(57)【要約】【課題】オイル分離度合いの程度がステータのコイルエンド形状に影響され難く、オイル混合冷媒ガスからのオイル分離度合を高めることができる密閉型電動圧縮機を提供することを目的とする。【解決手段】連通穴２を形成したロータ１のオイル混合冷媒ガスの吐出端面側に、吐出端面からスペーサ２８によって一定の軸方向高さを保ったオイルセパレータ３で仕切られた少なくとも１段以上のオイル分離室５を備え、かつオイルセパレータ３とロータ軸７との間の隙間を設けるとともに、オイルセパレータ３に、スペーサ２８内壁の内径面から所定の間隔をもってオイル混合冷媒ガスを吐出するオイルセパレータの穴４を１つ以上設けたロータ１を有する密閉型電動圧縮機としたものである。【選択図】図１ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒とオイルが封入された密閉容器内に圧縮機構と、前記圧縮機構を駆動するロータ軸で連結された電動機を備え、オイル混合冷媒ガスが前記電動機のロータ内部に設けられたロータ軸方向の連通穴を通過する構造とした密閉型電動圧縮機であって、前記連通穴を形成した前記ロータのオイル混合冷媒ガスの吐出端面側に、前記吐出端面からスペーサによって一定の軸方向高さを保ったオイルセパレータで仕切られた少なくとも１段以上のオイル分離室を備え、かつ前記オイルセパレータと前記ロータ軸との間の隙間を設けるとともに、前記オイルセパレータに、前記スペーサ内壁の内径面から所定の間隔をもってオイル混合冷媒ガスを吐出する穴を１つ以上設けたことを特徴とする密閉型電動圧縮機。
【請求項２】
オイルセパレータとロータ軸との間の隙間とオイル混合冷媒ガスを吐出する穴の合計面積をロータ内部に設けられたロータ軸方向の連通穴の合計面積より大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項３】
密閉型電動圧縮機の少なくとも１段以上のオイル分離室スペーサ内壁の内径面に、ロータ外周面に至る１段あたり１つ以上のオイル排出穴を設け、１段あたりの前記オイル排出穴の合計断面積は、１段あたりのオイルセパレータに設けられた１つ以上のオイル混合冷媒ガスを吐出する穴および１段あたりのオイルセパレータと前記ロータ軸との間の隙間の合計断面積よりも小さくしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の密閉型電動圧縮機。
【請求項４】
最終段のオイル分離室を構成するオイルセパレータであって、ロータ軸方向の吐出面側に配置した一のオイルセパレータと、ロータ外径方向に開口部を有する他のスペーサと、前記他のスペーサのロータ軸方向の吐出面側に配置した他のオイルセパレータから構成されるオイル分離空間を設けるとともに、前記開口部をステータのコイルエンドを形成するコイル渡部に対向し設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の密閉型電動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアコンや冷蔵庫等に用いられる密閉型電動圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、密閉型電動圧縮機は、冷媒とオイルが封入された密閉容器内に、オイルにより摺動部が潤滑される冷媒の圧縮機構と、この圧縮機構を駆動するロータ軸で連結された電動機を備え、密閉容器の外部からの冷媒が冷媒吸入口から圧縮機構に供給されて圧縮され、この圧縮された冷媒はオイルが混合されたオイル混合冷媒ガスとなっている。この状態のままオイル混合冷媒ガスを冷媒吐出口から密閉容器の外部の冷凍サイクルへ送り出すと、次第に密閉容器内のオイルが減少し、圧縮機構の摺動部へのオイルの供給が不足して十分な潤滑が得られなくなり、圧縮機構の焼き付きや破損の原因となる問題がある。
【０００３】
また、冷凍サイクルに送り出されたオイル混合冷媒ガス中のオイルは、熱交換器での熱交換効率の低下をもたらす問題がある。
【０００４】
これを防止するのに従来の密閉型電動圧縮機は図５に示すような構成を有していた。
【０００５】
すなわち、従来の密閉型電動圧縮機は、冷媒とオイルが封入された密閉容器１４内に、オイルにより摺動部が潤滑される冷媒の圧縮機構１５と、この圧縮機構１５を駆動するロータ軸７で連結された電動機１６を備え、密閉容器１４の外部からの冷媒が冷媒吸入口１９から圧縮機構１５に供給されて圧縮される。
