JP2015140660A - 電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、密閉容器から吐出される冷媒中の油含有率、即ちオイルレートを低減した電動圧縮機を提供することを課題とする。【解決手段】本発明の電動圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、圧縮機構部を回転駆動する電動機と、電動機部の回転力を圧縮機構部に伝達する回転軸と、を備え、電動機は、固定子と、固定子の内側に配置され回転軸周りに回転可能な回転子と、を有し、固定子は、鉄心と、鉄心に巻回される巻線と、回転軸の軸方向における鉄心の端面と巻線とを絶縁するインシュレータと、インシュレータの鉄心と反対側の端部に配置され中心部に開口を有するインシュカバーと、を有し、固定子内周と回転子外周の間に形成されたエアギャップを回転軸の軸方向に投影した投影部が、インシュカバーを回転軸の軸方向に投影した投影部にすべて重なるように構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍空調機器等に用いられる電動圧縮機に関する。

特許文献１に記載の圧縮機では、密閉容器内に電動機及び電動機により回転駆動される圧縮機構部を備え、電動機の固定子は鉄心と巻線とを絶縁するインシュレータを有し、このインシュレータの外側ガイド部を内側ガイド部よりも高く構成する。固定子と回転子との間の空間を圧縮機構部から吐出された冷媒と冷凍機油の往路とし、固定子と密閉容器との間の空間を冷凍機油の復路とすることにより、冷凍機油を圧縮機下部の油溜りに戻し、油面切れを防止する。

特開２００８-１２１４８７号公報

しかしながら、回転子と固定子との空間から電動機上部に持ち上げられた冷凍機油が、固定子と密閉容器との間の空間から圧縮機下部へ戻らず、吐出パイプから圧縮機外部へ吐出される場合がある。圧縮機外に冷凍機油が吐出されると、油面切れによる信頼性の低下や、冷凍サイクルにおける熱交換の阻害、冷媒ガスの流動性低下による圧力損失を生じ、機器の効率を低下させる要因となる。

本発明は、密閉容器から吐出される冷媒中の油含有率、即ちオイルレートを低減した電動圧縮機を提供することを目的とする。

本発明の電動圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、圧縮機構部を回転駆動する電動機と、電動機部の回転力を圧縮機構部に伝達する回転軸と、を備え、電動機は、固定子と、固定子の内側に配置され回転軸周りに回転可能な回転子と、を有し、固定子は、鉄心と、鉄心に巻回される巻線と、回転軸の軸方向における鉄心の端面と巻線とを絶縁するインシュレータと、インシュレータの鉄心と反対側の端部に配置され中心部に開口を有するインシュカバーと、を有し、固定子内周と回転子外周の間に形成されたエアギャップを回転軸の軸方向に投影した投影部が、インシュカバーを回転軸の軸方向に投影した投影部にすべて重なるように構成される。

本発明の電動圧縮機によれば、密閉容器から吐出される冷媒中の油含有率を低減することができる。

実施例１の縦形ロータリ圧縮機の電動機部縦断面図 実施例１の縦形ロータリ圧縮機の電動機上部での断面図 実施例１の縦形ロータリ圧縮機の全体構成を示す縦断面図 従来の縦形ロータリ圧縮機の電動機上部での断面図 実施例２の縦形ロータリ圧縮機の電動機部縦断面図 実施例２の縦形ロータリ圧縮機の電動機上部での断面図 実施例２の縦形ロータリ圧縮機の電動機部縦断面図における冷凍機油の流れを示す概念図 実施例２のインシュカバー凸形状部 実施例２のインシュカバー凸形状部 縦形スクロール圧縮機の全体構成を示す縦断面図

本実施例の電動圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、圧縮機構部を回転駆動する電動機と、電動機部の回転力を圧縮機構部に伝達する回転軸と、を備え、電動機は、固定子と、固定子の内側に配置され回転軸周りに回転可能な回転子と、を有し、固定子は、鉄心と、鉄心に巻回される巻線と、回転軸の軸方向における鉄心の端面と巻線とを絶縁するインシュレータと、インシュレータの鉄心と反対側の端部に配置され中心部に開口を有するインシュカバーと、を有し、固定子内周と回転子外周の間に形成されたエアギャップを回転軸の軸方向に投影した投影部がインシュカバーを回転軸の軸方向に投影した投影部にすべて重なるように構成したので、エアギャップを通過する冷媒がインシュカバーと衝突して油が分離され易くなり、その結果、密閉容器から吐出される冷媒中の油含有率を低減することができる。

