(57)【要約】【課題】オイル封入時に冷媒圧縮機以外の冷媒回路内にオイルが流入する不都合を解消すると共に、オイル封入量を極力抑えて、且つ、充分なオイル量を確保することができる冷媒圧縮機及び当該冷媒圧縮機を備えた冷媒サイクル装置を提供する。【解決手段】密閉容器１２内に駆動要素としての電動要素１４と、この電動要素１４にて駆動される第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４から成る回転圧縮機構部１８とを備え、回転圧縮機構部１８にて圧縮された冷媒を密閉容器１２外に吐出するロータリコンプレッサ（冷媒圧縮機）１０において、密閉容器１２内底部に構成されたオイル溜め８０と、密閉容器１２に取り付けられ、当該密閉容器１２内に冷媒及びオイルを封入するためのサービス用配管１００とを備えた。【選択図】図１
2007100513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に駆動要素と、該駆動要素にて駆動される圧縮要素を備え、該圧縮要素にて圧縮された冷媒を前記密閉容器外に吐出する冷媒圧縮機において、
前記密閉容器内底部に構成されたオイル溜めと、
前記密閉容器に取り付けられ、当該密閉容器内に冷媒及びオイルを封入するためのサービス用配管とを備えたことを特徴とする冷媒圧縮機。
【請求項２】
前記密閉容器は、縦長円筒状を呈した容器本体と、該容器本体の上端開口を閉塞するエンドキャップとを備え、
前記圧縮要素を前記容器本体内下部に、前記駆動要素を前記容器本体内上部に収納し、前記オイル溜めを前記容器本体内底部に構成すると共に、
前記サービス用配管を前記駆動要素上側の前記容器本体に取り付けたことを特徴とする請求項１の冷媒圧縮機。
【請求項３】
請求項１又は請求項２の冷媒圧縮機、放熱器、絞り手段及び蒸発器等を配管接続して成る冷媒回路を備えたことを特徴とする冷媒サイクル装置。
【請求項４】
前記冷媒として二酸化炭素を使用することを特徴とする請求項３の冷媒サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉容器内に駆動要素と、この駆動要素にて駆動される圧縮要素を備え、当該圧縮要素にて圧縮された冷媒を密閉容器外に吐出する冷媒圧縮機と該冷媒圧縮機を備えた冷媒サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種冷媒圧縮機を備えた冷媒サイクル装置は、冷媒圧縮機、放熱器、キャピラリチューブ（絞り手段）、蒸発器等を順次環状に配管接続することにより冷媒回路が構成されている。係る冷媒圧縮機、例えば、密閉容器内に駆動要素と該駆動要素にて駆動される回転圧縮要素を備えたロータリコンプレッサでは、回転圧縮要素の吸込ポートから冷媒ガスがシリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により圧縮され高温高圧の冷媒ガスとなり、シリンダの高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経て密閉容器内に吐出された後、コンプレッサの外部に吐出される構成とされている。
【０００３】
また、密閉容器内の底部はオイル溜めとされ、回転軸の一端（下端）に取り付けられたオイルポンプ（給油手段）によりオイル溜めからオイルが吸い上げられて、回転圧縮要素の摺動部等に供給されて潤滑とシールを行っている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２７９７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の冷媒圧縮機に冷媒及びオイルを封入する場合、冷媒回路を構成する各機器を接続する配管の一つに冷媒及びオイル封入用のサービス用配管を予め取り付けておき、冷媒回路内を真空引きしながら当該冷媒及びオイルを封入していた。
【０００５】
しかしながら、このように冷媒回路内を真空引きしながら冷媒配管に接続されたサービス用配管から冷媒やオイルを封入した場合、冷媒圧縮機以外の冷媒回路内にもオイルが入ってしまうため、実際に冷媒圧縮機内に封入されるオイル量が減少してしまう。
【０００６】
特に、オイル封入量が少ない小型の冷媒圧縮機においては、冷媒圧縮機のオイル溜め内のオイル量を十分に確保できずに、摺動性及びシール性が低下する問題が生じていた。また、係るオイル不足を解消するため、封入するオイル量を増やした場合、冷媒圧縮機外部のオイル量も増大するため、冷媒回路に悪影響を及ぼす恐れがあった。
【０００７】
