JP2001123953A - コンプレッサおよびそれを用いた冷媒システム装置 - Google Patents

コンプレッサおよびそれを用いた冷媒システム装置

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JP2001123953A JP30363699A JP30363699A JP2001123953A JP 2001123953 A JP2001123953 A JP 2001123953A JP 30363699 A JP30363699 A JP 30363699A JP 30363699 A JP30363699 A JP 30363699A JP 2001123953 A JP2001123953 A JP 2001123953A
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dielectric constant
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refrigerant
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷媒システム装置の制御の高周波化に対応し
て効率の低下を防ぐために、コンプレッサを構成する回
転機のスロット絶縁部のフィルム絶縁の低誘電率化、お
よび併せて用いる作動流体の非極性化によってコンプレ
ッサおよびそれを用いたシステムの漏洩電流を低減する
ことを目的とする。 【解決手段】 空孔を内含するポリエチレンテレフタレ
ートフィルムをスロット絶縁部に用いた回転機、作動流
体の冷媒、潤滑油としてそれぞれプロパンと鉱油を用い
たコンプレッサに、コンデンサ、膨張弁、蒸発器を配管
で接続した冷媒システム装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、低誘電率なプラス
チックフィルムを絶縁部に用いた回転機を搭載したコン
プレッサに関するものである。特に、冷凍、冷蔵、空調
などのフロン冷媒の代替冷媒を適用した冷媒システム装
置に用いることで優れた絶縁特性の向上とそれによる省
エネルギー効果を発揮できる。
【0002】
【従来の技術】冷蔵、冷凍、空調などの用途に用いられ
る冷媒システム装置においては、作動流体として用いら
れているフロン冷媒によるオゾン層破壊の地球環境問題
の観点から塩素元素を含まない代替冷媒への変更が進め
られている。代替冷媒としては、水素、フッ素、炭素か
らなるハイドロフルオロカーボン(HFC)系の代替フ
ロン冷媒が用いられている。
【0003】また、地球温暖化防止の地球環境問題の観
点から電気・電子機器の省エネルギー化が求められてお
り、各機器において省エネルギー対策が検討されてい
る。冷媒システム装置に用いられるコンプレッサにおい
ては、運転の高効率化のため回転機を精密制御できるイ
ンバ−タ制御などの方式の適用が行われることが多くな
っている。その結果として、電気絶縁部における高周波
成分の漏洩電流の増加が生じるために、省エネルギーの
効率がその分低減することになる。それを防ぐための絶
縁部材の高絶縁性能化が求められている。
【0004】電気絶縁の部材としては、プラスチックフ
ィルムが高い絶縁性能を有するために、信頼性の必要な
部品、部材として、ケ−ブル被覆絶縁、プリント配線基
板、回転機のスロット絶縁などの電子、電気機器や、フ
ィルムコンデンサなど電子部品に応用されている。回転
機の場合には、プラスチックフィルムが鉄心と界磁コイ
ルとのスロット絶縁部のスロット絶縁、スロットスペー
サ、くさびなどや、回転機の外装を覆うフィルム被覆絶
縁部などに広く用いられてきた。絶縁用プラスチックフ
ィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート(PE
T)などのポリエステルフィルムが、優れた絶縁性能、
耐熱性、加工成形性、コストなどの観点から汎用フィル
ムとして用いられている。
【0005】しかし、機器利用の高周波化によって高周
波成分の漏洩電流の増加が生じるために、それを防ぐ絶
縁部材の低誘電率化によって、電気容量を小さくするこ
とで漏洩電流を低減する方法が求められている。例え
ば、電気容量を小さくするには、絶縁部材の厚さを増加
することでも効果はあるが、この方法ではスロット絶縁
の用途では鉄心スロットの利用効率が低下し、結果とし
て回転機のサイズ、重量、効率など重要特性を犠牲にせ
ねばならない。
【0006】材料的にこの問題を解決するには、低い誘
電率の材料を選択することができる。例えば、代表的な
プラスチックの比誘電率としては、耐熱性に優れたエン
ジニアリングプラスチックのポリエチレンテレフタレー
