(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸と偏心軸とを有するシャフトと、
前記主軸を軸支する軸受と、
シリンダと、
前記シリンダ内を往復運動するピストンと、
前記主軸と前記軸受との間の非摺動部と、
前記非摺動部に対応する前記軸受の外周部に固定された、上下方向の長さが前記非摺動部よりも短い固定子と、
前記固定子の外周を囲むように前記固定子と同軸で配置された回転子と、
を備える密閉型圧縮機。
【請求項２】
前記非摺動部が前記軸受の上端と下端との間に形成された請求項１に記載の密閉型圧縮機。
【請求項３】
前記軸受の摺動部の一部に、前記軸受の内径を広げて形成された非摺動部を有する請求項１に記載の密閉型圧縮機。
【請求項４】
前記主軸の摺動部の一部に、前記主軸の外径を細く形成された非摺動部を有する請求項１に記載の密閉型圧縮機。
【請求項５】
圧縮機、放熱器、減圧装置、および吸熱器を環状に配管接続した冷媒回路を有し、前記圧縮機は請求項１に記載の密閉型圧縮機とした冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉型圧縮機、および、それを搭載した家庭用電気冷凍冷蔵庫およびショーケース等の冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、食材の多様化にともない、家庭用電気冷蔵庫等の冷凍装置は、その庫内容積の大容量化の要望が強まっている。そのために、家庭用電気冷蔵庫の外観寸法はそのままで、家庭用電気冷蔵庫内の容積を広げる等の工夫が施されている。そのための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いる。家庭用電気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においては、小型化、低背化が強く要望されている。【０００３】
このような中にあって、従来の密閉型圧縮機の中には、インナーロータ型ＤＣモータではなく、アウターロータ型ＤＣモータが用いられたものがある（例えば、特許文献１を参照）。インナーロータ型ＤＣモータは、電動要素として固定子の内側を回転子が回る。アウターロータ型ＤＣモータは、小型化・低背化のために、固定子の外側を回転子が回り、小型化、薄型化に適している。【０００４】
図５は、従来の密閉型圧縮機の軸受機構と電動要素を示す側面図である。【０００５】
図５に示すように、従来の密閉型圧縮機の軸受機構４０２は、主軸４０４と偏心軸４０６とを備えたシャフト４０８、および、主軸４０４を軸支する軸受４１０を備える。主軸４０４の外周と軸受４１０の内周には、それぞれ摺動部４１２、４１４が形成されている。【０００６】
また、軸受４１０の摺動部４１４の一部には、内径を広げた非摺動部４１５が形成されている。【０００７】
電動要素４１８は、固定子４２０、および、固定子４２０と同軸の回転子４２２で構成された、アウターロータ型ＤＣモータである。回転子４２２は、固定子４２０の周りを囲むように配置されている。【０００８】
固定子４２０は、軸受４１０の外周部４２３に、圧入等で固定されている。ここで、固定子４２０が固定される位置の軸受４１０の内周には、摺動部４１４が配置されている。【０００９】
また、回転子４２２には、円盤状のフレーム４２４の外周端部４２６に永久磁石４２８が配置されている。回転子４２２は、フレーム４２４の中心に形成された円筒状の回転子軸孔４３０で、シャフト４０８の下端の外周に、焼き嵌め等で固定されている。【００１０】
しかしながら、従来の密閉型圧縮機では、固定子４２０が、軸受４１０の外周部４２３に圧入等で固定されている。そのため、固定子４２０が固定された位置の軸受４１０の内周面が変形し、主軸４０４の摺動部４１２との間に固体接触が発生し、軸受４１０の内周面が摩耗しやすくなる、という課題を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１００５１２６６号明細書
【発明の概要】
【００１２】
本発明は、従来の課題を解決するもので、固定子を軸受の外周部に固定した時、固定した位置の軸受の内周面が変形しても、軸受と主軸との間に発生する固体接触を回避し、摩耗の発生を防止する。これにより、本発明は、耐久性の高い密閉型圧縮機を提供する。
【００１３】
本発明の密閉型圧縮機は、密閉容器内に、電動要素と、電動要素によって駆動される圧縮要素とを収容する。また、圧縮要素は、主軸と偏心軸とを有するシャフトと、シャフトの主軸を軸支する軸受とシリンダとを有するシリンダブロックと、シリンダ内を往復運動するピストンと、偏心軸とピストンとを連結する連結部とを備える。また、電動要素は、固定子と、固定子の外周を囲むように固定子と同軸で配置された回転子とを備えたアウターロータ型モータで構成している。また、主軸と軸受との間に非摺動部が設けられ、固定子が非摺動部に対応する軸受の外周部に固定されている。
【００１４】
