(57)【要約】【課題】圧縮された気体と共に密閉ケース外に放出される潤滑油の量を減らすことができる密閉型圧縮機を提供することである。【解決手段】密閉型圧縮機において、密閉ケース５内に圧縮機構部６と電動機部７とが収容され、電動機部７は、内周側に向けて突出する６個の磁極歯１９を有するリング形状の固定子鉄心２０と、磁極歯１９に集中巻線方式により巻線された固定子巻線２２とを有し、固定子巻線２２のコイルエンドは、固定子鉄心２０の軸心方向への突出高さ寸法が固定子鉄心２０の軸心と直交する方向に対して固定子鉄心２０の内周側から外周側に向けて２５〜３５°の角度で次第に高くなる傾斜面２７を有し、圧縮機構部６にこの圧縮機構部６で圧縮された気体が密閉ケース５内に吐出される吐出口８が設けられ、吐出口８は、コイルエンドの傾斜面２７の外周側端部より固定子鉄心２０の軸心方向に沿った方向の固定子鉄心２０側に位置付けられている。【選択図】    図１
2008019772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉ケースと、
前記密閉ケース内に収容され、気体を圧縮する圧縮機構部と、
前記密閉ケース内に収容され、前記圧縮機構部を駆動する電動機部と、
を有し、
前記電動機部は、内周側に向けて突出する６個の磁極歯を有するリング形状の固定子鉄心と、前記磁極歯に集中巻線方式により巻線された固定子巻線と、前記圧縮機構部の回転軸に固定されて前記固定子鉄心の内側に配置される回転子とを有し、
前記固定子巻線のコイルエンドは、前記固定子鉄心の軸心方向への突出高さ寸法が前記固定子鉄心の軸心と直交する方向に対して前記固定子鉄心の内周側から外周側に向けて２５〜３５°の角度で次第に高くなる傾斜面を有し、
前記圧縮機構部に、この圧縮機構部で圧縮された気体が前記密閉ケース内に吐出される吐出口が設けられ、
前記吐出口は、前記コイルエンドの前記傾斜面の外周側端部より前記固定子鉄心の軸心方向に沿った方向の前記固定子鉄心側に位置付けられていることを特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項２】
前記回転子における前記圧縮機構部に対向する一端側に、前記回転軸の外周に位置して前記圧縮機構部の軸受を収容可能なリング状凹部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の密閉型圧縮機。
【請求項３】
気体である冷媒を圧縮する請求項１又は２記載の密閉型圧縮機と、
前記密閉型圧縮機に設けられた冷媒出口と前記密閉型圧縮機に設けられた冷媒入口との間に前記冷媒の循環方向に沿って順に接続される凝縮器と膨張装置と蒸発器と、
を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉型圧縮機及び冷凍サイクル装置に関し、特に、圧縮された気体と共に流出する潤滑油の量を減らすことができる密閉型圧縮機及びこの密閉型圧縮機を用いる冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、下記特許文献１に記載されているように、電動機部とこの電動機部により駆動される圧縮機構部とを密閉ケース内に収容した密閉型圧縮機が知られている。この密閉型圧縮機では、電動機部が圧縮機構部を駆動し、冷媒等の気体を圧縮する。圧縮された冷媒は、密閉ケース内に蓄えられ、密閉ケースに設けられた冷媒出口から放出される。なお、密閉ケースにおける圧縮機構部と冷媒出口とは、電動機部を挟んだ位置に配置されている。
【０００３】
この密閉型圧縮機の電動機部は、内周側に向けて突出する複数の磁極歯を有するリング形状の固定子鉄心と、前記磁極歯に集中巻線方式で巻線された固定子巻線とを有し、圧縮機構部の回転軸に固定された回転子が固定子鉄心の内側に回転可能に配置されている。
【０００４】
固定子巻線の巻線方式としては、集中巻線方式と分布巻線方式とがある。集中巻線方式の固定子巻線と分布巻線方式の固定子巻線とを比較すると、集中巻線方式のほうが隣合って位置する固定子巻線の間の空間（スロット内空間）が大きくなる。このため、圧縮された冷媒がスロット内空間を通過して冷媒出口に向かうため、冷媒の流速が低下し、冷媒中に含まれる潤滑油の分離が良好に行われる。冷媒中に含まれる潤滑油は、圧縮機構部の回転部の潤滑や圧縮機構部の気密性確保のために用いられるものであり、密閉ケース内に底部に一定量が貯留されている。
【特許文献１】特開２００４−２４５２２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述の密閉型圧縮機においては、以下の点について配慮がなされていない。
