JP2004270668A - 密閉型圧縮機 - Google Patents
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Abstract
【課題】電動機の種類によっては、電動機の固定子および回転子部分で冷媒ガスの流れの拘束が十分に行えていない密閉型圧縮機があり、このような密閉型圧縮機においては、冷媒ガスとオイルの気液分離効果が低下しオイル吐出量が増加していた。
【課題手段】回転子３ｂに回転子上部室３３と回転子下部室３５を連通させるような回転子通路３６を設けるとともに、固定子３ａに固定子の上部と下部とを連通させる固定子連通路７２を設け、固定子または固定子と密閉容器との間に設けられた固定子通路７２と固定子連通路３７とを隔てる隔離壁７３を固定子上部に設ける。
【選択図】 図１
【課題手段】回転子３ｂに回転子上部室３３と回転子下部室３５を連通させるような回転子通路３６を設けるとともに、固定子３ａに固定子の上部と下部とを連通させる固定子連通路７２を設け、固定子または固定子と密閉容器との間に設けられた固定子通路７２と固定子連通路３７とを隔てる隔離壁７３を固定子上部に設ける。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、業務用または家庭用、あるいは乗り物用の冷凍空調、あるいは冷蔵庫などに用いられる密閉型圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の密閉型圧縮機は、本実施の形態に係る密閉型のスクロール圧縮機を示す図１を参照して、密閉容器１内に圧縮機構２、この圧縮機構２の下方に設けた圧縮機構２を駆動するための電動機３と、この電動機３の回転力を圧縮機構２に伝達するためのクランク軸４とを備え、密閉容器１内の下部に設けたオイル溜め２０のオイル６をクランク軸４を通じてクランク軸４の軸受部６６や圧縮機構２の摺動部に供給する給油機構７とを備えている。
【０００３】
これによって、オイル６は給油機構７によって重力に逆らって軸受部６６や圧縮機構２の摺動部に強制給油されて、円滑な動作を確保しながら、圧縮機構２で圧縮した冷媒ガスを密閉容器１内の電動機３の部分を通して電動機３を冷却した後密閉容器１外に吐出するようにしており、前記軸受部６６や圧縮機構２の摺動部に供給した後のオイルが供給圧や重力によって下方に移動しオイル溜め２０に自然回収されるようにすることができる。しかし、冷媒ガスは常時オイルと接触してこれを随伴させ、密閉容器から冷凍サイクルに供給される際にオイルを持ち込んでしまい、冷凍サイクル中での配管圧力損失や凝縮器や蒸発器などの熱交換器での熱交換効率の低下をもたらす問題がある。
これを解消するのに従来、圧縮機構から密閉容器内に吐出した冷媒ガスが電動機を通ってそれを冷却しながら密閉容器外に吐出されるまでの冷媒ガスの通路を、オイルの衝突分離や遠心分離が繰り返し生じるように設計して、密閉容器外に吐出される冷媒ガスにオイルが随伴しないように工夫したり、圧縮機構２から吐出されるガスが、圧縮機構上部の容器内吐出室３１、この容器内吐出室３１から圧縮機構２の下部に連通させる圧縮機構連通路３２、この圧縮機構連通路３２から回転子上部室３３まで続くように通路カバーで囲われた連絡路３４、回転子上部室３３と回転子下部室３５を連通させるように回転子３ｂに設けた回転子通路３６、回転子下部室３５、を順次経て電動機下に至り、さらに固定子３ａの下部と上部とを連通させるように固定子３ａまたは固定子３ａと密閉容器１との間に設けられた固定子通路３７を通って連絡路３４外まわりの固定子上部室３８に抜けた後、密閉容器１の固定子上部室３８の位置以上の部分に設けられた外部吐出口３９を通って密閉容器１外に吐出されるようにする容器内ガス通路を設けたりしている。（例えば特許文献１参照）
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２８０２５２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術においては圧縮機構部からの連絡路、電動機の回転子および固定子を用いてガスを効果的に拘束してガスとオイルの気液分離を行っていた。しかしながら、電動機の種類によってはガスの拘束が必ずしも十分に行なえていない状況であった。
【０００６】
例えば、高効率化や低コスト化を目的とする集中巻き型の電動機においては、電動機の固定子部の巻線量は減少する傾向にあり巻線間の隙間が増加する。この隙間は当然、冷媒通路として作用し、冷媒通路が増加してしまう結果となる。冷媒通路が増加すればガスの拘束も困難となり十分に行なえず、結果的にガスとオイルの気液分離効果が低下する傾向が現れていた。
【０００７】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、電動機の固定子および回転子部分でガスの流れの拘束が困難な密閉型圧縮機においても、ガスおよびオイルをほぼ拘束して十分に気液分離されたガスを吐出することができる密閉型圧縮機を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、回転子に回転子上部室と回転子下部室を連通させるような回転子通路を設けるとともに、固定子に固定子の上部と下部とを連通させる固定子連通路を設け、固定子上部に固定子通路と固定子連通路の隔離壁を設けたものである。
【０００９】
上記構成において、電動機の回転子および固定子部分におけるガスの拘束力を高め、ガスとオイルの気液分離効果を高めることができる。
【００１０】
