JP2013238373A - 冷凍装置の室外ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】油貯留部における潤滑油の温度上昇を抑制することで、圧縮機の摺動部の信頼性の低下を抑制できる冷凍装置の室外ユニットを提供する。
【解決手段】本体ケーシングと、圧縮機１０１とを備える。圧縮機１０１は、冷媒を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を収容し底部に圧縮機構の摺動部分を含む摺動部に供給される潤滑油を貯留するための油貯留部が形成されている圧縮機ケーシング１０と、を有し、本体ケーシング内に配置される。また、圧縮機１０１は、摺動部に供給された潤滑油の一部を油貯留部へと戻す返油管７０と、圧縮機ケーシングの外面を覆う防音材１４と、をさらに有する。返油管７０は、圧縮機ケーシング１０の外部であって防音材１４よりも外側に位置している油冷却部７４、を含んでいる。
【選択図】図３

Description

本発明は、冷凍装置の室外ユニットに関する。

従来、冷凍装置では、室外ユニットに設けられる圧縮機において圧縮機構の摺動部分を含む摺動部の潤滑性を高めるために、潤滑油が用いられている。この潤滑油は、圧縮機の底部に形成される油貯留部に溜められており、摺動部に給油されている。このように、圧縮機では、潤滑油が用いられているため、圧縮機構において圧縮された冷媒には、潤滑油が含まれている。しかし、潤滑油を含む冷媒が圧縮機の外部へ吐出される油上がりが生じると、圧縮機の摺動部の潤滑不良が起こることが懸念される。

そこで、従来の圧縮機では、例えば、特許文献１（特開２０１１−１４９３１５号公報）に開示の圧縮機のように、摺動部に給油された潤滑油を、油貯留部に戻すための、油通路（油戻し通路、副油戻し通路、及び、油流路）が形成されている。

特許文献１に開示の圧縮機では、圧縮機構で圧縮された冷媒と共に、その冷媒に含まれる潤滑油の温度が高くなることが想定される。特に、新冷媒（例えば、Ｒ３２冷媒）を冷凍装置に用いた場合、圧縮機構で圧縮された冷媒の温度がさらに高くなってしまい、潤滑油の温度もさらに高くなってしまう。そして、特許文献１に開示の圧縮機では、温度上昇した潤滑油が、油通路を介して油貯留部に戻されている。このため、油貯留部における潤滑油が、温度上昇により、劣化したり、粘度が低下したりする問題が生じることが懸念される。また、このような潤滑油が摺動部に供給されると、摺動部の信頼性が低下することが懸念される。

そこで、本発明の課題は、油貯留部における潤滑油の温度上昇を抑制することで、圧縮機の摺動部の信頼性の低下を抑制できる冷凍装置の室外ユニットを提供することにある。

本発明の第１観点に係る冷凍装置の室外ユニットは、本体ケーシングと、圧縮機とを備える。圧縮機は、本体ケーシング内に配置される。また、圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を収容し底部に圧縮機構の摺動部分を含む摺動部に供給される潤滑油を貯留するための油貯留部が形成されている圧縮機ケーシングと、を有する。また、圧縮機は、摺動部に供給された潤滑油の一部を油貯留部へと戻す返油管と、圧縮機ケーシングの外面を覆う防音材と、をさらに有する。返油管は、油冷却部を含んでいる。油冷却部は、圧縮機ケーシングの外部であって防音材よりも外側に位置している。

本発明では、圧縮機ケーシングの外部であって防音材よりも外側に位置している油冷却部が、例えば、返油管の大半（例えば、８０％以上）を占めているとすれば、返油管の内部を流れる潤滑油を油冷却部において十分に冷却することが可能になる。よって、油貯留部に溜められる潤滑油の温度上昇を抑制でき、潤滑油の劣化や粘度低下を抑制できる。従って、圧縮機の摺動部の信頼性の低下を抑制できる。

本発明の第２観点に係る冷凍装置の室外ユニットは、本発明の第１観点に係る冷凍装置の室外ユニットであって、熱交換器と、ファンとをさらに備える。熱交換器は、本体ケーシング内に配置され、圧縮機から吐出された冷媒を冷却する。ファンは、本体ケーシング内に配置され、熱交換器を通過する空気流を生成する。そして、油冷却部は、空気流中に位置している。

本発明では、返油管の内部を流れる潤滑油の油冷却部における冷却効果をより高めることができる。

本発明の第３観点に係る冷凍装置の室外ユニットは、本発明の第１観点又は第２観点に係る冷凍装置の室外ユニットであって、返油管は、一方の端部が、圧縮機ケーシングの上部を貫通するように、且つ、他方の端部が、油貯留部に連通するように、配置されている。

本発明では、このように返油管が構成されていることにより、摺動部に供給された潤滑油の一部を油貯留部に戻すことができる。また、摺動部に供給された潤滑油の一部を油貯留部に戻す際に、油冷却部において冷却することができる。

本発明に係る冷凍装置の室外ユニットでは、油貯留部における潤滑油の温度上昇を抑制することで、圧縮機の摺動部の信頼性の低下を抑制できる。

本発明に係る室外ユニットを備える冷凍装置の一例としての空気調和装置の冷媒回路図。 防音材を省略した圧縮機の縦断面図。 防音材を示すための圧縮機ケーシングの周辺の概略の縦断面図（圧縮機ケーシングについては、ハッチングを省略）。 室外ユニットの内部の概略の平面模式図。 室外ユニットの内部の概略の正面模式図。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る室外ユニット２を備える冷凍装置の一例としての空気調和装置１について説明する。

