JP3931574B2 - 密閉型圧縮機 - Google Patents
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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】
従来の空気調和装置等の冷凍サイクルに使用される密閉型圧縮機の一例を図４に示す。両端が閉鎖された筒状の密閉容器１０１の内側には電動機１０２とスクロール圧縮機構１０３とが内蔵されている。電動機１０２は密閉容器１０１の内壁面に固定された固定子１０４と、固定子１０４の内側に対向して回転自在に支持された回転子１０５とからなり、回転子１０５にはクランク軸１０６が貫通状態に結合されている。このクランク軸１０６の一端はスクロール圧縮機構１０３の一部を構成する主軸受部材１０７の軸受部Ｂに回転自在に支持されている。
【０００３】
クランク軸１０６の他端側は回転子１０５から突出しており、かつ先端部が密閉容器１０１底部に収容されたオイルｂに没している。また、クランク軸１０６には、オイルｂを吸入して摺動部に供給する油通路１０８が軸方向に穿設されており、オイルｂがこの油通路１０８を経て主軸受部材１０７などの各摺動部に供給された後、再循環されるようになっている。
【０００４】
そして、主軸受部材１０７に貫通する状態に支持されたクランク軸１０６の一端部はその中心がクランク軸１０６の軸心と偏心して設けたピン部（クランク部）１０９として形成されており、このピン部１０９には旋回スクロール１１０が連接されている。旋回スクロール１１０は円盤状に形成されており一側面の中央部にピン部１０９が接続されるボス穴部１１１が形成されている。旋回スクロール１１０の他側面には渦巻き形状のラップ１１２が一体に形成されている。また、主軸受部材１０７には固定スクロール１１３が結合されている。固定スクロール１１３には旋回スクロール１１０に対面する部分に渦巻き形状のラップ１１４が形成されており、ラップ１１２との間に複数の圧縮室１１５を形成している。これらの圧縮室１１５は吸入管１１６を介して外周部から冷媒ガスを吸込み、漸次中心に移動していくことで容積を縮小して冷媒ガスを圧縮し、固定スクロール１１３の中央部に設けた吐出ポート１１７から密閉容器１０１上部の高圧空間内に吐出され、矢印で示したように吐出管１１８を経て密閉容器１０１外に吐出される。
【０００５】
主軸受部材１０７にはオイル逃し穴１１９が貫通して設けられていおり、スクロール圧縮機構１０３の摺動部を潤滑したオイルが下方に向かって放出される。この時、放出されたオイルがクランク軸１０６と共に回転するバランスウェート１２０に衝突して飛散すると、吸入管１１６から密閉容器１０１内に吸入された冷媒と混合して圧縮機構１０３に送られ、圧縮された冷媒と共に外部の冷凍サイクルに吐出されることになり、冷凍サイクルのパイプ内壁面にオイルが付着し、その結果として冷凍サイクルの効率低下やパイプ詰り等の不都合な現象を発生させる事になる。これを防止するため、クランク軸１０６およびオイル逃し穴１１９を包囲するように円筒状カバー１２１がビス１２３により主軸受部材１０７の下面に装着されている。
【０００６】
この時、円筒状カバー１２１が金属製である場合は、固定子１０４のコイルエンド部１２２との絶縁距離を確保するために、円筒状カバー１２１とコイルエンド部１２２との間に充分な隙間ｄが必要となるので、その隙間ｄからオイルが飛散し冷媒と共に密閉容器１０１外にでるオイルの吐出量が増加してしまう問題があった。このような問題を解決するために、例えば特開平１１−１８２４７１号公報においては図５に示すように、円筒状カバー１２１の下端部に絶縁材料である合成樹脂製フィルムから成るスカート１２４を取り付け、このスカート１２４の一端を固定子のコイルエンド部１２２に接触させて円筒状カバー１２１とコイルエンド部１２２との間隙を塞いでいる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の技術で説明した圧縮機は電動機が配置される空間が低圧雰囲気である低圧型圧縮機に関するものであり、吸入された冷媒ガスが電動機により加熱され圧縮機の効率が低下するという欠点があった。これに対して、冷媒ガスを直接スクロール圧縮機構に吸入し、圧縮された冷媒ガスを電動機が配置された空間を含めた密閉容器内に吐出循環させた後、外部の冷凍サイクルに吐出する高圧型圧縮機は、吸入される冷媒ガスが電動機で加熱される事が無いので効率を高くすることが可能である。しかしながら上記従来の技術で説明した合成樹脂製フィルムからなるスカートを用いた場合には、スカートに高温高圧の吐出ガスが直接ぶつかり、樹脂フィルムでできたスカートを変形させて仕切り効果が悪くなり、オイル飛び出しが多くなったり、ガスの流れによりスカートが振動を起こして電動機の固定子コイルを傷つけたりするという不具合が発生するという問題点があった。
【０００８】
本発明の目的は吐出ガス雰囲気のガス通路におかれた仕切り部材に十分な剛性を持たせる構成を提供することにより、十分にオイル分離された冷媒ガスを吐出することができる高圧密閉型圧縮機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決する為に本発明は、仕切り部材として剛性を有する固定部と電気絶縁性を有するガイド部を有し、ガイド部をその材料のガラス転移点よりも高い温度でアニーリング処理したものを使用するものである。また、中央部に穴を設けた平板からなる固定部と圧縮機構部とでガイド部の端部に径方向外側に向かって延設された脚部を挟持するものである。