JP2006144730A - 往復動式冷媒圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】インバータ制御において、特に運転回転数の低下により回転体の回転慣性力が小さなった際に、圧縮負荷を乗り切れず脱調停止することを防止する。
【解決手段】クランクシャフト１０７または回転子１０５の少なくとも一方にフライホイール１１９を形成することにより、電動要素１０３の回転周波数が低下しても、回転子１０５やクランクシャフト１０７の回転慣性力を高く保つことが可能となり、冷媒の吸入、圧縮および吐出における回転角速度の変動を少なくすることで、圧縮機が脱調停止することを防止できる。
【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インバータ制御方式の往復動式冷媒圧縮機に関するものである。

近年、地球環境に対する要求はますます強まってきており、冷蔵庫やその他の冷凍サイクル装置等においても、消費電力量の低減が強く要望されている。特に、インバータ駆動回路により低速運転を行うことで消費電力量を低減する往復動式冷媒圧縮機においては、低速回転時での高効率化および安定した運転が課題になっている。

従来、この種の往復動式冷媒圧縮機としては、低速運転時において安定した効率を得るために潤滑油を安定して供給する改善をしたものがある（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往復動式冷媒圧縮機を説明する。

図９は、特許文献１に記載された従来の往復動式冷媒圧縮機の縦断面図を示したものである。

図９において、密閉容器１の底部にはオイル２を貯留している。電動要素３は固定子４および回転子５から構成され、圧縮要素６を駆動する。また、電動要素３は、インバータ駆動回路（図示せず）によって回転し、固定子４に突極集中巻の巻線を採用することで大幅にコイルエンドを減少させ、回転子５には磁石材を鉄心内に配置し、小型で高効率を実現している。

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は主軸部８および偏心部９から構成されており、主軸部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５が固定され、下端にはオイル２に浸漬したオイルポンプ１２が形成されている。偏心部９には、ピストン１３と連結する連結手段１４およびバランスウェイト１５が固定されている。また、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。

以上のように構成された往復動式冷媒圧縮機について、以下にその動作を説明する。

電動要素３に通電されると、固定子４に発生する磁界により、回転子５はクランクシャフト７を回転させる。主軸部８の回転により、偏心部９の偏心運動が連結手段１４を介してピストン１３に伝えられる。ピストン１３はシリンダ１６内で往復動し、密閉容器１外の既知の冷凍サイクル（図示せず）より戻った冷媒を密閉容器１内の圧縮室１７内へ導入し、連続して圧縮する。この圧縮運動の際に、ピストン１３の往復運動による振動やクランクシャフト７の偏心部９の偏心運動が発生するが、バランスウェイト１５によって釣り合わされる。そして、圧縮された冷媒は、吐出管（図示せず）を経由して密閉容器１外の既知の冷凍サイクル（図示せず）へ送出される。

インバータ駆動回路（図示せず）は、回転子５の回転を検出し、所定の回転数になるように出力を調整しながら、電動要素３を駆動する。通常、インバータ駆動回路の出力は、クランクシャフト７一回転中で一定であるが、電動要素３が駆動する際の負荷トルクは１回転中で大きく変動し、冷媒の圧縮時には大きく、吸入時には逆に小さくなる。その負荷トルクの変動に起因して、回転子５の回転角速度も一回転中で変化する。しかしながら、商用周波数付近の回転数では回転子５やクランクシャフト７の回転慣性力は比較的大きく、回転角速度の絶対値に比べて回転角速度の変動量が小さいため、圧縮機の脱調停止などといった、負荷トルクの変動に起因した問題が発生することは少なかった。
特開２００３−６５２３６号公報

