(57)【要約】      （修正有）【課題】回転子の慣性モーメントを増大させつつ質量増大による損失低下は抑制する圧縮機を提供する。【解決手段】流体を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構に機械的に接続し、磁性体を含む回転子と、回転子を少なくとも上下方向に支持する支持部と、を有する圧縮機であって、回転子に設けられたウェイト部材１１と、を有し、回転子は、上方への磁力を受けている。【選択図】図２
2020148109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を圧縮する圧縮機構と、
該圧縮機構に機械的に接続し、磁性体を含む回転子と、
該回転子を少なくとも上下方向に支持する支持部と、を有する圧縮機であって、
該回転子に設けられたウェイト部材と、を有し、
前記回転子は、上方への磁力を受けている圧縮機。
【請求項２】
前記磁力は、前記回転子の磁性体による磁気中心が前記固定子の磁性体による磁気中心より下方にあることで生じ、前記回転子の磁気中心と前記固定子の磁気中心との軸方向の離間は、２ｍｍ以下である請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記磁力の大きさは、前記ウェイト部材による重量に略等しい請求項１又は２に記載の圧縮機。
【請求項４】
請求項１乃至３何れか一項に記載の圧縮機を備える機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機及び圧縮機を有する機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、回転子１１６の磁気中心１８４を固定子１１４の磁気中心１８２より上方にすることで回転子鉄心１１７に下向きの荷重を作用させ、回転子鉄心を支持するベアリングへの接触荷重を適正に維持する構成を開示している（００５０，００５６、図３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１３／１８７０４３号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、冷蔵庫等の冷凍サイクル中に搭載される圧縮機分野においては、冷蔵庫の断熱性の向上等に伴い、冷気の必要量が減少してきている。このため、圧縮機モータを低速運転させて比較的少ない冷気を継続的に供給するように制御することが行われてきている。
【０００５】
しかし、圧縮機は冷媒等の流体を圧縮及び吸入する過程を繰り返しており、圧縮過程において負荷が増大することから負荷脈動が存在する。慣性モーメントが大きい高速運転時には、そのような脈動の影響が比較的小さかったが、低速運転時にはその影響が目立つようになってきた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記事情に鑑みてなされた本発明は、
流体を圧縮する圧縮機構と、
該圧縮機構に機械的に接続し、磁性体を含む回転子と、
該回転子を少なくとも上下方向に支持する支持部と、を有する圧縮機であって、
該回転子に設けられたウェイト部材と、を有し、
前記回転子は、上方への磁力を受けている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態の密閉型圧縮機の断面図
【図２】実施形態のクランクシャフトと電動機の縦断面図
【図３】実施形態の回転子とウェイト部材の斜視図
【図４】実施形態の回転子の分解斜視図
【図５】実施形態の支持部近傍の縦断面図
【図６】実施形態の回転数と電動機効率を示したグラフ
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
＜密閉型圧縮機１＞
図１は、実施形態の密閉型圧縮機１の断面図である。
密閉型圧縮機１は、シリンダボア２ａを有して圧縮室の一部を形成するシリンダ２、圧縮室内を往復動するピストン３、給油機構４、潤滑油５、回転子１０及び固定子２０を有する電動機、シリンダヘッド８、支持部の一例としてのベアリング機構９を有する。
【０００９】
密閉型圧縮機１は、例えば冷凍サイクルに組み込まれて冷媒等の流体をシリンダ２とピストン３で周期的に圧縮する。ピストン３には、公知のコネクティングロッドを介して機械的にクランクシャフト３０に接続している。クランクシャフト３０には電動機が取り付けられており、回転子１０の回転に伴い回転する。
【００１０】
固定子２０の巻線に電流が流されて磁束が発生すると回転子１０の永久磁石に作用し、電動機の回転子１０が回転する。給油機構４が潤滑油５を汲み上げるとともにピストン３を往復動させる。往復動に伴い圧縮室の圧力が変動すると、これに応じてシリンダヘッド８側に設けられたバルブが開閉して圧縮室内外の間で流体の交換を行う。
【００１１】
支持部９は、クランクシャフト３０又はこれと機械的に接続している部材を支持する。ベアリング機構９としては、クランクシャフト３０を支持する場合には例えばスラストベアリングを採用でき、回転するクランクシャフト３０の軸方向（下方）を支持できる。
【００１２】
＜電動機＞
図２は、実施形態のクランクシャフト３０と電動機の縦断面図である。図３は、実施形態の回転子１０とウェイト部材１１の斜視図である。図４は実施形態の回転子１０の分解斜視図である。図５は実施形態の支持部９近傍の縦断面図である。
