JP2000283069A - 高圧チャンバ型スクロール圧縮機及びそれを用いた冷凍サイクル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 油上がりを低減でき、かつ液戻り運転時や立
上り時に潤滑性の低下を防止できる高圧チャンバ型スク
ロール圧縮機を提供すること及びそれを用いた冷凍サイ
クルを提供すること。 【解決手段】 密閉ケーシングの内部上方には中央に吐
出口を有する圧縮機構部を、同じく内部下方にはモータ
を、それぞれ内装すると共に、同じく底部には潤滑油の
油溜まり部を設け、該油溜まり部から前記圧縮機構部へ
潤滑油を給油するための給油管を有してなる高圧チャン
バ型スクロール圧縮機において、前記圧縮機構部の吐出
口に、出口をケーシングの内周壁に向けたノズルが取付
けられると共に、該ノズルの出口と対面するケーシング
の内周壁にデミスタが取付けられており、該デミスタの
下部が前記圧縮機構部の上部空間と前記油溜まり部とを
結ぶ油通路の上部に接続されているものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスクロール圧縮機に
係わり、特に冷凍装置や空気調和装置に好適な高圧チャ
ンバ型スクロール圧縮機に関する。また、それを用いた
冷凍サイクルに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、特開平５−１６７９号公報に記
載されているように、高圧チャンバ型スクロール圧縮機
の油上がりを低減するために圧縮機にある油溜まりを覆
う仕切板を設ける構造が知られている。しかし、この従
来技術では、液戻り運転時や高圧チャンバ型の立上がり
時に見られる油への液冷媒混入に起因する潤滑性の低下
を防止すること及び冷媒ガス中に含まれる油ミストの圧
縮機からの流出を十分に防止することは、いずれも困難
であった。

【０００３】液戻り運転時に見られる油への液冷媒混入
に起因する潤滑性の低下防止法に関しては、例えば、特
開平１０−３７８７０号公報に開示の技術があげられ
る。しかし、この従来技術では、高圧チャンバ型の立上
がり時に見られるように、モータ等の構造物を含むチャ
ンバ側に吐出された冷媒ガスが、チャンバの冷たい構造
物と接触して凝縮することにより起こる、油への液冷媒
混入に起因する潤滑性の低下を防止することはできな
い。また、冷媒ガス中に含まれる油ミストの圧縮機から
の流出を防止することもできない。

【０００４】冷媒ガス中に含まれる油ミストの圧縮機か
らの流出防止法に関しては、例えば、特開平９−１７０
５８１号公報に開示の技術があげられる。しかし、この
従来技術を高圧チャンバ型に適用した場合、デミスタに
より分離した油がチャンバ内に流入する際に、再び冷媒
ガスと混合してしまうため、冷媒ガス中に含まれる油ミ
ストの圧縮機からの流出を十分に防止することはできな
い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、油上
がりを低減でき、かつ液戻り運転時や立上がり時に潤滑
性の低下を防止できる高圧チャンバ型スクロール圧縮機
を提供することにある。また、それを用いた冷凍サイク
ルを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的の達成のため、
本発明による高圧チャンバ型スクロール圧縮機は、特許
請求の範囲請求項１ないし４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。また、本発明による冷凍
サイクルは、特許請求の範囲請求項５に記載されたとこ
ろを特徴とするものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明による高圧チャンバ型スク
ロール圧縮機の第一実施例を図１により説明する。

【０００８】本実施例では、密閉ケーシング１の内部上
方には中央に吐出口１６を有する圧縮機構部２を、同じ
く内部下方にはモータ８を、それぞれ内装しており、前
記圧縮機構部２は、固定スクロール３と旋回スクロール
４からなる。また、密閉ケーシング１の底部には潤滑油
の油溜まり部１０が設けられている。圧縮機構部２は、
モータ８で駆動されるクランク軸５により伝達される旋
回スクロール４の旋回運動により、固定スクロール３と
の間に形成される空間が流れ方向に向かってその容積を
減少することで、吸入管６から吸入した冷媒ガスを圧縮
する。圧縮された冷媒ガスは、固定スクロール３の中央
に設けられた吐出口１６からケーシング１内部の上部空
間１７へ吐出される。旋回スクロール４の背面には、圧
縮過程の冷媒ガスを導く中間室１９がある。潤滑油は油
溜まり部１０からクランク軸５の下端に取付けられた給
油部９を通り、軸受を潤滑した後、中間室１９へ流入す
る。中間室１９へ流入した潤滑油は圧縮室に流入し、冷
媒ガスと混合した状態で、固定スクロール３の中央に設
けられた吐出口１６からケーシング１内部の上部空間１
７へ吐出される。

