JP2010001775A

JP2010001775A - 冷媒圧縮機

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Publication number: JP2010001775A
Application number: JP2008160229A
Authority: JP
Inventors: Taro Kato; 太郎加藤; Minoru Ishii; 稔石井; Hideaki Maeyama; 英明前山; Takeshi Fushiki; 毅伏木; Fumihiko Ishizono; 文彦石園
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-06-19
Filing date: 2008-06-19
Publication date: 2010-01-07
Anticipated expiration: 2028-06-19
Also published as: JP5132436B2

Abstract

【課題】吐出ガスによる攪拌で液塊を細分化することで、冷凍機油温度が冷媒ガスの飽和温度を上回るまでの間の液塊による潤滑阻害を抑制すると共に、冷凍機油を吐出ガスにより直接的に加熱することにより、冷凍機油温度が冷媒ガスの飽和温度を上回るまでの時間を短縮し、液冷媒を解消することで圧縮要素の潤滑性を改善できる冷媒圧縮機を提供する。
【解決手段】この発明に係る冷媒圧縮機１００は、密閉容器１と、密閉容器１内に設けられ、冷媒を圧縮し圧縮された冷媒ガスを吐出する圧縮要素３と、密閉容器１内に貯留され、圧縮要素３の潤滑を行う冷凍機油５とを備え、圧縮要素３から吐出される圧縮された冷媒ガスの少なくとも一部が冷凍機油５中に直接放出されることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、冷媒を圧縮する冷媒圧縮機に関する。

カーエアコンの分野では、低ＧＷＰ（地球温暖化係数）冷媒として、現状ＨＦＯ−１２３４ｙｆ（ＣＦ_３ＣＦ＝ＣＨ_２）が有力視されている。

定置式の空気調和機では、ＨＦＣ冷媒の代替策が見えないのが現状ではあるが、炭素の二重結合を有する炭化水素やＨＦＣをベースにして不燃化したもの（例えば二重結合を有する化合物や臭素やヨウ素や酸素などを組み合わせたもの）等が提案されている。

密閉容器内に、塩素とフッ素を含まない炭化水素系化合物の冷媒を圧縮する圧縮機およびこの圧縮機を駆動する電動機と、この冷媒と相溶性を有する冷凍機油とを収容する密閉型冷媒圧縮機において、５ｗｔ％以内の内部離型剤を含有し、あるいは射出成形もしくは押し出し成形時の成形型に離型剤を塗布して製造された直鎖型のＰＰＳ樹脂、レゾール型のフェノール樹脂、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ、ＥＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ）、ＰＡ樹脂、ＰＩ樹脂、ＰＢＴ樹脂、ＰＥＴ樹脂、の群から選択される少なくとも１種類よりなる絶縁用構成部材および摺動部材の少なくとも一方を具備し、炭化水素系化合物の冷媒は、Ｒ１７０（エタン）、Ｒ２９０（プロパン）、Ｒ６００（ｎ−ブタン）、Ｒ６００ａ（Ｉ−ブタン）、Ｒ１１５０（エチレン）、Ｒ１２７０（プロピレン）の群から選択される１種類以上の冷媒からなる密閉形電動圧縮機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、圧縮機をＧＷＰ１５０以下の低ＧＷＰ冷媒に適合させることにより、地球温暖化への影響を十分抑制するために、軟質基材に硬質粒子が分散している材料で摺動部材を構成するとともに、摺動部材の表層部に傾斜層を設けて表面を軟質基材リッチにしたことにより、油膜形成能力が高くなり、ＧＷＰが１５０以下でＲ１３４ａより極性が高い冷媒雰囲気における摺動部材の摩耗を十分抑制することができるので、低ＧＷＰ冷媒用の圧縮機が得られる。また、冷媒としては、Ｒ１３４ａより極性が高くかつＧＷＰが１５０以下であればよく、ＨＦＣをベースにして不燃化したもの、例えば二重結合を有する化合物や臭素やヨウ素や酸素などを組み合わせたものでもよい。また、混合冷媒で、少なくとも一つがＲ１３４ａより極性が高いものを含むものであってもよいということが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２０００−２７４３６０号公報特開２００８−２３６８号公報

炭素の二重結合を有する物質は、安定性に課題があり、分解及び重合の可能性がある。また、炭素の二重結合を有する物質は、液冷媒の表面張力が大きいことが知られている。

圧縮機が長時間の停止で低温となった状態からの起動においては、冷凍機油温度が冷媒ガスの飽和温度を上回るまでは、圧縮された冷媒ガスが容器内で凝縮し、密閉容器内に冷凍機油と共に貯留する現象（寝込み現象）が知られている。

