JP2008038893A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転子に設置されるウェイトバランスの重さを減少させることによって、圧縮機の製造費用を節減できると同時に、圧縮機の効率を向上させることができる密閉型圧縮機を提供する。
【解決手段】 固定子と、該固定子と電気的に相互作用しつつ回転する回転子と、該回転子に圧入され、この回転子と共に回転する回転軸と、該回転軸の回転にしたがって偏心回転するように回転軸の一端に形成された偏心部と、該偏心部によって回転軸が偏心回転するのを防止するように回転子に設置される複数個のウェイトバランスと、これら複数個のウェイトバランスを回転子から離隔させる離隔部材とを備える構成とした。
【選択図】 図３

Description

本発明は、密閉型圧縮機に係り、より詳細には、回転子に結合されるウェイトバランスの結合構造を変更することによって製造費用を節減でき、かつ、圧縮機の効率を増大させることができる密閉型圧縮機に関する。

一般に、密閉型圧縮機は、密閉空間を形成する密閉容器と、密閉容器の内部に設けられて、密閉容器の内部に吸入された冷媒を圧縮する圧縮装置と、圧縮装置を駆動するための駆動装置と、を備える。

圧縮装置は、冷媒が圧縮される圧縮室を形成するシリンダーと、圧縮室の内部で直線往復動しつつ冷媒を圧縮するピストンと、圧縮室を密閉するようにシリンダーの一側に結合されるシリンダーヘッドとを備えてなり、圧縮室に吸入された冷媒を圧縮したのち排出させる。

駆動装置は、上記のような圧縮装置に駆動力を提供するもので、密閉容器の内部に固定される固定子と、固定子の内側で該固定子と隔たって設置され、固定子と電磁気的に相互作用する回転子とを備え、それ全体が一つのモーターとして機能する。

図１示すように、回転子１の中央部には回転軸２が圧入されて挿通し、回転軸２の一端には偏心回転する偏心部２ａが形成され、偏心部２ａとピストン４との間には偏心部２ａの偏心回転運動をピストン４の直線往復運動に切り換えるコネクティングロッド３が設けられる。

このような密閉型圧縮機において回転子１が回転すると、回転軸２を中心に偏心部２ａとコネクティングロッド３には遠心力が、コネクティングロッド３とピストン４には慣性力がそれぞれ発生する。回転子１の回転時に、偏心部２ａ、コネクティングロッド３、ピストン４にそれぞれ発生する力によって回転軸２は偏心回転してしまい、このような回転軸２の偏心回転を補償するために、回転子１の下部には回転軸２を中心として偏心部２ａと反対方向に下部ウェイトバランス６が設置される。

しかしながら、下部ウェイトバランス６によって発生する遠心力は、偏心部２ａとコネクティングロッド３によって発生する遠心力及びコネクティングロッド３とピストン４によって発生する慣性力が作用する基準軸Ｏで作用しないため、下部ウェイトバランス６が設置されるとモーメントが発生してしまう。

このように下部ウェイトバランス６を設置することから発生するモーメントを補償するために、回転子１の上部には、回転軸２を中心として下部ウェイトバランス６の反対方向に上部ウェイトバランス５が設置される。この場合、上部ウェイトバランス５が下部ウェイトバランス６に比べて基準軸Ｏからより離れているため、上部ウェイトバランス５の重さを下部ウェイトバランス６の重さよりも小さくする。

このようなウェイトバランス５，６を回転子１に結合する際には、一端に係止突部７ａの形成されたリベット７を、回転子１及びウェイトバランス５，６に貫通させた後、係止突部７ａの形成された側の反対側の端部をコーキングすることでウェイトバランス５，６を回転子１に結合する。

回転軸２が偏心回転するのを防ぐためには、回転軸２に働く力をバランスさせなければならない。偏心部２ａ及びコネクティングロッド３による遠心力をＡ、コネクティングロッド３及びピストン４による慣性力をＢ、回転軸２に働く力のうち、上部ウェイトバランス５による遠心力をＣ、下部ウェイトバランス６による遠心力をＤとする場合、下記の式が成り立たなければならない。

