JP2013124573A - レシプロ式密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】レシプロ式密閉型圧縮機の電動要素の温度を低減し高効率のレシプロ式密閉型圧縮機を提供する。
【解決手段】固定子１３９および回転子１５９を備えた電動要素１０３と、電動要素１０３によって駆動される圧縮要素１０５と、が密閉容器１０１内に収納され、回転子１５９は上端面に半径方向に沿って放射状に形成された複数の前向き羽根１６１を備えたことにより、前向き羽根１６１が遠心送風機構として機能することとなり、回転子１５９と固定子１３９の放熱を促進させることで、より効率の高いレシプロ式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、主に家庭用の電気冷凍冷蔵庫などに使用されるレシプロ式密閉型圧縮機に関し、詳しくは、そこに用いられる部品の構成によるものである。

従来、この種のレシプロ式密閉型圧縮機は、密閉容器内に固定子および回転子からなる電動要素と、電動要素によって駆動される圧縮要素と、を収納したものであり、近年、省エネルギーの観点から高効率化が、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（例えば、特許文献１参照）。

以下、図面を参照しながら前記従来のレシプロ式密閉型圧縮機について説明する。

図９は、特許文献１に記載された従来のレシプロ式密閉型圧縮機の縦断面図、図１０は、同文献１に記載された従来の固定子の斜視図、図１１は、同文献１に記載された従来の回転子の斜視図を示したものである。

図９から図１１において、密閉容器１内には、電動要素３と圧縮要素５とを一体化した電動圧縮要素７が、複数のサスペンションスプリング９を介して弾性的に支持されて収容され、底部にはオイル１１を貯留し、冷媒ガス１３が封入されている。

次に、圧縮要素５の詳細を以下に説明する。

圧縮要素５は、シリンダ１５と軸受部１７を形成するブロック１９とシリンダ１５内に往復自在に嵌入されたピストン２１と軸受部１７に軸支され外周に螺旋溝２３を有する主軸部２５、及び、その下方に形成された偏芯部２７からなるクランクシャフト２９を備えている。クランクシャフト２９の偏芯部２７には、ピストン２１を連結するコンロッド３１と偏芯部下端３３に配置された給油管３５とを備えている。

また、クランクシャフト２９の主軸部２５の上方には、プロペラ状のファン３７を備えている。

次に電動要素３の詳細を以下に説明する。

固定子３９は、積層鋼板から形成されたコア４１に巻線４３を巻回して形成され、外周形状が相互に一致する４箇所以上の共通の外周部位４５を有する外周形状が異なる二種類の鋼板４７、４９には、鋼板４７、４９が相互に重なり合う共通の外周部位４５は溶接５５で固定され、ボルト５７でブロック１９へ取り付け固定され、コア４１の外側に放熱フィン部５３を形成し構成している。

また、回転子５９は、クランクシャフト２９の主軸部２５に焼嵌め等で固定されている。

以上のように構成されたレシプロ式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３に通電されると、回転子５９は回転し、これに伴ってクランクシャフト２９が回転し、偏芯部２７の運動がコンロッド３１を介してピストン２１に伝わることでピストン２１はシリンダ１５内で往復運動を行い、圧縮要素５が所定の圧縮
動作を行う。

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。

ここで、電動要素３である固定子３９は外周形状が異なる２種類の鋼板４７、４９を交互に積層させることで、コア４１の外側に放熱フィン部５３を形成しているので、通電電流によりコイル電気抵抗で発生する発熱を放熱フィン部５３から放熱することで放熱力を向上させている。

さらに、また、回転子５９の回転に伴ってクランクシャフト２９が回転するため、クランクシャフト２９の主軸部２５の上方に設けられたプロペラ状のファン３７が回転し、冷媒ガス１３を攪拌するため、放熱フィン部５３から放熱され滞留している熱を冷媒ガス１３により分散させることで、固定子３９が、より効果的に冷却され、さらに高効率のレシプロ式密閉型圧縮機を提供することができる。