ト(PET)では約3.1、ポリイミド(PI)では約
3.3であり、小さな誘電率を有するポリエチレン(P
E)で約2.3、最も小さな誘電率を有するポリテトラ
フルオロエチレン(PTFE)で約2.1である。通
常、物質の誘電率はその分子構造から決定されるため、
材料に依存しており、誘電率は各材料において固有の値
を有している。従って、プラスチックのバルク物性の誘
電率には限界がある。加えて、加工性や耐熱性など他の
実用的な物性も合わせて満たす必要がある。例えば、低
誘電率の面では優れているPTFEなどのフッ素樹脂で
は耐熱性は十分であるがコストが高く成形加工性の課題
があり、PEなどのオレフィン樹脂では耐熱性が100
℃程度までで回転機への適用には十分ではなかった。
【0007】材料的に高周波成分の漏洩電流を低減する
方法として、多孔質なポリエステルフィルムを電気絶縁
部材として用いる方法が特開平9−100363号公報
に開示されている。この方法は空隙部をフィルム内部に
形成しフィルムの密度を小さくしておくことによって、
誘電率を低減する効果が得られるものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】特開平9−10036
3号公報に開示されてなる低誘電率なポリエステルフィ
ルムを電気絶縁部材として用いた回転機は、漏洩電流を
低減する効果がある。しかし、この回転機を冷媒システ
ム装置などに用いるコンプレッサに搭載して使用する場
合には、冷媒などの作動流体を含めて効果を考える必要
がある。
【0009】特に、密閉型のコンプレッサの場合には、
作動流体中に回転機が設置されるため、雰囲気が空気
(比誘電率1)の場合に対して作動流体の誘電率の影響
がある。作動流体の冷媒がHFC系の代替フロン冷媒の
場合には、冷媒が有極性であるために回転機の置かれた
雰囲気の誘電率が高くなる。そのため、低誘電率プラス
チックフィルムを絶縁部に用いた回転機によって漏洩電
流は低減していても、空気中に比較して作動流体によっ
てコンプレッサの構成全体としての電気容量が増加して
いるためにその効果が小さくなる。
【0010】本発明は、冷媒システム装置などの省エネ
ルギーを行うために、それに用いるコンプレッサの漏洩
電流を低減することによって、安全性、信頼性を向上す
ることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明では、非極性冷媒
を作動流体とし、比誘電率1.2〜3.0である低誘電
率プラスチックフィルムを回転機の絶縁部に用いてなる
コンプレッサを構成する。
【0012】非極性冷媒が炭化水素化合物を主成分とし
てなり、プロパン、イソブタンの少なくとも何れかを成
分としてなるときに漏洩電流の低減効果が十分に発揮さ
れる。また、非極性冷媒が二酸化炭素であるときにも十
分な効果が得られる。
【0013】さらに、作動流体に潤滑油を含み、潤滑油
として非極性油を用いることでより十分な効果が発揮さ
れる。非極性油が鉱油であるのが適している。
【0014】低誘電率プラスチックフィルムとして、空
孔を内含してなるポリエステルフィルムを主体として用
いるのが好ましい。このフィルムにおいて、空孔の容積
率が10〜95vol%であるのが好ましい。さらに、
このフィルムにおいて、空孔の平均孔径が0.1〜10
μmであるのが好ましい。
【0015】また、低誘電率プラスチックフィルムとし
て、フッ素系樹脂フィルムを主体として用いるのも好ま
しい。
【0016】また、低誘電率プラスチックフィルムとし
て、低誘電率の基体フィルムとこの基体フィルムの誘電
率より高い誘電率を有する補助フィルムとの積層複合フ
ィルムを用いるのも適している。
【0017】特に、低誘電率プラスチックフィルムの比
誘電率が2.0〜2.8であるのが好ましい。
【0018】さらに、コンプレッサの回転機の絶縁部と
して、低誘電率プラスチックフィルムを回転機の界磁コ
イルのスロット絶縁部に用いてなる構成が適している。
【0019】前述の構成のコンプレッサを冷媒システム
装置に適用することによって、装置として漏洩電流の低
減効果が十分に発揮される。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。
【0021】コンプレッサの一般的な構成について説明
する。コンプレッサは、冷媒の作動流体およびそれを圧
縮する圧縮室を有する圧縮機構部、回転機、およびそれ
ら構成要素を内含する容器からなり、密閉型あるいは半
密閉型で構成される。コンプレッサにおける電気絶縁部
としては、回転機の固定子の界磁コイルのスロット絶縁
部、コイルの被覆絶縁部、回転機全体を覆うシート絶縁
部などからなる。コンプレッサの電気絶縁は、回転機の
絶縁部に用いられる素材および作動流体によって行われ
る。回転機の絶縁部については一般に樹脂、プラスチッ
