具体实施方式
以下,参照合适附图对本发明的实施方式进行详细说明。
本实施方式的密闭型电动压缩机主要特点在于,在电动机的绝缘体罩具有在后文详细说明的内壁、突出片、以及肋。
以下,对具备作为密闭型电动压缩机的涡旋压缩机的空调机的整体结构进行说明后对涡旋压缩机进行说明。
<空调机的整体结构>
图1是本实施方式的空调机101的结构说明图。
如图1所示,空调机101将涡旋压缩机S(密闭型电动压缩机)、四通阀102、膨胀器等制冷制热节流装置103、室内换热器104、以及室外换热器105由规定配管106环状地连接。
该空调机101是热泵式空调机,通过切换四通阀102来进行将室内换热器104用作蒸发器、将室外换热器105用作冷凝器的制冷运行,和将室内换热器104用作冷凝器、将室外换热器105用作蒸发器的制热运行。此外,图1中,实线箭头X表示制冷运行时的制冷剂的循环方向,虚线箭头Y表示制热运行时的制冷剂的循环方向。
例如,在制冷运行时的空调机101中,被涡旋压缩机S压缩的高温高压的制冷剂通过四通阀102流入室外换热器105,通过与空气的换热来散热从而冷凝。之后,制冷剂利用制冷制热节流装置103等焓膨胀,成为低温低压且气体制冷剂和液体制冷剂混合的气液二相流并流入室内换热器104。而且,室内换热器104中的液体制冷剂通过来自空气的吸热作用而气化为气体制冷剂。也就是说,通过液体制冷剂气化时室内换热器104对周围的空气进行冷却,空调机101发挥制冷功能。接下来,室内换热器104排出的制冷剂向涡旋压缩机S返回并被压缩成高温高压,并且再次在四通阀102、室外换热器105、制冷制热节流装置103以及室内换热器104循环。也就是说,通过重复该循环来构成冷冻循环。
<涡旋压缩机>
图2是本实施方式的涡旋压缩机S的纵剖视图。此外,以下的涡旋压缩机S的说明中的上下方向以与将该涡旋压缩机S配置于空调机101(参照图1)时的铅垂方向的上下一致的图2所示的上下方向为基准。
如图2所示,涡旋压缩机S是立式涡旋压缩机,作为制冷剂(工作流体)例如使用R32制冷剂。
涡旋压缩机S具备:密闭容器(也称作室)1;收纳在该密闭容器1内,且对吸入的制冷剂进行压缩并排出至上述的冷冻循环的涡旋压缩机构3;以及经由曲轴6来驱动该涡旋压缩机构3的电动机2。涡旋压缩机构3相当于权利要求书中的“压缩机构”。
密闭容器1包括圆筒状的筒室1a、焊接于筒室1a的上部的盖室1b、以及焊接于筒室1a的下部的底室1c,在其内部形成有密闭的室内空间(也称为排出压力空间)54。
另外,在盖室1b,通过焊接或钎焊而固定配置有安装于涡旋压缩机构3的吸入口4的吸入管7。另外,涡旋压缩机构3的排出口5与室内空间(排出压力空间)54连通,在筒室1a的侧面通过焊接或钎焊而固定配置有连通室内空间54和外部的排出管8。该涡旋压缩机S是室内空间54成为高压气氛的、所谓的高压室类型的压缩机。
另外,在密闭容器1的内部,在组装的适当的阶段封入油(润滑油)。由此在密闭容器1的底部形成储油部9。
涡旋压缩机构3具备转动涡旋盘11、固定涡旋盘12、框架13、以及十字头联轴器14。
转动涡旋盘11具有螺旋状的转动涡旋盘齿11a、转动端板11b、以及供曲轴6的偏心部即销部6c插入的旋转轴承部11c。
固定涡旋盘12具有螺旋状的固定涡旋盘齿12a和固定端板12b。另外,在固定涡旋盘齿12a的外周部配置有吸入口4,在固定涡旋盘齿12a的中央部配置有排出口5。
转动涡旋盘11旋转自如地与固定涡旋盘12对置地配置,通过转动涡旋盘齿11a与固定涡旋盘齿12a的咬合,形成与吸入口4连通的压缩室51。
框架13通过焊接其外周侧而固定于密闭容器1的内壁面,并具备旋转自如地支撑曲轴6的主轴6d的主轴承13a。固定涡旋盘12通过螺栓而与框架13紧固。另外,在转动涡旋盘11与框架13之间形成有背压室53。
