JP2012021462A - 密閉形圧縮機および冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮性能の向上を図ることができる密閉形圧縮機および冷凍サイクル装置を提供する。
【解決手段】電動機部３とこの電動機部３により駆動される圧縮機構部４を収納した密閉容器２と、フィルタ１６ｂを有するアキュムレータ１６およびこのアキュムレータ１６に接続された吸込管１５を通して冷媒を圧縮機構部４に吸込むとともに、この圧縮機構部４で圧縮された冷媒を密閉容器２の外部に直接吐出する吐出管１７を具備している。
また、本実施形態は、アキュムレータ１６および吸込管１５の少なくとも一方と、密閉容器２内とを連通する連通孔１５ｅまたは均圧管２１を具備している。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は密閉形圧縮機および冷凍サイクル装置に関する。

一般に、密閉形圧縮機は、密閉容器内に、電動機部とこの電動機部により駆動される圧縮機構部を収納している。

従来、密閉容器内を低圧（吸込み圧）雰囲気にする密閉形圧縮機は、密閉容器内に吸込冷媒ガスを一旦導入し、この冷媒ガスにより電動機部を冷却した後、再度、この冷媒ガスを密閉容器の外部に導出してから、吸込管を通して圧縮機構部のシリンダ内に吸い込ませる構成であった（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２００６−２５８００２号公報 特開２００５−１１３７４２号公報

しかしながら、このような従来の密閉形圧縮機では、密閉容器内に導入された吸込冷媒ガスが密閉容器内で電動機部の発熱により過熱され、圧縮性能の低下を招くうえに、冷媒中の異物が密閉容器内へ混入する等信頼性の低下を招くという課題がある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、圧縮性能の向上を図ることができる密閉形圧縮機および冷凍サイクル装置を提供することにある。

本実施形態によれば、電動機部とこの電動機部により駆動される圧縮機構部を収納した密閉容器と、フィルタを有するアキュムレータおよびこのアキュムレータに接続された吸込管を通して冷媒を圧縮機構部に吸込むとともに、この圧縮機構部で圧縮された冷媒を密閉容器の外部に直接吐出する吐出通路と、を具備している。

また、本実施形態は、アキュムレータおよび上記吸込管の少なくとも一方と、上記密閉容器内とを連通する連通路を具備している。

第１の実施形態に係る密閉形圧縮機の一部を断面で示す構成図。 図１と図３のＩＩ部拡大図。 第２の実施形態に係る密閉形圧縮機の一部を断面で示す構成図。 第３の実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成を示す冷凍サイクル図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、複数の図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。

図１は本発明の第１の実施形態に係る密閉形圧縮機の一部を断面で示す構成図である。図１に示すように密閉形圧縮機１は、密閉容器２内に低圧ガスを満たす密閉容器内低圧型の圧縮機であり、密閉容器２の内部に、電動機部３とこの電動機部３により駆動される圧縮機構部４を配設している。

圧縮機構部４は電動機部３から延びる回転軸５を主軸受６と副軸受７に挿通し、この主軸受６と副軸受７との間に、図中上下一対の第１，第２のシリンダ８ａ，８ｂを配設している。これら上下一対のシリンダ８ａ，８ｂの間には、仕切板９を介装してこれら上下一対の第１，第２のシリンダ８ａ，８ｂを仕切っている。これら第１，第２のシリンダ８ａ，８ｂは、その内部にシリンダ室８ｃ，８ｄをそれぞれ形成し、これらシリンダ室８ｃ，８ｄ内において、回転軸５に形成された上下一対の偏心部５ａ，５ｂに円筒状のローラ１０ａ，１０ｂを嵌合させ、さらに、各シリンダ８ａ，８ｂにそれぞれ設けられたベーン溝内を摺動するベーン（図示せず）を配設している。

各ベーンは、潤滑油貯溜部をなすベーン室に収納された図示省略のスプリングにより常時ローラ１０ａ，１０ｂを回転軸５の中心軸側へ押圧するように付勢され、偏心部５ａ，５ｂおよびローラ１０ａ，１０ｂの回転に応じてローラ外周面に摺動可能に接しながらベーン溝内を往復動し、各シリンダ室８ｃ，８ｄ内部を、吸込管１５が連通する図示省略の吸込室と、圧縮室とに圧力的に仕切る役割を果している。

