JP2017145787A - 密閉型圧縮機およびそれを用いた冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】全高が低く、高効率な密閉型圧縮機およびそれを用いた冷凍装置の提供。【解決手段】密閉容器１０２内に、冷媒ガスとオイルを封入するとともに、電動要素１０４と前記電動要素によって駆動される圧縮要素１０６を収容し、前記圧縮要素と電動要素との間の隙間に前記電動要素を構成する回転子１５０と共に回転して固定子の周りの前記冷媒ガスの通気を促進するブレード１６６を設けた構成としてある。これにより、電動要素１０４が駆動すると回転子１５０の回転に伴いブレード１６６が周りの冷媒ガスを巻き込み、固定子１５２の周りの冷媒ガスの通気が促進されるので、固定子１５２のコイル１６２の放熱が良化し、コイル１６２の温度上昇が抑制され、電動要素１０４の効率低下を抑制し、全高を低く抑制しつつ高効率化を図ることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、密閉型圧縮機およびそれを用いた冷凍冷蔵庫やショーケース等の冷凍装置に関するものである。

近年、食材の多様化にともない冷凍冷蔵庫の大容量化要望が強まっており、冷凍冷蔵庫の外観寸法はそのままで庫内容積を広げるための工夫が施されている。その１つの方法として、密閉型圧縮機を収納する機械室の縮小化が進められており、冷凍冷蔵庫やその他の冷凍サイクル装置等に使用される密閉型圧縮機は小型化、低背化が強く要望されている。

このような中にあって、従来、この種の冷凍冷蔵庫等に用いられている密閉型圧縮機には、小型化・低背化のために、電動要素として固定子の外側を回転子が回り、小型化、薄型化に適したアウターロータ型モータを用いたものがある。（例えば、特許文献１参照）。

図８は、特許文献１に記載された従来の密閉型圧縮機を側面から見た縦断面図である。

図８に示すように、従来の密閉型圧縮機は、主軸部４と偏芯軸部６を備えたシャフト８と、主軸部４を軸支する主軸受部１０とを備え、主軸受部１０は、支持プレート１２に固定され、シリンダブロック１４を構成している。

電動要素２０は、固定子２２と固定子２２の外周を回る回転子２４とで構成されたアウターロータ型モータである。

回転子２４は、主軸部４の下側に固定された深皿状のヨーク２６とヨーク２６の端部に固定されたリング状のバックヨーク２８とバックヨーク２８の内周面に密着して配置された永久磁石３０とから構成されている。

固定子２２は、主軸受部１０に回転子２４と同軸で固定されたコア３２とこのコア３２に巻回されたコイル３４とから構成されると共に、ヨーク２６と永久磁石３０とシリンダブロック１４によって四方を囲まれるように配置されている。

しかしながら、前記従来の構成では、固定子２２の四方がヨーク２６と永久磁石３０とシリンダブロック１４とによって囲まれているため、固定子２２の放熱が阻害され、電動要素２０が高温になり、電動要素２０の効率が低下する可能性があった。

そこで、その課題を解決するために、冷却機能を備えたアウターロータ型モータを用いたものもある。（例えば、特許文献２参照）。

図９は特許文献２に記載された従来の圧縮機の外観図、図１０は図９に記載された従来の圧縮機を矢印Ｆ方向から見た要部決裁側面図、図１１は特許文献２に記載された異なる構成の従来の圧縮機の外観図、図１２は図１１に記載された従来の圧縮機を矢印Ｇ方向から見た要部決裁側面図である。

図９〜図１０と図１１〜図１２に示すように、従来の２つの圧縮機は、圧縮要素５６が、共通であり、電動要素５８、７８のみが異なる。圧縮要素５６は、シリンダ５０とクランクケース５２とシリンダ５０及びクランクケース５２内に配置されたピストン（図示せず）と、ピストンを往復動させる回転軸５４とから構成され、回転軸５４は、電動要素５８、７８により駆動される。

図９〜図１０に示した電動要素５８は、固定子６０と固定子６０の外周を回る回転子６２とで構成されたアウターロータ型モータである。

回転子６２は、回転軸５４に連結されたヨーク６４と、このヨーク６４に固定された永久磁石６６とから構成されている。固定子６０は、クランクケース５２に固定されたコア６８とコア６８に巻回されたコイル７０とから構成されている。

ヨーク６４には、空気の通過を促進するガイド部７２が固定子６０から離れる側に突出している。

図１１〜図１２に示した電動要素７８は、電動要素５８とほぼ同じ構成であり、ヨーク８４に設けられたガイド部９２の突出する向きが固定子８０側である点のみが異なる。なお、図中８２が回転子、８６が永久磁石、８８がコア、９０がコイルである。

このガイド部７２、９２により空気の通過を促進することができるのでコイル７０，９０の放熱を良化することができる。

ＤＥ１０２０１００５１２６６Ａ公報 特開２０１３−２０１８２３号公報

しかしながら、前記特許文献２に記載されている構造において、前記ヨーク６４、８４の下側には、通常、シャフト５４と主軸受部との間を潤滑するオイル（図示せず）がヨーク６４、８４の下面近傍まで満たされている。これにより、図９〜図１０に示す例のもののように、ヨーク６４に固定子６０側から離れる側に突出したガイド部７２、つまりオイル側に突出したガイド部７２が形成されていると、運転時、シャフト５４の下端がオイルを撹拌し、オイルが波立つため、ガイド部７２がオイルを巻き込み入力が増加することが懸念される。