密閉容器内での冷凍機油の加熱は、主として圧縮要素や密閉容器内の冷媒ガスからの熱伝達に頼っている。そのため、冷凍機油温度が冷媒ガスの飽和温度を上回るまでには、長時間を要することがある。

冷凍機油温度が冷媒ガスの飽和温度を上回らない状態では、特に液冷媒の表面張力が大きい冷媒であると、冷凍機油中の液冷媒による液滴が大きい液塊に成長する。冷媒純度の高い液塊が圧縮要素の給油経路に供給されると、潤滑不良により故障する恐れがある。

炭素の二重結合を有する物質は、液冷媒の表面張力が大きく、理論上の吐出温度が低い冷媒の場合、上記現象が顕著になる。従って、炭素の二重結合を有する物質を冷媒に使用する場合、冷凍機油中の液冷媒による液滴が大きい液塊に成長し、冷媒純度の高い液塊が圧縮要素の給油経路に供給されて潤滑不良となる点の対策が必要である。

上記特許文献１、２では、この点に関する言及は見当たらない。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、吐出ガスによる攪拌で液塊を細分化することで、冷凍機油温度が冷媒ガスの飽和温度を上回るまでの間の液塊による潤滑阻害を抑制すると共に、冷凍機油を吐出ガスにより直接的に加熱することにより、冷凍機油温度が冷媒ガスの飽和温度を上回るまでの時間を短縮し、液冷媒を解消することで圧縮要素の潤滑性を改善できる冷媒圧縮機を提供することを目的とする。

この発明に係る冷媒圧縮機は、密閉容器と、前記密閉容器内に設けられ、冷媒を圧縮し圧縮された冷媒ガスを吐出する圧縮要素と、前記密閉容器内に貯留され、前記圧縮要素の潤滑を行う冷凍機油とを備え、前記圧縮要素から吐出される前記圧縮された冷媒ガスの少なくとも一部が前記冷凍機油中に直接放出されることを特徴とする。

この発明に係る冷媒圧縮機は、圧縮要素から吐出される圧縮された冷媒ガスの少なくとも一部が冷凍機油中に直接放出される構成にしたので、冷媒圧縮機が長時間の停止で低温となった状態からの起動において、吐出ガス流による攪拌により冷凍機油中の液冷媒が大きい液塊に成長することを抑制し、液塊による潤滑阻害を抑制することができる。

また、冷凍機油を吐出ガスにより直接的に加熱することにより、冷凍機油温度が冷媒ガスの飽和温度を上回るまでの時間を短縮し、液冷媒を解消することで圧縮要素の潤滑性を改善することができる。

その結果、液冷媒の表面張力が大きく、理論上の吐出温度が低い冷媒でも信頼性を損なうことなく使用することが可能となり、組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素、組成中に炭素の二重結合を有する炭化水素、組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素または組成中に炭素の二重結合を有する炭化水素の少なくともいずれかを含む混合物等の地球温暖化係数の低い冷媒の使用が可能となる。

実施の形態１．
図１乃至図５は実施の形態１を示す図で、図１は冷凍サイクル装置に使用される冷媒圧縮機１００の縦断面図、図２は図１のＣ−Ｃ断面図、図３は図１のＤ−Ｄ断面図、図４は油分離板５０付近の拡大断面図、図５は油分離板の斜視図である。

図１〜図３により、冷媒圧縮機１００の構成を説明する。冷媒圧縮機１００の一例として、縦形のロータリ圧縮機を用いて説明する。但し、冷媒圧縮機１００はロータリ圧縮機に限定されない。さらに、以下、１シリンダのロータリ圧縮機を用いて説明するが、２シリンダ以上のロータリ圧縮機にも、本実施の形態は適用可能である。ロータリ圧縮機は、密閉容器１内が高圧のものである。密閉容器１内の上部に電動要素２が設けられる。密閉容器１内の下部で電動要素２の下方に、電動要素２で駆動される圧縮要素３が設けられる。

密閉容器１内の底部に、圧縮要素３を潤滑する冷凍機油５（潤滑油）が封入されている。

密閉容器１の上面に、両端が開口した吐出管１５が嵌挿されている。圧縮要素３から吐出される吐出ガスは、密閉容器１内から吐出管１５を通って外部の冷凍サイクルへ吐出される。

外部の冷凍サイクルから冷媒圧縮機１００へ戻る低圧の冷媒は、吸入マフラ５４に入り、ここで冷媒と冷凍機油５とが分離され、冷媒は吸入管２６から圧縮要素３に流入する。

密閉容器１には、電力の供給源である電源に接続する端子２３（ガラス端子という）が、溶接により固定されている。図１の例では、密閉容器１の上面に端子２３が設けられる。端子２３には、電動要素２からのリード線４４（口出線ともいう）が接続される。

