JP2012052463A - 電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】電動圧縮機において小型形状のモータ設置空間でもオイル分離がしやすい構造を提供する。
【解決手段】電動機２のステータ１４のコイルエンドと圧縮機構部３と前記電動機のロータ１６に囲まれた円筒状空間１７と、前記圧縮機構部から吐出ガスを前記円筒状空間１７に流出させる流出部１８と、吐出ガスを前記円筒状空間からシャフト４内に分流させるようにシャフトの円筒側壁に開口した導入口２０と、前記シャフト内に設けられたガス通路１９とを備えた構成としてある。この構成により、電動機の回転を利用した旋回流によるオイル成分の外周部への遠心分離と、オイル成分が少なくなった中心部の吐出ガスをシャフト内へ流路分岐させることになり、小型で安価な構造で低オイル吐出の電動圧縮機を提供できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体の吸入・圧縮および吐出を行う圧縮機構部とこの圧縮機構部を駆動する電動機を機体容器に内蔵する電動圧縮機に関するものである。

この種の電動圧縮機は、図５に示すように、機体容器を軸線方向に設けて、その機体容器に圧縮機構部１０５および電動機１０６を収容している。そして、この機体容器の電動機１０６側に位置する吸入口から冷媒が吸入され、その吸入冷媒によって電動機１０６を冷却した後、当該冷媒を圧縮機構部１０５へ流入させて圧縮する構成となっており、いわゆる低圧型圧縮機の代表的な構造となっている（例えば、特許文献１参照）。

この構造においては、圧縮機構部１０５から吐出された吐出ガスはオイル分離室１０８に入り、壁への衝突によりオイルが分離され、貯油室１０９に溜められる。

また、図６に記載のものは、圧縮機構部２０３に吸入された吸入冷媒は圧縮機構部２０３で圧縮された後電動機側に流れ、電動機２０１を冷却した後、機体容器２０２に設けられた吐出口より吐出される構成となっており、いわゆる高圧型圧縮機の代表的な構造となっている。

この構造では電動機２０１が収納された機体容器２０２は、電動機２０１を除いた空間容積が比較的に広いため、吐出された吐出ガス中のオイルは流速が遅い場所で重力による落下や、オイル分離壁２０４や機体容器２０２の内壁に衝突することより分離される。

分離されたオイルは貯油室２０５に溜められ、シャフト２０６の回転により給油するポンプ２０７により、シャフト２０６内のオイル通路２０８を通り、圧縮機構部２０３内に給油される。

特開２００３−１２９９８３号公報 特開２００７―２２４８０９号公報

特許文献１に記載の構造は、吸入冷媒によって、電動機と熱交換した後に圧縮機構部に吸入されるため、吸入冷媒の温度上昇によって体積効率が低下し、圧縮機の性能に大きな影響を及ぼす。さらに、圧縮機構部からの吐出冷媒は電動機側に至ることなく外部に直接吐出するので、圧縮機構部に供給して吐出冷媒に随伴している潤滑油を冷凍サイクルの性能向上のために分離しようとすると、前記外部への吐出過程で行うしかなく分離しにくい。このため、本格的かつ大型の分離装置が必要となり、機体容器の大型化、重量化の原因になる。

一方、特許文献２に記載の構造は、特許文献１に記載の構造に対して、潤滑油の分離装置は電動機が収容されている機体容器の空きスペースを利用して設けることが出来るため、性能面および機体容器のサイズ面でのメリットがある。

しかし、特許文献２に記載の構造でも圧縮機をより小型にする場合、モータを収納した
モータ室の空きスペースが小さくなり、オイル分離のための十分な流速の減少をさせにくくなるとともに、オイル分離壁の設置も困難になる。

本発明は小型形状のモータ設置空間でもオイル分離がしやすい電動圧縮機を提供することを目的としたものである。

前記従来の課題を解決するために、本発明の電動圧縮機は、流体の吸入、圧縮および吐出を行う圧縮機構部と、該圧縮機構部を駆動する電動機を容器に内蔵した電動圧縮機において、前記電動機のステータのコイルエンドと前記圧縮機構部と前記電動機のロータで囲んで形成した円筒状空間と、前記圧縮機構部から吐出ガスを前記円筒状空間に流出させる流出部と、吐出ガスを前記円筒状空間からシャフト内に分流させるように前記電動機のシャフト円筒側壁に開口した導入口と、前記シャフト内に設けられ吐出口へと前記吐出ガスを案内するガス通路とを備えた構成としてある。

