JP2010025074A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】十分にオイル分離された冷媒ガスを密閉容器外に吐出、供給できる密閉型圧縮機を提供すること。
【解決手段】整流素子２５ａと第一の部材２５ｂと第二の部材２５ｃによって構成されたオイルセパレータ２５を冷媒ガス経路に設けることで、整流素子２５ａにより第一の部材２５ｂに衝突するように導かれた冷媒ガスが、再び整流素子２５ａによって第二の部材２５ｃに衝突するよう案内され、オイルを含んだ冷媒ガスの気液分離を遂行し、確実、かつ十分にオイルを分離した冷媒ガスを密閉容器８外へ吐出、供給することができる。
【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、あるいは冷凍冷蔵機器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、圧縮機構の密閉効果を増大し、摺動摩擦を低減させるため、潤滑用にオイルを使用しているが、前記オイルが冷媒ガスと随伴し、密閉容器外に吐出されるのを防止する対策として、板状のトラップを設け、前記オイルと前記冷媒ガスとを分離させる構造を採用している（例えば、特許文献１参照）。

図８、図９は、特許文献１に記載された従来の密閉型圧縮機を示すもので、図８は従来の密閉型圧縮機の縦断面、図９は従来の密閉型圧縮機の横断面図である。吐出口１より吐出された冷媒ガスはフレーム２の外周に設けられた通路３を通り圧縮機構部４と電動機部５との間の吐出管６が設けられた中部空間７に導かれる。冷媒ガスは、電動機回転子５ａの回転により、回転運動により生ずる遠心力の作用および吐出管６に向かう吐出流の作用を受けて、密閉容器８内の中部空間７に設けた上下方向に延びる板状のトラップ９に衝突し、冷媒ガスとオイルとに分離される。冷媒ガスは吐出管６から圧縮機外に吐出され、オイルは電動機固定子５ｂの外周に設けられた通路１０を通り、下部空間１１内の油溜まり１２に集められる。これによりオイルを含んだ冷媒ガスからオイルを効率よく分離することができる。
特開２００１−９９０７９号公報

しかしながら、前記従来の構成では、オイルを含んだ冷媒ガスが全て板状のトラップに衝突するとは限らず、オイルの分離が行なわれない冷媒ガスが密閉容器外に吐出、搬送される可能性があり、該圧縮機を使用したシステムの性能が低下してしまうという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、十分にオイルを分離した冷媒ガスを密閉容器外に吐出することができる密閉型圧縮機の提供を目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の密閉型圧縮機は密閉容器内に圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動するための電動機部と、圧縮機構部及び電動機部の外周空間と密閉容器との間に冷媒ガス経路を備えた圧縮機であって、整流素子と第一の部材と、第二の部材により構成されたオイルセパレータを冷媒ガス経路に設けるものである。

これにより、整流素子によって第一の部材に衝突するよう導かれた冷媒ガスが、再び整流素子によって第二の部材に衝突するよう案内されることとなり、冷媒ガスからのオイル分離を確実に行うことが可能となる。

本発明の密閉型圧縮機は、冷媒ガスがオイルセパレータを通過する際にオイル分離を確実に遂行することにより、オイル分離された冷媒ガスを密閉容器外に吐出、供給できる。これによりシステム内を循環するオイルが低減するため熱交換器の性能が向上し、システム効率の向上を図ることができる。

請求項１に記載の本発明は、密閉容器内に圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動するための電動機部と、圧縮機構部及び電動機部の外周空間と密閉容器との間に冷媒ガス経路を備えた圧縮機であって、整流素子と第一の部材と、第二の部材により構成されたオイルセパレータを冷媒ガス経路に設けるものである。この構成によればオイルを含んだ冷媒ガスがオイルセパレータを経由する際、まず整流素子によってガスの流れを規定され、第一の部材に衝突後、再度整流素子によって流れを整えられ、第二の部材に衝突することから、冷媒ガスに含まれるオイルの分離を効率よく行なうことができる。

請求項２に記載の本発明は、特に、請求項１に記載のオイルセパレータを構成する第一の部材は冷媒ガスの流れが屈曲するように配置された平面を有し、整流素子は冷媒ガスの流れ方向に沿って配置された平面を有し、第二の部材は冷媒ガスの流れに沿って形成され、かつ第一の部材と整流素子によって導かれた冷媒ガスが衝突するよう配置された平面を有するものである。この構成によれば、冷媒ガスの流れ方向を第一の部材、第二の部材の方向に定められるため、第一の部材、および第二の部材への衝突効果がそれぞれ高まり、冷媒ガス中のオイルの分離をより効率よく行なうことが可能となる。