【０００９】本実施例では、吐出口１６に、出口をケー
シングの内周壁に向けた吐出ガスの流れ方向を制御する
ためのノズル１８が取り付けられている。また、上部空
間１７のノズル１８の出口に対面するケーシングの内周
壁にデミスタ１４が取付けられている。さらに、デミス
タ１４の下部は、圧縮機構部２の上部空間１７と油溜ま
り部１０とを結ぶ油通路１１の上部に接続されている。

【００１０】ノズル１８の出口から、上部空間１７へ吐
出される冷媒ガスと油は、圧縮室内で十分に混合されて
いるため、両者の速度差が殆どなしにデミスタ１４に向
かって進む。冷媒ガスと油では密度が１０倍以上油の方
が大きいためその慣性が大きく、冷媒ガスの大部分がデ
ミスタ１４の付近で流れ方向を急転させた後も、油滴の
方は直進運動を継続しデミスタ１４に衝突する。そし
て、デミスタ１４に衝突した油滴は、デミスタ１４に付
着する。このようにして、本実施例では非常に効率的に
冷媒ガスと油が分離される。

【００１１】吐出後、デミスタ１４により油と分離され
た冷媒ガスの方は、固定スクロール３とケーシング１と
の間に複数個設けられた冷媒通路１３を通って、モータ
８を冷却した後に、吐出管７から排出される。この際、
冷媒ガスがモータ８の間をまんべんなく流れるためモー
タ８が十分に冷却される。結果として、モータ８の効率
向上が図られ、省エネルギーに貢献できる。また、モー
タ８での熱回収が十分に出来るため、暖房運転時の暖力
アップにも効果がある。

【００１２】一方、油の方はデミスタ１４の下部にある
油通路１１を通って、油溜まり部１０へ直接導かれる。
この際、油通路１１の出入口間では、モータ８部での風
損に相当する差圧が発生しているため、ストロー効果に
より、デミスタ１４に付着した油は、非常に効率的に油
溜まり部１０側へ吸引されることとなり、結果として油
上がり率が大幅に低減されることとなる。

【００１３】高圧チャンバ型スクロール圧縮機において
は、長時間停止した後に起動した直後は、ケーシング１
やモータ８が冷えているために、これらの部分で冷媒ガ
スの凝縮が起こり、凝縮した冷媒液が油に溶け込む現象
が起こり易い。このような現象が起こると、油の粘度が
一時的に低くなり、軸受の信頼性が低下してしまう。通
常は、これを防止するために、圧縮機の運転待機時にケ
ーシング１の外周に巻いたヒータを用いて予熱を行い、
冷媒ガスの凝縮が起こらないようにしている。

【００１４】本実施例では、油溜まり部１０の上部に仕
切り板１２を設けている。この仕切り板１２は、給油部
９を通す穴を除いては開口部を有しておらず、この穴の
周辺部は、上方に凸となるように形成されており、この
仕切り板１２上面側のケーシング側壁に吐出管７が設け
られている。このような構造にすると、仮に、起動直後
に冷媒ガスの凝縮が起ったとしても、その凝縮した冷媒
液は、仕切り板１２の働きにより油溜まり部１０に入る
ことはなく、仕切り板１２の上に落下後、吐出管７から
そのまま排出される。したがって、冷媒液が油に溶け込
むことはなく、軸受の信頼性の低下もおこらない。

【００１５】このため、軸受に対する信頼性向上が図れ
るとともに、ケーシング１の外周に巻き付けるヒータを
省略することができるため、冷凍サイクルの省エネルギ
ー性の向上に対しても利点がある。

【００１６】以上述べたように、本実施例によれば、油
上がりを低減でき、かつ液戻り運転時や立上がり時に潤
滑性の低下を防止できる高圧チャンバ型スクロール圧縮
機が提供される。

