(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器の中に収納した電動機と、この電動機のステータにボルトにより締結されるフレームと、前記電動機により駆動され前記フレームを圧縮室の少なくとも１つの壁とする圧縮機構とを有する密閉型電動圧縮機であって、前記フレームの前記ボルトのねじ穴の周囲の前記ステータと接触する面に、ねじ穴中心を中心とする円形または、ねじ穴中心を重心とする正多角形の形状を有し、前記ステータと接触する面が凸面である当り座を設けたことを特徴とする密閉型電動圧縮機。
【請求項２】
密閉容器の中に収納した電動機と、この電動機のステータに複数の柱状脚を介してボルトにより締結されるフレームと、前記電動機により駆動され前記フレームを圧縮室の少なくとも１つの壁とする圧縮機構とを有する密閉型電動圧縮機であって、前記フレームのそれぞれの柱状脚の先端の前記ボルトのねじ穴の周囲に、ねじ穴中心を中心とする円形または、ねじ穴中心を重心とする正多角形の形状を有し、前記ステータと接触する面が凸面である当り座を設けたことを特徴とする密閉型電動圧縮機。
【請求項３】
密閉容器の中に収納した電動機と、この電動機のステータにボルトにより締結されるフレームと、前記電動機により駆動され前記フレームを圧縮室の少なくとも１つの壁とする圧縮機構とを有する密閉型電動圧縮機であって、前記フレームと前記ステータとの間の前記ボルトに、ねじ穴中心を中心とする円形または、ねじ穴中心を重心とする正多角形の形状を有し、前記フレームに接する面が平面、前記ステータに接する面が凸面であるワッシャを挿入したことを特徴とする密閉型電動圧縮機。
【請求項４】
密閉容器の中に収納した電動機と、この電動機のステータにボルトにより締結される複数の柱状脚を有するフレームと、前記電動機により駆動され前記フレームを圧縮室の少なくとも１つの壁とする圧縮機構とを有する密閉型電動圧縮機であって、前記フレームのそれぞれの柱状脚の先端と前記ステータとの間の前記ボルトに、ねじ穴中心を中心とする円形または、ねじ穴中心を重心とする正多角形の形状を有し、前記フレームに接する面が平面、前記ステータに接する面が凸面であるワッシャを挿入したことを特徴とする密閉型電動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、圧縮機構を構成するフレームに、電動機のステータをボルト締めで固定する形式の密閉型電動圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
家庭用あるいは業務用の冷蔵庫や冷凍庫あるいはクーラなどには、密閉した容器内に電動機と圧縮機構とを収納した密閉型電動圧縮機が使用されている。この発明は密閉型電動圧縮機の効率を高めようとするためのものである。
【０００３】
例えば、特開昭６３−１７３８８５号公報に開示されているものと類似の、従来の密閉型電動圧縮機の構造を図１０の断面図を用いて説明する。図において１は圧縮機構のフレーム（以下単にフレームという）である。２は圧縮機構部であり、冷媒を圧縮するポンプ部品（図示しない）をフレーム１の下端面に取付けることにより、即ち、フレーム１をポンプの圧縮室の一つの壁として用いることにより構成されている。３は圧縮機構部２を駆動する電動機のステータであり、ボルト４によりフレーム１に固定されている。５はボルト４にはめ込まれたワッシャ、６はこの電動機のローターで圧縮機構部２に連結されている、７はフレーム１を防振的に保持するための弾性体で一般にはコイルスプリングが用いられている例が多い。
【０００４】
フレーム１の一部を含む圧縮機構部２と、ステータ３とローター６により構成される電動機のステータ３とがボルト４により一体化された状態で、密閉容器８の中で弾性体７を介して支持されている。尚、密閉容器８は本体８ａと蓋８ｂを溶接して形成されるが、他にも図示しない電源コネクタや冷媒ガスを外部より吸入する吸入管、圧縮した冷媒ガスを外部に出す吐出管などがろう付け、抵抗溶接などで取り付けられているのが一般的である。
【０００５】
圧縮機構部２や電動機で発生する振動は、弾性体７により吸収されるので、密閉容器８に伝わる振動は、特に高周波の成分はほとんど除去される。
図１１にフレーム１の構造を示す。フレーム１は、圧縮室の一部として機能する平面（図の下面になる）やローター６の軸受となる部分を含む軸受フレーム部１ａと、ステータ３を保持するステータ接触面１ｃと、軸受フレーム部１ａとステータ接触面１ｃとを結ぶ柱状の脚１ｂとに区別することができる。ステータ接触面１ｃにはボルト４をねじ込むための雌ネジ穴１ｅがある。
