(57)【要約】【課題】簡単な機構で圧縮機のより一層の小型・軽量化を図る密閉型圧縮機を提供する。【解決手段】密閉容器(2)の胴部(3)内を延び、軸受(16,28)を介して回転自在に支持された回転軸(12)と、回転軸を通電により駆動され、ロータ(7)及びステータ(8)を有する電動機(6)と、電動機の上側に収容される圧縮機構(30)と、圧縮機構と電動機との間に配設されて圧縮機構を固定するとともに、軸受を介して回転軸を支持するフレーム部材(14)とを具備し、フレーム部材は、貯油室(23)から軸受に供された潤滑油が圧縮機構側から電動機側に流下する方向を変更するとともに、ロータへの流入を回避すべく、流下する潤滑油を遮断するシール部材(82)と、シール部材の上方位置に形成されて流下する潤滑油をステータに向かわせる排出路(84)とを含む流れ方向変更手段(80)を有している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の胴部、及び該胴部の上側に形成される吐出室、並びに前記胴部の下側に形成される潤滑油の貯油室を有し、前記胴部内に吐出圧が作用する密閉容器と、
前記胴部内を延び、軸受を介して回転自在に支持された回転軸と、
前記胴部内に収容され、前記回転軸を通電により駆動させるとともに、該回転軸の周囲にて該回転軸と一体に回転されるロータ、及び該ロータの周囲にて該ロータを回転させる電機子巻線を含むステータを有する電動機と、
該電動機の上側にて前記胴部内に収容され、前記回転軸に駆動されて作動流体の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施する圧縮機構と、
該圧縮機構と前記電動機との間に配設され、前記圧縮機構を固定するとともに、前記軸受を介して前記回転軸を支持するフレーム部材とを具備し、
該フレーム部材は、前記貯油室から前記軸受に供された潤滑油が前記圧縮機構側から前記電動機側に流下する方向を変更する流れ方向変更手段を有し、
該流れ方向変更手段は、前記ロータへの流入を回避すべく、流下する潤滑油を遮断するシール部材と、該シール部材の上方位置に形成され、前記流下する潤滑油を前記ステータに向かわせる排出路とを含むことを特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項２】
前記流れ方向変更手段は、前記排出路と前記貯油室とを接続し、前記流下する潤滑油が前記ロータに流入するのを回避する接続部材を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
【請求項３】
前記接続部材は、前記電機子巻線の間隙に通されていることを特徴とする請求項２に記載の密閉型圧縮機。
【請求項４】
前記作動流体が二酸化炭素からなる冷媒であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に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、密閉型圧縮機に係り、詳しくは、密閉容器の下側に潤滑油を貯留する密閉型圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の圧縮機は冷凍空調機器などに用いられ、作動流体としての冷媒を圧縮する。この冷媒には通常、潤滑油が含まれている。この潤滑油は圧縮機内の摺動面や軸受等の潤滑のみならず、摺動面のシールとしての機能を有する。
しかしながら、この潤滑油が摺動面等に供給されない場合には圧縮機の故障を招くことになる。そこで、潤滑油の枯渇に起因する問題の解決を図る圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−４７２６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述した従来の技術では電動機をバイパスして圧縮機構と貯油室とを接続するパイプが設けられており、このパイプは電動機の外周側に配設されている。
ここで、上記潤滑油の枯渇に起因する問題の解決を図る際には、圧縮機の大型化を避ける点にも留意しなければならない。なぜならば、上記冷凍空調機器などに用いられ、密閉容器の下側に潤滑油を貯留する圧縮機においては、近年、一般家庭にも容易に配置させるべくより一層の小型・軽量化が求められているからである。