請求項３に記載の本発明は、整流素子が複数の平板からなり、平板の主平面を冷媒ガスの流れに沿うように設けるものである。この構成によれば、冷媒ガスを第一の部材に導き、衝突させた後、第二の部材に誘導する役割を、より正確に行うことが可能となり冷媒ガス中のオイル分離をより促進できる。

請求項４に記載の本発明は、特に請求項３に記載の整流素子の平板の主平面が冷媒ガスの流れ方向に対し、傾斜して形成されるものである。この構成によれば、請求項３に記載の整流効果に加え、傾斜の狭小部において表面張力が働き、液が保持されることで気液分離作用が促進され、より大きなオイル分離効果を得ることができる。

請求項５に記載の本発明は、特に、請求項１から４いずれかに記載の第一の部材の平面から所定の距離を置いて第二の部材の平面を配置することで、オイルセパレータの出口側開口部を形成し、第一の部材の平面と第二の部材の平面の位置関係が略垂直となるものである。この構成によれば、オイルセパレータを通る冷媒ガスの流路を制限することで、気液分離作用を促進させ冷媒ガス中のオイル分離を高めることができる。

請求項６に記載の本発明は、特に、請求項５に記載のオイルセパレータの出口側開口部の面積が冷媒ガス経路の通路断面積の１５〜４５％と設定するものである。出口側開口部の面積が冷媒ガス経路の通路断面積の４５％以上である場合、オイルセパレータ無し時と比較してオイル吐出量に変化がないため、オイル分離能力はないと定義できる。一方１５％以下である場合出口開口部の狭小に伴い、冷媒ガスの流速アップによるオイル吐出量の増加、および圧力損失の増大に起因する性能悪化を引き起こすことが推測される。出口側開口部の面積をガス経路の通路断面積の１５〜４５％に規定することにより、オイル分離効果を保ちながら、かつ開口部面積狭小による冷媒ガスの流速アップ、および圧力損失の増大を抑制でき、結果オイル吐出量を減少させることが可能となる。

請求項７に記載の本発明は、特に、請求項１から６いずれかに記載のオイルセパレータが冷媒ガス経路の出口に設置し、第二の部材は、冷媒経路の出口から第一の部材までの長さよりも長い平面を有し、かつ冷媒ガス経路出口から形成されるものである。この構成によれば、冷媒ガスがオイルセパレータを経由する際、第一の部材に衝突した後、確実に第二の部材に衝突することが可能となり、より正確なオイル分離を行なうことができる。

請求項８に記載の本発明は、特に、請求項１から７のいずれかに記載の密閉型圧縮機の、外部への吐出手段を有する空間へ通じる冷媒ガス経路にオイルセパレータを設けるものである。この構成によれば、オイルセパレータを通過した冷媒ガスを即密閉容器外に吐出することができ、分離したオイルが再び冷媒ガスに混入することを防止することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の縦断面図を示すものである。また図２は密閉型圧縮機内に設置されたオイルセパレータの斜視図である。また図３は図２のオイルセパレータの斜視図において、内部の詳細を表した図である。また図４（Ａ）はオイルセパレータの上面図、図４（Ｂ）はオイルセパレータ設置付近の拡大断面図である。図１、図２、図３、図４において、図８、図９の従来の密閉型圧縮機と同じ構成要素については同じ符号を使い、説明を省略する。

図１において、この密閉型圧縮機は密閉容器８内に圧縮機構部４と、圧縮機構部４を駆動するための電動機部５と、密閉容器８下部に位置する油溜まり１２のオイルを圧縮機構部４の摺動部に供給する給油機構１３を有し、圧縮機構部４から吐出される冷媒ガスが、圧縮機構４上部の吐出口１を覆うように備えられたマフラー１４により形成された容器内吐出室１５を出て、圧縮機構部４下部に連通する圧縮機構連通路１６、連絡路１７から回転子上部室１８に入り、回転子５ａに設けた回転子通路１９を通じて回転子上部室１８から回転子下部室２０を経由して電動機下部室２１に至り、さらに固定子５ｂ、または固定子５ｂと密閉容器８との間に設けられた固定子通路２２を通って連絡路１７外まわりの固定子上部室２３に抜けた後、圧縮機構上昇連通路２４より、圧縮機構上部室２６へ入り、同圧縮機構上部室２６に施された吐出管６を通って密閉容器８の外に吐出されるようになっている。