あるいは、コイルエンド絶縁紙を圧縮機構部に当接するように延設、又はコイルエンド部を樹脂により一体成形し、この樹脂部を圧縮機構に当接させるものであるこれにより、ガイド部は高温高圧の吐出ガスにさらされた場合でも変形することが無く、高圧密閉型圧縮機においても充分に分離された冷媒ガスを吐出することが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本願請求項１記載の発明は、電動機によって駆動される圧縮機構と、底部にオイル溜めを有し前記電動機及び圧縮機構を収納する密閉容器とからなり、前記オイル溜めに貯留されたオイルは電動機及び圧縮機構に供給されて潤滑またはシールに供され、前記圧縮機構から吐出された圧縮ガスを密閉容器内部で循環させる往路と復路とからなるガス通路を備えた密閉型圧縮機であって、前記往路と復路の間を仕切る隔壁の一部分が前記電動機の固定子により構成され、電動機固定子に隣接して圧縮機構との間に配置される往復路間の隔壁を剛性を有する固定部と電気絶縁性を有するガイド部とからなる仕切り部材とし、前記ガイド部をその材料のガラス転移転よりも高い温度でアニ−リング処理したものであり、ガイド部がその材料のガラス転移転よりも高い温度の吐出ガスにさらされても変形することが少なく、変形によりガスが漏れたりフィルムを傷つけたりすることを防止できるという作用を有する。
【００１１】
請求項２記載の発明は、電動機によって駆動される圧縮機構と、底部にオイル溜めを有し前記電動機及び圧縮機構を収納する密閉容器とからなり、前記オイル溜めに貯留されたオイルは電動機及び圧縮機構に供給されて潤滑またはシールに供され、前記圧縮機構から吐出された圧縮ガスを密閉容器内部で循環させる往路と復路とからなるガス通路を備えた密閉型圧縮機であって、前記往路と復路の間を仕切る隔壁の一部分が前記電動機の固定子により構成され、電動機固定子に隣接して圧縮機構との間に配置される往復路間の隔壁が剛性を有する固定部と電気絶縁性を有するガイド部とからなる仕り切部材であり、固定部は中央部に穴をあけた平板とし、ガイド部は外径が前記固定部の穴よりわずかに小さい円筒形状部分と、前記円筒形状部分の一方の端部に形成された径方向外側に向かって延設された脚部を有し、前記脚部が固定部と圧縮機構部の間に挟持されているものであり、容易且つ確実にガイド部と固定部を圧縮機構部に取り付け固定することができるという作用を有する。
【００１２】
請求項３記載の発明は、電動機によって駆動される圧縮機構と、底部にオイル溜めを有し前記電動機及び圧縮機構を収納する密閉容器とからなり、前記オイル溜めに貯留されたオイルは電動機及び圧縮機構に供給されて潤滑またはシールに供され、前記圧縮機構から吐出された圧縮ガスを密閉容器内部で循環させる往路と復路とからなるガス通路を備えた密閉型圧縮機であって、前記往路と復路の間を仕切る隔壁の一部分が前記電動機の固定子により構成され、前記電動機固定子に隣接して圧縮機構との間に配置される往復路間の隔 壁が電動機固定子のコイルエンド絶縁紙を延設して構成するものであり、容易且つ確実に隔壁を形成することができるという作用を有する。
【００１３】
請求項４記載の発明は、電動機によって駆動される圧縮機構と、底部にオイル溜めを有し前記電動機及び圧縮機構を収納する密閉容器とからなり、前記オイル溜めに貯留されたオイルは電動機及び圧縮機構に供給されて潤滑またはシールに供され、前記圧縮機構から吐出された圧縮ガスを密閉容器内部で循環させる往路と復路とからなるガス通路を備えた密閉型圧縮機であって、前記往路と復路の間を仕切る隔壁の一部分が前記電動機の固定子により構成され、前記電動機固定子に隣接して圧縮機構との間に配置される往復路間の隔壁が電動機固定子のコイルエンド部に一体成形された樹脂成形品で構成されてなるものであり、請求項３記載の発明と同様に容易且つ確実に隔壁を形成することができるという作用を有する。
【００１４】
以下、本発明における実施の形態に係る密閉型圧縮機および仕切り部材構成について図を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
【００１５】
（実施の形態１）
本実施の形態では縦型でスクロール式圧縮機構を内蔵した冷凍サイクル用密閉型圧縮機で冷媒ガスを圧縮する場合について説明する。しかし、本発明はこれに限られることはなく、ロータリ式圧縮機構などを搭載した密閉型圧縮機など他の方式による圧縮機に適用する場合についても有効であり、圧縮される気体についても冷媒ガスに限らずガス一般を対象とすることができる。
【００１６】
図１に本発明第１の実施の形態による密閉型圧縮機を示す。図１において１は密閉容器で、圧縮機構２と電動機３を内部に固定して収納し、底部にはオイル６が貯留されたオイル溜め５を有する。圧縮機構２はクランク軸４により電動機３に結合されて駆動される。密閉容器１内部は、圧縮機構２の上部に形成された第１の部屋８と、圧縮機構２と電動機３との間に形成された第２の部屋９と、電動機３の下部に形成された第３の部屋１０とに区分されている。
【００１７】
圧縮機構２は、クランク軸４を回転自在に支持する主軸受４ａを備えた主軸受部材１１と、主軸受部材１１にボルト止めされた固定スクロール１２と、主軸受部材１１と固定スクロール１２との間にスクロールラップ同士が噛み合う様に挟みこまれた旋回スクロール１３と、旋回スクロール１３と主軸受部材１１との間に配置されて旋回スクロール１３の自転を防止して円軌道運動するように案内する自転規制機構１４（オルダムリング）とから構成されている。
【００１８】
クランク軸４の下端はオイル溜め５に達しており、密閉容器１内に溶接や焼き嵌め等の手段で固定された副軸受部材２１により回転自在に支持されている。
【００１９】
電動機３は密閉容器１に溶接や焼き嵌めなどの手段で固定された固定子３ａと、クランク軸４に結合された回転子３ｂとで構成され、回転子３ｂの上下端面にはバランスウエイト２３、２４が固定されている。
【００２０】
圧縮機構２と電動機３の間に形成された第２の部屋９には円筒状の仕切り部材１７が設けられ、この部屋を電動機３の回転子３ｂの回転子上部室１８と固定子３ａの固定子上部室１９に区分している。
【００２１】
