(57)【要約】【課題】密閉型圧縮機において、吸入時の加熱の抑制だけでなく、圧縮途中の冷媒が吸入行程へと漏れることを同時に防いで、体積効率を高めること。【解決手段】密閉容器１外から圧縮機構部２に冷媒を導く吸入管１６を、外側管１６ａと内側管１６ｃと外側管と内側管の間の断熱層１６ｂからなる二重管にて形成し、且つ、圧縮機構部２の吸入室１７にオイル供給機構として高圧領域と吸入室１７を連通する経路５６を設けたものである。この構成によれば、吸入時に周囲の熱からの冷媒の加熱を抑制した状態で、吸入室１７にオイルを供給できることから、シールオイルとして作用するオイルを多く供給することで体積効率を高め、より高効率な圧縮機を提供することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に、圧縮機構部と、電動機部を備えた密閉型圧縮機であって、
前記圧縮機構部に冷媒を導く吸入管を設け、前記吸入管は外側管と内側管と前記外側管と前記内側管の間の断熱層からなる二重管にて形成さるととものに、
前記圧縮機構部に形成され前記吸入管からの冷媒が導かれる吸入室にオイルを供給する、オイル供給機構を設けたことを特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項２】
前記冷媒を高圧冷媒とし、前記吸入室へのオイル供給量を、吸入行程完了時の冷媒量に対して、２重量％以上２０重量％未満の割合とした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】
前記圧縮機構部は、鏡板から渦巻き状のラップが立ち上がる固定スクロールと旋回スクロールとを噛み合わせて双方間に圧縮室をするスクロール圧縮機構部とし、
前記旋回スクロールの背面には、高圧領域と、高圧と低圧の中間圧領域からなる背圧室が形成され、
前記オイル供給機構は前記高圧領域と前記吸入室とを連通する経路であることを特徴とする請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
【請求項４】
前記経路の吸入室側開口端を、前記旋回スクロールのラップ先端に設けたことを特徴とする請求項３に記載の密閉型圧縮機。
【請求項５】
前記経路は、前記吸入管の軸方向延長上の領域を避けて設けられることを特徴とする請求項３または４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、冷暖房空調装置や冷蔵庫等の冷却装置、あるいはヒートポンプ式の給湯装置等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、冷凍空調機や冷凍機に用いられる密閉型圧縮機としては、鏡板から渦巻きラップが立ち上がる固定スクロール及び旋回スクロールを噛み合わせて双方間に圧縮室を形成し、旋回スクロールを自転拘束機構による自転の拘束のもとに円軌道に沿って旋回させたとき、圧縮室が容積を変えながら移動することで吸入、圧縮、吐出を行うスクロール圧縮機が知られている。作動流体は旋回スクロールの旋回運動に伴い徐々に圧縮され、中心部に向かうに従い高圧状態となるため、旋回スクロールには固定スクロールから引き離される方向に離反力が働く。その結果、旋回スクロールと固定スクロールには隙間が生じるため、圧縮途中の漏れが発生し、性能悪化を引き起こしてしまう。この対策として、旋回スクロールの背面に設けた背圧室に高圧と低圧の中間圧力を印加させ、固定スクロールからの離反を防止する方法がある。背圧室に中間圧力を印加する方法としては、背圧室から固定スクロールの内部を通って吸入室へと連通する通路に、バルブを設けて背圧調整機構を構成し、背圧室の圧力が設定圧力より高くなるとバルブを開いて背圧室のオイルを吸入室に供給する構成がある。また、吸入室へと供給するオイル量を、吸入行程完了時に圧縮室に閉じ込められている冷媒量に対して、２重量％以上２０重量％未満の割合としている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この構成によれば、吸入室に供給されたオイルはシールオイルとして作用し、ラップ部の歯先面からの漏れと側壁からの漏れを低減することができる。また、吸入加熱による損失の増大を防ぐことが出来る。
【０００４】
また、冷媒を導入するように設けられた吸入管と、吸入管を周囲の熱から断熱する冷媒断熱手段を備え、その冷媒断熱手段を吸入管と、吸入管の外側を囲む外側管と、その間に設けられた環状の断熱層を含んだものがある（例えば、特許文献２参照）。この構成によれば、吸入時に冷媒が加熱されることを抑制し、体積効率の低下を抑制して高効率の圧縮機を提供できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４１８８１４２号公報