【０００６】
ここで密閉型電動圧縮機の効率について説明する。密閉型電動圧縮機は、外部から供給される電力により電動機のロータ６が回転し、その回転運動を利用して冷媒の圧縮が行われる。圧縮を行う過程は、種々考案されており、回転運動をそのまま利用するロータリー圧縮機、スクリュー圧縮機、直線の往復運動に変換するレシプロ型圧縮機、揺動運動に変換するスクロール圧縮機などが知られている。
【０００７】
いずれの場合も、
圧縮機構の効率＝（冷媒圧縮に利用された仕事量）／（供給電力量）
で表される。ここで供給された電力が全て圧縮作業に変換されないのは、電動機そのものの効率や、軸受部での機械的損失、電動機の発熱による圧縮前冷媒の温度上昇や、圧縮過程における冷媒の漏れによる圧縮効率の低下が主な原因である。
【０００８】
密閉型電動圧縮機の効率を向上させるのは、上記のような損失をそれぞれ小さくするということである。冷媒圧縮は、圧縮機構部内で形成される密閉空間に冷媒を閉じ込め、その体積を減じながら冷媒を高温・高圧の状態にするものであるので、密閉空間から冷媒が漏れ出すようなことがあると、十分な圧縮がなされないだけでなく、高温の冷媒が低温・低圧の冷媒と混ざるため圧縮前の冷媒の温度が上昇してしまい冷媒の密度が低下するので、効率低下への影響が特に大きくなる。
【０００９】
圧縮機構部２の冷媒の漏れを小さくするよう、圧縮機構部２を構成する各部品に、高い寸法及び形状の精度が要求されるのはこのためである。
【００１０】
上記の従来構造の密閉型電動圧縮機では、ステータ３を支持する部分の形状、すなわち、柱状脚１ｂの強度、太さ、長さ、ステータ接触面１ｃの形状や面積は、剛性計算により相応の剛性が得られれば十分であるとの観点でのみ決定され、また、ステータ３を支持するという観点から、ステータ接触面１ｃの面積はなるべく大きい方がよいとも考えられており、少なくとも極端な脆弱構造としない限り、これらの設計値が効率に影響するとは考えられていなかった。
【００１１】
しかしながら、本願発明者は運転中の柱状脚１ｂなどの状態と密閉型電動圧縮機の効率との関係を詳細に分析した結果、実際は柱状脚１ｂの強度とステータ接触面１ｃの形状、面積と圧縮機の効率との間には無視できない相関性があることを見出した。これを図１２、１３により説明する。
【００１２】
図１２（ａ）は複数箇所あるボルト締め部の１箇所を拡大した断面図で、ボルト４を強固に締め付ける前の状態を示すもの、図１２（ｂ）はボルト４を強固に締め付けた後の図で、説明の都合上生じている現象をやや誇張して図示している。又、図１３は図１２の（ｂ）のような状態が生じる原因を説明するための図である。図中Ｆはボルト４の締込み力、ｆ’はボルト４の締込みによるコア３の反力である。
【００１３】
すなわち、ステータ３は薄板鋼板を積層したコアからなる。又、ボルト４の雌ネジ穴１ｅはステータ接触面１ｃの中央にあるとは限らず、図１２（ａ）に示すように外側にずれて設けられていることが多い。このような前提条件のもとでボルト４を締め込めば軸力Ｆにより、積層鋼板のコア３は局所的に大きく変形する。ところが、ボルト４の位置は一般的な電動機設計の構造から、必ず、コア３の端に近い位置になるので、ボルト４から外側（コアの端に近い側）ではボルト４に対する反力を生じるコアは少ししかなく、内側には反力を生じるコア部分が多くあるという状況が生まれる。
【００１４】
即ち、反力ｆ’の大きさをボルト４の両側における右回り及び左回りのモーメント（ｆ’×距離の積分値）として互いに比較すると、端に近い側（図１３に向かって右側）のモーメントは小さく、端と反対の内側（図１３に向かって左側）では大きい。このモーメントの差は、図１３（ｂ）に示すように、モーメントＭとして、柱状脚１ｂを転覆する（折り曲げる）ように働く。一般に柱状脚１ｂは、十分な剛性を持つように設計されており、このモーメントＭの影響は柱状脚１ｂを通して軸受フレーム部１ａに及ぶことになり、軸受フレーム部１ａがねじれたり、曲がったりして、圧縮機構部２の平面度が悪化し、圧縮機構部２の圧縮室（図示しない）から漏れが発生するので圧縮機の効率は低下することになる。そこで従来は、このようなモーメントが掛かっても変形しないようフレームの剛性を高める方法が取られているが、この場合当然重くなったり、高価となるという問題があった。
【００１５】
