JP6914419B2

JP6914419B2 - 密閉型電動圧縮機及びこれを用いた冷凍空調装置

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Inventors: 村上　晃啓; 晃啓村上
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Description

本発明は、密閉型電動圧縮機及びこれを用いた冷凍空調装置に関し、特に冷凍空調装置（例えば、空気調和装置、冷蔵庫、冷凍庫、冷蔵・冷凍ショーケースなど）やヒートポンプ式給湯装置などの冷凍サイクルの構成機器として用いられる密閉型電動圧縮機として好適なものである。

冷凍機、空気調和機、冷蔵庫などに用いられる冷媒としては、例えば、Ｒ１３４ａ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃなどが使用されている。これらの冷媒は、オゾン層への影響が少ないものの地球温暖化係数（ＧＷＰ）が大きい。これに対する代替冷媒として、例えばＲ３２（ジフルオロメタン）が提案されている。Ｒ３２は、Ｒ４１０Ａと比較すると地球温暖化係数が約三分の一程度である。

しかし、Ｒ３２はＧＷＰが６５０と低いものの、ＧＷＰの更なる低減が求められている。そこで、特開２０１１−９４０３９号公報（特許文献１）や特開２０１１−５２０３２号公報（特許文献２）に記載のように、２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ１２３４ｙｆ）（ＧＷＰ＝４）単体、若しくは、前記冷媒とＲ３２との混合冷媒が提案されている。

特開２０１１−９４０３９号公報特開２０１１−５２０３２号公報

特許文献１や２に記載されているＨＦＯ１２３４ｙｆ単体、若しくはこれとＨＦＣ３２との混合冷媒では、ＧＷＰを低減できるものの、微燃性である。また、ＨＦＯ１２３４ｙｆは空気調和機用の冷媒としては現状使用されている冷媒並みの能力を発揮できない。このため、特に、ビル用マルチエアコン等の大型の空気調和機では大量の冷媒を使用するため、採用し難いという課題があった。

また、冷媒としてＨＦＣ３２を使用した場合、空気調和機等の冷凍空調装置に使用されている密閉型電動圧縮機では、圧縮機吐出温度が高くなるため、密閉型電動圧縮機内が高温となり、更に冷凍サイクル内に含まれる水分が介在して、電動機（モータ）の絶縁フィルムが加水分解され、劣化するという課題もあった。

この課題を解決するため特許文献１のものでは、モータの樹脂製絶縁材としてＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、またはＬＣＰ（液晶ポリマー）の素材を使用することを特徴とする圧縮機が記載されている。また、特許文献２のものでは、圧縮機内の有機絶縁材料が、物理的及び科学的に劣化を受けない材料を使用することが記載されている。

しかし、特許文献１に記載のＰＰＳやＬＣＰの素材は硬さが高いため、電動機の絶縁フィルムの成形性が悪くなり、また、コイルを巻線した場合にフィルム端面でコイル表面が傷ついてしまうという課題がある。更に、ＰＰＳやＬＣＰは高価な材料であるため、製造コストが高くなるという課題もある。

本発明の目的は、地球温暖化係数が低く且つ難燃性の冷媒を用いつつ、電動機の樹脂製絶縁材が加水分解されて劣化するのを抑制できる密閉型電動圧縮機及びこれを用いた冷凍空調装置を得ることにある。

上記目的を達成するため、本発明は、密閉容器内に、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する電動機とを備える高圧チャンバタイプの密閉型電動圧縮機において、前記電動機は固定子と回転子を備え、前記固定子に使用される樹脂製絶縁材として、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）またはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）の素材を使用し、前記冷媒として地球温暖化係数が低く且つ難燃性で、吸水性のある冷媒、例えばトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）単体、若しくは、前記トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）を含む混合冷媒を使用することを特徴とする。

本発明の他の特徴は、密閉型電動圧縮機、室外側熱交換器、膨張弁、室内側熱交換器が順次冷媒配管により接続されて冷凍サイクルを構成している冷凍空調装置において、前記冷凍サイクルを循環する冷媒としてトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）単体、若しくは、前記冷媒を含む混合冷媒が封入され、前記密閉型電動圧縮機として上記の密閉型電動圧縮機を使用していることを特徴とする。

本発明によれば、地球温暖化係数が低く且つ難燃性の冷媒を用いつつ、電動機の樹脂製絶縁材が加水分解されて劣化するのを抑制できる密閉型電動圧縮機及びこれを用いた冷凍空調装置を得ることができる効果がある。

本発明の実施例１に係る密閉型電動圧縮機の全体構成を示す縦断面図である。図１に示す密閉型電動圧縮機の固定子の巻線構造を示す一部断面平面図である。図１に示す電動機の固定子鉄心を示す斜視図である。図２に示す絶縁フィルムの展開図である。固定子鉄心のティース部とインシュレータの胴部の周方向における断面図である。図２に示す絶縁フィルムの他の例を示す展開図である。本発明の実施例２に係る冷凍空調装置の冷凍サイクル構成図である。

本発明は、冷凍空調装置用の冷媒として十分な能力を発揮でき、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が低く難燃性の冷媒を用いつつ、電動機の絶縁フィルムが加水分解されて劣化するのを抑制できる密閉型電動圧縮機及びこれを用いた冷凍空調装置を得るために、以下の構成としたことにある。