これにより、圧縮機構部からの吐出ガス中のオイルは電動機内の空き空間とシャフト内を利用し、モータの回転を利用した旋回流と、吐出ガスの流路分岐によるスペース効率の良いオイル分離が可能となり、小型でありながら効率よくオイルを分離できる。

本発明は電動機内の空き空間とシャフト内を利用し、モータの回転を利用した旋回流と、吐出ガスの流路分岐によるスペース効率の良いオイル分離が可能なため、新たなオイル分離装置を設置する必要がなく、小型で安価な低オイル吐出の電動圧縮機とすることができる。

本発明の実施の形態１における電動圧縮機の部分断面図 図１のＡ−Ａ断面図 本発明の実施の形態２における電動圧縮機の部分断面図 本発明の実施の形態３における電動圧縮機の部分断面図 従来例１の横型電動圧縮機の断面図 従来例２の横型電動圧縮機の断面図

第１の発明は、流体の吸入、圧縮および吐出を行う圧縮機構部と、該圧縮機構部を駆動する電動機を容器に内蔵した電動圧縮機において、前記電動機のステータのコイルエンドと前記圧縮機構部と前記電動機のロータで囲んで形成した円筒状空間と、前記圧縮機構部から吐出ガスを前記円筒状空間に流出させる流出部と、吐出ガスを前記円筒状空間からシャフト内に分流させるように前記電動機のシャフト円筒側壁に開口した導入口と、前記シャフト内に設けられ吐出口へと前記吐出ガスを案内するガス通路とを備えた構成としてある。これにより、圧縮機構部からの吐出ガス中のオイルは電動機内の空き空間とシャフト内を利用し、モータの回転を利用した旋回流と、吐出ガスの流路分岐によるスペース効率の良いオイル分離が可能となる。

第２の発明は、第１の発明において前記電動機のステータの他方のコイルエンドとロータと容器に囲まれた第２の円筒状空間と、シャフトの他方の円筒側壁に設置され前記第２の円筒状空間に開口した第２導入口と、前記シャフトの電動機側端面に設けられた流出口とを備えた構成としてあり、電動機の一方の円筒状空間と第２の円筒状空間及びシャフト内のガス通路が導入口と流出口で屈曲していることによりオイル分離効果が更に高いものとすることができる。

第３の発明は、第１の発明において、前記電動機のステータのコイルエンドとロータと容器に囲まれた第２の円筒状空間と、シャフトの円筒側壁に設置され前記第２の円筒状空間に開口した流出口とを備えた攻勢としてあり、第２の発明と同様オイル分離効果が高いものとなる。

第４の発明は前記シャフト円筒側壁の前記導入口，第２導入口、及び流出口の少なくともいずれか１つは、シャフトまたはロータの端部に設置されたバランスウエイトと反対方向のシャフト円筒側壁に形成した構成としてあり、バランスウエイト１６ａの質量を導入口分小さく出来て軽量化が図れる。

第５の発明は、第１〜第４の発明において、前記円筒状空間に流出させる流出部は前記電動機のロータの回転方向と同一の接線方向に開口させた構成としてあり、円筒状空間での吐出ガスの流れが旋回流となってよりオイルの分離効果が向上する。

第６の発明は、第１〜第４の発明において、電動圧縮機は横型構造であり分離されたオイルは電動機のステータ外周と容器の隙間空間の下部に貯油し、前記圧縮機構部の端面下方部から圧縮機構部に給油する構成としてあり、オイルを圧縮機構部に支障なく供給することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における電動圧縮機の構成を示す部分断面図である。図１において、この電動圧縮機は本体ケーシング１内に電動機２を内蔵し、この本体ケーシング１に嵌入または圧入された圧縮機構部３を電動機２のシャフト４を通じて駆動する。前記本体ケーシング１は圧縮機構部３側で吸入通路を持つ吸入ケース５、電動機２側では吐出ケース６により閉塞される。

