JP2013124572A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】電動要素１０５の銅損の発生を抑えて効率低下を抑制し、効率の高い密閉型圧縮機を提供することを目的とする。
【解決手段】シャフト１２３の主軸部１２５の外周に、給油管１３１と連通し回転子１４３の上部に開口する一端を設けたオイル溝１３５を形成することで、回転子１４３の上部よりオイル１１１を電動要素１０３に飛散させ冷却し、銅損の発生を抑えて電動要素１０３の効率低下を抑制することができるので、効率の高い密閉型圧縮機を提供することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、主に家庭用冷蔵庫等に用いられる密閉型圧縮機に関するものである。

近年、省エネルギーの観点から高効率化と、エコロジーの観点から高信頼性、長寿命化が求められている。

従来、この種の密閉型圧縮機としては、圧縮要素の鉛直方向上側に動力源である電動要素を備えたものとして、回転子上方にプロペラ状のファンを備え、固定子に放熱フィンを形成したものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、圧縮要素の鉛直方向下側に電動要素を備えたものとして、シャフトの上端から噴出したオイルの流路をコントロールしたものがある（例えば、特許文献２参照）。

以下、図面を参照しながら特許文献１及び２に示した従来の圧縮機について説明する。

図５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５において、密閉容器１内には、鉛直方向上側に位置し動力源である電動要素３と、鉛直方向下側に位置しこの電動要素３により駆動される圧縮要素５と、が複数のスプリング７によって弾性的に保持され、底部にはオイル９を貯留し、冷媒ガス１０が封入されている。

圧縮要素５は、圧縮室１１と軸受部１３を形成するシリンダブロック１５と、圧縮室１１内に往復自在に嵌入されたピストン１７と、軸受部１３に軸支され外周に螺旋状のオイル溝１９を有する主軸部２１及びその下方に形成された偏芯軸部２３からなるシャフト２５と、偏芯軸部２３とピストン１７を連結するコンロッド２７と、偏芯軸部２３下端に配置された給油管３１と、を備えている。

また、シャフト２５の主軸部２１の上方には、プロペラ状のファン２９を備えている。

電動要素３は、固定子３３と回転子３５から構成されている。

固定子３３は、シリンダブロック１５の上方に固定され、積層鋼板から形成されたコア３７に巻線３９を巻回して形成され、外周形状が異なる２種類の鋼板を交互に積層させることで、コア３７の外側に放熱フィン部４１を形成している。

回転子３５は、珪素鋼板を積層して形成され、シャフト２５の主軸部２１に焼嵌め等で固定されている。

以上のように構成された従来の圧縮機について、以下その動作を説明する。

電動要素３に通電されると、回転子３５は回転しこれに伴ってシャフト２５が回転し、偏芯軸部２３の運動がコンロッド２７を介してピストン１７に伝わることでピストン１７はシリンダ１１内で往復運動を行い、圧縮要素５が所定の圧縮動作を行なう。

この際、電動要素３に通電されると通電電流により、コイル電気抵抗で発生する発熱、
すなわち銅損を生じるが、固定子３３のコア３７外側に形成した放熱フィン部４１から放熱し、電動要素３の温度上昇を抑制させることで、銅損の発生を抑制する。

さらに、また、回転子３５の回転に伴ってシャフト２５が回転するため、シャフト２５の主軸部２１の上方に設けられたプロペラ状のファン２９が回転し、冷媒ガス１０を攪拌するため、放熱フィン部４１から放熱され滞留している熱を冷媒ガス１０により分散させることで、固定子３３の冷却が促進され、電動要素３の効率低下を抑制している。

図６は、特許文献２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６において、密閉容器４３内には底部４５にオイル４７が滞留し、シリンダブロック４８を備えた圧縮要素４９の鉛直方向下側に電動要素５１を備えた電動圧縮要素５３が弾性的に取り付けられている。シャフト５５の下端５７は、オイル４７に浸かり電動要素５１により回転する。