（１）空気調和装置１
（１−１）構成
図１は、本発明に係る室外ユニット２を備える冷凍装置の一例としての空気調和装置１の冷媒回路図である。図２は、防音材１４を省略した圧縮機１０１の縦断面図である。図３は、防音材１４を示すための圧縮機ケーシング１０の周辺の概略の縦断面図である。図４は、室外ユニット２の内部の概略の平面模式図である。図５は、室外ユニット２の内部の概略の正面模式図である。尚、以下の説明においては、図２に示す駆動モータ１６の中心軸線Ｏ−Ｏに沿った方向を軸方向又は上下方向とし、軸方向に直交する方向を径方向とする。

空気調和装置１は、図１に示すように、冷房運転が可能となるように構成された冷媒回路５を有し、冷媒回路５内に冷媒を循環させることによって冷凍サイクルを行う。尚、本実施形態では、冷媒として、Ｒ３２冷媒を使用している。冷媒回路５は、室外ユニット２が有する室外側冷媒回路５ａと、室内ユニット４が有する室内側冷媒回路５ｂとから構成されている。室外側冷媒回路５ａは、圧縮機１０１と、熱源側熱交換器１０２と、膨張機構１０３とを有している。室内側冷媒回路５ｂは、利用側熱交換器１０４を有している。室外ユニット２と室内ユニット４とは、冷媒連絡配管７，８によって接続されている。ここで、室外ユニット２は、側面及び背面から空気を吸い込んで上方へと吹き出す上吹出型のユニット（図４及び図５を参照）であり、略直方体形状の本体ケーシング２０（図４及び図５を参照）の内部に、圧縮機１０１、熱源側熱交換器１０２、及び、膨張機構１０３が配置されるように、構成されている。尚、図４における下側が室外ユニット２の前面側であり、上側が室外ユニット２の背面側である。

圧縮機１０１は、冷媒を圧縮するために用いられるスクロール圧縮機である。圧縮機１０１は、高低圧ドーム型の圧縮機であって、互いに噛合する２つのスクロールの少なくとも一方のスクロールが自転することなく他方のスクロールに対して公転することにより、冷媒を圧縮する。尚、圧縮機１０１の具体的な構成については、後に詳述する。

熱源側熱交換器１０２は、図４に示すように、室外ユニット２の本体ケーシング２０内において、背面及び側面に沿って配置され、平面視において、コの字形状を有している。熱源側熱交換器１０２は、冷却源としての空気と、熱源側熱交換器１０２内を流れる冷媒との間で熱交換を行わせ、圧縮機１０１から吐出された高圧の冷媒を冷却する凝縮器である。尚、熱源側熱交換器１０２を通過する空気流Ａ（図４及び図５を参照）は、ファン１０５（図１及び図５を参照）によって生成されている。ファン１０５は、室外ユニット２の本体ケーシング２０内の上方部分に配置されている。

膨張機構１０３は、例えば、電動膨張弁であり、熱源側熱交換器１０２において冷却された高圧の冷媒を、利用側熱交換器１０４に送る前に、冷凍サイクルにおける低圧付近まで減圧する。

利用側熱交換器１０４は、膨張機構１０３によって減圧された低圧の冷媒を加熱して蒸発させる蒸発器である。利用側熱交換器１０４は、加熱源としての空気と、利用側熱交換器１０４内を流れる冷媒との間で熱交換を行わせる。尚、利用側熱交換器１０４を通過する空気流れは、ファン１０６によって生成される。

（１−２）動作
以上のような冷媒回路５を有する空気調和装置１の冷房運転時の動作を、図１を用いて、冷媒回路５を循環する冷媒の流れに基づいて説明する。

まず、圧縮機１０１が駆動されると、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒は、圧縮機１０１に吸入される。圧縮機１０１に吸入された低圧の冷媒は、圧縮機１０１によって冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮されて吐出される。圧縮機１０１から吐出された高圧の冷媒は、熱源側熱交換器１０２に送られる。熱源側熱交換器１０２に送られた高圧の冷媒は、熱源側熱交換器１０２内で外部の空気と熱交換されて冷却される。冷却された高圧の冷媒は、膨張機構１０３に送られる。膨張機構１０３に送られた高圧の冷媒は、膨張機構１０３を通過する際に減圧されて、冷凍サイクルにおける低圧且つ気液二相状態の冷媒となり、冷媒連絡配管７を通じて利用側熱交換器１０４に送られる。利用側熱交換器１０４に送られた低圧且つ気液二相状態の冷媒は、利用側熱交換器１０４内で外部の空気と熱交換されて加熱され蒸発する。加熱された低圧の冷媒は、冷媒連絡配管８を介して再び圧縮機１０１に吸入される。このようにして、空気調和装置１は、冷媒回路５内で冷媒を循環させて、冷房運転を行う。

