(57)【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、
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、この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、この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たことを特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項２】
外部吐出口は密閉容器の固定子上部室に設けられている請求項１に記載の密閉型圧縮機。
【請求項３】
外部吐出口は密閉容器の圧縮機構上部室に設けられ、この圧縮機構上部室と前記固定子上部室とを連通させるように圧縮機構または圧縮機構と密閉容器との間に圧縮機構上昇連通路が設けられている請求項１に記載の密閉型圧縮機。
【請求項４】
回転子通路の断面積よりも固定子通路の断面積の方が大きい請求項１〜３のいずれか１項に記載の密閉型圧縮機。
【請求項５】
回転子通路に回転子の外周に開口する１つまたはそれ以上の外向きの分岐穴を設けてある請求項１〜４のいずれか１項に記載の密閉型圧縮機。
【請求項６】
圧縮機構上昇連通路と固定子通路との軸線は互いに位置ずれしている請求項３に記載の密閉型圧縮機。
【請求項７】
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、
圧縮機構から吐出されるガスが、圧縮機構上部の容器内吐出室、この容器内吐出室と圧縮機構の下部を連通させる圧縮機構連通路、この圧縮機構連通路から回転子上部室まで続くように通路カバーで囲われた連絡路、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たことを特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項８】
容器内吐出室は、圧縮機構の上部吐出口を覆うように設けられたマフラーが形成している請求項７に記載の密閉型圧縮機。
【請求項９】
通路カバーは、圧縮機構側から回転子上端の外周に設けられているバランスウエイト内側まで延びている請求項７、８のいずれか１項に記載の密閉型圧縮機。
【請求項１０】
通路カバーは、圧縮機構側から回転子上端に設けられているバランスウエイトの外側まで延びている請求項７、８のいずれか１項に記載の密閉型圧縮機。
【請求項１１】
通路カバーは、クランク軸の軸受部材の外まわりに設けた環状の軸受カバーである請求項７〜１０のいずれか１項に記載の密閉型圧縮機。
【請求項１２】
軸受カバーは軸受部材との間に圧縮機構連通路の一部を形成している請求項１１に記載の密閉型圧縮機。
【請求項１３】
通路カバーは、その下端部が固定子とほぼ接するか、あるいは固定子または回転子と近接して、連絡路から固定子通路に流れるガスが途中で外部に流出するのを抑制するシール部を構成している請求項７〜１２のいずれか１項に記載の密閉型圧縮機。
【請求項１４】
通路カバーは、バランスウエイトが形成している請求項７に記載の密閉型圧縮機。
【請求項１５】
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、
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、この容器内吐出室と圧縮機構の下部を連通させる圧縮機構連通路、この圧縮機構連通路から回転子上部室まで続くように通路カバーで囲われた連絡路、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、回転子下部室に固定子通路からの吐出ガスを衝突させるオイル分離板を設けたことを特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項１６】
分離板と回転子の下端との間の空間の円周上の少なくとも一部が側方へ開口している請求項１５に記載の密閉型圧縮機。
【請求項１７】
分離板はクランク軸との間に通路隙間を形成している請求項１６に記載の密閉型圧縮機。
【請求項１８】
通路隙間は回転子通路よりも内側にある請求項１７に記載の密閉型圧縮機。
【請求項１９】
前記連絡路内に圧縮機構およびその軸受部からのオイル排出路が開口している請求項１〜１８のいずれか１項に記載の密閉型圧縮機。
【請求項２０】
オイル排出路は、前記圧縮機構連通路とは反対の側に設けられている請求項１９に記載の密閉型圧縮機。
