JP3370041B2 - 回転圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、二酸化炭素を冷
媒とした冷凍空調機器用の圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】まず、一般的な２段圧縮機を説明する。

【０００３】図１に示す内部低圧式の２シリンダ型２段
圧縮式ロータリーコンプレッサ１０は、鋼板からなる円
筒状密閉容器１２、この密閉容器１２の上部空間に配置
された電動機１４、この電動機１４の下部空間に配置さ
れかつこの電動機１４に連結されるクランク軸１６によ
り駆動される回転圧縮機構１８を含む。また、密閉容器
１２は底部をオイル溜とし、電動機１４および回転圧縮
機構１８を収納する容器本体１２Ａと、この容器本体１
２Ａの上部開口を密閉する蓋体１２Ｂとの２部材で構成
され蓋体１２Ｂには電動機１４に外部電力を供給するタ
ーミナル端子（配線を省略）２０を取り付けている。
また、電動機１４は密閉容器１２の上部空間の内周に沿
って環状に取り付けられたステータ２２と、このステー
タ２２の内側に若干の間隙を設けて配置されたロータ２
４とからなる。このロータ２４にはその中心を通り鉛直
方向に延びるクランク軸１６が一体に設けられている。
ステータ２２は、リング状の電磁鋼板を積層した積層体
２６と、この積層体２６に巻装された複数のコイル２８
を有している。また、ロータ２４もステータ２２と同じ
ように電磁鋼板の積層体３０で構成されており、永久磁
石を埋装したＤＣモータとする場合もある。

【０００４】回転圧縮機構１８は、低段側圧縮要素３２
と高段側圧縮要素３４を含む。すなはち、中間仕切板３
６と、この中間仕切板３６の上下に設けられた上下シリ
ンダ３８，４０と、この上下シリンダ３８，４０内をク
ランク軸１６に設けられた上下偏心部４２，４４に連結
されて回転する上下ローラ４６，４８と、図３における
この上下ローラ４６，４８に当接して上下各シリンダ３
８，４０内を低圧室（吸込側）３８aと高圧室（吐出
側）３８bに区画する上下ベーン５０，５２と図１にお
ける上下シリンダ３８，４０の各開口面を閉塞するクラ
ンク軸１６の軸受部を兼用する上部支持部材５４と下部
支持部材５６とで構成される。また、上部支持部材５４
および下部支持部材５６には、図示されない弁装置を介
して上下シリンダ３８，４０と適宜連通する吐出室６
２，６４が形成されると共に、これら各室の開口部は上
部プレート６６と下部プレート６８で閉塞されている。
図３において上下ベーン５０，５２は上下シリンダ３
８，４０のシリンダ壁に形成された半径方向の案内溝７
０，７２に摺動可能に配置され、かつスプリング７４，
７６により上下ローラ４６，４８に常時当接するように
付勢されている。そして、下シリンダ４０では１段目
（低段側）の圧縮作用が行なわれ、上シリンダ３８では
下シリンダ４０で１段圧縮された冷媒ガスを更に圧縮す
る２段目（高圧側）の圧縮作用が行なわれる。

【０００５】上述の回転圧縮機構１８を構成する各要
素、上部支持部材５４、上シリンダ３８、中間仕切板３
６、下シリンダ４０および下部支持部材５６の順に配置
され、上部プレート６６および下部プレート６８と共に
複数本のボルト７８を用いて一体的に連結されている。

【０００６】冷媒としては、地球環境、可燃性および毒
性等を配慮して自然冷媒である二酸化炭素（ＣＯ２）を
使用し、また、潤滑油としてのオイルは、例えば鉱物油
（ミネラルオイル）、アルキルベンゼン油、エーテル
油、エステル油等既存のオイルが使用される。

【０００７】また上部支持部材５４および下部支持部材
５６には上下シリンダ３８，４０に冷媒を導入する上下
冷媒導入管８８，９０と圧縮された冷媒を吐出する上下
冷媒吐出管９２，９４が各々接続されている。そして、
これらの上下冷媒導入管８８，９０と上下冷媒吐出管９
２，９４には冷媒配管９６，１００，９８および１０２
が各々接続されている。さらに、冷媒導入管８８に接続
される冷媒配管９６の途中には合流器１０４が接続され
ている。なお、円筒状密閉容器１２の外底部には取付用
台座１０６が溶接等により固定されている。

【０００８】次に上述の従来例の動作概要について説明
する。

【０００９】まず、ターミナル端子２０を介して電動機
１４に給電されると、電動機１４が起動されてロータ２
４に固定されたクランク軸１６が回転する。この回転に
よりクランク軸１６の上下偏心部４２，４４に連結され
た上下ローラ４６，４８が上下シリンダ３８，４０内を
偏心回転する。

