JP2013231442A - 密閉型圧縮機、及びこの密閉型圧縮機を備えた冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍機油が圧縮機構の吐出口より吐出された冷媒ガスとともに圧縮機上部空間に流れ込まないようにした密閉型圧縮機等を提供する。
【解決手段】密閉容器１内に、冷媒を吸入して圧縮する圧縮機構２０と、固定子１１、及び中心部に駆動軸１４を有し駆動軸１４の外側において軸方向に冷媒ガスが通る穴である冷媒流路１６が設けられた回転子１２からなり、電動機構１０の駆動軸１４の軸方向に、下部が冷凍機油内に開口し、上部が回転子１２の下端部近傍において軸方向と直交する出口を有する冷凍機油の流路３０を設け、冷凍機油の流路３０の出口３１から回転子１２に設けた冷媒流路１６の外側に至る排出通路１８を設け、排出通路１８の出口部１９を冷媒流路１６の外側に設け、回転子１２の下面に永久磁石脱落防止用の端板１７を設けるとともに、端板１７の下側にバランスウエイトを設け、バランスウエイトに排出通路を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、密閉型圧縮機、及びこの密閉型圧縮機を備えた冷凍サイクル装置に係り、より詳しくは、圧縮機構に供給する冷凍機油を圧縮機の上部空間に流出させないようにした密閉型圧縮機、及びこの密閉型圧縮機を備えた冷凍サイクル装置に関するものである。

従来の密閉型圧縮機は駆動軸の内部に冷凍機油の流路が形成され、この流路の出口の下方に圧縮機構の吐出口があり、駆動軸の内部に形成された冷凍機油の流路の出口の上方には、圧縮機の上部空間に通じる回転子の冷媒ガスが通る穴が配してある。そして、駆動軸の内部に形成された冷凍機油の流路の出口より排出された冷凍機油の一部（余剰分）が、圧縮機構から吐出された冷媒ガスとともに吐出管のある圧縮機の上部空間に流れ込み、冷凍サイクル装置内へ流入する。
しかしながら、冷凍サイクル装置内に過度に冷凍機油が流入すると、冷凍サイクル装置の熱交換率が低下して冷凍サイクル装置の性能が低下する。また、密閉容器内に封入されている冷凍機油が過度に減少すると、圧縮機構の気密性が低下して圧縮性能が低下したり、各摺動部における十分な性能を確保することができないため故障の原因になるなど、密閉型圧縮機の性能を維持することができなくなる。

このような問題を解決するため、従来の密閉型圧縮機に、密閉容器内に封入されている冷凍機油が冷凍サイクル装置に過度に流出するのを制御するために、電動機構の回転子の上部にカップ状（円盤形状）の油分離器を付設したものがある。このカップ状の油分離器は駆動軸の回転とともに回転し、圧縮機の上部空間に吐出する冷媒ガスに含まれた冷凍機油を遠心分離作用によって外側に吹き飛ばし、冷凍機油が冷媒ガスとともに吐出管に流れ込むのを抑制する（例えば、特許文献１参照）。

実開平７−１０４８６号公報（第２頁、第４図）

特許文献１の密閉型圧縮機では、高速回転時には圧縮機構より吐出される冷媒ガスの流出速度が増すため、油分離機構によっても十分な油分離効果が得られず、圧縮機上部空間へ流れ込む冷凍機油の量が増加するという問題があった。

本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、冷凍機油が圧縮機構の吐出口より吐出された冷媒ガスとともに圧縮機上部空間に流れ込まないようにした密閉型圧縮機、及びこの密閉型圧縮機を備えた冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