先ず、電動要素２の構成から説明する。但し、本実施の形態は、圧縮要素３、特に下吐出マフラ１２等の構成に特徴があるので、電動要素２については簡単に説明する。

電動要素２は、例えば回転子２ｂに永久磁石を使用するブラシレスＤＣモータである。但し、誘導電動機等の他のモータでもよい。

電動要素２は、固定子２ａと回転子２ｂとを備える。固定子２ａは密閉容器１の内周面に嵌合し、固定子２ａの内側に空隙を介して回転子２ｂが配置される。

固定子２ａは、板厚が０．１〜１．５ｍｍの電磁鋼板を所定の形状に打ち抜き、所定枚数軸方向に積層し、カシメや溶接等により固定して製作される固定子鉄心２ａ−１と、固定子鉄心２ａ−１の複数のティース部２ａ−２（図３参照）に集中巻線方式で巻回される三相の巻線１６ａとを備える。巻線１６ａは、絶縁部材１６ｂを介してティース部２ａ−２に巻回される。そして、巻線１６ａを収納している部分をスロット２ａ−３（図３参照）と呼ぶ。

巻線１６ａは、固定子鉄心２ａ−１の軸方向両端（図１では軸方向両端）から、一部が突出している。この突出している部分を、コイルエンドという。図１で符号（１６ａ）が指している部分が、巻線１６ａの一方のコイルエンドである。巻線１６ａと、絶縁部材１６ｂとで構成される部分を、固定子巻線部１６とする。リード線４４は、絶縁部材１６ｂに取り付けられる端子（図示せず）に接続される。

固定子鉄心２ａ−１の外周には、略等間隔に配置された、略楔状の切欠き３０（図３参照）が複数箇所（図３では９箇所）に設けられている。但し、切欠き３０は、ティース部２ａ−２の外周に夫々形成されている。切欠き３０を設けることにより、固定子鉄心２ａ−１の磁路（固定子鉄心２ａ−１の外側をコアバックというが、このコアバックの周方向の断面積）が狭くなるが、ティース部２ａ−２の外周に設けるのが最も影響が少ない。スロット２ａ−３の外周に、切欠き３０を設けるとその部分のコアバック断面積が小さくなり、磁気飽和の状態になりかねない。尚、切欠き３０の形状は、楔状でなくてもよく形状は問わない。また、固定子鉄心２ａ−１の外周面ではなく、外周面に近い鉄心部分に軸方向に貫通する形で設けてもよい。

固定子２ａの内側に空隙３１（図３参照、０．３〜０．５ｍｍ程度）を介して配置される回転子２ｂは、固定子鉄心２ａ−１と同様、板厚が０．１〜１．５ｍｍの電磁鋼板を所定の形状に打ち抜き、所定枚数軸方向に積層し、カシメや溶接等により固定して製作される回転子鉄心２ｂ−１と、回転子鉄心２ｂ−１に形成される永久磁石挿入孔に挿入される永久磁石２ｂ−２とを備える。永久磁石２ｂ−２の数は、ブラシレスＤＣモータの極数と同じ数である。図３に示す例は、６極であるから６個の永久磁石２ｂ−２を使用している。

永久磁石挿入孔に挿入される永久磁石２ｂ−２が軸方向に抜けないようにするために、回転子２ｂの軸方向両端（図１では軸方向上下端部）に端板が設けられる。回転子２ｂの軸方向上端部に上端板２２、回転子２ｂの軸方向下端部に下端板２１が設けられる。

上端板２２と下端板２１は、回転バランサーを兼ねる。上端板２２と下端板２１は、複数の固定用リベット２７（図３では３本）にて一体にかしめて固定されている。

回転子鉄心２ｂ−１には、吐出ガスのガス流路となる略軸方向に貫通する貫通孔２０（ガス流路の一例）が複数開けられている。

次に、圧縮要素３の構成について説明する。圧縮要素３は、略ドーナツ状のシリンダ４を備える。シリンダ４の外周部は、密閉容器１の内周面に嵌合する。

シリンダ４は、円柱状の内部空間であるシリンダ室４ａを備える。シリンダ室４ａに、電動要素２側から延びる駆動軸６の偏心軸部６ａに嵌合して偏心回転するローリングピストン７を内装している。図２の矢印Ｅは、駆動軸６の回転方向を示す。

シリンダ４は、シリンダ室４ａに開口するべーン摺動溝４ｄを有する。このべーン摺動溝４ｄに、先端がローリングピストン７の外周面に常時接触するべーン８を往復自在に設けている。

