(57)【要約】【課題】固定子に切欠きを形成することが不要、もしくは数量を低減することが可能な冷媒吐出経路を備えた小型の圧縮機を提供する。【解決手段】圧縮機１００は、密閉容器１０１と、密閉容器１０１に収められた電動機１０３と、電動機１０３の下方に設けられ、シャフト１０４で電動機１０３と接続された圧縮機構１０２と、圧縮機構１０２に接続され、密閉容器１０１の外部から圧縮機構１０２に冷媒を導入する吸入配管１０５と、圧縮機構１０２の上部に吐出側開口部を有し、圧縮機構１０２で圧縮された冷媒を密閉容器１０１の内部に吐出する吐出孔１１０ａと、電動機１０３と圧縮機構１０２との間の空間に位置し、かつ、吐出孔１１０ａよりもシャフト１０４寄りに位置する吸入口１０６ａを有する吐出経路とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器と、
前記密閉容器に収められた電動機と、
前記電動機の下方に設けられ、シャフトで前記電動機と接続された圧縮機構と、
前記圧縮機構に接続され、前記密閉容器の外部から前記圧縮機構に冷媒を導入する吸入配管と、
前記圧縮機構の上部に吐出側開口部を有し、前記圧縮機構で圧縮された冷媒を前記密閉容器の内部に吐出する吐出孔と、
前記電動機と前記圧縮機構との間の空間に位置し、かつ、前記吐出孔よりも前記シャフト寄りに位置する吸入口を有する吐出経路と、
を備える圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載の圧縮機において、
前記圧縮機構が圧縮した冷媒を前記密閉容器の内壁側に導くガイドカバーを前記吐出側開口部に設けた圧縮機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の圧縮機において、
前記吐出経路の吸入口を前記圧縮機構の上面よりも上側に配置した圧縮機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の圧縮機において、
吐出配管を前記電動機と前記圧縮機構との間の位置で前記密閉容器の内部に貫通させて前記吐出経路を構成した圧縮機。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の圧縮機において、
前記圧縮機構の上部に設置した縦配管と、
前記圧縮機構の側面に接続した吐出配管と、
前記圧縮機構に形成し前記縦配管と前記吐出配管とを連通させる吐出流路とにより前記吐出経路を構成した圧縮機。
【請求項６】
請求項５に記載の圧縮機において、
前記吐出流路を前記圧縮機構の前記吸入配管から離れた位置に構成した圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、冷凍サイクル装置やヒートポンプ装置を構成する要素として、圧縮機が利用されている。図３は、従来の圧縮機３００の縦断面図である。図３に示すように、圧縮機３００は、密閉容器３０１の内部に、冷媒を圧縮する圧縮機構３０２と、圧縮機構３０２を駆動するための動力を発生させる電動機３０３と、電動機３０３で発生した動力を圧縮機構３０２に伝達するシャフト３０４とを備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
圧縮機３００の下部には、吸入配管３０５が、密閉容器３０１を貫通して圧縮機構３０２と接続するように設けられている。また、圧縮機３００の上部には、吐出配管３０６が、密閉容器３０１を貫通して内部空間と連通するように設けられている。
【０００４】
圧縮機３００は、圧縮機３００を組み込んだ冷凍サイクル装置（図示せず）から、吸入配管３０５を通じて圧縮機構３０２に吸入して圧縮した冷媒を、密閉容器３０１の内部に吐出する高圧シェル型である。また、圧縮機３００は、密閉容器３０１の内部に、電動機３０３と圧縮機構３０２とを、上から順にシャフト３０４により接続した縦型、かつ、下メカ型構造である。
