JP2013137004A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの上側の空間からモータの下側の空間に潤滑油を確実に流す。
【解決手段】圧縮機１は、その上面に冷媒を吐出する吐出口２４ａを有する圧縮機構２と、固定子３１と回転子３０とを有し、圧縮機構２の上方に配置されるモータ３と、圧縮機構２とモータ３との間に配置され、圧縮機構２の上面に当接する円筒状の遮蔽部材５と、ケーシング６とを備える。固定子３１は、その外周面とケーシング６の内周面との間に上下方向に延在する油戻し通路３７が形成されるようにケーシング６の内周面に固定され、且つ、複数の歯部３３ａを内周部に有するコア３３と、複数の歯部３３ａにそれぞれ巻回された複数のコイル巻回部３５ａとを有する。遮蔽部材５は、周方向に並んで設けられた複数の凹部を有し、圧縮機構２の吐出口２４ａを囲むと共に凹部がコイル巻回部３５ａの下端に沿うように配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータと圧縮機構とを備えた圧縮機に関する。

従来から圧縮機として、モータと圧縮機構とが上下に並んでケーシング内に収容されたものがある（例えば特許文献１参照）。この圧縮機では、圧縮機構から上方に向かって冷媒と潤滑油が吐出されるようになっており、吐出された冷媒と潤滑油は、固定子の外周面とケーシングの内周面との間に形成された隙間や、固定子と回転子との間に形成された隙間や、固定子に周方向に並んだ複数の歯部を有するコアに巻回された複数のコイルとの間に形成された隙間や、固定子や回転子に形成された孔などの流路を通過して、モータの上側の空間に流入する。モータの上側の空間に流入した冷媒は、モータの上部に設けられた排出管から外部に排出される。また、モータの上側の空間に流入した潤滑油は、上述の流路を通ってモータの下側の空間に戻された後、さらに下降して、ケーシングの底に貯留される。

特開２０１０−２５２５１１号公報

しかしながら、従来の圧縮機では、モータの下側からモータの上側に流れる冷媒および潤滑油の流路と、モータの上側からモータの下側に流れる潤滑油の流路が同じであるため、モータの下側からモータの上側に流れる冷媒および潤滑油によって、モータの上側からモータの下側に潤滑油が流れにくく、モータの上に潤滑油が溜まってしまったり、潤滑油が冷媒と一緒に排出管から圧縮機外部へ排出されてしまう。その結果、ケーシングの底に貯留される潤滑油が減少し、摺動部などへの潤滑油の供給が不足してしまう。

そこで、本発明は、モータの上側の空間からモータの下側の空間に潤滑油を確実に流すことのできる圧縮機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、第１の発明に係る圧縮機は、冷媒を圧縮すると共に、その上面に冷媒を吐出する吐出口を有する圧縮機構と、固定子と回転子とを有し、前記圧縮機構の上方に配置されるモータと、前記圧縮機構と前記モータとの間に配置され、前記圧縮機構の上面に当接する円筒状の遮蔽部材と、これらを収容するケーシングとを備え、前記固定子は、その外周面と前記ケーシングの内周面との間に上下方向に延在する通路が形成されるように前記ケーシングの内周面に固定されると共に、その内周部に周方向に並んだ複数の歯部を有するコアと、前記複数の歯部にそれぞれ巻回されて、その下端が下方向に凸状に構成された複数のコイル巻回部とを有し、前記遮蔽部材は、周方向に並んで設けられた複数の凹部を有し、前記圧縮機構の前記吐出口を囲むと共に前記凹部が前記コイル巻回部の下端に沿うように配置されることを特徴とする。

この圧縮機では、固定子の外周面とケーシングの内周面との間に形成された通路の径方向内側に、吐出口を囲むように遮蔽部材が配置されるため、吐出口から吐出された冷媒と潤滑油が、固定子の外周面とケーシングの内周面との間に形成された通路に流入するのを防止することができる。したがって、固定子の外周面とケーシングの内周面との間に形成された通路を、潤滑油が上から下に流れるための専用の流路にできるため、モータの上側にある潤滑油を、ケーシングの底部に確実に戻すことができる。
また、遮蔽部材の凹部がコイル巻回部の下端に沿うように配置されるため、吐出口から吐出された冷媒と潤滑油が、上記通路に流入するのを確実に抑制できる。

