JP2016180366A - 密閉形スクロール圧縮機及び冷凍空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化を抑制しつつ圧縮機外部への油流出防止効果を向上する。
【解決手段】スクロール圧縮機は、スクロール圧縮要素の旋回スクロール３を駆動する電動機と、密閉容器１と、この密閉容器を貫通し固定スクロール２の吸入ポートに接続される吸入パイプ１２と、密閉容器を貫通し固定スクロールの吐出ポート２ｂから吐出された吐出ガスを密閉容器外に導く吐出パイプ１５と、密閉容器の底部の油溜りを備える。また、前記吐出ポートから作動流体が吐出される吐出ポート出口空間１ａと、作動流体が吐出パイプへ流入する吐出パイプ入口空間１ｃとを分離すると共に、前記出口空間と前記入口空間を包囲するように設けられた油分離部材１４と、この油分離部材に形成され吸入パイプが貫通する吸入パイプ貫通孔１４ａｂと、前記出口空間の吐出ガスを固定スクロールの外周方向に導き、この吐出ガスを前記入口空間に導くための流通路１４ａａ，１４ｂａを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気調和機や冷凍機等に使用される密閉形スクロール圧縮機及び冷凍空調装置に関するものである。

密閉形スクロール圧縮機におけるスクロール圧縮要素（圧縮機構部）は、端板（鏡板）面に直立する渦巻き状のスクロールラップを有する固定スクロールと旋回スクロールをその主要構成部品として構成されている。そして、このスクロール圧縮要素は、旋回スクロールが固定スクロールに対して相対的に自転せずに略一定半径の公転運動をすることにより、両者のスクロールラップ間に形成された作動室の容積を縮小し、作動流体（冷媒など）の圧縮作用を成すものである。

密閉形スクロール圧縮機（以下、単に圧縮機ともいう）は、密閉容器内に、前記スクロール圧縮要素と、これを駆動する電動機及び駆動軸とを備えており、密閉容器内の圧力は圧縮機の吐出圧力（高圧）になっている。前記圧縮要素における各摺動部の潤滑と、前記電動機の冷却を行うために、前記作動流体は、少量の潤滑油が混入された状態で前記圧縮要素に吸入され、圧縮されて吐出される。圧縮機の信頼性を確保し、冷凍空調システムの性能向上を図るために、圧縮機から吐出される作動流体中の潤滑油の割合（オイルレート）をできるだけ低く抑えることが望まれている。

近年、冷凍空調装置の小型化やコスト低減を図るために、圧縮機は小型・高速化される傾向にあるが、これを実現する上でも圧縮機のオイルレート低減は重要な基幹技術である。また、近年、地球温暖化防止の観点から、冷凍空調装置の冷媒として、従来のＲ４１０Ａ冷媒に代わって、温暖化係数の小さいＲ３２冷媒が注目されてきている。

特開２００７−３１５３６６号公報（特許文献１）に記載されている従来の圧縮機（密閉形スクロール圧縮機）のものでは、吐出室と吐出管の間に遠心式の油分離部材を配置し、該油分離部材は、底部と底部から上方に伸びる側部、冷媒入口部、油貯留部及び油出口部を設けて構成され、この油分離部材を通過した冷媒が吐出管の入口に導かれるように構成している。

特開２００７−３１５３６６号公報

上記特許文献１のものには、ハウジング（密閉容器）と、このハウジングに収容された電動機部と、該電動機部により駆動されて冷媒を圧縮し、この圧縮した冷媒をハウジング内に吐出する圧縮機構部と、前記ハウジング内に吐出された冷媒を該ハウジングの外部に導く吐出配管とを備える圧縮機において、前記ハウジング内に吐出された冷媒に含まれる潤滑油を分離する油分離手段を備え、前記吐出配管の入口には、油分離手段を通過した冷媒が導かれるように構成したものが記載されている。

この特許文献１のものでは、前記油分離手段が、一般的な遠心式の油分離部材と同様の基本構造を採っているため、前記油分離手段内での吐出ガスと分離油の混合を防ぐためには、油分離部材の寸法（中空体部の径と高さ寸法）の大型化は避けられず、前記油分離手段の大型化に伴い前記ハウジングも大型化するため、圧縮機のコストが上昇するという課題がある。また、前記油分離手段で分離した潤滑油を、前記ハウジングの底部の潤滑油貯留部（貯油室）まで速やかに回収するための配慮も為されておらず、圧縮機から吐出される作動流体中の潤滑油の割合（オイルレート）を低く抑えること、即ち十分な油流出防止効果を得ることができない課題もある。