これによって、固定子を軸受の外周部に固定した時、固定子を固定した位置の軸受の内周面が変形しても、変形した箇所には主軸と軸受の非摺動部が存在している。これにより、軸受と主軸との間に発生する固体接触を回避でき、摩耗の発生を防止することができる。
【００１５】
本発明の密閉型圧縮機は、密閉型圧縮機の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の要部を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態２における密閉型圧縮機の要部を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態３における冷凍装置の模式図である。
【図５】図５は、従来の密閉型圧縮機の軸受機構と電動要素を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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、これら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。
【００１８】
（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の断面図である。図２は、同密閉型圧縮機の要部を示す断面図である。
【００１９】
図１において、本実施の形態における密閉型圧縮機には、鉄板の絞り成型によって形成された密閉容器１０２の内部に、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とを備えた圧縮機本体１０８が配置されている。
【００２０】
この圧縮機本体１０８は、サスペンションスプリング１２０によって弾性的に支持されている。
【００２１】
密閉容器１０２内には、冷媒ガス１２２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。冷媒ガス１２２は、例えば、地球温暖化係数の低い炭化水素系のＲ６００ａである。密閉容器１０２内底部には、潤滑用のオイル１２４が封入されている。
【００２２】
圧縮要素１０６は、シャフト１２６、シリンダブロック１２８、ピストン１３０、および連結部１３２等で構成されている。
【００２３】
シャフト１２６は、偏心軸１３４と主軸１３６と給油機構１３８とを備えている。給油機構１３８は、オイル１２４に浸漬された主軸１３６の下端から、偏心軸１３４の上端まで形成されている。
【００２４】
シリンダブロック１２８は、圧縮室１４０を形成するシリンダ１４２と、主軸１３６を回転自在に軸支する軸受１４４とが一体に形成されている。
【００２５】
主軸１３６は、軸受１４４内周面を回転摺動する摺動部１３７の一部に、主軸１３６の外径を細く形成された非摺動部１４６を有している。また、非摺動部１４６は、軸受１４４の上端と下端の間に形成されている。なお、具体的には、主軸１３６の摺動部１３７の一部に、主軸１３６の外径を細く形成された非摺動部１４６の径方向の寸法は、「軸受けと主軸との間に発生する固体接触」と、「給油」と、を考慮すると、０．２ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下が、好ましい。０．２ｍｍより小さいと、固定子１５０を固定したときに生じる軸受１４４の内周面の変形した部分と主軸１３６との固体接触を回避できない。１．０ｍｍより大きいと、起動時の給油スピードが遅くなり、上方向に十分な給油ができない。
【００２６】
電動要素１０４は、固定子１５０と、固定子１５０と同軸の回転子１５２とで構成された、アウターロータ型モータである。回転子１５２は、固定子１５０の周りを囲むように配置されている。
【００２７】
回転子１５２には、円盤状のフレーム１５４の外周端部１５６に永久磁石１５８が配置されている。回転子１５２には、フレーム１５４の中心に形成された円筒状の回転子軸孔１６０が、主軸１３６の下端の外周に、焼嵌め等で固定されている。
【００２８】
固定子１５０は、非摺動部１４６に対応する部分の軸受１４４の外周部１６２に、圧入等で固定されている。
【００２９】
ここで、主軸１３６に形成された非摺動部１４６の長さＬ２は、固定子１５０の固定代の長さＬ１より長くなるようにされている。さらに、固定子１５０の固定代は、非摺動部１４６の長さＬ２の範囲内に位置している。
【００３０】
以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下にその動作、作用を説明する。
【００３１】
電動要素１０４に通電すると、固定子１５０に電流が流れ、磁界が発生し、主軸１３６に固定された回転子１５２が回転する。そして、この回転子１５２の回転により、シャフト１２６が回転し、偏心軸１３４に回転自在に取り付けられた連結部１３２を介して、ピストン１３０がシリンダ１４２内を往復運動し、圧縮要素１０６が所定の圧縮動作を行う。
【００３２】
次に、主軸１３６の摺動部１３７と軸受１４４との間に、非摺動部１４６を設けた作用と効果について、説明する。
【００３３】