しかしながら、上記従来の構成では、運転回転数が小さくなると、回転子５やクランクシャフト７の回転慣性力が小さくなるため、回転子５の回転角速度の変動も大きくなる。この現象は、２０ｒ／ｓｅｃ以下といった非常に低い周波数では特に顕著となり、圧縮時に回転子５の回転角速度が大幅に低下し、負荷を乗り切れずに電動要素３が脱調することで圧縮機が停止する可能性があるという課題がある。これらの課題は、特に冷蔵庫の消費電力量を低減する手段として、２０ｒ／ｓｅｃ以下といったより低い運転回転数を用い、広範囲の冷凍能力に対応する圧縮機を実現するための障壁となっていた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、運転回転数を広範囲に設定した圧縮機の安定運転を実現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、本発明の往復動式冷媒圧縮機は、クランクシャフトまたは回転子の少なくとも一方にフライホイールを形成したもので、冷媒の吸入、圧縮および吐出の過程に伴う負荷トルクが変動しても、回転慣性力が大きいために、低い回転数においても回転角速度の変動が少なくなり、脱調停止が起こりにくくなるという作用を有する。

本発明の往復動式冷媒圧縮機は、クランクシャフトまたは回転子の少なくとも一方にフライホイールを形成したもので、低い回転数においても回転角速度変動が少ないために脱調停止が起こりにくく、安定した運転を可能とすることができる。

請求項１に記載の発明は、商用電源周波数未満の回転数を含む複数の運転周波数でインバータ駆動され、固定子および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を密閉容器内に収容し、前記圧縮要素は主軸部および偏心部を備えたクランクシャフトと、前記クランクシャフトを回転自在に軸支する軸受部と、圧縮室を形成するシリンダブロックと、前記圧縮室内で往復運動するピストンと、前記偏心部と前記ピストンとを連結する連結手段とを備え、前記回転子を前記主軸部に固定するとともに、前記クランクシャフトまたは前記回転子の少なくとも一方にフライホイールを形成することにより、冷媒の吸入、圧縮および吐出の行程に伴う負荷トルクが変動しても、回転慣性が大きいために、低い回転数においても回転角速度の変動が少なくなり、脱調停止などが起こりにくい、安定した運転を可能とすることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明のフライホイールを、電動動要素と圧縮要素の間に配設することにより、フライホイールを配設するために特別な空間を設けることなく、電動要素と圧縮要素の間の活用していない無効空間内にフライホイールを配設できるため、請求項１に記載の発明の効果に加えて、圧縮機を大型化することなくフライホイールを配設でき、脱調停止などが起こりにくい、安定した運転を可能とすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明のフライホイールを回転子に設け、前記フライホイールの少なくとも一部を非磁性体とすることにより、請求項１または２に記載の発明の効果に加えて、回転子の磁束の漏れを防ぎ、モータの効率低下を防止することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明のフライホイールの外径を回転子の外径よりも小さくすることにより、請求項３に記載の発明の効果に加えて、フライホイールの配設が容易となり、圧縮機の組み立てを容易にすることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明のフライホイールの材料を真鍮とすることにより、請求項３に記載の発明の効果に加えて、フライホイールの加工が容易となり、フライホイールを容易に形成することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明のフライホイールにおいて、クランクシャフトの主軸部の軸心に対し、クランクシャフトの偏心方向に不平衡なウェイトを形成することにより、請求項１から５に記載の発明の効果に加えて、往復運動や偏心運動による不釣合いをバランスさせるバランスウェイトの効果が得られ、部品点数を増やすことなくフライホイールを配設することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の発明の往復動式冷媒圧縮機において、２０ｒ／ｓｅｃ以下の回転数を含むことにより、請求項１から６に記載の発明の効果に加えて、大幅な入力低減が実現でき、高い省エネ効果を得ることができる。

請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載の発明の往復動式冷媒圧縮機において、最低回転数に対する最高回転数の比が３以上であることにより、低負荷な運転条件においては低速運転し、高負荷な運転条件では高速運転することとなり、請求項１から７に記載の発明の効果に加えて、低速運転で入力低減による高い効率を得ることができるとともに、高負荷な運転条件では高速運転により必要な高い冷凍能力を確保し、負荷を乗り切ることができる。

請求項９に記載の発明は、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の発明の回転子において、希土類からなる磁石材を鉄心内に配置することにより、請求項１から８に記載の発明の効果に加えて、電動要素の小型化により往復動式冷媒圧縮機を小型化できるとともに、回転子の回転慣性力が小さくなるにもかかわらず、フライホイールにて回転慣性力を高く保つことができ、安定した運転を得ることができる。