（２）圧縮機１０１の詳細
（２−１）構成
圧縮機１０１は、室外ユニット２の本体ケーシング２０内において、本体ケーシング２０の底部を構成する底板２０ａ（図４及び図５を参照）に載置されている。圧縮機１０１は、図２に示されるように、圧縮機ケーシング１０と、防音材１４（図３を参照）と、圧縮機構１５と、ハウジング２３と、上部軸受３３と、オルダム継手３９と、駆動モータ１６と、下部軸受６０と、油分離板６５と、シャフト１７と、ガスガイド５８と、を有している。圧縮機１０１は、圧縮機ケーシング１０の内部空間に、圧縮機構１５、ハウジング２３、上部軸受３３、オルダム継手３９、駆動モータ１６、下部軸受６０、油分離板６５、シャフト１７、及び、ガスガイド５８が収容された密閉型構造を有している。以下、圧縮機１０１の構成要素について説明する。

（２−１−１）圧縮機ケーシング１０及び防音材１４
圧縮機ケーシング１０は、軸方向に延びる縦型の円筒形状の容器であり、主として、略円筒状の筒状部１１と、筒状部１１の上端に気密状に溶接される椀状の上壁部１２と、筒状部１１の下端に気密状に溶接される椀状の底壁部１３とから構成される。圧縮機ケーシング１０には、吸入管１８及び吐出管１９が気密状に溶接されている。吸入管１８は、上壁部１２を貫通する管状部材であり、圧縮機ケーシング１０の外部から圧縮機構１５へ、冷媒回路内を循環する冷媒を導入するための部材である。吸入管１８は、下端部が固定スクロール２４に嵌入されている。吐出管１９は、筒状部１１に貫通する管状部材であり、高圧空間Ｓ１から圧縮機ケーシング１０の外部へ、圧縮した冷媒を吐出するための部材である。

圧縮機ケーシング１０の内部空間の底部には、潤滑油を貯留するための油貯留部Ｐが形成されている。潤滑油は、圧縮機１０１の運転中において、後述する圧縮機構の摺動部分を含む摺動部の潤滑性を良好に保つために、摺動部に供給されるものである。

また、圧縮機ケーシング１０の外面の一部は、図３に示すように、防音材１４によって覆われている。尚、図３においては、圧縮機ケーシング１０のハッチングを省略している。防音材１４は、圧縮機１０１の運転音が外部に伝わるのを抑制するために設けられており、圧縮機ケーシング１０の外面の一部に密着するように設けられている。

防音材１４は、圧縮機ケーシング１０の側面を覆う側面カバー１４ａと、側面カバー１４ａを上側から覆うことにより圧縮機ケーシング１０の上壁部１２の上面も覆う上面カバー１４ｂとを有している。側面カバー１４ａは、圧縮機ケーシング１０の、筒状部１１、上壁部１２の側部及び底壁部１３の側部を覆う。側面カバー１４ａは、径方向内側（圧縮機ケーシング１０に近い側）に配置される吸音材としてのフェルトと、フェルトの径方向外側に配置されるゴムシートとから構成されている。上面カバー１４ｂは、ゴムシートから構成されている。尚、防音材１４には、圧縮機ケーシング１０を覆った状態において、吸入管１８、吐出管１９、及び返油管７０（後述する）を貫通させるための円形状の穴（図示せず）が形成されている。

（２−１−２）圧縮機構１５
圧縮機構１５は、低温低圧の冷媒を吸入し、低温低圧の冷媒を圧縮して高温高圧の冷媒とした後に吐出する。圧縮機構１５は、図２に示すように、シャフト１７の上端に連結されている。圧縮機構１５は、主として、固定スクロール２４と、可動スクロール２６とを有している。

（２−１−２−１）固定スクロール２４
固定スクロール２４は、円板形状の第１鏡板２４ａと、第１鏡板２４ａの下面に接続され第１鏡板２４ａの下面に対して直交する渦巻形状（インボリュート状）の第１ラップ２４ｂとを有している。固定スクロール２４には、吸入孔（図示せず）が形成されている。吸入孔は、吸入管１８の内部空間と、後述する圧縮室４０とを連通する孔である。また、第１鏡板２４ａの中央部には、吐出孔４１が形成されている。吐出孔４１は、圧縮室４０で圧縮された冷媒を吐出するための孔である。また、第１鏡板２４ａの上面には、吐出孔４１と連通する拡大凹部４２が形成されている。拡大凹部４２は、第１鏡板２４ａの上面に凹設された水平方向に広がる空間である。固定スクロール２４の上面には、この拡大凹部４２を塞ぐように蓋体４４がボルト４４ａにより締結固定されている。そして、拡大凹部４２に蓋体４４が覆い被せられることにより圧縮機構１５の運転音を消音させる膨張室からなるマフラー空間４５が形成されている。固定スクロール２４と蓋体４４とは、ガスケット（図示せず）を介して密着させることによりシールされている。また、固定スクロール２４には、マフラー空間４５と連通し、固定スクロール２４の下面に開口する第１連絡通路４６が形成されている。

（２−１−２−２）可動スクロール２６
可動スクロール２６は、第２鏡板２６ａと、第２鏡板２６ａの上面に接続され第２鏡板２６ａの上面に対して直交する渦巻形状（インボリュート状）の第２ラップ２６ｂとを有している。第２鏡板２６ａの下面中央部には、シャフト１７の上端部を軸支する軸受となる上端軸受２６ｃが形成されている。第２鏡板２６ａには、給油細孔６３が形成されている。給油細孔６３は、第２鏡板２６ａの上面外周部と、上端軸受２６ｃの内側の空間とを連通している。