【０００６】
密閉型圧縮機の容量が大きくなって単位時間当りに圧縮される冷媒量が多い場合や、運転周波数が高くなって単位時間当りに圧縮される冷媒量が多い場合は、隣合う固定子巻線の間を通過する際の冷媒の流速が速くなり、冷媒から分離されずに冷媒と共に冷媒出口から密閉ケース外に放出される潤滑油の量が多くなる。このため、潤滑油の補給頻度が高くなり、また、潤滑油が不足した状態で密閉型圧縮機を運転する場合が発生する。
【０００７】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、圧縮された気体と共に密閉ケース外に放出される潤滑油の量を減らすことができる密閉型圧縮機及びこの密閉型圧縮機を用いた冷凍サイクル装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施の形態に係る第１の特徴は、密閉型圧縮機において、密閉ケースと、前記密閉ケース内に収容され、気体を圧縮する圧縮機構部と、前記密閉ケース内に収容され、前記圧縮機構部を駆動する電動機部と、を有し、前記電動機部は、内周側に向けて突出する６個の磁極歯を有するリング形状の固定子鉄心と、前記磁極歯に集中巻線方式により巻線された固定子巻線と、前記圧縮機構部の回転軸に固定されて前記固定子鉄心の内側に配置される回転子とを有し、前記固定子巻線のコイルエンドは、前記固定子鉄心の軸心方向への突出高さ寸法が前記固定子鉄心の軸心と直交する方向に対して前記固定子鉄心の内周側から外周側に向けて２５〜３５°の角度で次第に高くなる傾斜面を有し、前記圧縮機構部に、この圧縮機構部で圧縮された気体が前記密閉ケース内に吐出される吐出口が設けられ、前記吐出口は、前記コイルエンドの前記傾斜面の外周側端部より前記固定子鉄心の軸心方向に沿った方向の前記固定子鉄心側に位置付けられていることである。
【０００９】
本発明の実施の形態に係る第３の特徴は、冷凍サイクル装置において、気体である冷媒を圧縮する請求項１又は２記載の密閉型圧縮機と、前記密閉型圧縮機に設けられた冷媒出口と前記密閉型圧縮機に設けられた冷媒入口との間に前記冷媒の循環方向に沿って順に接続される凝縮器と膨張装置と蒸発器と、を備えることである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、圧縮機構部の吐出口から吐出される圧縮された気体がコイルエンドの傾斜面に衝突し、気体中に含まれる潤滑油の分離を促進させることができ、圧縮された気体と共に密閉ケース外に放出される潤滑油の量を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１２】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る密閉型圧縮機を用いた冷凍サイクル装置は、図１に示すように、密閉型圧縮機１と、凝縮器２と、膨張装置３と、蒸発器４とを備えている。
【００１３】
密閉型圧縮機１は回転式の圧縮機であり、密閉ケース５内に圧縮機構部６とこの圧縮機構部６を駆動する電動機部７とが収容されている。圧縮機構部６は気体である冷媒を圧縮する部分であり、圧縮機構部６で圧縮された冷媒は圧縮機構部６に設けられた吐出口８から密閉ケース５内に吐出され、密閉ケース５内に蓄えられる。圧縮機構部６と電動機部７との位置関係は、密閉型圧縮機１を運転状態に設置した場合に、圧縮機構部６が下側に位置して電動機部７が上側に位置する。密閉ケース５内の底部には、潤滑油９が貯留されている。この潤滑油９は、圧縮機構部６の回転部の潤滑や圧縮機構部６の気密性確保のために用いられる。
【００１４】
密閉型圧縮機１には、圧縮された冷媒が密閉ケース５外に放出される冷媒出口１０と、冷媒が圧縮機構部６に流入する冷媒入口１１とが設けられている。冷媒出口１０と冷媒入口１１との間に冷媒循環管１２が配管されており、この冷媒循環管１２の途中に、冷媒の循環方向である冷媒出口１０から冷媒入口１１に沿った方向に、凝縮器２と膨張装置３と蒸発器４とが順に接続されている。
【００１５】
凝縮器２は、密閉型圧縮機１において圧縮されることにより高温、高圧となった冷媒を冷やして熱を奪い、液化させる装置である。冷媒を冷やす方法としては、例えば、ファンを駆動させて送風する方法を採用することができる。
【００１６】
膨張装置３は、液状の冷媒を微小なノズル穴から噴射させ、低温低圧の冷媒とする装置である。
【００１７】
