JP2009030612A - 密閉型圧縮機及びそれを適用した冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒から分離されたオイルによりケーシングの冷媒温度が上昇することを防止すると共に、分離されたオイルを圧縮機に強制的に回収し、回収されたオイルが冷媒と混ざって再び流出することを防止することのできる密閉型圧縮機及びそれを適用した冷凍サイクル装置を提供する。
【解決手段】密閉型圧縮機は、密閉された内部空間を有し、吸入管及び吐出管が連結されるケーシングと、ケーシングの内部空間に設置されて駆動力を発生する駆動モータと、ケーシングの内部空間に設置され、駆動モータにより動作して冷媒を圧縮する圧縮ユニットと、圧縮ユニットから吐出された冷媒からオイルを分離するオイル分離器と、オイル分離器で分離されたオイルをポンピングして回収する少なくとも１つのオイルポンプとを含み、オイルポンプは、駆動モータのクランク軸に結合されてクランク軸の回転力により動作する。
【選択図】図２

Description

本発明は、密閉型圧縮機の圧縮ユニットから吐出された冷媒からオイルを分離し、その分離されたオイルを再び圧縮機に回収するためのオイル回収装置に関する。

圧縮機は、機械的エネルギーを圧縮性流体の圧縮エネルギーに変換する装置である。密閉型圧縮機においては、そのケーシングの内部空間に、駆動力を発生する駆動モータと、その駆動モータから伝達された駆動力により流体を圧縮する圧縮ユニットとが共に設置されている。

密閉型圧縮機が冷媒圧縮式冷凍サイクルに設置された場合、前記駆動モータの冷却、又は前記圧縮ユニットの潤滑やシールなどのために、前記ケーシングの内部空間には所定量のオイルが貯蔵される。しかしながら、圧縮機の運転時には、その圧縮機から吐出された冷媒にオイルが混ざって共に冷凍サイクルに吐出され、その冷凍サイクルに吐出されたオイルの一部が圧縮機に回収されずに冷凍サイクルに残留することによって、圧縮機内部のオイル不足を招くことがある。これは圧縮機の信頼性を低下させ、冷凍サイクルに残留するオイルにより冷凍サイクルの熱交換性能も低下する。

そこで、従来は、圧縮機の吐出側にオイル分離器を設置して、吐出された冷媒からオイルを分離し、その分離されたオイルを圧縮機の吸入側に回収することにより、圧縮機のオイル不足を防止すると共に冷凍サイクルの熱交換性能を維持していた。

しかし、このような従来の密閉型圧縮機のオイル回収装置においては、オイル分離器の出口が圧縮機の吸入側に連結されているので、オイルはもちろん、冷媒まで相対的に高圧であるオイル分離器から圧縮機の吸入側に逆流し、冷凍サイクル装置での冷媒量が不足し、冷凍サイクルの冷凍能力が低減し得る。さらに、圧縮機の吸入側に高温のオイルと冷媒が吸入されることによって、吸入冷媒の温度が上昇して比体積が大きくなるので、圧縮ユニットでの冷媒吸入量が減少して圧縮機の冷凍能力が低減し得る。

これに鑑みて、従来は、オイル分離器から圧縮機に回収されるオイルや冷媒の圧力及び温度を下げると共に、冷媒が圧縮機に逆流することを防止するために、オイル分離器と圧縮機の吸入側との間のオイル回収管に毛細管などの減圧装置を設置する方法が提案されていた。

しかし、減圧装置を設置しても、オイル分離器の圧力が圧縮機の吸入側の圧力よりは高いため、圧縮機の吸入圧及び吸入温度が上昇せざるを得ず、特に圧縮機の低速運転時には、圧縮機の内部でのオイルポンピング量が減少し、オイルより冷媒の方が多く回収され、圧縮機及び冷凍サイクルの冷凍能力がさらに低減するという問題があった。

また、オイル分離器で分離されて回収されたオイルが、吸入された冷媒と混ざって再び圧縮ユニットを介して吐出されることによって、圧縮機のケーシングの内部空間にはオイルが不足し、圧縮機の信頼性がさらに低下するという問題があった。

本発明は、このような従来の密閉型圧縮機が有する問題を解決するためになされたもので、冷媒から分離されたオイルによりケーシングの冷媒温度が上昇することを防止すると共に、分離されたオイルを圧縮機に強制的に回収することのできる密閉型圧縮機及びそれを適用した冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、オイル分離器により回収されたオイルが冷媒と混ざって再び流出することを防止することのできる密閉型圧縮機及びそれを適用した冷凍サイクル装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、密閉された内部空間が備えられ、前記内部空間に駆動モータ及び前記駆動モータにより動作する圧縮ユニットが備えられるケーシングと、前記駆動モータと前記圧縮ユニットとの間に設置され、前記駆動モータの駆動力を前記圧縮ユニットに伝達し、その内部にオイル流路が形成されるクランク軸と、前記圧縮ユニットから吐出された冷媒からオイルを分離するオイル分離器と、前記クランク軸の回転力により動作し、前記オイル分離器で分離されたオイルを回収すると共に、前記ケーシングの内部空間に溜まっているオイルをポンピングして前記クランク軸のオイル流路に供給するオイルポンプとを含む密閉型圧縮機を提供する。

