JP5322676B2 - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、例えば冷凍装置、空調装置、給湯装置などに使用される密閉型圧縮機に関する。

この種の密閉型圧縮機は、密閉容器内に、圧縮機要素とこの圧縮機要素を駆動する電動機要素と冷凍機油を収納している。そして、密閉容器の電動機要素を挟む一方の側に設けた吸入管から冷媒を吸入し、圧縮機要素にて圧縮し、高圧・高温の蒸気冷媒にして電動機要素を通過させ、密閉容器の電動機要素を挟む他方の側に設けた吐出管から吐出するようになっている。

このようなものにおいて、電動機要素は、製造工程における固定子の積層鉄心のスロットへの巻線コイル挿入時や、その後に巻線コイルの各スロット間渡り部となる吐出管側コイルエンド（以下、これを「上部コイルエンド」という）と吸入管側コイルエンド（以下、これを「下部コイルエンド」という）をそれぞれスロットの外周側に逃がす中間成形時のために、予め巻線コイルの長さを所定スロット間の最短距離よりも長くしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−３２７４９７号公報（図１）

このように、密閉型圧縮機は、電動機要素の固定子の巻線コイルの上部コイルエンドと下部コイルエンドの長さを、所定スロット間の最短距離よりも長くしているので、仕上げ成形後、巻線コイル間にたるみが発生し、積層鉄心の上端面とスロットの外周側に曲げられた上部コイルエンドの下面との間、及び積層鉄心の下端面とスロットの外周側に曲げられた下部コイルエンドの上面との間に、それぞれ隙間が生じる。この隙間が大きいと、固定子と回転子の間を通って圧縮機上部に上がる冷媒と混合された冷凍機油がコイルエンドの内径側に当たらず、冷媒と分離されず、冷媒と共に吐出管を通って圧縮機外に吐出されてしまう量が多くなり、圧縮機内の冷凍機油の量が減少する。圧縮機内の冷凍機油の量が減少すると、圧縮機要素の信頼性が低下するとともに、冷凍回路中を循環する油の量が増え、冷凍能力が低下する。

本発明の技術的課題は、吐出管を通って圧縮機外に流出する冷凍機油の量を低減させることにある。

本発明に係る密閉型圧縮機は、電動機要素の固定子の積層鉄心の一端面とスロット外周側に曲げられた各吐出管側コイルエンドの積層鉄心対向面との間に形成される隙間をＡ、積層鉄心の他端面とスロット外周側に曲げられた各吸入管側コイルエンドの積層鉄心対向面との間に形成される隙間をＢとしたとき、Ａ＜Ｂの関係となるように構成したものである。

本発明に係る密閉型圧縮機においては、積層鉄心の一端面とスロット外周側に曲げられた各吐出管側コイルエンドの積層鉄心対向面との間の隙間Ａが、積層鉄心の他端面とスロット外周側に曲げられた各吸入管側コイルエンドの積層鉄心対向面との間の隙間Ｂよりも狭くなるように構成したので、冷媒と混合された冷凍機油が吐出管側コイルエンド内径側に当たる割合が多くなり、冷媒と分離される冷凍機油の量が増加する。このため、圧縮機外に流出する冷凍機油の量が減少し、圧縮機の信頼性を向上させることができる。

本発明の実施形態１に係る密閉型圧縮機の全体構成を示す縦断面図である。 本発明の実施形態１に係る密閉型圧縮機の電動機要素の固定子を示す縦断面図である。 本発明の実施形態１に係る密閉型圧縮機の電動機要素の固定子の要部を示す平面図である。 本発明の実施形態１に係る密閉型圧縮機の電動機要素の固定子の要部を示す側面図である。 本発明の実施形態２に係る密閉型圧縮機の電動機要素の固定子を示す縦断面図である。 本発明の実施形態３に係る密閉型圧縮機の電動機要素の固定子を示す縦断面図である。

実施形態１．
以下、図示実施形態により本発明を説明する。
図１は本発明の実施形態１に係る密閉型圧縮機すなわち多気筒ロータリー圧縮機の全体構成を示す縦断面図である。図２は本実施形態に係る多気筒ロータリー圧縮機の電動機要素の固定子を示す縦断面図である。図３は本実施形態に係る多気筒ロータリー圧縮機の電動機要素の固定子の要部を示す平面図である。図４は本実施形態に係る多気筒ロータリー圧縮機の電動機要素の固定子の要部を示す側面図である。

本実施形態の多気筒ロータリー圧縮機は、図１のように密閉容器１内に、圧縮機要素３と、この圧縮機要素３を駆動する電動機要素２とを収納して構成されている。そして、例えば冷凍サイクルの低圧側の低温の蒸気冷媒をマフラー２０に接続された吸入管１０から吸入して圧縮し、高圧・高温の蒸気冷媒にして吐出管１１から吐出する機能を有している。