以上のような構成を有する圧縮機構１５では、固定スクロール２４の第１ラップ２４ｂと可動スクロール２６の第２ラップ２６ｂとが噛み合うことにより、第１鏡板２４ａ、第１ラップ２４ｂ、第２鏡板２６ａ及び第２ラップ２６ｂによって囲まれる空間である圧縮室４０が形成されている。圧縮室４０では、可動スクロール２６の公転運動によって容積が減少されることにより、冷媒が圧縮される。

（２−１−３）ハウジング２３
ハウジング２３は、圧縮機構１５の下方に配置され、その外周面が圧縮機ケーシング１０の内壁に気密状に接合されている。圧縮機ケーシング１０の内部空間は、ハウジング２３によって、ハウジング２３よりも下方の高圧空間Ｓ１とハウジング２３よりも上方の低圧空間Ｓ２とに区画されている。ハウジング２３は、ボルト等で固定することによって固定スクロール２４を載置し、後述するオルダム継手３９を介して、固定スクロール２４と共に可動スクロール２６を挟持している。また、ハウジング２３の外周部には、軸方向に貫通する孔が形成されており、この孔が、第２連絡通路４８を形成している。第２連絡通路４８は、第１連絡通路４６及び高圧空間Ｓ１と連通している。

また、ハウジング２３には、ハウジング２３の上面中央部から下面中央部に向かって軸方向に延びるハウジング貫通孔３１が形成されている。ハウジング２３のハウジング貫通孔３１を形成する貫通孔形成面３１ｂには、上部軸受３３が密着して固定されている。尚、上述した上端軸受２６ｃは、ハウジング貫通孔３１に位置するように、且つ、上部軸受３３の上方に位置するように、形成されている。

（２−１−４）上部軸受３３
上部軸受３３は、内輪３３ａ、複数の転動体３３ｂ及び外輪３３ｃを有する転がり軸受であり、シャフト１７を回転自在に軸支する。

（２−１−５）オルダム継手３９
オルダム継手３９は、可動スクロール２６の自転運動を防止するための環状の部材である。オルダム継手３９は、ハウジング２３に形成されている長円形状のオルダム溝２６ｄに嵌め込まれている。

（２−１−６）駆動モータ１６
駆動モータ１６は、シャフト１７に連結されており、シャフト１７を介して圧縮機構１５を駆動するブラシレスＤＣモータである。駆動モータ１６は、ハウジング２３の下方に配置されている。駆動モータ１６は、主として、圧縮機ケーシング１０の筒状部１１の内壁に固定されるステータ５１と、このステータ５１の径方向内側に回転自在に配置されるロータ５２とを有している。ステータ５１の内周面とロータ５２の外周面との間には、僅かな間隙であるエアギャップが形成されている。

ステータ５１は、導線が巻き付けられているコイル部（図示せず）と、コイル部の上方及び下方に形成されているコイルエンド５３とを有している。また、ステータ５１の外周面には、ステータ５１の上端面から下端面に亘り、且つ、周方向に所定間隔をおいて、切欠形成されている複数のコアカット部（図示せず）が形成されている。このコアカット部は、筒状部１１とステータ５１との間に軸方向に延びるモータ冷却通路５５を形成する。

ロータ５２には、シャフト１７が嵌めこまれている。具体的には、シャフト１７は、上端部を除く部分の中心軸が、ロータ５２の回転中心を通るように、すなわち、中心軸線Ｏ−Ｏと一致するように、ロータ５２に嵌めこまれている。

（２−１−７）下部軸受６０
下部軸受６０は、駆動モータ１６の下方に配設され、シャフト１７の下部を軸支する軸受である。下部軸受６０は、その外周面が、圧縮機ケーシング１０の筒状部１１の内壁に気密状に接合されている。

（２−１−８）油分離板６５
油分離板６５は、平板状の部材であり、下降する冷媒から潤滑油を分離する部材である。油分離板６５は、下部軸受６０の上端面に固定されている。

（２−１−９）シャフト１７
シャフト１７は、その上端部の軸心が、上端部を除く部分の軸心に対して、わずかに偏心している形状を有している。シャフト１７は、上端部を除く部分の軸心が、中心軸線Ｏ−Ｏ上に位置する。また、シャフト１７は、その上部が、上部軸受３３に連結されている。また、シャフト１７は、上部軸受３３の下方且つ駆動モータ１６の上方に位置する外周面において、バランスウェイト５６が密着して固定されている。

シャフト１７は、上から視て反時計回りに軸回転運動し、その外周面が、上端軸受２６ｃ、上部軸受３３、及び、下部軸受６０と摺動する。シャフト１７は、その上端部が上端軸受２６ｃの内側の空間に嵌入することで可動スクロール２６と接続されている。

このように、シャフト１７に、圧縮機構１５（具体的には、可動スクロール２６）と、駆動モータ１６（具体的には、ロータ５２）とが連結されていることによって、駆動モータ１６に電流が流されると、まず、ロータ５２が回転し、この回転駆動力がシャフト１７に伝達されて、シャフト１７が回転する。そして、シャフト１７が回転することにより、シャフト１７に連結される可動スクロール２６（圧縮機構１５）にロータ５２（駆動モータ１６）の回転駆動力が伝達されて、可動スクロール２６が駆動するようになっている。