主軸受６と副軸受７には、各シリンダ室８ｃ，８ｄに連通する冷媒吐出口（図示せず）をそれぞれ形成している。これら各冷媒吐出口は、これら冷媒吐出口から吐出される冷媒の吐出音を消音する各マフラー室８ｇ，８ｈに連通しており、これら上下一対のマフラー室８ｇ，８ｈ同士は図示省略の連通路を介して相互に連通している。

そして、仕切板９には、吸込口１４が設けられ、この吸込口１４には、密閉容器２の外側から密閉容器２を貫通して吸込管１５の図１中左端部が横方向から挿入されて固定されている。仕切板９の吸込口１４は、吸込管１５からの冷媒を第１，第２のシリンダ８ａ，８ｂの吸込室にそれぞれ分流させるように分岐されている。

一方、吸込管１５は、その図中右端部をほぼ直角に屈曲して図中上方に起立する起立端部１５ａを形成しており、この起立端部１５ａは、アキュムレータ１６の本体１６ａの底部を気密に貫通して内部に進入し、軸方向に延在している。

アキュムレータ１６は、その密閉容器の本体１６ａ内に冷媒を導入して気液を分離するものであり、この本体１６ａ内の上部に、例えば金網等からなるフィルタ１６ｂを配設している。このフィルタ１６ｂの下方では、吸込管１５の起立端部１５ａの開口端が対向配設されている。この起立端部１５ａの下部には、アキュムレータ本体１６ａの内底部近傍にて開口する油戻し孔１５ｂが形成されている。

アキュムレータ１６は、その本体１６ａの上端の導入口１６ｃに、後述する四方弁１０２（図４参照）からの冷媒を導入する導入管１７を接続している。アキュムレータ１６は、その本体１６ａの外周に固定された支持部１６ｄを密閉容器２の胴部外周に固定することにより支持されている。

そして、吸込管１５は、仕切板９に形成された吸込口１４に挿入されて接続される挿入部をテーパ管１５ｃに形成している。

図２に示すように、吸込管１５は、そのテーパ管１５ａの細径部１５ｄの図中下面に、第２のシリンダ８ｂの外周側面と密閉容器２の内周面との間隙ｇにおいて、連通路の一例としての連通孔１５ｅを形成している。この連通孔１５ｅの図中下面から下方へ所要の間隔を有する位置、例えば仕切板９の図中下端近傍において、油面ＯＬが位置するように密閉容器２内の底部に潤滑油としての冷凍機油が予め貯留されている。この油面ＯＬと連通孔１５ｅとの間には所要の間隙ｇａが形成されている。

そして、図１に示すように圧縮機構部４は、その第１のマフラー室８ｇに、吐出管１７を吐出通路として接続し、吐出管１７の途中には、吐出冷媒中に混入されている冷凍機油を冷媒から分離する油分離器１８を介装している。

油分離器１８は、その内底部上に、予め冷凍機油を所定量貯蔵しており、その内底部が密閉容器２の容器底部２ａよりも所定高さ高くなる位置にて密閉容器２に取り付けられている。また、油分離器１８は油戻し通路の一例である油戻し管１９を介して仕切板９の給油孔に給油する。この給油孔は圧縮機構部４の摺動部に連通し、これら摺動部に冷凍機油を高圧で給油する。

これら摺動部は、圧縮機構部４の例えばベーンとベーン溝の摺動部、電動機部３の回転軸５と主軸受６および副軸受７の摺動部、これら主，副軸受６，７とローラ１０ａ，１０ｂの摺動部等がある。

したがって、この密閉形圧縮機１によれば、圧縮機構部４により圧縮されて高圧となった冷媒ガスを密閉容器２内へ吐出させずに、吐出管１７を介して密閉容器２外へ直接吐出するので、密閉容器２内を低圧に保持することができる。

