(57)【要約】【課題】本発明は、アウターローター型の電動機部を備えたうえで、電動機部において回転軸を両持ち構造とすることにより、電動機部における回転軸の軸ブレを確実に規制して、騒音や振動等の発生防止を図り、軸受け荷重の軽減化を図って、信頼性の向上を得る密閉型電動圧縮機および、この電動圧縮機を備えた冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】密閉型電動圧縮機Ｍにおいて、密閉ケース１内に、回転軸２を介して圧縮機構部３と電動機部４が一体に連結されてなる電動圧縮機本体５を収容し、上記圧縮機構部は、回転軸を軸支する主軸受け８を備え、上記電動機部は、回転軸が貫通する孔部２０が設けられる固定子１５と、回転軸の端部に取付けられ固定子の外周面と所定の間隔を存して対向する回転子１６とを備えてアウターローター型に構成され、固定子を圧縮機構部に固定するとともに、固定子の回転軸が貫通する孔部に補助軸受け部材２１を取付け、この補助軸受け部材により回転軸を軸支する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉ケース内に、回転軸を介して圧縮機構部と電動機部が一体に連結されてなる電動圧縮機本体を収容する密閉型電動圧縮機において、
上記圧縮機構部は、上記回転軸を軸支する軸受け体を備え、
上記電動機部は、上記回転軸が貫通する孔部が設けられる固定子と、上記回転軸の端部に取付けられ固定子の外周面と所定の間隔を存して対向する回転子とを備えて、アウターローター型に構成され、
上記固定子を、上記圧縮機構部に固定するとともに、固定子の上記回転軸が貫通する孔部に補助軸受け部材を取付け、この補助軸受け部材により上記回転軸を軸支可能としたことを特徴とする密閉型電動圧縮機。
【請求項２】
上記回転軸に対する上記補助軸受け部材の軸受けクリアランスは、上記圧縮機構部における上記軸受け体の軸受けクリアランスよりも大に設定したことを特徴とする密閉型電動圧縮機。
【請求項３】
上記請求項１もしくは上記請求項２記載の密閉型圧縮機と、凝縮器と、膨張装置と、蒸発器とを冷凍サイクル回路を構成するよう冷媒管を介して連通してなることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定子と、回転軸に取付けられ固定子の外周面と所定間隙を存して対向する回転子とからなる、いわゆるアウターローター型電動機部を備えた密閉型電動圧縮機と、この密閉型電動圧縮機で冷凍サイクル回路を構成する冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば冷凍サイクル構成機器として用いられる電動圧縮機は種々の形態があるが、一般的には密閉ケース内に、回転軸を介して圧縮機構部と電動機部とを連結してなる電動圧縮機本体を収容する密閉型電動圧縮機である。近時、上記圧縮機構部は２シリンダタイプが多用されるとともに、電動機部として、いわゆるアウターローター型のものが提案されている。
【０００３】
上記アウターローター型電動機部は、固定子が回転軸を軸支する圧縮機構部の主軸受けに取付けられ、回転子が回転軸に取付けられる。上記回転子は、回転軸上端部に嵌合固着され傘状に形成される部材と、この傘状部材に設けられ固定子外周面に狭小の間隙を存して構成される回転子部とからなる。  
具体的には、たとえば［特許文献１］に開示されるようになっていて、回転軸を軸支する主軸受けの外径部に、固定子に設けられる孔部が圧入固定される。回転軸は主軸受け上端および固定子上端面から突出し、この突出部に傘型回転子の傘部が嵌着される。
【特許文献１】特開２００１−２６８８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、［特許文献１］の電動圧縮機においては、圧縮機構部の上部側に主軸受け（第１の軸受け）があり、下部側に副軸受け（第２の軸受け）があって、圧縮機構部の上部と下部との離間した部位に２つの軸受けからなる軸受け体を備えて、回転軸を軸支している。そのため、圧縮機構部を貫通する回転軸を正確に調芯することができて、回転にともなう軸ブレ等の発生は全くない。  
これに対して、圧縮機構部の上部側に構成される電動機部において、この下部側に位置する上記主軸受けによって回転軸が軸支されているので、電動機部の下部においては回転軸が軸ブレを生じることはない。