また、シャフト１７は、内部に、軸方向に延びる給油孔６１が形成される中空形状を有している。給油孔６１は、油室８３に連通している。油室８３は、シャフト１７の上端面と第２鏡板２６ａの下面とによって形成される空間である。油室８３は、第２鏡板２６ａの給油細孔６３を介して、固定スクロール２４と可動スクロール２６との摺動部分（本実施形態では、適宜、圧縮機構１５の摺動部分という）に連通している。また、油室８３は、圧縮室４０を介して低圧空間Ｓ２に連通する。また、給油孔６１は、シャフト１７の下端が油貯留部Ｐに貯留された潤滑油に浸かっており、油貯留部Ｐにも連通している。

また、シャフト１７には、軸方向に延びる給油孔６１から分岐する第１給油横孔６１ａ及び第２給油横孔６１ｂが形成されている。第１給油横孔６１ａ及び第２給油横孔６１ｂは、給油孔６１に対して直交して形成されている。第１給油横孔６１ａは、上端軸受２６ｃとシャフト１７の外周面との摺動部分に潤滑油が供給されるように形成されている。第２給油横孔６１ｂは、下部軸受６０とシャフト１７の外周面との摺動部分に潤滑油が供給されるように形成されている。

（２−１−１０）ガスガイド５８
ガスガイド５８は、第２連絡通路４８を流れる圧縮冷媒を高圧空間Ｓ１に導くための部材である。ガスガイド５８は、圧縮機ケーシング１０の筒状部１１に固定されており、筒状部１１の内周面と共に、冷媒を高圧空間Ｓ１に導くための空間を形成する。

（２−２）動作
以下、圧縮機１０１内における冷媒の流れについて説明する。

まず、駆動モータ１６が駆動されることによって、ロータ５２が回転する。これにより、ロータ５２に固定されているシャフト１７が、軸回転運動を行う。シャフト１７の回転駆動力は、上端軸受２６ｃを介して可動スクロール２６に伝達される。尚、シャフト１７の上端部の軸心は、中心軸線Ｏ−Ｏに対して偏心し、且つ、可動スクロール２６は、オルダム継手３９によって自転が防止される。これにより、可動スクロール２６は公転運動を行う。

圧縮前の低温低圧の冷媒は、吸入管１８から吸入孔を経由して、圧縮機構１５の圧縮室４０に吸入される。可動スクロール２６の公転運動により、圧縮室４０は固定スクロール２４の外周部から中心部へ向かって移動しながら、その容積が徐々に減少される。その結果、圧縮室４０内の冷媒は圧縮されて圧縮冷媒となる。圧縮冷媒は、吐出孔４１からマフラー空間４５へ吐出された後、第１連絡通路４６及び第２連絡通路４８を経由して、高圧空間Ｓ１（具体的には、圧縮機構１５と駆動モータ１６との軸方向における間の空間）へ排出される。尚、圧縮冷媒の一部は、ガスガイド５８と圧縮機ケーシング１０の筒状部１１との間の空間を下方に向かって流れる。そして、この圧縮冷媒は、モータ冷却通路５５を通ってさらに下降し、駆動モータ１６の下方の空間に到達する。その後、この圧縮冷媒は、流れの向きを反転させて、モータ冷却通路５５やエアギャップを上昇し、圧縮機構１５と駆動モータ１６との軸方向における間の空間に再度流入する。そして、最終的に、圧縮冷媒は、吐出管１９から圧縮機ケーシング１０の外部に吐出される。

（３）潤滑油の冷却構造
従来、空気調和装置では、摺動部の潤滑性を高めるために、潤滑油が用いられている。この潤滑油は、圧縮機の底部に形成される油貯留部に溜められており、摺動部に供給されている。このように、圧縮機では、潤滑油が用いられているため、圧縮機構において圧縮された冷媒には、潤滑油が含まれている。しかし、潤滑油を含む冷媒が圧縮機の外部へ吐出される油上がりが生じると、圧縮機の摺動部の潤滑不良が起こることが懸念される。

そこで、従来の圧縮機では、例えば、特許文献１（特開２０１１−１４９３１５号公報）に開示の圧縮機のように、摺動部に給油された潤滑油を、油貯留部に戻すための、油通路（油戻し通路、副油戻し通路、及び、油流路）が形成されている。

特許文献１に開示の圧縮機では、圧縮機構で圧縮された冷媒と共に、その冷媒に含まれる潤滑油の温度が高くなることが想定される。特に、本実施形態のような新冷媒であるＲ３２冷媒を空気調和装置に用いた場合、圧縮機構で圧縮された冷媒の温度が従来の冷媒（例えば、Ｒ４１０Ａ冷媒）を用いた場合よりもさらに高くなってしまい、潤滑油の温度も従来の冷媒（例えば、Ｒ４１０Ａ冷媒）を用いた場合よりもさらに高くなってしまう。そして、特許文献１に開示の圧縮機では、温度上昇した潤滑油が、油通路を介して油貯留部に戻されている。このため、油貯留部における潤滑油が、温度上昇により、劣化したり、粘度が低下したりする問題が生じることが懸念される。特に、本実施形態のようにＲ３２冷媒を用いた場合は、この傾向が顕著になると考えられる。また、劣化や粘度低下が生じた潤滑油が摺動部に供給されると、摺動部の信頼性が低下することが懸念される。

そこで、本実施形態の圧縮機１０１では、潤滑油を冷却できる構造を有している。具体的には、圧縮機１０１は、上述した構成要素以外にも、さらに、返油管７０（図２や図３を参照）を有している。以下、返油管７０について説明する。