上記のような構成でクランク軸４が電動機３により回転されると、クランク軸４の上端にある偏心軸７と摺動自在に結合した旋回スクロール１３は自転を伴わない円軌道運動を行い、これにより固定スクロール１２と旋回スクロール１３との間に形成されている圧縮室が外周側から中央部に向かって移動しながらその容積を縮小していき、吸入パイプ１５から固定スクロール１２の外周部に吸入した冷媒ガスを圧縮し、最終的には所定圧以上になった冷媒ガスを固定スクロール１２の中央部に設けた吐出口１６から密閉容器１内の吐出マフラー空間３１に吐出させる。これを連続的に繰り返すことにより圧縮動作が行われる。
【００２２】
上記構成の圧縮機について以下にオイルの流れを説明する。オイル溜め５内のオイル６はクランク軸４の下端に配置されたポンプ２５によって汲み上げられ、クランク軸４を軸方向に貫通するオイル供給穴２６を介して圧縮機構２の軸受部４ａや各摺動部に供給される。軸受や摺動部に供給されて潤滑を行った後のオイル６は、供給圧力や重力によって主軸受部油溝４ｃを通じ主軸受部材１１の下方に流出滴下して回転子上部室１８に流れ出た後、回転子と固定子の間の隙間や回転子内部を貫通して設けた通路３６を通って最終的にオイル溜め５に回収される。
【００２３】
次に吐出された冷媒ガスの流れを説明する。圧縮機構２により圧縮された冷媒ガス２７は、圧縮機構２の上部中央に設けた吐出口１６を覆うように形成された吐出マフラー空間３１に吐出され、しかる後圧縮機構連通路３２および連絡路３４を通って回転子上部室１８に導かれ、更に回転子３ｂに設けた回転子通路３６を通って回転子下部室３５へと導かれる。回転子下部室３５に導かれた冷媒ガスは固定子３ａを貫通するように設けた固定子通路３７を上昇して固定子上部室１９に抜けた後、ガス通路Ａ（図示せず）を通って圧縮機構２の上部に形成された第１の部屋８に流れ込み、最終的に外部吐出口パイプ３９を通って密閉容器外１に吐出される。
【００２４】
このような曲がりくねった冷媒ガス経路とすることで、冷媒ガスに混合したオイルを効果的に分離することができる。すなわち、冷媒ガス２７が圧縮機構２内部や回転子上部室１８を経る間にオイル６と接触してそれを随伴していても、強い旋回流による遠心力でオイル６を外方向に付勢して固定子３ａの内周側に付着させることにより分離し、しかる後オイル溜め５に滴下させることにより再び冷媒ガス２７に混じることなく分離回収することができる。
【００２５】
また、回転子通路３６を通る冷媒ガス２７に随伴しているオイル６は回転子３ｂの回転による遠心力で回転子通路３６の外側面に押し付けられてミスト状態から凝集してオイル滴に成長するので、遠心分離による気液分離効率をより高めるし、回転子通路３６内で遠心分離されたオイル滴は重力により下降して回転子下方空間３５に放出されるが、このとき遠心力により外側方向に付勢されているので固定子３ａの内周に衝突して凝集し、さらに大きく成長して下方のオイル溜め５に滴下する。一方、冷媒ガスの流れは回転子下部室３５から電動機下部室４１に至って後、上向きにユーターンして固定子通路３７に向かうが、ユーターンする冷媒ガス２７の流れＣは随伴しているオイル６をその重力と遠心力によりオイル溜め５に向け振り落とすので、オイル６の回収率をさらに高めることができる。
【００２６】
以上のようにしてオイル６を分離された冷媒ガス２７が、固定子通路３７を通って固定子上部室１９に達し、密閉容器１の外部吐出口パイプ３９から密閉容器１外に吐出されるので、オイルが十分に分離された状態で冷凍サイクルに供給することができる。
【００２７】
ここで重要な点は、第２の部屋９において、オイルをたくさん含んだ吐出冷媒ガスが流れる回転子上部室１８とオイルが分離された吐出冷媒ガスが流れる固定子上部室１９の隔離である。この隔離機能は仕切り部材１７によって果たされる。本実施例において仕切り部材１７はフランジ部２８ａとボス部２８ｂとからなる固定部２８と、電気絶縁体のフィルムを巻いて円筒状にしたガイド部２９とからなり、ガイド部２９はボス部２８ｂに挿入されてリベット３０により一体に止められている。固定部２８は鉄板でできており、主軸受け部材１１にネジ止めされている。一方、ガイド部２９は固定子３ａのコイルエンド３ｃに内側深くまで挿入されており、固定子上部室１９と回転子上部室１８を完全に分離している。
【００２８】
圧縮機運転中、回転子上部室１８には連絡路３４から１００℃程度の高温となった冷媒ガスが高速で流れ込む。さらに主軸受油溝４ｃを出たオイルは回転子３ｂの回転による遠心力で外側に向かって弾き飛ばされてガイド部２９に衝突する。この時ガイド部２９は変形を起こしたり、振動してコイルエンド３ｃを傷つけたりしないように充分な剛性を持つ必要がある。
【００２９】
図２ａ、図２ｂは図１にしめす実施の形態における仕切り部材１７の部品図および組立図である。仕切り部材１７は固定部２８とガイド部２９からなり、固定部２８は鉄板を絞ってフランジ部２８ａとボス部２８ｂを形成している。フランジ部２８ａの周縁部には穴２８ｃがあけられ、この穴を介して主軸受部材１１に固定される。ガイド部２９はフィルム状の電気的絶縁材を巻いて、円筒状にしている。フィルムの端部はかなりの重なり代２０をもっており、その外側端部２０ａが熱溶着されている。この部分は接着剤で接着しても良いが耐冷媒性を考慮すると熱溶着が望ましい。フィルム材料はＰＥＴフィルムが安価で、剛性もあり、耐冷媒性、耐油性、耐熱性があり望ましい。ＰＥＴフィルムはガラス転移点が６０℃から７０℃の間にあり、この温度より高い１００℃近い温度の吐出ガスに晒されると変形してしまうが、シート状態の時にガラス転移点を超える温度でアニーリングを施すことにより変形を防ぐことができる。吐出温度がより高い場合はＰＰＳまたはポリイミドのシート等を用いる必要があるが、これらの材料においてもガラス転移転以上でアニーリングをする必要がある。安価なものとして紙等セルロース系のシートもあるが密閉型圧縮機にはケバ等が出てあまり向かない。ＰＴＦＥは剛性の点で向かない。
【００３０】