これを更に詳述すると、電動機要素２は、密閉容器１内に固定された固定子９と、回転軸４に焼きばめられた回転子５とで構成され、外部から電力が供給されて駆動される。そのため、密閉容器１には、電力供給の中継点となるガラス端子２２が設けられている。また、電動機要素２と圧縮機要素３とは、回転軸４により連結されており、電動機要素２に通電することにより回転子５が回転し、圧縮機要素３が圧縮動作する。なお、冷媒は、マフラー２０に接続された吸入管１０を通って圧縮機要素３に導入され、圧縮機要素３にて圧縮された高温高圧の冷媒ガスは回転子５と固定子９の間の隙間や密閉容器１の内壁と固定子９の間に設けられた隙間２１を通って密閉容器内の上部に抜け、密閉容器１の上部に設けられた吐出管１１から密閉容器外へ吐出される。

圧縮機要素３は、仕切板３１を挟む上側と下側に２つのシリンダー３２，３３が配置され、仕切板３１によって上側シリンダー３２と下側シリンダー３３が仕切られるように構成されている。上側シリンダー３２と下側シリンダー３３には、回転軸４の１８０度位相がずれた偏芯軸部４ａ，４ｂにそれぞれ挿入されて偏芯運動可能なピストン３４，３５が設けられ、回転軸４が回転することによって偏芯回転が与えられるようになっている。また、これらシリンダー３２，３３とピストン３４，３５間に形成される空間を圧縮室と吸入室に仕切るベーン（図示せず）が摺動自在に挿入され、このベーンが付勢手段（図示せず）によってピストン又はシリンダーに押接されるようになっている。そして、圧縮機構部は、回転運動を支える軸受３６，３７により、両端を支持されるようになっている。

固定子９を構成する積層鉄心１４のスロット内には、図２乃至図４のように絶縁材であるスロットセル１２が挿入され、その内側に巻線コイル８が挿入されている。また、スロット開口部には、巻線コイル８のスロット外への脱落防止のため、絶縁材であるウェッジ１３が挿入されている。また、通電した際に回転磁界を発生させるために、巻線コイル８は、幾つかの相に分けて挿入されている。そして、相と相の間には、絶縁のために、相間絶縁紙１５が設けられている。

また、圧縮機要素３の潤滑のため、冷凍機油が密閉容器１内に封入されている。冷凍機油は冷媒に混合された状態で圧縮機要素３により高温高圧に圧縮された後、回転子により、一部が、吸入管側コイルエンドすなわち下部コイルエンド７の内径側に飛散され、この下部コイルエンド７の内径側とぶつかることにより、冷媒と分離され圧縮機下部に戻るようになっている。

また、冷凍機油の一部は、固定子９と回転子５の間を通って吐出管側コイルエンドすなわち上部コイルエンド６に到達した後、回転子５が回転することにより上部コイルエンド６の内径側に飛散され、この上部コイルエンド６の内径側とぶつかり冷媒と分離され、圧縮機下部に戻るようになっている。

ところで、冷凍機油の一部が下部コイルエンド７や上部コイルエンド６の内径側とぶつかる際、これらコイルエンド７，６に隙間があると、この隙間の部分では、冷媒はコイルエンド内径側とぶつからず、コイルエンド外周方向に抜けるため、冷凍機油は冷媒と分離されない。

本実施形態において、巻線コイル８は、図２のように積層鉄心１４の上端面から突出する上部コイルエンド６の立ち上がり部の高さ、換言すれば積層鉄心１４の上端面とスロットの外周側に曲げられた上部コイルエンド６の下面との間に形成される隙間Ａが、積層鉄心１４の下端面から突出する下部コイルエンド７の立ち下がり部の高さ、つまり積層鉄心１４の下端面とスロットの外周側に曲げられた下部コイルエンド７の上面との間に形成される隙間Ｂよりも小さく（Ａ＜Ｂ）設定され、隙間Ａが隙間Ｂよりも狭くなるように構成されている。

このように、本実施形態の多気筒ロータリー圧縮機においては、積層鉄心１４の上端面とスロットの外周側に曲げられた上部コイルエンド６の下面との間に形成される隙間Ａを、積層鉄心１４の下端面とスロットの外周側に曲げられた下部コイルエンド７の上面との間に形成される隙間Ｂよりも小さく（Ａ＜Ｂ）して、隙間Ａが隙間Ｂよりも狭くなるように構成している。このため、冷媒と混合された冷凍機油が上部コイルエンド内径側に当たる割合が多くなり、冷媒と分離される冷凍機油の量が増加する。

一方、下部コイルエンド７側の隙間Ｂは広くなるが、回転子５と固定子９の間を通過する圧縮直後の下部コイルエンド内径付近での冷媒の流速をＶ１、上部コイルエンド内径付近での冷媒の流速をＶ２とすると、下部コイルエンド側は圧縮機要素３に近いため、流速Ｖ２＜Ｖ１となる。また、エジェクタ効果も加わり、下部コイルエンド７の内径側に飛散される冷媒の量は、上部コイルエンド６の内径側に飛散される冷媒の量よりも少なくなる。このため、下部コイルエンド７側の隙間Ｂは広くても影響が小さい。