また、四方弁１０２から密閉形圧縮機１の吸込口１４側へ吸い込まれる冷媒を、密閉容器２内を経由させずに、吸込管１５により直接圧縮機構部４の吸込口１４へ戻すので、冷媒を密閉容器２内を経由した場合における密閉容器２内の電動機部３の発熱による冷媒の過熱と、この冷媒の過熱による圧縮性能の低下を抑制できる。

また、吸込管１５に冷媒の気液を分離するアキュムレータ１６を介装したので、液冷媒が吸込管１５を介して圧縮機構部４へ吸い込まれる液バックを低減できる。さらに、このアキュムレータ１６には、フィルタ１６ｂを設けているので、冷媒中の異物をフィルタ１６ｂにより除去することができる。このために、異物が圧縮機構部４内に吸い込まれて不具合が発生することを低減できる。

さらに、アキュムレータ１６内では、冷媒が気液分離されると共に、冷凍機油も冷媒から分離されてアキュムレータ１６内の底部上に溜められる。この貯溜された冷凍機油の油面が油戻し孔１５ｂの高さを超えると、その冷凍機油が冷媒と共に吸い込まれ、吸込管１５を介して圧縮機構部４のシリンダ室８ｃ，８ｄへ給油され、シリンダ室８ｃ，８ｄ内のシール性が向上する。

そして、圧縮機構部４の駆動時に、その圧縮機構部４により圧縮されて高圧に昇圧された高圧冷媒ガスが圧縮機構部４から密閉容器２内にリークしたとしても、この高圧冷媒ガスが低圧側の吸込管１５の連通孔１５ｅ内に吸い込まれるので、密閉容器２内の低圧を保持することが可能である。

また、圧縮機構部４の駆動時には、その圧縮機構部４により圧縮された高圧冷媒ガスがマフラー室８ｇおよび吐出管１７を通して油分離器１８内へ吐出される。このために、この高圧冷媒ガスの高圧により油分離器１８内の冷凍機油も高圧になり、油戻し管１９を通して圧縮機構部４の摺動部へ給油される。このために、これら摺動部の潤滑性の向上を図ることができ、冷凍機油の給油不足による潤滑性の低下や摺動部の摩耗、焼付き等の不具合の防止を図ることができる。

さらに、油分離器１８から油戻し管１９を通して圧縮機構部４の摺動部へ給油された冷凍機油の一部は、回転軸５と主軸受６および副軸受７の隙間から密閉容器２内に流出し、
密閉容器２内底部に貯留し、油分離器１８内の冷凍機油が減少する。しかしながら、冷凍機油の油面ＯＬが、吸込管１５の連通孔１５ｅの位置に達すると、連通孔１５ｅを介して密閉容器内２の冷凍機油がシリンダ室８ｃ，８ｄ内に吸い込まれ、吐出冷媒中に混入して油分離器１８に吐出され、油分離器１８内で分離される。したがって、油分離器１８内の冷凍機油が不足することを防止することができる。

図３は本発明の第２の実施形態に係る密閉形圧縮機１Ａの一部を断面で示す構成図である。この密閉形圧縮機１Ａは、図１，図２で示す第１の実施形態に、均圧管２１を連通路の他の例として設けた点に主な特徴を有する。

この均圧管２１は、その一端（図３では右端）をアキュムレータ１６の本体１６ａのフィルタ１６ｂよりも下部に連通可能に接続する一方、その他端（図３では左端）を密閉容器２の主軸受６よりも若干上方の下部側面に連通可能に接続し、アキュムレータ本体１６ａの内部を密閉容器２の内部に連通させている。

これにより、密閉容器２内の圧力をアキュムレータ本体１６ａの内の低圧とほぼ等しい圧力にバランスさせることができる。このために、上記連通孔１５ｅとほぼ同様に、圧縮機構部４から高圧冷媒が密閉容器２内へリークした場合は、この高圧冷媒を低圧のアキュムレータ本体１６ａ内へ戻すことができるので、密閉容器２内の低圧を保持できる。この第２の実施形態に係る密閉形圧縮機１Ａにおいても、密閉形圧縮機１Ａの吸込口１４側へ吸い込まれる冷媒を、密閉容器２内を経由させずに直接圧縮機構部４の吸込口１４へ戻すので、冷媒の過熱を防止し、圧縮性能の低下を抑制できる。また、冷媒中の異物をアキュムレータ１６のフィルタ１６ｂにより除去することができる、異物が圧縮機構部４内に吸い込まれて不具合が発生することを防止できる。さらに、アキュムレータ１６内に多量の液冷媒が流入したときに、この液冷媒を均圧管２１を介して密閉容器２内に流出させることができるので、液冷媒が吸込管１５を介して圧縮機構部４へ吸い込まれることをより確実に防止することができる。

