JPWO2015136977A1 - Compressor and refrigeration cycle apparatus - Google Patents
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Abstract
圧縮機(12)は、密閉容器(20)と、圧縮要素(30)と、電動要素(40)とを備える。密閉容器(20)には、HFO−1123を含有する冷媒を吸入するための吸入管(21)と、冷媒を吐出するための吐出管(22)とが取り付けられている。圧縮要素(30)は、密閉容器(20)の中に収納される。圧縮要素(30)は、吸入管(21)に吸入された冷媒を圧縮する。電動要素(40)は、密閉容器(20)の中で、圧縮要素(30)により圧縮された冷媒が吐出管(22)から吐出される前に通過する位置に設置される。電動要素(40)は、圧縮要素(30)を駆動する。電動要素(40)は、集中巻のモータである。The compressor (12) includes a sealed container (20), a compression element (30), and an electric element (40). The sealed container (20) is provided with a suction pipe (21) for sucking a refrigerant containing HFO-1123 and a discharge pipe (22) for discharging the refrigerant. The compression element (30) is housed in a sealed container (20). The compression element (30) compresses the refrigerant sucked into the suction pipe (21). The electric element (40) is installed in the sealed container (20) at a position where the refrigerant compressed by the compression element (30) passes before being discharged from the discharge pipe (22). The electric element (40) drives the compression element (30). The electric element (40) is a concentrated winding motor.
Description
本発明は、圧縮機及び冷凍サイクル装置に関するものである。 The present invention relates to a compressor and a refrigeration cycle apparatus.
近年、地球温暖化防止の観点より、温室効果ガスの削減が求められている。空気調和機等の冷凍サイクル装置に用いられている冷媒についても、地球温暖化係数(GWP)のより低いものが検討されている。現在、空気調和機用として広く用いられているR410AのGWPは2088と非常に大きい値である。近年導入され始めているジフルオロメタン(R32)のGWPも675とかなり大きい値になっている。 In recent years, reduction of greenhouse gases has been demanded from the viewpoint of preventing global warming. A refrigerant having a lower global warming potential (GWP) is also being studied for refrigerants used in refrigeration cycle apparatuses such as air conditioners. Currently, the G410 of R410A widely used for air conditioners is 2088, which is a very large value. The GWP of difluoromethane (R32), which has begun to be introduced in recent years, is also a considerably large value of 675.
GWPの低い冷媒としては、二酸化炭素(R744:GWP=1)、アンモニア(R717:GWP=0)、プロパン(R290:GWP=6)、2,3,3,3−テトラフルオロプロペン(R1234yf:GWP=4)、1,3,3,3−テトラフルオロプロペン(R1234ze:GWP=6)等がある。 As a refrigerant having a low GWP, carbon dioxide (R744: GWP = 1), ammonia (R717: GWP = 0), propane (R290: GWP = 6), 2,3,3,3-tetrafluoropropene (R1234yf: GWP) = 4), 1,3,3,3-tetrafluoropropene (R1234ze: GWP = 6) and the like.
これらの低GWP冷媒は、下記の課題があるため、一般的な空気調和機に適用することは困難である。
・R744:動作圧力が非常に高いため、耐圧確保の課題がある。また、臨界温度が31℃と低いため、空気調和機用途での性能の確保が課題となる。
・R717:高毒性であるため、安全確保の課題がある。
・R290:強燃性であるため、安全確保の課題がある。
・R1234yf/R1234ze:低動作圧で体積流量が大きくなるため、圧力損失増大による性能低下の課題がある。Since these low GWP refrigerants have the following problems, it is difficult to apply them to general air conditioners.
R744: Since the operating pressure is very high, there is a problem of ensuring a withstand pressure. Moreover, since critical temperature is as low as 31 degreeC, ensuring the performance in an air conditioner use becomes a subject.
-R717: Since it is highly toxic, there is a problem of ensuring safety.
-R290: Since it is highly flammable, there is a problem of ensuring safety.
R1234yf / R1234ze: Since the volume flow rate becomes large at a low operating pressure, there is a problem of performance degradation due to an increase in pressure loss.
上記の課題を解決する冷媒として、1,1,2−トリフルオロエチレン(HFO−1123)がある(例えば、特許文献1参照)。この冷媒には、特に、以下の利点がある。
・動作圧力が高く、冷媒の体積流量が小さいため、圧力損失が小さく、性能を確保しやすい。
・GWPが1未満であり、地球温暖化対策として優位性が高い。As a refrigerant for solving the above problems, there is 1,1,2-trifluoroethylene (HFO-1123) (see, for example, Patent Document 1). This refrigerant has the following advantages in particular.
-Since the operating pressure is high and the volume flow rate of the refrigerant is small, the pressure loss is small and it is easy to ensure performance.
-GWP is less than 1 and is highly advantageous as a measure against global warming.
HFO−1123には、下記の課題がある。
(1)高温、高圧の状態において、着火エネルギーが加わると、爆発が発生する(例えば、非特許文献1参照)。
(2)大気寿命が2日未満と非常に小さい。冷凍サイクル系の化学的安定性の低下が懸念される。HFO-1123 has the following problems.
