JP2008064076A

JP2008064076A - 圧縮機

Info

Publication number: JP2008064076A
Application number: JP2006245694A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Kobayashi; 憲幸小林; Akiyoshi Higashiyama; 彰良東山
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2006-09-11
Filing date: 2006-09-11
Publication date: 2008-03-21
Anticipated expiration: 2026-09-11
Also published as: WO2008032514A1; EP2063122B1; JP4989944B2; EP2063122A4; EP2063122A1

Abstract

【課題】電動機の冷却性能及び冷媒と潤滑油との分離能力の向上を図ることのできる圧縮機を提供する。
【解決手段】圧縮部２０から電動機３０側の空間１７に流入する冷媒を、電動機３０の円筒状に形成されたステータ３２の中心軸方向一端部に向かって上流側の空間３５に対して下流側の空間３６を流通する冷媒の流速が速くなるように流通させるようにしたので、ステータ３２の中心軸方向一端部に向かって上流側に対して下流側の流速が速くなるように流通する冷媒によってステータ３２のコイル３２ｃを冷却することができ、電動機３０の冷却性能を向上させることが可能となる。また、ステータ３２の中心軸方向一端部に冷媒を衝突させて、冷媒に含まれる潤滑油をステータ３２に付着させることができ、冷媒に含まれる潤滑油を効率的に分離することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷媒を圧縮するための圧縮部と、圧縮部を駆動する電動機とを密閉容器内に備えた圧縮機に関するものである。

従来、この種の圧縮機としては、冷媒を圧縮する圧縮部と、圧縮部を駆動する電動機と、圧縮部及び電動機が内部に収納されるハウジングとを備え、圧縮部において圧縮した冷媒によって電動機を冷却し、電動機を冷却した冷媒をハウジング外に吐出するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２７９９号公報

従来の圧縮機では、圧縮部において圧縮された冷媒を電動機が設けられた空間に流入させることにより、電動機を冷却するようになっている。しかし、電動機が設けられた空間に流入する冷媒は、流速が低下するため冷媒による電動機の冷却効果は低く、電動機の出力を大きくする場合に、必要な冷却能力を得ることが困難となる。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電動機の冷却性能の向上及び冷媒に含まれる潤滑油を効率的に分離することのできる圧縮機を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するために、冷媒を圧縮する圧縮部と、圧縮部を駆動する電動機と、圧縮部及び電動機が内部に収納されるハウジングとを備え、圧縮部において圧縮した冷媒によって電動機を冷却し、電動機を冷却した冷媒をハウジング外に吐出するようにした圧縮機において、前記圧縮部から電動機側の空間に流入する冷媒を、電動機の円筒状に形成されたステータの中心軸方向一端部に向かって、上流側の流速に対して下流側の流速が速くなるように流通させるための冷媒流通手段を備えている。

これにより、圧縮部から電動機側の空間に流入する冷媒が、ステータの中心軸方向一端部に向かって、上流側に対して下流側が速くなるように流通することから、冷媒によってステータのコイルが冷却され、冷媒に含まれる潤滑油がステータに付着することから、冷媒に含まれる潤滑油が分離される。

本発明によれば、ステータの中心軸方向一端部に向かって上流側に対して下流側の流速が速くなるように流通する冷媒によってステータのコイルを冷却することができるので、電動機の冷却性能の向上を図ることが可能となる。また、ステータの中心軸方向一端部に冷媒を衝突させて、冷媒に含まれる潤滑油をステータに付着させることができるので、冷媒に含まれる潤滑油を効率的に分離することが可能となる。

図１乃至図４は本発明の一実施形態を示すもので、図１は圧縮機の断面図、図２は圧縮機の平面断面図、図３は第３の仕切部材の全体斜視図、図４は第３の仕切部材の平面図である。

