(57)【要約】【課題】冷媒およびオイルをほぼ拘束して取扱い、十分に気液分離されたガスを吐出できるようにする。【解決手段】吐出された全ての冷媒とオイルの混合冷媒を、回転子下部の周囲にある固定子下部の円筒状のコイルを通過させる事により、冷媒とオイルとをろ過分離させる。【選択図】  図１
2004340064.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、吐出された全ての冷媒とオイルの混合冷媒が電動機の固定子下部のコイルエンドを通過することを特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項２】
請求項１記載の密閉型圧縮機であって、一方の端部がコイルエンドに接し、もう一方の端部が副軸受に接する様に円筒形状の衝立を配置したことを特徴とする密閉形圧縮機。
【請求項３】
請求項１乃至２記載の密閉型圧縮機を使用したことを特徴とする冷凍サイクル。
【請求項４】
請求項３記載の冷凍サイクルであって、２酸化炭素冷媒と粘度６０以上のオイルを使用したことを特徴とする冷凍サイクル。
【請求項５】
請求項４記載の冷凍サイクルを搭載したヒートポンプ給湯器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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、あるいは冷蔵庫などに用いられる密閉型圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の密閉型圧縮機は、図２に示すように、密閉容器１内に圧縮機構２、圧縮機構２の下方に設けた電動機３と、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内下部に設けたオイル溜め２０のオイル６をクランク軸４に設けたオイル供給孔２６を通じて軸受部６６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６６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６６や圧縮機構２の摺動部に供給した後のオイルが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、冷媒ガスは常時オイルと接触してこれを随伴させ、密閉容器１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、圧縮機構から密閉容器内に吐出した冷媒ガスが電動機を通ってそれを冷却しながら密閉容器外に吐出されるまでの冷媒ガスの通路を、オイル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、密閉容器外に吐出される冷媒ガスにオイルが随伴しないように工夫したり、特許文献１が開示しているように軸受部や圧縮機構から電動機部へのオイルの排出経路を、圧縮機構からの吐出冷媒の電動機部への流路から独立して設け、排出オイルは電動機の固定子の上に滴下させた後、伝い落ちにより下部のオイル溜めに回収されるようにする一方、冷媒ガスは電動機部の片側に向け吐出して固定子と密閉容器との間の片側の通路を下降して電動機下部に至った後、固定子と回転子との間のエアギャップを上昇して密閉容器外に吐出する整然とした冷媒の流れを作って前記滴下し伝い落ちるオイルを随伴させにくくするにようにしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−１８９９６３号公報（第１〜７項、図１〜図５）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のどの方式も満足な気液分離はできていない。従来の方式は冷媒ガスやオイルの流れを拘束し切れず衝突や旋回が不十分であったりして、密閉容器外に吐出する冷媒ガスにオイルが混入することを防止し切れていない。
【０００７】
本発明の目的は、冷媒およびオイルをほぼ拘束して取扱って、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にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の密閉型圧縮機およびその気液分離吐出方法は、密閉容器内に圧縮機構と、圧縮機構の下方に設けた電動機と、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軸受部や圧縮機構摺動部に供給する給油機構とを備えたことを基本構成とする密閉型圧縮機に関するものであり、前記の目的を達成するために、図１の密閉型圧縮機は、圧縮機構から吐出されるガスが、圧縮機構の上部の容器内吐出室、容器内吐出室から圧縮機構の下部に連通させる圧縮機構連通路、圧縮機構連通路から回転子上部室に続く連絡路、回転子上部室と回転子下部室を連通させるように回転子に設けた回転子通路、回転子下部室、を順次経て電動機下に至り、さらに固定子の下部と上部とを連通させるように固定子または固定子と密閉容器との間に設けられた固定子通路を通って前記連絡路外まわりの固定子上部室に抜けた後、密閉容器の固定子上部室の位置以上の部分に設けられた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ているのだが、冷媒およびオイルをほぼ拘束して取扱って、十分に気液分離されたガスを吐出するために、吐出された全ての冷媒とオイルの混合ガスが回転子下部の周囲にある固定子下部の円筒状に設けられているコイルを通過するようにすることを特徴としている。
【０００９】
前記固定子下部側で円筒状に設けられているコイルエンドと副軸受の間にある空間を塞ぎ、吐出された全ての冷媒とオイルの混合ガスが前記回転子下部の周囲にある固定子下部側の円筒状のコイルエンドを通過するようにする。吐出されたガスが通過するとき、オイルは固定子下部側のコイルエンドに付着し冷媒のみ通過する。固定子下部側のコイルエンドは、一種のろ過装置の役目を果たす。
【００１０】
このように圧縮機構から吐出されたガスを拘束して取扱うことにより、圧縮機構から吐出されたガスが圧縮機構内や軸受部まわりを経る間にそれらに供給されていたオイルと接触してそれを随伴していても、固定子下部側のコイルエンドを通過することによりオイルを前記固定子下部側のコイルエンドに付着させてガスから分離し、ガスに乗じる機会がほとんどなく前記固定子下部側のコイルエンドを伝い落ちて直下のオイル溜めに滴下し回収されるようにするので、ガスに随伴しているオイルを効率よく分離することができる。
【００１１】