【００１０】これにより、まず、冷媒配管１００、冷媒
導入管９０を経由して、図３に示す如く吸入ポート１０
８から下シリンダ４０の低圧室４０ａに吸入された冷媒
ガスは、下ローラ４８と下ベーン５２の動作により圧縮
されて下シリンダ４０の高圧室４０ｂより吐出ポート１
１０、図１における下部支持部材５６に形成された吐出
室６４、冷媒吐出管９４および冷媒配管１０２より密閉
容器１２外に配置される合流器１０４に送出される。

【００１１】つぎに、合流器１０４から冷媒配管９６、
冷媒導入管８８、を経由して上シリンダ３８に導入され
た中間圧の冷媒ガスはここで２段目の圧縮により高圧圧
縮ガスとなり、上部支持部材５４に形成された吐出室６
２、冷媒吐出管９２および冷媒配管９８を経由して冷凍
サイクルを構成する外部冷媒回路（図示せず）に送出さ
れる。

【００１２】ところで、上部支持部材５４の吐出室６２
の機能として吐出脈動を緩衝し消音するとともに、吐出
室６２内部でオイルを冷媒から分離し吐出室６２の底部
にオイルを溜め、吐出室６２と密閉容器内部を連通する
ように設けられたオイル戻し用キャピラリーチューブ２
００を経由して、オイルを密閉容器内へ戻す機能があ
る。これにより、コンプレッサから吐出されるオイルの
量を抑制するこができ、密閉容器内部の油面を適切な高
さに保持することができ、軸受部の異常摩耗や焼き付き
を防止することができるとともに、ガス冷媒がキャピラ
リーチューブを通りケース内部へ戻ってしまうことによ
り圧縮機の効率が低下することを防止することを期して
いたが、従来は吐出室に連通される吐出通路の開口部は
任意の高さに設けられていたためその効果は不十分であ
った。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】一般的に内部高圧式圧
縮機に比べ、内部低圧または内部中間圧式の圧縮機は、
密閉容器から冷媒回路中へのオイル吐出量が多い。密閉
容器内のオイルは内部低圧の場合は1段目吸気口から、
内部中間圧の場合は2段目吸気口から、少しずつシリン
ダに流れ込み圧縮された冷媒とともに密閉容器外へ吐出
され、次第に密閉容器内のオイルが不足した状態にな
る。密閉容器内のオイルが不足し油面が下がると、ロー
タリーコンプレッサにおいてはローラとシリンダなどの
嵌合部においてオイルが不足しシール性が悪化し圧縮効
率が低下する。またクランク軸受部では、摩擦による機
械損失が増大し、最悪の場合は軸受部の焼き付きが起こ
る。

【００１４】密閉容器外へオイルが吐出するのを防ぐた
めに、上部吐出室とケース内部を連通するように設けら
れたキャピラリーチューブを通して吐出室内のオイルを
ケース内部に戻す機構を設けた場合にも、吐出室に連通
する吐出通路の開口部が低い位置にある場合、十分にオ
イル分離ができずオイルの多くが吐出通路へ流れ込みキ
ャピラリーチューブを通じてケース内に戻るオイルの量
が少なくなり、最悪の場合にはガス冷媒がキャピラリー
チューブを通じてケース内に戻ってしまう現象がおこ
り、コンプレッサに効率が極端に低下する。

【００１５】

【課題を解決する為の手段】この発明の圧縮機は、上記
の課題を解決するために、上部吐出室に連通する吐出配
管の開口部の位置を吐出室の半分より上の位置とするこ
とを特徴としている。上記の構成であれば、吐出室内の
オイルは、すぐには吐出配管から吐出されず、吐出室に
溜めることができ、吐出室と密閉容器内部を連通するよ
うに設けられたオイル戻し用キャピラリーチューブを経
由して、オイルを効果的に密閉容器内へ戻すことができ
る。また、開口部を水平面内に設けることにより開口部
全体を上方に設けることができオイル分離効果が大きく
なる。

【００１６】

【発明の実施の形態】概略は、従来技術の欄で説明した
ため、図２を用いて本発明の特徴となる部分の実施形態
を説明する。

【００１７】まず、冷媒配管１００、冷媒導入管９０を
経由して、密閉容器１２内へ導入された冷媒は低段側圧
縮要素により圧縮され中間圧となり、冷媒吐出管９４お
よび冷媒配管１０２より密閉容器１２外に配置される合
流器１０４に送出される。

【００１８】つぎに、合流器１０４から冷媒配管９６、
冷媒導入管８８、を経由して高段側圧縮要素３４に導入
された中間圧の冷媒ガスはここで２段目の圧縮により高
圧圧縮ガスとなり、上部支持部材５４に形成された吐出
室６２に送出される。