即ち、本発明は、密閉容器内に、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する電動機とを備える高圧チャンバタイプの密閉型電動圧縮機において、前記電動機は固定子と回転子を備え、前記固定子に使用される樹脂製絶縁材として、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）またはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）の素材を使用し、前記冷媒として、低ＧＷＰ且つ難燃性で、吸水性のある冷媒を使用するものである。

低ＧＷＰ且つ難燃性で、吸水性のある冷媒としては、不燃（難燃性）のトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）を単体で用いるか、或いは、前記冷媒を含む混合冷媒を用いる。
混合冷媒とする場合には、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）と、ジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）を含むことが好ましい。この場合、適切なＧＷＰ、不燃性、蒸気圧を得るため、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）を３０ｗｔ％以上含むことが好ましく、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）を３０〜５０ｗｔ％含むようにすることが更に好ましい。なお、前記ジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）については、同様の理由により、前記混合冷媒に４０〜６０ｗｔ％含ませることが好ましい。前記混合冷媒は、同様の理由により、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）とジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）を合せて８５〜９５ｗｔ％含むことが好ましい。

前記混合冷媒は、ペンタフルオロエタン（ＨＦＣ１２５）を更に含むようにすると良く、このペンタフルオロエタンは前記混合冷媒に５〜１５ｗｔ％含ませることが好ましい。
前記密閉型電動圧縮機は、冷凍機油として、ポリオールエステル（ＰＯＥ）油またはポリビニルエーテル（ＰＶＥ）油を使用すると前記トリフルオロヨードメタンや上述したＨＦＣ冷媒との相溶性が良くなるので好ましい。

前記電動機の固定子は、コイルが巻回されるティース部と、前記ティース部間に設けられ前記コイルが配置されるスロットを備え、前記スロットには樹脂製絶縁材としての絶縁フィルムが挿入配置され、前記コイルはこの絶縁フィルムを介して前記ティース部に巻回されている。前記絶縁フィルムには、１４０℃での高圧スチームの雰囲気で伸度保持率を５０％に保持できる時間が７．５時間以上となるポリエチレンテレフタラートを使用することが好ましい。

上記特許文献１や２に記載の従来のものでは、冷媒としてＨＦＯ１２３４ｙｆ単体、若しくは前記冷媒にジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）を混合した冷媒を用い、冷凍機油として、ポリオールエステム油を用いることが記載されている。また、特許文献１のものには、電動機の固定子に使用される樹脂製絶縁材として、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）やＬＣＰ（液晶ポリマー）を用いることが記載されている。

しかし、ＰＰＳやＬＣＰの素材は硬さが高く、電動機における固定子の絶縁フィルムとして使用する場合には成形性が悪くなり、コイルを巻線した場合、フィルム端面でコイル表面が傷つく課題がある。更に、ＰＰＳやＬＣＰは高価な材料で、製造コストが高くなる課題もある。なお、固定子の絶縁フィルムに、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）の素材を使用すると、ＨＦＣ３２を混合した冷媒を使用するものでは、圧縮機吐出温度が高くなる。このため、吐出ガス雰囲気の密閉容器内が高温となり、冷凍サイクル内に含まれる水分により、前記絶縁フィルムの加水分解が促進されて急速に劣化する。

また、ＨＦＯ１２３４ｙｆやＨＦＣ３２は微燃性の冷媒であるため、冷媒量が多くなるビル用マルチエアコン等の大型の空気調和機には採用し難い課題がある。更に、冷媒として、ＨＦＯ１２３４ｙｆ単体で使用するものでは、ビル用マルチエアコンやルームエアコンのような冷凍空調装置用の冷媒としては十分な能力を発揮できない課題もある。

これに対し、本発明では、冷媒として、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）単体、若しくは、前記冷媒を含む混合冷媒などの低ＧＷＰ且つ難燃性で、吸水性のある冷媒を使用するようにしている。このため、低ＧＷＰで難燃性の冷媒を使用しつつ、電動機の絶縁フィルム等の樹脂製絶縁材が加水分解され、劣化するのも抑制できる密閉型電動圧縮機が得られるものである。

即ち、トリフルオロヨードメタンは断熱指数が高く、圧縮機吐出温度が高くなるものの、吸水性があるため、冷凍サイクル内に混入した水分を冷媒が吸収し、冷凍サイクル内の水分量を減少させることができる。電動機に使用されている絶縁フィルム等の樹脂製絶縁材にポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）の素材を使用すると、これらの素材は加水分解性を有する。しかし、冷凍サイクル内の水分は前記冷媒に吸収されるので、圧縮機が高温になっても、樹脂製絶縁材は加水分解を起こし難くなる。これにより、電動機の絶縁フィルム等の樹脂製絶縁材が加水分解されて劣化するのを防止或いは抑制することができるので、故障を回避し、信頼性の高い密閉型電動圧縮機を得ることができる。

また、本発明では、圧縮機における電動機の樹脂製絶縁材である絶縁フィルムに、ポリエチレンテレフタラートまたはポリエチレンナフタレートの素材を使用できるので、安価で成形性（加工性）の良い絶縁フィルムを使用できる効果もある。

前記混合冷媒として、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）と、ジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）を含む混合冷媒を使用することにより、大型の空気調和機などの冷凍空調装置用の冷媒として十分な能力を発揮でき、高効率で信頼性の高い密閉型電動圧縮機を得ることができる。