また、本発明は、密閉された内部空間が冷凍サイクル装置に連通するように、吸入管及び吐出管を有するケーシングと、前記ケーシングの内部空間に設置される駆動モータと、前記駆動モータの回転子に結合されて共に回転し、その内部にオイル流路が形成されるクランク軸と、前記ケーシングの内部空間に設置され、前記クランク軸に結合されて動作して冷媒を圧縮する圧縮ユニットと、前記圧縮ユニットから吐出された冷媒からオイルを分離するオイル分離器と、前記ケーシングの内部空間に設置されてオイルをポンピングする少なくとも１つのオイルポンプとを含み、前記オイルポンプは、前記圧縮ユニットから吐出されたオイルがポンピングされるようにする第１吸入口と、前記ケーシングの内部空間に連通し、その内部空間のオイルがポンピングされるようにする第２吸入口とを備える密閉型圧縮機を提供する。

さらに、本発明は、圧縮機、凝縮器、膨張器、及び蒸発器を含み、前記圧縮機と前記凝縮器との間に設置され、前記圧縮機から吐出された冷媒からオイルを分離するためのオイル分離器をさらに含む冷凍サイクル装置において、前記圧縮機のケーシングの内部空間には、前記駆動モータの駆動力を前記圧縮ユニットに伝達するためのクランク軸の回転力により動作する少なくとも１つのオイルポンプが備えられ、前記オイル分離器で分離されたオイルが前記圧縮機に回収されるように、前記オイル分離器と前記オイルポンプとがオイル回収管により連結される冷凍サイクル装置を提供する。

本発明は、ケーシングの外部又は内部に吐出された冷媒からオイルを分離するオイル分離器を設置し、そのオイル分離器で分離されたオイルを駆動モータの駆動力により動作するオイルポンプで回収するように構成することにより、冷媒とオイルが効果的に分離され、製造コストを低減することができる。

また、分離された冷媒が圧縮機に再流入することを防止することにより、冷凍サイクルの冷凍性能を向上させる。

さらに、駆動モータの駆動力を利用してオイルポンプを駆動することにより、圧縮機の構成が簡単になり、製造コストを低減することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明による密閉型圧縮機及びそれを適用した冷凍サイクル装置の好ましい実施形態を詳細に説明する。

図１及び図２は、本発明による密閉型圧縮機の一例として、スクロール圧縮機の外部を示す斜視図、並びに内部を示す縦断面図である。

図１及び図２に示すように、本発明によるスクロール圧縮機１は、密閉された内部空間を有する圧縮機ケーシング（以下、ケーシングという）１０と、ケーシング１０の内部空間に設置されて駆動力を発生する駆動モータ２０と、固定スクロール３１及び旋回スクロール３２からなり、駆動モータ２０により動作して冷媒を圧縮する圧縮ユニット３０とを含む。

また、ケーシング１０の内部空間には、駆動モータ２０のクランク軸２３を支持すると共に圧縮ユニット３０を支持するメインフレーム１１及びサブフレーム１２が、駆動モータ２０の両側に固定設置される。圧縮機１が凝縮器２、膨張器３、及び蒸発器４と共に冷凍サイクル装置を形成するように、ケーシング１０には吸入管１３及び吐出管１４が連結されるが、吸入管１３は冷凍サイクル装置の蒸発器４に連結され、吐出管１４は冷凍サイクル装置の凝縮器２に連結される。さらに、ケーシング１０の内部空間が吐出圧の冷媒で満たされるように、吸入管１３は圧縮ユニット３０の吸入側に直接連結され、圧縮ユニット３０の吐出側はケーシング１０の内部空間に連通する。さらに、吐出管１４の中間、すなわち圧縮機１の吐出側と凝縮器２の入口側との間には、吐出管１４を介して圧縮機１から凝縮器２に吐出された冷媒からオイルを分離するために、オイル分離器２００が設置される。

駆動モータ２０としては、回転速度が一定の定速モータを使用することもできるが、圧縮機１が適用される冷凍サイクル装置の多機能化を考慮して、回転速度を変化させることのできるインバータモータを使用する。

駆動モータ２０は、ケーシング１０の内周面に固定される固定子２１と、固定子２１の内側に回転可能に配置される回転子２２と、回転子２２の中心に結合されて駆動モータ２０の回転力を圧縮ユニット３０に伝達するクランク軸２３とからなる。クランク軸２３はメインフレーム１１及びサブフレーム１２に支持される。また、クランク軸２３の軸方向には、オイル流路２３ａが貫通形成され、オイル流路２３ａの下端、すなわちクランク軸２３の下端には、オイル流路２３ａに向けてオイルをポンピングできるように、後述するオイルポンプ１００が設置される。

圧縮ユニット３０は、図２に示すように、メインフレーム１１に結合される固定スクロール３１と、固定スクロール３１と噛み合って連続的に移動する１対の圧縮室Ｐを形成する旋回スクロール３２と、旋回スクロール３２とメインフレーム１１との間に設置され、旋回スクロール３２の旋回運動を誘導するオルダムリング３３と、固定スクロール３１の吐出口３１ｃを開閉するように設置され、吐出口３１ｃから吐出された吐出ガスの逆流を防止する逆止弁３４とからなる。固定スクロール３１及び旋回スクロール３２には、互いに噛み合って圧縮室Ｐを形成する固定ラップ３１ａ及び旋回ラップ３２ａが螺旋状にそれぞれ形成される。また、固定スクロール３１の吸入口３１ｂには、冷凍サイクル装置から冷媒を案内する吸入管１３が直接連結され、固定スクロール３１の吐出口３１ｃには、ケーシング１０の内部空間が連通する。

