JP4062586B2

JP4062586B2 - アンモニア冷媒用圧縮機

Info

Publication number: JP4062586B2
Application number: JP2001355647A
Authority: JP
Inventors: 睦憲松永; 健司東條; 俊典安則
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-11-21
Filing date: 2001-11-21
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2021-11-21
Also published as: JP2003155990A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機または冷凍装置などに用いられる圧縮機に係り、特に冷媒としてアンモニアを用いるのに好適な密閉形のアンモニア冷媒用圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から使用されてきたフロン系の冷媒は、地球のオゾン層の破壊や地球温暖化の原因となることから、アンモニア等の自然冷媒の使用が検討されている。しかし、アンモニアは可燃性や有毒性を有する上に、腐食性が強いため、銅線や有機絶縁材料では使用に耐えない。
【０００３】
アンモニア系冷媒を用いた圧縮装置としては、圧縮機構部と電動機部とをカップリングで結合し、圧縮機構部の回転軸に機械的な軸封装置を使用して、回転軸と機体との間に冷媒が漏洩するのを防止し、外気との遮断を行っていた。しかし、完全に冷媒ガスの漏洩を阻止し、外気との遮断を行うことは難しく、また、機械損失も大きかった。
【０００４】
最近では、特開２０００−８３３３９号公報に開示されているように、回転機械と電動機部が一体化したハーメチック形の密封構造で、電動機の巻線に高純度のアルミニウムを用い、かつアンモニアに対して化学的に安定な弗素樹脂で被覆するものや、特開平１０−１１２９４９号公報に開示されているように、圧縮機構部と裸型の電動機とを密閉容器に収納した圧縮装置で、電動機の各部を樹脂材料で絶縁し、電動機の巻線の素線にニッケルめっき銅線または錫めっき銅線を用いて形成した巻線を、アンモニアと相溶性のあるエーテル系の潤滑油中に浸漬させてアンモニアとの直接接触を遮断するものが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記公知技術などでは、スクリュー形やロータリ形を中心に密閉形の圧縮機の開発が検討されているが、従来の密閉形圧縮機では電動機の巻線をアンモニアから保護する被覆材や振動を抑えるためのモールド材を必要とするため、電動機部の冷却が困難であり、特にアンモニア冷媒では従来のフロン系冷媒よりも吐出冷媒温度が高温となるため、電動機周囲を高圧空間とする構造においては電動機を焼損する恐れがあった。
【０００６】
また、アンモニアに強いアルミニウム電線は銅線より導電性が悪く、その分電動機の巻線の発熱量が大きくなるため、電動機部の冷却性に問題が生じる。さらに、被覆材の弗素樹脂は優れた離型性と非粘着性を持つため、巻線との密着性が悪く、電動機部を焼損する恐れがあった。
【０００７】
本発明の目的は、アンモニア冷媒を用いても電動機及び端子部に特殊な保護や高価な材料を必要とせず、信頼性の高い安価な密閉形のアンモニア冷媒用圧縮機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明によるアンモニア冷媒用圧縮機は、特許請求の範囲の各請求項に記載されたところを特徴とするものであるが、特に独立項としての請求項１に係る発明によるアンモニア冷媒用圧縮機は、回転子と固定子とからなる電動機部と、ケーシングの内面側に隔壁を組合わせてなる密閉容器と、前記密閉容器の内部に配設された圧縮機構部と、を備え、冷媒流体としてアンモニアを用いる密閉形のアンモニア冷媒用圧縮機において、前記電動機部の前記回転子と前記固定子との間に前記密閉容器の前記隔壁を設け、前記回転子を前記隔壁の内面側である前記密閉容器内に、前記固定子を前記隔壁の外面側であって且つ前記ケーシングの内面側に位置する前記密閉容器外に通じる外気雰囲気に設置するとともに、前記固定子の外側を前記ケーシングの内面に支持させて設置したことを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】
本発明の圧縮機では、電動機の回転子と固定子との間に密閉容器の隔壁を設け、回転子を密閉容器内に、固定子を隔壁の外面側であって且つケーシングの内面側に位置する密閉容器外に通じる外気雰囲気に設置するとともに、固定子の外側をケーシングの内面に支持させて設置したことにより、アンモニア冷媒との接触を防ぐ特殊な被膜を施さない銅線電動機を用いて、密閉形のアンモニア冷媒用圧縮機を構成することができる。また、固定子を外気雰囲気に設置することで電動機の冷却が確実に行える。さらに、電動機の固定子は、剛性の高いケーシングによって確実に保持することができる。
【００１０】
電動機の回転子と固定子との間に設ける密閉容器の隔壁は、該隔壁を前記固定子内面に密着させるとともに、上側及び下側の接続隔壁を介して密閉容器の内面に接続固着されるものであり、且つ、接続隔壁に比べて薄板であることを特徴とする。該隔壁は、固定子の内面に密着させることにより固定子の剛性が高いため薄板でも耐圧強度が確保できる。さらに、固定子のスロット内に絶縁材を充填することにより、スロット隙間内での密閉容器の変形をなくし疲労破壊を防ぐことができる。
