JP2004346740A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】密閉型回転圧縮機では、信頼性および冷凍サイクルの高効率化の観点から油分離効率を向上して密閉容器外への冷凍機油の吐出を極力抑える必要がある。
【解決手段】吐出管３１を密閉容器１の内部まで貫通し、吐出管３１の吸入口３１ａを固定子１１上端側のコイルエンド１１ｂの内側に位置させることにより、固定子１１の切欠き１１ａから吸入口３１ａに向かう作動流体を上向き〜下向き〜上向きの流れに曲げて、密度の大きい冷凍機油を重力で分離し、その上、コイルエンド１１ｂの内側に入り、回転子１２に触れる作動流体を、粘性により回転子１２とともに回転させて、密度の大きい冷凍機油を遠心力で分離して、作動流体とともに密閉容器１外の冷凍サイクルへ持ち出される冷凍機油の量を抑える。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍冷蔵庫や空調機等に用いられる密閉型回転圧縮機に関し、特に油吐出防止に係る油分離構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
密閉型回転圧縮機は、そのコンパクト性や構造が簡単なことから、冷凍冷蔵庫や空調機等に多く用いられている。ロータリ圧縮機やスクロール圧縮機等の密閉型回転圧縮機の構成については、非特許文献１に記載されている。以下に、密閉型回転圧縮機の構成を、ロータリ圧縮機（以下、圧縮機）を例に図１０および図１１を用いて説明する。図１０は、従来の圧縮機の縦断面図である。
図に示す圧縮機は、密閉容器１と、偏心部２ａを有するシャフト２，シリンダ３，ローラ４，ベーン７，バネ８，上軸受９，下軸受１０等から成り密閉容器１の内部の下方に配置された圧縮機構部と、上下端側にそれぞれ設けられたコイルエンド１１ｂ，１１ｄを有する固定子１１，回転子１２等から成り密閉容器１の上方に配置された回転電動機部とから構成される。
そして、固定子１１の外周側には、作動流体の流路とするための複数の切欠き１１ａが設けられている。密閉容器１の上部には、密閉容器１の内部の回転電動機部に通電するための導入端子１３と、密閉容器１の内部から作動流体を冷凍サイクルに導く吐出管１４が設けられている。この吐出管１４は、密閉容器１の内部に貫通しており、その吸入口１４ａが回転電動機部の固定子１１や回転子１２と接触しないように、固定子１１の上端側のコイルエンド１１ｂよりも上側に位置する。また、密閉容器１の側面には作動流体を冷凍サイクルから圧縮機に導く吸入管１５が設けられている。そして、密閉容器１の底部の油溜り１６には冷凍機油が貯留される構成となっている。
【０００３】
上記構成の圧縮機の動作について説明する。圧縮機の回転電動機部に通電し回転子１２を回転させると、偏心部２ａによりローラ４は偏心回転運動を行い、シリンダ３内に形成された吸入室５と圧縮室（図示せず）の容積が変化する。これに伴って作動流体は、吸入管１５から流路９ａを経て吸入室５に吸入され、圧縮室にて圧縮される。圧縮された作動流体は、油溜り１６から供給され圧縮機構部を潤滑した冷凍機油の霧滴（以下オイルミストと称す）を混合した状態で、吐出孔９ｂを経て回転電動機部の下部空間１７に吐出され、固定子１１の切欠き１１ａや、固定子１１と回転子１２の隙間１８を通過して、回転電動機部の上部空間１９に流れる。
そして、作動流体は吐出管１４から吐出されるが、同時に作動流体に混合した冷凍機油も吐出される。そのため圧縮機では、圧縮機の信頼性および冷凍サイクルの高効率化の観点から、油を分離して密閉容器１の外部への冷凍機油の吐出を抑えている。
【０００４】
この作動流体から冷凍機油の分離を行う構成としては、例えば特許文献１に示されているように、回転子１２の上部に設けた油分離板を用いる方法がある。図１１に油分離板の周辺の詳細断面図を示す。回転子１２には永久磁石２０の挿入孔を閉塞する上側端板２１ａおよび下側端板２１ｂが具備されるとともに、回転子１２に上下方向に貫通形成された複数の貫通孔１２ａと、貫通孔１２ａの出口の上方に配され回転子１２の上面との間に油分離空間２２を形成する油分離板２３とが、固定部材２４によって回転子１２に固定されている。
【０００５】
このように構成された圧縮機では、圧縮機構部から回転電動機の下部空間１７に吐出されたオイルミストを含む作動流体の一部は、回転子１２に設けられた貫通孔１２ａを通って油分離空間２２に流入する。そして、ここで遠心力により油分離板２３の外周出口から作動流体を放射状に吐出し、固定子１１のコイルエンド１１ｂに吹き付けられて作動流体とこれに含まれたオイルミストが分離される。そして、油を分離した作動流体だけが上昇して、密閉容器１内の上部に設けられた吐出管１４から外部へ吐出される。一方、固定子１１のコイルエンド１１ｂに付着した冷凍機油は下方へ伝わって落ち、密閉容器１の底部に貯留されている油溜り１６へ戻される。
【０００６】
【非特許文献１】