【請求項２１】
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た密閉型圧縮機の気液分離吐出方法であって、
圧縮機構から密閉容器内へ吐出されるガスおよび圧縮機構およびその軸受部への供給後のオイルを圧縮機構の上部の容器内吐出室、この容器内吐出室と圧縮機構の下部を連通させる圧縮機構連通路、この圧縮機構連通路から回転子上部室まで続くように通路カバーで囲われた連絡路にてほぼ拘束して回転子上部室から回転子通路に通して回転子下部室に導くことにより回転子の回転による強制旋回に供して気液の遠心分離を行ない、遠心分離により外側に向かうオイルは固定子の内周に付着して伝い落ち下部のオイル溜めへ滴下させる一方、オイルと分離された冷媒は電動機下部室から固定子または固定子と密閉容器との間の固定子通路に通して前記容器内吐出室、圧縮機構連通路、連絡路がなす拘束域外回りの固定子上部室に導き、密閉容器の固定子上部室の位置以上の部分から密閉容器外に吐出させて、オイルと気液分離した冷媒ガスを吐出することを特徴とする密閉型圧縮機の気液分離吐出方法。
【請求項２２】
回転子通路を通るオイルにつき、回転子通路から回転子外周に開口する外向きの分岐穴による遠心排出を図る請求項２１に記載の密閉型圧縮機の気液分離吐出方法。
【請求項２３】
回転子通路から回転子下部室に吐出される冷媒ガスを分離板に衝突させて衝突分離を図る請求項２１、２２のいずれか１項に記載の密閉型圧縮機の気液分離吐出方法。
【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、本実施の形態に係る密閉型のスクロール圧縮機を示す図１を参照して、密閉容器１内に圧縮機構２、この圧縮機構２の下方に設けた圧縮機構２を駆動するための電動機３と、この電動機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内の下部に設けたオイル溜め５のオイル６をクランク軸４を通じてクランク軸４の軸受部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、前記軸受部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、特開平７−１８９９６３号公報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】
【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。冷媒ガスの流れによる衝突分離や遠心分離を図る従来の方式は、圧縮機構や電動機の固定子に設ける冷媒通路の設け方によって冷媒ガスの流れを規制して各部との衝突や回転子やバランスウエイトの回転を利用した旋回流が生じるようにするものであるが、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、冷媒がその流路や流れの乱れによってオイルと再三接触して随伴させやすかったりして、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。
【０００６】
また、上記公報に開示のものは、圧縮機構やその軸受部に供給した後のオイルを集めて取扱うのでオイルが凝集し、電動機に向け流下ないしは滴下し、滴下する場合でもそのオイル滴は大きく、圧縮機構から電動機側に吐出されてくる冷媒ガスに乗じにくく随伴されにくい。しかし、滴下するオイルは電動機の固定子上部のコイル部など複雑な隙間や構造を持った部分に流下ないしは滴下して固定子下部の複雑な隙間や構造を持ったコイル部などへと伝い落ちて電動機下部のオイル溜めに至るので、せっかく独自に取扱われながら冷媒との接触域が長い上に、複雑な隙間および構造を持った固定子上下のコイル部を伝い落ちながらの冷媒ガスとの接触で、伝い落ちるオイルの一部は冷媒ガスにより分散されてその流れに乗じてしまい随伴されるので、やはり、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およびその気液分離吐出方法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、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、