特に、冷凍庫などの低温用の冷媒サイクル装置では、キャピラリチューブにおいて冷媒を充分に減圧できるように通路抵抗を大きくする関係上、冷媒回路内に吐出されたオイルにより当該キャピラリチューブが閉塞し、運転に支障を来す問題も生じていた。
【０００８】
本発明は、係る従来技術の問題を解決するために成されたものであり、オイル封入時に冷媒圧縮機外部にオイルが流入する不都合を解消すると共に、オイル封入量を極力抑えて、且つ、充分なオイル量を確保することができる冷媒圧縮機及び当該冷媒圧縮機を備えた冷媒サイクル装置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】
【０００９】
本発明の冷媒圧縮機は、密閉容器内に駆動要素と、この駆動要素にて駆動される圧縮要素を備え、当該圧縮要素にて圧縮された冷媒を密閉容器外に吐出するものであって、密閉容器内底部に構成されたオイル溜めと、密閉容器に取り付けられ、当該密閉容器内に冷媒及びオイルを封入するためのサービス用配管とを備えたものである。
【００１０】
請求項２の発明の冷媒圧縮機は、上記発明において密閉容器は、縦長円筒状を呈した容器本体と、この容器本体の上端開口を閉塞するエンドキャップとを備え、圧縮要素を容器本体内下部に、駆動要素を容器本体内上部に収納し、オイル溜めを容器本体内底部に構成すると共に、サービス用配管を駆動要素上側の容器本体に取り付けたものである。
【００１１】
請求項３の発明の冷媒サイクル装置は、上記各発明の冷媒圧縮機、放熱器、絞り手段及び蒸発器等を配管接続して成る冷媒回路を備えたものである。
【００１２】
請求項４の発明の冷媒サイクル装置は、請求項３の発明において冷媒として二酸化炭素冷媒を使用することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の冷媒圧縮機によれば、密閉容器に当該密閉容器内に冷媒及びオイルを封入するためのサービス用配管を備えたので、サービス用配管から直接密閉容器内に冷媒及びオイルを封入することができるようになる。
【００１４】
これにより、冷媒圧縮機のオイル量を十分に確保することができるようになる。また、密閉容器内に確実に全てのオイルを封入することが可能となるので、冷媒圧縮機へのオイル封入量を必要最小限に抑えることができるようになる。
【００１５】
特に、請求項２の如く圧縮要素を容器本体内下部に、駆動要素を容器本体内上部に収納し、オイル溜めを容器本体内底部に構成すると共に、サービス用配管を駆動要素上側の容器本体に取り付けることで、駆動要素及び圧縮要素を回避し、オイル溜めより上側となる位置から冷媒及びオイルを容易に封入することが可能となる。
【００１６】
また、請求項３の発明如く上記各冷媒圧縮機、放熱器、絞り手段及び蒸発器と配管接続して冷媒回路を構成することで、オイル封入時に冷媒圧縮機外部にオイルが流入する不都合を解消することができ、当該冷媒圧縮機を備えた冷媒サイクル装置の運転性能を確保することが可能となる。
【００１７】
特に、請求項４の如く冷媒として二酸化炭素を使用した場合、封入時のオイルが絞り手段に滞溜して閉塞してしまう不都合を解消することができるようになる。
【００１８】
以上により、当該冷媒圧縮機を備えた冷媒サイクル装置の信頼性及び性能の向上を図ることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面に基づき本発明のロータリコンプレッサの実施形態を詳述する。図１は本発明の冷媒圧縮機の一実施例として、密閉容器１２内に駆動要素としての電動要素１４と、この電動要素１４にて駆動される圧縮要素としての回転圧縮機機構部１８とを備えたロータリコンプレッサ１０の縦断側面図を示している。
【００２０】
図１において、本実施例のロータリコンプレッサ１０は、第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４から回転圧縮機構部１８が構成され、第１の回転圧縮要素３２にて圧縮された冷媒を第２の回転圧縮要素３４に吸い込んで圧縮し、密閉容器１２内に吐出した後、密閉容器１２の外部に吐出する内部高圧型のロータリコンプレッサである。
【００２１】
前記密閉容器１２は、縦長円筒状を呈した容器本体１２Ａと、この容器本体１２Ａの上端開口を閉塞する略椀状のエンドキャップ（蓋体）１２Ｂとで構成されており、前記回転圧縮機構部１８を容器本体１２Ａの下部に、電動要素１４を容器本体１２Ａの上部に収納している。そして、密閉容器１２の容器本体１２Ａ内底部にはオイル溜め８０が構成されている。
【００２２】
上記エンドキャップ１２Ｂの上面には円形の取付孔１２Ｄが形成され、この取付孔１２Ｄには電動要素１４に電力を供給するためのターミナル（配線を省略）２０が取り付けられている。
【００２３】
