(57)【要約】【課題】密閉型電動圧縮機に関し、起動停止直後の機械部の振れ回り量を小さくことでサスペンションスプリングとディスチャージラインの折損を防止することを目的とする。【解決手段】シリンダブロック１１３のボア部１１４開口部近傍にフランジ部１１４ａを設けると共に下シェル１０２に前記フランジ部１１４ａと対向する位置に規制部１０２ａを設け、機械部が振れまわった時に最もエネルギーが大きいボア部１１４のフランジ部１１４ａを一番目に規制部１０２ａに当てるように設定したので起動停止時の機械部の振れ回り量を効果的に低減することができる。【選択図】  図１
2004332648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に回転子および固定子からなる電動要素と圧縮要素とを弾性的に収容し、前記圧縮要素は主軸及び偏心軸から構成されたクランクシャフトと、前記主軸を軸支すると共にボア部を有するシリンダブロックと、前記ボア部内を往復動するピストンと、前記偏心軸の回転運動を前記ピストンへ伝達する伝達手段とを備え、前記シリンダブロックの前記ボア部の両側面にフランジ部を設けるとともに、前記密閉容器の前記フランジ部に対向する位置に、前記フランジ部の動きを規制する規制部を設けた密閉型電動圧縮機。
【請求項２】
前記規制部は凹形状の鋼板を前記密閉容器に固着することで形成した請求項１に記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項３】
前記規制部は前記密閉容器の絞り成形で形成した請求項１に記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項４】
前記規制部に防振材を貼り付けた請求項３に記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項５】
前記電動要素は始動時に誘導電動機として始動し、同期回転数近くで同期引込みを行い同期運転をする同期モータである請求項１から４のいずれか１項に記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項６】
前記回転子の鉄心に内蔵した永久磁石は希土類からなる請求項５記載の密閉型電動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は密閉型電動圧縮機の信頼性の向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、密閉型電動圧縮機（以下圧縮機という）は高効率・低騒音で且つ高い信頼性が要求されている。
【０００３】
従来の圧縮機としては密閉容器内に備えた弾性吸収体によって、起動停止時の動きを規制するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
以下図面を参照しながら上記従来の圧縮機の一例について説明する。
【０００５】
図６は従来の密閉型圧縮機の横断面図である。図７は従来の密閉型圧縮機の上断面図である。
【０００６】
図６において上シェル１と下シェル２を勘合し、溶接することで密閉容器３を形成する。密閉容器３の下方には固定子４、回転子５から成る電動要素６が配置され、上方には圧縮要素７が配置されている。支持装置８は下シェル２の内壁に取り付けられると共に電動要素６と圧縮要素７からなる機械部をサスペンションスプリング９によって弾性的に支持している。圧縮要素７は主軸１１と偏心軸１２を有するクランクシャフト１０と、主軸１１を回転軸支すると共にボア部１４を有したシリンダーブロック１３と、ボア部１４内を往復摺動するピストン１５と、クランクシャフト１０の偏心軸１２に連結されると共に回転運動を前記ピストン１５へ伝達する伝達手段１６と、吸入リード（図示せず）と、吸入孔（図示せず）と吐出孔（図示せず）とを有したバルブプレート１８と、吸入室（図示せず）と吐出室（図示せず）を形成したシリンダーヘッド１９とを備えている。
【０００７】
電動要素６の回転子５はクランクシャフト１０の主軸１１に圧入固定されている。また、密閉容器３内部には電動要素６あるいは圧縮要素７とわずかなすき間が空くようにゴム等の弾性吸収体３ａが設けられている。
【０００８】
以上のように構成された圧縮機について、以下その動作を説明する。
【０００９】