本発明の目的は、大型化を抑制しつつ圧縮機外部への油流出防止効果を向上することのできる密閉形スクロール圧縮機及びこれを用いた冷凍空調装置を得ることにある。

上記目的を達成するために、本発明は、固定スクロールと旋回スクロールを備えるスクロール圧縮要素と、このスクロール圧縮要素の旋回スクロールを駆動する電動機と、前記スクロール圧縮要素及び前記電動機を収容する密閉容器と、前記密閉容器を貫通し前記固定スクロールの吸入ポートに接続される吸入パイプと、前記密閉容器を貫通し前記固定スクロールの吐出ポートから吐出された吐出ガスを密閉容器外に導く吐出パイプと、前記密閉容器の底部に設けられた油溜りを備えている密閉形スクロール圧縮機であって、前記固定スクロールの吐出ポートから作動流体が吐出される吐出ポート出口空間と、作動流体が前記吐出パイプへ流入する吐出パイプ入口空間とを分離すると共に、前記出口空間と前記入口空間を包囲するように設けられた油分離部材と、前記油分離部材に形成され前記吸入パイプが貫通する吸入パイプ貫通孔と、前記出口空間の吐出ガスを固定スクロールの外周方向に導き、この外周方向に導かれた吐出ガスを前記吐出パイプの入口空間に導くための流通路を備えることを特徴とする。

本発明によれば、大型化を抑制しつつ圧縮機外部への油流出防止効果を向上することのできる密閉形スクロール圧縮機及びこれを用いた冷凍空調装置を得ることができる効果がある。

本発明の密閉形スクロール圧縮機の実施例１を示す縦断面図である。 図１に示す密閉形スクロール圧縮機の要部拡大断面図である。 図２のIII−III線矢視断面図である。 図２に示す旋回翼部材部分の要部拡大図である。 図４のＶ−Ｖ線矢視図である。 本発明の密閉形スクロール圧縮機の実施例２を示す要部拡大断面図で、図２に相当する図である。 図６のVII−VII線矢視断面図である。 本発明の密閉形スクロール圧縮機の実施例３を示す要部拡大断面図で、図２に相当する図である。 図８のIX−IX線矢視断面図である。 本発明の密閉形スクロール圧縮機の実施例４を示す要部拡大断面図で、図２に相当する図である。 図１０のXI−XI線矢視断面図である。 図１１のＡ−Ａ線矢視図である。 図１２に示す油分離部材の斜視図である。 本発明の密閉形スクロール圧縮機を備えた冷凍空調装置の冷凍サイクル構成図である。

以下、本発明の密閉形スクロール圧縮機及び冷凍空調装置の具体的実施例を、図面を用いて詳細に説明する。各図において同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。

本発明のスクロール圧縮機の実施例１を図１〜図５を用いて説明する。図１は本発明の密閉形スクロール圧縮機の実施例１を示す縦断面図、図２は図１に示す密閉形スクロール圧縮機の要部拡大断面図、図３は図２のIII−III線矢視断面図、図４は図２に示す旋回翼部材部分の要部拡大図、図５は図４のＶ−Ｖ線矢視図である。

図１により密閉形スクロール圧縮機３０の構成を説明する。図１において、１は密閉容器で、その内部には、スクロール圧縮要素を構成する主要部品である固定スクロール２と旋回スクロール３を収納している。前記密閉容器１内は吐出ガスが導入される高圧の雰囲気で、前記旋回スクロール３の背面部には高圧と低圧の中間の圧力に保たれる背圧室１９が区画されている。前記スクロール圧縮要素を構成している前記固定スクロール２と旋回スクロール３は、渦巻き形状のスクロールラップとこのラップが直立する端板（鏡板）から構成されている。

前記固定スクロール２には、スクロールラップ外周部に吸入ポート２ａが、スクロールラップの中心部には吐出ポート２ｂが設けられている。前記旋回スクロール３のスクロールラップと反対側の面（背面）の中心部には旋回軸受３ａが設けられている。前記旋回軸受３ａは前記旋回スクロール３の背面中央に形成された旋回ボス部内に収容されている。

４はクランク軸で、このクランク軸４の上端側には偏心部４ａが設けられ、この偏心部４ａは前記旋回スクロール３の旋回軸受３ａに挿入されている。従って、前記クランク軸４を回転させることにより、前記偏心部４ａを介して旋回スクロール３を駆動（旋回運動）させることができる。４ｂは前記クランク軸４内部を軸方向に貫通して形成された給油穴である。

５は前記クランク軸４を軸支し、前記旋回スクロール３背面との間で前記背圧室１９を形成するフレーム、５ａは前記フレーム５の中心に設けられ前記クランク軸４を軸支する主軸受、５ｂは前記主軸受５ａ及び前記旋回軸受３ａの摺動部の潤滑を終えた油を回収し密閉容器１底部に設けられた油溜り１７に導く油戻し通路である。

６は前記旋回スクロール３の自転運動を防止するオルダムリング、７は密閉容器１内のモータ室２０に収納され、ステータとロータからなる電動機で、この電動機７は前記クランク軸４を回転駆動する。８は前記クランク軸４の偏心部４ａと反対側の軸端を軸支する副軸受で、この副軸受８は副軸受フレーム９に固定されている。

１０は前記クランク軸４の下端部に装着された給油ポンプで、クランク軸４の回転によるポンプ作用により前記給油穴４ｂを通して、前記旋回軸受３ａ、前記主軸受５ａ及び前記副軸受８の各軸受摺動部に潤滑油を供給する。また、前記旋回軸受３ａなどを潤滑した油の一部は、背圧シール機構１６を介して前記背圧室１９に流入し、前記オルダムリング６の摺動部などを潤滑後、前記固定スクロール２と旋回スクロール３との噛み合い部等を潤滑して、圧縮ガスと共に前記吐出ポート２ｂから吐出される。

