JP6416645B2 - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、密閉型圧縮機に関する。

従来、密閉容器内に圧縮機部とこの圧縮機部を駆動するモータ部とを収容し、このモータ部から引き出されたリード線が密閉容器の側部に設けられた電源用接続端子に接続され、このリード線がチューブ状の保護部材で被覆された密閉型圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような密閉型圧縮機によれば、駆動したモータ部の振動によってリード線が密閉容器の内壁と接触したとしても、保護部材でリード線が被覆されているので電気的短絡事故を防止することができる。

また、電動要素としてのステータと、密閉ケースの上端面に設けたハーメチック端子とを接続するリード線のステータ側の端部を、ステータ上に設けた保持具で保持することによって、ロータ側にリード線が倒れるのを防止した密閉型圧縮機が知られている（例えば、特許文献２参照）。
この密閉型圧縮機によれば、ステータの内周側で高速回転するロータにリード線が接触して損傷することを防止することができる。

特開平８−１６３８０４号公報 特開平１−１８７３９３号公報

しかしながら、リード線をチューブ状の保護部材で被覆した密閉型圧縮機（例えば、特許文献１参照）では、リード線が密閉容器内で固定されていないために、密閉容器内を流れる冷媒や冷凍機油に煽られて移動することとなる。これによりモータ部や密閉容器の内壁に保護部材が接触して摩耗し、リード線とモータ部や密閉容器とが接触することによって電気的短絡事故が発生するおそれがある。

また、リード線の端部を保持具でステータ上に保持した密閉型圧縮機（例えば、特許文献２参照）では、保持具によってステータのコイル（ワイヤ）の被覆材が損傷するおそれがあり、コイルの被覆材が損傷するとレアショート（層間短絡）が発生する問題がある。

そこで、本発明の課題は、ステータに電源を供給するリード線及びステータのコイルの被覆材を従来よりも確実に保護することができ信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することにある。

前記課題を解決した本発明は、密閉容器内に、冷媒ガスを圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する電動機部と、を収納する密閉型圧縮機であって、前記密閉容器の側壁に設けられて前記電動機部へ電源を供給するハーメチック端子と、前記ハーメチック端子にコンタクトを介して一端が接続されるとともに前記電動機部の回転軸方向に沿うように当該電動機部側に向かって延在し他端が当該電動機部のステータに接続されるリード線と、を備え、前記コンタクトは、ハウジングに収納されてコネクタを形成し、前記リード線は、当該リード線の延在方向に沿って延びる筒状で電気絶縁性を有する保護部材内に配置され、前記コネクタと前記保護部材とは接続され、前記圧縮機構部の回転体における質量の不釣り合いを相殺するバランスウエイトを備え、前記バランスウエイトは、前記電動機部の回転軸方向における前記保護部材の延在する範囲内に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、ステータに電源を供給するリード線の被覆材及びステータのコイルの被覆材を従来よりも確実に保護することができ信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。

本発明の実施形態に係る密閉型圧縮機の縦断面図である。 図１の密閉型圧縮機におけるリード線付近の様子を部分的に拡大して示す部分拡大断面図である。 図２のIII−III断面図である。 （ａ）は、比較例の密閉型圧縮機におけるリード線付近の様子を部分的に拡大して示す部分拡大断面図であり、図２に対応する図である。（ｂ）は、（ａ）のIVｂ−IVｂ断面図であり、図３に対応する図である。 本発明の他の実施形態に係る密閉型圧縮機におけるリード線付近の様子を部分的に拡大して示す部分拡大断面図であり、図２に対応する図である。

次に、本発明の実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明の密閉型圧縮機は、密閉容器の側壁に設けられたハーメチック端子と、前記電動機部とを電気的に接続するリード線の取付形態に主な特徴点を有する。

以下では、電動機部の回転軸が水平方向に沿って配置される横型スクロール圧縮機を例にとって本発明の密閉型圧縮機について説明する。この横型スクロール圧縮機としては、三相交流誘導モータで駆動し、例えばＨＦＣ冷媒を使用し、エーテル系の潤滑油を使用するものを想定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく種々の形態で実施することができる。なお、以下の説明における上下方向は、所定の冷凍サイクルに横型スクロール圧縮機を配置した際の上下方向を示す図１の矢印の上下方向を基準とする。

図１は、本実施形態に係るスクロール圧縮機Ｓ（密閉型圧縮機）の縦断面図である。
スクロール圧縮機Ｓは、密閉容器（チャンバともいう）１と、密閉容器１の内部に配置される電動機部２と、密閉容器１の内部に配置され電動機部２によって駆動される圧縮機構部３と、を備えている。

