JP2019100285A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出管から吐出されるオイル量を低減できる密閉型圧縮機を提供する。【解決手段】オイルセパレータ６０を、逆円錐状のセパレータ本体６１と、セパレータ本体６１を上シェル１０ｂの内面に取り付ける複数の脚部６２とで構成し、吐出管１４の吐出口１４ａを、セパレータ本体６１の上端６１ａ以上に配置し、セパレータ本体６１の上端６１ａと上シェル１０ｂの内面との間で、隣り合う脚部６２の間に、吐出口１４ａに通じるセパレータ冷媒通路６３を形成したことを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は空気調和機の室外機や冷凍機に用いられる密閉型圧縮機に関するものである。

一般に、空気調和機の室外機や冷凍機に用いられるロータリー式圧縮機は、密閉容器内に電動機部と圧縮機構部とを備え、電動機部と圧縮機構部とをシャフトによって連結し、シャフトの偏心部に取り付けたピストンを、シャフトの回転によって公転運動させる。
そして、電動機構部を圧縮機構部の上方に配置し、シャフトを鉛直方向に配置するタイプの密閉型圧縮機では、圧縮機構部を潤滑したオイルは、圧縮機構部から吐出されるガス冷媒とともに電動機部を通過する。
電動機部は、密閉容器の内面に固定される固定子と、固定子内で回転する回転子とから構成され、オイルを含むガス冷媒は、回転子に設けた電動機部冷媒通路、回転子と固定子との隙間、又は固定子と密閉容器との間に設けた電動機部冷媒通路を通過し、吐出管から密閉容器外に吐出される。
密閉容器外に吐出されるオイル量が多くなると、冷凍サイクルを構成する凝縮器や蒸発器での熱交換効率の低下により冷凍サイクルの効率の低下が生じ、また密閉容器内のオイル量低下によって圧縮機構部の潤滑性能の低下が生じる。
特に、電動機部の回転数が高くなり圧縮機構部から吐出されるガス冷媒量が大きくなると、同様にガス冷媒に含まれるオイル量も大きくなり、電動機部を通過するガス冷媒の流速も大きくなるため、オイルが十分に分離されずに吐出管から吐出されてしまう。
特許文献１は、回転子の上方に油分離部材を配置することを提案している。

特開平８−１７７７３８号公報

特許文献１では、固定子の巻き線内に油分離部材を配置するため、回転子と固定子との隙間、特に固定子と密閉容器との間に設けた電動機部冷媒通路を通過するガス冷媒に対しては、十分にオイル分離を行えない。

そこで本発明は、吐出管から吐出されるオイル量を低減できる密閉型圧縮機を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明の密閉型圧縮機は、密閉容器１０内に電動機部２０と圧縮機構部３０とを備え、前記密閉容器１０は、上下方向に沿って延びる円筒状に形成された胴シェル１０ａと、前記胴シェル１０ａの上部開口を塞ぐ上シェル１０ｂと、前記胴シェル１０ａの下部開口を塞ぐ下シェル１０ｃとで構成され、前記上シェル１０ｂには、前記圧縮機構部３０で圧縮されたガス冷媒を導出する吐出管１４が接続され、前記吐出管１４からのオイルの吐出を阻止するオイルセパレータ６０を設けた密閉型圧縮機であって、前記オイルセパレータ６０を、逆円錐状のセパレータ本体６１と、前記セパレータ本体６１を前記上シェル１０ｂの内面に取り付ける複数の脚部６２とで構成し、前記吐出管１４の吐出口１４ａを、前記セパレータ本体６１の上端６１ａ以上に配置し、前記セパレータ本体６１の前記上端６１ａと前記上シェル１０ｂの前記内面との間で、隣り合う前記脚部６２の間に、前記吐出口１４ａに通じるセパレータ冷媒通路６３を形成したことを特徴とする。
請求項２記載の本発明の密閉型圧縮機は、請求項１に記載の密閉型圧縮機において、前記電動機部２０が、前記胴シェル１０ａの内面に固定される固定子２１と、前記固定子２１内で回転する回転子２２とから構成され、前記セパレータ本体６１の外径を、前記回転子２２の外径以上で、前記固定子２１の外径未満としたことを特徴とする。
請求項３記載の本発明の密閉型圧縮機は、請求項１又は請求項２に記載の密閉型圧縮機において、前記セパレータ本体６１の中央部にオイル孔６４を設けたことを特徴とする。