【特許文献２】特開２００８−１６９８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術では、吸入室へと供給するオイル量は、少なくするとシールオイルが不足して漏れが増大し、多すぎると吸入時に冷媒が加熱されて体積効率が低下する。従って、吸入室へと供給するオイル量を、吸入行程完了時に圧縮室に閉じ込められている冷媒量に対して、２重量％以上２０重量％未満の割合で供給する必要がある。そのため、圧縮機の更なる高効率化を達成するためには、ラップ部の歯先面の隙間や側壁の隙間を縮小する必要があり、特に高負荷運転時においてカジリや異常磨耗を招いていた。
【０００７】
また、吸入時に冷媒が加熱されることを抑制することを目的として、吸入管を周囲の熱から断熱する冷媒断熱手段を備え、その冷媒断熱手段を吸入管と、吸入管の外側を囲む外
側管と、その間に設けられた環状の断熱層を含んだものとして、体積効率の低下を抑制する構成について示されているが、圧縮途中の漏れの抑制に関しては何ら開示されておらず、改善の余地がある。体積効率を高めるためには、吸入時の加熱の抑制だけでは不十分であり、圧縮途中の冷媒が吸入行程へと漏れることを同時に防ぐ必要がある。
【０００８】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、吸入時の加熱を抑制しながら、圧縮室へ適切な量のオイルを供給することで、高効率なスクロール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】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、密閉容器内に、圧縮機構部と、電動機部を備え、密閉容器外から圧縮機構部に冷媒を導く吸入管を、外側管と内側管と外側管と内側管の間の断熱層からなる二重管にて形成し、且つ、圧縮機構部の吸入室にオイル供給機構を設けたものである。この構成によれば、吸入時に周囲の熱からの冷媒の加熱を抑制した状態で、吸入室にオイルを供給できることから、シールオイルとして作用するオイルを多く供給することで体積効率を高め、より高効率な圧縮機を提供することを目的とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のスクロール圧縮機は、吸入時の加熱を抑制しながら、圧縮室へ適切な量のオイルを供給できるので、高効率なスクロール圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態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における密閉型圧縮機の圧縮機構部の要部拡大断面図
【図３】本発明の実施の形態におけるスクロール圧縮機の経路の要部拡大図
【図４】本発明の実施の形態における吸入管と経路の開口端の位置関係と冷媒の流れ図
【図５】（ａ）〜（ｃ）本発明の実施の形態におけるオイル供給量と体積効率の関係を従来例と比較した図
【図６】吸入室へのオイル供給量と成績係数の関係を示す図（特許第４１８８１４２号）
【発明を実施するための形態】
【００１２】
第１の発明は、密閉容器内に、圧縮機構部と、電動機部を備えた密閉型圧縮機であって、
前記圧縮機構部に冷媒を導く吸入管を設け、前記吸入管は外側管と内側管と前記外側管と前記内側管の間の断熱層からなる二重管にて形成さるととものに、
前記圧縮機構部に形成され前記吸入管からの冷媒が導かれる吸入室にオイルを供給する、オイル供給機構を設けたものである。この構成によれば、吸入時に周囲の熱からの冷媒の加熱を抑制した状態で、吸入室にオイルを供給できることから、シールオイルとして作用するオイルを多く供給することで体積効率を高め、より高効率な圧縮機を提供することができる。
【００１３】
第２の発明は、特に、第１の発明の、冷媒を高圧冷媒とし、吸入室へのオイル供給量を、吸入行程完了時の冷媒量に対して、２重量％以上２０重量％未満の割合としたものである。この構成によれば、特に高圧冷媒として二酸化炭素を用いた場合には、ＨＦＣ系冷媒と比べて、圧縮途中の差圧が大きく、周囲の熱からの冷媒の加熱も大きいので、シールオイルとして作用するオイルを多く供給することで体積効率を高め、より高効率な圧縮機を提供することができる。
【００１４】