図２ｂは仕切り部材１７を組み立てた図で、ガイド部２９は固定部２８のボス部２８ｂに外側から挿入されている。ボス部の長さを長くして、ガイド部の長さの１／４以上の挿入代を取るとガイド部の開口部が楕円になったりする変形を押さえることができる。外側端部２０ａを外側にしてボス部２８ｂに挿入することにより溶着しないもう一方の端部２２はボス部２８ｂとフィルムとの間に挟み込まれてしっかりと固定される。内側の端部も熱溶着しても良いが、ボス部とガイド部内径のクリアランスを小さく設定するほど、ガイド部２９の剛性があがるので、熱溶着による変形部はできる限りすくない方がよい。フィルムの重なり代２０の部分にリベット３０が入る穴３０ａがあけられている。これに対応する部分のボス部２８ｂにもリベット穴３０ｂがあけられ、ガイド部を挿入後リベット止めされる。リベット止め箇所は２カ所以上が望ましい。リベット止めの箇所はネジ止めしても良い。これによりガイド部の剛性が確保される。
【００３１】
（実施の形態２）
図３ａ、図３ｂは本発明第２の実施の形態を示すものである。図３ａは部品図で、中央部に穴７１ａをあけた平板７１を固定部とし、この穴よりわずかに小さい外径の円筒形状に成形したガイド部７２の端部に複数の半径方向外側に張り出す脚部７３を設け、この脚部７３を平板７１と圧縮機構２の間に挟みこんでボルト締め等により固定し、仕切り部材とする方法である。この方法は剛性がやや落ちるが最も安価で容易に仕切り部材１７６を構成することができる。冷媒吐出ガスの流速が遅い場合はこの方法が選択できる。
【００３２】
（実施の形態３）
さらに別の実施の形態として、図１において固定子上部室１９側のコイルエンド３ｃ自体を絶縁材料によって固めることにより、圧縮機構部２との絶縁距離を保つと同時に、コイルエンド３ｃが仕切り部材１７の役目をし、回転子上部室１８と固定子上部室１９を隔てることができる。
【００３３】
（実施の形態４）
コイルエンド３ｃ自体を絶縁材料によって固める方法以外にも、コイルエンド３ｃの絶縁紙を圧縮機構部２までのばし、それを仕切り部材１７とする方法もある。
【００３４】
以上のような電気的な絶縁体でできた剛性のある仕切り部材により、高温高速の吐出ガスの流れに晒されても変形することがなく、電動機と圧縮機構間の第２の部屋を確実に分離することができ、さらに仕切り板を電動機のコイルに近接させても絶縁破壊が起こることがなく、十分なガス流通経路がとれるので圧縮機の外部に吐出される冷媒ガスのオイル分離効果を高めることができ、さらに電動機のコイルを傷めない利点がある。
【００３５】
また、本実施の形態では冷媒ガスが圧縮機構の上部に吐出するスクロール式圧縮機構について説明したが、本発明はこれに限られることはなくロータリタイプのものなど他の形式のものでもよいし、横型圧縮機にも適用できることは言うまでもない。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、電気絶縁体からなる剛性のある仕切り部材を提供することにより、高温で高速の吐出ガスの流れにぶつかっても、変形することがなく、電動機と圧縮機構間の第２の部屋を確実に分離することができ、さらに仕切り板を電動機のコイルに近接させても絶縁破壊が起こることがなく、十分なガス流通経路がとれるので圧縮機の外部に吐出される冷媒ガスのオイル分離効果を高めることができ、さらに電動機のコイルを傷めないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明第１の実施の形態による密閉型圧縮機を示す断面図
【図２】 （ａ）本発明第１の実施の形態における仕切り部材の部品図
（ｂ）本発明第１の実施の形態における仕切り部材の組立図
【図３】 本発明第２の実施の形態による仕切り部材を示す斜視図
【図４】 従来の密閉型圧縮機を示す断面図
【図５】 従来の密閉型圧縮機を示す断面の拡大図
【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
３ｃ コイルエンド
４ クランク軸
５ オイル溜め
６ オイル
７ 偏心軸
８ 第１の部屋
９ 第２の部屋
１０ 第３の部屋
１１ 主軸受部材
１７ 仕切り部材
１８ 回転子上部室
１９ 固転子上部室
２８ 固定部
２８ａ フランジ部
２８ｂ ボス部
２９ ガイド部
３０ リベット
３１ 吐出マフラー空間
３２ 圧縮機構連通路
３４ 連絡路
３５ 回転子下部室
３６ 回転子通路
３７ 固定子通路
３９ 外部吐出パイプ
４１ 電動機下部室
【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】
従来の空気調和装置等の冷凍サイクルに使用される密閉型圧縮機の一例を図４に示す。両端が閉鎖された筒状の密閉容器１０１の内側には電動機１０２とスクロール圧縮機構１０３とが内蔵されている。電動機１０２は密閉容器１０１の内壁面に固定された固定子１０４と、固定子１０４の内側に対向して回転自在に支持された回転子１０５とからなり、回転子１０５にはクランク軸１０６が貫通状態に結合されている。このクランク軸１０６の一端はスクロール圧縮機構１０３の一部を構成する主軸受部材１０７の軸受部Ｂに回転自在に支持されている。
【０００３】
クランク軸１０６の他端側は回転子１０５から突出しており、かつ先端部が密閉容器１０１底部に収容されたオイルｂに没している。また、クランク軸１０６には、オイルｂを吸入して摺動部に供給する油通路１０８が軸方向に穿設されており、オイルｂがこの油通路１０８を経て主軸受部材１０７などの各摺動部に供給された後、再循環されるようになっている。
【０００４】