【００１１】
圧縮機構部をスクロールで構成することにより、振動が小さく効率の高い圧縮機を提供できる。本発明では、電動機の回転子周囲を低圧空間とした構成、高圧空間とした構成のどちらも可能である。
【００１２】
さらに、電動機にＤＣブラシレス電動機を採用することによりモータの発熱を少なくでき、より高効率な圧縮機を提供できる。
【００１３】
また、電動機の固定子を支えるケーシング外周に放熱フィンを設けることにより、固定子の冷却促進を図ることが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図１ないし図４を用いて本発明のスクロール圧縮機の実施例について説明する。
【００１５】
図１は、第１の実施例であるスクロール圧縮機の断面図である。密閉容器７内には、上方に圧縮機構部１０、下方に電動機部の回転子８０２が回転軸６を介して連結配設されている。回転子８０２は、内部に永久磁石を組み込んだＤＣブラシレス電動機の回転子である。密閉容器７は、上キャップの７１１、ケーシングの７１２、固定子８０１に接続された接続隔壁の７１４，７１６、固定子８０１と回転子８０２との間の隔壁の７１５及び下キャップの７１３で構成されている。
【００１６】
したがって、圧縮機構部１０と回転子８０２とは密閉容器７の内部に配置されており、固定子８０１は密閉容器７外に通ずる外気雰囲気内に配置されている。すなわち、固定子８０１の周囲空間は、連通孔７１７により外気と連通している。固定子８０１の外周部には、放熱フィン７１８が設けられている。
【００１７】
圧縮機構部１０は、固定スクロール１と旋回スクロール２とで圧縮機構を構成している。アンモニア冷媒は、吸入口７０１から圧縮機構部１０に吸入され圧縮後、固定スクロール１の吐出穴１０１から密閉容器７内に吐出され、吐出口７０２から圧縮機外に吐出される。回転子８０２は、高圧のアンモニア冷媒と接触するが銅線を用いないので問題はなく、固定子８０１は、アンモニア冷媒とは接触しないので電線として銅線が使用でき、アンモニア冷媒から保護するための被覆も不要である。
【００１８】
また、端子部９もアンモニア冷媒に接触しないため、特殊な保護を必要としない。さらに、固定子８０１は、外気雰囲気内に配置されているため外気により冷却される。あわせて、ＤＣブラシレス電動機は、効率が良く発熱が小さいので、より高効率の圧縮機を提供できる。放熱フィン７１８は、さらに固定子８０１の放熱を促進させることを目的としている。
【００１９】
図２は、固定子８０１と密閉容器７の隔壁７１５との接続部の詳細横断面図である。密閉容器７の隔壁７１５は、固定子８０１の内面に密着して設けられている。スロット８０５の電線８０４の周囲隙間には絶縁材が充填されており、密閉容器７の隔壁７１５が径方向に変形しない構造となっている。固定子８０１は、剛性が高いため、密閉容器７の隔壁７１５が薄板でも耐圧強度を確保でき疲労破壊も防止できる。
【００２０】
図３は、固定子８０１と密閉容器７の接続隔壁７１４、隔壁７１５との接続部の詳細縦断面図である。（ａ）はスロット部、（ｂ）はスロットの間の縦断面図である。積層鋼板８０６の端部には、密閉容器７の接続隔壁７１４の支持部材８０３が設けられており、密閉容器７の隔壁７１５と接続隔壁７１４とは溶接で接続されている。なお、接続隔壁７１６についても、図１に示すとおり、同様に隔壁７１５と溶接接続されている。密閉容器７の接続隔壁７１４の板厚は、それ自体で耐圧強度を確保するため隔壁７１５に対し十分に厚い。スロット８０５の電線８０４の周囲隙間には、前記の通り絶縁材が充填されている。
【００２１】
図４は、第２の実施例であるスクロール圧縮機の断面図である。本実施例は、吸入口７０１をケーシング７１２に設け、吐出口７０２を上キャップ７１１に設けることにより、回転子８０２周囲空間を低圧空間としたものである。この実施例においても、固定子８０１はアンモニア冷媒に接触しないので、特殊な被覆を必要とせず銅線電動機を使用できる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、電動機の固定子を、剛性の高いケーシングによって確実に保持することができ、また、電動機および端子部に耐アンモニア冷媒を目的とした特殊な保護や高価な材料を必要とせず、信頼性の高い安価なアンモニア冷媒用圧縮機を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例であり、スクロール圧縮機の断面図を示す。
【図２】本発明の第１の実施例であり、固定子と密閉容器との接続部の横断面図を示す。
【図３】本発明の第１の実施例であり、固定子と密閉容器との接続部の縦断面図を示す。
【図４】本発明の第２の実施例であり、スクロール圧縮機の断面図を示す。
【符号の説明】
１…固定スクロール
１０１…吐出穴
２…旋回スクロール
３…フレーム
４…軸受
５…軸受
６…回転軸
７…密閉容器
７０１…吸入口
７０２…吐出口
７１１…上キャップ
７１２…ケーシング
７１３…下キャップ
７１４…接続隔壁
７１５…隔壁
７１６…接続隔壁
７１７…連通孔
７１８…放熱フィン
８０１…固定子
８０２…回転子
８０３…支持部材
８０４…電線
８０５…スロット
８０６…積層鋼板
９…端子
１０…圧縮機構部