密閉容器１は、円筒状の筒チャンバ1ａと、筒チャンバ１ａの両端の開口をそれぞれ塞ぐように配置されて溶接される蓋チャンバ１ｂ，１ｃと、で構成され、その内部に密閉されたチャンバ内空間（吐出圧力空間ともいう）５４を形成している。

また、蓋チャンバ１ｂには、圧縮機構部３の吸込口４に取り付けられる吸込パイプ７が溶接又はロウ付けされて固定配置されている。また、圧縮機構部３の吐出口５は、チャンバ内空間（吐出圧力空間）５４と連通しており、蓋チャンバ１ｃの上部にチャンバ内空間５４と外部とを連通する吐出パイプ８が溶接又はロウ付けされて固定配置されている。このスクロール圧縮機Ｓは、チャンバ内空間５４が高圧雰囲気となる、いわゆる高圧チャンバタイプの圧縮機である。

また、密閉容器１の内部には、組み立ての適当な段階で油（潤滑油）が封入される。これにより密閉容器１の底部には、貯油部９が形成される。
このような密閉容器１の筒チャンバ１ａの上部には、後に詳しく説明するハーメチック端子１６が設けられている。

本実施形態での電動機部２は、前記したように、三相交流誘導モータで構成されている。この電動機部２は、ステータ２ａと、このステータ２ａの内側で駆動軸６周りに回転するロータ２ｂと、を備えている。

ステータ２ａは、密閉容器１に圧入、溶接等により固定されている。ステータ２ａは、巻き付けられたエナメル被覆銅線からなるコイル（図示省略）と、多数の電磁鋼板を溶接又はかしめによって積層した積層部（図示省略）と、を備えている。ちなみに、駆動軸６の延在方向におけるステータ２ａの両端には、それぞれコイルエンド部２ｃが形成されている。
なお、駆動軸６の延在方向は、特許請求の範囲にいう「電動機部の回転軸方向」に相当する。以下、この電動機部２の回転軸方向Ｄ１を単に「軸方向」ということがある。

ロータ２ｂとステータ２ａとの間には、僅かな隙間でエアギャップ（図示省略）が形成されている。ロータ２ｂは、前記のように駆動軸６に固定され、ステータ２ａとの間でエアギャップ（図示省略）を挟んでこの駆動軸６周りに回転することとなる。
ちなみに、駆動軸６は、一端側が主軸受１３ａに支持され、他端側が副軸受１０に支持されている。
また、駆動軸６は、次に説明する圧縮機構部３側の先端に、後記するピン部６ｃを有している。

圧縮機構部３は、旋回スクロール１１と、固定スクロール１２と、フレーム１３と、オルダムリング１４と、を備えている。

旋回スクロール１１は、渦巻状の旋回スクロールラップ１１ａと、台板１１ｂと、駆動軸６の偏心部である前記のピン部６ｃが挿入される旋回軸受１１ｃと、を備えている。

固定スクロール１２は、渦巻状の固定スクロールラップ１２ａと、台板１２ｂと、を有している。また、固定スクロールラップ１２ａの外周部に前記の吸込口４が配置され、固定スクロールラップ１２ａの中央部に前記の吐出口５が配置されている。

旋回スクロール１１は、固定スクロール１２と相対向して旋回自在に配置されており、旋回スクロールラップ１１ａと固定スクロールラップ１２ａとの噛み合いによって、吸込口４と連通する圧縮室５１を形成している。

フレーム１３は、その外周側が溶接によって密閉容器１の内壁面に固定されており、駆動軸６の主軸を回転自在に支持する前記の主軸受１３ａを備えている。固定スクロール１２は、ボルトによりフレーム１３と締結され固定される。

オルダムリング１４は、旋回スクロール１１とフレーム１３の間に配置されており、オルダムリング１４のキー部（図示せず）が、旋回スクロール１１に形成された旋回オルダム溝（図示せず）と、フレーム１３に形成されたフレームオルダム溝（図示せず）に挿入されている。オルダムリング１４は、旋回スクロール１１を固定スクロール１２に対して、自転させずに旋回運動をさせる働きをする自転規制部材である。

電動機部２と圧縮機構部３との略中間の駆動軸６には、バランスウエイト１５が取り付けられている。このバランスウエイト１５は、旋回スクロール１１の重心と、ロータ２ｂの軸中心とが一致しない重量の不釣り合いを相殺するものである。このバランスウエイト１５は、駆動軸６周りに回転する。

このようなスクロール圧縮機Ｓでは、ロータ２ｂが駆動軸６周りに回転すると、ピン部６ｃは、偏心回転運動する。この偏心回転が旋回スクロール１１に伝達されると、オルダムリング１４は、旋回スクロール１１を固定スクロール１２に対して、自転させずに旋回運動をさせる。

