JP5346210B2 - 密閉型回転圧縮機及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は密閉型回転圧縮機及び冷凍サイクル装置に係り、特に潤滑油の分離構造を改良した密閉型回転圧縮機及び冷凍サイクル装置に関する。

一般に冷凍サイクル装置に用いられる縦型密閉型圧縮機は、密閉容器内の下部側に圧縮機構部が収容され、上部側に電動機部が収容された構造になっており、これら圧縮機構部と電動機部は回転軸を介して連結される。

上記密閉容器の内底部には潤滑油を集溜する油溜り部が設けられている。また、上記電動機部に通電して回転軸が回転駆動されると圧縮機構部が作動し、圧縮機構部に直接冷媒ガスが吸込まれる。

圧縮された冷媒ガスは高温高圧化されて、一旦、密閉容器内へ吐出される。密閉容器内に充満する高温高圧の冷媒ガスは、密閉容器に接続される吐出管から導出され、冷凍サイクルを構成する凝縮器に導かれる。

圧縮機構部から密閉容器内に吐出される冷媒ガスには、圧縮機構部に給油され潤滑性を保持する潤滑油の油分が含まれている。

そのため、ガス分と油分との混合粒子となって密閉容器内に吐出されるので、そのままの状態で吐出管から冷凍サイクルへ導出されると、油溜り部の潤滑油に不足が生じ、ついには潤滑性が損なわれ、圧縮機の油上がり故障や多量の油が熱交換器の効率を低下させてしまう不具合を生じさせる。

そこで、電動機部の回転子や回転軸に、油分離部材を設けたものが提案されている（例えば、特許文献１など）。

この特許文献１に記載のものは、回転軸の上部に回転軸とともに回転する油分離部材が取着されており、この油分離部材と対向して吐出管が設けられている。

このため、上記油分離部材では、密閉容器内部へ吐出された油分を含む冷媒ガスが、回転する油分離部材に衝突し、遠心力によって、油分が周囲に飛散することによりガス分と油分とに分離される。ガス分は比重が軽いので、吐出管に吸込まれ冷凍サイクル機器に導かれる。油分は密閉容器と電動機部の隙間等を介して油溜り部へ流下し、油分離作用がなされる。

しかしながら、上記油分離部材は、圧縮機構部の排除容積や運転周波数が増大したり、冷媒として、高低圧差の大きい冷媒を使用した場合には、油分離効果が十分ではなく、吐出管から冷凍サイクルへ導出される油量を十分に低減することができなかった。

また、近年、圧縮ガスの高圧化、インバータ制御などによる遠心力による回転軸のたわみを防止するために、電動機部の上部に設けた第３の軸受により回転軸の上端近傍を軸支している（例えば、特許文献２など）。

この特許文献２の密閉型圧縮機のように、電動機部の上部に第３の軸受を設けることで、冷媒ガスの通路を狭め、通過するガス流速が上昇し、油粉が成長することなく、吐出管に対向する上部空間に運ばれてしまう。さらに、特許文献１に記載のような油分離部材を設けても、分離能力以上の油が流入するため処理できずに冷凍サイクルに排出される。
特開平５−３３２２７６号公報 特開２００４−３４０６号公報

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、油分を効率よく分離でき、油が冷媒ガスと一緒に密閉容器外に排出されるのを防止できて、圧縮機の油上がり故障をなくし、熱交換器の効率を向上させることができる密閉型圧縮機を提供することを目的とする。

また、油分を効率よく分離でき、油が冷媒ガスと一緒に密閉容器外に排出されるのを防止できて、圧縮機の油上がり故障をなくし、熱交換器の効率を向上させることができる密閉型圧縮機を備えた冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明に係る密閉型圧縮機は、一端に吐出管を設けた密閉容器内の一端側に固定子と回転子とからなる電動機部を収納し、前記密閉容器の他端側に回転軸を介して前記電動機部により駆動される圧縮機構部を収納した密閉型圧縮機において、前記電動機部の反圧縮機構部側に前記回転軸および回転子の少なくとも一方と一体的に回転する油分離部材を回転軸の軸方向に所定の間隔を設けて複数設け、前記固定子の固定子鉄心の反圧縮機構部側端面と前記密閉容器の一端との距離を前記固定子鉄心の外径寸法の１／３以上にし、前記密閉容器一端と電動機部との間に、前記回転軸を軸支する軸受部材を有し、前記油分離部材が前記軸受部材の両側にそれぞれ設けられていることを特徴とする。