本実施の形態のようなアウターロータ型ＤＣモータの固定子１５０は、軸受１４４の外周部１６２に圧入等で固定される。そのため、固定子１５０の固定代の長さＬ１の範囲で、軸受１４４の内周面が内側に凹むように変形する。
【００３４】
そして、軸受１４４の内周面の変形した部分と主軸１３６との間で固体接触が発生することになる。
【００３５】
しかしながら、本実施の形態の密閉型圧縮機の主軸１３６には、主軸１３６の外径を細く形成された非摺動部１４６が設けられている。かつ、非摺動部１４６に対応する部分の軸受１４４の外周部１６２に、固定子１５０が固定されている。したがって、固定子１５０を固定したときに生じる軸受１４４の内周面の変形した部分と主軸１３６との固体接触を回避し、摩耗の発生を防止することができる。したがって、密閉型圧縮機の耐久性を向上させることができる。
【００３６】
また、固定子１５０を軸受１４４の外周部１６２に圧入等で固定すると、固定子１５０の固定代よりも外側においても軸受１４４が若干変形する。
【００３７】
しかしながら、本実施の形態では、非摺動部１４６の長さＬ２を、固定子１５０が軸受１４４の外周部１６２に固定される固定代の長さＬ１より長くしている。したがって、この固定子１５０の固定代よりも外側で生じる変形に対しても、主軸１３６と軸受１４４との固体接触を回避することができる。
【００３８】
なお、解析や実験の結果から、固定子１５０の固定代の外側１ｍｍまで軸受１４４の内周面の変形が確認されている。そのため、非摺動部の長さＬ２を固定代の長さＬ１より２ｍｍ以上長くしておけば、主軸１３６の摺動部１３７は軸受１４４とのわずかな固体接触までも回避することができる。したがって、さらに密閉型圧縮機の耐久性を向上させることができる。
【００３９】
また、非摺動部１４６が、主軸１３６側に外周を細くするように形成されているので、旋盤等で容易に加工することができる。また、主軸の外周研磨後のバリ取り等も容易にできるので、生産性を向上することができる。
【００４０】
以上のように、本実施の形態の密閉型圧縮機は、密閉容器１０２内に、電動要素１０４と、電動要素１０４によって駆動される圧縮要素１０６とを収容する。また、圧縮要素１０６は、主軸１３６と偏心軸１３４とを有するシャフト１２６と、シャフト１２６の主軸１３６を軸支する軸受１４４とシリンダ１４２とを有するシリンダブロック１２８とを備える。また、圧縮要素１０６は、シリンダ１４２内を往復運動するピストン１３０と、偏心軸１３４とピストン１３０とを連結する連結部１３２とを備える。また、電動要素１０４は、固定子１５０と、固定子１５０の外周を囲むように固定子１５０と同軸で配置された回転子１５２とを備えたアウターロータ型モータで構成する。また、主軸１３６と軸受１４４との間に非摺動部１４６が設けられ、固定子１５０が非摺動部１４６に対応する軸受１４４の外周部１６２に固定されている。
【００４１】
これにより、固定子１５０を軸受１４４の外周部１６２に固定した時、固定子１５０を固定した位置の軸受１４４の内周面が変形しても、変形した箇所には、主軸１３６と軸受１４４との間に非摺動部１４６が存在している。したがって、軸受１４４と主軸１３６との間に発生する固体接触を回避し、摩耗の発生を防止することができる。したがって、密閉型圧縮機の耐久性を向上させることができる。
【００４２】
また、非摺動部１４６の長さは、固定子１５０が軸受１４４の外周部１６２へ固定される固定代よりも長い。これにより、固定子１５０を軸受１４４の外周部１６２に固定した時、固定子１５０が固定された固定代より外側の軸受１４４の内周面が変形したとしても、非摺動部１４６の長さが固定子１５０の固定代より長くしてあるので、軸受１４４と主軸１３６との間に発生する固体接触を回避し、摩耗の発生を防止することができる。したがって、密閉型圧縮機の耐久性をさらに向上させることができる。
【００４３】
また、主軸１３６の摺動部１３７の一部に、主軸１３６の外径を細く形成された非摺動部１４６を有すると共に、非摺動部１４６が軸受１４４の上端と下端との間に形成されている。これにより、主軸１３６の外周を細くするには、旋盤等で容易に加工することができ、主軸１３６の外周研磨後のバリ取り等も、容易にできる。したがって、生産性を向上することができる。
【００４４】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における密閉型圧縮機の要部を示す断面図である。本実施の形態において、実施の形態１と同じ部分には同一番号を付して、説明を省略する。
【００４５】
本実施の形態の場合、非摺動部２４６が軸受２４４側に形成されている。つまり、軸受２４４の摺動部の一部に、軸受２４４の内径を広げた非摺動部２４６が形成されている。なお、具体的には、軸受２４４の摺動部の一部に、軸受２４４の内径を広げて形成された非摺動部２４６の径方向の寸法は、「軸受けと主軸との間に発生する固体接触」と、「給油」と、を考慮すると、０．２ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下が、好ましい。０．２ｍｍより小さいと、固定子を固定したときに生じる軸受２４４の内周面の変形した部分と主軸２３６との固体接触を回避できない。１．０ｍｍより大きいと、起動時の給油スピードが遅くなり、上方向に十分な給油ができない。そのため、主軸２３６の外形を細くして、摺動面積を減じ、摺動損失を低減しても、主軸２３６の剛性低下を防止することができる。したがって、密閉型圧縮機の効率を向上させると共に、耐久性を向上させることができる。また、実施の形態１と同様の効果も得られる。