本発明に係る密閉型圧縮機は、密閉容器内に、冷媒を吸入して圧縮する圧縮機構と、 固定子、及び中心部に駆動軸を有し該駆動軸の外側において軸方向に冷媒流路が設けられた回転子からなり、前記圧縮機構を駆動する電動機構とが収容され、前記密閉容器の下部に冷凍機油が貯留された密閉型圧縮機であって、前記電動機構の駆動軸の軸方向に、下部が前記冷凍機油内に開口し、上部が前記回転子の下端部近傍において軸方向と直交する出口を有する冷凍機油の流路を設け、該冷凍機油の流路の出口から前記回転子に設けた冷媒流路の外側に至る排出通路を設け、前記排出通路の出口部を前記冷媒流路の外側に設け、前記回転子の下面に永久磁石脱落防止用の端板を設けるとともに、該端板の下側にバランスウエイトを設け、前記バランスウエイトに前記排出通路を設けたものである。
また、本発明に係る冷凍サイクル装置は、上記の密閉型圧縮機を備えたものである。

本発明によれば、駆動軸の内部に形成された冷凍機油の流路の出口より排出される冷凍機油が、回転子の冷媒流路の外側で排出されるため、余剰分の冷凍機油が圧縮機構の吐出口より排出される冷媒ガスととともに回転子の冷媒流路を通って圧縮機構上部の空間に流れ込むことがなくなり、冷媒ガスだけを空間容器から吐出させることができる。こうして、冷凍サイクル装置に流出する冷凍機油の量を減少させることができ、冷凍機油の減少による冷凍サイクル装置の性能低下および圧縮機自体の性能劣化を抑制し、圧縮機構の信頼性を向上させることができる。

本発明の実施の形態１に係る密閉型圧縮機の縦断面図である。 図１の要部の斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る密閉型圧縮機の要部の斜視図である。 本発明の実施の形態３に係る密閉型圧縮機の要部の斜視図である。 本発明の実施の形態４に係る密閉型圧縮機の要部の斜視図である。 本発明の実施の形態５に係る密閉型圧縮機を備えた冷凍サイクル装置の模式的説明図である。

実施の形態１．
図１、図２に示すように、密閉型圧縮機は、有底円筒状で上部開口部が蓋体によって閉塞された密閉容器１内に、電動機構（電動機）１０と、この電動機構１０によって駆動され、冷媒ガスを吸入して圧縮する圧縮機構（圧縮機）２０とが設置されており、密閉容器１内の下部には圧縮機構２０の摺動部を潤滑する冷凍機油が貯留されている。

電動機構１０は、固定子１１と、中心部に駆動軸（回転軸）１４が挿通固定され永久磁石および積層鉄心からなる回転子１２とを備え、回転子１２は密閉容器１の上部に固定された固定子１１内に回転自在に配置されて、回転モータを構成している。このとき、駆動軸１４の下端部は、密閉容器１の下部に貯留された冷凍機油内に位置する。
そして、回転子１２には、中心部の軸方向に駆動軸１４が挿通固定される駆動軸挿通穴１５が設けられており、さらに外周側の軸方向には冷媒ガスが通る穴（冷媒流路）１６が設けられている。また、電動機構１０の回転子１２の下側には、永久磁石脱落防止用の端板１７が設けられている。

圧縮機構２０は電動機構１０の駆動軸１４に連結されており、駆動軸１４の内部には冷凍機油の流路３０が軸方向に形成され、その下部が密閉容器１の下部に貯留された冷凍機油内に開口し、上部は閉じられて回転子１２の下側において流路３０と直交する流路の出口３１が設けられている。そして、回転子１２の下面に設けられた端板１７には、駆動軸１４の流路の出口３１と連通するほぼＵ字状の排出通路１８が設けられており、この排出通路１８の出口部１９を、回転子１２の冷媒ガスが通る穴１６よりも外側に位置させ、この出口部１９から余剰の冷凍機油を排出するようになっている。この排出通路１８はほぼＵ字状としたが、凹状等であってもよい（以下、同様）。

圧縮機構２０の駆動軸１４にはシリンダー２１のシリンダー室内に位置する偏心軸部が設けられており、偏心軸部の外周にはリング状のローリングピストンが摺動自在に嵌合されている。

シリンダー２１の上面には駆動軸１４を回転自在に支持する上軸受２２が設けられており、シリンダー２１のシリンダー室の一方の端面（電動機構１０側の端面）を閉塞している。また、シリンダー室の下面には駆動軸１４を回転自在に支持する下軸受２５が設けられており、シリンダー２１のシリンダー室の他方の端面（冷凍機油側の端面）を閉塞している。