本発明によれば、電動機を通過した後のガス冷媒が最短距離で吐出口に到達することを阻止でき、回転子に設けた電動機部冷媒通路、回転子と固定子との隙間、又は固定子と密閉容器との間に設けた電動機部冷媒通路を通過するガス冷媒に対して、十分にオイル分離を行うことができる。

本発明の一実施例による密閉型圧縮機の断面図 同密閉型圧縮機に用いるオイルセパレータの側面図および底面図

本発明の第１の実施の形態による密閉型圧縮機は、オイルセパレータを、逆円錐状のセパレータ本体と、セパレータ本体を上シェルの内面に取り付ける複数の脚部とで構成し、吐出管の吐出口を、セパレータ本体の上端以上に配置し、セパレータ本体の上端と上シェルの内面との間で、隣り合う脚部の間に、吐出口に通じるセパレータ冷媒通路を形成したものである。本実施の形態によれば、吐出管の下方を逆円錐状のセパレータ本体で覆い、セパレータ本体の上端と上シェルの内面との間にセパレータ冷媒通路を形成することで、電動機を通過した後のガス冷媒が最短距離で吐出口に到達することを阻止でき、回転子に設けた電動機部冷媒通路を通過するガス冷媒だけでなく、回転子と固定子との隙間や固定子と密閉容器との間に設けた電動機部冷媒通路を通過するガス冷媒に対しても、十分にオイル分離を行うことができる。

本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による密閉型圧縮機において、電動機部が、胴シェルの内面に固定される固定子と、固定子内で回転する回転子とから構成され、セパレータ本体の外径を、回転子の外径以上で、固定子の外径未満としたものである。本実施の形態によれば、特に回転子と固定子との隙間を通過するガス冷媒に対して、十分にオイル分離を行うことができる。

本発明の第３の実施の形態は、第１又は第２の実施の形態による密閉型圧縮機において、セパレータ本体の中央部にオイル孔を設けたものである。本実施の形態によれば、セパレータ本体に仮にオイルが貯留した場合でもオイルを滴下することができ、オイルセパレータに貯留したオイルをガス冷媒とともに吐出管に導かれることを防止できる。

以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。
図１は本実施例による密閉型圧縮機の断面図、図２は同密閉型圧縮機に用いるオイルセパレータの側面図および底面図である。
本実施例による密閉型圧縮機は、密閉容器１０内に電動機部２０と圧縮機構部３０とを備えている。電動機部２０と圧縮機構部３０とはシャフト４０によって連結されている。

密閉容器１０は、上下方向に沿って延びる円筒状に形成された胴シェル１０ａと、胴シェル１０ａの上部開口を塞ぐ上シェル１０ｂと、胴シェル１０ａの下部開口を塞ぐ下シェル１０ｃとで構成されている。
電動機部２０は、密閉容器１０内面に固定される固定子２１と、固定子２１内で回転する回転子２２とから構成される。
本実施例による密閉型圧縮機は、圧縮機構部３０として、第１圧縮機構部３０Ａと第２圧縮機構部３０Ｂとを有している。
第１圧縮機構部３０Ａは、第１シリンダ３１Ａと、第１シリンダ３１Ａ内に配置される第１ピストン３２Ａと、第１シリンダ３１Ａ内を仕切るベーン（図示せず）とを有し、第１ピストン３２Ａが第１シリンダ３１Ａ内で公転運動することで、低圧のガス冷媒を吸入して圧縮する。
第１圧縮機構部３０Ａと同様に、第２圧縮機構部３０Ｂは、第２シリンダ３１Ｂと、第２シリンダ３１Ｂ内に配置される第２ピストン３２Ｂと、第２シリンダ３１Ｂ内を仕切るベーン（図示せず）とを有し、第２ピストン３２Ｂが第２シリンダ３１Ｂ内で公転運動することで、低圧のガス冷媒を吸入して圧縮する。

第１シリンダ３１Ａの一方の面には主軸受５１を配置し、第１シリンダ３１Ａの他方の面には中板５２を配置している。
また、第２シリンダ３１Ｂの一方の面には中板５２を配置し、第２シリンダ３１Ｂの他方の面には副軸受５３を配置している。
すなわち、中板５２は第１シリンダ３１Ａと第２シリンダ３１Ｂとを仕切る。中板５２は、シャフト４０の径よりも大きな開口部を有する。
シャフト４０は、回転子２２を取り付けて主軸受５１で支持される主軸部４１と、第１ピストン３２Ａを取り付ける第１偏芯部４２と、第２ピストン３２Ｂを取り付ける第２偏芯部４３と、副軸受５３で支持される副軸部４４とで構成される。
第１偏芯部４２と第２偏芯部４３とは１８０度の位相差を持って形成され、第１偏芯部４２と第２偏芯部４３との間には、連結軸部４５を形成している。