また、本発明は、前記隔離壁が前記通路カバーとほぼ接するか、あるいは接近してシール部を構成し、回転子上部室を構成したものである。
【００１１】
上記構成において、シール部によりガスの拘束力がさらに高められ、ガスとオイルの気液分離効果をより一層高めることができる。
【００１２】
また、本発明は、電動機の固定子絶縁体と前記隔離壁が一体で構成されたものである。
【００１３】
上記構成において、隔離壁は電動機の固定子と別部品として構成されることはなくなり、部品点数の削減、部品コスト削減、部品の信頼性向上、部品の組立て工程の削減などを実現することができる。
【００１４】
また、本発明は、固定子下部に前記固定子連通路からの吐出ガスを衝突させる衝突板を設ける構成としたものである。
【００１５】
上記構成において、前記固定子連通路を通過したオイルを含むガスの衝突回数が増加し気液分離作用が促進されるとともに、前記固定子連通路から噴出されるガスが直接に密閉容器下部のオイル溜めに到達するのを防止することができ、オイル溜めのオイルが吐出ガスの流れに随伴されることを抑制することができる。
【００１６】
また、本発明は、固定子絶縁体と前記衝突体が一体で構成される構成としたものである。
【００１７】
上記構成において、衝突体が電動機の固定子と別部品として構成されることはなくなり、部品点数の削減、部品コスト削減、部品の信頼性向上、部品の組立て工程の削減などを実現することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係わる縦型でスクロール式の圧縮機構を内蔵した冷凍サイクル用の密閉型圧縮機の場合の一例であり、圧縮対象は冷媒ガスである。しかし、本発明はこれに限られることはなく、圧縮機構をそれを駆動する電動機とともに密閉容器内に内蔵したガス一般を対象として圧縮し、圧縮機構が密閉容器内を上下に仕切り、その下部に電動機を収容する密閉型圧縮機であればその全般に適用して有効であり、本発明の範疇に属する。
【００２０】
図１に示すように、密閉容器１内に溶接や焼き嵌めなどして固定したクランク軸４の主軸受部材１１と、この主軸受部材１１上にボルト止めした固定スクロール１２との間に、固定スクロール１２と噛み合う旋回スクロール１３を挟み込んでスクロール式の圧縮機構２を構成し、旋回スクロール１３と主軸受部材１１との間に旋回スクロール１３の自転を防止して円軌道運動するように案内するオルダムリングなどによる自転規制機構１４を設けて、クランク軸４の上端にある主軸部４ａにて旋回スクロール１３を偏心駆動することにより旋回スクロール１３を円軌道運動させ、これにより固定スクロール１２と旋回スクロール１３との間に形成している圧縮室１５が外周側から中央部に移動しながら小さくなるのを利用して、密閉容器１外に通じた吸入パイプ１６および固定スクロール１２の外周部の吸入口１７から冷媒ガスを吸入して圧縮していき所定圧以上になった冷媒ガスは固定スクロール１２の中央部の吐出口１８からリード弁１９を押し開いて密閉容器１内に吐出させることを繰り返す。
【００２１】
クランク軸４の下端は密閉容器１の下端部のオイル溜め２０に達して、密閉容器１内に溶接や焼き嵌めして固定された副軸受部材２１により軸受され、安定に回転することができる。電動機３は主軸受部材１１と副軸受部材２１との間に位置して、密閉容器１に溶接や焼き嵌めなどして固定された固定子３ａと、クランク軸４の途中の外まわりに一体に結合された回転子３ｂとで構成され、回転子３ｂの上下端面の外周部分にはピン２２により止め付けられたバランスウエイト２３、２４が設けられ、これにより回転子３ｂおよびクランク軸４が安定して回転し、旋回スクロール１３を安定して円軌道運動させることができる。
【００２２】
給油機構７はクランク軸４の下端で駆動されるポンプ２５によってオイル溜め２０内のオイル６をクランク軸４を通縦しているオイル供給穴２６を通じて圧縮機構２の各部の軸受部６６や圧縮機構２の各摺動部に供給する。供給後のオイル６は供給圧や重力によって逃げ場を求めるようにして軸受部６６を通じ主軸受部材１１の下に流出して滴下し、最終的にオイル溜め２０に回収される。
【００２３】
しかしながら実際には、圧縮機構２から吐出される破線矢印で示す冷媒ガス２７には圧縮機構２内で接触したオイル６を随伴させていたり、主軸受部材１１の下に滴下してくる供給後のオイル６を飛散させて随伴させたりしていて、従来これを十分に分離できず密閉容器１外に吐出する冷媒ガスとともにオイルも吐出されてしまう問題があり、それを防止するために以下のような構成をとっている。
【００２４】
圧縮機構２から吐出される冷媒ガス２７が、圧縮機構２の上部の容器内吐出室３１、この容器内吐出室３１と圧縮機構２の下部を連通させる圧縮機構連通路３２、この圧縮機構連通路３２から回転子上部室３３に続く連絡路３４、回転子上部室３３と回転子下部室３５を連通させるように回転子３ｂに設けた回転子通路３６、固定子上部室７１と回転子下部室３５を含む電動機３下部とを連通させるように固定試子３ａに設けた固定子連通路７２、回転子下部室３５、を順次経て電動機３の下に至り、さらに固定子３ａの下部と上部とを連通させるように固定子３ａまたは固定子３ａと密閉容器１との間に設けられた固定子通路３７を通って前記連絡路３４の外まわりの固定子上部室３８に抜けた後、密閉容器１の固定子上部室３８の位置以上の部分に設けられた外部吐出口３９を通って密閉容器１外に吐出されるようにする容器内ガス通路Ａを設けてある。
【００２５】