そして、主軸受部材１０７に貫通する状態に支持されたクランク軸１０６の一端部はその中心がクランク軸１０６の軸心と偏心して設けたピン部（クランク部）１０９として形成されており、このピン部１０９には旋回スクロール１１０が連接されている。旋回スクロール１１０は円盤状に形成されており一側面の中央部にピン部１０９が接続されるボス穴部１１１が形成されている。旋回スクロール１１０の他側面には渦巻き形状のラップ１１２が一体に形成されている。また、主軸受部材１０７には固定スクロール１１３が結合されている。固定スクロール１１３には旋回スクロール１１０に対面する部分に渦巻き形状のラップ１１４が形成されており、ラップ１１２との間に複数の圧縮室１１５を形成している。これらの圧縮室１１５は吸入管１１６を介して外周部から冷媒ガスを吸込み、漸次中心に移動していくことで容積を縮小して冷媒ガスを圧縮し、固定スクロール１１３の中央部に設けた吐出ポート１１７から密閉容器１０１上部の高圧空間内に吐出され、矢印で示したように吐出管１１８を経て密閉容器１０１外に吐出される。
【０００５】
主軸受部材１０７にはオイル逃し穴１１９が貫通して設けられていおり、スクロール圧縮機構１０３の摺動部を潤滑したオイルが下方に向かって放出される。この時、放出されたオイルがクランク軸１０６と共に回転するバランスウェート１２０に衝突して飛散すると、吸入管１１６から密閉容器１０１内に吸入された冷媒と混合して圧縮機構１０３に送られ、圧縮された冷媒と共に外部の冷凍サイクルに吐出されることになり、冷凍サイクルのパイプ内壁面にオイルが付着し、その結果として冷凍サイクルの効率低下やパイプ詰り等の不都合な現象を発生させる事になる。これを防止するため、クランク軸１０６およびオイル逃し穴１１９を包囲するように円筒状カバー１２１がビス１２３により主軸受部材１０７の下面に装着されている。
【０００６】
この時、円筒状カバー１２１が金属製である場合は、固定子１０４のコイルエンド部１２２との絶縁距離を確保するために、円筒状カバー１２１とコイルエンド部１２２との間に充分な隙間ｄが必要となるので、その隙間ｄからオイルが飛散し冷媒と共に密閉容器１０１外にでるオイルの吐出量が増加してしまう問題があった。このような問題を解決するために、例えば特開平１１−１８２４７１号公報においては図５に示すように、円筒状カバー１２１の下端部に絶縁材料である合成樹脂製フィルムから成るスカート１２４を取り付け、このスカート１２４の一端を固定子のコイルエンド部１２２に接触させて円筒状カバー１２１とコイルエンド部１２２との間隙を塞いでいる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の技術で説明した圧縮機は電動機が配置される空間が低圧雰囲気である低圧型圧縮機に関するものであり、吸入された冷媒ガスが電動機により加熱され圧縮機の効率が低下するという欠点があった。これに対して、冷媒ガスを直接スクロール圧縮機構に吸入し、圧縮された冷媒ガスを電動機が配置された空間を含めた密閉容器内に吐出循環させた後、外部の冷凍サイクルに吐出する高圧型圧縮機は、吸入される冷媒ガスが電動機で加熱される事が無いので効率を高くすることが可能である。しかしながら上記従来の技術で説明した合成樹脂製フィルムからなるスカートを用いた場合には、スカートに高温高圧の吐出ガスが直接ぶつかり、樹脂フィルムでできたスカートを変形させて仕切り効果が悪くなり、オイル飛び出しが多くなったり、ガスの流れによりスカートが振動を起こして電動機の固定子コイルを傷つけたりするという不具合が発生するという問題点があった。
【０００８】
本発明の目的は吐出ガス雰囲気のガス通路におかれた仕切り部材に十分な剛性を持たせる構成を提供することにより、十分にオイル分離された冷媒ガスを吐出することができる高圧密閉型圧縮機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決する為に本発明は、仕切り部材として剛性を有する固定部と電気絶縁性を有するガイド部を有し、ガイド部をその材料のガラス転移点よりも高い温度でアニーリング処理したものを使用するものである。また、中央部に穴を設けた平板からなる固定部と圧縮機構部とでガイド部の端部に径方向外側に向かって延設された脚部を挟持するものである。あるいは、コイルエンド絶縁紙を圧縮機構部に当接するように延設、又はコイルエンド部を樹脂により一体成形し、この樹脂部を圧縮機構に当接させるものであるこれにより、ガイド部は高温高圧の吐出ガスにさらされた場合でも変形することが無く、高圧密閉型圧縮機においても充分に分離された冷媒ガスを吐出することが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本願請求項１記載の発明は、電動機によって駆動される圧縮機構と、底部にオイル溜めを有し前記電動機及び圧縮機構を収納する密閉容器とからなり、前記オイル溜めに貯留されたオイルは電動機及び圧縮機構に供給されて潤滑またはシールに供され、前記圧縮機構から吐出された圧縮ガスを密閉容器内部で循環させる往路と復路とからなるガス通路を備えた密閉型圧縮機であって、前記往路と復路の間を仕切る隔壁の一部分が前記電動機の固定子により構成され、電動機固定子に隣接して圧縮機構との間に配置される往復路間の隔壁を剛性を有する固定部と電気絶縁性を有するガイド部とからなる仕切り部材とし、前記ガイド部をその材料のガラス転移転よりも高い温度でアニ−リング処理したものであり、ガイド部がその材料のガラス転移転よりも高い温度の吐出ガスにさらされても変形することが少なく、変形によりガスが漏れたりフィルムを傷つけたりすることを防止できるという作用を有する。
【００１１】
請求項２記載の発明は、電動機によって駆動される圧縮機構と、底部にオイル溜めを有し前記電動機及び圧縮機構を収納する密閉容器とからなり、前記オイル溜めに貯留されたオイルは電動機及び圧縮機構に供給されて潤滑またはシールに供され、前記圧縮機構から吐出された圧縮ガスを密閉容器内部で循環させる往路と復路とからなるガス通路を備えた密閉型圧縮機であって、前記往路と復路の間を仕切る隔壁の一部分が前記電動機の固定子により構成され、電動機固定子に隣接して圧縮機構との間に配置される往復路間の隔壁が剛性を有する固定部と電気絶縁性を有するガイド部とからなる仕り切部材であり、固定部は中央部に穴をあけた平板とし、ガイド部は外径が前記固定部の穴よりわずかに小さい円筒形状部分と、前記円筒形状部分の一方の端部に形成された径方向外側に向かって延設された脚部を有し、前記脚部が固定部と圧縮機構部の間に挟持されているものであり、容易且つ確実にガイド部と固定部を圧縮機構部に取り付け固定することができるという作用を有する。
