JP2019082143A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機部の運転の効率化を図りつつ、固定子の変形を抑制できる密閉型圧縮機を提供する。【解決手段】密閉型圧縮機１０は、複数の磁性体板２２が積層された積層体に貫通孔部２６が形成されて成る固定子２０、及び、回転子３０を有する電動機部１４と、電動機部により駆動される圧縮機部１５と、これらを収容した密閉容器１２と、貫通孔部に挿入されたスリーブ４０と、ネジ部５３が設けられた軸部５１とこの一端部に設けられた頭部５２とを有し、スリーブに軸部が挿入された状態で密閉容器内の所定の取付部にネジ部を締結することで、固定子を密閉容器内に固定するボルト５０と、スリーブが挿入される挿入孔部を有し、ボルトを取付部に締結するにつれて圧縮され、積層体を積層方向に押圧する弾性部材と、を備え、積層方向において、スリーブの寸法Ｌは積層体の寸法Ｈ及び圧縮された弾性部材の最小寸法Ｗｃに対して、Ｌ≧Ｈ＋Ｗｃの関係を満たす。【選択図】図１

Description

本発明は、密閉型圧縮機に関する。

従来の密閉型圧縮機として、特許文献１の密閉型圧縮機が知られている。この密閉型圧縮機では、固定子及び回転子から成る電動機部、これにより駆動される圧縮機部、及び、これらを収容する密閉ケースを備えている。密閉ケース内のフレームの下部に固定子が固定されている

特開２００９−１９７６８４号公報

特許文献１のような固定子は、一般的に、複数の電磁鋼板を積層して構成された鉄心を有しており、鉄心に設けられた穴に挿入されたボルトによってフレームに固定されている。この電動機部については、運転効率の向上のために、電磁鋼板の薄型化が求められている。しかしながら、電磁鋼板の厚みを薄くすると、ボルトを締め付けた際の力によって電磁鋼板が変形する可能性がある。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、電動機部の運転の効率化を図りつつ、固定子の変形を抑制することができる密閉型圧縮機を提供することを目的としている。

本発明のある態様に係る密閉型圧縮機は、複数の磁性体板が積層された積層体に、該積層体の積層方向に貫通する貫通孔部が形成されて成る固定子、及び、回転子を有する電動機部と、前記電動機部により駆動される圧縮機部と、前記電動機部及び前記圧縮機部を収容した密閉容器と、前記貫通孔部に挿入されたスリーブと、ネジ部が設けられた軸部と該軸部の一端部に設けられた頭部とを有し、前記スリーブに前記軸部が挿入された状態で前記密閉容器内の所定の取付部に前記ネジ部を締結することで、前記固定子を前記密閉容器内に固定するボルトと、前記スリーブが挿入される挿入孔部を有し、前記ボルトを前記取付部に締結するにつれて圧縮され、前記積層体を前記積層方向に押圧する弾性部材と、を備え、前記積層方向において、前記スリーブの寸法Ｌは前記積層体の寸法Ｈ及び圧縮された前記弾性部材の最小寸法Ｗｃに対して、Ｌ≧Ｈ＋Ｗｃの関係を満たす。

この密閉型圧縮機では、前記積層方向において、前記スリーブの寸法Ｌは前記積層体の寸法Ｈ及び圧縮されていない前記弾性部材の非圧縮寸法Ｗｕに対して、Ｌ＜Ｈ＋Ｗｕの関係を満たしてもよい。また、密閉型圧縮機では、前記スリーブは非磁性体により形成されていてもよい。さらに、密閉型圧縮機では、前記弾性部材は、スプリングワッシャであってもよい。また、密閉型圧縮機では、前記弾性部材は、前記頭部の座面と前記積層体との間に配置されていてもよい。さらに、密閉型圧縮機では、前記積層体と前記弾性部材との間に配置された平ワッシャをさらに備え、前記積層方向において、前記スリーブの寸法Ｌは、前記積層体の寸法Ｈ、前記弾性部材の最小寸法Ｗｃ及び非圧縮寸法Ｗｕ、並びに、前記平ワッシャの寸法Ｆに対して、Ｈ＋Ｗｃ＋Ｆ≦Ｌ＜Ｈ＋Ｗｕ＋Ｆの関係を満たしていてもよい。