ク素材からなり、作動流体については冷媒、または必要
に応じて潤滑油や添加剤を含んで構成される。
【0022】本発明は、回転機の絶縁部における漏洩電
流低減に加えて、作動流体による漏洩電流低減も行うこ
とによって、コンプレッサおよびそれを用いた冷媒シス
テム装置を提供するものである。なお、コンプレッサの
圧縮方式については、レシプロ、ロータリー、スクロー
ル、リニアなどの各方式に適用できる。
【0023】コンプレッサの回転機の絶縁部に比誘電率
1.2〜3.0である低誘電率プラスチックフィルムを
用いることによって、界磁コイルからの漏洩電流を低減
する。この低誘電率プラスチックフィルムとしては、空
孔を内含するポリエステルフィルム、フッ素系樹脂フィ
ルム、または積層などで複合化したフィルムなどを用い
ることが適している。また、回転機はコンプレッサの中
では、作動流体の雰囲気にあるためにその作動流体が極
性化合物であると誘電率が大きくなるとともに、絶縁性
が低下して漏洩しやすくなる。フィルム絶縁を用いた場
合には、回転機の絶縁部に巻きつけ時の隙間など空間が
生じているため、その空間部が極性の作動流体の雰囲気
になると、低誘電率プラスチックフィルムで漏洩電流を
押さえても、空間部での漏洩の影響が大きくなり、十分
な効果が得られなくなる場合もある。本発明のコンプレ
ッサでは、低誘電率フィルムによる回転機の絶縁に加え
て、その回転機の雰囲気を決める作動流体を非極性化合
物を主成分とすることによって全体としての漏洩電流を
効果的に低減することができる。
【0024】本発明で効果的に用いることのできる作動
流体としては非極性化合物を主成分とし、冷媒として
は、プロパン、イソブタンなどの炭化水素化合物や二酸
化炭素などが適している。これらを主な成分とした混合
冷媒でも良い。混合する際には非極性の冷媒の混合でも
良いし、ハイドロフルオロカーボンなどの有極性の冷媒
であっても効果が得られる。
【0025】また、作動流体に潤滑油を用いる際には、
作動流体の主成分は冷媒であるので、非極性油、極性油
のどちらであっても効果が得られる。しかし、粘性があ
り、回転機の絶縁部も隙間の空間に蓄積することもある
ために、好ましくは非極性化合物を主成分とする潤滑油
が効果が得られる。潤滑油は一般的な種類のものを使用
できるが、例えば、非極性油としては鉱油、ポリ−α−
オレフィン油、アルキルベンゼン油などとこれらの混合
油、有極性油としてはポリオールエステル油、ポリビニ
ルエーテル油、ポリアルキレングリコール油、ポリカー
ボネート油などとこれらの混合油、また非極性油と有極
性油の混合油などがある。
【0026】本発明のコンプレッサにおいて、好ましい
構成として、炭化水素化合物からなる冷媒と鉱油を潤滑
油としてなる作動流体と、比誘電率2.0〜2.8であ
るポリエステルフィルムを主体としてなる低誘電率プラ
スチックフィルムを回転機の界磁コイルのスロット絶縁
部に用いた構成がある。また、他のコンプレッサの構成
として、二酸化炭素を冷媒、鉱油を潤滑油とした作動流
体と、比誘電率2.0〜2.8であるフッ素系樹脂フィ
ルムを主体としてなる低誘電率プラスチックフィルムを
回転機の界磁コイルのスロット絶縁部に用いた構成があ
る。
【0027】次に、回転機の絶縁部について効果を説明
する。
【0028】本発明の絶縁部として、比誘電率1.2〜
3.0である低誘電率プラスチックフィルムを用いるこ
とで、優れた漏洩電流の低減を行うことができる。スロ
ット絶縁部に用いる際には、成形加工性を配慮した実用
的なフィルムを考えると比誘電率2.0〜2.8である
のが効果が得られる。
【0029】一般に、高周波化に対応してプラスチック
材料に求められる電気物性としては、低誘電率、低誘電
正接、高絶縁耐圧がある。これらのニーズは、電子・電
気機器に用いられる絶縁材料について以下のような関係
が成り立つことから、重要性が高まっている。図1、図
2を用いて回転機のスロット絶縁部を例として説明す
る。ここで、誘電率は周波数による分散があるが、少な
くとも60Hzから1MHzの周波数範囲で誘電率の平
均的な値を比較すれば良い。
【0030】プラスチックフィルムが交流機器の絶縁部
に用いられる場合には、その絶縁部で漏洩する電力損失
Plossは(数1)式に示すように周波数f、比誘電率ε
r 、誘電正接tan δの積に比例する。したがって、周波
数が高くなると電力損失が増加する。それを防ぐために
は、比誘電率を低く、誘電正接を小さくする必要があ
る。また、以下でも同様であるが、誘電率や誘電正接は
周波数によって値が異なる誘電分散を有するために使用
周波数範囲で変化が小さいことも必要である。
【0031】
【数1】
【0032】回転機の絶縁部の場合には、図1に示す一
般的なスロット絶縁部の断面模式図のような構成であ
