(57)【要約】【課題】従来の構成では、軸受部から排出されるオイルに関しては特段に飛散防止の対策をとっていなかったため、高速運転時のオイル排出量増加とともに、ガスを効果的に拘束してガスとオイルの気液分離を行う従来の方法も効果が低下するという課題を有していた。【解決手段】圧縮機構摺動部を潤滑後のオイル６に対して、軸受部４ｂの径方向へのオイル飛散防止手段１０１を設ける構成とし、オイル６が軸受部４ｂから排出される際に効果的に飛散が防止され、以降の冷媒ガス２７とオイル６との気液分離過程での冷媒ガス中のオイル含有率を相対的に低下させる。【選択図】図２
2006226209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に圧縮機構と、この圧縮機構の下方に設けた圧縮機構を駆動するための電動機と、この電動機の回転力を前記圧縮機構部に伝達するためのクランク軸と、前記密閉容器内の下部に設けたオイル溜めのオイルを前記クランク軸を通じて前記クランク軸の軸受部や圧縮機構摺動部に供給する給油機構とを備え、前記圧縮機構を潤滑後のオイルは前記軸受部から排出されるとともに、前記圧縮機構から吐出されるガスが、前記密閉容器内に吐出されて各部の連通路を経て外部吐出口を通って前記密閉容器外に吐出されるようにする容器内ガス通路を設けた密閉型圧縮機において、前記圧縮機構摺動部を潤滑後のオイルに対して、前記軸受部の径方向へのオイル飛散防止手段を設けたことを特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項２】
オイル飛散防止手段は、円筒状の覆い形状であることを特徴とする請求項１記載の密閉型圧縮機。
【請求項３】
オイル飛散防止手段は、軸受部を一部延長して一体成形されたことを特徴とする請求項１記載の密閉型圧縮機。
【請求項４】
オイル飛散防止手段が、オイルの下流経路への誘い形状であることを特徴とする請求項１から３記載の密閉型圧縮機。
【請求項５】
ガスと相溶系のオイルを潤滑油として用いたことを特徴とする請求項１から４記載の密閉型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、業務用または家庭用、あるいは乗り物用の冷凍空調、あるいはヒートポンプ式の給湯システムなどに用いられる密閉型圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の密閉型圧縮機は、本実施の形態に係る密閉型のスクロール圧縮機を示す図１を参照して説明すると、密閉容器１内に圧縮機構２、この圧縮機構２の下方に設けた圧縮機構２を駆動するための電動機３と、この電動機３の回転力を圧縮機構２に伝達するためのクランク軸４とを備え、密閉容器１内の下部に設けたオイル溜め２０のオイル６をクランク軸４を通じてクランク軸４の軸受部４ｂや圧縮機構２の摺動部に供給する給油機構７とを備えている。
【０００３】
これによって、オイル６は給油機構７によって重力に逆らって軸受部４ｂや圧縮機構２の摺動部に強制給油されて、円滑な動作を確保しながら、圧縮機構２で圧縮した冷媒ガスを密閉容器１内の電動機３の部分を通して電動機３を冷却した後密閉容器１外に吐出するようにしており、軸受部４ｂや圧縮機構２の摺動部に供給され潤滑に使用された後のオイルは、軸受部４ｂから排出され、供給圧や重力によって下方に移動し、オイル溜め２０に自然回収されるようにすることができる。しかし、オイル溜め２０に自然回収し切れなかったオイルの一部は、冷媒ガス２７が常時オイル６と接触してこれを随伴させているため、密閉容器から冷凍サイクルに供給される際にオイルを持ち込んでしまい、冷凍サイクル中での配管圧力損失や凝縮器や蒸発器などの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】