この圧縮機は、縦長形状のハウジング１０と、ハウジング１０内の上部に設けられ、吸入した冷媒を圧縮するための圧縮部２０と、ハウジング１０内の圧縮部２０の下方に設けられ、圧縮部２０を駆動させるための電動機３０とを備えた密閉型圧縮機である。また、この圧縮機は、圧縮によって超臨界状態となる二酸化炭素が冷媒として用いられる。

ハウジング１０は、中心軸を上下方向に向けて配置した円筒状の部材からなるハウジング本体１１と、ハウジング本体１１の上端開口及び下端開口をそれぞれ閉鎖する半球形状に形成されたキャップ１２とからなる。ハウジング本体１１の上端開口を閉鎖するキャップ１２には、圧縮部２０において圧縮した冷媒を吐出するための冷媒吐出管１３が接続されている。また、圧縮部２０の位置するハウジング本体１１の周面には、冷媒を吸入するための冷媒吸入管１４が接続されている。

圧縮部２０は、ハウジング本体１１の上部側にハウジング１０内を上下に仕切るように固定された固定スクロール部材２１と、固定スクロール部材２１の下方に設けられ、固定スクロール部材２１に対して自転することなく旋回可能な旋回スクロール部材２２とからなる。

固定スクロール部材２１は、中心軸を上下に向けて配置された円板状の部材からなり、下面側に渦巻体が設けられている。固定スクロール部材２１の径方向中央部の上面側には、圧縮した冷媒を吐出するための冷媒吐出孔２１ａが設けられている。

旋回スクロール部材２２は、固定スクロール部材２１と対向するように設けられた円板状の部材からなり、上面側に渦巻体が設けられている。旋回スクロール部材２２の下面側には、駆動シャフト２３の上端が連結されている。

駆動シャフト２３は、回転中心となる中心軸を上下に向けて配置され、旋回スクロール部材２２との連結部２３ａが駆動シャフト２３の回転中心から偏心するように設けられている。駆動シャフト２３は、上端側がハウジング１０内の上部を上下に仕切るように設けられた上部フレーム２４によって回転自在に支持され、下部側がハウジング１０内の下部を上下に仕切るように設けられた下部フレーム２５によって回転自在に支持されている。駆動シャフト２３は、電動機３０の回転力を動力として回転するようになっており、駆動シャフト２３の回転によって旋回スクロール部材２２が自転することなく所定の円軌道上を移動するようになっている。また、駆動シャフト２３は、中心軸に沿って潤滑油流通路２３ｂが設けられ、下端側に連結された油ポンプ２６によって吸引した潤滑油を潤滑油流通路２３ｂに流通させるようになっている。

上部フレーム２４は、上面側の外周側が周方向に亘って上方に延びるように設けられ、固定スクロール部材２１の下面の外周側に接続されている。旋回スクロール部材２２は、上部フレーム２４と固定スクロール部材２１との間の空間に収容された状態となっている。

ハウジング１０内の固定スクロール部材２１の上方の空間は、第１の仕切部材１５によって固定スクロール部材２１の冷媒吐出孔２１ａ側の空間１５ａと冷媒吐出管１３側の空間１５ｂとに仕切られている。冷媒吐出孔２１ａ側の空間１５ａは、固定スクロール部材２１及び上部フレーム２４に設けられた第１の連通路１６によってハウジング１０内の上部フレーム２４と下部フレーム２５との間の空間１７に連通されている。また、ハウジング１０内の上部フレーム２４と下部フレーム２５との間の空間１７は、固定スクロール部材２１及び上部フレーム２４に設けられた第２の連通路１８によって冷媒吐出管１３側の空間１５ｂに連通されている。更に、ハウジング１０内の下部フレーム２５の下方の空間１９には、ハウジング１０内の各摺動部を潤滑するための潤滑油が貯留されるようになっており、貯留された潤滑油が油ポンプ２６によって駆動シャフト２３の潤滑油流通路２３ｂを流通するようになっている。

電動機３０は、上部フレーム２４と下部フレーム２５との間の空間１７に設けられ、駆動シャフト２３に固定された永久磁石からなるロータ３１と、ロータ３１を囲むように設けられ、ハウジング本体１１に固定されたステータ３２とからなる。