Ａ＋Ｂ＋Ｃ＝Ｄ （１）
また、各力Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは同一軸上で働かず、各力によるモーメントが発生するが、回転軸２が偏心回転するのを防ぐためには各力Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄによるモーメントの合計が０にならなければならない。

力Ａ及び力Ｂは、基準軸Ｏ上で働くから、基準軸Ｏに対して力Ａ及び力Ｂによるモーメント値は０となる。

しかしながら、力Ｃと力Ｄは基準軸Ｏから隔たって働くため、モーメントが発生してしまう。基準軸Ｏから力Ｃまでの距離をＬ１、基準軸Ｏから力Ｄまでの距離をＬ２とする場合、下記のような式が成り立たなければならない。

Ｃ×Ｌ１＝Ｄ×Ｌ２ （２）
しかしながら、従来の密閉型圧縮機では、上部ウェイトバランス５及び下部ウェイトバランス６がリベット７を介して回転子１と密着するように設置されたため、Ｌ１及びＬ２を調節することが不可能だった。したがって、上部ウェイトバランス５と下部ウェイトバランス６の重さを任意に設定することができず、上記式（１）及び式（２）を同時に満足させるように上部ウェイトバランス５と下部ウェイトバランス６の重さが定められてきた。

しかしながら、式（１）及び式（２）を同時に満足させるように設定された上部ウェイトバランス５及び下部ウェイトバランス６の重さは重いため、ウェイトバランスの製作に多い費用がかかるという問題があった。

しかも、重さの重いウェイトバランスが回転子に取り付けられるため、圧縮機の運転にかかる電力が増大し、圧縮機の効率が低下するという問題点もあった。

本発明は上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、回転軸の偏心回転を防止するために回転子に設けられるウェイトバランスの重さを減らすことによって、圧縮機の製造費用を節減でき、かつ、圧縮機の効率を増大させることができる密閉型圧縮機を提供することにある。

上記目的を達成する本発明に係る密閉型圧縮機は、固定子と、前記固定子と電気的に相互作用して回転する回転子と、前記回転子に圧入されて前記回転子と共に回転する回転軸と、前記回転軸の回転にしたがって偏心回転するように前記回転軸の一端に形成された偏心部と、前記偏心部によって前記回転軸が偏心回転するのを防止するように前記回転子に設置される複数個のウェイトバランスと、前記複数個のウェイトバランスを前記回転子から離隔させる離隔部材と、を備える構成とした。

また、前記密閉型圧縮機は、前記複数個のウェイトバランスを前記回転子に固定するためのリベットをさらに備え、前記離隔部材は、前記リベットに一体に形成される。
また、前記離隔部材は、前記回転部材と前記各ウェイトバランスとが隔たるように所定の高さを有する。
また、前記離隔部材は、前記回転部材と前記各ウェイトバランスとが隔たるように互いに所定の距離だけ隔たって設けられた複数個の係止突部を備える。
また、前記リベットは、前記離隔部材の一側から延びて前記回転子を貫通する第１貫通部と、前記離隔部材の他側から延びて前記各ウェイトバランスを貫通する第２貫通部と、を備える。

また、前記リベットの両側端部がコーキングされることによって前記ウェイトバランスが前記回転子に固定される。
また、前記離隔部材は、前記各ウェイトバランスの上部面または下部面のいずれかの面から所定の高さ突出して形成される。
また、前記偏心部から遠くに設けられるウェイトバランスの重さは、前記偏心部から近くに設けられるウェイトバランスの重さよりも小さい。