このような容器内ガス通路Ａの容器内吐出室３１と、圧縮機構連通路３２とは、圧縮機構２およびその軸受部６６の外回りに位置して、圧縮機構２から吐出される冷媒ガス２７を一括して圧縮機構２の下部の連絡路３４に吐出させる。続いて連絡路３４は吐出されてきた冷媒ガス２７を回転子上部室３３、固定子上部室７１に導く。ここには、固定子３ａ上部に固定子通路３７と固定子連通路７２の隔離壁７３が設けられている。この隔離壁７３が設けられているため、冷媒ガス２７は同一方向に効果的に拘束されることとなる。隔離壁７３がない場合、冷媒ガス２７は回転子通路３６と固定子連通路７２だけではなく、固定子３ａの巻き線７５の隙間から密閉容器１の内周に漏れ出すこととなる。この場合、固定子通路３７を上昇してきた冷媒ガス２７と合流して気液分離が完全ではない冷媒ガス２７が密閉容器１外に吐出されることが発生する。隔離壁７３はこよのうな不具合を防止しつつ効果的に冷媒ガス２７を誘導する役割をはたしている。上記の様に誘導された冷媒ガス２７の一部は、回転子３ｂおよびバランスウエイト２３の回転による影響で緩く旋回する状態で回転子通路３６内に進入させて下方に通りぬけ、オイル６を分離する分離板６１に強く衝突して、随伴しているオイル６を効果的に分離し、またオイル６のミストを液滴化しかつ成長させて、分離板６１と回転子３ｂの下端との間の空間の円周上の少なくとも一部が側方へ開口していることにより遠心分離作用が働き、オイル６の分離効果を高めている。また、残りの冷媒ガス２７は、オイル６を効果的に分離して固定子通路３７を上昇してきた冷媒ガス２７と固定子３ａの上部に設けられた固定子通路３７と固定子連通路７２の隔離壁７３により効果的に隔てられて、固定子連通路７２に導かれる。固定子連通路７２に導かれた冷媒ガス２７は固定子３ａで発生した熱を効果的に冷却する作用を併せ持ち、電動機３の効率を向上させる効果もある。したがって回転子通路３６だけを設けた電動機より、回転子通路３６と固定子連通路７２を併設した電動機３の方がより高効率化を果たすことが可能である。
【００２６】
以上のようにしてオイル６を分離された冷媒ガス２７は、固定子通路３７を通って軸受部６６まわりにある連絡路３４のさらに外まわりの固定子上部室３８に達して、圧縮機構２に設けられた圧縮機構上昇通路４３を経て、密閉容器１の固定子上部室３８の位置以上の部分にある外部吐出口３９から密閉容器１外に吐出するので、オイル６を随伴している冷媒ガス２７と接触することなくオイルが十分に分離された状態で密閉容器１外に吐出して冷凍サイクルに供給することができる。従って、冷凍サイクル中での配管圧力損失や凝縮器、蒸発器などの熱交換器での熱交換効率の低下を防止することができる。しかも、既述のように圧縮機構２から吐出された冷媒ガス２７は回転子通路３６および固定子連通路７２および固定子通路３７を通るので、電動機３を効率よく冷却することができる。
【００２７】
外部吐出口３９は密閉容器１の固定子上部室３８に設けられてもよいが、外部吐出口３９を図示するように密閉容器１の圧縮機構２の上の圧縮機構上部室４２に設け、この圧縮機構上部室４２と固定子上部室３８とを連通させるように圧縮機構２または圧縮機構２と密閉容器１との間に圧縮機構上昇連通路４３を設けていることにより、冷媒ガス２７が固定子上部室３８から圧縮機構上昇連通路４３に入る際に圧縮機構２部との間での衝突により、冷媒ガス２７中になお残存しているオイル６をさらに分離することができるので、オイル６の分離効果をさらに高めることができる。
【００２８】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２に係わる縦型でスクロール式の圧縮機構を内蔵した冷凍サイクル用の密閉型圧縮機の場合の要部拡大縦断面図の一例である。
【００２９】
連絡路３４は冷媒ガス２７の流路を決められれば開放型でもよいが、本実施の形態では図に示すように通路カバー５１で囲って形成してある。これにより、連絡路３４が圧縮機構２の下部に吐出された冷媒ガス２７を確実に拘束して回転子通路３６および固定子連通路７２に導きやすくなるので、吐出冷媒ガス２７の拘束性が増し気液分離の効果が高まりオイルを効率よく分離することが出来る。前述のように、冷媒ガス２７が固定子３ａの巻き線７５の隙間から漏れ出すことは隔離壁７３により防止することは出来るが、隔離壁７３と通路カバー５１間からの漏れは防止することは難しい。しかしながら図２のように隔離壁７２が通路カバー５１とほぼ接するか、あるいは接近してシール部を構成することにより隔離壁７３と通路カバー５１間からの漏れを防止することができる。また、隔離壁７２と通路カバー５１間のシールは巻き線７５と通路カバー５１間とのシールより形状的にもシール性能を向上させることが可能であり、より高いシール効果を実現することが出来る。
【００３０】
この実施の形態によれば、冷媒ガス２７の拘束性をさらに高めることができ、オイル６の分離効果を高めることができる。さらに回転子通路３６と固定子連通路７２へ確実に冷媒ガス２７を誘導することができ、電動機３の冷却効果も高めることができる。
【００３１】
（実施の形態３）
隔離壁７２は電動機３と別部品で構成することが一般的に考えられるが、こうした場合には部品点数が増加するばかりではなく、組立性が低下したりコストアップにつながることが想定できる。しかしながら電動機３の固定子３ａの絶縁体と一体で構成することによりこの問題は解決することが可能であり、いたってシンプルな構成を実現できる。電動機３の固定子３ａの絶縁体としては樹脂製のフィルムが用いられていることが多いが、集中巻き型の電動機３の場合は絶縁体として成型された樹脂材が用いられることも少なくない。こうした樹脂成型材の絶縁体の場合は、隔離壁７２と一体で構成することは比較的容易であり、コストメリットも高い。隔離壁７２が通路カバー５１とシール部を構成する場合においては、隔離壁７２の形状が複雑になることがあるが、そうした場合は複数の部材を組み合わせてもよい。
