JP2007292018A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】オイルスラッジの堆積をなくし、高効率で信頼性が高い密閉型圧縮機を提供する。
【解決手段】給油機構１４７によって汲み上げられた冷凍機油１０３が電動要素１０７に滴下しないように電動要素１０７の上方に傘部１３９を形成したもので、冷凍機油１０３が巻線１１１および固定子１１３全体に滴下されることがなく、固定子１１３の絶縁材１２３および巻線縛り糸１１７に使用されているＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等のオリゴマの冷凍機油１０３による抽出を抑制し、吐出弁１５５等でのオイルスラッジの堆積を防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍冷蔵庫等の冷凍サイクルに用いられる密閉形圧縮機に関するものである。

従来、この種の密閉型圧縮機は電動要素を冷却するため、電動要素に冷凍機油を滴下したものがある（例えば、特許文献１参照）。

以下、図面を参照しながら上記従来の密閉型圧縮機を説明する。

図６は、特許文献１に記載された従来の密閉型圧縮機を示す側面断面図、図７は図６のＢ−Ｂ線上における断面図、図８は図７の要部拡大図、図９は従来の密閉型圧縮機における固定子の下側平面図である。

図６から９において、冷凍機油１を貯留する密閉容器３内には、固定子５と回転子７とからなる電動要素９と電動要素９によって駆動される圧縮要素１１を収容している。

フレーム１３は、略円筒形の圧縮室１５を形成するシリンダ１７と軸受部１９を備えるとともに冷凍機油１を滴下する油孔２１を有する。

軸受部１９によって軸支されるシャフト２３は、回転子７を固定した主軸部２５および主軸部２５に対し偏心して形成された偏心軸部２７と、給油機構２９を有する。

ピストン３１は、シリンダ１７の圧縮室１５に往復摺動自在に挿入され、偏心軸部２７との間を連結手段３３によって連結されている。

圧縮室１５の開口端面を封止するバルブプレート３５は吸入弁３７および吐出弁３９を備えている。

電動要素９はコア４１に巻線４３を巻回した固定子５と回転子７を備えた誘導型電動機を形成するとともに、巻線縛り糸４５で固定された巻線４３の下端は冷凍機油１に浸かっている。

コア４１は板厚が０．５０ｍｍである電磁鋼板を複数枚積層したものであり、回転子７収納用のコア内径部４７を形成している。また、コア内径部４７の径と回転子７の外径との寸法差を０．６０ｍｍとしている。

固定子５は主巻線４３ａと補助巻線４３ｂがスロット４９間を通るように巻回している。主巻線４３ａおよび補助巻線４３ｂはスロット４９内でお互いが接触しないよう、それぞれ絶縁材５１である相関絶縁紙５１ａに巻装されており、スロット４９内壁には主巻線４３ａおよび補助巻線４３ｂと接触しないよう絶縁材５１であるスロット絶縁紙５１ｂが嵌挿されている。

以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作を説明する。

商用電源（図示せず）から主巻線４３ａと補助巻線４３ｂに電流が供給されると回転子７が回転起動する。回転子７よって主軸部２５が回転駆動されると、偏心軸部２７の偏芯運動により連結手段３３を介してピストン３１が圧縮室１５内を往復運動し、吸込、圧縮、吐出行程を順次繰り返す。それにより、冷媒ガスは冷却システム（図示せず）から吸入弁３７を通り圧縮室１５内へ吸入、圧縮された後、吐出弁３９を通り再び冷却システムへと吐出される。

また、主軸部２５が回転駆動されると、シャフト２３の給油機構２９によって密閉容器３に貯溜された冷凍機油１が汲み上げられて、圧縮要素１１の各摺動部を潤滑するとともに偏心軸部２７の先端から振り飛ばされた冷凍機油１はフレーム１３の上面から油孔２１およびフレーム１３の側面に落ちる。油孔２１およびフレーム１３の側面に落ちた冷凍機油１は固定子５に滴下し、巻線４３および固定子５の側面をつたわって密閉容器３の底部に戻る。

