JP2000130865A

JP2000130865A - 冷媒圧縮機及びそれを用いた空気調和装置

Info

Publication number: JP2000130865A
Application number: JP10302188A
Authority: JP
Inventors: Tomomi Umeda; 知巳梅田; Susumu Nakayama; 進中山; Kensaku Kokuni; 研作小国; Hiroshi Yasuda; 弘安田; Yasutaka Yoshida; 康孝吉田; Kenichi Nakamura; 憲一中村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-10-23
Filing date: 1998-10-23
Publication date: 2000-05-12

Abstract

(57)【要約】【課題】圧縮機起動時に、圧縮機壁面温度や油溜め容
器壁面温度が冷媒の凝縮温度よりも低い場合、吐出ガス
冷媒が壁上で凝縮を起こし液冷媒となり、この液冷媒が
油溜めの油に混入して油を希釈し、油の粘度低下を引き
起こし、軸受け等を損傷させる原因となっている。【解決手段】密閉容器の内部に、ロータ及びステータ
からなる電動機部と、固定スクロール、旋回スクロール
及びフレーム等からなり前記電動機部によりロータ軸を
介して駆動される圧縮機構部とを収納配設すると共に、
前記密閉容器底部を潤滑油の油溜め室とし、該油溜め室
中の潤滑油を圧縮途中の中間圧と油溜め室における吐出
圧との差圧を利用した差圧給油手段により前記圧縮機構
部へ給油し、前記油溜め室近傍の密閉容器外壁面に、前
記圧縮機から吐出される高温の吐出冷媒ガスを用いて当
該壁面を加熱する加熱手段を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍サイクルある
いはヒートポンプサイクルの構成要素である冷媒圧縮機
及びそれを用いた空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気調和装置において、圧縮機停止時に
おける圧縮機内の冷媒液の寝込み、また圧縮機の起動時
において密閉容器内壁面温度が低いことによる密閉容器
内壁面での冷媒ガスの凝縮、さらに除霜運転時等におけ
る冷媒液の戻りにより、圧縮機内に保有している軸受け
に給油する潤滑油が希釈され、軸受けの潤滑に必要な粘
度を維持できず、軸受けの損傷を起こす可能性がある。
また、比重の大きい冷媒液と小さい潤滑油が二相分離を
起こし、冷媒液が主に軸受けに供給され、軸受けの損傷
を起こす可能性もある。そこで、従来、かかる冷媒液に
よる潤滑油の粘度低下を防止するための手段として、各
種のものが提案されてきた。

【０００３】第１の従来例としてあげられる特開平１０
―８２３９２号公報に開示された低圧チャンバー方式の
密閉形圧縮機においては、給油管の周囲に仕切り板を設
け、さらにその仕切り板にはいくつかの通路孔を設け、
上部ほど大きな通路孔にし、軸受けに十分な潤滑油が供
給されるようにしている。

【０００４】また、第２の従来例としてあげられる特開
平１０−３７８７０号公報に開示された低圧チャンバー
方式のスクロール圧縮機においては、圧縮機の密閉容器
底部にある液体溜めに仕切り部材を設け、ポンプ給油手
段に供給する潤滑油を溜める第１の液体溜めと、吸入管
から供給される冷媒液を溜める第２の液体溜めとに分割
し、冷媒液と潤滑油とが分離されるようにしている。

【０００５】さらに、第３の従来例としてあげられる特
開平１０−１４８４０５号公報に開示された高圧チャン
バー方式のスクロール圧縮機を用いている空気調和装置
では、圧縮機密閉容器の外壁面を加熱するヒータと、圧
縮機の温度及び吐出ガス凝縮温度を検出する手段とを有
し、ヒータを制御して圧縮機内における起動後の潤滑油
の温度を吐出ガス凝縮温度より高い温度に維持し、圧縮
機中の潤滑油に冷媒が混入するのを防止している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】現在の空気調和装置に
使用されている圧縮機の一つにスクロール圧縮機があ
る。このスクロール圧縮機には、大別すると低圧チャン
バー方式と高圧チャンバー方式がある。低圧チャンバー
方式の圧縮機では、吸入管が密閉容器に接続されてお
り、吸入管からの冷媒ガスはこの密閉容器を通り圧縮機
構部の圧縮室に供給され圧縮された冷媒ガスは吐出管を
通り圧縮機から吐出される。一方、高圧チャンバー方式
の圧縮機では、吸入管が圧縮室に接続しており、圧縮さ
れた冷媒ガスが密閉容器内に吐き出され、密閉容器に設
けた吐出管を通って、圧縮機から吐出される。

【０００７】低圧チャンバー方式の圧縮機では、除霜運
転時等における液戻りにより、密閉容器内の潤滑油に冷
媒液が混入し、圧縮機内に保有している軸受けに給油す
る潤滑油が希釈され、軸受け潤滑に必要な粘度を維持で
きなくなる。また、圧縮機停止時における圧縮機内の冷
媒液の寝込みにより、密閉容器内の潤滑油中に冷媒液が
混入し、場合によっては比重の大きい冷媒液が下層に、
比重の小さい潤滑油が上層に溜まるような二層分離した
状態になる。

【０００８】この時、給油管の吸い込み口の位置が適切
な所にあれば、起動初期に適切な粘度の潤滑油が給油さ
れるが、サイクルを通過した冷媒ガスが吸入管から戻り
密閉容器内に入って凝縮すると潤滑油と冷媒液が混在し
た状態となり、粘度の低下した潤滑油が給油される。こ
のような状況を防止するために、前記第１及び第２の従
来例としてあげた特開平１０―８２３９２号公報及び特
開平１０−３７８７０号公報に開示された圧縮機構造が
考えられている。