第１圧縮室３４Ａは、主軸受５１と中板５２との間で、第１シリンダ３１Ａ内周面と第１ピストン３２Ａ外周面との間に形成される。また、第２圧縮室３４Ｂは、中板５２と副軸受５３との間で、第２シリンダ３１Ｂ内周面と第２ピストン３２Ｂ外周面との間に形成される。
第１圧縮室３４Ａと第２圧縮室３４Ｂとの容積は同一である。すなわち、第１シリンダ３１Ａ内径と、第２シリンダ３１Ｂ内径とは同一であり、第１ピストン３２Ａ外径と第２ピストン３２Ｂ外径とは同一である。また、第１シリンダ３１Ａ内周高さと、第２シリンダ３１Ｂ内周高さとは同一であり、第１ピストン３２Ａ高さと第２ピストン３２Ｂ高さとは同一である。
密閉容器１０内の底部にはオイル溜め１１が形成され、シャフト４０の下端部にはオイルピックアップ１２を設けている。
また、図示はしないが、シャフト４０の内部には軸方向に給油路が形成され、給油路には、圧縮機構部３０の摺動面にオイルを供給するための連通路が形成されている。

胴シェル１０ａには、圧縮機構部３０にガス冷媒を導入する第１吸入管１３Ａおよび第２吸入管１３Ｂと、電動機部２０に給電するターミナル５０とが接続されている。上シェル１０ｂには、圧縮機構部３０で圧縮されたガス冷媒を導出する吐出管１４が接続されている。また、上シェル１０ｂには、吐出管１４からのオイルの吐出を阻止するオイルセパレータ６０を設けている。吐出管１４は上シェル１０ｂの中央部に配置し、吐出管１４の吐出口１４ａは下方に向けている。オイルセパレータ６０は、吐出口１４ａを中心として配置している。ターミナル５０は、電動機部２０よりも上方位置に配置している。
第１吸入管１３Ａは第１圧縮室３４Ａに、第２吸入管１３Ｂは第２圧縮室３４Ｂに、それぞれ接続されている。第１吸入管１３Ａおよび第２吸入管１３Ｂの上流側には、アキュムレータ１５を設けている。アキュムレータ１５は、冷凍サイクルから戻ってきた冷媒を、液冷媒とガス冷媒に分離する。第１吸入管１３Ａおよび第２吸入管１３Ｂにはガス冷媒が流れる。

オイルセパレータ６０は、逆円錐状のセパレータ本体６１と、セパレータ本体６１を上シェル１０ｂの内面に取り付ける複数の脚部６２とで構成している。セパレータ本体６１は、金属板材で形成し、ガス冷媒を通過しないことが好ましい。
吐出管１４の吐出口１４ａは、セパレータ本体６１の上端６１ａの位置、又はセパレータ本体６１の上端６１ａより高い位置に配置する。
吐出口１４ａに通じるセパレータ冷媒通路６３は、セパレータ本体６１の上端６１ａと上シェル１０ｂの内面との間で、隣り合う脚部６２の間に形成される。
セパレータ本体６１の中央部にはオイル孔６４を設けている。セパレータ本体６１の外径は、回転子２２の外径以上で、固定子２１の外径未満とすることが好ましい。

シャフト４０の回転によって、第１ピストン３２Ａおよび第２ピストン３２Ｂは、第１圧縮室３４Ａおよび第２圧縮室３４Ｂ内で公転運動を行う。
なお、シャフト４０の回転によって、オイル溜め１１から吸い上げたオイルは、連通路から圧縮機構部３０に供給され、圧縮機構部３０の摺動面の潤滑を行う。
第１ピストン３２Ａおよび第２ピストン３２Ｂの公転運動によって、第１吸入管１３Ａおよび第２吸入管１３Ｂから第１圧縮室３４Ａおよび第２圧縮室３４Ｂに吸入されたガス冷媒は、第１圧縮室３４Ａおよび第２圧縮室３４Ｂで圧縮された後にオイルとともに密閉容器１０内に吐出される。