【０００５】
一般に、圧縮機には、可動箇所を支持する軸受などの摺動部を潤滑するためのオイルが封入されている。圧縮機３００においても、密閉容器３０１の底部に圧縮機構３０２の摺動部を潤滑するためのオイルが保持されている。保持されたオイルの一部は、圧縮機構３０２の圧縮過程で冷媒に混入し、共に密閉容器３０１の内部に吐出される。そのため、密閉容器３０１の内部で冷媒とオイルとを十分に分離しなければ、吐出配管３０６から冷凍サイクル装置へと冷媒に伴われてオイルが吐出され、密閉容器３０１の底部からオイルが枯渇して、圧縮機構３０２の潤滑が不十分になる恐れがある。
【０００６】
そこで、従来の圧縮機３００では、吐出配管３０６を密閉容器３０１の上部に設けることによって、冷媒とオイルが（１）電動機３０３の下部空間で滞留する過程、（２）電動機３０３を構成する固定子３０３ａと回転子３０３ｂとの隙間（エアギャップ）や固定子３０３ａの密閉容器３０１と接する面に設けられた切欠き（図示せず）を通過する過程、および、（３）電動機３０３の上部空間で滞留する過程において、冷媒からオイルを分離しつつ、オイルの含有量が比較的少ない前記上部空間の中央付近の冷媒のみを、吐出配管３０６から密閉容器３０１の外部へ吐出する構成を用いている。
【特許文献１】特開２００７−９２６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
圧縮機３００では、電動機３０３の上部空間において、回転子３０３ｂが回転することで発生する遠心力により、冷媒とオイルが分離される。分離されたオイルは、上記遠心力により密閉容器３０１の内壁側に押しやられ、固定子３０３ａの外周面に設けられた切欠き（図示せず）を経由して、密閉容器３０１の底部へと戻る。そのため、従来の圧縮機３００のように、密閉容器の上部に吐出配管を設けた圧縮機の場合では、オイル流路となる上記切欠きが必須であった。
【０００８】
固定子３０３ａに切欠きを設けることは、固定子３０３ａのコア（積層された電磁鋼板）を削ることを意味するので、磁束が通過するコアの一部が切欠かれて狭くなるため、磁気回路の抵抗になる。単に固定子３０３ａに切欠きを設けただけでは、電動機３０３の出力や効率が低下するため、コアの積厚を増して磁路を十分に確保する必要がある。つまり、固定子３０３ａに切欠きを設けることにより、電動機３０３が大型化するという問題があった。
【０００９】
こうした事情に鑑み、本発明は、固定子に切欠きを形成することが不要な、小型の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】
【００１０】
本発明に係る圧縮機は、密閉容器と、密閉容器に収められた電動機と、電動機の下方に設けられ、シャフトで電動機と接続された圧縮機構と、圧縮機構に接続され、密閉容器の外部から圧縮機構に冷媒を導入する吸入配管と、圧縮機構の上部に吐出側開口部を有し、圧縮機構で圧縮された冷媒を密閉容器の内部に吐出する吐出孔と、電動機と圧縮機構との間の空間に位置し、かつ、吐出孔よりもシャフト寄りに位置する吸入口を有する吐出経路とを備えるものである。
【００１１】
上記本発明の圧縮機によれば、吐出経路が電動機と圧縮機構との間の空間に設けられており、電動機の下方に設けられた圧縮機構から密閉容器の内部空間に吐出された冷媒は、上記吐出経路を通じて圧縮機の外部に吐出される。そのため、電動機の上部空間に継続的に冷媒を送り込む流れが抑制される。すなわち、冷媒に伴われて電動機の上部空間に移動するオイルが低減されるので、上部空間から底部に戻るオイル量が減少する。
【００１２】