以上のような構成によって、密閉型圧縮機が運転を始めると、電動要素５１によりシャフト５５が回転し、オイル４７はシャフト５５の下端５７から吸い上げられ上端５９から噴出し、密閉容器４３やシリンダブロック４８等へ降り掛けられ、オイル４７は流路をコントロールされながら、密閉容器４３の底部４５に流れ落ちる。

特開２００８−５０９９５号公報 特許第３６７７４１２号公報

しかしながら、前記従来の構成では、圧縮要素の鉛直方向上側に電動要素を備えたものは、放熱フィンを形成するために外周形状が異なる２種類の鋼板を交互に積層させる必要があるため、固定子の組立が煩雑で工数が掛かり、生産性が低いといった課題があった。

また、プロペラ状のファンを主軸部上方に取り付けるため、追加部材が必要となることで余分な製造コストが掛かるほか、取り付けスペースの確保が必要となり、圧縮機の全高が高くなり小型化の妨げとなっていた。

さらに、放熱フィン部で滞留している熱の分散に気体である冷媒ガスを使用しているため、放熱フィン部から冷媒ガスへの熱伝達率が小さく、放熱される熱量が小さいため十分大きな放熱効果が得られにくいといった課題も有していた。

また、圧縮要素の鉛直方向下側に電動要素を備えたものは、電動要素を冷却できる潤沢なオイルをシャフトから直接供給できないため、オイルによる冷却効果を得ることが困難であった。

さらに、シャフトから直接電動要素へオイルを供給できるようにするためには、設計面での対応が複雑となり、実現が困難であるという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、製造コストを抑えて電動要素の温度上昇を抑制し、生産性が高く、効率の高い圧縮機を提供することを目的とする。

前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、シャフトの主軸部外周に、給油管と連通し回転子の上部に開口する一端を設けたオイル溝を形成したもので、オイル溝によって搬送されたオイルを回転子の上部から電動要素に飛散させることによって電動要素を冷却し銅損の発生を抑えるので、電動要素の効率低下を抑制することができるという作用を有する。

本発明の密閉型圧縮機は、電動要素を冷却し温度上昇を抑制できるため、効率の高い密閉型圧縮機を提供することができる。

本発明の実施の形態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シャフトの斜視図 同実施の形態におけるシャフトの要部詳細図 同実施の形態におけるシャフトの図３のＡ−Ａ’線断面図 従来の密閉型圧縮機の縦断面図 従来の密閉型圧縮機の縦断面図

請求項１に記載の発明は、密閉容器内にオイルを貯留するとともに、鉛直方向上側に位置し動力源である固定子及び回転子からなる電動要素と、鉛直方向下側に位置し電動要素によって駆動される圧縮要素と、を収容し、圧縮要素は、圧縮室を形成するシリンダブロックと、圧縮室内に往復自在に嵌入されたピストンと、主軸部及び偏芯軸部からなるシャフトと、偏芯軸部とピストンを連結するコンロッドと、偏芯軸部下端に連結され遠心ポンプ作用を有する給油管と、主軸部を軸支する軸受部と、を有し、シャフトの主軸部外周に、給油管と連通し回転子の上部に開口する一端を設けたオイル溝を形成したことにより、回転子の上部よりオイル溝によって搬送されたオイルを電動要素に飛散させることとなり、電動要素の発熱を抑え銅損の発生を抑制することができ、電動要素の効率低下を抑制することができるほか、追加部材不要で容易に実現可能であるため、製造コストを抑え生産性の高い、高効率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に記載の発明において、前記オイル溝は、機械加工によって形成されたことにより、ばらつきの小さいオイル溝の断面形状を得ることとなり、電動要素へのオイル飛散量のばらつきを抑えることができるため、安定したオイル飛散量の確保が容易になり、請求項１に記載の発明の効果に加えて、さらに信頼性の高く、効率の高い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から請求項２に記載の発明において、前記オイル溝は、一部が未加工部を有する鋳肌溝で構成したことにより、鋳物素材自体の形状を利用してオイル溝の一部を構成することとなり、オイル溝の機械加工時間を短縮することができるため、生産リードタイムを向上でき、請求項１に記載の発明の効果に加えて、さらに生産性が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３に記載の発明において、前記鋳肌溝は、前記シャフトの軸方向と同一方向に形成されるとともに、前記シャフト回転方向に対して遅れ側が１度以上の傾斜を有したことにより、シャフトの鋳物素材生産時の抜き方向を、シャフトの軸方向と一致させることとなり、鋳物素材生産時の歩留まりをさらに向上させることができるため、請求項３に記載の発明の効果に加えて、さらに生産性の高い圧縮機を提供することができる。

