JP3632223B2 - 横形密閉電動圧縮機 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、横形密閉電動圧縮機に係り、特に空気調和機や冷蔵庫等の冷凍機器に用い、簡単な構造で横置き可能であり、信頼性向上を図るのに好適な横形密閉電動圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、横形密閉電動圧縮機の従来例として、横形スクロ−ル圧縮機の縦断面図である図３を参照して説明する。密閉容器１内に圧縮機構部、及び電動機部が収納されている。圧縮機構部は、固定スクロール２、旋回スクロール３、フレ−ム４、回転軸５、オルダムリング６を主要構成要素としている。固定スクロール２の吸込口には外部サイクルに接続する吸込パイプ８が圧入されている。
【０００３】
電動機部は、固定子２３および回転子７からなり、固定子２３は密閉容器１に嵌合、その他の固定方法により固定されており、回転子７は回転軸５に固定されている。
【０００４】
フレ−ム４の外周部は、密閉容器１に固定されており、回転軸５の回転を受ける軸受を具備している。回転軸５の偏心部には旋回スクロール３が回転自在に取り付けられ、フレ−ム４に設けられた溝と旋回スクロール３に設けられた溝には、オルダムリング６が摺動自在に配設され、旋回スクロール３の自転を防止している。
【０００５】
旋回スクロール３と係合されて、圧縮室を形成する固定スクロール２は、フレ−ム４にボルト２４によって締結されている。回転軸５の偏心部と反対側の軸端部１０は副軸受１１で支えられており、副軸受１１は密閉容器１に固定された支持板１２に取り付けられている。
【０００６】
一方、フレ−ム４と旋回スクロール３とで形成される背面室空間２１は、吸込圧力（低圧）から吐出圧力（高圧）に至るいずれかの圧力に保たれている。これに対して、密閉容器１の内部は吐出圧力（高圧）であるので、背面室空間２１との圧力差により、冷凍機油２０は給油管を通り回転軸５に設けられた油孔２２を経由して各摺動部に供給されることになる。
【０００７】
前記支持板１２により、圧縮機構部および電動機部の位置する側と冷凍機油２０を貯溜する側とを区切っており、上記支持板１２は回転子７の外周部よりも上方に設けられた支持板ガス通路１７の通路面積を制限することにより、圧縮機構部から吐出された冷媒ガスの圧力よりも冷凍機油２０を貯溜する空間の圧力が低くなるように冷媒ガスを減圧して、この圧力差により冷凍機油２０を貯溜する油面が高くなる。
【０００８】
即ち、上記圧力差により、支持板１２の回転子７の外周部よりも下方に設けられた支持板切欠部部３４を冷凍機油２０が流通し、支持板１２で仕切られた吐出パイプ１９を位置された側の空間に冷凍機油２０が貯溜される。このとき、冷凍機油２０と共に冷媒ガスが、支持板切欠部部３４を通過した場合に貯溜された冷凍機油２０２６に冷媒ガスが吹き込み、冷凍機油２０が泡立って、泡の状態で吐出パイプ１９から冷凍サイクルへ吐出されてしまう。
【０００９】
これを防止するために、従来技術は図３に示すとおり、支持板１２と冷凍機油２０の貯溜空間との間に分離板１３を設け、この分離板１３の下端部に分離板切欠部部３５を形成し、支持板１２と分離板１３との間に気液分離通路３６を形成し、この気液分離通路３６によって、支持板切欠部部３４を通過した冷媒ガスを冷凍機油２０の貯溜空間の手前でバイパスさせる構造としている。さらに、前記支持板１２に設けた支持板ガス通路１７と分離板ガス通路１８を連通させた構造としている。
【００１０】
図４に前記支持板ガス通路１７と連通する分離板ガス通路１８の油分離の例を示す。図４は、吐出ガス中の冷凍機油２６ａを冷媒ガス２５と分離するために、網状抵抗体３０を設けた例を示す。このようにして、連通させた開口を持つことにより分離板ガス通路１８を通過した冷凍機油２６ａを含む冷媒は、網状抵抗体３０ａを通過する際に油分離が行なわれる。以上の構造については、特開平５−１２６０７２号に記載のものがある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記構造においては、（１）起動時に急激に油面が変動した場合に、上記気液分離通路３６内に冷凍機油２０が流入してしまい、極端な場合は分離板ガス通路１８から冷凍機油２０貯溜空間に流出する場合がある。この際に、支持板ガス通路１７から流出してる冷媒ガスによって霧化されて、吐出パイプ１９から冷凍サイクルに流出する場合のあることが判った。
【００１２】