【００１９】ところで、上部支持部材５４の吐出室６２
の機能として吐出脈動を緩衝し消音するとともに、吐出
室６２内部でオイルを冷媒から分離し吐出室６２の底部
にオイルを溜め、吐出室６２と密閉容器内部を連通する
ように設けられたオイル戻し用キャピラリーチューブ２
００を経由して、オイル２０２を密閉容器１２内へ戻す
機能がある。従来は吐出室６２に連通される吐出通路の
開口部２０１は任意の高さに設けられていたためその効
果は不十分であったが、この開口部２０１を吐出室６２
の半分より上に設けることにより液状のオイル２０２が
吐出室６２の底部に溜まることになり、吐出室６２内の
オイルをより効果的に密閉容器１２内に戻すことができ
る。

【００２０】また、開口部２０１を水平面内に設けるこ
とにより、吐出室６２のさらに上方に設けるが可能とな
り、吐出室６２内のオイル２０２をより効果的に密閉容
器１２内に戻すことができる。

【００２１】さらに、上述の内容について図４を用いて
説明する。図４は吐出通路９２の中心軸線を通る水平断
面図である。まず、吐出ポート１１０から冷媒とともに
吐出室６２に流入したオイルは吐出室６２の底部に貯留
する。次に、吐出通路９２への開口部２０１が吐出通路
の中心軸線よりも上方にあるため、オイルが吐出室６２
から流出することを防止できる。吐出室６２底部に貯留
されたオイルは、キャピラリーチューブ２００を通じて
密閉ケース内へ排出される。

【００２２】これにより、コンプレッサから吐出される
オイルの量を抑制することができ、さらに密閉容器内部
の油面を適切な高さに保持することができ、軸受部の異
常摩耗や焼き付きを防止することができるとともに、ガ
ス冷媒がキャピラリーチューブ２００を通りケース内部
へ戻ってしまうことにより圧縮機の効率が低下すること
を防止することが可能となる。

【００２３】なお、上述の実施例はいずれも密閉容器内
を低圧式とするものであったが、密閉容器内に１段目の
圧縮ガスを放出し、このガスを２段目の吸入ガスとし
て、２段目の吐出ガスを配管で密閉容器外に送出する中
間圧式でも同様の効果を得ることができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、上部支持部材の吐出室の吐出配管からのオイル吐出
を抑制し、吐出室と密閉容器内部を連通するように設け
られたオイル戻し用キャピラリーチューブを経由して、
オイルを効果的に密閉容器内部へ戻すことができ、密閉
容器内部のオイル不足を回避できるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的な２段圧縮機を説明する要部縦断面図で
ある。

【図２】この発明の一実施例を示す内部低圧式の回転圧
縮機の要部縦断面図である。

【図３】図１における圧縮部の要部断面の構成を説明す
る図解図である。

【図４】図２における吐出通路９２の中心軸線を通る要
部水平断面図である。

【符号の説明】

１０ …２段圧縮式ロータリーコンプレッサ １２ …円筒状密閉容器 １４ …電動機 １６ …クランク軸 １８ …回転圧縮機構 ３２ …低段側圧縮要素 ３４ …高段側圧縮要素 ３８，４０ …上下シリンダ ４２，４４ …上下偏心部 ４６，４８ …上下ローラ ５０，５２ …上下ベーン ５４，５６ …上部支持部材および下部支持部材 ２００ …オイル戻し用キャピラリーチューブ

フロントページの続き (72)発明者 山川 貴志 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平11−230070（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−247061（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−27184（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−149888（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04C 29/02 F04C 18/356 F04C 23/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】底部にオイル溜を有する密閉容器、前記密
   閉容器内の上部空間に配置される電動機、前記密閉容器
   内の下部空間に配置され前記電動機に連結されるクラン
   ク軸により駆動される回転圧縮機を備え、前記回転圧縮
   機は中間仕切板を介して配置される低段側圧縮要素と高
   段側圧縮要素、および前記各圧縮要素の開口面を閉塞す
   る前記クランク軸の軸受部を設けた上部支持部材と下部
   支持部材、前記上部支持部材の吐出室と密閉容器内部を
   連通するように設けられたオイル戻し用チューブを含む
   回転圧縮機において、 前記上部支持部材の吐出室から密閉容器外へ冷媒を送り
   出す吐出通路の吐出室への開口部を、吐出管の中心軸線
   より上方に設けることを特徴とする、回転圧縮機。
2. 【請求項２】前記開口部を水平面内に設けることを特徴
   とする請求項１に記載の回転圧縮機。