以上に説明したものでは、モーメントＭは柱状脚１ｂを内側へ曲げるように働くが、コア３の形は、コイルを巻くスペースを取るなどのため、電動機の軸周りに対象というわけではないので、同様の問題が円周方向にも発生する。しかし、これについては発生原理は同様なので詳細な説明は省略する。
【００１６】
なお、従来の密閉式電動圧縮機の中には、上記モーメントを逃がすため、柱状脚１ｂと軸受フレーム部１ａの間に柔軟構造部を作り込み、モーメントＭの影響を吸収しようとする構成のものもある。しかし、このような構成では、本来のフレームの役割、即ち、電動機と圧縮機構部２との位置関係を保持するための必要な剛性を得ることが極めて困難で実用性に欠けるという問題があった。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の密閉型電動圧縮機では、軸受フレームの平面度悪化による冷媒の漏れを防止するために、軸受フレームの剛性を上げたり、足部と軸受フレームの間に柔軟構造部を作り込み、モーメントＭの影響を吸収しようとした。しかし、前者の対策では材料費や重量が増えるという問題があり、後者の対策でも柔軟構造部に応力集中するのが問題であるうえ、フレームの必要剛性が得られないという問題があった。
【００１８】
本発明はかかる問題を解決するためになされたものであり、フレーム形状の最適化により、不必要なモーメントの発生を抑制し、結果としてフレーム変形を抑え、圧縮室の冷媒の漏れを防止できるものとすることで、効率のよい密閉型電動圧縮機を得ることを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
この発明の密閉型電動圧縮機は、密閉容器の中に収納した電動機と、この電動機のステータにボルトにより締結されるフレームと、前記電動機により駆動され前記フレームを圧縮室の少なくとも１つの壁とする圧縮機構とを有する密閉型電動圧縮機であって、前記フレームの前記ボルトの周囲の前記ステータと接触する面に、前記ボルトの直径の３倍以下の径を有する円形または、正５角以上の多角形の形状を有する当り座を設けたものである。
【００２０】
又、密閉容器の中に収納した電動機と、この電動機のステータに複数の柱状脚を介してボルトにより締結されるフレームと、前記電動機により駆動され前記フレームを圧縮室の少なくとも１つの壁とする圧縮機構とを有する密閉型電動圧縮機であって、前記フレームのそれぞれの柱状脚の先端の前記ボルトの周囲に、前記ボルトの直径の３倍以下の径を有する円形または、正５角以上の多角形の形状を有する当り座を設けたものである。
【００２１】
又、密閉容器の中に収納した電動機と、この電動機のステータにボルトにより締結されるフレームと、前記電動機により駆動され前記フレームを圧縮室の少なくとも１つの壁とする圧縮機構とを有する密閉型電動圧縮機であって、前記フレームと前記ステータとの間の前記ボルトに、前記ボルトの直径の３倍以下の径を有する円形または、正５角以上の多角形の形状を有するワッシャを挿入したものである。
【００２２】
又、  密閉容器の中に収納した電動機と、この電動機のステータにボルトにより締結される複数の柱状脚を有するフレームと、前記電動機により駆動され前記フレームを圧縮室の少なくとも１つの壁とする圧縮機構とを有する密閉型電動圧縮機であって、前記フレームのそれぞれの柱状脚の先端と前記ステータとの間の前記ボルトに、前記ボルトの直径の３倍以下の径を有する円形または、正５角以上の多角形の形状を有するワッシャを挿入したものである。
【００２３】
又、フレームの複数の柱状の脚は、ステータに接触する部分の太さが前記圧縮機構に近い部分の太さよりも細くなっているものである。
【００２４】
又、当り座のステータに接する面を凸面としたものである。
【００２５】
又、ワッシャはフレームに接する面を平面、ステータに接する面を凸面としたものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による密閉型電動圧縮機を図について説明する。図１は密閉型電動圧縮機の断面図、図２は図１内に記載のフレームの部分の斜視図、図３はこの発明の作用／動作を説明するためボルト締めによるステータコア部の変形の様子を表した模式説明図である。なお、以下の図において、従来例と同一または相当部分については、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００２７】
