(57)【要約】【課題】圧縮機外に流れる潤滑油率（ＯＣＲ）を抑制しつつ、圧縮機内の圧力損失の抑制を図る密閉型圧縮機を提供する。【解決手段】電動機(6)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、回転軸(12)の上端側を回転自在に支持する第１フレーム部材(14)と、電動機の下側にて回転軸の下端側を回転自在に支持する第２フレーム部材(18)と、第１フレーム部材と電動機のステータ(10)との間に配設され、吐出室(60)から電動機に向けて導かれた作動流体をステータと第２フレーム部材との間に位置付けられた分離室(74)に向かわせるガイド部材(72)と、分離室にてステータの外周位置に配設され、作動流体から潤滑油を分離する潤滑油分離装置(76)とを具備する。【選択図】図１
2008082224.tif 000002
【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、
前記胴部内に収容され、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前記潤滑油を含む作動流体の吸入、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、前記回転軸の上端側を回転自在に支持する第１フレーム部材と、
前記電動機の下側にて前記回転軸の下端側を回転自在に支持する第２フレーム部材と、
前記第１フレーム部材と前記ステータとの間に配設され、前記吐出室から前記電動機に向けて導かれた前記作動流体を前記ステータと前記第２フレーム部材との間に位置付けられた分離室に向かわせるガイド部材と、
前記分離室にて前記ステータの外周位置に配設され、前記作動流体から潤滑油を分離する潤滑油分離装置と
を具備することを特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項２】
前記潤滑油分離装置は、前記ステータと前記第２フレーム部材との間にて前記ステータの外周位置に配設され、前記ガイド部材により導かれた前記作動流体と前記潤滑油とを分離するフィルタを有する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】
前記フィルタは、金属網又は多孔質材料から構成され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】
前記圧縮機構は、前記回転軸により駆動されて固定渦巻体の軸心周りに公転旋回運動される可動渦巻体を有するスクロールユニットであることを特徴とする請求項２又は３に記載の密閉型圧縮機。
【請求項５】
前記ガイド部材は、
前記ステータの外周位置に配設され、前記吐出室から前記電動機に向けて導かれた前記作動流体を圧縮機外に直接に向かわせずに前記分離室に向かわせる外側ガイドと、
前記ステータの内周位置に配設され、前記吐出室から前記電動機に向けて導かれた前記作動流体を前記ステータの電機子巻線と電機子巻線との間隙を通し、前記ロータに向かわせずに前記分離室に向かわせる内側ガイドと
を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
【請求項６】
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５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、この潤滑油が圧縮機外に排出され、冷凍回路内を循環する場合には冷房能力を低下させる要因となる。
そこで、圧縮室内にデミスタを設ける、或いは圧縮冷媒の出口側に衝突板を設ける圧縮機が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。これにより、冷媒から潤滑油が分離され、分離した潤滑油を圧縮機内に留まらせることが可能となる。
【特許文献１】特開平０９−１７０５８１号公報
【特許文献２】特開平０５−１１８２９３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。つまり、圧縮室内にデミスタを設けた場合には、圧縮機のサイズや重量に与える影響が大きくなるとの懸念がある。
一方、圧縮冷媒の出口側に衝突板を設けた場合には、冷媒の流速が小さくなる点に留意しなければならない。特に、圧縮冷媒がステータ内の電機子巻線の間を通る場合には、その流速は約２ｍ／秒に小さくなり、この程度の流速では衝突板に衝突しても冷媒と潤滑油と分離が困難になるからである。しかも、圧縮機内にて冷媒の流速を単に速める措置を施すと、圧縮機内の圧力損失が増大し、圧縮機の効率が低下するとの問題がある。
【０００４】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、圧縮機外に流れる潤滑油率（ＯＣＲ）を抑制しつつ、圧縮機内の圧力損失の抑制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潤滑油を含む作動流体の吸入、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、回転軸の上端側を回転自在に支持する第１フレーム部材と、電動機の下側にて回転軸の下端側を回転自在に支持する第２フレーム部材と、第１フレーム部材とステータとの間に配設され、吐出室から電動機に向けて導かれた作動流体をステータと第２フレーム部材との間に位置付けられた分離室に向かわせるガイド部材と、分離室にてステータの外周位置に配設され、作動流体から潤滑油を分離する潤滑油分離装置とを具備することを特徴としている。
【０００６】
また、請求項２記載の発明では、潤滑油分離装置は、ステータと第２フレーム部材との間にてステータの外周位置に配設され、ガイド部材により導かれた作動流体と潤滑油とを分離するフィルタを有することを特徴としている。