【０００５】
これに対して、電動機部の上部側では回転軸を軸支する手段が全くなく、したがって電動機部では回転軸を片持ち状態で支持しているにすぎない。しかも、回転軸の上端部には上記傘型回転子が取付けられており、上端部が軸支されていない以上、回転軸の軸ブレを確実に抑制するには無理がある。  
その結果、回転軸のアンバランスによる回転子のフレ回りが大きくなって、騒音や振動の発生を阻止することができない。回転子と固定子との軸方向に沿うエアギャップが偏って、騒音の発生とともに、始動不良等が生じ易い。回転軸における軸受け荷重が増大し、信頼性の低下が見られるなどの不具合を生じている。
【０００６】
本発明は、上記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、アウターローター型の電動機部を備えたうえで、電動機部において回転軸を両持ち構造とすることにより、電動機部における回転軸の軸ブレを確実に規制して、騒音や振動等の発生防止と、軸受け荷重の軽減化よる信頼性の向上を得られる密閉型電動圧縮機と、この密閉型電動圧縮機を備えて冷凍効率の向上化を図った冷凍サイクル装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を満足するため本発明の密閉型電動圧縮機は、密閉ケース内に、回転軸を介して圧縮機構部と電動機部が一体に連結されてなる電動圧縮機本体を収容し、上記圧縮機構部は回転軸を軸支する軸受け体を備え、上記電動機部は、回転軸が貫通する孔部が設けられる固定子と、回転軸の端部に取付けられ固定子の外周面と所定の間隔を存して対向する回転子とを備えてアウターローター型に構成され、上記固定子を圧縮機構部に固定するとともに、固定子の回転軸が貫通する孔部に補助軸受け部材を取付け、この補助軸受け部材により回転軸を軸支可能とした。  
上記目的を満足するため本発明の冷凍サイクル装置は、上記密閉型圧縮機と、凝縮器と、膨張装置と、蒸発器とを冷凍サイクル回路を構成するよう冷媒管を介して連通してなる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の密閉型電動圧縮機は、アウターローター型の電動機部を備え、電動機部における回転軸の軸ブレを確実に規制して、騒音や振動等の発生防止と軸受け荷重の軽減化による信頼性の向上を得る効果を奏する。  
本発明の冷凍サイクル装置は、上記密閉型電動圧縮機を備えた冷凍サイクル回路を構成することにより、冷凍効率の向上化を得られる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。  
図１〜図２は、本発明に係る第１の実施の形態を示していて、図１は密閉型電動圧縮機の縦断面図および冷凍サイクル装置の冷凍サイクル構成図、図２は密閉型電動圧縮機における回転軸に対する軸受けクリアランスを説明する図である。  
はじめに、密閉型電動圧縮機Ｍの全体構成から説明すると、図１において、１は密閉ケースであり、この密閉ケース１の内部には、回転軸２を介して下部側に圧縮機構部３と、上部側に電動機部４とが連結されてなる電動圧縮機本体５が収容される。密閉ケース１の上端部には、吐出側冷媒管Ｐが設けられ、密閉ケース１の側部には２本の吸込み側冷媒管Ｐａ，Ｐｂが貫通して、上記圧縮機構部３に連通される。
【００１０】
上記圧縮機構部３は、中間仕切板６を挟んで上下に２組のシリンダ７Ａ，７Ｂを備えた２シリンダタイプのものである。さらに詳述すると、上部側に第１のシリンダ７Ａが位置し、中間仕切板６を介して下部側に第２のシリンダ７Ｂが位置する。第１のシリンダ７Ａの上面部には、軸受け体Ｇを構成する主軸受け８が重ね合わされ、このシリンダの上部側開口面を閉成する。
【００１１】
第１のシリンダ７Ａの下部側開口面および第２のシリンダ７Ｂの上部側開口面は中間仕切り板６によって閉成され、第２のシリンダ７Ｂの下部側開口面は上記主軸受け８とともに軸受け体Ｇを構成する副軸受け９によって閉成される。したがって、第１のシリンダ７Ａ内には、主軸受け８と中間仕切板６によって囲まれるシリンダ室が形成され、第２のシリンダ７Ｂ内には中間仕切板６と副主軸受け９によって囲まれるシリンダ室が形成される。  