【０００９】しかしながら、これらの圧縮機構造におい
ては、潤滑油溜めに仕切り板を設けて、潤滑油への冷媒
液の混入を抑えるようにしてはいるが、仕切り板や仕切
り板に設けた孔の位置は固定されているため、空気調和
装置の各種の運転における液戻り量の変化や、密閉容器
内の潤滑油保有量の変化に十分に対応できない。また、
圧縮機の起動に伴い密閉容器内の圧力が下がる状況のも
とでは、潤滑油に溶け込んでいた冷媒が蒸発し、潤滑油
が発泡することになって冷媒ガスを軸受けに供給してし
まう場合も考えられ、この課題に対しては、従来例によ
る前記した仕切り板では対応しきれない。

【００１０】ところで、前記した、低圧チャンバー方式
の圧縮機では、所要の給油圧を得るために、給油ポンプ
が必要であるのに対し、高圧チャンバー方式の圧縮機で
は、圧縮機における圧縮途中の中間圧力と吐出圧力との
差圧を利用する差圧給油手段により給油できるため、給
油ポンプ機構が必要でないという大きなメリットがあ
る。しかしながら、高圧チャンバー方式の圧縮機におい
ても、圧縮機の圧縮室から吐出した冷媒ガスの凝縮温度
よりも密閉容器内壁面温度や潤滑油温度が低い場合、冷
媒ガスが密閉容器内壁面上や潤滑油界面上で凝縮し、こ
れが冷媒液となって密閉容器底部に溜まっている潤滑油
に混入することとなり、その結果、潤滑油の粘度低下が
発生する。

【００１１】これは、圧縮機の吐出側にオイルセパレー
タを設け、圧縮機の軸受けに強制的に潤滑油を循環させ
る方式においても同様で、オイルセパレータ壁面温度が
低い場合、冷媒ガスが凝縮し潤滑油に混入し、軸受けに
供給されることになる。また、圧縮機停止時における圧
縮機内の冷媒液の寝込みに関しては、低圧チャンバー方
式の場合と同様の課題を有する。

【００１２】この課題に対し、高圧チャンバー方式の第
３の従来例としてあげられる特開平１０−１４８４０５
号公報に開示された冷凍・空気調和装置では、ヒータを
用いて圧縮機の密閉容器の外壁面を加熱して冷媒ガスの
凝縮を防止しているが、空気調和装置を運転していない
ときにヒータに通電し、圧縮機を加熱しておくため、待
機電力がかかりトータルの消費電力が大きくなるという
問題がある。

【００１３】以上にあげた諸種の問題点に鑑み、本発明
の目的は、冷媒液による潤滑油の粘度低下を防止し、適
切な粘度の潤滑油を圧縮機の軸受けに供給することので
きる冷媒圧縮機及びそれを用いた空気調和装置を提供す
ることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による冷媒圧縮機及びそれを用いた空気調和
装置は、特許請求の範囲請求項１ないし１２の各請求項
に記載されたところを特徴とするものである。

【００１５】特に独立項としての請求項１に係る発明に
よる冷媒圧縮機は、密閉容器の内部に、ロータ及びステ
ータからなる電動機部と、固定スクロール、旋回スクロ
ール及びフレーム等からなり前記電動機部によりロータ
軸を介して駆動される圧縮機構部とを収納配設すると共
に、前記密閉容器底部を潤滑油の油溜め室とし、該油溜
め室中の潤滑油を圧縮途中の中間圧と油溜め室における
吐出圧との差圧を利用した差圧給油手段により前記圧縮
機構部へ給油するようにしてなる高圧チャンバー方式の
冷媒圧縮機において、前記油溜め室近傍の密閉容器壁面
に、前記圧縮機から吐出される高温の吐出冷媒ガスを用
いて当該壁面を加熱する加熱手段を設けたことを特徴と
するものである。

【００１６】同じく、請求項４に係る発明による冷媒
は、密閉容器の内部に、ロータ及びステータからなる電
動機部と、固定スクロール、旋回スクロール及びフレー
ム等からなり前記電動機部によりロータ軸を介して駆動
される圧縮機構部とを収納配設すると共に、前記圧縮機
構部の冷媒ガス吐出口より下流側に潤滑油の油溜め室を
設け、該油溜め室中の潤滑油を圧縮途中の中間圧と油溜
め室における吐出圧との差圧を利用した差圧給油手段に
より前記圧縮機構部へ給油するようにしてなる高圧チャ
ンバー方式の冷媒圧縮機において、上部には冷媒ガス流
出管を、また下部には油流出管を各有し、前記圧縮機か
らの高温の冷媒ガスを通すと共に、内部を油溜め室とし
た油溜め容器を前記密閉容器とは別個に配設し、該油溜
め容器壁面に、前記圧縮機から吐出される高温の吐出冷
媒ガスを用いて当該壁面を加熱する加熱手段を設けたこ
とを特徴とするものである。

【００１７】同じく、請求項８に係る発明による冷媒圧
縮機は、密閉容器の内部に、ロータ及びステータからな
る電動機部と、固定スクロール、旋回スクロール及びフ
レーム等からなり前記電動機部によりロータ軸を介して
駆動される圧縮機構部とを収納配設すると共に、前記密
閉容器底部を潤滑油の油溜め室とし、該油溜め室中の潤
滑油を前記ロータ軸に直結するポンプ給油手段により前
記圧縮機構部へ給油するようにしてなる低圧チャンバー
方式の冷媒圧縮機において、前記油溜め室近傍の密閉容
器壁面に、前記圧縮機から吐出される高温の吐出冷媒ガ
スを用いて当該壁面を加熱する加熱手段を設けたことを
特徴とするものである。

