JP4802636B2

JP4802636B2 - 圧縮機の組立て方法およびその組立て方法で得られた圧縮機

Info

Publication number: JP4802636B2
Application number: JP2005281789A
Authority: JP
Inventors: 一朗喜多
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-09-28
Filing date: 2005-09-28
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2025-09-28
Also published as: JP2007092602A

Description

本発明は家庭用冷蔵庫、自動販売機およびエアコン、ヒートポンプ等の冷凍サイクルに使用される圧縮機の組立て方法およびその組立て方法で得られた圧縮機に関するものであ
る。

この種の圧縮機は、電動要素とクランクシャフトとピストン、シリンダ等の機械部とを密閉容器に冷媒と共に収納し、シリンダの開口端に固定されたバルブプレートと吸入孔の開閉を行う吸入リードから構成され、吸入リードの開閉により、冷媒を吸入、吐出する動作をするものであり、近年、吸入リードの動作性の向上による高効率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上記従来の圧縮機について説明する。

図３は、特許文献１に記載された従来の圧縮機の正面図である。図４は、図３のＡ−Ａ線における縦断面図、図５は、図３のＡ−Ａ線における吸入リードが開いたときの要部断面図である。

図３、図４、図５において密閉容器１内に冷媒２と底面に冷凍機油３が貯留されており、電動要素４と圧縮要素５はともに密閉容器１内に収納されている。

電動要素４は、回転子１１と固定子１２よりなり、電動要素４は圧縮要素５の上方に構築され、圧縮要素５は、電動要素４によって駆動されている。

次に、圧縮要素５の詳細を以下に説明する。

シャフト１３は、回転子１１を嵌合係止した主軸部１４及び、主軸部１４に対して偏芯して形成された偏芯部１５を有する。ブロック２１は、略円筒形のシリンダ２２を有し、シリンダ２２には、ピストン２３が遊嵌されている。またピストン２３は、偏芯部１５と連結手段２４によって連結されている。

密閉容器１の外部の冷凍サイクル（図示せず）から、冷媒２を吸入する吸入パイプ３１が、密閉容器１を貫通してとりつけられており、吸入パイプ３１は、ジョイントスプリング３２を介して吸入管３３に連通し、吸入管３３は、さらに吸入マフラー３４に連通している。

ＰＢＴなどの断熱性のあるプラスチックよりなる吸入マフラー３４は、シリンダヘッド３５の吸入口３６に連通している。シリンダヘッド３５は、ブロック２１にバルブプレート３７を押さえつけて固定されており、冷媒２は、吸入リード３９が開くことによって、吸入口３６から、バルブプレート３７の吸入孔３８を通って圧縮室４１に吸入される。

以上のような構成において、次に動作の説明をする。

電動要素４の固定子１２に電気が供給されると、回転子１１が回転し、回転子１１に嵌合係止された主軸部１４が回転する。主軸部１４の回転で、シャフト１３の偏芯部１５が偏芯運動をし、偏芯部１５と連結手段２４によって連結されたピストン２３が、シリンダ２２内を往復運動し、冷媒２が圧縮室４１内で吸入と圧縮を繰り返す。

冷媒２は、密閉容器１外部の冷凍サイクル（図示せず）より、密閉容器１に固着された吸入パイプ３１をとおり、ジョイントスプリング３２、吸入管３３を通って吸入マフラー３４に吸入される。

吸入マフラー３４は、シリンダヘッド３５の吸入口３６に連通している。また、バルブ
プレート３７の吸入孔３８は、吸入リード３９で開閉され、吸入口３６から冷媒を圧縮室４１に吸いこむ。
特開２０００−２９１５５９号公報

しかしながら、上記従来の構成では、吸入口３６の圧力より、圧縮室４１の圧力が大幅に低下しないと吸入リード３９のバネ力よりも、差圧により開く力が大きくならないので、吸入リードの開くタイミングは、遅くなり、冷媒２の圧縮室４１への充填の開始が遅くなっていた。

このことは、冷媒２の圧縮室４１への充填量の不足となり、能力を低下させ、また、同じ動力を使うにもかかわらず、能力が小さくなるので、圧縮機の効率の低下をひきおこしていた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、新たな圧縮機の組立て方法により、能力、効率の高い圧縮機を提供することを目的とする。