基本的には、液体の吸入、圧縮および吐出を行う圧縮機構部３と、この圧縮機構部３をシャフト４を介して駆動する電動機２を内蔵する本体ケーシング１からなる電動圧縮機であればよく、以下の説明は特許請求の範囲の記載を限定するものではない。

本実施の形態の電動圧縮機の圧縮機構部３は一つの例としてスクロール方式のもので説明する。

圧縮機構部３は主に固定ハネ８と可動ハネ９と軸受けブロック１０で構成され、固定ハネ８には蓋体１１が配置され、吐出室１２が形成されている。吸入ケース５から固定ハネ８に流入した冷媒ガスは電動機２の回転により圧縮され、前記吐出室１２に流出する。その後、圧縮機構部３と本体ケーシング１との間に形成された吐出通路１３を通り、圧縮機構部３と電動機２のステータ１４のコイルエンド１５とロータ１６に囲まれた円筒状空間１７に噴出する。ここで前記吐出通路１３の流出部１８は前記吐出ガスが前記ロータ１６の回転方向と同じ方向の円筒状内壁に沿う旋回流となるように形成してある。

したがって、吐出ガス中のオイルは遠心力によりステータ１４の内壁側に凝縮しながら旋回流となり、ステータ１４の巻き線部の隙間や、ステータ１４とロータ１６の隙間内に流れ込み、オイル成分は重力によりステータ１４の下方に集められる一方、オイル成分が少なくなった中心部の吐出ガスは、シャフト４の内部に設けられたガス通路１９に導入口２０から流入する。

また、ロータ１６の反対側部分にも当該ロータ１６の端面と吐出ケース６とステータ１４のコイルエンド１５ａに囲まれた第２の円筒状空間２１が形成してある。この第２の円筒状空間２１でもロータ１６の回転により前記ステータ１４の巻き線の隙間やロータ１６とステータ１４の隙間を通ってきた吐出ガスは旋回流となり、遠心力でオイルはステータ１４のコイルエンド１５ａに当たって凝縮され重力により落下して、ステータ１４の外周と本体ケーシング１の間の空間に溜まる。一方、オイル成分が分離されて少なくなった吐出ガスは第２導入口２２を通じ、シャフト内のガス通路１９に入り、前述の導入口２０からの吐出ガスと合流して、シャフト４の端面に設けられた端面流出口２３を通じ吐出ケース６内に設けられた吐出通路２４を通って吐出口３１から圧縮機外部に流出する。このときシャフト４を通過する吐出ガスはその通路が導入口２０、ガス通路１９が直交しているためこの部分でもオイルが分離されることになる。

なお、前記ステータ１４の外周と本体ケーシング１の間の空間に溜まったオイルは本体ケーシング１に設置されたオイル通路２５を通り、前記軸受けブロック１０の中にオイル通路２６を介して差圧で流入する。

ここで、シャフト４の円筒側壁に設けられた導入口２０，第２導入口２２はロータ１６に設置されたバランスウエイト１６ａ（図２参照）とは反対側に開口させることにより、バランスウエイト１６ａの質量を導入口分小さく出来る利点がある。無論、シャフト４に取り付けられたバランスウエイトでも同様である。

（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２における電動圧縮機の構成を示す部分断面図である。この実施の形態では圧縮機全体の寸法を縮小する為吐出ケース６にガス通路がない構成としている。

シャフト４内のガス通路１９を通った吐出ガスは、ロータ１６の反対側端面と吐出ケース６とステータ１４のコイルエンド１５ａに囲まれた第２の円筒状空間２１にシャフト４の円筒側壁に設けられた流出口３０を通じ出される。この空間でもロータ１６の回転により前記ステータ１４の巻き線部の隙間やロータ１６とステータ１４の隙間を通ってきた吐出ガスは旋回流となり、オイルは遠心力でステータ１４の内壁（コイルエンド部）に当たり、凝縮され、重力により落下して、ステータ１４の外周と本体ケーシング１の間の空間に溜まる。一方、オイル成分が分離されて少なくなった吐出ガスは本体ケーシング１の上部に設けられた吐出口３１から吐出される。

（実施の形態３）
図４は本発明の実施の形態３における電動圧縮機の構成を示す部分断面図である。上述した実施の形態１，２はいずれも横型電動圧縮機の場合を示したが、図４のいわゆる縦型電動圧縮機でも同様な構造が可能である。