上軸受２２にはその上面（電動機構１０側）に吐出マフラー２３が取り付けられており、上軸受２２の吐出弁から吐出される高温、高圧の冷媒ガスは、一旦、吐出マフラー２３に入り、その後、吐出マフラー２３の吐出口２４から密閉容器１内に吐出されるようになっている。

密閉容器１の横には吸入マフラー４０が設けられており、冷凍サイクルからの低圧の冷媒ガスを吸入し、液冷媒が戻る場合に液冷媒が直接シリンダー２１のシリンダー室に吸入されるのを抑制する。この吸入マフラー４０は、シリンダー２１の吸入ポートに吸入管４１を介して接続され、溶接等により密閉容器１の側面に固定されている。

上記のように構成した本発明の作用を説明する。
外部から電力が供給され、密閉型圧縮機の電動機構１０が駆動されて駆動軸１４が回転すると、圧縮機構２０のシリンダー室内に配設されたローリングピストンが、シリンダー室内を偏心回転する。そして、冷凍サイクル装置の低圧側の低温の冷媒が吸入マフラー４０から吸入され、シリンダー室内を偏心回転するローリングピストンにより圧縮される。こうして、高温、高圧となった冷媒ガスは、吐出マフラー２３の吐出口２４から密閉容器１に吐出され、密閉容器１と電動機構１０の固定子１１との隙間、電動機構１０の回転子１２と固定子１１との隙間、および回転子１２に設けた冷媒流路１６を通過して、吐出管２から冷凍サイクル装置に吐出される。

このとき、密閉容器１の下部に貯留されている冷凍機油は、駆動軸１４が回転すると駆動軸１４内部の冷凍機油の流路３０を上昇し、流路の出口３１から、端板１７に設けられた排出通路１８を経て、回転子１２の冷媒ガスが通る穴１６よりも外側に位置する出口部１９から流出し、圧縮機構２０の各摺動部に気密油および潤滑油として供給され、密閉容器１の下部に落下し、再循環する。
こうして、冷凍機油が回転子１２の冷媒ガスが通る穴１６を通って圧縮機構２０の上部空間へ過剰に流れ込むことがなく、冷媒ガスだけを密閉容器１から吐出させる。

実施の形態１によれば、端板１７に冷凍機油の排出通路１８を設け、余剰の冷凍機油は回転子１２の冷媒ガスが通る穴（冷媒流路）１６の外側に排出されるようにしたので、余剰分の冷凍機油が回転子１２の冷媒ガスが通る穴１６を通って圧縮機構２０の上部空間へ流れ込むのが防止され、冷媒ガスだけを密閉容器１から吐出させることができる。このため、従来の密閉型圧縮機のように、回転子１２の上部に油分離機構を設ける必要がなく、これらの別部品を備えた場合に比べて製造コストを低減することができる。そして、冷凍サイクル装置に放出される冷凍機油の量を減少させることができるため、冷凍機油の減少による冷凍サイクル装置の性能低下および圧縮機構自体の性能劣化を抑制することができる。

実態の形態２．
図３において、密閉型圧縮機は、電動機構１０の回転子１２の下面に永久磁石脱落防止用の端板１７が設けられており、端板１７の下側にはさらにバランスウエイト１７ａが設けられている。そして、バランスウエイト１７ａに、駆動軸１４の流路の出口３１と連通するほぼＵ字状の排出通路１８ａを設け、この排出通路１８ａの出口部１９ａを、回転子１２の冷媒ガスが通る穴１６よりも外側に位置させて、この出口部１９ａから余剰の冷凍機油を排出する。
その他の構成、作用は、実施の形態１で示した場合と実質的に同様なので説明を省略する。

実施の形態２によれば、バランスウエイト１７ａに冷凍機油の排出通路１８ａを設け、余剰の冷凍機油は回転子１２の冷媒ガスが通る穴１６の外側で排出されるようにしたので、新たな部品を設けることなく冷凍機油の低減を防止することができ、また、コストアップすることなく搭載されている冷凍サイクル装置の性能向上をはかることができる。