（２）外気温度が低いときに、停止時の圧縮機内部の冷凍機油２０の中に冷媒が溶け込み、この状態で起動した場合に、急激な圧力変動により、冷凍機油２０中に溶け込んでいた冷媒が、急激にガス化し、これによって、冷凍機油２０の油面が急激に変動して、上記気液分離通路３６内に冷凍機油２０が流入してしまい、極端な場合は分離板ガス通路１８から冷凍機油２０貯溜空間に流出する場合がある。この際に、支持板ガス通路１７から流出してる冷媒ガスによって霧化されて、吐出パイプ１９から冷凍サイクルに流出する場合のあることが判った。
【００１３】
（３）空気調和機の暖房運転時に室外側熱交換器に霜が付着した場合は、冷凍サイクル室内側熱交換器で凝縮された冷媒が室外熱交換器でガス化されずに液状のまま圧縮機に吸い込まれた場合、圧縮機内の差圧により、急激にガス化して、これによって、冷凍機油２０の油面が急激に変動して、上記気液分離通路３６内に冷凍機油２０が流入してしまい、極端な場合は分離板ガス通路１８から冷凍機油２０貯溜空間に流出する場合がある。この際に、支持板ガス通路１７から流出してる冷媒ガスによって霧化されて、吐出パイプ１９から冷凍サイクルに流出する場合のあることが判った。
【００１４】
図３に前記液戻り時の冷媒の流れと冷凍機油２０の流れの実験結果を示す。多量の液冷媒圧縮機内に流入すると、圧縮機内の差圧により支持板１２下部に設けられた支持板切欠部部３４を、ガス化した冷媒ガスとこの冷媒ガスによって油面を急激に押し下げられた冷凍機油２０が極めて短時間に通過する。このとき、流量が多量な場合は、冷凍機油２０が前記気液分離通路３６を通過して、上部に位置された分離板ガス通路１８からも冷凍機油２０が排出されるようになる。
【００１５】
この場合は、前記支持板１２に設けられた支持板ガス通路１７を通過した冷媒ガスによって前記冷凍機油２０を霧状にする。これによって、霧状の冷凍機油は吐出パイプ１９から冷凍サイクルへ吐出され、熱交換器のパイプの内面に油膜を形成して、熱交換性能を低下させ、冷凍機器全体の性能を低下させる原因となる。
【００１６】
本発明は、上記の気液分離通路内に冷凍機油が流入して、分離板ガス通路から冷凍機油の貯溜空間に流出するような場合になっても、支持板ガス通路１７から流出してくる冷媒ガスによって冷凍機油が霧化されないようにし、吐出パイプ１９から冷凍サイクルに冷凍機油が流出しない横形密閉電動圧縮機を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、電動機と、その電動機の回転子が固定された回転軸で連結された圧縮機構部とを収納する密閉容器と、その密閉容器内を、前記電動機および圧縮機構部が位置する空間と、冷媒ガスを冷凍サイクルへ吐出するパイプが位置する空間とに仕切り、前記回転軸よりも上方に前記圧縮機構部で圧縮された冷媒ガスが流れるガス通路と、前記回転子の外周部よりも下方に冷凍機油流通用の切欠部とを有する支持板と、その支持板の切欠部よりも下方に冷凍機油流通用の切欠部を有し、前記支持板との間に気液分離通路を形成し、その気液分離通路の流出口となるガス通路を有する分離板と、前記気液分離通路を通過した冷凍機油が衝突して前記分離板ガス通路から吐出するために前記分離板ガス通路と前記支持板ガス通路との間に仕切りとを備え、前記支持板ガス通路が前記気液分離通路と分離した位置に設けられ且つ、前記支持板ガス通路よりも下方に前記分離板ガス通路を設け、前記支持板と前記分離板のそれぞれのガス通路のガス流出方向が平行になるようにされた横形密閉電動圧縮機とすることにより、達成される。
【００１８】
【作用】
支持板のガス流通路が気液分離通路と分離した位置に設けられ且つ、支持板のガス通路よりも下方部位置に上記気液分離通路の流出口となるガス通路を形成されて、上記支持板と上記分離板のガス通路のガス流出方向が、平行になるようにされているので、上記支持板のガス通路を通過した冷媒ガスによって、冷凍機油が霧状化されるのを抑制し、冷凍機油の冷凍サイクルへの吐出を低減する。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を、図１及び図２を参照して説明する。
【００２０】
まず、本発明による横置形スクロール圧縮機の一般的な全体構成を、図１を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例によるスクロール圧縮機の縦断面図を示したものであり、密閉容器１内に圧縮機構部、及び電動機部が収納されている。圧縮機構部は、固定スクロール２、旋回スクロール３、フレ−ム４、回転軸５、オルダムリング６を主要構成要素としている。固定スクロール２の吸込口には外部サイクルに接続する吸込パイプ８が圧入されている。