このガイド部７２によるオイルの巻き込みを防止するためには、ガイド部７２とオイルとの隙間を広げなければならないので、密閉型圧縮機の全高が高くなるという課題を有していた。

また、図１１〜図１２に示す例のものは、ヨーク８４の固定子８０側には、コア８８に巻回されたコイル９０が配置されており、ヨーク８４に固定子８０側に突出したガイド部９２、つまりコイル９０側に突出したガイド部９２が形成されていると経年変化等でコイル９０に緩みが発生した場合、運転時、回転しているガイド部９２が、コイル９０に接触し、コイル９０が損傷し、絶縁不良を引き起こすことが懸念される。

このコイル９０の損傷を防ぐためには、ガイド部９２とコイル９０との隙間を広げなければならないので、密閉型圧縮機の全高が高くなるという課題を有していた。

本発明は、このような点に鑑み前記従来の課題を解決したもので、電動要素としてアウターロータ型モータを用いても、コイルの放熱を促進することで、全高が低く、高効率な密閉型圧縮機およびそれを用いた冷凍装置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、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の間の隙間に、前記電動要素を構成する回転子と共に回転して固定子の周りの冷媒ガスの通気を促進するブレードを設けた構成としてある。

これによって、電動要素が駆動すると回転子の回転に伴いブレードが、周りの冷媒ガスを巻き込み、固定子の周りの冷媒ガスの通気が促進される。よって、固定子のコイルの放熱が良化し、コイルの温度上昇が抑制されるので、電動要素の効率低下を抑制し、入力の増加を抑えることができる。また、ブレードは電動要素と圧縮要素との間に通常形成されている絶縁距離確保用の隙間を利用して配置した形となるので、ブレードを設けても電動要素と圧縮要素との間に新たな隙間を設ける、即ち電動要素と圧縮要素との間の隙間を広げなくてもよく、密閉型圧縮機の全高を低く抑えることができる。

本発明の密閉型圧縮機は、電動要素と圧縮要素との間の隙間に設けたブレードが周りの冷媒ガスを巻き込み、固定子の周りの冷媒ガスの通気を促進させるため、固定子のコイルの放熱が良化し、コイルの温度上昇が抑制されるので、電動要素の効率低下を抑制し、入力の増加を抑えることができ、全高が低く高効率な密閉型圧縮機を提供できる。また、この密閉型圧縮機を用いた冷凍装置は、その機械室の高さを低く抑え、貯蔵空間の容積を増やすことができるとともに、冷凍装置の消費電力を低減することができる。

本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機を側面から見た縦断面図 図１を矢印Ａ−Ａ方向から見た密閉型圧縮機の断面図 図１を矢印Ｂ方向から見た回転子の外観図 本発明の実施の形態２における密閉型圧縮機を側面から見た縦断面図 図４を矢印Ｄ−Ｄ方向から見た密閉型圧縮機の断面図 同実施の形態のシリンダブロックを上部から見た外観図 本発明の実施の形態３における冷凍装置の模式図 特許文献１に記載された従来の密閉型電動圧縮機を側面から見た縦断面図 特許文献２に記載された従来の圧縮機の外観図 図９に記載された従来の圧縮機を矢印Ｆ方向から見た要部決裁側面図 特許文献２に記載された異なる構成の従来の圧縮機の外観図 図１１に記載された従来の圧縮機を矢印Ｇ方向から見た要部決裁側面図

第１の発明は、密閉容器内に、冷媒ガスとオイルを封入するとともに、電動要素と前記電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、前記圧縮要素と電動要素との間の隙間に前記電動要素を構成する回転子と共に回転して固定子の周りの前記冷媒ガスの通気を促進するブレードを設けた構成としてある。

これにより、電動要素が駆動すると回転子の回転に伴いブレードが、周りの冷媒ガスを巻き込み、固定子の周りの冷媒ガスの通気が促進されるので、固定子のコイルの放熱が良化し、コイルの温度上昇が抑制されるので、電動要素の効率低下を抑制し、入力の増加を抑えることができる。また、ブレードは電動要素と圧縮要素との間に通常形成されている絶縁距離確保用の隙間を利用して配置した形となるので、ブレードを設けても電動要素と圧縮要素との間に新たな隙間を設ける、即ち電動要素と圧縮要素との間の隙間を広げなくてもよく、密閉型圧縮機の全高を低く抑えることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、圧縮要素は、主軸部と偏芯軸部とから構成されるシャフトと、前記シャフトの主軸部を軸支する主軸受部とシリンダとを有するシリンダブロックと、前記シリンダ内で往復運動するピストンと、前記偏芯軸部と前記ピストンとを連結する連結手段とを備え、電動要素は、前記主軸部に固定された円板状のヨークと前記ヨークの外周に形成されたリング状のバックヨークと前記バックヨークの内周面に密着して配置された永久磁石とから形成された回転子と、前記ヨークと前記永久磁石と前記シリンダブロックとによって四方を囲まれ、前記シリンダブロックに前記回転子と同軸で固定されたコアと前記コアに巻回されたコイルから形成された固定子とを備えたアウターロータ型モータであって、前記圧縮要素のシリンダブロックと前記電動要素のバックヨークとの間の隙間の前記バックヨークの前記シリンダブロック側に、前記固定子の周りの前記冷媒ガスの通気を促進するブレードを設けた構成としてある。