【００１２】
請求項３記載の発明は、電動機によって駆動される圧縮機構と、底部にオイル溜めを有し前記電動機及び圧縮機構を収納する密閉容器とからなり、前記オイル溜めに貯留されたオイルは電動機及び圧縮機構に供給されて潤滑またはシールに供され、前記圧縮機構から吐出された圧縮ガスを密閉容器内部で循環させる往路と復路とからなるガス通路を備えた密閉型圧縮機であって、前記往路と復路の間を仕切る隔壁の一部分が前記電動機の固定子により構成され、前記電動機固定子に隣接して圧縮機構との間に配置される往復路間の隔 壁が電動機固定子のコイルエンド絶縁紙を延設して構成するものであり、容易且つ確実に隔壁を形成することができるという作用を有する。
【００１３】
請求項４記載の発明は、電動機によって駆動される圧縮機構と、底部にオイル溜めを有し前記電動機及び圧縮機構を収納する密閉容器とからなり、前記オイル溜めに貯留されたオイルは電動機及び圧縮機構に供給されて潤滑またはシールに供され、前記圧縮機構から吐出された圧縮ガスを密閉容器内部で循環させる往路と復路とからなるガス通路を備えた密閉型圧縮機であって、前記往路と復路の間を仕切る隔壁の一部分が前記電動機の固定子により構成され、前記電動機固定子に隣接して圧縮機構との間に配置される往復路間の隔壁が電動機固定子のコイルエンド部に一体成形された樹脂成形品で構成されてなるものであり、請求項３記載の発明と同様に容易且つ確実に隔壁を形成することができるという作用を有する。
【００１４】
以下、本発明における実施の形態に係る密閉型圧縮機および仕切り部材構成について図を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
【００１５】
（実施の形態１）
本実施の形態では縦型でスクロール式圧縮機構を内蔵した冷凍サイクル用密閉型圧縮機で冷媒ガスを圧縮する場合について説明する。しかし、本発明はこれに限られることはなく、ロータリ式圧縮機構などを搭載した密閉型圧縮機など他の方式による圧縮機に適用する場合についても有効であり、圧縮される気体についても冷媒ガスに限らずガス一般を対象とすることができる。
【００１６】
図１に本発明第１の実施の形態による密閉型圧縮機を示す。図１において１は密閉容器で、圧縮機構２と電動機３を内部に固定して収納し、底部にはオイル６が貯留されたオイル溜め５を有する。圧縮機構２はクランク軸４により電動機３に結合されて駆動される。密閉容器１内部は、圧縮機構２の上部に形成された第１の部屋８と、圧縮機構２と電動機３との間に形成された第２の部屋９と、電動機３の下部に形成された第３の部屋１０とに区分されている。
【００１７】
圧縮機構２は、クランク軸４を回転自在に支持する主軸受４ａを備えた主軸受部材１１と、主軸受部材１１にボルト止めされた固定スクロール１２と、主軸受部材１１と固定スクロール１２との間にスクロールラップ同士が噛み合う様に挟みこまれた旋回スクロール１３と、旋回スクロール１３と主軸受部材１１との間に配置されて旋回スクロール１３の自転を防止して円軌道運動するように案内する自転規制機構１４（オルダムリング）とから構成されている。
【００１８】
クランク軸４の下端はオイル溜め５に達しており、密閉容器１内に溶接や焼き嵌め等の手段で固定された副軸受部材２１により回転自在に支持されている。
【００１９】
電動機３は密閉容器１に溶接や焼き嵌めなどの手段で固定された固定子３ａと、クランク軸４に結合された回転子３ｂとで構成され、回転子３ｂの上下端面にはバランスウエイト２３、２４が固定されている。
【００２０】
圧縮機構２と電動機３の間に形成された第２の部屋９には円筒状の仕切り部材１７が設けられ、この部屋を電動機３の回転子３ｂの回転子上部室１８と固定子３ａの固定子上部室１９に区分している。
【００２１】
上記のような構成でクランク軸４が電動機３により回転されると、クランク軸４の上端にある偏心軸７と摺動自在に結合した旋回スクロール１３は自転を伴わない円軌道運動を行い、これにより固定スクロール１２と旋回スクロール１３との間に形成されている圧縮室が外周側から中央部に向かって移動しながらその容積を縮小していき、吸入パイプ１５から固定スクロール１２の外周部に吸入した冷媒ガスを圧縮し、最終的には所定圧以上になった冷媒ガスを固定スクロール１２の中央部に設けた吐出口１６から密閉容器１内の吐出マフラー空間３１に吐出させる。これを連続的に繰り返すことにより圧縮動作が行われる。
【００２２】
上記構成の圧縮機について以下にオイルの流れを説明する。オイル溜め５内のオイル６はクランク軸４の下端に配置されたポンプ２５によって汲み上げられ、クランク軸４を軸方向に貫通するオイル供給穴２６を介して圧縮機構２の軸受部４ａや各摺動部に供給される。軸受や摺動部に供給されて潤滑を行った後のオイル６は、供給圧力や重力によって主軸受部油溝４ｃを通じ主軸受部材１１の下方に流出滴下して回転子上部室１８に流れ出た後、回転子と固定子の間の隙間や回転子内部を貫通して設けた通路３６を通って最終的にオイル溜め５に回収される。
【００２３】
次に吐出された冷媒ガスの流れを説明する。圧縮機構２により圧縮された冷媒ガス２７は、圧縮機構２の上部中央に設けた吐出口１６を覆うように形成された吐出マフラー空間３１に吐出され、しかる後圧縮機構連通路３２および連絡路３４を通って回転子上部室１８に導かれ、更に回転子３ｂに設けた回転子通路３６を通って回転子下部室３５へと導かれる。回転子下部室３５に導かれた冷媒ガスは固定子３ａを貫通するように設けた固定子通路３７を上昇して固定子上部室１９に抜けた後、ガス通路Ａ（図示せず）を通って圧縮機構２の上部に形成された第１の部屋８に流れ込み、最終的に外部吐出口パイプ３９を通って密閉容器外１に吐出される。