り、電流の流れる界磁コイル2と鉄心部1との間にエナ
メルなどのコイル被覆絶縁部3と、さらにスペーサとし
ての効果も有するフィルム絶縁部4が設けられてなる。
この界磁コイル2と鉄心1との間の交流電流の漏洩に対
する等価回路は、図2のように示される。このときの漏
洩電流のインピーダンスZは、(数2)式のように示さ
れる。
【0033】
【数2】
【0034】ここで、j=√(ー1)、角周波数ω=2π
f、fは交流周波数、Z0、G0、C 0はそれぞれコイル
被覆絶縁部のインピーダンス、コンダクタンス、キャパ
シタンスであり、Z1、G1、C1はそれぞれスロット絶
縁のフィルム絶縁部のインピーダンス、コンダクタン
ス、キャパシタンスである。このインピーダンスZの大
きさの自乗値は、(数3)式に示される。
【0035】
【数3】
【0036】(数3)式では、スロット絶縁のフィルム
絶縁部の誘電正接 tanδ1=G1/ωC1が1より小さい
ときには、周波数一定、すなわちωが一定ならば、フィ
ルム絶縁部の誘電率ε1の値が大きくキャパシタンスC1
が大きいほど、インピーダンスZの大きさは単調減少す
る。したがって、一般にプラスチックフィルムの場合に
はtanδ<1の関係が成り立つため、フィルムの誘電率
が低いほど、また誘電正接が小さいほどインピーダンス
が大きくなり、回転機のスロット絶縁部における漏洩電
流が低下する。
【0037】また、高周波化の課題に限らず、プラスチ
ック材料の交流破壊電圧Ebdは実験的に(数4)式で表
される関係式が知られており、比誘電率が低く、誘電正
接が小さいものほど絶縁耐圧が高いことが知られてお
り、高周波化に伴う材料の低誘電率化は絶縁性の向上に
も効果が得られる取組みとなる。なお、(数4)式中の
A、Bは定数、ρv は体積抵抗率である。
【0038】
【数4】
【0039】上述のように、スロット絶縁部に用いる絶
縁フィルムとして、低誘電率の材料を選択すれば機器の
高周波化に伴う漏洩電流を低下することができる。しか
し、材料を選択する際に課題が存在する。すなわち、プ
ラスチック材料の誘電率について考えると、物質の誘電
率はその分子構造によって決定され、(数5)式のクラ
ジウス−モソッティの式で示される。
【0040】
【数5】
【0041】ここで、(数5)式中のaは、a=Pm /
Vm 、Pm はモル分極、Vm はモル比容であり、プラス
チック材料の分子構造中の各官能基の種類とその分極
率、分子の対称性で決定する。したがって、物質の誘電
率は固有の値として決まってしまう。ここで、分極率が
小さなC−F結合のみを有し、対称性が有るPTFEは
プラスチック材料の中では最も小さな誘電率の値を示す
が、PTFEでも誘電率は約2.1であり材料の選択に
おいて下限がある。加えて、耐熱性やスロット部へ組み
込むための成型加工性など他の特性も必要であるために
単純な材料の置き換えでは対応できない。
【0042】そこで、本発明では、回転機の絶縁部とし
て低誘電率プラスチックフィルムに、空孔を内含してな
るポリエステルフィルムを主体として用いることができ
る。ポリエステル樹脂以外としては、シンジオタクチッ
クポリスチレン、ハイインパクテッドポリスチレンなど
のポリスチレン樹脂、ナイロン6、ナイロン66などの
ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素系樹脂や、ポ
リエーテルイミド、ポリカーボネート、ポリフェニレン
オキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリ3フッ化塩
化エチレンなども同様な効果が得られる。従来より使用
されており、成形加工性が良好な芳香族ポリエステル樹
脂が、本発明において好ましく用いることができる。
【0043】例えば、従来より回転機の鉄心と界磁コイ
ルとのスロット絶縁部に用いられているポリエステル材
料を素材として選択し、スロット絶縁部を低誘電率化す
るために空孔を内含して構成されてなるポリエステルフ
ィルムを用いて回転機を構成する。この構成では、スロ
ット絶縁部のポリエステルフィルム中に、固体部分に比
較して誘電率の非常に小さい気体を有する空間部分が存
在するために、フィルムの誘電率はプラスチックのバル
クの誘電率より低下する。その関係は、近似的には(数
6)式で示される。
【0044】
【数6】
【0045】ここで、εr(f)は本発明で構成されたフィ
ルムの比誘電率、εr(g)は気体の存在する空間部分の気
体の比誘電率(空気では1)、εr(b)はプラスチック材
料のバルクの比誘電率である。また、Vg はプラスチッ
ク全体に対する気体の存在する空間部の容積比率であ
り、多孔質なプラスチックの場合には空孔率に相当す
る。例えば、PETでは通常約3.1のバルクの比誘電