この際、冷凍機油１は固定子５の熱を奪うことができるので電動要素９の温度を低減することができる。
特開２００３−００３９５６号公報

しかしながら、上記従来の構成では、巻線４３および固定子５全体に常に冷凍機油１が供給され続ける。高効率化を目的に冷凍機油１の粘度を低くするとオイルの分子量が小さくなり、固定子５の絶縁材５１および巻線縛り糸４５に使用されているＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の材料に含まれるオリゴマを抽出しやすくなり、冷凍機油１中のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等のオリゴマの含有量が増加してしまう。

オリゴマとは、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の重合体の中で連鎖が途切れて浮遊している比較的重合度の低いものを示しており、重合体の中に冷凍機油１が浸透することによって抽出されて冷凍機油１中に浮遊する。

また、冷凍機油１の粘度を低くすると冷凍機油１の沸点が低下し、特に高温となる吐出弁３９等で冷媒とともに吐出される冷凍機油１が蒸発しやすくなり、冷凍機油１中のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等が吐出弁３９等の表面に析出しやすくなる。この析出物は高温下で炭化してオイルスラッジとして堆積し、吐出弁３９等のシール性を阻害して圧縮不良が起きる可能性があるという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、固定子の絶縁材および巻線縛り糸等に含まれるオリゴマの抽出量を減らすことで、高効率で信頼性が高い密閉型圧縮機を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の密閉型圧縮機は、電動要素の上方に傘部を形成したもので、冷凍機油が巻線および固定子全体に滴下されることがなく、固定子の絶縁材および巻線縛り糸に使用されているＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等のオリゴマの冷凍機油による抽出が抑制されるという作用を有する。

本発明の密閉型圧縮機は、固定子の絶縁材および巻線縛り糸等に含まれるオリゴマの抽出量を減らすことができるので、冷凍機油中のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の含有量増加が減り、吐出弁等でのオイルスラッジの堆積が起こりにくくなり、信頼性が高い密閉型圧縮機を提供することができる。

請求項１に記載の発明は、密閉容器内に冷凍機油を貯溜するとともに、冷媒を圧縮する圧縮要素と、前記圧縮要素の下方に配設され前記圧縮要素を駆動する電動要素を収納し、前記圧縮要素は圧縮室を形成するシリンダと軸受部を備えたブロックと、前記軸受部によって軸支されたシャフトと、前記シャフトに形成され前記冷凍機油を汲み上げ循環させる給油機構を備え、汲み上げられた前記冷凍機油が前記電動要素に滴下しないように前記電動要素の上方に傘部を形成したもので、前記冷凍機油が巻線および固定子全体に滴下されることがなく、前記固定子の絶縁材および巻線縛り糸に使用されているＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等のオリゴマの冷凍機油による抽出量が抑制されるため、吐出弁等でのオイルスラッジの堆積を抑制することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において傘部はブロックに一体に形成したものであり、部品点数を低減することができるため、請求項１に記載の発明の効果に加えてさらに安価な密閉型圧縮機にすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において冷凍機油はＶＧ３〜８の粘度を有した鉱油または合成油としたものであり、粘度が低く各摺動部における摩擦係数が低減でき、電動要素の入力が低減されるため、請求項１または２に記載の発明の効果に加えてさらに高効率の密閉型圧縮機にすることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、コア内径部の径と回転子の外径との寸法差を０．６ｍｍ未満としたものであり、従来よりも磁束を有効に用いることによってモータ効率の向上が可能となり、従来よりも発熱量を低減することができるため、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明の効果に加えてさらに信頼性を高くすることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、電磁鋼板の板厚は０．３５ｍｍ以下としたものであり、軸方向への渦電流が流れにくくなるために鉄損が減少し、従来よりもモータ効率の向上が可能となり、従来よりも発熱量を低減することができるため、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明の効果に加えてさらに信頼性を高くすることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明において、固定子の絶縁材および巻線縛り糸は低オリゴマタイプの材料としたものであり、冷凍機油によるオリゴマの抽出量がさらに抑制されるため、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明の効果に加えてさらに信頼性を高くすることができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の発明において、冷媒は塩素を含まない炭化水素系冷媒としたものであり、冷媒ガスを大気開放しても塩素を大気中に排出させないために、請求項１から６のいずれか一項に記載の発明の効果に加えてさらにオゾン層の破壊や地球温暖化を抑えることができる。

