印で示している。

潤滑油２０２が貫通孔２９５を通る際、潤滑油２０２は回転子２２０の熱を奪い、回転子２２０は潤滑油２０２により冷却されることで永久磁石２８０の温度が下がる。その結果、永久磁石２８０によって作り出される磁界の磁束密度が上がるので固定子２２２の巻線に流れる電流が減少し、銅損が減るため電動要素２０６の効率が上がり、高効率の圧縮機を提供することができる。

また、永久磁石２８０がネオジウム等の希土類磁石の場合は、永久磁石２８０の温度が下がることで、減磁を防止することができ、さらに信頼性の高い圧縮機を提供することができる。

また、貫通孔２９５は永久磁石２８０が埋め込まれる複数の空隙部２８５に一体に穿設されているため、潤滑油２０２が貫通孔２９５を通過する際、潤滑油に含まれた金属摩耗粉等の鉄粉を永久磁石２８０が捕獲することで取り除くことができる。その結果、金属粉等が潤滑油と共に各摺動部に供給されることで各摺動部の異常摩耗が生ずることを防ぎ、さらに信頼性の高い圧縮機を提供することができる。

また、鉄心２２１の少なくとも一方の端面（ここでは回転子２２０の下端部）に位置する電磁鋼板の永久磁石２８０は空隙部２８５に設けられた１つ以上の爪状の突起２９０によって、永久磁石２８０の軸方向への脱落を防止されるため、従来技術で示していたような非磁性体等で形成された端板を使用せずに済むため、低コストの圧縮機を提供することができる。

なお、本実施の形態１では、インバータ駆動方式を用いた電動要素２０６を例に挙げて説明したが、誘導同期電動機を構成する電動要素においても同様の効果を得ることができる。

以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、高効率、高信頼性が可能となるので、冷凍ショーケース、除湿機エアーコンディショナーや自動販売機などに用いられる密閉型圧縮機等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における圧縮機の縦断面図本発明の実施の形態１における回転子の上端部拡大図本発明の実施の形態１における回転子の下端部拡大図従来の圧縮機の縦断面図

符号の説明

２０１密閉容器
２０２潤滑油
２０６電動要素
２０８圧縮要素
２１８給油機構
２２０回転子
２２１鉄心
２２２固定子
２３０クランクシャフト
２８０永久磁石
２８５空隙部
２９０爪状の突起
２９５貫通孔
２９６囲い

Claims

固定子および永久磁石が埋め込まれた回転子からなる電動要素と、前記電動要素によって駆動される圧縮要素と、前記電動要素と前記圧縮要素とを収容するとともに潤滑油を貯留する密閉容器とを備え、前記圧縮要素は略鉛直方向に配設され前記回転子を固定したクランクシャフトと、前記密閉容器内に貯留した潤滑油を汲み上げ循環させる給油機構を備え、前記回転子に前記汲み上げられた潤滑油が通る貫通孔を形成した圧縮機。
貫通孔の入口外周部に、遠心方向に流れる潤滑油を受け止めるように囲いを設けた請求項１に記載の圧縮機。
貫通孔を永久磁石が埋め込まれる空隙部と一体に穿設した請求項１または２に記載の圧縮機。
回転子は積層された電磁鋼板によって形成された鉄心を備え、前記鉄心の少なくとも一方の端面に位置する電磁鋼板の空隙部に爪状の突起を設けた請求項１から３のいずれか一項に記載の圧縮機。