べーン８により、シリンダ室４ａ内を吸入ポート４ｂに連通する低圧域４ｆと、吐出ポート４ｃに連通する高圧域４ｇとに区画する。

べーン摺動溝４ｄの背面側（外側）に、密閉容器１内に開口する背圧室４ｅを設けている。背圧室４ｅは、べーン摺動溝４ｄに連通している。そして、背圧室４ｅには、べーン８を付勢するべーンスプリング８ａが設けられる。

密閉容器１内は常時高圧であるから、べーン８の後端にはこの高圧と、べーンスプリング８ａの弾性力とが常時作用し、この合成力がべーン８先端に加わるシリンダ室４ａ内の圧力による力よりも大きいため、べーン８の先端は常にローリングピストン７の外周面に押し付けられて、低圧域４ｆと高圧域４ｇとに区画している。

シリンダ４のシリンダ室４ａの軸方向両端面（図１では軸方向上下端面）は開口しているが、電動要素２側の開口部は上軸受９の端板部９ｂで、反対側の開口部は下軸受１０の端板部１０ｂで閉塞されている。

上軸受９には、駆動軸６が回転自在に嵌挿される軸受部９ａが、端板部９ｂに一体に形成されている。

下軸受１０には、駆動軸６が回転自在に嵌挿される軸受部１０ａが、端板部１０ｂに一体に形成されている。

上軸受９は、端板部９ｂと軸受部９ａの一部とが上吐出マフラ１１で覆われている。

同様に、下軸受１０は、端板部１０ｂと軸受部１０ａの一部とが下吐出マフラ１２で覆われている。

上軸受９は、シリンダ４の電動要素２側端面のネジ孔２５に複数のボルト４０で固定される。また、上吐出マフラ１１は、上軸受９と一緒にシリンダ４の電動要素２側端面のネジ孔２５に複数のボルト４１で固定される。

下軸受１０は、シリンダ４の反電動要素２側端面のネジ孔２５に複数のボルト４２で固定される。また、下吐出マフラ１２は、下軸受１０と一緒にシリンダ４の反電動要素２側端面のネジ孔２５に複数のボルト４３で固定される。

上軸受９には、バルブ（図示せず）を備えた吐出ポート（図示せず）があり、このバルブを備えた吐出ポートから、高温・高圧の吐出ガス（圧縮された冷媒ガス）が上吐出マフラ１１内へ吐出される。上吐出マフラ１１内へ吐出された高温・高圧の吐出ガスは、上吐出マフラ１１の吐出口１１ａから密閉容器１内（電動要素２と圧縮要素３との間の空間）へ放出される。

下軸受１０には、バルブ（図示せず）を備えた吐出ポート（図示せず）があり、このバルブを備えた吐出ポートから、高温・高圧の吐出ガスが下吐出マフラ１２内へ吐出される。下吐出マフラ１２内へ吐出された高温・高圧の吐出ガスの一部は、下吐出マフラ１２の吐出口１２ａから密閉容器１内の冷凍機油５中へ放出される。

また、下吐出マフラ１２内へ吐出された残りの高温・高圧の吐出ガスは、シリンダ４のシリンダ室４ａの外側に設けられる、軸方向に貫通する複数個の貫通穴２４（図２参照、図２では２個）を通って上吐出マフラ１１内へ入り、上軸受９のバルブを備えた吐出ポートから吐出される高温・高圧の吐出ガスと合流する。そして、上吐出マフラ１１の吐出口１１ａから密閉容器１内（電動要素２と圧縮要素３との間の空間）へ放出される。

本実施の形態では、下軸受１０のバルブを備えた吐出ポートから、下吐出マフラ１２内へ吐出された高温・高圧の吐出ガスが、下吐出マフラ１２の吐出口１２ａから密閉容器１内の冷凍機油５中へ放出される点が必須である。

それにより、冷媒圧縮機１００が長時間の停止で低温となった状態からの起動において、下吐出マフラ１２の吐出口１２ａからの吐出ガス流による攪拌により冷凍機油５中の液冷媒が大きい液塊に成長することを抑制し、液塊による潤滑阻害を抑制することができる。

また、冷凍機油５を下吐出マフラ１２の吐出口１２ａからの吐出ガスにより直接的に加熱することにより、冷凍機油５の温度が冷媒ガスの飽和温度を上回るまでの時間を短縮し、液冷媒を解消することで圧縮要素３の潤滑性を改善することができる。

