JP2009264175A - 冷媒圧縮機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】冷媒圧縮機は、密閉容器内に設けられた固定子および回転子からなる電動機と、上記回転子に嵌挿されるクランク軸により駆動される圧縮機構と、上記圧縮機構を潤滑する潤滑油を上記密閉容器で貯蔵する下部油溜りと、上記回転子の上端には上側バランスウエイトを備え、上記圧縮機構で圧縮された冷媒ガスを上記密閉容器内に吐出するとともに、吐出した冷媒ガスを上記電動機に形成したガス流路を通って上記電動機に対して下側の空間から上側の空間へ移動させた後に上記密閉容器外へ吐出する冷媒圧縮機において、上記回転子は、上端の上記上側バランスウエイトの回転方向の先端部付近から下端に向かって油戻し用流路を形成し、上記回転子の周囲に表出する高濃度な油を上記油戻し用流路へ導いて冷媒ガスと合流させる。
【選択図】図1
Description
また、特許文献3に開示されるスクロール圧縮機においても、回転子や固定子の上側に溜り易いため、特許文献1に開示される冷媒圧縮機と同様の問題がある。
図1は、この発明の実施の形態1に係るロータリ圧縮機の構造を示す縦断面図である。図2は、図1のA横断面における配置図である。図3は、図1のB横断面における配置図である。
最初に、この発明の実施の形態1に係る冷媒圧縮機としてのロータリ圧縮機の基本構造および動作を説明する。
この発明の実施の形態1に係るロータリ圧縮機は、図1に示すように、固定子7および回転子6を有する電動機と、電動機による回転力がクランク軸3によって伝達されるとともにシリンダ室4内で冷媒ガスを圧縮する圧縮機構と、を備えている。
なお、上側バランスウエイト31および下側バランスウエイト32の径方向に対して中心側に回転子上部固定基板33および回転子下部固定基板34に設けられた回転子風穴26が開口している。
流路23bは、上端が下降ガス流路26aの下側出口に連なり、下端が下側バランスウエイト32の側壁のガイド溝32cの近傍に開口している。
そして、流路23b、流路23aおよび流路23bに連なる下降ガス流路26aにより油戻し流路が構成される。
また、中空穴3aの頂部付近に開けられたガス抜き穴3dから外周に吹き出された油は、下降ガス流路26aを下降してきた冷媒ガスと流路23aを経由して流路23bで合流する。合流した油と冷媒ガスは、下側バランスウエイト32の側壁のガイド溝32cを伝って、密閉容器内下部油溜り2の方向に向かって噴出させられ、油を還流させる。
なお、下側バランスウエイト32の側壁に衝突するように流出すれば、冷媒ガスと油とを分離し易い。
図4は、下降ガス流路26aを求める数値計算の項目および条件を示す表である。図5は、この発明の実施の形態1に係るロータリ圧縮機のA横断面における静圧分布を示す図である。図6は、この発明の実施の形態1に係るロータリ圧縮機のB横断面における静圧分布を示す図である。
冷媒種は二酸化炭素、動作圧は10MPa、冷媒流入量は90kg/hである。
また、上側バランスウエイト31の回転方向の後端部31b付近および上側バランスウエイト31の内側の空間には、動作圧に対して負圧になる、すなわち負の圧力の絶対値が600Pa以上になる領域41bを生じる。領域41bでの負の圧力の絶対値の最大は4160Paである。
また、下側バランスウエイト32の回転方向の後端部32b付近および下側バランスウエイト32の内側の空間には、動作圧に対して負圧になる、すなわち負の圧力の絶対値が690Pa以上になる領域42bを生じる。領域42bでの負の圧力の絶対値の最大は4960Paである。
そして、下降流の生じる回転子風穴26aに中空穴3aの頂部から連なる流路23bが連なるので、中空穴3aからの油は下降流により下部油溜まり2に戻される。