以上のように構成された密閉型圧縮機において、一例としてオイルセパレータを圧縮機構上昇連通路２４上に配置した場合について、その動作、作用を説明する。

図２、図３、図４に示すように、圧縮機構上昇連通路２４を抜け、オイルセパレータ２５に入った冷媒ガスはオイルセパレータ２５を構成している整流素子２５ａによって、第一の部材２５ｂに誘導され衝突を起こした後、再び整流素子２５ａに沿って流れ第二の部材２５ｃに衝突することとなり、この２度の衝突によって冷媒ガスはオイル分離を促進される。

上記例に限らず、本実施の形態においては、整流素子２５ａ、第一の部材２５ｂ、第二の部材２５ｃによって構成されたオイルセパレータ２５を冷媒ガス経路に設けることにより、冷媒ガスが全てオイルセパレータ２５を経由でき、オイル分離を確実に施した冷媒ガスを密閉容器８の外に供給、吐出することが可能となる。

また、第一の部材２５ｂを冷媒ガスの流れが屈曲するように平面を有し、整流素子２５ａは冷媒ガスの流れ方向に沿って配置された平面を有し、第二の部材２５ｃは冷媒ガスの流れに沿って形成され、かつ第一の部材２５ｂと整流素子２５ａによって導かれた冷媒ガスが衝突するように配置されることにより、冷媒ガスの流れ方向を第一の部材２５ｂ、第二の部材２５ｃの方向に定められるため、第一の部材２５ｂ、および第二の部材２５ｃへの衝突効果がそれぞれ高まり、実施の形態１をより効果的に実施することが可能となる。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における密閉圧縮機のオイルセパレータを構成する整流素子と第一の部材の斜視図を示すものである。

図５に示すように、整流素子２５ａは複数の平板からなり、平板の主平面が冷媒ガスの流れに沿うように設けるものである。この構成によれば、冷媒ガスを第一の部材２５ｂに導いた後、より正確に第二の部材２５ｃに案内することが可能となる。よってオイル分離をより促進させ、結果密閉容器８の外に吐出する冷媒ガス中のオイル含有量を減少させることができる。

（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３における密閉型圧縮機のオイルセパレータを構成する整流素子と第一の部材の斜視図を示すものである。

図６に示すように、整流素子２５ａの平板の主平面が冷媒ガスの流れ方向に対し、傾斜して形成されるよう設けるものである。この構成によれば、冷媒ガスの流れを整え、かつ傾斜して形成される部位の狭小部において表面張力が働き、液が保持されることで気液分離作用が促進され、より確実にオイル分離を行なった冷媒ガスを密閉容器８の外に供給、吐出することが可能となる。

（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４における密閉型圧縮機のオイルセパレータの上面図、およびオイルセパレータ付近の拡大縦断面図である。また図７は、本発明の実施の形態４における冷媒ガス経路の通路断面積に対するオイルセパレータの出口側開口部の面積の比率とオイル吐出変化（オイルセパレータ無し時を１００％とする）の相関グラフである。

図４に示すように、第一の部材２５ｂの平面から所定の距離を置いて第二の部材２５ｃの平面を配置することで、オイルセパレータ２５の出口側開口部Ｅを形成し、かつ第一の部材２５ｂの平面と第二の部材２５ｃの平面の位置関係を略垂直とするものである。この構成によれば、冷媒ガスの流路を制限することで冷媒ガス中のオイルの気液分離を促進させることが可能となり、オイル分離を確実に実行した冷媒ガスを密閉容器８の外に供給、吐出することが可能となる。

また、図７のグラフに示すように出口側開口部Ｅの面積が冷媒ガス経路の通路断面積の４５％以上である場合、オイルセパレータ無し時と比較してオイル吐出量に変化がないため、オイル分離能力はないと定義できる。一方１５％以下である場合、出口側開口部Ｅの狭小に伴い冷媒ガスの流速アップによるオイル吐出量の増加、および圧力損失の増大に起因する性能悪化を引き起こすことが推測される。出口側開口部Ｅの面積を冷媒ガス通路断面積の１５〜４５％に規定することにより、オイル分離効果を保ちながら、かつ開口部面積狭小による冷媒ガスの流速増大、および圧力損失の増大を抑制でき、結果オイル吐出量を減少させることが可能となる。

また、図４より第二の部材２５ｃが、圧縮機構上昇連通路２４の出口から第一の部材２５ｂまでの長さＬよりも長い平面を有し、かつ圧縮機構上昇連通路２４の出口から形成されることで、冷媒ガスがオイルセパレータを経由する際、第一の部材２５ｂに衝突した後、確実に第二の部材２５ｃに衝突することが可能となり、より確実なオイル分離を行なうことができる。