なお、冷凍機油として、吸水性の高い冷凍機油であるポリオールエステル（ＰＯＥ）油またはポリビニルエーテル（ＰＶＥ）油を使用すれば、冷凍サイクル内の水分量を更に低減できるから、電動機の絶縁フィルム等の樹脂製絶縁材の加水分解を更に抑制することが可能となる。

また、上述した本発明の密閉形電動圧縮機を、冷凍空調装置に採用することにより、低ＧＷＰで且つ難燃性の冷媒を使用しつつ、信頼性が高く、高効率で安定した性能の冷凍空調装置を得ることができる。

以下、本発明に係る密閉型電動圧縮機及びこれを用いた冷凍空調装置の具体的実施例を、図面に基づいて説明する。本発明は以下の実施例に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例もその範囲に含むものである。なお、各図において、同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。

本発明の実施例１に係る密閉型電動圧縮機を高圧チャンバタイプの密閉型スクロール圧縮機に適用した場合について、図１〜図６を用いて説明する。
図１は本実施例１に係る密閉型電動圧縮機の全体構成を示す縦断面図で、本実施例の密閉型電動圧縮機は、冷凍空調装置としての空気調和機を構成する冷凍サイクル（冷媒回路）に使用されるものである。即ち、空気調和機は、密閉型電動圧縮機、室外側熱交換器、四方切換え弁、膨張弁、室内側熱交換器が順次冷媒配管により接続されて冷凍サイクルを構成している。

本実施例では、前記冷凍サイクルを流れる冷媒に、低ＧＷＰ且つ難燃性で、吸水性のある冷媒であるトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）と、これにジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）を含む混合冷媒を使用している。また、前記冷凍サイクルを構成している密閉型電動圧縮機として、以下説明する高圧チャンバタイプの密閉型電動圧縮機（密閉型スクロール圧縮機）を使用している。
[密閉型電動圧縮機の全体構成]
図１に示すように、本実施例１の密閉型電動圧縮機５０は、密閉容器１、圧縮機構部２及び電動機７を主要構成要素として備えている。
前記密閉容器１は、円筒状の筒部１ａ、この筒部１ａの上下に溶接により取り付けられた蓋部１ｂ及び底部１ｃなどから構成され、その内部は高圧の密閉空間となっている。また、密閉容器１内には、前記圧縮機構部２及び前記電動機７が収納され、該密閉容器１の底部には油溜り部９が形成されている。

この油溜り部９には、エーテル系又はエステル系の冷凍機油などで構成された冷凍機油（油）８を貯留している。本実施例では、前記冷凍機油として、ポリオールエステル（ＰＯＥ）油またはポリビニルエーテル（ＰＶＥ）油を使用している。前記冷凍機油８の油面は、前記電動機７の駆動力を前記圧縮機構部２に伝達する回転軸６の下部を支持する副軸受１５の上方に位置するように設定されている。

１１は前記密閉容器１の蓋部１ｂを貫通して取り付けられた吸込パイプ、２２は前記密閉容器１の筒部１ａを貫通して取り付けられた吐出パイプである。この吐出パイプ２２は、前記圧縮機構部２のすぐ下に配置されて密閉容器１内の中心方向に突出して設けられ、該吐出パイプ２２の先端は前記電動機７におけるエンドコイル１７の外周面よりも中心側まで突出して開口するように設置されている。

前記圧縮機構部２は、前記密閉容器１内の上部に設置され、冷凍サイクルを流れるガス冷媒を吸入して圧縮し、密閉容器１内に吐出するものである。前記冷媒として、本実施例では、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）と、ジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）を含む混合冷媒を使用している。
前記圧縮機構部２は、固定スクロール３、旋回スクロール４、フレーム５及びオルダムリング１０を主要構成要素として備えている。

前記固定スクロール３は、端板上に渦巻状のラップを立設して構成され、前記フレーム５上にボルト締結されている。固定スクロール３の周縁部には吸込口１２が設けられ、中央部には吐出口１４が設けられている。前記吸込口１２は前記吸込パイプ１１に連通し、前記吐出口１４は前記密閉容器１内の圧縮機構部２上方の吐出室４０に連通している。

前記旋回スクロール４は、端板上に渦巻状のラップを立設して構成されると共に、この旋回スクロール４は前記固定スクロール３と前記フレーム５との間に挟み込まれるように配置され、前記固定スクロール３と旋回スクロール４とを噛み合わせることで圧縮室を形成する。前記旋回スクロール４の背面側（反固定スクロール側）には旋回軸受４ａが組み込まれるボス部４ｂが設けられている。前記旋回軸受４ａには旋回スクロール４を偏心駆動させるために、前記回転軸６の偏心ピン部６ａが嵌合されている。

前記オルダムリング１０は、前記旋回スクロール４の自転規制機構を構成するものであり、この旋回スクロール４と前記フレーム５との間に設置されて、旋回スクロール４が自転するのを防止して円軌道運動を行わせるためのものである。

前記フレーム５は、前記密閉容器１に溶接で固定され、前記固定スクロール３、オルダムリング１０及び旋回スクロール４を支持している。このフレーム５の中央には下方に突出する筒部５ａが設けられている。この筒部５ａ内には、前記回転軸６を支持するための主軸受５ｂが設けられている。