上記の目的を達成するために、第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、この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、この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たことを特徴としている。
【０００９】
このような構成では、先ず、圧縮機構の上部の容器内吐出室と、この容器内吐出室と圧縮機構の下部を連通させる圧縮機構連通路とが、圧縮機構およびその軸受部の外回りに位置して、圧縮機構から吐出されるガスを一括して圧縮機構下部の連絡路に吐出させ、連絡路が吐出されてきたガスを回転子上部室に導いて回転子の回転子通路内を通り回転子下部室へ回転子の回転を受けた強い旋回流を持って吐出させる。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、前記強い旋回流によって気液分離を行ないオイルを外方へ追いやって電動機の固定子の内周に付着させてオイル溜めに近いところでガスから分離し、ガスに乗じる機会がほとんどなく伝い落ちて直ぐ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。
【００１０】
また、回転子通路を通るガスに随伴しているオイルは回転子の回転による遠心力で回転子通路の外側面に押し付けられてミスト状態から凝集しオイル滴に成長するので、前記遠心分離による気液分離効率をより高めるし、遠心分離されるオイル滴は固定子の内周に押し付けられて凝集しさらに大きく成長して下方のオイル溜めに滴下するので、気液分離後のオイルがオイル溜めに滴下するのに、回転子下部室から電動機下部室に至って後、上向きにユーターンして固定子通路に向かうガスの流れに乗じにくい上、前記ユーターンするガスの流れはユーターン時の遠心力により、随伴しているあるいは随伴しようとするオイルをその重力も手伝って下のオイル溜めに向け振り落としまた弾き飛ばす作用をするので、前記遠心分離した、およびまだガス中に残っているオイルの回収率を高めることができる。
【００１１】
さらに、以上のようにしてオイルを分離されたガスは固定子通路を通って前記軸受まわりにある連絡路のさらに外まわりの固定子上部室に達して、密閉容器の固定子上部室以上の位置にある吐出口から吐出するようになるので、オイルやオイルを随伴しているガス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外に吐出することができる。
【００１２】
さらに、また、圧縮機構から吐出されたガスは回転子通路および固定子通路を通るので、電動機を効率よく冷却することができる。
【００１３】
外部吐出口は密閉容器の固定子上部室に設けられてもよいが、外部吐出口が密閉容器の圧縮機構の上の容器外向け吐出室に設けられ、この容器外向け吐出室と前記固定子上部室とを連通させるように圧縮機構または圧縮機構と密閉容器との間に圧縮機構上昇連通路が設けられていると、ガスが固定子上部室から圧縮機構上昇連通路に入る際に圧縮機構部との間での衝突により、ガス中になお残存していることのあるオイルをさらに分離することができるので、オイルの分離効果が一層向上する。
【００１４】
回転子通路の断面積よりも固定子通路の断面積の方が大きい構成では、遠心分離後密閉容器の上部へ吹き上げるガスの流速を低下させるので、オイルを随伴させる勢力を弱めて残留オイルや新たなオイルを吹き上げにくくし、オイルの分離効果を高めることができる。
【００１６】
回転子通路に回転子の外周に開口する１つまたはそれ以上の外向きの分岐穴を設けた構成では、回転子の回転による遠心力で回転子通路の外側に押し付けられるオイルが前記分岐穴を通じ固定子外周に遠心排出されてガスからいち早く分離され固定子の内周に大きなオイル滴とし付着して伝い落ちるようになり、ガスが回転子通路から回転子下部室に吐出されて遠心分離されるのと併せ、オイルの分離効果を高めることができる。
【００１７】
室外吐出室と固定子上部室とを連通させる圧縮機構上昇連通路と固定子連通路との軸線が互いにずれている構成では、固定子通路から固定子上部室に吐出されたガスが圧縮機構上昇通路に入るときの圧縮機構部との衝突を逃げなく強く行なわせるので、オイル分離効果を高めることができる。
【００１８】
第２の密閉型圧縮機は、圧縮機構から吐出されるガスが、圧縮機構上部の容器内吐出室、この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、この圧縮機構連通路から回転子上部室まで続くように通路カバーで囲われた連絡路、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たことを特徴としている。