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シャフトの斜視図、図３は、同実施の形態におけるシャフトの要部詳細図、図４は、同実施の形態におけるシャフトの図３のＡ−Ａ’線断面図である。

図１から図４において、密閉容器１０１内には、鉛直方向上側に位置し動力源である電動要素１０３と鉛直方向下側に位置する圧縮要素１０５とを一体化した電動圧縮要素１０７が、複数のサスペンションスプリング１０９を介して弾性的に支持されて収容され、底部にはオイル１１１を貯留し、冷媒ガス１１３が封入されている。

次に、圧縮要素１０５の詳細を以下に説明する。

圧縮要素１０５は、圧縮室１１５と軸受部１１７を形成するシリンダブロック１１９と、圧縮室１１５内に往復自在に嵌入されたピストン１２１と、軸受部１１７に軸支されたシャフト１２３と、を備えている。

シャフト１２３は、主軸部１２５及びその下方に形成された偏芯軸部１２７からなり、偏芯軸部１２７には、ピストン１２１と連結するコンロッド１２９と、偏芯軸部１２７の下端に配置された給油管１３１と、を備えている。

また、シャフト１２３の主軸部１２５の外周には、偏芯軸部１２７内に設けられた連通孔１３３を介して、給油管１３１と連通するオイル溝１３５が形成されている。

オイル溝１３５は、直線状の鋳肌溝１３７と螺旋状の螺旋溝１３９が連結して構成されており、鋳肌溝１３７はシャフト１２３の軸方向と同一方向に形成され、未加工部を含む鋳肌面を有しており、また、螺旋溝１３９は機械加工によって形成されている。

また、さらに鋳肌溝１３７は、シャフト１２３の回転方向に対して遅れ側の傾斜角Ｂが１度以上となる傾斜１４０を有しており、一端は回転子１４３の端面から上方に開口している。

電動要素１０３は、固定子１４１と回転子１４３とから構成されている。

固定子１４１は、シリンダブロック１１９の上方に固定され、同一外周形状の珪素鋼板を積層してなるコアに巻線が旋巻されている。

回転子１４３は、珪素鋼板を積層して形成され、シャフト１２３の主軸部１２５に焼嵌め等で固定されている。

以上のように構成された密閉型圧縮機において、以下その動作を説明する。

商用電源によって電動要素１０３に通電されると、回転子１４３は回転し、これに伴ってシャフト１２３が回転し、偏芯軸部１２７の運動がコンロッド１２９を介してピストン１２１に伝わることでピストン１２１は圧縮室１１５内で往復運動を行い、圧縮要素１０５が所定の圧縮動作を行う。

シャフト１２３が回転することにより、給油管１３１内でオイル１１１に油圧が発生し
、遠心ポンプ作用によって、オイル１１１は給油管１３１、偏芯軸部１２７の連通孔１３３内を上昇する。

上昇したオイル１１１は、主軸部１２５のオイル溝１３５へ流入し粘性ポンプ作用によって螺旋溝１３９、鋳肌溝１３７を通りさらに上昇し、オイル溝１３５の開口端である回転子１４３の上部まで搬送される。

オイル１１１は、上部へ搬送しながら各摺動部へ給油を行うことで、シリンダとピストン１２１間のシール性、冷却性、及び潤滑性等を良好にして、効率、信頼性を向上している。