前記固定スクロール３及びフレーム５の外周部には、固定スクロール３の上方空間（吐出室４０）とフレーム５の下方空間とを連通する複数の吐出ガス通路（図示せず）が形成されている。

前記電動機７は、前記回転軸６に焼き嵌めなどで一体に構成された回転子７ａと、前記密閉容器１内面に焼き嵌めなどで固定された固定子７ｂを主要構成要素とし、前記回転子７ａにはバランスウェイト１６が取り付けられている。即ち、前記回転子７ａの上端面には上バランスウェイト（圧縮機構部側バランスウェイト）１６ａ、下端面には下バランスウェイト（反圧縮機構部側バランスウェイト）１６ｂが取り付けられている。これら上下のバランスウェイト１６ａ，１６ｂは、それぞれ複数のリベットにより前記回転子７ａに固定されている。

前記固定子７ｂは、回転磁界を効率よく伝達するための固定子鉄心（以下、単に鉄心ともいう）２３と、この鉄心２３に巻回され、電流を流して回転磁界を発生させる複数の導体を有するコイル（固定子巻線）２４と、前記鉄心２３の軸方向両端に設けられ、前記コイル２４と鉄心２３との間の絶縁に用いられる樹脂成形品のインシュレータ２６を主要構成要素としている。前記鉄心２３の軸方向両端に設けられた２つの前記インシュレータ２６は、前記鉄心２３を挟んで互いに対向するように配置されている。

前記コイル２４は前記鉄心２３に集中巻方式で巻かれている。また、前記固定子７ｂの外周には全周にわたって軸方向の多数の切欠き（図示せず）が形成され、この切欠きと密閉容器１との間にも吐出ガス通路が形成されている。

前記回転子７ａは、回転子鉄心（以下、単に鉄心ともいう）２５と、この鉄心２５に内蔵された永久磁石を主要構成要素とし、前記固定子７ｂからの回転磁界を回転運動に変換し、前記回転軸６を回転させるものである。この回転子７ａは、前記固定子７ｂの鉄心２３の中央穴２３ａ（図３参照）に回転可能に配置されている。

前記回転軸６は、前記回転子７ａの中央穴に挿入されて嵌合され、この回転子７ａと一体化されている。また、この回転軸６の一端側（上端側）は、回転子７ａから前記圧縮機構部２側に延長されて、この回転軸６の端部に形成された偏心ピン部６ａが前記圧縮機構部２と係合するように構成されている。これにより、前記圧縮機構部２の圧縮動作により前記偏心ピン部６ａには偏心力が加えられる。

また、前記回転軸６の他端側（下端側）は、前記回転子７ａから密閉容器１の底部の前記油溜り部９側に延長されている。そして、前記回転軸６は前記回転子７ａの両側で、前記主軸受５ｂ及び副軸受１５により支持され、安定して回転可能に構成されている。なお、前記副軸受１５は、密閉容器１に溶接で固定された支持部材４１により支持されると共に、冷凍機油８に浸漬されている。

前記回転軸６には、密閉容器１の底部の冷凍機油８を各軸受部や各摺動部へ供給するための貫通穴６ｂが設けられ、前記油溜り部９の冷凍機油８は前記貫通穴６ｂを介して前記圧縮機構部２側まで吸い上げられる。この圧縮機構部２側に吸い上げられた冷凍機油８は、前記旋回軸受４ａや主軸受５ｂに供給されると共に、圧縮機構部２の各摺動部（オルダムリング１０の摺動部や両スクロール３，４の摺動部）に供給される。
圧縮機構部２の摺動部に供給された冷凍機油８は、冷媒ガスと共に固定スクロール３の中央部に設けられている前記吐出口１４から前記吐出室４０に吐出される。

前記電動機７に通電されて回転子７ａが回転すると、これに伴い回転軸６も回転され、偏心ピン部６ａが偏心した回転運動をする。これにより、前記旋回スクロール４が旋回駆動され、前記固定スクロール３と旋回スクロール４との間に形成される圧縮室が外周側から中央部に移動しながら小さくなる。これにより、密閉容器１の外部から前記吸込パイプ１１及び吸込口１２を介して吸入された冷媒ガスが圧縮機構部２で圧縮され、この圧縮された冷媒ガスは固定スクロール３中央部の吐出口１４から密閉容器１内上部の吐出室４０に吐出される。なお、３４はリード線、３５はハーメ端子である。
[固定子の構成]
次に、図１に示す密閉型電動圧縮機の固定子７ｂの構造を、図２を用いて説明する。
ここで説明する固定子の構造は、６スロット集中巻き電動機としたもので説明する。図２に示すように固定子鉄心２３は電動機軸線方向に延在する６つのティース部２８を備え、ティース部２８の間に、合計６個のスロット３３が形成されている。各スロット３３には樹脂製絶縁材としての絶縁フィルム３２が、図２に示すように折り曲げられて挿入され、コイル（固定子巻線）２４は前記絶縁フィルム３２を介して固定子鉄心２３のティース部２８それぞれに直接巻回されている。本実施例において、前記絶縁フィルム３２は、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）またはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）の素材を使用している。