【０００４】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、簡単な機構で圧縮機のより一層の小型・軽量化を図る密閉型圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成すべく、請求項１記載の密閉型圧縮機は、筒状の胴部、及び胴部の上側に形成される吐出室、並びに胴部の下側に形成される潤滑油の貯油室を有し、胴部内に吐出圧が作用する密閉容器と、胴部内を延び、軸受を介して回転自在に支持された回転軸と、胴部内に収容され、回転軸を通電により駆動させるとともに、回転軸の周囲にて回転軸と一体に回転されるロータ、及びロータの周囲にてロータを回転させる電機子巻線を含むステータを有する電動機と、電動機の上側にて胴部内に収容され、回転軸に駆動されて作動流体の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施する圧縮機構と、圧縮機構と電動機との間に配設され、圧縮機構を固定するとともに、軸受を介して回転軸を支持するフレーム部材とを具備し、フレーム部材は、貯油室から軸受に供された潤滑油が圧縮機構側から電動機側に流下する方向を変更する流れ方向変更手段を有し、流れ方向変更手段は、ロータへの流入を回避すべく、流下する潤滑油を遮断するシール部材と、シール部材の上方位置に形成され、流下する潤滑油をステータに向かわせる排出路とを含むことを特徴としている。
【０００６】
また、請求項２記載の発明では、流れ方向変更手段は、排出路と貯油室とを接続し、流下する潤滑油がロータに流入するのを回避する接続部材を更に含むことを特徴とし、更に、請求項３記載の発明では、接続部材は、電機子巻線の間隙に通されていることを特徴としている。
更にまた、請求項４記載の発明では、作動流体が二酸化炭素からなる冷媒であることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
従って、請求項１記載の本発明の密閉型圧縮機によれば、貯油室内の潤滑油は軸受に供給され、その潤滑や冷却として機能するが、フレーム部材は、この潤滑油が圧縮機構側から電動機側に流下する方向を変更する流れ方向変更手段を有しており、この方向変更手段は、流下する潤滑油を遮断するシール部材と、シール部材の上方位置に形成され、流下する潤滑油をステータに向かわせる排出路とを有し、流下する潤滑油がロータに流入するのを回避する。よって、この潤滑油はロータで撹拌されることなく、ステータを経由して総て貯油室に導かれて蓄えられる。この結果、潤滑油の供給不足によって圧縮機の故障を招くおそれが確実に防止され、圧縮機の信頼性向上に寄与する。
【０００８】
また、簡単な機構で圧縮機外に流れる潤滑油率（ＯＣＲ）が抑制可能となり、圧縮機のより一層の小型・軽量化が図られるし、圧縮機の製造コストの低廉化も達成可能となる。
しかも、この潤滑油率の抑制により、冷凍システムの各熱交換器の効率が向上し、冷凍システムの省エネルギー化にも寄与する。
また、請求項２，３記載の発明によれば、流下する潤滑油は接続部材を通じて排出路から貯油室に直接に排出されるので、潤滑油の供給不足によって圧縮機の故障を招くおそれがより一層確実に防止される。
【０００９】
更に、請求項４記載の発明によれば、作動流体として高圧に圧縮される二酸化炭素からなる冷媒が用いられ、密閉容器の板厚が増大した場合であっても、上記構成によれば十分な量の潤滑油が確保可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施例に係る密閉型圧縮機を示す。この圧縮機１は冷凍空調装置やヒートポンプ式給湯機などの冷凍回路に組み込まれている。当該回路は、作動流体の一例であるＣＯ２冷媒（以下、冷媒と称する）が循環する経路を備え、圧縮機１は経路から冷媒を吸入し、圧縮して経路に向けて供出する。
【００１１】
この圧縮機１はハウジング（密閉容器）２を備えており、ハウジング２の胴部３は、その上側及び下側が上蓋４及び下蓋５によってそれぞれ気密に嵌合されており、胴部３の内部が密閉され、吐出圧が作用している。
胴部３内には電動モータ（電動機）６が収容され、このモータ６内には回転軸１２が配置されている。詳しくは、モータ６は、永久磁石を有するロータ７が回転軸１２の外周側に固着され、このロータ７の外周側には電機子巻線９を有するステータ８が配置されている。なお、ステータ８の外周側の一部分が胴部３に圧入固定される。そして、電機子巻線９が通電されると、ロータ７は電機子巻線９で発生した磁界の回転に伴って回転し、回転軸１２と一体的に回転する。また、回転軸１２の上端側は軸受１６を介して主軸フレーム（フレーム部材）１４に回転自在に支持されている。