１１はフレーム５に形成されている前記油戻し通路５ｂに接続されて装着された油戻しパイプで、前記主軸受５ａや旋回軸受３ａの摺動部の潤滑を終え、前記油戻し通路５ｂから流出する油を密閉容器１底部の前記油溜り１７に戻すためのものである。

１２は、密閉容器１の外部から冷凍サイクルを循環する作動流体（冷媒）を圧縮機に吸入するための吸入パイプで、この吸入パイプ１２は前記密閉容器１を貫通して固定スクロール２の前記吸入ポート２ａに接続されている。

１３は固定スクロール２の前記吐出ポート２ｂ内に装着された旋回翼部材（第１の油分離手段）であり、この旋回翼部材１３は、前記吐出ポート２ｂから吐出される吐出ガスと油に旋回運動をさせ、遠心力の差で吐出ガスと油を分離するためのものである。１４は前記固定スクロール２の上部に配設された油分離部材（第２の油分離手段）である。この油分離部材１４の詳細については後述する。

１５は前記密閉容器１を貫通し前記固定スクロー２ルの吐出ポート２ｂから吐出された吐出ガスを密閉容器１外部の冷凍サイクルに吐出する吐出パイプである。なお、前記背圧シール機構１６は、前記背圧室１９と密閉容器１内の高圧室とを、旋回スクロール３の旋回軸受３ａを設けている旋回ボス部下端と前記フレーム５との間をシールするように設けられている。

上述した密閉形スクロール圧縮機３０のガスの圧縮動作を説明する。
電動機７に通電することによりクランク軸４が回転し、クランク軸４の偏心部４ａにより、旋回スクロール３中心は一定半径の公転運動をして、固定スクロール２と旋回スクロール３の両ラップ間に形成される作動室が、その容積を縮小して作動流体の圧縮作用が行われる。

作動流体は、密閉容器１外部の冷凍サイクルから、吸入パイプ１２を通って作動室に流入する。作動室で圧縮された作動流体（圧縮ガス）は、固定スクロール２の中心部の吐出ポート２ｂから密閉容器１内に吐出される。

次に、前述した各軸受摺動部及びスクロール圧縮要素における摺動部の潤滑について説明する。
密閉容器１底部の油溜り１７に貯留された潤滑油は、クランク軸４の回転により、軸下端に装着された給油ポンプ１０によって吸い上げられ、前記クランク軸４内部に形成されている給油孔４ｂを通して、副軸受８、主軸受５ａ、旋回軸受３ａの各軸受摺動部に供給される。

前記密閉容器１下部の前記副軸受８に供給された潤滑油は、即座に前記油溜り１７に回収される。前記主軸受５ａ及び前記旋回軸受３ａに供給された潤滑油は、各々の軸受摺動部を潤滑した後、フレーム５に形成した油戻し流路５ｂで合流し、油戻しパイプ１１を通して、密閉容器１底部の前記油溜り１７に速やかに回収される。

スクロール圧縮要素における摺動部の潤滑は、旋回スクロール３の旋回ボス部下端面に凹設された給油ポケット（図示せず）により、背圧室１９内に油が定量供給され、前記旋回スクロール３の自転防止機構であるオルダムリング６の摺動部の潤滑を行う。前記背圧室１９に供給された油は、背圧室１９内の圧力を調整する背圧制御弁（図示せず）を通して前記作動室内に流入し、該作動室のシールや潤滑に供され、作動流体（圧縮ガス）と共に吐出ポート２ｂから吐出される。

密閉形スクロール圧縮機３０の性能や信頼性を確保し、システムの性能向上を図るためには、圧縮機から吐出される作動流体中の潤滑油の割合（オイルレート）をできるだけ低く抑える必要がある。このため前記吐出ポート２ｂから流出する作動流体（吐出ガス）中の潤滑油を効果的に分離し、速やかに密閉容器１底部の前記油溜り１７に回収する必要がある。

このための、本実施例における油分離手段とその油分離作用について、図２〜図５を用いて説明する。
図２における白抜きの矢印は吐出ガスの流れを、塗りつぶした矢印は潤滑油の流れを示している。

固定スクロール２の上部に配設された油分離部材１４は、固定スクロール２の吐出ポート２ｂから作動流体が吐出される吐出ポート出口空間１ａと、作動流体が前記吐出パイプ１５へ流入する吐出パイプ入口空間１ｃとを分離すると共に、前記吐出ポート出口空間１ａと前記吐出パイプ入口空間１ｃを包囲するように設けられている。即ち、前記油分離部材１４は、本実施例では、油分離カバー１４ａと油分離カバー１４ｂから構成されている。

前記油分離カバー１４ａは、前記吐出ポート出口空間１ａを包囲するように設けられ、前記吐出ポート２ｂから前記吐出ポート出口空間１ａに流出した吐出ガスを衝突させた後、この出口空間１ａの吐出ガスを固定スクロールの外周方向、即ち固定スクロール２外周部の油戻し空間１ｂまで吐出ガスを案内する第１の流通路１４ａａを形成している。