このような集中巻方式で巻線された固定子は、相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の異なる巻線（コイル２４）が隣り合うティース部２８に巻回され、１つのスロット３３内に相の異なるコイル２４が存在することになる。固定子鉄心２３に巻回されたコイル（固定子巻線）２４はリード線３４に接続され、リード線３４は密閉型電動圧縮機５０の密閉容器１に備え付けられたハーメ端子３５（図１参照）に接続されている。

なお、リード線３４はコイル２４の上部を引き回され、レーシング糸などの結束部材３６によりコイル２４に固定される。これにより、外部からハーメ端子３５、リード線３４を通じて電動機７への電力供給が可能となる。なお、３７はリード線接続部用絶縁材である。
［固定子鉄心及び絶縁フィルムの構成］
図１、図２に示す固定子鉄心２３の構成を、図３を用いて説明する。
図３は図１に示す電動機７の固定子鉄心（ステータコア）２３の斜視図である。この図３に示すように、固定子鉄心２３は、積層された複数の鋼板からなり、外周側の環状部２７と、この環状部２７の内周面から径方向内側に突出すると共に、周方向に等間隔に配列されたティース部２８を備えている。なお、２３ａは固定子鉄心２３の中央穴であり、３３は前記ティース部２８間に設けられコイル２４（図１，図２参照）が配置されるスロットである。前記スロット３３には樹脂製絶縁材としての絶縁フィルム３２が挿入配置され、前記コイル２４はこの絶縁フィルム３２を介して前記ティース部２８に巻回されている。

前記電動機７は、いわゆる４極６スロットであり、コイル２４（図１，図２参照）を、複数の前記ティース部２８に跨らずに、１つのティース部２８の回りに集中的に巻く、いわゆる集中巻方式を採用している。

図４は図２に示す絶縁フィルム３２の展開図であり、この絶縁フィルム３２は図３に示す固定子鉄心２３の各スロット３３に挿入され、前記コイル２４は、前記絶縁フィルム３２を介して前記ティース部２８に巻回されて前記スロット３３に配置される。
即ち、前記絶縁フィルム３２は、図３に示す固定子鉄心２３のティース部２８間に形成されているスロット３３の形状に合うように折り曲げられて、このスロット３３に挿入されている。

前記絶縁フィルム３２を前記スロット３３に挿入後、コイル２４を、前記ティース部２８と前記インシュレータ２６（図１参照）に共に巻回することで、図５に示すような状態となる。図５は、固定子鉄心２３のティース部２８とインシュレータ２６の胴部３０の周方向における断面図である。

図５に示すように、固定子鉄心２３のティース部２８とコイル２４との間の隙間に、図４に示す絶縁フィルム３２が配置されている。本実施例では、前記絶縁フィルム３２を複数枚のフィルム３２ａ,３２ｂで構成し、コイル２４が、複数枚の前記フィルム３２ａ,３２ｂで構成された絶縁フィルム３２を介して、固定子鉄心２３のティース部２８に巻きつけられている。前記絶縁フィルム３２（フィルム３２ａ,３２ｂ）は、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）またはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）で構成されており、安価で加工性が良く、耐熱性にも優れた材料である。

前記絶縁フィルム３２は、図４の展開図に示すように、前記複数枚の絶縁材で構成されたフィルム３２ａ，３２ｂのうち、コイル２４側のフィルム３２ａの軸方向両端部（上下の両端部）に折り返し部３２ａａが形成されており、この上下の折り返し部３２ａａに、前記複数枚のフィルムのうちの別のフィルム、即ち固定子鉄心２３側のフィルム３２ｂを挿入して挟み込む構成としている。

そして、図５に示すように、固定子鉄心２３の軸方向の両端（図５では上下端）で、前記絶縁フィルム３２のコイル２４側のフィルム３２ａが折り返され、固定子鉄心２３側の別のフィルム３２ｂを、前記フィルム３２ａの上下の折り返し部３２ａａで挟み込んで固定した状態とし、この絶縁フィルム３２を前記固定子鉄心２３とコイル２４の径方向の間に配置している。即ち、図４に示す絶縁フィルム３２が、図３に示す固定子鉄心２３のティース部２８間に形成されているスロット３３の形状に合うように折り曲げられて、このスロット３３に挿入されている。この絶縁フィルム３２を前記スロット３３に挿入後、コイル２４を、前記ティース部２８と前記インシュレータ２６の胴部３０とに共に巻回することで、図５に示すような状態となる。

本実施例では、前記絶縁フィルム３２におけるコイル２４側のフィルム３２ａは、固定子鉄心２３側のフィルム３２ｂに比べて厚みを大きくしている。この厚みの差により、フィルム（絶縁薄板）３２ａの軸方向上下の折り返し部３２ａａの成形性が良くなり、薄い方のフィルム（絶縁薄板）３２ｂを厚い方のフィルム３２ａの形状に容易に沿わせることができる。このため、固定子鉄心２３の前記スロット３３への絶縁フィルム３２の挿入を容易に行うことができる。

また、前記フィルム３２ａの軸方向上下の折り返し部３２ａａで、他のフィルム３２ｂが固定されるため、前記スロット３３への絶縁フィルム３２の挿入時に、前記フィルム３２ｂが軸方向にずれるのも防止できる。これにより、コイル巻回時に、フィルム３２ｂの端部となるエッジ部にコイル２４が接触して、コイル２４を傷つけてしまのも抑制できる。