本発明は、密閉型圧縮機において電動機部の運転の効率化を図りつつ、固定子の変形を抑制することができるという効果を奏する。

本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。

本発明の実施の形態に係る密閉型圧縮機を示す断面図である。 図１の密閉型圧縮機の一部を示す断面図である。 図１のスリーブを示す図である。 図１の平ワッシャを示す図である。 図５（ａ）は非圧縮時のスプリングワッシャを示す図であり、図５（ｂ）は圧縮時のスプリングワッシャを示す図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

（実施の形態）
＜密閉型圧縮機＞
実施の形態に係る密閉型圧縮機１０は、図１に示すように、圧縮機本体１１及びこれを収容する密閉容器１２を備え、圧縮機本体１１によって冷媒ガスを高温高圧状態にして密閉容器１２から吐出する装置である。例えば、密閉型圧縮機１０は、自販機、冷凍ショーケース、除湿機及び冷蔵庫等の用途に適用することができる。

圧縮機本体１１は、密閉容器１２に対してサスペンションスプリング１３によって弾性的に支持されており、電動機部１４、及び、これにより駆動される圧縮機部１５を備えている。電動機部１４は、固定子２０、及び、これに対して回転する回転子３０を有しており、例えば、突極集中巻方式のＤＣブラシレスモータが用いられる。

回転子３０は、内部に円柱状空間を有した円筒形状であって、固定子２０の内側に配置され、永久磁石（図示せず）を内蔵している。なお、ここでは、回転子３０を固定子２０の内側に収容するインナーロータ型について説明するが、固定子２０を回転子３０の内側に収容するアウターロータ型についても同様であるため、その説明を省略する。また、固定子２０の詳細については、後述する。

圧縮機部１５は、電動機部１４の上方に配設されており、シャフト１６、ブロック１７、ピストン１８及び連結部１９を備えている。シャフト１６は、主軸１６ａ及び偏心軸（図示せず）により構成されている。主軸１６ａは、その下部が電動機部１４の回転子３０の円柱状空間に挿入されて固定されている。偏心軸は、主軸１６ａの上端から延び、その中心軸が主軸１６ａの中心軸と一致せずに平行に設けられている。

ブロック１７は、主軸受１７ａ及びシリンダ１７ｂにより構成されている。主軸受１７ａは、主軸１６ａの中心軸に平行に延びる円柱状の貫通孔を内部に有し、この貫通孔に主軸１６ａが回転可能な状態で挿入されており、その内周面で主軸１６ａを径方向に支持している。また、主軸受１７ａは、主軸１６ａの中心軸に垂直なスラスト面（図示せず）を有し、このスラスト面により偏心軸の荷重を支えている。

シリンダ１７ｂは、主軸１６ａの中心軸に垂直な方向に延びる円柱形状の内部空間を有している。この内部空間の一端側はバルブプレート１７ｅにより塞がれ、他端側からピストン１８の一端部が往復可能に挿入されている。このシリンダ１７ｂの内周面、ピストン１８及びバルブプレート１７ｅによって囲まれた内部空間に圧縮室１７ｃが形成される。

ピストン１８の他端部が連結部１９によって偏心軸に連結されている。このため、回転子３０によって主軸１６ａ、及び、主軸１６ａに接続する偏心軸が回転し、この回転を連結部１９がピストン１８の往復運動に変換する。ピストン１８は圧縮室１７ｃ内で往復運動することによって、密閉容器１２内に封入された冷媒ガスを圧縮室１７ｃ内に吸入して、圧縮室１７ｃから外部へ吐出している。

＜固定子＞
図１及び図２に示すように、固定子２０は円筒形状の鉄心２１を有しており、鉄心２１は、複数の磁性体板２２が積層された積層体により構成されている。磁性体板２２は、中央に円形状の孔（中央孔２３）を有する環状の円盤形状であって、例えば、絶縁被膜で覆われた電磁鋼板及びアモルファス等の強磁性体が用いられる。磁性体板２２は、電動機部１４の効率の観点から、磁性体板２２を積層する方向（積層方向）における寸法（厚み）が薄く、例えば、０．２ｍｍ以下であって、好ましくは０．１ｍｍ以下である。磁性体板２２には、中央孔２３に加えて、中央孔２３の周囲を取り囲むように複数の円形状の孔（周囲孔２４）が設けられている。

鉄心２１は、積層された円盤形状の磁性体板２２によって円柱形状であって、磁性体板２２の中央孔２３によって形成される孔（収容孔部２５）、及び、磁性体板２２の周囲孔２４によって形成される孔（貫通孔部２６）を有している。収容孔部２５及び貫通孔部２６は、円柱形状であって、積層方向に鉄心２１を貫通している。収容孔部２５内には、回転子３０が収容される。この収容孔部２５を画定する鉄心２１の内周面と、回転子３０の外周面とは、互いに対向し、積層方向に平行に設けられている。