これにより、ブレードはバックヨークのシリンダブロック側に設けるだけでヨークと永久磁石とシリンダブロックによって四方を囲まれている固定子のコイル放熱良化作用を発揮することになり、密閉型圧縮機の全高を大きくすることなく効率を向上することができる。すなわち、シリンダブロックは、コイルとの絶縁距離を確保するため、コイルの高さより高い位置に配置されている。そのため、ブレードを設置するバックヨークのシリンダブロック側とシリンダブロックとの間にも、あらかじめ隙間が確保される。ブレードは、この隙間を利用して設けているので、ブレードの設置のために、バックヨークとシリンダブロックとの間の隙間を広げなくてもよく、密閉型圧縮機の全高を低く抑えることができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、ブレードは、回転子の密閉容器側の冷媒ガスが固定子側に送り込まれるように、前記回転子の回転方向の接線に対し前記ブレードの傾きを鋭角に配置させた構成としてある。

これにより、密閉容器の放熱により冷やされた回転子の外側にある冷媒ガスが回転子の回転に伴いブレードにより巻き込まれ、固定子側に送り込むことができるので、固定子の周りの冷媒ガスの通気が促進され、コイルの放熱がさらに良化し、コイルの温度上昇が抑制されるので、電動要素の効率低下を抑制し、入力の増加を抑えることができ、密閉型圧縮機の効率をより顕著に向上することができる。

第４の発明は、特に、第１または第２の発明において、ブレードは、回転子の固定子側の冷媒ガスが前記回転子の密閉容器側に送り出されるように、前記回転子の回転方向の接線に対し前記ブレードの傾きを鈍角に配置させた構成としてある。

これにより、コイルの発熱により温められた回転子の内側にある冷媒ガスが回転子の回転に伴いブレードにより巻き込まれ、回転子の外側へ送り出すことができるので、固定子の周りの冷媒ガスの通気が促進され、コイルの放熱がさらに良化し、コイルの温度上昇が抑制されるので、電動要素の効率低下を抑制し、入力の増加を抑えることができ、密閉型圧縮機の効率をより顕著に向上することができる。

第５の発明は、特に、第２から第４のいずれか１つの発明において、シリンダブロック側に向かって伸びたブレードの先端部を、前記シリンダブロックに近接させた構成としてある。

これにより、ブレードの先端部とシリンダブロックとの間の隙間が狭くなるので、ブレードによって促進された冷媒ガスの通気を固定子の冷却に効率的に利用でき、コイルの温度上昇をさらに抑制できる。その結果、電動要素の効率低下を抑制し、入力の増加を抑えることができ、密閉型圧縮機の効率をより顕著に向上することができる。

第６の発明は、特に、第２から第５のいずれか１つの発明において、ヨークの固定子に対向した位置に、少なくとも２個以上の通気孔を均等に形成した構成としてある。

これにより、回転子の回転に伴いブレードが周りの冷媒ガスを巻き込み、固定子の周りの冷媒ガスの通気を促進させる時、ヨークに少なくとも２個以上の通気孔が形成されていると、冷媒ガスの流路が広く確保され、固定子の周りの冷媒ガスの通気がさらに促進される。その結果、固定子のコイルの放熱が良化し、コイルの温度上昇が抑制されるので、電動要素の効率低下を抑制し、入力の増加を抑えることができ、密閉型圧縮機の効率をより顕著に向上することができる。また、ヨークに均等に少なくとも２個以上の通気孔を形成することで、ヨークの回転バランスが崩れないので、振動の増加を抑えることができる。

第７の発明は、特に、第２から第６のいずれか１つの発明において、シリンダブロックの固定子に対向した位置に通気孔を形成した構成としてある。

これにより、回転子の回転に伴いブレードが周りの冷媒ガスを巻き込み、固定子の周りの冷媒ガスの通気を促進させる時、シリンダブロックの固定子に対向した位置に通気孔が形成されていると、冷媒ガスの流路が広く確保され、固定子の周りの冷媒ガスの通気がさらに促進される。その結果、固定子のコイルの放熱がさらに良化し、コイルの温度上昇が抑制されるので、電動要素の効率低下を抑制し、入力の増加を抑えることができ、密閉型圧縮機の効率をより顕著に向上することができる。

また、シリンダブロックの固定子に対向した位置に通気孔を形成したことにより、シャフトにより給油され偏芯軸部の上端部からピストンの摺動部に撒き散らされたオイルが通気孔を通じてコアにも振りかかるため、コイルがオイルにより冷却され、さらにコイルの温度上昇が抑制されるので、電動要素の効率低下を抑制し、入力の増加を抑えることができ、密閉型圧縮機の効率をより顕著に向上することができる。