【０００６】
この圧縮された冷媒は、オイルが混合されたオイル混合冷媒ガスとなっており、オイルを分離するために、オイル混合冷媒ガスはロータ１の端面に連絡路２１によって導かれ、ロータ１内部に設けられたロータ軸方向の連通穴２を通過する。
【０００７】
連通穴２を通過したオイル混合冷媒ガスは、吐出端面側のオイル分離室２３に備えられたオイルセパレータ２２にオイル混合冷媒ガスを衝突する構成となっていた。
【０００８】
この衝突によりオイルはオイル混合冷媒ガスからある程度分離され、オイル分離空間２３のロータ外径方向の開口部５１から放出される。
【０００９】
開口部５１から放出される分離されたオイルと残りのオイル混合冷媒ガスはともに、ステータ１０のコイルエンド１１の内径面のステータコイルエンド立上部１２に衝突し、コイルエンド１１０渡部の内径に付着したオイルは滴下して残りのオイル混合冷媒ガスとは分離される（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−２８０２５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の構成においては、オイル混合冷媒ガスからのオイルの分離度合いがステータのコイルエンドの内径面形状に左右される課題を有しており、十分な分離を行うことが困難であった。
【００１１】
すなわち、分離されたオイルと残りのオイル混合冷媒ガスが放出される開口部がステータコイルエンド立上部に対向している場合、前記開口部に対向する全周に渡ってはコイルエンド立上部が存在しておらず、前記開口部が前記コイルエンド立上部の存在しない空間
で放出されると、分離されたオイルが前記空間を残りのオイル混合冷媒ガスとともに通りぬけて、再びオイル混合冷媒ガスの流れに乗って混合され、密閉容器の冷媒吐出口から外部の冷凍サイクルへ送り出されることとなり、オイルの分離度が低下してしまっていた。
【００１２】
なお、オイル分離度の低下により、密閉型電動圧縮機から吐出される冷媒ガスにオイルが混合することとなり、このオイルが冷凍システムの、例えば配管の内周面に付着し冷却効率を低下させることになる。そして、このような冷却効率の低下はエアコン等の消費電力を高めることとなる。
【００１３】
本発明は、オイル分離度合いの程度がステータのコイルエンド形状に影響され難く、オイル混合冷媒ガスからのオイル分離度合を高めることができる密閉型電動圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、連通穴を形成したロータのオイル混合冷媒ガスの吐出端面側に、前記吐出端面からスペーサによって一定の軸方向高さを保ったオイルセパレータで仕切られた少なくとも１段以上のオイル分離室を備え、かつ前記オイルセパレータと前記ロータ軸との間の隙間を設けるとともに、前記オイルセパレータに、前記スペーサ内壁の内径面から所定の間隔をもってオイル混合冷媒ガスを吐出する穴を１つ以上設けたロータを有する密閉型電動圧縮機としたものである。これにより、オイル混合冷媒ガスからのオイル分離度合いを高くすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように上記説明から明らかなように、請求項１に係る発明によれば、オイル混合冷媒ガスからのオイル分離をオイル分離室にて効果的に実施し、オイル分離室内で分離されたオイルのロータからの放出方向はロータ外径方向となる一方、冷媒のロータからの放出方向はロータ軸方向で異なる方向となるので、放出されたオイルと冷媒ガスが再度混合される機会が少なくなり、オイル混合冷媒ガスからのオイル分離度合いを高くすることができる。
【００１６】
また、ロータから放出されたオイルやオイル混合冷媒ガスを同じ経路で強制的にコイルエンドに衝突させる構成としていないので、オイル分離度合いがステータのコイルエンド形状に影響されることなく、オイル分離度合いを高くすることができる。
【００１７】
請求項２に係る発明によれば、オイル分離度合いを高くすることができる。
【００１８】
請求項３に係る発明によれば、オイル分離室に溜まった分離されたオイルを効果的にオイル分離室の外に排出できる。これによりオイル混合冷媒ガスからのオイル分離度合いを高くすることができる。
【００１９】