電動要素１４は、密閉容器１２の上部空間の内周面に沿って環状に溶接固定されたステータ２２と、このステータ２２の内側に若干の間隔を設けて挿入設置されたロータ２４とから構成されており、このロータ２４は中心を通り鉛直方向に延びる回転軸１６に固定される。
【００２４】
前記ステータ２２は、ドーナッツ状の電磁鋼板を積層した積層体２６と、この積層体２６の歯部に直巻き（集中巻き）方式により巻装されたステータコイル２８を有している。また、ロータ２４もステータ２２と同様に電磁鋼板の積層体３０で形成されている。
【００２５】
前記回転圧縮機構部１８は、中間仕切板３６を挟んで、２段目となる第２の回転圧縮要素３４を密閉容器１２内の電動要素１４側、１段目となる第１の回転圧縮要素３２を電動要素１４とは反対側に配置している。即ち、第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４は、中間仕切板３６の上下に配置され、第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４を構成する上下シリンダ３８、４０及び電動要素１４の回転軸１６に形成された上下偏心部４２、４４に嵌合されて各シリンダ３８、４０内で偏心回転するローラ４６、４８と、各ローラ４６、４８に当接して各シリンダ３８、４０内を低圧室側と高圧室側にそれぞれ区画する図示しないベーンと、下シリンダ４０の一方（下側）の開口を閉塞すると共に、回転軸１６の軸受け５６Ａを有する支持部材としての下部支持部材５６と、上シリンダ３８の上側の開口を閉塞すると共に、回転軸１６の軸受け５４Ａを有する上部支持部材５４にて構成される。尚、上記上下偏心部４２、４４はそれぞれ１８０度の位相差を有して回転軸１６に設けられている。
【００２６】
上部支持部材５４及び下部支持部材５６には、吸込ポート１６０、１６１にて上下シリンダ３８、４０の内部とそれぞれ連通する吸込通路５８、６０と、上部支持部材５４の上シリンダ３８とは反対側（上側）の面を凹陥させ、この凹陥部を上部カバー６３にて閉塞することにより形成された吐出消音室６２と、下部支持部材５６の下シリンダ４０とは反対側（下側）の面を凹陥させ、この凹陥部を下部カバー６８にて閉塞することにより形成された吐出消音室６４とが設けられている。即ち、吐出消音室６２は上部カバー６３、吐出消音室６４は下部カバー６８にて閉塞される。この場合、上部支持部材５４の中央には軸受け５４Ａが起立形成され、同様に下部支持部材５６の中央には軸受け５６Ａが貫通形成されている。
【００２７】
また、前記下部カバー６８はドーナッツ状の円形鋼板から構成されており、周辺部の４カ所を下ボルト８０・・にて下から下部支持部材５６に固定され、吐出ポートにて第１の回転圧縮要素３２の下シリンダ４０内部と連通する吐出消音室６４の下面開口部を閉塞する。このボルト８０・・の先端は上部支持部材５４に螺合する。
【００２８】
上記上部カバー６３には吐出消音室６２と密閉容器１２内とを連通する図示しない連通路が形成されており、この連通路から第２の回転圧縮要素３４で圧縮された高温高圧の冷媒ガスが密閉容器１２内に吐出される。
【００２９】
一方、回転軸１６の一端（下端）にはオイル溜め８０に貯留されたオイルを吸い上げるための給油手段としてのオイルポンプ８１が取り付けられており、当該オイルポンプにて吸い上げられたオイルを回転軸１６の軸中心に鉛直方向に形成されたオイル孔８８と、このオイル孔８８に連通する横方向の給油孔８２、８４（上下偏心部４２、４４にも形成されている）から回転圧縮機構部１８の摺動部等にオイルが供給される。
【００３０】
そして、本実施例のロータリコンプレッサ１０では、冷媒として地球環境に優しい自然冷媒である二酸化炭素を使用するものとする。また、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油（ミネラルオイル）、ＰＡＧ（ポリアルキレングリコール）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油等該存のオイルが使用される。
【００３１】
そして、密閉容器１２の容器本体１２Ａの側面には、上部支持部材５４と下部支持部材５６の吸込通路５８、６０、吐出消音室６４及び電動要素１４の上側に対応する位置に、スリーブ１４０、１４１、１４２及び１４３がそれぞれ溶接固定されている。スリーブ１４０と１４１は上下に隣接すると共に、スリーブ１４２はスリーブ１４１の略対角線上にある。
【００３２】
