(57)【要約】【課題】電動圧縮機の軽量、高効率化に伴いモータのコイルエンドの高さが低くなり、潤滑油を含む冷媒ガス流が当たる領域が小さくなることにより、分離可能な潤滑油の絶対量が必然的に小さくなるという欠点を、油分離プレートに円筒形の内壁を新たに設けた分離方法を用いることにより、低いコイルエンドを用いた場合でも、分離可能な潤滑油の絶対量を多くすることが可能な油分離プレートおよびこれを備えた電動圧縮機を提供することを目的とする。【解決手段】油分離プレート１５は、回転子に固定されるとともに該回転子の回転軸線と略並行に流れる油を含むガス流に対向して設けられ、該回転軸線からみて半径方向に延在する板状部２１と、該板状部から切り起こされた切起し部２２と、前記板状部の外周縁には、前記軸線方向に立設された外周壁部１９が設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子に固定されるとともに該回転子の回転軸線と略並行に流れる油を含むガス流に対向して設けられ、該回転軸線からみて半径方向に延在する板状部と、
該板状部から切り起こされた切起し部と、
を備えた油分離プレート。
【請求項２】
前記板状部の外周縁には、前記軸線方向に立設された外周壁部が設けられている請求項１に記載の油分離プレート。
【請求項３】
前記板状部と前記切起し部とがなす角度が２０°以上９０°以下である請求項１または２に記載の油分離プレート。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載された油分離プレートと、
モータロータとされた前記回転子と、
を備えた電動圧縮機。
【請求項５】
前記油分離プレートは、前記モータロータの端部に固定されたバランスウェイトの自由端側に組み付け固定されている請求項４に記載の電動圧縮機。
【請求項６】
前記油分離プレートは、前記モータロータの端部に固定されたバランスウェイトの前記回転軸線方向における中途位置に挟み込み固定されている請求項４に記載の電動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒の流れを偏向させて冷媒中の油を分離する油分離プレートを備えた電動圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
低炭素社会において、ハイブリット自動車や電気自動車の普及が注目されており、車両に搭載される電動コンプレッサ方式のエアコンも省エネルギー化が図られている。その対策の１つに、コンプレッサのモータのコイルを分布巻から集中巻へと移行している。分布巻方式は予め巻き取られたコイルをステータスロット内に挿入するのに対して、集中巻方式は、ステータティースに絶縁物を介して直接コイルを巻き付けるため、ステータコア端面を渡るコイルを非常に少なく出来るため、コイルの周長を短縮しながら、太い電線を高密度に巻き付けることにより、巻線抵抗を低減し、モータ効率を向上させることが出来る。また、巻線の絶対使用量も低減し、ステータのコイルエンドの高さも従来の約半分にできるため、小型軽量化を実現出来る。
【０００３】
また一方で、モータのロータに潤滑油を含んだ冷媒ガス通路を設けた電動コンプレッサは、ガス通路出口部にプレートを設け、回転軸に平行なガス流を径方向への回転流に変化させ、ステータのコイルエンドに当てることで冷媒と潤滑油を分離している。特開平１１−１０７９６７号公報（特許文献１）に示すように、ガス通路出口部に設けた油分離プレートにより、潤滑油を含んだ冷媒との混合体（ミスト）に大きな遠心力を与え、ステータのコイルエンドに十分な衝撃で当てることにより、潤滑油と油の分離を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１０７９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載された油分離プレートにより加速した潤滑油を含んだ冷媒との混合体を冷媒と潤滑油とに分離する領域は、ステータのコイルエンドである。しかし、モータのコイルが分布巻から集中巻に変わった場合、ステータのコイルエンドの高さが低くなり、混合体が当たる領域が小さくなることにより、分離可能な潤滑油の絶対量が必然的に小さくなるという欠点がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、集中巻方式のようにステータの低いコイルエンドを用いた場合でも、分離可能な潤滑油の絶対量を多くすることが可能な油分離プレートおよびこれを備えた電動圧縮機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の油分離プレートおよびこれを備えた電動圧縮機は以下の手段を採用する。