圧縮機の起動と共に冷凍サイクル（図示せず）より戻ってきた低温低圧の冷媒ガスが、吸入管（図示せず）、シリンダーヘッド１９の吸入室（図示せず）、バルブプレート１８の吸入孔（図示せず）を通り、吸入リード（図示せず）が開いて、シリンダーブロック１３のボア部１４内に導かれ圧縮される。圧縮された高温高圧の冷媒ガスはディスチャージライン（図示せず）を通り、冷凍サイクル（図示せず）へと導かれる。
【００１０】
また、圧縮機が起動すると、回転子５と固定子４との間には相互に反対方向の回転トルクが発生し、その力によって固定子４が固着されたシリンダブロック１３とそれに連結する圧縮要素７および電動要素６からなる機械部は回転子５の反回転方向へと振れ、その後回転方向と反回転方向に交互に振れ回りながら次第に減衰し、機械部の振れ回りは収束する。
【００１１】
一方、圧縮機の電源が切れると、瞬時に回転子５と固定子４間の相互回転トルクが消滅するが、慣性力によって回転子５は回転を続け、圧縮工程に入った際にボア部１４内で内圧が発生しピストン１５が押し戻され、このピストン１５の反力によって、回転子５の回転は急激に停止する。その結果回転子５の回転エネルギーはクランクシャフト１０、伝達手段１６、ピストン１５を経て、ボア部１４等より前記電動要素６と前記圧縮要素７からなる機械部全体とへと伝達される。この振れ回りのエネルギーによって機械部全体は回転方向と半回転方向に交互に振れ回りながらサスペンションスプリング９のバネ力によって、動きを規制され次第に減衰しながら静止する。
【００１２】
また、上記起動、停止時に機械全体の振れ回りが特に大きい場合には、弾性吸収体３ａに機械部が当たることでこの振れ回りのエネルギーが吸収され、速やかに振れ回りが収束するというものである。
【００１３】
【特許文献１】
特許第３０４５７４５号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成では、起動停止時において、回転子５の回転中心であるクランクシャフト１０の主軸１１の軸心を基準にして最も慣性モーメントの大きい部分が最大の回転エネルギーすなわち、最大の振れ回りのエネルギーを持つことになる。この最大の振れ回りのエネルギーを持つ部分は、通常往復動圧縮機においては回転中心より偏芯しており、かつ比較的重量の大きいピストン１５を含むボア部１４である。
【００１５】
そして、上記従来の構成では起動停止時に機械部において最も大きい振れ回りのエネルギーを持つボア部１４を規制していない為に、ボア部１４には大きな振れ回りのエネルギーが残り、十分に機械部全体の振れ回り量を抑えることが難しいという欠点を有していた。
【００１６】
特に電動要素６が始動時に誘導電動機として始動し、同期回転数近くで同期引込みを行い同期運転をする同期モータを構成する圧縮機においては、同期引き込み運転を行う際に、瞬間的に回転子５の加速度が増加する為、特に起動時における機械部の振れ回り量が大きくなるという欠点を有していた。回転子５の鉄心に内蔵した永久磁石の磁力が強いものは特に上記した加速度が大きくなる。
【００１７】
その結果、こういった圧縮機において、機械部と密閉容器３とを弾性的に接続するサスペンションスプリング９やディスチャージライン（図示せず）も共に大きく振れ回る為、これらの部品の疲労破壊を招く可能性があるといった欠点を有していた。
【００１８】
本発明は、圧縮機の起動停止時に機械部の振れ回り量を抑え、信頼性の高い圧縮機を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、密閉容器内に回転子および固定子からなる電動要素と圧縮要素とを弾性的に収容し、前記圧縮要素は主軸及び偏心軸から構成されたクランクシャフトと、前記主軸を軸支すると共にボア部を有するシリンダブロックと、前記ボア部内を往復動するピストンと、前記偏心軸の回転運動を前記ピストンへ伝達する伝達手段とを備え、前記シリンダブロックの前記ボア部の両側面にフランジ部を設けるとともに、前記密閉容器の前記フランジ部に対向する位置に、前記フランジ部の動きを規制する規制部を設けた密閉型電動圧縮機であり、起動停止時において、最も大きい振れ回りのエネルギーを有するシリンダブロックのボア部の振れ回りを規制することによって、機械部の振れ回りのエネルギーを効果的に減衰させ、圧縮機の起動停止時における機械部全体の振れ回り量を小さくするという作用を有する。