第２の発明に係る圧縮機は、第１の発明において、前記圧縮機構は、シリンダと、前記シリンダの上側に配置される端板部材と、前記端板部材の上側に配置されるマフラー部材とを有しており、前記遮蔽部材の下端部の内径が、前記マフラー部材の外径とほぼ同じであることを特徴とする。

この圧縮機では、この圧縮機では、遮蔽部材の下端部をマフラー部材の外縁部に嵌合させることができ、これにより、遮蔽部材を径方向にずれないように容易に位置決めできる。

第３の発明に係る圧縮機は、第１または第２の発明において、前記遮蔽部材が、絶縁性材料で形成されていることを特徴とする。

この圧縮機では、コイル巻回部と圧縮機構の部材との間で短絡が生じるのを防止できる。

以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。

第１の発明では、この圧縮機では、固定子の外周面とケーシングの内周面との間に形成された通路の径方向内側に、吐出口を囲むように遮蔽部材が配置されるため、吐出口から吐出された冷媒と潤滑油が、固定子の外周面とケーシングの内周面との間に形成された通路に流入するのを防止することができる。したがって、固定子の外周面とケーシングの内周面との間に形成された通路を、潤滑油が上から下に流れるための専用の流路にできるため、モータの上側にある潤滑油を、ケーシングの底部に確実に戻すことができる。
また、遮蔽部材の凹部がコイル巻回部の下端に沿うように配置されるため、吐出口から吐出された冷媒と潤滑油が、上記通路に流入するのを確実に抑制できる。

第２の発明では、遮蔽部材の下端部をマフラー部材の外縁部に嵌合させることができ、これにより、遮蔽部材を径方向にずれないように容易に位置決めできる。

第３の発明では、コイル巻回部と圧縮機構の部材との間で短絡が生じるのを防止できる。

本発明の実施形態に係る圧縮機の断面図である。 左側略半分は図１のＡ−Ａ線断面図であり、右側略半分は図１のＢ−Ｂ線断面図である。 モータの斜視図である。 遮蔽部材の斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る圧縮機の部分断面図である。 本発明の他の実施形態に係る圧縮機の部分断面図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態の圧縮機１は、冷媒を圧縮する圧縮機構２と、圧縮機構２の上方に配置され、シャフト４を介して圧縮機構２を駆動するモータ３と、圧縮機構２とモータ３との間に配置された円筒状の遮蔽部材５と、これらを収容するケーシング６とを備える。
圧縮機１は、吸入管７から導入された冷媒（例えばＣＯ_２）を圧縮して排出管８から排出する。この圧縮機１は、例えば空調装置などの冷凍サイクルに組み込まれて使用され、図１に示す向き、即ち、シャフト４の向きが上下方向となる向きに設置される。

ケーシング６は、両端が塞がれた円筒状の容器であり、その上部には、圧縮機構２で圧縮された冷媒を排出するための排出管８と、モータ３の後述する固定子３１のコイル３５に電流を供給するためのターミナル端子９が設けられている。なお、図１では、このコイル３５とターミナル端子９とを接続する配線を省略している。また、ケーシング６の側部には、圧縮機１に冷媒を導入するための吸入管７が設けられている。ケーシング６内の底部には、圧縮機構２の摺動部の動作を滑らかにすると共に、圧縮機構２の隙間をシールするための潤滑油Ｌが貯留されている。

図１および図２に示すように、モータ３は、ケーシング６の内周面に固定された略円筒状の固定子３１と、この固定子３１の径方向内側にエアギャップ３２を介して配置された円筒状の回転子３０とから構成されている。なお、図２の左側略半分は図１のＡ−Ａ線断面図であり、図２の右側略半分は図１のＢ−Ｂ線断面図である。また、図１は、図２のＣ−Ｃ線断面図である。

回転子３０は、図示しない磁石が埋設されている。また、回転子３０には、上下方向に貫通する複数の通風孔３０ａが、周方向に並んで形成されている。

図３に示すように、固定子３１は、略円筒状のコア３３と、コア３３の上下両側に配置された２つのインシュレータ３４と、コア３３およびインシュレータ３４に巻回されたコイル３５とを有する。