図１、２において、１ｄは雌ねじ穴１ｅを中心とした円形で、柱状脚１ｂの上部１ｃの縦横寸法よりは小さい例えばボルト４の直径の１．５倍以上、３倍以下、より好ましくは１．８〜２．２倍の外径を有する当り座で、その材質は金属、厚みはボルト直径の数分の１前後で柱状脚１ｂに固着している（脚の端を加工して設けても良い）。図では４箇所の例を示しているが、ボルト４の本数と同数設けている。
当り座１ｄの外径は上記のように小さい（少なくとも柱状脚１ｂのステータ接触面１ｃの縦横寸法よりは小さい）こと、及びボルト４の中心軸の周囲に軸対象の寸法形状を有しているので、図３（ｂ）に示すごとく図１３（ｂ）のモーメントＭのような大きなモーメントが発生しない。当り座１ｄの外径は上記１．５倍より小さくなると円周部分が薄くなり過ぎて強度が低下し、ボルト締めによってつぶれる恐れが生じ、また、３倍より大きいと上記のモーメントを小さくする効果が得られなくなる。
【００２８】
即ち、図３（ｂ）に示すように、ボルト締め時に当り座１ｄとボルト４の頭、又はワッシャ５が左右のバランス良くステータコア３を締め付ける。また、雌ネジ穴１ｅが当り座１ｄの中心にあるので、ボルト締めにより発生する軸力Ｆとステータコア３による反力ｆの合力の軸線が一致して、柱状脚１ｂを転覆させるようなモーメントＭは発生しない。尚、当り座１ｄの高さｈは、ボルト４の締め込みによりステータのコア３が局所的に凹むが、その凹み深さよりもいくらか大きくなるようにすればよい。
【００２９】
この高さｈは、ステータの製造工程の違いにより、その必要最小値が違ってくる。例えば、１０５ｍｍの高さを持つステータコアについて、コア製造工程のコア溶接の際、ボルト締めを想定した力でコアをプレスしながら溶接を行うようにした場合、そのステータ３をフレーム１にボルト締め固定しようとすると０．３ｍｍ程度コア部が凹んだ。この場合、例えばｈ＝０．４ｍｍ以上とすればよいのである。
【００３０】
上記のような理由から、当り座１ｄは、雌ネジ穴１ｅとステータ中心を結ぶ直線(螺子穴を通るステータコアの径)に対しても、線対称な面である必要があるのはもちろんである。
【００３１】
尚、本実施の形態では、ボルト４の本数及び当り座１ｄの数が４の例について述べたが、これらが３以下もしくは５箇所以上であっても構わない。また、脚部１ｂの太さは軸方向に一定となっている例を示したが、図４に示すようなテーパー状など、太さ（あるいは幅、又は厚み）が変化するような形状でも構わない。
【００３２】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２の密閉型電動圧縮機のフレームの斜視図（一部断面）を図５に示す。柱状の脚部１ｂが円筒形部材１ｆ（円筒形の意味は電動機のコア３の外形に合わせたという意味であるから必ずしも真円であることは必要でない）に置き変わったものである。その他の構成及び効果は実施の形態１と同じであるので説明は省略する。
図において、円筒形部材１ｆは円周方向に一様な厚みであるかのように図示しているが、当り座１ｄの付近を厚く、２つの当り座１ｄの中間は薄くしてあっても良い。
【００３３】
実施の形態３．
図６に当り座１ｄの形状を５角形にしたものを示す。実施の形態１で説明したように、当り座１ｄは雌ネジ穴１ｅとフレーム１ａの中心とを結ぶ線（図示説明補助線９９）に対して対象である方が良いので、当り座１ｅが奇数の多角形である場合には多角形の一つの角が説明補助線９９に一致する方向に配置するのがよい。
【００３４】
実施の形態４．
図７に当り座１ｄに代えてワッシャ１０を用いた例を示す。もちろん図２に示す当り座１ｄに更にワッシャを重ねて用いても、機能的には同様の効果が得られることは言うまでもない。又、図７では柱状脚１ｂの上部にワッシャを用いる例を示しているが図５の円筒型フレームに用いることも可能である。
【００３５】
ここで用いるワッシャ１０は外径がボルト４の径の１．５倍以上３倍以下のもので、市販されているもので良いが、図８に示すような形状のものとすれば更に効果的である。即ち、図８はワッシャ１０の断面で片面（ステータ接触面１ｃに接する面）は平面、他の片面（コア３に接する面）は凸型面となっている。凸の程度はコア３のボルト４による締込みに伴う変形の程度によるのであるが、例えば、周辺部の厚みに対して中心部の厚みが直径の１／１０程度厚い程度のものが適切である。
【００３６】
なお、図示していないが図８のワッシャ１０はボルト４の頭部側（フレームを取付けない側）にコア３側を凸にして用いれば、ボルト４とコア３のなじみが良くなり、締込みが容易になるという効果も得られる。
【００３７】
実施の形態５．