本発明に係る密閉型圧縮機によれば、ウェイトバランスが回転子から所定距離隔たって設置されるため、ウェイトバランスの重さを低減させることが可能になる。

このようにウェイトバランスの重さを低減させると、ウェイトバランスの製造費用が節減でき、かつ、圧縮機の運転にかかる電力を低減できるため、圧縮機の効率を増大させることが可能になる。

以下、本発明に係る密閉型圧縮機の好適な実施例について、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。

本発明の一実施例による密閉型圧縮機は、図２示すように、密閉容器１０と、密閉容器１０の内部に設けられるものとして、冷媒を圧縮する圧縮装置２０と、圧縮装置２０に駆動力を提供する駆動装置３０と、を備える。

密閉容器１０の一側と他側にはそれぞれ、冷凍サイクルの蒸発機を経由した低圧の冷媒を、密閉容器１０の内部に導く吸入管１１と、圧縮装置２０によって密閉容器１０の内部で圧縮された高圧の冷媒を、冷凍サイクルの凝縮機に導く吐出管１２とが備えられる。

圧縮装置２０は、フレーム１５と一体に形成され、冷媒が圧縮される圧縮室２１ａを形成するシリンダー２１と、圧縮室２１ａの内部で直線往復動可能に設置されるピストン２２と、圧縮室２１ａが密閉されるようにシリンダー２１の一側に結合され、吐出管１２と連通する冷媒吐出室２３ｂと吸入管１１と連通する冷媒吸入室２３ａとが相互区画形成されるシリンダーヘッド２３と、シリンダー２１とシリンダーヘッド２３との間に取り付けられて、圧縮室２１ａに吸入される冷媒と圧縮室２１ａから吐出される冷媒の流れを断続するバルブ装置２４と、を備える。

駆動装置３０は、ピストン２２が圧縮室２１ａの内部で直線往復動できるように駆動力を提供するもので、フレーム４０の下部周縁側に固定された固定子３１と、固定子３１の内側に設けられ、該固定子３１と電磁気的な相互作用によって回転する回転子３２と、回転子３２の中央に圧入されて回転子３２と共に回転する回転軸３３と、を備える。

回転軸３３は、軸受１３に回転自在に支持され、軸受１３はフレーム１５に支持される。回転軸３３の下部は、フレーム１５の中央に形成された中空部１６を貫通してフレーム１５の下部に延在し、フレーム４０の下部に延在する回転軸３３の下端は、回転軸３３の回転と共に偏心回転する偏心部３３ａを形成する。

偏心部３３ａとピストン２２との間には、偏心部３３ａの偏心回転運動をピストン２２の直線往復動に切り換えるコネクティングロッド２５が設置される。

このような密閉型圧縮機では、固定子３１と回転子３２間の電磁気的な相互作用によって回転子３２と共に回転軸３３が回転し、コネクティングロッド２５を介して回転軸３３の偏心部３３ａと連結されるピストン２２が、圧縮室２１ａの内部で直線往復動するようになる。

このように回転子３２が回転すると、図３示すように、回転軸３３を中心に偏心部３３ａとコネクティングロッド２５には遠心力Ａが、コネクティングロッド２５とピストン２２にはそれぞれ慣性力Ｂが発生する。

回転子３２の回転時にこのように力Ａ及びＢによって回転軸３３が偏心回転するのを補償するために、回転子３２の下部には下部ウェイトバランス４５が設置される。

しかしながら、下部ウェイトバランス４５によって発生する遠心力Ｆは、力Ａ及びＢと同一軸上で働かず、基準軸Ｏに対してモーメントを発生させる。

このように下部ウェイトバランス４５の設置によって発生するモーメントを補償するために、回転子３２の上部には、回転軸３３を中心にして下部ウェイトバランス４５の反対方向に上部ウェイトバランス４０が設置される。上部ウェイトバランス４０は、下部ウェイトバランス４５よりも基準軸Ｏからより離れているから、下部ウェイトバランス４５よりも小さい重さによっても、下部ウェイトバランス４５により発生するモーメントを補償することができる。