【００１７】図２及び図３は、本発明による高圧チャン
バ型スクロール圧縮機の第二実施例を示す。本実施例で
は、圧縮機構部２の上部空間１７内で吐出口１６を包囲
する環状デミスタ１４が設けられている。さらに、デミ
スタ１４の外周には、周囲上の一部分を切り欠いた切り
欠き部２０を有し、その他の部分はデミスタ１４の高さ
よりも低い円筒状のデミスタカバー１５が取り付けられ
ている。この円筒状のデミスタカバー１５の切り欠き部
２０に対面するケーシングの内周壁部位に、圧縮機構部
２の上部空間１７と油溜まり部１０とを結ぶ油通路１１
の上端部を開口させている。

【００１８】本実施例においても、上部空間１７へ吐出
される冷媒ガスと油は、デミスタ１４により効率よく互
いに分離される。油の方はデミスタカバー１５の切り欠
き部２０より、デミスタ１４の外側に流出し、流出部近
傍に上端を開口している油通路１１を通って、油溜まり
部１０へ直接導かれる。この際、油通路１１の出入口間
では、モータ８部での風損に相当する差圧が発生してい
るため、ストロー効果により、デミスタ１４の外側に流
出した油は、非常に効率的に油溜まり部１０側へ吸引さ
れる。

【００１９】本実施例においても、油溜まり部１０の上
部に同じ構造の仕切り板１２を設けており、その効果は
前記第一の実施例と同じである。

【００２０】図４は、本発明の第三実施例を示すもので
ある。本実施例では、上部空間１７のノズル１８の出口
と対面するケーシングの内周壁にデミスタ１４が取付け
られ、デミスタ１４の下部は油通路１１に接続されてい
る構造は第一の実施例と同じである。本実施例では、吐
出管７が圧縮機構部２とモータ８との間のケーシング１
の側壁に設けられている。起動時に、仕切り板１２上に
溜まった冷媒液は、吐出管７とケーシング１の下部でか
つ仕切り板１２上部空間とを結ぶバイパス管２１により
吸い上げられる。

【００２１】本発明による高圧チャンバ型スクロール圧
縮機は、モータ８の効率向上が図られるとともに圧縮機
の運転待機時の予熱が不要となり、省エネルギーに貢献
できる。また、モータ８での熱回収が十分にできるた
め、暖房運転時の暖力アップにも効果がある。このこと
は、地球温暖化防止に対して効果的である。

【００２２】図５は、本発明による高圧チャンバ型スク
ロール圧縮機を用いた冷凍サイクルである。本実施例に
おいては、室外機中に本発明による高圧チャンバ型スク
ロール圧縮機１００、四方切換え弁１１０、室外熱交換
器１２０及び膨張弁１３０等を含んでおり、室内機中に
は室内熱交換器１４０等を含んでいる。また、これらの
機器は接続配管等により接続されて本発明による冷凍サ
イクルを構成している。

【００２３】このような構成において、例えば、室内を
冷房する場合、高圧チャンバ型スクロール圧縮機１００
から出た高温高圧の冷媒ガスは、室外熱交換器１２０に
おいて冷却されて凝縮し、高温の冷媒液となり、膨張弁
１３０において断熱膨張し、低温低圧の二相状態にな
り、室内熱交換器１４０において吸熱により蒸発し室内
側の空気を冷却した後、低温低圧の冷媒ガスとなって再
び圧縮機１１０に戻る。逆に、室内を暖房する場合、高
圧チャンバ型スクロール圧縮機１００から出た高温高圧
の冷媒ガスは、室内熱交換器１４０において放熱により
凝縮し室内側の空気を暖めた後、高温の冷媒液となり、
膨張弁１３０において断熱膨張し、低温低圧の二相状態
になり、室外熱交換器１２０において吸熱により蒸発
し、低温低圧の冷媒ガスとなって再び高圧チャンバ型ス
クロール圧縮機１１０に戻る。

【００２４】本発明による冷凍サイクルは、油上がり率
が小さいため、室内外熱交換器の性能を十分に引き出す
ことができ、またモータ効率も向上しているためエネル
ギー効率が良好であり、チラーユニット等の冷凍装置や
エアコン等の空気調和装置に好適である

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、油上がりを低減でき、
かつ液戻り運転時や立上がり時に潤滑性の低下を防止で
きる高圧チャンバ型スクロール圧縮機を提供することが
できる。また、それを用いた冷凍サイクルを提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例の高圧チャンバ型スクロー
ル圧縮機の側断面図。