このようなスクロール圧縮機Ｓにおいては、電動機部２のロータ２ｂを回転することにより駆動軸６を介して旋回スクロール１１を旋回運動する。これにより、吸込パイプ７から吸入された冷媒は、吸込口４を経由し、固定スクロール１２と旋回スクロール１１との間に形成された圧縮室５１にて圧縮される。そして、圧縮された冷媒は、吐出口５を介してチャンバ内空間（吐出圧力空間）５４に吐出される。この吐出された冷媒は、フレーム１３の外周に設けられた通路を通り、電動機部２を冷却した後、吐出パイプ８から密閉容器１の外部の所定の冷凍サイクル内に送り出される。

次に、スクロール圧縮機Ｓにおけるハーメチック端子１６と、電動機部２とを電気的に接続するリード線２７の取付形態について説明する。
図２は、図１のスクロール圧縮機Ｓにおけるリード線２７付近の様子を部分的に拡大して示す部分拡大断面図である。図３は、図２のIII−III断面図である。

図２に示すように、本実施形態に係るスクロール圧縮機Ｓ（図１参照）においては、前記のように、ハーメチック端子１６を介して密閉容器１（図１参照）の外側から内部側の電動機部２に電源が供給される。ちなみに、電源は、三相電源であり、ステータ２ａのコイル（図示省略）のＵＶＷ相ごとに電源を供給する３本のリード線２７がハーメチック端子１６に接続される。

図２に示すように、ハーメチック端子１６は、密閉容器１（筒チャンバ１ａ）の上部側壁１ｄに設けられている。
本実施形態でのハーメチック端子１６は、上部側壁１ｄに設けられた気密シール部材１８に、密閉容器１の内外に貫通する３本のピン部材１７を有して構成されている。

３本のピン部材１７は、図３に示すように、ハーメチック端子１６の平面視（背面視）で、正三角形の頂点に位置するように配置されている。
このピン部材１７は、後記するように、コネクタ１９（リセプタクル）内に延びている。そして、このピン部材１７には、後記するコンタクト２３を介してリード線２７が接続される。

コンタクト２３は、クラスタハウジング２０に収納され、このクラスタハウジング２０とともにコネクタ１９を構成している。なお、クラスタハウジング２０は、特許請求の範囲にいう「ハウジング」に相当する。

コンタクト２３は、導電性金属の板体を折曲加工して形成されている。
本実施形態でのコンタクト２３は、図３に示すように、リード線保持部２４と、リード線通電部２５と、ピン部材挿入部２６と、を有している。

リード線保持部２４は、リード線２７の被膜部２９をかしめて保持するようになっており、リード線通電部２５は、リード線２７の芯材２８をかしめて保持するようになっている。また、ピン部材挿入部２６は、ピン部材１７が嵌合可能なように前記の板体が環状に折り曲げられて形成されたものである。

図２及び図３に示すように、クラスタハウジング２０の外形は、密閉容器１（図２参照）の径方向（図２に示す上部側壁１ｄの厚さ方向）に薄く、軸方向（電動機部２の回転軸方向Ｄ１）に長い直方体を呈している。

また、クラスタハウジング２０の内部には、図３に示すように、３つのリード線２７のそれぞれを配置する３つの配置穴２１が形成されている。この配置穴２１は、３つのピン部材１７に対応するように３つ形成されており、３つの配置穴２１は、クラスタハウジング２０の短手方向（厚さ方向でない方の短手方向）に沿って並列するように形成されている。

また、図２に示すように、クラスタハウジング２０の上面（密閉容器１の内周面に対向する面）には、ハーメチック端子１６の各ピン部材１７に対応する位置に、ピン部材１７が挿通される挿通孔２２が形成されている。この挿通孔２２は、配置穴２１に連通している。
このようなクラスタハウジング２０は、例えばポリエステル、フッ素系樹脂等の電気絶縁性の樹脂を使用して形成することができる。

リード線２７は、図３に示すように、銅からなる芯材２８と、この芯材２８の表面を被覆する被膜部２９とで構成されている。被膜部２９としては、例えばポリエステル等の電気絶縁性の樹脂を使用することができる。

リード線２７の一端は、前記したように、ハーメチック端子１６のピン部材１７にコンタクト２３を介して接続されている。
また、リード線２７は、電動機部２の回転軸方向Ｄ１に沿うように電動機部２側に向かって延在している。
そして、リード線２７の他端は、前記したように、電動機部２のステータ２ａに接続されている。