また、上記密閉型圧縮機と、凝縮器と、膨張装置と、蒸発器を備えたことを特徴とする。

本発明に係る密閉型圧縮機によれば、油分を効率よく分離でき、油が冷媒ガスと一緒に密閉容器外に排出されるのを防止できて、圧縮機の油上がり故障をなくし、熱交換器の効率を向上させることができる密閉型圧縮機を提供することができる。

また、本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、油分を効率よく分離でき、油が冷媒ガスと一緒に密閉容器外に排出されるのを防止できて、圧縮機の油上がり故障をなくし、熱交換器の効率を向上させることができる密閉型圧縮機を備えた冷凍サイクル装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る密閉型圧縮機及び冷凍サイクル装置について添付図面を参照して説明する。

図１は本発明の第１実施形態に係る密閉型圧縮機を搭載した冷凍サイクル装置の概念図、図２は本発明の第１実施形態に係る密閉型圧縮機の縦断面図である。

図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る冷凍サイクル装置１００は、本発明の一実施形態に係る密閉型圧縮機１と、四方弁１０１、室外熱交換器１０２と、膨張装置１０３と、室内熱交換器１０４、アキュムレータ１０５をサイクル状に連通して形成される。

上記冷凍サイクル装置１００において、密閉型圧縮機１から吐出される冷媒は、冷房時には、四方弁１０１を介して実線矢印で示すように室外熱交換器１０２に供給され、ここで外気と熱交換して凝縮される。この凝縮された冷媒は、室外熱交換器１０２から流出して膨張装置１０３を介して室内熱交換器１０４に流され、ここで室内空気と熱交換して蒸発し、室内空気を冷却する。室内熱交換器１０４から流出された冷媒は、四方弁１０１及びアキュムレータ１０５を介して密閉型圧縮機１内に吸い込まれる。

また、暖房時には、圧縮機１から吐出された冷媒は、四方弁１０１を介して破線矢印で示すように、室内熱交換器１０４に供給され、ここで室内空気と熱交換して凝縮され、室内空気を加熱する。この凝縮された冷媒は室内熱交換器１０４から流出して膨張装置１０３を介して室外熱交換器１０２に流され、ここで室外空気と熱交換して蒸発する。この蒸発した冷媒は、室外熱交換器１０２から流出され、四方弁１０１及びアキュムレータ１０５を介して密閉型圧縮機１内に吸い込まれる。以後、順次同様に冷媒が流されて冷凍サイクルの運転が継続される。

図２に示すように、密閉型圧縮機１は、密閉容器２を備え、この密閉容器２は上下両端が開口する筒状の容器本体２１と、この容器本体２１の上端開口部を閉塞するカップ状の上部容器２２と、端開口部を閉塞するカップ状の下部容器２３からなる。

上部容器２２の中心部には吐出管２４が設けられ、周辺側には電源端子２５が設けられる。

この密閉容器２内の上部には電動機部３が設けられ、下部には圧縮機構部４が設けられる。これら電動機部３と圧縮機構部４とは、回転軸５を介して連結される。

電動機部３は、たとえばブラシレスＤＣ同期モータ（ＡＣモータもしくは商用モータでもよい）が用いられていて、密閉容器２の内面に圧入固定される固定子３１と、この固定子３１の内側に所定の間隙を存して配置され、回転軸５に嵌着される回転子３２とから構成される。回転子３２の内部には回転軸５に沿ってガス用貫通孔３２ａが設けられ、密閉容器２に圧入固定される。