【００１８】さらに、独立項としての請求項１１に係る
発明による空気調和装置は、少なくとも、吸入側接続部
及び吐出側接続部を有する冷媒圧縮機、熱源側熱交換
器、減圧装置及び利用側熱交換器を備え、これらを順次
配管で接続して冷凍サイクル構成し、または、さらに前
記冷媒圧縮機の吸入側接続部及び吐出側接続部に接続す
る四方弁切換弁を配して構成するヒートポンプサイクル
または冷凍サイクルの空気調和装置において、前記冷媒
圧縮機として前記請求項１ないし１０のいずれかに記載
の冷媒圧縮機を使用し、前記圧縮機の吐出側接続部に接
続する吐出配管を分岐してその一方を前記冷凍サイクル
配管、または前記四方切換弁に接続すると共にその他方
を前記加熱手段に接続し、該加熱手段を経たあとの吐出
管は、これを前記圧縮機の吸入側接続部に接続し、その
接続配管の途中に減圧抵抗体を設けたことを特徴とする
ものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
より説明する。図１は、冷媒圧縮機の密閉容器底部を油
溜め室としている高圧チャンバー方式のスクロール圧縮
機の第１の実施例を示す縦断面図である。

【００２０】図１において、密閉容器１内にはスクロー
ル圧縮機構部４とこれを駆動する電動機部６等が収納さ
れており、密閉容器底部は油溜め室３１となっている。
スクロール圧縮機の圧縮機構部４は、旋回スクロール
３、固定スクロール２、電動機部６で駆動されるクラン
クをなす駆動軸７、フレーム１０及び自転防止機構１１
などで構成されている。

【００２１】旋回スクロール３は、その鏡板３ａ上に直
立した渦巻き状のラップ３ｂを有する。また鏡板３ａの
背面には駆動軸７の軸受け１３が設けられ、また鏡板３
ａには圧縮途中のラップ同士で形成する圧縮空間と背圧
室２９とを連通する均圧孔３０が設けられている。

【００２２】フレーム１０に固定された固定スクロール
２も同様にそれの鏡板２ａ上に直立した渦巻き状のラッ
プ２ｂを有する。また、ラップ外周部には冷媒ガスの吸
入口１２が設けられ、ラップ中心部には吐出口８が設け
られている。

【００２３】密閉容器１に固定されたフレーム１０に
は、駆動軸７を支承する軸受け１４と軸受け１５、旋回
スクロール３を固定スクロール２との間で保持する台座
１０ａ及び旋回スクロール３に適切な押しつけ力を与え
るための背圧室２９が設けられている。旋回スクロール
３と固定スクロール２とは、それぞれのラップ２ｂ及び
３ｂを互いに内側に向けて組み合わされ、固定スクロー
ル２とフレーム１０の台座１０ａとにより旋回スクロー
ル３を保持する。旋回スクロール３の背面とフレーム１
０の間には旋回スクロールの自転を防止するための自転
防止機構１１が設置されている。

【００２４】密閉容器１は高圧チャンバーに構成されて
おり、その内部で冷媒と油を分離し、密閉容器１底部の
溜め室３１に油を溜め、そこから前記した各軸受けに給
油する構造となっている。固定スクロール２の吐出口８
から吐出した高温高圧の冷媒ガスと油の混合気体は、密
閉容器内空間３４で冷媒ガスと油とに分離され、油は下
部の油溜め室３１に溜まり、給油管１６から各軸受け１
３，１４，１５に給油される。なお、油溜め室３１中の
油を給油するための給油圧は、油溜め室３１内の吐出圧
と背圧室２９内の中間圧との差圧である。

【００２５】一方、高温高圧の冷媒ガスは吐出管５ａか
ら流出する。油溜め室３１の上部には、多孔の仕切り板
３２が配設されており、これによって冷媒が油に混入し
たり、ロータの高速回転に基づく攪拌作用で油中に含有
された冷媒による発泡が生じたりするのを防いでいる。
この仕切り板３２の上方における油溜め室３１近傍の密
閉容器１の外壁面５１に当該壁面を加熱する加熱手段と
して高温の冷媒ガスが通る吐出配管３３ａを十分な熱伝
達の行われる長さだけ圧縮機の密閉容器外壁面５１に密
に接触するように螺旋状に巻回して設け、この吐出配管
３３ａを吐出通路配管３３を介して吐出管５ａに接続し
た構造としている。なお、図示されていない保温材で螺
旋状の吐出配管３３ａの外側を覆うようにすれば、加熱
手段としての吐出配管３３ａからの放熱を減らすために
有効である。

【００２６】このように、圧縮機密閉容器の内部に油溜
め室を有している圧縮機（以下、内部油室型圧縮機と称
する）の場合、圧縮機の起動時に密閉容器１の壁面温度
が冷媒の凝縮温度よりも低いと、密閉容器１内へ流出し
た冷媒ガスが密閉容器内壁面３５上で凝縮を起こし、こ
の密閉容器１内で分離された油と壁面凝縮した冷媒液と
が密閉容器底部の油溜め室３１内で混在し、油粘度が低
下した状態で再び圧縮機の各軸受けに給油されることが
ある。この時、油粘度の低下により軸受けに必要な油粘
度を保持できなくなって必要な油膜が形成されず、軸受
けの損傷を起こす恐れがある。

【００２７】しかし、本実施例の圧縮機においては、先
に述べたように、吐出通路配管３３に接続する螺旋状に
巻回した吐出配管３３ａを密閉容器外壁面５１と密に接
触させているため、圧縮機起動時においても、圧縮機か
ら吐出される高温の冷媒ガスにより、密閉容器外壁面５
１が加熱され、冷媒ガスの凝縮温度より高い温度に保持
されるため、密閉容器内壁面３５上での冷媒ガスの凝縮
が発生せず、冷媒が分離された適正な粘度の油を得るこ
とができる。