請求項４に係る発明によれば、分離されたオイルやオイル混合冷媒ガスを強制的に衝突させるコイルエンドの位置を調整することができるので、コイルエンドの形状に合わせた最も効果的なオイル分離の構成にすることができる。これによりオイル混合冷媒ガスからのオイル分離度合いを高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本願の請求項１に係る発明は、冷媒とオイルが封入された密閉容器内に圧縮機構と、前記圧縮機構を駆動するロータ軸で連結された電動機を備え、オイル混合冷媒ガスが前記電動機のロータ内部に設けられたロータ軸方向の連通穴を通過する構造とした密閉型電動圧縮機であって、前記連通穴を形成した前記ロータのオイル混合冷媒ガスの吐出端面側に、
前記吐出端面からスペーサによって一定の軸方向高さを保ったオイルセパレータで仕切られた少なくとも１段以上のオイル分離室を備え、かつ前記オイルセパレータと前記ロータ軸との間の隙間を設けるとともに、前記オイルセパレータに、前記スペーサ内壁の内径面から所定の間隔をもってオイル混合冷媒ガスを吐出する穴を１つ以上設けたことを特徴とする密閉型電動圧縮機であり、ロータの連通穴から吐出したオイル混合冷媒ガスの流速がオイル分離室で弱めることができ、オイルと冷媒の比重の違いから比重の重いオイルがロータの回転による遠心力によって分離されてオイル分離室スペーサ内壁面に溜り、溜まったオイルはオイルセパレータの１つ以上の穴から次の段のオイル分離室に放出される。
【００２１】
そして、最終段のオイル分離室のオイルセパレータの１つ以上の穴から放出されたオイルは、遠心力によりロータ外径方向に放出される。
【００２２】
一方、冷媒ガスはオイルに比べて比重が小さいので、オイルセパレータのオイル混合冷媒ガスを吐出する１つ以上の穴や、オイルセパレータとロータ軸との間の隙間から、次の段のオイル分離室に放出されるか、または、最終段のオイルセパレータから分離されたオイルの放出方向とは異なるロータ軸方向に放出される。
【００２３】
したがって、分離されたオイルと冷媒ガスのロータからの放出方向が異なるので、分離されたオイルと冷媒ガスが再度混合される機会を少なくすることができる。
【００２４】
また、分離されたオイルやオイル混合冷媒ガスを同じ経路で強制的にコイルエンドに衝突させる構成としていないので、オイル分離度合いがステータのコイルエンド形状に影響され難くすることができる。
【００２５】
請求項２に係る発明は、オイルセパレータとロータ軸との間の隙間とオイル混合冷媒ガスを吐出する穴の合計面積をロータ内部に設けられたロータ軸方向の連通穴の合計面積より大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の密閉型電動圧縮機であり、オイル混合冷媒ガスがオイル分離室に溜まることなく効率良くオイル分離を行うことが可能であるとともに、冷媒ガスの流速を低減させることができる。
【００２６】
請求項３に係る発明は、少なくとも１段以上のオイル分離室スペーサ内壁の内径面に、ロータ外周面に至る１段あたり１つ以上のオイル排出穴を設け、１段あたりの前記オイル排出穴の合計断面積は、１段あたりのオイルセパレータに設けられた１つ以上のオイル混合冷媒ガスを吐出する穴および１段あたりのオイルセパレータと前記ロータ軸との間の隙間の合計断面積よりも小さくしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の密閉型電動圧縮機であり、オイル分離室スペーサ内壁に溜まった分離されたオイルは、効果的にオイル排出穴からロータ外周方向に排出される。
【００２７】
すなわち、冷媒ガスの多くはオイルセパレータのオイル混合冷媒ガスを吐出する１つ以上の穴や、オイルセパレータとロータ軸との間の隙間から放出され、分離されたオイルはオイル分離室の１つ以上のオイル排出穴から優先的に放出される。
【００２８】
請求項４に係る発明は、最終段のオイル分離室を構成するオイルセパレータであって、ロータ軸方向の吐出面側に配置した一のオイルセパレータと、ロータ外径方向に開口部を有する他のスペーサと、前記他のスペーサのロータ軸方向の吐出面側に配置した他のオイルセパレータから構成されるオイル分離空間を設けるとともに、前記開口部をステータのコイルエンドを形成するコイル渡部に対向し設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の密閉型電動圧縮機であり、前記開口部をコイル渡部に対向させた構成としているので、分離されたオイルのほとんどをコイル渡部に衝突させることができる。