(1) When ignition energy is applied in a high temperature and high pressure state, an explosion occurs (for example, see Non-Patent Document 1).
(2) The atmospheric life is very short, less than 2 days. There is concern about a decrease in chemical stability of the refrigeration cycle system.
HFO−1123を冷凍サイクル装置に適用するには、上記の課題を解決する必要がある。 In order to apply HFO-1123 to a refrigeration cycle apparatus, it is necessary to solve the above problems.
(1)の課題については、不均化反応の連鎖によって爆発が発生することが明らかになった。この現象が発生する条件は、下記の2点である。
(1a)冷凍サイクル装置(特に、圧縮機)の内部に着火エネルギー(高温部)が発生し、不均化反応が起こる。
(1b)高温、高圧の状態において、不均化反応が連鎖して拡散する。As for the problem (1), it became clear that explosion occurred due to the chain of disproportionation reaction. The conditions under which this phenomenon occurs are the following two points.
(1a) Ignition energy (high temperature part) is generated inside the refrigeration cycle apparatus (particularly the compressor), and a disproportionation reaction occurs.
(1b) The disproportionation reaction is chained and diffused at high temperature and high pressure.
(2)の課題については、冷凍サイクル系の化学的安定性を確保する必要がある。 Regarding the problem (2), it is necessary to ensure the chemical stability of the refrigeration cycle system.
本発明は、例えば、圧縮機において、HFO−1123の不均化反応による爆発を防止することを目的とする。本発明は、特に、(1a)の条件の成立を回避することを目的とする。 An object of the present invention is to prevent an explosion due to a disproportionation reaction of HFO-1123 in a compressor, for example. An object of the present invention is to avoid the establishment of the condition (1a).
本発明の一の態様に係る圧縮機は、
1,1,2−トリフルオロエチレンを含有する冷媒を吸入するための吸入管と、前記冷媒を吐出するための吐出管とが取り付けられ、内部が吐出圧力雰囲気である容器と、
前記容器の中に収納され、前記吸入管に吸入された前記冷媒を圧縮する圧縮要素と、
前記容器の中に収納され、前記圧縮要素を駆動する集中巻の電動要素とを備える。A compressor according to an aspect of the present invention includes:
A container having a suction pipe for sucking a refrigerant containing 1,1,2-trifluoroethylene and a discharge pipe for discharging the refrigerant, the inside of which is a discharge pressure atmosphere;
A compression element that is housed in the container and compresses the refrigerant sucked into the suction pipe;
A concentrated winding electric element that is housed in the container and drives the compression element.
本発明では、1,1,2−トリフルオロエチレンを含有する冷媒を圧縮機に適用している。圧縮要素とともに容器の中に収納される電動要素として、集中巻の電動要素を採用している。分布巻の電動要素と異なり、集中巻の電動要素では、固定子の1つのティースに巻かれた巻線間の電位差が小さい。そのため、1つのティースに巻かれた巻線同士が短絡しても着火の危険性がない。したがって、圧縮機において、HFO−1123の不均化反応による爆発を防止することができる。 In the present invention, a refrigerant containing 1,1,2-trifluoroethylene is applied to the compressor. A concentrated winding electric element is adopted as the electric element stored in the container together with the compression element. Unlike the distributed winding electric element, the concentrated winding electric element has a small potential difference between the windings wound around one tooth of the stator. Therefore, there is no risk of ignition even if the windings wound around one tooth are short-circuited. Therefore, in the compressor, explosion due to the disproportionation reaction of HFO-1123 can be prevented.
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1及び図2は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置10の回路図である。図1は、冷房時の冷媒回路11aを示している。図2は、暖房時の冷媒回路11bを示している。Embodiment 1 FIG.