率が、空隙部として孔径約20μmの気泡が均一に10
vol%形成されたPETフィルムでは約2.8とな
る。この多孔質なPETフィルムをスロット絶縁部に用
いることによって、誘電率の低減効果だけで回転機の交
流漏洩電流の約10%程度の低減効果が発揮される。
【0046】具体的なポリエステル樹脂としては、ポリ
エチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレンテ
レフタレート(PPT)、ポリブチレンテレフタレート
(PBT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)など
の芳香族ポリエステルや、耐熱性を向上させるための架
橋ポリエステルなど一般的なポリエステルフィルムを空
孔を内含するように形成されたものであればよい。
【0047】このフィルムにおいて、空孔の容積率が1
0〜95vol%であるのが好ましい。10vol%以
下では低誘電率化の効果が小さくなり、95vol%以
上ではフィルムとしての強度や成形加工性が劣るように
なってしまう。
【0048】本発明で用いるポリエステルフィルムの空
孔の大きさは、空間部による誘電率の低減ができれば任
意の大きさで良い。しかし、実際に用いるフィルムの厚
さが一般的には0.1μmから1mm位までの範囲、成
形加工性の観点から1μmから500μmが適してい
る。従って、均一に分布した空孔を形成することや、冷
媒や潤滑油などの作動流体の侵入を抑制する効果を考え
ると平均孔径が50μm以下、好ましくは空孔の平均孔
径が0.1〜10μmであるのが適している。空孔の形
態については、各空孔が連続的につながっている連通気
泡でも、独立な独立気泡でも良いが、液体中に含浸した
り、湿度の影響などを防ぐためには独立気泡である方が
よい。独立気泡は、独立気泡率で80%以上であること
が好ましい。
【0049】本発明に用いる空孔を内含してなるポリエ
ステルフィルムの製法については、耐熱性、成形加工
性、電気特性を満たせば様々な方法で作製されたものを
使用することができる。特に適した特性が得られる多孔
質構造とするためには、発泡剤や配向処理などによる一
般的な発泡技術を用いることができる。具体的な空孔形
成技術の例としては、(1)原料となるプラスチックに
発泡剤を含有し、それをフィルムに成形した後に、熱な
どエネルギーを加えることで発泡する方法、(2)原料
となるプラスチック、またはそのフィルムを発泡剤によ
って膨潤させておき、フィルムの形態において液体を気
化させて発泡する方法、(3)原料となるプラスチック
フィルムに、発泡ガスを吸収、溶解させておき、減圧、
または常圧での圧力の解放、または熱などエネルギーを
加えることによる気化などによって発泡する方法、
(4)原料となるプラスチックに発泡核を含有し、それ
をフィルム成形時、または成形後に、延伸など配向処理
を行うことで空孔を形成する方法、などがある。これら
以外にも、プラスチックに機械的に気体を混入する方法
や、プラスチックに他の空孔形成用の材料を混入してお
き、それを溶剤によって除去する方法など様々な方法が
ある。また、発泡の際に用いる発泡ガスとしては、水、
低沸点の有機化合物などを用いることができるが、他に
はヘリウム、アルゴン、キセノンなどの不活性ガス、窒
素、酸素、空気、二酸化炭素などの気体を用いることが
できる。特に二酸化炭素は、プラスチックに対して反応
性がなくプラスチックに対する浸透性が高いために、高
圧液体状態で容易に含浸でき、また超臨界流体状態で十
分にプラスチックに溶解することができるために好まし
く、常温常圧状態でも比較的吸収量が多く発泡制御を行
いやすいために適している。
【0050】さらに、本発明では、回転機の絶縁部とし
て低誘電率プラスチックフィルムに、フッ素系樹脂フィ
ルムを主体として用いることができる。フッ素系樹脂
は、その分子構造に分極率が小さな結合としてC−F結
合があるために低い誘電率を示す。
【0051】具体的なフッ素系樹脂としては、テトラフ
ルオロエチレン(TFE)のホモポリマーであるポリテ
トラフルオロエチレン(PTFE)、TFEとパーフル
オロアルキルビニルエーテルを共重合したポリマーであ
るポリテトラフルオロエチレンーパーフルオロアルキル
ビニル共重合体(PFA)、TFEとヘキサフルオロプ
ロピレンの共重合ポリマーであるポリテトラフルオロエ
チレンーポリヘキサフルオロプロピレン共重合体(FE
P)、TFEとエチレンの交互共重合ポリマーであるポ
リテトラフルオロエチレンーエチレン共重合体(ETF
E)、三フッ化塩化エチレンのホモポリマーであるポリ
クロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、フッ化ビ
ニリデンのホモポリマーであるポリフッ化ビニリデン