十字头联轴器14配置在转动涡旋盘11与框架13之间,十字头联轴器14的键部(未图示)插入形成于转动涡旋盘11的转动十字槽(未图示)和形成于框架13的框架十字槽(未图示)。十字头联轴器14是进行使转动涡旋盘11相对于固定涡旋盘12进行旋转运动而不自转的动作的自转限制部件。
曲轴6具备主轴6d和作为偏心部的销部6c。曲轴6的主轴的上侧被支撑于框架13上所设的主轴承13a,下侧由下轴承10支撑。
曲轴6的主轴6d相当于权利要求书中的“轴”。
若驱动后述的电动机2使曲轴6旋转,则销部6c相对于主轴进行偏心旋转运动。另外,在曲轴6设置有主轴承13a、下轴承10、以及用于向后述的旋转轴承部11c供给储油部9的油的供油竖孔6a以及供油横孔6b。
接下来,对电动机2进行说明。
如图2所示,电动机2具备转子2b和定子2a。
转子2b呈圆筒形状,以绕曲轴6的主轴6d旋转的方式安装于主轴6d。
在转子2b的上部配置有上平衡重15a,在转子2b的下部配置有下平衡重15b。这些上平衡重15a以及下平衡重15b保持转子2b与涡旋压缩机构3的旋转平衡。
图2中,符号18a、18b分别是后述的排出气体流道,符号16是后述的气隙,符号17是后述的导线,符号22是后述的定子铁芯,符号23是后述的定子线圈,符号24是后述的绝缘体,符号25是后述的线圈末端,符号26是后述的绝缘体罩。
图3是图2的密闭型电动压缩机S的电动机2的横剖视图。
如图3所示,转子2b由转子铁芯21和装配于在该转子铁芯21内与曲轴6并行地形成的未图示的六个磁铁槽内的未图示的永久磁铁等构成。通过这些永久磁铁的装配,在转子铁芯21上形成有六个磁极(省略图示)。
定子2a呈圆筒形状。在定子2a的内侧,经由气隙16配置有转子2b。定子2a压入密闭容器1内,通过焊接等固定。
定子2a构成为具备定子铁芯22和定子线圈23。
定子铁芯22构成为具备:在其内径侧沿周向以九个等间隔排列的方式形成的定子槽22a;在各定子槽22a间形成的九个齿部22b;以及将这些齿部22b的外周侧一体地连结的铁芯背部22c。
定子线圈23成为以围绕齿部22b的方式卷绕的集中缠卷方式,具备三相的绕线。
此外,图3中,符号R是转子2b的旋转方向,符号Ax是转子2b的轴,符号26是由假想线(双点划线)所表示的后述的绝缘体罩,符号27是由假想线(双点划线)所表示后述的内壁,符号28是由假想线(双点划线)所表示的后述的突出片。
回到图2,定子线圈23经由设置在定子铁芯22的上下两端部的大致圆环形状的绝缘体24而卷绕于定子铁芯22。符号25是从定子槽22a(参照图3)向定子铁芯22的上下两端的外侧分别伸出的线圈末端。
此外,在分别向定子铁芯22的上下两端的外侧伸出的线圈末端25中,上端侧的线圈末端25相当于权利要求书中的“定子的线圈末端”。
如图2所示,在上端侧的线圈末端25的上方,以覆盖该线圈末端25的方式配置有绝缘体罩26。在绝缘体24的上侧进行与定子线圈23的中性点、导线17的结线的情况下,该绝缘体罩26防止导线17不稳而与其他的配件干涉。顺便说明,该绝缘体罩26以与未图示的绝缘体24嵌合的方式配置。
图4是表示除去了转子2b(参照图2)的电动机2的样子的立体图。
如图4所示,大致圆环形状的绝缘体罩26配置在圆筒形状的定子2a上。而且,在绝缘体罩26沿其外周缘形成有多个嵌合孔26a(本实施方式中为三个)。
在该嵌合孔26a嵌合形成于绝缘体24的卡合爪24a。由此,绝缘体罩26经由绝缘体24被支撑在定子2a上。
另外,在绝缘体罩26沿周向形成有多个贯通孔26d。该贯通孔26d在如后文所述在绝缘体罩26的上表面积存有润滑油的情况下使之向下方流下。