【００３２】
この実施の形態によれば、隔離壁７２は電動機３の固定子３ａと別部品として構成されることはなくなり、部品点数の削減、部品コスト削減、部品の信頼性向上、部品の組立て工程の削減などを実現することができ、製造面で優位なガスとオイルの気液分離効果を高めた圧縮機を提供することができる。
【００３３】
（実施の形態４）
図３は本発明の実施の形態４に係わる縦型でスクロール式の圧縮機構を内蔵した冷凍サイクル用の密閉型圧縮機の場合の要部拡大縦断面図の一例である。
【００３４】
回転子通路３６を通り抜けた冷媒ガス２７は前述のように分離板６１に強く衝突して、随伴しているオイル６を効果的に分離しているが、固定子連通路７２を通り抜けた冷媒ガス２７は直接に密閉容器１下部のオイル溜め２０に到達する可能性がある。しかしながら図３に示すように固定子３ａの下部に固定子連通路７２から噴出する冷媒ガス２７を衝突させる衝突体７４を構成することにより、冷媒ガス２７が直接密閉容器１下部のオイル溜め２０に到達するすることを防止することが出来る。さらに、回転子通路３６を通り抜け分離板６１に衝突し回転子３ｂの回転により外周方向に噴出した冷媒ガス２７が、衝突体７４に再度衝突する構成をとることも可能である。また隔離壁７２と併用した場合は、密閉容器１の内壁と隔離壁７２および衝突体７４との間の空間を固定子通路３７に連続する通路として作用させることができ、冷媒ガス２７の拘束性をより高めることができる。
【００３５】
この実施の形態によれば、固定子連通路７２および回転子通路３６を通過したオイル６を含む冷媒ガス２７の衝突回数が増加し気液分離作用が促進されるとともに、固定子連通路７２から噴出される冷媒ガス２７が直接に密閉容器１下部のオイル溜め２０に到達するのを防止することができ、オイル溜めのオイルが吐出ガスの流れに随伴されることを抑制することができる。
【００３６】
（実施の形態５）
実施の形態３で隔離壁７２については前述しているが、衝突体７４も電動機３の固定子３ａの絶縁体と一体で構成することにより、部品点数の増加、組立性の低下、コストアップ等の問題を解決することが可能である。
【００３７】
この実施の形態によれば、効果の高い隔離壁７２および衝突体７４を固定子３ａに構成しても、必要部品点数は最小限に抑えることができ、安価でかつオイル６の気液分離性能が高い圧縮機を提供することができる。
【００３８】
【発明の効果】
上記から明らかなように、本発明は、回転子に回転子上部室と回転子下部室を連通させるような回転子通路を設けるとともに、固定子に固定子の上部と下部とを連通させる固定子連通路を設け、固定子上部に固定子通路と固定子連通路の隔離壁を設ける構成としたもので、この構成によれば、電動機の回転子および固定子部分におけるガスの拘束力を高め、ガスとオイルの気液分離効果を高めることができ、オイル６の気液分離効果を高めた冷媒ガス２７を冷凍サイクルに供給することができ、冷凍サイクル中での配管圧力損失や凝縮器、蒸発器などの熱交換器での熱交換効率の低下を防止するという効果を奏する。
【００３９】
また、本発明は、隔離壁が通路カバーとほぼ接するか、あるいは接近してシール部を構成し、回転子上部室を構成するもので、この構成によれば、シール部によりガスの拘束力がさらに高められ、ガスとオイルの気液分離効果をより一層高める効果を奏する。
【００４０】
また、本発明は、電動機の固定子絶縁体と隔離壁が一体で構成するもので、この構成によれば、隔離壁は電動機の固定子と別部品として構成されることはなくなり、部品点数の削減、部品コスト削減、部品の信頼性向上、部品の組立て工程の削減などの効果を奏する。
【００４１】
また、本発明は、固定子下部に固定子連通路からの吐出ガスを衝突させる衝突板を設ける構成としたものであり、この構成によれば、固定子連通路を通過したオイルを含むガスの衝突回数が増加し気液分離作用が促進されるとともに、固定子連通路から噴出されるガスが直接に密閉容器下部のオイル溜めに到達するのを防止することができ、オイル溜めのオイルが吐出ガスの流れに随伴されることを抑制する効果を奏する。
【００４２】
また、本発明は、固定子絶縁体と衝突体が一体で構成される構成としたもので、この構成によれば、効果の高い隔離壁および衝突体を固定子に構成しても、必要部品点数は最小限に抑えることができ、安価でかつオイルの気液分離性能が高い圧縮機を提供できる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す密閉型圧縮機の縦断面図
【図２】本発明の第２の実施形態を示す密閉型圧縮機の要部拡大縦断面図
【図３】本発明の第４の実施形態を示す密閉型圧縮機の要部拡大縦断面図
【符号の説明】
１ 密閉容器
２ 圧縮機構
３ 電動機
３ａ 固定子
３ｂ 回転子
４ クランク軸
６ オイル
７ 給油機構
１７ 吸入口
１８ 吐出口
２０ オイル溜め
２３ バランスウエイト
２４ バランスウエイト
２７ 冷媒ガス
３１ 容器内吐出室
３２ 圧縮機構連通路
３３ 回転子上部室
３４ 連絡路
３５ 回転子下部室
３６ 回転子通路
３７ 固定子通路
３８ 固定子上部室
３９ 外部吐出口
４２ 圧縮機構上部室
４３ 圧縮機構上昇通路
５１ 通路カバー
６１ 分離板
７１ 固定子上部室
７２ 固定子連通路
７３ 隔離壁
７４ 衝突体
７５ 巻き線
【発明の属する技術分野】