固定子３１の固定子鉄心３１ａの反圧縮機構部側端面例えば上端面３１ｂと密閉容器２の一端例えば上内端面２ａとの距離Ｄ１は、固定子鉄心３１ａの外径寸法Ｄ２の１／３以上である。

圧縮機構部４は、第１の圧縮機構部４Ａと第２の圧縮機構部４Ｂとから構成される。

第１の圧縮機構部４Ａは上部側に形成され、第１のシリンダ４１Ａを備えている。第２の圧縮機構部４Ｂは第１のシリンダ４１Ａとは中間仕切板４３を介した下部に形成され、第２のシリンダ４１Ｂを備えている。

これら第１、第２のシリンダ４１Ａ、４１Ｂは、互いに内径寸法が同一である。第１のシリンダ４１Ａの外径寸法は密閉容器２の内径寸法よりも僅かに大に形成され、密閉容器２内周面に圧入されたうえに、密閉容器２外部からの溶接加工によって位置決め固定される。

第１のシリンダ４１Ａの上面部に第１の軸受６が重ね合わされ、通気孔７ｃを設けた吐出マフラー７ａとともに取付けボルト８を介して第１のシリンダ４１Ａに取付け固定される。

第２のシリンダ４１Ｂの下面部には第２の軸受９が重ね合わされ、吐出マフラー７ｂとともに取付けボルト８を介して第２のシリンダ４１Ｂに取付け固定される。

回転軸５は、最下端部が第２の軸受９に回転自在に枢支され、その上部が第１の軸受６に回転自在に軸支される。さらに、回転軸５は各シリンダ４１Ａ、４１Ｂ内部を貫通するとともに、略１８０°の位相差をもって形成される２つの偏心部５ａ、５ｂを一体に備えている。

各偏心部５ａ、５ｂは互いに同一直径をなし、各シリンダ４１Ａ、４１Ｂ内径部に位置するよう組立てられる。これら偏心部５ａ、５ｂの周面には、互いに同一直径をなすローラ４７ａ、４７ｂが嵌合される。各ローラ４７ａ、４７ｂの軸方向長さは、第１のシリンダ４１Ａと第２のシリンダ４１Ｂの板厚（軸方向長さ）と略同一に揃えられる。

第１のシリンダ４１Ａと第２のシリンダ４１Ｂは、第１の軸受６と中間仕切板４３および第２の軸受９で上下面が区画され、それぞれの内部にローラ４７ａ、４７ｂが偏心回転自在に収容される第１のシリンダ室４２ａと第２のシリンダ室４２ｂが形成される。ローラ４７ａ、４７ｂは互いに１８０°の位相差があるが、第１、第２のシリンダ室４２ａ、４２ｂにおいて偏心回転できる。

第１、第２のシリンダ４１Ａ、４１Ｂには、ブレード室（図示せず）が設けられ、このブレード室は各シリンダ室４２ａ、４２ｂに対して開放されている。各ブレード室には共に図示しないブレードおよびばね部材が収容される。

各ブレードは、シリンダ室４２ａ、４２ｂ側である先端部が平面視で略半円状に形成される。ばね部材はブレードの後端とブレード室端面との間に介在され、ブレードに弾性力（背圧）を付与して先端をシリンダ室４２ａ、４２ｂへ突出させ、ローラ４７ａ、４７ｂ周面に弾性的に接触させる。

従って、回転軸５が回転し、偏心部５ａ、５ｂが偏心回転してローラ４７ａ、４７ｂがシリンダ室４２ａ、４２ｂの内周壁に沿って偏心回転（旋回）したとき、ブレードはブレード室に沿って往復運動し、ローラ４７ａ、４７ｂの回転角度にかかわらず線接触してシリンダ室４２ａ、４２ｂを共に図示しない吸込室と圧縮室に仕切ることとなる。吸込室は吸込管２６ａ、２６ｂを介してアキュムレータ１０５に接続される。

ブレードは、先端がシリンダ室４２ａ、４２ｂ内へ最も突出する部位にあるとき、後端がブレード室内に位置する長さ寸法に形成される。ブレードが最も後退したとき、ブレード後端とブレード室端面との間の距離は、ばね部材の最大圧縮長さよりもわずかに大に形成されている。