前記油分離カバー１４ｂは、前記吐出パイプ入口空間１ｃを包囲するように設けられ、固定スクロールの外周方向、即ち前記油戻し空間１ｂに導かれた吐出ガスを、前記吐出パイプ入口空間１ｃ側へ流すための第２の流通路１４ｂａが形成されている。

前記油戻し空間１ｂの下方には、固定スクロール２及びフレーム５の外周を一部切り欠いて形成された油戻し通路１ｄが形成されており、吐出ガスから分離された潤滑油が速やかに、モータ室２０を経て密閉容器１底部の油溜り１７に回収されるように構成されている。前記油分離部材１４（この例では油分離カバー１４ｂ）には前記吸入パイプ１２が貫通する吸入パイプ貫通孔１４ａｂが形成されている。また、前記油分離カバー１４ａと１４ｂは積層され一体に結合されて密閉容器１の上蓋に固定されている。

また、固定スクロール２の吐出ポート２ｂ内に設けられている前記旋回翼部材１３は、図４，図５に示すように、吐出ポート２ｂ内に圧入等で固定されるパイプ１３ａと、このパイプ１３ａ内の下端部に固定されたねじりリボン状の旋回翼１３ｂから構成されている。吐出ポート２ｂを通過する作動流体は潤滑油が混入した気液二相の噴霧流になって前記旋回翼１３ｂに流入する。この旋回翼１３ｂを通過する際に、前記噴霧流は旋回速度成分を付与される。このため前記パイプ１３ａ内では質量の大きい油滴は遠心力によってパイプ１３ａ内壁に押し付けられて液膜流となり、パイプ１３ａ中央部を流れる密度の小さいガスと分離される。前記旋回翼部材１３から前記吐出ポート出口空間１ａに流出した段階で、パイプ１３ａ内壁の油は遠心力の作用で固定スクロール２の上面に沿って、固定スクロール２外周の前記油戻し空間１ｂに運ばれ、ここから前記油戻し通路１ｄを通って密閉容器１底部の油溜り１７に回収される。

一方、前記パイプ１３ａ内の中央部を流れるガスは前記油分離カバー１４ａに衝突し、このとき第１の油分離手段である前記旋回翼部材１３で分離しきれずに吐出ガス中に混入していた油が分離される。吐出ガスは前記油分離カバー１４ａで形成されている前記第１の流通路１４ａａに案内されて固定スクロール２の外周部の油戻し空間１ｂに至る。そこから上部の油分離カバー１４ｂに案内されて、図３に示すように、前記吸入パイプ１２の部分を除く外周部に形成された前記第２の流通路１４ｂａを通って、密閉容器１の上蓋に衝突し、方向転換して前記吐出パイプ入口空間１ｃに入り、前記吐出パイプ１５から密閉容器１外部の冷凍サイクルに流出する。

このように、吐出ガスの流れ方向変化により、油は吐出ガスから更に分離されて前記油分離カバー１４ｂの上面に溜まる。図２，図３に示すように、前記油分離部材１４に形成されている吸入パイプ貫通孔１４ａｂと吸入パイプ１２との間には隙間が形成されている。
従って、前記油分離カバー１４ｂの上面に溜まった油は、前記隙間を通って油戻し空間１ｂに滴下し、この油戻し空間１ｂから前記油戻し通路１ｄを通って密閉容器１底部の油溜り１７に回収される。

本実施例によれば、大型化することなく比較的簡単な構成で、前記吐出パイプ１５から密閉容器１外部の冷凍サイクルに油が流出することを十分に低減できる。従って、大型化を抑制しつつ圧縮機外部への油流出防止効果を向上することのできる密閉形スクロール圧縮機を得ることができ、コスト低減を図りつつ圧縮機の性能向上並びに信頼性向上を図ることができる。なお、前記油分離カバー１４ａに形成された前記第１の流通路１４ａａは吐出ポート２ｅから出た流れを、前記吸入パイプ１２側とは反対側或いは前記吸入パイプ１２から離れる側に流すように構成すると良い。

図６は本発明の密閉形スクロール圧縮機の実施例２を示す要部拡大断面図で、図２に相当する図、図７は図６のVII−VII線矢視断面図である。これらの図６，図７において、上記図１〜図５と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分であり、上記実施例１と同一部分については説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
上記実施例１では前記油分離部材１４を上下２つの油分離カバー１４ａ，１４ｂで構成した例を説明したが、本実施例２においては、前記油分離部材１４を１つの油分離カバー１４ｃで構成する例を説明する。

本実施例においては、図６，図７に示すように、固定スクロール２の上面に、吐出ポート２ｂの出口部外周と前記固定スクロール２の外周部に設けた油戻し空間１ｂとを連通するように、径方向の凹溝２ｃａ，２ｃｂ，２ｃｃを複数個（この例では３個）設けている。また、前記油分離部材１４は、吐出ポート２ｂの出口空間１ａと吐出パイプ１５の入口空間１ｃを包囲する形に形成され、前記凹溝２ｃａ，２ｃｂ，２ｃｃと共に第１の流通路２ｃを形成し、且つ外周側が密閉容器１近傍で上方に屈曲した屈曲部１４ｃａを有する一つの油分離カバー１４ｃで構成され、この油分離カバー１４ｃは前記固定スクロール２の上面にボルト１８で固定されている。前記油分離カバー１４ｃの外周側の前記屈曲部１４ｃａと前記密閉容器１の内周面との間には上方に向かう軸方向の第２の流通路１４ｃｂが形成されている。