請求項１０に記載の発明は、請求項１から９のいずれか一項に記載の発明の往復動式冷媒圧縮機において、圧縮する冷媒をＲ６００ａとしたことにより、Ｒ１３４ａ冷媒の時と比べて必要気筒容積が増大するため、請求項１から９に記載の発明の効果に加えて、ピストンの大径化に伴って質量が増大したり、ピストンの往復動の変位が大きくなっても、フライホイールにて回転慣性力を高く保つことができ、安定した運転を得ることができる。

以下、本発明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、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における往復動式冷媒圧縮機の縦断面図である。図２は、同実施の形態における図１のＡ−Ａ断面図である。図３は、同実施の形態におけるピストン変位の特性図であり、従来の往復動式冷媒圧縮機の特性を破線で示し、本実施の形態における往復動式冷媒圧縮機の特性を実線で示している。図４は、同実施の形態における圧縮室内の負荷トルクの特性図であり、図５は、同実施の形態におけるクランクシャフトの回転角速度の特性図である。

図１および図２において、密閉容器１０１内に、巻線を保有する固定子１０４と回転子１０５からなる電動要素１０３と、電動要素１０３によって駆動される圧縮要素１０６を収容し、オイル１０２を貯留するとともに、例えばＲ６００ａなどの温暖化係数の低い炭化水素系の冷媒を充填している。

電動要素１０３は、シリンダブロック１１０の下方に固定され、インバータ駆動回路（図示せず）とつながっている突極集中巻の巻線を採用した固定子１０４と、例えばネオジウム等の希土類からなる磁石材を鉄心内に配置し、主軸部１０８に固定された回転子１０５とから構成される。その結果、電動要素１０３は高い効率が得られるとともに、回転子１０４の積厚が低く固定子１０４の巻線部がコンパクトになり小型化が実現できているものの、回転子１０５の軽量化に伴って、回転慣性力は小さくなっている。

また、電動要素１０３は、インバータ駆動により、最低回転数が１５ｒ／ｓｅｃで、最高回転数を７５ｒ／ｓｅｃとすることで、最低回転数に対する最高回転数の比を５としたものであり、能力幅が広範囲な運転を行うよう設定されている。

次に、圧縮要素１０６の詳細を以下に説明する。

クランクシャフト１０７は、回転子１０５を圧入固定した主軸部１０８と、主軸部１０８に対し偏心して形成された偏心部１０９を有するとともに、主軸部１０８の内部にはオイルポンプ（図示せず）がオイル１０２中に開口するように設けてある。

シリンダブロック１１０は、略円筒形のシリンダ１１６を有するとともに、主軸部１０８を回転自在に軸支する軸受部１１１を有し、電動要素１０３の上方に配設されている。

そして、ピストン１１３は、鉄などの金属で形成され、シリンダ１１６に往復動自在に挿入されることで圧縮室１１７を形成する。また、ピストン１１３は、偏心部１０９との間を連結手段１１４によって連結されている。

さらに、フライホイール１１９は、クランクシャフト１０７の主軸部１０８の外径側に形成されており、フライホイール１１９を貫通する穴１２０をあけることにより、主軸部１０８の軸心に対し、クランクシャフト１０７の偏心方向に不平衡なウェイト１２１を形成している。

以上のように構成された往復動式冷媒圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

インバータ駆動回路より電動要素１０３に通電されると、固定子１０４に発生する磁界により回転子１０５はクランクシャフト１０７とともに回転する。そして、主軸部１０８の外径側に形成されたフライホイール１１９は、主軸部１０８の回転に伴って主軸部１０８と同軸で回転し、偏心部１０９は主軸部１０８に対して偏心して回転する。その偏心部１０９の偏心回転は、連結手段１１４を介して往復運動に変換され、ピストン１１３をシリンダ１１６内で往復運動させる。