これを解消するのに従来、圧縮機構２から密閉容器１内に吐出した冷媒ガス２７が電動機３を通ってそれを冷却しながら密閉容器１外に吐出されるまでの冷媒ガス２７の通路を、オイル６の衝突分離や遠心分離が繰り返し生じるように設計して、密閉容器１外に吐出される冷媒ガス２７にオイル６が随伴しないように工夫したり、圧縮機構２から吐出される冷媒ガス２７が、圧縮機構２上部の容器内吐出室３１、この容器内吐出室３１から圧縮機構２の下部に連通させる圧縮機構連通路３２、この圧縮機構連通路３２から回転子上部室３３まで続くように通路カバーで囲われた連絡路３４、回転子上部室３３と回転子下部室３５を連通させるように回転子３ｂに設けた回転子通路３６、回転子下部室３５、を順次経て電動機下に至り、さらに固定子３ａの下部と上部とを連通させるように固定子３ａまたは固定子３ａと密閉容器１との間に設けられた固定子通路３７を通って連絡路３４外まわりの固定子上部室３８に抜けた後、密閉容器１の固定子上部室３８の位置以上の部分に設けられた外部吐出口３９を通って密閉容器１外に吐出されるようにする容器内ガス通路を設けたりして、ガスを効果的に拘束してガスとオイルの気液分離を行っている（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】
【０００５】
しかしながら前記従来の構成では、給油機構は電動機の回転と同期して作動しているため、速度にほぼ比例する形でオイルの供給油量が増加し、軸受部から排出されるオイルも運転速度にほぼ比例する形で増大する構成となっていた。従来の構成では、軸受部から排出されるオイルに関しては特段に飛散防止の対策をとっていなかったため、オイル排出量増加とともにガスを効果的に拘束して、ガスとオイルの気液分離を行う方法も高速運転時には効果が低下するという課題を有していた。さらに、近年のルームエアコンの大容量化
対応のために、圧縮機を高速で運転する必要が高まり、ガスとオイルの気液分離効果の低下が、冷凍サイクル上の性能低下の大きな要因に位置づけられるようになってきている。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、圧縮機が高速運転を行い、軸受部からの排出オイル量が増加する場合においても、軸受部からのオイル飛散を最小限にとどめ、ガスを効果的に拘束して、ガスとオイルの気液分離を行う従来の気液分離方式を効果的に安定させ、十分に気液分離されたガスを吐出することができる密閉型圧縮機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明は、圧縮機構摺動部を潤滑後のオイルに対して、軸受部の円周方向へのオイル飛散防止手段を設ける構成としたものである。
【０００８】
本構成により、圧縮機構部の潤滑に使用された後のオイルが軸受部から排出される際に、オイル飛散防止手段により効果的に飛散が防止され、結果、以降のガスとオイルとの気液分離過程での冷媒ガス中のオイル含有率を相対的に低下させることができ、十分に気液分離されたガスを圧縮機から吐出させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の密閉型圧縮機は、オイルの気液分離効果を高めた冷媒ガスを冷凍サイクルに供給することができ、冷凍サイクル中での配管圧力損失や凝縮器、蒸発器などの熱交換器での熱交換効率の低下を防止するという効果を奏し、本発明の密閉型圧縮機が搭載される冷凍サイクル本体の性能を効果的に高めることができる。また、密閉容器からのオイル持ち出し量が減少することから、常に安定したオイル量を密閉容器内に確保することが可能となり、高速運転化が進む圧縮機においても高信頼性化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、密閉容器内に圧縮機構と、この圧縮機構の下方に設けた圧縮機構を駆動するための電動機と、この電動機の回転力を圧縮機構部に伝達するためのクランク軸と、密閉容器内の下部に設けたオイル溜めのオイルをクランク軸を通じてクランク軸の軸受部や圧縮機構摺動部に供給する給油機構とを備え、圧縮機構部を潤滑後のオイルは軸受部から排出されるとともに、圧縮機構から吐出されるガスが、密閉容器内に吐出されて各部の連通路を経て外部吐出口を通って密閉容器外に吐出されるようにする容器内ガス通路を設けた密閉型圧縮機において、圧縮機構摺動部を潤滑後のオイルに対して、軸受部の円周方向へのオイル飛散防止手段を設ける構成としたものである。
【００１１】
上記構成により、圧縮機構部の潤滑に使用された後のオイルが軸受部から排出される際に、オイル飛散防止手段により効果的に飛散が防止され、結果、以降のガスとオイルとの気液分離過程での冷媒ガス中のオイル含有率を相対的に低下させることができ、密閉容器内に複雑なガス通路を設け、ガスを効果的に拘束してガスとオイルの気液分離を行っている気液分離システムを効果的に作用させることができる。
【００１２】
