(57)【要約】【課題】  アルミニウム材で構成された密閉容器内に電動要素のステータを焼嵌めて安定的にタイトに取り付けて収納した、モータ効率が高く信頼性の高い電動要素を内蔵した圧縮機の提供。【解決手段】  アルミニウム系材で構成された円筒状の密閉容器１２内の所定の位置に電動要素１４のステータ２２を収納した圧縮機１０において、密閉容器１２の内径をＤ（ｍｍ）、締め代をδ（μｍ）とした時、下記式（１）の関係となる範囲でステータ２２を焼嵌めて収納することにより課題を解決できる。          ０＜δ≦３×Ｄ        式（１）【選択図】  図１
2005214160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム系材で構成された円筒状の密閉容器内の所定の位置に電動要素のステータを収納した圧縮機において、
密閉容器の内径をＤ（ｍｍ）、締め代をδ（μｍ）とした時、下記式（１）の関係となる範囲で前記ステータを焼嵌めて収納してあることを特徴とする電動要素を内蔵した圧縮機。
０＜δ≦３×Ｄ        式（１）
【請求項２】
アルミニウム系材としてＳｉが０．１〜１０質量％、Ｍｇ０．８〜１質量％および／またはＣｕ０．４〜０．８質量％含有するＡｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｃｕ系あるいはＡｌ−Ｍｇ−Ｃｕ系のアルミニウム系材を用いたことを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
【請求項３】
冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動要素を内蔵した圧縮機に関するものであり、さらに詳しくは自然冷媒の内でも特に二酸化炭素を用い、アルミニウム材で構成された容器を備えた電動要素を内蔵した圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷凍サイクルには、冷媒としてフロン（Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３４ａなど）が一般的に用いられていた。しかしながら、フロンは大気中に放出されると大きな温暖化効果やオゾン層破壊などの問題を有している。このため、近年、環境に与える影響の少ない他の自然冷媒、例えば、酸素（Ｏ2 ）、二酸化炭素（ＣＯ2 ）、ハイドロカーボン（ＨＣ）、アンモニア（ＮＨ3 ）、水（Ｈ2 Ｏ）を冷媒として用いる研究が行われている。これら自然冷媒の内、酸素と水は、圧力が低くて冷凍サイクルの冷媒としては用いることが困難であり、アンモニアやハイドロカーボンは可燃性であるため、取り扱いが難しい問題がある。このため、二酸化炭素を用いる圧縮機が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
従来この種の圧縮機は円筒状の鉄系材で構成された密閉容器内の上部空間の所定の位置の内周面に沿って焼嵌めて環状にタイトに取り付けられているステ―タと、このステ―タの内側に若干の間隔を設けて挿入設置されたロータとを備えた駆動要素としての電動要素およびこの電動要素により駆動されて冷媒を圧縮する圧縮要素を収納し、電動要素を起動して圧縮要素を駆動し、圧縮要素に導入した冷媒を圧縮して吐出するようになっている。
【０００４】
また、近年では圧縮機の軽量化を図るためにアルミニウム系材で構成された密閉容器が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１０−１９４０１号公報
【特許文献２】特願２００３−０７９８３３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、密閉容器がアルミニウム系材で構成されると、アルミニウム系材は鋼板に較べて著しく軽量である利点があるものの、従来、密閉容器内の上部空間の所定の位置の内周面に沿ってステータを焼嵌めて収納する際に採用されていた締め代δでは締めつけが不十分となり、ステ―タを安定的にタイトに取り付けできず、圧縮機の信頼性が低下する問題があった。
