(57)【要約】【課題】モータの効率向上を目的としてステータの有効径を増加させるため、ステータの外周面と密閉容器の内周面を全周にわたって密着させ、モータの下の下部空間に吐出管を接続する構成を用いると、モータの冷却が出来なくなり、信頼性が低下する。【解決手段】ロータ２の外周面に螺旋溝２ａを設けることにより、ロータ２の回転を利用してエアギャップ４ａ内の冷媒に上昇流を起こさせ、モータ４の上の上部空間１ｂに冷媒を送り込む。上部空間１ｂは閉鎖空間であるため、ステータ３のスロット隙間部３ｂ等のエアギャップ４ａ以外の流路では下降流が生じる。このように、ロータ２の螺旋溝２ａによる粘性ポンプの効果を利用して、モータ４を介して下部空間１ａと上部空間１ｂの間に循環流を発生させることでモータ４を冷却し、モータ４の効率向上と信頼性を両立させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器と、
ロータ、ステータを含み、前記密閉容器の内部に設けられたモータと、
前記モータの下方に設けられた圧縮機構と、
前記モータの下方かつ前記圧縮機構の上方の空間に開口を有し、前記圧縮機構から吐出されて前記密閉容器の内部に蓄えられた冷媒を前記密閉容器の外部に吐出する吐出管と、
を備え、
前記ロータの外周面には螺旋溝が形成されている圧縮機。
【請求項２】
前記ロータと前記ステータの間の隙間であるエアギャップ内の冷媒を、上向きに流すことを特徴とする、請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記ステータの外周面と前記密閉容器の内周面を全周にわたって密着させたことを特徴とする、請求項２に記載の圧縮機。
【請求項４】
前記ステータは鉄心と、前記鉄心のスロットに巻いたコイルとを備え、前記スロットと前記コイルとの隙間であるスロット隙間部の冷媒を、下向きに流すことを特徴とする、請求項３に記載の圧縮機。
【請求項５】
前記モータの上部空間において、前記鉄心の上端面から上方に前記コイルが突出して成るコイルエンドの外側に、前記上部空間を内側と外側に仕切る円筒形状部材を設けたことを特徴とする、請求項４に記載の圧縮機。
【請求項６】
前記モータの上部空間の前記密閉容器の内周面と前記スロットの外周との間に、下側が小径の円錐形状部材を設けたことを特徴とする、請求項４に記載の圧縮機。
【請求項７】
前記モータを集中巻きとしたことを特徴とする、請求項４〜６のいずれかに記載の圧縮機。
【請求項８】
前記モータの上部空間と下部空間を結ぶ外部流路を設けたことを特徴とする、請求項３に記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍冷蔵庫や空調機等に用いられる圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機の一種であるロータリ圧縮機は、そのコンパクト性や構造が簡単なことから、冷凍冷蔵庫や空調機等に多く使用されている。圧縮機の圧縮機構は、主要構成部品としてのベーン、ローラ、シリンダ等から成る（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
図６は、従来のロータリ圧縮機４００の縦断面図、図７は、図６のＡ−Ａ線におけるモータ４の横断面図である。
【０００４】
図６に示すように、従来のロータリ圧縮機４００は、密閉容器１の内部にモータ４、その下部にロータリ式の圧縮機構５を備えており、モータ４と圧縮機構５とは、シャフト５ａにより一軸に連結されている。密閉容器１の上面には、吐出管７が貫通して設けられ、密閉容器１の上部空間１ｂと連通している。密閉容器１の下方側面には、吸入管６が貫通して設けられ、圧縮機構５と接続されている。
【０００５】
図６、図７に示すように、モータ４は、シャフト５ａに固定されたロータ２と、密閉容器１の内周面に固定されたステータ３から成る。ロータ２とステータ３との間には、エアギャップ４ａを有する。
【０００６】
ステータ３は、積層された鋼板からなる鉄心３ｄ、鉄心３ｄを上下に貫通する多数のスロット３ｅ、スロット３ｅを通して鉄心３ｄに巻きつけられるコイル３ｆ、および、巻きつけられたコイル３ｆが突出して成るコイルエンド３ｃにより構成されている。スロット３ｅとコイル３ｆとの隙間には、スロット隙間部３ｂを有する。ステータ３の外周部には、鉄心３ｄを削ることで形成された切欠き３ａが存在し、この切欠き３ａは、密閉容器１の上部空間１ｂで分離されたオイルを密閉容器１の底部へと導く流路となる。