ここで、上部ウェイトバランス４０と下部ウェイトバランス４５は、回転子３２の上部面と下部面からそれぞれ隔たるようにして回転子３２に設置する。

このように上部ウェイトバランス４０と下部ウェイトバランス４５が回転子３２の上部面と下部面からそれぞれ隔たって設置されるようにウェイトバランス４０，４５を回転子３２に固定するリベット５０を、図４に示す。

図４示すようにウェイトバランス４０，４５を回転子３２に固定するリベット５０は、一端が回転子３２に密着され、他端はウェイトバランス４０，４５に密着される離隔部材５５を有する。このような離隔部材５５は、リベット５０の両端部から同じ距離に位置するのではなく、一側端部に偏って位置する。

したがって、リベット５０は、離隔部材５５から長く延びて回転子３２を貫通する第１貫通部５１と、離隔部材５５から短く延びてウェイトバランス４０，４５を貫通する第２貫通部５２とを有する。また、リベット５０の両側端部にはコーキング作業が可能なように穴５０ａが形成されている。

上部ウェイトバランス４０を回転子３２に固定させる時には、回転子３２に形成された貫通穴３２ａを通して第１貫通部５１を回転子３２の上部から貫通させた後、回転子３２の下部で第１貫通部５１の端部をジグを用いてコーキングし、上部ウェイトバランス４０に形成された貫通穴４０ａを通して第２貫通部５２を上部ウェイトバランス４０の下部から貫通させた後、上部ウェイトバランス４０の上部で第２貫通部５２の端部をジグを用いてコーキングする。

下部ウェイトバランス４５を回転子３２に固定させる時にも、上部ウェイトバランス４０を回転子３２に固定させる時と同じ方法で固定する。

このように上部ウェイトバランス４０と下部ウェイトバランス４５を上記の実施例によるリベット５０を用いて回転子３２に固定すると、図３示すように、上部ウェイトバランス４０及び下部ウェイトバランス４５は離隔部材５５の高さＨだけ回転子３２から隔たって設置される。

このように下部ウェイトバランス４５が回転子３２の下部面から隔たって設置されることから、基準軸Ｏから下部ウェイトバランス４５までの距離Ｌ４は従来に比べて短くなり、よって、下部ウェイトバランス４５の設置から発生するモーメントが減少する。このとき、下部ウェイトバランス４５の重さも一緒に減らすことができる。

一方、上部ウェイトバランス４０が回転子３２の上部面から隔たって設置されることから、基準軸Ｏから上部ウェイトバランス４０までの距離Ｌ３は従来に比べて増加する。

下部ウェイトバランス４５の設置から発生するモーメントが減少したため、これに対応して上部ウェイトバランス４０の設置から発生するモーメントも減少しなければならないが、基準軸Ｏから上部ウェイトバランス４０までの距離Ｌ３も増加したため、上部ウェイトバランス４０の重さは減少されなければならない。

このように、上部ウェイトバランス４０と下部ウェイトバランス４５を回転子から隔てて設置することによってウェイトバランス４０，４５の重さを減らすことができる。

図５は、ウェイトバランス４０，４５を回転子３２から隔てて設置するためのリベット５０の他の実施例を示す図である。

他の実施例によるリベット５０の離隔部材５５は、ウェイトバランス４０，４５が回転子３２から隔たる距離Ｈを有するように形成された２つの係止突部５５ａ，５５ｂで構成される。

図６は、ウェイトバランスが回転子に結合されるさらに他の実施例を示す図である。
図６示すように、上部ウェイトバランス４０と下部ウェイトバランス４５を回転子３２から所定距離だけ離隔させる離隔部材５０は、ウェイトバランス４０，４５と一体に形成される。

離隔部材６０は、ウェイトバランス４０，４５の上部面または下部面のいずれかに所定の高さ突出して形成される。この場合、離隔部材６０は、リベットの締結時に該リベットの締結力を耐えうるような厚さとし、その重さを最小限にすることが好ましい。