その結果、液冷媒の表面張力が大きく、理論上の吐出温度が低い冷媒でも信頼性を損なうことなく使用することが可能となり、組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素、組成中に炭素の二重結合を有する炭化水素、組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素または組成中に炭素の二重結合を有する炭化水素の少なくともいずれかを含む混合物等、例えば、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ（ＣＦ_３ＣＦ＝ＣＨ_２）単体又はその混合冷媒等の地球温暖化係数の低い冷媒の使用が可能となる。

本実施の形態では、下軸受１０のバルブを備えた吐出ポートから、下吐出マフラ１２内へ吐出された高温・高圧の吐出ガスが、下吐出マフラ１２の吐出口１２ａから密閉容器１内の冷凍機油５中へ放出される点が必須であるから、下軸受１０のバルブを備えた吐出ポートから、下吐出マフラ１２内へ吐出された高温・高圧の吐出ガスの全部が下吐出マフラ１２の吐出口１２ａから密閉容器１内の冷凍機油５中へ放出されようにしてもよい。この場合は、シリンダ４のシリンダ室４ａの外側に設けられる、軸方向に貫通する複数個の貫通穴２４は設けない。

また、上軸受９のバルブを備えた吐出ポートを省き、且つ上吐出マフラ１１も省く形態、即ちシリンダ４のシリンダ室４ａの高圧域からの吐出ガスの全てが、下軸受１０のバルブを備えた吐出ポートから下吐出マフラ１２内へ吐出され、下吐出マフラ１２の吐出口１２ａから密閉容器１内の冷凍機油５中へ放出されるようにしてもよい。

次に、下吐出マフラ１２の吐出口１２ａから密閉容器１内の冷凍機油５中へ放出される方向について言及する。

下吐出マフラ１２の吐出口１２ａから密閉容器１内の冷凍機油５中へ放出される方向は、どの方向でもよい。しかし、好ましい形態は、電動要素２の回転方向又は反回転方向に、下吐出マフラ１２の吐出口１２ａから密閉容器１内の冷凍機油５中へ放出される形態である。

その形態により、冷媒圧縮機１００が長時間の停止で低温となった状態からの起動において、下吐出マフラ１２の吐出口１２ａからの吐出ガス流による攪拌により冷凍機油５中の液冷媒が大きい液塊に成長することを一層抑制し、液塊による潤滑阻害をさらに抑制することができる。

尚、冷媒圧縮機１００が長時間の停止で低温となった状態からの起動において、下吐出マフラ１２の吐出口１２ａからの吐出ガス流による攪拌により冷凍機油５中の液冷媒が大きい液塊に成長することを抑制するのが目的であるから、起動後冷凍機油５の温度が冷媒ガスの飽和温度を上回るようになれば、下吐出マフラ１２の吐出口１２ａから吐出ガスを冷凍機油５中に放出する必要はなくなる。よって、図示はしないが、下吐出マフラ１２の吐出口１２ａに、冷凍機油５の温度が冷媒ガスの飽和温度より低い低温では開となり、冷凍機油５の温度が冷媒ガスの飽和温度より高い高温では閉となる開閉弁を設けるのも効果的である。この場合、下吐出マフラ１２内へ吐出された高温・高圧の吐出ガスは、シリンダ４のシリンダ室４ａの外側に設けられる、軸方向に貫通する複数個の貫通穴２４（図２参照、図２では２個）を通って上吐出マフラ１１内へ入り、上軸受９のバルブを備えた吐出ポートから吐出される高温・高圧の吐出ガスと合流する。

下吐出マフラ１２の吐出口１２ａに、上記のような開閉弁を設けることにより、次のような効果がある。即ち、冷凍機油５の温度が冷媒ガスの飽和温度より高い通常の運転時に、下吐出マフラ１２の吐出口１２ａから吐出ガスを冷凍機油５中に放出されると、その吐出ガスとともに冷凍機油５の一部が密閉容器１内の上部（電動要素２の上部）に上がり、密閉容器１の底部に貯留する冷凍機油５が圧縮要素３の摺動部（例えば、べーン８とローリングピストン７との摺動部、駆動軸６と上軸受９の軸受部９ａ又は下軸受１０の軸受部１０ａとの摺動部、駆動軸６の偏心軸部６ａとローリングピストン７との摺動部、駆動軸６の偏心軸部６ａの軸方向端面と下軸受１０の端板部１０ｂのシリンダ４側端面との摺動部等）を潤滑不足にする恐れがある。