貫通孔部２６にはスリーブ４０が挿入されている。スリーブ４０は非磁性体で形成されており、非磁性体としては、例えば、強度及びコストの観点からステンレス等の金属が挙げられる。このようにスリーブ４０が非磁性体であるため、スリーブ４０が磁性体板２２を積層方向に貫通しても、隣接する磁性体板２２間において絶縁被膜により形成される絶縁状態は維持される。これにより、固定子２０における渦電流損の増加を低減することができる。

スリーブ４０は、図２及び図３に示すように、円柱形状の内部空間（ボルト孔部４１）を有する円筒形状であって、ボルト孔部４１が延びる方向の寸法Ｌが鉄心２１の積層方向の寸法Ｈよりも大きい。また、スリーブ４０の外径は貫通孔部２６の内径よりも僅かに小さく、外周面は貫通孔部２６を画定する鉄心２１の内周面に沿って接触している。また、ボルト孔部４１にボルト５０の軸部５１が挿入されており、スリーブ４０の内径（ボルト孔部４１の直径）は軸部５１の直径よりも僅かに大きく設定されている。

ボルト５０は、図１及び図２に示すように、固定子２０を密閉容器１２内の所定の取付部に取り付けるための固定部材であって、軸部５１及び頭部５２を有する。取付部は、例えば、ブロック１７であって、ブロック１７に開口部１７ｄが設けられ、開口部１７ｄを画定するブロック１７の内周面に螺旋状の溝が形成されている。

軸部５１は、ネジ部５３を有する棒状部材であって、スリーブ４０のボルト孔部４１に挿入されており、その一端に頭部５２が接続されている。このネジ部５３は、螺旋状の山が設けられており、ブロック１７の開口部１７ｄにおける螺旋状の溝に締結される。これにより、ボルト５０は固定子２０をブロック１７に取り付けらる。なお、軸部５１は、中心軸に平行な方向において、直径が一定であってもよいし、図２に示す頭部５２との接続部分５１ａ等、他の部分よりも直径が大きい部分を含んでいてもよい。

頭部５２は、円柱形状であって、円盤形状の鍔部５４を有している。鍔部５４は、軸部５１よりも直径が大きく、軸部５１に対して直交する方向において頭部５２の本体の外面から外側に突出している。鍔部５４の頭部５２の本体側と反対側の面が、頭部５２の座面５２ａである。頭部５２は、一端が密閉容器１２に固定されたサスペンションスプリング１３の他端内に挿入されている。このサスペンションスプリング１３が鍔部５４に当たって固定されることにより、固定子２０を含む圧縮機本体１１が密閉容器１２に対して支持される。

固定子２０の鉄心２１とボルト５０の頭部５２との間には、平ワッシャ６０及びスプリングワッシャ７０が介在している。平ワッシャ６０は、図２及び図４に示すように、中央に円形状の孔（第１挿入孔部６１）を有する環状の円盤形状であって、例えば、剛性を有するステンレス等の金属によって形成されている。第１挿入孔部６１の直径（平ワッシャ６０の内径）は、スリーブ４０が挿入されるように、スリーブ４０の外径よりも僅かに大きく設定されている。平ワッシャ６０の環状の両端面６２、６３間の寸法（厚み）Ｆは、圧縮等によって変化しない又はほぼ変化せずに一定である。

スプリングワッシャ７０は、図２及び図５に示すように、中央に円形状の孔（第２挿入孔部７１）を有する環状の円盤形状である。スプリングワッシャ７０は、例えば、剛性を有するステンレス等の金属によって形成されており、耐薬品性、コスト、弾性力及び剛性に優れている。第２挿入孔部７１の直径（スプリングワッシャ７０の内径）は、スリーブ４０が挿入されるように、スリーブ４０の外径よりも僅かに大きく設定されている。

スプリングワッシャ７０は、切欠き部７２によって周方向に切断されていて、周方向において切欠き部７２を挟むスプリングワッシャ７０の両端７３、７４を有している。図５（ａ）に示すように、第２挿入孔部７１が延びる方向（厚み方向）においてスプリングワッシャ７０に対して圧力が作用していない場合（非圧縮時）では、スプリングワッシャ７０の両端７３、７４間の寸法（非圧縮寸法Ｗｕ、厚み）は、スプリングワッシャ７０の環状の両端面７５、７６間の寸法（最小寸法、厚み）Ｗｃよりも大きい。