第８の発明は、特に、第１から第７のいずれか１つの発明において、電動要素は複数の運転周波数でインバータ駆動される構成としてある。

これにより、特に、コイルの温度上昇が大きい高速回転において、回転子の高速回転に伴い、ブレードがより多くの冷媒ガスを巻き込み、固定子の周りの冷媒ガスの通気をさらに促進させる。その結果、高速回転においてもコイルの放熱が良化し、コイルの温度上昇が抑制さるので電動要素の効率低下を抑制し、入力の増加を抑えることができるので密閉型圧縮機の効率をさらに顕著に向上することができる。

第９の発明は、圧縮機、放熱器、減圧装置、吸熱器を配管によって環状に連結した冷媒回路を有し、前記圧縮機を第１から第８のいずれか１つの発明の密閉型圧縮機とした冷凍装置である。

これにより、冷凍装置はその機械室の高さを低く抑え、貯蔵空間の容積を増やすことができるとともに、冷凍装置の消費電力を低減することができる。

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を側面から見た縦断面図、図２は図１の矢印Ａ−Ａ方向から見た密閉型圧縮機の断面図、図３は図１の矢印Ｂ方向から見た回転子の外観図を示すものである。

図１〜３において、本実施の形態１における密閉型圧縮機は、鉄板の絞り成型によって形成された密閉容器１０２内に、電動要素１０４と、この電動要素１０４によって駆動される圧縮要素１０６とがそれぞれ収納され、密閉容器１０２の底部には、オイル１０８が貯留されている。さらに、密閉容器１０２内には、例えば、地球温暖化係数の低い炭化水素系のＲ６００ａ等の冷媒ガス１１０が、冷凍装置（図示せず）の低圧側と同等圧力で、比較的低温の状態で封入されている。

電動要素１０４と圧縮要素１０６は、一体に組み立てられ圧縮機本体１１２を構成し、この圧縮機本体１１２は、コイルばね１１４によって密閉容器１０２内に弾性的に支持されている。

圧縮要素１０６を構成するシリンダブロック１２０には、円筒状のシリンダ１２２が形成され、ピストン１２４がシリンダ１２２内に往復自在に嵌入されている。

シリンダ１２２の開口端１２５にはバルブプレート１２６が取り付けられ、シリンダ１２２およびピストン１２４とともに圧縮室１２８を形成している。さらに、バルブプレート１２６を覆って蓋をするようにシリンダヘッド１３０が固定されている。

シリンダブロック１２０の下部には、主軸受部１３４が形成されている。

シャフト１３６は、主軸受部１３４に軸支される主軸部１３８とツバ部１４０とツバ部１４０を介して形成された偏芯軸部１４２とから構成されると共に、主軸部１３８の下端から偏芯軸部１４２の上端まで連通する給油通路１４６を備えている。さらに、主軸部１３８の下端は、密閉容器１０２内に貯留したオイル１０８に浸漬すると共に、偏芯軸部１４２の上端部１４４は、密閉容器１０２内に開口している。

偏芯軸部１４２とピストン１２４とは、コンロッド１４８で連結されている。

電動要素１０４は、回転子１５０が固定子１５２の外側を回り、小型化、薄型化に適したインバータ駆動のアウターロータ型モータである。

回転子１５０は、主軸部１３８に固定された円板状のヨーク１５４と、このヨーク１５４の端部に溶接等で固定されたリング状のバックヨーク１５６と、このバックヨーク１５６の内周面に密着して配置された永久磁石１５８とから構成されている。

固定子１５２は、コア１６０とこのコア１６０に巻回されたコイル１６２とから構成されている。

また、固定子１５２は、ヨーク１５４と永久磁石１５８とシリンダブロック１２０によって四方を囲まれるように配置され、コイル１６２とシリンダブロック１２０との間に絶縁距離を確保しつつ、回転子１５０と同軸になるように、固定ボルト１６４によってシリンダブロック１２０の下側に固定されている。

バックヨーク１５６のシリンダブロック１２０側の端面には、回転子１５０の密閉容器１０２側の冷媒ガス１１０を巻き込み、固定子１５２側へ送り込み、固定子１５２の周りの冷媒ガス１１０の通気を促進するブレード１６６が設けてある。

ブレード１６６は、図２に示すように回転子１５０の回転方向（矢印Ｃで示す）の接線Ｘに対しブレード１６６の傾線Ｙが鋭角になるように配置されている。

また、図１に示す如くシリンダブロック１２０に向かって伸びたブレード１６６の先端部１６８は、シリンダブロック１２０に近接している。

ヨーク１５４には、回転子１５０の内周面と固定子１５２の外周面との隙間（エアーギャップ）を均等に確保するために組み立て時に隙間ゲージを挿入する４個の細長い三日月状のゲージ孔１７０（図３参照）と、ゲージ孔１７０の内側寄りに、ブレード１６６によって固定子側へ送り込まれた冷媒ガス１１０の密閉容器１０２側への通気を促進するようにゲージ孔１７０より開口面積が広い４個の通気孔１７２が均等に形成されている。