【０００７】
吸入管６から圧縮機構５へ吸入されて圧縮された冷媒は、モータ４の下の下部空間１ａに吐出された後、ロータ２とステータ３との間のエアギャップ４ａや、ステータ３内のスロット隙間部３ｂを通って、モータ４の上の上部空間１ｂへと流れ、吐出管７から吐出される。また、上部空間１ｂでロータ２の回転による遠心力の作用で冷媒から分離されて密閉容器１の内周面に付着したオイルは、ステータ３の切欠き３ａを通り、下部空間１ａに戻る。このような冷媒とオイルの流れはモータ４を冷却するため、モータ４の効率を向上させる。
【非特許文献１】川平睦義著、「密閉型冷凍機」、平成５年、日本冷凍協会  （第１４頁、第６.１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
モータ４の効率をさらに向上させるには、ステータ３の切欠き３ａを無くし、ステータ３の外周面と密閉容器１の内周面とを密着させることにより、ステータ３の有効径を増加させることが有効である。しかしながら、切欠き３ａが無いと、冷媒の流れに混ざって上部空間１ｂに移動したオイルを下部空間１ａに戻すことができない。すなわち、吐出管７から冷媒と共に吐出されるオイルが増し、圧縮機構５を潤滑するための十分な量のオイルを確保できなくなり、圧縮機に対する信頼性の確保が困難となる。
【０００９】
そこで、図８に示すように、モータ４の下の下部空間１ａに吐出管７を設置することにより、切欠き３ａが無い状態でも、上部空間１ｂにオイルが溜まらない構成が考えられるが、このような構成の場合、モータ４の冷却が困難となる。
【００１０】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、モータ４の下の下部空間１ａに設置された吐出管７から冷媒を吐出させながら、冷媒によりモータ４を冷却し、モータ４の効率向上と信頼性を両立させた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】
【００１１】
上述した課題を解決するために、本発明の圧縮機は、密閉容器と、ロータ、ステータを含み、前記密閉容器の内部に設けられたモータと、前記モータの下方に設けられた圧縮機構と、前記モータの下方かつ前記圧縮機構の上方の空間に開口を有し、前記圧縮機構から吐出されて前記密閉容器の内部に蓄えられた冷媒を前記密閉容器の外部に吐出する吐出管とを備え、前記ロータの外周面には螺旋溝が形成されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ロータの外周面に螺旋溝を設けることにより、ロータの回転を利用して、エアギャップ内の冷媒に対して強制的に上昇流を起こさせ、モータの上の上部空間に冷媒を送り込むことができる。上記上部空間は閉鎖空間であるため、エアギャップ以外の流路（例えば、ステータのスロット隙間部）では下降流が生じ、モータの下の下部空間に冷媒を送り込むことができる。このように、ロータの螺旋溝による粘性ポンプの効果を利用して、モータを介した下部空間と上部空間の間に冷媒の循環流を発生させることができる。
【００１３】
上記構成により、モータの下の下部空間に吐出管を設置した場合でも、冷媒の循環流によりモータを冷却することができる。したがって、ステータの有効径を増してモータの効率を向上させるために、ステータの外周面の切欠きを無くして、ステータの外周面と密閉容器の内周面を全周に渡って密着させ、モータの下の下部空間に吐出管を設けた場合でも、モータを十分に冷却することが可能となり、モータの効率向上と信頼性を両立させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機１００は、密閉容器１の内周面とステータ３の外周面を全周にわたって密着させたこと、吐出管６をモータ４の下の下部空間１ａに設けたこと、モータ４の上側に円筒形状部材１１を設けたこと、ロータ３の外周面に螺旋溝２ａを設けたことを除いて、図６〜図８で説明したロータリ圧縮機４００、５００と同様な構成である。同一機能部品については同一番号を使用し、説明を省略する。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機１００の縦断面図、図２は、図１のＢ−Ｂ線における分布巻きモータ４の横断面図である。図１、図２に示すように、本実施の形態１におけるロータリ圧縮機１００では、モータ４の効率を向上させるため、図６に示すようなステータ３の切欠き３ａを無くし、密閉容器１の内周面とステータ３の外周面を全周にわたって密着させることで、ステータ３の有効径を増加させている。また、上記ステータ３の切欠き３ａを無くしたことにより、上部空間１ｂから下部空間１ａへのオイルの戻しが出来なくなる不具合を解消するため、吐出管７を下部空間１ａに設置している。