更に、請求項３記載の発明では、フィルタは、金属網又は多孔質材料から構成されることを特徴とし、更にまた、請求項４記載の発明では、圧縮機構は、回転軸により駆動されて固定渦巻体の軸心周りに公転旋回運動される可動渦巻体を有するスクロールユニットであることを特徴としている。
【０００７】
また、請求項５記載の発明では、ガイド部材は、ステータの外周位置に配設され、吐出室から電動機に向けて導かれた作動流体を圧縮機外に直接に向かわせずに分離室に向かわせる外側ガイドと、ステータの内周位置に配設され、吐出室から電動機に向けて導かれた作動流体をステータの電機子巻線と電機子巻線との間隙を通し、ロータに向かわせずに分離室に向かわせる内側ガイドとを有することを特徴としている。
【０００８】
更に、請求項６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】
【０００９】
従って、請求項１記載の本発明の密閉型圧縮機によれば、第１フレーム部材とステータとの間にはガイド部材が配設され、このガイド部材は吐出室から電動機に向けて導かれた作動流体をステータと第２フレーム部材との間に位置付けられた分離室に向かわせる。換言すれば、分離室を有する潤滑油分離装置が電動機の下側に配置されていることから、密閉容器内にて作動流体の流速を速める措置を不要にしつつ、圧縮機外に流れる潤滑油率（ＯＣＲ）が抑制可能となる。
【００１０】
しかも、この圧縮機の構造によって密閉容器内の圧力損失が抑制されるので、電動機に対する回転抵抗が低減され、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２〜４記載の発明によれば、電動機の下側に配置されたフィルタでは冷媒の流速が小さくても冷媒と潤滑油との分離が可能になり、簡単な機構で冷凍回路への潤滑油の持ち出し量が抑制可能となる結果、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。
【００１１】
更にまた、請求項５記載の発明によれば、吐出室から電動機に向けて導かれた潤滑油を含む作動流体は、圧縮機外に直接に向かうことなく、且つ、ロータ内にも導入されることなく分離室に向かう。すなわち、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分離室に向かうので、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確実に防止され、圧縮機の信頼性向上に寄与する。
【００１２】
また、請求項６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】
【００１３】
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。
【００１４】
この圧縮機１は密閉容器２を備えており、この容器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８が回転軸１２の外周側に固着され、このロータ８の外周側には電機子巻線１１を有するステータ１０が配置されている。なお、ステータ１０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１１が通電されると、ロータ８は電機子巻線１１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（第１フレーム部材）１４に回転自在に支持されている。
【００１５】
一方、回転軸１２の下端側は軸受２０を介して副軸フレーム（第２フレーム部材）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の外周側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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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等に供される他、可動渦巻体５２と主軸フレーム１４との間隙からユニット３０内にも入り込み、上記圧縮室にて冷媒とともに圧縮されて吐出室６０に至る。
この場合に、吐出室６０内にて冷媒と潤滑油と分離することも考えられるが、これでは圧縮機のサイズや重量に与える影響が大きくなるとの懸念がある。そこで、本実施例の圧縮機１には、モータ６と副軸フレーム１８との間に潤滑油分離装置を備えており、吐出室６０内にて潤滑油を含む冷媒が潤滑油分離装置を経てから上記経路に供出されている。
【００１９】
具体的には、まず、固定渦巻体３２及び主軸フレーム１４の適宜位置には、導入流路７０が鏡板３４及び主軸フレーム１４を貫通して穿設されており、吐出室６０側と主軸フレーム１４の下側とが連通されている。また、このフレーム１４の下側とステータ１０の上側との間において、ステータ１０の外周位置には環状の外側ガイド（ガイド部材）７２が配設され、このガイド７２はフレーム１４とステータ１０とに狭持固定されている。そして、吐出室６０からモータ６に向けて導かれた冷媒は圧縮機外に直接に向かわず、潤滑油分離装置に向かう。つまり、潤滑油を含む冷媒はステータ１０の電機子巻線１１と電機子巻線１１との間隙や、ステータ１０とロータ８との間隙を通って流下する。
【００２０】
また、当該潤滑油分離装置は、ステータ１０と副軸フレーム１８との間に分離室７４を有しており、この分離室７４にて冷媒から潤滑油を分離する。詳しくは、ステータ１０の下側と副軸フレーム１８の上側との間において、ステータ１０の外周位置には環状のフィルタ７６が配設され、このフィルタ７６はステータ１０とフレーム１８とに狭持固定されている。
【００２１】
当該フィルタ７６は金属網又は多孔質材料から構成される。また、フィルタ７６は、図２にも示されるように、上面７６Ａがステータ１０に当接され、下面７６Ｂがフレーム１８に当接されており、外側ガイド７２にて導かれてモータ６内を経由した冷媒がメッシュ部７６Ｃを通過すると、例え冷媒の流速が小さくても冷媒と潤滑油とが分離される。