各シリンダ室には、回転軸２に一体に設けられる偏心部ａが収容され、これら偏心部ａにはローラｂが回転自在に嵌め込まれる。各偏心部ａは、回転軸２中心を介して互いに対称方向で、かつ同一寸法の位置に重心があるよう偏心している。そして、回転軸２の回転にともなって偏心部ａとローラｂが偏心回転をなし、ローラｂの周面一部は常に軸方向に沿ってシリンダ室周面と線状に接触して、シリンダ室を二室に区分する。
【００１２】
上記主軸受け８は、第１のシリンダ７Ａの上端開口面を閉成するフランジ部８ａと、このフランジ部８ａから回転軸２に沿って上方へ一体に突設され、内径部で回転軸２の一部を回転自在に軸支するボス部８ｂとから構成される。主軸受け８のフランジ部８ａには、シリンダ室に連通する吐出弁機構１０が設けられ、マフラー１１によって覆われている。  
上記副軸受け９は、第２のシリンダ７Ｂの下端開口面を閉成するフランジ部９ａと、このフランジ部９ａから一体に突設され、内径部で回転軸２の下端部を回転自在に軸支するボス部９ｂとから構成される。上記フランジ部９ａには、吐出弁機構１２が設けられ、マフラー１３によって覆われている。
【００１３】
密閉ケース１の内底部には潤滑油を集溜する油溜り部１４が形成され、回転軸２の下端部および圧縮機構部３の下部側一部が潤滑油中に浸漬する。回転軸２の下端部には給油ポンプが備えられ、回転軸２の回転にともなって油溜り部１４の潤滑油を吸上げ給油通路（いずれも図示しない）を介して、回転軸２と主軸受け８および副軸受け９との摺接部や、各偏心部ａとローラｂとの摺接部などの各摺接部に給油案内できるようになっている。  
このようにして構成される圧縮機構部３に対して、上記電動機部４は、固定子１５と傘型回転子１６を備えた、いわゆるアウターローター型電動機部である。上記固定子１５は、圧縮機構部３を構成する主軸受け８のボス部８ａ上に固定ボルト１７を介して取付け固定される。上記傘型回転子１６は、回転軸２に取付けられて、固定子１５の外周面と所定の間隔を存するよう構成される。
【００１４】
なお説明すると、上記固定子１５は電磁鋼板からなる薄板を複数枚積層して一体に固着してなり、この中心部から放射状に複数のティース部（図示しない）が形成され、それぞれのティース部周面に絶縁部材（コイルボビンと呼ばれる）１８が嵌め込まれる。上記絶縁部材１８には簡略化して示す巻線１９が、いわゆる集中巻き方式により巻回される。  
上記固定子１５には、中心軸に沿って孔部２０が貫通して設けられていて、ここに上記回転軸２が貫通される。そして、固定子１５の孔部２０において、特に上部側のみにメタルからなる補助軸受け部材２１が嵌着される。
【００１５】
なお説明すると、上記補助軸受け部材２１は、所定の軸方向長さでリング状に形成されていて、この外径部が固定子孔部２０に圧入固着される。補助軸受け部材２１の内径部には回転軸２が挿通され、回転軸２を回転自在に軸支する。言わば、補助軸受け部材２１は回転軸２に対して第３の軸受けを構成する。  
上記傘型回転子１６は、中心軸に沿って回転軸２上端部に嵌着固定される嵌着部ｄを備え、この嵌着部ｄから水平方向に延出されて上記固定子９の上端面を覆うとともに、固定子９の外周面と平行に垂下される断面略逆Ｕ字状の傘状部材Ａと、この傘状部材に取付けられ固定子外周面と狭小の間隙を存する回転子部Ｂを備えている。
【００１６】
上記傘状部材Ａの水平部周端には互いに所定間隔を存して複数のガス抜き孔ｎが設けられ、上記圧縮機構部３で圧縮された冷媒ガスを導通案内するようになっている。そして、このガス抜き孔ｎと対向する部位まで周端部が延出する油分離板２２が上記回転軸２の上端部に取付けられる。  
上記回転子部Ｂは、傘状部材Ａの垂下部分の内周面に沿って取付けられる電磁鋼板からなる鉄心Ｂａと、この鉄心Ｂａの内周面に沿って取付けられる永久磁石Ｂｂとからなり、上記永久磁石Ｂｂの内周面は上記固定子１５の外周面と狭小の間隙を存して対向している。
【００１７】
このようにして構成される密閉型電動圧縮機であって、特に回転軸２に対する上記補助軸受け部材２１と主軸受け８の軸受けクリアランスは以下に述べるように設定されていることを特徴の一つとしている。  
図２は、回転軸２に対する軸受けクリアランスを説明するための模式図である。  