本発明の油分離プレートは、回転子に固定されるとともに、その回転子の回転軸線と略並行に流れる油を含むガス流に対向して設けられ、回転軸線からみて半径方向に延在する板状部と、その板状部から切り起こされた切起し部とを備えたことを特徴とする。
この油分離プレートにおいては、回転子と一体に回転する油分離プレートに設けられた切起し部が、回転軸に略並行な油を含むガス流に、直角な方向に遠心力を与え、ガス流を最大に加速させることが出来る。そのため、加速されたガス流の延長線上に固定された壁が存在すれば、高速に衝突させることが出来、油が壁に付着し易くなり、油をガス流から分離することが可能となる。また、油分離プレートの回転速度は速いため、切起し部を形成した跡穴からのガス流の漏れは少なく、１枚のプレートから削ることなく、プレス加工等が可能なため、材料費、加工費を安くすることが出来る。
【０００８】
さらに本発明の油分離プレートは、前記板状部の外周縁に、回転子の回転軸線方向に立設された外周壁部が設けられていることを特徴とする。
この油分離プレートにおいては、回転子と一体に回転する油分離プレートに設けられた切起し部が、回転軸に略並行な油を含むガス流に、直角な方向に遠心力を与え、ガス流を最大に加速させながら、ガス流の延長線上に存在する回転軸線方向に立設された外周壁部に高速で衝突させるため、衝突を受ける外部の固定子が小さくとも、油をガス流から分離する絶対量を多くすることが出来る。
【０００９】
さらに本発明の油分離プレートは、前記板状部と前記切起し部とがなす角度が２０°以上９０°以下であることを特徴とする。
この油分離プレートにおいては、板状部と切起し部とがなす角度が２０°以上９０°以下であるため、切起し部を形成した跡穴からのガス流の漏れを少なくしながら、角度が小さいとガス流が切起し部の板面を斜めに長く走るため、油を含んだガス流に大きな遠心力を与えることが出来、また、角度が大きいとガス流の流れと直面する断面積が大きくなり、油を含んだガス流の多くを加速することが出来る。
【００１０】
さらに本発明は、冷媒を圧縮する電動圧縮機において、上記油分離プレートを備えたことを特徴とする。
この油分離プレートにおいては、電動モータのロータを回転子として用いることが出来るため、潤滑油を含む冷媒ガス流から潤滑油を高効率にて分離することが可能となる。
【００１１】
さらに本発明は、冷媒を圧縮する電動圧縮機において、電動モータのロータの端部に固定されたバランスウエイトの自由端側に、上記油分離プレートを組み付け固定されていることを特徴とする。
この油分離プレートにおいては、電動モータのロータのバランスウエイトの自由端側に油分離プレートを固定するため、回転軸への直接の固定よりも強固に固定でき、かつ取り付け角度合わせも不要となり、取り付けが容易に出来る。
【００１２】
さらに本発明は、冷媒を圧縮する電動圧縮機において、電動モータのロータの端部に固定されたバランスウエイトの回転軸線方向における中途位置に挟み込み、上記油分離プレートを組み付け固定されていることを特徴とする。
この油分離プレートにおいては、バランスウエイトの回転軸線方向における中途位置に油分離プレートを挟み込み固定することとしたので、油分離プレートの回転軸線方向位置を任意に調整することができる。これにより、分離した油の流れる向きと、ステータのコイルエンド等の衝突部との位置関係を最適化することにより、潤滑油を含む冷媒ガス流から効率良く潤滑油を分離することが出来る。
【発明の効果】
【００１３】
電動圧縮機の軽量、高効率化に伴い電動モータのコイルが分布巻から集中巻に変わった場合、ステータのコイルエンドの高さが低くなり、潤滑油を多く含む冷媒ガス流が当たる領域が小さくなることにより、分離可能な潤滑油の絶対量が必然的に小さくなるという欠点がある。しかし、この油分離プレートは、ステータのコイルエンドと同じ作用をする円筒形の内壁を油分離プレートに新たに設けた分離方法であり、低いコイルエンドを用いた場合でも、分離可能な潤滑油の絶対量を多くすることが可能な油分離プレートおよびこれを備えた電動圧縮機を提供する。