しかし、冷凍機油５の温度が冷媒ガスの飽和温度より高い高温では閉となる開閉弁を下吐出マフラ１２の吐出口１２ａに設けることにより、下吐出マフラ１２内へ吐出された高温・高圧の吐出ガスは、シリンダ４のシリンダ室４ａの外側に設けられる、軸方向に貫通する複数個の貫通穴２４（図２参照）を通って上吐出マフラ１１内へ入り、上軸受９のバルブを備えた吐出ポートから吐出される高温・高圧の吐出ガスと合流し、その後上吐出マフラ１１の吐出口１１ａから密閉容器１内（電動要素２と圧縮要素３との間の空間）へ放出される。そのため、密閉容器１の底部に貯留する冷凍機油５が不足して圧縮要素３の摺動部の潤滑不足にする恐れが少ない。

次に、下軸受１０のバルブを備えた吐出ポートから、下吐出マフラ１２内へ吐出された高温・高圧の吐出ガスが、下吐出マフラ１２の吐出口１２ａから密閉容器１内の冷凍機油５中へ放出された後の流れについて説明する。

下吐出マフラ１２の吐出口１２ａから密閉容器１内の冷凍機油５中へ放出された後、吐出ガスは冷凍機油５を攪拌する。攪拌することにより、冷凍機油５中の液冷媒が大きい液塊に成長することを抑制し、且つ冷凍機油５を下吐出マフラ１２の吐出口１２ａからの吐出ガスにより直接的に加熱した後、シリンダ４の外周部近くに形成されるシリンダ４を軸方向に貫通する長孔３２を通って冷媒ガス案内部１４に至る。

冷媒ガス案内部１４は、外径が密閉容器１の内径と略等しい板金製のドーナツ状であり、固定子巻線部１６の外周より内側に、冷凍機油５中に直接放出される吐出ガス（圧縮された冷媒ガス）の流路を開口させたものである。冷媒ガス案内部１４に、電動要素２側から落下する冷凍機油５を密閉容器１底部に戻す開口部（図示せず）を設けるようにしてもよい。その開口部の面積は、冷凍機油５を含んだ吐出ガスを電動要素２の回転子２ｂ方向へ向かう作用を妨げない大きさとする。

冷媒ガス案内部１４は、例えば、シリンダ４の電動要素２側の軸方向端面にネジ等を用いて固定される。

但し、冷媒ガス案内部１４の取付位置は、シリンダ４の電動要素２側の軸方向端面に限定されない。電動要素２の下方で、且つ下吐出マフラ１２の吐出口１２ａ（圧縮された冷媒ガスが冷凍機油５中に直接放出される圧縮要素の部分の例）より上方であればどこでもよい。

冷媒ガス案内部１４の開口部（内径）の径をＡ、固定子巻線部１６の外径をＢとすると、Ｂ＞Ａを満たすことが好ましい。

上記関係を満たすことにより、冷凍機油５を含んだ吐出ガスは、電動要素２の回転子２ｂ方向へ向かうようになる。電動要素２の回転子２ｂ方向へ向かう冷凍機油５を含んだ吐出ガスは、回転子２ｂの貫通孔２０や固定子鉄心２ａ−１のスロットオープニング２ａ−４（図３参照、スロット開口部ともいう）含む空隙３１を通り回転子２ｂの上に出る。

固定子鉄心２ａ−１の外周に略等間隔に配置された、略楔状の切欠き３０からも冷凍機油５を含んだ吐出ガスが下（圧縮要素３側）から上（吐出管１５側）に通るが、冷媒ガス案内部１４で冷凍機油５を含んだ吐出ガスが回転子２ｂ方向に案内されることと、切欠き３０の面積が小さいためその通過量は、回転子２ｂの貫通孔２０や固定子鉄心２ａ−１のスロットオープニング２ａ−４（図３参照）を含む空隙３１に比べれば少ない。

主に、貫通孔２０や固定子鉄心２ａ−１のスロットオープニング２ａ−４を含む空隙３１を通過した冷凍機油５を含んだ吐出ガスは、回転子２ｂの上に出た後、油分離板５０に吹き付けられる。

油分離板５０は、回転子２ｂの外径より外径が小さい円板状で、駆動軸６の上端部付近に保持され、回転子２ｂと共に回転する。

図４、図５により、油分離板５０の構成を説明する。油分離板５０は、円板部５０ａより駆動軸６の軸方向に一体に延出して円板部５０ａに直角に立設している円筒壁５０ｂを有する中抜き穴５０ｃを有している。円筒壁５０ｂの内径は駆動軸６より小さく形成されており、駆動軸６は円筒壁５０ｂ内径に圧入もしくは焼嵌め等により締まり嵌めにて嵌挿され、中抜き穴５０ｃを閉塞しつつ、油分離板５０を回転子２ｂの貫通孔２０上端から所定の間隔Ｈを隔てて保持している。このとき所定の間隔Ｈは、回転子２ｂの貫通孔２０全体の等価半径に対し±５０％の範囲内に定められている。