上記課題を解決する為に、本発明の圧縮機の組立て方法は、密閉容器内に、冷媒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配置し、前記圧縮要素を、シリンダを形成するブロックと、アルミ焼結で形成され、かつ前記シリンダ内を往復するピストンと、前記ブロックの前記シリンダ開口端を封止するとともに吸入孔を設けたバルブプレートを備えた構成とし、さらに、前記バルブプレートの前記シリンダ側に、鉄系板ばね材からなり、かつ前記吸入孔を開閉する片持ち状の吸入リードを設けるとともに、前記ピストンにおける前記吸入リードの可動端側に対向する位置に磁石挿入孔を設け、この磁石挿入孔に、永久磁石を固定した圧縮機において、前記磁石挿入孔に未着磁の磁性体を埋め込んで固定し、その後前記ピストンを着磁することにより、前記磁性体を永久磁石としたもので、永久磁石が、吸入行程にはいると吸入リードを吸引するので、リードの開きが早くなると共に、磁石の吸引によって吸入リードの開き量も大きくなり、冷媒が充填されやすくなり、能力が上がると共に、効率も向上する圧縮機を得ることができる。

本発明は、ピストンの、吸入リードの可動端側に対向する位置に永久磁石を配設したもので、能力が高く、効率の高い圧縮機を提供できることとなる。

本発明の請求項１に記載の発明は、密閉容器内に、冷媒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配置し、前記圧縮要素を、シリンダを形成するブロックと、アルミ焼結で形成され、かつ前記シリンダ内を往復するピストンと、前記ブロックの前記シリンダ開口端を封止するとともに吸入孔を設けたバルブプレートを備えた構成とし、さらに、前記バルブプレートの前記シリンダ側に、鉄系板ばね材からなり、かつ前記吸入孔を開閉する片持ち状の吸入リードを設けるとともに、前記ピストンにおける前記吸入リードの可動端側に対向する位置に磁石挿入孔を設け、この磁石挿入孔に永久磁石を固定した圧縮機において、前記磁石挿入孔に未着磁の磁性体を埋め込んで固定し、その後前記ピストンを着磁することにより、前記磁性体を永久磁石とした圧縮機の組立て方法とするもので、永久磁石によって、鉄系バネ材からなる吸入リードが吸引され、吸入リードの開き始めを早めるので、冷媒の充填が早く始まると共に、永久磁石の吸引により、吸入リードの開きも大きくなるので、冷媒が通過しやすく、充填量が向上し、能力
と効率を高くする圧縮機を得ることができる。

また、前記ピストンは、焼結により成型された磁石挿入孔を有するので、製造が容易になり、永久磁石を確実に磁石挿入孔にセットすることができ、能力と効率を高くすることができる。

さらに、前記永久磁石は、前記ピストンがアルミより形成され、前記ピストンに磁性体を固定した後、これを磁化することで永久磁石としたもので、磁性体を固定する際は、磁化しておらず、取り扱いが容易であるので、製造がしやすくなる。

本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記永久磁石を希土類磁石としたもので、希土類を使うことで磁力が強く、吸入リードがより開きやすくなると共に、開き量も大きくなるので、よりシリンダ内への充填量が多くなり、能力と効率の向上をより高めた圧縮機を得ることができる。

本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の組立て方法で得られた圧縮機の電動要素を、商用電源周波数以外の周波数で運転されるインバーター駆動の電動要素としたもので、通常、永久磁石による吸入リードの開きを行わなければ、吸入リードの固有値と回転数が合った場合はよいが、回転数によっては、吸入リードの固有値が一致せず、開きが大幅におくれたり、開き量が小さかったりする場合があるが、本発明では、永久磁石によって、どのような回転数でも吸入リードの吸引による開きを得ることができるので、常に、冷媒の充填量が増加し、能力の向上と効率の向上効果を確保することができ、インバーターの回転数全域で高効率を得ることができる。

本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の組立て方法で得られた圧縮機で使用する冷媒を、Ｒ６００ａとしたもので、Ｒ６００ａの場合、Ｒ１３４ａなどの他の冷媒と比べると吸入圧力が低く、より低圧まで吸引しないと吸入リードが開かないのであるが、永久磁石により吸入リードを吸引して強制的に開けるので、特にＲ６００ａのような低圧圧力の低い冷媒には、吸入リードを早く開き、冷媒充填を早くする観点から有利になり、能力、効率の向上が得られることとなる。

以下、本発明による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。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１による圧縮機の縦断面図、図２は、図１の要部断面図である。