本構成によれば、これまでの固定子の切欠きが持つオイル戻しの能力に余裕が生じるため、その余裕分を電磁鋼板で埋めてコアを形成することができる。したがって、従来形成されていた切欠きの分だけコアの磁路を拡大して有効利用することができるので、電動機の小型化が可能になり、ひいては圧縮機の小型化が可能となる。さらに、吐出経路の吸入口を圧縮機構の吐出孔よりもシャフト寄りに設けているため、回転子が回転することで発生する冷媒の旋回流により、オイルと遠心分離された冷媒を、吸入口より吐出させることができる。その結果、密閉容器からのオイルの流出を低減することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、密閉容器の上部空間へのオイル上がりを抑制することで、従来の固定子の切欠き部位もコアとして利用することが可能になり、磁路を拡大させることができるため、電動機の小型化が実現可能となり、圧縮機の小型化も実現可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における圧縮機１００の縦断面図である。図１に示すように、本実施の形態１における圧縮機１００は、密閉容器１０１の内部に、冷媒を吸入して圧縮する圧縮機構１０２と、電源から電力供給を受けて回転動力を発生させる電動機１０３と、電動機１０３で発生した動力を圧縮機構１０２に伝えるシャフト１０４とを備えている。密閉容器１０１内において、電動機１０３は上部に、圧縮機構１０２は下部に、それぞれ配置されている。電動機１０３と圧縮機構１０２とは、シャフト１０４により一軸に接続され、電動機１０３から圧縮機構１０２への動力伝達が可能となっている。
【００１６】
また、本実施の形態１における圧縮機１００では、密閉容器１０１の下方に、冷凍サイクル装置を構成する蒸発器（図示せず）からの冷媒を圧縮機構１０２へ導く吸入配管１０５、および、凝縮器（図示せず）もしくは放熱器（図示せず）へ圧縮された冷媒を導く吐出配管１０６が、密閉容器１０１を貫通してそれぞれ設けられている。
【００１７】
圧縮機構１０２は、シャフト１０４に備えられた偏心軸１０４ａ、シリンダ１０８、ピストン１０９、上軸受１１０、下軸受１１１、ベーン１１２、ばね１１９とを有するロータリ式の圧縮機構である。なお、本発明における圧縮機構１０２はロータリ式に限られず、他の回転式圧縮機構でもよい。その具体的構成も何ら限定されるものではない。
【００１８】
シリンダ１０８の内部空間には、ピストン１０９が配置され、ピストン１０９は偏心軸１０４ａに嵌合している。シリンダ１０８およびピストン１０９の上面には上軸受１１０が、下面には下軸受１１１が、それぞれ配置されている。上軸受１１０、シリンダ１０８、および下軸受１１１は、ボルト１１７によって一体的に固定されている。また、シリンダ１０８には、シリンダ１０８に形成されたベーン溝（図示せず）にベーン１１２が配置され、ベーン１１２の先端がピストン１０９の外周面に接触するように、ばね１１９がベーン１１２の背面に備えられている。
【００１９】
シリンダ１０８とピストン１０９と上軸受１１０と下軸受１１１とベーン１１２とにより、圧縮室１１３が形成される。また、圧縮室１１３は、ベーン１１２によって、２つの圧縮室１１３ａ、１１３ｂ（図示せず）に仕切られる。
【００２０】
シリンダ１０８の内部には、吸入路１０８ａが形成され、吸入配管１０５と接続されている。吸入路１０８ａは、圧縮室１１３ａと連通しており、外部からの冷媒を圧縮室１１３ａに導く。上軸受１１０の内部には、吐出孔１１０ａが形成され、圧縮室１１３ｂに連通している。吐出孔１１０ａは、圧縮された冷媒を密閉容器１０１の内部空間に導く。
【００２１】
電動機１０３は、密閉容器１０１の内周面に取り付けられた固定子１０３ａと、固定子３ａの内側に配置された回転子１０３ｂとを有している。固定子１０３ａは、密閉容器１０１の頂部に設けられたターミナル１０７に、電線１１６を介して接続されている。回転子１０３ｂは、シャフト１０４に固定されている。
【００２２】