このように構成された本発明によるスクロール圧縮機において、駆動モータ２０に電源が供給されると、クランク軸２３が回転子２２と共に回転して旋回スクロール３２に回転力を伝達し、その回転力の伝達された旋回スクロール３２がオルダムリング３３によりメインフレーム１１の上面で偏心距離だけ旋回運動することによって、固定スクロール３１の固定ラップ３１ａと旋回スクロール３２の旋回ラップ３２ａとの間に連続的に移動する１対の圧縮室Ｐが形成され、圧縮室Ｐは、旋回スクロール３２の持続的な旋回運動により中心に移動することによって体積が減少して吸入された冷媒を圧縮する。その圧縮された冷媒は、固定スクロール３１の吐出口３１ｃからケーシング１０の上側空間Ｓ１に連続的に吐出され、ケーシング１０の下側空間Ｓ２に移動した後、吐出管１４を介して冷凍サイクル装置の凝縮器２に排出され、その冷凍サイクル装置の凝縮器２に排出された冷媒は、膨張器３、蒸発器４、及び吸入管１３を介して再び圧縮機１に吸入される一連の過程を繰り返す。

ここで、オイルポンプ１００がクランク軸２３と共に動作して、ケーシング１０の内部空間に溜まっているオイルや圧縮ユニット３０から吐出された冷媒から分離されたオイルをポンピングし、そのポンピングされたオイルは、クランク軸２３のオイル流路２３ａに沿って吸い上げられて、圧縮ユニット３０を潤滑すると共に駆動モータ２０を冷却させる。これを詳細に説明すると次の通りである。

すなわち、ケーシング１０の外部には、吐出された冷媒からオイルを分離するためのオイル分離器２００が設置され、オイル分離器２００の下端には、オイル分離器２００で分離されたオイルをオイルポンプ１００に案内するためのオイル回収管３００の一端が連結され、そのオイル回収管３００の他端は、ケーシング１０を貫通してオイルポンプ１００に連結される。

オイル分離器２００は、図１及び図２に示すように、密閉された内部空間を有する筒状に形成され、ケーシング１０の一側に並んで配置される。オイル分離器２００は、オイル回収管３００に連結されてケーシング１０に支持されるか、又はオイル分離器２００を覆ってケーシング１０に固定されるクランプなどの別途の支持部材２１０に支持される。

図２に示すように、オイル分離器２００の側壁面の上部には、ケーシング１０の内部空間から吐出された冷媒がオイル分離器２００の内部空間に案内されるように、吐出管１４が連結され、オイル分離器２００の上端には、オイル分離器２００の内部空間でオイルと分離された冷媒が冷凍サイクル装置の凝縮器２に移動するように、冷媒管５が連結され、オイル分離器２００の下端には、オイル分離器２００の内部空間で分離されたオイルをケーシング１０又は圧縮ユニット３０に回収されるように案内するオイル回収管３００が、所定の深さまで挿入されて連結される。オイル回収管３００は、オイル分離器２００を安定して支持できるように、所定の剛性を有する金属管からなり、圧縮機１の振動を減衰させることができるように、オイル分離器２００がケーシング１０と平行に配置される角度で折曲形成される。

さらに、オイル分離器２００の内部空間にメッシュスクリーンを設置することで冷媒とオイルとを分離させるか、又は図３に示すように、吐出管１４をオイル分離器２００の軸中心からずれるように連結することで冷媒をサイクロ（登録商標）ン状に回転させて相対的に重いオイルを分離させるなど、オイルを分離できる様々な方式を適用することができる。

オイルポンプ１００は、トロコイドギヤポンプのように、容積を変化させることでオイルをポンピングする容積ポンプからなる。例えば、図４及び図５に示すように、オイルポンプ１００は、クランク軸２３が支持されるサブフレーム１２に結合され、ポンピング空間１５１が備えられるポンプハウジング１１０と、ポンプハウジング１１０のポンピング空間１５１に回転可能に配置され、クランク軸２３に結合されて偏心回転する内側ギヤ１２０と、内側ギヤ１２０と噛み合って可変容積を形成するようにポンピング空間１５１に回転可能に配置される外側ギヤ１３０とからなる。

ポンプハウジング１１０は、サブフレーム１２に結合される上部ハウジング１５０と、上部ハウジング１５０の下端に結合され、上部ハウジング１５０との間にポンピング空間１５１が形成される下部ハウジング１６０とからなる。上部ハウジング１５０の底面には、クランク軸２３のピン部２３ｂが貫通するように貫通孔１５２が形成され、下部ハウジング１６０には、後述する第１吸入口１６２及び第２吸入口１６３が形成される。第１吸入口１６２は、オイル回収管３００に連通するように半径方向に形成され、第２吸入口１６３は、オイル吸入管４００に連通するように軸方向に形成される。オイル吸入管４００は、その入口端がケーシング１０に溜まっているオイルに浸漬する長さに形成される。

また、下部ハウジング１６０の上面中央には、図６及び図７に示すように、クランク軸２３のオイル流路２３ａに連通するように、連通凹部１６１が形成され、連通凹部１６１の一側周辺、すなわち内側ギヤ１２０及び外側ギヤ１３０の一側面と接する面には、第１吸入口１６２に連通する第１吸入案内溝１６５が形成され、第１吸入案内溝１６５の円周方向の一側には、第２吸入口１６３に連通する第２吸入案内溝１６６が形成され、第１吸入案内溝１６５及び第２吸入案内溝１６６の反対側には、吐出案内溝１６７が形成される。ここで、第１吸入口１６２と第２吸入口１６３とは、連通するように形成することもできるが、第１吸入口１６２と第２吸入口１６３間の圧力差が発生した場合、オイルが逆流することがあるので、第１吸入口１６２と第２吸入口１６３とは、直接連通しないように平面上で所定間隔をおいて形成されることが好ましい。