実施の形態３．
図４において、密閉型圧縮機は、電動機構１０の回転子１２の下面に永久磁石脱落防止用として端板１７が設けられており、端板１７の下側にはさらに流路形成板１７ｂが設けられている。そして、流路形成板１７ｂに、駆動軸１４の流路の出口３１と連通するほぼＵ字状の排出通路１８ｂを設け、この排出通路１８ｂの出口部１９ｂを、回転子１２の冷媒ガスが通る穴１６よりも外側に位置させて、この出口部１９ｂから余剰の冷凍機油を排出する。
その他の構成、作用は、実施の形態１で示した場合と実質的に同様なので説明を省略する。

実施の形態３によれば、流路形成板１７ｂに冷凍機油の排出通路１８ｂを設け、余剰の冷凍機油は回転子１２の冷媒ガスが通る穴１６の外側で排出されるようにしたので、余剰分の冷凍機油が回転子１２の冷媒ガスが通る穴１６を通って圧縮機構２０の上部空間へ持上げられなくなり、冷媒ガスだけを密閉容器１から吐出させることができる。これにより、冷凍サイクル装置に放出される冷凍機油の量を減少させることができ、冷凍機油の減少による冷凍サイクル装置の性能低下および圧縮機構自体の性能劣化を抑制することができる。
さらに、排出通路１８ｂを有する流路形成板１７ｂを追加するだけでよいので、端板１７の形状にとらわれることなく通路の形状を自由に設定することができる。また見かけ上、端板が２枚に増えることになるから、端板としての剛性が高まり、永久磁石脱落防止機能が高まる。また、機能が十分であれば板厚を薄くすることによって原価低減を図ることができる。

実施の形態４．
図５において、密閉型圧縮機は、電動機構１０の回転子１２の下面に永久磁石脱落防止用として端板１７が設けられており、駆動軸１４の内部に形成された冷凍機油の流路３０の出口３１をこの端板１７の下側に端板１７から所定の間隔を隔てて設けてある。そして、駆動軸１４の流路の出口３１がある部分の外周を所定幅の円筒部３１ａで覆い、この円筒部３１ａに駆動軸１４の流路の出口３１に対応した穴部３１ｂを設け、この穴部３１ｂにパイプを設けて排出通路１８ｃを形成したものである。このパイプ状の排出通路１８ｃの出口部１９ｃを、回転子１２の冷媒ガスが通る穴１６よりも外側に位置させて、この出口部１９ｃから余剰の冷凍機油を排出する。

実施の形態４によれば、パイプ状の排出通路１８ｃを端板１７の下側に端板１７と所定の間隔を隔てて設けたので、排出通路１８ｃを自由な位置に取付けることができ、余剰分の冷凍機油は回転子１２の冷媒ガスが通る穴１６の外側で排出されるようにしたため、余剰分の冷凍機油が回転子１２の冷媒ガスが通る穴１６を通って圧縮機構２０の上部空間へ流れ込むことがなくなり、冷媒ガスだけを密閉容器１から吐出させることができる。これにより、冷凍サイクル装置に放出される冷凍機油の量を減少させることができ、冷凍機油の減少による冷凍サイクル装置の性能低下および圧縮機自体の性能劣化を抑制することができる。

実施の形態５．
図６に示す冷凍サイクル装置は、蒸発器である室内熱交換器５０、四方弁５１、本発明に係る密閉型圧縮機１ａ、凝縮器である室外熱交換器５２、絞り装置５３が、順次、冷媒配管５４により接続されている。
冷媒は、冷凍サイクル装置内を循環し、蒸発工程（蒸発器である室内熱交換器５０）で吸熱により集めた熱を、凝縮工程（凝縮器である室外熱交換器５２）で放熱して、冷凍作用を行う。この際、密閉型圧縮機１ａは冷媒を凝縮させるために、冷媒ガスを圧縮して高圧のガスにするが、圧縮機構２０の回転子１２では排出通路１８、１８ａ〜１８ｃの出口部１９、１９ａ〜１９ｃを、回転子１２の冷媒ガスが通る穴１６よりも外側に位置するようにしたので、運転に際しては余剰の冷凍機油は回転子１２の冷媒ガスが通る穴１６の外側で排出され、回転子１２の冷媒ガスが通る穴１６を通って密閉容器１の上部空間へ流れ込むことがなく、冷媒ガスだけが密閉容器１から吐出する。

