JP2006348952A

JP2006348952A - 圧縮機

Info

Publication number: JP2006348952A
Application number: JP2006268752A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Yamaguchi; 賢太郎山口; Kenzo Matsumoto; 兼三松本; Kazuya Sato; 里　　和哉; Akifumi Fuuka; 明文富宇加; Hiromasa Aoki; 啓真青木; Midori Futagawame; 緑二川目
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2006-12-28

Abstract

【課題】
オイル吐出量を抑制し、且つ、圧縮機の騒音や振動を低減させながら、設置スペースも削減できる圧縮機を提供する。
【解決手段】
密閉容器１２内に圧縮機構部１８を備え、圧縮機構部１８にて圧縮された冷媒を冷媒吐出管９６により密閉容器１２外に吐出するロータリコンプレッサ１０において、密閉容器１２に受け具１２２を設ける。冷媒吐出管９６に所定容量のタンクから成るオイルセパレータ１３２を接続する。オイルセパレータ１３２のオイル戻し管１３４を密閉容器１２内に連通させる。オイルセパレータ１３２を固定具１２６を用いて受け具１２２に保持させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、密閉容器内に圧縮機構部を備え、この圧縮機構部にて圧縮された冷媒を冷媒吐出管により密閉容器外に吐出する圧縮機に関するものである。

従来のこの種圧縮機、特に内部中間圧型多段圧縮式のロータリコンプレッサは特許文献１に示されている。即ち、係るロータリコンプレッサでは、圧縮機構部を構成する第１の回転圧縮要素の吸込ポートから冷媒ガスがシリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により圧縮されて中間圧となりシリンダの高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経て密閉容器内に吐出される。そして、この密閉容器内の中間圧のガスは第２の回転圧縮要素の吸込ポートからシリンダの低圧室側に吸入され、ローラとベーンの動作により２段目の圧縮が行われて高温高圧のガスとなり、高圧室側より吐出ポート、吐出消音室を経て冷媒吐出管より外部に吐出される。

ロータリコンプレッサから吐出された冷媒ガスは冷媒回路の放熱器などに流入し、放熱した後、膨張弁で絞られて蒸発器で吸熱し、ロータリコンプレッサの第１の回転圧縮要素に吸入されるサイクルを繰り返す。

また、係るロータリコンプレッサに、高低圧差の大きい冷媒、例えば二酸化炭素（ＣＯ_２）を冷媒として用いた場合、吐出冷媒圧力は高圧となる第２の回転圧縮要素で１２ＭＰａＧに達し、一方、低段側となる第１の回転圧縮要素で８ＭＰａＧ（中間圧）となる（第１の回転圧縮要素の吸込圧力は４ＭＰａＧ）。
特開平２−２９４５８７号公報

ここで、このような圧縮機では圧縮機構部を循環するために冷媒ガス中にオイルを混入させているが、特に、上述した第２の回転圧縮要素から出た冷媒ガスはそのまま外部に吐出されるため、冷媒回路へのオイルの流出が多くなる。係るオイル吐出量が多くなると、長配管の冷媒回路や極低温の装置では冷媒循環に支障を来すと共に、圧縮機内のオイルレベルも低下し、摺動性能やシール性が低下する問題がある。

そこで、従来より冷媒吐出管にオイルセパレータを接続して吐出冷媒ガスからオイルを分離し、圧縮機に戻す工夫が成されているが、設置スペースが拡大する問題があった。

本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、オイル吐出量を抑制し、且つ、圧縮機の騒音や振動を低減させながら、設置スペースも削減できる圧縮機を提供するものである。

即ち、本発明では、密閉容器内に圧縮機構部を備え、この圧縮機構部にて圧縮された冷媒を冷媒吐出管により密閉容器外に吐出する圧縮機において、密閉容器に設けられた受け具と、冷媒吐出管に接続された所定容量のタンクから成るオイルセパレータとを備え、このオイルセパレータのオイル戻し管を密閉容器内に連通させると共に、このオイルセパレータを受け具に保持させたので、オイルセパレータによって圧縮機構部から冷媒と共に吐出されたオイルを分離し、密閉容器内に戻すことができるようになる。