スリーブ１４０内には上シリンダ３８に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９２の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９２の一端は吸込通路５８に連通される。この冷媒導入管９２は密閉容器１２の上側を通過して、スリーブ１４２に至り、他端はスリーブ１４２内に挿入接続されて吐出消音室６４に連通する。
【００３３】
また、スリーブ１４１内には下シリンダ４０に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９４の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９４の一端は吸込通路６０に連通される。また、スリーブ１４３内には冷媒吐出管９６が挿入接続され、この冷媒吐出管９６の一端は密閉容器１２内に連通される。
【００３４】
他方、前記容器本体１２Ａ側面の電動要素１４の上側、即ち、前記スリーブ１４３の略対角線上にはスリーブ１４４が溶接固定されている。当該スリーブ１４４内には密閉容器１２内に冷媒及びオイルを封入するための後述するサービス用配管１００が取り付けられている。
【００３５】
以上詳述したロータリコンプレッサ１０は、図２に示すように放熱器１５０、絞り手段としてのキャピラリチューブ１５２、蒸発器１５４と共に冷媒サイクル装置１１０を構成し、これらを順次配管接続することにより冷媒サイクル装置１１０の冷媒回路が構成されている。
【００３６】
ここで、係るロータリコンプレッサ１０に冷媒及びオイルを封入する場合には、図２に示すように、ロータリコンプレッサ１０及び当該ロータリコンプレッサ１０と共に冷媒サイクル装置１１０を構成する各機器（放熱器１５０、キャピラリチューブ１５２、蒸発器１５４）を配管接続した後、前述したサービス用配管１００から密閉容器１２内に冷媒及びオイルを直接封入する。そして、このサービス用配管１００から封入されたオイルは、電動要素１４、回転圧縮機構部１８の隙間を流下して、底部に形成されたオイル溜め８０に貯溜される。
【００３７】
その後、サービス用配管１００の密閉容器１２の外部と連通する他端側をピンチして、サービス用配管１００の密閉容器１２の外部と連通する開口を確実に閉塞する。
【００３８】
従来の冷媒圧縮機では、密閉容器１２内に冷媒及びオイルを直接封入するためのサービス用配管が設けられていなかっため、当該ロータリコンプレッサに冷媒及びオイルを封入するには、冷媒サイクル装置の各機器を接続する配管の一つにサービス用配管を予め形成しておき、冷媒回路内を真空引きしながら当該サービス用配管から冷媒及びオイルを吸い込ませなければならなかった。しかしながら、この場合、冷媒圧縮機外部にもオイルが流入するため、当該冷媒圧縮機内に封入されるオイル量が減少してしまう。
【００３９】
特に、オイル封入量が少ない小型の冷媒圧縮機においては、係るオイル量の減少により冷媒圧縮機内のオイル溜めのオイル量を十分に確保できずに、オイルポンプから回転圧縮機構部１８の摺動部などに給油を行うことが困難となり、摺動性及びシール性が低下して、ロータリコンプレッサの運転に支障を来す恐れがあった。このようなオイル不足を解消するため、封入するオイル量を増やした場合には、その分冷媒圧縮機外部に流入するオイル量も増大するため、冷媒回路に悪影響をきたす恐れがあった。
【００４０】
特に、冷凍庫などの低温用の冷媒サイクル装置では、蒸発器における冷媒の蒸発温度がより低温となるように通路抵抗の大きいキャピラリチューブ或いは、絞り量が一層拡大された膨張弁等の絞り手段が使用されるため、係る冷媒回路内に流入したオイルが当該絞り手段に滞溜して、絞り手段が閉塞する恐れがあった。
【００４１】
加えて、二酸化炭素冷媒を使用した場合には、二酸化炭素冷媒は他の冷媒と比べて冷却能力が低いため、絞り手段の絞り量がより一層拡大されて上述のようなオイルの滞溜が生じ易く、運転に支障を来す問題が生じていた。
【００４２】
しかしながら、本発明の如く密閉容器１２の容器本体１２Ａにサービス用配管１００を形成し、当該サービス用配管１００から冷媒及びオイルを密閉容器１２内に直接封入することで、オイル封入時にロータリコンプレッサ１０外部へオイルが流入する不都合を解消することができるようになる。
【００４３】
また、密閉容器１２内に確実に全てのオイルを封入することが可能となるので、ロータリコンプレッサ１０へのオイル封入量を必要最小限に抑えることができるようになる。
【００４４】
また、本実施例のようにサービス用配管１００を電動要素１４及び回転圧縮機構部１８と干渉しない容器本体１２Ａの電動要素１４の上側となる位置に形成することで、冷媒及びオイルを容易にロータリコンプレッサ１０の密閉容器１２内に封入することが可能となる。
【００４５】