前記第１の流通路２ｃを形成する前記凹溝２ｃａ，２ｃｂ，２ｃｃは吸入パイプ１２の接続部分以外の固定スクロール２上面に形成されており、前記油分離カバー１４ｃの前記吸入パイプ１２が貫通する部分には、上記実施例１と同様に、吸入パイプ貫通孔１４ａｂが設けられ、またこの吸入パイプ貫通孔１４ａｂと前記吸入パイプ１２との間には油を通過させるための隙間が形成されている。他の構成は上記実施例１と同様である。

本実施例２においても、上述した実施例１と同様の油分離作用が得られ、実施例１と同様の圧縮機外部への油流出防止効果を得ることができる。即ち、吐出ガスが吐出ポート出口空間１ａに流出した段階で、旋回翼部材１３により吐出ガス中の油は遠心力の作用で分離され、固定スクロール２上面に沿って外周側の前記油戻し空間１ｂに運ばれ、ここから前記油戻し通路１ｄを通って密閉容器１底部の油溜り１７に回収される。

吐出ガスは前記油分離カバー１４ｃに衝突し、このときにも吐出ガス中に混入している油が分離される。その後、吐出ガスは前記第１の流通路２ｃに案内されて固定スクロール２の外周部の油戻し空間１ｂに至り、密閉容器１の内面に衝突して方向転換し、前記第２の流通路１４ｃｂを通過して上方に流れて密閉容器１の上蓋に衝突し、更に方向転換して前記吐出パイプ入口空間１ｃに入り、前記吐出パイプ１５から密閉容器１外部の冷凍サイクルに流出する。

このように、吐出ガスの流れの方向変化により、油は吐出ガスから分離されて前記油分離部材１４の上面に溜まり、この油分離部材１４に形成されている吸入パイプ貫通孔１４ａｂと吸入パイプ１２との間に形成された隙間から、前記油は油戻し空間１ｂに流下し、この油戻し空間１ｂから油戻し通路１ｄを通って密閉容器１底部の油溜り１７に回収される。

このように本実施例によれば、上記実施例１と同様の効果が得られると共に、より簡単な構成で、圧縮機外部への油流出防止効果を向上することのでき、更にコスト低減を図りつつ圧縮機の性能向上並びに信頼性向上を図ることができる。

図８は本発明の密閉形スクロール圧縮機の実施例３を示す要部拡大断面図で、図２に相当する図、図９は図８のIX−IX線矢視断面図である。これらの図８，図９において、上記図１〜図５と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分であり、上記実施例１と同一部分については説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

本実施例においては、図８，図９に示すように、固定スクロール２の上部に配設された油分離部材１４は、厚い円板形状の油分離板１４ｄとこの油分離板１４ｄ上に配置された油分離カバー１４ｅを備え、両者を積層して固定スクロール２の上面にボルト１８で固定して構成されている。前記油分離板１４ｄの中央部には、吐出ポート出口空間１ａを包囲するように形成された円筒部１４ｄａが設けられており、またこの円筒部１４ｄｂの内壁面から接線方向に形成され且つ固定スクロール２外周部の油戻し空間１ｂまで連通する複数の第１の流通路１４ｄｂが形成されている。前記吐出ポート出口空間１ｃに吐出された吐出ガス及び分離油は前記複数の第１の流通路１４ｄｂを通って前記油戻し空間１ｂに流れるように構成されている。また、上記実施例２と同様に、前記油分離カバー１４ｅの外周側と前記密閉容器１の内周面との間には上方に向かう軸方向の第２の流通路１４ｅａが形成されている。他の構成は上記実施例１と同様である。

本実施例３においても、上述した実施例１と同様の油分離作用が得られ、実施例１と同様の圧縮機外部への油流出防止効果を得ることができる。即ち、吐出ガスが吐出ポート出口空間１ａに流出した段階で、旋回翼部材１３により吐出ガス中の油は遠心力の作用で分離され、また吐出ガスが前記油分離カバー１４ｅに衝突することでも油は分離され、前記吐出ガスと油は前記第１の流通路１４ｄｂを通って外周側の油戻し空間１ｂに流れる。この油戻し空間１ｂに流れた油は、ここから前記油戻し通路１ｄを通って密閉容器１底部の油溜り１７に回収される。

前記油戻し空間１ｂに流れた吐出ガスは、前記油戻し空間１ｂで密閉容器１内面に衝突して方向転換し、その後前記第２の流通路１４ｅａを通過して上方に流れ、密閉容器１の上蓋に衝突して更に方向転換し、前記吐出パイプ入口空間１ｃに入って前記吐出パイプ１５から密閉容器１外部の冷凍サイクルに流出する。このように、吐出ガスの流れの方向変化により、油は吐出ガスから更に分離されて前記油分離部材１４の上面に溜まり、この油分離部材１４に形成されている吸入パイプ貫通孔１４ａｂと吸入パイプ１２との間に形成された隙間から、前記油は油戻し空間１ｂに流下し、この油戻し空間１ｂから油戻し通路１ｄを通って密閉容器１底部の油溜り１７に回収される。