特開２００８−５０９９５号公報

しかしながら、前記従来の構成では、固定子３９は外周形状が異なる２種類の鋼板４７、４９を交互に積層させることで、コア４１の外側に放熱フィン部５３を形成しているので、従来よりも大きな固定子となり、使用する鋼板の量が多くなり、材料費が高くなり、さらに重量も重くなるといった課題があった。

また、プロペラ状のファン３７を使用するため、材料費が高くなり、さらにレシプロ式密閉型圧縮機の全高が高くなるといった課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、電動要素の温度を低減し高効率のレシプロ式密閉型圧縮機を安価に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、本発明のレシプロ式密閉型圧縮機は、回転子において、半径方向に沿って放射状に形成された複数の前向き羽根を用いた遠心送風機構を備えたもので、回転子が回転することで、回転子付近の冷媒を循環させることができ、回転子と固定子の放熱力を向上させることができる。

本発明のレシプロ式密閉型圧縮機は、回転子と固定子の放熱力を向上させることができるので、回転子と固定子の温度を低減できるため、高効率のレシプロ式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１におけるレシプロ式密閉型圧縮機の縦断面図 同実施の形態における回転子の斜視図 本発明の実施の形態２におけるレシプロ式密閉型圧縮機の縦断面図 同実施の形態における回転子の斜視図 同実施の形態における回転子の変形例を説明する斜視図 同実施の形態における回転子の他の変形例を説明する斜視図 本発明の実施の形態３におけるレシプロ式密閉型圧縮機の縦断面図 同実施の形態における回転子の斜視図 従来のレシプロ式密閉型圧縮機の縦断面図 従来の固定子の斜視図 従来の回転子の斜視図

請求項１に記載の発明は、固定子および回転子を備えた電動要素と、前記電動要素によって駆動される圧縮要素と、が密閉容器内に収納され、前記回転子は遠心送風機構が設けられ、前記遠心送風機構は、複数の前向き羽根を前記回転子の上側に形成することにより、遠心送風機構が冷媒を循環させることとなり、回転子と固定子の放熱が促進されるため、放熱力を向上させることで回転子と固定子の温度を低減できるため、高効率のレシプロ式密閉型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、前記遠心送風機構は、複数の前向き羽根を前記回転子の上側と下側とに形成したことにより、回転子と固定子の放熱力が更に増し、放熱力を更に向上させることで、請求項１に記載の発明の効果に加えて、更に高効率のレシプロ式密閉型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２のいずれか一項に記載の発明において、前記遠心送風機構は、複数の羽根を後向き羽根、もしくは、径向き羽根としたことにより、回転子と固定子の放熱力を向上させることで、請求項１から２のいずれか一項に記載の発明と同様に、高効率のレシプロ式密閉型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のいずれか一項に記載の発明において、前記遠心送風機構は、前記回転子に備えている複数の羽根を、さらに円板で覆ったことにより、回転子の遠心送風機構により発生する送風の方向を、固定子の巻線に集中させることができ、固定子の放熱力が更に増し、放熱力を更に向上させることとなり、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、更に高効率のレシプロ式密閉型圧縮機を提供することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、前記遠心送風機構は、前記回転子に備えている複数の羽根に、送風方向を規制する部材を設けたことにより、回転子の遠心送風機構により発生する送風の方向を、固定子の巻線に集中させることができ、固定子の放熱力が更に増し、放熱力を更に向上させることとなり、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、更に高効率のレシプロ式密閉型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におけるレシプロ式密閉型圧縮機の縦断面図、図２は、同実施の形態における回転子の斜視図である。