【００１９】
このような構成では、圧縮機構から吐出されるガスを一括して圧縮機構下部の連絡路に吐出させ、連絡路が吐出されてきたガスを電動機の回転子上部室に導いて回転子の回転子通路内を通り回転子下部室へ回転子の回転を受けた強い旋回流を持って吐出させるのに、連絡路を通路カバーが形成して内外を仕切るので、第１の密閉型圧縮機に比して、圧縮機構からのガスを回転子上部空間に案内して回転子通路に入るように拘束しやすく、前記回転子の回転と旋回流とによるオイル分離を回避するガスの流れをなくしてオイル分離効果を高めることができるし、遠心分離後固定子上部空間に吹き上げ密閉容器外に吐出されるガスがオイル分離前のガスや連絡路内側に位置する軸受部からのオイルと接触するのを防止して新たにオイルが混入しないようにして吐出するガスのオイル分離効果を高めることができる。
【００２０】
容器内吐出室が、圧縮機構の上部吐出口を覆うように設けられたマフラーにて形成されている構成では、圧縮機構上部室を利用した消音作用が得られるのに併せ、遠心分離後に固定子上部室に吹き上げたガスを圧縮機構部に衝突させてオイルを分離し圧縮機構上昇通路を通じて圧縮機構上部室に導き密閉容器外に吐出する場合、このオイル分離後密閉容器外に吐出するガスが圧縮機構から吐出されるオイル分離前のガスと接触するのを防止してオイル分離効果を高めることができる。
【００２１】
通路カバーが、圧縮機構側から回転子上端の外周に設けられているバランスウエイト内側まで延びている構成、および、圧縮機構側から回転子上端に設けられているバランスウエイトの外側まで延びている構成では、圧縮機構から吐出されるガスを回転子通路にまで導く拘束性が増大し、その分オイル分離効果を高めることができる。
【００２２】
通路カバーが、クランク軸の軸受部材の外まわりに設けた環状の軸受カバーであると、圧縮機構部およびその軸受部に供給されたオイルを通路カバーが形成する連絡路内に集めて吐出ガスとともに前記遠心分離に供されるように拘束することができ、かつ、遠心分離後に固定子上部室に吹き上げて密閉容器外に吐出されるガスが軸受部からのオイルやオイルを随伴している遠心分離前のガスと接触して新たにオイルを随伴するようなことを回避し、オイル分離効果を高めることができる。
【００２３】
軸受カバーが軸受部材との間に圧縮機構連通路の一部を形成している構成では、圧縮機構から吐出され圧縮機構連通路を通じて圧縮機構下部に至ったガスを回転子上部空間に対応する密閉容器中央部の連絡路に導くのに軸受部材の外面を利用して通路を形成しやすい。
【００２４】
通路カバーが、その下端部が固定子とほぼ接するか、あるいは固定子または回転子と近接して、連絡路から回転子通路に流れるガスが途中で外部に流出するのを抑制するシール部を構成した構成では、ガスおよびオイルを遠心分離に供する拘束性をさらに高めてオイルの分離効果を高めることができる。
【００２５】
通路カバーは、バランスウエイトが形成するようにもできる。
【００２６】
第３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、この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、この圧縮機構連通路から回転子上部室まで続くように通路カバーで囲われた連絡路、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、回転子下部室に固定子通路からの吐出ガスを衝突させるオイル分離板を設けたことを特徴としている。
【００２７】
このような構成では、回転子通路から回転子下部室に吐出された直後のガスを分離板に強く衝突させて、随伴しているオイルをよく分離し、またオイルのミストを液滴化しかつ成長させて直ぐ旋回による遠心分離に供することにより、また、分離板が回転子下部室に吐出されたガスの旋回領域を扁平に狭めて旋回速度を上げ遠心分離作用を高めることにより、第１、第２の密閉型圧縮機に比し、オイルの分離効果を高めることができる。
【００２８】
分離板と回転子の下端との間の空間の円周上の少なくとも一部が側方へ開口していれば遠心分離ができ、バランスウエイトによって部分的に塞がれるようなことがあってもよい。
【００２９】
分離板がクランク軸との間に通路隙間を形成している構成では、オイルと遠心分離されるガスをオイルの遠心分離方向とほぼ直角の中央部にある通路隙間を通じて電動機下部室に吐出することを促進し、遠心分離されるオイルが電動機下部室に吐出するガスに随伴するのを防止しやすくなるのでオイルの分離効果を高めることができる。