(PVDF)、ポリトリフルオロエチレンーエチレン共
重合体(ECTFE)、ポリフッ化ビニル(PVF)、
パーフルオロアルケニルビニルエーテルの環化重合ポリ
マー(CYTOP、旭硝子製品名)など汎用に上市され
ているフッ素を有する樹脂を用いることができる。
【0052】フッ素系樹脂を単独で絶縁部に利用するこ
とができるが、他の樹脂と複合化しても良い。例えば、
従来より回転機の鉄心と界磁コイルとのスロット絶縁部
に用いられているポリエステルをベースのフィルムとし
て、ポリエステル樹脂とフッ素系樹脂とを複合化して構
成し、ポリエステルフィルムとフッ素化樹脂フィルムと
を多層化する方法とポリエステルフィルムにフッ素化樹
脂を分散する方法などがある。
【0053】ポリエステルフィルムとフッ素系樹脂フィ
ルムとを多層化し複合フィルムの誘電率は、ポリエステ
ルの誘電率より低誘電率のフッ素系樹脂によって低誘電
率化して(数7)式で示される。
【0054】
【数7】
【0055】ここで、εfは本発明で構成されたフッ素
系樹脂とポリエステルフィルムを多層化した複合フィル
ムの誘電率、ε(F)、dFはそれぞれフッ素系樹脂の誘電
率と多層化した全厚さ、ε(E)、dEはそれぞれポリエス
テル樹脂の誘電率と多層化した全厚さである。この多層
化による複合フィルムを用いることで、従来比較的低誘
電率ではあるがスロット絶縁部へのフィルムの挿入の際
に必要な成形加工性を有していなかったフッ素系樹脂も
ポリエステルフィルムと共に同程度の成形加工性でスロ
ット絶縁部を形成することができるようになる。
【0056】特に、ポリエステルフィルムで、フッ素系
樹脂フィルムを挟み込むか、両者を交互に積層すること
で優れた効果が得られる。また、両者をラミネートする
ことでさらに安定な成形加工性が得られる。複合化する
には、ただ重ねあわせて多層化してなるが、両者を密着
させる方法としては、耐熱性のある接着層を介してラミ
ネートしても良いし、合わせて熱を加えて溶融押出しの
ようにラミネートして構成しても良い。また、実際に用
いるフィルムの厚さとしては、一般的には0.1μmか
ら1mm位までの範囲のものが適用できる。しかし、全
体の厚さとして100μmから500μmとして使用す
るのが好ましい。多層化した際に成型加工性の得られる
ようにするには、フッ素系樹脂フィルムでは1μmから
100μmの範囲が適しており、全体厚さ調整、成形加
工性の付与、および所望の誘電率などからポリエステル
フィルムの厚さを調整して用いる。
【0057】また、ポリエステルフィルムにフッ素系樹
脂を分散した複合フィルムの誘電率は、フッ素系樹脂に
よって低誘電率化する。この構成では、スロット絶縁部
のポリエステルフィルム中に、誘電率の小さいフッ素系
樹脂部分が存在するために、フィルム全体の誘電率はポ
リエステルフィルムのみのバルクの誘電率より低下す
る。その関係は、近似的には(数8)式で示される。
【0058】
【数8】
【0059】ここで、εfは本発明で構成されたポリエ
ステルフィルムにフッ素系樹脂を分散した複合フィルム
の誘電率、ε(F)は分散したフッ素系樹脂の誘電率、ε
(E)はポリエステル樹脂の誘電率である。また、VF は
フィルム全体に対する分散したフッ素化樹脂の占める部
分の容積比率である。
【0060】また、複合化されるポリエステル樹脂とフ
ッ素系樹脂の少なくともどちらかが多孔質構造であれ
ば、さらにフィルムの低誘電率化が得られ、スロット絶
縁部での電力損失の少ない回転機を構成することができ
る。このとき、多孔質構造は独立気泡を有する発泡構造
体であれば、回転機を冷媒液や油液に含浸して使用する
際などに液の侵入を防ぐために効果が発揮できる。
【0061】さらに、本発明では、低誘電率プラスチッ
クフィルムとして、低誘電率の基体フィルムとこの基体
フィルムの誘電率より高い誘電率を有する補助フィルム
との積層複合フィルムを用いるのは、成形加工性を向上
できることから適している。この構成は、前述のポリエ
ステル樹脂フィルムとフッ素系樹脂フィルムの積層フィ
ルムや、容積率が10vol%以上の空孔を有する多孔
質なポリエステルフィルムと、空孔を内含しないポリエ
ステルフィルムあるいは空孔の容積率が10vol%以
下のポリエステルフィルムとを多層化したフィルムなど
がある。この構成によって高周波での漏洩電流の低減効
果が十分に発揮される。さらに、フィルムの側面部を塞
いでおくことも空隙部への液体物質の浸透に対してより
効果がある。
【0062】補助フィルムの材質としては、ポリエステ
ル樹脂、シンジオタクチックポリスチレン、ハイインパ
クテッドポリスチレンなどのポリスチレン樹脂、ナイロ
ン6、ナイロン66などのポリアミド樹脂、ポリイミド
樹脂、フッ素系樹脂や、ポリエーテルイミド、ポリカー