このように本実施例３においても上記実施例１と同様の効果が得られる。また、本実施例によれば、旋回翼部材１３から流出した吐出ガスの旋回流の勢いを保ったまま、前記円筒部１４ｄａの接線方向に形成された前記第１の流通路１４ｄｂを通過させて密閉容器１内面に向けて噴出させ、衝突させることができるので、吐出ガス中に含まれる油の分離効率を更に向上することもできる。

図１０は本発明の密閉形スクロール圧縮機の実施例４を示す要部拡大断面図で、図２に相当する図、図１１は図１０のXI−XI線矢視断面図、図１２は図１１のＡ−Ａ線矢視図、図１３は図１２に示す油分離部材の斜視図である。これら図１０〜１３において、上記図１〜図５や図８，図９と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分であり、上記実施例１や実施例３と同一部分については説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

本実施例においては、図１０，図１１に示すように、固定スクロール２の上部に配設された油分離部材１４は、厚さのある円筒形状の油分離板１４ｆとこの油分離板１４ｆ上に配置された油分離カバー１４ｅを備え、両者を積層して固定スクロール２の上面にボルト１８で固定されている。前記油分離板１４ｆの中央部には、上記実施例３と同様に、吐出ポート出口空間１ａを包囲するように形成された円筒部１４ｆａが設けられており、この油分離板１４ｆには、前記円筒部１４ｆａの内側と油分離板１４ｆの外周面を連通する第１の流通路１４ｆｂを形成する径方向の空間が、図１１に示すように、周方向に３個所形成されている。

また、前記第１の流通路１４ｆｂを形成している各空間には、図１３に示すように、薄板を折り曲げ加工して形成した蛇腹形状の油分離材１４ｆｃが、図１１，図１２に示すように挿入され設置されている。他の構成は上記実施例１や実施例３と同様である。

本実施例４においても、上述した実施例１や実施例３と同様の油分離作用が得られ、圧縮機外部への油流出防止効果を得ることができる。即ち、吐出ガスが吐出ポート出口空間１ａに流出した段階で、旋回翼部材１３により吐出ガス中の油は遠心力の作用で分離され、吐出ガスが前記油分離カバー１４ｅに衝突することでも油は分離され、前記吐出ガスと油は前記第１の流通路１４ｆｂを通って外周側の油戻し空間１ｂに流れる。この油戻し空間１ｂに流れた油は、ここから前記油戻し通路１ｄを通って油溜り１７に回収される。

前記油戻し空間１ｂに流れた吐出ガスは密閉容器１内面に衝突して方向転換し、第２の流通路１４ｅａを通過して上方に流れ、密閉容器１の上蓋に衝突して更に方向転換し、前記吐出パイプ入口空間１ｃに入って前記吐出パイプ１５から密閉容器１外部の冷凍サイクルに流出する。

このように、吐出ガスの流れの方向変化により、油は吐出ガスから更に分離されて前記油分離部材１４の上面に溜まり、この油分離部材１４に形成されている吸入パイプ貫通孔１４ａｂと吸入パイプ１２との間に形成された隙間から、前記油は油戻し空間１ｂに流下し、この油戻し空間１ｂから油戻し通路１ｄを通って密閉容器１底部の油溜り１７に回収される。

このように本実施例４においても上記実施例１や実施例３と同様の効果が得られる。また、本実施例によれば、前記油分離材１４ｆｃを吐出ガスが通過する際に表面張力によって吐出ガス中に含まれる油が蛇腹形状の溝内に捕捉されるので、吐出ガス中に含まれる油の分離効率を更に向上することができる。

なお、前記油分離材１４ｆｃとして、上述した例では、薄板を折り曲げ加工して蛇腹形状にした微細溝構造のもので説明したが、これに代えて前記油分離材１４ｆｃを、金網や金属タワシ状のものなど、金属繊維のメッシュ材として構成したものを使用しても良い。また、前記油分離材１４ｆｃとして、気孔率の大きい焼結金属などの多孔質金属を使用することもできる。このような多孔質金属を前記油分離材１４ｆｃとして使用すれば、製作が容易で、しかも気孔率や形状を自由に選定して製作することが可能となる。

次に、本発明の密閉形スクロール圧縮機を備えた冷凍空調装置の具体例を図１４に示す冷凍サイクル構成図により説明する。ここでは冷媒としてのＲ３２を用いた冷凍空調装置の例を説明する。冷媒Ｒ３２は、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が、従来から冷凍空調装置に用いられてきた冷媒Ｒ４１０Ａより小さく、地球温暖化防止の観点から近年注目されている冷媒である。

図１４において、３０は密閉形スクロール圧縮機で、この密閉形スクロール圧縮機３０は図１に示す密閉形スクロール圧縮機と同様のものである。即ち、本発明における冷凍空調装置は、例えば、上述した実施例１〜実施例４に示す密閉形スクロール圧縮機の何れかを使用する。なお、図１４において、図１と同一符号を付した部分は同一部品を示しているので、ここでは密閉形スクロール圧縮機３０の構造説明については省略する。