1 and 2 are circuit diagrams of a
本実施の形態において、冷凍サイクル装置10は、空気調和機である。なお、冷凍サイクル装置10が空気調和機以外の機器(例えば、ヒートポンプサイクル装置)であっても、本実施の形態を適用することができる。
In the present embodiment, the
図1及び図2において、冷凍サイクル装置10は、冷媒が循環する冷媒回路11a,11bを備える。
1 and 2, the
冷媒回路11a,11bには、圧縮機12と、四方弁13と、室外熱交換器14と、膨張弁15と、室内熱交換器16とが接続されている。圧縮機12は、冷媒を圧縮する。四方弁13は、冷房時と暖房時とで冷媒の流れる方向を切り換える。室外熱交換器14は、第1熱交換器の例である。室外熱交換器14は、冷房時には凝縮器として動作し、圧縮機12により圧縮された冷媒を放熱させる。室外熱交換器14は、暖房時には蒸発器として動作し、室外空気と膨張弁15で膨張した冷媒との間で熱交換を行って冷媒を加熱する。膨張弁15は、膨張機構の例である。膨張弁15は、凝縮器で放熱した冷媒を膨張させる。室内熱交換器16は、第2熱交換器の例である。室内熱交換器16は、暖房時には凝縮器として動作し、圧縮機12により圧縮された冷媒を放熱させる。室内熱交換器16は、冷房時には蒸発器として動作し、室内空気と膨張弁15で膨張した冷媒との間で熱交換を行って冷媒を加熱する。
A
冷凍サイクル装置10は、さらに、制御装置17を備える。
The
制御装置17は、例えば、マイクロコンピュータである。図では、制御装置17と圧縮機12との接続しか示していないが、制御装置17は、圧縮機12だけでなく、冷媒回路11a,11bに接続された各要素に接続されている。制御装置17は、各要素の状態を監視したり、制御したりする。
The
本実施の形態において、冷媒回路11a,11bを循環する冷媒としては、1,1,2−トリフルオロエチレン(HFO−1123)を含有する冷媒が使用される。この冷媒は、HFO−1123単体であってもよいし、HFO−1123を1%以上含有する混合物であってもよい。即ち、冷凍サイクル装置10に使用される冷媒がHFO−1123を1〜100%含有していれば、本実施の形態を適用することができ、後述する効果を得ることができる。
In the present embodiment, a refrigerant containing 1,1,2-trifluoroethylene (HFO-1123) is used as the refrigerant circulating in the
好適な冷媒として、HFO−1123とジフルオロメタン(R32)との混合物を使用することができる。例えば、HFO−1123を40wt%、R32を60wt%含有する混合物を使用することができる。この混合物のHFO−1123とR32とのいずれか一方又は両方を別の物質に置き換えても構わない。HFO−1123は、HFO−1123と、他のエチレン系フッ化炭化水素との混合物に置き換えても構わない。他のエチレン系フッ化炭化水素としては、フルオロエチレン(HFO−1141)、1,1−ジフルオロエチレン(HFO−1132a)、トランス−1,2−ジフルオロエチレン(HFO−1132(E))、シス−1,2−ジフルオロエチレン(HFO−1132(Z))を使用することができる。R32は、2,3,3,3−テトラフルオロプロペン(R1234yf)、トランス−1,3,3,3−テトラフルオロプロペン(R1234ze(E))、シス−1,3,3,3−テトラフルオロプロペン(R1234ze(Z))、1,1,1,2−テトラフルオロエタン(R134a)、1,1,1,2,2−ペンタフルオロエタン(R125)のいずれかに置き換えても構わない。あるいは、R32は、R32、R1234yf、R1234ze(E)、R1234ze(Z)、R134a、R125のうち、いずれか2種類以上からなる混合物に置き換えても構わない。 As a suitable refrigerant, a mixture of HFO-1123 and difluoromethane (R32) can be used. For example, a mixture containing 40 wt% of HFO-1123 and 60 wt% of R32 can be used. Either one or both of HFO-1123 and R32 in this mixture may be replaced with another substance. HFO-1123 may be replaced with a mixture of HFO-1123 and another ethylene-based fluorohydrocarbon. Other ethylene fluorocarbons include fluoroethylene (HFO-1141), 1,1-difluoroethylene (HFO-1132a), trans-1,2-difluoroethylene (HFO-1132 (E)), cis- 1,2-difluoroethylene (HFO-1132 (Z)) can be used. R32 is 2,3,3,3-tetrafluoropropene (R1234yf), trans-1,3,3,3-tetrafluoropropene (R1234ze (E)), cis-1,3,3,3-tetrafluoro. Propene (R1234ze (Z)), 1,1,1,2-tetrafluoroethane (R134a), 1,1,1,2,2-pentafluoroethane (R125) may be substituted. Alternatively, R32 may be replaced with a mixture of any two or more of R32, R1234yf, R1234ze (E), R1234ze (Z), R134a, and R125.
いずれの冷媒を使用する際にも、前述した(1)の課題を考慮する必要がある。特に、前述した(1a)の条件の成立を回避する必要がある。即ち、冷凍サイクル装置10(特に、圧縮機12)の内部に着火エネルギー(高温部)が発生し、不均化反応が起こる要因を排除する必要がある。 When using any of the refrigerants, it is necessary to consider the above-described problem (1). In particular, it is necessary to avoid the establishment of the condition (1a) described above. That is, it is necessary to eliminate factors that cause ignition energy (high temperature part) inside the refrigeration cycle apparatus 10 (particularly, the compressor 12) and cause a disproportionation reaction.