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。

インバータ電源（図示せず）から電動要素１０４に通電すると、固定子１５２に電流が流れ、磁界が発生し、主軸部１３８に固定された回転子１５０が回転する。

そして、この回転子１５０の回転により、シャフト１３６が回転し、偏芯軸部１４２に回転自在に取り付けられたコンロッド１４８を介して、ピストン１２４が圧縮室１２８内を往復運動し、圧縮要素１０６が所定の圧縮動作を行う。

次にブレード１６６の作用と効果について説明する。

ブレード１６６は回転子１５０と共に回転する。このブレード１６６は、回転子１５０の回転方向の接線Ｘに対し傾線Ｙが鋭角になるように配置されているので、回転子１５０の回転に伴い回転子１５０の密閉容器１０２側にある冷媒ガス１１０がブレード１６６によって巻き込まれ、固定子１５２側に送り込まれることによって固定子１５２の周りの通気を促進する。

その結果、ヨーク１５４と永久磁石１５８とシリンダブロック１２０によって四方を囲まれた固定子１５２のコイル１６２の放熱が良化し、コイル１６２の温度上昇が抑制されるので、電動要素１０４の効率低下を抑制し、入力の増加を抑えることができ、密閉型圧縮機の効率を向上することができる。特に、前記ブレード１６６によって巻き込まれる密閉容器１０２側にある冷媒ガス１１０は密閉容器１０２の放熱によって冷やされているので効率よくコイル１６２の放熱を良化させることになり、効果的である。

また、ブレード１６６はシリンダブロック１２０とバックヨーク１５６との間の隙間のバックヨーク１５６のシリンダブロック１２０側に設けただけで、前記したコイル放熱良化作用を発揮することになり、密閉型圧縮機の全高を大きくすることなく効率を向上することができる。

すなわち、シリンダブロック１２０は、通常、コイル１６２の高さより高い位置に配置され、コイル１６２との絶縁距離が確保されている。それに伴い、ブレード１６６を設置するバックヨーク１５６とシリンダブロック１２０との間にも、あらかじめ隙間が確保されている。そして、ブレード１６６は、この隙間を利用して設けているので、ブレード１６６の設置のために、バックヨーク１５６とシリンダブロック１２０との間の隙間を広げる等の構造変更をしなくてもよく、密閉型圧縮機の全高を低く抑えることができる。

次に、シリンダブロック１２０側に向かって伸びたブレード１６６の先端部１６８を、シリンダブロック１２０に近接させた作用と効果について説明する。

ブレード１６６の先端部１６８をシリンダブロック１２０に近接させることで、密閉容器１０２側の冷媒ガス１１０を固定子１５２側へ送り込むことが効率良くできる。すなわち、ブレード１６６で巻き込んだ密閉容器１０２側の冷媒ガス１１０は、ブレード１６６の先端部１６８とシリンダブロック１２０との間の隙間から密閉容器１０２側へ漏洩することなくその大部分が固定子１５２側へ送り込まれるようになる。したがって、固定子１５２のコイル１６２の放熱が一段と良化し、コイル１６２の温度上昇が抑制されるので、電動要素１０４の効率低下を抑制し、入力の増加を抑えることができ、密閉型圧縮機の効率をより顕著に向上することができる。

次にヨーク１５４に形成した通気孔１７２の作用と効果について説明する。

回転子１５０の回転に伴いブレード１６６によって密閉容器１０２側の冷媒ガス１１０を巻き込み固定子１５２側へ送り込み、固定子１５２の周りの冷媒ガス１１０の通気を促進させる時、冷媒ガス１１０の流出口となる４個の丸い通気孔１７２により、ゲージ孔１７０を通気孔として利用した時に比べて冷媒ガス１１０の流路が広く確保されるので、固定子１５２の周りの冷媒ガス１１０の通気がさらに促進される。

その結果、固定子１５２のコイル１６２の放熱が良化し、コイル１６２の温度上昇が抑制されるので、電動要素１０４の効率低下を抑制し、入力の増加を抑えることができ、密閉型圧縮機の効率をより顕著に向上することができる。

また、４個の通気孔１７２を均等に形成することで、ヨーク１５４が対称形状となり、ヨーク１５４の回転バランスが崩れないので、振動の増加を抑えることができる。

次に、高速運転でインバータ駆動させた時の、ブレード１６６の作用と効果について説明する。

コイル１６２に流れる電流が増加し、コイル１６２の温度が高くなる高速回転においては、回転子１５０の高速回転に伴い、ブレード１６６により、回転子１５０の密閉容器１０２側の冷媒ガス１１０の巻き込み量が増加するので、固定子１５２の周りの冷媒ガス１１０の通気をさらに促進させる。

その結果、高速回転においてもコイル１６２の放熱が良化し、コイル１６２の温度上昇が抑制されるので、電動要素１０４の効率低下を抑制し、入力の増加を抑えることができ、密閉型圧縮機の効率をさらに顕著に向上することができる。