【００２０】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記規制部は凹形状の鋼板を前記密閉容器に固着することで形成したものであり、請求項１に記載の発明の作用に加えてさらに機械部や密閉容器の形状に影響されず適切な位置に容易に規制部を設けることができるという作用を有する。
【００２１】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記規制部は前記密閉容器の絞り成形で形成したものであり、請求項１に記載の発明の作用に加えてさらに部品点数を増やすことなく規制部を設けることができるという作用を有する。
【００２２】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記規制部に防振材を貼り付けたものであり、圧縮機の起動停止時おいて、シリンダブロックのボア部のフランジ部が前記規制部に当たった時に発生する衝撃を吸収するという作用を有する。
【００２３】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明において、前記電動要素が始動時に誘導電動機として始動し、同期回転数近くで同期引込みを行い同期運転をする同期モータからなるものであり、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明の作用に加えて、特に起動時に回転子の加速度が増加する際の振れ回りのエネルギーを効果的に減衰させるという作用を有する。
【００２４】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項５記載の発明に加えて前記回転子の鉄心に内蔵した永久磁石は希土類からなるものであり、請求項５記載の発明の作用に加えて、強い磁力によって特に起動時に回転子の加速度が増加する際の振れ回りのエネルギーを効果的に減衰させるという作用を有する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による圧縮機の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１による圧縮機の縦断面図である。図２は同実施の形態による圧縮機の横断面図である。図３は同実施の形態による圧縮機の上断面図である。
【００２７】
図１、図２、図３において、上シェル１０１と下シェル１０２を勘合し、溶接することで密閉容器１０３を形成する。密閉容器１０３の上方には固定子１０４、回転子１０５から成る電動要素１０６が配置され、下方には圧縮要素１０７が配置されている。支持装置１０８は下シェル１０２の内壁に取り付けられると共に電動要素１０６と圧縮要素１０７からなる機械部をサスペンションスプリング１０９によって弾性的に支持している。圧縮要素１０７は主軸１１１と偏心軸１１２を有するクランクシャフト１１０と、主軸１１１を回転軸支すると共にボア部１１４を有したシリンダーブロック１１３と、ボア部１１４近傍の両側面に設けたフランジ部１１４ａと、ボア部１１４内を往復摺動するピストン１１５と、クランクシャフト１１０の偏心軸１１２に連結されると共に回転運動を前記ピストン１１５へ伝達する伝達手段１１６と、吸入リード（図示せず）と、吸入孔（図示せず）と吐出孔（図示せず）とを有したバルブプレート１１８と、吸入室（図示せず）と吐出室（図示せず）を形成したシリンダーヘッド１１９とを備えている。
【００２８】
電動要素１０６の回転子１０５はクランクシャフト１１０の主軸１１１に圧入固定されている。
【００２９】
また、フランジ部１１４ａに対向する位置に規制部１０２ａを下シェル１０２の絞り成形によって設けており、この規制部１０２ａは圧縮機の起動停止時に電動要素１０６と圧縮要素１０７から成る機械部が振れまわった時に一番初めにフランジ部１１４ａが規制部１０２ａに当たるように設定している。また、この規制部１０２ａに対応する密閉容器１０３の外部には防振材１０２ｂを貼ってある。
【００３０】
以上のように構成された圧縮機について以下にその動作を説明する。
【００３１】
圧縮機が起動すると、回転子１０５と固定子１０４との間には相互に反対方向の回転トルクが発生し、その力によって固定子１０４が固着されたシリンダブロック１１３とそれに連結する圧縮要素１０７および電動要素１０６からなる機械部は回転子１０５の反回転方向へと振れるが、最も大きい振れ回りのエネルギーを持つボア部１１４のフランジ部１１４ａが一番初めに規制部１０２ａに当たり動きが規制され、その後回転方向と反回転方向に交互に振れ回りながら次第に減衰し、機械部の振れ回りは収束する。