ボネート、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンス
ルフィド、ポリ3フッ化塩化エチレンなどが適用でき
る。
【0063】また、空孔を有さないかあるいは空孔率が
10vol%以下のフィルム部は多層化構造だけでな
く、フィルムに形成されるスキン層でも良い。この層
は、空孔形成時にフィルム両面を平滑な平面の治具で挟
んで作製することで空孔径が傾斜配置したスキンフィル
ム層が形成される方法を適用できる。
【0064】また、これら本発明の回転機のスロット絶
縁部には、上記のフィルムを複数枚多層化して用いても
良い。
【0065】また、本発明のフィルム部材の構成として
は、空隙を有するポリエステル部材を用いることができ
る。例えば、耐熱性100℃以上のポリエステル繊維か
らなる織物を空隙形成部材として用いることができる。
フィルム形態とするためには、通常の空隙部を含まない
ポリエステルフィルムで多層化し挟み込むなどして空隙
を形成することができる。こうすることで、鉄心部や界
磁コイルとの密着性に優れ、絶縁性が高く、成形加工性
に優れた耐熱温度が高いスロット絶縁部が得られる。こ
のような部材としては、スクリーン印刷用のポリエステ
ルメッシュのようなプラスチック繊維からなる織物など
を用いることができるが、他にはエンボス加工などで凹
凸を形成して空隙を形成したポリエステルフィルム、プ
ラスチック粒子の充填構造、ハニカム構造、波形構造、
ジグザグ構造など両面を挟むポリエステルフィルムを支
持体として空間を維持できる構造であればよい。
【0066】本発明の冷媒システム装置では、本発明の
コンプレッサに配管、熱交換機、膨張弁またはキャピラ
リなど組合わせてシステム構成したものである。システ
ム装置の作動によって、コンプレッサ内の作動流体の雰
囲気は、圧力、温度、冷媒量、潤滑油量、構成比などが
変化するが、あらゆる動作モードにおいて漏洩電流の低
下の効果が得られる。
【0067】
【実施例】(実施例1)空孔の容積率30vol%のポ
リエチレンテレフタレート(PET)の多孔質なポリエ
ステルフィルムをスロット絶縁部のフィルム絶縁とした
回転機、作動流体の冷媒、潤滑油としてそれぞれプロパ
ンと鉱油を用いたコンプレッサに、コンデンサ、膨張
弁、蒸発器を配管で接続した冷媒システム装置を構成し
た。
【0068】このとき、フィルムの厚みは350μmで
あり、空孔の孔径は約5μmから約50μmの範囲であ
ったが、平均孔径は約10μmであった。また、周波数
60Hzから100kHzの領域の平均的なフィルムの
比誘電率は約2.5であった。
【0069】この冷媒システム装置を動作したときの装
置と接地間の漏洩電流を測定して評価した。
【0070】漏洩電流の低減効果を調べるために、比較
として、回転機のフィルム絶縁に空孔のないPETフィ
ルム(フィルムの厚みは350μm、比誘電率約3.
2)を用い、作動流体の冷媒、潤滑油としてそれぞれ
1,1,1,2−テトラフルオロエチレン(HFC13
4a)、ポリオールエステル油を用いた他は同じ構成の
冷媒システム装置を基準システムとして、同条件で運転
して漏洩電流を測定して評価、比較した。
【0071】基準システムの漏洩電流100に対して、
本実施例の構成では漏洩電流は約80に低減しており、
約20%の低減効果が得られた。
【0072】(比較例1)実施例1と同じ低誘電率フィ
ルムをスロット絶縁部のフィルム絶縁とした回転機、作
動流体の冷媒と潤滑油としてそれぞれHFC134a、
ポリオールエステル油を用いた他は、実施例1と同様に
構成した冷媒システム装置を同条件で運転し、装置と接
地間の漏洩電流を測定して評価した。
【0073】比較のための基準システムの漏洩電流10
0に対して、本比較例の構成では漏洩電流は約95に低
減していたが、約5%の低減効果しか得られなかった。
このことは、低誘電率フィルムの効果があるが、作動流
体の影響で十分にその効果が発揮されていないことが考
えられる。
【0074】(実施例2)平均厚さ約120μmのフィ
ルムを3枚重ねて積層して合計厚みを約360μmにし
たポリテトラフルオロエチレン積層フィルムをスロット
絶縁部のフィルム絶縁とした回転機、作動流体の冷媒と
潤滑油としてそれぞれ二酸化炭素と鉱油を用いた他は、
実施例1と同様に構成した冷媒システム装置を同条件で
運転し、装置と接地間の漏洩電流を測定して評価した。
【0075】このとき、周波数60Hzから100kH
zの領域のフィルムの比誘電率は約2.1であった。
【0076】比較のための基準システムの漏洩電流10
0に対して、本実施例の構成では漏洩電流は約65に低
減しており、約35%の低減効果が得られた。
【0077】(実施例3)フィルム厚さ250μmであ
って、比誘電率が測定周波数10kHzにおいて約2.