縦型の本体ケーシング５１の下部には圧縮機構部５２、上部には電動機５３が配置され、圧縮機構部５２から吐出された吐出ガスはガイド部５４により円筒状空間５５に導入される。この円筒状空間５５では、電動機５３のロータ５６の回転方向と同一方向の旋回流により、吐出ガス中のオイル成分は遠心力が作用し、電動機５３のステータ５７の内部壁方向に飛ばされ分離される。一方、オイル成分の少なくなった吐出ガスの一部はシャフト５８の円筒側壁に設けられた導入口５９からシャフト内のガス通路６０に入り、上部に流れる。前述ステータ５７の中を通ったオイル成分の多い吐出ガスは他方の円筒状空間５５ａに流出するが、この空間でもロータ５６の旋回流により遠心力が作用し、オイル成分はステータ５７の巻き線への衝突や前述上部空間に流出した際の流速の減少により本体ケー
シング５１の下方に落下し、底部６４に貯油される。一方、オイル成分の少なくなった吐出ガスはシャフト５８の他方の円筒状側壁に設けられた第２導入口６１からシャフト５８内に導入され、シャフト５８の端部に設けられた流出口６２から、本体ケーシング５１に設置された吐出管６３を通り圧縮機外部に吐出される。

なお、上記各実施の形態では圧縮機としてスクロール圧縮機を示したが、ローリングピストン式等の圧縮方式でも同様な構造は可能であることは言うまでもない。

以上のように、本発明にかかる電動圧縮機は、既存の電動機のステータのコイルエンドとロータと圧縮機後部またはケースに囲まれた円筒状空間を使い、ロータの回転を利用した旋回流によりオイルを遠心分離すると共に、シャフト内にオイル成分の少ない吐出ガスを分流させるため、従来の電動圧縮機と比較して小型形状で安価な構造の低オイル吐出の電動圧縮機とすることが出来る。

１ 本体ケーシング（容器）
２ 電動機
３ 圧縮機構部
４ シャフト
５ 吸入ケース（容器）
６ 吐出ケース（容器）
１０ 軸受けブロック
１４ ステータ
１５、１５ａ コイルエンド
１６ ロータ
１６ａ バランスウエイト
１７ 円筒状空間
１８ 流出部
１９ ガス通路
２０ 導入口
２１ 第２の円筒状空間
２２ 第２導入口
２３ 端面流出口
２５ オイル通路
２６ 軸受けブロックのオイル通路
３０ 流出口

Claims (6)

1. 流体の吸入、圧縮および吐出を行う圧縮機構部と、該圧縮機構部を駆動する電動機を容器に内蔵した電動圧縮機において、前記電動機のステータのコイルエンドと前記圧縮機構部と前記電動機のロータで囲んで形成した円筒状空間と、前記圧縮機構部から吐出ガスを前記円筒状空間に流出させる流出部と、吐出ガスを前記円筒状空間からシャフト内に分流させるように前記電動機のシャフト円筒側壁に開口した導入口と、前記シャフト内に設けられ吐出口へと前記吐出ガスを案内するガス通路とを備えた構成とした電動圧縮機。
2. 電動機のステータの他方のコイルエンドとロータと容器に囲まれた第２の円筒状空間と、シャフトの他方の円筒側壁に設置され前記第２の円筒状空間に開口した第２導入口と、前記シャフトの電動機側端面に設けられた流出口とを備えた構成とした請求項１記載の電動圧縮機。
3. 電動機のステータのコイルエンドとロータと容器に囲まれた第２の円筒状空間と、シャフトの円筒側壁に設置され前記第２の円筒状空間に開口した流出口とを備えた請求項１記載の電動圧縮機。
4. シャフト円筒側壁の導入口，第２導入口、及び流出口の少なくともいずれか１つは、シャフトまたはロータの端部に設置されたバランスウエイトと反対方向のシャフト円筒側壁に形成した請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動圧縮機。
5. 円筒状空間に流出させる流出部は前記電動機のロータの回転方向と同一の接線方向に開口させた構成とした請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動圧縮機。
6. 電動圧縮機は横型構造であり、分離されたオイルは電動機のステータ外周と容器の隙間空間の下部に貯油し、前記圧縮機構部の端面下方部から圧縮機構部に給油する構造の請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動圧縮機。