「冷凍空調便覧、新版第５版、ＩＩ巻 機器編」、日本冷凍協会、平成５年、第３０項〜第４３項
【特許文献１】
特開平８−２８４７６号公報（第６項、図１〜図３）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の圧縮機では、回転電動機部の下部空間１７から上部空間１９への作動流体の流れは、固定子１１の外周側の切欠き１１ａや固定子１１と回転子１２の隙間１８、あるいは、図１１のように構成される圧縮機の場合は回転子１２の貫通孔１２ａを通過していた。このうち、固定子１１と回転子１２の隙間１８は、回転電動機部の効率の観点から通常０．５ｍｍ程度の狭い幅であるため、ここを流れる作動流体の割合は非常に少ない。また、回転子１２の貫通孔１２ａについても、回転子１２の積層鉄芯の断面積が減り磁気回路が狭くなると、回転電動機部の効率が低下するため大きく出来ない。従って、固定子１１の切欠き１１ａを通過する作動流体の割合が非常に多くなる。
図１１のように構成された従来の圧縮機では、回転子１２に上下方向に貫通形成された複数の貫通孔１２ａを通過する作動流体からの油分離しか出来ず、特に流量の多い固定子１１の外周側の切欠き１１ａを通過する作動流体からの油分離が課題であった。
また、従来の圧縮機を、二酸化炭素を主成分とした作動流体を用いる冷凍サイクルに適用した場合、圧縮室６から吐出される作動流体の圧力が臨界圧力を越えるため、密閉容器１の内部の作動流体は超臨界状態となり、作動流体に対する冷凍機油の溶解量が増加し、特に密閉容器１の内部での油分離が課題であった。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するためのものであり、回転電動機部の効率を低下させることなく、簡易かつ低コストに油分離効率を高めて、密閉容器の外部に持ち出される冷凍機油の量を低減し、圧縮機の信頼性を向上させ、高効率の冷凍サイクルを得ることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明の圧縮機は、密閉容器と、前記密閉容器内の下部に設けた圧縮機構部と、前記密閉容器内の上部に設けた固定子と回転子から構成された回転電動機部と、前記固定子の上下端側に設けたコイルエンドと、前記密閉容器の上端側に設けた吐出管と、前記密閉容器内の下部に設けた油溜りとを備え、前記圧縮機構部で圧縮した作動流体を、前記回転電動機部と前記密閉容器との隙間から前記密閉容器の上部空間に導き、前記吐出管から前記密閉容器外に吐出する構成とした圧縮機において、前記吐出管の密閉容器内開口端を、前記上端側コイルエンドの内側に位置させたことを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の圧縮機において、前記吐出管は、前記密閉容器の内部において曲部を有する構成としたことを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項２に記載の圧縮機において、前記吐出管を前記密閉容器の側面部に設けたことを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項１に記載の圧縮機において、前記密閉容器内開口端を、前記回転子の回転方向の下流側向きに開口させたことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項１に記載の圧縮機において、前記密閉容器内開口端を、前記回転子の回転中心軸の近傍に位置させたことを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項１に記載の圧縮機において、前記吐出管の前記密閉容器内開口端側の内径を拡大したことを特徴とする。
請求項７記載の本発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の圧縮機において、前記密閉容器の上部をドーム型の形状としたことを特徴とする。
請求項８記載の本発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の圧縮機において、前記密閉容器内の前記作動流体を超臨界状態で運転することを特徴とする。
請求項９記載の本発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の圧縮機において、前記作動流体として二酸化炭素を用いたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態による圧縮機は、吐出管の密閉容器内開口端を、上端側コイルエンドの内側に位置させたものである。本実施の形態によれば、密閉容器内開口端がコイルエンドの内側にあるために、回転電動機部と密閉容器との隙間から密閉容器の上部空間に導かれた作動流体は、コイルエンドの内側に向かって上向きから下向きの流れとなり、更にコイルエンドの内側に導かれた作動流体は吐出管の開口端に向かって流れる。従ってこのような作動流体の流れ方向の変化の際に、密度の大きい冷凍機油のオイルミストは作動流体よりも回転子の近傍にまで到達する。回転子の近傍に到達した冷凍機油のオイルミストは、回転子の回転による回転流によって遠心分離され、コイルエンドの内周面に付着するため、冷凍機油が作動流体とともに吐出管から密閉容器の外部に持ち出されることを防止することができる。