第１吸入案内溝１６５と第２吸入案内溝１６６とは、それぞれ約９０゜の円弧角を有する円弧状に形成され、隔壁により区分される。また、吐出案内溝１６７は、約１８０゜の円弧角を有する円弧状に形成され、吐出案内溝１６７の内側壁には、連通凹部１６１に連通するように、吐出スリット１６８が形成される。

内側ギヤ１２０と外側ギヤ１３０とが形成する可変容積は、吸入容積部Ｖ１と吐出容積部Ｖ２とからなる。図６に示すように、吸入容積部Ｖ１は、第１吸入案内溝１６５の円周方向の始端から第２吸入案内溝１６６の円周方向の終端まで、内側ギヤ１２０の回転方向に沿って次第に容積が増加するように形成され、吐出容積部Ｖ２は、吸入容積部Ｖ１に続いて、吐出案内溝１６７の円周方向の始端から終端まで、内側ギヤ１２０の回転方向に沿って次第に容積が減少するように形成される。

一方、ケーシング１０の下部には、ケーシング１０の内部空間にオイルを注入するためのオイル供給孔１５が形成される。圧縮機を複数備える場合、オイル供給孔１５を別途に設けることなく、各圧縮機の油面の高さを一致させるために複数の圧縮機を連通させる均油孔を活用することもできる。

以下、このような本発明による密閉型圧縮機において、オイルポンプによりケーシングのオイルと冷媒から分離されたオイルが回収されて再び圧縮ユニットに供給される過程を説明する。

すなわち、オイルポンプ１００の内側ギヤ１２０がクランク軸２３に結合されて偏心回転することによって、内側ギヤ１２０と外側ギヤ１３０との間には、吸入容積部Ｖ１と吐出容積部Ｖ２が形成される。吸入容積部Ｖ１においては、第１吸入口１６２と第２吸入口１６３とが連通することによって、オイル分離器２００で分離されたオイルは、図８に示すように、オイル回収管３００及び第１吸入口１６２を介して第１吸入案内溝１６５に流入し、ケーシング１０の底部に溜まっているオイルは、図９に示すように、オイル吸入管４００及び第２吸入口１６３を介して第２吸入案内溝１６６に流入する。そして、第１吸入案内溝１６５に流入したオイルは、吸入容積部Ｖ１に収容されて隔壁を越えて第２吸入案内溝１６６に流入し、第２吸入案内溝１６６に流入したオイルは、吸入容積部Ｖ１から吐出容積部Ｖ２に移動する。

次に、吐出容積部Ｖ２に移動したオイルは、図１０に示すように、吐出案内溝１６７に流入し、吐出案内溝１６７に流入したオイルは、吐出案内溝１６７の内周壁面に備えられた吐出スリット１６８から連通凹部１６１に流入し、連通凹部１６１に流入したオイルは、クランク軸２３のオイル流路２３ａに吸入される。オイル流路２３ａに吸入されたオイルは、所定の高さまではその圧力によりオイル流路２３ａを上昇し、その後はクランク軸２３の遠心力により上側に吸い上げられ、その一部はそれぞれのベアリング面（符号なし）に供給され、残りは上端から飛散して圧縮ユニット３０に流入する一連の過程を繰り返す。

ここで、オイル分離器２００により分離されたオイルがオイル回収管３００を介してオイルポンプ１００に回収され、その回収されたオイルが前記ベアリング面と圧縮ユニット３０に直接供給される。しかし、オイル回収管３００を介して回収されるオイル中には圧縮機の組立時に発生する溶接スラグなどの異物が含まれることがあるため、この異物を濾過することにより、前記ベアリング面や圧縮ユニット３０の磨耗を防止することができる。よって、オイル回収管３００の中間にオイル中に含まれる異物を濾過するための異物分離器（図示せず）を設けることが好ましい。このようにして、前記オイル分離器で分離されたオイルが前記オイルポンプにより強制的に回収されることによって、オイル回収量が大きく増加するので、冷凍サイクルの熱交換性能が向上し、これにより冷凍サイクルの冷房能力が大幅に向上する。

また、強制的に回収されるオイルが、前記圧縮機のケーシングの内部空間を経ることなく、前記クランク軸のオイル流路に直接流入することによって、オイルが吸入される冷媒と再混合されて再び流出することを減らすだけでなく、回収されるオイルが吸入される冷媒と分離され、その吸入される冷媒が再膨張することを未然に防止できるので、圧縮機の性能及び信頼性が向上し、冷凍サイクルの冷房能力が向上する。

さらに、１つのオイルポンプを利用してオイルを回収すると共に前記ケーシングのオイルをポンピングすることによって、前記オイルポンプが単純化され、製造コストを低減できる。それだけでなく、前記オイルポンプが前記駆動モータの駆動力により動作することによって、それだけ圧縮機の構成が簡単になり、製造コストをさらに低減できる。

以下、本発明による密閉型圧縮機のオイルポンプの他の実施形態を説明する。

すなわち、前述した実施形態は、１つのオイルポンプが、前記オイル分離器で分離されたオイルを回収する動作と、前記ケーシングの内部空間に溜まっているオイルをポンピングする動作とを共に行うように構成されたものであるが、本実施形態は、図１１に示すように、複数のオイルポンプを備えることにより、第１オイルポンプ１１００はオイルを回収する動作を行い、第２オイルポンプ１２００はケーシング１０の内部空間に溜まっているオイルをポンピングする動作を行うように構成されたものである。