コア３３は、スポット溶接や焼き嵌めや圧入などでケーシング６の内周面に固定されている。図２および図３に示すように、コア３３の外周部には、複数（本実施形態では９つ）の溝部３３ｂが、周方向に並んで形成されている。この溝部３３ｂとケーシング６の内周面との間に、上下方向に延在する油戻し通路（通路）３７が形成されている。図２に示すように、コア３３の内周部には、径方向内側に突出する複数（本実施形態では９つ）の歯部３３ａが周方向に並んで形成されている。

インシュレータ３４は、コア３３とコイル３５とを絶縁するために設けられている。コア３３の上下に配置された２つのインシュレータ３４は、設置の向きが異なるだけで、構成は同じである。インシュレータ３４の外径は、コア３３の外径よりも小さい。インシュレータ３４の内周部の形状は、上下方向から見てコア３３の内周部の形状とほぼ同じであって、インシュレータ３４は、内周部に９つの歯部３４ａを有する。歯部３４ａの突出先端には、半円形状の板が設けられている。

コイル３５は、いわゆる集中巻方式のコイルであって、９つのコイル巻回部３５ａを有する。各コイル巻回部３５ａは、コア３３の歯部３３ａと、この歯部３３ａの上下に配置されたインシュレータ３４の歯部３４ａに対して巻回されている。図３に示すように、コイル巻回部３５ａの下端は、下方向に膨らんだ円弧状に構成されている。コイル巻回部３５ａと隣接するコイル巻回部３５ａとの間には、隙間３６が形成されている。モータ３は、コイル３５に通電することによって発生する電磁力によって、回転子３０を回転させる。

シャフト４は、回転子３０の内周面に固定されており、回転子３０と一体的に回転する。シャフト４は、後述する圧縮室２０ａ内となる位置に、偏心部４ａを有する。偏心部４ａは、略円柱状であって、その中心軸がシャフト４の回転中心に対して偏心している。この偏心部４ａの外周面には、圧縮機構２の後述するピストン２１のローラが装着されている。

また、シャフト４の下側略半分の内部には、給油路４ｂが形成されている。給油路４ｂは、シャフト４の上下方向に延在する共に数箇所でシャフト４の径方向に枝分かれしている。シャフト４の下端には、シャフト４の回転に伴って潤滑油を給油路４ｂ内に吸い上げる螺旋羽根形状のポンプ部材（図示省略）が取り付けられている。このポンプ部材によって給油路８ｃの下端から吸い上げられた潤滑油は、シャフト４の側面から排出されて、圧縮機構２に供給される。

図１に示すように、圧縮機構２は、シリンダ２０と、シリンダ２０の内部に配置されるピストン２１と、シリンダ２０の上側に配置されるフロントヘッド２３と、フロントヘッド２３の上側に配置されるマフラー部材２４と、シリンダ２０の下側に配置されるリアヘッド２２とを備えている。

シリンダ２０の中央部には、円形孔である圧縮室２０ａが形成されている。圧縮室２０ａの上下端は、フロントヘッド２３とリアヘッド２２によってそれぞれ閉塞されている。圧縮室２０ａ内には、ピストン２１が配置されている。ピストン２１は、円環状のローラと、ローラの外周面から径方向外側に突出するブレードとによって構成されるものであって、圧縮室２０ａを２つの空間に区画する。また、シリンダ２０には、圧縮室２０ａ内に冷媒を導入するための吸入路２０ｂが形成されている。この吸入路２０ｂには、吸入管７の先端が内嵌されている。

フロントヘッド２３は、シリンダ２０の上側に配置されており、圧縮室２０ａで圧縮された冷媒を吐出するための吐出孔（図示省略）を有する。フロントヘッド２３の上面には、圧縮室２０ａ内の圧力に応じて上述の吐出孔の出口を開閉する弁機構（図示省略）が取り付けられている。また、フロントヘッド２３の外周面は、ケーシング６の内周面にスポット溶接などで固定されている。また、フロントヘッド２３の外周部には、油戻し孔２３ａが形成されている。

マフラー部材２４は、フロントヘッド２３の上面に取り付けられている。マフラー部材２４の外径は、フロントヘッド２３の外径（ケーシング６の内径）よりも小さい。マフラー部材２４とフロントヘッド２３との間には、マフラー空間２５が形成されている。マフラー空間２５は、冷媒の吐出に伴う騒音の低減するために設けられている。また、マフラー部材２４の上面には、マフラー空間２５内の冷媒を吐出する吐出口２４ａが形成されている。