密閉容器１０１の底部には、圧縮機構１０２の各摺動部を潤滑するためのオイルが貯留され、オイル溜まり１１４として利用されている。オイル溜まり１１４の界面は、上軸受１１０の上面よりも下方に位置する。なお、ここでいう「底部」とは、任意の所定位置を基準とした下側を意味し、絶対的な位置を意味する訳ではない。したがって、例えば、上記所定位置が密閉容器１０１の上下方向の中間位置よりも高い位置にある場合には、中間位置よりも高い位置も、「底部」に含まれる。
【００２３】
シャフト１０４は、圧縮機構１０２の上軸受１１０および下軸受１１１に回転自在に支持されている。シャフト１０４の内部には、圧縮機構１０２の各摺動部にオイルを導くためのオイル供給経路１１８が形成されている。オイル供給経路１１８は、オイル溜まり１１４に貯留されたオイルを吸入するためのオイル吸入孔１１８ａと、シャフト１０４の中心を貫通する縦流路１１８ｂと、縦流路１１８ｂのオイルを圧縮機構１０２の各摺動部へ供給するためのオイル供給孔１１８ｃ、１１８ｄ、１１８ｅとを備えている。
【００２４】
吸入配管１０５は、圧縮機構１０２の近傍における密閉容器１０１の側部に設けられ、圧縮室１１３ａと連通している。吐出孔１１０ａの吐出側開口部には、吐出弁１１０ｂ（逆止弁）が設けられている。また、吐出弁１１０ｂを覆うように、ガイドカバー１１５が上軸受１１０の上面に設けられ、吐出孔１１０ａから密閉容器１０１の内部空間に吐出される冷媒を、密閉容器１０１の内壁側に導く。吐出弁１１０ｂにより、密閉容器１０１内の冷媒が圧縮室１１３ｂに逆流することを防止することができる。
【００２５】
吐出配管１０６は、電動機１０３のコアの下方、かつ、圧縮機構１０２の上方における密閉容器１０１の側部に設けられており、密閉容器１０１から凝縮器（図示せず）もしくは放熱器（図示せず）へ圧縮された冷媒を吐出する吐出経路である。また、吐出配管１０６の吸入口１０６ａは、密閉容器１０１の内部空間に開口し、吐出孔１１０ａの吐出側開口部よりもシャフト１０４寄りの位置に設けられている。
【００２６】
次に、本実施の形態１における圧縮機１００の動作を説明する。
【００２７】
電源から供給される電力が、ターミナル７を介して電動機１０３へ供給されると、電動機１０３が駆動する。電動機１０３で生じた回転動力は、シャフト１０４により圧縮機構１０２に伝達され、圧縮機構１０２を駆動する。
【００２８】
圧縮機構１０２は、シャフト１０４の回転に伴って、偏心軸１０４ａに嵌合したピストン１０９が偏心回転運動を行うことにより、圧縮室１１３の容積が変化し、吸入路１０８ａと連通する吸入過程と、吐出孔１１０ａと連通する圧縮／吐出過程とが交互に繰り返される。この圧縮室１１３の容積変化により、圧縮室１１３ａには、外部に設置された蒸発器（図示せず）からの冷媒が、吸入配管１０５から吸入路１０８ａを通じて吸入される。偏心軸１０４ａの旋回運動によって、圧縮室１１３ａが圧縮室１１３ｂに移行する過程で、冷媒は圧縮されて、吐出孔１１０ａから密閉容器１０１の内部に吐出される。
【００２９】
また同時に、シャフト１０４の回転に伴って、オイル溜まり１１４のオイルが、オイル吸入孔１１８ａよりオイル供給経路１１８に吸入される。そして、オイル供給経路１１８の縦流路１１８ｂからオイル供給孔１１８ｃ、１１８ｄ、１１８ｅを介して、上軸受１１０、ピストン１０９、下軸受１１１の各摺動部へと供給される。潤滑に用いられたオイルの一部は、圧縮室１１３に流入し、ピストン１０９とシリンダ１０８とのクリアランスや、ピストン１０９と上軸受１１０および下軸受１１１とのクリアランスや、ベーン１１２とピストン１０９との接触面を潤滑して冷媒の漏れを抑制し、冷媒と共に吐出孔１１０ａから密閉容器１０１の内部に吐出される。
【００３０】
密閉容器１０１の内部に吐出された冷媒とオイルは、回転子１０３ｂの回転によって電動機１０３のコアの下方で生じる冷媒の旋回流により遠心分離され、オイルは密閉容器１０１の内壁に押しやられて、冷媒から分離される。一方、オイルと分離されたシャフト１０４寄りの冷媒は、吸入口１０６ａから吐出配管１０６を通じて、外部に設置された凝縮器や放熱器へと吐出される。
【００３１】