これにより、圧縮機から冷媒回路内へ流出するオイル量を抑制することが可能となる。特に、オイルセパレータを密閉容器に設けた受け具に、オイルセパレータの周囲に巻き付け可能な形状に形成された固定具を用いて保持させているので、密閉容器とオイルセパレータとを一体化し、省スペース化を達成することができるようになると共に、オイルセパレータを密閉容器に設けられた受け具に確実に保持することが可能となる。また、オイルセパレータは所定容量のタンクにて構成しているので、このオイルセパレータにてマフラー効果を得ることができ、冷媒ガスの吐出脈動を吸収して騒音や振動を低減させることができるようになるものである。

また、請求項２の発明の如く、圧縮機構部を第１及び第２の圧縮要素から構成し、当該第１の圧縮要素で圧縮された冷媒を密閉容器内に吐出し、更にこの吐出された中間圧の冷媒を第２の圧縮要素で圧縮して冷媒吐出管よりオイルセパレータに吐出する場合には、オイルセパレータにて分離された高圧のオイルを中間圧の密閉容器内に円滑に戻すことができるようになる。これにより、圧縮機の密閉容器内のオイル量を常に好適に維持することができ、潤滑性とシール性を確保することができるようになるものである。

以上詳述した如く本発明によれば、密閉容器内に圧縮機構部を備え、この圧縮機構部にて圧縮された冷媒を冷媒吐出管により密閉容器外に吐出する圧縮機において、密閉容器に設けられた受け具と、冷媒吐出管に接続された所定容量のタンクから成るオイルセパレータとを備え、このオイルセパレータのオイル戻し管を密閉容器内に連通させると共に、このオイルセパレータを受け具に保持させたので、オイルセパレータによって圧縮機構部から冷媒と共に吐出されたオイルを分離し、密閉容器内に戻すことができるようになる。

これにより、圧縮機から冷媒回路内へ流出するオイル量を抑制することが可能となる。特に、オイルセパレータを密閉容器に設けた受け具に、オイルセパレータの周囲に巻き付け可能な形状に形成された固定具を用いて保持させているので、より確実な形で密閉容器とオイルセパレータとを一体化することができ、省スペース化を達成することができるようになる。また、オイルセパレータは所定容量のタンクにて構成しているので、このオイルセパレータにてマフラー効果を得ることができ、冷媒ガスの吐出脈動を吸収して騒音や振動を低減させることができるようになるものである。

次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明の圧縮機の実施例として、第１及び第２の回転圧縮要素を備えた内部中間圧型多段（２段）圧縮式のロータリコンプレッサ１０の縦断側面図である

この図において、１０は二酸化炭素（ＣＯ_２）を冷媒として使用する内部中間圧型多段圧縮式のロータリコンプレッサで、このロータリコンプレッサ１０は鋼板からなる円筒状の密閉容器１２と、この密閉容器１２の内部空間の上側に配置収納された電動要素１４及びこの電動要素１４の下側に配置され、電動要素１４の回転軸１６により駆動される第１の回転圧縮要素３２（１段目）及び第２の回転圧縮要素３４（２段目）からなる圧縮機構部１８にて構成されている。

密閉容器１２は底部をオイル溜め５８とし、電動要素１４と圧縮機構部１８を収納する容器本体１２Ａと、この容器本体１２Ａの上部開口を閉塞する略椀状のエンドキャップ（蓋体）１２Ｂとで構成され、且つ、このエンドキャップ１２Ｂの上面中心には円形の取付孔１２Ｄが形成されており、この取付孔１２Ｄには電動要素１４に電力を供給するためのターミナル（配線を省略）２０が取り付けられている。

電動要素１４は、密閉容器１２の上部空間の内周面に沿って環状に取り付けられたステータ２２と、このステータ２２の内側に若干の間隔を設けて挿入設置されたロータ２４とからなる。このロータ２４は中心を通り鉛直方向に延びる前記回転軸１６に固定されている。