【００１３】
回転子１０は、クランクシャフト３０が挿通する内径１０ａを下側に有している。クランクシャフト３０に焼き嵌めや圧入により固定されている。
回転子１０は、磁性体を含む電磁鋼板を積層して形成される回転子鉄心１２、回転子鉄心１２に内蔵された、例えばフェライトコアの永久磁石１３、回転子１０の下端に配され、ＳＵＳ３０４や真鍮などの非磁性体で形成されたサイドプレート１４、回転子１０の上端側に配され、ＳＵＳ３０４や真鍮などの非磁性体で形成されたウェイト部材１１及びバランサ１１１、を有している。ウェイト部材１１とバランサ１１１、回転子鉄心１２、サイドプレート１４は、例えばピン１５によりかしめるなどして互いに固定される。
【００１４】
ウェイト部材１１は円環状をしており、回転子鉄心１２から上面視ではみ出さない範囲で大径に形成される。バランサ１１１は略円弧状をしており圧縮室の圧縮・吸込に伴う変動負荷に対するバランスを考慮して配される。
【００１５】
回転子１０（電動機）は、８００ｍｉｎ−１程度の低速から、４３００ｍｉｎ−１程度の高速までの広い運転範囲で駆動される。
【００１６】
ウェイト部材１１によって、回転子１０の質量が増加する。これにより回転子１０回転時の慣性モーメントが大きくなるから、圧縮機の圧縮吸引過程で生じる負荷変動等に起因する、特に低速時の電動機効率低下を抑制できる。また、低速時の負荷変動による騒音や振動悪化も、圧縮機自身が低重心化することで抑制することができる。
【００１７】
駆動する電動機の構成要素によって潤滑油５が撹拌されることを抑制すべく、ウェイト部材１１は、回転子１０上端に配置されることが望ましい。尤も、潤滑油５との距離を十分に確保できる場合は、回転子１０下端に取り付けることも可能である。
【００１８】
一方、回転子１０の質量が増加すると支持部９による摩擦、すなわち機械損失が増大する。慣性モーメントをウェイト部材１１で増大させつつ、質量増加による機械損失の増加は抑制すべく、本実施形態では支持部９が支持する構造、すなわちクランクシャフト３０に上方への磁力を付与する。支持部９は、上レース９１、下レース９２、下レース９２下方に配された鋼板等の金属部材のワッシャ９３を有する。
【００１９】
磁性体を含む回転子鉄心１２は、軸方向（上下方向）について磁気中心１２１を有する。磁性体を含む固定子２０もまた、軸方向について磁気中心２０１を有する。磁気中心１２１は、磁気中心２０１より下方に位置しており、これにより回転子１０は上方への磁力を受けるので、支持部９が支持すべき重量を低減して機械損失を低減できる。
【００２０】
具体的に、クランクシャフト３０に注目すると、下方向には回転子１０の質量とクランクシャフト３０質量に起因する重量Ｆ１が作用しているが、これにさらに、ウェイト部材１１質量に起因する重量Ｆ２が作用する。一方、上方には回転子１０と固定子２０の磁気中心のずれに起因する磁力Ｆ３が作用する。クランクシャフト３０が浮上するとクランクシャフト３０が不安定になる虞があるため、関係式Ｆ１＋Ｆ２＞Ｆ３を満たすようにする。
【００２１】
クランクシャフト３０は、コネクティングロッドやピストン３によって上下方向の変位を規制されやすいため、磁気中心のずれ量は略不変と考えられるから、磁力による浮上力を効果的に発生させるべく、両者の磁気中心は２ｍｍ以下、１ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下にできる。ずれ量が小さければ浮上力Ｆ３が大きくなるため好ましい。浮上力Ｆ３は、通常は、クランクシャフト３０や回転子１０の質量は圧縮機の製造者によって適正化されていると期待されるため、ウェイト部材１１の重量Ｆ２に略等しい大きさになるようにずれ量を設定することができる。
【００２２】
図６は、実施形態及び比較例（ウェイト部材１１と磁気中心のずれなし）の回転数と電動機効率を示したグラフである。回転数が低速化になるにつれて、電動機効率が改善しており、それに基づき圧縮機効率も改善する。
【００２３】
＜取付法＞
ウェイト部材１１及び回転子１０は、それぞれ次のようにして取り付けることができる。
まず、回転子鉄心１２はピン１５を挿通孔に挿通し、かしめ固定されるが、ウェイト部材１１の厚みを考慮したピン１５に設定し、同様にかしめ固定する。回転子１０は、クランクシャフト３０外径に焼き嵌め、あるいは圧入により固定されている。
【００２４】
本実施形態の圧縮機は、冷蔵庫等種々の機器に搭載することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１      密閉形圧縮機
２      シリンダ
２ａ    シリンダボア
３      ピストン
４      給油機構
５      潤滑油
８      シリンダヘッド
９      支持部（ベアリング機構）
１０    回転子
１０ａ  内径
１１    ウェイト部材
１２    回転子鉄心
１２１  磁気中心
１３    永久磁石
１４    サイドプレート
１５    ピン
２０    固定子
２０１  磁気中心
３０    クランクシャフト
【図１】
2020148109.tif 000003
【図２】
2020148109.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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