また、本実施例は、絶縁フィルム３２を複数枚のフィルム３２ａ，３２ｂで構成し、コイル側のフィルム３２ａの軸方向両端に折り返し部３２ａａを設けて、この折り返し部３２ａａで他のフィルム３２ｂを固定する構成としている。これにより、コイル２４と固定子鉄心２３との間の距離を、前記フィルム３２ｂの厚み分だけ増やすことができる。従って、この部分の浮遊静電容量を小さくできるから、漏洩電流を低減できる効果もある。

更に、本実施例においては、絶縁フィルム３２を構成するコイル側フィルム３２ａが軸方向両端で折り返されて、他のフィルム３２ｂをしっかりと挟み込むことができる。このため、冷媒回路の冷媒が圧縮機内部に液戻りするような運転条件下であっても、前記２枚のフィルム３２ａ，３２ｂ間に液冷媒が入り難い構造にすることができる。トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）と、ジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）を含む混合冷媒を使用する場合、ＨＦＣ３２は比誘電率の高い冷媒であるが、本実施例では、前記２枚のフィルム３２ａ，３２ｂ間に液冷媒が入り難い構造にできるので、コイル２４と固定子鉄心２３間に冷媒が流入して、漏洩電流が増加することを抑制できる効果もある。つまり、前記混合冷媒及び冷凍機油よりも比誘電率の低い絶縁フィルム３２をコイル２４と固定子鉄心２３との間に配置しているので、当該部分の比誘電率の平均値を下げることができ、漏洩電流を低減することができる。

なお、上記本実施例では、絶縁フィルム３２を複数枚のフィルム３２ａ，３２ｂで構成したもので説明したが、この構成に限るものではなく、図６に示すように、絶縁フィルム３２を１枚のフィルムで構成したものでも良く、以下その具体例を説明する。

図６は図４に示す絶縁フィルム３２の他の例を示すものである。

図６に示す絶縁フィルム３２は、図４に示すフィルム３２ａと同様に、絶縁フィルム３２の軸方向両端部（上下の両端部）に折り返し部３２ａａが形成されている。この折り返し部３２ａａはコイル２４よりも固定子鉄心２３側に位置させている。このため、固定子鉄心２３の軸受方向の両端では、絶縁フィルム３２が折り返されて重なった状態で固定子鉄心２３とコイル２４の径方向の間に配置されることになる。

図６に示す絶縁フィルム３２は１枚のフィルムで構成されているが、コイル２４は絶縁フィルム３２の折り返し部３２ａａで支持されるため、中央付近においてもコイル２４と固定子鉄心２３との間の距離を絶縁フィルム３２の厚みの２倍にすることができる。従って、図６に示す絶縁フィルム３２を使用した場合でも、絶縁フィルム３２を折り返してコイル２４と固定子鉄心２３の間の距離を確保することができ、浮遊静電容量を小さくし、漏洩電流を低減できる。

図７は、本発明の実施例２に係る冷凍空調装置の冷凍サイクル構成図であり、冷凍空調装置としての空気調和機に、上述した実施例１の密閉型電動圧縮機を採用した冷凍空調装置の一例を示すものである。

図７に示すように、冷凍空調装置としての空気調和機は、密閉型電動圧縮機（圧縮機）５０、この圧縮機５０からの吐出側冷媒配管（冷媒配管）５１に設けられた油分離器５２、この油分離器５２に溜まった油（冷凍機油）を前記圧縮機５０における密閉容器内下部に設けられた油溜り部９（図１参照）に戻すための油戻し配管５３、冷媒循環方向を切換える四方切換弁５４、送風機５５が付設されている室外側熱交換器５６、暖房用の電子膨張弁（膨張弁）５７、レシーバ５８、冷房用の電子膨張弁（膨張弁）５９と、送風機６０が付設されている室内側熱交換器６１、圧縮機５０の吸入側冷媒配管（冷媒配管）６２、この吸入側冷媒配管６２に設けられたアキュームレータ６３が、順次前記冷媒配管５１，６２により接続されて閉サイクルの冷凍サイクルを構成している。

前記冷凍サイクルを循環する冷媒としては、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）単体、若しくは前記冷媒を含む混合冷媒が使用されている。
前記密閉型電動圧縮機５０としては、図１〜図６を用いて説明した高圧チャンバタイプの上記実施例１の密閉型電動圧縮機５０を使用している。この密閉型電動圧縮機５０の内部には電動機７が設置され、この電動機７の固定子鉄心２３（図３参照）に、図４または図６に示す絶縁フィルム３２が挿入され、コイルが巻線されている。

即ち、前記電動機７の固定子鉄心２３は、図３に示すように、コイルが巻回されるティース部２８と、前記ティース部間に設けられ前記コイルが配置されるスロット３３を備え、前記スロットには前記樹脂製絶縁材としての絶縁フィルム３２（図４、図６参照）が、折り曲げられて挿入配置され、前記コイルはこの絶縁フィルム３２を介して前記ティース部に巻回されている。また、前記絶縁フィルム３２は、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）またはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）の素材により構成されている。

このように構成することにより、冷媒は低ＧＷＰで難燃性であるので、ビル用マルチエアコンのような大型の空気調和機で、多量の冷媒を使用する冷凍空調装置であっても、火災の発生を防止できる。また、冷媒は吸水性があるので、前記絶縁フィルムに安価で加工性の良いポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）の素材を使用しても、前記絶縁フィルムが加水分解して劣化するのを抑制でき、圧縮機の故障を回避して、冷凍空調装置の性能を長期間に亘り安定して維持することができる。