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。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の側面断面図、図２は同実施の形態における密閉型圧縮機の上側平面図、図３は図１のＡ−Ａ線上における断面図、図４は図３の要部拡大図、図５は同実施の形態における密閉型圧縮機の固定子の下側平面図である。

図１から５において、密閉容器１０１は冷凍機油１０３を貯留するとともに、圧縮要素１０５と圧縮要素１０５を駆動する電動要素１０７を収容している。

電動要素１０７はコア１０９に巻線１１１を巻回した固定子１１３と回転子１１５を備えた誘導型電動機を形成するとともに、巻線縛り糸１１７で固定された巻線１１１の下端と冷凍機油１０３との間に隙間を形成している。

コア１０９は板厚が０．３５ｍｍである電磁鋼板を複数枚積層したものであり、回転子１１５収納用のコア内径部１１９を形成している。また、コア内径部１１９の径と回転子１１５の外径との寸法差を０．５０ｍｍとしている。

固定子１１３は商用電源（図示せず）から供給される電流が流れる主巻線１１１ａと圧縮機の始動時のみ電流の流れる補助巻線１１１ｂがスロット１２１間を通るように巻回している。主巻線１１１ａおよび補助巻線１１１ｂはスロット１２１内でお互いが接触しないよう、それぞれ絶縁材１２３である相関絶縁紙１２３ａに巻装されており、スロット１２１内壁には主巻線１１１ａおよび補助巻線１１１ｂと接触しないよう絶縁材１２３であるスロット絶縁紙１２３ｂが嵌挿されている。

相関絶縁紙１２３ａ、スロット絶縁紙１２３ｂおよび巻線縛り糸１１７はキシレンを抽出溶剤とし、ソックスレー抽出方法で４８時間抽出した際に、抽出量が１．０ｗｔ％以下の低オリゴマタイプのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを使用している。

ブロック１３１は、略円筒形の圧縮室１３３を形成するシリンダ１３５と軸受部１３７を備えるとともに、固定子１１３の上方を覆うように展開された傘部１３９を一体に形成している。傘部１３９の外縁を構成する外周部１４０は固定子１１３の外形１３８よりも外側に位置している。また、傘部１３９にはブロック１３１の上面に流れ込む冷凍機油１０３を固定子１１３の上面に滴下する油孔等は一切設けられていない。

軸受部１３７によって軸支されるシャフト１４１は、回転子１１５を固定した主軸部１４３および主軸部１４３に対し偏心して形成された偏心軸部１４５と給油機構１４７を有する。

給油機構１４７は、下端が冷凍機油１０３中に開口した給油通路１４７ａと、主軸部１４３の外周に螺旋状に刻設した螺旋溝１４７ｂと、偏心軸部１４５内を通って偏心軸部１４５上端部に開口している給油通路１４７ｃがそれぞれ連通して構成されており、偏心軸部１４５は傘部１３９の上面よりも上側に位置している。