第１の軸受６と第２の軸受９には、図示しない吐出弁機構が設けられていて、それぞれが各シリンダ室４２ａ、４２ｂに連通するとともに、吐出マフラー７ａ、７ｂで覆われる。後述するように、各シリンダ室４２ａ、４２ｂで圧縮された冷媒ガスが所定圧に上昇した状態で吐出弁機構は開放され、各シリンダ室４２ａ、４２ｂから吐出マフラー７ａ、７ｂ内へ吐出するようになっている。

吐出マフラー７ａ、７ｂにおいて圧縮された冷媒ガスは消音と整流作用を受け、吐出マフラー７ａに設けた通気孔７ｃを介して密閉容器２内に直接的に導かれ、もしくは図示しないガス案内路を介して密閉容器２内に導かれる。

回転子３２と固定子３１間の間隙及び回転子３２に軸方向に貫通して形成されたガス用貫通孔３２ａに第１の圧縮機構部４Ａと第２の圧縮機構部４Ｂで圧縮された冷媒ガスが流通する。

また、電動機部３の反圧縮機構部側である上側には、回転軸および回転子の少なくとも一方、例えば、回転軸５の上端に上側油分離部材として第１の油分離部材１０が螺着されている。この第１の油分離部材１０は円盤形状をなし、その断面が下に凹んだ凹部である逆截頭円錐状のボス１０ａと、このボス１０ａから外方に延びるリング状のフランジ部１０ｂと、このフランジ部１０ｂから下方に延びる折曲部１０ｃからなり、ボス１０ａの中央に吐出管２４が対向する。

さらに、第３の軸受１１が取り付けられる軸受保持フレーム１２を挟んだ回転子３２の反圧縮機構部側端面である回転子上端面３２ｂには、下側油分離部材として第２の油分離部材１３が取り付けられる。

この第２の油分離部材１３は円盤形状をなし、その断面が第１の油分離部材１０のボス１０ａの高さＨ１に比べて、低い高さＨ２の逆截頭円錐状の凹部であるボス１３ａと、このボス１３ａから外方に延びるリング状のフランジ部１３ｂと、このフランジ部１３ｂから下方に延びる折曲部１３ｃからなる。

第１の油分離部材１０と第２の油分離部材１３間に設けられる第３の軸受１１は、自動調芯軸受で、例えば玉軸受であり、回転軸５の一端近傍例えば上端近傍を軸支し、軸受保持フレーム１２の中心部に別部材で一体的に設けられた深皿状の軸受取付部材１２ａに取り付けられる。

第２の油分離部材１３および第３の軸受１１は固定子３１のコイルエンド３３の内周部の空間部に収容される。

次に本第１実施形態の密閉型圧縮機の圧縮動作について説明する。

電動機部３に通電すると回転軸５が回転駆動され、圧縮機構部４の第１のシリンダ室４２ａと第２のシリンダ室４２ｂ内においてローラ４７ａ、４７ｂが偏心移動する。

各シリンダ室４２ａ、４２ｂに第１、第２の吸込管２６ａ、２６ｂが接続され、アキュムレータ１０５で分離された冷媒ガスが各吸込管２６ａ、２６ｂを介して吸込まれる。

回転軸５に突設される偏心部５ａ、５ｂが１８０°の位相差が存在するように形成されているところから、冷媒ガスの各吸込管２６ａ、２６ｂからシリンダ室４２ａ、４２ｂ内に吸込まれるタイミングも当然、１８０°の位相差が存在する。各ローラ４７ａ、４７ｂが偏心移動して吐出弁機構側の室（圧縮室）の容積が減少し、その分圧力が上昇する。

圧縮室内の圧力が所定の圧力になると吐出弁機構が開放され、圧縮されて高温高圧化した冷媒ガスが吐出マフラー７ａ、７ｂ内に吐出される。圧縮された冷媒ガスが吐出弁機構へ吐出されるタイミングも１８０°の位相差が存在する。