本発明は、業務用または家庭用、あるいは乗り物用の冷凍空調、あるいは冷蔵庫などに用いられる密閉型圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の密閉型圧縮機は、本実施の形態に係る密閉型のスクロール圧縮機を示す図１を参照して、密閉容器１内に圧縮機構２、この圧縮機構２の下方に設けた圧縮機構２を駆動するための電動機３と、この電動機３の回転力を圧縮機構２に伝達するためのクランク軸４とを備え、密閉容器１内の下部に設けたオイル溜め２０のオイル６をクランク軸４を通じてクランク軸４の軸受部６６や圧縮機構２の摺動部に供給する給油機構７とを備えている。
【０００３】
これによって、オイル６は給油機構７によって重力に逆らって軸受部６６や圧縮機構２の摺動部に強制給油されて、円滑な動作を確保しながら、圧縮機構２で圧縮した冷媒ガスを密閉容器１内の電動機３の部分を通して電動機３を冷却した後密閉容器１外に吐出するようにしており、前記軸受部６６や圧縮機構２の摺動部に供給した後のオイルが供給圧や重力によって下方に移動しオイル溜め２０に自然回収されるようにすることができる。しかし、冷媒ガスは常時オイルと接触してこれを随伴させ、密閉容器から冷凍サイクルに供給される際にオイルを持ち込んでしまい、冷凍サイクル中での配管圧力損失や凝縮器や蒸発器などの熱交換器での熱交換効率の低下をもたらす問題がある。
これを解消するのに従来、圧縮機構から密閉容器内に吐出した冷媒ガスが電動機を通ってそれを冷却しながら密閉容器外に吐出されるまでの冷媒ガスの通路を、オイルの衝突分離や遠心分離が繰り返し生じるように設計して、密閉容器外に吐出される冷媒ガスにオイルが随伴しないように工夫したり、圧縮機構２から吐出されるガスが、圧縮機構上部の容器内吐出室３１、この容器内吐出室３１から圧縮機構２の下部に連通させる圧縮機構連通路３２、この圧縮機構連通路３２から回転子上部室３３まで続くように通路カバーで囲われた連絡路３４、回転子上部室３３と回転子下部室３５を連通させるように回転子３ｂに設けた回転子通路３６、回転子下部室３５、を順次経て電動機下に至り、さらに固定子３ａの下部と上部とを連通させるように固定子３ａまたは固定子３ａと密閉容器１との間に設けられた固定子通路３７を通って連絡路３４外まわりの固定子上部室３８に抜けた後、密閉容器１の固定子上部室３８の位置以上の部分に設けられた外部吐出口３９を通って密閉容器１外に吐出されるようにする容器内ガス通路を設けたりしている。（例えば特許文献１参照）
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２８０２５２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術においては圧縮機構部からの連絡路、電動機の回転子および固定子を用いてガスを効果的に拘束してガスとオイルの気液分離を行っていた。しかしながら、電動機の種類によってはガスの拘束が必ずしも十分に行なえていない状況であった。
【０００６】
例えば、高効率化や低コスト化を目的とする集中巻き型の電動機においては、電動機の固定子部の巻線量は減少する傾向にあり巻線間の隙間が増加する。この隙間は当然、冷媒通路として作用し、冷媒通路が増加してしまう結果となる。冷媒通路が増加すればガスの拘束も困難となり十分に行なえず、結果的にガスとオイルの気液分離効果が低下する傾向が現れていた。
【０００７】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、電動機の固定子および回転子部分でガスの流れの拘束が困難な密閉型圧縮機においても、ガスおよびオイルをほぼ拘束して十分に気液分離されたガスを吐出することができる密閉型圧縮機を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、回転子に回転子上部室と回転子下部室を連通させるような回転子通路を設けるとともに、固定子に固定子の上部と下部とを連通させる固定子連通路を設け、固定子上部に固定子通路と固定子連通路の隔離壁を設けたものである。
【０００９】
上記構成において、電動機の回転子および固定子部分におけるガスの拘束力を高め、ガスとオイルの気液分離効果を高めることができる。
【００１０】
また、本発明は、前記隔離壁が前記通路カバーとほぼ接するか、あるいは接近してシール部を構成し、回転子上部室を構成したものである。
【００１１】
上記構成において、シール部によりガスの拘束力がさらに高められ、ガスとオイルの気液分離効果をより一層高めることができる。
【００１２】
また、本発明は、電動機の固定子絶縁体と前記隔離壁が一体で構成されたものである。
【００１３】
上記構成において、隔離壁は電動機の固定子と別部品として構成されることはなくなり、部品点数の削減、部品コスト削減、部品の信頼性向上、部品の組立て工程の削減などを実現することができる。
【００１４】
また、本発明は、固定子下部に前記固定子連通路からの吐出ガスを衝突させる衝突板を設ける構成としたものである。
【００１５】
上記構成において、前記固定子連通路を通過したオイルを含むガスの衝突回数が増加し気液分離作用が促進されるとともに、前記固定子連通路から噴出されるガスが直接に密閉容器下部のオイル溜めに到達するのを防止することができ、オイル溜めのオイルが吐出ガスの流れに随伴されることを抑制することができる。
【００１６】
また、本発明は、固定子絶縁体と前記衝突体が一体で構成される構成としたものである。
【００１７】
上記構成において、衝突体が電動機の固定子と別部品として構成されることはなくなり、部品点数の削減、部品コスト削減、部品の信頼性向上、部品の組立て工程の削減などを実現することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係わる縦型でスクロール式の圧縮機構を内蔵した冷凍サイクル用の密閉型圧縮機の場合の一例であり、圧縮対象は冷媒ガスである。しかし、本発明はこれに限られることはなく、圧縮機構をそれを駆動する電動機とともに密閉容器内に内蔵したガス一般を対象として圧縮し、圧縮機構が密閉容器内を上下に仕切り、その下部に電動機を収容する密閉型圧縮機であればその全般に適用して有効であり、本発明の範疇に属する。