（３−１）返油管７０
返油管７０は、簡単にいうと、一部が、圧縮機ケーシング１０の外部であって防音材１４よりも外側に位置するように構成される配管である。

返油管７０は、図２や図３に示すように、径方向視においてコの字形状を有し、主として、圧縮機ケーシング１０の上部（具体的には、筒状部１１の上部）を貫通し水平方向に延びる上部水平部７１と、圧縮機ケーシング１０の下部（具体的には、底壁部１３の側部）を貫通し水平方向に延びる下部水平部７２と、上部水平部７１及び下部水平部７２の径方向外端同士を連結し軸方向に延びる連結部７３とを有している。連結部７３は、圧縮機ケーシング１０及び防音材１４に接触していない。尚、圧縮機ケーシング１０の上部（具体的には、筒状部１１の上部）には、返油管７０の上部水平部７１を水平方向に貫通させるための円形状の返油管貫通穴１１ａが形成されている。また、圧縮機ケーシング１０の底壁部１３には、返油管７０の下部水平部７２を水平方向に貫通させるための円形状の返油管貫通穴１３ａが形成されている。

また、返油管７０は、一端（上部水平部７１の径方向内端）がハウジング２３のハウジング貫通孔３１に開口するように、一端部（上部水平部７１の径方向内端部）が、ハウジング２３の外周面から内周面に向かって貫通している。また、返油管７０は、他端（下部水平部７２の径方向内端）が油貯留部Ｐに位置するように構成されている。すなわち、返油管７０は、その内部ＩＮが油貯留部Ｐに連通するように構成されている。

このように、返油管７０は、その内部ＩＮを通じて、ハウジング２３のハウジング貫通孔３１と油貯留部Ｐとを連通させる機能を有している。よって、上端軸受２６ｃとシャフト１７の摺動部分を潤滑した潤滑油の一部は、返油管７０の内部ＩＮへと排出され、油貯留部Ｐへと戻されるようになっている。すなわち、返油管７０は、摺動部に供給された潤滑油の一部を油貯留部Ｐへと戻すことができている。尚、本実施形態での摺動部とは、圧縮機構１５の摺動部分、上部軸受３３とシャフト１７との摺動部分、上端軸受２６ｃとシャフト１７の摺動部分、及び、下部軸受６０とシャフト１７の摺動部分を含む部分である。そして、摺動部に供給された潤滑油の一部とは、上述したように、上端軸受２６ｃとシャフト１７との摺動部分に供給された潤滑油のことである。

ここで、上部水平部７１のうち圧縮機ケーシング１０及び防音材１４よりも外側に位置する部分と、連結部７３と、下部水平部７２のうち圧縮機ケーシング１０及び防音材１４よりも外側に位置する部分と、を、潤滑油を冷却するための「油冷却部７４」という。すなわち、この油冷却部７４は、返油管７０のうち圧縮機ケーシング１０の外部であって防音材１４よりも外側に位置する部分であり、返油管７０の外部の空気を冷却源として内部ＩＮを通る潤滑油を冷却する機能を有している。また、油冷却部７４は、返油管７０の８０％以上を占めている。

また、返油管７０は、図４に示すように、油冷却部７４が、ファン１０５によって生成される空気流Ａ中に位置するように、配置されている。尚、本実施形態の室外ユニット２では、本体ケーシング２０内の全ての部分において、ファン１０５によって生成される空気流Ａが通るようになっている。よって、図４では、返油管７０は、圧縮機ケーシング１０から背面側に突出するように配置されているが、返油管７０は、どの方向に突出するように構成されていてもよい。

以上のように、本実施形態では、返油管７０の一部（油冷却部７４）を、圧縮機ケーシング１０の外部であって防音材１４よりも外側に位置するようにしており、しかも、その一部（油冷却部７４）が返油管７０の大半を占めていることによって、返油管７０の内部ＩＮを流れる潤滑油を、油冷却部７４において、圧縮機ケーシング１０の外部の空気を冷却源として冷却することができている。また、ファン１０５によって生成される空気流Ａ中に油冷却部７４が位置するように返油管７０を構成することによって、返油管７０の内部ＩＮを流れる潤滑油の、油冷却部７４における冷却効果をより高めることができている。

以下、このような返油管７０を有する圧縮機１０１内の潤滑油の流れについて説明する。

（３−２）潤滑油の流れ
まず、駆動モータ１６が駆動されることによって、ロータ５２が回転する。これにより、ロータ５２に固定されているシャフト１７が、軸回転運動を行う。シャフト１７の軸回転によって圧縮機構１５が駆動し、高圧空間Ｓ１に圧縮冷媒が吐出されると、高圧空間Ｓ１の圧力が上昇する。ここで、シャフト１７に形成される給油孔６１は、油室８３及び給油細孔６３を介して低圧空間Ｓ２に連通している。これにより、給油孔６１の上端部分と下端部分との間において、圧力差が発生する。その結果、給油孔６１自体が差圧ポンプとして作用し、油貯留部Ｐに貯留される潤滑油が給油孔６１に吸引されて給油孔６１を上昇する。