このような離隔部材６０が形成されたウェイトバランス４０，４５を回転子３２に設置する時には、図７示すように、一端にのみ係止突部５０ｂが形成されたリベット５０を使用すれば良い。

図７に示すリベット５０を用いてウェイトバランス４０，４５を設置する時には、リベット５０が、回転子３２に形成された貫通穴３２ａとウェイトバランス４０，４５に形成された貫通穴４０ａ，４５ａを同時に通過するようにした後、係止突部５０ｂの形成されていない端部をジグを用いてコーキングすれば良い。このようにリベット５０の一端のみをコーキングするだけで済むため、コーキング作業が減る。

図６では、離隔部材がウェイトバランスと一体に形成された実施例に挙げて説明したが、離隔部材は、ウェイトバランスと一体に形成されることに限定されず、ウェイトバランスと別個に製作されてウェイトバランスと回転子との間に挿入されるようにしても良い。

従来密閉型圧縮機においてウェイトバランスが結合された回転子を示す断面図である。 本発明による密閉型圧縮機を示す断面図である。 図２に示す密閉型圧縮機の回転子にウェイトバランスが結合された様子を示す斜視図である。 図３のウェイトバランスを回転子に固定するためのリベットを示す斜視図である。 図３のウェイトバランスを回転子に固定するためのリベットの他の実施例を示す斜視図である。 他の実施例によって図２に示す密閉型圧縮機の回転子にウェイトバランスが結合された様子を示す斜視図である。 図６のウェイトバランスを回転子に固定するためのリベットを示す斜視図である。

符号の説明

２２ ピストン
２５ コネクティングロッド
３２ 回転子
３３ 回転軸
３３ａ 偏心部
４０ 上部ウェイトバランス
４５ 下部ウェイトバランス
５０ リベット
５５，６０ 離隔部材

Claims (8)

1. 固定子と、
   前記固定子と電気的に相互作用して回転する回転子と、
   前記回転子に圧入されて前記回転子と共に回転する回転軸と、
   前記回転軸の回転にしたがって偏心回転するように前記回転軸の一端に形成された偏心部と、
   前記偏心部によって前記回転軸が偏心回転するのを防止するように前記回転子に設置される複数個のウェイトバランスと、
   前記複数個のウェイトバランスを前記回転子から離隔させる離隔部材と、
   を備えることを特徴とする、密閉型圧縮機。
2. 前記密閉型圧縮機は、前記複数個のウェイトバランスを前記回転子に固定するためのリベットをさらに備え、前記離隔部材は、前記リベットに一体に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記離隔部材は、前記回転部材と前記各ウェイトバランスとが隔たるように所定の高さを有することを特徴とする、請求項２に記載の密閉型圧縮機。
4. 前記離隔部材は、前記回転部材と前記各ウェイトバランスとが隔たるように互いに所定の距離だけ隔たって設けられた複数個の係止突部を備えることを特徴とする、請求項２に記載の密閉型圧縮機。
5. 前記リベットは、前記離隔部材の一側から延びて前記回転子を貫通する第１貫通部と、前記離隔部材の他側から延びて前記各ウェイトバランスを貫通する第２貫通部と、を備えることを特徴とする、請求項２に記載の密閉型圧縮機。
6. 前記リベットの両側端部がコーキングされることによって前記ウェイトバランスが前記回転子に固定されることを特徴とする、請求項５に記載の密閉型圧縮機。
7. 前記離隔部材は、前記各ウェイトバランスの上部面または下部面のいずれかの面から所定の高さ突出して形成されることを特徴とする、請求項１に記載の密閉型圧縮機。
8. 前記偏心部から遠くに設けられるウェイトバランスの重さは、前記偏心部から近くに設けられるウェイトバランスの重さよりも小さいことを特徴とする、請求項１に記載の密閉型圧縮機。

Images