Claims

回転子と固定子とからなる電動機部と、ケーシングの内面側に隔壁を組合わせてなる密閉容器と、前記密閉容器の内部に配設された圧縮機構部と、を備え、冷媒流体としてアンモニアを用いる密閉形のアンモニア冷媒用圧縮機において、
前記電動機部の前記回転子と前記固定子との間に前記密閉容器の前記隔壁を設け、前記回転子を前記隔壁の内面側である前記密閉容器内に、前記固定子を前記隔壁の外面側であって且つ前記ケーシングの内面側に位置する前記密閉容器外に通じる外気雰囲気に設置するとともに、前記固定子の外側を前記ケーシングの内面に支持させて設置したことを特徴とする密閉形のアンモニア冷媒用圧縮機。
前記電動機部の前記固定子内面に前記密閉容器の前記隔壁を密着させ、前記隔壁は、上側及び下側の接続隔壁を介して前記密閉容器の内面に接続固着されるものであり、且つ、前記接続隔壁に比べて薄板であることを特徴とする請求項１に記載の密閉形のアンモニア冷媒用圧縮機。
前記電動機部の前記固定子のスロット内に絶縁材を充填し、前記密閉容器の前記隔壁と前記固定子との間の隙間をなくしたことを特徴とする請求項２に記載の密閉形のアンモニア冷媒用圧縮機。
前記圧縮機構部にスクロール圧縮機構を用いたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の密閉形のアンモニア冷媒用圧縮機。
前記電動機部の前記回転子周囲を低圧空間としたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の密閉形のアンモニア冷媒用圧縮機。
前記電動機部の前記回転子周囲を高圧空間としたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の密閉形のアンモニア冷媒用圧縮機。
前記電動機部にＤＣブラシレス電動機を用いたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の密閉形のアンモニア冷媒用圧縮機。
前記電動機部の前記固定子を支えるケーシング外周に放熱フィンを設けたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の密閉形のアンモニア冷媒用圧縮機。