【００２４】
このような曲がりくねった冷媒ガス経路とすることで、冷媒ガスに混合したオイルを効果的に分離することができる。すなわち、冷媒ガス２７が圧縮機構２内部や回転子上部室１８を経る間にオイル６と接触してそれを随伴していても、強い旋回流による遠心力でオイル６を外方向に付勢して固定子３ａの内周側に付着させることにより分離し、しかる後オイル溜め５に滴下させることにより再び冷媒ガス２７に混じることなく分離回収することができる。
【００２５】
また、回転子通路３６を通る冷媒ガス２７に随伴しているオイル６は回転子３ｂの回転による遠心力で回転子通路３６の外側面に押し付けられてミスト状態から凝集してオイル滴に成長するので、遠心分離による気液分離効率をより高めるし、回転子通路３６内で遠心分離されたオイル滴は重力により下降して回転子下方空間３５に放出されるが、このとき遠心力により外側方向に付勢されているので固定子３ａの内周に衝突して凝集し、さらに大きく成長して下方のオイル溜め５に滴下する。一方、冷媒ガスの流れは回転子下部室３５から電動機下部室４１に至って後、上向きにユーターンして固定子通路３７に向かうが、ユーターンする冷媒ガス２７の流れＣは随伴しているオイル６をその重力と遠心力によりオイル溜め５に向け振り落とすので、オイル６の回収率をさらに高めることができる。
【００２６】
以上のようにしてオイル６を分離された冷媒ガス２７が、固定子通路３７を通って固定子上部室１９に達し、密閉容器１の外部吐出口パイプ３９から密閉容器１外に吐出されるので、オイルが十分に分離された状態で冷凍サイクルに供給することができる。
【００２７】
ここで重要な点は、第２の部屋９において、オイルをたくさん含んだ吐出冷媒ガスが流れる回転子上部室１８とオイルが分離された吐出冷媒ガスが流れる固定子上部室１９の隔離である。この隔離機能は仕切り部材１７によって果たされる。本実施例において仕切り部材１７はフランジ部２８ａとボス部２８ｂとからなる固定部２８と、電気絶縁体のフィルムを巻いて円筒状にしたガイド部２９とからなり、ガイド部２９はボス部２８ｂに挿入されてリベット３０により一体に止められている。固定部２８は鉄板でできており、主軸受け部材１１にネジ止めされている。一方、ガイド部２９は固定子３ａのコイルエンド３ｃに内側深くまで挿入されており、固定子上部室１９と回転子上部室１８を完全に分離している。
【００２８】
圧縮機運転中、回転子上部室１８には連絡路３４から１００℃程度の高温となった冷媒ガスが高速で流れ込む。さらに主軸受油溝４ｃを出たオイルは回転子３ｂの回転による遠心力で外側に向かって弾き飛ばされてガイド部２９に衝突する。この時ガイド部２９は変形を起こしたり、振動してコイルエンド３ｃを傷つけたりしないように充分な剛性を持つ必要がある。
【００２９】
図２ａ、図２ｂは図１にしめす実施の形態における仕切り部材１７の部品図および組立図である。仕切り部材１７は固定部２８とガイド部２９からなり、固定部２８は鉄板を絞ってフランジ部２８ａとボス部２８ｂを形成している。フランジ部２８ａの周縁部には穴２８ｃがあけられ、この穴を介して主軸受部材１１に固定される。ガイド部２９はフィルム状の電気的絶縁材を巻いて、円筒状にしている。フィルムの端部はかなりの重なり代２０をもっており、その外側端部２０ａが熱溶着されている。この部分は接着剤で接着しても良いが耐冷媒性を考慮すると熱溶着が望ましい。フィルム材料はＰＥＴフィルムが安価で、剛性もあり、耐冷媒性、耐油性、耐熱性があり望ましい。ＰＥＴフィルムはガラス転移点が６０℃から７０℃の間にあり、この温度より高い１００℃近い温度の吐出ガスに晒されると変形してしまうが、シート状態の時にガラス転移点を超える温度でアニーリングを施すことにより変形を防ぐことができる。吐出温度がより高い場合はＰＰＳまたはポリイミドのシート等を用いる必要があるが、これらの材料においてもガラス転移転以上でアニーリングをする必要がある。安価なものとして紙等セルロース系のシートもあるが密閉型圧縮機にはケバ等が出てあまり向かない。ＰＴＦＥは剛性の点で向かない。
【００３０】
図２ｂは仕切り部材１７を組み立てた図で、ガイド部２９は固定部２８のボス部２８ｂに外側から挿入されている。ボス部の長さを長くして、ガイド部の長さの１／４以上の挿入代を取るとガイド部の開口部が楕円になったりする変形を押さえることができる。外側端部２０ａを外側にしてボス部２８ｂに挿入することにより溶着しないもう一方の端部２２はボス部２８ｂとフィルムとの間に挟み込まれてしっかりと固定される。内側の端部も熱溶着しても良いが、ボス部とガイド部内径のクリアランスを小さく設定するほど、ガイド部２９の剛性があがるので、熱溶着による変形部はできる限りすくない方がよい。フィルムの重なり代２０の部分にリベット３０が入る穴３０ａがあけられている。これに対応する部分のボス部２８ｂにもリベット穴３０ｂがあけられ、ガイド部を挿入後リベット止めされる。リベット止め箇所は２カ所以上が望ましい。リベット止めの箇所はネジ止めしても良い。これによりガイド部の剛性が確保される。
【００３１】
（実施の形態２）
図３ａ、図３ｂは本発明第２の実施の形態を示すものである。図３ａは部品図で、中央部に穴７１ａをあけた平板７１を固定部とし、この穴よりわずかに小さい外径の円筒形状に成形したガイド部７２の端部に複数の半径方向外側に張り出す脚部７３を設け、この脚部７３を平板７１と圧縮機構２の間に挟みこんでボルト締め等により固定し、仕切り部材とする方法である。この方法は剛性がやや落ちるが最も安価で容易に仕切り部材１７６を構成することができる。冷媒吐出ガスの流速が遅い場合はこの方法が選択できる。
【００３２】
（実施の形態３）