第３の発明は、特に、第１〜２の発明の、圧縮機構部を、鏡板から渦巻き状のラップが立ち上がる固定スクロールと旋回スクロールとを噛み合わせて双方間に圧縮室をするスクロール圧縮機構部とし、旋回スクロールの背面には、高圧領域と、高圧と低圧の中間圧領域からなる背圧室が形成されるとともに、オイル供給機構は高圧領域と吸入室とを連通する経路であるとしたものである。この構成によれば、スクロール圧縮機構部の特徴である、低騒音・低振動を実現しながら、シールオイルとして作用するオイルを多く供給することで体積効率を高め、より高効率な圧縮機を提供することができる。
【００１５】
第４の発明は、特に、第３の発明の、経路の吸入室側開口端を、旋回スクロールのラップ先端に設けたものである。この構成によれば、旋回スクロールのラップの外周側及び内周側に形成される圧縮室の両方にオイルを供給することが出来るので、シールオイルとして作用効果を高め、より高効率な圧縮機を提供することができる。
【００１６】
第５の発明は、特に、第３〜４の発明の経路は、吸入管の軸方向延長上の領域を避けて設けられるとしたものである。この構成によれば、冷媒は吸入管を通って圧縮機構部へと流入する際に、大きく流れを変えて圧縮室へと流入するが、吸入管の軸方向延長上の領域以外にオイルを供給する経路を設けることによって、オイルによる冷媒の加熱を最小限に抑えることができるので、より高効率な圧縮機を提供することができる。
【００１７】
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。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態における密閉型圧縮機の縦断面図、図２は図１の圧縮機構部の要部拡大断面図である。以下、密閉型圧縮機について、その動作、作用を説明する。
【００１９】
図１、図２に示すように、本発明の密閉型圧縮機は、圧縮機構部２にスクロール圧縮機構部を採用している。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を構成している。また、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拘束機構１４を設けて、クランク軸４の上端にある偏心軸部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を円軌道運動させている。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外に通じた吸入管１６及び固定スクロール１２の外周部の吸入室１７から冷媒ガスを吸入して圧縮していく。そして、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。
【００２０】
ここで、吸入管１６は、外側管１６ａと内側管１６ｃと外側管と内側管の間の断熱層１６ｂからなる二重管にて形成している。
【００２１】
また旋回スクロール１３の背面１３ｅには、高圧領域３０と、高圧と低圧の中間圧に設定された背圧室２９が形成されている。この背面１３ｅの圧力付加により旋回スクロール１３は固定スクロール１２に安定的に押しつけられ、漏れを低減するとともに安定して円軌道運動を行うことができる。
【００２２】
クランク軸４の下端にはポンプ２５が設けられ、圧縮機運転中は、スクロール圧縮機と同時に駆動される。これによりポンプ２５は密閉容器１の底部に設けられたオイル溜め２
０にあるオイル６を吸い上げて、オイルフィルタ等で異物を除去した後、クランク軸４内を通縦しているオイル供給穴２６を通じて圧縮機構２に供給する。このときの供給圧は、スクロール圧縮機の吐出圧力とほぼ同等であり、旋回スクロール１３に対する背圧源ともなる。これにより、旋回スクロール１３は固定スクロール１２から離れたり片当たりしたりするようなことはなく、所定の圧縮機能を安定して発揮する。
【００２３】
このように供給されたオイル６の一部は、供給圧や自重によって、偏心軸部４ａと旋回スクロール１３との嵌合部、クランク軸４と主軸受部材１１との間の軸受部６６に進入してそれぞれの部分を潤滑した後落下し、オイル溜め２０へ戻る。
【００２４】
また、旋回スクロール１３には、高圧領域３０に一開口端５６ａ、旋回スクロール１３のラップ先端１３ｃに他方の開口端５６ｂを有する経路５６が形成されている。他方の開口端５６ｂは吸入室１７に連続的に開口しており、高圧領域３０から吸入室１７へとオイル６が供給される。供給されたオイル６は、旋回スクロール１３のラップ外側に形成される外側圧縮室１５ａとラップ内側に形成される内側圧縮室１５ｂの両方に、ほぼ均等に冷媒ガスと一緒に吸入される。
【００２５】
図３に本発明の実施の形態における、経路５６の要部拡大図を示す。固定スクロール１２に旋回スクロール１３を噛み合わせた状態の圧縮機構部２の横断面図と、旋回スクロールのラップに沿った方向での断面図を示している。