【００２９】
したがって、オイルをコイルエンド内径部に付着し滴下させることが可能で、冷媒ガスとはより確実に分離することができる。
【実施例１】
【００３０】
図１は、本発明の一実施の形態における密閉型電動圧縮機を示す断面図である。
【００３１】
冷媒とオイル６が封入された密閉容器１４は、上部にオイル６により摺動部が潤滑される冷媒の圧縮機構１５、下部にこの圧縮機構１５を駆動するロータ軸７で連結された電動機１６を収容している。そして、密閉容器１４の外部からの冷媒が冷媒吸入口１９から圧縮機構１５に供給されて圧縮される。
【００３２】
この圧縮された冷媒はオイル６が混合されたオイル混合冷媒ガスとなっており、このオイル混合冷媒ガスが電動機１６のロータ１端面に連絡路２１によって導かれた後、ロータ１内部に設けられたロータ軸方向の連通穴２を通過する。
【００３３】
ロータ１は連通穴２におけるオイル混合冷媒ガスの吐出端面側に、前記吐出端面からスペーサ２８によって一定の距離を保ったオイルセパレータ３で仕切られたオイル分離室５を備えた構成を有している。
【００３４】
オイルセパレータ３にはオイル混合冷媒ガスを吐出する１つ以上オイルセパレータの穴４をスペーサ２８の内壁の内径面から所定の間隔をもって設けており、また、オイルセパレータとロータ軸との間の隙間２４を形成している。
【００３５】
ここで、オイルセパレータとロータ軸との間の隙間２４とオイルセパレータの穴４の合計面積は、連通穴２の合計面積より大きくしている。すなわち、オイル混合冷媒ガスは、流路面積の狭い所から広い場所に吐出されることとなる。
【００３６】
なお、オイル分離度合いを高めるために、オイル分離室５をロータ軸方向に複数設けても良い。この場合、本願において、ロータのオイル混合冷媒ガスの吐出端面側から最も離れた位置に設けたオイル分離室５を最終段としている。
【００３７】
さらに、オイル分離室５のスペーサ２８やオイルセパレータ３の材質は、ロータ１の構成材である積層鉄板と同じにしても、別部品としても良い。積層鉄板とした場合には、ロータ１のプレス打ち抜き時に隣り合う鉄板をカラマセにより固着し一体で構成できる利点があり、別部品を取り付けるよりも工数や材料費を低減できる場合がある。
【００３８】
別部品とする場合には、オイル分離室５のロータ軸方向の長さや内径寸法、形状、材質を多様にすることが可能となり、ロータ１との固定にはクランプピン等をロータ軸方向に通して固定する。例えばオイル分離室５を構成するスペーサ２８やオイルセパレータ３の材質をモータ特性上非磁性体にする必要がある場合には、アルミニウムや真鍮、ステンレス等の別部品を取り付けて構成するとよい。
【００３９】
また、電動機１６の種類を限定するものではなく、例えばインダクションモータの場合には、スペーサ２８をロータ１の２次導体の一部であるエンドリングで代用することも可能である。
【実施例２】
【００４０】
図２は、本発明の他の実施形態における密閉型電動圧縮機の電動機を示す断面図である。
【００４１】
実施例１の形態における密閉型電動圧縮機において、オイル分離室５を構成することが、密閉容器１４内の電動機１６以外の部品とのスペースの関係から困難な場合には、図２で示すようにオイル分離室５を可能な限りロータ１の軸方向の積厚中心方向に取り込むこと（オイル分離室５の全部または一部を、ステータ１０を構成する鉄心内周面に対向する位置にすること）によって、構成することができる。この構成により、ロータ１はコンパクトな形状になり、密閉容器１４内のスペースが限られている場合に効果的である。
【００４２】
なお、その他構成については、上記実施例１と同様である。
【実施例３】
【００４３】
図３は、本発明の他の実施形態における密閉型電動圧縮機を示す断面図である。
【００４４】
これに示す密閉型電動圧縮機では、実施例１または２の形態における密閉型電動圧縮機において、オイル分離室５のスペーサ２８内壁の内径面に、ロータ外周面に至る１つ以上のオイル排出穴１３を設けている。
【００４５】
１段あたりのオイル排出穴１３の合計断面積は、オイルセパレータ３に設けられたオイル混合冷媒ガスを吐出する１つ以上オイルセパレータの穴４とオイルセパレータとロータ軸との間の隙間２４の合計断面積よりも小さくした構成としている。
【００４６】
これにより、オイル分離室５のスペーサ２８内壁に溜まった分離されたオイル６を効果的にロータ１の外周方向に排出することが可能となる。