給油孔６１を上昇して油室８３まで達した潤滑油は、給油細孔６３を経由して、圧縮機構１５の摺動部分に供給される。圧縮機構１５の摺動部分を潤滑した潤滑油は、低圧空間Ｓ２及び圧縮室４０に漏れ込む。このとき、元来高温高圧である潤滑油は、低圧空間Ｓ２及び圧縮室４０に存在する圧縮前の冷媒を過熱する。また、潤滑油は、油滴の状態で圧縮冷媒に含有される。圧縮冷媒に含有される潤滑油は、圧縮冷媒と同じ経路を通って、圧縮室４０から高圧空間Ｓ１へ吐出される。その後、潤滑油は、圧縮冷媒と共にモータ冷却通路５５を下降した後に、一部が油分離板６５に衝突する。このとき、油分離板６５に付着した潤滑油は、高圧空間Ｓ１を落下して油貯留部Ｐに貯留される。

一方、油貯留部Ｐから吸引されて給油孔６１を上昇する潤滑油の多くは、第１給油横孔６１ａ及び第２給油横孔６１ｂに分流される。第１給油横孔６１ａに分流される潤滑油及び油室８３の潤滑油の一部は、シャフト１７の上端部と上端軸受２６ｃとの摺動部分を潤滑した後、一部が返油管７０の内部ＩＮに排出され、残りが、シャフト１７の上部と上部軸受３３との摺動部分に供給される。そして、シャフト１７の上部と上部軸受３３との摺動部分に供給された潤滑油は、そのまま、油貯留部Ｐに戻される。他方、返油管７０の内部ＩＮに排出された潤滑油は、返油管７０を介して油貯留部Ｐへ戻される。このとき、返油管７０の内部ＩＮを流れる潤滑油は、油冷却部７４において、外部の空気によって冷却されることになる。第２給油横孔６１ｂに分流される潤滑油は、シャフト１７の下部と下部軸受６０との摺動部分を潤滑して高圧空間Ｓ１に漏れ出した後、高圧空間Ｓ１を油貯留部Ｐまで落下する。

以上のように、油貯留部Ｐに貯留された潤滑油が摺動部に供給されて再度油貯留部Ｐへと戻るサイクルが繰り返されている。

（４）特徴
（４−１）
本実施形態では、圧縮機１０１の各摺動部に供給される潤滑油の一部を、油冷却部７４を含んでいる返油管７０によって、油貯留部Ｐへと戻している。そして、本実施形態では、圧縮機ケーシング１０の外部であって防音材１４よりも外側に位置する油冷却部７４は、返油管７０の大半（８０％以上）を占めている。

このように、本実施形態では、返油管７０の内部ＩＮを流れる潤滑油を、油冷却部７４において、冷却することができる。具体的には、摺動部（圧縮機構１５の摺動部分、上部軸受３３とシャフト１７との摺動部分、上端軸受２６ｃとシャフト１７との摺動部分、及び、下部軸受６０とシャフト１７との摺動部分）に供給された潤滑油のうち、上端軸受２６ｃとシャフト１７との摺動部分に供給された潤滑油を、返油管７０の油冷却部７４において冷却することができている。そして、摺動部に供給された潤滑油は油貯留部Ｐに戻ることになるが、本実施形態では、摺動部に供給された潤滑油の一部を返油管７０において冷却することができるので、油貯留部Ｐに貯留される潤滑油の全体としての温度上昇を抑制できる。これにより、潤滑油の劣化や粘度低下を抑制できる。従って、圧縮機１０１の摺動部の信頼性の低下を抑制できる。

（４−２）
本実施形態では、返油管７０は、油冷却部７４が、ファン１０５によって生成される空気流Ａ中に位置するように、配置されている。

これにより、返油管７０の内部ＩＮを流れる潤滑油の油冷却部７４における冷却効果をより高めることができる。

（４−３）
本実施形態では、返油管７０の一方の端部が返油管貫通穴１１ａを介して圧縮機ケーシング１０の上部（具体的には、筒状部１１の上部）を外側から内側に向かって貫通することにより、返油管７０の一端が圧縮機ケーシング１０の内部空間に位置している。具体的には、返油管７０の一端（上部水平部７１の径方向内端）は、返油管７０の内部ＩＮとハウジング２３のハウジング貫通孔３１とを連通するようにハウジング２３に貫通されている。また、返油管７０の他方の端部が返油管貫通穴１３ａを介して圧縮機ケーシング１０の下部（具体的には、底壁部１３の側部）を外部から内側に向かって貫通することにより、返油管７０の他端が圧縮機ケーシング１０の内部空間に位置している。具体的には、返油管７０の他端は、油貯留部Ｐに位置している。

このように、返油管７０が、ハウジング貫通孔３１と油貯留部Ｐとを連通させる構成を有することにより、上端軸受２６ｃとシャフト１７との摺動部分を潤滑した後の潤滑油を返油管７０の内部ＩＮへと導くことができる。そして、返油管７０の内部ＩＮへ導いた潤滑油を、油冷却部７４において冷却した後に、油貯留部Ｐへと戻すことができる。つまり、本実施形態では、ハウジング貫通孔３１のように潤滑油が一時的に多く溜まるような箇所と返油管７０の内部ＩＮとを連通させていることにより、摺動部を潤滑した潤滑油を、冷却させた後に油貯留部Ｐへと戻すことができている。よって、油貯留部Ｐに貯留される潤滑油の全体としての温度上昇を抑制でき、潤滑油の劣化や粘度低下を抑制できる。従って、圧縮機１０１の摺動部の信頼性の低下を抑制できる。