【００３０】
通路隙間が回転子通路よりも内側にある構成では、通路隙間が回転子通路から回転子下部室に吐出されたガスが分離板との衝突を回避するバイパスとなるのを防止して、オイルの分離板による衝突分離効果が低下しないようにすることができる。
【００３１】
前記連絡路内に圧縮機構およびその軸受部からのオイル排出路が開口している構成では、圧縮機構部およびその軸受部に供した後のオイルが連絡路外に流れてオイル分離後に密閉容器外に吐出されるガスと接触するのを防止しやすいので、オイルの分離効果を高めることができる。
【００３２】
オイル排出路が、前記圧縮機構連通路とは反対の側に設けられている構成では、連絡路に流下し、または滴下するオイルが圧縮機構連通路から圧縮機構下部に吐出し連絡路に流れるガスによって飛散され、ミスト化するのを防止して、ガスと合わせて取扱いながらガスとの分離効率を高められる。
【００３３】
上記第１〜第３の密閉型圧縮機における作用は、以下のような密閉型圧縮機の気液分離吐出方法の発明としても実現することができる。その密閉型圧縮機の気液分離吐出方法は、圧縮機構から密閉容器内へ吐出されるガスおよび圧縮機構およびその軸受部への供給後のオイルを圧縮機構の上部の容器内吐出室、この容器内吐出室と圧縮機構の下部を連通させる圧縮機構連通路、この圧縮機構連通路から回転子上部室まで続くように通路カバーで囲われた連絡路にてほぼ拘束して回転子上部室から回転子通路に通して回転子下部室に導くことにより回転子の回転による強制旋回に供して気液の遠心分離を行ない、遠心分離により外側に向かうオイルは固定子の内周に付着し伝い落ちるようにして直ぐ下のオイル溜めに滴下させる一方、オイルと分離された冷媒は電動機下部室から固定子または固定子と密閉容器との間の固定子通路に通して前記容器内吐出室、圧縮機構連通路、連絡路がなす拘束域外回りの固定子上部室に導き、密閉容器の固定子上部室の位置以上の部分から密閉容器外に吐出させて、オイルと気液分離した冷媒ガスを吐出することを特徴としている。
【００３４】
この場合も、回転子通路を通るオイルにつき、回転子通路から回転子外周に向け分岐した分岐穴による遠心排出を図ることができるし、回転子通路から回転子下部室に吐出される冷媒ガスを分離板に衝突させて衝突分離を図ることもできる。
【００３５】
本発明のそれ以上の目的及び特徴は、以下の詳細な説明及び図面によって明らかになる。本発明の各特徴は、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。
【００３６】
【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を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
【００３７】
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を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。
【００３８】
本実施の形態の密閉型圧縮機は図１〜図３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。
【００３９】
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部材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と副軸受部材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。
【００４０】
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。
【００４１】
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、上記主軸受部材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。
【００４２】
図１〜図３に示す各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、この容器内吐出室３１と圧縮機構２の下部を連通させる圧縮機構連通路３２、この圧縮機構連通路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、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を通って前記連絡路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容器内ガス通路Ａを設けてある。