図１４において、３２は凝縮器、３３は膨張弁、３４は蒸発器であり、これらは冷媒配管３５により順次接続されることにより、冷凍サイクル３１を構成している。
冷媒の流れを説明する。密閉形スクロール圧縮機３０から吐出された高温、高圧の冷媒は、凝縮器３２に入って放熱し温度低下する。この凝縮器３２から出た冷媒は膨張弁３３に入り、低温、低圧の気液二相状態の冷媒となって吐出される。前記膨張弁３３を出た気液二相状態の冷媒は、前記蒸発器３４に入り、吸熱、ガス化して前記密閉形スクロール圧縮機３０に戻り、再び圧縮されて、以下同様のサイクルが繰り返される。これにより、冷凍装置であれば、前記蒸発器３４で被冷却物が冷却される。空調装置であれば、前記蒸発器３４で室内空気が冷却されて冷房運転されるか、或いは前記凝縮器３２で室内空気を加熱して暖房運転が為される。

以上説明したように、本発明の各実施例の密閉形スクロール圧縮機は、固定スクロールの吐出ポートから作動流体が吐出される吐出ポート出口空間と、作動流体が吐出パイプへ流入する吐出パイプ入口空間とを分離すると共に、前記出口空間と前記入口空間を包囲するように設けられた油分離部材と、この油分離部材に形成され吸入パイプが貫通する吸入パイプ貫通孔と、前記出口空間の吐出ガスを固定スクロールの外周方向に導き、この外周方向に導かれた吐出ガスを前記吐出パイプの入口空間に導くための流通路を備える構成としている。

従って、本発明の各実施例によれば、大型化を抑制してコスト低減を図りつつ、吐出ガスからの油分離効果を向上できるので、圧縮機外部への油流出を十分に抑制できる効果が得られる。これにより、性能、信頼性に優れた密閉形スクロール圧縮機とすることができ、例えばＲ３２冷媒を用いた冷凍空調装置の性能や信頼性の向上を図ることができる。

また、本実施例では、吐出ガスから分離されて前記吐出パイプの入口空間に溜まった油を、吸入パイプ貫通孔と吸入パイプの隙間を通して油溜りに回収するように構成しているので、比較的簡単な構造で、圧縮機外部への油流出防止効果を向上できる。

更に、本実施例では、固定スクロールの吐出ポート内に吐出ガスの流れに旋回運動を与える旋回翼部材を設けているので、吐出ポートから吐出される吐出ガス中の油に旋回運動の作用を与え、この作用によっても油は吐出ガスから分離されるから、油分離効率を著しく改善することができる効果も得られる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。
更に、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１…密閉容器、１ａ…吐出ポート出口空間、１ｂ…油戻し空間、
１ｃ…吐出パイプ入口空間、１ｄ…油戻し通路、
２…固定スクロール、２ａ…吸入ポート、２ｂ…吐出ポート、
２ｃ…第１の流通路（２ｃａ，２ｃｂ，２ｃｃ…凹溝）、
３…旋回スクロール、３ａ…旋回軸受、
４…クランク軸、４ａ…偏心部、４ｂ…給油穴、
５…フレーム、５ａ…主軸受、５ｂ…油戻し流路、
６…オルダムリング、７…電動機、
８…副軸受、９…副軸受フレーム、１０…給油ポンプ、
１１…油戻しパイプ、１２…吸入パイプ、
１３…旋回翼部材、１３ａ…パイプ、１３ｂ…旋回翼、
１４…油分離部材、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｅ…油分離カバー、
１４ｄ，１４ｆ…油分離板、
１４ａａ…第１の流通路、１４ｂａ，１４ｃｂ，１４ｅａ…第２の流通路、
１４ａｂ…吸入パイプ貫通孔、１４ｃａ…屈曲部、１４ｄａ…吐出ガス流通路、
１４ｆａ…油分離材、
１５…吐出パイプ、１６…背圧シール機構、
１７…油溜り、１８…ボルト、１９…背圧室、２０：モータ室、
３０…密閉形スクロール圧縮機、
３１…冷凍サイクル、３２…凝縮器、３３…膨張弁、３４…蒸発器、３５冷媒配管。

Claims (13)