このために、第１オイルポンプ１１００及び第２オイルポンプ１２００は、前述した実施形態のオイルポンプ１００と同様に、第１可変容積及び第２可変容積を有するトロコイドギヤポンプから構成される。この場合、第１オイルポンプ１１００及び第２オイルポンプ１２００は、軸方向に沿って上下両側に配置される。

これを詳細に説明すると、図１２及び図１３に示すように、第１オイルポンプ１１００は、ポンプハウジング１１１０の第１ポンピング空間１１５１に挿入され、クランク軸２３に結合されて偏心回転する第１内側ギヤ１２１０と、第１内側ギヤ１２１０と噛み合って第１可変容積を形成する第１外側ギヤ１２２０とからなる。

第２オイルポンプ１２００は、ポンプハウジング１１１０の第２ポンピング空間１１６１に挿入され、クランク軸２３に結合されて偏心回転する第２内側ギヤ１３１０と、第２内側ギヤ１３１０と噛み合って第２可変容積を形成する第２外側ギヤ１３２０とからなる。

ポンプハウジング１１１０は、サブフレーム１２に結合される上部ハウジング１１１１と、上部ハウジング１１１１の下面に配置される中間ハウジング１１１２と、中間ハウジング１１１２の下面に配置され、中間ハウジング１１１２と共に上部ハウジング１１１１に締結される下部ハウジング１１１３とからなる。

上部ハウジング１１１１の下面には、第１内側ギヤ１２１０及び第１外側ギヤ１２２０が挿入されるように、第１ポンピング空間１１５１が形成され、第１ポンピング空間１１５１の中央には、クランク軸２３のピン部２３ｂが貫通するように、第１ピン孔１１５２が形成される。

中間ハウジング１１１２の下面には、第２内側ギヤ１３１０及び第２外側ギヤ１３２０が挿入されるように、第２ポンピング空間１１６１が形成され、第２ポンピング空間１１６１の中央には、クランク軸２３のピン部２３ｂが貫通するように、第２ピン孔１１６２が形成される。

また、図１３及び図１４に示すように、中間ハウジング１１１２の半径方向には、オイル回収管３００に連通する第１吸入口１１６３が形成され、第１吸入口１１６３を第１内側ギヤ１２１０と第１外側ギヤ１２２０との間の第１吸入容積部Ｖ１１に連通させる第１吸入案内溝１１６５は、半円形の円弧状に形成される。

さらに、第１吸入案内溝１１６５の反対側には、第１内側ギヤ１２１０と第１外側ギヤ１２２０との間の第１吐出容積部Ｖ１２に連通する第１吐出案内溝１１６６が形成され、第１吐出案内溝１１６６の外側壁面には、第１吐出案内溝１１６６のオイルをケーシング１０の内部空間に案内するように、第１吐出スリット１１６７がケーシング１０の内部空間に連通して形成される。第１吐出スリット１１６７は孔状に形成される。

図１３及び図１５に示すように、下部ハウジング１１１３の中央には、クランク軸２３のオイル流路２３ａに連通するように、連通凹部１１７１が形成され、連通凹部１１７１の一側周辺には、オイル吸入管４００に連通する第２吸入口１１７２が軸方向に形成され、第２吸入口１１７２を第２内側ギヤ１３１０と第２外側ギヤ１３２０との間の第２吸入容積部Ｖ２１に連通させる第２吸入案内溝１１７３が半円形の円弧状に形成される。また、第２吸入案内溝１１７３の反対側には、第２内側ギヤ１３１０と第２外側ギヤ１３２０との間の第２吐出容積部Ｖ２２に連通する第２吐出案内溝１１７４が形成され、第２吐出案内溝１１７４の内側壁面には、第２吐出案内溝１１７４のオイルをクランク軸２３のオイル流路２３ａに案内するように、第２吐出スリット１１７５が連通凹部１１７１に連通して形成される。

このように構成された本発明によるスクロール圧縮機のオイルポンプにおいては、オイル分離器２００で分離されたオイルがオイル回収管３００を介して第１吸入口１１６３から第１オイルポンプ１２００の第１吸入容積部Ｖ１１を形成する第１吸入案内溝１１６５に流入し、その第１吸入案内溝１１６５のオイルは、第１吐出容積部Ｖ１２に移動して第１吐出案内溝１１６６に流入し、その第１吐出案内溝１１６６のオイルは、第１吐出スリット１１６７からケーシング１０の内部空間に排出される。

これと同時に、ケーシング１０の内部空間に溜まっているオイルと、第１オイルポンプ１２００によりケーシング１０の内部空間に回収されたオイルは、オイル吸入管４００を介して第２吸入口１１７２から第２オイルポンプ１３００の第２吸入容積部Ｖ２１を形成する第２吸入案内溝１１７３に流入し、その第２吸入案内溝１１７３のオイルは、第２吐出容積部Ｖ２２に移動して第２吐出案内溝１１７４に流入し、その第２吐出案内溝１１７４のオイルは、第２吐出スリット１１７５から連通凹部１１７１に流入し、その連通凹部１１７１のオイルは、クランク軸２３のオイル流路２３ａを介して各ベアリング面と圧縮ユニット３０に供給される一連の過程を繰り返す。