以下、本発明の各実施例について図面を用いて説明する。まず、本発明の第１実施例の圧縮機について、図１〜図４を用いて説明する。

図１はロータリ圧縮機の縦断面、図２は電動機上部での断面図、図３はロータリ圧縮機の縦断面図、図４は従来のロータリ圧縮機での電動機上部での断面図である。本実施例のロータリ圧縮機は、図１-３に示すように、密閉容器１に、電動要素（電動機）と、回転軸（クランク軸）５により電動要素に連結された圧縮機構部とを内包する。密閉容器１は、筒体１Ａ、蓋体１Ｂ及び底体１Ｃにより構成される。筒体１Ａに蓋体１Ｂと底体１Ｃが嵌合され、その嵌合部が溶接されて内部が密閉される。電動要素は、筒体１Ａに焼嵌等で固定された固定子３と、回転軸５に圧入等で固定された回転子４とから構成される。圧縮機構部は、主軸受６、回転軸５、副軸受１０、シリンダ７、ローラ１１及びベーン１３を主要要素として構成する。

回転軸５は、一方には主軸受６に嵌入される主軸受嵌入部５Ｂを有し、他方には副軸受１０に嵌入される副軸受嵌入部５Ｃを有する。さらに、回転軸５は、主軸受嵌入部５Ｂと副軸受嵌入部５Ｃとの間の偏心部５Ａと一体で形成される。回転軸５の偏心部５Ａには、ローラ１１が回転自在に嵌入される。ローラ１１の外周に当接するように、シリンダ７にベーン１３が嵌合される。

主軸受嵌入部５Ｂ及び副軸受嵌入部５Ｃを主軸受６及び副軸受１０にそれぞれ嵌入することにより、回転軸５が回転自在に配置される。シリンダ７は、主軸受締付ボルト１５により、主軸受６に締結される。また、副軸受締付ボルト１６により、副軸受１０がシリンダ７に締結される。主軸受６の外周が筒体１Ａに溶接等で固定されることにより、圧縮機構部が密閉容器１内に固定される。密閉容器１内には、必要量の冷凍機油が封入される。

固定子３の鉄心３Ａには、鉄心３Ａとコイル３Ｅとを絶縁するインシュレータ３Ｂが配置される。また、インシュレータ３Ｂの鉄心３Ａと反対側の端部には、コイル３Ｅの結線部を収納して飛出しを防止するためのインシュカバー３Ｃが配置される。インシュカバー３Ｃは中心部に開口を有する。

アキュムレータ２が圧縮機構部の吸込口３０の手前に配置される。アキュムレー２は、密閉容器１に結合された板状部材２４と溶接することにより、密閉容器１に固定される。

アキュムレータ２を介してシリンダ７に吸い込まれた冷媒は、圧縮要素において吸込圧力から吐出圧力まで圧縮される。その後、圧縮された冷媒は、密閉容器１内に吐出された後、蓋体１Ｂに設置された吐出パイプ１７から空気調和機等の冷凍サイクルへ吐出される。

一般に、冷媒と冷凍機油を分離するために、冷媒の流速を落として油を落下させる。また、回転子４が発生する旋回流による遠心力で筒体１Ａの内壁等に油を衝突させ滴下させることにより、冷媒と冷凍機油を分離することもできる。また、冷凍機油はミスト化することで冷媒とともに吐出されやすくなるため、回転子４のバランスウェイト４Ａを円環形状とするなどして、冷媒及び冷凍機油の攪拌を低減する。

圧縮機構部にて圧縮された冷媒は、筒体１Ａと固定子３からなる空間２３、及び、固定子３と回転子４からなる空間２２を通過する。固定子３と回転子４からなる空間２２は、一般にエアギャップ２２と称される。エアギャップ２２を通過した冷媒及び冷凍機油は、径方向中心付近に吹き上げられる。吐出パイプ１７はオイルレート低減の目的から径方向中心付近に配置されることが多いが、エアギャップ２２を通過した冷凍機油が吐出パイプ１７から吐出されやすい。一方、筒体１Ａと固定子３からなる空間２３では、冷凍機油は筒体１Ａ内壁に付着することで滴下するため分離されやすい。また、インシュレータ内壁３Ｆ、コイル３Ｅ、インシュレータ外壁３Ｇ、及び、インシュカバー３Ｃにより形成される空間(インシュレータ内部空間)は流速が低く、冷凍機油はコイル３Ｅやインシュレータ外壁３Ｇに付着し滴下しやすい。即ち、エアギャップ２２を通過する冷媒及び冷凍機油をインシュレータ内部空間へ導くことで、冷凍機油の分離、落下を促進し、吐出パイプ１７からの冷凍機油の吐出を抑制することができる。

