JP2009191670A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】停止する際の騒音の発生を抑制し、高い信頼性を備えた密閉型圧縮機を提供する。
【解決手段】密閉容器１０１と電動圧縮要素１０５の密閉容器１０１近傍との間に、密閉容器１０１に対する電動圧縮要素１０５の回転を規制する線細工ばね１３２を配置したので、ばね力により密閉容器１０１と電動圧縮要素１０５とが当たることを防止し、停止する際における騒音の発生を抑制することができ、また電動圧縮要素１０５の並進運動の振れ回りを抑制し、部品の疲労破壊を防止して信頼性を高くすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍冷蔵庫等の冷凍サイクルに用いられる密閉型圧縮機に関するものである。

近年、家庭用冷凍冷蔵庫や自動販売機、エアコン等の冷凍サイクル装置に使用される密閉型圧縮機は高効率、低騒音で且つ高い信頼性が求められている。

従来の密閉型圧縮機としては、起動停止時に電動圧縮要素が振れ回ることで起こる騒音の発生や、ディスチャージライン等の疲労破損といった問題に対して、密閉容器に備えたフランジ規制部によって起動停止時の電動圧縮要素の動きを規制するものがある（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密閉型圧縮機を説明する。

図４は従来の密閉型圧縮機のボア部を側面とした縦断面図である。図５は従来の密閉型圧縮機のボア部を正面とした縦断面図である。

図４、図５において密閉容器１は、上シェル２と下シェル３を嵌合し、溶接して形成され、下シェル３の内壁に取り付けられた支持装置４は、電動圧縮要素５を支持用コイルばね６によって弾性的に支持している。

電動圧縮要素５は電動要素１１と圧縮要素１２とで構成され、電動要素１１は密閉容器１の上方に配置され、固定子１３と回転子１４とで構成されている。

圧縮要素１２は、密閉容器１の下方に配置され、主軸１５と偏心軸１６を有するクランクシャフト１７と、主軸１５を回転軸支するとともにボア部１８を有したシリンダブロック１９と、ボア部１８内を往復運動するピストン２０と、クランクシャフト１７の偏心軸１６に連結されるとともに回転運動をピストン２０へ伝達する伝達手段２１と、ボア部１８近傍に設けられたフランジ部２２とを備えている。

回転子１４はクランクシャフト１７の主軸１５に圧入固定され、固定子１３はシリンダブロック１９に固着されている。

規制部３０は、下シェル３のフランジ部２２に対向する位置に絞り成形によって設けられ、起動停止時に電動圧縮要素５が振れ回った時に一番初めにフランジ部２２が当たる位置に設けられている。規制部３０のある密閉容器の外壁には防振材３１が貼ってある。

以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作を説明する。

電動要素１１の回転子１４はクランクシャフト１７を回転させ、偏心軸１６の回転運動が伝達手段２１を介してピストン２０に伝えられることでピストン２０はボア部１８を往復運動する。それにより、冷媒ガスは冷却システム（図示せず）からボア部１８内へ吸入、圧縮された後、ディスチャージライン３２を通り再び冷却システムへと吐き出される。

起動の際には、回転子１４と固定子１３との間には相互に反対方向の回転トルクが発生し、その力によって電動圧縮要素５は回転子１４の回転方向と反対方向へと振れ回り、その後回転方向と反回転方向に交互に振れ回りながら次第に減衰し、電動圧縮要素５の振れ回りは収束する。

また停止の際には、回転子１４と固定子１３間の相互回転トルクが消滅するが、慣性力によって回転子１４は回転を続け、圧縮行程に入った際にボア部１８内で内圧が発生することでピストン２０が押し戻される。このピストン２０の反力によって、回転子１４の回転は急激に停止する。

その結果、回転子１４の回転エネルギーはクランクシャフト１７、伝達手段２１、ピストン２０を経て、ボア部１８より電動圧縮要素５へと伝達される。この振れ回りのエネルギーによって、電動圧縮要素５は回転方向と反回転方向に交互に振れ回りながら支持用コイルばね６のばね力によって、動きを規制され次第に減衰しながら静止する。