【図２】本発明の第二実施例の高圧チャンバ型スクロー
ル圧縮機の側断面図。

【図３】本発明の第二実施例における環状デミスタ及び
デミスタカバーの平面図。

【図４】本発明の第三実施例の高圧チャンバ型スクロー
ル圧縮機の側断面図。

【図５】本発明による高圧チャンバ型スクロール圧縮機
を用いた冷凍サイクル図。

【符号の説明】

１…ケーシング ２…圧縮機構部 ３…固定スクロール ４…旋回スクロール ５…クランク軸 ６…吸入管 ７…吐出管 ８…モータ ９…給油部 １０…油溜まり部 １１…油通路 １２…仕切り板 １３…冷媒通路 １４…デミスタ １５…デミスタカバー １６…吐出口 １７…上部空間 １８…ノズル １９…中間室 ２０…切り欠き部 ２１…バイパス管 １００…圧縮機 １１０…四方切換え弁 １２０…室外熱交換器 １３０…膨張弁 １４０…室内熱交換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松尾 一也 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 遠藤 和広 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (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 Ｆターム(参考） 3H039 AA03 AA06 AA12 BB11 CC29 CC33

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉ケーシングの内部上方には中央に吐
   出口を有する圧縮機構部を、同じく内部下方にはモータ
   を、それぞれ内装すると共に、同じく底部には潤滑油の
   油溜まり部を設け、該油溜まり部から前記圧縮機構部へ
   潤滑油を給油するための給油部を有してなる高圧チャン
   バ型スクロール圧縮機において、 前記圧縮機構部の吐出口に、出口をケーシングの内周壁
   に向けたノズルが取付けられると共に、該ノズルの出口
   と対面するケーシングの内周壁にデミスタが取付けられ
   ており、該デミスタの下部が前記圧縮機構部の上部空間
   と前記油溜まり部とを結ぶ油通路の上部に接続されてい
   ることを特徴とする高圧チャンバ型スクロール圧縮機。
2. 【請求項２】 密閉ケーシングの内部上方には中央に吐
   出口を有する圧縮機構部を、同じく内部下方にはモータ
   を、それぞれ内装すると共に、同じく底部には潤滑油の
   油溜まり部を設け、該油溜まり部から前記圧縮機構部へ
   潤滑油を給油するための給油部を有してなる高圧チャン
   バ型スクロール圧縮機において、 前記密閉ケーシングの上部空間内で前記圧縮機構部の上
   部に前記吐出口を包囲する環状デミスタが設けられ、該
   環状デミスタの外周には、周囲上の一部分を切り欠いた
   切り欠き部を有し、その他の部分は前記デミスタの高さ
   よりも低い円筒状のデミスタカバーが取付けられてお
   り、かつ、該デミスタカバーの切り欠き部に対面するケ
   ーシングの内周壁部位に、前記圧縮機構部の上部空間と
   前記油溜まり部とを結ぶ油通路の上端部を開口させたこ
   とを特徴とする高圧チャンバ型スクロール圧縮機。
3. 【請求項３】 前記油溜まり部を覆って仕切り板が設け
   られ、該仕切り板は、前記給油部を通すための穴を除い
   ては開口部を有しておらず、前記穴の周辺部は、上方に
   凸の面形状となるように形成されており、該仕切り板上
   面側のケーシング側壁に吐出管が設けられていることを
   特徴とする請求項１または２に記載の高圧チャンバ型ス
   クロール圧縮機。
4. 【請求項４】 前記油溜まり部を覆って仕切り板が設け
   られ、該仕切り板は、前記給油部を通すための穴を除い
   ては開口部を有しておらず、前記穴の周辺部は、上方に
   凸の面形状となるように形成されており、前記圧縮機構
   部と前記モータとの間のケーシング側壁に吐出管が設け
   られると共に、前記仕切り板上面側のケーシング側壁に
   前記仕切り板上部空間と前記吐出管とを結ぶバイパス管
   が設けられていることを特徴とする請求項１または２に
   記載の高圧チャンバ型スクロール圧縮機。
5. 【請求項５】 圧縮機、四方切換え弁、室外熱交換器、
   膨張弁、室内熱交換器及びこれらの機器を接続する接続
   配管からなり、前記圧縮機からの圧縮冷媒ガスを用いて
   室内を冷房もしくは暖房するようにした冷凍サイクルに
   おいて、 前記圧縮機として、請求項１ないし４のいずれかに記載
   の高圧チャンバ型スクロール圧縮機を用いたことを特徴
   とする冷凍サイクル。