JP2004052730A

JP2004052730A - 密閉型電動圧縮機

Info

Publication number: JP2004052730A
Application number: JP2002214757A
Authority: JP
Inventors: Hirofumi Mizukami; 裕文水上; Takakatsu Hatae; 孝勝波多江; Kenji Sasaki; 健治佐々木; Takahide Nagao; 崇秀長尾
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-07-24
Filing date: 2002-07-24
Publication date: 2004-02-19

Abstract

【課題】冷凍機器に使用される密閉型電動圧縮機の電動機固定子鉄心と巻線とを電気絶縁する絶縁体には、インシュレータが適用されているが、生産性が悪く低コスト化や信頼性の向上ができない課題を解決する。
【解決手段】インシュレータ３の材質として、液晶ポリマー樹脂を用いることで、密閉型電動圧縮機の信頼性向上の実現が可能となるとともに、生産性が良好な密閉型電動圧縮機を提供することができる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍機器用途に使用される密閉型電動圧縮機に係わるものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、冷凍機器に使用される密閉型電動圧縮機の電動機固定子鉄心と導電性巻線とを電気絶縁する絶縁体には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の絶縁フィルムやポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）のインシュレータが適用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＰＥＴは圧縮機運転により電動機固定子温度が上昇した場合、ＰＥＴ中に含まれているオリゴマー成分が抽出されやすいことが要因となり、冷凍サイクル中のキャピラリチューブ閉塞の危険性や圧縮機メカ部に堆積することでメカ部のロック現象を引き起こす危険性がある。またＰＥＴは、ポリエステル系の材料であることから、冷凍サイクル中に存在する水分と温度により加水分解を起こしやすい。加水分解が進行することで、フィルムの強度低下を招き、運転中の振動によってフィルムが割れ、電動機の耐圧不良に至る危険性もある。
【０００４】
一方、ＰＰＳのインシュレータは、オリゴマ量が少なく、耐熱性も良好で、密閉型電動圧縮機の信頼性はＰＥＴと比較して向上している。しかし、ＰＰＳは離型不良によるインシュレータの割れ問題、バリの発生による二次加工の必要性、成形サイクル時間が短縮出来ない問題、金型寿命が短いなどの問題があり、成形加工費の増大につながっている。
【０００５】
本願発明はこのような課題に鑑み発明されたものであり、信頼性が高く、成形加工費の安価な密閉型電動圧縮機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、密閉容器内に、電動機と、圧縮機部と、冷媒および冷凍機油とを備えるとともに、前記電動機を構成する絶縁体が液晶ポリマーとしたものであって、信頼性が高く、生産性が良好な密閉型電動圧縮機を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本願請求項１に記載の発明は、密閉容器内に、電動機と、圧縮機部と、冷媒および冷凍機油とを備えるとともに、前記電動機を構成する絶縁体が液晶ポリマーであることを特徴とする密閉型電動圧縮機であって、樹脂成形の際、金型からの離型性向上や成形サイクルの短縮化を可能とし、また、オリゴマーの低抽出性や耐熱性向上により信頼性を向上することができる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、液晶ポリマーが、パラヒドロキシ安息香酸と２，６−ヒドロキシナフトエ酸を原料とした全芳香族ポリエステルの共重合体である請求項１記載の密閉型電動圧縮機であって、樹脂の靭性が向上し、インシュレータの信頼性を向上することができる。
【０００９】
請求項３記載の発明は、液晶ポリマーの充填剤をガラス繊維とし、かつその充填量が２０〜５０ｗｔ％である請求項１から請求項２のいずれか一項に記載の密閉型電動圧縮機であって、樹脂のフィブリルを防止し、最適なインシュレータの強度を確保することができる。
【００１０】
請求項４記載の発明は、前記電動機の固定子が、固定子鉄心の内径側に突出した複数の歯部に絶縁体を介して突極集中巻線を施されたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の密閉型電動圧縮機であって、電動機巻線のコイルエンド高さを低くすることが可能となり、電動機の小型化が図れる。
【００１１】
請求項５記載の発明は、冷媒が塩素を含まないＨＦＣ冷媒であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の密閉型電動圧縮機であって、ＨＦＣ冷媒環境下でもインシュレータの信頼性の向上が図れる。
【００１２】
請求項６記載の発明は、冷凍機油がポリアルキレングリコールまたはポリオールエステルであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機用電動機であって、吸湿性が高い冷凍機油環境下においても、インシュレータの信頼性の向上が図れる。
【００１３】
請求項７記載の発明は、冷媒が塩素を含まないＨＣ冷媒であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の密閉型電動圧縮機であって、ＨＣ冷媒環境下でもインシュレータの信頼性の向上が図れる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の具体例について説明する。なお、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００１５】
（実施例１）
図１はインシュレータおよび絶縁フィルムの固定子への装着状態を示し、図２はインシュレータを使用した密閉型電動圧縮機用電動機の固定子の斜視図である。
【００１６】
電動機の固定子１は、図１に示すように固定子鉄心２の端面にインシュレータ３およびスロット部に絶縁フィルム５を装着した後、固定子鉄心の内径側に突出した複数の歯部に突極集中巻線４が施されて構成されている（図２参照）。
【００１７】
なお、液晶ポリマー（以下、「ＬＣＰ」と示す）の射出成形により形成されるインシュレータ３の成形に際しては、低強度となるウェルドの発生を抑制することが重要であり、ゲートの数、位置、径その他の金型構成を考慮する必要がある。
【００１８】
すなわち、ゲートの数を少なく（より具体的には、ティースの数より少なく）することで、金型内への空気の巻き込みおよびウェルド発生部を減少させることが可能となり、また、逆にゲートの数を多くすることで、一つのウェルドの大きさを小さくすることが可能となる。
【００１９】
すなわち、最適なインシュレータ３の強度を確保するためには、インシュレータ３の形状および金型構成を考慮する必要がある。
【００２０】
図３に密閉型電動圧縮機を示す。密閉型電動圧縮機は外殻となる密閉容器７内に電動機６、圧縮機部８等を組み込まれ、また、冷媒および冷凍機油（図示省略）が封入されている。運転時において密閉容器７内は冷媒および冷凍機油の混合雰囲気となっている。
【００２１】
（実施例２）
表１は、供試材としてＬＣＰ、ＰＰＳおよびＰＥＴフィルムによる抽出量を示すものであり、図１のインシュレータ（成形品）をペレット状に切削しアルコールにて洗浄したものおよびフィルム（厚み２５０μｍ品）を５ｍｍ×５ｍｍに切断し、アルコールにて洗浄したものを使用した。抽出溶媒にはクロロホルムを使用しソックスレー方式による抽出を６時間実施した後、抽出後溶媒を蒸発乾固させ計量し、抽出率を算出した。
【００２２】
ＬＣＰの抽出量はＰＰＳの約１／４、ＰＥＴフィルムの約１／１８表１から明らかなように、オリゴマーの抽出率は、ＰＥＴフィルムよりもかなり低減され、さらにはＰＰＳよりも低オリゴマー化の効果が得られる。
【００２３】
【表１】