ここで、電動要素１０３に通電されると、通電電流によりコイル電気抵抗で発生する発熱、すなわち銅損を生じる。

本実施の形態によれば、オイル溝１３５を回転子１４３の上部まで形成したことによって、開口端から流出したオイル１１１が、回転子１４３の中心近傍から遠心力によって固定子１４１の巻線やコアに向かって全周に飛散する。

飛散したオイル１１１の温度は、電動要素１０３の温度よりも低いため、巻線等の電動要素１０３に付着したオイル１１１が、コイル電気抵抗で発生した熱を吸熱することで、電動要素１０３の温度上昇を抑制している。

コイル電気抵抗で発生する発熱は、銅損であるため、電動要素１０３の温度上昇を抑制すれば銅損の発生も抑制でき、電動要素１０３の効率が低下せず高効率の圧縮機を提供することができる。

また、電動要素１０３の吸熱媒体として、熱伝達率の高いオイル１１１を利用することで、吸熱効果を向上させることができるため、飛散したオイル１１１が少量であっても十分な吸熱量を確保でき、温度上昇の抑制効果を得ることができる。

さらに、温度上昇抑制手段として、オイル１１１を利用することによって、余分な部品を必要とせず追加部材が一切不要となり、尚且つ実現が容易であるため、製造コストを低減し、高い生産性を確保することができる。

また、オイル溝１３５の一部を、未加工部を有する鋳肌溝１３７とすることで、オイル溝１３５すべてを機械加工で形成する必要がないため、加工時間を短縮することができ、生産リードタイムを向上させることができる。

さらに、鋳肌溝１３７は、シャフト１２３の軸方向と同一方向に形成しており、シャフト１２３の回転方向に対して遅れ側の傾斜角Ｂを鋳物の生産時に必要最低限の抜き角度１度以上を確保しているので、シャフト１２３の鋳物素材生産時の抜き方向と一致させることで、鋳物素材生産時の歩留まりを向上させることができるため、鋳物素材の生産リードタイムを向上し、高い生産性を確保している。

また、本実施の形態では、オイル溝１３５の一部として鋳肌溝１３７を利用したが、鋳肌溝１３７の代わりに機械加工によって形成した場合には、オイル溝１３５の断面積が安定し、電動要素１０３への飛散オイル量のばらつきを低減することで、安定したオイル１１１による吸熱効果を得ることができるため、信頼性をさらに向上し、効率の高い圧縮機を提供することができる。

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に適用できる。

１０１ 密閉容器
１０３ 電動要素
１０５ 圧縮要素
１１１ オイル
１１５ 圧縮室
１１７ 軸受部
１１９ シリンダブロック
１２１ ピストン
１２３ シャフト
１２５ 主軸部
１２７ 偏芯軸部
１２９ コンロッド
１３１ 給油管
１３５ オイル溝
１３７ 鋳肌溝
１４０ 傾斜
１４１ 固定子
１４３ 回転子

Claims (4)

1. 密閉容器内にオイルを貯留するとともに、鉛直方向上側に位置し動力源である固定子及び回転子からなる電動要素と、鉛直方向下側に位置し前記電動要素によって駆動される圧縮要素と、を収容し、前記圧縮要素は、圧縮室を形成するシリンダブロックと、前記圧縮室内に往復自在に嵌入されたピストンと、主軸部及び偏芯軸部からなるシャフトと、前記偏芯軸部と前記ピストンを連結するコンロッドと、前記偏芯軸部下端に連結され遠心ポンプ作用を有する給油管と、前記主軸部を軸支する軸受部と、を有し、前記シャフトの前記主軸部外周に、前記給油管と連通し前記回転子の上部に開口する一端を設けたオイル溝を形成した密閉型圧縮機。
2. 前記オイル溝は、機械加工によって形成された請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記オイル溝は、一部が未加工部を有する鋳肌溝で形成された請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
4. 前記鋳肌溝は、前記シャフトの軸方向と同一方向に形成されるとともに、前記シャフト回転方向に対して遅れ側が１度以上の傾斜を有する請求項３に記載の密閉型圧縮機。