蒸発器４は、冷媒を気化させる装置である。冷媒が気化する際に冷媒は周囲から熱を奪い、蒸発器４の周囲の空気等が冷やされる。この場合に、ファンを駆動して蒸発器４に向けて送風することにより冷気が発生し、発生した冷気が冷凍用や冷房用として用いられる。蒸発器４を通過することにより温度が上昇した冷媒は、密閉型圧縮機１に還流される。
【００１８】
圧縮機構部６は、回転軸１３、回転軸１３上に設けられた２つの偏心部１４ａ、１４ｂ、偏心部１４ａ、１４ｂに嵌合された２つのローラ１５ａ、１５ｂ、ローラ１５ａ、１５ｂを囲む２つのシリンダ１６ａ、１６ｂ、シリンダ１６ａ、１６ｂを覆い回転軸１３を軸支する２つの軸受１７ａ、１７ｂ、軸受１７ａ、１７ｂの外周部に固定されたマフラ１８ａ、１８ｂ等により構成されている。回転軸１３と共にローラ１５ａ、１５ｂがシリンダ１６ａ、１６ｂ内で回転し、ローラ１５ａ、１５ｂの回転に伴ってシリンダ１６ａ、１６ｂ内の圧縮室の容積が変化することにより圧縮室内に流入した冷媒が圧縮される。圧縮された冷媒は圧縮室からマフラ１８ａ、１８ｂ内に吐出され、マフラ１８ａ、１８ｂ内に吐出された冷媒はマフラ１８ａ内で合流し、マフラ１８ａに形成された吐出口８から密閉ケース５内に吐出される。
【００１９】
電動機部７は、内周側に向けて突出する６個の磁極歯１９を有するリング形状の固定子鉄心２０と、固定子鉄心２０に装着された絶縁部材２１と、磁極歯１９に絶縁部材２１の上から集中巻線方式により巻線された固定子巻線２２と、圧縮機構部６の回転軸１３に固定されて固定子鉄心２０の内側に配置される回転子２３とを有している。回転子２３は４個の平板状磁石２４を有する４極構造である。固定子鉄心２０の軸心Ａと回転軸１３の軸心とが一致している。
【００２０】
絶縁部材２１には、固定子鉄心２０の軸心方向に沿って突出する内側鍔部２１ａと外側鍔部２１ｂとが形成されている。図４に示すように、固定子鉄心２０の端面Ｂから固定子鉄心２０の軸心Ａ方向に沿った内側鍔部２１ａの先端までの突出寸法は“Ｈ１”とされ、端面Ｂから軸心Ａ方向に沿った外側鍔部２１ｂの先端までの突出寸法は“Ｈ２（Ｈ２＞Ｈ１）”とされている。
【００２１】
固定子巻線２２は、図３に示すように各磁極歯１９に絶縁部材２１の上から集中巻線方式により巻線され、巻線の端部は口出し線２５として引き出され、密封端子２６に接続されている。
【００２２】
集中巻線方式で巻線された固定子巻線２２は、図１、図４及び図５に示すように、内周側に比べて外周側の巻数が多く巻線されている。これにより、固定子巻線２２のコイルエンドは、固定子鉄心２０の軸心Ａ方向への突出高さ寸法が、固定子鉄心２０の軸心と直交する方向に対して固定子鉄心２０の内周側から外周側に向けて２５〜３５°の角度“θ”で次第に高くなる傾斜面２７を有している。
【００２３】
圧縮機構部６と電動機部７とは、マフラ１８ａに形成されている吐出口８の位置が、図１に示すように、固定子巻線２２のコイルエンドの傾斜面２７の外周側端部より、固定子鉄心２０の軸心方向に沿った方向の固定子鉄心２０側（上側）となる位置に配置されている。
【００２４】
このような構成において、冷凍サイクル装置の運転時には、電動機部７により圧縮機構部６が駆動され、圧縮機構部６の圧縮室内で冷媒が圧縮される。圧縮された冷媒は、マフラ１８ａ、１８ｂ内に吐出され、さらに、マフラ１８ａに形成された吐出口８から密閉ケース５内に吐出される。吐出口８から吐出された冷媒は、固定子鉄心２０と回転子２３との間の隙間、スロット内空間、固定子鉄心２０と密閉ケース５との間の隙間等を通って、密閉ケース５内の冷媒出口１０側へ流動する。密閉ケース５内の冷媒出口１０側へ流動した冷媒は、冷媒出口１０から冷媒循環管１２内へ流入し、凝縮器２での凝縮、膨張装置３での膨張、蒸発器４での気化が行われ、冷媒が気化する際に冷媒が周囲から熱を奪うことを利用して冷房、冷凍等が行われる。蒸発器４を通過した冷媒は、冷媒入口１１から圧縮機構部６に還流される。
【００２５】
吐出口８から吐出される冷媒には、圧縮機構部６の偏心部１４ａ、１４ｂやローラ１５ａ、１５ｂ等の回転部の潤滑や圧縮機構部６の気密性確保のために用いられた潤滑油９が含まれている。しかし、吐出口８から吐出された冷媒が密閉ケース５内の冷媒出口１０側へ流動する途中において、固定子巻線２２における吐出口８側のコイルエンドの傾斜面２７に衝突し、この衝突により冷媒中の潤滑油が分離される。したがって、冷媒中に含まれて冷媒出口１０から密閉ケース５外に放出される潤滑油の量を減らすことができる。
【００２６】
図６は、固定子巻線２２のコイルエンドの傾斜面２７の角度“θ”と吐出口８から吐出された冷媒中からの潤滑油９の分離効果との関係、及び、角度“θ”と磁極歯１９に巻線した場合におけるスロット（隣合う磁極歯１９の間の空間部）Ｃを巻線が占める割合（スロット占積率）との関係を示すグラフである。