一方、ステータを焼嵌めて収納する際に、ステ―タを締め過ぎるとステ―タのドーナッツ状の電磁鋼板を積層した積層体およびこの積層体の歯部に直巻き（集中巻き）方式により巻装されたステ―タコイルに過剰の力がかかり、積層体が変形したり、くずれたり、ステ―タコイルの巻線の絶縁が損なわれて絶縁不良となったり、ステ―タとロータとの適切な間隔が維持できなくなったりして、モータ効率が悪化するなどの問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、従来の諸問題を解決して、ステータの積層体が変形したり、くずれたりせず、ステ―タコイルの巻線の絶縁が損なわれず、ステ―タとロータとの適切な間隔が維持された状態で、アルミニウム材で構成された密閉容器内にステータを焼嵌めて安定的にタイトに取り付けて収納した、モータ効率が向上した、信頼性の高い圧縮機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための本発明の請求項１記載の電動要素を内蔵した圧縮機は、アルミニウム系材で構成された円筒状の密閉容器内の所定の位置に電動要素のステータを収納した圧縮機において、
密閉容器の内径をＤ（ｍｍ）、締め代をδ（μｍ）とした時、下記式（１）の関係となる範囲で前記ステータを焼嵌めて収納してあることを特徴とする。
０＜δ≦３×Ｄ        式（１）
【０００８】
本発明の請求項２記載の電動要素を内蔵した圧縮機は、請求項１記載の圧縮機において、アルミニウム系材としてＳｉが０．１〜１０質量％、Ｍｇ０．８〜１質量％および／またはＣｕ０．４〜０．８質量％含有するＡｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｃｕ系あるいはＡｌ−Ｍｇ−Ｃｕ系のアルミニウム系材を用いたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項３記載の電動要素を内蔵した圧縮機は、請求項１あるいは請求項２記載の圧縮機において、冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１記載の電動要素を内蔵した圧縮機は、アルミニウム系材で構成された円筒状の密閉容器内の所定の位置に電動要素のステータを収納した圧縮機において、密閉容器の内径をＤ（ｍｍ）、締め代をδ（μｍ）とした時、前記式（１）の関係となる範囲で前記ステータを焼嵌めて収納してあるので、
ステータがアルミニウム材で構成された密閉容器内の所定の位置に安定的にタイトに取り付けされており、焼嵌めの際にステ―タの積層体やステ―タコイルに過剰の力がかからないので積層体が変形したり、くずれたりせず、ステ―タコイルの巻線の絶縁が損なわれることがなく、ステ―タとロータとの適切な間隔が維持され、モータ効率が高く、信頼性が高く、軽量化を図れる、という顕著な効果を奏する。
【００１１】
本発明の請求項２記載の電動要素を内蔵した圧縮機は、請求項１記載の圧縮機において、アルミニウム系材としてＳｉが０．１〜１０質量％、Ｍｇ０．８〜１質量％および／またはＣｕ０．４〜０．８質量％含有するＡｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｃｕ系あるいはＡｌ−Ｍｇ−Ｃｕ系のアルミニウム系材を用いたので、前記密閉容器の強度を高くでき、ステータをより安定的にタイトに取り付けできる、という顕著な効果を奏する。
【００１２】
本発明の請求項３記載の電動要素を内蔵した圧縮機は、請求項１あるいは請求項２記載の圧縮機において、冷媒が二酸化炭素であるので、従来のフロン系冷媒より作動時には高い冷媒圧力が発現するが、自然冷媒である二酸化炭素を用いても十分な強度および安定性を有し、信頼性が損なわれることがない、というさらなる顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の圧縮機の一実施の形態を説明する断面説明図である。
図１において１０は二酸化炭素（ＣＯ2 ）を冷媒として使用する内部中間圧型多段圧縮式ロータリ圧縮機で、この圧縮機１０は、アルミニウム系材で構成された円筒状の密閉容器１２と、この密閉容器１２の内部空間の上側に配置収納された電動要素１４およびこの電動要素１４の下側に配置され、電動要素１４の回転軸１６により駆動される下段の回転圧縮要素３２（１段目）および上段の回転圧縮要素３４（２段目）から成る回転圧縮機構部１８にて構成されている。
密閉容器１２は底部をオイル溜めとし、電動要素１４と回転圧縮機構部１８を収納する容器本体１２Ａと、この容器本体１２Ａの上部開口を閉塞する略椀状のエンドキャップ（蓋体）１２Ｂとで構成されている。
そしてこのエンドキャップ１２Ｂの上面中心には円形の取付孔１２Ｄが形成されており、この取付孔１２Ｄには電動要素１４に電力を供給するためのターミナル（配線を省略）２０が固定して取り付けられている。そしてターミナル２０を介して密閉容器１２の内外に通じる図示しない内外配線を接続して電動要素１４に給電するようになっている。