本実施の形態においては、経路５６の一部の通路断面積を小さくすることによって絞り部５６ｃを設けている。また、旋回スクロール１３のラップ先端１３ｃの開口端５６ｂから、吸入室１７へとつながる隙間で形成される絞り部５６ｄを設けている。これらの絞り部分５６ｃ、５６ｄによって、吸入室１７へのオイル６の供給量をコントロールすることができる。
【００２６】
また、吸入管１６の軸方向延長上の領域からずらした位置に経路５６の開口端５６ｂを設けている。
【００２７】
図４に本実施の形態における吸入管１６と経路５６の開口端５６ｂの位置関係と冷媒の流れについて示す。冷媒は吸入管１６を通って圧縮機構部２へと流入する際に、吸入室１７において大きく流れを変えて圧縮室１５へと流入するが、本発明の実施の形態では、吸入管１６の軸方向延長上の領域以外にオイル６を供給する経路５６の開口端５６ｂを設けることによって、オイル６と冷媒の攪拌による冷媒の加熱促進を最小限に抑えることができる。
【００２８】
図６に、冷媒として高圧冷媒（ここでは二酸化炭素）を用いた場合の、吸入室１７へのオイル６の供給量と成績係数の関係を示す（特許第４１８８１４２号参照）。図６に示されているように、２重量％以上２０重量％未満の割合でオイル６を冷媒ガスに供給することによって性能を最大化できることを示している。図６のように性能にピーク値が存在する理由としては、オイル６の供給量の増加に対して、オイル６が持つ熱によって冷媒が加熱されるので体積効率が低下する効果と、反対に、シール作用によって圧縮途中の漏れを抑制して体積効率が向上する効果があるために、それぞれの効果の掛け合わせによって、性能を最大化できる。
【００２９】
ここで本実施の形態におけるオイル供給量と体積効率の関係を従来例と比較したものを図５に示す。図５中において、破線は従来例、実線は本実施の形態での例を示している。従来例についてはオイル供給する経路５６を持つ圧縮機を指し、本発明の実施の形態については、オイルを供給する経路５６と吸入管１６を二重管で構成した場合を指す。
【００３０】
従来例においては、オイル６の供給量の増加に対して、オイル６が持つ熱によって冷媒が加熱されるので体積効率が低下する効果（図（ａ）破線）と、反対に、シール作用によって圧縮途中の漏れを抑制して体積効率が向上する効果（図（ｂ）破線）があるために、それぞれの効果の掛け合わせによって、性能を最大化（図（ｃ）破線）できる。一方、本発明の実施の形態においては、吸入管１６を二重管で構成しているために、冷媒の加熱によって体積効率が低下する効果が従来例よりも小さい（図（ａ）実線）。一方、シール作用によって圧縮途中の漏れを抑制して体積効率が向上する効果（図（ｂ）実線）は、従来例と同じであるために、それぞれの効果の掛け合わせによって決まる性能は、従来例よりも高く、より高効率な圧縮機を提供できる（図（ｃ）実線）。
【００３１】
なお、本発明の実施の形態において、圧縮機構部２をスクロール圧縮機構部としたが、ロータリ圧縮機、レシプロ圧縮機等のその他圧縮機に対しても同様に適応することが可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、密閉容器内に、圧縮機構部と、電動機部を備え、密閉容器外から圧縮機構部に冷媒を導く吸入管を、外側管と内側管と外側管と内側管の間の断熱層からなる二重管にて形成し、且つ、圧縮機構部の吸入室にオイル供給機構を設けたものである。この構成によれば、吸入時に周囲の熱からの冷媒の加熱を抑制した状態で、吸入室にオイルを供給できることから、シールオイルとして作用するオイルを多く供給することで体積効率を高め、より高効率な圧縮機を提供することができる。よって、作動流体を冷媒と限ることなく、空気、ヘリウムを作動流体とする密閉型圧縮機や、膨張機も含む流体機械の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００３３】
１２  固定スクロール
１２ｂ  ラップ溝
１２ｃ  ラップ溝底面
１３  旋回スクロール
１３ｃ  ラップ先端
１３ｅ  背面
１４  自転拘束機構
１５  圧縮室
１５ａ  旋回スクロールのラップ外側圧縮室
１５ｂ  旋回スクロールのラップ内側圧縮室
１６  吸入管
１６ａ  外側管
１６ｂ  断熱層
１６ｃ  内側管
１７  吸入室
２９  背圧室
３０  高圧領域
５６  経路
５６ａ  開口端（高圧領域側）
５６ｂ  開口端（吸入室側）
５６ｃ  絞り部（断面積縮小による）
５６ｄ  絞り部（隙間による）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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