【００１２】
一方、回転軸１２の下端側は軸受２０を介して副軸フレーム１８に回転自在に支持されている。また、回転軸１２の下端側にはオイルポンプ２２が装着されており、ポンプ２２は下蓋５の内側に形成された貯油室２３内の潤滑油を吸引する。この潤滑油は回転軸１２の油路２４を経て回転軸１２の上端からモータ６やスクロールユニット（圧縮機構）３０等に供給され、各摺動部分や軸受等の潤滑、並びに、摺動面のシールとして機能する。更に、このフレーム１８の適宜位置には潤滑油の導入口１９が形成されており、圧縮機１内の各摺動部分に供給された潤滑油は、後述の如く導入口１９を介して貯油室２３に貯留される。
【００１３】
上記ユニット３０は胴部３内においてモータ６の上方に配置され、冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施する。より詳しくは、このユニット３０は、可動渦巻体５２及び固定渦巻体３２から構成されており、可動渦巻体５２は鏡板５４を備え、この鏡板５４には固定渦巻体３２の鏡板３４に向けて延びた渦巻きラップが一体形成されている。これに対し、固定渦巻体３２の鏡板３４にも鏡板５４に向けて延びる渦巻きラップが一体形成されている。そして、これら各渦巻きラップが互いに協働して圧縮室を形成し、この圧縮室は固定渦巻体３２に対する可動渦巻体５２の旋回運動により、渦巻きラップの径方向外周側から中心に向けて移動し、この際、その容積が減少される。
【００１４】
上述した可動渦巻体５２に旋回運動を付与するため、鏡板５４の下面側にはボス６６が形成され、このボス６６は軸受２８を介して偏心軸２６に回転自在に支持される。この偏心軸２６は回転軸１２の上端側に一体形成されている。なお、可動渦巻体５２の自転は自転阻止ピン６８により阻止されている。
一方、固定渦巻体３２は主軸フレーム１４に固定されており、鏡板３４が圧縮室側と吐出室６０側とを仕切っている。固定渦巻体３２の中央部分の適宜位置には、圧縮室側に連通する吐出孔が鏡板３４を貫通して穿設されており、この吐出孔は、固定渦巻体３２の反スクロール側に配置された吐出弁６２により開閉される。また、吐出弁６２を含む固定渦巻体３２の反スクロール側は吐出ヘッド６４で覆われており、この吐出ヘッド６４により、吐出弁６２の開弁時における音が抑制される。
【００１５】
ところで、貯油室２３内の潤滑油は、オイルポンプ２２及び油路２４を介して軸受１６，２８等に供されているが、本実施例の主軸フレーム１４は潤滑油の流れ方向変更手段８０を有しており、ユニット３０や軸受１６，２８等に供された潤滑油がユニット３０側からモータ６側に流下するにあたり、その流れ方向が変更されて貯油室２３に向けて戻されている。
【００１６】
具体的には、図２にも示されるように、主軸フレーム１４の下端はロータ７の幅に略等しく形成され、ロータ７の適宜位置に配設されたバランスウエイト１０の幅よりも若干大きな幅を有している。そして、この主軸フレーム１４の下端には、流れ方向変更手段８０としてオイルシール（シール部材）８２及びオイル排出路（排出路）８４が配設されている。
【００１７】
より詳しくは、オイルシール８２は環状に形成され、回転軸１２を囲繞して主軸フレーム１４の下端部分に嵌合されており、これにより、軸受１６からモータ６に向けて流下する潤滑油はその流れが遮断され、ロータ７への流入が阻止される。
また、オイル排出路８４は、オイルシール８２の上方位置にて主軸フレーム１４に穿設され、ロータ７の幅方向に沿って形成されている。これにより、オイルシール８２にて遮断された潤滑油はステータ８に向かい、ロータ７への流入が阻止される。
【００１８】
上述した圧縮機１によれば、回転軸１２の回転に伴い、可動渦巻体５２が自転することなく旋回運動する。この可動渦巻体５２の旋回運動は、吸入パイプ７０を介して胴部３内に取り込んだ冷媒をスクロールユニット３０の外周側からその内部に向けて吸入させる。
そして、圧縮室の容積が縮小すると、高圧の圧縮冷媒は吐出室６０に至り、ハウジング２内を循環して吐出パイプ７２を通じて圧縮機外へ送出される。
【００１９】
一方、ユニット３０や軸受１６，２８等に供された潤滑油は、オイルシール８２及びオイル排出路８４によってその流れが略直交方向に向けて変更され、ステータ８内、例えば電機子巻線９内の間隙を介して流下し、導入口１９を通じて貯油室２３に導かれて蓄えられる。