電動圧縮要素５の振れ回りが大きくなると、ボア部１８近傍に設けたフランジ部２２が一番初めに規制部３０に当たることで振れ回りを規制し、かつ規制部３０の外部に防振材３１を貼ることで、フランジ部２２と規制部３０が当たる時に発生する騒音を小さくしている。
特開２００４−３３２６４８号公報

しかしながら、このような従来の構成においては、停止する際の吐出圧力が高圧になり電動圧縮要素５の振れ回りが特に大きくなる場合などには、フランジ部２２と規制部３０が当たることで電動圧縮要素５の急速な振れ回りを規制しようとするため、防振材３１を用いても当たり音を十分に抑制することができない可能性があるという課題を有していた。

また、起動時においても、電動圧縮要素５の振れ回りが特に大きい場合には、同様にフランジ部２２と規制部３０が当たる際の当たり音を十分に抑制することができない可能性があるという課題を有していた。

また、ディスチャージライン３２の不均等なばね力や電動圧縮要素５の重量の不均等により生じる電動圧縮要素５の並進運動の振れ回りを抑制することができず、ディスチャージライン３２等の部品の疲労破壊を招く可能性があるという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、停止する際の騒音の発生を抑制し、高い信頼性を備えた密閉型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、本発明の密閉型圧縮機は、密閉容器と電動圧縮要素の密閉容器近傍との間に、密閉容器に対する電動圧縮要素の回転を規制する線細工ばねを配置したので、線細工ばねのばね力により密閉容器と電動圧縮要素とが当たることを防止し、また電動圧縮要素の並進運動の振れ回りを抑制するという作用を有する。

本発明の密閉型圧縮機は、停止する際における当たり音の発生を防止できるので、騒音の発生を抑制することができ、また振れ回り量を小さくできるので、部品の疲労破壊を防止して信頼性を高くすることができる。

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、電動要素と圧縮要素とで構成された電動圧縮要素を支持用コイルばねによって弾性的に支持し、前記電動要素は、回転子と固定子とで構成され、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、前記クランクシャフトを軸支する軸受部と圧縮室を形成するシリンダを備えたブロックと、前記シリンダ内を往復動するピストンとを備えるとともに、前記密閉容器と前記電動圧縮要素の密閉容器近傍との間に、前記密閉容器に対する前記電動圧縮要素の回転を規制する線細工ばねを配置したものであり、線細工ばねのばね力により密閉容器と電動圧縮要素とが当たることを防止し、起動停止時の騒音の発生を抑制することができるとともに、また電動圧縮要素の並進運動の振れ回りを抑制することができるので、ディスチャージライン等の部品の疲労破壊を防止して信頼性を高くすることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、線細工ばねは、回転子の回転方向と反対向きに巻かれたコイルばねの一端が延長された外周方向延長部を形成し、前記外周方向延長部が前記密閉容器と接触することで前記密閉容器に対する電動圧縮要素の回転を規制するとしたものであり、起動停止時における電動圧縮要素の振れ回りの回転力を、回転中心より離れた位置で受けるので、小さな力で回転方向の振れ回りを抑制することができるため、請求項１に記載の発明の効果に加えて、線細工ばねやディスチャージライン等の部品の寿命が長くなり、さらに信頼性を高くすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、コイルばねがねじられるとともに外周方向延長部が変形することで線細工ばねにねじり荷重が蓄えられ、ねじり荷重により電動圧縮要素の回転が規制されるものであり、請求項２に記載の発明の効果に加えて、線細工ばねに生じる応力を分散させることで低減することができ、線細工ばねの寿命が長くなり、さらに信頼性を高くすることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、線細工ばねは、支持用コイルばねと一体に形成されたものであり、単一のばね線材から容易に形成することができるので、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明の効果に加えて、さらに部品数を増やすことなく生産性を良くすることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項記載の発明において、線細工ばねの外周方向延長部は曲線部を備え、前記曲線部の曲率は密閉容器の内周壁面の曲率よりも大きいものであり、密閉容器の内周壁面と外周方向延長部の曲線部の接触箇所が移動するので、線細工ばねのばね定数が変化し、ばね力が増大することで、電動圧縮要素の振れ回り量を大幅に抑制することができるとともに、線細工ばねおよび密閉容器が摩耗することを抑制できるので、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明の効果に加えて、さらに信頼性を高くすることができる。