第２の発明は、特に第１の発明で、オイル飛散防止手段を、円筒状の覆い形状で構成したものである。これにより、従来の軸受部に追加部品としてオイル飛散防止手段を容易に構成できることが可能となり、従来からの小変更のみで第１の発明の効果を奏することが可能となる。
【００１３】
第３の発明は、特に第１の発明で、オイル飛散防止手段を、軸受部を一部延長して一体成形したものである。これにより、従来から部品点数を増加させることなく、さらに追加の組立て工数を必要とすることなく、第１の発明の効果を奏することが可能となる。した
がって部品点数の増加にまつわるコスト増加を抑制することができ、安価にオイル飛散防止手段を構成することができる。
【００１４】
第４の発明は、特に第１から第３の発明で、オイル飛散防止手段を、オイルの下流経路への誘い形状で構成したものである。これにより、軸受部からのオイルの飛散を効果的に防止できるだけでなく、飛散防止後のある程度まとまったオイルを下流経路へ効果的に誘い込むことが同時に行え、ある程度まとまったオイル形態のままで、下方のオイル溜めへ導くことができる。まとまった形態でオイルを下方へ重力落下させるほうが、冷媒ガスに随伴されてオイルが微細飛散することが抑制でき、第１から第３の発明の効果をより一層高めた形で実現することが可能となる。
【００１５】
第５の発明は、特に第１から第４の発明で、ガスと相溶系のオイルを潤滑油として用いたものである。ガスと相溶系のオイルを用いた場合には、オイルの潤滑経路の流動過程で少なからず溶解ガスの減圧発泡現象が発生する。特に圧縮機構摺動部を潤滑後のオイルが、軸受部の円周方向へ噴出する部分では顕著にこの現象が発生することがあり、オイル飛散防止手段を設けることにより、減圧発泡に起因するオイルの微細飛散を効果的に抑制することが可能となる。
【００１６】
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本発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る密閉型圧縮機の断面図で、縦型でスクロール式の圧縮機構を内蔵した冷凍サイクル用の密閉型圧縮機の場合の一例であり、圧縮対象は冷媒ガスである。しかし、本発明はこれに限られることはなく、圧縮機構とそれを駆動する電動機とともに密閉容器内に内蔵したガス一般を対象として圧縮し、圧縮機構が密閉容器内を上下に仕切り、その下部に電動機を収容する密閉型圧縮機であればその全般に適用して有効であり、本発明の範疇に属する。
【００１８】
図１に示すように、密閉容器１内に溶接や焼き嵌めなどして固定したクランク軸４の主軸受部材１１と、この主軸受部材１１上にボルト止めした固定スクロール１２との間に、固定スクロール１２と噛み合う旋回スクロール１３を挟み込んでスクロール式の圧縮機構２を構成し、旋回スクロール１３と主軸受部材１１との間に旋回スクロール１３の自転を防止して円軌道運動するように案内するオルダムリングなどによる自転規制機構１４を設けて、クランク軸４の上端にある主軸部４ａにて旋回スクロール１３を偏心駆動することにより旋回スクロール１３を円軌道運動させ、これにより固定スクロール１２と旋回スクロール１３との間に形成している圧縮室１５が外周側から中央部に移動しながら小さくなるのを利用して、密閉容器１外に通じた吸入パイプ１６および固定スクロール１２の外周部の吸入口１７から冷媒ガスを吸入して圧縮してゆき、所定圧以上になった冷媒ガスは固定スクロール１２の中央部の吐出口１８からリード弁１９を押し開いて密閉容器１内に吐出させることを繰り返す。
【００１９】
クランク軸４の下端は密閉容器１の下端部のオイル溜め２０に達して、密閉容器１内に溶接や焼き嵌めして固定された副軸受部材２１により軸受され、安定に回転することができる。電動機３は主軸受部材１１と副軸受部材２１との間に位置して、密閉容器１に溶接や焼き嵌めなどして固定された固定子３ａと、クランク軸４の途中の外まわりに一体に結合された回転子３ｂとで構成され、回転子３ｂの上下端面の外周部分にはピン２２により止め付けられたバランスウエイト２３、２４が設けられ、これにより回転子３ｂおよびクランク軸４が安定して回転し、旋回スクロール１３を安定して円軌道運動させることができる。
【００２０】