（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２における密閉型圧縮機を側面から見た縦断面図、図５は図４の矢印Ｄ−Ｄ方向から見た密閉型圧縮機の断面図、図６は同実施の形態のシリンダブロックを上部から見た外観図を示すものである。

図４〜６において、本実施の形態２における密閉型圧縮機は、鉄板の絞り成型によって形成された密閉容器２０２内に、電動要素２０４と、この電動要素２０４によって駆動される圧縮要素２０６とがそれぞれ収納され、密閉容器２０２の底部には、オイル２０８が貯留されている。さらに、密閉容器２０２内には、例えば、地球温暖化係数の低い炭化水素系のＲ６００ａ等の冷媒ガス２１０が、冷凍装置（図示せず）の低圧側と同等圧力で、比較的低温の状態で封入されている。

電動要素２０４と圧縮要素２０６は、一体に組み立てられ圧縮機本体２１２を構成し、この圧縮機本体２１２は、コイルばね２１４によって密閉容器２０２内に弾性的に支持されている。

圧縮要素２０６を構成するシリンダブロック２２０には、円筒状のシリンダ２２２が形成され、ピストン２２４がシリンダ２２２内に往復自在に嵌入されている。

シリンダ２２２の開口端２２５にはバルブプレート２２６が取り付けられ、シリンダ２２２およびピストン２２４とともに圧縮室２２８を形成している。さらに、バルブプレート２２６を覆って蓋をするようにシリンダヘッド２３０が固定されている。

シリンダブロック２２０の下部には、主軸受部２３４が形成されている。

シャフト２３６は、主軸受部２３４に軸支された主軸部２３８とツバ部２４０とツバ部２４０を介して形成された偏芯軸部２４２とから構成されると共に、主軸部２３８の下端から偏芯軸部２４２の上端まで連通する給油通路２４６を備えている。さらに、主軸部２３８の下端は、密閉容器２０２内に貯留したオイル２０８に浸漬すると共に、偏芯軸部２４２の上端部２４４は、密閉容器２０２内に開口している。

偏芯軸部２４２とピストン２２４とは、コンロッド２４８で連結されている。

電動要素２０４は、回転子２５０が固定子２５２の外側を回り、小型化、薄型化に適したインバータ駆動のアウターロータ型モータである。

回転子２５０は、主軸部２３８に固定された円板状のヨーク２５４とこのヨーク２５４の端部に溶接等で固定されたリング状のバックヨーク２５６とこのバックヨーク２５６の内周面に密着して配置された永久磁石２５８とから形成されている。

固定子２５２は、コア２６０とこのコア２６０に巻回されたコイル２６２から構成されている。

また、固定子２５２は、ヨーク２５４と永久磁石２５８とシリンダブロック２２０によって四方を囲まれるように配置され、コイル２６２とシリンダブロック２２０との間の絶縁距離を確保しつつ、回転子２５０と同軸になるように固定ボルト２６４によってシリンダブロック２２０の下側に固定されている。

バックヨーク２５６のシリンダブロック２２０側の端面には、コイル２６２の発熱により温められた回転子２５０の固定子２５２側の冷媒ガス２１０を巻き込み、回転子２５０の外側に送り出し、固定子２５２の周りの冷媒ガス２１０の通気を促進するブレード２６６が設けてある。

ブレード２６６は、図５に示すように回転子２５０の回転方向（矢印Ｈで示す）の接線Ｋに対しブレード２６６の傾線Ｌが鈍角になるように配置されている。

また、図４に示すようにシリンダブロック２２０に向かって伸びたブレード２６６の先端部２６８は、シリンダブロック２２０に近接している。

ヨーク２５４には、回転子２５０の内周面と固定子２５２の外周面との隙間（エアーギャップ）を均等に確保するために、組み立て時に隙間ゲージを挿入する４個の細長い三日月状のゲージ孔２７０が均等に形成されている。

また、シリンダブロック２２０の主軸受部２３４の近傍には、ブレード２６６により回転子２５０の外側へ送り出された冷媒ガス２１０が循環し、新たに冷媒ガス２１０が入って来て固定子２５２のコイル２６２周りの通気を促進するように、コア２６０に対向した位置に４個の通気孔２７２が形成されている。

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。

インバータ電源（図示せず）から電動要素２０４に通電すると、固定子２５２に電流が流れ、磁界が発生し、主軸部２３８に固定された回転子２５０が回転する。

そして、この回転子２５０の回転により、シャフト２３６が回転し、偏芯軸部２４２に回転自在に取り付けられたコンロッド２４８を介して、ピストン２２４が圧縮室２２８内を往復運動し、圧縮要素２０６が所定の圧縮動作を行う。

次にブレード２６６の作用と効果について説明する。

ブレード２６６は回転子２５０と共に回転する。このブレード２６６は、回転子２５０の回転方向の接線Ｋに対し傾線Ｌが鈍角になるように配置されているので、ブレード２６６は、回転子２５０の固定子２５２側にあるコイル２６２の発熱により温められた冷媒ガス２１０を巻き込み、回転子２５０の外側に送り出し固定子２５２の周りの通気を促進する。