【００１７】
ロータ３の外周面には、ロータ２の回転方向に向かって下降する側に傾斜させた螺旋溝２ａを設けている。ステータ３の上側のコイルエンド３ｃの外側には、円筒形状部材１１を設置し、上部空間１ｂを内側と外側に仕切っている。
【００１８】
以下、本実施の形態１におけるロータリ圧縮機１００内の冷媒の流れを説明する。
【００１９】
モータ４に通電し、ロータ２が回転すると、圧縮機構５より吐出された冷媒は、下部空間１ａからエアギャップ４ａに流れ込み、ロータ２の螺旋溝２ａによる粘性ポンプの効果により、上部空間１ｂへと上向きに流れる。
【００２０】
上部空間１ｂは閉鎖空間であり、本実施の形態１におけるロータリ圧縮機１００のステータ３には切欠き３ａが無いので、スロット隙間部３ｂがエアギャップ４ａ以外の唯一の流路となる。そのため、上部空間１ｂでは、ロータ２の回転に伴う旋回流による遠心力により、冷媒は速やかに密閉容器１内の中心部から円筒形状部材１１に向かって移動する。そして、円筒形状部材１１によりせき止められた冷媒は、スロット隙間部３ｂの入口に導かれ、下部空間１ａへと下向きに流れる。このとき、エアギャップ４ａから流入した冷媒と同量の冷媒が、スロット隙間部３ｂから流出する。
【００２１】
このように、本実施の形態１におけるロータリ圧縮機１００の内部では、ロータ２の外周面に螺旋溝２ａを設けることで、エアギャップ４ａにおける粘性ポンプの効果を生じさせることができ、また、エアギャップ４ａとスロット隙間部３ｂを設けることで、下部空間１ａ、エアギャップ４ａ、上部空間１ｂ、スロット隙間部３ｂへと順に流れる冷媒の循環流を生じさせることができる。上記冷媒の循環流により、モータ４を冷却して、モータ４の温度上昇による効率低下を防止することができるとともに、温度上昇に伴うモータ４の樹脂系材料の損傷を防止することができる。
【００２２】
なお、上記効果は、ステータ３の切欠き３ａの有無や、ロータ２の螺旋溝２ａの傾斜方向に関わらず、得られることは言うまでもない。
【００２３】
また、螺旋溝２ａをロータ２の外周面に設け、エアギャップ４ａに流入した冷媒が上向きに流れる方向に傾斜させたことにより、上部空間１ｂで発生する旋回流による遠心力に逆らうことなく、冷媒の循環流を形成することができるので、冷媒の循環流によるモータ４の冷却効果を高めることができる。
【００２４】
また、冷媒の循環流がスロット隙間部３ｂを通るため、モータ４の主要な発熱源であるコイル３ｆを冷媒により直接冷却することができるので、モータ４の冷却効果をさらに高めることができる。
【００２５】
また、ステータ３の外周面と密閉容器１の内周面とを全周にわたって密着させ、図６に示すようなステータ３の切欠き３ａを無くしたことにより、モータ４の有効径を増加させることができ、冷媒の循環流によるモータ４の冷却効果と相乗して、モータ４の効率を向上させることができる。また、密閉容器１の内径を変えずにステータ３の有効径を増加させることができるので、ロータリ圧縮機１００の径を小型化しても、モータ４の効率低下を最小限に抑えることができる。
【００２６】
また、円筒形状部材１１により、上部空間１ｂでの旋回流による冷媒の流れをスムーズにスロット隙間部３ｂに導くとともに、スロット隙間部３ｂよりもさらに径方向外側の部分に、冷媒よりも密度が高く遠心力を受けやすいオイルが溜まるので、圧縮機構５を潤滑するオイルが不足することを防止することができる。
【００２７】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２におけるロータリ圧縮機２００は、モータ４を分布巻きから集中巻きに変更したこと、および、円筒形状部材１１を円錐形状部材２１に変更したことを除いて、実施の形態１におけるロータリ圧縮機１００と同様の構成であり、密閉容器１内の冷媒の流れについても実施の形態１と略同じである。
【００２８】