密閉容器１０内に吐出されたガス冷媒は、回転子２２と固定子２１との隙間、および固定子２１と胴シェル１０ａとの間に設けた電動機部冷媒通路（図示せず）を通過する。回転子２２に電動機部冷媒通路（図示せず）を設けている場合には、ガス冷媒は、回転子２２に設けている電動機部冷媒通路にも流れる。
密閉容器１０内に吐出されたガス冷媒は、回転子２２と固定子２１との隙間や電動機部冷媒通路を通過して上昇する間に一部のオイルを分離し、電動機部２０を通過したガス冷媒は、電動機部２０の上方空間で更に一部のオイルを分離する。

電動機部２０の上方空間では、吐出管１４の下方を逆円錐状のセパレータ本体６１で覆い、セパレータ本体６１の上端６１ａと上シェル１０ｂの内面との間にセパレータ冷媒通路６３を形成することで、電動機部２０を通過した後のガス冷媒が直接吐出口１４ａに到達せず、セパレータ本体61を介しているので、回転転子２２に設けた電動機部冷媒通路を通過するガス冷媒だけでなく、回転子２２と固定子２１との隙間や固定子２１と胴シェル１０ａとの間に設けた電動機部冷媒通路を通過するガス冷媒に対しても、十分にオイル分離を行うことができる。
なお、セパレータ本体６１の外径を、回転子２２の外径以上で、固定子２１の外径未満とすることで、回転子２２と固定子２１との隙間を通過するガス冷媒に対してだけでなく、固定子と密閉容器との間に設けた電動機部冷媒通路を通過するガス冷媒に対しても十分にオイル分離を行うことができる。
そして、吐出管１４からは、オイルを十分に分離したガス冷媒が密閉容器１０外に吐出される。
なお、セパレータ本体６１の中央部にオイル孔６４を設けることで、セパレータ本体６１に仮にオイルが貯留した場合でもオイルを滴下することができ、オイルセパレータ６０に貯留したオイルがガス冷媒とともに吐出管１４に導かれることを防止できる。

本発明は、高回転運転でも使用するようなインバーター式の密閉型圧縮機に適している。

１０ 密閉容器
１０ａ 胴シェル
１０ｂ 上シェル
１０ｃ 下シェル
１１ オイル溜め
１２ オイルピックアップ
１３Ａ 第１吸入管
１３Ｂ 第２吸入管
１４ 吐出管
１４ａ 吐出口
１５ アキュムレータ
２０ 電動機部
２１ 固定子
２２ 回転子
３０ 圧縮機構部
３１ シリンダ
３０Ａ 第１圧縮機構部
３０Ｂ 第２圧縮機構部
３１Ａ 第１シリンダ
３１Ｂ 第２シリンダ
３２Ａ 第１ピストン
３２Ｂ 第２ピストン
３４Ａ 第１圧縮室
３４Ｂ 第２圧縮室
４０ シャフト
４１ 主軸部
４２ 第１偏芯部
４３ 第２偏芯部
４４ 副軸部
４５ 連結軸部
５０ ターミナル
５１ 主軸受
５２ 中板
５３ 副軸受
６０ オイルセパレータ
６１ セパレータ本体
６１ａ 上端
６２ 脚部
６３ セパレータ冷媒通路
６４ オイル孔

Claims (3)

1. 密閉容器内に電動機部と圧縮機構部とを備え、
   前記密閉容器は、上下方向に沿って延びる円筒状に形成された胴シェルと、前記胴シェルの上部開口を塞ぐ上シェルと、前記胴シェルの下部開口を塞ぐ下シェルとで構成され、
   前記上シェルには、前記圧縮機構部で圧縮されたガス冷媒を導出する吐出管が接続され、
   前記吐出管からのオイルの吐出を阻止するオイルセパレータを設けた密閉型圧縮機であって、
   前記オイルセパレータを、
   逆円錐状のセパレータ本体と、
   前記セパレータ本体を前記上シェルの内面に取り付ける複数の脚部と
   で構成し、
   前記吐出管の吐出口を、前記セパレータ本体の上端以上に配置し、
   前記セパレータ本体の前記上端と前記上シェルの前記内面との間で、隣り合う前記脚部の間に、前記吐出口に通じるセパレータ冷媒通路を形成した
   ことを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 前記電動機部が、前記胴シェルの内面に固定される固定子と、前記固定子内で回転する回転子とから構成され、
   前記セパレータ本体の外径を、前記回転子の外径以上で、前記固定子の外径未満とした
   ことを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記セパレータ本体の中央部にオイル孔を設けた
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の密閉型圧縮機。