図3は、圧縮機12の縦断面図である。なお、この図では、断面を表すハッチングを省略している。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the
本実施の形態において、圧縮機12は、1気筒のロータリ圧縮機である。なお、圧縮機12が多気筒のロータリ圧縮機、あるいは、スクロール圧縮機であっても、容器の内部が吐出圧力雰囲気(即ち、冷媒の吐出圧力と同程度の高圧な状態)であれば、本実施の形態を適用することができる。
In the present embodiment, the
図3において、圧縮機12は、密閉容器20と、圧縮要素30と、電動要素40と、軸50とを備える。
In FIG. 3, the
密閉容器20は、容器の例である。密閉容器20には、冷媒を吸入するための吸入管21と、冷媒を吐出するための吐出管22とが取り付けられている。
The sealed
圧縮要素30は、密閉容器20の中に収納される。具体的には、圧縮要素30は、密閉容器20の内側下部に設置される。圧縮要素30は、吸入管21に吸入された冷媒を圧縮する。
The
電動要素40も、密閉容器20の中に収納される。具体的には、電動要素40は、密閉容器20の中で、圧縮要素30により圧縮された冷媒が吐出管22から吐出される前に通過する位置に設置される。即ち、電動要素40は、密閉容器20の内側で、圧縮要素30の上方に設置される。電動要素40は、圧縮要素30を駆動する。電動要素40は、集中巻のモータである。
The
密閉容器20の底部には、圧縮要素30の摺動部を潤滑する冷凍機油が貯留されている。冷凍機油としては、例えば、POE(ポリオールエステル)、PVE(ポリビニルエーテル)、AB(アルキルベンゼン)が使用される。
Refrigerating machine oil that lubricates the sliding portion of the
以下では、圧縮要素30の詳細について説明する。
Below, the detail of the
圧縮要素30は、シリンダ31と、ローリングピストン32と、ベーン(図示していない)と、主軸受33と、副軸受34とを備える。
The
シリンダ31の外周は、平面視略円形である。シリンダ31の内部には、平面視略円形の空間であるシリンダ室が形成される。シリンダ31は、軸方向両端が開口している。
The outer periphery of the
シリンダ31には、シリンダ室に連通し、半径方向に延びるベーン溝(図示していない)が設けられる。ベーン溝の外側には、ベーン溝に連通する平面視略円形の空間である背圧室が形成される。
The
シリンダ31には、冷媒回路11a,11bからガス冷媒が吸入される吸入ポート(図示していない)が設けられる。吸入ポートは、シリンダ31の外周面からシリンダ室に貫通している。
The
シリンダ31には、シリンダ室から圧縮された冷媒が吐出される吐出ポート(図示していない)が設けられる。吐出ポートは、シリンダ31の上端面を切り欠いて形成されている。
The
ローリングピストン32は、リング状である。ローリングピストン32は、シリンダ室内で偏心運動する。ローリングピストン32は、軸50の偏心軸部51に摺動自在に嵌合する。
The rolling
ベーンの形状は、平坦な略直方体である。ベーンは、シリンダ31のベーン溝内に設置される。ベーンは、背圧室に設けられるベーンスプリングによって常にローリングピストン32に押し付けられている。密閉容器20内が高圧であるため、圧縮機12の運転が開始すると、ベーンの背面(即ち、背圧室側の面)に密閉容器20内の圧力とシリンダ室内の圧力との差による力が作用する。このため、ベーンスプリングは、主に圧縮機12の起動時(密閉容器20内とシリンダ室内の圧力に差がないとき)に、ベーンをローリングピストン32に押し付ける目的で使用される。
The shape of the vane is a flat, substantially rectangular parallelepiped. The vane is installed in the vane groove of the
主軸受33は、側面視略逆T字状である。主軸受33は、軸50の偏心軸部51よりも上の部分である主軸部52に摺動自在に嵌合する。主軸受33は、シリンダ31のシリンダ室及びベーン溝の上側を閉塞する。
The
副軸受34は、側面視略T字状である。副軸受34は、軸50の偏心軸部51よりも下の部分である副軸部53に摺動自在に嵌合する。副軸受34は、シリンダ31のシリンダ室及びベーン溝の下側を閉塞する。
The
主軸受33は、吐出弁(図示していない)を備える。主軸受33の外側には、吐出マフラ35が取り付けられる。吐出弁を介して吐出される高温・高圧のガス冷媒は、一旦吐出マフラ35に入り、その後吐出マフラ35から密閉容器20内の空間に放出される。なお、吐出弁及び吐出マフラ35は、副軸受34、あるいは、主軸受33と副軸受34との両方に設けられてもよい。
The
シリンダ31、主軸受33、副軸受34の材質は、ねずみ鋳鉄、焼結鋼、炭素鋼等である。ローリングピストン32の材質は、例えば、クロム等を含有する合金鋼である。ベーンの材質は、例えば、高速度工具鋼である。
The material of the
密閉容器20の横には、吸入マフラ23が設けられる。吸入マフラ23は、冷媒回路11a,11bから低圧のガス冷媒を吸入する。吸入マフラ23は、液冷媒が戻る場合に液冷媒が直接シリンダ31のシリンダ室に入り込むことを抑制する。吸入マフラ23は、シリンダ31の吸入ポートに吸入管21を介して接続される。吸入マフラ23の本体は、溶接等により密閉容器20の側面に固定される。
A
以下では、電動要素40の詳細について説明する。
Below, the detail of the electrically-driven
本実施の形態において、電動要素40は、ブラシレスDC(Direct・Current)モータである。なお、電動要素40がブラシレスDCモータ以外のモータ(例えば、誘導電動機)であっても、本実施の形態を適用することができる。
In the present embodiment, the
電動要素40は、固定子41と、回転子42とを備える。
The
固定子41は、密閉容器20の内周面に当接して固定される。回転子42は、固定子41の内側に0.3〜1mm程度の空隙を介して設置される。
The
固定子41は、固定子鉄心43と、固定子巻線44とを備える。固定子鉄心43は、厚さが0.1〜1.5mmの複数枚の電磁鋼板を所定の形状に打ち抜き、軸方向に積層し、カシメや溶接等により固定して製作される。固定子巻線44は、固定子鉄心43に絶縁部材48を介して集中巻で巻回される。絶縁部材48の材質は、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、FEP(テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体)、PFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、LCP(液晶ポリマー)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、フェノール樹脂である。固定子巻線44には、リード線45が接続されている。