【００２７】
図６のグラフから分かるように、“θ”を２５〜５０°にすることにより、吐出される冷媒からの潤滑油９の分離効果を高めることができる。“θ”が２５°未満では、吐出口８から吐出される冷媒がコイルエンドの傾斜面２７に衝突する割合が低くなり、十分な分離効果が得られないものと思われる。また、“θ”が５０°よりも大きくなると潤滑油９の分離効果が下がるが、これは、コイルエンドの傾斜面２７が通路抵抗になり、吐出された冷媒が密閉ケース５の内周面側に行きにくくなり、潤滑油９の分離効果が低下するためと思われる。
【００２８】
また、コイルエンドの傾斜面２７を得るために、固定子巻線２２を内周側から外周側に向けて巻数を次第に多くしたことにより、各スロットＣにおける隣合う固定子巻線２２の間隔を小さくすることができ、巻線のスロット占積率を上げることができる。図６のグラフに示すように、“θ”が３０°のときにスロット占積率が最も高くなり、３０°を上回るにつれて、及び、３０°を下回るにつれて次第に低くなる。スロット占積率が高いことは、回転子２３を回転させる性能を高めることができることを意味する。
【００２９】
したがって、上述した潤滑油９の分離効果と巻線のスロット占積率との両方を満足させる範囲として、“θ”を２５〜３５°の範囲に設定したものである。
【００３０】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る密閉型圧縮機を用いた冷凍サイクル装置について、図７に基づいて説明する。なお、第１の実施の形態において説明した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付け、重複する説明は省略する。
【００３１】
第２の実施の形態の密閉型圧縮機３０では、回転子２３における圧縮機構部６に対向する一端側に、回転軸１３の外周に位置するリング状凹部３１が形成されている。このリング状凹部３１は、圧縮機構部６の軸受１７ａの先端側を収容可能な形状に形成されている。
【００３２】
このような構成において、リング状凹部３１が形成されていることにより、軸受１７ａにおける回転軸１３の軸心Ａ方向に沿った長さ寸法を長くすることができる。これにより、軸受１７ａ、１７ｂにより回転軸１３を支持する性能を高めることができ、回転軸１３の最高回転数を高めることができ、密閉型圧縮機３０の圧縮性能を高めることができる。
【００３３】
さらに、圧縮機構６と電動機部７との間隔を狭めて回転軸１３の短縮化を図ることができる。回転軸１３を短縮化することにより回転軸１３を振れ回りさせずに高速回転させることが可能となり、密閉型圧縮機３０の圧縮性能を高めることができる。また、回転軸１３を短縮化することにより密閉型圧縮機３０の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る密閉型圧縮機を用いた冷凍サイクル装置を示す概略図である。
【図２】固定子鉄心の構造を示す平面図である。
【図３】固定子鉄心に固定子巻線を巻線した固定子と回転子とを示す平面図である。
【図４】固定子巻線のコイルエンドの傾斜面について説明する縦断正面図である。
【図５】固定子巻線の巻線状態を示す水平断面図である。
【図６】コイルエンドの傾斜面の角度“θ”と潤滑油の分離効果との関係、及び、角度“θ”とスロット占積率との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る密閉型圧縮機を用いた冷凍サイクル装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…密閉型圧縮機、２…凝縮器、３…膨張装置、４…蒸発器、５…密閉ケース、６…圧縮機構部、７…電動機部、８…吐出口、１０…冷媒出口、１１…冷媒入口、１３…回転軸、１７ａ…軸受、１９…磁極歯、２０…固定子鉄心、２２…固定子巻線、２７…傾斜面、３０…密閉型圧縮機、３１…リング状凹部
【図１】
2008019772.tif 000003
【図２】
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【図３】
2008019772.tif 000005
【図４】
2008019772.tif 000006
【図５】
2008019772.tif 000007
【図６】
2008019772.tif 000008
【図７】
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