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による圧縮機において、吐出管が密閉容器の内部において曲部を有する構成としたものである。本実施の形態によれば、吐出管の密閉容器に取り付けられる位置に係らず、密閉容器内開口端をコイルエンドの内側に位置させることができるため、圧縮機の設計自由度を大幅に向上させることができる。
本発明の第３の実施の形態による圧縮機は、第２の実施の形態による圧縮機において、吐出管を密閉容器の側面部に設けたものである。本実施の形態によれば、密閉容器の側面部から貫通する吐出管が、密閉容器の内部において曲部を有するために、密閉容器内開口端をコイルエンドの内側に容易に位置させることができる。従って、変向流れの重力作用と旋回流れの遠心力作用で油分離を行い、冷凍機油が密閉容器の外部に持ち出されることを防止することができるとともに、密閉容器の上部が自由に使え、圧縮機の設計自由度を向上させることができる。
本発明の第４の実施の形態は、第１の実施の形態による圧縮機において、密閉容器内開口端を、回転子の回転方向の下流側向きに開口させたものである。本実施の形態によれば、密閉容器内開口端が回転方向の下流側向きに開口しているので、密度の大きい冷凍機油のオイルミストを、吐出管内に吸入されるのを防止し、油分離を更に促進することができる。
本発明の第５の実施の形態は、第１の実施の形態による圧縮機において、密閉容器内開口端を、回転子の回転中心軸の近傍に位置させたものである。本実施の形態によれば、密閉容器内開口端が回転中心軸の近傍に位置しているために、旋回流れの中央付近の、オイルミストが十分に分離された作動流体を吐出管内に導くことができる。
本発明の第６の実施の形態は、第１の実施の形態による圧縮機において、吐出管の密閉容器内開口端側の内径を拡大したものである。本実施の形態によれば、内径が拡大されているので、密閉容器内開口端近傍での作動流体の流速が小さくなり、作動流体とともに吸引されるオイルミストの量を減らすことができる。
本発明の第７の実施の形態は、第１から第６の実施の形態による圧縮機において、密閉容器の上端部をドーム型の形状としたものである。本実施の形態によれば、作動流体がドーム型形状の密閉容器内面に沿って外周から中央へスムーズに集まるので、その変向流れの流速低下を防止できる。これによって、重力や遠心力による油分離を一段と促進することができる。
本発明の第８の実施の形態は、第１から第６の実施の形態による圧縮機において、密閉容器内の作動流体を超臨界状態で運転するものである。本実施の形態によれば、圧力の高い超臨界状態であっても油分離を行うことができる。
本発明の第９の実施の形態は、第１から第６の実施の形態による圧縮機において、作動流体として二酸化炭素を用いたものである。本実施の形態によれば、作動流体として二酸化炭素を用いることができる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明のいくつかの実施例について、図面を参照しながら説明する。
（実施例１）
図１は、本発明の第１の実施例における圧縮機の縦断面図であり、図２は、図１に示す圧縮機のＸ―Ｘ矢視の横断面図である。なお、本発明の第１の実施例における圧縮機は、前述した従来の圧縮機とほぼ同様な構成であり、同一機能部品については同一の符号を適用する。
本実施例の圧縮機は、密閉容器１と、その密閉容器１の内部の下方に配置された圧縮機構部と、その上方に配置された回転電動機部とから構成される。圧縮機構部は、回転中心軸Ｌを中心に回転可能なシャフト２と、内部に円筒面３ａを有するシリンダ３と、シャフト２の偏心部２ａに嵌合され、シャフト２の回転に伴いシリンダ３の内側で偏心回転運動を行うローラ４と、ローラ４に先端を接しながらシリンダ３のベーン溝３ｂの内部を往復運動し、シリンダ３とローラ４により形成される空間を吸入室５と圧縮室６に分割するベーン７と、ベーン７の背面に設置され、ベーン７をローラ４に押し付けるバネ８と、シャフト２を支える上軸受９および下軸受１０とから構成される。上軸受９は、吸入管１５に接続され、その吸入管１５から吸入した作動流体を吸入室５に導入する流路９ａと、圧縮室６で圧縮された作動流体を回転電動機部の下部空間１７に吐出する吐出孔９ｂとを有する。
【００１２】
回転電動機部は、密閉容器１の内部に焼嵌めされた固定子１１と、シャフト２に焼嵌めされた回転子１２とから構成される。この固定子１１には、その上端側にコイルエンド１１ｂと、下端側にコイルエンド１１ｄとが設けられている。また、固定子１１の外周側には、下部空間１７と上部空間１９とを連通し、作動流体の流路となる複数の切欠き１１ａが設けられている。