また、図１よりオイルセパレータ２５を、吐出管６を有する圧縮機構上部室２６へ通じる圧縮機構上昇連通路２４に設けることで、オイルセパレータ２５を通過した冷媒ガスを
即密閉容器８の外に吐出でき、分離したオイルの冷媒ガスへの再混入を防止することが可能となる。これにより吐出する冷媒ガス中に含まれるオイル量の低減を図ることができる。

以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、十分にオイルを分離したガスを密閉容器外に吐出、供給でき、該密閉型圧縮機を使用した機器性能を安定させることが可能となるので、エアコン、給湯器のヒートポンプサイクル等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の縦断面図 本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機のオイルセパレータの斜視図 本発明の実施の携帯１における密閉型圧縮機のオイルセパレータを表した図２の内部詳細図 本発明の実施の形態１または４における密閉型圧縮機のオイルセパレータの上面図およびオイルセパレータ設置付近の拡大断面図 本発明の実施の形態２における密閉圧縮機のオイルセパレータを構成する整流素子と第一の部材の斜視図 本発明の実施の形態３における密閉型圧縮機のオイルセパレータを構成する整流素子と第一の部材の斜視図 本発明の実施の形態４における冷媒ガス通路の通路断面積に対するオイルセパレータの出口側開口部の面積の比率とオイル吐出の相関グラフ 従来の密閉型圧縮機の縦断面図 従来の密閉型圧縮機の横断面図

符号の説明

１ 吐出口
２ フレーム
３ 通路
４ 圧縮機構部
５ 電動機部
５ａ 電動機回転子
５ｂ 電動機固定子
６ 吐出管
７ 中部空間
８ 密閉容器
９ トラップ
１０ 通路
１１ 下部空間
１２ 油溜まり
１３ 給油機構
１４ マフラー
１５ 容器内吐出室
１６ 圧縮機構連通路
１７ 連絡路
１８ 回転子上部室
１９ 回転子通路
２０ 回転子下部室
２１ 電動機下部室
２２ 固定子通路
２３ 固定子上部室
２４ 圧縮機構上昇連通路
２５ オイルセパレータ
２５ａ 整流素子
２５ｂ 第一の部材
２５ｃ 第二の部材
２６ 圧縮機構上部室
Ｅ オイルセパレータの出口側開口部
Ｌ 圧縮機構上昇連通路の出口から第一の部材までの長さ

Claims (8)

1. 密閉容器内に圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動するための電動機部と、前記圧縮機構部及び前記電動機部の外周空間と前記密閉容器との間に冷媒ガス経路を備えた圧縮機であって、整流素子と第一の部材と、第二の部材により構成されたオイルセパレータを前記冷媒ガス経路に設けてなる密閉型圧縮機。
2. オイルセパレータを構成する第一の部材は冷媒ガスの流れが屈曲するように配置された平面を有し、整流素子は冷媒の流れに沿って配置された平面を有し、第二の部材は冷媒ガスの流れに沿って形成され、かつ前記第一の部材と前記整流素子によって導かれた冷媒ガスが衝突するよう配置された平面を有してなる請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 整流素子は複数の平板からなり、前記平板の主平面が冷媒ガスの流れに沿ってなる請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
4. 整流素子の平板の主平面が冷媒ガスの流れ方向に対し、傾斜して形成されてなる請求項３に記載の密閉型圧縮機。
5. 第一の部材の平面から所定の距離を置いて第二の部材の平面を配置することで、オイルセパレータの出口側開口部を形成し、かつ前記第一の部材の平面と前記第二の部材の平面の位置関係が略垂直となる請求項１から４のいずれか１項に記載の密閉型圧縮機。
6. オイルセパレータの出口側開口部の面積が冷媒ガス経路通路断面積の１５〜４５％と設定してなる請求項５に記載の密閉型圧縮機。
7. オイルセパレータは冷媒ガス経路の出口に設置し、第二の部材は、前記冷媒ガス経路の出口から第一の部材までの長さよりも長い平面を有し、かつ前記冷媒ガス経路出口から形成されてなる請求項１から６のいずれか１項に記載の密閉型圧縮機。
8. 外部への吐出手段を有する空間へ通じる冷媒ガス経路にオイルセパレータを設けてなる請求項１から７のいずれか１項に記載の密閉型圧縮機。