另外,在绝缘体罩26形成有使导线17向电动机2外伸出的导线17的插通孔26b。
如上所述,绝缘体罩26具备内壁27、突出片28、以及肋29。
内壁27形成为从绝缘体罩26的内周缘26c立起。具体而言,内壁27向从定子2a离开的方向立起,也就是说,在本实施方式中,从内周缘26c朝向上方立起。
而且,该内壁27形成为遍及内周缘26c的整周地延伸,呈高度较低的圆筒形状。
图5是图4的电动机2中的绝缘体罩26的部分放大立体图。
如图5所示,在绝缘体罩26上沿内周缘26c形成有突出片28。顺便说明,本实施方式中,如图3中假想线(双点划线)所示,绝缘体罩26的内径设定得比定子2a的内径大。而且,对应九个定子槽22a设置有九个突出片28。
如图5所示,该突出片28在与内壁27的立起方向相反的方向上沿内周缘26c形成。本实施方式中的突出片28形成为从内周缘26c朝向下方突出。
突出片28形成为具有与内壁27的内周面27a成为同一面的内周面28a。
图5中,符号29是后述的肋,符号23是定子线圈。
图6是设置于绝缘体罩26的突出片28以及肋29的主视图,是表示从转子2b(参照图3)的轴Ax(参照图3)侧观察突出片28以及肋29的样子的图。
如图6所示,突出片28以对应相邻的异相定子线圈23、23彼此的间隙D的方式配置。
突出片28的平面形状以突起形成,该突起的形状为,在从轴Ax(参照图3)侧观察的正面观察下,在与突出方向(图6的下方向)交叉的方向(图6的纸面横方向)上规定的宽度(横宽)沿该突出方向(图6的下方向)逐渐变窄。
本实施方式中的突出片28的平面形状为倒梯形,长边位于绝缘体罩26侧,短边位于突出侧。
而且,该倒梯形的短边的长度W2设定得比相邻的异相定子线圈23、23彼此的间隙D的宽度W1窄。
另外,该倒梯形的两个斜边的交叉角θ形成锐角。
如图6所示,在内壁27的内周面27a形成有肋29。肋29在对应突出片28的位置,向圆筒形状的内壁27的中心侧、换句话说转子2b的轴Ax(图3参照)侧突出。另外,肋29设置为在轴Ax方向(图5的上下方向)上延伸。
本实施方式中的肋29从突出片28的内周面28a遍及内壁27的内周面27a地延伸。
接下来,主要参照图2来对涡旋压缩机S的制冷剂压缩动作进行说明。
若电动机2驱动而曲轴6旋转,则曲轴6的销部6c偏心旋转。在旋转轴承部11c插入有销部6c的转动涡旋盘11一边被十字头联轴器14限制一边旋转驱动。通过这一系列的动作,从吸入管7(吸入口4)吸入的制冷剂气体被转动涡旋盘11与固定涡旋盘12的压缩室51压缩,并从排出口5排出至作为排出压力空间的室内空间54。室内空间54的制冷剂从排出管8经由空调机101(参照图1)的循环通道,从吸入管7再次返回涡旋压缩机S。
接下来,主要参照图2来对涡旋压缩机S的供油动作进行说明。
背压室53的压力被未图示的背压控制阀保持在排出压力与吸入压力中间的压力即背压。因此,在储油部9与背压室53之间产生差压。因为该差压,储油部9的油从固定配置于曲轴6的下端部的供油构件通过供油竖孔6a,经过设置于曲轴6的供油横孔6b以及缝隙部(未图示),一边润滑旋转轴承部11c以及主轴承13a,一边流入背压室53。
流入背压室53的油利用背压室53与压缩室51的差压,通过在中途设置有上述的背压控制阀(图示省略)的背压阀连通路(省略图示),流入压缩室51。而且,流入压缩室51油一边提高压缩室51的密封性,一边与制冷剂一同从排出口5排出至室内空间54。因此,从排出口5排出的制冷剂中含有大量雾化的润滑油。
含有大量该润滑油的制冷剂通过设置于涡旋压缩机构3的外周部的排出气体流道18a,被引导至在该涡旋压缩机构3与电动机2之间划分的空间20a。此时,制冷剂所包含的一部分的润滑油在通过排出气体流道18a时被分离并流下至储油部9。