このように、本実施の形態１における圧縮機１００では、吐出経路としての吐出配管１０６を、電動機１０３の下方、かつ、圧縮機構１０２の上方に設けることにより、圧縮機構１０２から吐出された冷媒が、密閉容器１０１の上部空間を通過することなく、電動機１０３の下方の吐出経路を通じて、圧縮機１００の外部に吐出される。このため、従来の圧縮機のように、電動機の上部空間に継続的に冷媒を送り込む駆動力が生じない。すなわち、冷媒に伴われて電動機１０３の上部空間に移動するオイルが低減されるので、上部空間から底部に戻す必要のあるオイル量が減少する。
【００３２】
これによって、これまでの固定子１０３ａの切欠きが持つオイル戻しの能力に余裕が生じるため、その余裕分を電磁鋼板で埋めてコアを形成することができる。したがって、従来形成されていた切欠きの分だけコアの磁路を拡大して有効利用することができるので、電動機の小型化が可能になり、ひいては圧縮機の小型化が可能となる。
【００３３】
さらに、吐出経路の吸入口１０６ａを吐出孔１１０ａよりもシャフト１０４寄りに設けているため、回転子１０３ｂの回転が生じさせる冷媒の旋回流により、オイルと遠心分離された冷媒を吸入口１０６ａより吐出することができる。その結果、密閉容器１０１からのオイルの流出を低減することができる。
【００３４】
また、本実施の形態１における圧縮機１００では、吐出孔１１０ａの吐出側開口部および吐出弁１１０ｂを上軸受１１０の上面に設け、さらには、吐出側開口部および吐出弁１１０ｂを覆うように、ガイドカバー１１５を設けることにより、実質的な吐出孔１１０ａの吐出側開口部を密閉容器１０１の内壁側にずらすことが可能になる。このため、吐出配管１０６の吸入口１０６ａを、吐出孔１１０ａの吐出側開口部よりも、シャフト１０４の軸中心側に設けることが容易になり、吐出配管１０６の吸入口１０６ａと吐出孔１１０ａの吐出側開口部とが径方向に離れることで、よりオイル分離が促進される。
【００３５】
また、本実施の形態１における圧縮機１００では、吐出配管１０６の吸入口１０６ａを、圧縮機構１０２の上面よりも上方に配置して、吐出配管１０６の吸入口１０６ａを圧縮機構１０２の上面から離すことにより、圧縮機構１０２の上軸受１１０を潤滑したオイルが、上軸受１１０の上面を伝って密閉容器１０１の底部に戻る過程で、上面を伝うオイルが吐出配管１０６に吸入されることを防止することができる。その結果、密閉容器１０１の外部にオイルが吐出されることを防止することができる。
【００３６】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における圧縮機２００の縦断面図である。図２に示すように、本実施の形態２における圧縮機２００は、吐出経路の構成を除いて実施の形態１と概ね同様の構成を有する。同一機能部品については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３７】
本実施の形態２における圧縮機２００の上軸受１１０およびシリンダ１０８には、吐出流路２１９が一貫して形成され、密閉容器１０１を貫通して設けられた吐出配管２０６と連通している。また、吐出流路２１９の吸入側開口部には、吸入口１０６ａを有する縦配管２２０が、上軸受１１０の上面よりも上に突き出すように設けられている。吐出流路２１９は、圧縮機構１０２の吸入経路である吸入配管１０５および吸入路１０８ａから離れた位置に設けられている。
【００３８】
このように、本実施の形態２における圧縮機２００では、吐出配管２０６と吐出流路２１９と縦配管２２０とで吐出経路を構成することにより、電動機１０３を圧縮機構１０２に近接して設けることができる。例えば、電動機１０３のコイルエンドが障害となって、実施の形態１のように、吐出配管１０６を密閉容器１０１の内部空間に突き出させるためのスペースが確保できない場合でも、吐出配管２０６と吐出流路２１９と縦配管２２０とにより、実施の形態１と同様の効果を発揮することができる。また、吐出配管２０６と吐出流路２１９と縦配管２２０を設けるだけの単純な構成により、安価に吐出経路を構成することができる。