これに対して、図５（ｂ）に示すように、厚み方向においてスプリングワッシャ７０に対して圧力が作用した場合（圧縮時）では、圧力に応じてスプリングワッシャ７０の両端７３、７４間の差が縮まり、両端７３、７４間の寸法（厚み）は小さくなる。そして、スプリングワッシャ７０の両端７３、７４間の差が０になって、厚みは、最も小さくなり、スプリングワッシャ７０の最小寸法Ｗｃとなる。このようにスプリングワッシャ７０は、圧縮により厚みが変化することにより弾性力を有する弾性部材である。

＜固定子の取付方法＞
図２〜図５に示すように、スリーブ４０にボルト５０の軸部５１を挿入する。それから、ボルト５０の頭部５２側から、スプリングワッシャ７０、平ワッシャ６０及び固定子２０の順になるように、スプリングワッシャ７０の第２挿入孔部７１、平ワッシャ６０の第１挿入孔部６１、及び、固定子２０の貫通孔部２６にスリーブ４０を挿入する。これにより、スプリングワッシャ７０が頭部５２の鍔部５４の座面５２ａに当たり、軸部５１のネジ部５３が固定子２０から突出する。そして、ネジ部５３をブロック１７の開口部１７ｄに締結することにより、固定子２０をブロック１７に取り付ける。

ここで、ネジ部５３をブロック１７に締結するにつれて、開口部１７ｄに挿入されるネジ部５３の寸法が長くなる。これに伴い、ブロック１７とボルト５０の鍔部５４との間の寸法が短くなり、鍔部５４と鉄心２１との間でスプリングワッシャ７０が圧縮される。これにより、スプリングワッシャ７０は鉄心２１を積層方向に押圧する。ただし、積層方向において、スリーブ４０の寸法Ｌは、鉄心２１の寸法Ｈ、平ワッシャ６０の寸法Ｆ及び圧縮されたスプリングワッシャ７０の最小寸法Ｗｃに対して、Ｌ≧Ｈ＋Ｆ＋Ｗｃの関係を満たすように設定されている。

このため、スリーブ４０がブロック１７及び鍔部５４に当たった状態で、この間の寸法がＨ＋Ｆ＋Ｗｃより短くなることがなく、鉄心２１の寸法Ｈが確保される。これにより、固定子２０の磁性体板２２の厚みが０．２ｍｍ以下と非常に薄く剛性が小さい場合であっても、鉄心２１の磁性体板２２が破損することが防止される。さらに、鉄心２１に過度な応力が発生しないため、応力による固定子２０の鉄損を増加を軽減することができる。

一方、積層方向において、スリーブ４０の寸法Ｌは、鉄心２１の寸法Ｈ、平ワッシャ６０の寸法Ｆ及び圧縮されたスプリングワッシャ７０の最小寸法Ｗｃに対して、Ｌ＜Ｈ＋Ｆ＋Ｗｕの関係を満たすように設定されている。これにより、スリーブ４０がブロック１７及び鍔部５４に当たった状態で、スプリングワッシャ７０の厚みは非圧縮時の寸法Ｗｕよりも小さくなる。

よって、スプリングワッシャ７０は圧縮されて、固定子２０を弾性支持する。このため、固定子２０はブロック１７に確実に取り付けられる。また、固定子２０はブロック１７の面に押し付けられて角度調整される。このブロック１７の面は、固定子２０の内周面が回転子３０の外周面と平行になるように設定されている。これにより、回転子３０が固定子２０に接触することなく回転することができ、騒音及び破損等の不具合を抑制することができる。

また、平ワッシャ６０は、スプリングワッシャ７０と固定子２０との間において、スプリングワッシャ７０から固定子２０に作用する面圧を小さくする。よって、固定子２０の破損の低減、及び、鉄損の増加をさらに低減することができる。

＜変形例１＞
上記実施の形態の密閉型圧縮機１０は、平ワッシャ６０を備えていたが、平ワッシャ６０を備えていなくてもよい。この場合、スプリングワッシャ７０が固定子２０及びボルト５０の頭部５２と接触するように、これらの間に配置されている。