なお、この密閉形圧縮機１Ａでは、連通孔１５ｅと均圧管２１の両者を設けた場合について説明したが、均圧管２１のみを設けてもよい。

図４は本発明の第３の実施形態に係る冷凍サイクル装置１０１の冷凍サイクル図である。この冷凍サイクル装置１０１は、密閉形圧縮機として、上記第１の実施形態に係る密閉形圧縮機１または上記第２の実施形態に係る密閉形圧縮機１Ａを用いた点に特徴を有する。

すなわち、冷凍サイクル装置１０１は、密閉形圧縮機１または１Ａに上記吐出管１７を介して接続された油分離器１８の冷媒吐出側、四方弁１０２、熱源側熱交換器である室外熱交換器１０３、膨張装置１０４、利用側熱交換器である室内熱交換器１０５およびアキュムレータ１６を冷媒配管１０６により順次接続して冷媒を循環させる冷凍サイクルを構成している。

冷媒配管１０６としては吸込管１５と吐出管１７を一部として含む。また、室外熱交換器１０３は室外ファン１０７を具備し、室内熱交換器１０５は室内ファン１０８を具備している。

また、冷凍サイクル装置１０１は、四方弁１０２の切換操作により、冷媒を図中実線矢印方向に循環させると、冷房運転され、図中破線矢印方向に循環させると、暖房運転される。

この冷凍サイクル装置１０１によれば、上記第１，第２の実施形態に係る密閉形圧縮機１または１Ａを具備しているので、冷凍サイクル装置としても、これら密閉形圧縮機１または１Ａとほぼ同様の作用効果を奏することができる。

以上説明した各実施の形態によれば、冷媒の過熱による圧縮性能の低下を抑制できるとともに、冷媒中の異物をフィルタにより除去することができ、異物が圧縮機構部内に吸い込まれて不具合が発生することを防止できる効果を奏する。

以上、本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１，１Ａ…密閉形圧縮機、２…密閉容器、３…電動機部、４…圧縮機構部、５…回転軸、６…主軸受、７…副軸受、８ａ，８ｂ…一対のシリンダ、８ｃ，８ｄ…一対のシリンダ室、８ｅ，８ｆ…吐出口、８ｇ，８ｈ…マフラー室、９…仕切板、１０ａ，１０ｂ…ローラ、１５…吸込管、１５ｅ…連通孔（連通路）、１６…アキュムレータ、１６ｂ…フィルタ、１７…吐出管（吐出通路）、１８…油分離器、１９…油戻し管（油戻し通路）、２１…均圧管（連通路）、１０１…冷凍サイクル装置。

Claims (3)

1. 密閉容器内に電動機部とこの電動機部により駆動される圧縮機構部を収納した密閉形圧縮機において、
   フィルタを有するアキュムレータおよびこのアキュムレータに接続された吸込管を通して冷媒を上記圧縮機構部に吸込むとともに、この圧縮機構部で圧縮された冷媒を上記密閉容器の外部に直接吐出する吐出通路と、
   上記アキュムレータおよび上記吸込管の少なくとも一方と、上記密閉容器内とを連通する連通路と、
   を設けたことを特徴とする密閉形圧縮機。
2. 上記吐出通路に油分離器を接続し、上記油分離器で分離された潤滑油を上記圧縮機構部の摺動部に給油するとともに、上記吸込管の上記密閉容器内に位置する部分に上記密閉容器内に開口する開口部を設け、上記密閉容器内に予め潤滑油が封入されていることを特徴とする請求項１記載の密閉形圧縮機。
3. 請求項１または２のいずれかに記載の密閉形圧縮機と、熱源側熱交換器と、膨張装置と、利用側熱交換器とを備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。

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