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において、クランクシャフトは給油手段を備え、前記給油手段は潤滑油の少なくとも一部を密閉容器の内周壁面に供給するものであり、密閉容器の内周壁面と外周方向延長部の曲線部の接触箇所に給油することができるので、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明の効果に加えて、潤滑油が介在することで、接触箇所での擦れ音の発生を抑制するとともに、線細工ばねおよび密閉容器が摩耗することを抑制できるので、さらに騒音の増大を抑制し信頼性を高くすることができる。

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において、ねじり荷重の中心軸は、固定子と圧縮要素を締結するボルトの中心軸と同じであるものであり、部品数を少なくできるとともに輸送時に電動要素が密閉容器に接触を防止できるので、請求項１から６のいずれか一項に記載の発明の効果に加えて、さらにコストを低くすることができる。

以下、本発明による密閉型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が、この実施の形態によって本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における密閉型圧縮機の縦断面図、図２は、同実施の形態における密閉型圧縮機の密閉容器を切り欠いて内部構造を示した切欠き上面図、図３は、同実施の形態における密閉型圧縮機の線細工ばねの斜視図である。

図１から図３において、密閉容器１０１内に潤滑油１０２を貯留するとともに、電動要素１０３と圧縮要素１０４とで構成された電動圧縮要素１０５を収容している。

電動要素１０３は、回転子１１１と固定子１１２とで構成されている。

圧縮要素１０４は、略鉛直方向に配設され回転子１１１を固定した主軸部１１３と偏心軸部１１４とを備えたクランクシャフト１１５と、クランクシャフト１１５の主軸部１１３を軸支する軸受部１１６と圧縮室１１７を形成するシリンダ１１８を備えたブロック１１９と、連結手段１２０と、シリンダ１１８内を往復動するピストン１２１と、ディスチャージライン１２２とを備えている。

クランクシャフト１１５は給油手段１２３を備え、給油手段１２３は密閉容器１０１内に潤滑油１０２を飛散させるといった手段により、潤滑油１０２の少なくとも一部を密閉容器１０１の内周壁面１２４に供給するよう構成されている。

電動圧縮要素１０５は支持用コイルばね１３１によって弾性的に支持され、密閉容器１０１と電動圧縮要素１０５の密閉容器１０１近傍との間に、密閉容器１０１に対する電動圧縮要素１０５の回転を規制する線細工ばね１３２を配置している。

線細工ばね１３２は、支持用コイルばね１３１と一体に形成され、回転子１１１の回転方向（図２中の矢印方向）と反対向き（反時計方向）に巻かれたコイルばね１４１の一端１４２に延長された外周方向延長部１４３を形成し、他端１４４を密閉容器１０１のスナブバ１４５に圧入固定している。

そして、外周方向延長部１４３が密閉容器１０１と接触することで密閉容器１０１に対する電動圧縮要素１０５の回転を規制する際、コイルばね１４１がねじられるとともに外周方向延長部１４３が変形することで線細工ばね１３２にねじり荷重が蓄えられるように構成されている。

コイルばね１４１のねじり荷重の中心軸１６０は、固定子１１２と圧縮要素１０４を締結するボルト１４６の中心軸１６１と同じに構成されている。

また、線細工ばね１３２は、密閉容器１０１近傍である反シリンダ１１８側で圧縮行程時に偏心軸部１１４がある上方側（図２中の左上方）と、それに対向する位置（図２中の右下方）の回転方向に対して対向する２箇所に、線細工ばね１３２の外周方向延長部１４３と密閉容器１０１の内周壁面１２４との間に隙間を設けて配置している。