図９にこの発明の実施の形態５による密閉型電動圧縮機のフレーム１ｆの形状と断面図を示す。先端（コア３に接触する側）がネジ穴１ｅを中心として全周にわたって断面が半円形に成形されている。半円の曲がりの程度は図８のワッシャ１０の曲面と同程度である。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、この発明に係る密閉型電動圧縮機によれば、フレームがステータと接触する面にボルトの直径の１．５倍以上、３倍以下という小さい径を有する当り座を設けたので、ボルト締め時にステータコア部が大きく変形しても、フレームを変形させるようなモーメントが発生しないという効果がある。
【００３９】
又、この発明に係る密閉型電動圧縮機によれば、フレームのステータと接触する柱状脚の先端にボルトの直径の１．５〜３倍という小さい径の円形又は多角形の当り座を設けたので、ボルト締め時にステータコア部が大きく変形しても、フレームを変形させるようなモーメントが発生しない効果がある。
【００４０】
又、この発明に係る密閉型電動圧縮機によれば、フレームがステータと接触する面にボルトの直径の１．５倍以上、３倍以下の小さい径を有するワッシャを挿入したので、ボルト締め時にステータコア部が大きく変形しても、フレームを変形させるようなモーメントが発生しないという効果がある。
【００４１】
又、この発明に係る密閉型電動圧縮機によれば、フレームのステータと接触する柱状脚の先端にボルトの直径の１．５〜３倍という小さい径の円形又は多角形のワッシャを挿入したので、ボルト締め時にステータコア部が大きく変形しても、フレームを変形させるようなモーメントが発生しない効果がある。
【００４２】
又、この発明によれば、フレームの柱状脚はステータに接触する部分の太さがフレームの圧縮室に近い側の柱状脚の太さよりも細くしてあるので、ボルト締め時にステータコア部が大きく変形しても、フレームを変形させるようなモーメントが発生しにくく、且つ柱状脚の剛性も高くなるという効果がある。
【００４３】
また、この発明によれば前記当り座のステータに接する側の面を凸面としたので、ボルト締め時にステータコア部が変形することによるフレームに働くモーメントを小さくする効果がある。
【００４４】
また、この発明によれば前記ワッシャのステータに接する側の面を凸面としたので、ボルト締め時にステータコア部が変形することによるフレームに働くモーメントを小さくする効果がある。
【００４５】
以上に述べたモーメントを小さくする効果は、フレームの変形を少なくし、ひいては圧縮機構の冷媒ガス漏れの低減、効率の向上、長寿命化をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１による密閉型電動圧縮機の断面図である。
【図２】  図１中のフレームの斜視図である。
【図３】  図２のフレームの動作説明図である。
【図４】  図２のフレームの変形例を示す図である。
【図５】  実施の形態２による密閉型電動圧縮機のフレームの斜視図である。
【図６】  実施の形態３による密閉型電動圧縮機のフレームの斜視図である。
【図７】  実施の形態４による密閉型電動圧縮機のフレームの斜視図である。
【図８】  図７中のワッシャの断面図である。
【図９】  実施の形態５による密閉型電動圧縮機のフレームの図である。
【図１０】  従来の密閉型電動圧縮機の断面図である。
【図１１】  図１０の密閉型電動圧縮機のフレームの斜視図である。
【図１２】  ボルト締めによるステータ変形を説明する模式図である。
【図１３】  ボルト締めによるステータ変形とその影響を説明する模式図である。
【符号の説明】
１  フレーム、              １ａ  軸受フレーム部、
１ｂ  柱状脚、              １ｃ  ステータ接触面、
１ｄ  当り座、            １ｅ  雌ねじ穴、
１ｆ  円筒状足部、          ２  圧縮機構部、
３  ステータ（コア）、      ４  ボルト、
５  ワッシャ、              ６  ロータ、
８  密閉容器、        Ｆ  ボルトの軸力、          ｆ’反力
Ｍ  モーメント
【図１】
0003769954.tif 000002
【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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