(57)【要約】【課題】  固定子から密閉容器を通して密閉型圧縮機の周囲空気に伝達される熱量を低減して、冷媒の加熱に寄与させる。【解決手段】  密閉型圧縮機３０は、密閉容器１内に、圧縮要素２５と、この圧縮要素を回転駆動し固定子２と回転子３とを有する電動機部２０を配置している。固定子は多数枚の外径の異なる２種類以上の略円環形状の電磁鋼板２ｄ，２ｅで形成された鉄心２ａを有する。鉄心は、多数枚の電磁鋼板の中で最大外径の大きな電磁鋼板２ｄと、最大外径の小さな電磁鋼板２ｅを交互に積層して断熱空間を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に、圧縮要素と、この圧縮要素を回転駆動し固定子と回転子とを有する電動機部を配置した密閉型圧縮機において、前記固定子は多数の電磁鋼板を軸方向に積層して形成した鉄心を有し、多数積層した前記電磁鋼板は、上下に配置され前記密閉容器の内壁に接触する接触部を有する第１の電磁鋼板と、この上下に配置された第１の電磁鋼板間に配置され前記密閉容器の内壁に非接触な非接触部を有する第２の電磁鋼板とを有し、この上下に配置された第１の電磁鋼板と第１の電磁鋼板間に配置された第２の電磁鋼板と前記密閉容器とで断熱空間を形成したことを特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項２】
前記第１の電磁鋼板の最大径が前記第２の電磁鋼板の最大径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
【請求項３】
前記第１の電磁鋼板と第２の電磁鋼板は同一形状であり、この電磁鋼板の周方向位置を変えて積層することにより、前記断熱空間を形成することを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
【請求項４】
前記第１の電磁鋼板と第２の電磁鋼板を交互に積層したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の密閉型圧縮機。
【請求項５】
前記第１の電磁鋼板を複数枚積層し、前記第２の電磁鋼板をこの第１の電磁鋼板の積層枚数とは異なる複数枚積層して断熱空間を形成したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の密閉型圧縮機。
【請求項６】
密閉容器内に、圧縮要素と、この圧縮要素を回転駆動し固定子と回転子とを有する電動機部を配置した密閉型圧縮機において、前記固定子は多数枚の外径の異なる２種類以上の略円環形状の電磁鋼板で形成された鉄心を有し、この鉄心は、多数枚の電磁鋼板の中で最大外径の大きな電磁鋼板と、最大外径の小さな電磁鋼板を交互に積層して断熱空間を形成したことを特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項７】
密閉容器内に、圧縮要素と、この圧縮要素を回転駆動し固定子と回転子とを有する電動機部を配置した密閉型圧縮機において、前記固定子は電磁鋼板を積層した鉄心を有し、この鉄心が有する電磁鋼板は、外周部に等ピッチで３個の切り欠き部が形成されたほぼ円環状をしており、この電磁鋼板を６０゜ずつ位相を変えて積層して断熱空間を形成したことを特徴とする密閉型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は密閉型圧縮機に係り、特に冷凍サイクルに用いて好適な密閉型圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷凍サイクルに用いる密閉型圧縮機の例が、特許文献１および特許文献２に記載されている。特許文献１に記載の密閉型圧縮機では、冷媒を密閉容器の下方に設けた吸入管から吸入し、駆動モータと接触させてこのモータを冷却し、圧縮装置に流している。その際、冷媒の一部が、固定子鉄心に形成した外周面に沿うスリットの内部を冷却し、効率よく固定子鉄心を冷却する。
【０００３】
上記特許文献２では、圧縮要素から密閉容器内に吐出された圧縮ガスを、電動要素の外周部に形成したガス通路に流入させている。このガス通路は、電動要素外周面を切り欠いて形成した切り欠き部と密閉容器内壁面で構成する第１のガス通路と、電動要素外周近傍に同心状に配置した貫通孔で形成される第２のガス通路から構成されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２６８７４０号公報