ステータ２２は、ドーナッツ状の電磁鋼板を積層した積層体２６と、この積層体２６の図示しない歯部に直巻き（集中巻き）方式により巻装されたステータコイル２８を有している。また、ロータ２４もステータ２２と同様に電磁鋼板の積層体３０で形成され、この積層体３０内に永久磁石ＭＧを埋設して構成されている。

前記第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４との間には中間仕切板３６が挟持されている。即ち、圧縮機構部１８の第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４は、中間仕切板３６と、この中間仕切板３６の上下に配置された上側のシリンダ３８、下側のシリンダ４０と、１８０度の位相差を有して回転軸１６に設けた上下の偏心部４２、４４に嵌合されて上下のシリンダ３８、４０内を偏心回転する上下のローラ４６、４８と、コイルバネ７６、７７と背圧により付勢されて先端をこれら上下のローラ４６、４８にそれぞれ当接させ、上下のシリンダ３８、４０内をそれぞれ低圧室側ＬＲと高圧室側ＨＲ（図２）に区画する上下のベーン５０、５２と、シリンダ３８の上側の開口面及びシリンダ４０の下側の開口面を閉塞して回転軸１６の軸受けを兼用する支持部材としての上部支持部材５４及び下部支持部材５６にて構成されている。

一方、上部支持部材５４及び下部支持部材５６には、吸込ポート５５（図２）。下部支持部材５６は図示せず）にて上下のシリンダ３８、４０の内部とそれぞれ連通する吸込通路６０（上部支持部材５４は図示せず）と、一部を凹陥させ、この凹陥部を上カバー６６、下カバー６８にて閉塞することにより形成される吐出消音室６２、６４とが設けられている。

尚、吐出消音室６４と密閉容器１２内とは、上下のシリンダ３８、４０や中間仕切板３６を貫通する図示しない連通路にて連通されており、連通路の上端には中間吐出管１２１が立設され、この中間吐出管１２１から第１の回転圧縮要素３２で圧縮された中間圧の冷媒が密閉容器１２内に吐出される。

そして、この場合冷媒としては地球環境にやさしく、可燃性及び毒性等を考慮して自然冷媒である前述した二酸化炭素（ＣＯ_２）が使用される。また、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル油、エステル油、ＰＡＧ（ポリアルキルグリコール）等既存のオイルが使用される。

係る密閉容器１２の容器本体１２Ａの側面には、上部支持部材５４と下部支持部材５６の吸込通路６０（上側は図示せず）、吐出消音室６２、上カバー６６の上側（電動要素１４の下端に略対応する位置）に対応する位置に、スリーブ１４１、１４２、１４３及び１４４がそれぞれ溶接固定されている。そして、スリーブ１４１内にはシリンダ３８に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９２の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９２の一端はシリンダ３８の図示しない吸込通路と連通する。この冷媒導入管９２は密閉容器１２の上側を通過してスリーブ１４４に至り、他端はスリーブ１４４内に挿入接続されて密閉容器１２内に連通する。

また、スリーブ１４２内にはシリンダ４０に冷媒ガスを導入するための冷媒導入管９４の一端が挿入接続され、この冷媒導入管９４の一端はシリンダ４０の吸込通路６０と連通する。この冷媒導入管９４の他端は図示しないアキュムレータに接続される。また、スリーブ１４３内には冷媒吐出管９６が挿入接続されており、この冷媒吐出管９６には密閉容器１２の外側においてオイルセパレータ１３２が溶接により接続されている。

このオイルセパレータ１３２は、鋼板からなる所定容量の縦長円筒形タンクにて構成されており、冷媒吐出管９６は係るタンク状のオイルセパレータ１３２内に入り、当該オイルセパレータ１３２内の上部において開口している。オイルセパレータ１３２の上端には冷媒配管９８が溶接にて接続固定されており、この冷媒配管９８は、オイルセパレータ１３２内上部に開口している。オイルセパレータ１３２の下部にはオイル戻し管１３４が接続されており、このオイル戻し管１３４はオイルセパレータ１３２内下部に開口すると共に、先端は容器本体１２Ａに接続され、当該容器本体１２Ａを貫通して密閉容器１２内に開口している。実施例では、図１に示すようにオイル戻し管１３４の先端は密閉容器１２内の電動要素１４と圧縮機構部１８との間に開口している。