また、油分離板５０の外径Ｄ１は、回転子２ｂの外径Ｄ２より小、かつ回転子２ｂの複数の貫通孔２０の外接円（すなわち、すべての貫通孔２０を含む円）の直径Ｄ３より大に設定されている。

特に回転子２ｂの上下両端を軸方向に連通する複数の貫通孔２０を通過した冷凍機油５を含む吐出ガスは、直後に保持されている油分離板に吹きつけられる。このとき一部の冷凍機油５は油分離板５０に付着し、油分離板５０の回転に伴って外周方向へ弾き飛ばされることにより、冷媒ガスから分離される。

その後冷媒ガスは、油分離板５０には孔がない為に、全て油分離板５０の外周を回り込みつつ吐出口１５ａへと向かう。その過程において、冷凍機油５を含む吐出ガスには油分離板５０の回転に伴い回転運動が与えられ、吐出ガスに残存する冷凍機油５は比重の差により遠心力で分離される。

以上により、吐出口１５ａへは冷凍機油５の混在率が低い冷媒ガスのみが到達することになり、密閉容器１から冷凍サイクルへと放出される冷媒ガスの油循環率が低く抑えられる。

一方、油分離板５０で分離された冷凍機油５は、上方への冷媒ガス流が微小である固定子２ａの切欠き３０から、密閉容器１下方の圧縮要素３へと滴下する。

さらに、密閉容器１下方の圧縮要素３へと滴下した冷凍機油５は、シリンダ４の外周部近くに形成されるシリンダ４を軸方向に貫通する長孔３２から密閉容器１底部に戻る。

冷媒としては、組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素、組成中に炭素の二重結合を有する炭化水素、組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素または組成中に炭素の二重結合を有する炭化水素の少なくともいずれかを含む混合物が対象となる。

ハロゲン化炭化水素とは、炭化水素の水素を塩素のようなハロゲンで置き換えた化合物のことである。

組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素の一例は、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ（ＣＦ_３ＣＦ＝ＣＨ_２）である。

組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素を含む混合物の一例は、Ｒ３２とＨＦＯ−１２３４ｙｆの混合冷媒である。この混合冷媒は、地球温暖化係数１５０以下の低ＧＷＰ冷媒である。

以上のように、この実施の形態によれば、下軸受１０のバルブを備えた吐出ポートから、下吐出マフラ１２内へ吐出された高温・高圧の吐出ガスが、下吐出マフラ１２の吐出口１２ａから密閉容器１内の冷凍機油５中へ放出される点を必須とすることにより、冷媒圧縮機１００が長時間の停止で低温となった状態からの起動において、下吐出マフラ１２の吐出口１２ａからの吐出ガス流による攪拌により冷凍機油５中の液冷媒が大きい液塊に成長することを抑制し、液塊による潤滑阻害を抑制することができる。

その結果、液冷媒の表面張力が大きく、理論上の吐出温度が低い冷媒でも信頼性を損なうことなく使用することが可能となり、例えば、組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素、組成中に炭素の二重結合を有する炭化水素、組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素または組成中に炭素の二重結合を有する炭化水素の少なくともいずれかを含む混合物等の地球温暖化係数の低い冷媒の使用が可能となる。

以上の説明では、冷媒ガス案内部１４により、冷凍機油５を含んだ吐出ガスを電動要素２の回転子２ｂ方向へ向かうように案内する例を説明したが、冷媒ガス案内部１４は必須ではない。

冷媒ガス案内部１４がない場合、冷凍機油５を含んだ吐出ガスは電動要素２の全体に向かう。しかし、固定子鉄心２ａ−１の外周に略等間隔に配置された、略楔状の切欠き３０の下（圧縮要素３側）から上（吐出管１５側）に冷凍機油５を含んだ吐出ガスが通るが、切欠き３０の面積が小さいためその通過量は、回転子２ｂの貫通孔２０や固定子鉄心２ａ−１のスロットオープニング２ａ−４（図３参照）を含む空隙３１に比べれば少ない。

冷凍機油５を含んだ吐出ガスは、主に回転子２ｂの貫通孔２０や固定子鉄心２ａ−１のスロットオープニング２ａ−４（図３参照）を含む空隙３１を通って、回転子２ｂの上に出た後、油分離板５０に吹き付けられる。