【特許文献２】特開２００２−２１３３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１および特許文献２に記載の密閉型圧縮機では、電動機の固定子鉄心を構成する、積層された電磁鋼板を同一形状とし、積層の際にはその形状を全層において合致して組み合わせている。その結果、全ての電磁鋼板の外径部が、電動機を収容する密閉容器の内径部と同一の周方向位置で接する。この場合、電動機を動作させると、固定子に発生した熱が密閉容器を通して圧縮部の周囲空気へ伝達されやすく、固定子で発生した熱が十分には冷媒を加熱していなかった。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、固定子から密閉容器を通して密閉型圧縮機の周囲空気に伝達される熱量を低減して、冷媒の加熱に寄与させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明の特徴は、密閉容器内に、圧縮要素と、この圧縮要素を回転駆動し固定子と回転子とを有する電動機部を配置した密閉型圧縮機において、固定子は多数の電磁鋼板を軸方向に積層して形成した鉄心を有し、多数積層した電磁鋼板は、上下に配置され密閉容器の内壁に接触する接触部を有する第１の電磁鋼板と、この上下に配置された第１の電磁鋼板間に配置され密閉容器の内壁に非接触な非接触部を有する第２の電磁鋼板とを有し、この上下に配置された第１の電磁鋼板と第１の電磁鋼板間に配置された第２の電磁鋼板と密閉容器とで断熱空間を形成したことにある。
【０００８】
そしてこの特徴において、第１の電磁鋼板の最大径が第２の電磁鋼板の最大径よりも大きくてもよく、第１の電磁鋼板と第２の電磁鋼板は同一形状であり、この電磁鋼板の周方向位置を変えて積層することにより、断熱空間を形成するものであってもよい。また、第１の電磁鋼板と第２の電磁鋼板を交互に積層してもよく、第１の電磁鋼板を複数枚積層し、第２の電磁鋼板をこの第１の電磁鋼板の積層枚数とは異なる複数枚積層して断熱空間を形成してもよい。
【０００９】
上記目的を達成する本発明の他の特徴は、密閉容器内に、圧縮要素と、この圧縮要素を回転駆動し固定子と回転子とを有する電動機部を配置した密閉型圧縮機において、固定子は多数枚の外径の異なる２種類以上の略円環形状の電磁鋼板で形成された鉄心を有し、この鉄心は、多数枚の電磁鋼板の中で最大外径の大きな電磁鋼板と、最大外径の小さな電磁鋼板を交互に積層して断熱空間を形成したものである。
【００１０】
上記目的を達成する本発明のさらに他の特徴は、密閉容器内に、圧縮要素と、この圧縮要素を回転駆動し固定子と回転子とを有する電動機部を配置した密閉型圧縮機において、固定子は電磁鋼板を積層した鉄心を有し、この鉄心が有する電磁鋼板は、外周部に等ピッチで３個の切り欠き部が形成されたほぼ円環状をしており、この電磁鋼板を６０゜ずつ位相を変えて積層して断熱空間を形成したことにある。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、密閉型圧縮機において、固定子と密閉容器との接触面積を小さくし、固定子と密閉容器との間に断熱空間を形成したので、固定子から密閉容器を通して密閉型圧縮機の周囲空気に伝達される熱量を低減して、冷媒の加熱に寄与させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の密閉型圧縮機３０のいくつかの実施例を、図面を用いて説明する。図１ないし図５を用いて、密閉型圧縮機３０の一実施例を詳述する。図１に、縦軸に配置された密閉型圧縮機３０の縦断面図を示す。図２は、図１の横断面図であり、上部に配置した電動機部２０の上端面部を示す。図３および図４は、密閉型圧縮機３０の固定子鉄心を構成する大小２種の電磁鋼板２ｄ，２ｅの平面図である。図５に、図２のＡ−Ａ矢視断面図を示す。
【００１３】