The
固定子鉄心43の外周には、周方向に略等間隔に複数の切欠が形成されている。それぞれの切欠は、吐出マフラ35から密閉容器20内の空間へ放出されるガス冷媒の通路の1つとなる。それぞれの切欠は、電動要素40の上から密閉容器20の底部に戻る冷凍機油の通路にもなる。
A plurality of notches are formed on the outer periphery of the
回転子42は、回転子鉄心46と、永久磁石(図示していない)とを備える。回転子鉄心46は、固定子鉄心43と同様に、厚さが0.1〜1.5mmの複数枚の電磁鋼板を所定の形状に打ち抜き、軸方向に積層し、カシメや溶接等により固定して製作される。永久磁石は、回転子鉄心46に形成される複数の挿入孔に挿入される。永久磁石としては、例えば、フェライト磁石、希土類磁石が使用される。
The
回転子鉄心46には、略軸方向に貫通する複数の貫通孔が形成されている。それぞれの貫通孔は、固定子鉄心43の切欠と同様に、吐出マフラ35から密閉容器20内の空間へ放出されるガス冷媒の通路の1つとなる。
The
密閉容器20の頂部には、外部電源と接続する電源端子24(例えば、ガラス端子)が取り付けられている。電源端子24は、例えば、溶接により密閉容器20に固定されている。電源端子24には、電動要素40からのリード線45が接続される。
A power terminal 24 (for example, a glass terminal) connected to an external power source is attached to the top of the sealed
密閉容器20の頂部には、軸方向両端が開口した吐出管22が取り付けられている。圧縮要素30から吐出されるガス冷媒は、密閉容器20内の空間から吐出管22を通って外部の冷媒回路11a,11bへ吐出される。
A discharge pipe 22 having both axial ends open is attached to the top of the sealed
以下では、圧縮機12の動作について説明する。
Below, operation | movement of the
電源端子24からリード線45を介して電動要素40の固定子41に電力が供給される。これにより、電動要素40の回転子42が回転する。回転子42の回転によって、回転子42に固定された軸50が回転する。軸50の回転に伴い、圧縮要素30のローリングピストン32が圧縮要素30のシリンダ31のシリンダ室内で偏心回転する。シリンダ31とローリングピストン32との間の空間は、圧縮要素30のベーンによって2つに分割されている。軸50の回転に伴い、それらの2つの空間の容積が変化する。一方の空間では、徐々に容積が拡大することにより、吸入マフラ23から冷媒が吸入される。他方の空間では、徐々に容積が縮小することにより、中のガス冷媒が圧縮される。圧縮されたガス冷媒は、吐出マフラ35から密閉容器20内の空間に一度吐出される。吐出されたガス冷媒は、電動要素40を通過して密閉容器20の頂部にある吐出管22から密閉容器20の外へ吐出される。
Electric power is supplied from the
本実施の形態では、冷媒の不均化反応を抑制するために、冷凍サイクル装置10(特に、圧縮機12)の内部から着火エネルギー(高温部)を排除する必要がある。不均化反応が開始する温度は、概ね1000℃以上と考えられる。通常時は、冷凍サイクル装置10の内部で、それほどの高温が発生することは考えられない。しかし、異常時(故障時)は、圧縮機12の内部で、かなりの高温が発生する可能性がある。特に、高圧かつ容積の大きい密閉容器20の内側に露出している部分で、不均化反応を引き起こさないようにしなければならない。
In the present embodiment, in order to suppress the disproportionation reaction of the refrigerant, it is necessary to exclude ignition energy (high temperature part) from the inside of the refrigeration cycle apparatus 10 (particularly, the compressor 12). The temperature at which the disproportionation reaction starts is considered to be approximately 1000 ° C. or higher. Under normal circumstances, it is not considered that such a high temperature is generated inside the
圧縮機12において、異常時に高温が発生する可能性がある現象としては、電気部品(電動要素40の部品、あるいは、電動要素40に電気的に接続する部品)の異相間でのショートによる発熱、電気配線の接触不良によるスパーク等が考えられる。
In the
図4は、電動要素40の固定子巻線44の結線図である。
FIG. 4 is a connection diagram of the stator winding 44 of the
図4において、固定子鉄心43には、複数のティース61が形成されている。これらのティース61には、3相の固定子巻線44が巻回されている。1つのティース61には、単一相の固定子巻線44のみが巻回されている。隣り合うティース61には、異相の固定子巻線44が巻回されている。
In FIG. 4, a plurality of
隣り合うティース61の間には、スロット62が形成されている。1つのスロット62において、異相の固定子巻線44の間には隙間63が空いている。そのため、異相の固定子巻線44が互いに接触することはない。
固定子巻線44の巻回時に固定子巻線44の被膜に傷ができることがある。また、圧縮機12の運転中に固定子巻線44同士がこすれて固定子巻線44の被膜が破れることがある。こういった被膜の傷又は破れが原因で、近い位置にある固定子巻線44が互いに導通する可能性がある。分布巻のモータの場合、1つのティースに電位が大きく異なる異相の固定子巻線が巻回される。また、1つのスロットにおいて、異相の固定子巻線が互いに接近している。そのため、近い位置にある固定子巻線44が導通すると、スパークが発生し、高温部ができる可能性が高い。これに対し、本実施の形態では、電動要素40に集中巻のモータを採用している。前述したように、1つのティース61には、電位がほとんど同じ同相の固定子巻線44のみが巻回される。そのため、近い位置にある固定子巻線44が導通しても、スパークが発生しない。また、1つのスロット62において、異相の固定子巻線44が隙間63を介して離れた位置にある。そのため、異相の固定子巻線44が導通することもない。よって、本実施の形態では、高温部ができる可能性が低い。