このオイルセパレータ１３２内には図示しないがオイルセパレータ１３２内の空間を上下に仕切るかたちでオイル分離具が設けられている。そして、前記冷媒吐出管９６からオイルセパレータ１３２内に流入した冷媒ガス（図６中実線矢印で示す）がオイル分離具を通過する過程で、冷媒ガスと共に吐出されたオイルはオイル分離具に付着して分離する。分離されたオイルは、オイルセパレータ１３２内下部に流下貯溜され、オイル戻し管１３４内を通って密閉容器１２内に流入し（図６中破線矢印で示す）、底部のオイル溜め５８に帰還する。

一方、前記密閉容器１２の容器本体１２Ａの側面には、鋼板からなる受け具１２２が溶接固定されており、この受け具１２２に、固定具１２６を用いて前記オイルセパレータ１３２が保持される（図３、図４）。即ち、この受け具１２２は、その略中央部が所定寸法前記容器本体１２Ａの側面に沿って当接し、当該容器本体１２Ａに溶接固定されている。受け具１２２の両端には固定部１２４、１２４が設けられており、両固定部１２４、１２４は容器本体１２Ａから立ち上がり、且つ、相互に離間する方向に所定寸法延在する折曲されている。そして、両固定部１２４、１２４には図示しないネジ孔が形成されている。

また、前記固定具１２６は所定幅の帯状鋼板にて構成されると共に、オイルセパレータ１３２の周囲に巻き付け可能な形状に湾曲形成されている（図５）。この固定具１２６の両端には引掛部１２８と固定片１３０がそれぞれ形成されており、引掛部１２８は固定具１２６の一端部より内側に折曲されて形成され、固定片１３０は固定具１２６の他端部より所定寸法外側に折曲されて形成されている。引掛部１２８は、前記受け具１２２の固定部１２４に密閉容器１２側の面から引っかけ可能な鉤状を呈しており、固定片１３０は受け具１２２の固定部１２４の前面に当接する形状を呈している。尚、１３０Ａは固定片１３０に形成された挿通孔である。

そして、受け具１２２にオイルセパレータ１３２の略中央を当接し、固定具１２６の引掛部１２８を受け具１２２の一方の固定部１２４に裏側（密閉容器１２側）の面から引っ掛ける。次に、固定具１２６をオイルセパレータ１３２の周囲に沿って宛い、固定片１３０を他方の固定部１２４前面に当接させる。このとき、固定片１３０の挿通孔１３０と受け具１２２の他方の固定部１２４に設けられたネジ孔とが一致する。

次に、予め用意したボルト１３６を固定片１３０の挿通孔１３０Ａ側から他方の固定部１２４に設けられたネジ孔に挿入し、裏側（密閉容器１２側）からナット１３６Ａを螺合させて締め付ける。これにより、オイルセパレータ１３２は固定具１２６と受け具１２２とで挟まれた状態で受け具１２２に保持されることになる。この状態でオイルセパレータ１３２は密閉容器１２に沿うかたちでその外側に保持され、密閉容器１２と一体化される。

尚、引掛部１２８には図５の形状に加えて、一方の固定部１２４に設けたネジ孔に挿入可能な係合片を設けてもよい。そして、係る係合片を固定部１２４のネジ孔に係合させれば、引掛部１２８と固定部１２４とのずれを防止することができるようになり、オイルセパレータ１３２を受け具１２２により固定具１２６に一層確実に保持させることができるようになる。

次に、図２を参照しながら上記第２の回転圧縮要素３４のベーン５０周辺の構造について説明する。シリンダ３８には前記吐出消音室６２と図示しない吐出弁を介して連通する吐出ポート７０と前述した吸込ポート５５が形成されており、これらの間に位置してシリンダ３８には半径方向に延在する案内溝７１が形成されている。そして、この案内溝７１内に前記ベーン５０は摺動自在に収納されている。