ピストン１１３の往復動に伴って、密閉容器１０１外の既知の冷凍サイクル（図示せず）より戻った冷媒は圧縮室１１７内に吸入され、圧縮された後、吐出配管（図示せず）を経由して密閉容器１０１外の既知の冷凍サイクル（図示せず）へ送られる。

また、密閉容器１０１内に貯留されたオイル１０２は、クランクシャフト１０７の下端部から吸い上げられ、クランクシャフト１０７の各摺動部と、ピストン１１３と圧縮室１１７の摺動部や連結手段１１４の摺動部を潤滑する。

次に、図３、図４および図５により、上述した圧縮機の動作における回転慣性力および回転子１０５の回転角速度の特性について説明する。

図３は、クランクシャフト１０７の１回転中におけるピストン１１３変位を、上死点位置を起点として示している。図４は、図３のピストン１１３変位の変化に対応した、圧縮室１１７内の負荷トルクを示している。負荷トルクとは、クランクシャフト１０７を回転させて圧縮室１１７内に冷媒を吸入し圧縮するとの動作を行うために必要な、電動要素１０３の回転トルクである。

図３、図４からわかるように、ピストン１１３が上死点から下死点へ向かう吸入行程では負荷トルクは小さいが、下死点から上死点へ向かう圧縮行程では圧縮室１１７内の圧力の上昇とともに大きくなり、特に圧縮行程の最終で急激に大きくなる。そして、吐出弁（図示せず）の開きとともに圧縮室１１７内の圧力が低下し、負荷トルクも急激に小さくなる。

以上の負荷トルクの変動があるために、図５に示すように、クランクシャフト１０７の回転角速度も１回転中で変動する。すなわち、ピストン１１３が上死点近傍で回転角速度は最低となり、ピストン１１３が下死点と上死点の中間位置近傍の、圧縮行程の後半で最大となる。すなわち、圧縮行程の後半で負荷トルクが最大となるまでは、電動要素１０３に作用する回転トルクにより回転角速度は大きくなるが、負荷トルクが大きくなる圧縮行程の後半では、負荷トルクがクランクシャフト１０７の回転を止めるように作用するために、急激に回転角速度は小さくなる。

詳細な説明は省略するが、負荷トルクの変動の増減に応じて、回転角速度も概ね増減するといった回転角速度の特性を有している。

この回転速度変動において、主軸部１０８の外径側にフライホイール１１９を配設することにより、主軸部１０８とフライホイール１１９が一体となった回転体そのものの質量が増大し、回転慣性力が大きくなる。そのため、クランクシャフト１０７の回転角速度の平均値は変化しないものの、負荷トルクの変動によって生じるクランクシャフト１０７の回転角速度の変動を抑制し、回転角速度の変動を小さくすることができる。

さらに、本実施の形態では、フライホイール１１９に貫通する穴１２０をあけることで、主軸部１０８の軸心に対し、クランクシャフト１０７の偏心方向に不平衡なウェイト１２１を形成しているため、圧縮の際に発生するピストン１１３の往復運動やクランクシャフト１０７の偏心部１０９の偏心運動との釣り合いをとることができる。そのため、フライホイール１１９は、回転角速度の変動を小さくする効果のみならず、往復運動や偏心運動による不釣合いをバランスさせるバランスウェイトの効果も得ることができる。

従って、フライホイール１１９は、釣り合いをとるために従来の圧縮機に備えていたバランスウエイトの機能を兼ねることができるため、部品点数を増やすことなく、クランクシャフト１０７の回転角速度の変動を小さくすることができ、安定した運転を可能としている。

上述のように、フライホイール１１９によって、回転角速度の変動を小さくすることができるため、例えば１５ｒ／ｓｅｃといった低速回転の運転において、クランクシャフト１０７の回転慣性力が小さい場合においても、フライホイール１１９によって回転慣性力を大きくすることで回転角速度の変動を小さくすることができるため、圧縮負荷を乗り切れずに圧縮機が脱調してしまうことを防止でき、安定した運転を得ることができる。