補助軸受け部材２１の回転軸２に対する軸受けクリアランスをＳａとし、先に説明した主軸受け８の回転軸２に対する軸受けクリアランスをＳｂとすると、クリアランスＳａはクリアランスＳｂよりも大（Ｓａ＞Ｓｂ）となるよう設定されている。  
上記回転軸２に対する軸受けクリアランスの設定により、主軸受け８と副軸受け９および補助軸受け部材２１の回転軸２に対する調芯が容易になり、ミスアライメントによる軸受け負荷の増大を防止できる。  
そして、再び図１に示すように、補助軸受け部材２１の回転軸２に対する軸受けクリアランスＳａと、主軸受け８の回転軸２に対するクリアランスＳｂは、圧縮機構部３と補助軸受け部材２１との距離に略比例させて設定するようにしてもよい。
【００１８】
すなわち、圧縮機構部３における中心位置である仕切り板６の中心から主軸受け８の軸受け中心までの距離をＬ１とし、主軸受け８の軸受け中心から補助軸受け部材２１の軸受け中心までの距離をＬ３としたとき、以下の（１）式を満足するよう設定する。  
Ｓａ  ／  Ｌ１  ≒  Ｓｂ  ／  Ｌ３          ……（１）  
各項目に実際の数値を設定した状態で、左右両項が±５０％となるように設定すると、回転軸２に対する調芯が容易になり、ミスアライメントによる軸受け負荷の増大を防止できる。
【００１９】
なお、圧縮機構部３と電動機部４に対する回転軸２の組立て作業工程としては、予め圧縮機構部３に軸受け体Ｇである主軸受け８と副軸受け９の組付けを終了しておく。そして、固定子１５の孔部２０に補助軸受け部材２１を嵌着固定した固定子１５を、主軸受け８および副軸受け９と調芯して取付けることになる。  
調芯の方法としては、主軸受け８および副軸受け９と補助軸受け部材２１（固定子１５）を調芯機等にて調芯したあと、固定ボルト１７を用いて固定子１５を主軸受け８に取付け固定する調芯方法か、もしくはインローによって芯出しする調芯方法がある。
【００２０】
密閉型電動圧縮機Ｍとしては、上述のように構成されていて、密閉ケース１上部に接続される吐出冷媒管Ｐには凝縮器３０と膨張装置４０と、蒸発器５０および気液分離器６０が順次設けられ、気液分離器６０と密閉型電動圧縮機Ｍとは吸込み冷媒管Ｐａ，Ｐｂによって連通され、冷凍サイクル装置の冷凍サイクル回路Ｒが構成される。  
上記密閉型電動圧縮機Ｍに通電されると、電動機部４を構成する固定子１５に駆動信号が入力され、傘型回転子１６が回転駆動される。傘型回転子１６と一体に連結される回転軸２が回転して、回転軸２の偏心部ａとローラｂが圧縮機構部３を構成する各シリンダ室で偏心回転する。
【００２１】
それにともなって、冷媒ガスが吸込み冷媒管Ｐａ，Ｐｂを介してそれぞれのシリンダ室に吸込まれ、かつ圧縮されて高圧ガスとなる。そして、各吐出弁機構１０，１２からマフラー１１を介して密閉ケース１内へ吐出され、充満する。  
密閉ケース１内に充満する圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、吐出冷媒管Ｐを介して冷凍サイクル回路Ｒを構成する凝縮器３０へ吐出され、さらに膨張装置４０と蒸発器５０に導かれて冷凍サイクル作用がなされてから、気液分離器６０を介して密閉型電動圧縮機Ｍに吸込まれて再び上述の径路を循環する。
【００２２】
このように密閉型電動圧縮機Ｍにおいては、アウターローター型の電動機部４を構成する固定子９の孔部２０上端に補助軸受け部材２１を嵌着固定し、この補助軸受け部材２１と電動機部４の下部側に位置する圧縮機構部３の主軸受け８とで、回転軸２を両持ち構造で軸支するようにした。  
したがって、電動機部４における回転軸２に対する軸受け長さを従来のものよりも長く取ることができ、軸受け荷重の低減化を得るとともに、回転軸２のフレ回りの改善によって信頼性の向上を図ることができ、騒音と振動の低減化を得られる。  
密閉型電動圧縮機Ｍの組立て時に、上記固定子１５を圧縮機構部４と調芯取付けをなすことにより、構造の簡略化が図れ、コストの低減化が得られる。
【００２３】
上記固定子１５に補助軸受け部材２１を取付け固定するのにあたって、補助軸受け部材２１を固定子１５の孔部２１に焼き嵌め、もしくは圧入手段を用いることとする。この種の取付け固定方法では、取付け固定具を全く必要としないから、構造の簡略化によるコストの低減化を図れる。  