図１から図２において、密閉容器１０１内には、電動要素１０３と圧縮要素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、シリンダ１１５と軸受部１１７を形成するブロック１１９とシリンダ１１５内に往復自在に嵌入されたピストン１２１と軸受部１１７に軸支され外周に螺旋溝１２３を有する主軸部１２５、及び、その下方に形成された偏芯部１２７からなるクランクシャフト１２９を備えている。クランクシャフト１２９の偏芯部１２７には、ピストン１２１を連結するコンロッド１３１と偏芯部下端１３３に配置された給油管１３５を備えている。

次に電動要素１０３の詳細を以下に説明する。

固定子１３９は、ブロック１１９の上方に固定され、同一形状の積層鋼板から形成されたコア１４１に巻線１４３を巻回して形成されている。

回転子１５９は、クランクシャフト１２９の主軸部１２５に焼嵌め等で固定され、回転子１５９は上端面に半径方向に沿って放射状に形成された複数の前向き羽根１６１を備えている。

以上のように構成されたレシプロ式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１５９は回転し、これに伴ってクランクシャフト１２９が回転し、偏芯部１２７の運動がコンロッド１３１を介してピストン１２１に伝わることで、ピストン１２１はシリンダ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。

この際、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。

ここで、本実施の形態によれば、電動要素１０３である回転子１５９は、上端面に半径方向に沿って放射状に形成された複数の前向き羽根１６１を備えることで、回転子１５９が回転することで前向き羽根１６１が遠心送風機構として機能することにより、冷媒ガス１１３が密閉容器１０１内を循環し、回転子１５９と固定子１３９の放熱を促進させる。

コイル電気抵抗で発生する発熱は銅損であり、温度が下がれば銅損は低下するため、電動要素１０３の効率が上がり、高効率のレシプロ式密閉型圧縮機を提供することができる。

本実施の形態によれば、回転子１５９の金型を変更するだけで前向き羽根１６１を形成できるので、安価で生産性の高いレシプロ式密閉型圧縮機を提供することができる。

また、回転子１５９と固定子１３９の放熱を促進させることで、電動要素１０３の長期的な劣化を軽減することができ、高い信頼性を備えたレシプロ式密閉型圧縮機を提供することができる。

図５は、同実施の形態における回転子の変形例を説明する斜視図、図６は、同実施の形態における回転子の他の変形例を説明する斜視図である。

なお、本発明の実施の形態においては、回転子１５９の上端面に半径方向に沿って放射状に形成された複数の前向き羽根１６１を備えて遠心送風機構を設けたが、図５に示すように後向き羽根２６５、もしくは、図６に示すように径向き羽根２６９を用いて遠心送風機構を設けても、同様の作用効果が得られるものである。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２におけるレシプロ式密閉型圧縮機の縦断面図、図４は同実施の形態における回転子の斜視図である。

図３から図４において、密閉容器２０１内には、電動要素２０３と圧縮要素２０５とを一体化した電動圧縮要素２０７が、複数のサスペンションスプリング２０９を介して弾性的に支持されて収容され、底部にはオイル２１１を貯留し、冷媒ガス２１３が封入されている。

次に、圧縮要素２０５の詳細を以下に説明する。

圧縮要素２０５は、シリンダ２１５と軸受部２１７を形成するブロック２１９とシリンダ２１５内に往復自在に嵌入されたピストン２２１と軸受部２１７に軸支され外周に螺旋溝２２３を有する主軸部２２５、及び、その下方に形成された偏芯部２２７からなるクランクシャフト２２９を備えている。クランクシャフト２２９の偏芯部２２７には、ピストン２２１を連結するコンロッド２３１と偏芯部下端２３３に配置された給油管２３５を備えている。

次に電動要素２０３の詳細を以下に説明する。

固定子２３９は、ブロック２１９の上方に固定され、同一形状の積層鋼板から形成されたコア２４１に巻線２４３を巻回して形成されている。

回転子２５９は、クランクシャフト２２９の主軸部２２５に焼嵌め等で固定され、回転子２５９は上端面に半径方向に沿って放射状に形成された複数の前向き羽根２６１を、下端面に半径方向に沿って放射状に形成された複数の前向き羽根２６３を備えている。