給油機構７はクランク軸４の下端で駆動されるポンプ２５によってオイル溜め２０内のオイル６を、クランク軸４を通縦しているオイル供給穴２６を通じて軸受部４ｂや圧縮機構２の各摺動部に供給する。供給後のオイル６は供給圧や重力によって逃げ場を求めるようにして軸受部４ｂを通じ主軸受部材１１の下に流出して滴下するが、クランク軸４の回転に伴ってクランク軸４の径方向へ遠心力で飛散する状態となっている。しかしながら、破線矢印で示すように冷媒ガス２７が流動している間に、大部分はオイル溜め２０に回収される。
【００２１】
しかしながら実際には、圧縮機構２から吐出される冷媒ガス２７には圧縮機構２内で接触したオイル６を随伴させていたり、主軸受部材１１の下に滴下してくる供給後のオイル６を飛散させて随伴させたりしていて、従来これを十分に分離できず密閉容器１外に吐出する冷媒ガス２７とともにオイル６も吐出されてしまう問題があり、それを防止するために以下のような容器内ガス通路の構成をとっている。
【００２２】
すなわち、圧縮機構２から吐出される冷媒ガス２７は、圧縮機構２の上部の容器内吐出室３１、この容器内吐出室３１と圧縮機構２の下部を連通させる圧縮機構連通路３２、この圧縮機構連通路３２から回転子上部室３３に続く連絡路３４へと流れる。ここには、主軸受部材１１から固定子３ａ上部の巻線にかけて回転子上部室３３と固定子上部室３８とを仕切る通路カバー５が設けられている。この通路カバー５により、冷媒ガス２７は固定子上部室３８に流れることなく回転子３ｂ方向に効果的に拘束されることとなる。
【００２３】
そして、回転子上部室３３と回転子下部室３５を連通させるように回転子３ｂに設けた回転子通路３６、回転子下部室３５、を順次経て電動機３の下に至り、さらに固定子３ａの下部と上部とを連通させるように固定子３ａまたは固定子３ａと密閉容器１との間に設けられた固定子通路３７を通って連絡路３４の外まわりの固定子上部室３８に抜けた後、密閉容器１の固定子上部室３８の位置以上の部分に設けられた外部吐出口３９を通って密閉容器１外に吐出される。
【００２４】
上記の様に誘導された冷媒ガス２７の一部は、回転子３ｂおよびバランスウエイト２３の回転による影響で緩く旋回する状態で回転子通路３６内に進入させて下方に通りぬけ、オイル６を分離する分離板４０に強く衝突して、随伴しているオイル６を効果的に分離し、またオイル６のミストを液滴化しかつ成長させて、分離板４０と回転子３ｂの下端との間の空間の円周上の少なくとも一部が側方へ開口していることにより遠心分離作用が働き、オイル６の分離効果を高めている。固定子通路３７に導かれた冷媒ガス２７は固定子３ａで発生した熱を効果的に冷却する作用を併せ持ち、電動機３の効率を向上させる効果もある。したがって回転子通路３６だけを設けた電動機より、回転子通路３６と固定子連通路７２を併設した電動機３の方がより高効率化を果たすことが可能である。
【００２５】
以上のようにしてオイル６を分離された冷媒ガス２７は、固定子通路３７を通って軸受部４ｂまわりにある連絡路３４のさらに外まわりの固定子上部室３８に達して、圧縮機構２に設けられた圧縮機構上昇通路４３を経て、密閉容器１の固定子上部室３８の位置以上の部分にある外部吐出口３９から密閉容器１外に吐出するので、オイル６を随伴している冷媒ガス２７と接触することなくオイルが十分に分離された状態で密閉容器１外に吐出して冷凍サイクルに供給することができる。
【００２６】
以上のような構成で気液分離を行っている関係で、オイル６が量的に最も流出する主軸受部材１１の下端付近でのオイル６の流動コントロールが重要となってくる。図２は本発明の実施の形態における要部拡大図で、主軸受部材１１を示したものであり、図２を用いてさらに詳細に説明する。
【００２７】
図２に示すように、主軸受部材１１の下端に圧縮機構２の各摺動部に供給後のオイル６の飛散を防止するためのオイル飛散防止手段１０１を設けている。このオイル飛散防止手段１０１は、クランク軸４の回転に伴ってクランク軸４の径方向へ遠心力で飛散するオイル６の衝突板的な役割を果たし、回転子３ｂ付近でのオイル６の飛散を抑制することになる。結果、それ以降の冷媒ガス２７とオイル６との気液分離過程での冷媒ガス２７中のオイル含有率を相対的に低下させることができ、密閉容器１内に複雑なガス通路を設け、ガスを効果的に拘束してガスとオイルの気液分離を行っている気液分離システムを効果的に作用させることができる。
【００２８】