密閉型圧縮機３０では、密閉容器１の内部に、固定子２と回転子３から構成される電動機部２０が配置されている。電動機部２０の種類は、直流電動機である。密閉容器１は、円筒状の筒状部材の両端部を底部部材および蓋部材で覆って形成されており、厚さ２〜５mmの鋼板製である。電動機部２０は、この密閉容器１の上部に配置されている。
【００１４】
電動機部２０を構成する固定子２の中央部には、回転軸４が鉛直方向に延びて固定されている。固定子２では、詳細を後述する電磁鋼板２ｄ，２ｅを多数枚軸方向に積層して、固定子鉄心２ａを形成する。各電磁鋼板２ｄは、リング状をしており、周方向に６個のスロット２ｊが形成されている。スロット２ｊは内周側でその一部が切れており、各スロット２ｊによりＩ字型のティース２ｂが６個内周側に形成される。各ティース２ｂには、コイルを形成するエナメル線２ｃが巻かれている。この固定子２は、密閉容器１に対して焼き嵌め等のしまり嵌めまたは溶接により固定されている。
【００１５】
電動機部２０の下方には、圧縮要素２５が配置されている。圧縮要素２５は、ローリングピストン式の圧縮要素である。圧縮要素２５の回転体は、回転軸４の下部に固定されている。すなわち、回転軸４の下部には、偏心部４ａが形成されており、この偏心部４ａにローラ８が固定されている。ローラ８の上下端面に対向して、上部側には主軸受５が、下部側には副軸受７が配置されている。ローラ８の外側には、回転軸４と同心にシリンダ６が配置されている。また、シリンダ６の内部に形成される圧縮空間１６には、密閉容器１の外方からこの空間を仕切るベーン１０が半径方向に挿入されており、このベーン１０をコイルばね９が半径方向に押圧している。回転軸４が回転すると、ローラ８が偏心回転して、圧縮空間１６の体積が変化する。
【００１６】
このように構成した密閉型圧縮機３０では、電動機部２０に通電されると、固定子２が回転磁界を発生し、回転子３が回転する。この回転子３の回転は、回転軸４により圧縮要素２５に伝達され、圧縮空間１６に連通する吸込管１１から冷媒ガスが吸い込まれる。圧縮空間１６に吸い込まれた冷媒ガスは、回転軸４の回転角に応じて圧縮空間１６の容積が変化して、回転軸４の１回転ごとに圧縮工程を繰り返す。圧縮要素２５により圧縮された高圧の冷媒ガスは、圧縮空間１６から副軸受７に形成された吐出ポート１７を経て、シリンダ６の下方を覆うカバー１２により形成された空間に流出する。ここで、吐出ポート
１７の下端部には、圧縮空間１６の圧力が所定圧力以下では動作しない吐出バルブが設けられており、密閉容器１内に圧力の低い冷媒ガスが流出するのを防止する。
【００１７】
その後冷媒ガスは、シリンダ６に形成された流路を経て、電動機部２０の下方に達する。そして固定子２と回転子３とで構成される隙間、および固定子２，密閉容器１の内面とに形成される冷媒流路を経て、銅損および鉄損により発熱し高温になっている固定子２の熱を吸収してこれを冷却する。固定子で発生した熱を吸収して加熱された冷媒は、密閉容器１の蓋部材に設けた吐出管１３から機外に吐出される。
【００１８】
ところで、冷凍サイクルを用いるヒートポンプ式暖房機では、密閉型圧縮機３０が装置の小型化および簡素化の理由で多用される。密閉型圧縮機３０では、電動機部２０が有する固定子２が発熱するので、この発熱を利用して冷媒ガスを加熱すれば、暖房運転時にその能力が向上する。この様子を、図１３に示すモリエル線図を用いて説明する。
【００１９】
図で、横軸は比エンタルピであり、縦軸は冷媒ガスの圧力である。暖房運転の場合である。固定子２の発熱が少なく、冷媒をほとんど加熱しない場合には、圧縮機の圧縮過程であるＡ→Ｂへの変化後には、冷媒ガスは凝縮器である室内熱交換器での凝縮過程Ｂ→Ｃに移行する。凝縮器での放熱の際には、凝縮過程Ｂ−Ｃ間の比エンタルピ差Ｑに比例した熱量が放熱される。
【００２０】
一方、固定子２が発熱して冷媒ガスを加熱する場合には、圧縮過程Ａ→Ｂで冷媒ガスが圧縮された後に、冷媒ガスが固定子２で発生した熱を吸収する。したがって、冷媒ガスは加熱過程Ｂ→Ｂ′を経る際に、固定子２から冷媒ガスに加えられた熱量Ｑ′だけ、比エンタルピが増加する。この放熱過程Ｂ′→Ｃでは、暖房能力が放熱過程Ｂ′→Ｃ間の比エンタルピ差（Ｑ＋Ｑ′）に比例して増大する。
【００２１】