【００３２】
また、圧縮機の電源が切れた直後は、瞬時に固定子１０４と回転子１０５間の相互回転トルクが消滅するが慣性力によって回転子１０５は回転方向に回ろうとし、圧縮工程ではボア部１１４内の圧力が上がるためピストン１１５は押し戻され、このピストン１１５の反力によって、回転子１０５の回転は急激に停止する。その結果回転子１０５の回転エネルギーはクランクシャフト１１０、伝達手段１１６、ピストン１１５を経て、ボア部１１４等より前記電動要素１０６と前記圧縮要素１０７からなる機械部全体へと伝達し、回転方向へと振れる。ここで、最大の振れ回りのエネルギーを持つボア部１１４の両側面に備えられたフランジ部１１４ａが一番初めに規制部１０２ａに当たることで上記回転方向への振れが制約され、その後機械部は回転方向と反回転方向に交互に振れ回りながら次第に減衰し、機械部の振れ回りは収束する。この時、前記ボア部１１４のフランジ部１１４ａと前記規制部１０２ａの距離Ｘは、水平断面における機械部と密閉容器１０３との距離の中で最も小さく設定した。この距離Ｘを変えることによって、機械部の変位量を任意に規制することができる。このように機械部の変位量を規制することによって、ディスチャージライン１２１やサスペンションスプリング１０９の変位量も同時に規制されることになり、これらの部品の折損を防止することができる。
【００３３】
なお、この距離Ｘを設定するに当たっては、フランジ部１１４ａに凸部を設けたり、規制部１０２ａの形状、寸法等によってＸの距離を調整することによって同様の効果が得られるのはいうまでもない。
【００３４】
また、規制部１０２ａに対応する位置の密閉容器１０３には防振材１０２ｂが貼ってあるので、圧縮機の起動停止時にフランジ部１１４ａが密閉容器１０３の絞り成形部１０２ａに当たっても、防振材１０２ｂが衝撃を吸収するため音が小さいという効果が得られる。
【００３５】
なお、本実施の形態では防振材１０２ｂは規制部１０２ａに対応する位置の密閉容器１０３の外部に貼ったが、規制部１０２ａの密閉容器１０３内部に貼ると、圧縮機の起動停止時にフランジ部１１４ａが防振材１０２ｂと当たるためより衝撃が吸収され、同等以上の音低減効果が得られる。
【００３６】
また、このように前記ボア部１１４のフランジ部１１４ａと前記規制部１０２ａの距離Ｘを小さく設定することによって、機械部の重心に近いボア部１１４の動きが規制され、圧縮機の輸送時においても機械部が大きく変位することがなくなり、外からの振動や衝撃によるディスチャージライン１２１やサスペンションスプリング１０９への外力の影響を小さく抑えることができる。
【００３７】
また、機械部の振れ回り量は、回転子１０５の加速度やピストン１１５等の偏芯部の慣性モーメント、またシリンダ内圧とピストン断面積との積等に大きく影響を受ける。例えば、蒸発温度が高い為に停止直前の低圧圧力が高くなる圧縮機や、Ｒ６００ａ等の希薄な冷媒を用いる為に気筒容積が大きくなりピストン断面積の大きくなる圧縮機においては特に停止時に、また同期引き込み運転を行う為に瞬間的に回転子１０５の加速度が増加する同期運転を行う圧縮機においては特に起動時における機械部の振れ回り量が大きくなるが、こういった圧縮機においても、起動停止時の機械部の振れ回り量を押さえることにより機械部と密閉容器１０３とを弾性的に接続するサスペンションスプリング１０９やディスチャージライン１２１は十分な耐久性が得られ、信頼性の高い圧縮機を提供することが出来る。
【００３８】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２による圧縮機の縦断面図である。図５は同実施の形態による圧縮機の上断面図である。
【００３９】
実施の形態１と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４０】
図４、図５において、凹形状の鋼板を成形した規制部２０２ａは、ボア部２１４のフランジ部２１４ａの両側に対向する位置に溶着して設けられており、この規制部２０２ａは圧縮機の起動停止時に電動要素２０６と圧縮要素２０７から成る機械部が振れまわった時に一番初めにフランジ部２１４ａが規制部２０２ａに当たるように設定している。また、電動要素２０６は同期回転数近くで同期引込みを行い、同期運転をする同期モータを使用している。