次に、図３は第２実施例を示すものである。当該第２実施例では、潤滑油の流れ方向変更手段の構成を除き、上記実施例と同一の構成をなす。よって、この流れ方向変更手段を中心に説明する。
【００２０】
本実施例の流れ方向変更手段８０Ａは、主軸フレーム１４の下端に配設されたオイルシール（シール部材）８２及びオイル排出路（排出路）８４の他、オイル排出路８４と貯油室２３とを直接に接続するオイル排出チューブ（接続部材）８６を更に備えている。
より具体的には、オイル排出チューブ８６の一端はオイル排出路８４の開口に接続され、続いて、このチューブ８６は屈曲して下方に向かい、電機子巻線９内の間隙に通されて導入口１９に達している。そして、このチューブ８６の他端の開口８８は貯油室２３内に配置されており、ユニット３０や軸受１６，２８等に供された潤滑油は、オイルシール８２及びオイル排出路８４によってその流れが略直交方向に向けて変更され、更に、チューブ８６によってその流れが再び下方に向けて変更され、ステータ８内の間隙を介して流下し、導入口１９を通じて貯油室２３に導かれて蓄えられる。
【００２１】
以上のように、各実施例によれば、貯油室２３内の潤滑油はオイルポンプ２２及び油路２４を介してユニット３０の摺動部分や軸受１６，２８に供給され、その潤滑や冷却の他、摺動面のシールとして機能するが、主軸フレーム１４は、この潤滑油がユニット３０側からモータ６側に流下する方向を変更する流れ方向変更手段８０，８０Ａを有している。
そして、まず、方向変更手段８０は、流下する潤滑油を遮断するオイルシール８２と、このオイルシール８２の上方位置に形成され、ロータ７の幅を超える長さに形成されて流下する潤滑油をステータ８に向かわせるオイル排出路８４とを有し、流下する潤滑油がロータ７に流入するのを回避する。つまり、この潤滑油はロータ７のバランスウエイト１０で撹拌されることなく、ステータ８を経由して総て貯油室２３に蓄えられる。この結果、潤滑油の供給不足によって圧縮機の故障を招くおそれ、例えば、潤滑油の枯渇による摺動部分や軸受の焼き付き等の不具合が確実に防止され、圧縮機の信頼性向上に寄与する。
【００２２】
また、撹拌に伴うミスト状のオイルが冷媒とともに圧縮機外に流出せず、簡単な機構で圧縮機外に流れる潤滑油率（ＯＣＲ）が抑制可能となるので、圧縮機のより一層の小型・軽量化が図られるし、圧縮機の製造コストの低廉化も達成可能となる。
しかも、この潤滑油率の抑制により、冷凍システムの各熱交換器の効率が向上し、冷凍システムの省エネルギー化にも寄与する。
【００２３】
更に、方向変更手段８０Ａによれば、流下する潤滑油がオイル排出チューブ８６を通じてオイル排出路８４から貯油室２３に直接に排出されるので、潤滑油の供給不足によって圧縮機の故障を招くおそれがより一層確実に防止される。
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
【００２４】
例えば、上記実施例ではスクロールユニットを用いているが、冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施する以上、他の圧縮機構を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る密閉型圧縮機を示した縦断面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】他の実施例に係る密閉型圧縮機の縦断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  密閉型圧縮機
２  ハウジング（密閉容器）
３  胴部
６  電動モータ（電動機）
７  ロータ
８  ステータ
９  電機子巻線
１２  回転軸
１４  主軸フレーム（フレーム部材）
１６  軸受
２３  貯油室
２８  軸受
３０  スクロールユニット（圧縮機構）
６０  吐出室
８０，８０Ａ  流れ方向変更手段
８２  オイルシール（シール部材）
８４  オイル排出路（排出路）
８６  オイル排出チューブ（接続部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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