ステータ３２は、環状に形成された複数の電磁鋼板をハウジング本体１１の中心軸方向に積層することにより設けられたステータコア３２ａと、ステータコア３２ａの内周側に設けられた複数のティース３２ｂに巻き付けられたコイル３２ｃと、ステータコア３２ａの上面外周側から周方向に亘って上方に延びる円筒部３２ｄとを有している。また、ステータ３２の外周面側には、互いに周方向に間隔をおいて上下方向に延びるように設けられ、ステータ３２の上方と下方の空間１７を連通するための複数の第３の連通路３２ｅが設けられている。

また、上部フレーム２４と電動機３０との間には、上部フレーム２４側に固定され、周方向に亘って径方向内側と外側を仕切る第２の仕切部材３３と、上端側が第２の仕切部材３３に連結されるとともに、下端側が円筒部３２ｄの内面に嵌合するように設けられ、電動機３０のステータ３２の上面に沿って環状の空間を形成する第３の仕切部材３４が設けられている。

第２の仕切部材３３は、円筒状の部材からなり、中心軸を上下に向けて上端側が上部フレーム２４の下面にネジ止め等によって固定されている。

第３の仕切部材３４は、ステータ３２の上面外周側を周方向に亘って上下に延びる第１の円筒部３４ａと、ステータ３２の上面内周側を周方向に亘って上下に延びる第２の円筒部３４ｂと、第１の円筒部３４ａと第２の円筒部３４ｂを周方向に連続して接続する流路閉鎖板としての連結部３４ｃとからなる。第３の仕切部材３４は、連結部３４ｃの外周側から周方向に亘って上方に延びる一対の円筒状の突出片３４ｄの間に第２の仕切部材３３の下端を挿入することにより第２の仕切部材３３と連結され、第１の円筒部３４ａをステータ３２の円筒部３２ｄに挿入することによりステータ３２と連結されている。第２の円筒部３４ｂは、ステータ３２の上面内周側から上部フレーム２４の下面まで延びるように設けられ、電動機３０の上部空間をロータ３１側とステータ３２側に仕切るようになっている。第２の円筒部３４ｂと第２の仕切部材３３の間に位置する空間３５には、第１の連通路１６が連通するようになっている。連結部３４ｃには、第２の円筒部３４ｂと第２の仕切部材３３の間の空間３５と、第１の円筒部３４ａと第２の円筒部３４ｂの間の空間３６とを連通する丸形形状に開口された複数の冷媒噴射孔としての連通孔３４ｅが互いに周方向に間隔をおいて設けられている。各連通孔３４ｅは、圧縮部２０から流出して電動機３０側の空間１７に流入する冷媒の流路断面積を狭くすることにより、冷媒をステータ３２のコイル３２ｃの上部に向かって流速を上昇させて吐出させるようになっている。

以上のように構成された圧縮機において、電動機３０に通電することにより駆動シャフト２３を回転させると、圧縮部２０において固定スクロール部材２１に対して旋回スクロール部材２２が旋回する。

これにより、冷媒吸入管１４からハウジング１０内に流入する冷媒は、圧縮部２０に流入し、固定スクロール部材２１及び旋回スクロール部材２２の各渦巻体の間で圧縮され、冷媒吐出孔２１ａから空間１５ａに吐出される。空間１５ａに吐出された冷媒は、第１の連通路１６を流通して空間３５に流入した後、各連通孔３４ｅを通過して空間３６に流入する。空間３６に流入した冷媒は、ステータ３２のコイル３２ｃとコイル３２ｃとの間を流通してステータ３２の下端側から空間１７の下部に流入する。また、空間１７の下部に流入した冷媒は、第３の連通路３２ｅを介して空間１７の上部に流入した後、第２の連通路１８を介して空間１５ｂに流入し、冷媒吐出管１３からハウジング１０外に流出する。