The winding of the stator winding 44 may be damaged when the stator winding 44 is wound. Further, the
圧縮機12の動作時に、電動要素40を通過するガス冷媒は、回転子鉄心46に形成された複数の貫通孔、固定子鉄心43に形成された複数の切欠だけでなく、固定子鉄心43のスロット62を含む隙間を抜けていく。スロット62を抜ける冷媒は、固定子巻線44の近傍を通過することになる。冷媒が通過する位置にある固定子巻線44が導通し、そこが高温になると、冷媒が不均化反応を起こすおそれがある。しかし、前述したように、本実施の形態では、スロット62内で近接する固定子巻線44が導通しても、高温部ができにくい。そのため、スロット62を抜ける冷媒の不均化反応を抑制することができる。
During the operation of the
図5は、電動要素40のリード線45及び渡り線47を示す図である。図6は、リード線45の差込端子71及びクラスタ72を示す図である。
FIG. 5 is a view showing the
図5において、電動要素40の固定子巻線44には、3本のリード線45が接続されている。それぞれのリード線45は、1相の固定子巻線44と、密閉容器20に取り付けられた電源端子24とを接続するために使用される。
In FIG. 5, three
図6に示すように、それぞれのリード線45の一端は、電源端子24に差し込んで接続される差込端子71になっている。差込端子71は、接続端子の例である。差込端子71には、クラスタ72が設けられている。クラスタ72は、樹脂製のカバーの例である。クラスタ72の中には、3本のリード線45全ての差込端子71が入っている。差込端子71の周りが樹脂で覆われるため、差込端子71が抜けかけて接触不良によりスパークが発生しても、着火エネルギーが密閉容器20内の空間に放出されない。したがって、冷媒の不均化反応が起こらない。なお、さらに、電源端子24を、クラスタ72と同様の樹脂で覆ってもよい。電源端子24を樹脂で保護することで、より確実に不均化反応を防止することができる。
As shown in FIG. 6, one end of each
それぞれのリード線45の他端は、固定子41の端面に設けられた絶縁部材48(樹脂ハウジング)に、固定子巻線44とともに圧接して固定されるカシメ端子73になっている。圧接とは、金具を用いて被膜付きの電線同士を接合する手法である。本実施の形態では、固定子巻線44及びリード線45が被膜付きの電線になっている。圧接用の金具は、これらの電線の被膜を突き破って内側の芯線に接触する。これにより、固定子巻線44とリード線45とが電気的に接続される。このような圧接式のカシメ端子73を用いることで、固定子巻線44及びリード線45の金具に接する部分以外は被膜によって保護された状態となる。そのため、密閉容器20内における電動要素40の通電部(即ち、電流が流れる部分)の露出を最小限に留めることができる。よって、密閉容器20内に金属粉等の異物が侵入した場合に短絡等により大電流が流れて発熱することを防止できる。その結果、冷媒の不均化反応を抑制することができる。
The other end of each
3相の固定子巻線44は、互いに渡り線47で接続されている。
The three-
図7は、リード線45及び渡り線47の構造を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the structure of the
図7において、リード線45及び渡り線47は、被膜付きの電線である。
In FIG. 7, the
圧縮機12の製造時に、リード線45が密閉容器20に接触していて、溶接による熱でリード線45の被膜が溶けることがある。また、圧縮機12の運転中に、圧縮機12内の異常発熱でリード線45又は渡り線47の被膜が溶けることがある。リード線45又は渡り線47が回転子42に接触して被膜が剥がれることもある。このような圧縮機12の異常により、リード線45又は渡り線47の芯線74が露出すると、電気的な短絡による発熱のおそれがある。したがって、リード線45及び渡り線47には、電線表面に付着する第1被膜75と、第1被膜75ごと電線を覆うチューブ状の第2被膜76との2重構造を採用することが望ましい。2重構造により、第2被膜76が損傷しても、第1被膜75で短絡を防止することができる。その結果、冷媒の不均化反応を抑制することができる。
When the
芯線74の材質は、固定子巻線44と同じでよく、例えば、銅である。第1被膜75の材質は、例えば、AI(アミドイミド)/EI(エステルイミド)である。第2被膜76の材質は、第1被膜75と異なり、望ましくはFEPであるが、PPS、PET等でもよい。
The material of the
芯線74は、単線である。複数の細線を束ねた縒り線は、一部の細線しか固定されなかったり、一部の細線が断線したりすると、通電している細線の本数が減り、発熱する可能性がある。そのため、リード線45に柔軟な単線を用いることで、断線の可能性を低減し、発熱を防止することができる。その結果、冷媒の不均化反応を抑制することができる。
The
本実施の形態において、固定子巻線44は、銅線であってもよいし、他の材質の電線であってもよい。冷媒の不均化反応は1000℃以上で発生しやすい。そのため、固定子巻線44に融点が1000℃以下の材料を用いることで、不均化反応をより一層抑制することができる。例えば、銅の融点が1085℃程度であるのに対し、アルミニウムの融点は660℃程度である。よって、固定子巻線44にアルミニウム線を用いることが考えられる。リード線45及び渡り線47の芯線74に融点が1000℃以下の材料を用いてもよい。例えば、芯線74にもアルミニウム線を用いることが考えられる。