さらに、１５ｒ／ｓｅｃといった低速回転の運転においては、脱調にまで至らないまでも、固定子１０４の作る回転磁界に対する回転子１０５の遅れによって生ずる過電流を制御側が感知し、停止命令を出すことによる圧縮機の停止が発生しやすかったが、こうした現象を減らすことができ、安定した運転を得ることができる。

また、上述した通り本実施の形態において、低速の回転数を１５ｒ／ｓｅｃまで下げることができたため、その低速の回転数に対して、従来から実施されていた高速の回転数７５ｒ／ｓｅｃとの回転数比は５以上と、極めて広くすることができる。

そのため、低速での安定した運転が可能になることで入力が低い運転が実現でき、高い省エネ効果を得ることができる。

一方、近年の家庭用冷凍冷蔵庫は断熱性能が格段に向上しており、安定運転時と高い冷凍能力を必要とする負荷投入時との必要冷凍能力の比が大きくなってきているが、往復動式冷媒圧縮機の冷凍能力はおおむね電動要素の回転数に比例するため、本実施の形態によればこうした必要冷凍能力の比の拡大に対応することができ、先に述べたように、極めて高い省エネ効果が得られるものである。そして、負荷投入時にも必要な冷凍能力を得ることができ、不冷や冷却速度が遅いといった冷却性能の問題も防止することができる。

さらに、本実施の形態では、固定子１０４に突極集中巻の巻線を採用し、回転子１０５の鉄心内には希土類からなる磁気力の大きな磁石材を用いたので、磁気特性が大幅に改善され、電動要素１０３の小型化や効率の向上を図ることができる。

その電動要素１０３の小型化に伴って回転子１０５も軽量化され回転時に回転慣性力が小さくなるものの、それをフライホイール１１９の配設によって回転慣性力を大きくすることで補うことができるので、電動要素１０３の小型化や効率の向上に加えて、圧縮負荷を乗り切れずに圧縮機が脱調してしまうことを防止でき、安定した運転を得ることができる。

また、本実施の形態では、冷媒として環境負荷の低いＲ６００ａを用いているが、Ｒ６００ａはＲ１３４ａといったＨＦＣ冷媒に対して単位流量あたりの冷凍能力が低いため、気筒容積を相対的に大きくする必要がある。そのため、ピストン１１３の外径を大きくしたり、ピストン１１３の往復動の変位を大きくするといった諸元の変更が必要となる。

ピストン１１３の外径が大きく質量が増大したり、ピストン１１３の往復動の変位を大きくなった場合においても、フライホイール１１９によって、クランクシャフト１０７の回転慣性力を高め、回転角速度の変動を小さくすることができるため、安定した運転を得ることができる。そのため、特にＲ６００ａに対して好適であり、環境負荷の低い冷媒を用いた運転を実現するとともに、圧縮負荷を乗り切れずに圧縮機が脱調してしまうことを防止でき、安定した運転を得ることができる。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２による往復動式冷媒圧縮機の縦断面図である。図７は、同実施の形態における図６のＢ−Ｂ断面図である。

以下、図６および図７に基づいて本実施の形態について説明する。なお、実施の形態１と同一構成については同一符号を付し、詳細な説明を省略する。

フライホイール２１９は回転子１０５に形成され、圧縮要素１０６と電動要素１０３の間の空間に配設されている。そして、フライホイール２１９の材料の少なくとも一部は例えば真鍮などの非磁性体である。また、フライホイール２１９の一部に厚い部分２２０を形成することにより、クランクシャフト１０７の主軸部１０８の軸心に対し、クランクシャフト１０７の偏心方向に不平衡なウェイト２２１を形成している。

以上のように構成された往復動式冷媒圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

インバータ駆動回路より電動要素１０３に通電されると、固定子１０４に発生する磁界により回転子１０５および回転子１０５に形成されたフライホイール２１９は、クランクシャフト１０７とともに回転する。そして、主軸部１０８の回転に伴い偏心部１０９は偏心回転し、この偏心運動は連結手段１１４を介して往復運動に変換され、ピストン１１３をシリンダ１１６内で往復運動させる。