【００２４】
本実施例は、スロット内の絶縁にフィルムを使用しているが、スロット絶縁にもＬＣＰ成形品を使用すれば、さらに低オリゴマー化の効果が得られる。
【００２５】
（実施例３）
表２は図１のインシュレータ成形品を実際に成形した場合の成形条件、成形性、成形品の特性を示したものである。
【００２６】
【表２】

【００２７】
ＬＣＰは、ＰＰＳとの樹脂性状の違いから、溶融状態から急冷しても徐冷しても結晶化度は変化しないことから、金型温度を高温にする必要もないことから、表２のようにＰＰＳと比較して低い金型温度できる。したがって、成形サイクル時間も約半減化することが可能となっている。
【００２８】
また、流動性が良好であることから、ランナーやスプル径を小さくすることが可能となることで、ランナー、スプル量が少なくでき、製品の低コスト化に効果がある。
【００２９】
成形性に関しては、前述したように流動性が良好であることから、射出圧力を低くするこが可能なことと、成形収縮率もＰＰＳと比較して低いことから、離型抵抗が小さくなっている。したがって、離型不良が低減し、さらには離型時に成形品にかかる応力が小さくなっている。このことにより、製品ロスコストの低減および製品の絶縁信頼性の向上に効果がある。
【００３０】
また、ＰＰＳのような金型腐食性のガスの発生がないことから、金型寿命が約２倍となり、長期間安定した成形品を得ることができる。
【００３１】
成形品特性も成形収縮率が低く、金型内で結晶化が進行しないことから、固定子鉄心の内径側に突出した複数の歯部（ティース部）のそりがＰＰＳよりもかなり小さくすることができる。
【００３２】
また、ＬＣＰは樹脂の性状から、金型のパーティング部のバリが発生しにくい。表２のようにバリの大きさはＰＰＳに比べてかなり小さいバリとなっており、成形後のバリ取りが不要になる。したがって、二次加工が不要になることで成形品のコストを低減することができる。
【００３３】
６０℃９５％ＲＨの雰囲気に１００時間放置した後の吸湿量を表２に示した。表２のようにＬＣＰはＰＰＳよりも吸湿量が少ないことから、圧縮機内に持ち込む水分量も低減することが可能で、圧縮機の信頼性を向上することができる。
【００３４】
成形品の強度は、図１に示す環状の成形品を１０ｍｍ／分の圧縮速度で圧縮し、破壊したときの荷重を測定した。ＬＣＰの欠点としてウエルド強度が低いことがあげられるが、ゲート数をティース部と同一個数にし、金型の空気抜けを良化することで、ＰＰＳに近い成形品の強度を確保している。
【００３５】
（実施例４）
表３に組成の異なった全芳香族ポリエステルの共重合体で成形した成形品強度を示す。ガラス繊維の充填量は同一とし、表２と同様な成形条件にて成形した成形品を前述と同様な方法で成形品強度を測定した。
【００３６】
【表３】