【００１４】
電動要素１４は所謂磁極集中巻き式のＤＣモータであり、アルミニウム系材で構成された円筒状の密閉容器１２の上部空間の内周面に沿って所定の位置に焼嵌めて環状に取り付けられたステ―タ２２と、このステ―タ２２の内側に若干の間隔を設けて挿入設置されたロータ２４とからなる。このロータ２４は中心を通り鉛直方向に延びる回転軸１６に固定されている。
【００１５】
ステ―タ２２は、ドーナッツ状の電磁鋼板を積層した積層体２６と、この積層体２６の歯部に直巻き（集中巻き）方式により巻装されたステ―タコイル２８を有している。また、ロータ２４はステ―タ２２と同様に電磁鋼板の積層体３０で形成され、この積層体３０内に永久磁石ＭＧを挿入して形成されている。
このステ―タ２２は、密閉容器１２の内径をＤ（ｍｍ）、締め代をδ（μｍ）とした時、前記式（１）の関係となる範囲内で密閉容器１２の上部空間の内周面に沿って所定の位置に焼嵌めて（下記に焼嵌めの具体例を示す）環状に取り付けられている。
【００１６】
（具体例）
Ｄ（ｍｍ）＝１０９、
締め代δ（μｍ）＝１００
締め代δ（μｍ）の上限値＝３×Ｄ＝３×１０９＝３２７（μｍ）
Ｓｉが０．１〜１０質量％、Ｍｇを０．８〜１質量％あるいはＣｕを０．４〜０．８質量％含有するアルミニウム系材で構成された密閉容器１２を約２００℃に加熱しした後、密閉容器１２の上部空間の内周面に沿ってステ―タ２２を所定の位置に挿入し、その状態を維持しながら常温まで冷却して焼嵌めた。
【００１７】
締め代δ（μｍ）が前記式（１）の下限値０では締めつけが不十分となり、ステ―タを安定的にタイトに取り付けできず、圧縮機の信頼性が低下する恐れがあり、締め代δ（μｍ）が前記式（１）の上限値３×Ｄを超えると締め過ぎになり、ステ―タ２２の積層体２６やステ―タコイル２８に過剰の力が付与されて、積層体２６が変形したり、くずれたり、ステ―タコイル２８の巻線の絶縁が損なわれて絶縁不良となったり、ステ―タ２２とロータ２４との適切な間隔が維持できなくなったりする恐れがある。
【００１８】
本発明において使用するアルミニウム系材は特に限定されないが、Ｓｉが０．１〜１０質量％、Ｍｇ０．８〜１質量％および／またはＣｕ０．４〜０．８質量％含有するアルミニウム系材が好ましく使用できる。Ｓｉが下限値０．１質量％未満あるいは上限値１０質量％を超えると強度が不足する恐れがあり、ＭｇおよびＣｕについても同様に下限値未満あるいは上限値を超えると強度が不足する恐れがある。
【００１９】
ステ―タ２２をこのようにして焼嵌めて収納したので、密閉容器１２の上部空間の内周面に沿って所定の位置に安定的にタイトに取り付けできる。焼嵌める際に、ステ―タ２２の積層体２６やステ―タコイル２８に過剰の力がかからないので、積層体２６が変形したり、くずれたりせず、ステ―タコイル２８の巻線の絶縁が損なわれることがなく、ステ―タ２２とロータ２４との適切な間隔が維持されるので、モータ効率を向上でき、信頼性が高くなる。
【００２０】
下段の回転圧縮要素３２と上段の回転圧縮要素３４との間には中間仕切板３６が狭持されている。即ち、下段の回転圧縮要素３２と上段の回転圧縮要素３４は、中間仕切板３６と、この中間仕切板３６の上下に配置された上シリンダ３８、下シリンダ４０と、この上下シリンダ３８、４０内を、１８０度の位相差を有して回転軸１６に設けられた上下遍心部４２、４４により遍心回転される上下ローラ４６、４８と、この上下ローラ４６、４８に当接して上下シリンダ３８、４０内をそれぞれ低圧室側と高圧室側に区画するベーン５０、５２と、上シリンダ３８の上側の開口面および下シリンダ４０の下側の開口面を閉塞して回転軸１６の軸受けを兼用する支持部材としての上部支持部材５４および下部支持部材５６にて構成されている。
【００２１】
一方、上部支持部材５４および下部支持部材５６には、図示しない吸込ポートにて上下シリンダ３８、４０の内部とそれぞれ連通する吸込通路６０（上側の吸込通路は図示せず）と、一部を凹陥させ、この凹陥部を上部カバー６６、下部カバー６８にて閉塞することにより形成される吐出消音室６２、６４とが設けられている。
尚、吐出消音室６４と密閉容器１２内とは、上下シリンダ３８、４０や中間仕切板３６を貫通する連通路にて連通されており、連通路の上端には中間吐出管１２１が立設され、この中間吐出管１２１から下段の回転圧縮要素３２で圧縮された中間圧の冷媒ガスが密閉容器１２内に吐出される。
【００２２】
そして、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ2 ）が使用され、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油（ミネラルオイル）、アルキベンゼン油、エーテル油、エステル油、ＰＡＧ（ポリアルキルグリコール）など既存のオイルが使用される。