以上のように構成されたレシプロ式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２０３に通電されると、回転子２５９は回転し、これに伴ってクランクシャフト２２９が回転し、偏芯部２２７の運動がコンロッド２３１を介してピストン２２１に伝わることでピストン２２１はシリンダ２１５内で往復運動を行い、圧縮要素２０５が所定の圧縮動作を行う。

この際、電動要素２０３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。

ここで、本実施の形態によれば、電動要素２０３である回転子２５９は上端面に半径方向に沿って放射状に形成された複数の前向き羽根２６１を、下端面に半径方向に沿って放射状に形成された複数の前向き羽根２６３を備えることで、回転子２５９が回転することで前向き羽根２６１、２６３が遠心送風機構として機能することにより、冷媒ガス２１３が密閉容器２０１内を循環し、回転子２５９と固定子２３９の放熱を促進させる。コイル電気抵抗で発生する発熱は銅損であり、温度が下がれば銅損は低下するため、電動要素２０３の効率が上がり、高効率のレシプロ式密閉型圧縮機を提供することができる。

本実施の形態によれば、回転子２５９の金型を変更するだけで前向き羽根２６１、２６３を形成できるので、安価で生産性の高いレシプロ式密閉型圧縮機を提供することができる。

また、回転子２５９と固定子２３９の放熱を促進させることで、電動要素２０３の長期
的な劣化を軽減することができ、高い信頼性を備えたレシプロ式密閉型圧縮機を提供することができる。

なお、本発明の実施の形態２においては、回転子２５９の上端面に半径方向に沿って放射状に形成された複数の前向き羽根２６１を、下端面に半径方向に沿って放射状に形成された複数の前向き羽根２６３を備えて遠心送風機構を設けたが、
図５に示すように後向き羽根２６５、２６７、もしくは、図６に示すように径向き羽根２６９、２７１を用いて遠心送風機構を設けても、同様の作用効果が得られるものである。

（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３におけるレシプロ式密閉型圧縮機の縦断面図、図８は同実施の形態における回転子の斜視図である。

図７から図８において、密閉容器３０１内には、電動要素３０３と圧縮要素３０５とを一体化した電動圧縮要素３０７が、複数のサスペンションスプリング３０９を介して弾性的に支持されて収容され、底部にはオイル３１１を貯留し、冷媒ガス３１３が封入されている。

次に、圧縮要素３０５の詳細を以下に説明する。

圧縮要素３０５は、シリンダ３１５と軸受部３１７を形成するブロック３１９とシリンダ３１５内に往復自在に嵌入されたピストン３２１と軸受部３１７に軸支され外周に螺旋溝３２３を有する主軸部３２５、及び、その下方に形成された偏芯部３２７からなるクランクシャフト３２９を備えている。クランクシャフト３２９の偏芯部３２７には、ピストン３２１を連結するコンロッド３３１と偏芯部下端３３３に配置された給油管３３５を備えている。

次に電動要素３０３の詳細を以下に説明する。

固定子３３９は、ブロック３１９の上方に固定され、同一形状の積層鋼板から形成されたコア３４１に巻線３４３を巻回して形成されている。

回転子３５９は、クランクシャフト３２９の主軸部３２５に焼嵌め等で固定され、回転子３５９は上端面に半径方向に沿って放射状に形成された複数の前向き羽根３６１を備え、さらに前向き羽根３６１に蓋をするような形で、円板３７５を備えている。

以上のように構成されたレシプロ式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３０３に通電されると、回転子３５９は回転し、これに伴ってクランクシャフト３２９が回転し、偏芯部３２７の運動がコンロッド３３１を介してピストン３２１に伝わることでピストン３２１はシリンダ３１５内で往復運動を行い、圧縮要素３０５が所定の圧縮動作を行う。