【００２１】
電動機部は、固定子２３および回転子７からなり、固定子２３は密閉容器１に焼嵌等により固定されており、回転子７は回転軸５に圧入等により固定されている。
【００２２】
フレ−ム４の外周部は、密閉容器１に固定されており、回転軸５の回転を受ける軸受を具備している。回転軸５の偏心部には、旋回スクロール３が回転自在に取り付けられ、フレ−ム４に設けられた溝と旋回スクロール３に設けられた溝には、オルダムリング６が摺動自在に配設され、旋回スクロール３の自転を防止している。旋回スクロール３と係合されて圧縮室を形成する固定スクロール２は、フレ−ム４にボルト２４によって締結されている。
【００２３】
回転軸５の偏心部と反対側の軸端部１０は、副軸受１１で支えられており、副軸受１１は、密閉容器１に固定された支持板１２に取り付けられている。一方、フレ−ム４と旋回スクロール３とで形成される背面室空間２１は、吸込圧力から吐出圧力に至るいずれかの圧力に保たれており、密閉容器１の内部は吐出圧力であるので、この圧力差により冷凍機油２０の油面に圧力が加わって、冷凍機油２０が給油管を通り、回転軸５に設けられた油孔２２を経由して各摺動部に供給される。
【００２４】
前記支持板１２により、圧縮機構部および電動機部の位置する側と冷凍機油２０を貯溜する側（吐出パイプ１９の位置する側）とを区切っており、該支持板１２に設けられたガス通路１７の通路面積を制限することにより、圧縮機構部から吐出された圧力よりも低い圧力に冷媒を減圧し、この圧力差により冷凍機油２０を貯溜する油面が高くなる。
【００２５】
このとき、前述の圧力差により、支持板１２の回転子７の外周部よりも下方に設けられた支持板切欠部３４を冷凍機油２０が通過し、支持板１２に仕切られた吐出パイプ１９の位置する側の空間に冷凍機油２０が貯溜される。このとき、冷凍機油２０とともに冷媒ガスが支持板切欠部３４を通過した場合は、貯溜された冷凍機油２０中に冷媒ガスが吹き込み、泡立ってしまい、泡の状態で吐出パイプ１９から冷凍サイクルへ吐出されてしまう。
【００２６】
このために、給油機構を構成する給油パイプ１５と支持板１２との間に分離板１３を設けた。これによって気液分離通路３６を形成し、支持板切欠部３４を通過した冷媒ガスをバイパスさせて、冷凍機油２０の貯溜空間に冷媒ガスが流入しないようにしている。さらに、前記支持板１２に設けた支持板ガス通路１７と、気液分離通路３６の流出口である分離板ガス通路１８とを、独立させた構造としている。
【００２７】
しかも、上記支持板ガス通路１７と分離板ガス通路１８は、支持板１２及び分離板１３の板の面に対して直角方向（上記気液分離通路の直角方向）に、そして分離板ガス通路１８はガス通路１７よりも下方部位置に形成し、さらに、夫々のガス通路が独立している、即ち、両通路の間に図に示すように仕切りを設けているので、この仕切りによって気液分離通路３６を通過した冷凍機油２０は、ガス通路１７を通過した流速の速い冷媒ガスと冷凍機油２０との流れを分離する構造とする。
【００２８】
上記支持板と上記気液分離流路３６には、上記回転子７の回転中心より上方部に板面に対して直角方向に独立した孔を設け、さらに、図２に示すように気液分離通路３６を通過した冷凍機油を、上記仕切りに衝突させて、直角方向に位置するガス通路１８から吐出するようになっている。これにより、上記支持板１２のガス通路１７を通過した流速の速い冷媒ガス２５の流れに干渉されないように、ガス通路１８から吐出された冷凍機油２６ａを分離できる。これにより、上記支持板１２のガス通路１７を通過した流速の速い冷媒ガス２５によって、冷凍機油２６ａが霧状化するのを抑制し、冷凍機油の圧縮機外への吐出を低減し、冷凍機油を安定貯溜することが出来る。
【００２９】
上記構成の実施例は、空気調和機の暖房運転時などに見られる現象として、冷凍サイクルにて凝縮された冷媒が液状のまま、圧縮機に吸い込まれた場合、その他の要因により、圧縮機内の冷凍機油２０が、支持板１２の下部に設けた支持板切欠部３４を大量に通過する際に、分離板切欠部３５のみでは吐出パイプ及び給油機構の位置する側に流入しようとする冷凍機油２０が流れず、冷媒ガスも一緒に流れようとする場合に、１枚乃至複数枚の分離板１３により構成される気液分離通路３６及び分離板ガス通路１８に、冷媒ガスをバイパスさせる。
【００３０】
しかも、流量が極めて多量であった場合で、上記気液分離通路３６及び分離板ガス通路１８を、冷凍機油２０が流れる現象が発生した場合でも、上記支持板１２のガス通路１７を通過した冷媒ガスによって、冷凍機油２０が霧状化されるのを抑制できる。
【００３１】