5になる空孔率20vol%の多孔質なポリエチレンナ
フタレート(PEN)フィルムを、フィルム厚さ10μ
mのPETフィルムで2枚で挟み、ラミネートした多層
フィルムを回転機のフィルム絶縁に用いた。このときの
多層フィルムの比誘電率は約2.7が得られた。
【0078】このフィルムをスロット絶縁部のフィルム
絶縁とした回転機、作動流体の冷媒と潤滑油としてそれ
ぞれイソブタン、鉱油を用いた他は実施例1と同様に冷
媒システム装置を構成して、同条件で運転し、その装置
と接地間の漏洩電流を測定した。このとき比較のための
基準システムに対して漏洩電流が約88であり、約12
%の漏洩電流の低減効果が得られた。
【0079】(実施例4)フィルム厚さ30μm、誘電
率2.9のPENフィルム5枚を用いて、フィルム厚さ
20μm、誘電率2.6のポリテトラフルオロエチレン
ーエチレン共重合体(ETFE)フィルム4枚を交互に
挟んで複合化した多層フィルムを回転機のフィルム絶縁
に用いた。このとき全フィルム厚さ230μmであり、
測定周波数1kHzで比誘電率は約2.8であった。な
お、この多層フィルム化によって、回転機を製造する際
の加工時に極端なETFEフィルムの破断は生じなかっ
た。
【0080】この回転機と、作動流体の冷媒と潤滑油と
してそれぞれ二酸化炭素、鉱油とアルキルベンゼン油の
混合油を用いた他は、実施例1と同様に構成した冷媒シ
ステム装置を同条件で運転し、装置と接地間の漏洩電流
を測定して評価した。
【0081】比較のための基準システムの漏洩電流10
0に対して、本実施例の構成では漏洩電流は約90に低
減しており、約10%の低減効果が得られた。
【0082】(実施例5)発泡核剤を充填したPETフ
ィルムを2軸延伸することで、フィルム厚さ350μ
m、空孔容積率20vol%のポリエステルフィルムを
用いた。このとき、このフィルムの比誘電率は測定周波
数1kHzで約2.8であった。このフィルムを用いた
回転機と、作動流体の冷媒と潤滑油としてそれぞれプロ
パン、ポリカーボネート油を用いた他は、実施例1と同
様に構成した冷媒システム装置を同条件で運転し、装置
と接地間の漏洩電流を測定して評価した。
【0083】比較のための基準システムの漏洩電流10
0に対して、本実施例の構成では漏洩電流は約90に低
減しており、約10%の低減効果が得られた。
【0084】
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明のコンプレッサおよびそれを用いた冷媒システム
装置は、空孔を内含した低誘電率プラスチックフィルム
を回転機の絶縁部に用いることに加えて、非極性な作動
流体を用いることによって、コンプレッサの交流成分の
漏洩電流を絶縁性能を維持しながら効果的に低減するこ
とができ、システム装置としての漏洩電流を低減するこ
とができる。これによって、電力損失の低減を行うと共
に、安全性、信頼性の高い冷媒システム装置を提供する
ことができる。
【0085】本発明によって、今後、電気・電子機器の
高周波化に対応して、省エネルギーなど効率化をさらに
進めることが可能になるとともに、小型化、低コスト化
にも貢献でき、本発明は工業的価値の大なるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のコンプレッサに用いる回転機における
スロット絶縁部の構成を示す断面模式図
【図2】本発明のコンプレッサに用いる回転機における
スロット絶縁部での電気的漏洩の等価回路図
【符号の説明】 1 鉄心部 2 界磁コイル 3 界磁コイルの被覆絶縁部 4 スロット絶縁のフィルム絶縁部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3H003 AB06 AC03 AD03 BD02 CE03 CF01 CF05 5G305 AA20 AB10 BA18 BA25 CA11 CA38 5H604 BB01 BB09 BB14 CC01 CC04 CC15 DA17 DA19 DA21 DA24 DB26 DB28 DB30 PB03 PE02 PE03

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非極性冷媒を作動流体とし、比誘電率
    1.2〜3.0である低誘電率プラスチックフィルムを
    回転機の絶縁部に用いてなることを特徴とするコンプレ
    ッサ。
  2. 【請求項2】 非極性冷媒が炭化水素化合物を主成分と
    してなり、プロパン、イソブタンの少なくとも何れかを
    成分としてなる請求項1記載のコンプレッサ。
  3. 【請求項3】 非極性冷媒が二酸化炭素である請求項1
    記載のコンプレッサ。
  4. 【請求項4】 作動流体に潤滑油を含み、潤滑油として
    非極性油を用いてなる請求項1、2または3のいずれか
    に記載のコンプレッサ。
  5. 【請求項5】 非極性油が鉱油である請求項4記載のコ
    ンプレッサ。
  6. 【請求項6】 低誘電率プラスチックフィルムが空孔を
    内含してなるポリエステルフィルムを主体としてなる請
    求項1記載のコンプレッサ。
  7. 【請求項7】 空孔の容積率が10〜95vol%であ
    る請求項6記載のコンプレッサ。
  8. 【請求項8】 空孔の平均孔径が0.1〜10μmであ
    る請求項7記載のコンプレッサ。
  9. 【請求項9】 低誘電率プラスチックフィルムがフッ素
    系樹脂フィルムを主体としてなる請求項1記載のコンプ
    レッサ。
  10. 【請求項10】 低誘電率プラスチックフィルムが低誘
    電率の基体フィルムと前記基体フィルムより高い誘電率
    を有する補助フィルムとの積層複合フィルムである請求
    項6または9記載のコンプレッサ。
  11. 【請求項11】 低誘電率プラスチックフィルムの比誘
    電率が2.0〜2.8である請求項6、9または10の
    いずれかに記載のコンプレッサ。
  12. 【請求項12】 低誘電率プラスチックフィルムを回転
    機の界磁コイルのスロット絶縁部に用いてなる請求項1
    記載のコンプレッサ。
  13. 【請求項13】 請求項1記載のコンプレッサを用いて
    構成されてなることを特徴とする冷媒システム装置。
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