この際、電動要素３０３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。

ここで、本実施の形態によれば、電動要素３０３である回転子３５９は上端面に半径方向に沿って放射状に形成された複数の前向き羽根３６１を備え、さらに前向き羽根３６１に蓋をするような形で、円板３７５を備えることで、回転子３５９が回転することで前向き羽根３６１が遠心送風機構として機能することにより、冷媒ガス３１３を円板３７５の
穴３７７とクランクシャフト３２９との間から吸入し、前向き羽根３６１の隙間から固定子３３９の巻線３４３に集中的に送風し、回転子３５９と固定子３３９の放熱を促進させる。コイル電気抵抗で発生する発熱は銅損であり、温度が下がれば銅損は低下するため、電動要素３０３の効率が上がり、高効率のレシプロ式密閉型圧縮機を提供することができる。

本実施の形態によれば、円板３７５を備えることで、送風効率が上がり、さらに高効率のレシプロ式密閉型圧縮機を提供することができる。

また、回転子３５９と固定子３３９の放熱を促進させることで、電動要素３０３の長期的な劣化を軽減することができ、高い信頼性を備えたレシプロ式密閉型圧縮機を提供することができる。

なお、本発明の実施の形態３においては、回転子３５９の上端面に半径方向に沿って放射状に形成された複数の前向き羽根３６１に蓋をするような形で、円板３７５を備えることで、遠心送風機構の送風方向を、固定子３３９の巻線３４３に集中的に送風させたが、遠心送風機構の送風方向を規制する部材を設けても、同様の作用効果が得られるものである。

以上のように、本発明にかかるレシプロ式密閉型圧縮機は、高効率が可能となるので、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レシプロ式密閉型圧縮機等の用途にも適用できる。

１０１、２０１、３０１ 密閉容器
１０３、２０３、３０３ 電動要素
１０５、２０５、３０５ 圧縮要素
１０７、２０７、３０７ 電動圧縮要素
１０９、２０９、３０９ サスペンションスプリング
１１１、２１１、３１１ オイル
１１３、２１３、３１３ 冷媒ガス
１１５、２１５、３１５ シリンダ
１１７、２１７、３１７ 軸受部
１１９、２１９、３１９ ブロック
１２１、２２１、３２１ ピストン
１２３、２２３、３２３ 螺旋溝
１２５、２２５、３２５ 主軸部
１２７、２２７、３２７ 偏芯部
１２９、２２９、３２９ クランクシャフト
１３１、２３１、３３１ コンロッド
１３３、２３３、３３３ 偏芯部下端
１３５、２３５、３３５ 給油管
１３９、２３９、３３９ 固定子
１４１、２４１、３４１ コア
１４３、２４３、３４３ 巻線
１５９、２５９、３５９ 回転子
１６１、２６１、２６３、３６１ 前向き羽根
２６５、２６７ 後向き羽根
２６９、２７１ 径向き羽根
３７５ 円板
３７７ 穴

Claims (5)

1. 固定子および回転子を備えた電動要素と、前記電動要素によって駆動される圧縮要素と、が密閉容器内に収納され、前記回転子は遠心送風機構が設けられ、前記遠心送風機構は、複数の前向き羽根を前記回転子の上側に形成したレシプロ式密閉型圧縮機。
2. 前記遠心送風機構は、複数の前向き羽根を前記回転子の上側と下側とに形成した請求項１に記載のレシプロ式密閉型圧縮機。
3. 前記遠心送風機構は、複数の羽根を後向き羽根、もしくは、径向き羽根とした請求項１または２に記載のレシプロ式密閉型圧縮機。
4. 前記遠心送風機構は、前記回転子に備えている複数の羽根を、さらに円板で覆った請求項１から３のいずれか一項に記載のレシプロ式密閉型圧縮機。
5. 前記遠心送風機構は、前記回転子に備えている複数の羽根に、送風方向を規制する部材を設けた請求項１から３のいずれか一項に記載のレシプロ式密閉型圧縮機。