ピストン１１３の往復動に伴って、密閉容器１０１外の既知の冷凍サイクル（図示せず）より戻った冷媒は圧縮室１１７内に吸入され、圧縮された後、吐出配管（図示せず）を経由して密閉容器１０１外の既知の冷凍サイクル（図示せず）へ送られる。

また、密閉容器１０１内に貯留されたオイル１０２は、クランクシャフト１０７の下端部から吸い上げられ、クランクシャフト１０７の各摺動部と、ピストン１１３と圧縮室１１７の摺動部や連結手段１１４の摺動部を潤滑する。

以上のような本実施の形態において、圧縮機の動作における回転慣性力および回転子１０５の回転角速度の特性、そして、回転子１０５の回転角速度変動の低減についての説明は、実施の形態１と同様であるため省略する。

ここで、本実施の形態では、フライホイール２１９は回転子１０５に形成されており、しかも圧縮要素１０６と電動要素１０３の間の空間に配設されている。圧縮要素１０６と電動要素１０３の間には、電動要素１０３の絶縁距離の確保や、組み立て性などの観点から、必ず無効空間が存在しており、フライホイール２１９はその無効空間に配設されている。

そのため、電動要素１０３と圧縮要素１０６との間の無効空間を有効に活用し、フライホイール２１９を配設することにより、圧縮機を大型化することなく、低い回転数においても回転角速度の変動が少なく、脱調停止などが起こりにくい、安定した運転を可能とすることができる。

さらに、フライホイール２１９の材料として、真鍮など非磁性体の材料を用いているので、回転子１０５の磁束による漏れを防ぐこととなり、電動要素１０３の効率低下を防止することができる。

さらに、本実施の形態では、フライホイール２１９の一部に厚い部分２２０を設けることで、主軸部１０８の軸心に対し、クランクシャフト１０７の偏心方向に不平衡なウェイト２２１を形成しているため、圧縮の際に発生するピストン１１３の往復運動やクランクシャフト１０７の偏心部１０９の偏心運動との釣り合いをとることができる。そのため、フライホイール２１９は、回転角速度の変動を小さくする効果のみならず、往復運動や偏心運動による不釣合いをバランスさせるバランスウェイトの効果も得ることができる。

従って、フライホイール２１９は、釣り合いをとるために従来の圧縮機に備えていたバランスウエイトの機能を兼ねることができるため、部品点数を増やすことなく、クランクシャフト１０７の回転角速度の変動を小さくすることができ、安定した運転を可能としている。

（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３における往復動式冷媒圧縮機の縦断面図である。

以下、図８に基づいて本実施の形態について説明する。なお、実施の形態１および実施の形態２と同一構成については同一符号を付し、詳細な説明を省略する。

フライホイール３１９は回転子１０５に形成され、圧縮要素１０６と電動要素１０３の間の空間に配設されている。そして、フライホイール３１９の外径は、回転子１０５の外径よりも小さくなっている。

以上のように構成された往復動式冷媒圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

インバータ駆動回路より電動要素１０３に通電されると、固定子１０４に発生する磁界により回転子１０５および回転子１０５に形成されたフライホイール３１９は、クランクシャフト１０７とともに回転する。そして、主軸部１０８の回転に伴い偏心部１０９は偏心回転し、この偏心運動は連結手段１１４を介して往復運動に変換され、ピストン１１３をシリンダ１１６内で往復運動させる。

ピストン１１３の往復動に伴って、密閉容器１０１外の既知の冷凍サイクル（図示せず）より戻った冷媒は圧縮室１１７内に吸入され、圧縮された後、吐出配管（図示せず）を経由して密閉容器１０１外の既知の冷凍サイクル（図示せず）へ送られる。

また、密閉容器１０１内に貯留されたオイル１０２は、クランクシャフト１０７の下端部から吸い上げられ、クランクシャフト１０７の各摺動部と、ピストン１１３と圧縮室１１７の摺動部や連結手段１１４の摺動部を潤滑する。

以上のような本実施の形態において、圧縮機の動作における回転慣性力および回転子１０５の回転角速度についての説明や、フライホイールの配設箇所および非磁性体の材料に関する説明は、実施の形態１および実施の形態２と同様であるため省略する。