【００２８】以上の結果、圧縮機の信頼性を確保できる
とともに、自己の熱量で加熱するため、圧縮機の密閉容
器１を事前に加熱するための電気ヒーター等を用いる必
要がなく、消費電力量の低減及び部品削減によるコスト
低減が実現できる。

【００２９】図２は図１に示す実施例の変形例で、油溜
め室３１を仕切っている仕切り板３２の上方における油
溜め室３１近傍の密閉容器１の内壁面３５に当該壁面を
加熱する加熱手段として高温の冷媒ガスが通る吐出配管
３３ｂを十分な熱伝達の行われる長さだけ圧縮機の密閉
容器内壁面３５に密に接触するように螺旋状に巻回して
設け、この吐出配管３３ｂを吐出通路配管３３を介して
吐出管５ａに接続した構造としている。このように、螺
旋状の吐出配管３３ｂを密閉容器内壁面３５に密に接触
させているため、圧縮機起動時においても、圧縮機から
吐出される高温の冷媒ガスにより、密閉容器内壁面３５
が加熱され、冷媒ガスの凝縮温度より高い温度に保持さ
れるため、密閉容器内壁面３５上での冷媒ガスの凝縮が
発生せず、冷媒が分離された適正な粘度の油を圧縮機構
へ戻すことが可能となる。

【００３０】密閉容器内壁内３５の全体が冷媒ガスの凝
縮温度よりも高い温度に暖まるまでの間の時間において
も、密閉容器内壁面３５上で凝縮した冷媒ガスは密閉容
器内壁面３５及び螺旋状の吐出配管３３ｂの表面を伝っ
て、仕切り板３２および油溜め室３１に到達するため、
その上方にある冷媒ガスの凝縮温度以上になっている吐
出配管３３ｂに必ず触れるため、ここで蒸発しガス化す
ることで、油溜め室３１内の油に冷媒液が混入し、油粘
度が低下することを抑えることができる。

【００３１】図３は本発明の第２の実施例で、密閉容器
１の底部において、その外壁面５１に仕切り壁５５を設
け、この仕切り壁５５と密閉容器１の外壁面５１との間
の空間を環状の壁面加熱通路５３とし、この壁面加熱通
路５３に吐出配管３３ｃを接続する。この壁面加熱通路
５３を通る高温の冷媒ガスにより、密閉容器１の外壁面
５１は加熱され、密閉容器内壁面３５上での冷媒ガスの
凝縮が起こることを防ぐことができる。なお、保温材で
（不図示）仕切り壁５５の外側を覆うようにすることは
壁面加熱通路５３からの放熱を減らすために有効であ
る。

【００３２】図４は図３の変形例で、密閉容器１の底部
において、その内壁面３５に仕切り板３２を囲むように
仕切り壁５４を設け、この仕切り壁５４と密閉容器内壁
面３５との間の空間を環状の壁面加熱通路５２とし、こ
の壁面加熱通路５２に吐出配管３３ｄを接続する。この
壁面加熱通路５２を通る高温の冷媒ガスにより、密閉容
器内壁面３５は加熱され、冷媒ガスの凝縮が起こること
を防ぐことができる。また、冷媒ガスの凝縮が発生した
場合においても、油溜め空間３１に冷媒液が達する前
に、この壁面加熱通路５２の壁面に接触するため、加熱
され蒸発し、油溜め室３１における油中に混入すること
はない。さらに、この実施形態においては、油溜め室３
１内に壁面加熱通路５２が設けられているため、外気温
度が低温で油の粘度が非常に高い場合でも、油を加熱す
ることにより、早く適正な粘度の油として軸受けに給油
することができる。

【００３３】本発明の第３の実施例を、図５に示す。図
５に示す圧縮機は、図１で示した圧縮機がその密閉容器
底部に油溜め室３１を有していたのに対し、前記圧縮機
の吐出管５ａの下流側に密閉容器１とは別体のものとし
て油溜め容器２５が設けられ、吐出管５ａと油溜め容器
２５とは吐出通路配管２０で接続されている。この吐出
通路配管２０に接続されて吐出口２２が油溜め容器２５
内に開口されている吐出配管２０ａは、十分な熱伝達の
得られる長さだけ油溜め容器外壁面３６と密に接触する
ように螺旋状に巻回配置されている。

【００３４】なお、吐出配管２０ａを螺旋状に油溜め容
器外壁面３６に巻回したものが示されているが、該配管
の接触のさせ方は螺旋状の巻回以外にも上下に往復蛇行
させるなど各種の方法が考えられる。また、保温材（不
図示）で吐出配管２０ａの外側を覆うようにすること
は、吐出配管２０ａからの放熱を減らすために有効であ
る。

【００３５】油溜め容器２５内には空間２７が設けられ
ており、圧縮機から吐出された冷媒と油の混合流体が、
吐出配管２０ａを通り、その吐出孔２２から油溜め容器
２５内空間２７に吐き出される。この油溜め容器内空間
２７で冷媒ガスと油に分離され、油溜め容器２５に各々
接続されている冷媒流出管２３及び油流出管２４から冷
媒ガス及び油がそれぞれ流出する。油流出管２４から流
出した油は、油戻り通路２１、油戻り管１７を通り、さ
らに圧縮機の密閉容器１内の給油管１６を通り、軸受け
１３，１４，１５に差圧給油される。

【００３６】一方、吸入管５ｂから吸入されスクロール
圧縮機の圧縮機構部で圧縮された冷媒ガスは、それが吐
出口８から流出するとき、旋回スクロール３と固定スク
ロール２との間の隙間をシールしている油を随伴し冷媒
ガス中に混入する。また、吐出口８から出た冷媒ガスが
吐出管５ａから出るまでに、駆動軸７や電動機６が納め
られている空間を通り、この時駆動軸７の軸受け１３，
１４，１５に給油されている油の一部が冷媒ガス中にミ
スト状態で混入する。なお、油溜め容器２５で分離され
た油を各軸受け部へ給油するための給油圧は、油溜め容
器内空間２７内の吐出圧と背圧室２９内の中間圧との差
圧である。