このようにして、前記オイル分離器で分離されたオイルは、前記ケーシングの内部空間を介して前記クランク軸のオイル流路に案内される。この場合も、その作用効果は前述した実施形態とほぼ同様である。ただし、本実施形態は、前記オイル分離器で分離されたオイルが直接前記クランク軸のオイル流路に案内されるのでなく、前記ケーシングの内部空間に一旦回収されてから前記クランク軸のオイル流路に案内されることによって、冷凍サイクル装置に適用された場合、その冷凍サイクル装置の管路に残留する異物が前記クランク軸のオイル流路に直接流入する恐れがない。これにより、通常圧縮機の吸入側に備えられる異物濾過装置を設置する必要がなくなり、冷凍サイクル装置全体から見ると、製造コストを低減できるという効果もある。

以下、本発明による密閉型圧縮機及びそれを適用した冷凍サイクル装置において、ケーシングのオイルをポンピングするための第２オイルポンプの他の実施形態を説明する。

すなわち、前述した実施形態は、前記第２オイルポンプがトロコイドギヤポンプなどの容積ポンプからなるものであるが、本実施形態は、図１６に示すように、第２オイルポンプ１３００がプロペラポンプなどの軸流ポンプからなるものである。

この場合、第１オイルポンプ１２００は、図１３及び図１４に示すように構成し、第２オイルポンプ１３００は、クランク軸２３のピン部２３ｂに挿入して構成することができる。これについては具体的な説明を省略する。ただし、第２オイルポンプ１３００は、前述した実施形態のトロコイドギヤポンプに比べて、低速運転時に給油量が不足することがあるが、小容量の圧縮機では第２オイルポンプの製造コストを低減できる。

以下、本発明による密閉型圧縮機及びそれを適用した冷凍サイクル装置において、オイル分離器２００の設置位置を変えた他の実施形態を説明する。

すなわち、前述した実施形態は、オイル分離器２００が圧縮機のケーシング１０の外部に配置されるものであるが、本実施形態は、オイル分離器２００がケーシング１０の内部に設置されるものである。

例えば、図１７に示すように、オイル分離器２００は、ケーシング１０の内部空間と分離された内部空間を有し、ケーシング１０の内部空間に固定設置されるオイル分離キャップ２５１と、オイル分離キャップ２５１の一側壁面を貫通し、ケーシング１０の内部空間に溜まっている冷媒とオイルがオイル分離キャップ２５１の内部に流入して分離されるようにするオイル分離管２５２と、圧縮ユニット３０とオイル分離器２００との間に設置され、圧縮ユニット３０の吐出側をオイル分離器２００と分離させる分離カバー２５３とからなる。

また、オイル分離キャップ２５１の上側には、吐出管１４がオイル分離キャップ２５１の内部空間（すなわち、分離空間）に深く挿入されて密封結合され、オイル分離キャップ２５１と分離カバー２５３との間にはオイル回収流路２５４が形成されており、オイル分離キャップ２５１の内部空間で分離されたオイルがオイル分離キャップ２５１の外部に流出してケーシング１０の内部空間に回収されるようにする。オイル回収流路２５４にはオイル回収管３００の一端が連結され、オイル回収管３００の他端は、分離されたオイルを強制的にポンピングするためのオイルポンプ１００の吸入側に連結される。ここで、前記オイルポンプは、前述した実施形態、すなわち図２に示すオイルポンプと同一でもよく、図１３又は図１６に示すオイルポンプと同一でもよい。

オイル分離管２５２は、その入口端がケーシング１０の上側空間Ｓ１に連通し、その出口端がオイル分離キャップ２５１の内部空間に連通するように設置される。また、オイル分離管２５２は、オイル分離キャップ２５１に案内される冷媒とオイルが螺旋状に旋回することによってオイルが分離されるように、図３に示す吐出管１４のように、曲線状に形成されるか又は折曲形成される。

このように構成された本実施形態のスクロール圧縮機においては、オイルが分離されて回収される過程は前述した実施形態と同様であるので、具体的な説明を省略する。

ただし、本実施形態においては、オイル分離器２００が圧縮機のケーシング１０の内部空間に設置されるため、冷媒とオイルの流動方向が前述した実施形態とは多少異なる。すなわち、圧縮室Ｐから吐出された冷媒とオイルは、入口側流体通路（図示せず）を介して駆動モータ２０が設置された下側空間Ｓ２に移動した後、出口側流体通路（図示せず）を介して上側空間Ｓ１に移動する。

次に、その冷媒とオイルは、オイル分離管２５２を介してオイル分離キャップ２５１に流入し、オイル分離キャップ２５１の内部空間で旋回することによって分離される。オイルが分離された冷媒は、吐出管１４を介して冷凍サイクル装置に移動し、その冷媒から分離されたオイルは、オイル回収ポンプ１００によりオイル回収管３００を介してクランク軸２３のオイル流路２３ａに回収される一連の過程を繰り返す。

ここで、オイル回収管３００は、図１８に示すように、ケーシング１０の外部に引き出した後に再びケーシング１０の内側に挿入して、オイルポンプ１００に連結することもできる。この場合、オイル回収管３００の中間には、オイルの温度を下げるために、毛細管路３１０を形成するか、又は放熱部材（図示せず）を設置することができる。

前述したように、オイル分離器がケーシングの内部に設置される場合は、圧縮機とオイル分離器を一体に製造することができ、圧縮機を含む冷凍サイクル装置の構成を簡単にすることができる。また、オイル分離器を圧縮機に連結するための配管も簡単にすることができ、製造コストをさらに低減することができる。

一方、前述した実施形態においては、１つのオイル分離器に１つの圧縮機が連結される場合を示しているが、特にオイル分離器が圧縮機のケーシングの外部に設置される場合は、１つのオイル分離器に複数の圧縮機を連結することもできる。もちろん、オイル分離器が圧縮機のケーシングの内部に設置される場合も、１つのオイル分離器に複数の圧縮機を連結することができる。