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、吸入管５８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。一方、ポンプ２２により軸受１６，２８等に供された潤滑油の一部も、ユニット３０の外周側からその内部に向けて吸入される。
【００２２】
そして、圧縮室の容積が縮小すると、潤滑油を含む高圧の圧縮冷媒は吐出室６０に至り、導入流路７０を経て外側ガイド７２の内周側に送られる。続いて、この潤滑油を含む冷媒は電機子巻線１１と電機子巻線１１との間隙やステータ１０とロータ８との間隙を通って流下し、フィルタ７６の内周側、つまり、分離室７４に送られる。次いで、この潤滑油を含む冷媒は胴部３の径方向外側に向けて移動し、メッシュ部７６Ｃを通過した冷媒は、ステータ１０の外周側に位置する排出流路７８を介して上昇し、外側ガイド７２の外周側及び吐出管８０を経て圧縮機外へ送出される。これに対し、分離された潤滑油はメッシュ部７６Ｃに沿って流下し、導入口１９を通じて貯油室２３に導かれて蓄えられる。
【００２３】
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、ガイド部材の構成を除き、上記実施例と同一の構成をなす。よって、このガイド部材を中心に説明する。
本実施例のガイド部材は二重のガスガイドで構成されている。具体的には、まず、上記実施例と同様に、フレーム１４の下側とステータ１０の上側との間において、ステータ１０の外周位置には環状の外側ガイド（ガイド部材）７２が配設され、このガイド７２はフレーム１４とステータ１０とに狭持固定されており、吐出室６０からモータ６に向けて導かれた冷媒は圧縮機外に直接に向かわず、潤滑油分離装置に向かう。
【００２４】
次に、この外側ガイド７２の内周側において、ステータ１０の内周位置にも環状の内側ガイド（ガイド部材）７３が配設されており、このガイド７３もまたフレーム１４とステータ１０とに狭持固定されている。これにより、ステータ１０とロータ８との間隙を通って流下する潤滑油の流れが遮断され、ロータ８への流入が阻止される。すなわち、導入流路７０を経て外側ガイド７２の内周側に送られた潤滑油を含む冷媒は、電機子巻線１１と電機子巻線１１との間隙のみを通って流下し、分離室７４に送られる。
【００２５】
以上のように、上記各実施例によれば、主軸フレーム１４の下側とステータ１０の上側との間には外側ガイド７２が配設され、このガイド７２は吐出室６０からモータ６に向けて導かれた潤滑油を含む冷媒をステータ１０の下側と副軸フレーム１８の上側との間に位置付けられた分離室７４に向かわせ、吐出管８０に直接には向かわせない。換言すれば、分離室７４を有する潤滑油分離装置がユニット３０の上側ではなく、モータ６の下側に配置されているので、容器２内にて冷媒の流速を速める措置を不要にしつつ、圧縮機外に流れる潤滑油率（ＯＣＲ）が抑制可能となる。
【００２６】
しかも、この圧縮機１の構造によって容器２内の圧力損失が抑制されるので、ロータ８に対する回転抵抗が低減され、冷凍システムの省エネルギー化にも寄与する。
また、モータ６の下側に配置されたフィルタ７６では冷媒の流速が小さくても冷媒と潤滑油との分離が可能になり、簡単な機構で冷凍回路への潤滑油の持ち出し量が抑制可能となる結果、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。
【００２７】
更にまた、外側ガイド７２の内周側には内側ガイド７３が配設され、吐出室６０からモータ６に向けて導かれた潤滑油を含む冷媒は、吐出管８０に直接に向かうことなく、且つ、ロータ８内にも導入されることなく分離室７４に向かう。すなわち、潤滑油はロータ８で撹拌されることなく、ステータ１０内を経由して総て分離室７４に向かうことから、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。
【００２８】
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。
例えば、上記実施例では、副軸フレーム１８の外周側に導入口１９を設けているが、必ずしもこの形態に限定されるものではない。つまり、図４に示されるように、副軸フレーム１８Ａがステータ１０とでフィルタ７６を狭持固定する円盤部１８Ｂと、円盤部１８Ｂの外周縁に形成された腕部１８Ｃとから構成されている場合には、円盤部１８Ｂには導入口１９が不要であり、分離された潤滑油はメッシュ部７６Ｃに沿って流下し、各腕部１８Ｃの間の空間を通じて貯油室２３に導かれて蓄えられる。
【００２９】
また、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】
【００３０】
【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のフィルタの斜視図である。
【図３】他の実施例に係る密閉型圧縮機の要部拡大図である。
【図４】更に他の実施例の説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  密閉型圧縮機
２  密閉容器
３  胴部
６  電動モータ（電動機）
８  ロータ
１０  ステータ
１１  電機子巻線
１２  回転軸
１４  主軸フレーム（第１フレーム部材）
１８  副軸フレーム（第２フレーム部材）
２３  貯油室
３０  スクロールユニット（圧縮機構）
３２  固定渦巻体
５２  可動渦巻体
６０  吐出室
７２  外側ガイド（ガイド部材）
７３  内側ガイド（ガイド部材）
７４  分離室（潤滑油分離装置）
７６  フィルタ（潤滑油分離装置）
【図１】
2008082224.tif 000003
【図２】
2008082224.tif 000004
【図３】
2008082224.tif 000005
【図４】
2008082224.tif 000006