【００３９】
また、本実施の形態２における圧縮機２００では、吐出流路２１９を吸入配管１０５および吸入路１０８ａから離れた位置に構成することにより、吸入配管１０５および吸入路１０８ａに吸入された冷媒が、吐出流路２１９から吐出配管２０６を通じて吐出される冷媒によって加熱されることを防止することができる。
【００４０】
一般に、吸入冷媒が加熱された場合、吸入冷媒の温度が上昇して密度が低下する。吸入冷媒の密度が低下すると、同一気筒容積の圧縮機が吸入できる冷媒質量が低下し、冷凍サイクル装置を流れる冷媒の質量流量が低下する。そのため、冷凍サイクル装置の冷凍能力が低下する。また、その一方で、吸入冷媒が加熱されると、モリエル線図上の吸入冷媒のエントロピの値が大きくなり、同一圧力まで圧縮する場合の圧縮動力が増加する。その結果、冷凍サイクル装置の効率が低下する。
【００４１】
しかしながら、本実施の形態２における圧縮機２００では、上記構成により吸入冷媒の加熱を防止することができるため、冷凍サイクル装置の効率低下を防止することができる。
【００４２】
なお、実施の形態１および２において、吐出配管１０６および縦配管２２０の各吸入口１０６ａを、シャフト１０４の軸中心側に向けて構成すれば、よりオイルの混入が少ないシャフト１０４近傍の冷媒を吸入し、吐出経路を通じて圧縮機１００および２００の外部へ吐出することができる。また、吐出配管１０６および縦配管２２０の各吸入口１０６ａを、回転子１０３ｂの回転によって生じる冷媒の旋回流の下流側に向けて構成すれば、オイルと遠心分離された冷媒は、旋回流の流れ方向からＵターンして吐出経路に入る一方、質量の大きなオイルは、Ｕターンすることができない。したがって、オイルと分離された冷媒のみを、外部に設置された凝縮器や放熱器へ吐出させることができる。さらには、吐出配管１０６および縦配管２２０の各吸入口１０６ａを覆うように、冷媒の旋回流の上流側にカバーを設け、カバーの開口部を旋回流の下流側に設ければ、さらに効果的である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、冷凍サイクル装置やヒートポンプ装置に利用される圧縮機について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態１における圧縮機の縦断面図
【図２】本発明の実施の形態２における圧縮機の縦断面図
【図３】従来の圧縮機の縦断面図
【符号の説明】
【００４５】
１００，２００，３００    圧縮機
１０１，３０１    密閉容器
１０２，３０２    圧縮機構
１０３，３０３    電動機
１０３ａ，３０３ａ    固定子
１０３ｂ，３０３ｂ    回転子
１０４，３０４    シャフト
１０４ａ    偏心軸
１０５，３０５    吸入配管
１０６，２０６，３０６    吐出配管
１０６ａ    吸入口
１０７    ターミナル
１０８    シリンダ
１０８ａ    吸入路
１０９    ピストン
１１０    上軸受
１１０ａ    吐出孔
１１０ｂ    吐出弁（逆止弁）
１１１    下軸受
１１２    ベーン
１１３，１１３ａ，１１３ｂ    圧縮室
１１４    オイル溜まり
１１５    ガイドカバー
１１６    電線
１１７    ボルト
１１８    オイル供給経路
１１８ａ    オイル吸入孔
１１８ｂ    縦流路
１１８ｃ，１１８ｄ，１１８ｅ    オイル供給孔
１１９    ばね
２１９    吐出流路
２２０    縦配管
【図１】
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【図２】
2009174438.tif 000004
【図３】
2009174438.tif 000005