【００２０】
図１に示すように、密閉容器１内に溶接や焼き嵌めなどして固定したクランク軸４の主軸受部材１１と、この主軸受部材１１上にボルト止めした固定スクロール１２との間に、固定スクロール１２と噛み合う旋回スクロール１３を挟み込んでスクロール式の圧縮機構２を構成し、旋回スクロール１３と主軸受部材１１との間に旋回スクロール１３の自転を防止して円軌道運動するように案内するオルダムリングなどによる自転規制機構１４を設けて、クランク軸４の上端にある主軸部４ａにて旋回スクロール１３を偏心駆動することにより旋回スクロール１３を円軌道運動させ、これにより固定スクロール１２と旋回スクロール１３との間に形成している圧縮室１５が外周側から中央部に移動しながら小さくなるのを利用して、密閉容器１外に通じた吸入パイプ１６および固定スクロール１２の外周部の吸入口１７から冷媒ガスを吸入して圧縮していき所定圧以上になった冷媒ガスは固定スクロール１２の中央部の吐出口１８からリード弁１９を押し開いて密閉容器１内に吐出させることを繰り返す。
【００２１】
クランク軸４の下端は密閉容器１の下端部のオイル溜め２０に達して、密閉容器１内に溶接や焼き嵌めして固定された副軸受部材２１により軸受され、安定に回転することができる。電動機３は主軸受部材１１と副軸受部材２１との間に位置して、密閉容器１に溶接や焼き嵌めなどして固定された固定子３ａと、クランク軸４の途中の外まわりに一体に結合された回転子３ｂとで構成され、回転子３ｂの上下端面の外周部分にはピン２２により止め付けられたバランスウエイト２３、２４が設けられ、これにより回転子３ｂおよびクランク軸４が安定して回転し、旋回スクロール１３を安定して円軌道運動させることができる。
【００２２】
給油機構７はクランク軸４の下端で駆動されるポンプ２５によってオイル溜め２０内のオイル６をクランク軸４を通縦しているオイル供給穴２６を通じて圧縮機構２の各部の軸受部６６や圧縮機構２の各摺動部に供給する。供給後のオイル６は供給圧や重力によって逃げ場を求めるようにして軸受部６６を通じ主軸受部材１１の下に流出して滴下し、最終的にオイル溜め２０に回収される。
【００２３】
しかしながら実際には、圧縮機構２から吐出される破線矢印で示す冷媒ガス２７には圧縮機構２内で接触したオイル６を随伴させていたり、主軸受部材１１の下に滴下してくる供給後のオイル６を飛散させて随伴させたりしていて、従来これを十分に分離できず密閉容器１外に吐出する冷媒ガスとともにオイルも吐出されてしまう問題があり、それを防止するために以下のような構成をとっている。
【００２４】
圧縮機構２から吐出される冷媒ガス２７が、圧縮機構２の上部の容器内吐出室３１、この容器内吐出室３１と圧縮機構２の下部を連通させる圧縮機構連通路３２、この圧縮機構連通路３２から回転子上部室３３に続く連絡路３４、回転子上部室３３と回転子下部室３５を連通させるように回転子３ｂに設けた回転子通路３６、固定子上部室７１と回転子下部室３５を含む電動機３下部とを連通させるように固定試子３ａに設けた固定子連通路７２、回転子下部室３５、を順次経て電動機３の下に至り、さらに固定子３ａの下部と上部とを連通させるように固定子３ａまたは固定子３ａと密閉容器１との間に設けられた固定子通路３７を通って前記連絡路３４の外まわりの固定子上部室３８に抜けた後、密閉容器１の固定子上部室３８の位置以上の部分に設けられた外部吐出口３９を通って密閉容器１外に吐出されるようにする容器内ガス通路Ａを設けてある。
【００２５】
このような容器内ガス通路Ａの容器内吐出室３１と、圧縮機構連通路３２とは、圧縮機構２およびその軸受部６６の外回りに位置して、圧縮機構２から吐出される冷媒ガス２７を一括して圧縮機構２の下部の連絡路３４に吐出させる。続いて連絡路３４は吐出されてきた冷媒ガス２７を回転子上部室３３、固定子上部室７１に導く。ここには、固定子３ａ上部に固定子通路３７と固定子連通路７２の隔離壁７３が設けられている。この隔離壁７３が設けられているため、冷媒ガス２７は同一方向に効果的に拘束されることとなる。隔離壁７３がない場合、冷媒ガス２７は回転子通路３６と固定子連通路７２だけではなく、固定子３ａの巻き線７５の隙間から密閉容器１の内周に漏れ出すこととなる。この場合、固定子通路３７を上昇してきた冷媒ガス２７と合流して気液分離が完全ではない冷媒ガス２７が密閉容器１外に吐出されることが発生する。隔離壁７３はこよのうな不具合を防止しつつ効果的に冷媒ガス２７を誘導する役割をはたしている。上記の様に誘導された冷媒ガス２７の一部は、回転子３ｂおよびバランスウエイト２３の回転による影響で緩く旋回する状態で回転子通路３６内に進入させて下方に通りぬけ、オイル６を分離する分離板６１に強く衝突して、随伴しているオイル６を効果的に分離し、またオイル６のミストを液滴化しかつ成長させて、分離板６１と回転子３ｂの下端との間の空間の円周上の少なくとも一部が側方へ開口していることにより遠心分離作用が働き、オイル６の分離効果を高めている。また、残りの冷媒ガス２７は、オイル６を効果的に分離して固定子通路３７を上昇してきた冷媒ガス２７と固定子３ａの上部に設けられた固定子通路３７と固定子連通路７２の隔離壁７３により効果的に隔てられて、固定子連通路７２に導かれる。固定子連通路７２に導かれた冷媒ガス２７は固定子３ａで発生した熱を効果的に冷却する作用を併せ持ち、電動機３の効率を向上させる効果もある。したがって回転子通路３６だけを設けた電動機より、回転子通路３６と固定子連通路７２を併設した電動機３の方がより高効率化を果たすことが可能である。