また、回転子２ｂの外径より外径が小さい円板状で、駆動軸６の上端部付近に保持され、回転子２ｂと共に回転する油分離板５０も必須ではない。

油分離板５０がない場合、主に回転子２ｂの貫通孔２０や固定子鉄心２ａ−１のスロットオープニング２ａ−４（図３参照）を含む空隙３１を通って、回転子２ｂの上に出た冷凍機油５を含んだ吐出ガスは、電動要素２の上の密閉容器１内の空間の軸方向の断面積が回転子２ｂの貫通孔２０や固定子鉄心２ａ−１のスロットオープニング２ａ−４（図３参照）を含む空隙３１よりもはるかに大きいため、流速が低下する。

そのため、比重が吐出ガス（冷媒ガス）よりも大きい冷凍機油５は、重力で吐出ガスから分離して、電動要素２に落下し、固定子鉄心２ａ−１の外周に略等間隔に配置された略楔状の切欠き３０から下方へ向かい、密閉容器１底部に戻る。

実施の形態１を示す図で、冷凍サイクル装置に使用される冷媒圧縮機１００の縦断面図。実施の形態１を示す図で、図１のＣ−Ｃ断面図。実施の形態１を示す図で、図１のＤ−Ｄ断面図。実施の形態１を示す図で、油分離板５０付近の拡大断面図。実施の形態１を示す図で、油分離板の斜視図。

符号の説明

１密閉容器、２電動要素、２ａ固定子、２ａ−１固定子鉄心、２ａ−２ティース部、２ａ−３スロット、２ａ−４スロットオープニング、２ｂ回転子、２ｂ−１回転子鉄心、２ｂ−２永久磁石、３圧縮要素、４シリンダ、４ａシリンダ室、４ｂ吸入ポート、４ｃ吐出ポート、４ｄべーン摺動溝、４ｅ背圧室、４ｆ低圧域、４ｇ高圧域、５冷凍機油、６駆動軸、６ａ偏心軸部、７ローリングピストン、８べーン、８ａべーンスプリング、９上軸受、９ａ軸受部、９ｂ端板部、１０下軸受、１０ａ軸受部、１０ｂ端板部、１１上吐出マフラ、１１ａ吐出口、１２下吐出マフラ、１２ａ吐出口、１４冷媒ガス案内部、１５吐出管、１５ａ吐出口、１６固定子巻線部、１６ａ巻線、１６ｂ絶縁部材、２０貫通孔、２１下端板、２２上端板、２３端子、２４貫通穴、２５ネジ孔、２６吸入管、２７固定用リベット、３０切欠き、３１空隙、３２長孔、４０ボルト、４１ボルト、４２ボルト、４３ボルト、４４リード線、５０油分離板、５０ａ円板部、５０ｂ円筒壁、５０ｃ中抜き穴、５４吸入マフラ、１００冷媒圧縮機。

Claims

密閉容器と、
前記密閉容器内に設けられ、冷媒を圧縮し圧縮された冷媒ガスを吐出する圧縮要素と、
前記密閉容器内に貯留され、前記圧縮要素の潤滑を行う冷凍機油とを備え、
前記圧縮要素から吐出される前記圧縮された冷媒ガスの少なくとも一部が前記冷凍機油中に直接放出されることを特徴とする冷媒圧縮機。
前記密閉容器内の前記圧縮要素の上部に設けられ、前記圧縮要素を駆動する電動要素と、
前記電動要素に設けられ、電力が供給される固定子巻線部を有し、外周部が前記密閉容器内周面に嵌合するとともに、前記外周部と前記密閉容器内周面との間に隙間を有する固定子と、
前記固定子の内側に設けられ、略軸方向に貫通するガス流路を有する回転子と、
前記電動要素の下方で、且つ前記圧縮された冷媒ガスが前記冷凍機油中に直接放出される前記圧縮要素の部分より上方に設けられ、外径が前記密閉容器の内径と略等しいドーナツ状であり、前記固定子巻線部の外周より内側に、前記冷凍機油中に直接放出される前記圧縮された冷媒ガスの流路を開口させた冷媒ガス案内部とを備えたことを特徴とする請求項１記載の冷媒圧縮機。
前記回転子に嵌挿される駆動軸を設け、前記回転子の前記ガス流路の上端から所定の間隔を隔てて前記駆動軸に保持され前記回転子と共に回転する略円板形状の油分離板を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の冷媒圧縮機。
前記冷凍機油中に直接放出される前記圧縮された冷媒ガスは、前記圧縮要素から前記電動要素の略回転方向又は略反回転方向に放出されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の冷媒圧縮機。
前記冷媒に、組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素、組成中に炭素の二重結合を有する炭化水素、組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素または組成中に炭素の二重結合を有する炭化水素の少なくともいずれかを含む混合物のいずれかを用いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の冷媒圧縮機。