線細工ばね１３２の外周方向延長部１４３は曲線部１５０を備え、曲線部１５０の曲率は密閉容器１０１の内周壁面１２４の曲率よりも大きく構成されている。

以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

電動要素１０３の回転子１１１はクランクシャフト１１５を回転させ、偏心軸部１１４の回転運動が連結手段１２０を介してピストン１２１に伝えられることでピストン１２１はシリンダ１１８を往復運動する。それにより、冷媒ガスは冷却システム（図示せず）から圧縮室１１７内へ吸入、圧縮された後、ディスチャージライン１２２を通り再び冷却システムへと吐き出される。

密閉型圧縮機の電源が切れて停止する際ついて説明すると、回転子１１１と固定子１１２間の相互回転トルクが消滅するが、回転子１１１は慣性力によって回転を続け、圧縮行程に入った際に圧縮室１１７内で内圧が発生することでピストン１２１が押し戻される。このピストン１２１の反力によって、回転子１１１の回転は停止する。

その結果、回転子１１１の回転エネルギーはクランクシャフト１１５、連結手段１２０、ピストン１２１を経て、圧縮要素１０４へと伝達される。この振れ回りのエネルギーによって、電動圧縮要素１０５は回転方向と反回転方向に交互に振れ回りながら支持用コイルばね１３１のばね力によって、動きを規制され次第に減衰しながら静止する。

この際、吐出圧力および吸入圧力が高くなるほど、またピストン１２１の外径が大きい機種では回転している回転子１１１は急激に停止するため、電動圧縮要素１０５の振れ回り量が大きくなる。

振れ回りが大きい場合には、支持用コイルばね１３１のばね力に加えて、線細工ばね１３２の外周方向延長部１４３が密閉容器１０１の内周壁面１２４と接触し、コイルばね１４１がねじられるとともに外周方向延長部１４３が変形することで線細工ばね１３２にねじり荷重が蓄えられ、このねじり荷重により密閉容器１０１に対する電動圧縮要素１０５の回転を規制することができる。

そのため、密閉容器１０１と電動圧縮要素１０５とが当たることを防止し、停止する際の騒音の発生を抑制することができる。

また、線細工ばね１３２のねじり荷重を利用するため、線細工ばね１３２に生じる応力を分散して低減することができ、線細工ばねの寿命が長くなり、さらに信頼性を高くすることができる。

また、ディスチャージライン１２２の形状が回転子１１１の回転中心に対して非対称であるために生じる不均等なばね力や、電動圧縮要素１０５の重心の回転中心からのずれにより、電動圧縮要素１０５の振れ回りは回転運動のみでなく、並進方向の運動をする。

この並進方向の運動時においても、上述した通り、線細工ばね１３２が密閉容器１０１と接触して変形することでばね力（線細工ばね１３２に蓄えられるねじり荷重）が発生し、電動圧縮要素１０５の並進方向の振れ回り量を小さくすることができるので、線細工ばね１３２やディスチャージライン１２２等の部品の疲労破壊を防止して信頼性を高くすることができる。

また、電動圧縮要素１０５の回転運動の振れ回りを、回転子１１１の回転中心より離れた位置で外周方向延長部１４３が密閉容器１０１と接触し、変形することでばね力を発生するので、小さなばね力で回転方向の振れ回り量を抑制できるため、線細工ばね１３２やディスチャージライン１２２等の部品にかかる最大応力が低くなり、寿命が長くなるので、さらに信頼性を高くすることができる。

また、電動圧縮要素１０５の振れ回り量に応じて、外周方向延長部１４３の変形が大きくなると、他端１４４が圧入固定されているため、コイルばね１４１がねじられるとともに外周方向延長部１４３が変形することで線細工ばね１３２にねじり荷重が蓄えられる。

そのため線細工ばね１３２に生じる応力を分散することで低くすることができ、線細工ばね１３２の寿命を長く設定できるので、さらに信頼性を高くすることができる。

また、線細工ばね１３２は支持用コイルばね１３１と一体に単一のばね線材から容易に形成することができるので、さらに安価で生産性を良くすることができるとともに、部品数を増加させることがない。