1. 固定スクロールと旋回スクロールを備えるスクロール圧縮要素と、
   このスクロール圧縮要素の旋回スクロールを駆動する電動機と、
   前記スクロール圧縮要素及び前記電動機を収容する密閉容器と、
   前記密閉容器を貫通し前記固定スクロールの吸入ポートに接続される吸入パイプと、
   前記密閉容器を貫通し前記固定スクロールの吐出ポートから吐出された吐出ガスを密閉容器外に導く吐出パイプと、
   前記密閉容器の底部に設けられた油溜りを備えている密閉形スクロール圧縮機であって、
   前記固定スクロールの吐出ポートから作動流体が吐出される吐出ポート出口空間と、作動流体が前記吐出パイプへ流入する吐出パイプ入口空間とを分離すると共に、前記出口空間と前記入口空間を包囲するように設けられた油分離部材と、
   前記油分離部材に形成され前記吸入パイプが貫通する吸入パイプ貫通孔と、
   前記出口空間の吐出ガスを固定スクロールの外周方向に導き、この外周方向に導かれた吐出ガスを前記吐出パイプの入口空間に導くための流通路を備えることを特徴とする密閉形スクロール圧縮機。
2. 請求項１に記載の密閉形スクロール圧縮機において、
   前記油分離部材に形成されている前記貫通孔とこの貫通孔を貫通する前記吸入パイプとの間に形成された隙間と、
   前記密閉容器と前記固定スクロールとの間に形成された油戻し通路を備え、
   前記吐出パイプ入口空間に溜まった油を、前記隙間と前記油戻し通路を介して、前記密閉容器底部の油溜りに戻すように構成していることを特徴とする密閉形スクロール圧縮機。
3. 請求項１に記載の密閉形スクロール圧縮機において、
   前記固定スクロールの吐出ポート内に、この吐出ポートから吐出される吐出ガスの流れに旋回運動を付与するための旋回翼部材を設けていることを特徴とする密閉形スクロール圧縮機。
4. 請求項１に記載の密閉形スクロール圧縮機において、
   前記油分離部材には、前記固定スクロールの吐出ポートから吐出された吐出ガスを、固定スクロールの外周部へ導く第１の流通路が形成されていることを特徴とする密閉形スクロール圧縮機。
5. 請求項４に記載の密閉形スクロール圧縮機において、
   前記油分離部材には、前記第１の流通路を介して固定スクロールの外周部へ導かれた吐出ガスを、前記吐出パイプの入口空間へ流すための第２の流通路が形成されていることを特徴とする密閉形スクロール圧縮機。
6. 請求項５に記載の密閉形スクロール圧縮機において、
   前記第２の流通路は、前記油分離部材の外周側に形成された軸方向の貫通孔であることを特徴とする密閉形スクロール圧縮機。
7. 請求項５に記載の密閉形スクロール圧縮機において、
   前記第２の流通路は、前記油分離部材の外周側と前記密閉容器内面とで形成された軸方向流通路であることを特徴とする密閉形スクロール圧縮機。
8. 請求項５に記載の密閉形スクロール圧縮機において、
   前記油分離部材は、
   前記吐出ポート出口空間を包囲するように設けられ、前記吐出ポートから前記吐出ポート出口空間に流出した吐出ガスを衝突させた後、この出口空間の吐出ガスを固定スクロール外周部へ案内する第１の流通路を形成している油分離カバーと、
   前記吐出パイプ入口空間を包囲するように設けられ、前記固定スクロール外周部に導かれた吐出ガスを、前記吐出パイプ入口空間側へ流すための第２の流通路が形成されている油分離カバーとで構成されていることを特徴とする密閉形スクロール圧縮機。
9. 請求項５に記載の密閉形スクロール圧縮機において、
   前記固定スクロールの上面に、前記吐出ポートの出口部外周と前記固定スクロールの外周部とを連通するように形成された径方向の凹溝を設け、
   前記油分離部材は、前記吐出ポート出口空間と吐出パイプ入口空間を包囲する形に形成され、前記凹溝と共に第１の流通路を形成し、且つ外周側が密閉容器近傍で上方に屈曲した屈曲部を有する一つの油分離カバーで構成され、この油分離カバーは前記固定スクロールの上面に固定され、且つ前記油分離カバーの屈曲部と前記密閉容器の内周面との間には上方に向かう軸方向の第２の流通路が形成されていることを特徴とする密閉形スクロール圧縮機。
10. 請求項５に記載の密閉形スクロール圧縮機において、
    前記油分離部材は、円板形状の油分離板と、この油分離板上に配置された油分離カバーを備え、両者を積層して固定スクロールの上面に固定し、前記油分離板の中央部には、前記吐出ポート出口空間を包囲するように形成された円筒部が設けられ、前記第１の流通路は前記円筒部の内壁面から接線方向に形成され且つ固定スクロール外周部まで連通するように形成され、前記油分離カバーの外周側と前記密閉容器の内周面との間には上方に向かう軸方向の第２の流通路が形成されていることを特徴とする密閉形スクロール圧縮機。
11. 請求項５に記載の密閉形スクロール圧縮機において、
    前記油分離部材は、円筒形状の油分離板とこの油分離板上に配置された油分離カバーを備え、両者を積層して前記固定スクロールの上面に固定し、前記油分離板の中央部には、吐出ポート出口空間を包囲するように形成された円筒部が設けられ、前記第１の流通路は前記円筒部の内側と油分離板の外周面を連通するように形成された径方向の空間で構成され、前記第１の流通路を形成している空間には油分離材が設置されていることを特徴とする密閉形スクロール圧縮機。
12. 請求項１１に記載の密閉形スクロール圧縮機において、
    前記油分離材は、薄板を折り曲げ加工して形成した蛇腹形状のもの、金属繊維のメッシュ材、多孔質金属の何れかであることを特徴とする密閉形スクロール圧縮機。
13. 請求項１〜１２の何れか１項に記載の密閉形スクロール圧縮機を備えていることを特徴とする冷凍空調装置。

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