また、本実施形態でのリード線２７は、図２及び図３に示すように、筒状の保護部材３０内に配置されている。本実施形態での保護部材３０は、四角柱の外形を有している。
そして、保護部材３０は、クラスタハウジング２０におけるリード線２７の延出端側に接続されている。

本実施形態でのクラスタハウジング２０と保護部材３０との接合は、クラスタハウジング２０及び保護部材３０の端部同士を相互に嵌合することで行われる。ちなみに、本実施形態では、保護部材３０の内側にクラスタハウジング２０を嵌入させる構成となっているが、クラスタハウジング２０の内側に保護部材３０を嵌入させる構成とすることもできる。また、クラスタハウジング２０と保護部材３０との接合は、嵌合に限定されずに、接着、溶着等による他の接合であっても構わない。

また、クラスタハウジング２０と保護部材３０との接合部には、図２に示すように、脱離防止機構３１が形成されている。本実施形態での脱離防止機構３１は、例えば、クラスタハウジング２０の端部外側に形成される凸部３２と、保護部材３０の端部内側に形成されて、前記の凸部３２を受け入れる凹部３３とで構成されている。なお、脱離防止機構３１は、これに限定されずにクラスタハウジング２０と保護部材３０との係止機構であればいかなるものをも採用することができる。

また、保護部材３０は、クラスタハウジング２０側からステータ２ａ側に向かって延在している。具体的には、保護部材３０は、クラスタハウジング２０側から軸方向（電動機部２の回転軸方向Ｄ１）に沿うように配置されている。
ちなみに、本実施形態での保護部材３０は、コイルエンド部２ｃの近傍にまで延びている。

そして、図２に示すように、バランスウエイト１５は、電動機部２の回転軸方向Ｄ１における保護部材３０の延在する範囲内に配置されている。
このような保護部材３０は、例えばポリエステル、フッ素樹脂等の電気絶縁性の樹脂で形成することができる。

次に、本実施形態に係るスクロール圧縮機Ｓが奏する作用効果について比較例と対比させながら主に図２及び図３を参照しつつ説明する。
図４（ａ）は、比較例のリード線２７付近の様子を部分的に拡大して示す部分拡大断面図であり、図２に対応する図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のIVｂ−IVｂ断面図であり、図３に対応する図である。

まず、比較例におけるリード線２７の取付形態について説明する。図４（ａ）に示すように、この比較例では、本実施形態（図２及び図３参照）と異なって、ハーメチック端子１６とリード線２７との接合構造に、コネクタ１９（図２及び図３参照）と保護部材３０（図２及び図３参照）とを有しない。

また、この比較例では、図４（ｂ）に示すように、本実施形態（図３参照）と異なって、ハーメチック端子１６側から電動機部２のステータ２ａに延在するリード線２７が、回転軸方向Ｄ１に沿うように延在していない。つまり、ハーメチック端子１６側から延びるリード線２７は、電動機部２側では密閉容器１（図４（ａ）参照）の上部側壁１ｄ（図４（ａ）参照）の周方向Ｄ２（図４（ｂ）参照）にずれるように偏倚している。

このような比較例では、リード線２７がハーメチック端子１６側から電動機部２側に向かって延在する途中で、密閉容器１（図４（ａ）参照）に固定されていないために、密閉容器１（図４（ａ）参照）内を流れる冷媒や潤滑油に煽られて移動することとなる。これによりリード線２７が、ロータ２ｂ（図１参照）、バランスウエイト１５（図４（ａ）参照）等の回転体に接触したり、密閉容器１（図４（ａ）参照）の上部側壁１ｄ（図４（ａ）参照）にリード線２７が接触したりする。特に、リード線２７が密閉容器１の周方向Ｄ２（図４（ｂ）参照）にずれるように偏倚していると、リード線２７が密閉容器１と擦れ合い易くなる。
したがって、このような比較例では、リード線２７の被覆膜（図示省略）が摩耗し、芯線（図示省略）が露出することによって電気的短絡事故が発生するおそれがある。

これに対して本実施形態では、リード線２７を軸方向（電動機部２の回転軸方向Ｄ１）に沿うように延在させてハーメチック端子１６とステータ２ａとが電気的に接続されるとともに、延在するリード線２７が保護部材３０で被覆されている。そして、一般には、リード線２７の接合部での感電防止のために使用されるコネクタ１９を、本実施形態では人体が直接触れることのない密閉容器１で保護部材３０を支持するために使用している。つまり、ハーメチック端子１６に取り付けたコネクタ１９を介してリード線２７とハーメチック端子１６とが電気的に接続されるとともに、このコネクタ１９に保護部材３０が支持されるようにクラスタハウジング２０と保護部材３０とが接合されている。
したがって、本実施形態によれば、リード線２７の被膜部２９（図３（ｂ）参照）を保護部材３０にて確実に保護することができる。