つまり、圧縮機においては、エアギャップ２２を通過した冷凍機油が吐出パイプ１７から吐出され、オイルレートを増加させる要因となりやすい。そこで、本実施例の電動圧縮機においては、図１に示すように、インシュカバー３Ｃの内径を回転子４の外径よりも小さく形成する（つまり、固定子内周と回転子外周の間に形成されたエアギャップを回転軸の軸方向に投影した投影部が、インシュカバーを回転軸の軸方向に投影した投影部にすべて重なるように構成する。）。即ち、図２に示すように、エアギャップ２２上方にインシュカバー３Ｃが配置され、鉛直上方から見たとき、インシュカバー３Ｃによりエアギャップ２２は見えなくなる。このように構成することにより、エアギャップ２２を通過した冷媒及び冷凍機油は、電動機上部の空間に流出する前に、インシュカバー３Ｃに衝突するので、冷凍機油が滴下し、落下しやすくなる。さらに、冷凍機油は、回転子４上部のインシュレータ内部空間及び筒体１Ａ内径方向に導かれるため、冷凍機油がより落下しやすくなる。従って、吐出パイプ１７から圧縮機外部に吐出される冷凍機油、即ちオイルレートを低減することができる。

次に、本発明の第２実施例について図５−８を用いて説明する。本実施例の電動圧縮機においては、図５及び図６に示すように、インシュカバー３Ｃの内周付近に鉄心側（図５では紙面下方）に向かう凸形状部３Ｄ（インシュカバー凸部）を設ける。つまり、インシュカバー３Ｃは、固定子内周よりも内側において、軸方向の鉄心側に向かって凸形状となる凸形状部３Ｄを有する。

本実施例における冷凍機油の流動経路を図７中の矢印で示す。エアギャップ２２を通過しインシュカバー３Ｃに衝突した冷凍機油が圧縮機中心側へ持ち出されるのを抑制する。

凸形状部３Ｄとして、例えば、回転軸に平行な円筒部で構成することがきる。具体的には、インシュカバー３Ｃは、回転子外周よりも内側において、回転軸の軸方向の鉄心側（図５では紙面下方）に向かうインシュカバー垂直部（上記円筒部。図示せず。）を有し、このインシュカバー垂直部により凸形状部３Ｄが形成される。インシュカバー垂直部を含むインシュカバー３Ｃにより、エアギャップ２２を通過してインシュカバー３Ｃに衝突した冷凍機油が、圧縮機中心側へ持ち出されるのを抑制することができる。

また、傾斜部を用いて凸形状部３Ｄを構成することもできる。具体的には、インシュカバー３Ｃは、エアギャップ２２を回転軸の軸方向に投影した位置に、中心側に向かって回転軸の軸方向の鉄心側に傾斜するインシュカバー傾斜部を有し、このインシュカバー傾斜部により凸形状部３Ｄが形成される。インシュカバー垂直部を形成した場合と同様に、インシュカバー傾斜部を含むインシュカバー３Ｃにより、エアギャップ２２を通過してインシュカバー３Ｃに衝突した冷凍機油が、圧縮機中心側へ持ち出されるのを抑制することができる。特に、凸形状部３Ｄを傾斜部により構成したことにより、インシュレータ内部空間や筒体１Ａ方向に冷凍機油をよりスムーズに導くことができる。また、急な流れ方向の変化により発生する圧力損失や騒音の発生を抑制することができる。

ここで、インシュカバー傾斜部は、曲面で構成されていても良いし、斜面の角度や曲率の異なる面を組み合わせても良い。例えば、図９に示すように、中心側に近いほど、回転軸とのなす角度が小さくなるように構成する。このように構成することで、冷媒及び冷凍機油をよりスムーズにインシュレータ内部空間に導くことができるため、より効果的に冷凍機油を分離することができる。

以上説明したように、図８に例として示すと、インシュカバー３Ｃの内周側端部における接線と回転軸とのなす角度を０°≦θ＜９０°（θ＝０°：インシュカバー垂直部、０°＜θ＜９０°：インシュカバー傾斜部）として、凸形状部３Ｄを構成することができる。