また、曲線部１５０の曲率は密閉容器１０１の内周壁面１２４の曲率よりも大きくしているので、電動圧縮要素１０５の振れ回り量に応じて、密閉容器１０１の内周壁面１２４と外周方向延長部１４３の曲線部１５０との接触箇所は、コイルばね１４１の軸心へ近づく方向へと変化するので、線細工ばね１３２のばね定数が変化し、ばね力が増大することで、電動圧縮要素１０５の振れ回り量を大幅に抑制することができるとともに、外周方向延長部１４３と密閉容器１０１との接触箇所が擦れて摩耗することを防止できるので、さらに信頼性を高くすることができる。

また、クランクシャフト１１５は給油手段１２３を備えており、潤滑油１０２の少なくとも一部を密閉容器１０１の内周壁面１２４に供給するので、密閉容器１０１の内周壁面１２４と外周方向延長部１４３の曲線部１５０の接触箇所に給油することができるので、潤滑油１０２が介在することで、接触箇所での擦れ音の発生を抑制するとともに、線細工ばね１３２および密閉容器１０１が摩耗することを抑制できるので、さらに騒音の増大を抑制し信頼性を向上することができる。

また、ねじり荷重の中心軸１６０は、固定子１１２と圧縮要素１０４を締結するボルト１４６の中心軸１６１と同じであるとしているので、部品数を少なくできるとともに輸送時に電動要素１０３が密閉容器１０１に接触を防止できるので、さらにコストを低くすることができる。

本発明の密閉型圧縮機は、騒音の発生を抑制することができ、部品の疲労破壊を防止して信頼性を高くすることができるので、冷蔵庫以外にも自販機や空調機器の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の縦断面図 同実施の形態における密閉型圧縮機の内部構造を示す切欠き上面図 同実施の形態における密閉型圧縮機の線細工ばねの斜視図 従来の密閉型圧縮機のボア部を側面とした縦断面図 従来の密閉型圧縮機のボア部を正面とした縦断面図

符号の説明

１０１ 密閉容器
１０２ 潤滑油
１０３ 電動要素
１０４ 圧縮要素
１０５ 電動圧縮要素
１１１ 回転子
１１２ 固定子
１１５ クランクシャフト
１１６ 軸受部
１１７ 圧縮室
１１８ シリンダ
１１９ ブロック
１２１ ピストン
１２３ 給油手段
１２４ 内周壁面
１３１ 支持用コイルばね
１３２ 線細工ばね
１４１ コイルばね
１４３ 外周方向延長部
１４６ ボルト
１５０ 曲線部
１６０ ねじり荷重の中心軸
１６１ ボルトの中心軸

Claims (7)

1. 密閉容器内に潤滑油を貯留するとともに、電動要素と圧縮要素とで構成された電動圧縮要素を支持用コイルばねによって弾性的に支持し、前記電動要素は、回転子と固定子とで構成され、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、前記クランクシャフトを軸支する軸受部と圧縮室を形成するシリンダを備えたブロックと、前記シリンダ内を往復動するピストンとを備えるとともに、前記密閉容器と前記電動圧縮要素の前記密閉容器近傍との間に、前記密閉容器に対する前記電動圧縮要素の回転を規制する線細工ばねを配置した密閉型圧縮機。
2. 線細工ばねは、回転子の回転方向と反対向きに巻かれたコイルばねの一端が延長された外周方向延長部を形成し、前記外周方向延長部が前記密閉容器と接触することで前記密閉容器に対する電動圧縮要素の回転を規制する請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. コイルばねがねじられるとともに外周方向延長部が変形することで線細工ばねにねじり荷重が蓄えられ、ねじり荷重により電動圧縮要素の回転が規制される請求項２に記載の密閉型圧縮機。
4. 線細工ばねは、支持用コイルばねと一体に形成された請求項１から３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
5. 線細工ばねの外周方向延長部は曲線部を備え、前記曲線部の曲率は密閉容器の内周壁面の曲率よりも大きい請求項１から４のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
6. クランクシャフトは給油手段を備え、前記給油手段は潤滑油の少なくとも一部を密閉容器の内周壁面に供給する請求項１から５のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
7. ねじり荷重の中心軸は、固定子と圧縮要素を締結するボルトの中心軸と同じである請求項１から６のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。

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