【００２６】
以上のようにしてオイル６を分離された冷媒ガス２７は、固定子通路３７を通って軸受部６６まわりにある連絡路３４のさらに外まわりの固定子上部室３８に達して、圧縮機構２に設けられた圧縮機構上昇通路４３を経て、密閉容器１の固定子上部室３８の位置以上の部分にある外部吐出口３９から密閉容器１外に吐出するので、オイル６を随伴している冷媒ガス２７と接触することなくオイルが十分に分離された状態で密閉容器１外に吐出して冷凍サイクルに供給することができる。従って、冷凍サイクル中での配管圧力損失や凝縮器、蒸発器などの熱交換器での熱交換効率の低下を防止することができる。しかも、既述のように圧縮機構２から吐出された冷媒ガス２７は回転子通路３６および固定子連通路７２および固定子通路３７を通るので、電動機３を効率よく冷却することができる。
【００２７】
外部吐出口３９は密閉容器１の固定子上部室３８に設けられてもよいが、外部吐出口３９を図示するように密閉容器１の圧縮機構２の上の圧縮機構上部室４２に設け、この圧縮機構上部室４２と固定子上部室３８とを連通させるように圧縮機構２または圧縮機構２と密閉容器１との間に圧縮機構上昇連通路４３を設けていることにより、冷媒ガス２７が固定子上部室３８から圧縮機構上昇連通路４３に入る際に圧縮機構２部との間での衝突により、冷媒ガス２７中になお残存しているオイル６をさらに分離することができるので、オイル６の分離効果をさらに高めることができる。
【００２８】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２に係わる縦型でスクロール式の圧縮機構を内蔵した冷凍サイクル用の密閉型圧縮機の場合の要部拡大縦断面図の一例である。
【００２９】
連絡路３４は冷媒ガス２７の流路を決められれば開放型でもよいが、本実施の形態では図に示すように通路カバー５１で囲って形成してある。これにより、連絡路３４が圧縮機構２の下部に吐出された冷媒ガス２７を確実に拘束して回転子通路３６および固定子連通路７２に導きやすくなるので、吐出冷媒ガス２７の拘束性が増し気液分離の効果が高まりオイルを効率よく分離することが出来る。前述のように、冷媒ガス２７が固定子３ａの巻き線７５の隙間から漏れ出すことは隔離壁７３により防止することは出来るが、隔離壁７３と通路カバー５１間からの漏れは防止することは難しい。しかしながら図２のように隔離壁７２が通路カバー５１とほぼ接するか、あるいは接近してシール部を構成することにより隔離壁７３と通路カバー５１間からの漏れを防止することができる。また、隔離壁７２と通路カバー５１間のシールは巻き線７５と通路カバー５１間とのシールより形状的にもシール性能を向上させることが可能であり、より高いシール効果を実現することが出来る。
【００３０】
この実施の形態によれば、冷媒ガス２７の拘束性をさらに高めることができ、オイル６の分離効果を高めることができる。さらに回転子通路３６と固定子連通路７２へ確実に冷媒ガス２７を誘導することができ、電動機３の冷却効果も高めることができる。
【００３１】
（実施の形態３）
隔離壁７２は電動機３と別部品で構成することが一般的に考えられるが、こうした場合には部品点数が増加するばかりではなく、組立性が低下したりコストアップにつながることが想定できる。しかしながら電動機３の固定子３ａの絶縁体と一体で構成することによりこの問題は解決することが可能であり、いたってシンプルな構成を実現できる。電動機３の固定子３ａの絶縁体としては樹脂製のフィルムが用いられていることが多いが、集中巻き型の電動機３の場合は絶縁体として成型された樹脂材が用いられることも少なくない。こうした樹脂成型材の絶縁体の場合は、隔離壁７２と一体で構成することは比較的容易であり、コストメリットも高い。隔離壁７２が通路カバー５１とシール部を構成する場合においては、隔離壁７２の形状が複雑になることがあるが、そうした場合は複数の部材を組み合わせてもよい。
【００３２】
この実施の形態によれば、隔離壁７２は電動機３の固定子３ａと別部品として構成されることはなくなり、部品点数の削減、部品コスト削減、部品の信頼性向上、部品の組立て工程の削減などを実現することができ、製造面で優位なガスとオイルの気液分離効果を高めた圧縮機を提供することができる。
【００３３】
（実施の形態４）
図３は本発明の実施の形態４に係わる縦型でスクロール式の圧縮機構を内蔵した冷凍サイクル用の密閉型圧縮機の場合の要部拡大縦断面図の一例である。
【００３４】
回転子通路３６を通り抜けた冷媒ガス２７は前述のように分離板６１に強く衝突して、随伴しているオイル６を効果的に分離しているが、固定子連通路７２を通り抜けた冷媒ガス２７は直接に密閉容器１下部のオイル溜め２０に到達する可能性がある。しかしながら図３に示すように固定子３ａの下部に固定子連通路７２から噴出する冷媒ガス２７を衝突させる衝突体７４を構成することにより、冷媒ガス２７が直接密閉容器１下部のオイル溜め２０に到達するすることを防止することが出来る。さらに、回転子通路３６を通り抜け分離板６１に衝突し回転子３ｂの回転により外周方向に噴出した冷媒ガス２７が、衝突体７４に再度衝突する構成をとることも可能である。また隔離壁７２と併用した場合は、密閉容器１の内壁と隔離壁７２および衝突体７４との間の空間を固定子通路３７に連続する通路として作用させることができ、冷媒ガス２７の拘束性をより高めることができる。
【００３５】