【００３７】このように圧縮機の外部に油溜め容器を有
している圧縮機（以下、外部油室型圧縮機と称する）の
場合、圧縮機の起動時に油溜め容器２５の壁面温度が冷
媒の凝縮温度よりも低いと、油溜め容器内空間２７に流
入した冷媒ガスが油溜め容器内壁面２８上で凝縮を起こ
し、この油溜め容器内空間２７で分離された油と壁面凝
縮した冷媒液とが混在し、油粘度が低下した状態で再び
圧縮機の各軸受けに給油されることがある。この時、潤
滑油は油粘度の低下により軸受けに必要な油粘度でない
ため、必要な油膜が形成されず、軸受けの損傷を起こす
恐れがある。

【００３８】しかし、本実施例の圧縮機においては、先
に述べたように、冷媒吐出通路配管２０に接続する吐出
配管２０ａを油溜め容器外壁面３６と密に接触させてい
るため、圧縮機起動時においても、圧縮機から吐出され
る高温の冷媒ガスにより、油溜め容器外壁面３６が加熱
され、冷媒の凝縮温度より高い温度に保持されるため、
油溜め容器内壁面２８上での冷媒ガスの凝縮が発生せ
ず、冷媒が分離された適正な粘度の油を圧縮機構部に戻
すことが可能となる。また、この結果、圧縮機の信頼性
を確保できるとともに、自己の熱量で加熱するため、油
溜め容器２５を事前に加熱するための電気ヒーター等を
用いる必要がなく消費電力量の低減及び部品削減による
コスト低減が実現できる。

【００３９】図６は図５の変形例で、図５と同様外部油
室型圧縮機を示している。したがって、密閉容器１につ
いては、同一のものなので説明を省略する。相違点は、
別体の油溜め容器２５で、油溜め容器内壁面２８に密に
接触するように吐出配管２０ｂが配置されている。ま
た、この吐出配管２０ｂは螺旋状に巻回されており、油
溜め容器内壁面２８に対しそのほとんどと密に接触して
いる。そのため油溜め容器内壁面２８全面をまんべんな
く加熱することが可能であり、また密閉容器２５内で分
離した油も、この吐出配管２０ｂで暖められ適切な粘度
に保たれる。

【００４０】また万が一、油溜め容器内壁面２８上で冷
媒ガスの凝縮が発生した場合でも、凝縮冷媒液が吐出配
管２０ｂの外表面に接して緩慢に流下し、下部の油溜め
室２６に達するまでに加熱されガス化するため、油溜め
室２６で油と混合して油粘度を低下させることを防止で
きる。なお、図６では吐出配管２０ｂを螺旋状に油溜め
容器内壁面２８に巻き付けたものが示されているが、管
の接触のさせ方は各種の方法が考えられる。

【００４１】図７は、本発明の第４の実施例で、油溜め
容器２５内に筒状の仕切り板４８と邪魔板５８を設け、
この仕切り板４８と油溜め容器２５の壁間で壁面加熱通
路４９を構成し、ここに高温の冷媒ガスを通す吐出通路
配管２０を接続した構造になっている。壁面加熱通路４
９を通過した油を含んだ冷媒は邪魔板５８に衝突し、油
は油溜め室２６に落下すると共に、油分離された冷媒ガ
スは冷媒流出管２３から流出する。

【００４２】圧縮機からの高温のガス冷媒は、壁面加熱
通路４９を通るときに、油溜め容器２５の内壁面２８と
仕切り板４８を同時に加熱し、冷媒ガスの壁面凝縮が発
生することを防ぐ。油溜め容器２５の油溜め容器内壁２
８上で冷媒の凝縮が発生した場合でも、冷媒液は油溜め
容器内壁面２８上にあるため、壁面加熱通路４９内に存
在し、油溜め２６に混入することが防げる。

【００４３】図８は図７の変形例で図７に示した油溜め
容器２５の筒状の仕切り板４８の内壁面上に螺旋状のリ
ブ５０を設けたものである。該内壁面で冷媒ガスの凝縮
が発生した場合においても、冷媒液はこのリブ５０を伝
って油溜め２６に向かうため、油溜め２６に達するまで
に、壁面加熱通路４９を流れる高温の冷媒ガスの熱で蒸
発し、油溜め２６内に冷媒液が混入することを防ぐこと
ができる。

【００４４】図９は、図１の代表的な内部油室型圧縮機
の高圧チャンバー方式を低圧チャンバー方式で実現した
本発明の第５の実施例を示す。図９においては、密閉容
器１内に冷媒吸入管５ｂが開口している低圧チャンバー
方式の圧縮機である点において、図１に示す高圧チャン
バー方式の圧縮機と異なっており、そのため潤滑油の給
油にロータ軸の回転を利用した給油ポンプ５９を用いる
必要がある。密閉容器１の加熱手段としては、図１ない
し図４に示された実施の態様と同様な態様で実施するこ
とができる。

【００４５】図１０は、冷房運転のみが可能な冷凍サイ
クルに、本発明の例えば図１ないし図４及び図９のいず
れかの内部油室型圧縮機ユニットを使用した場合のサイ
クル図を示している。図１０において、４１ａは圧縮
機、４１ｂは高温冷媒ガスの吐出通路配管を示してお
り、これらの構成要素を接続して、図１ないし図４及び
図９のいずれかに示した冷媒の内部油室型スクロール圧
縮機４１を構成している。なお、図１０に示される空気
調和装置においては、使用する冷媒圧縮機に特徴を有す
るものの、その冷凍サイクル回路自体に特徴を有するも
のではない。