【００１４】
また、油分離プレートの回転速度は速いため、切起し部を形成した跡穴からのガス流の漏れは少なく、１枚のプレートから削ることなく、プレス加工等が可能なため、材料費、加工費を安くすることが出来る。
そして、この油分離プレートにおいては、電動モータのロータのバランスウエイトの自由端側に油分離プレートを固定させた場合、回転軸への直接の固定よりも強固に固定でき、かつ取り付け角度合わせも不要となり、取り付けが容易に出来る。また一方、バランスウエイトの回転軸線方向における中途位置に油分離プレートを挟み込み固定させ、油分離プレートの回転軸線方向位置を任意に調整させた場合、分離した油の流れる向きと、ステータのコイルエンド等の衝突部との位置関係を最適化することにより、潤滑油を含む冷媒ガス流から効率良く潤滑油を分離することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る油分離プレートを備えた電動圧縮機の縦断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る油分離プレートの（ａ）平面図、（ｂ）断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る油分離プレートとガス通路の出口との位置関係を示す。
【図４】本発明の第１実施形態に係る油分離プレートの油を含むガス流の流れ図である。
【図５】本発明の第１実施形態の変形例に係る油分離プレートとガス通路の出口との位置関係を示す。
【図６】本発明の第１実施形態およびその変形例に係る油分離プレートの切起し部の横断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る油分離プレートをバランスウエイトの自由端側に組み付けた平面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る油分離プレートをバランスウエイトの自由端側に組み付けた横断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る油分離プレートをバランスウエイトの回転軸線方向における中途位置に挟み込んだ平面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る油分離プレートをバランスウエイトの回転軸線方向における中途位置に挟み込んだ横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第１実施形態］
以下、本発明の油分離プレートにかかる第１実施形態について、図１乃至図４を用いて説明する。
図１は本発明の第１実施形態に係る油分離プレート１５を備えた電動圧縮機の縦断面図である。図中の上部にスクロール型の圧縮機１が配置されている。その圧縮機１は、駆動する電動モータ３のロータ５と回転軸７で繋がっている。また、ロータ５の外側には、電動モータ３のステータ９とコイルエンド１１が配されている。ロータ５の内部には、潤滑油を含んだ冷媒ガス流が流れるガス通路１３が形成されており、その出口の延長線上に、油分離プレート１５がバランスウエイト１７の上部の自由端側に固定されている。
【００１７】
図２（ａ）には油分離プレート１５の平面図、（ｂ）には断面図が示されている。油分離プレート１５は外周壁部１９が回転軸７と平行で、一端が開口した円筒形状であり、他端に端面の板状部２１の一部を用いて形成した切起し部２２が三角形の形状で５個設けられ、その三角形の鋭角となる頂点が円筒部の内部に位置している。この切起し部２２の形状は、特に限定されるものではないが、油分離プレート１５の径方向の外側の切起し部２２の一辺が、略鉛直方向に長く伸びた形状が望ましく、切起し部２２の間隔も特に限定されるものではないが、等間隔であるのが望ましい。また、板状部２１の端面には切起し部２２と対向するバランスウエイト１７の固定穴２３が３個設けられている。
【００１８】
図３は、油分離プレート１５とロータ５の冷媒のガス通路１３の出口２５との位置関係を示す。ロータ５にはガス通路１３が３個を一組として、４組設けられている。そして、ガス通路１３の延長線上が切起し部２２を形成した跡穴２７と跡穴２７の間の平面部となるように、油分離プレート１５をバランスウエイト１７に固定している。また、切起し部２２の回転に対する位置も、特に限定されるものではないが、回転方向に対してその切起し部２２で生成した跡穴２７がその切起し部２２よりも後の方が望ましい。