また、本実施形態によれば、保護部材３０を、コネクタ１９及びハーメチック端子１６を介して密閉容器１に支持することができるので、保護部材３０及びこの保護部材３０に収容されるリード線２７がロータ２ｂ（図１参照）、バランスウエイト１５等の回転体に干渉することが避けられる。

また、本実施形態では、リード線２７が保護部材３０、コネクタ１９及びハーメチック端子１６を介して密閉容器１に支持されるので、リード線の端部を保持具でステータ上に保持した従来の密閉型圧縮機（例えば、特許文献２参照）と異なって、保持具によってステータのコイル（エナメル被覆銅線）の被覆材が損傷することがない。つまり、本実施例によれば、コイルの被覆材が損傷してレアショートが発生することを避けることができる。

また、本実施形態に係るスクロール圧縮機Ｓは前記の作用効果を奏することによって、起動時に、ロータ２ｂやバランスウエイト１５の回転によって潤滑油が密閉容器１内で巻き上げられ易い横型のもの、及び回転軸方向Ｄ１における保護部材３０の延在する範囲内にバランスウエイト１５が配置されているものに適用できることに大きな意義を有する。

以上、本実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、種々の形態で実施することができる。
前記実施形態では、保護部材３０とクラスタハウジング２０とが別体であるものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

図５は、本発明の他の実施形態に係るスクロール圧縮機Ｓ（図１参照）におけるリード線２７付近の様子を部分的に拡大して示す部分拡大断面図であり、図２に対応する図である。なお、図５において、前記実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

この他の実施形態では、図５に示すように、保護部材３０とクラスタハウジング２０とが一体成形されている。
このような実施形態によれば、部品点数を低減することができる。
なお、図５中、符号１は、密閉容器であり、符号２は、電動機部であり、符号１６は、ハーメチック端子であり、符号１７は、ピン部材であり、符号１９は、コネクタであり、符号２３は、コンタクトである。

また、前記実施形態では、保護部材３０は四角柱形状の外形を有しているが、本発明ではこれに限定されるものではなく、断面視で円形、楕円形、四角形以外の多角形を呈する筒状体とすることもできる。

また、前記実施形態では、保護部材３０は筒状に形成され、３本のリード線２７は一緒に保護部材３０の内側に収納されているが、保護部材３０は、その内側に仕切りを設けて３本のリード線２７が個別に収納されるように構成することもできる。

１ 密閉容器
１ｄ 上部側壁（側壁）
２ 電動機部
２ａ ステータ
２ｂ ロータ
２ｃ コイルエンド部
３ 圧縮機構部
６ 駆動軸
６ｃ ピン部
７ 吸込パイプ
８ 吐出パイプ
９ 貯油部
１０ 副軸受
１１ 旋回スクロール
１２ 固定スクロール
１３ フレーム
１３ａ 主軸受
１４ オルダムリング
１５ バランスウエイト
１６ ハーメチック端子
１７ ピン部材
１９ コネクタ
２０ クラスタハウジング（ハウジング）
２３ コンタクト
２７ リード線
２８ 芯材
２９ 被膜部
３０ 保護部材
３１ 脱離防止機構
５１ 圧縮室
Ｄ１ 回転軸方向
Ｓ スクロール圧縮機

Claims (4)

1. 密閉容器内に、冷媒ガスを圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する電動機部と、を収納する密閉型圧縮機であって、
   前記密閉容器の側壁に設けられて前記電動機部へ電源を供給するハーメチック端子と、
   前記ハーメチック端子にコンタクトを介して一端が接続されるとともに前記電動機部の回転軸方向に沿うように当該電動機部側に向かって延在し他端が当該電動機部のステータに接続されるリード線と、を備え、
   前記コンタクトは、ハウジングに収納されてコネクタを形成し、
   前記リード線は、当該リード線の延在方向に沿って延びる筒状で電気絶縁性を有する保護部材内に配置され、
   前記コネクタと前記保護部材とは接続され、
   前記圧縮機構部の回転体における質量の不釣り合いを相殺するバランスウエイトを備え、
   前記バランスウエイトは、前記電動機部の回転軸方向における前記保護部材の延在する範囲内に配置されていることを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 前記コネクタと前記保護部材とは互いに嵌合することで接続されていることを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記コネクタと前記保護部材とは一体成形されることで接続されていることを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
4. 前記電動機部の回転軸が水平方向に沿うように配置される横型圧縮機であることを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。

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