ピストン１４９は、シリンダ１３５の圧縮室１３３に往復摺動自在に挿入され、偏心軸部１４５との間を連結手段１５０によって連結されている。

圧縮室１３３の開口端面を封止するバルブプレート１５１は吸入弁１５３および吐出弁１５５を備えている。

さらに、冷媒は塩素を含まない炭化水素系冷媒であり、冷凍機油１０３はＶＧ５の粘度を有する鉱油である。

以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

電動要素１０７の回転子１１５によって主軸部１４３が回転駆動されると、偏心軸部１４５の偏芯運動により連結手段１５０を介してピストン１４９が圧縮室１３３内を往復運動し、吸込、圧縮、吐出行程を順次繰り返す。それにより、冷媒ガスは冷却システム（図示せず）から吸入弁１５３を通り圧縮室１３３内へ吸入・圧縮された後、吐出弁１５５を通り再び冷却システムへと吐出される。

また主軸部１４３が回転駆動されると、シャフト１４１の給油機構１４７がポンプとして作用し、密閉容器１０１に貯溜された冷凍機油１０３が給油通路１４７ａ、螺旋溝１４７ｂ、給油通路１４７ｃの順に汲み上げられ、圧縮要素１０５の各摺動部へ供給されてこれを潤滑するとともに、偏心軸部１４５の上端部から密閉容器１０１内に放射状に散布される。

偏心軸部１４５の上端部から放射状に散布された冷凍機油１０３の一部は直接密閉容器１０１に噴射されて密閉容器１０１を介して外部と熱交換しながら冷却されて密閉容器１０１の底部へと戻る。

一方、圧縮要素１０５の各摺動部の潤滑に寄与した冷凍機油１０３の一部は各摺動部から染み出してブロック１３１の上面に流れ込む。また、偏心軸部１４５の上端部から放射状に散布された冷凍機油１０３の多くはブロック１３１の壁部やピストン１４９に衝突してブロック１３１の上面に流れ込む。

従来はブロック１３１の上面に流れ込んだ冷凍機油１０３が、ブロック外周部や油孔から固定子１１３の上に滴下していたが、本実施の形態では、ブロック１３１の上面に流れ込んだ冷凍機油１０３は外周部１４０から滴下する。この際、傘部１３９の外周部１４０は固定子１１３の外形１３８よりも外側に位置している。したがって、ブロック１３１の上面に流れ込んだ冷凍機油１０３は固定子１１３に滴下することなく外周部１４０から滴下して密閉容器１０１の底部へと戻る。

一方、１１１の下端と冷凍機油１０３との間には隙間が形成されていることによって巻線１１１および固定子１１３の隙間には冷凍機油１０３がしみ込みにくいため、固定子１１３の相関絶縁紙１２３ａ、スロット絶縁紙１２３ｂおよび巻線縛り糸１１７は密閉容器１０１に貯溜された冷凍機油１０３に接触しにくい。

よって固定子１１３の相関絶縁紙１２３ａ、スロット絶縁紙１２３ｂおよび巻線縛り糸１１７は直接的に冷凍機油１０３に接触する機会が極めて少なくなるので、相関絶縁紙１２３ａ、スロット絶縁紙１２３ｂおよび巻線縛り糸１１７に使用されているＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等のオリゴマの冷凍機油１０３による抽出が抑制される。

また巻線１１１で発生する熱はコア１０９の表面および巻線１１１から放熱される。従来は固定子１１３に冷凍機油１０３が滴下し、巻線１１１および固定子１１３の側面をつたわって密閉容器１０１の底部に戻る際に固定子１１３の熱を奪うことによって温度を低減していた。しかし、本実施の形態においてはコア１０９の形状、積厚や電磁鋼板の材質を最適化することによってモータ効率が向上しており、電動要素１０７の発熱量が低減している。したがって固定子１１３に冷凍機油１０３が滴下することがなくても電動要素１０７の温度上昇を低く抑えることができる。

さらに、コア内径部１１９の径と回転子１１５の外径との寸法差を０．５０ｍｍ、電磁鋼板の板厚を０．３５ｍｍにすることによって、従来よりも磁束を有効に用いることができるとともに軸方向への渦電流を流れにくくして鉄損を減少させ、従来よりもモータ効率を向上させている。これにともない電動要素１０７の発熱量が低減し、電動要素１０７の温度が低減することによって従来のような冷凍機油１０３による冷却がなくても、密閉型圧縮機の信頼性を向上させている。