このとき、圧縮部２０から吐出されて空間３５に流入する冷媒は、空間３５の内壁に接触することから、冷媒に含まれる潤滑油が空間３５の内壁に付着して冷媒と潤滑油が分離される。

また、空間３５から空間３６に流入する冷媒は、各連通孔３４ｅを通過することにより流速が上昇した状態でステータ３２のコイル３２ｃに接触することから、流速が速い冷媒によってコイル３２ｃが効果的に冷却されるとともに、冷媒に含まれる潤滑油がコイル３２ｃに付着して冷媒と潤滑油が分離される。

このように、本実施形態の圧縮機によれば、圧縮部２０から電動機３０側の空間１７に流入する冷媒を、電動機３０の円筒状に形成されたステータ３２の中心軸方向一端部に向かって上流側の空間３５に対して下流側の空間３６を流通する冷媒の流速が速くなるように流通させるようにしたので、ステータ３２の中心軸方向一端部に向かって上流側に対して下流側の流速が速くなるように流通する冷媒によってステータ３２のコイル３２ｃを冷却することができ、電動機３０の冷却性能を向上させることが可能となる。また、ステータ３２の中心軸方向一端部冷媒を衝突させて、冷媒に含まれる潤滑油をステータ３２に付着させることができるので、冷媒に含まれる潤滑油を効率的に分離することが可能となる。

また、第３の仕切部材３４の連結部３４ｃと、連結部３４ｃに設けられた連通孔３４ｅとからステータ３２の中心軸方向一端部に向かって上流側に対して下流側の流速が速くなるように冷媒を流通させるようにしたので、複雑な機構を必要とすることなく冷媒の流路断面積を小さくすることによりステータ３２の中心軸方向一端部に向かって流速が速くなるように冷媒を流通させることができ、製造コストの低減を図ることが可能となる。

また、前記第３の仕切部材３４を、ステータ３２の中心軸方向一端部と間隔をおいて設け、連通孔３４ｅを、互いにステータ３２の周方向に間隔をおいて複数設けたので、ステータ３２の中心軸方向一端面に周方向に亘って均一に冷媒を噴射させることができ、電動機３０の冷却能力及び冷媒と潤滑油との分離能力を向上させることが可能となる。

尚、前記実施形態では、第３の仕切部材３４の連結部３４ｃに、丸形の連通孔３４ｅを複数設けたものを示したが、複数のスリットを設け、各スリットによって冷媒の流速を速めるようにしたものでもよい。

本発明の一実施形態を示す圧縮機の断面図圧縮機の平面断面図第３の仕切部材の全体斜視図第３の仕切部材の平面図

符号の説明

１０…ハウジング、２０…圧縮部、３０…電動機、３２…ステータ、３２ｃ…コイル、３３…第２の仕切部材、３４…第３の仕切部材、３４ｃ…連結部、３４ｅ…連通孔。

Claims

冷媒を圧縮する圧縮部と、圧縮部を駆動する電動機と、圧縮部及び電動機が内部に収納されるハウジングとを備え、圧縮部において圧縮した冷媒によって電動機を冷却し、電動機を冷却した冷媒をハウジング外に吐出するようにした圧縮機において、
前記圧縮部から電動機側の空間に流入する冷媒を、電動機の円筒状に形成されたステータの中心軸方向一端部に向かって、上流側の流速に対して下流側の流速が速くなるように流通させるための冷媒流通手段を備えた
ことを特徴とする圧縮機。
前記冷媒流通手段を、圧縮部と電動機との間の冷媒流路を閉鎖する流路閉鎖板と、流路閉鎖板に設けられた冷媒噴出孔とから構成した
ことを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
前記流路閉鎖板を、ステータの中心軸方向一端と間隔をおいて設け、
冷媒噴出孔を、互いにステータの周方向に間隔をおいて複数設けた
ことを特徴とする請求項２記載の圧縮機。
前記冷媒として二酸化炭素を用いた
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の圧縮機。