(57)【要約】【課題】二酸化炭素を冷媒として用いても、振動や騒音を抑制でき、ステータの焼嵌め不良やステ―タとロータとのギャップ不良を防止して、長期に渡り安定運転できる信頼性が高い圧縮機の提供。【解決手段】密閉容器１２内に圧縮要素１８と圧縮要素１８を駆動するための電動要素１４を収納し、導入された冷媒を圧縮要素１８で圧縮し、圧縮した冷媒を密閉容器１２内に吐出し、あるいはさらに密閉容器１２内に吐出した冷媒を圧縮要素１８で圧縮して密閉容器１２外に吐出する圧縮機１０において、  圧縮要素１８を密閉容器１２内に支持固定する支持固定部材５４に、密閉容器１２の内径より小さい外径を有し、かつ電動要素１４を内部に固定できる内径を有する電動要素固定部品１を取り付け、取り付けた電動要素固定部品１の内部に電動要素１４を固定することにより課題を解決できる。【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前記圧縮要素を駆動するための電動要素を収納し、導入された冷媒を前記圧縮要素で圧縮し、圧縮した冷媒を前記密閉容器内に吐出し、あるいはさらに前記密閉容器内に吐出した冷媒を前記圧縮要素で圧縮して前記密閉容器外に吐出する圧縮機において、
前記圧縮要素を前記密閉容器内に支持固定する支持固定部材に、前記密閉容器の内径より小さい外径を有し、かつ前記電動要素を内部に固定できる内径を有する電動要素固定部品を取り付け、取り付けた前記電動要素固定部品の内部に前記電動要素を固定して構成したことを特徴とする電動要素を収納した圧縮機。
【請求項２】
前記支持固定部材に、緩衝材を介して前記電動要素固定部品を取り付け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、電動要素を収納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た騒音や振動が少なく信頼性の高い電動要素を収納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、高圧側を超臨界圧力として運転する遷臨界冷媒サイクルを用いた装置が提案されている（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。
【特許文献１】特開平１０−１９４０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、密閉容器内の内周面に沿って電動要素のステ―タが直接焼嵌めたり、スポット溶接したりして環状にタイトに取り付けられていたり、あるいは電動要素のステ―タなどが密閉容器内に懸架方式で収納されていると、電動要素などの振動が容易に密閉容器に伝わり、騒音が発生する問題があった。
そして、特に二酸化炭素を冷媒として用いた場合、冷媒圧力は高圧側で約１５０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇにも達し、低圧側では約３０〜４０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇとなり、温度も約１３０℃に達するなど、二酸化炭素を冷媒として用いる冷凍サイクルは、フロンに比較して冷媒圧力や温度が高いものとなり、前記のように密閉容器内にステ―タなどが直接焼嵌めたり、スポット溶接したりしてて取り付けられていると、振動や騒音が大きくなるとともに、ステータの焼嵌め不良が発生したり、ステ―タとロータとのギャップが不均一になるなどギャップ不良が発生し、圧縮機の機能不良が発生したり、信頼性が損なわれるなどの重大な問題となる。
【０００５】
本発明の目的は、従来の諸問題を解決して、例え二酸化炭素を冷媒として用いても、振動や騒音を抑制でき、ステータの焼嵌め不良やステ―タとロータとのギャップ不良を防止して、長期に渡り安定運転できる信頼性が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】
【０００６】
前記課題を解決するための本発明の請求項１記載の電動要素を収納した圧縮機は、密閉容器内に圧縮要素と前記圧縮要素を駆動するための電動要素を収納し、導入された冷媒を前記圧縮要素で圧縮し、圧縮した冷媒を前記密閉容器内に吐出し、あるいはさらに前記密閉容器内に吐出した冷媒を前記圧縮要素で圧縮して前記密閉容器外に吐出する圧縮機において、
前記圧縮要素を前記密閉容器内に支持固定する支持固定部材に、前記密閉容器の内径より小さい外径を有し、かつ前記電動要素を内部に固定できる内径を有する電動要素固定部品を取り付け、取り付けた前記電動要素固定部品の内部に前記電動要素を固定して構成したことを特徴とする。
【０００７】
本発明の請求項２記載の電動要素を収納した圧縮機は、請求項１記載の圧縮機において、前記支持固定部材に、緩衝材を介して前記電動要素固定部品を取り付けたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項３記載の電動要素を収納した圧縮機は、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】
【０００９】
本発明の請求項１記載の電動要素を収納した圧縮機は、密閉容器内に圧縮要素と前記圧縮要素を駆動するための電動要素を収納し、導入された冷媒を前記圧縮要素で圧縮し、圧縮した冷媒を前記密閉容器内に吐出し、あるいはさらに前記密閉容器内に吐出した冷媒を前記圧縮要素で圧縮して前記密閉容器外に吐出する圧縮機において、
前記圧縮要素を前記密閉容器内に支持固定する支持固定部材に、前記密閉容器の内径より小さい外径を有し、かつ前記電動要素を内部に固定できる内径を有する電動要素固定部品を取り付け、取り付けた前記電動要素固定部品の内部に前記電動要素を固定して構成したことを特徴とするものであり、
密閉容器内に電動要素を直接焼嵌めたり、スポット溶接したりしせず、シリンダやメインフレームなどの前記支持固定部材に電動要素固定部品を取り付け、取り付けた前記電動要素固定部品の内部に焼嵌めたり、スポット溶接したりして前記電動要素を固定したので、電動要素などの振動が直接密閉容器に伝わらず、その結果、例え、二酸化炭素を冷媒として用いても、振動や騒音を抑制でき、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、ステータの焼嵌め不良やステ―タとロータとのギャップ不良を抑えて、モータ効率を向上でき、長期に渡り安定運転でき、信頼性が高くなる、という顕著な効果を奏する。
【００１０】
本発明の請求項２記載の電動要素を収納した圧縮機は、請求項１記載の圧縮機において、前記支持固定部材に、緩衝材を介して前記電動要素固定部品を取り付けたことを特徴とするものであり、