そして、積層方向において、スリーブ４０の寸法Ｌは固定子２０の鉄心２１の寸法Ｈ及び圧縮されたスプリングワッシャ７０の最小寸法Ｗｃに対して、Ｌ≧Ｈ＋Ｗｃの関係を満たすように設定される。これにより、スプリングワッシャ７０が最小寸法Ｗｃまで圧縮されても、スリーブ４０は鉄心２１の寸法Ｈを確保するため、鉄心２１の破損及び鉄損の増加を防止することができる。

また、積層方向において、スリーブ４０の寸法Ｌは固定子２０の鉄心２１の寸法Ｈ及び圧縮されていないスプリングワッシャ７０の非圧縮寸法Ｗｕに対して、Ｌ＜Ｈ＋Ｗｕの関係を満たすように設定される。これにより、スプリングワッシャ７０が圧縮されるため、固定子２０はスプリングワッシャ７０によって弾性支持されて、ブロック１７に確実に取り付けられる。

＜変形例２＞
上記全ての実施の形態の密閉型圧縮機１０では、スプリングワッシャ７０を弾性部材として用いたが、弾性部材はこれに限定されない。例えば、弾性部材として、螺旋状スプリング及びゴム等の弾性を有する材料を用いてもよい。

＜変形例３＞
上記全ての実施の形態の密閉型圧縮機１０では、スプリングワッシャ７０は頭部５２と固定子２０との間に配置されていたが、スプリングワッシャ７０の位置はこれに限定されない。例えば、スプリングワッシャ７０は、固定子２０とブロック１７との間に配置されていてもよい。

＜変形例４＞
上記全ての実施の形態の密閉型圧縮機１０では、固定子２０はブロック１７に取り付けられたが、固定子２０が取り付けられる部分（取付部）は密閉容器１２内であれば、これに限定されない。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施の形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明の密閉型圧縮機は、電動機部の運転の効率化を図りつつ、固定子の変形を抑制することができる密閉型圧縮機等として有用である。

１０ ：密閉型圧縮機
１２ ：密閉容器
１４ ：電動機部
１５ ：圧縮機部
２０ ：固定子
２１ ：鉄心（積層体）
２２ ：磁性体板
２３ ：中央孔
２６ ：貫通孔部
３０ ：回転子
４０ ：スリーブ
５０ ：ボルト
５１ ：軸部
５２ ：頭部
５２ ：座面
５２ａ ：ネジ部
６０ ：平ワッシャ
７０ ：スプリングワッシャ（弾性部材）
７１ ：第２挿入孔部（挿入孔部）

Claims (6)

1. 複数の磁性体板が積層された積層体に、該積層体の積層方向に貫通する貫通孔部が形成されて成る固定子、及び、回転子を有する電動機部と、
   前記電動機部により駆動される圧縮機部と、
   前記電動機部及び前記圧縮機部を収容した密閉容器と、
   前記貫通孔部に挿入されたスリーブと、
   ネジ部が設けられた軸部と該軸部の一端部に設けられた頭部とを有し、前記スリーブに前記軸部が挿入された状態で前記密閉容器内の所定の取付部に前記ネジ部を締結することで、前記固定子を前記密閉容器内に固定するボルトと、
   前記スリーブが挿入される挿入孔部を有し、前記ボルトを前記取付部に締結するにつれて圧縮され、前記積層体を前記積層方向に押圧する弾性部材と、を備え、
   前記積層方向において、前記スリーブの寸法Ｌは前記積層体の寸法Ｈ及び圧縮された前記弾性部材の最小寸法Ｗｃに対して、Ｌ≧Ｈ＋Ｗｃの関係を満たす、密閉型圧縮機。
2. 前記積層方向において、前記スリーブの寸法Ｌは前記積層体の寸法Ｈ及び圧縮されていない前記弾性部材の非圧縮寸法Ｗｕに対して、Ｌ＜Ｈ＋Ｗｕの関係を満たす、請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記スリーブは非磁性体により形成されている、請求項１又は２に記載の密閉型圧縮機。
4. 前記弾性部材は、スプリングワッシャである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
5. 前記弾性部材は、前記頭部の座面と前記積層体との間に配置されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
6. 前記積層体と前記弾性部材との間に配置された平ワッシャをさらに備え、
   前記積層方向において、前記スリーブの寸法Ｌは、前記積層体の寸法Ｈ、前記弾性部材の最小寸法Ｗｃ及び非圧縮寸法Ｗｕ、並びに、前記平ワッシャの寸法Ｆに対して、Ｈ＋Ｗｃ＋Ｆ≦Ｌ＜Ｈ＋Ｗｕ＋Ｆの関係を満たす、請求項１〜５のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。

Images