【００４７】
すなわち、冷媒ガスの多くはオイルセパレータの穴４や、オイルセパレータとロータ軸との間の隙間２４から放出され、分離されたオイル６はオイル排出穴１３から優先的に放出される。これらの構成によりオイル混合冷媒ガスからのオイル分離度合いをさらに高くすることができる。
【００４８】
また、オイル排出穴１３の位置を調整することで、排出されたオイル６をステータ１０のコイルエンド１１内径面や、ステータ１０のロータ１と対抗するステータ内径ギャップ面に衝突させることが可能になる。この衝突させる場所を選択することで、オイル排出穴１３から排出されたオイル６を効果的にオイル溜り１８に回収するルートを選択することができる。
【００４９】
また、オイル混合冷媒ガスの状態によっては、オイルセパレータの穴４を省略して、オイル分離室５で分離されたオイル６をオイル排出穴１３からロータ外周面に放出し、冷媒をオイルセパレータとロータ軸との間の隙間２４からロータ軸方向に放出する構成としても良い。
【実施例４】
【００５０】
図４は、本発明の他の実施形態における密閉型電動圧縮機を示す断面図である。
【００５１】
これに示す密閉型電動圧縮機では、実施例１または２、３の形態における密閉型電動圧縮機において、オイル分離室５のオイルセパレータ３のオイル混合冷媒ガスを吐出する１つ以上の穴４のロータ軸方向の吐出面側に、一のオイルセパレータ３からロータ外径方向に開口部４１を有する他のスペーサ４２により一定の間隔を設け、他のオイルセパレータ８を配置することでオイル分離空間９を形成している。
【００５２】
開口部４１のロータ軸方向位置は、ステータコイルエンドのステータ端面からの立上部
１２を避けてコイルエンド１１内径部のコイルが全周にわたって存在する高さ、すなわち、コイル渡部１１０に対向するようにしてある。なお、当該位置関係は、オイル分離室５のスペーサ２８のロータ軸方向の長さで調整している。
【００５３】
なお、実施例４における電動機のコイルは、いわゆるインサータ方式でステータコアにコイルを挿入された集中巻、分布巻その他の巻線に係るものであって、かつ挿入後において、軸方向からコイルエンド１１を整形した構成である。
【００５４】
次に、本実施例（図４に記載の密閉型電動圧縮機）と従来品（図５に記載の密閉型圧縮機）におけるオイル吐出量の確認をしたところ、本実施例の密閉型圧縮機では、オイル吐出量を４０％低減する大きな効果を得ることができた。これにより、密閉容器１４から冷凍サイクルへのオイル吐出量が削減されて多くのオイル６が密閉容器１４内に残り、圧縮機構１５の摺動部へオイル６が十分供給されて潤滑が確保され、さらには冷凍サイクルに送り出されるオイル吐出量が低下するために、熱交換器での熱交換効率を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係る密閉型電動圧縮機は、オイル混合冷媒ガスからのオイル分離度合いを高くすることができ、エアコンや冷蔵庫等の冷凍サイクルに用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施の形態における密閉型電動圧縮機を示す断面図
【図２】本発明の他の実施形態における密閉型電動圧縮機の電動機を示す断面図
【図３】本発明の他の実施形態における密閉型電動圧縮機を示す断面図
【図４】本発明の他の実施形態における密閉型電動圧縮機を示す断面図
【図５】従来の形態における密閉型電動圧縮機を示す断面図
【符号の説明】
【００５７】
１  ロータ
２  連通穴
３  オイルセパレータ
４  オイルセパレータの穴
５  オイル分離室
６  オイル
７  ロータ軸
８  他のオイルセパレータ
９  オイル分離空間
１０  ステータ
１１  コイルエンド
１１０  コイル渡部
１２  ステータコイルエンド立上部
１３  オイル排出穴
１４  密閉容器
１５  圧縮機構
１６  電動機
１７  冷媒
１８  オイル溜り
１９  冷媒吸入口
２０  冷媒吐出口
２１  連絡路
２４  オイルセパレータとロータ軸との間の隙間
２５  他のオイルセパレータとロータ軸との間の隙間
２８  スペーサ
４１  開口部
４２  他のスペーサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004232625.tif 000005
【図４】
2004232625.tif 000006
【図５】
2004232625.tif 000007