In the present embodiment, the stator winding 44 may be a copper wire or an electric wire made of another material. The disproportionation reaction of the refrigerant is likely to occur at 1000 ° C. or higher. Therefore, the disproportionation reaction can be further suppressed by using a material having a melting point of 1000 ° C. or less for the stator winding 44. For example, the melting point of copper is about 1085 ° C., whereas the melting point of aluminum is about 660 ° C. Therefore, it is conceivable to use an aluminum wire for the stator winding 44. A material having a melting point of 1000 ° C. or less may be used for the
以上説明したように、本実施の形態によれば、冷凍サイクル装置10(特に、圧縮機12)の内部に着火エネルギー(高温部)が発生する要因を排除することができる。そのため、HFO−1123を含有する冷媒の不均化反応による爆発を防止することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to eliminate a factor that generates ignition energy (high temperature portion) inside the refrigeration cycle apparatus 10 (particularly, the compressor 12). Therefore, it is possible to prevent an explosion due to a disproportionation reaction of the refrigerant containing HFO-1123.
実施の形態2.
本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。Embodiment 2. FIG.
In the present embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described.
本実施の形態において、冷凍サイクル装置10の構成は、図1及び図2に示した実施の形態1のものと同じである。圧縮機12の構成も、図3に示した実施の形態1のものと同じである。
In the present embodiment, the configuration of the
図8は、圧縮機12が備える電動要素40のリード線45の差込端子77を示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating the
実施の形態1では、図5に示したように、リード線45がカシメ端子73によって固定子巻線44に接続される。一方、本実施の形態では、図8に示すように、リード線45が差込端子77によって固定子巻線44に接続される。差込端子77には、スリーブ78が被せられている。スリーブ78の材質は、樹脂であり、望ましくはFEPであるが、PPS、PET等でもよい。差込端子77がスリーブ78で保護されるため、差込端子77が抜けかけて接触不良によりスパークが発生しても、着火エネルギーが密閉容器20内の空間に放出されない。したがって、冷媒の不均化反応が起こらない。
In the first embodiment, the
実施の形態3.
本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。Embodiment 3 FIG.
In the present embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described.
本実施の形態において、冷凍サイクル装置10の構成は、図1及び図2に示した実施の形態1のものと同じである。圧縮機12の構成も、図3に示した実施の形態1のものと同じである。
In the present embodiment, the configuration of the
図9は、圧縮機12が備える主軸受33の一部の構造を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a partial structure of the
図9において、主軸受33の上側(即ち、電動要素40に対向する側)には、軸50の主軸部52が貫通する開口部81が形成されている。主軸受33の開口部81の周りには、アルミニウム系金属82が用いられている。アルミニウム系金属82は、融点が1000℃以下の材料の例である。
In FIG. 9, an
主軸受33の主要な材料は、鉄である。鉄の摺動部は、焼き付きによって鉄が溶融すると、温度が1500℃程度に上昇する。この高温は、冷媒の不均化反応の要因となり得る。そのため、少なくとも主軸受33の密閉容器20に開口している部分に、融点が低いアルミニウム系金属82を用いることで、軸50の焼き付きが発生しても、不均化反応を回避することができる。
The main material of the
なお、主軸受33の摺動部だけでなく、副軸受34の摺動部にも融点が1000℃以下の材料を用いてよい。
A material having a melting point of 1000 ° C. or lower may be used not only for the sliding portion of the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらの実施の形態のうち、いくつかを組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、いずれか1つ又はいくつかを部分的に実施しても構わない。例えば、各図において符号を付した要素のうち、いずれか1つ又はいくつかを省略したり、別の要素に置き換えたりしてもよい。なお、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, you may implement combining some of these embodiment. Alternatively, any one or some of these embodiments may be partially implemented. For example, any one or some of the elements denoted by reference numerals in each drawing may be omitted or replaced with another element. In addition, this invention is not limited to these embodiment, A various change is possible as needed.
