JP2005299431A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒およびオイルをほぼ拘束して取扱い、固定子下部のコイルによるフィルター効果を十分に発揮させ、気液分離されたガスを吐出できる密閉型圧縮機を提供する。
【解決手段】電動機固定子鉄心下端部に当接し、固定子下部のコイルと固定子鉄心下端部との隙間を閉塞する閉塞板を設け、電動機内周部を通って導かれてきたオイル混合冷媒が、前記隙間を通ってバイパスされないようにすることで、コイルによるフィルター効果がより発揮される様に構成する。
【選択図】図１

Description

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。

従来、この種の密閉型圧縮機は、図４に示すように、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の回転力を前記圧縮機構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２０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。

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、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１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。

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、特許文献１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。
特開平７−１８９９６３号公報

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。従来の方式は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。

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。

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、前記の目的を達成するために、図１の密閉型圧縮機は、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、吐出された冷媒とオイルの混合冷媒が電動機の固定子下部のコイルを通過するときに、電動機の固定子下部のコイルと、電動機の固定子下部の鉄板との隙間から通過するのを防ぐことにより、全ての冷媒とオイルの混合冷媒が電動機の固定子下部のコイルを通過し、固定子下部のコイルをオイルのろ過装置とすることを特徴としている。

本発明の特徴は、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。

本発明によれば、図１の説明で明らかなように、圧縮機構２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２およびその軸受部６６に供給した後のオイルをほぼ拘束して取扱い、コイル１００と回転子下部鉄板１０３との間にある空間１０４を埋める、閉塞板１０１を設け、コイル１００と回転子下部鉄板１０３との間にある空間１０４を排除し、圧縮機構２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６６に供給した後のオイルをコイル１００に全て通すことで、コイル１００によりろ過分離を行って、オイルを十分に分離したガスを密閉容器１外に吐出し供給することができる。

また、閉塞版を樹脂で作ることにより、安価にすることが出来る。

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１を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。

（実施の形態１）
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、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。

本実施の形態の密閉型圧縮機は図１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２７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。

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。

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。

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、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、密閉容器内壁を伝ったりしていて、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。

図１に示す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、コイル１００、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外に吐出されるのだが、コイル１００と回転子下部鉄板１０３との間にある空間１０４を埋めることにより、回転子通路３６を通る、吐出されたガスは回転子３ｂの回転による遠心力で回転子通路３６から、コイル１００を通り電動機３の下に至る。吐出されたガスがコイル１００を通過することにより、コイル１００は一種のろ過装置の役割を果たすのだが、コイル１００と回転子下部鉄板１０３との間にある空間１０４を埋める、閉塞板１０１を設けることにより、ほぼ全ての吐出されたガスがコイル１００を通過することになる。

冷媒ガス２７はコイル１００を通過し、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外に吐出されるコイル１００に付着したオイルは， ミスト状態から凝集しオイル滴に成長し、コイル１００を伝い落ちながら直ぐ下のオイル溜め２０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。

これにより、回転子通路３６を通る冷媒ガス２７と冷媒ガス２７に随伴しているオイルは回転子３ｂの回転による遠心力で回転子３ｂの周囲にあるコイル１００に押し付けられてコイル１００に付着し、ミスト状態から凝集しオイル滴に成長する。

冷媒ガス２７はコイル１００を通過し、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。コイル１００に付着したオイルは， ミスト状態から凝集しオイル滴に成長しコイル１００を伝い落ちながら直ぐ下のオイル溜め２０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。

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。

また、図２に示すような、閉塞板１０１を円筒形状の一端に外周方向に円接されたリング形状の鍔部を有する形状とし、前記鍔部を固定子鉄心の下端部に当接させることで、容易に電動機の固定子下部に取り付けることが出来るようになる。

さらに、図３に示す様に閉塞板１０２の鍔部に電動機固定子下部のコイルに対応するスリットを設けることで、より取付が容易になると同時に閉塞板が径方向に移動することを防止できる。

以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、密閉容器内でのオイル分離効果を大きくすることが可能となるので、空気調和装置や冷蔵庫等の他、ヒートポンプ式の給湯装置等の用途にも適用できる。

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 本発明の閉塞板を示す図 本発明のもう一つの閉塞板を示す図 従来例を示す断面図

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
４ａ 主軸部
６ オイル
７ 給油機構
１１ 主軸受部材
１２ 固定スクロール
１３ 旋回スクロール
１４ 自転規制機構
１５ 圧縮室
１６ 吸入パイプ
１７ 吸入口
１８ 吐出口
１９ リード線
２０ オイル溜め
２１ 副軸受
２２ ピン
２３ バランスウエイト
２４ バランスウエイト
２５ ポンプ
２６ オイル供給穴
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
６６ 軸受部
１００ コイル
１０１ 閉塞板
１０２ 閉塞板
１０３ 鉄板
１０４ 空間

Claims (5)

1. 密閉容器内上部空間に圧縮機構を備え、前記密閉容器の底部にはオイルを貯留するオイル溜めが形成され、前記圧縮機構とオイル溜めの中間には圧縮機構を駆動する電動機が配置され、前記オイル溜めのオイルは圧縮機構に吸い上げられて潤滑やシールに供された後、被圧縮気体と共に密閉容器内に吐出され、電動機の内径側に導かれつつ密閉容器下部に達し、しかる後電動機外周部に設けた通路を介して上部方向に導かれて密閉容器外部に吐出される間に電動機等との接触により被圧縮気体から分離されて前記オイル溜めに回収される密閉型圧縮機であって、電動機固定子鉄心の下端部と固定子下部のコイルとの隙間を閉塞する閉塞板を備えたことを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 閉塞板は円筒形状の一端に外周方向に円接されたリング形状の鍔部を有し、前記鍔部を固定子鉄心の下端部に当接させてなることを特徴とする請求項１記載の密閉型圧縮機。
3. 閉塞板の鍔部に電動機固定子下部のコイルに対応するスリットを設けたことを特徴とする請求項２記載の密閉型電動機。
4. 閉塞板が樹脂からなることを特徴とする請求項１乃至３記載の密閉型圧縮機。
5. 被圧縮気体が二酸化炭素であり、オイルの粘度が６０以上である事を特徴とする、請求項１乃至４記載の密閉型圧縮機。