ベーン５０は前述した如くその先端をローラ４６に当接させてシリンダ３８内を低圧室側ＬＲと高圧室側ＨＲとに区画する。そして、吸込ポート５５はこの低圧室側ＬＲに開口し、吐出ポート７０は高圧室側ＨＲに開口している。

案内溝７１の外側（密閉容器１２側）には図示しないが当該案内溝７１に連通して背圧室がシリンダ３８内に形成されている。この背圧室は前記吐出消音室６２に連通されており、それによってベーン５０に高圧の背圧を印加する。尚、前記コイルバネ７６はこの案内溝７１及び背圧室の外側に延在してシリンダ３８内に形成された収納部内に収納され、ベーン５０の外側に当接してベーン５０の先端を常時ローラ４６側に付勢する。尚、７６Ａは抜け止めでコイルバネ７６の後端を固定する。

以上の構成で次に動作を説明する。ターミナル２０及び図示されない配線を介して電動要素１４のステータコイル２８に通電されると、電動要素１４が起動してロータ２４が回転する。この回転により回転軸１６と一体に設けた上下の偏心部４２、４４に嵌合された上下のローラ４６、４８が上下のシリンダ３８、４０内を偏心回転する。

これにより、冷媒導入管９４及び下部支持部材５６に形成された吸込通路６０を経由して図示しない吸込ポートからシリンダ４０の低圧室側に吸入された低圧の冷媒は、ローラ４８とベーン５２の動作により１段目の圧縮が行われて中間圧となりシリンダ４０の高圧室側より図示しない連通路を経て中間吐出管１２１から密閉容器１２内に吐出される。これによって、密閉容器１２内は中間圧となる。

そして、密閉容器１２内の中間圧の冷媒ガスは、スリーブ１４４から出て冷媒導入管９２及び上部支持部材５４に形成された図示しない吸込通路を経由して吸込ポート５５からシリンダ３８の低圧室側ＬＲに吸入される。吸入された中間圧の冷媒ガスは、ローラ４６とベーン５０の動作により２段目の圧縮が行われて高温・高圧の冷媒ガスとなる。高温・高圧の冷媒ガスは、高圧室側ＨＲから吐出ポート７０を通り上部支持部材５４内に形成された吐出消音室６２を経て、冷媒吐出管９６内を通り、オイルセパレータ１３２内に吐出される。

オイルセパレータ１３２内に吐出された冷媒ガスは、オイルセパレータ１３２内に設けられたオイル分離具を通過する過程で、上述の如く冷媒ガスに溶け込んでいるオイルが分離される。そして、オイル分離具でオイルが分離された冷媒ガスは冷媒配管９８からオイルセパレータ１３２外に出て外部の図示しないガスクーラなどに流入する。このガスクーラで冷媒は放熱した後、図示しない減圧装置などで減圧され、これもまた図示しないエバポレータに流入する。

そこで冷媒が蒸発し、その後、前記アキュムレータを経て冷媒導入管９４から第１の回転圧縮要素３２内に吸い込まれるサイクルを繰り返す。

オイルセパレータ１３２で冷媒ガスと分離されたオイルは、高圧のオイルセパレータ１３２（タンク）内に貯留される。オイルセパレータ１３２内に貯留されたオイルは、高圧でオイル戻し管１３４に押し出され、オイル戻し管１３４内を通って密閉容器１２内に流入し、底部のオイル溜め５８に帰還する。

他方回転軸１６内には上下に渡って図示しない給油通路が形成されており、この給油通路の下端は回転軸１６の下端に設けられた図示しないオイルポンプに連通しており、上端は電動要素１４の上端において開放している。そして、オイル溜め５８に帰還したオイルはオイルポンプで汲み上げられ給油通路から第１の回転圧縮要素３２と第２の回転圧縮要素３４のシリンダ３８、４０や回転軸１６の軸受け（上部支持部材５４及び下部支持部材５６）等の摺動部に供給されて潤滑する。