10 冷凍サイクル装置、11a,11b 冷媒回路、12 圧縮機、13 四方弁、14 室外熱交換器、15 膨張弁、16 室内熱交換器、17 制御装置、20 密閉容器、21 吸入管、22 吐出管、23 吸入マフラ、24 電源端子、30 圧縮要素、31 シリンダ、32 ローリングピストン、33 主軸受、34 副軸受、35 吐出マフラ、40 電動要素、41 固定子、42 回転子、43 固定子鉄心、44 固定子巻線、45 リード線、46 回転子鉄心、47 渡り線、48 絶縁部材、50 軸、51 偏心軸部、52 主軸部、53 副軸部、61 ティース、62 スロット、63 隙間、71 差込端子、72 クラスタ、73 カシメ端子、74 芯線、75 第1被膜、76 第2被膜、77 差込端子、78 スリーブ、81 開口部、82 アルミニウム系金属。
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記容器の中に収納され、前記吸入管に吸入された前記冷媒を圧縮する圧縮要素と、
前記容器の中に収納され、前記圧縮要素を駆動する集中巻の電動要素と
を備えることを特徴とする圧縮機。A container having a suction pipe for sucking a refrigerant containing 1,1,2-trifluoroethylene and a discharge pipe for discharging the refrigerant, the inside of which is a discharge pressure atmosphere;
A compression element that is housed in the container and compresses the refrigerant sucked into the suction pipe;
A compressor comprising: a concentrated winding electric element housed in the container and driving the compression element.
前記電動要素の固定子巻線が前記電源端子に被膜付きのリード線で接続されていることを特徴とする請求項1の圧縮機。A power supply terminal connected to an external power supply is attached to the container,
The compressor according to claim 1, wherein the stator winding of the electric element is connected to the power supply terminal by a lead wire with a coating.
前記電動要素の固定子巻線が前記電源端子にリード線で接続され、
前記リード線の前記電源端子に接続される接続端子に樹脂製のカバーが設けられていることを特徴とする請求項1の圧縮機。A power supply terminal connected to an external power supply is attached to the container,
The stator winding of the electric element is connected to the power supply terminal with a lead wire,
The compressor according to claim 1, wherein a cover made of resin is provided on a connection terminal connected to the power supply terminal of the lead wire.
前記電動要素の固定子巻線が前記電源端子に単線のリード線で接続されていることを特徴とする請求項1の圧縮機。A power supply terminal connected to an external power supply is attached to the container,
The compressor according to claim 1, wherein the stator winding of the electric element is connected to the power supply terminal by a single lead wire.
前記電動要素の固定子巻線が前記電源端子にリード線で接続され、
前記リード線の前記電動要素の固定子巻線に接続されるカシメ端子が前記電動要素の固定子端面に設けられる絶縁部材に前記電動要素の固定子巻線とともに圧接して固定されていることを特徴とする請求項1の圧縮機。A power supply terminal connected to an external power supply is attached to the container,
The stator winding of the electric element is connected to the power supply terminal with a lead wire,
A crimping terminal connected to the stator winding of the electric element of the lead wire is fixed in pressure contact with an insulating member provided on a stator end surface of the electric element together with the stator winding of the electric element. The compressor according to claim 1, characterized in that:
前記電動要素の固定子巻線が前記電源端子にリード線で接続され、
前記リード線の前記電動要素の固定子巻線に接続される差込端子に樹脂製のスリーブが被せられていることを特徴とする請求項1の圧縮機。A power supply terminal connected to an external power supply is attached to the container,
The stator winding of the electric element is connected to the power supply terminal with a lead wire,
2. The compressor according to claim 1, wherein a resin sleeve is put on an insertion terminal connected to a stator winding of the electric element of the lead wire.
前記圧縮要素の軸受の前記開口部の周りに融点が1000℃以下の材料が用いられていることを特徴とする請求項1から9のいずれかの圧縮機。An opening through which the shaft passes is formed on the side of the bearing of the compression element facing the electric element,
The compressor according to any one of claims 1 to 9, wherein a material having a melting point of 1000 ° C or less is used around the opening of the bearing of the compression element.
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