（５）変形例
（５−１）変形例Ａ
上記実施形態では、室外ユニット２は、上吹出型のユニットであると説明したが、その他のタイプのユニットであってもよい。例えば、室外ユニット２は、本体ケーシングの内部が仕切板によってファン室と機械室とに分割される、いわゆるトランク型のユニットであってもよい。この場合、圧縮機は、機械室に配置され、ファンは、ファン室に配置されることになる。よって、返油管を、油冷却部がファン室におけるファンによって生成される空気流中に位置するように構成できるように、本体ケーシングや仕切板を、ファン室と機械室とを連通させるような構成にすることが好ましい。

（５−２）変形例Ｂ
上記実施形態では、圧縮機１０１として、固定スクロール２４と可動スクロール２６とを含み圧縮機構１５を有するスクロール圧縮機を挙げて説明したが、スクロール圧縮機に限られるものではない。

具体的には、本発明は、潤滑油を用いて各摺動部分を潤滑する圧縮機、例えば、ロータリー式の圧縮機やスクリュー式の圧縮機、を備える冷凍装置の室外ユニットに適用できる。

さらに、上記実施形態では、圧縮機１０１として、高低圧ドーム型のスクロール圧縮機を例に挙げて説明したが、これに限られるものではない。

具体的には、本発明は、上部軸受の上方及び下方共に高圧状態となる高圧ドーム型の圧縮機であっても適用できるし、上部軸受の上方が高圧よりも低い圧力であって低圧よりも高い中間圧の状態となり、上部軸受の下方が高圧の状態となる圧縮機であっても適用できる。さらに、本発明は、低圧ドーム型の圧縮機にも適用できる。

（５−３）変形例Ｃ
上記実施形態では、冷凍装置として、冷房運転が可能な空気調和装置１を例に挙げて説明したがこれに限られるものではない。例えば、冷房運転と暖房運転とを切換可能な空気調和装置であってもよいし、ヒートポンプ式の給湯装置であってもよい。

（５−４）変形例Ｄ
上記実施形態では、返油管７０の一端（下部水平部７２の径方向内端）は、油貯留部Ｐに位置すると説明したが、返油管７０は、内部ＩＮを流れる潤滑油を油貯留部Ｐへと戻すことができる構成であればいいので、下部水平部７２の径方向内端が、軸方向視において、圧縮機ケーシング１０の内面位置と同じになるように構成されていてもよい。つまり、下部水平部７２は、油貯留部Ｐに位置せずに、油貯留部Ｐに連通するように構成されていてもよい。

（５−５）変形例Ｅ
上記実施形態では、上端軸受２６ｃとシャフト１７との摺動部分に供給された潤滑油を、返油管７０を用いて油貯留部Ｐに戻すと説明したが、これに限られるものではない。例えば、返油管７０の一端（上部水平部７１の径方向内端）が、上部軸受３３の下方（より具体的には、上部軸受３３の下方であって駆動モータ１６よりも上方部分）に位置するように返油管７０を配置してもよい。この場合、上端軸受２６ｃとシャフト１７との摺動部分を潤滑して下方へと流れさらに上部軸受３３とシャフト１７との摺動部分を潤滑した潤滑油の一部を、返油管７０の内部ＩＮへと流入させることができる。よって、上記実施形態よりも多くの潤滑油を冷却することができる。

本発明は、潤滑油を用いて各摺動部を潤滑する圧縮機、を備える冷凍装置の室外ユニットに適用できる。

１ 空気調和装置（冷凍装置）
２ 室外ユニット
１０ 圧縮機ケーシング
１４ 防音材
１５ 圧縮機構
２０ 本体ケーシング
７０ 返油管
７４ 油冷却部
１０１ 圧縮機
１０２ 熱源側熱交換器（熱交換器）
１０５ ファン
Ａ 空気流
Ｐ 油貯留部

特開２０１１−１４９３１５号公報

Claims (3)

1. 本体ケーシングと、
   冷媒を圧縮する圧縮機構（１５）と、前記圧縮機構を収容し底部に前記圧縮機構の摺動部分を含む摺動部に供給される潤滑油を貯留するための油貯留部（Ｐ）が形成されている圧縮機ケーシング（１０）と、を有し、前記本体ケーシング内に配置される圧縮機（１０１）と、
   を備え、
   前記圧縮機は、前記摺動部に供給された潤滑油の一部を前記油貯留部へと戻す返油管（７０）と、前記圧縮機ケーシングの外面を覆う防音材（１４）と、をさらに有し、
   前記返油管は、前記圧縮機ケーシングの外部であって前記防音材よりも外側に位置している油冷却部（７４）、を含んでいる、
   冷凍装置（１）の室外ユニット（２）。
2. 前記本体ケーシング内に配置され、前記圧縮機から吐出された冷媒を冷却する熱交換器（１０２）と、
   前記本体ケーシング内に配置され、前記熱交換器を通過する空気流を生成するファン（１０５）と、
   をさらに備え、
   前記油冷却部は、前記空気流（Ａ）中に位置している、
   請求項１に記載の冷凍装置の室外ユニット。
3. 前記返油管は、一方の端部が、前記圧縮機ケーシングの上部を貫通するように、且つ、他方の端部が、前記油貯留部に連通するように、配置されている、
   請求項１又は２に記載の冷凍装置の室外ユニット。

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