【００４６】この実施形態は、圧縮機ユニット４１と熱
源側熱交換器４３と減圧装置４４と利用側熱交換器４５
が順に冷媒配管４７ｇ〜４７ｊで接続されて冷凍サイク
ルが構成されている。また熱源側熱交換器４３にはファ
ン４６ａが、また利用側熱交換器４５にはファン４６ｂ
が設けられている。またこの実施形態では、冷媒の流れ
方向が切り換えられないため、冷房運転しか利用できな
い。

【００４７】図１１は、本発明の図５ないし図８のいず
れかに示した外部油室型圧縮機を冷暖房運転に適用した
空気調和装置のヒートポンプサイクル・冷凍サイクル図
を示している。図１１において、４０ａは圧縮機、４０
ｂは密閉容器とは別体の油溜め容器、４０ｃは吐出通路
配管、４０ｄは油戻し配管であり、これらの構成要素を
接続して、図５ないし図８のいずれかに示した外部油室
型スクロール圧縮機４０を構成している。なお、図１１
に示される空気調和装置においては、使用する冷媒圧縮
機に特徴を有するものの、そのヒートポンプサイクル・
冷媒サイクル回路自体に特徴を有するものではない。

【００４８】この実施形態は、外部油室型スクロール圧
縮機４０と四方弁４２と熱源側熱交換器４３と減圧装置
４４と利用側熱交換器４５が順に冷媒配管４７ａ〜４７
ｆで接続されて冷凍サイクルが構成されている。また熱
源側熱交換器４３にはファン４６ａが、また利用側熱交
換器４５にはファン４６ｂが設けられている。四方弁４
２は、冷房運転時と暖房運転時とでこの冷凍サイクルで
の冷媒の流れ方向を切り換えるためのものであり、実線
矢印は冷房運転時の冷媒の流れ方向を、破線矢印は暖房
運転時の冷媒の流れ方向を示している。

【００４９】減圧装置４４は、冷房運転時には利用側熱
交換器４５で室内空気から効果的に吸熱が行われるよう
にし、暖房運転時には熱源側熱交換器４３で外気から効
果的に吸熱が行われるように、冷媒を減圧する作用をな
す。そして、この実施形態では、冷房運転時には、熱源
側熱交換器４３が凝縮器、利用側熱交換器４５が蒸発器
となり、暖房運転時には、熱源側熱交換器４３が蒸発
器、利用側熱交換器４５が凝縮器となる。

【００５０】図１２および図１３に、先の図１ないし図
９のいずれかに示した本発明の圧縮機ユニットを冷暖房
運転に適用した本発明による空気調和装置の実施例を示
す。本実施例におけるサイクルの基本構成及び基本機能
は、図１０及び図１１で説明してあるので、ここでは、
本実施例における特徴的構成について説明する。

【００５１】図１２において、圧縮機４１ａの吐出管５
ａは、四方弁４２への冷媒吐出配管４７ｋと密閉容器加
熱手段に接続される吐出通路配管４１ｂとに分岐する。
この結果、圧縮機４１ａからの高温の吐出冷媒ガスの一
部が吐出通路配管４１ｂに流れ圧縮機４１ａの密閉容
器、または別体の油溜め容器の壁面加熱に使用され、残
りは配管４７ｋを通り直接サイクル内に流れる。これ
は、全ての吐出ガス冷媒を冷媒吐出通路配管４１ｂに流
すと、通路の圧力損失防止のため配管径を大きくする必
要があるためである。

【００５２】また暖房運転時においては、本来は室内に
輸送する熱量の一部を圧縮機の壁面加熱に用いてしまう
ため、冷媒の温度が下がり、圧縮機起動時、即ち暖房立
ち上げ時に温風温度が下がることが懸念される。そこ
で、吐出冷媒の一部のみを冷媒吐出通路配管４１ｂに流
し、圧縮機密閉容器の壁面加熱に使用し、さらにその冷
媒を吐出通路配管４１ｃを通して、圧縮機吸入側にバイ
パスする。

【００５３】その結果、圧縮機の密閉容器、または別体
の油溜め容器の壁面を加熱した後でも、冷媒吐出通路配
管４１ｃを通る冷媒温度は、配管４７ｑを通ってくる冷
媒温度よりも高く、合流後の配管４７ｒを流れる冷媒の
温度は上昇するため、さらに圧縮機は高い温度の冷媒ガ
スを吐出することが可能となる。したがって、暖房運転
における高温風吹き出しを可能にするとともに、油溜め
容器圧縮機の密閉容器、または別体の壁面温度の上昇を
早めることができ、圧縮機内の壁面での冷媒凝縮を防ぐ
効果がより大きくなる。また、吐出通路配管４１ｂ及び
４１ｃを流れる冷媒量は、減圧手段５６の絞り量によっ
て適正に調整される。

【００５４】しかし、図１２に示した実施形態では、吐
出通路配管４１ｃ中を常に高温の冷媒ガスが流れて吸入
側へバイパスするため、運転条件によっては、圧縮機の
密閉容器内の温度が異常に高くなる場合が懸念される。
そこで、この点を改善した具体例を次に示す。

【００５５】図１３はおいて、先の図１２における冷媒
吐出通路４１ｃ上にストップ弁５７を設けている。この
ストップ弁５７を必要に応じ開閉することにより、吐出
通路配管４１ｂ，４１ｃを流れる冷媒を制御できる。例
えば、圧縮機起動時及び暖房運転時初期等は弁を開け圧
縮機吐出温度を上げ、圧縮機の密閉容器、または別体の
油溜め容器の壁面温度の上昇速度を高め、冷媒ガスの凝
縮を効果的に防ぎ、かつ適正な油粘度を得ることができ
る。また暖房運転時では、冷媒温度が上がることで室内
に高温風を吹き出すことが可能となり、暖房運転時の早
期立ち上げが可能となる。