また、密閉容器１の上部には、密閉容器１内の回転電動機部に通電するための導入端子１３と、密閉容器１内の上部空間１９から作動流体を密閉容器１外の冷凍サイクルに導く吐出管３１とが設けられている。そして、密閉容器１の底部の油溜り１６には冷凍機油が貯留される構成となっている。
一方、吐出管３１は、密閉容器１の内部まで貫通しており、密閉容器開口端としての吸入口３１ａは、固定子１１の上端側のコイルエンド１１ｂの内側に、即ち、コイルエンド１１ｂの上端面１１ｃより下側に位置させる。また、吐出管３１は直管とし、コイルエンド１１ｂの内径よりも中心側の密閉容器１の上部に取り付ける。このため導入端子１３は、密閉容器１の上部において、吐出管３１の取り付けの障害にならない位置に取り付ける構成とする。なお、本実施例では、従来技術と同様な油分離板方法の回転子１２の貫通孔１２ａ（図１１参照）は設けていない。
【００１３】
次に、上記構成の圧縮機の動作について説明する。作動流体は、吸入管１５から上軸受９に設けられた流路９ａを通じて吸入室５に導かれる。回転電動機部に通電し、回転子１２と一体のシャフト２を回転させると、ローラ４は偏心回転運動を行い、吸入室５と圧縮室６の容積が変化し、これに伴い作動流体は吸入、圧縮される。圧縮された作動流体は、吐出孔９ｂの吐出弁（図示せず）が開くと、油溜り１６から供給され圧縮機構部を潤滑したオイルミストを混合した状態で、回転電動機部の下部空間１７に吐出される。この下部空間１７内の作動流体は、回転電動機部と密閉容器１との隙間としての固定子１１の外周側の切欠き１１ａや、固定子１１と回転子１２の隙間１８（エアギャップ）を通過して、回転電動機部の上部空間１９に流れる。そして、作動流体は、上部空間１９で冷凍機油を分離し、吐出管１４から吐出される。
【００１４】
この油分離動作について説明する。前述のように、圧縮機構部から回転電動機部の下部空間１７に吐出されたオイルミストを含む作動流体は、固定子１１の切欠き１１ａや、固定子１１と回転子１２の隙間１８を通過して、回転電動機部の上部空間１９に移動する。このとき、隙間１８は非常に狭いので、固定子１１の切欠き１１ａを通過する作動流体の割合が非常に多くなる。
この固定子１１の切欠き１１ａを通過した作動流体は、固定子１１のコイルエンド１１ｂの近傍まで上向きに流れた後、コイルエンド１１ｂの上側を通過して密閉容器１の中央へ向かう流れとなり、その後、コイルエンド１１ｂの内側にあって下方を向いている吐出管３１の吸入口３１ａに向かう下向きの流れになる。そして、吐出管３１の吸入口３１ａに吸い込まれる際には、再び上向きに流れる。このとき、密度の大きいオイルミストは、重力で下側に落ちるため、作動流体に比べて回転子１２の上面１２ｂのより近傍にまで到達する。
【００１５】
更に、吐出管３１の吸入口３１ａの直下では、回転子１２の上面１２ｂが回転しているため、粘性により流れは旋回流れとなっており、旋回流れの流速は回転子１２の上面１２ｂの近傍ほど大きい。従って、オイルミストは、作動流体に比べ密度が大きい上に、回転子１２の上面１２ｂ近傍の旋回流れの流速がより大きい領域にまで到達するので、遠心力で固定子１１の内周面あるいはコイルエンド１１ｂに付着して液滴となり、重力により密閉容器１の底部の油溜り１６に戻される。そして、旋回流れの影響が少ない作動流体は、冷凍機油が分離された状態で吐出管３１の吸入口３１ａに導かれる。
【００１６】
以上のように、本実施例では、吸入口３１ａがコイルエンド１１ｂの内側に位置しているので、切欠き１１ａから吸入口３１ａに向かう作動流体が上部空間１９を上向き〜下向き〜上向きに変向して流れる際に、オイルミストに重力が作用し、且つ、コイルエンド１１ｂの内側に入り回転子１２と接触する作動流体が、粘性によって回転子１２とともに旋回する際に、オイルミストに遠心力が作用して、作動流体から冷凍機油が分離される。これにより、作動流体とともに圧縮機外部の冷凍サイクルへ持ち出される冷凍機油の量を抑えることができる。従って、熱交換器の伝熱管内壁に冷凍機油が付着して熱交換効率を低下させることを防止し、かつ、油溜り１６の冷凍機油の量を常に一定にして圧縮機の信頼性と効率を向上させることが可能である。
また、吐出管を延長してその吸入口を固定子上端側のコイルエンドの内側に位置させるだけであり、僅かな変更のみで油分離が簡単に実施できるので、圧縮機等を非常に安価にすることが可能である。
【００１７】
（実施例２）
本発明の第２の実施例における圧縮機は、吐出管および導入端子を除いて図１および図２で説明した第１の実施例における圧縮機と同様な構成であり、同一機能部品については同一の符号を適用する。