その結果、ヨーク２５４と永久磁石２５８とシリンダブロック２２０によって四方を囲まれている固定子２５２のコイル２６２の放熱が良化し、コイル２６２の温度上昇が抑制されるので、電動要素２０４の効率の低下を抑制し、入力の増加を抑えることができ、密閉型圧縮機の効率を向上することができる。

また、ブレード２６６はシリンダブロック２２０とバックヨーク２５６との間の隙間のバックヨーク２５６のシリンダブロック２２０側に設けただけで、前記したコイル放熱良化作用を発揮することになり、密閉型圧縮機の全高を大きくすることなく効率を向上することができる。

すなわち、シリンダブロック２２０は、通常、コイル２６２の高さより高い位置に配置され、コイル２６２との絶縁距離が確保されている。それに伴い、ブレード２６６を設置するバックヨーク２５６とシリンダブロック２２０との間にもあらかじめ隙間が確保されている。そして、ブレード２６６は、この隙間を利用して設けているので、ブレード２６６の設置のために、バックヨーク２５６とシリンダブロック２２０との間の隙間を広げる等の構造変更をしなくてもよく、密閉型圧縮機の全高を低く抑えることができる。

次に、シリンダブロック２２０側に向かって伸びたブレード２６６の先端部２６８を、シリンダブロック２２０に近接させた作用と効果について説明する。

ブレード２６６の先端部２６８をシリンダブロック２２０に近接させることで、ブレード２６６による前記冷媒ガス２１０の巻き込みが、ブレード２６６の先端部２６８とシリンダブロック２２０との間の隙間より固定子２５２側の冷媒ガスに対してより強く発揮されるようになる。よって、固定子２５２側の冷媒ガス２１０の密閉容器２０２側への送り出しが効率良くできる。したがって、固定子２５２のコイル２６２の放熱が良化し、コイル２６２の温度上昇が抑制されるので、電動要素２０４の効率低下を抑制し、入力の増加を抑えることができ、密閉型圧縮機の効率をより顕著に向上することができる。

次にシリンダブロック２２０に形成した通気孔２７２の作用と効果について説明する。

回転子２５０の回転に伴いブレード２６６によって回転子２５０の内側の冷媒ガス２１０を巻き込み、回転子２５０の外側へ送り出し、固定子２５２の周りの冷媒ガス２１０の通気を促進させる時、シリンダブロック２２０に固定子２５２に対向した位置に冷媒ガス２１０の流入口となる通気孔２７２を形成した。これにより、ゲージ孔２７０のみを通気孔として利用した時に比べ、冷媒ガス２１０の流入流路が広く確保されるので、固定子２５２の周りの冷媒ガス２１０の通気がさらに促進される。

その結果、固定子２５２のコイル２６２の放熱がさらに良化し、コイル２６２の温度上昇が抑制されるので、電動要素１０４の効率低下を抑制し、入力の増加を抑えることができ、密閉型圧縮機の効率をより顕著に向上することができる。

また、シリンダブロック２２０に固定子２５２に対向した位置に通気孔２７２を形成したことにより、シャフト２３６により給油され、偏芯軸部２４２の上端部２４４からピストン２２４の摺動部に撒き散らされたオイル２０８が通気孔２７２を通じてコア２６０にも振りかかる。

その結果、コイル２６２がオイル２０８により冷却され、さらにコイル２６２の温度上昇が抑制されるので、電動要素１０４の効率低下を抑制し、入力の増加を抑えることができ、密閉型圧縮機の効率をより顕著に向上することができる。

次に、高速運転でインバータ駆動させた時の、ブレード２６６の作用と効果について説明する。

コイル２６２に流れる電流が増加し、コイル２６２の温度が高くなる高速回転においては、回転子２５０の高速回転に伴い、ブレード２６６により回転子２５０の固定子２５２側の冷媒ガス２１０の巻き込み量が増加するので、固定子２５２の周りの冷媒ガス２１０の通過をさらに促進させる。

その結果、高速回転においてもコイル２６２の放熱が良化し、コイル２６２の温度上昇が抑制されるので、電動要素２０４の効率低下を抑制し、入力の増加を抑えることができるので密閉型圧縮機の効率をさらに顕著に向上することができる。

（実施の形態３）
図７は本発明の実施の形態１または２の密閉型圧縮機を用いた冷凍装置の構成を示す模式図である。ここでは、冷媒回路に、実施の形態１または２で説明した密閉型圧縮機を搭載した構成とし、冷凍装置の基本構成の概略について説明する。

図７において、冷凍装置は、一面が開口した断熱性の箱体とその開口を開閉する扉体構成の本体３０２と、本体３０２の内部を、物品の貯蔵空間３０４と機械室３０６に区画する区画壁３０８と、貯蔵空間３０４内を冷却する冷媒回路３１０を具備している。

冷媒回路３１０は、圧縮機３１２として実施の形態１または２で説明した密閉型圧縮機と、放熱器３１４と、減圧装置３１６と、吸熱器３１８とを環状に配管３２０によって連結接続した構成となっている。そして、吸熱器３１８は、送風機（図示せず）を具備した貯蔵空間３０４内に配置されている。吸熱器３１８の冷却熱は、図７に矢印Ｍで示したように、送風機によって貯蔵空間３０４内を循環するように撹拌され、貯蔵空間３０４内は冷却される。