このように、密閉型圧縮機３０における電動機２０の固定子２での発熱を、効率的に冷媒ガスに吸収させれば、冷凍サイクルの効率が向上する。そこで、本実施例では、以下のように固定子２を構成し、冷媒ガスの吸熱作用を向上させている。この様子を、図３〜図５により説明する。
【００２２】
固定子鉄心２ａ用に大小２種の電磁鋼板２ｄ，２ｅを、作成する。電磁鋼板２ｄ，２ｅは、ともに厚さが０.２mm〜０.４mmであり、プレス打ち抜き加工で成型される。外径の大きい大型の電磁鋼板２ｄは、周方向均等に形成された６個のティース２ｂ部に対応する外周部が、直線で切り欠かれて切欠部２ｆを形成している。切欠部２ｆは、密閉容器１内に収容したときに、密閉容器１との間で冷媒ガスの流路１５を形成する。外径の小さい小型の電磁鋼板２ｅは、外周部が円形をしており、切り欠き部等は無い。ティース２ｂおよびティース２ｂを形成するためのスロットの形状は、大小いずれの電磁鋼板２ｄ，２ｅでも同一形状である。固定子鉄心２ａを作成するときは、電磁鋼板２ｄ，２ｅを交互に１００〜２００枚程度積層し、リベット止めまたはかしめ，溶接等で一体に接合する。
【００２３】
なお、回転子３は、固定子と同様にプレス打ち抜き加工により成型されたほぼ円形の電磁鋼板を１００〜２００枚程度積層し、その積層された電磁鋼板内に図示しない永久磁石を複数個埋め込んで作成される。回転子３の電磁鋼板の中央には、回転軸４に固定するのに用いる穴が形成されている。回転子３の回転は、回転軸４により圧縮要素２５に伝達され、圧縮要素２５が有するローラ８を偏心回転させる。ローラ８が偏心回転して、吸込管１１から冷媒ガスが吸い込まれ、冷媒ガスを圧縮する。本実施例では、Ｒ４１０Ａ冷媒を使用し、密閉容器１内部には冷凍機油としてエステル油を封入している。
【００２４】
このように構成した本実施例の密閉型圧縮機３０では、冷媒ガスの流れは、図５に示すようになる。つまり、交互に大小２種の電磁鋼板２ｄ，２ｅを積層したので、固定子２と密閉容器１とは外周側で接触面積が半減する。具体的には、切欠部２ｆを除いて大型の電磁鋼板２ｄは、その外周部で密閉容器１に接触している。これに対し、小型の電磁鋼板
２ｅは上下に挟まれた大型の電磁鋼板２ｄによりその半径方向位置を規制されるので、密閉容器１と外周部が接触せず、密閉容器１との間で断熱空間１４を形成する。
【００２５】
断熱空間１４が形成されているので、固定子２の大型の電磁鋼板２ｄから密閉容器１を通して圧縮機３０の周囲空気に主として熱量が伝達され、小型の電磁鋼板２ｅからは断熱空間１４を介してほとんど熱量は伝達されない。その結果、全体として、密閉型圧縮機
３０の周囲空気に伝達される熱量が低減する。低減された熱量を利用すれば、冷媒ガスを加熱する熱量を増加させることが可能となる。
【００２６】
本実施例によれば、固定子２と密閉容器１とを、周方向に均等に形成した接触部で接触させているので、固定子２と密閉容器１との間に作用する固定力の均一化が図られる。また、軸方向にも均一化しているので、固定力の均一化が図られる。その結果、固定子２の変形や回転子３が回転して磁気吸引力が変化したときに生じる振動の増大を抑制できる。
【００２７】
また本実施例によれば、固定子２内の温度分布の不均一性が改善されるので、温度分布の不均一による固定子鉄心２ａの磁気的特性の変化が抑制され、電動機部２０の性能低下も抑制できる。さらに本実施例によれば、従来の固定子鉄心２ａにおいて最外周部の形状を変えるだけでよく、固定子鉄心２ａに要求される外周側の磁束の流れに必要な距離は確保されており、また磁気的特性に大きく影響する固定子鉄心内周側の形状は従来のものから変える必要が無いので電動機部の性能低下はほとんど無い。さらに、従来の固定子鉄心からの形状変化が少ないので、低コストで製作できる。
【００２８】
本発明に係る密閉型圧縮機３０の他の実施例の縦断面図を図６に、固定子２と密閉容器１の詳細縦断面図を図７に、それぞれ示す。本実施例が図１に示した実施例と相違するのは、大小２種の電磁鋼板２ｄ，２ｅを積層する際に、それぞれ複数枚積層して一纏めにし、その一纏めにした電磁鋼板を交互に積層するようにしたことにある。具体的には、大型の電磁鋼板２ｄを４枚積層したものに対して、小型の電磁鋼板２ｅを２枚積層したものを上下方向に隣り合わせるようにし、これを繰り返すようにしている。本実施例によれば、図１に示した実施例の場合に比べ、固定子２と密閉容器１が接触する面積が大きくなり、固定子２と密閉容器１間に作用する固定力をより均一に分布させることができる。その結果、焼き嵌め時の固定子鉄心の変形が抑制される。