本実施例では冷媒として、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）単体、若しくはトリフルオロヨードメタンと他の冷媒を含む混合冷媒を用いても良いが、他の冷媒としては以下のものが例示される。

即ち、他の冷媒としては、ＣＯ２、炭化水素、エーテル、フルオロエーテル、フルオロアルケン、ＨＦＣ、ＨＦＯ、ＨＣｌＦＯ、およびＨＢｒＦＯなどが例示される。なお、「ＨＦＣ」は、ハイドロフルオロカーボンを示す。「ＨＦＯ」は、炭素原子、フッ素原子、および水素原子からなるハイドロフルオロオレフィンであり、少なくとも１つの炭素−炭素二重結合を有する。「ＨＣｌＦＯ」は、炭素、塩素、フッ素、および水素原子からなり、少なくとも１つの炭素−炭素二重結合を有する。「ＨＢｒＦＯ」は、炭素、臭素、フッ素、および水素原子からなり、少なくとも１つの炭素−炭素二重結合を有する。

ＨＦＣとしては、ジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）、ペンタフルオロエタン（ＨＦＣ１２５）、１，１，２，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ１３４）、１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ１３４ａ）、トリフルオロエタン（ＨＦＣ１４３ａ）、ジフルオロエタン（ＨＦＣ１５２ａ）、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ＨＦＣ２２７ｅａ）、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（ＨＦＣ２３６ｆａ）、１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ２４５ｆａ）、および１，１，１，３，３−ペンタフルオロブタン（ＨＦＣ３６５ｍｆｃ）が例示される。

フルオロアルケンとしては、フルオロエテン、フルオロプロペン、フルオロブテン、クロロフルオロエテン、クロロフルオロプロペン、およびクロロフルオロブテンが例示される。フルオロプロペンとしては、３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＦＯ１２４３ｚｆ）、１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ１２３４ｚｅ）、２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ１２３４ｙｆ）、およびＨＦＯ１２２５が例示される。フルオロブテンとしては、Ｃ_４Ｈ_４Ｆ_４、Ｃ_４Ｈ_３Ｆ_５（ＨＦＯ１３４５）、およびＣ_４Ｈ_２Ｆ_６（ＨＦＯ１３３６）が例示される。クロロフルオロエテンとしては、Ｃ_２Ｆ_３Ｃｌ（ＣＴＦＥ）が例示される。クロロフルオロプロペンとしては、２−クロロ−３，３，３−トリフルオロ−１−プロペン（ＨＣＦＯ１２３３ｘｆ）、および１−クロロ−３，３，３−トリフルオロ−１−プロペン（ＨＣＦＯ１２３３ｚｄ）が例示される。

地球温暖化係数（ＧｌｏｂａｌＷａｒｍｉｎｇＰｏｔｅｎｔｉａｌ：ＧＷＰ）、蒸気圧、および難燃化パラメーターを調整するため、冷媒として、トリフルオロヨードメタン、ジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）、ペンタフルオロエタン（ＨＦＣ１２５）、およびヘキサフルオロプロペン（ＦＯ１２１６）の１種以上を用いることが好ましい。また、機器の能力に合う蒸気圧を得るために、冷媒にＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＯ１２３４ｚｅ、１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ１３４ａ）、ＨＦＯ１１２３などを含め、能力に関係する蒸気圧や効率に影響する温度勾配度合いを混合濃度により調整することが好ましい。

混合冷媒中のトリフルオロヨードメタンの配合量は、質量ベースで、１０％以上１００％以下、好ましくは２０％以上８０％以下、より好ましくは３０％以上５０％以下である。

ＧＷＰは、気候変動に関する政府間パネル（ＩＰＣＣ）第４次評価報告書（ＡＲ４）の値（１００年値）が用いられる。また、ＡＲ４に記載されていない冷媒のＧＷＰは、ＩＰＣＣ第５次評価報告書（ＡＲ５）の値を用いてもよいし、他の公知文献に記載された値を用いてもよいし、公知の方法を用いて算出または測定した値を用いてもよい。ＡＲ４によると、トリフルオロヨードメタンのＧＷＰは０．４であり、ＨＦＣ３２のＧＷＰは６７５であり、ＨＦＣ１２５のＧＷＰは３，５００である。

冷媒のＧＷＰは、７５０以下であり、好ましくは５００以下であり、より好ましくは１５０以下であり、更に好ましくは１００以下であり、特に好ましくは７５以下である。

冷媒の２５℃の蒸気圧は、好ましくは１．４ＭＰａから１．８ＭＰａの範囲である。また数式（１）で示される冷媒の難燃化パラメーターは、好ましくは０．４６以下である。

Ｆｍｉｘ＝ΣｉＦｉｘｉ …（１）
なお、Ｆｍｉｘは混合冷媒の難燃化パラメーター、Ｆｉは各冷媒成分の難燃化パラメーター、ｘｉは各冷媒成分のモル分率を示す。

冷凍機油としては、４０℃における動粘度が３０〜１００ｍｍ^２／ｓのポリオールエステル油又はポリビニルエーテル油が好ましい。動粘度は、ISO（International Organization for Standardization，国際標準化機構）3104、ASTM（American Society for Testing and Materials，米国材料試験協会）D445、D7042等の規格に基づいて測定される。冷媒と冷凍機油との低温側臨界溶解温度は、＋１０℃以下であることが好ましい。