【００５６】以上に説明した全ての実施例及び変形例に
おいて、冷媒の種類及び油の種類は問われない。また、
冷媒圧縮機としてスクロール圧縮機を主に説明している
が、他の圧縮機、例えば低圧チャンバー方式で給油ポン
プを使用した内部油室型ロータリー圧縮機などにも適用
することができる。

【００５７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の冷
媒圧縮機においては、圧縮機の密閉容器底部を油溜め室
としている内部油室型圧縮機の場合には、該油溜め室近
傍の密閉容器壁面に、また、油溜め容器を圧縮機の密閉
容器とは別個に配設している外部油室型圧縮機の場合に
は、該油溜め容器壁面に、圧縮機から吐出される高温の
冷媒ガスを用いて、当該壁面を加熱する加熱手段を設け
ることで圧縮機の密閉容器、またはこれと別体の油溜め
容器の壁面を加熱することができる。

【００５８】圧縮機起動時に、油溜め容器壁面温度が冷
媒の凝縮温度よりも低い場合、圧縮機からの吐出冷媒ガ
スが油溜め容器の内壁面上で凝縮を起こし冷媒液とな
り、この冷媒液が油溜めの油に混入して油を希釈し、油
の粘度低下を引き起こし、軸受け等を損傷させる原因と
なっている。これまでは、この対策として、電気ヒータ
を使用して、壁面温度の維持を図っていたが、ほぼ常時
通電しているため待機電力が大きくなっていた。

【００５９】しかし、本発明の冷媒圧縮機では、圧縮機
から吐出される高温のガス冷媒を用いて、圧縮機の密閉
容器壁面や圧縮機吐出側下流に配置される油溜め容器壁
面を加熱することができるため、従来の電気ヒータ等が
不要となり、圧縮機の信頼性を維持しつつ消費電力低減
が図れる。

【００６０】さらに、本発明の空気調和装置において
は、高温の吐出冷媒ガスが通る吐出通路配管を分岐し
て、その一方をバイパス通路とし、該通路を圧縮機の吸
入側に接続させることで、圧縮機の吐出ガス冷媒温度を
高温にすることができ、その結果、壁面温度上昇速度を
大きくでき、さらに暖房運転時などでは高温風を吹き出
すことができるので、暖房の早期立ち上げの効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す内部油室型スクロ
ール圧縮機の断面図。

【図２】図１の変形例を示す内部油室型スクロール圧縮
機の断面図。

【図３】本発明の第２の実施例を示す内部油室型スクロ
ール圧縮機の断面図。

【図４】図３の変形例を示す内部油室型スクロール圧縮
機の断面図。

【図５】本発明の第３の実施例を示す外部油室型スクロ
ール圧縮機の断面図。

【図６】図５の変形例を示す外部油室型スクロール圧縮
機の断面図。

【図７】本発明の第４の実施例の外部油室型スクロール
圧縮機に用いる油溜め容器の断面図。

【図８】図７の油溜め容器の変形例を示す断面図。

【図９】本発明の第６の実施例を示す低圧チャンバー方
式の内部油室型スクロール圧縮機の断面図。

【図１０】内部油室型冷媒圧縮機を冷房専用とした空気
調和装置の冷凍サイクル図。

【図１１】外部油室型スクロール圧縮機を冷暖房に用い
た空気調和装置のヒートポンプサイクル・冷凍サイクル
図。

【図１２】本発明の他の実施例の空気調和装置のサイク
ル図。

【図１３】本発明の他の実施例の空気調和装置のサイク
ル図。

【符号の説明】

１…密閉容器、２…固定スクロール、３…旋回スクロール、２ａ，３ａ…鏡板、２ｂ，３ｂ…渦巻き状ラップ、４…スクロール圧縮機構、５ａ…吐出管、５ｂ…吸入管、６…電動機、７…駆動軸、８…吐出口、９…通路、１０…フレーム、１０ａ…台座、１１…自転防止機構、１２…吸入口、１３，１４，１５…軸受け、１６…給油管、１７，４０ｄ…油戻り管、１８…油受け、１９…空間、２０，４０ｃ，４１ｂ，４１ｃ…吐出通路配管、２０ａ，２０ｂ…吐出配管、２１…油戻り通路、２２…吐出口、２３…冷媒流出管、２４…油流出管、２５，４０ｂ…油溜め容器、２６…油溜め、２７…油溜め容器内空間、２８…油溜め容器内壁面、２９…背圧室、３０…均圧孔、３１…油溜め空間、３２…仕切り板、３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ…吐出配管、３４…密閉容器内空間、３５…密閉容器内壁面、３６…油溜め容器外壁面、４０…外部油室型スクロール圧縮機、４０ａ，４１ａ…圧縮機、４１…内部油室型スクロール圧縮機、４２…四方切換え弁、４３…熱源側熱交換器、４４…減圧装置、４５…利用側熱交換器、４６ａ，４６ｂ…ファン、４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄ，４７ｅ，４７ｆ，４
７ｇ，４７ｈ，４７ｉ，４７ｊ，４７ｋ，４７ｍ，４７
ｎ，４７ｏ，４７ｐ，４７ｑ，４７ｒ…配管、４８…仕切り板、４９…内壁面加熱通路、５０…リブ、５１…密閉容器外壁面、５２，５３…壁面加熱通路、５４，５５…仕切り壁、５６…減圧手段、５７…ストップ弁、５８…邪魔板、５９…給油ポンプ。