【００４６】
なお、実施の形態１および２では、固定子１５０を軸受１４４の外周部１６２に圧入等で固定した場合について、説明した。しかし、溶接で固定した場合も、熱歪により軸受１４４の内周面が変形するため、同様の効果を得ることができる。
【００４７】
以上のように、本実施の形態の密閉型圧縮機は、軸受２４４の摺動部の一部に、軸受２４４の内径を広げて形成された非摺動部２４６を有する。これにより、摺動損失を低減するために、主軸２３６の外径を細くしても、主軸２３６の剛性の低下を防止することができる。したがって、密閉型圧縮機の効率を向上させることができる。また、耐久性を向上させることができる。
【００４８】
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３における冷凍装置を示す模式図である。冷凍装置は、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ている。ここでは、冷凍装置として、冷蔵庫等の物品貯蔵装置を例にして、その概略を説明する。
【００４９】
図４において、物品貯蔵装置は、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とからなる本体３０２と、区画壁３０８と、冷媒回路３１０とを具備している。区画壁３０８は、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。冷媒回路３１０は、貯蔵空間３０４を冷却する。
【００５０】
冷媒回路３１０は、圧縮機３１２としての、実施の形態１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とを環状に配管接続した構成である。そして、吸熱器３１８は、送風機（図示せず）を具備する貯蔵空間３０４内に配置されている。吸熱器３１８の冷却熱は、矢印で示すように、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る。これにより、貯蔵空間３０４は冷却される。
【００５１】
以上説明した物品貯蔵装置は、圧縮機３１２として、実施の形態１で説明した密閉型圧縮機を搭載する。これにより、圧縮機３１２は、固定子１５０が、主軸１３６と軸受１４４との間に設けた非摺動部１４６に対応する、軸受１４４の外周部１６２に、圧入等で固定される。固定子１５０の固定により、軸受１４４の内周が変形しても、軸受１４４の変形した部分と主軸１３６との間の固体接触による摩耗の発生を防止することができる。したがって、圧縮機３１２の耐久性を向上させることができる。その結果、物品貯蔵装置の耐久性を向上することができる。
【００５２】
以上のように、本実施の形態の冷凍装置は、圧縮機３１２、放熱器３１４、減圧装置３１６、および吸熱器３１８を環状に配管接続した冷媒回路３１０を有し、圧縮機３１２は実施の形態１または２の密閉型圧縮機としている。これにより、耐久性を向上させた密閉型圧縮機の搭載によって、冷凍装置の耐久性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機および冷凍装置は、密閉型圧縮機の耐久性を向上することができる。したがって、電気冷蔵庫、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。
【符号の説明】
【００５４】
１０２    密閉容器
１０４    電動要素
１０６    圧縮要素
１０８    圧縮機本体
１２０    サスペンションスプリング
１２２    冷媒ガス
１２４    オイル
１２６    シャフト
１２８    シリンダブロック
１３０    ピストン
１３２    連結部
１３４    偏心軸
１３６，２３６    主軸
１３７    摺動部
１３８    給油機構
１４０    圧縮室
１４２    シリンダ
１４４，２４４    軸受
１４６，２４６    非摺動部
１５０    固定子
１５２    回転子
１５４    フレーム
１５６    外周端部
１５８    永久磁石
１６０    回転子軸孔
１６２    外周部
３０２    本体
３０４    貯蔵空間
３０６    機械室
３０８    区画壁
３１０    冷媒回路
３１２    圧縮機
３１４    放熱器
３１６    減圧装置
３１８    吸熱器
【図１】
0006585588.tif 000002
【図２】
0006585588.tif 000003
【図３】
0006585588.tif 000004
【図４】
0006585588.tif 000005
【図５】
0006585588.tif 000006