上記特性を有する冷凍機油としては、化学式（化１）、（化２）で表わされるポリオールエステル油、化学式（化３）で表されるポリビニルエーテル油が例示される。式（化１）、（化２）中、Ｒ^１〜Ｒ^１０は、炭素数４〜９のアルキル基を表し、それぞれ同一であっても異なってもよい。また、式（化３）中、ＯＲ^１１は、メチルオキシ基、エチルオキシ基、プロピルオキシ基又はブチルオキシ基であり、ｎは、５〜１５である。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。
例えば、上述した本実施例では、密閉型電動圧縮機として、密閉型スクロール圧縮機を採用した例について説明したが、これ以外に、密閉型のロータリー圧縮機やスイングタイプ或いはレシプロタイプの圧縮機を使用するようにしても良い。また、縦型の密閉型電動圧縮機について説明したが、横型のものにも同様に適用できる。

また、上記した実施例は本発明で分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１：密閉容器、１ａ：筒部、１ｂ：蓋部、１ｃ：底部、２：圧縮機構部、３：固定スクロール、４：旋回スクロール、４ａ：旋回軸受、４ｂ：ボス部、５：フレーム、５ａ：筒部、５ｂ：主軸受、６：回転軸、６ａ：偏心ピン部、６ｂ：貫通穴、７：電動機、７ａ：回転子、７ｂ：固定子、８：冷凍機油、９：油溜り部、１０：オルダムリング、１１：吸込パイプ、１２：吸込口、１４：吐出口、１５：副軸受、１６：バランスウェイト、１６ａ：上バランスウェイト、１６ｂ：下バランスウェイト、１７：エンドコイル、１８ａ，１８ｂ：吐出ガス通路、２２：吐出パイプ、２３：固定子鉄心、２３ａ：中央穴、２４：コイル、２５：回転子鉄心、２６：インシュレータ、２７：固定子鉄心の環状部、２８：ティース部、３０：インシュレータの胴部、３２：絶縁フィルム、３２ａ，３２ｂ：フィルム、３２ａａ：折り返し部、３３：スロット、３４：リード線、３５：ハーメ端子、３６：結束部材、３７：リード線接続部用絶縁材、４０：吐出室、４１：支持部材、５０：密閉型電動圧縮機（圧縮機）、５１：吐出側冷媒配管、５２：油分離器、５３：油戻し配管、５４：四方切換弁、５５：送風機、５６：室外側熱交換器、５７，５９：電子膨張弁（膨張弁）、５８：レシーバ、６０：送風機、６１：室内側熱交換器、６２：吸入側冷媒配管、６３：アキュームレータ、１００：冷凍空調装置（空気調和機）。

Claims

密閉容器内に、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する電動機とを備える高圧チャンバタイプの密閉型電動圧縮機において、
前記電動機は固定子と回転子を備え、前記固定子に使用される樹脂製絶縁材として、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）またはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）の素材を使用し、
前記冷媒は、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）単体、若しくは、前記トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）を含む混合冷媒であり、且つ
前記固定子に使用される樹脂製絶縁材は、１４０℃での高圧スチームの雰囲気で伸度保持率を５０％に保持できる時間が７．５時間以上である
ことを特徴とする密閉型電動圧縮機。
請求項１に記載の密閉型電動圧縮機おいて、
前記混合冷媒は、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）と、ジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）と、ペンタフルオロエタン（ＨＦＣ１２５）と、を含むことを特徴とする密閉型電動圧縮機。
請求項２に記載の密閉型電動圧縮機おいて、
前記混合冷媒は、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）を３０〜５０ｗｔ％含み、ジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）を４０〜６０ｗｔ％含むことを特徴とする密閉型電動圧縮機。
請求項２に記載の密閉型電動圧縮機において、
前記混合冷媒は、トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）とジフルオロメタン（ＨＦＣ３２）を合せて８５〜９５ｗｔ％含むことを特徴とする密閉型電動圧縮機。
請求項１に記載の密閉型電動圧縮機において、
前記密閉型電動圧縮機は、冷凍機油として、ポリオールエステル（ＰＯＥ）油またはポリビニルエーテル（ＰＶＥ）油を使用することを特徴とする密閉型電動圧縮機。
請求項１に記載の密閉型電動圧縮機において、
前記電動機の固定子は、コイルが巻回されるティース部と、前記ティース部間に設けられ前記コイルが配置されるスロットを備え、前記スロットには前記樹脂製絶縁材としての絶縁フィルムが挿入配置され、前記コイルはこの絶縁フィルムを介して前記ティース部に巻回されていることを特徴とする密閉型電動圧縮機。
密閉型電動圧縮機、室外側熱交換器、膨張弁、室内側熱交換器が順次冷媒配管により接続されて冷凍サイクルを構成している冷凍空調装置において、
前記冷凍サイクルを循環する冷媒としてトリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）単体、若しくは、前記トリフルオロヨードメタン（ＣＦ_３Ｉ）を含む混合冷媒が封入され、
前記密閉型電動圧縮機として請求項１に記載の密閉型電動圧縮機を使用していることを特徴とする冷凍空調装置。