以上、スクロール圧縮機を例に説明したが、本発明は、スクロール圧縮機に限定されるものではなく、ロータリ圧縮機など、ケーシングの内部に駆動モータと圧縮ユニットが共に設置される、いわゆる密閉型圧縮機には同様に適用できる。

本発明による密閉型圧縮機が冷凍サイクル装置に連結された状態を示す斜視図である。 図１に示す密閉型圧縮機の１つであるスクロール圧縮機に適用されたオイルポンプの一実施形態を示す縦断面図である。 図２のＩ−Ｉ線断面図である。 図２に示すオイルポンプの分解斜視図である。 図２に示すオイルポンプの拡大図である。 図５に示すオイルポンプで内側ギヤ及び外側ギヤが含まれる下部ハウジングを示す平面図である。 図６に示すオイルポンプで内側ギヤ及び外側ギヤが除去された下部ハウジングの上面を示す平面図である。 図５に示すオイルポンプがオイルをポンピングする過程を概略的に示す平面図である。 図５に示すオイルポンプがオイルをポンピングする過程を概略的に示す平面図である。 図５に示すオイルポンプがオイルをポンピングする過程を概略的に示す平面図である。 図１に示す密閉型圧縮機の一例であるスクロール圧縮機に適用されたオイルポンプの他の実施形態を示す縦断面図である。 図１１に示すオイルポンプの分解斜視図である。 図１１に示すオイルポンプの拡大図である。 図１３に示すオイルポンプの第１オイルポンプを示す平面図である。 図１３に示すオイルポンプの第２オイルポンプを示す平面図である。 図１１に示すオイルポンプの第２オイルポンプの他の実施形態を示す縦断面図である。 図２に示すスクロール圧縮機のオイル分離器の他の実施形態を示す縦断面図である。 図１７に示すオイル分離器を含むスクロール圧縮機のオイル回収管の他の実施形態を示す縦断面図である。

符号の説明

１０ チーシング
１１ メインフレーム
１２ サブフレーム
１３ 吸入管
１４ 吐出管
１５ オイル供給孔
２０ 駆動モータ
２２ 回転子
２３ クランク軸
２３ａ オイル流路
３０ 圧縮ユニット
３１ 固定スクロール
３１ａ 固定ラップ
３１ｂ 吸入口
３１ｃ 吐出口
３２ 旋回スクロール
３２ａ 旋回ラップ
３３ オルダムリング
３４ 逆止弁
１００ オイルポンプ
２００ オイル分離器
３００ オイル回収管
４００ オイル吸入管

Claims (21)