前記支持固定部材に、合成ゴム、バネなどの緩衝材を介して前記電動要素固定部品を取り付けたので、振動や騒音をより一層抑制でき、ステータの焼嵌め不良やステ―タとロータとのギャップ不良を防止でき、より長期に渡り安定運転でき、より信頼性が高くなる、というさらなる顕著な効果を奏する。
【００１１】
本発明の請求項３記載の電動要素を収納した圧縮機は、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ものであり、
冷媒が二酸化炭素であると、従来のフロン系冷媒より作動時には高い冷媒圧力や温度が発現するが、自然冷媒である二酸化炭素を用いても振動や騒音を抑制でき、ステータの焼嵌め不良やステ―タとロータとのギャップ不良を抑えて、長期に渡り安定運転でき、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】
【００１２】
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、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）から成る圧縮要素１８にて構成されている。
【００１３】
密閉容器１２は底部をオイル溜めとし、電動要素１４と圧縮要素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】
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固定部材５４および下部支持固定部材５６にて構成されている。
【００１５】
一方、上部支持固定部材５４および下部支持固定部材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。
【００１６】
密閉容器１２の容器本体１２Ａの側面には、上部支持固定部材５４と下部支持固定部材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。
【００１７】
圧縮要素１８を密閉容器１２内に支持固定する上部支持固定部材５４の所定の位置に、密閉容器１２Ａの内径より小さい外径を有し、かつ、電動要素１４のステ―タ２２を内部に固定できる内径を有する電動要素固定部品１が合成ゴム、バネなどの緩衝材２を介して、ハンダ付け、溶接、ボルト締めなどの固定手段により固定して取り付けられている。電動要素固定部品１の中間部にはステータ２２を支持するための段差３が設けられている。
【００１８】
そして電動要素固定部品１の内周面に沿って所定の位置に電動要素１４のステ―タ２２が焼嵌め、スポット溶接などの手段によりに固定して環状に取り付けられている。
【００１９】
電動要素１４は所謂磁極集中巻き式のＤＣモータであり、環状に取り付けられたステ―タ２２と、ステ―タ２２の内側に若干の間隔（ギャップ）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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
そして、中間圧の冷媒ガスは上部支持固定部材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固定部材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。
【００２４】
本発明においては、密閉容器１２内に電動要素１４のステ―タ２２を直接焼嵌めたり、スポット溶接したりしせず、ステ―タ２２を電動要素固定部品１の内周面に沿って所定の位置に固定して密閉容器１２内に収納したので、電動要素１４の振動が直接密閉容器１２に伝わらず、その結果、例え二酸化炭素を冷媒として用いても、振動や騒音を抑制でき、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、ステータ２２の焼嵌め不良やステ―タ２２とロータ２４とのギャップ不良を防止でき、モータ効率を向上でき、長期に渡り安定運転でき、信頼性が高くなる。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
上記説明においては緩衝材２を用いた２段圧縮式ロータリ圧縮機について説明したが、緩衝材２は使用することが好ましいが、緩衝材２を用いなくても振動や騒音を抑制できる場合は使用しなくてもよい。
また電動要素固定部品１を上部支持固定部材５４の所定に位置に取り付けた２段圧縮式ロータリ圧縮機について説明したが、他の例として電動要素固定部品１を上シリンダ３８の所定に位置に緩衝材２を介して取り付けたり、あるいは緩衝材２を用いずに直接取り付けたりする例を挙げることができる。
また、電動要素固定部品１の中間部にステータ２２を支持するための段差３を設けた例を説明したが、段差３の位置、形状、寸法などは適宜決めることができる。また段差３は設ける方が好ましいが、設けなくてもよい。
また上記説明においては電動要素固定部品１が円筒状の形状を有する場合について説明したが、電動要素固定部品１は円筒状の形状に限定されず、電動要素１４のステータ２２を内部に固定できるような形状であればよく、例えばステータ２２が多角形であれば、電動要素固定部品１も相似の多角形であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の電動要素を収納した圧縮機は、密閉容器内に電動要素を直接焼嵌めたり、スポット溶接したりしせず、シリンダやメインフレームなどの支持固定部材に電動要素固定部品を取り付け、取り付けた前記電動要素固定部品の内部に焼嵌めたり、スポット溶接したりして前記電動要素を固定したので、電動要素などの振動が直接密閉容器に伝わらず、その結果、例え二酸化炭素を冷媒として用いても、振動や騒音を抑制でき、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、ステータの焼嵌め不良やステ―タとロータとのギャップ不良を防止でき、モータ効率を向上でき、長期に渡り安定運転でき、信頼性が高くなるので、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】
１  電動要素固定部品
２  緩衝材
３  段差
１０  ロータリ圧縮機
１２  密閉容器
１４  電動要素
１８  圧縮要素
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
５４  上部支持固定部材
９４  冷媒導入管
９６  冷媒吐出管
【図１】
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