以上の構成で、次にロータリコンプレッサの動作を説明する。ターミナル２０及び図示されない配線を介して電動要素１４のステータコイル２８に通電されると、電動要素１４が起動してロータ２４が回転する。この回転により回転軸１６と一体に設けた上下偏心部４２、４４に嵌合されたローラ４６、４８が上下シリンダ３８、４０内を偏心回転する。
【００４６】
これにより、冷媒導入管９４及び下部支持部材５６に形成された吸込通路６０を経由して吸込ポート１６１から下シリンダ４０に低圧室側に吸入された低圧の冷媒ガスは、ローラ４８と図示しないベーンの動作により圧縮されて中間圧となり、下シリンダ４０の高圧室側より図示しない吐出ポートを経て吐出消音室６４内に吐出される。
【００４７】
吐出消音室６４に吐出された中間圧の冷媒ガスは、当該吐出消音室６４内に連通された冷媒導入管９２を通って、上部支持部材５４に形成された吸込通路５８を経由して吸込ポート１６０から上シリンダ３８の低圧室側に吸入される。
【００４８】
他方、上シリンダ３８内に吸入された中間圧の冷媒ガスは、ローラ４６とベーン図示しないの動作により２段目の圧縮が行われて高温高圧の冷媒ガスとなり、上シリンダ３８の高圧室側から図示しない吐出ポート内を通り上部支持部材５４に形成された吐出消音室６２に吐出される。
【００４９】
そして、吐出消音室６２に吐出された冷媒は、図示しない連通路を経由して密閉容器１２内に吐出された後、電動要素１４の隙間を通過して密閉容器１２内上側へと移動し、当該密閉容器１２上側に接続された冷媒吐出管９６からロータリコンプレッサ１０の外部に吐出される。尚、密閉容器１２内に吐出された冷媒を当該電動要素１４の隙間を通過させて密閉容器１２の上側に接続された冷媒吐出管９６からロータリコンプレッサ１０の外部に吐出させることで、当該電動要素１４の隙間を通過する過程で、冷媒ガス内に混入したオイルを冷媒ガスから分離させることができる。これにより、ロータリコンプレッサ１０の外部に吐出されるオイル量を極力低減することが可能となる。
【００５０】
以上詳述する如く、本発明のサービス用配管１００により、ロータリコンプレッサ１０の密閉容器１２内に直接冷媒及びオイルを封入することができるので、オイル封入時にロータリコンプレッサ１０外部にオイルが流入して回路に悪影響を及ぼす不都合を解消することができる。また、密閉容器１２内に確実に全てのオイルを封入することが可能となるので、ロータリコンプレッサ１０へのオイル封入量を最小限に抑えることができるようになる。
【００５１】
総じて、当該ロータリコンプレッサ１０を備えた冷媒サイクル装置１１０の信頼性及び性能の向上を図ることができるようになる。
【００５２】
尚、本実施例では、冷媒圧縮機として第１及び第２の回転圧縮要素３２、３４を備えた内部高圧型のロータリコンプレッサ１０を用いて説明したが、本発明の冷媒圧縮機ロータはこれに限らず、密閉容器内に駆動要素と圧縮要素を備え、圧縮要素にて冷媒を圧縮するコンプレッサであればどのような圧縮機にも本発明を適用することが可能である。また、実施例では回転軸を縦置き型とした縦型圧縮機を用いて説明したが、回転軸を横置き型とした横型圧縮機に適用できることは言うまでもない。
【００５３】
また、実施例ではサービス用配管１００を電動要素１４の上側となる容器本体１２Ａに設けるものとしたが、本発明のサービス用配管は本実施例の位置に限らず、駆動要素及び圧縮要素に干渉しない位置であれば構わない。
【００５４】
更に、ロータリコンプレッサの冷媒として二酸化炭素を用いるものとしたが、他の冷媒を使用しても本発明は有効である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施例のロータリコンプレッサの縦断側面図である。
【図２】図１のロータリコンプレッサを備えた冷媒サイクル装置の冷媒回路図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０  ロータリコンプレッサ
１２  密閉容器
１４  電動要素
１６  回転軸
１８  回転圧縮機構部
２０  ターミナル
２２  ステータ
２４  ロータ
２６  積層体
２８  ステータコイル
３０  積層体
３２  第１の回転圧縮要素
３４  第２の回転圧縮要素
３８  上シリンダ
４０  下シリンダ
５４  上部支持部材
５６  下部支持部材
５４Ａ、５６Ａ  軸受け
６２、６４  吐出消音室
６３  上部カバー
６８  下部カバー
８０  オイル溜め
８１  オイルポンプ
９２、９４  冷媒導入管
９６  冷媒吐出管
１００  サービス用配管
１１０  冷媒サイクル装置
１４０、１４１、１４２、１４３、１４４  スリーブ
【図１】
2007100513.tif 000003
【図２】
2007100513.tif 000004