1. 密閉された内部空間を有し、吸入管及び吐出管が連結されるケーシングと、
   前記ケーシングの内部空間に設置されて駆動力を発生する駆動モータと、
   前記ケーシングの内部空間に設置され、前記駆動モータにより動作して冷媒を圧縮する圧縮ユニットと、
   前記圧縮ユニットから吐出された冷媒からオイルを分離するオイル分離器と、
   前記オイル分離器で分離されたオイルをポンピングして回収する少なくとも１つのオイルポンプとを含み、
   前記オイルポンプが、前記駆動モータのクランク軸に結合され、前記クランク軸の回転力により動作することを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 前記オイルポンプが１つ備えられ、前記１つのオイルポンプが、前記オイル分離器で分離されたオイルを回収すると共に、前記ケーシングの内部空間に溜まっているオイルをポンピングすることを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記オイルポンプが複数備えられ、前記複数のオイルポンプのうち、第１オイルポンプが前記オイル分離器で分離されたオイルを回収し、他の第２オイルポンプが前記ケーシングの内部空間に溜まっているオイルをポンピングすることを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
4. 前記第２オイルポンプが、前記クランク軸に結合されて可変容積を発生させ、その可変容積を利用してオイルをポンピングする容積ポンプからなることを特徴とする請求項３に記載の密閉型圧縮機。
5. 前記第２オイルポンプが、前記クランク軸のオイル流路に結合され、前記クランク軸と共に回転してポンピング力を発生するプロペラポンプからなることを特徴とする請求項３に記載の密閉型圧縮機。
6. 前記オイル分離器が前記ケーシングの外部に設置されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の密閉型圧縮機。
7. 前記オイル分離器が前記ケーシングの内部に設置されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の密閉型圧縮機。
8. 密閉された内部空間が冷凍サイクル装置に連通するように、吸入管及び吐出管を有するケーシングと、
   前記ケーシングの内部空間に設置される駆動モータと、
   前記駆動モータの回転子に結合されて共に回転し、その内部にオイル流路が形成されるクランク軸と、
   前記ケーシングの内部空間に設置され、前記クランク軸に結合されて動作して冷媒を圧縮する圧縮ユニットと、
   前記圧縮ユニットから吐出された冷媒からオイルを分離するオイル分離器と、
   前記ケーシングの内部空間に設置されてオイルをポンピングする少なくとも１つのオイルポンプとを含み、
   前記オイルポンプは、
   前記圧縮ユニットから吐出されたオイルがポンピングされるようにする第１吸入口と、
   前記ケーシングの内部空間に連通し、その内部空間のオイルがポンピングされるようにする第２吸入口と
   を備えることを特徴とする密閉型圧縮機。
9. 前記第１吸入口及び第２吸入口が１つのオイルポンプに備えられ、前記オイルポンプによりポンピングされて前記第１吸入口から吸入されたオイルと前記第２吸入口から吸入されたオイルとが合流して前記クランク軸のオイル流路に案内されるように備えられることを特徴とする請求項８に記載の密閉型圧縮機。
10. 前記オイルポンプは、
    前記第１吸入口及び第２吸入口が形成され、ポンピング空間が備えられるポンプハウジングと、
    前記ポンプハウジングのポンピング空間に回転可能に挿入され、前記クランク軸に結合されて回転する内側ギヤと、
    前記内側ギヤと共に前記ポンピング空間に回転可能に挿入され、前記内側ギヤと噛み合って可変容積を形成する外側ギヤとを含み、
    前記ポンプハウジングには、前記第１吸入口に連通する第１吸入案内溝と前記第２吸入口に連通する第２吸入案内溝とが分離されて形成され、
    前記第１吸入案内溝及び第２吸入案内溝の対向側には、前記クランク軸のオイル流路に連通するように少なくとも１つの吐出案内溝が形成されることを特徴とする請求項８に記載の密閉型圧縮機。
11. 前記ポンプハウジングには、前記クランク軸のオイル流路に連通するように連通凹部が形成され、
    前記連通凹部の周辺には、前記第１吸入案内溝、第２吸入案内溝、及び吐出案内溝がそれぞれ円弧状に形成され、
    前記吐出案内溝の内周壁面と前記連通凹部の壁面との間には、オイルが通過できるように吐出スリットが形成されることを特徴とする請求項１０に記載の密閉型圧縮機。
12. 前記オイルポンプは、
    前記第１吸入口を有する第１オイルポンプと、
    前記第２吸入口を有する第２オイルポンプとを含み、
    前記第１オイルポンプ及び第２オイルポンプが軸方向に沿って備えられることを特徴とする請求項８に記載の密閉型圧縮機。
13. 前記第１オイルポンプは、
    前記第１吸入口が連通するように第１ポンピング空間が備えられる第１ポンプハウジングと、
    前記第１ポンプハウジングの第１ポンピング空間に回転可能に挿入され、前記クランク軸に結合されて回転する第１内側ギヤと、
    前記第１内側ギヤと共に前記第１ポンピング空間に回転可能に挿入され、前記第１内側ギヤと噛み合って第１可変容積を形成する第１外側ギヤとを含み、
    前記第１ポンプハウジングには、前記第１吸入口に連通する第１吸入案内溝が形成され、
    前記第１吸入案内溝の対向側には、前記ケーシングの内部空間に連通する第１吐出案内溝が形成されることを特徴とする請求項１２に記載の密閉型圧縮機。
14. 前記第２オイルポンプは、
    前記第２吸入口が連通するように第２ポンピング空間が備えられる第２ポンプハウジングと、
    前記第２ポンプハウジングの第２ポンピング空間に回転可能に挿入され、前記クランク軸に結合されて回転する第２内側ギヤと、
    前記第２内側ギヤと共に前記第２ポンピング空間に回転可能に挿入され、前記第２内側ギヤと噛み合って第２可変容積を形成する第２外側ギヤとを含み、
    前記第２ポンプハウジングには、前記第２吸入口に連通する第２吸入案内溝が形成され、
    前記第２吸入案内溝の対向側には、前記クランク軸のオイル流路に連通する第２吐出案内溝が形成されることを特徴とする請求項１２に記載の密閉型圧縮機。
15. 前記ケーシングの内部空間が吸入管に連通し、前記圧縮ユニットの吐出側が吐出管に連通することを特徴とする請求項８〜１４のいずれか１項に記載の密閉型圧縮機。
16. 前記圧縮ユニットの吸入側が吸入管に連通し、前記ケーシングの内部空間が吐出管に連通することを特徴とする請求項８〜１４のいずれか１項に記載の密閉型圧縮機。
17. ケーシングの密閉された内部空間に駆動モータ及び前記駆動モータにより動作する圧縮ユニットが備えられる圧縮機と、
    前記圧縮機の吐出側に連結される凝縮器と、
    前記凝縮器に連結される膨張器と、
    前記膨張器に連結されて前記圧縮機の吸入側に連結される蒸発器と、
    前記圧縮機と前記凝縮器との間に設置されて冷媒からオイルを分離するオイル分離器とを含み、
    前記圧縮機のケーシングの内部空間には、前記駆動モータのクランク軸に結合されて動作して、前記オイル分離器で分離されたオイルをポンピングすると共に、前記ケーシングの内部空間に溜まっているオイルをポンピングするように、少なくとも１つのオイルポンプが備えられることを特徴とする冷凍サイクル装置。
18. 前記オイルポンプは、その出口側が前記クランク軸に備えられるオイル流路に直接連通し、前記オイル分離器で分離されたオイルが前記クランク軸のオイル流路に供給されるようにすることを特徴とする請求項１７に記載の冷凍サイクル装置。
19. 前記オイル分離器と前記オイルポンプとの間には、オイル回収管が設置され、前記オイル回収管の中間には、オイル中に含有される異物を濾過するための異物分離器が備えられることを特徴とする請求項１８に記載の冷凍サイクル装置。
20. 前記オイルポンプが複数備えられ、前記複数のオイルポンプのうち、少なくとも１つのオイルポンプはその出口側が前記圧縮機のケーシングの内部空間に連通し、前記オイル分離器で分離されたオイルが前記圧縮機のケーシング内部空間を介し前記クランク軸に備えられるオイル流路に供給されるようにすることを特徴とする請求項１７に記載の冷凍サイクル装置。
21. 前記オイル分離器に複数の圧縮機が連結されることを特徴とする請求項１７に記載の冷凍サイクル装置。

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