【００２９】
本発明に係る密閉型圧縮機３０のさらに他の実施例の縦断面図を図８に、固定子２と密閉容器１の詳細縦断面図を図９に示す。本実施例が上記各実施例と相違するのは、大型の電磁鋼板２ｄを２枚積層させたものの上下方向隣り合わせに、小型の電磁鋼板２ｅを４枚積層したものを配置し、これを軸方向に繰り返すようにしたことにある。本実施例によれば、固定子２と密閉容器１との接触面積が減少し、断熱空間１４が増加するので、固定子２から密閉容器１に伝達される熱量が低減し、冷媒をより加熱できる。したがって、暖房運転時の暖房能力が向上する。
【００３０】
本発明に係る密閉型圧縮機３０のさらに他の実施例の縦断面図を図１０に、その横断面図を図１１に、電磁鋼板２ｇの平面図を図１２に、それぞれ示す。本実施例が上記実施例と異なるのは、大小２種の電磁鋼板の代わりに、１種類の電磁鋼板とし、その外形形状を円形から変化させて、積層する際の周方向位置を変えることにより上記各実施例と同様な熱の流れとしたことにある。電磁鋼板２ｇの厚さや材質，製作方法は、上記実施例と同様である。
【００３１】
電磁鋼板２ｇは、外周部に３箇所等ピッチで切欠部２ｆが形成されている。切欠部２ｆは一つのスロットを中心にして、隣のスロットの端部近くまで周方向に延びている。切欠部２ｆの形状は、同心円状であり、切り欠かない部分と滑らかに接続する曲線としている。この電磁鋼板２ｇを積層するときは、回転軸４の周りに互いに６０゜ずつ回転させながら積層する。本実施例によれば、電磁鋼板２ｇの切り欠かれない部分が周方向に広く分布するので、固定子２の固定部位の集中を避けながら、固定子２と密閉容器１との接触面積を低減できる。これにより、単一の形状の電磁鋼板２ｇを作成するだけで、固定子２を製作でき、低コスト化が可能になる。
【００３２】
なお上記各実施例では、ローリングピストン式の密閉型圧縮機を例にとり説明したが、本発明はこの方式の圧縮機に限るものではなく、スクロール式あるいはレシプロ式等の密閉型圧縮機でもよい。また、上記実施例では、電磁鋼板の一纏めにおける積層枚数を、２枚または４枚としたが、この数もそれに限るものではなく、３枚や５枚以上でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る密閉型圧縮機の一実施例の縦断面図である。
【図２】図１に示した密閉型圧縮機の横断面図である。
【図３】図１に示した密閉型圧縮機に用いる電磁鋼板の平面図である。
【図４】図１に示した密閉型圧縮機に用いる電磁鋼板の平面図である。
【図５】図２のＡ−Ａ断面矢視図である。
【図６】本発明に係る密閉型圧縮機の他の実施例の縦断面図である。
【図７】図６に示した密閉型圧縮機における熱の流れを説明する図である。
【図８】本発明に係る密閉型圧縮機のさらに他の実施例の縦断面図である。
【図９】図８に示した密閉型圧縮機における熱の流れを説明する図である。
【図１０】本発明に係る密閉型圧縮機のさらに他の実施例の縦断面図である。
【図１１】図１０に示した密閉型圧縮機の横断面図である。
【図１２】図１０に示した密閉型圧縮機に用いる電磁鋼板の平面図である。
【図１３】本発明に係る冷凍サイクルのモリエル線図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  密閉容器
２  固定子
２ａ  鉄心
２ｂ  ティース
２ｃ  巻線（エナメル線）
２ｄ，２ｅ，２ｇ  電磁鋼板
２ｆ  切欠部
２ｊ  スロット
３  回転子
４  回転軸
５  主軸受
６  シリンダ
７  副軸受
８  ローラ
９  コイルばね
１０  ベーン
１１  吸込管
１２  カバー
１３  吐出管
１４  断熱空間
１５  冷媒流路
１６  圧縮空間
１７  吐出ポート
１８  吐出バルブ
２０  電動機部
２５  圧縮要素
３０  密閉型圧縮機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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