之后,含有润滑油的制冷剂通过设置于电动机2的外周部的排出气体流道18b,被引导至在电动机2的下方被划分的空间20b。此时,制冷剂所包含的一部分的润滑油在通过排出气体流道18b时被分离并流下至储油部9。
而且,制冷剂使流动方向向上方反转并通过气隙16等,并从空间20a经由排出管8排出。
顺便说明,通过气隙16等并被引导至空间20a的制冷剂中除了被引导至空间20b为止没有能够分离的润滑油之外,还含有因在储油部9附近的曲轴6的旋转、转子2b的旋转而雾化的润滑油。
另外,通过气隙16等并被引导至空间20a的制冷剂产生沿着转子2b的旋转方向的流动,并且利用上平衡重15a的旋转产生朝向离心方向的流动。雾化的润滑油随着这种制冷剂的流动而经由排出管8排出。
而且,例如专利文献1所公开的涡旋压缩机(密闭型电动压缩机)中,如上所述,存在如下问题,若经由排出管8排出的制冷剂所包含的润滑油的量较多,则冷冻循环的换热效率降低。
接下来,对本实施方式的涡旋压缩机S起到的作用效果进行说明。
在本实施方式的涡旋压缩机S中,以遍及绝缘体罩26的内周缘26c的整周延伸的方式具有内壁27。
因此,伴随制冷剂向离心方向流动的润滑油与内壁27的内周面27a碰撞而从制冷剂被分离。而且,被分离的润滑油沿着内壁27的内周面27a流下,返回储油部9。
另外,在本实施方式的涡旋压缩机S中,通过具有内壁27,能够挡住制冷剂向离心方向的流动。
因此,能够防止积存于绝缘体罩26的上表面的润滑油因该制冷剂的流动而再次被卷起。
另外,在本实施方式的涡旋压缩机S中,在绝缘体罩26设置有贯通孔26d,所以能够使积存在绝缘体罩26的上表面的润滑油的量较少。另外,根据该涡旋压缩机S,能够使积存于绝缘体罩26的上表面的润滑油经由贯通孔26d而流下。
另外,在本实施方式的涡旋压缩机S中,在内壁27的内周面27a具有在上下方向(轴Ax方向)延伸的肋29。
因此,伴随沿转子2b的旋转方向流动的制冷剂的润滑油与肋29碰撞而从制冷剂被分离。而且,被分离润滑油沿着内壁27的内周面27a流下,返回储油部9。
另外,在本实施方式的涡旋压缩机S中,在绝缘体罩26的内周缘26c具有突出片28。该突出片28设置在与肋29对应的位置。
因此,被内壁27的内周面27a以及肋29分离的润滑油通过沿着该突出片28而变得容易流下。
另外,在本实施方式的涡旋压缩机S中,突出片28的内周面28a与内壁27的内周面27a成为同一面。
因此,被内壁27的内周面27a以及肋29分离的润滑油通过沿着该突出片28而变得更容易流下。
另外,在本实施方式的涡旋压缩机S中,突出片28形成在与定子2a的相邻的异相的定子线圈23间的间隙D对应的位置(参照图6)。
因此,被内壁27的内周面27a以及肋29分离的润滑油通过沿着该突出片28,而在定子线圈23间流下。因此,润滑油变得更容易流下。
另外,在本实施方式的涡旋压缩机S中,突出片28的平面形状以突起形成,该突起的形状为,在与突出方向交叉的方向上规定的宽度沿该突出方向逐渐变窄。
因此,被内壁27的内周面27a以及肋29分离的润滑油能够在该突出片28上有效地流下。
另外,在本实施方式的涡旋压缩机S中,突出片28的平面形状呈倒梯形,上边的长度W2比定子线圈23间的间隙D的宽度W1窄。
因此,被内壁27的内周面27a以及肋29分离的润滑油更可靠地在定子线圈23间流下。因此,润滑油变得更容易流下。另外,通过倒梯形的两个斜边的交叉角θ成为锐角,从而润滑油变得进一步容易流下。
另外,在本实施方式的涡旋压缩机S中,肋29从突出片28的内周面28a遍及内壁27的内周面27a地延伸。也就是说,在该涡旋压缩机S中,能够将肋29的长度设定得更长。
因此,伴随朝向转子2b的旋转方向的制冷剂的流动的润滑油被更有效地从制冷剂分离。