以下、図１、図２に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。

図１、図２において、密閉容器１０１には、冷媒１０２と底面に冷凍機油１０３が貯留されており、電動要素１０４と圧縮要素１０５は、ともに密閉容器１０１内に収納されている。電動要素１０４は、商用電源周波数以外の複数の周波数で運転されるインバーター電動機である。

密閉容器１０１に封入される冷媒１０２は、炭化水素系のイソブタン、Ｒ６００ａで、冷凍機油１０３は、鉱油やアルキルベンゼンである。

電動要素１０４は、回転子１１１と固定子１１２よりなり、圧縮要素１０５は電動要素１０４の上方に構築され、電動要素１０４によって駆動される。

次に、圧縮要素１０５の詳細を説明する。

シャフト１１３は、回転子１１１を嵌合係止した主軸部１１４および主軸部１１４に対して偏芯して形成された偏芯部１１５を有する。ブロック１２１は、略円筒形のシリンダ１２２を有し、シリンダ１２２には、ピストン１２３が遊嵌されている。またピストン１２３は、偏芯部１１５と連結手段１２４によって連結されている。

ピストン１２３は、焼結で形成され、可動端側１２０の吸入リード１３４と相対する位置に、磁石挿入孔１２５が形成されている。磁石挿入孔１２５には、希土類からなる永久磁石１４１が埋め込まれている。

シリンダ１２２の開口端１２６は、吸入孔１３０を有するバルブプレート１３１で塞がれており、シリンダ１２２のピストン１２３によって塞がれた空間である圧縮室１３２が形成されている。

吸入される冷媒１０２は、吸入室１２４ａからバルブプレート１３１の吸入孔１３０をとおり、開かれた吸入リード１３４を通って圧縮室１３２に導かれる。

吸入リード１３４は、鉄系の金属より成型され、片もちばりの形状をしており、バルブプレート１３１の吸入孔１３０を開閉する。

以上のように構成された圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

電動要素１０４の固定子１１２に通電がなされると、回転子１１１が回転し、回転子１１１と嵌合係止したシャフト１１３の偏芯部１１５が、連結手段１２４を介してピストン１２３を駆動させる。したがって、ピストン１２３は、ブロック１２１のシリンダ１２２内を往復運動し、圧縮室１３２の容積を変化することで、冷媒１０２の吸入、吐出を連続して繰り返す。

吸入リード１３４は、吸入の時において、圧縮室１３２の圧力が、吸入室１２４ａの圧力よりも低下することで、圧縮室１３２の内側に変形し、バルブプレート１３１の吸入孔１３０を開き、冷媒１０２を圧縮室１３２に吸い込む。一方、圧縮の時は、圧縮室１３２の内圧の増加で、吸入室１２４ａの圧力より圧縮室１３２の圧力が高くなると、吸入リード１３４は、吸入孔１３０を閉じ、冷媒１０２が、吐出孔（図示せず）より吐出される。

吸入リード１３４は、通常、圧縮室１３２の圧力が、吸入室１２４ａの圧力より、幾分下がらないと開かない。これは、吸入リード１３４のバネ力より差圧が大きくなる必要があるためと、吸入リード１３４に付着している冷凍機油１０３の粘性抵抗により、吸入リード１３４がバルブプレート１３１にくっ付いているためである。

しかし、本実施の形態によると、ピストン１２３の可動端側１４０に埋め込まれている永久磁石１４１が、吸入リード１３４を吸引するので、吸入リード１３４は吸入の開始とともにすぐに開き、開き始めが早くなるので、すぐに冷媒１０２が圧縮室１３２に流れ込んで充填される。

また、永久磁石１４１が吸入リード１３４を吸引することにより、吸入リード１３４の開きも大きくなるので、冷媒１０２が通過しやすく、充填量が向上し、能力と効率を高くすることが出来る。また、永久磁石１４１に希土類を使うと、磁力が強いので、吸入リード１３４がより開きやすくなるとともに、開き量も大きくなるので、よりシリンダ内への
充填量が多くなり、能力と効率の向上をより高めることが出来る。

尚、ピストン１２３は、焼結の金型により磁石挿入孔１２５を形成しているために、加工工程を必要とせず、生産性が高い。そして、この磁石挿入孔１２５に永久磁石１４１を埋め込み、耐冷媒性、耐油性を有する接着剤で固定しているため、永久磁石１４１は、確実に磁石挿入孔１２５に固定される。