さらに別の実施の形態として、図１において固定子上部室１９側のコイルエンド３ｃ自体を絶縁材料によって固めることにより、圧縮機構部２との絶縁距離を保つと同時に、コイルエンド３ｃが仕切り部材１７の役目をし、回転子上部室１８と固定子上部室１９を隔てることができる。
【００３３】
（実施の形態４）
コイルエンド３ｃ自体を絶縁材料によって固める方法以外にも、コイルエンド３ｃの絶縁紙を圧縮機構部２までのばし、それを仕切り部材１７とする方法もある。
【００３４】
以上のような電気的な絶縁体でできた剛性のある仕切り部材により、高温高速の吐出ガスの流れに晒されても変形することがなく、電動機と圧縮機構間の第２の部屋を確実に分離することができ、さらに仕切り板を電動機のコイルに近接させても絶縁破壊が起こることがなく、十分なガス流通経路がとれるので圧縮機の外部に吐出される冷媒ガスのオイル分離効果を高めることができ、さらに電動機のコイルを傷めない利点がある。
【００３５】
また、本実施の形態では冷媒ガスが圧縮機構の上部に吐出するスクロール式圧縮機構について説明したが、本発明はこれに限られることはなくロータリタイプのものなど他の形式のものでもよいし、横型圧縮機にも適用できることは言うまでもない。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、電気絶縁体からなる剛性のある仕切り部材を提供することにより、高温で高速の吐出ガスの流れにぶつかっても、変形することがなく、電動機と圧縮機構間の第２の部屋を確実に分離することができ、さらに仕切り板を電動機のコイルに近接させても絶縁破壊が起こることがなく、十分なガス流通経路がとれるので圧縮機の外部に吐出される冷媒ガスのオイル分離効果を高めることができ、さらに電動機のコイルを傷めないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明第１の実施の形態による密閉型圧縮機を示す断面図
【図２】 （ａ）本発明第１の実施の形態における仕切り部材の部品図
（ｂ）本発明第１の実施の形態における仕切り部材の組立図
【図３】 本発明第２の実施の形態による仕切り部材を示す斜視図
【図４】 従来の密閉型圧縮機を示す断面図
【図５】 従来の密閉型圧縮機を示す断面の拡大図
【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
３ｃ コイルエンド
４ クランク軸
５ オイル溜め
６ オイル
７ 偏心軸
８ 第１の部屋
９ 第２の部屋
１０ 第３の部屋
１１ 主軸受部材
１７ 仕切り部材
１８ 回転子上部室
１９ 固転子上部室
２８ 固定部
２８ａ フランジ部
２８ｂ ボス部
２９ ガイド部
３０ リベット
３１ 吐出マフラー空間
３２ 圧縮機構連通路
３４ 連絡路
３５ 回転子下部室
３６ 回転子通路
３７ 固定子通路
３９ 外部吐出パイプ
４１ 電動機下部室
Claims (4)
- 電動機によって駆動される圧縮機構と、底部にオイル溜めを有し前記電動機及び圧縮機構を収納する密閉容器とからなり、前記オイル溜めに貯留されたオイルは電動機及び圧縮機構に供給されて潤滑またはシールに供され、前記圧縮機構から吐出された圧縮ガスを密閉容器内部で循環させる往路と復路とからなるガス通路を備えた密閉型圧縮機であって、前記往路と復路の間を仕切る隔壁の一部分が前記電動機の固定子により構成され、電動機固定子に隣接して圧縮機構との間に配置される往復路間の隔壁が剛性を有する固定部と、ガラス転移転よりも高い温度でアニ−リング処理された電気絶縁性を有する材料からなるガイド部とを有する仕切り部材であることを特徴とする密閉型圧縮機。
- 電動機によって駆動される圧縮機構と、底部にオイル溜めを有し前記電動機及び圧縮機構を収納する密閉容器とからなり、前記オイル溜めに貯留されたオイルは電動機及び圧縮機構に供給されて潤滑またはシールに供され、前記圧縮機構から吐出された圧縮ガスを密閉容器内部で循環させる往路と復路とからなるガス通路を備えた密閉型圧縮機であって、前記往路と復路の間を仕切る隔壁の一部分が前記電動機の固定子により構成され、電動機固定子に隣接して圧縮機構との間に配置される往復路間の隔壁が剛性を有する固定部と電気絶縁性を有するガイド部とからなる仕り切部材であり、固定部は中央部に穴をあけた平板とし、ガイド部は外径が前記固定部の穴よりわずかに小さい円筒形状部分と、前記円筒形状部分の一方の端部に形成された径方向外側に向かって延設された脚部を有し、前記脚部が固定部と圧縮機構部の間に挟持されていることを特徴とする密閉型圧縮機。
- 電動機によって駆動される圧縮機構と、底部にオイル溜めを有し前記電動機及び圧縮機構を収納する密閉容器とからなり、前記オイル溜めに貯留されたオイルは電動機及び圧縮機構に供給されて潤滑またはシールに供され、前記圧縮機構から吐出された圧縮ガスを密閉容器内部で循環させる往路と復路とからなるガス通路を備えた密閉型圧縮機であって、前記往路と復路の間を仕切る隔壁の一部分が前記電動機の固定子により構成され、前記電動機固定子に隣接して圧縮機構との間に配置される往復路間の隔壁が電動機固定子のコイルエンド絶縁紙を延設して構成されていることを特徴とする密閉型圧縮機。
- 電動機によって駆動される圧縮機構と、底部にオイル溜めを有し前記電動機及び圧縮機構を収納する密閉容器とからなり、前記オイル溜めに貯留されたオイルは電動機及び圧縮機構に供給されて潤滑またはシールに供され、前記圧縮機構から吐出された圧縮ガスを密閉容器内部で循環させる往路と復路とからなるガス通路を備えた密閉型圧縮機であって、前記往路と復路の間を仕切る隔壁の一部分が前記電動機の固定子により構成され、前記電動機固定子に隣接して圧縮機構との間に配置される往復路間の隔壁が電動機固定子のコイルエンド部に一体成形された樹脂成形品で構成されていることを特徴とする密閉型圧縮機。
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