このように、密閉容器１２に設けた受け具１２２と、冷媒吐出管９６に接続された所定容量のタンクから成るオイルセパレータ１３２とを備えており、このオイルセパレータ１３２に設けたオイル戻し管１３４を密閉容器１２内に連通させ、オイルセパレータ１３２は固定具１２６により受け具１２２に保持しているので、オイルセパレータ１３２によって圧縮機構部１８から冷媒と共に吐出されたオイルを、圧縮機構部１８（第２の回転圧縮要素３４）の出口で分離回収することができる。これにより、圧縮機構部１８から冷媒回路内へ流出するオイル量を確実に抑制することが可能となる。

特に、オイルセパレータ１３２を密閉容器１２に設けた受け具１２２に保持して固定し、密閉容器１２とオイルセパレータ１３２とを一体化しているので、ロータリコンプレッサ１０の省スペース化を達成することができる。

また、オイルセパレータ１３２を所定容量のタンクにて構成しているので、係るオイルセパレータ１３２内においてマフラー効果を得ることができる。これにより、２段目の圧縮が行われ、第２の回転圧縮要素３４から吐出された高温・高圧の冷媒ガスの吐出脈動を吸収することが可能となる。これにより、ロータリコンプレッサ１０の圧縮機構部１８から吐出された高温・高圧の冷媒ガスの吐出脈動による騒音や振動を大幅に低減させることができるようになる。

また、密閉容器１２内に吐出された中間圧の冷媒を第２の回転圧縮要素３４で圧縮して冷媒吐出管９６よりオイルセパレータ１３２に吐出し、オイルセパレータ１３２にて分離された高圧のオイルを中間圧の密閉容器１２内に戻している。この場合、オイルセパレータ１３２内の圧力は密閉容器１２内の中間圧より高いので、オイルセパレータ１３２で分離されたオイルを密閉容器１２内に円滑に流入させることができ、密閉容器１２内のオイル量を常に好適に維持することができる。

尚、実施例では圧縮機を内部中間圧型多段圧縮式のロータリコンプレッサ１０にて説明したが、圧縮機はそれに限らず、スクロールコンプレッサや単シリンダのロータリコンプレッサなどにおいても本発明は有効である。

本発明の圧縮機の実施例の内部中間圧型多段圧縮式ロータリコンプレッサの縦断面図である。図１のロータリコンプレッサの第２の回転圧縮要素のシリンダの圧縮工程の概念図である。図１のロータリコンプレッサの正面図である。図１のロータリコンプレッサの平面図である。図１のロータリコンプレッサの固定具の斜視図である。図１のロータリコンプレッサにおけるオイル戻しを説明するためのオイルセパレータの概略断面図である。

符号の説明

１０ロータリコンプレッサ（圧縮機）
１８圧縮機構部
３２第１の回転圧縮要素
３４第２の回転圧縮要素
３８、４０シリンダ
４２、４４偏心部
４６、４８ローラ
５０、５２ベーン
９６冷媒吐出管
９８冷媒配管
１２２受け具
１２４固定部
１２６固定具
１２８引掛部
１３０固定片
１３２オイルセパレータ
１３４オイル戻し管

Claims

密閉容器内に圧縮機構部を備え、該圧縮機構部にて圧縮された冷媒を冷媒吐出管により前記密閉容器外に吐出する圧縮機において、前記密閉容器に設けられた受け具と、前記冷媒吐出管に接続された所定容量のタンクから成るオイルセパレータとを備え、該オイルセパレータのオイル戻し管は前記密閉容器内に連通されると共に、該オイルセパレータは、オイルセパレータの周囲に巻き付け可能な形状に形成された固定具により、前記密閉容器に設けられた受け具に保持されていることを特徴とする圧縮機。
前記圧縮機構部を第１及び第２の圧縮要素から構成し、当該第１の圧縮要素で圧縮された冷媒を前記密閉容器内に吐出し、更にこの吐出された中間圧の冷媒を前記第２の圧縮要素で圧縮して前記冷媒吐出管より前記オイルセパレータに吐出することを特徴とする請求項１の圧縮機。