【００３７】
成形品強度は、パラヒドロキシ安息香酸と２，６−ヒドロキシナフトエ酸を原料とした全芳香族ポリエステルの共重合体が最も高い。したがって、成形品の絶縁信頼性を向上することができる。
【００３８】
（実施例５）
表４にガラス繊維の充填量を変化させた場合の成形品の特性を示す。ベースの樹脂は、パラヒドロキシ安息香酸と２，６−ヒドロキシナフトエ酸を原料とした全芳香族ポリエステルの共重合体として、ガラス繊維の充填量のみ変化させ、成形品強度は、前述と同様な方法で測定した。
【００３９】
【表４】

【００４０】
成形品強度は、ガラス繊維の充填量が３０ｗｔ％が最も良好で、充填量が２０〜５０ｗｔ％内であれば、巻線が可能となる。ガラス繊維量が０ｗｔ％の場合は、ＬＣＰ特有のフィブリルが発生するうえ、強度不足が原因で巻線テンションによるティースのコーナー部の変形が大きい問題も発生している。逆に、ガラス繊維の充填量が６０ｗｔ％の場合は、成形品自体の強度および靭性が低下することで、ティースのコーナー部にクラックが発生している。
【００４１】
（実施例６）
表５に冷媒と冷凍機油に対する適合性試験結果を示す。試験方法は、以下の手順により実施した。
【００４２】
【表５】

【００４３】
密閉圧力容器中に容器容量の半分まで水分量を調整した冷凍機油と各成形品を投入したのち、圧力容器を密閉し、５０Ｐａで真空引きを３０秒行なう。その後、各冷媒を１４０℃で３ＭＰａになる量を液の状態で充填する。充填後、冷媒のリークがないか確認し、１４０℃のオイルバスで２０００ｈ加熱放置する。２０００ｈ終了後、成形品を取りだし前述と同様な方法で成形品強度を測定し、試験前の強度と比較し強度保持率を算出した。
【００４４】
成形品の抽出率は、試験後の成形品を洗浄、粉砕し実施例１と同様な方法でクロロホルムによる抽出率を測定した後、試験前の成形品の抽出率と試験後の抽出率から冷媒／冷凍機油適合性試験後の抽出率を算出した。
【００４５】
なお、ＰＡＧおよびＰＯＥの水分量は２００〜３００ｐｐｍ、鉱油の水分量は２０〜４０ｐｐｍに調整したものを使用した。
【００４６】
表５から明らかなように、ＬＣＰの成形品はＨＦＣ冷媒、ＨＣ冷媒、ＰＡＧ油、ＰＯＥ油との適合性において、ＰＥＴフィルムのような強度低下は起こらず、ＰＰＳよりも低抽出性を有しており、密閉型電動圧縮機の信頼性を向上することができる。
【００４７】
【発明の効果】
上記実施例から明らかなように請求項１記載の発明によれば、樹脂成形の際、金型からの離型性向上や成形サイクルの短縮化を可能とし、また、オリゴマーの低抽出性や耐熱性向上により信頼性を向上することができる。
【００４８】
請求項２記載の発明によれば、樹脂の靭性が向上し、インシュレータの信頼性を向上することができる。
【００４９】
請求項３記載の発明によれば、樹脂のフィブリルを防止し、最適なインシュレータの強度を確保することができる。
【００５０】
請求項４記載の発明によれば、電動機巻線のコイルエンド高さを低くすることが可能となり、電動機の小型化が図れる。
【００５１】
請求項５記載の発明によれば、ＨＦＣ冷媒環境下でもインシュレータの信頼性の向上が図れる。
【００５２】
請求項６記載の発明によれば、吸湿性が高い冷凍機油環境下においても、インシュレータの信頼性の向上が図れる。
【００５３】
請求項７記載の発明によれば、ＨＣ冷媒環境下でもインシュレータの信頼性の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるインシュレータの斜視図
【図２】インシュレータを使用した密閉型電動圧縮機用電動機の斜視図
【図３】密閉型電動圧縮機を示す図
【符号の説明】
１　固定子
２　固定子鉄心
３　インシュレータ
４　突極集中巻線
５　絶縁フィルム
６　電動機
７　密閉容器
８　圧縮機部

Claims

密閉容器内に、電動機と、圧縮機部と、冷媒および冷凍機油とを備えるとともに、前記電動機を構成する絶縁体が液晶ポリマーであることを特徴とする密閉型電動圧縮機。
液晶ポリマーが、パラヒドロキシ安息香酸と２，６−ヒドロキシナフトエ酸を原料とした全芳香族ポリエステルの共重合体である請求項１記載の密閉型電動圧縮機。
液晶ポリマーの充填剤をガラス繊維とし、かつその充填量が２０〜５０ｗｔ％である請求項１から請求項２のいずれか一項に記載の密閉型電動圧縮機。
電動機の固定子が、固定子鉄心の内径側に突出した複数の歯部に絶縁体を介して突極集中巻線を施されたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の密閉型電動圧縮機。
冷媒が塩素を含まないＨＦＣ冷媒であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の密閉型電動圧縮機。
冷凍機油がポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）またはポリオールエステル（ＰＯＥ）であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機用電動機。
冷媒が塩素を含まないＨＣ冷媒であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の密閉型電動圧縮機。