【００２３】
密閉容器１２の容器本体１２Ａの側面には、上部支持部材５４と下部支持部材５６の吸込通路６０（上側は図示せず）、吐出消音室６２、上部カバー６６の上側（電動要素１４の下端に略対応する位置）に対応する位置に、スリーブ１４２および１４３が溶接固定されている。
また、スリーブ１４２内には下シリンダ４０に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９４の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９４の一端は下シリンダ４０の吸込通路６０と連通する。また、スリーブ１４３内には冷媒吐出管９６の一端が挿入接続され、この冷媒吐出管９６の一端は吐出消音室６２と連通する。
【００２４】
ターミナル２０および図示されない配線を介して圧縮機１０の電動要素１４のステータコイル２８に通電されると、電動要素１４が起動してロータ２４が回転する。この回転により回転軸１６と一体に設けた上下偏心部４２、４４に嵌合された上下ローラ４６、４８が上下シリンダ３８、４０内を偏心回転する。
これにより、冷媒導入管９４および下部支持部材５６に形成された吸込通路６０を経由して図示しない吸込ポートからシリンダ４０の低圧室側に吸入された低圧の冷媒ガスは、ローラ４８とベーン５２の動作により圧縮されて中間圧となり下シリンダ４０の高圧室側より図示しない連通路を経て中間吐出管１２１から密閉容器１２内に吐出される。これによって、密閉容器１２内は中間圧となる。
密閉容器１２内に吐出された冷媒は、密閉容器１２内で熱を奪われて冷却される。
【００２５】
そして、中間圧の冷媒ガスは上部支持部材５４に形成された図示しない吸込通路を経由して、図示しない吸込ポートから上段の回転圧縮要素３４の上シリンダ３８の低圧室側に吸入され、ローラ４６とベーン５０の動作により２段目の圧縮が行われて高圧高温の冷媒ガスとなり、高圧室側から図示しない吐出ポートを通り上部支持部材５４に形成された吐出消音室６２を経て冷媒吐出管９６より外部に吐出される。
【００２６】
上記実施の形態の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、あるいは範囲を減縮するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で例えば下記のような種々の変形が可能である。
【００２７】
上記説明においては２段圧縮式ロータリ圧縮機について説明したが、本発明は圧縮機の形式は特に限定されず、具体的には、レシプロ式圧縮機、振動式圧縮機、マルチベーン式ロータリ圧縮機、スクロール式圧縮機などであってもよく、また圧縮段数は少なくとも１段以上の圧縮であればよい。
【００２８】
本発明の圧縮機は、家庭用エアコン、業務用エアコン（パッケージエアコン）、自動車用エアコン、家庭用冷蔵庫、業務用冷蔵庫、業務用冷凍庫、業務用冷凍冷蔵庫、ショウケース、自動販売機、給湯機などに使用できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の電動要素を内蔵した圧縮機は、アルミニウム系材で構成された円筒状の密閉容器内の所定の位置に電動要素のステータを収納した圧縮機において、密閉容器の内径をＤ（ｍｍ）、締め代をδ（μｍ）とした時、前記式（１）の関係となる範囲で前記ステータを焼嵌めて収納してあるので、ステータがアルミニウム材で構成された密閉容器内の所定の位置に安定的にタイトに取り付けされており、焼嵌めの際にステ―タの積層体やステ―タコイルに過剰の力がかからないので積層体が変形したり、くずれたりせず、ステ―タコイルの巻線の絶縁が損なわれることがなく、ステ―タとロータとの適切な間隔が維持され、モータ効率が高く、信頼性が高く、軽量化を図れるので、産業上の利用価値が高い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の圧縮機の一実施の形態を説明する断面説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  ロータリ圧縮機
１２  密閉容器
１４  電動要素
１８  回転圧縮機構部
２２  ステータ
２４  ロータ
２８  ステ―タコイル
３２  下段の回転圧縮要素
３４  上段の回転圧縮要素
９４  冷媒導入管
９６  冷媒吐出管
【図１】
2005214160.tif 000003