【００１９】
以上説明した本実施形態にかかる油分離プレート１５の作用について、図４の油分離プレート１５の油を含むガス流の流れ図を用いて説明する。ロータ５と油分離プレート１５はバランスウエイト１７を介して回転している。潤滑油を多く含む冷媒ガス流が回転するロータ内のガス通路１３を通りながら上昇してくる。そして、ガス通路の出口２５を出た潤滑油を多く含む冷媒ガス流が、ほぼ柱状で、油分離プレート１５の切起し部２２と切起し部２２との間の平面部分に到達する。油分離プレート１５は回転しているため、切起し部２２の平面部に潤滑油を多く含む冷媒ガス流が当たり、付着する。そして、付着した潤滑油を多く含む冷媒ガス流は遠心力で、油分離プレート１５の径方向の外側の端部まで、加速しながら流れ着き、その端部より油分離プレート１５の外周壁部１９の内壁２９に、加速しながら衝突する。その時、潤滑油を多く含む冷媒ガス流は、潤滑油と冷媒ガスとに分離する。分離した冷媒ガスは油分離プレート１５の外周壁部１９の下端から径方向外側に抜け、油分離プレート１５とコイルエンド１１の間を上昇し、上部に設けられた圧縮機１の吸入口に到達する。また、分離した潤滑油は、外周壁部１９の下端から更に遠心力で、加速され、コイルエンド１１に衝突し、油溜めのある下方へコイルエンド１１、ステータ９を伝って流れ落ちる。
【００２０】
本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
この油分離プレート１５においては、ロータ５と一体に回転する油分離プレート１５に設けられた切起し部２２が、回転軸７に平行な油を含むガス流に、直角な方向に遠心力を与え、ガス流を加速させながら、ガス流の延長線上に存在する回転軸線方向に立設された外周壁部１９に高速で衝突させるため、衝突を受ける外部のコイルエンド１１が小さくとも、油をガス流から分離する絶対量を多くすることが出来る。
また、油分離プレート１５の回転速度は速いため、切起し部２２を形成した跡穴２７からのガス流の漏れは少なく、１枚のプレートから削ることなく、プレス加工等が可能なため、材料費、加工費を安くすることが出来る。
【００２１】
[第１実施形態の変形例]
以下、本発明の油分離プレートにかかる第１実施形態の変形例について、図５、図６を用いて説明する。尚、第１実施形態において説明した、図１の油分離プレートの取り付け位置等、図２の油分離プレートの円筒部、図４の油分離プレートの作動は、第２実施形態も同様である。
【００２２】
図５は油分離プレート３１とロータ５の冷媒のガス通路１３の出口２５との位置関係を示す。油分離プレート３１は端面の一部を用いて形成した切起し部２２が三角形の形状で２個設けられ、切起し部２２と対向して、バランスウエイト１７の固定穴２３が３個設けられている。
【００２３】
本実施形態の変形例にかかる油分離プレート３１の作用および効果について説明する。油分離プレート３１は油分離プレート１５よりも切起し部２２の数が少ないため、跡穴２７の数も少ない。そのため、同じ油分離プレートと同じ回転数において、油分離プレート１５よりも潤滑油を含む冷媒ガス流の漏れが少ない。従って、潤滑油の含有率が低く、潤滑油を含む冷媒ガス流を多く回収したい場合、あるいは、電動モータの回転数が低く、潤滑油を多く含む冷媒ガス流が漏れ易い場合などに、効率良く潤滑油を回収することが可能となり、反対に、潤滑油の含有率が高く、潤滑油を含む冷媒ガス流の多くに遠心力を与えたい場合、あるいは、電動モータの回転数が高く、潤滑油を多く含む冷媒ガス流が漏れ難い場合などには、油分離プレート１５を適用すれば可能となる。
【００２４】
図６は油分離プレート１５あるいは３１の切起し部２２の横断面図であり、（ａ）が切起し部２２と油分離プレート１５あるいは３１の板状部２１との角度が９０°であり、（ｂ）が切起し部２２と油分離プレート１５あるいは３１の板状部２１との角度が２０°である。切起し部２２と油分離プレート１５あるいは３１の板状部２１との角度は、この２種類に限ったものではなく、その２０°と９０°の間ならば、設計に応じて変えても良い。