また、永久磁石１４１に希土類磁石を用いることで、より強い磁力を得ることが出来、吸入リード１３４の開き始めを早くして、吸入リードの開き量も大きくすることが出来るので、より大きな能力の向上と効率の向上効果を得ることが出来る。

また、本実施の形態では、電動要素１０４は、インバーター駆動によって複数の周波数で運転されるが、通常、吸入リード１３４の固有値と回転数がマッチする回転数以外の運転回転数においては、開きが大幅に遅れたり、開き量が小さかったりし、能力や効率の低下が起こる。しかしながら本実施の形態においては、永久磁石１４１によってどのような回転数でも吸入リード１３４を吸引し、開きを早く、大きくすることが出来るので、能力の向上と効率の向上効果を、インバーターの回転数全域で確保することが出来る。

特に、８０Ｈｚを超える高回転域では、吸入リード１３４の追従が困難になるが、永久磁石１４１により開きが早くできるため、能力、効率の向上に有効である。

さらに、本実施の形態では、冷媒１０２は、イソブタン、Ｒ６００ａであり、Ｒ１３４ａなどの他の冷媒と比べると吸入圧力が低く、より低圧まで吸引しないと吸入リード１３４が開かないのであるが、永久磁石１４１により、吸入リード１３４を吸引して強制的に開けるので、Ｒ６００ａのような低圧圧力の低い冷媒１０２でも吸入リード１３４が早く開き、開き量も大きいので、冷媒の充填が多く、能力、効率の向上が得られることとなる。

尚、圧縮の際は、圧縮室１３２内が非常に高圧となるので、永久磁石１４１の力よりも圧力による封止が大きく、吸入リード１３４が完全に吸入孔１３０を封止することを確認している。

以上のように、ピストン１２３の可動端側１４０に埋め込んだ永久磁石１４１の吸引作用により、吸入リード１３４は、吸入が始まるとともにすぐに開き、さらに永久磁石１４１の吸引によって大きく開くことから、吸入される冷媒１０２の圧縮室１３２への充填がよくなり、能力が向上するとともに、同じ動力で能力が向上することから、結果として効率ＣＯＰも高くすることができる。

尚、本実施の形態のピストン１２３をアルミで形成することで、磁石挿入孔１２５に未着磁の磁性体を埋め込んで固定した後、ピストン１２３ごと着磁機で着磁をしてもピストン１２３が非磁性体であるためピストン１２３は磁化されずに永久磁石１４１のみ磁化することができる。従って磁石挿入孔１２５に未着磁の磁性体を埋め込んで固定することができ、ゴミ等の付着が無く、取り扱いが容易で生産性を高めることができる。

以上のように、本発明にかかる圧縮機は、能力、効率が高いので、家庭用冷蔵庫を初めとして、除湿機やショーケース、自動販売機、空調機器等の冷凍サイクル用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１による圧縮機の縦断面図図１の要部断面図従来の圧縮機の正面図図３のＡ−Ａ線における縦断面図図３のＡ−Ａ線における吸入リードが開いたときの要部断面図

１０２冷媒
１０４電動要素
１２１ブロック
１２２シリンダ
１２３ピストン
１２５磁石挿入孔
１２６開口端
１３０吸入孔
１３１バルブプレート
１３４吸入リード
１４０可動端側
１４１永久磁石

Claims

密閉容器内に、冷媒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配置し、前記圧縮要素を、シリンダを形成するブロックと、アルミ焼結で形成され、かつ前記シリンダ内を往復するピストンと、前記ブロックの前記シリンダ開口端を封止するとともに吸入孔を設けたバルブプレートを備えた構成とし、さらに、前記バルブプレートの前記シリンダ側に、鉄系板ばね材からなり、かつ前記吸入孔を開閉する片持ち状の吸入リードを設けるとともに、前記ピストンにおける前記吸入リードの可動端側に対向する位置に磁石挿入孔を設け、この磁石挿入孔に永久磁石を固定した圧縮機において、前記磁石挿入孔に未着磁の磁性体を埋め込んで固定し、その後前記ピストンを着磁することにより、前記磁性体を永久磁石とした圧縮機の組立て方法。
前記永久磁石を希土類磁石とした請求項１に記載の圧縮機の組立て方法。
請求項１または２に記載の組立て方法で得られた圧縮機の電動要素を、商用電源周波数以外の周波数で運転されるインバーター駆動の電動要素とした圧縮機。
請求項１または２に記載の組立て方法で得られた圧縮機で使用する冷媒を、Ｒ６００ａとした圧縮機。