図7は、この発明の実施の形態2に係るよるロータリ圧縮機の構造を示す縦断面図である。図8は、図7のA横断面における配置図である。図9は、図7のB横断面における配置図である。
この発明の実施の形態2に係るロータリ圧縮機は、この発明の実施の形態1に係るロータリ圧縮機に油分離板35が追加され、回転子6B、上側バランスウエイト31B、下側バランスウエイト32B、回転子上部固定基板33B、回転子下部固定基板34Bが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
この発明の実施の形態2に係る上側バランスウエイト31Bは、この発明の実施の形態1に係る上側バランスウエイト31と半円環状の幅が異なり、回転子6Bの上端面のほぼ半分を覆う面積である。そして、上側バランスウエイト31Bを回転子上部固定基板33Bに固定したとき回転子風穴26に重畳する位置に貫通穴が開けられている。ゆえに、上側バランスウエイト31Bの内側の領域がない。
この発明の実施の形態2に係る回転子上部固定基板33Bは、この発明の実施の形態1に係る回転子上部固定基板33の周側面にクランク軸3の軸方向に、回転子6Bを挟持したとき油戻し用流路28bに重畳する位置に切り欠きが設けられている。
この発明の実施の形態2に係る回転子下部固定基板34Bは、この発明の実施の形態1に係る回転子下部固定基板34の周側面にクランク軸3の軸方向に、回転子6Bを挟持したとき油戻し用流路28bに重畳する位置に切り欠きが設けられている。また、油戻し用流路28bに連なる流路23Bbの一端が電動機下部コイル部7bに対向する側面に開口する。
このように、電動機下部コイル部7bに油を付着させることにより、冷媒ガスと油が分離し易くなる。
リング状の油分離板35をクランク軸3の上端側に締まり嵌めにて嵌挿し、油分離板35を回転子風穴26の上端から所定の間隔を隔てて保持した。
上側バランスウエイト31Bの回転方向の先端部31a付近の正圧を利用することで、固定子7の上部に発生する油溜り20bに溜まる油を、上流側の電動機下側空間5へ積極的に戻すことができる。
このように電動機下部コイル部7bまで油を導けば、油は電動機下部コイル部7bに付着し、冷媒ガスと油との分離を促進することができる。
図10は、この発明の実施の形態3に係るスクロール圧縮機の構造を示す縦断面図である。図11は、図10のA横断面における配置図である。図12は、この発明の実施の形態3に係るスクロール圧縮機の回転子上部の斜視図である。
この発明の実施の形態3に係るスクロール圧縮機は、スクロール圧縮機構および電動機を備え、スクロール圧縮機は一般的なものなので構成を簡単に説明する。また、電動機は油戻し流路を追加したことが異なり、それ以外は一般的なものなので構成を簡単に説明する。
電動機は、クランク軸3に嵌挿された回転子6および固定子7を備える。回転子6にはクランク軸3の軸方向に貫通する回転子風穴26が設けられ、回転子6の上端に上側バランスウエイト31および油分離用ファンを構成するはね36、下端に下側バランスウエイト32が固定されている。また、回転子6の外周面には、上側バランスウエイト31が固定されている上端面からクランク軸3の軸方向に所定の長さの回転子切り欠き28cが設けられている。
固定子7の外周面には、クランク軸3の軸方向に連なる固定子外周部切り欠き27bが設けられている。また、固定子7には、固定子7を径方向に貫通する固定子径方向貫通孔27cが、一端が回転子切り欠き28cの下端に対向し、他端で固定子外周部切り欠き27bに連なるように設けられている。
冷媒ガス吸入管21から吸入される低圧の冷媒が圧縮室に導かれ、揺動スクロール52の偏心旋回運動にともなう圧縮室の容積の減少により冷媒が圧縮されて高圧となる。高圧になった冷媒は固定スクロール51の吐出ポート18から密閉容器1内の吐出空間91に吐き出される。高圧になった冷媒が吐出空間91に吐出されるとき一緒に潤滑油も吐出される。