実施の形態５によれば、冷凍サイクル装置に冷凍機油が流入することがないので、熱交換率が低下したり、冷凍機関の減少により密閉型圧縮機が故障したりすることがなく、信頼性の高い冷凍サイクル装置を得ることができる。

１ 密閉容器、１０ 電動機構、１１ 固定子、１２ 回転子、１４ 駆動軸、１６ 冷媒ガスが通る穴（冷媒流路）、１７ 端板、１７ａ バランスウエイト、１７ｂ 流路形成板、１８、１８ａ〜１８ｃ 排出通路、１９、１９ａ〜１９ｃ 出口部、２０ 圧縮機構、３０ 冷凍機油の流路、３１ 流路の出口。

Claims (6)

1. 密閉容器内に、冷媒を吸入して圧縮する圧縮機構と、
   固定子、及び中心部に駆動軸を有し該駆動軸の外側において軸方向に冷媒流路が設けられた回転子からなり、前記圧縮機構を駆動する電動機構とが収容され、
   前記密閉容器の下部に冷凍機油が貯留された密閉型圧縮機であって、
   前記電動機構の駆動軸の軸方向に、下部が前記冷凍機油内に開口し、上部が前記回転子の下端部近傍において軸方向と直交する出口を有する冷凍機油の流路を設け、該冷凍機油の流路の出口から前記回転子に設けた冷媒流路の外側に至る排出通路を設け、前記排出通路の出口部を前記冷媒流路の外側に設け、
   前記回転子の下面に永久磁石脱落防止用の端板を設けるとともに、該端板の下側にバランスウエイトを設け、前記バランスウエイトに前記排出通路を設けた
   ことを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 密閉容器内に、冷媒を吸入して圧縮する圧縮機構と、
   固定子、及び中心部に駆動軸を有し該駆動軸の外側において軸方向に冷媒流路が設けられた回転子からなり、前記圧縮機構を駆動する電動機構とが収容され、
   前記密閉容器の下部に冷凍機油が貯留された密閉型圧縮機であって、
   前記電動機構の駆動軸の軸方向に、下部が前記冷凍機油内に開口し、上部が前記回転子の下端部近傍において軸方向と直交する出口を有する冷凍機油の流路を設け、該冷凍機油の流路の出口から前記回転子に設けた冷媒流路の外側に至る排出通路を設け、前記排出通路の出口部を前記冷媒流路の外側に設け、
   前記回転子の下面に永久磁石脱落防止用の端板を設けるとともに、該端板の下側に流路形成板を設け、前記流路形成板に前記排出通路を設けた
   ことを特徴とする密閉型圧縮機。
3. 前記排出通路がほぼＵ字状または凹状であることを特徴とする請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
4. 密閉容器内に、冷媒を吸入して圧縮する圧縮機構と、
   固定子、及び中心部に駆動軸を有し該駆動軸の外側において軸方向に冷媒流路が設けられた回転子からなり、前記圧縮機構を駆動する電動機構とが収容され、
   前記密閉容器の下部に冷凍機油が貯留された密閉型圧縮機であって、
   前記電動機構の駆動軸の軸方向に、下部が前記冷凍機油内に開口し、上部が前記回転子の下端部近傍において軸方向と直交する出口を有する冷凍機油の流路を設け、該冷凍機油の流路の出口から前記回転子に設けた冷媒流路の外側に至る排出通路を設け、前記排出通路の出口部を前記冷媒流路の外側に設け、
   前記回転子の下面に永久磁石脱落防止用の端板を設け、該端板より所定の間隔を隔てて前記排出通路を設けた
   ことを特徴とする密閉型圧縮機。
5. 前記排出通路をパイプ状に形成したことを特徴とする請求項４記載の密閉型圧縮機。
6. 前記請求項１〜５のいずれかの密閉型圧縮機を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。

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