以上のように、本実施形態の多気筒ロータリー圧縮機によれば、冷凍機油と冷媒の分離する量を増加させることができるので、圧縮機外に流出する冷凍機油の量が減少し、圧縮機の信頼性を向上させることができる。

実施形態２．
図５は本発明の実施形態２に係る密閉型圧縮機の要部である電動機要素の固定子を示す縦断面図であり、図中、前述の実施形態１と同一部分には同一符号を付してある。なお、説明にあたっては前述の図１乃至図４を参照するものとする。

本実施形態の密閉型圧縮機は、上部コイルエンド６側の隙間Ａを下部コイルエンド７側の隙間Ｂよりも狭くする手法として、上部コイルエンド６側の隙間Ａを塞ぐような形状に形成した相間絶縁紙１５Ａを用い、このように形成した相間絶縁紙１５Ａによって上部コイルエンド６側の隙間Ａを塞ぐようにしたものである。それ以外の構成は、前述の実施形態１と同一である。

本実施形態の密閉型圧縮機においては、上部コイルエンド６側の隙間Ａを相間絶縁紙１５Ａで塞ぐようにしているので、冷媒と混合された冷凍機油が上部コイルエンド内径側に当たる割合がさらに多くなり、冷媒と分離される冷凍機油の量をさらに増加させることができる。このため、油分離機能がより向上し、圧縮機外に流出する冷凍機油の量をより減少させることができて、圧縮機の信頼性をより向上させることができる。

実施形態３．
図６は本発明の実施形態３に係る密閉型圧縮機の要部である電動機要素の固定子を示す縦断面図であり、図中、前述の実施形態１と同一部分には同一符号を付してある。なお、ここでも説明にあたっては前述の図１乃至図４を参照するものとする。

本実施形態の密閉型圧縮機は、上部コイルエンド６側の隙間Ａを下部コイルエンド７側の隙間Ｂよりも狭くする手法として、上部コイルエンド６の内径に沿うような形状を有するＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム１８を用意し、ＰＥＴフィルム１８で上部コイルエンド６側の隙間Ａを塞ぐようにしたものである。それ以外の構成は、前述の実施形態１と同一である。

本実施形態の密閉型圧縮機においては、上部コイルエンド６側の隙間Ａを上部コイルエンド６の内径に沿うような形状を有する別部品のＰＥＴフィルム１８で塞ぐようにしているので、前述の実施形態１，２のものよりも広い範囲を塞ぐことができる。このため、冷媒と混合された冷凍機油が上部コイルエンド内径側に当たる割合を前述の実施形態１，２のものよりもさらに多くすることができ、冷媒と分離される冷凍機油の量を一層増加させることができる。このため、油分離機能がさらに向上し、圧縮機外に流出する冷凍機油の量をより一層減少させることができて、圧縮機の信頼性の確保が容易となる。

なお、ここでは密閉型圧縮機として多気筒ロータリー圧縮機を例に挙げて説明したが、それ以外の単気筒ロータリー圧縮機や多段圧縮方式のロータリー圧縮機にも本発明を適用できることは言うまでもない。

１ 密閉容器、２ 電動機要素、３ 圧縮機要素、４ 回転軸、５ 回転子、６ 上部コイルエンド（吐出管側コイルエンド）、７ 下部コイルエンド（吸入管側コイルエンド）、８ 巻線コイル、９ 固定子、１０ 吸入管、１１ 吐出管、１２ スロットセル、１３ ウェッジ、１４ 積層鉄心、Ａ 上部コイルエンド側の隙間、Ｂ 下部コイルエンド側の隙間、１５，１５Ａ 相間絶縁紙、１８ ポリエチレンテレフタレートフィルム。

Claims (1)

1. 圧縮機要素とこの圧縮機要素を駆動する電動機要素を密閉容器内に収納し、前記密閉容器の前記電動機要素を挟む一方の側に設けた吸入管から冷媒を吸入し、前記圧縮機要素にて圧縮し、高圧・高温の蒸気冷媒にして前記電動機要素を通過させ、前記密閉容器の前記電動機要素を挟む他方の側に設けた吐出管から吐出する密閉型圧縮機において、
   前記電動機要素は、その固定子の積層鉄心の複数のスロットに相間絶縁紙を介して複数相の巻線コイルが挿入され、これら巻線コイルの各スロット間渡り部となる吐出管側コイルエンドと吸入管側コイルエンドが、それぞれスロット外周側に曲げ形成されており、
   前記積層鉄心の一端面とスロット外周側に曲げられた各前記吐出管側コイルエンドの積層鉄心対向面との間に形成される隙間をＡ、前記積層鉄心の他端面と前記スロット外周側に曲げられた各前記吸入管側コイルエンドの積層鉄心対向面との間に形成される隙間をＢとしたとき、Ａ＜Ｂの関係となるように構成されてなることを特徴とする密閉型圧縮機。

Images