また、冷媒流路57を流れてきた冷媒および潤滑油は、電動機上部コイル部7aと圧縮機構との隙間を通って電動機上側空間9に達する分もある。なお、この隙間は、電動機上部コイル部7aが圧縮機構と接触し電気的短絡をしないために設けられたものである。
また、例えば、スライデイングベーン式、スイング式などその他のロータリ圧縮方式の圧縮機に実施の形態1〜3と同様の手段を用いることにより同様の効果が得られる。
バランサウエイトが、回転子の上端もしくは下端のどちらか一方にしかない場合も(通常は、圧縮機構に近い側のバランスウエイトが必須であるが)、バランスウエイト回転方向先端部付近が正圧、バランスウエイト回転方向後端部付近が負圧である特性、また、バランスウエイト内周より内側の領域が負圧になりやすい特性を利用すれば、同様の手段を用いて同様の効果が得られる。
Claims (7)
- 密閉容器内に設けられた固定子および回転子からなる電動機と、上記回転子に嵌挿されるクランク軸により駆動される圧縮機構と、上記圧縮機構を潤滑する潤滑油を上記密閉容器で貯蔵する下部油溜りと、上記回転子の上端には上側バランスウエイトを備え、上記圧縮機構で圧縮された冷媒ガスを上記密閉容器内に吐出するとともに、吐出した冷媒ガスを上記電動機に形成したガス流路を通って上記電動機に対して下側の空間から上側の空間へ移動させた後に上記密閉容器外へ吐出する冷媒圧縮機において、
上記回転子は、上端の上記上側バランスウエイトの回転方向の先端部付近から下端に向かって油戻し用流路を形成し、
上記回転子の周囲に表出する高濃度な油を上記油戻し用流路へ導いて冷媒ガスと合流させることを特徴とする冷媒圧縮機。 - 密閉容器内に設けられた固定子および回転子からなる電動機と、上記回転子に嵌挿されるクランク軸により駆動される圧縮機構と、上記圧縮機構を潤滑する潤滑油を上記密閉容器で貯蔵する下部油溜りと、上記回転子の下端には下側バランスウエイトを備え、上記圧縮機構で圧縮された冷媒ガスを上記密閉容器内に吐出するとともに、吐出した冷媒ガスを上記電動機に形成したガス流路を通って上記電動機に対して下側の空間から上側の空間へ移動させた後に上記密閉容器外へ吐出する冷媒圧縮機において、
上記回転子は、下端の上記下側バランスウエイトの回転方向後端部付近から上端に向かって油戻し用流路を形成し、
上記回転子の周囲に表出する高濃度な油を上記油戻し用流路へ導いて冷媒ガスと合流させることを特徴とする冷媒圧縮機。 - 上記回転子の上下両端間を軸方向に貫通する回転子風穴を複数個有し、上記回転子風穴のうちで少なくとも1個は上記油戻し流路を兼ね、上記密閉容器の下部の油溜まりから油を吸い上げて上記クランク軸のガス抜き穴から径方向外側に向かって噴出す油を導く流路と合流することを特徴とする請求項1または2に記載の冷媒圧縮機。
- 上記油戻し用流路は、上記回転子の外周側面のうちで、上記上側バランスウエイトの回転方向先端部付近の一部分を上端から下方向に切り欠いて、電動機に対して上側空間と、上記上側空間より下流側の空間を連通した流路を形成したことを特徴とする請求項1に記載の冷媒圧縮機。
- 上記油戻し用流路で冷媒ガスと合流された油は、上記回転子より下側の空間にある固定子側面に導かれることを特徴とする請求項2に記載の冷媒圧縮機。
- 上記上側バランスウエイトの回転方向の先端部を位相基準に、上記上側バランスウエイトの回転方向の後端部に達するまでの回転方向角度の半分の範囲の領域に、上記の油戻し用流路を形成したことを特徴とする請求項1に記載の冷媒圧縮機。
- 上記油戻し用流路は、半円リング形状の上記下側バランスウエイトの内周より内側の領域の上記回転子の下端に開口されることを特徴とする請求項2に記載の冷媒圧縮機。
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