図３は、本発明の第２の実施例における圧縮機の縦断面図であり、図４は、図３に示す圧縮機のＹ―Ｙ矢視の横断面図である。本実施例の圧縮機は、密閉容器１と、密閉容器１の内部の下方に配置され、シャフト２，シリンダ３，ローラ４，ベーン７等から成る圧縮機構部と、その上方に配置され、固定子１１，回転子１２等から成る回転電動機部とから構成されており、底部の油溜り１６には冷凍機油が貯留されている。密閉容器１の上部には、密閉容器１内の回転電動機部に通電するための導入端子１３と、密閉容器１内から作動流体を冷凍サイクルに導く吐出管３２が設けられている。
この吐出管３２は、密閉容器１の内部まで貫通しており、密閉容器１内で曲部３２ｂを有し、その吸入口３２ａは、固定子１１の上端側のコイルエンド１１ｂの内側に位置させる。また、吐出管３２の吸入口３２ａは、密閉容器１の中央よりもコイルエンド１１ｂの内周面に近い側に位置しており、回転子１２の上面１２ｂの回転方向のほぼ下流側の斜め下方を向いている構成とする。なお、本実施例では回転子１２の貫通孔１２ａ（図１１参照）は設けていない。
【００１８】
このような構成にした圧縮機の油分離動作は、次のとおりである。圧縮機構部から回転電動機部の下部空間１７に吐出されたオイルミストを含む作動流体は、固定子１１の切欠き１１ａや、固定子１１と回転子１２の隙間１８を通過して回転電動機部の上部空間１９に移動する。このとき、隙間１８は非常に狭いので、固定子１１の切欠き１１ａを通過する作動流体の割合が非常に多くなる。
この固定子１１の切欠き１１ａを通過した作動流体は、固定子１１のコイルエンド１１ｂの近傍まで上向きに流れた後、コイルエンド１１ｂの上側を通過して密閉容器１の中央へ向かう流れとなり、その後、コイルエンド１１ｂの内側にある吐出管３２の吸入口３２ａに向かう下向きの流れになる。そして、吸入口３２ａに吸い込まれて再び上向きに流れる。このように、吐出管３２の吸入口３２ａが斜め下方を向いているため、第１の実施例の場合と同様に、作動流体の流れが下向きから上向きに変わる際の冷凍機油の分離効果が得られる。
【００１９】
また、作動流体の流れが、吐出管３２の吸入口３２ａの近傍まで到達すると、吸入口３２ａの直下では回転子１２の上面１２ｂが回転しているため、粘性により流れは旋回流れとなる。さらに、吐出管３２の吸入口３２ａは、旋回流れの下流側に向いているため、旋回流れが吸入口３２ａから吸い込まれる際には、流れの向きが旋回流れに対して下流向きから上流向きに急激に変化する。このとき、密度の大きいオイルミストは、慣性力でさらに下流側に流されると同時に、旋回流れの遠心力によりコイルエンド１１ｂの内周面に付着して液滴となり、重力により密閉容器１の底部の油溜り１６に戻される。一方、旋回流れの影響が少ない作動流体は、冷凍機油が分離された状態で吐出管３２の吸入口３２ａに導かれる。
【００２０】
以上のように第２の実施例では、吸入口３２ａがコイルエンド１１ｂの内側に位置するとともに、回転子１２の回転方向の下流側向きに開口しているので、作動流体の変向流れ及び旋回流れのオイルミストに作用する重力や遠心力と、作動流体が下流向きから上流向きに変わる際のオイルミストに作用する慣性力とによって、第１の実施例と比べて油分離が更に促進される。これにより、作動流体とともに圧縮機外部の冷凍サイクルへ持ち出される冷凍機油の量を更に抑えることができる。従って、熱交換器の伝熱管内壁に冷凍機油が付着して熱交換効率を低下させることを防止し、かつ、油溜り１６の冷凍機油の量を常に一定にして圧縮機の信頼性と効率を向上させる効果がより顕著になる。
また、吐出管３２が曲部３２ｂを有するので、密閉容器１に取り付けられる位置に係らず、吸入口３２ａをコイルエンド１１ｂの内側に位置させることが可能となる。このため、密閉容器１の上部において、導入端子１３等の位置を優先させることが可能となり、設計の自由度を大幅に向上させることができる。例えば、第１の実施例のように、吐出管３１の障害にならないように導入端子１３の取り付け位置をずらす必要がなく、導入端子１３の位置を容器中心に合わせることもできる。
【００２１】
（実施例３）
本発明の第３の実施例における圧縮機は、吐出管を除いて図３および図４で説明した第２の実施例における圧縮機と同様な構成であり、同一機能部品については同一の符号を適用する。
図５は、本発明の第３の実施例における圧縮機の縦断面図であり、図６は、図５に示す圧縮機のＺ―Ｚ矢視の横断面図である。本実施例の圧縮機は、密閉容器１と、密閉容器１内の下方に配置されシャフト２，シリンダ３，ローラ４，ベーン７等から成る圧縮機構部と、その上方に配置され固定子１１と回転子１２から成る回転電動機部とから構成されており、底部の油溜り１６に冷凍機油が貯留されている。密閉容器１の上部には、密閉容器１内の回転電動機部に通電するための導入端子１３と、密閉容器１内から作動流体を冷凍サイクルに導く吐出管３３が設けられている。
この吐出管３３は、密閉容器１の内部まで貫通しており、密閉容器１内において曲部３３ｂを有し、その吸入口３３ａは、固定子１１の上端側のコイルエンド１１ｂの内側に位置させる。また、吐出管３３の吸入口３３ａの位置は、回転子１２の回転中心軸Ｌの近傍とし、斜め下方を向ける構成とする。なお、本実施例では回転子１２の貫通孔１２ａ（図１１参照）は設けていない。