本発明の特徴は、以下の詳細な説明及び図面によって明らかになる。本発明の特徴は、可能な限りにおいて、それ単独で、あるいは種々な組み合わせで複合して用いることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における実施の形態に係る密閉型圧縮機およびその気液分離吐出方法について図１を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
【００１３】
（実施の形態１）
本実施の形態は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、ロータリ式の圧縮機構など各種の圧縮機構、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。
【００１４】
本実施の形態の密閉型圧縮機は図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２７を吸入して圧縮してい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。
【００１５】
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。
【００１６】
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を通じて圧縮機構２の各部の軸受部６６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６６を通じ主軸受部材１１の下に流出して滴下し、最終的にオイル溜め２０に回収される。
【００１７】
しかし、実際には既述したように、圧縮機構２から吐出される図１に破線矢印で示す冷媒ガス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とともにオイルも吐出されてしまう問題がある。
【００１８】
図１に示す実施の形態はこのような問題を解消するために、圧縮機構２から吐出される冷媒ガス２７が、圧縮機構２の上部の容器内吐出室３１、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、圧縮機構連通路３２から回転子上部室３３に続く連絡路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、回転子下部コイルエンド１００、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内の固定子上部室３８の位置以上の部分に設けられた外部吐出パイプ３９を通って密閉容器１外に吐出されるようにする円筒状の衝立１０１を設けてある。
【００１９】
回転子通路３６を通る吐出されたガスは回転子３ｂの回転による遠心力で回転子通路３６から、コイルエンド１００と、副軸受２１若しくはオイル溜め２０の油面とコイルエンド１００との空間を通り電動機３の下に至る。そこに、衝立１０１を設けることにより、回転子通路３６を通る、吐出されたガスは必ずコイルエンド１００を通過し、電動機３の下に至ることになる。コイルエンド１００は複数の銅線から形成されており、吐出されたガスがコイルエンド１００を通過することにより、コイルエンド１００は一種のろ過装置の役割を果たす。
【００２０】
これにより、回転子通路３６を通る冷媒ガス２７とこれに随伴しているオイルは回転子３ｂの回転による遠心力で回転子３ｂの周囲にあるコイルエンド１００に押し付けられてコイルエンド１００に付着し、ミスト状態から凝集しオイル滴に成長する。
【００２１】
冷媒ガス２７はコイルエンド１００を通過し、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内の固定子上部室３８の位置以上の部分に設けられた外部吐出パイプ３９を通って密閉容器１外に吐出される。コイルエンド１００に付着したオイルは，  ミスト状態から凝集しオイル滴に成長し前記衝立１０１を伝い落ちながら直ぐ下のオイル溜め２０に滴下して、冷媒ガス２７に乗じる機会がほとんどなしに回収されるようにするので、冷媒ガス２７に随伴しているオイル６を効率よく分離し回収することができる。
【００２２】
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６６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、密閉容器１内の固定子上部室３８の位置以上の部分にある外部吐出パイプ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。従って、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ことができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、前記の説明で明らかなように、圧縮機構からの吐出ガスおよびそれに乗じて随伴している圧縮機構およびその軸受部に供給した後のオイルをほぼ拘束して取扱い、衝立等を設けて、コイルエンドの下端と副軸受若しくはオイル溜めの油面との空間を排除し、圧縮機構からの吐出ガスおよびそれに乗じて随伴している圧縮機構および軸受部に供給した後のオイルをコイルエンドに全て通すことで、コイルエンドによりろ過分離を行って、オイルを十分に分離したガスを密閉容器１外に吐出し供給することができる。
【００２４】
本発明の密閉型圧縮機は特に、二酸化炭素冷媒を使用した冷凍サイクルにおいては摺動条件が厳しく、かつ冷媒との相性から粘度の高いオイルを使わざるを得ない等の事情から、有利な効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る密閉型圧縮機を示す断面図
【図２】従来例を示す断面図
【符号の説明】
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
６      オイル
７      給油機構
１１    主軸受部材
１２    固定スクロール
１３    旋回スクロール
１４    自転規制機構
１５    圧縮室
１６    吸入パイプ
１７    吸入口
１８    吐出口
２０    オイル溜め
２１    副軸受
２２    ピン
２３    バランスウエイト
２４    バランスウエイト
２５    ポンプ
２６    オイル供給穴
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
３９    外部吐出パイプ
６６    軸受部
１００  コイルエンド
１０１  衝立
【図１】
2004340064.tif 000003
【図２】
2004340064.tif 000004