遮蔽部材５は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの絶縁性材料で形成された略円筒状の部材である。遮蔽部材５は、マフラー部材２４の吐出口２４ａを囲むように配置されて、圧縮機構２の上面に当接している。遮蔽部材５の内径は、マフラー部材２４の外径とほぼ同じであり、遮蔽部材５の下端部は、マフラー部材２４の外縁部に嵌合している。これにより、遮蔽部材５は、圧縮機構２に対して位置決めされる。

また、図４に示すように、遮蔽部材５の上端部には、９つの凹部５ａが周方向に並んで形成されている。各凹部５ａは、円弧状に形成されている。遮蔽部材５は、凹部５ａがコイル巻回部３５ａの下端に沿うように配置される。凹部５ａは、コイル巻回部３５ａの下端に接触していても、接触していなくてもよい。

次に、圧縮機１の動作について説明する。
吸入管７から圧縮室２０ａ内に冷媒を供給しつつ、モータ３の駆動によりシャフト４を回転させると、偏心部４ａに装着されたピストン２１のローラは、圧縮室２０ａの周壁面に沿って移動する。これにより、ピストン２１で区画された圧縮室２０ａ内の２つの空間の容積が変化するため、圧縮室２０ａ内で冷媒が圧縮される。圧縮室２０ａ内の圧力が所定の圧力以上になると、フロントヘッド２３に設けられた弁機構（図示省略）が開弁して、圧縮室２０ａ内の冷媒と潤滑油が、マフラー空間２５に吐出される。マフラー空間２５内の冷媒と潤滑油は、マフラー部材２４の吐出口２４ａから上方に向かって吐出される。

吐出口２４ａから吐出された冷媒と潤滑油は、回転子３０の通風孔３０ａ、回転子３０と固定子３１との間のエアギャップ３２、または、隣接するコイル巻回部３５ａ間の隙間３６を下から上に通過して、モータ３の上側の空間に流入する。
このとき、遮蔽部材５が、油戻し通路３７の径方向内側に、吐出口２４ａを囲んで配置されていることによって、油戻し通路３７と吐出口２４ａとが隔離されているため、吐出口２４ａから吐出された冷媒と潤滑油は、油戻し通路３７に流入するのを防止できる。

モータ３の上側の空間に流入した冷媒と潤滑油は、回転子３０の回転運動により、旋回しつつ径方向外側に向かって流れる。冷媒と潤滑油との比重差による遠心力の違いにより、冷媒と潤滑油とが分離される。即ち、潤滑油より比重の軽い冷媒はケーシング６の中心部を流れる一方、比重の重い潤滑油はケーシング６の内周面近傍部を流れる。
そして、ケーシング６の中心部を流れる冷媒は、回転子３０の回転中心とほぼ同軸上に設けられた排出管８からケーシング６の外に排出される。
また、ケーシング６の内周面近傍部を流れる潤滑油は、固定子３１とケーシング６の内周面との間の油戻し通路３７を上から下に通過して、モータ３と圧縮機構２との間の空間に流入する。その後、フロントヘッド２３の油戻し孔２３ａを通過して、ケーシング６の底部に戻される。

このように、本実施形態の圧縮機１では、油戻し通路３７の径方向内側に、吐出口２４ａを囲むように遮蔽部材５が配置されるため、吐出口２４ａから吐出された冷媒と潤滑油が、油戻し通路３７に流入するのを防止することができる。したがって、油戻し通路３７を、潤滑油が上から下に流れるための専用の流路にできるため、モータ３の上側の空間からモータ３の下側の空間に確実に潤滑油を流すことができる。
また、遮蔽部材５の凹部５ａがコイル巻回部３５ａの下端に沿うように配置されるため、吐出口２４ａから吐出された冷媒と潤滑油が、油戻し通路３７に流入するのを確実に抑制できる。

また、本実施形態では、遮蔽部材５の下端部の内径が、マフラー部材２４の外径とほぼ同じであるため、遮蔽部材５の下端部をマフラー部材２４の外縁部に嵌合させることができ、これにより、遮蔽部材５を水平方向にずれないように容易に位置決めできる。

また、遮蔽部材５は、絶縁性材料で形成されているため、コイル巻回部３５ａと、マフラー部材２４またはフロントヘッド２３との間で短絡が生じるのを防止できる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成は、上記実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。なお、後述する変更形態は、適宜組み合わせて実施することも可能である。