以上説明した冷凍装置は、密閉型圧縮機の効率が向上しているので冷凍装置の消費電力を低減できる。そして、密閉型圧縮機の全高が低く抑制されているので、冷凍装置の機械室３０６の高さを低く抑え、貯蔵空間３０４の容積を増やすことができる。

なお、本発明は、上記実施の形態を用いて説明してきたが、上記実施の形態で説明した構成は、本発明を実施する一例として示したものであり、本発明の目的を達成する範囲で種々変更可能なことは言うまでもなく、本発明の技術的思想に基づく構成が適用された各種の密閉型圧縮機を含むものである。

例えば、固定子の周りの冷媒ガスの通気を促進するブレード１６６はその先端部１６８をシリンダブロック１２０に近接させることで、密閉容器１０２側の冷媒ガス１１０を固定子１５２側へ送り込むことの効率化を図っている。これは近接配置することなくブレード１６６の回転によって巻き込んだ冷媒ガス１１０に固定子１５２側へ向かわせる分力が働くようにブレード１６６自体を傾けて設けても同様の効果が得られるし、これらの構造を組み合わせた形としてもよいものである。

なお、実施の形態２で示すブレード２６６の場合は、固定子２５２周りの冷媒ガス２１０が吸い出される方向に分力を与えるようにブレード２６６を傾けておく。

以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機およびそれを用いた冷凍装置は、密閉型圧縮機の全高を低くすることができると共に、効率を向上することができ、電気冷凍冷蔵庫、あるいはエアーコンディショナー等の家庭用に限らず、業務用ショーケース、自動販売機等の冷凍装置に広く適用することができる。

１０２、２０２ 密閉容器
１０４、２０４ 電動要素
１０６、２０６ 圧縮要素
１０８、２０８ オイル
１１０、２１０ 冷媒ガス
１２０、２２０ シリンダブロック
１２２、２２２ シリンダ
１２４、２２４ ピストン
１３４、２３４ 主軸受部
１３６、２３６ シャフト
１３８、２３８ 主軸部
１４２、２４２ 偏芯軸部
１５０、２５０ 回転子
１５２、２５２ 固定子
１５４、２５４ ヨーク
１５６、２５６ バックヨーク
１５８、２５８ 永久磁石
１６０、２６０ コア
１６２、２６２ コイル
１６６、２６６ ブレード
１６８、２６８ 先端部
１７２，２７２ 通気孔
３１０ 冷媒回路
３１２ 圧縮機
３１４ 放熱器
３１６ 減圧装置
３１８ 吸熱器
３２０ 配管

Claims (9)

1. 密閉容器内に、冷媒ガスとオイルを封入するとともに、電動要素と前記電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、前記圧縮要素と電動要素との間の隙間に前記電動要素を構成する回転子と共に回転して固定子周りの前記冷媒ガスの通気を促進するブレードを設けた密閉型圧縮機。
2. 圧縮要素は、主軸部と偏芯軸部とから構成されるシャフトと、前記シャフトの主軸部を軸支する主軸受部とシリンダとを有するシリンダブロックと、前記シリンダ内で往復運動するピストンと、前記偏芯軸部と前記ピストンとを連結する連結手段とを備え、
   電動要素は、前記主軸部に固定された円板状のヨークと前記ヨークの外周に形成されたリング状のバックヨークと前記バックヨークの内周面に密着して配置された永久磁石とから形成された回転子と、前記ヨークと前記永久磁石と前記シリンダブロックとによって四方を囲まれ、前記シリンダブロックに前記回転子部と同軸で固定されたコアと前記コアに巻回されたコイルから形成された固定子とを備えたアウターロータモータであって、
   前記圧縮要素のシリンダブロックと前記電動要素のバックヨークとの間の隙間の前記バックヨークの前記シリンダブロック側に、前記固定子の周りの前記冷媒ガスの通気を促進するブレードを設けた請求項１記載の密閉型圧縮機。
3. ブレードは、回転子の密閉容器側の冷媒ガスが固定子側に送り込まれるように、前記回転子の回転方向の接線に対し前記ブレードの傾きを鋭角に配置させた請求項１または２記載の密閉型圧縮機。
4. ブレードは、回転子の固定子側の冷媒ガスが前記回転子の密閉容器側に送り出されるように、前記回転子の回転方向の接線に対し前記ブレードの傾きを鈍角に配置させた請求項１または２記載の密閉型圧縮機。
5. シリンダブロック側に向かって伸びたブレードの先端部を、前記シリンダブロックに近接させた請求項２から４のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
6. ヨークの固定子に対向した位置に、少なくとも２個以上の通気孔を均等に形成した請求項２から５のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
7. シリンダブロックの固定子に対向した位置に、通気孔を形成した請求項２から６のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
8. 電動要素は複数の運転周波数でインバータ駆動される請求項１から７のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
9. 圧縮機、放熱器、減圧装置及び吸熱器を配管によって環状に連結した冷媒回路を有し、前記圧縮機を、請求項１から８のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機とした冷凍装置。

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