オイル飛散防止手段１０１は衝突板的な効果を持ち合わせれば有効な役割を果たすが、円筒状の覆い形状とした場合には、遠心力で飛散するオイル６を全周にわたり抑制できるだけでなく、従来の主軸受部材１１に追加部品としてオイル飛散防止手段１０１を容易に構成できることが可能となり、従来からの小変更のみで主軸受部材１１付近でのオイル６の飛散防止を行うことが可能となる。
【００２９】
なお、オイル飛散防止手段１０１は、図３に示す本発明の別の実施の形態における要部拡大図のように、主軸受部材１１の下端を一部延長して形成してもよい。具体的にはクランク軸４の軸受部に関係しない部分の主軸受部材１１を全周あるいは一部を延長する形で一体成形している。
【００３０】
この場合には、従来から部品点数を増加させることなく、さらに別部品であるオイル飛散防止手段の追加組立て工数を必要とすることなく、前述のオイル６の飛散防止効果を発揮することができる。したがって、部品点数の増加にまつわるコスト増加を抑制することができ、安価に構成することができる。
【００３１】
図４は、本発明の別の実施の形態における要部拡大図である。図４に示すように、オイル飛散防止手段１０１は、オイル６および冷媒ガス２７の下流経路である回転子通路３６内へ、飛散防止後のオイル６を誘い込む形状で構成している。これは、オイル飛散防止手段１０１の一部に誘い形状部１０２を構成することにより構成している。従来の構成では、主軸受部材１１と回転子通路３６間にはある程度の距離があり、この距離を、オイル飛散防止手段１０１を誘い形状とすることで効果的に縮小し、主軸受部材１１からのオイル６の飛散を防止できるだけでなく、飛散防止後のある程度まとまったオイル６を下流経路へ効果的に誘い込むことが同時に行え、ある程度まとまったオイル形態のままで、下方のオイル溜め２０へ導くことができる。まとまった形態でオイル６を下方へ重力落下させるほうが、冷媒ガス２７に随伴されてオイル６が微細飛散することが抑制でき、効果をより一層高めた形で気液分離を実現することが可能となる。
【００３２】
なお、冷媒ガス２７と相溶系のオイル６を潤滑油として用いた場合は、上記のオイル飛散防止効果はさらに高められることとなる。オイル６の潤滑経路の流動過程で少なからず溶解冷媒ガス２７の減圧発泡現象が発生する。特に圧縮機構摺動部を潤滑後のオイル６が、主軸受部材１１の円周方向へ噴出する部分では、顕著にこの現象が発生することがある。オイル飛散防止手段１０１を設けることにより、オイル６へ溶解している冷媒ガス２７の減圧発泡に起因するオイル６の微細飛散を効果的に抑制することが可能となり、オイル飛散防止手段１０１の効果を最大限引き出すことのできるのが、冷媒ガス２７と相溶系のオイル６を潤滑油として用いた場合である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上のように本発明にかかる密閉型圧縮機は、冷媒ガスとオイルの気液分離効果を高めることができ、オイルの気液分離効果を高めた冷媒ガスを冷凍サイクルに供給することが
できる。したがって、冷凍サイクル中での配管圧力損失や凝縮器、蒸発器などの熱交換器での熱交換効率の低下を防止するという効果を期待でき、サイクル性能を大幅に向上させることが可能である。これらの応用範囲は、圧縮機に限られたものではなく、真空ポンプ、膨張機等の密閉型流体機械へも将来的に適用が可能な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の断面図
【図２】本発明の実施の形態１における要部拡大図
【図３】本発明の別の実施の形態における要部拡大図
【図４】本発明の別の実施の形態における要部拡大図
【符号の説明】
【００３５】
１  密閉容器
２  圧縮機構
３  電動機
３ａ  固定子
３ｂ  回転子
４  クランク軸
４ａ  主軸部
４ｂ  軸受部
６  オイル
７  ポンプ
１１  主軸受部材
１２  固定スクロール
１３  旋回スクロール
２０  オイル溜め
２５  給油機構
２６  貫通孔
２７  冷媒ガス
３１  容器内吐出室
３２  圧縮機構連通路
３３  回転子上部室
３４  連絡路
３５  回転子下部室
３６  回転子通路
３７  固定子通路
３８  固定子上部室
４３  圧縮機構上昇通路
１０１  オイル飛散防止手段
１０２  誘い形状部
【図１】
2006226209.tif 000003
【図２】
2006226209.tif 000004
【図３】
2006226209.tif 000005
【図４】
2006226209.tif 000006