圧縮された冷媒ガスは各吐出マフラー７ａ、７ｂから通気孔７ｃを介して直接的、もしくは間接的に密閉容器２内の電動機部３と圧縮機構部４との間の空間部へ導出される。そして、回転子３２と固定子３１との間、ガス用貫通孔３２ａを流通し、電動機部３の上部側密閉容器２内に充満する。

上記圧縮過程において、第１の油分離部材１０と第２の油分離部材１３を上下に配し、第１の油分離部材１０と第２の油分離部材１３に二つの機能を分担させることによって、冷凍サイクルに油を流出させることを防止している。

すなわち、下部より上昇する冷媒ガス流内の油粉をまず第２の油分離部材１３の遠心力でコイルエンドの内壁等に衝突させ、密閉容器２の底部の油溜まりに油粉を自重落下させる。

第２の油分離部材１３で油が分離された冷媒ガスは、軸受保持フレーム１２及び軸受取付部材１２ａの少なくとも一方に形成された通路を通って上部空間に流入する。上部空間にて流速を落とした冷媒ガス流は、吐出管２４より冷凍サイクルへ排出される。このとき、上部空間の冷媒ガス中には、上記第２の油分離部材１３で分離しきれない油粉がミスト状で残っているが、第１の油分離部材１０によって発生させた遠心力で第１の油分離部材１０の中央部に位置する吐出管２４付近は油ミストの密度が薄い状態になり、油が冷媒ガスと一緒に密閉容器外に排出されるのを防止できる。

また、上記圧縮過程において、回転軸５の揺れは第３の軸受１１によって抑制される。従って、固定子と回転子との接触や第１、第２の軸受および回転軸に過大な力が加わり圧縮機の効率が低下したり、損傷をきたすことを抑制することができ、大きな振動や騒音も抑制する。

さらに、固定子鉄心３１ａの上端面３１ｂと密閉容器２の上内端面２ａ間の距離Ｄ１、固定子鉄心３１ａの外径寸法Ｄ２との比（Ｄ１／Ｄ２）と、吐油量は、図３に示すような相関があることが確認されている。

この図３から分かるように、Ｄ１／Ｄ２を１／３以上にすることにより、吐出管２４を介して密閉容器２外に排出される油量を抑制できる。

本第１実施形態の密閉圧縮機によれば、油分を効率よく分離でき、油が冷媒ガスと一緒に密閉容器外に排出されるのを防止できて、圧縮機の油上がり故障をなくし、熱交換器の効率を向上させることができる密閉型圧縮機が実現する。

また、第２実施形態に係る密閉型圧縮機について説明する。

本第２実施形態は、第１の油分離部材と第２の油分離部材を略同一形状に形成したものである。

例えば、図４に示すように、第２実施形態の密閉型圧縮機１Ａは、密閉容器２内の下部には圧縮機構部４が設けられ、上部には電動機部３が設けられる。

回転子３２の内部には回転軸５に沿ってガス用貫通孔３２ａが設けられ、さらに、固定子３１の外周には、密閉容器２の内壁と固定子３１の間にガス流路３１ｃを形成するための溝を設ける。

また、第３の軸受１１が取り付けられる軸受保持フレーム１２は、ほぼ円板形状をなし、複数個のガス用透孔１２ｂが設けられる。

第１実施形態と同様に、軸受保持フレーム１２を貫通する回転軸５の上端には、第１の油分離部材１０が螺着され、この第１の油分離部材１０は第１実施形態と同様の形状をなす。さらに、軸受保持フレーム１２を挟んで回転軸５の回転子３２の上端面３２ｂに対応する位置に、第１の油分離部材１０と同一形状の第２の油分離部材１３が取り付けられる。

第１の油分離部材１０のボス１０ａには、吐出管２４の一部が入り込んでいる。これにより、吐出管２４を介して、油が冷媒ガスと一緒に密閉容器外に排出されるのをより効果的に防止できる。