尚、インシュレータ３Ｂ及びインシュカバー３Ｃの内周に、互いに対となるインシュレータ内壁３Ｆ及びインシュカバー突起３Ｈを設けることができる。インシュレータ内壁３Ｆ及びインシュカバー突起３Ｈを設けることにより、コイル３Ｅや結線部を収納するとともに、バランスウェイト４Ａ付近との空間を仕切り、インシュレータ内部空間の流速を下げて、冷凍機油を落下させやすくすることができる。

上記各実施例においては、密閉型の縦形ロータリ圧縮機を例として説明したが、本発明はこれに限定されることなく、例えば非密閉型ロータリ圧縮機やスクロール圧縮機等にも適用できる。例えば、スクロール圧縮機においては、図１０に示すように、圧縮機下部からエアギャップ２２を通り噴き上げる冷凍機油を分離し、吐出パイプ１７から吐出される冷凍機油を低減することができる。

１…密閉容器、１Ａ…筒体、１Ｂ…蓋体、１Ｃ…底体、２…アキュムレータ、３…固定子、３Ａ…鉄心、３Ｂ…インシュレータ、３Ｃ…インシュカバー、３Ｄ…凸形状部、３Ｅ…コイル、３Ｆ…インシュレータ内壁、３Ｇ…インシュレータ外壁、３Ｈ…インシュカバー突起、４…回転子、４Ａ…バランスウェイト、５…回転軸、５Ａ…偏心部、５Ｂ…主軸受嵌入部、５Ｃ…副軸受嵌入部、６…主軸受、７…シリンダ、１０…副軸受、１１…ローラ、１３…ベーン、１５…主軸受締付ボルト、１６…副軸受締付ボルト、１７…吐出パイプ、２２…エアギャップ、２３…筒体と固定子からなる空間、２４…板状部材

Claims (6)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機構部と、
   前記圧縮機構部を回転駆動する電動機と、
   前記電動機部の回転力を前記圧縮機構部に伝達する回転軸と、
   を備え、
   前記電動機は、固定子と、前記固定子の内側に配置され前記回転軸周りに回転可能な回転子と、を有し、
   前記固定子は、鉄心と、前記鉄心に巻回される巻線と、前記回転軸の軸方向における前記鉄心の端面と前記巻線とを絶縁するインシュレータと、前記インシュレータの前記鉄心と反対側の端部に配置されたインシュカバーと、を有し、
   前記固定子内周と前記回転子外周の間に形成されたエアギャップを前記回転軸の軸方向に投影した投影部が、前記インシュカバーを前記回転軸の軸方向に投影した投影部にすべて重なるように構成された電動圧縮機。
2. 冷媒を圧縮する圧縮機構部と、
   前記圧縮機構部を回転駆動する電動機と、
   前記電動機部の回転力を前記圧縮機構部に伝達する回転軸と、
   を備え、
   前記電動機は、固定子と、前記固定子の内側に配置され前記回転軸周りに回転可能な回転子と、を有し、
   前記固定子は、鉄心と、前記鉄心に巻回される巻線と、前記回転軸の軸方向における前記鉄心の端面と前記巻線とを絶縁するインシュレータと、前記インシュレータの前記鉄心と反対側の端部に配置されたインシュカバーと、を有し、
   前記インシュカバーは中心部に開口を有し、前記インシュカバーの内径が前記回転子の外径よりも内側に位置するように構成した電動圧縮機。
3. 請求項１又は２において、前記インシュカバーは、前記固定子内周よりも内側において、前記回転軸の軸方向の前記鉄心側に向かって凸形状となるインシュカバー凸部を有する電動圧縮機。
4. 請求項３において、前記インシュカバーは、前記回転子外周よりも内側において、前記回転軸の軸方向と平行して前記鉄心側に向かうインシュカバー垂直部を有し、前記インシュカバー垂直部によりインシュカバー凸部が形成される電動圧縮機。
5. 請求項３において、前記インシュカバーは、前記エアギャップを前記回転軸の軸方向に投影した位置に、中心側に向かって前記回転軸の軸方向の前記鉄心側に傾斜するインシュカバー傾斜部を有し、前記インシュカバー傾斜部によりインシュカバー凸部が形成される電動圧縮機。
6. 請求項５において、前記インシュカバー傾斜部は、中心側に近いほど、前記回転軸の軸心とのなす角度が小さくなるように構成した電動圧縮機。