【００２２】
このような構成にした圧縮機の油分離動作は、次のとおりである。圧縮機構部から回転電動機部の下部空間１７に吐出されたオイルミストを含む作動流体は、固定子１１の切欠き１１ａや、固定子１１と回転子１２の隙間１８を通過して回転電動機部の上部空間１９に移動する。このとき、隙間１８は非常に狭いので、固定子１１の切欠き１１ａを通過する作動流体の割合が非常に多くなる。
この固定子１１の切欠き１１ａを通過した作動流体は、固定子１１のコイルエンド１１ｂの近傍まで上向きに流れた後、コイルエンド１１ｂの上側を通過して密閉容器１の中央へ向かう流れとなり、その後、コイルエンド１１ｂの内側にある吐出管３３の吸入口３３ａに向かう下向きの流れになる。そして、斜め下方を向いている吸入口３３ａに吸い込まれて再び上向きに流れる。この変向流れによって、密度の大きいオイルミストは重力で下側に落ちて、冷凍機油が分離される。
【００２３】
また、作動流体の流れが、吐出管３３の吸入口３３ａの近傍まで到達すると、直下では回転子１２の上面１２ｂが回転しているため、粘性により旋回流れとなる。このとき、オイルミストは、作動流体に比べ密度が大きいので、遠心力で外側に移動し、固定子１１あるいはコイルエンド１１ｂの内周面に付着して液滴となり、重力により密閉容器１の底部の油溜り１６に戻される。そして、吐出管３３の吸入口３３ａは、回転中心軸Ｌの近傍の旋回流れのほぼ中心に位置するため、遠心力の影響が大きいオイルミストはほぼ取り除かれ、遠心力の影響が少ない作動流体は、冷凍機油が分離された状態で吐出管３３の吸入口３３ａに導かれる。
なお、上記遠心力の作用による油分離効果は、導入端子１３を密閉容器１の上部の端に設置した上で、吐出管３３を密閉容器１の上部の中心から貫通し、その吸入口３３ａがコイルエンド１１ｂの内側に位置する直管の構成（図示せず）とすれば、より顕著になることは言うまでもない。
【００２４】
以上のように本実施例では、吸入口３３ａをコイルエンド１１ｂの内側に位置することにより、変向流れの重力作用でオイルミストを取り除くことができ、且つ、回転子１２の回転中心軸Ｌの近傍に開口することにより、旋回流れの遠心力作用でオイルミストを十分に取り除いた作動流体を吸入することができるので、第１の実施例と比べて油分離が一段と促進される。これにより、作動流体とともに圧縮機外部の冷凍サイクルへ持ち出される冷凍機油の量を一段と抑えることができる。従って、熱交換器の伝熱管内壁に冷凍機油が付着して熱交換効率を低下させることを防止し、かつ、油溜り１６の冷凍機油の量を常に一定にして圧縮機の信頼性と効率を向上させる効果がより顕著になる。
【００２５】
（実施例４）
本発明の第４の実施例における圧縮機は、吐出管および導入端子を除いて図１および図２で説明した第１の実施例における圧縮機と同様な構成であり、同一機能部品については同一の符号を適用する。
図７は、本発明の第４の実施例における圧縮機の縦断面図である。本実施例の圧縮機では、密閉容器１の内部には下方にシャフト２，シリンダ３，ローラ４，ベーン７等から成る圧縮機構部と、その上方に固定子１１と回転子１２から成る回転電動機部が配置されており、底部の油溜り１６に冷凍機油が貯留されている。密閉容器１の上部には、密閉容器１内の回転電動機部に通電するための導入端子１３が設けられている。また、密閉容器１の側面部には、密閉容器１内から作動流体を冷凍サイクルに導く吐出管３４が設けられている。この吐出管３４は、密閉容器１の側面部から内部まで貫通し曲部３４ｂを設けることにより、密閉容器開口端としての吸入口３４ａは、固定子１１のコイルエンド１１ｂの内側に位置させる。なお、本実施例では回転子１２の貫通孔１２ａ（図１１参照）は設けていない。
【００２６】
このような構成にした第４の実施例の圧縮機では、第１の実施例の場合と同様に、吐出管３４の吸入口３４ａがコイルエンド１１ｂの内側に位置するので、第１の実施例と同様の作用効果が得られることは言うまでもなく詳細説明を省略する。
また、本実施例の圧縮機では、吐出管３４を密閉容器１の側面部から貫通させたことにより、密閉容器１の上部が自由に使え、例えば、導入端子１３の配置に制約がなくなる。さらに、圧縮機を冷凍サイクルに取り付ける際に、冷凍サイクル側の高圧側配管が横向きの場合でも、吐出管３４を直接接合することが可能となり、冷凍サイクルの構成が容易になるという効果が得られる。換言すれば、圧縮機の設計自由度を大幅に向上させることができる。
一方、第４の実施例の圧縮機において、吐出管３４の吸入口３４ａを、第２の実施例の場合と同様に、密閉容器１の中央部よりもコイルエンド１１ｂの内周面に近い側の位置とし、回転子１２の上面１２ｂの回転方向のほぼ下流側に向けた構成とすれば、第２の実施例と同様の作用効果が得られることは言うまでもない。
また、第４の実施例の圧縮機において、吐出管３４の吸入口３４ａの位置を、第３の実施例の場合と同様に 回転中心軸Ｌの近傍とする構成にすれば、第３の実施例と同様の作用効果が得られることは言うまでもない。