フロントページの続き (72)発明者小国研作静岡県清水市村松390番地株式会社日立製作所空調システム事業部内 (72)発明者安田弘静岡県清水市村松390番地株式会社日立製作所空調システム事業部内 (72)発明者吉田康孝静岡県清水市村松390番地株式会社日立製作所空調システム事業部内 (72)発明者中村憲一静岡県清水市村松390番地株式会社日立製作所空調システム事業部内Ｆターム(参考） 3H029 AA02 AA14 AA21 AB03 BB01 BB13 BB42 BB50 CC02 CC08 CC09 CC16 CC17 CC25 CC33 CC48 3H039 AA03 AA04 AA12 BB11 BB25 BB28 CC01 CC11 CC29 CC32 CC33 CC42

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】密閉容器の内部に、ロータ及びステータ
からなる電動機部と、固定スクロール、旋回スクロール
及びフレーム等からなり前記電動機部によりロータ軸を
介して駆動される圧縮機構部とを収納配設すると共に、
前記密閉容器底部を潤滑油の油溜め室とし、該油溜め室
中の潤滑油を圧縮途中の中間圧と油溜め室における吐出
圧との差圧を利用した差圧給油手段により前記圧縮機構
部へ給油するようにしてなる高圧チャンバー方式の冷媒
圧縮機において、前記油溜め室近傍の密閉容器壁面に、前記圧縮機から吐
出される高温の吐出冷媒ガスを用いて当該壁面を加熱す
る加熱手段を設けたことを特徴とする冷媒圧縮機。
【請求項２】前記加熱手段は、前記油溜め室近傍の密
閉容器外壁面、または内壁面に密着して螺旋状に巻回配
設された冷媒ガス吐出配管であることを特徴とする請求
項１記載の冷媒圧縮機。
【請求項３】前記加熱手段は、前記油溜め室近傍の密
閉容器外壁面、または内壁面に設けられて高温の吐出冷
媒ガスを通すようにした環状の壁面加熱通路であること
を特徴とする請求項１に記載の冷媒圧縮機。
【請求項４】密閉容器の内部に、ロータ及びステータ
からなる電動機部と、固定スクロール、旋回スクロール
及びフレーム等からなり前記電動機部によりロータ軸を
介して駆動される圧縮機構部とを収納配設すると共に、
前記圧縮機構部の冷媒ガス吐出口より下流側に潤滑油の
油溜め室を設け、該油溜め室中の潤滑油を圧縮途中の中
間圧と油溜め室における吐出圧との差圧を利用した差圧
給油手段により前記圧縮機構部へ給油するようにしてな
る高圧チャンバー方式の冷媒圧縮機において、上部には冷媒ガス流出管を、また下部には油流出管を各
有し、前記圧縮機からの高温の冷媒ガスを通すと共に、
内部を油溜め室とした油溜め容器を前記密閉容器とは別
個に配設し、該油溜め容器壁面に、前記圧縮機から吐出
される高温の吐出冷媒ガスを用いて当該壁面を加熱する
加熱手段を設けたことを特徴とする冷媒圧縮機。
【請求項５】前記加熱手段は、前記油溜め容器外壁
面、または内壁面に密着して螺旋状に巻回配設された冷
媒ガス吐出配管であることを特徴とする請求項４記載の
冷媒圧縮機。
【請求項６】前記加熱手段は、前記油溜め容器内に配
設され、その内壁面との間を高温冷媒ガスが通る内壁面
加熱通路とし、底部を油溜めとした筒状の仕切り壁体で
構成されていることを特徴とする請求項４記載の冷媒圧
縮機。
【請求項７】前記筒状の仕切り壁体内壁面に螺旋状の
リブを設けたことを特徴とする請求項６に記載の冷媒圧
縮機。
【請求項８】密閉容器の内部に、ロータ及びステータ
からなる電動機部と、固定スクロール、旋回スクロール
及びフレーム等からなり前記電動機部によりロータ軸を
介して駆動される圧縮機構部とを収納配設すると共に、
前記密閉容器底部を潤滑油の油溜め室とし、該油溜め室
中の潤滑油を前記ロータ軸に直結するポンプ給油手段に
より前記圧縮機構部へ給油するようにしてなる低圧チャ
ンバー方式の冷媒圧縮機において、前記油溜め室近傍の密閉容器壁面に、前記圧縮機から吐
出される高温の吐出冷媒ガスを用いて当該壁面を加熱す
る加熱手段を設けたことを特徴とする冷媒圧縮機。
【請求項９】前記加熱手段は、前記油溜め室近傍の密
閉容器外壁面、または内壁面に密着して螺旋状に巻回配
設された冷媒ガス吐出配管であることを特徴とする請求
項８に記載の冷媒圧縮機。
【請求項１０】前記加熱手段は、前記油溜め室近傍の
密閉容器外壁面、または内壁面に設けられて高温の吐出
冷媒ガスを通すようにした環状の壁面加熱通路であるこ
とを特徴とする請求項８に記載の冷媒圧縮機。
【請求項１１】少なくとも、吸入側接続部及び吐出側
接続部を有する冷媒圧縮機、熱源側熱交換器、減圧装置
及び利用側熱交換器を備え、これらを順次配管で接続し
て冷凍サイクルを構成し、または、さらに前記冷媒圧縮
機の吸入側接続部及び吐出側接続部に接続する四方弁切
換弁を配して構成するヒートポンプサイクルまたは冷凍
サイクルの空気調和装置において、前記冷媒圧縮機として前記請求項１ないし１０のいずれ
かに記載の冷媒圧縮機を使用し、前記圧縮機の吐出側接
続部に接続する吐出配管を分岐してその一方を前記冷凍
サイクル配管、または前記四方切換弁に接続すると共に
その他方を前記加熱手段に接続し、該加熱手段を経たあ
との吐出管は、これを前記圧縮機の吸入側接続部に接続
し、その接続配管の途中に減圧抵抗体を設けたことを特
徴とする空気調和装置。
【請求項１２】前記圧縮機の吸入側接続部に接続する
接続配管中に、ストップ弁を設けたことを特徴とする請
求項１１に記載の空気調和装置。