【００４３】
このような容器内ガス通路Ａの容器内吐出室３１と、圧縮機構連通路３２とは、圧縮機構２およびその軸受部６６の外回りに位置して、圧縮機構２から吐出される冷媒ガス２７を一括して圧縮機構２の下部の連絡路３４に吐出させる。続いて連絡路３４は吐出されてきた冷媒ガス２７を回転子上部室３３に導いて回転子３ｂおよびバランスウエイト２３の回転による影響で緩く旋回する状態で回転子通路３６内に進入させて下方に通りぬけ回転子下部室３５へ回転子３ｂの回転を受けた強い旋回流Ｂを持って吐出させる。
【００４４】
このように圧縮機構２から吐出された冷媒ガス２７を拘束して取扱うことにより、圧縮機構２から吐出された冷媒ガス２７が圧縮機構２内や軸受部６６まわりを経る間にそれらに供給されていたオイル６と接触してそれを随伴していても、前記強い旋回流Ｂによって気液分離を行ないオイル６を外方へ追いやって固定子３ａの内周に付着させてオイル溜め２０に近いところで冷媒ガス２７から実線矢印で示すように効果的に分離し、以降分離したオイル６は伝い落ちながら直ぐ下のオイル溜めに滴下して、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。
【００４５】
また、回転子通路３６を通る冷媒ガス２７に随伴しているオイル６は回転子３ｂの回転による遠心力で回転子通路３６の外側面に押し付けられてミスト状態から凝集しオイル滴に成長するので、前記遠心分離による気液分離効率をより高めるし、遠心分離されるオイル滴は固定子３ａの内周に押し付けられて凝集しさらに大きく成長して下方のオイル溜め２０に滴下するので、気液分離後のオイル６がオイル溜め２０に滴下するのに、回転子下部室３５から電動機下部室４１に至って後、上向きにユーターンして固定子通路３７に向かう冷媒ガス２７の流れＣに乗じにくい上、前記ユーターンする冷媒ガス２７の流れＣはユーターン時の遠心力により、随伴しているあるいは随伴しようとするオイル６をその重力も手伝って下のオイル溜め２０に向け振り落とし、また弾き飛ばす作用をするので、前記遠心分離した、また冷媒ガス２７中になお残っているオイル６の回収率を高めることができる。
【００４６】
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を通って前記軸受部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。しかも、圧縮機構２から吐出された冷媒ガス２７は回転子通路３６および固定子通路３７を通るので、電動機３を効率よく冷却することができる。
【００４７】
外部吐出パイプ３９は密閉容器１の固定子上部室３８に設けられてもよいが、外部吐出パイプ３９を図示するように密閉容器１の圧縮機構２の上の圧縮機構上部室４２に設け、この圧縮機構上部室４２と前記固定子上部室３８とを連通させるように圧縮機構２または圧縮機構２と密閉容器１との間に圧縮機構上昇連通路４３を設けていることにより、冷媒ガス２７が固定子上部室３８から圧縮機構上昇連通路４３に入る際に圧縮機構２部との間での衝突により、冷媒ガス２７中になお残存しているオイル６をさらに分離することができるので、オイル６の分離効果が一層向上する。
【００４８】
また、回転子通路３６の総断面積よりも固定子通路３７の総断面積の方が大きくなるようにしてある。これにより、遠心分離後に固定子上部室３８へ吹き上げる冷媒ガス２７の流速を低下させるので、オイル６を随伴させる勢力を弱めて残留しておりあるいは新たに接触するオイル６を吹き上げにくくし、オイル６の分離効果を高めることができる。
【００４９】
さらに、圧縮機構上昇連通路４３と固定子通路３７との軸線が互いにずれるようにしている。これにより、固定子通路３７から固定子上部室３８に吐出された冷媒ガス２７が圧縮機構上昇連通路４３に入るときの圧縮機構２部との衝突を逃げなく強く行なわせるので、オイル分離効果を高めることができる。このため、軸線の位置ずれは大きいほどよく、図示はしていないが円周方向に位置ずれさせるとずれ量を大きく設定することができる。
【００５０】