【００４１】
圧縮機が起動すると、回転子２０５と固定子２０４との間には相互に反対方向の回転トルクが発生し、その力によって固定子２０４が固着されたシリンダブロック２１３とそれに連結する圧縮要素２０７および電動要素２０６からなる機械部は回転子２０５の反回転方向へと振れる。
【００４２】
また、同期モータは同期速度に引き込む際に一時的に加速度が増大するため一般的にインダクションモータと呼ばれるものよりも、回転子２０５と固定子２０４との間に生じる相互に反対方向の回転トルクは大きくなるが、シリンダブロック２１３のボア部２１４の両側に設けられたフランジ部２１４ａに対向する位置に規制部２０２ａを設け、前記フランジ部２１４ａと規制部２０２ａの距離Ｘを密閉容器２０３と機械部の水平断面距離の中で最も小さくしているので、同期速度に移行する際に振れ回り量がどんなに大きくなっても、振れ回りのエネルギーが最も大きいシリンダブロック２１３ボア部２１４のフランジ部２１４ａが一番に規制部２０２ａに当たるので、振れ回りのエネルギーを効果的に抑えられることができ、その結果サスペンションスプリング２０９及びディスチャージライン２２１の折損を防止でき、圧縮機の信頼性を向上させることができる。
【００４３】
尚、回転子２０５の鉄心に内蔵した永久磁石に、希土類等の磁力の強い永久磁石を使用した場合には、起動時に同期速度に引き込む際の加速度がさらに大きくなり機械部の振れ回り量がより大きくなるが、最も振れまわりエネルギーが大きいボア部２１４のフランジ部２１４ａと規制部２０２ａの距離Ｘを小さくしているので、フランジ部が一番目に規制部２０２ａに当たり機械部の動きを効果的に減らすことができ、圧縮機の信頼性を向上させることができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明は、圧縮機の起動停止時における機械部全体の振れ回り量を小さくすることで、圧縮機の信頼性を高くすることができるという効果がある。
【００４５】
また、請求項２に記載の発明は、機械部や密閉容器の形状に影響されず適切な位置に容易に規制部を設けることができることで、圧縮機の信頼性を高くすることができるという効果がある。
【００４６】
また、請求項３に記載の発明は、部品点数を減らすことができるため圧縮機の製造コストを下げることができるという効果がある。
【００４７】
また、請求項４に記載の発明は、シリンダブロックのボア部のフランジ部が規制部に当たった時に発生する衝撃を吸収することで、圧縮機の起動停止音を低減することができるという効果がある。
【００４８】
また、請求項５に記載の発明は、特に起動時に回転子の加速度が増加する際の振れ回りのエネルギーを効果的に減衰させることによって、圧縮機の信頼性を高くすることができるという効果がある。
【００４９】
また、請求項６に記載の発明は、強い磁力によって特に起動時に回転子の加速度が増加する際の振れ回りのエネルギーを効果的に減衰させることによって、圧縮機の信頼性を高くすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による密閉型圧縮機の縦断面図
【図２】同実施の形態１による密閉型圧縮機の横断面図
【図３】同実施の形態１による密閉型圧縮機の上断面図
【図４】本発明の実施の形態２による密閉型圧縮機の縦断面図
【図５】同実施の形態２による密閉型圧縮機の上断面図
【図６】従来の密閉型圧縮機の横断面図
【図７】従来の密閉型圧縮機の上断面図
【符号の説明】
１０２ａ，２０２ａ  規制部
１０２ｂ    防振材
１０３，２０３  密閉容器
１０４，２０４  固定子
１０５，２０５  回転子
１０６，２０６  電動要素
１０７，２０７  圧縮要素
１１０    クランクシャフト
１１１    主軸
１１２    偏心軸
１１３，２１３  シリンダブロック
１１４，２１４  ボア部
１１４ａ，２１４ａ  フランジ部
１１５    ピストン
【図１】
2004332648.tif 000003
【図２】
2004332648.tif 000004
【図３】
2004332648.tif 000005
【図４】
2004332648.tif 000006
【図５】
2004332648.tif 000007
【図６】
2004332648.tif 000008
【図７】
2004332648.tif 000009