ここで、本実施の形態では、フライホイール３１９の外径は回転子１０５の外径よりも小さいので、フライホイール３１９は小型となり、回転子１０５に配設し易くなる。

そして、主軸部１０８に回転子１０５を組み付ける際に、回転子１０５のどちら側からでも主軸部１０８に挿入することができるため、組み立ての制限が少なくなり、組み立て性や生産性が向上する。

さらに、固定子１０４をシリンダブロック１１０に組み付ける際に、回転子１０５との半径方向の隙間を一定に確保するためにゲージを使用するが、ゲージがフライホイール３１９に干渉することなく挿入することができるため、圧縮機の組み立てを容易に行うことができ、生産性が向上する。

以上のように、本発明にかかる往復動式冷媒圧縮機は、圧縮機の回転慣性力を高め、脱調しない安定運転が可能となるので、家庭用電気冷凍冷蔵庫に限らず、エアーコンディショナー、自動販売機やその他の冷凍サイクル装置等に使用されるインバータ制御方式の往復動式圧縮機に広く適用できる。

本発明の実施の形態１における往復動式冷媒圧縮機の縦断面図 同実施の形態における図１のＡ−Ａ断面図 同実施の形態におけるピストン変位の特性図 同実施の形態における圧縮室内の負荷トルクの特性図 同実施の形態におけるクランクシャフトの回転角速度の特性図 本発明の実施の形態２における往復動式冷媒圧縮機の縦断面図 同実施の形態における図６のＢ−Ｂ断面図 本発明の実施の形態３における往復動式冷媒圧縮機の縦断面図 従来の往復動式冷媒圧縮機の縦断面図

符号の説明

１０１ 密閉容器
１０３ 電動要素
１０４ 固定子
１０５ 回転子
１０６ 圧縮要素
１０７ クランクシャフト
１０８ 主軸部
１０９ 偏心部
１１０ シリンダブロック
１１１ 軸受部
１１３ ピストン
１１４ 連結手段
１１７ 圧縮室
１１９，２１９，３１９ フライホイール
１２１，２２１ ウェイト

Claims (10)

1. 商用電源周波数未満の回転数を含む複数の運転周波数でインバータ駆動され、固定子および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を密閉容器内に収容し、前記圧縮要素は主軸部および偏心部を備えたクランクシャフトと、前記クランクシャフトを回転自在に軸支する軸受部と、圧縮室を形成するシリンダブロックと、前記圧縮室内で往復運動するピストンと、前記偏心部と前記ピストンとを連結する連結手段とを備え、前記回転子を前記主軸部に固定するとともに、前記クランクシャフトまたは前記回転子の少なくとも一方にフライホイールを形成した往復動式冷媒圧縮機。
2. 電動要素と圧縮要素の間にフライホイールを配設した請求項１に記載の往復動式冷媒圧縮機。
3. フライホイールを回転子に設け、前記フライホイールの少なくとも一部を非磁性体とした請求項１または２に記載の往復動式冷媒圧縮機。
4. フライホイールの外径を回転子の外径より小さくした請求項３に記載の往復動式冷媒圧縮機。
5. フライホイールの材料を真鍮とした請求項３に記載の往復動式冷媒圧縮機。
6. フライホイールはクランクシャフトの主軸部の軸心に対し、クランクシャフトの偏心方向に不平衡なウェイトを形成する請求項１から５のいずれか一項に記載の往復動式冷媒圧縮機。
7. ２０ｒ／ｓｅｃ以下の回転数を含む請求項１から６のいずれか一項に記載の往復動式冷媒圧縮機。
8. 最低回転数に対する最高回転数の比が３以上である請求項１から７のいずれか一項に記載の往復動式冷媒圧縮機。
9. 回転子は希土類からなる磁石材を鉄心に配置してなる請求項１から８のいずれか一項に記載の往復動式冷媒圧縮機。
10. 圧縮する冷媒がＲ６００ａである請求項１から９のいずれか一項に記載の往復動式冷媒圧縮機。

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