遮蔽部材５は、筒状であれば円筒状でなくてもよい。例えば９角形などの多角形の筒状であってもよい。

また、上記実施形態の遮蔽部材５における凹部５ａと凹部５ａの間の部分は、図４中上方に延びており、隣接するコイル巻回部３５ａの間に配置されるが、遮蔽部材の形状はこれに限定されない。遮蔽部材は、コイル巻回部３５ａの下端に沿う凹部を有していれば、隣接するコイル巻回部３５ａの間に配置される部分を有していなくてもよい。

上記実施形態では、遮蔽部材５の下端部の内径は、マフラー部材２４の外径とほぼ同じであるが、これに限定されない。遮蔽部材５の下端部の内径は、吐出口２４ａを囲むことができる大きさであれば、マフラー部材２４の外径よりも小さくてもよく、油戻し孔２３ａの径方向内側の周壁面とフロントヘッド２３の中心との距離以下であれば、マフラー部材２４の外径よりも大きくてもよい。

遮蔽部材の下端部の内径をマフラー部材２４の外径よりも大きくする場合、例えば図５に示すように、フロントヘッド１２３の上面に設けた溝１２３ｂに遮蔽部材１０５の下端部を嵌め込むことによって、遮蔽部材１０５を圧縮機構に対して位置決めしてもよい。
また、遮蔽部材の下端部の内径をマフラー部材２４の外径よりも小さくする場合、マフラー部材２４の上面に設けた溝に遮蔽部材の下端部を嵌め込むことによって、遮蔽部材を圧縮機構に対して位置決めしてもよい。

上記実施形態では、遮蔽部材５は、軸方向に関して径が一定であるが、一定でなくてもよい。例えば図６に示す遮蔽部材２０５のように、下側に向かって先細り状であってもよい。
この変更形態の場合、遮蔽部材の上端の径は、コア３３の内径（エアギャップ３２の径）よりも大きく、且つ、コア３３の歯底部（歯部３３ａ間）の径以下とする。また、遮蔽部材の下端の径は、吐出口２４ａを囲むことができる大きさであって、且つ、油戻し孔２３ａの径方向内側の周壁面とフロントヘッド２３の中心との距離以下とする。

上記実施形態では、遮蔽部材５は、モータ３と同軸状に配置されているが、同軸状に配置されていなくてもよい。

本発明を利用すれば、モータの上側の空間からモータの下側の空間に潤滑油を確実に流すことのできる。

１ 圧縮機
２ 圧縮機構
３ モータ
５ 遮蔽部材
５ａ 凹部
６ ケーシング
２０ シリンダ
２３ フロントヘッド（端板部材）
２４ マフラー部材
２４ａ 吐出口
３０ 回転子
３１ 固定子
３３ コア
３３ａ 歯部
３３ｂ 溝部
３５ コイル
３５ａ コイル巻回部
３７ 油戻し通路（通路）

Claims (3)

1. 冷媒を圧縮すると共に、その上面に冷媒を吐出する吐出口を有する圧縮機構と、
   固定子と回転子とを有し、前記圧縮機構の上方に配置されるモータと、
   前記圧縮機構と前記モータとの間に配置され、前記圧縮機構の上面に当接する円筒状の遮蔽部材と、
   これらを収容するケーシングとを備え、
   前記固定子は、
   その外周面と前記ケーシングの内周面との間に上下方向に延在する通路が形成されるように前記ケーシングの内周面に固定されると共に、その内周部に周方向に並んだ複数の歯部を有するコアと、
   前記複数の歯部にそれぞれ巻回されて、その下端が下方向に凸状に構成された複数のコイル巻回部とを有し、
   前記遮蔽部材は、周方向に並んで設けられた複数の凹部を有し、前記圧縮機構の前記吐出口を囲むと共に前記凹部が前記コイル巻回部の下端に沿うように配置されることを特徴とする圧縮機。
2. 前記圧縮機構は、シリンダと、前記シリンダの上側に配置される端板部材と、前記端板部材の上側に配置されるマフラー部材とを有しており、
   前記遮蔽部材の下端部の内径が、前記マフラー部材の外径とほぼ同じであることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記遮蔽部材が、絶縁性材料で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の圧縮機。

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