另外,在本实施方式的涡旋压缩机S中,将绝缘体罩26的内径设定得比定子2a的内径大。也就是说,转子2b与内壁27的距离变长,因转子2b的旋转而产生的制冷剂的旋转流的流道变宽。
因此,因转子2b的旋转而产生的制冷剂的旋转流的流速变慢,能够促进雾化的润滑油的凝集并粗大化。由此促进润滑油从制冷剂的分离。
另外,通过旋转流的流速变慢,旋转流与肋29碰撞后朝向上方的制冷剂的流速也变慢。因此,由肋29阻拦的润滑油有效地沿着肋29流下。
另外,在本实施方式的涡旋压缩机S中,能够由设置在绝缘体罩26的内壁27、突出片28以及肋29来分离伴随制冷剂的润滑油,所以不需要额外设置油分离板、油分离部件等其他部件。
因此,在涡旋压缩机S中,通过简化结构而能够降低制造时的工时、成本。
根据像以上那样的涡旋压缩机S以及具备该压缩机的空调机101,能够充分降低从密闭容器1排出的制冷剂的含油率(润滑油量),所以能够使空调机101的换热效率提高。
以上,对本实施方式进行了说明,但本发明并不限定于上述实施方式,能够以多种方式实施。
图7是表示图6的突出片28的第一变形例的主视图。图8是表示图6的肋29的第一变形例的主视图。图9是表示图6的肋29的第二变形例的主视图。图10是表示图6的肋29的第三变形例的主视图。图11是表示图6的肋29的第四变形例的主视图。此外,在从图7至图11所示的变形例中,对与上述实施方式相同的构成要素标注相同的符号并省略详细的说明。
在上述实施方式中,作为突出片28表示了倒梯形的例子,但作为横向宽度沿突出方向逐渐变窄的形状的突出片28并不限定于此。
图7所示,突出片28也能够做成平面形状为半圆形的结构。
此外,图7中,符号27a是内壁27的内周面,符号28a是突出片28的表面,符号29是肋。这些符号27、27a、28、28a、29在以下的变形例中相同。
另外,在上述实施方式中,对肋29是从突出片28的内周面28a遍及内壁27的内周面27a而形成的部件进行了说明,但作为肋29并不限定于此。
如图8所示,肋29也能够做成仅在突出片28的内周面28a延伸的结构。
另外,在上述实施方式中,对肋29仅沿上下方向延伸的例子进行了说明但作为肋29并不限定于此。
如图9所示,肋29具备沿上下方向延伸的肋29a和在肋29a的上端弯曲地延伸的弯曲肋29b。弯曲肋29b沿与转子2b(参照图3)的旋转方向R相反的方向在内壁27的内周面27a上延伸。
根据具有该弯曲肋29a的涡旋压缩机S(参照图2),制冷剂的流动F与肋29碰撞而分为上方和下方流动时,向上方的制冷剂的流动F被该弯曲肋29a在横向(图9的纸面横向)上折回。
因此,能够防止伴随制冷剂的流动F的润滑油向上方飞散。因此,由肋29阻拦的润滑油变得更有效地沿着肋29流下。
另外,在上述实施方式中,对肋29沿上下方向延伸的例子进行了说明,但作为肋29并不限定于此。
如图10所示,肋29能够做成如下结构,从突出片28侧朝向内壁27侧在与转子2b(参照图3)的旋转方向R相反的方向上以倾斜角α倾斜的结构。
根据具有该肋29的涡旋压缩机S(参照图2),在制冷剂的流动F与肋29碰撞时,制冷剂的流动F被引导向下方。
因此,伴随制冷剂的流动F的润滑油能够被引导向下方,被肋29阻拦的润滑油能够有效地沿着肋29流下。
此外,倾斜角α能够设定在超过0度且不足90度的范围内,但在肋29的基端设定在突出片28侧的情况下,能够按照突出片28的斜片的角度θ(参照图6)而适当地设定。
另外,如图11所示,肋29能够做成如下结构,即、以向与旋转方向R相反的方向凹下的方式弯曲。
根据具有该肋29的涡旋压缩机S(参照图2),在制冷剂的流动F与肋29碰撞时,制冷剂的流动F被引导向下方,由肋29阻拦的润滑油能够有效地沿着肋29流下。