すなわち、支持板１２のガス流通路１７が気液分離通路３６と分離した位置に設けられ且つ、支持板１２のガス通路１７よりも下方部位置に上記気液分離通路の流出口となるガス通路１８を形成されて、上記支持板１２のガス通路１７と上記分離板１３のガス通路１８のガス流出方向が、平行になるようにされているので、上記支持板１２のガス通路１７を通過した冷媒ガスによって、気液分離通路３６及び分離板ガス通路１８を流れる冷凍機油２０が、霧状化されるのを抑制できる。したがって、冷凍機油２０の冷凍サイクルへの吐出を、大幅に低減することができる。
【００３２】
また、このように霧状の冷凍機油２０が吐出パイプ１９から冷凍サイクルへ吐出されるのを大幅に減少できるので、熱交換器のパイプの内面に油膜が形成されなくなり、熱交換性能の低下を防止でき、これによって冷凍機器全体の性能の低下を防止できる。
【００３３】
上記冷凍機油２０の霧状化される原因のうち、最も霧状化が起きやすいと考えられる冷凍サイクルからの冷媒の液戻り時について、上記構成の実施例の横形密閉電動圧縮機を用いて確認した。即ち、上記構成の実施例の横形密閉電動圧縮機に、内部観察用覗き窓を取付けて、冷凍サイクルからの冷媒の液戻り時の状態を観察した。
【００３４】
その結果は、冷凍機油２６ａが、図２に示すように気液分離通路３６を通過した後に、分離板ガス通路１８より流出される。しかし、分離板ガス通路１８より流出された冷凍機油２６ａは、支持板１２のガス通路１７からの流速の速い冷媒ガス２５の流れとは分離された状態でガス通路１８よりも下方に流れ、貯溜されている冷凍機油２０の油面が安定していることを確認した。更に、冷媒の液戻り状態での運転時には従来増加していた冷凍機油の冷凍サイクルへの吐出循環量についても通常運転時に近い低い値を示した。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、気液分離通路内に冷凍機油が流入して、分離板ガス通路から冷凍機油の貯溜空間に流出するような場合になっても、支持板ガス通路から流出してくる冷媒ガスによって冷凍機油が霧化されるのを抑制できた。これによって、吐出パイプから冷凍サイクルへの冷凍機油の流出を大幅に減少できる横形密閉電動圧縮機を提供できる。
【００３６】
また、上記のように霧状の冷凍機油が吐出パイプから冷凍サイクルへ吐出されるのを大幅に減少できるので、熱交換器のパイプの内面に油膜が形成されなくなり、熱交換性能の低下を防止でき、これによって冷凍機器全体の性能の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の横形スクロール圧縮機の縦断面図
【図２】実施例の支持板回りの部分拡大断面図
【図３】従来技術の横形スクロール圧縮機の縦断面図
【図４】従来技術の支持板回りの部分拡大断面図
【符号の説明】
１…密閉容器，２…固定スクロール，３…旋回スクロール，
４…フレ−ム，５…回転軸，６…オルダムリング，７…回転子，
８…吸込パイプ，１１…副軸受，１２…支持板，１３…分離板，
１５…給油管，１６…カップ，１７…支持板ガス通路，
１８…分離板ガス通路，１９…吐出パイプ，２０…冷凍機油，
２１…背面室空間，２２…油孔，２３…固定子、２４…ボルト
３０…網状抵抗体，３４…支持板切欠部，３５…分離板切欠部，
３６…気液分離通路

Claims (2)

1. 電動機と、その電動機の回転子が固定された回転軸で連結された圧縮機構部とを収納する密閉容器と、その密閉容器内を、前記電動機および圧縮機構部が位置する空間と、冷媒ガスを冷凍サイクルへ吐出するパイプが位置する空間とに仕切り、前記回転軸よりも上方に前記圧縮機構部で圧縮された冷媒ガスが流れるガス通路と、前記回転子の外周部よりも下方に冷凍機油流通用の切欠部とを有する支持板と、その支持板の切欠部よりも下方に冷凍機油流通用の切欠部を有し、前記支持板との間に気液分離通路を形成し、その気液分離通路の流出口となるガス通路を有する分離板と、前記気液分離通路を通過した冷凍機油が衝突して前記分離板ガス通路から吐出するために前記分離板ガス通路と前記支持板ガス通路との間に仕切りとを備え、前記支持板ガス通路が前記気液分離通路と分離した位置に設けられ且つ、前記支持板ガス通路よりも下方に前記分離板ガス通路を設け、前記支持板と前記分離板のそれぞれのガス通路のガス流出方向が平行になるようにされた横形密閉電動圧縮機。
2. 請求項１において、前記分離板ガス通路は、前記気液分離通路の直角方向に設けられた
   横形密閉電動圧縮機。

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