【００２７】
（実施例５）
本発明の第５の実施例における圧縮機は、吐出管を除いて図１および図２で説明した第１の実施例における圧縮機と同様な構成であり、同一機能部品については同一の符号を適用する。
図８は、本発明の第５の実施例における圧縮機の縦断面図である。本実施例の圧縮機では、密閉容器１の内部には下方にシャフト２，シリンダ３，ローラ４，ベーン７等から成る圧縮機構部と、その上方に固定子１１と回転子１２から成る回転電動機部が配置されており、底部の油溜り１６に冷凍機油が貯留されている。密閉容器１の上部には、密閉容器１内の回転電動機部に通電するための導入端子１３と、密閉容器１内から作動流体を冷凍サイクルに導く吐出管３５が設けられている。
この吐出管３５は、コイルエンド１１ｂの内径よりも中心側の密閉容器１の上部に取り付けられ、密閉容器１の内部まで貫通しており、その吸入口３５ａは、固定子１１のコイルエンド１１ｂの内側に位置させる。また、吐出管３５は、吸入口３５ａ近傍の内径が拡大された段付きの直管とする構成にしている。なお、本実施例では回転子１２の貫通孔１２ａ（図１１参照）は設けていない。
【００２８】
このような構成にした第５の実施例の圧縮機では、第１の実施例の場合と同様に、吐出管３５の吸入口３５ａがコイルエンド１１ｂの内側に位置するので、第１の実施例と同様の作用効果が得られることは言うまでもない。
また、吸込口３５ａでの作動流体の流速が大きいほど、その近傍での冷凍機油が重力や遠心力で分離される前に作動流体とともに吸い込まれやすくなるが、吐出管３５の吸入口３５ａ近傍の内径が拡大されていることにより、拡大する前と比べて吐出管３５の吸入口３５ａ近傍での作動流体の流速が小さくなるので、作動流体とともに吸引されるオイルミストの量を減らすこと可能であり、第１から第３の実施例で述べた冷凍機油の分離効果をより顕著にすることができる。
一方、第５の実施例の圧縮機において、吐出管３５の吸入口３５ａを、第２の実施例の場合と同様に、密閉容器１の中央部よりもコイルエンド１１ｂの内周面に近い側の位置とし、回転子１２の上面１２ｂの回転方向のほぼ下流側の斜め下方を向けた構成とすれば、第２の実施例と同様の作用効果が得られることは言うまでもない。
また、第５の実施例の圧縮機において、吐出管３５の吸入口３５ａの位置を、第３の実施例の場合と同様に回転中心軸Ｌの近傍とし、斜め下方を向けた構成とすれば、第３の実施例と同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００２９】
（実施例６）
本発明の第６の実施例における圧縮機は、密閉容器と吐出管を除いて図３および図４で説明した第２の実施例における圧縮機と同様な構成であり、同一機能部品については同一の符号を適用する。
図９は、本発明の第６の実施例における圧縮機の縦断面図である。本実施例の圧縮機では、密閉容器３６の内部には下方にシャフト２，シリンダ３，ローラ４，ベーン７等から成る圧縮機構部と、その上方に固定子１１と回転子１２から成る回転電動機部が配置されており、底部の油溜り１６に冷凍機油が貯留されている。密閉容器３６の上部及び底部（含む容器内面）は、周囲の小半径のｒ部３６ａと、その内側の大半径のＲ部３６ｂとの組合せで構成されるドーム型の形状をしている。
密閉容器３６の上部には、密閉容器３６内の回転電動機部に通電するための導入端子１３と、密閉容器３６内から作動流体を冷凍サイクルに導く吐出管３７が設けられている。吐出管３７は、密閉容器３６の内部まで貫通しており、その吸入口３７ａは、固定子１１の上端側のコイルエンド１１ｂの内側に位置させる。
【００３０】
このような構成にした第６の実施例の圧縮機では、第１の実施例の場合と同様に、吐出管３７の吸入口３７ａがコイルエンド１１ｂの内側に位置するので、第１の実施例と同様の作用効果が得られることは言うまでもない。
また、固定子１１の切欠き１１ａを通過した作動流体は、固定子１１のコイルエンド１１ｂの近傍まで上向きに流れた後、コイルエンド１１ｂの上側を通過して密閉容器３６の中央へ向かう流れとなるが、密閉容器３６の少なくとも上部をドーム型の形状としたことにより、ｒ部３６ａ、Ｒ部３６ｂに沿って密閉容器３６の中央へスムーズに流れが集まり、流速の低下を防止できる。従って、その後、コイルエンド１１ｂの内側にある吐出管３７の吸入口３７ａに向かう下向きの流速も増加し、吐出管３７の吸入口３７ａに吸い込まれる際には、再び上向きに流れの向きが変わるが、この際の重力や遠心力による油分離効果を、より顕著にすることができる。
また、密閉容器３６がドーム型であるため、冷凍サイクルが例えば二酸化炭素を主成分とする作動流体の超臨界サイクルであり、密閉容器３６内の圧力が非常に高い場合でも、密閉容器３６の強度を維持して安全性を確保することができる。
【００３１】