上記補助軸受け部材２１は、転がり軸受けを用いてもよい。したがって、補助軸受け部材２１の取付け位置が、密閉ケース１内底部に形成される潤滑油の油溜り部１４から遠く離間して給油不足になり易いが、そのような状態であっても補助軸受け部材２１が焼付け等の事故発生の虞れがなく、信頼性の向上を得られる。
【００２４】
あるいは、上記補助軸受け部材２１は、自動調芯軸受けを用いることとする。したがって、ミスアライメントを吸収して、軸受け部分での片当たりを防止でき、信頼性の向上を図れる。  
いずれにしても、上述の密閉型電動圧縮機Ｍを備えて冷凍サイクル回路Ｒを構成する冷凍サイクル装置であれば、冷凍効率の向上化を得られる。  
以上は圧縮機構部３として、いわゆるロータリータイプのものを適用して説明したが、これに限定されるものではなく、他の構成の圧縮機構部についても適用可能である。
【００２５】
図３は、本発明における第２の実施の形態としての密閉型電動圧縮機Ｍａの断面図である。  
この密閉型電動圧縮機Ｍａは、密閉ケース１Ａ内に、回転軸２Ａを介して圧縮機構部３Ａと電動機部４Ａが一体に連結されてなる電動圧縮機本体５Ａが収容される。この点においては第１の実施の形態と同様であるが、この実施の形態とは逆に、圧縮機構部３Ａが上部側にあり、電動機部４Ａが下部側にあることが相違する。
【００２６】
上記圧縮機構部３Ａは、旋回スクロール７０と固定スクロール７１とを組合せた、スクロール構造をなしている。すなわち、回転軸２の上端部には一体に偏心部７２が設けられていて、旋回スクロール翼（図示しない）を一体に備えた上記旋回スクロール７０が回転自在に嵌合する。一方、密閉ケース１Ａには固定スクロール７１が嵌着固定されていて、この固定スクロール７１には上記旋回スクロール翼と噛合する固定スクロール翼（図示しない）が一体に設けられる。
【００２７】
そして、上記圧縮機構部３Ａは、密閉ケース１Ａに取付け固定され、かつ旋回スクロール７０を旋回自在に支持する主軸受け７３を備えていて、この主軸受け７３には回転軸２Ａを軸支する軸受け部７３ａが形成される。  
上記主軸受け７３の下面部には、下方に突出するフレーム７４が取付けられていて、このフレーム７４の突出端面に上記電動機部４Ａを構成する固定子１５Ａが取付けボルト１７Ａを介して取付け固定される。また、固定子１５Ａの下方部位で回転軸２Ａには傘型回転子１６Ａが取付け固定される。
【００２８】
上記回転子１６Ａは略Ｕ字状に形成される傘状部材Ａと、この傘状部材Ａに取付けられ固定子１５Ａ外周面と狭小の間隙を存して対向する回転子部Ｂとからなる。したがって、電動機部４Ａは、第１の実施の形態とは上下逆向きに構成されるけれども、アウターローター型であることは同様である。  
また、上記固定子１５Ａは、上記回転軸２Ａが貫通する孔部２０ａの下端にリング状のメタル体からなる補助軸受け部材２１Ａが取付けられ、この補助軸受け部材２１Ａにより上記回転軸２Ａを軸支する。そのため、回転軸２Ａは圧縮機構部３Ａにおいて軸受け体Ｇａを構成する主軸受け７３に軸支されるとともに、電動機部４Ａにおいて補助軸受け部材２１Ａに軸支される。
【００２９】
このような構成であれば、回転軸２Ａに対する軸受け長さを長く取ることができ、軸受け荷重の低減と、回転軸２Ａのフレ回りの改善による騒音、振動の低減および信頼性の向上を図れる。  
なお、本発明は上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。そして、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明における第１の実施の形態に係る、密閉型電動圧縮機の縦断面図および冷凍サイクル構成図。
【図２】同実施の形態に係る、回転軸に対する軸受けクリアランスの設定を説明する図。
【図３】本発明における第２の実施の形態に係る、密閉型電動圧縮機の縦断面図。
【符号の説明】
【００３１】
１…密閉ケース、２…回転軸、３…圧縮機構部、４…電動機部、５…電動圧縮機本体、Ｇ…軸受け体、２１…補助軸受け部材、１５…固定子、１６…回転子、２０…孔部、Ｍ…密閉型電動圧縮機、３０…凝縮器、４０…膨張装置、５０…蒸発器、Ｐ…冷媒管、Ｒ…冷凍サイクル回路。
【図１】
2006177158.tif 000003
【図２】
2006177158.tif 000004
【図３】
2006177158.tif 000005