本実施形態の変形例にかかる切起し部２２の作用および効果について説明する。切起し部２２と油分離プレート１５あるいは３１の板状部２１との角度が９０°の場合は、潤滑油を多く含む冷媒ガス流に対して油分離プレート１５あるいは３１の直下方向に長いため、潤滑油を含む冷媒ガス流の多量のガス流に対して、遠心力を与えることが出来る。また、反対に、切起し部２２と油分離プレート１５あるいは３１の板状部２１との角度が２０°の場合は、潤滑油を多く含む冷媒ガス流に対して油分離プレート１５あるいは３１の平行方向に長いため、潤滑油を含む冷媒ガス流を切起し部２２の面を斜めに長く走らせることになり、大きな遠心力を与えることが出来る。
従って、潤滑油の含有率が高く、潤滑油を含む冷媒ガス流が比較的重く、ガス流の多くに遠心力を与えたい場合、切起し部２２と油分離プレート１５あるいは３１の板状部２１との角度を大きくすれば可能となり、反対に、潤滑油の含有率が低く、潤滑油を含む冷媒ガス流が比較的軽いガス流に、大きな遠心力を与えたい場合、切起し部２２と油分離プレート１５あるいは３１の板状部２１との角度を小さくすれば可能となる。
【００２５】
[第２実施形態]
以下、本発明の油分離プレートにかかる第２実施形態について、図７乃至図１０を用いて説明する。尚、第１実施形態において説明した、図１の油分離プレートの取り付け位置等、図２の油分離プレートの円筒部、図４の油分離プレートの作動は、第２実施形態も同様である。
【００２６】
図７は本発明の油分離プレート３３をバランスウエイトの自由端側に組み付けた平面図である。油分離プレート３３は端面の一部を用いて形成した切起し２１が三角形の形状で５個設けられ、切起し部２２対向するバランスウエイト１７用の固定穴２３が３個設けられている。また、油分離プレート１５と異なり、冷媒のガス通路１３の延長線上が切起し部２２を形成した跡穴２７となるように、油分離プレート３３をバランスウエイト１７に固定している。これは、電動モータ３の回転数、冷媒のガス通路１３の出口２５と油分離プレートとの高さの距離などにより、油を多く含むガス流が回転中に油分離プレートに到達する地点が変化するが、その地点が油分離プレートの平面部になるように、適宜設計すれば良い。
図８は本発明の油分離プレート３３をバランスウエイトの自由端側に組み付けた横断面図である。電動モータ３のロータ５の端部にバランスウエイト１７が設けられている。そして、そのバランスウエイト１７の自由端側に油分離プレート３３が備え付けられている。
【００２７】
図９は本発明の油分離プレート３３をバランスウエイト１７の回転軸線方向における中途位置に挟み込み固定した平面図である。油分離プレート３３は端面の一部を用いて形成した切起し部２２が三角形の形状で５個設けられ、切起し部２２と対向するバランスウエイト１７の固定穴２３が３個設けられている。
図１０は本発明の油分離プレート３３をバランスプレート１７の回転軸線方向における中途位置に挟み込み固定した横断面図である。電動モータ３のロータ５の端部にバランスウエイト１７が設けられている。そして、そのバランスウエイト１７の回転軸線方向における中途位置に挟み込みながら油分離プレート３３が備え付けられている。
【００２８】
本実施形態にかかる油分離プレート３３の作用および効果について説明する。1つとして、油分離プレート３３をロータ５のバランスウエイト１７の自由端側に固定するため、回転軸への直接の固定よりも強固に固定でき、かつ取り付け角度合わせも不要となり、取り付けが容易に出来る。また、一方、油分離プレート３３をバランスウエイト１７の回転軸線方向における中途位置に挟み込み固定するため、油分離プレート３３の回転軸線方向位置を任意に調整しながら、油分離プレートの外周壁部１９の内壁２９で分離した油あるいは不完全に分離出来ていない潤滑油を含む冷媒ガス流を、更にコイルエンド１１へと衝突させる位置に適正化し固定することにより、潤滑油を含む冷媒ガス流から効率良く潤滑油を分離することが出来る。
【符号の説明】
【００２９】
１  圧縮機
３  電動モータ
５  ロータ
７  回転軸
９  ステータ
１１  コイルエンド
１３  ガス通路
１５、３１、３３  油分離プレート
１７  バランスウエイト
１９  外周壁部
２１  板状部
２２  切起し部
２３  固定穴
２５  穴
２７  跡穴
２９  内壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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