容器内吐出室３１は図示するように、圧縮機構２の上部吐出口１８を覆うように設けられたマフラー５０にて形成している。これにより、圧縮機構上部室４２を利用した消音作用が得られるのに併せ、遠心分離後に固定子上部室３８に吹き上げた冷媒ガス２７を圧縮機構２部に衝突させてオイル６をさらに分離し圧縮機構上昇連通路４３を通じて圧縮機構上部室４２に導き密閉容器１外に吐出する上記構造において、このオイル分離後に密閉容器１外に吐出する冷媒ガス２７が圧縮機構上部室４２内で圧縮機構２から吐出されるオイル分離前の冷媒ガス２７と接触するのを防止してオイル分離効果を高めることができる。
【００５１】
前記連絡路３４は冷媒ガス２７の流路を決められれば開放型でもよいが、本実施の形態では図に示すように通路カバー５１で囲って形成してある。これにより、連絡路３４が圧縮機構２の下部に吐出された冷媒ガス２７を確実に拘束して回転子通路３６に導きやすくなるので、吐出冷媒ガス２７の上記拘束による気液分離の確率が高くなりオイルの分離効果が高くなる。また、通路カバー５１は連絡路３４の内外を仕切っていて、オイルを分離され固定子上部室３８に吐出されてくる冷媒ガス２７がオイル分離前の冷媒ガス２７と接触したり軸受部６６から流下してくるオイル６と接触したりするのを防止するので、密閉容器１外に吐出されるまでに新たにオイル６を随伴させるようなことをなくしてオイル分離効果を高めることができる。冷媒ガス２７の連絡路３４による拘束は連絡路３４が圧縮機構連通路３２から回転子通路３６に続くようにするのが好適である。
【００５２】
この意味で、通路カバー５１が図１に示す場合のように、その下端部が固定子３ａとほぼ接するか、あるいは固定子３ａまたは回転子３ｂと近接して、連絡路３４から回転子通路３６に流れる冷媒ガス２７が途中で外部に流出するのを抑制するシール部を構成することにより、冷媒ガス２７およびオイル６を遠心分離に供する拘束性をさらに高めてオイル６の分離効果を高めることができる。
【００５３】
通路カバー５１が、図２に示すように圧縮機構２側から回転子３ｂの上端の外周に設けられているバランスウエイト２３の内側まで延びている構成、および、図３に示すように圧縮機構２側からバランスウエイト２３の外側まで延びていることによっても、圧縮機構２から吐出される冷媒ガスを回転子通路３６にまで導く拘束性が増大し、その分オイル分離効果を高めることができる。
【００５４】
特に、通路カバー５１は主軸受部材１１の外まわりに設けた環状の軸受カバーとしてあり、圧縮機構２部およびその軸受部６６に供給されたオイル６を通路カバー５１が形成する連絡路３４内に集めて冷媒ガス２７とともに前記遠心分離に供されるように拘束することができ、かつ、遠心分離後に固定子上部室３８に吹き上げて密閉容器１外に吐出される冷媒ガス２７がオイル６を随伴している遠心分離前の冷媒ガス２７と接触して新たにオイル６を随伴するようなことを回避し、オイル分離効果を高めることができる。
【００５５】
通路カバー５１は主軸受部材１１にフランジ部５１ａ１をボルト止めした金属製の軸受カバー５１ａとこの軸受カバー５１ａの内周に形成している下向きの筒部５１ａ２に継ぎ足した絶縁材料よりなる筒カバー５１ｂとで構成している。特に、図１〜図３に示すように通路カバー５１が主軸受部材１１との間に圧縮機構２の圧縮機構連通路３２の一部を形成するのに金属製の軸受カバー５１ａは耐久性において好適であり、このような通路構成では、圧縮機構２から吐出され圧縮機構連通路３２を通じて圧縮機構２の下部に至った冷媒ガス２７を回転子上部室３３に対応する密閉容器１の中央部の連絡路３４に導くのに主軸受部材１１の外面を利用して通路を形成しやすい。また、通路カバー５１が図１、図３に示すように固定子３ａのコイル部３ｃに接触し、また近接する場合にその部分が絶縁性の筒カバー５１ｂであることにより互いの電気的な影響がなくなるので好適である。筒カバー５１ｂの材料としてはＰＥＴやポリテトラフルオロエチレン（商品名テフロン）製のシートなどがあり、これらはかさ張らないしコイル部３ｃと接触してもそれを傷めない利点がある。
【００５６】
しかし、通路カバー５１は、図示しないがバランスウエイト２３によって形成することもでき、これによると、通路カバー５１を設けるのに特別な部材および取りつけ構造が不要となる。
【００５７】
さらに、図１〜図３に示すように、回転子下部室３５に回転子通路３６から吐出される冷媒ガス２７を衝突させてオイル６を分離する分離板６１を設けてある。分離板６１は円形でバランスウエイト２４と共にバランスウエイト２４をスペーサとして回転子３ｂに取りつけられている。これにより、回転子通路３６から回転子下部室３５に吐出された直後の冷媒ガス２７が分離板６１に強く衝突して、随伴しているオイル６をよく分離し、またオイル６のミストを液滴化しかつ成長させて直ぐ旋回による遠心分離に供することにより、また、分離板６１が回転子下部室３５に吐出された冷媒ガス２７の旋回領域を扁平に狭めて旋回速度を上げ遠心分離作用を高めることにより、オイル６の分離効果を高めることができる。