この実施の形態によれば、固定子連通路７２および回転子通路３６を通過したオイル６を含む冷媒ガス２７の衝突回数が増加し気液分離作用が促進されるとともに、固定子連通路７２から噴出される冷媒ガス２７が直接に密閉容器１下部のオイル溜め２０に到達するのを防止することができ、オイル溜めのオイルが吐出ガスの流れに随伴されることを抑制することができる。
【００３６】
（実施の形態５）
実施の形態３で隔離壁７２については前述しているが、衝突体７４も電動機３の固定子３ａの絶縁体と一体で構成することにより、部品点数の増加、組立性の低下、コストアップ等の問題を解決することが可能である。
【００３７】
この実施の形態によれば、効果の高い隔離壁７２および衝突体７４を固定子３ａに構成しても、必要部品点数は最小限に抑えることができ、安価でかつオイル６の気液分離性能が高い圧縮機を提供することができる。
【００３８】
【発明の効果】
上記から明らかなように、本発明は、回転子に回転子上部室と回転子下部室を連通させるような回転子通路を設けるとともに、固定子に固定子の上部と下部とを連通させる固定子連通路を設け、固定子上部に固定子通路と固定子連通路の隔離壁を設ける構成としたもので、この構成によれば、電動機の回転子および固定子部分におけるガスの拘束力を高め、ガスとオイルの気液分離効果を高めることができ、オイル６の気液分離効果を高めた冷媒ガス２７を冷凍サイクルに供給することができ、冷凍サイクル中での配管圧力損失や凝縮器、蒸発器などの熱交換器での熱交換効率の低下を防止するという効果を奏する。
【００３９】
また、本発明は、隔離壁が通路カバーとほぼ接するか、あるいは接近してシール部を構成し、回転子上部室を構成するもので、この構成によれば、シール部によりガスの拘束力がさらに高められ、ガスとオイルの気液分離効果をより一層高める効果を奏する。
【００４０】
また、本発明は、電動機の固定子絶縁体と隔離壁が一体で構成するもので、この構成によれば、隔離壁は電動機の固定子と別部品として構成されることはなくなり、部品点数の削減、部品コスト削減、部品の信頼性向上、部品の組立て工程の削減などの効果を奏する。
【００４１】
また、本発明は、固定子下部に固定子連通路からの吐出ガスを衝突させる衝突板を設ける構成としたものであり、この構成によれば、固定子連通路を通過したオイルを含むガスの衝突回数が増加し気液分離作用が促進されるとともに、固定子連通路から噴出されるガスが直接に密閉容器下部のオイル溜めに到達するのを防止することができ、オイル溜めのオイルが吐出ガスの流れに随伴されることを抑制する効果を奏する。
【００４２】
また、本発明は、固定子絶縁体と衝突体が一体で構成される構成としたもので、この構成によれば、効果の高い隔離壁および衝突体を固定子に構成しても、必要部品点数は最小限に抑えることができ、安価でかつオイルの気液分離性能が高い圧縮機を提供できる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す密閉型圧縮機の縦断面図
【図２】本発明の第２の実施形態を示す密閉型圧縮機の要部拡大縦断面図
【図３】本発明の第４の実施形態を示す密閉型圧縮機の要部拡大縦断面図
【符号の説明】
１ 密閉容器
２ 圧縮機構
３ 電動機
３ａ 固定子
３ｂ 回転子
４ クランク軸
６ オイル
７ 給油機構
１７ 吸入口
１８ 吐出口
２０ オイル溜め
２３ バランスウエイト
２４ バランスウエイト
２７ 冷媒ガス
３１ 容器内吐出室
３２ 圧縮機構連通路
３３ 回転子上部室
３４ 連絡路
３５ 回転子下部室
３６ 回転子通路
３７ 固定子通路
３８ 固定子上部室
３９ 外部吐出口
４２ 圧縮機構上部室
４３ 圧縮機構上昇通路
５１ 通路カバー
６１ 分離板
７１ 固定子上部室
７２ 固定子連通路
７３ 隔離壁
７４ 衝突体
７５ 巻き線
Claims (5)
- 密閉容器内に圧縮機構と、この圧縮機構の下方に設けた圧縮機構を駆動するための電動機と、この電動機の回転力を圧縮機構部に伝達するためのクランク軸と、密閉容器内の下部に設けたオイル溜めのオイルをクランク軸を通じてクランク軸の軸受部や圧縮機構摺動部に供給する給油機構とを備え、圧縮機構から吐出されるガスが、圧縮機構上部の容器内吐出室、この容器内吐出室と圧縮機構の下部を連通させる圧縮機構連通路、この圧縮機構連通路から回転子上部室まで続く通路カバーで囲われた連絡路、電動機の上部と下部とを連絡する通路、回転子下部室、を順次経て電動機下に至り、さらに固定子の下部と上部とを連通させるように固定子または固定子と密閉容器との間に設けられた固定子通路を通って前記連絡路外まわりの固定子上部室、圧縮機構または圧縮機構と密閉容器との間に設けられた圧縮機構上昇通路を経て、密閉容器の固定子上部室の位置以上の部分に設けられた外部吐出口を通って密閉容器外に吐出されるようにする容器内ガス通路を設けた密閉型圧縮機において、回転子に回転子上部室と回転子下部室を連通させるような回転子通路を設けるとともに、固定子に固定子の上部と下部とを連通させる固定子連通路を設け、固定子上部に固定子通路と固定子連通路の隔離壁を設けたことを特徴とする密閉型圧縮機。
- 隔離壁が通路カバーとほぼ接するか、あるいは接近してシール部を構成し、回転子上部室を構成することを特徴とする請求項１記載の密閉型圧縮機。
- 電動機の固定子絶縁体と前記隔離壁が一体で構成されることを特徴とする請求項１乃至２記載の密閉型圧縮機。
- 固定子下部に前記固定子連通路からの吐出ガスを衝突させる衝突体を設けたことを特徴とする請求項１乃至３記載の密閉型圧縮機。
- 電動機の固定子絶縁体と前記衝突体が一体で構成されることを特徴とする請求項４記載の密閉型圧縮機。
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