また、本実施の形態では、相関絶縁紙１２３ａ、スロット絶縁紙１２３ｂおよび巻線縛り糸１１７は低オリゴマタイプのフィルムを使用したものであり、冷凍機油１０３によるオリゴマの抽出量がさらに抑制される。

冷凍機油１０３はＶＧ５の粘度を有した鉱油であり、極めて粘度が低いため、各摺動部における摩擦係数が大幅に低減でき、電動要素１０７の入力を大きく低減することで、密閉型圧縮機の効率を大幅に向上させることができる。

よって、本実施の形態によれば、冷凍機油１０３中のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の含有量が少なくなり、その結果、低い粘度を有する冷凍機油１０３使用時においてもＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等が吐出弁１５５等の表面に析出しにくくなり、オイルスラッジの堆積が起こりにくいので、吐出弁等のシール性阻害による圧縮不良の発生を抑えることができる。

さらに冷媒は塩素を含まない炭化水素系冷媒であり、冷媒ガスを大気開放しても塩素を大気中に排出させないために、オゾン層の破壊や地球温暖化を抑えることができる。よって、環境に優しく高効率で信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。

なお、本実施の形態では、相関絶縁紙１２３ａおよびスロット絶縁紙１２３ｂとして低オリゴマタイプのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムとしたが、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）フィルムなどを用いても、オリゴマの抽出量を低く抑えることができ同様の効果が得られる。

また、今回炭化水素系冷媒を例に挙げて説明をしたが、使用する冷媒がＨＦＣ系冷媒でも同様の効果が得られる。

以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、オイルスラッジの堆積がなく、信頼性が高い密閉型圧縮機の提供が可能となるので、冷蔵庫に加えて空調機や自販機にも適用できる。

本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の側面断面図 同実施の形態における密閉型圧縮機の上側平面図 図１のＡ−Ａ線上における断面図 図３の要部拡大図 同実施の形態における密閉型圧縮機の固定子の下側平面図 従来の密閉型圧縮機を示す側面断面図 図６のＢ−Ｂ線上における断面図 図７の要部拡大図 従来の密閉型圧縮機における固定子の下側平面図

符号の説明

１０１ 密閉容器
１０３ 冷凍機油
１０５ 圧縮要素
１０７ 電動要素
１１３ 固定子
１１５ 回転子
１１７ 巻線縛り糸
１１９ コア内径部
１２３ 絶縁材
１３１ ブロック
１３３ 圧縮室
１３５ シリンダ
１３７ 軸受部
１３９ 傘部
１４１ シャフト
１４７ 給油機構

Claims (7)

1. 密閉容器内に冷凍機油を貯溜するとともに、冷媒を圧縮する圧縮要素と、前記圧縮要素の下方に配設され前記圧縮要素を駆動する電動要素を収納し、前記圧縮要素は圧縮室を形成するシリンダと軸受部を備えたブロックと、前記軸受部によって軸支されたシャフトと、前記シャフトに形成され前記冷凍機油を汲み上げ循環させる給油機構を備え、汲み上げられた前記冷凍機油が前記電動要素に滴下しないように前記電動要素の上方に傘部を形成した密閉型圧縮機。
2. 傘部はブロックに一体に形成されている請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 冷凍機油はＶＧ３〜８の粘度を有した鉱油または合成油とした請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
4. コア内径部の径と回転子の外径との寸法差を０．６ｍｍ未満とした請求項１から３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
5. 電磁鋼板の板厚は０．３５ｍｍ以下とした請求項１から４のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
6. 固定子の絶縁材および巻線縛り糸は低オリゴマタイプの材料とした請求項１から５のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
7. 冷媒は塩素を含まない炭化水素系冷媒である請求項１から６のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。

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