【００５８】
分離板６１と回転子３ｂの下端との間の空間の円周上の少なくとも一部が側方へ開口していれば遠心分離ができ、バランスウエイト２４によって部分的に塞がれるようなことがあってもよい。
【００５９】
分離板６１はまたクランク軸４との間にガスの通路隙間６２を形成しているので、オイル６と遠心分離される冷媒ガス２７をオイル６の遠心分離方向とほぼ直角の中央部にある通路隙間６２を通じて電動機下部室４１に吐出することを促進し、遠心分離されるオイル６が電動機下部室４１に吐出する冷媒ガス２７に随伴するのを防止しやすくなるのでオイルの分離効果を高めることができる。当然、分離板６１と固定子３ａの内周との間にも通路隙間が設けられ、遠心分離されたオイル６が固定子３ａの内面を伝い落ちれるようにする。
【００６０】
また、前記通路隙間６２が図１〜図３に示すように回転子通路３６よりも内側にあるので、通路隙間６２が回転子通路３６から回転子下部室３５に吐出された冷媒ガス２７が分離板６１との衝突を回避するバイパスとなるのを防止して、オイル６の分離板６１による衝突分離効果が低下しないようにすることができる。
【００６１】
さらに、図１に示すものは連絡路３４内に軸受部６６からのオイル排出路６３が開口している。これにより、圧縮機構２部およびその軸受部６６に供した後のオイル６が連絡路外に流れてオイル分離後に密閉容器１外に吐出される冷媒ガス２７と接触するのを防止しやすいので、オイル６の分離効果を高めることができる。
【００６２】
しかも、このオイル排出路６３が、圧縮機構連通路３２とは反対の側に設けられているので、連絡路３４に流下し、または滴下するオイル６が圧縮機構連通路３２から圧縮機構２の下部に吐出し連絡路３４に流れる冷媒ガス２７によって飛散され、ミスト化するのを防止して、冷媒ガス２７と合わせて取扱いながら冷媒ガス２７との分離効率を高められる。
【００６３】
なお、図１に仮想線で示すように回転子通路３６に回転子３ｂの外周に開口する１つまたはそれ以上の外向きの分岐穴６４を設けると、回転子３ｂの回転による遠心力で回転子通路３６の外側に押し付けられるオイル６が前記分岐穴６４を通じ回転子３ｂの外周から遠心排出されて冷媒ガス２７からいち早く分離され固定子３ａの内周に大きなオイル滴をなして付着し伝い落ちるようになり、冷媒ガス２７が回転子通路３６から回転子下部室３５に吐出されて遠心分離されるのと併せ、オイル６の分離効果を高めることができる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、上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、回転子通路を通すことで回転子の回転による強い遠心分離に供して効率のよい遠心分離を行って後、電動機下部室でのガスのユーターンとそれによるオイルの遠心分離を伴い固定子通路から固定子上部室に至らせながら、圧縮機構から回転子通路に入るオイル分離前のガスとの接触を防止して密閉容器外に吐出することが主因となって、電動機部に吐出がスを回して冷却を図りながらオイルを十分に分離したガスを密閉容器外に吐出し供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る１つの密閉型圧縮機を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る今１つの密閉型圧縮機を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る別の密閉型圧縮機を示す断面図である。
【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
６  オイル
７  給油機構
１７  吸入口
１８  吐出口
２０  オイル溜め
２３、２４  バランスウエイト
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
４１  電動機下部室
４２  圧縮機構上部室
４３  圧縮機構上昇連通路
４０  油回収通路
５０  マフラー
５１  通路カバー（軸受カバー）
６１  分離板
６２  通路隙間
６３  オイル排出路
６４  分岐穴
６６  軸受部
【図１】
0003961189.tif 000002
【図２】
0003961189.tif 000003
【図３】
0003961189.tif 000004