一方、上述した第１から第６の実施例の圧縮機において、環境に優しい二酸化炭素を主成分とした作動流体を用いて、密閉容器１、３６の内部の作動流体が超臨界状態になり、作動流体に対する冷凍機油の溶解量が増加する構成に対しては、前述した重力や遠心力等の作用によって油分離の効果が特に顕著になり、本発明の課題が解決することは言うまでもない。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明によれば、吐出管を密閉容器の内部まで貫通し、吐出管の吸入口を固定子上端側のコイルエンドの内径よりも内側に位置させることにより、固定子の切欠きを通過した作動流体の流れは、コイルエンドの上部を通過して密閉容器の中央へ向かい、その後、コイルエンドの内側にある吐出管の吸入口に向かい下向きの流れになる。そして、吐出管の吸入口に吸い込まれる際には再び上向きに流れる。このとき、密度の大きいオイルミストは重力で下側に落ち作動流体から分離される。
その上、吐出管の吸入口の直下では、回転子の上面が回転しているため、粘性により流れは旋回流れとなっており、旋回流れの流速は回転子の上面の近傍ほど大きく、オイルミストは、作動流体に比べ密度が大きい上に、回転子の上面近傍の旋回流れの流速のより大きい領域にまで到達するので、遠心力で固定子の内周面あるいはコイルエンドに付着して液滴となり、冷凍機油が重力により密閉容器の底部の油溜りに戻される。
従って、作動流体とともに圧縮機外部の冷凍サイクルへ持ち出される冷凍機油の量を抑えることができ、熱交換器の伝熱管内壁に冷凍機油が付着して熱交換効率を低下させることを防止し、かつ、油溜りの冷凍機油の量を常に一定にして圧縮機の信頼性と効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における圧縮機の縦断面図
【図２】図１に示す圧縮機のＸ―Ｘ矢視の横断面図
【図３】本発明の第２の実施例における圧縮機の縦断面図
【図４】図３に示す圧縮機のＹ―Ｙ矢視の横断面図
【図５】本発明の第３の実施例における圧縮機の縦断面図
【図６】図５に示す圧縮機のＺ―Ｚ矢視の横断面図
【図７】本発明の第４の実施例における圧縮機の縦断面図
【図８】本発明の第５の実施例における圧縮機の縦断面図
【図９】本発明の第６の実施例における圧縮機の縦断面図
【図１０】従来の圧縮機の縦断面図
【図１１】従来の圧縮機の油分離板の周辺の詳細断面図
【符号の説明】
１、３６ 密閉容器
１１ 固定子
１１ａ 切欠き
１１ｂ、１１ｄ コイルエンド
１１ｃ 上端面
１２ 回転子
１４、３１、３２、３３、３４、３５、３７ 吐出管
１４ａ、３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａ、３７ａ 吸入口
１６ 油溜り
１７ 下部空間
１８ 隙間
１９ 上部空間
３２ｂ、３３ｂ、３４ｂ 曲部

Claims (9)

1. 密閉容器と、前記密閉容器内の下部に設けた圧縮機構部と、前記密閉容器内の上部に設けた固定子と回転子から構成された回転電動機部と、前記固定子の上下端側に設けたコイルエンドと、前記密閉容器の上端側に設けた吐出管と、前記密閉容器内の下部に設けた油溜りとを備え、前記圧縮機構部で圧縮した作動流体を、前記回転電動機部と前記密閉容器との隙間から前記密閉容器の上部空間に導き、前記吐出管から前記密閉容器外に吐出する構成とした圧縮機において、
   前記吐出管の密閉容器内開口端を、前記上端側コイルエンドの内側に位置させたことを特徴とする圧縮機。
2. 前記吐出管は、前記密閉容器の内部において曲部を有する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記吐出管を前記密閉容器の側面部に設けたことを特徴とする請求項２に記載の圧縮機。
4. 前記密閉容器内開口端を、前記回転子の回転方向の下流側向きに開口させたことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
5. 前記密閉容器内開口端を、前記回転子の回転中心軸の近傍に位置させたことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
6. 前記吐出管の前記密閉容器内開口端側の内径を拡大したことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
7. 前記密閉容器の上部をドーム型の形状としたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の圧縮機。
8. 前記密閉容器内の前記作動流体を超臨界状態で運転することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の圧縮機。
9. 前記作動流体として二酸化炭素を用いたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の圧縮機。

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