図３は、本発明の実施の形態２におけるロータリ圧縮機２００の縦断面図、図４は、図３のＣ−Ｃ線における分布巻きモータ４の横断面図である。図３、図４に示すように、本実施の形態２におけるロータリ圧縮機２００では、ステータ３の上側のコイルエンド３ｃの外周側根元と密閉容器１の内周面をスロープ状に結ぶ、下側が小径の円錐形状部材２１を設置している。
【００２９】
一般的に、分布巻きのモータのスロット数は、２０以上の３の倍数であるが、集中巻きのモータのスロット数は、１０以下である。本実施の形態２におけるロータリ圧縮機２００のモータ４には、分布巻きと比べてスロット３ｅが大型となる集中巻きを用いており、スロット隙間部３ｂを拡大することができる。
【００３０】
このように、本実施の形態２におけるロータリ圧縮機２００では、円錐形状部材２１を用いることにより、実施の形態１の円筒形状部材１１よりも、さらに上部空間１ｂを拡大することができる。また、ロータ２の回転で生じる冷媒の旋回流が、コイルエンド３ｃの外側にまで回り込むので、コイルエンド３ｃの冷却効果を高めることができる。
【００３１】
また、モータ４を集中巻きとしたことにより、スロット隙間部３ｂの総面積を増加させることができ、ロータ２の螺旋溝２ａにより生じる冷媒の循環流がスロット隙間部３ｂを通過する際に起こる流路抵抗を低減することができる。したがって、冷媒の循環流量が増し、モータ４の冷却効果をさらに高めることができる。
【００３２】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３におけるロータリ圧縮機３００は、密閉容器１の内部に円筒形状部材１１を設ける代わりに、密閉容器１の外部に、下部空間１ａと上部空間１ｂとを結ぶ外部流路３１を設けたことを除いて、実施の形態１におけるロータリ圧縮機１００と同様の構成である。
【００３３】
図５は、本発明の実施の形態３におけるロータリ圧縮機３００の縦断面図である。図５に示すように、本実施の形態３におけるロータリ圧縮機３００では、密閉容器１の外部に、下部空間１ａと上部空間１ｂとを結ぶ外部流路３１を設けている。外部流路３１の上端は、ステータ３の上端面に近い位置の上部空間１ｂに、その下端は、ステータ３の下端面に近い位置の下部空間１ａにそれぞれ接続されている。
【００３４】
これにより、本実施の形態３におけるロータリ圧縮機３００では、スロット隙間部３ｂが小さく、上部空間１ｂから下部空間１ａへの流路面積が十分に確保できない場合でも、ロータ２の螺旋溝２ａによる冷媒の循環流を生むことができ、モータ４の冷却効果を確保することができる。
【００３５】
なお、実施の形態１〜３における圧縮機の型式としてロータリ圧縮機を用いて説明したが、これに限定されることはなく、スイング式圧縮機、スライディングベーン型圧縮機等を用いても、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、冷凍サイクル装置やヒートポンプ装置に利用される圧縮機について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機の縦断面図
【図２】図１のＢ−Ｂ線におけるロータリ圧縮機のモータ部の横断面図
【図３】本発明の実施の形態２におけるロータリ圧縮機の縦断面図
【図４】図３のＣ−Ｃ線におけるロータリ圧縮機のモータ部の横断面図
【図５】本発明の実施の形態３におけるロータリ圧縮機の縦断面図
【図６】従来のロータリ圧縮機の縦断面図
【図７】図６のＡ−Ａ線におけるモータ部の横断面図
【図８】吐出管をモータの下の下部空間に設置した場合の、ロータリ圧縮機の縦断面図
【符号の説明】
【００３８】
１    密閉容器
１ａ    下部空間
１ｂ    上部空間
２    ロータ
２ａ    螺旋溝
３    ステータ
３ａ    切欠き
３ｂ    スロット隙間部
３ｃ    コイルエンド
３ｄ    鉄心
３ｅ    スロット
３ｆ    コイル
４    モータ
４ａ    エアギャップ
５    圧縮機構
５ａ    シャフト
６    吸入管
７    吐出管
１１    円筒形状部材
２１    円錐形状部材
３１    外部流路
１００，２００，３００，４００，５００    ロータリ圧縮機
【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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