また、第２の油分離部材１３のボス部１３ａには、第３の軸受１１の一部が入り込んでいる。これにより、密閉容器２の高さを減じることができる。

固定子鉄心３１ａの上端面３１ｂと密閉容器２の上内端面２ａ間の距離Ｄ１と、固定子鉄心３１ａの外径寸法Ｄ２との比（Ｄ１／Ｄ２）は１／３以上である。

従って、第１実施形態の密閉型圧縮機と同様、第２の油分離部材１３においては、ガス用貫通孔３２ａ及び固定子３１と回転子３２間の隙間を通過し下部より上昇する高圧冷媒ガス流内の油粉を第２の油分離部材１３の裏面に当て、第２の油分離部材１３の遠心力でコイルエンド３３の内壁等に衝突させ、密閉容器２の底部の油溜まりに油粉を自重落下させる。

また、ガス流路３１ｃを通って上昇した高圧冷媒ガス及び上記第２の油分離部材１３で油分離された高圧冷媒ガスは、吐出管２４から吐出される。このとき、第１の油分離部材１０によって発生させた遠心力で第１の油分離部材１０の中央部に位置する吐出管２４付近は油ミストの密度が薄い状態になり、油が冷媒ガスと一緒に密閉容器外に排出されるのを防止できる。

符号４５はシリンダ室が設けられるフレームである。

図４中実線矢印は油を含んだガス流れを示し、点線矢印は油の流れを示す。

なお、他の構成は図１に示す密閉型圧縮機と異ならないので、同一符号を付して説明は省略する。

本第２実施形態の密閉圧縮機によれば、油分を効率よく分離でき、油が冷媒ガスと一緒に密閉容器外に排出されるのを防止できて、圧縮機の油上がり故障をなくし、熱交換器の効率を向上させることができる密閉型圧縮機が実現する。

また、第３実施形態に係る密閉型圧縮機について説明する。

本第３実施形態は、第１実施形態及び第２実施形態が第３の軸受を備えるのに対して、第３の軸受を備えない。

例えば、図５に示すように、第３実施形態の密閉型圧縮機１Ｂは、密閉容器２内の下部には圧縮機構部４が設けられ、上部には電動機部３が設けられる。

回転子３２の内部には回転軸５に沿ってガス用貫通孔３２ａが設けられ、さらに、固定子３１の外周には、密閉容器２の内壁と固定子３１の間にガス流路３１ｃを形成するための溝を設ける。

また、第１の油分離部材１０が回転軸５に上端部に取り付けられ、この第１の油分離部材１０はその断面が逆截頭円錐状のボス１０ａと、このボス１０ａから外方に延びるリング状のフランジ部１０ｂと、このフランジ部１０ｂから下方に延びる折曲部１０ｃからなり、ボス１０ａの中央に吐出管２４がわずかに挿入されている。

さらに、回転軸５の回転子３２の上端面３２ｂに位置する部位には、第２の油分離部材１３が取り付けられる。

この第２の油分離部材１３は円盤形状をなし、第１の油分離部材１０と同一形状をなし、逆截頭円錐状のボス１３ａと、このボス１３ａから外方に延びるリング状のフランジ部１３ｂと、このフランジ部１３ｂから下方に延びる折曲部１３ｃからなる。

第１の油分離部材１０のボス１０ａには、吐出管２４の一部が入り込んでいる。

固定子鉄心３１ａの上端面３１ｂと密閉容器２の上内端面２ａ間距離Ｄ１と、固定子鉄心３２ａの外径寸法Ｄ２との比（Ｄ１／Ｄ２）は１／３以上である。

従って、第１実施形態及び第２の実施形態の密閉型圧縮機と同様、第２の油分離部材１３においては、ガス用貫通孔３２ａ及び固定子３１と回転子３２間の隙間を通過し下部より上昇するガス流内の油粉を第２の油分離部材１３の裏面に当て、第２の油分離部材１３の遠心力でコイルエンド３３の内壁等に衝突させ、密閉容器２の底部の油溜まりに油粉を自重落下させる。

また、ガス流路３１ｃを通過した高圧冷媒ガスは及び上記第２の油分離部材１３で油分離された高圧冷媒ガスは、吐出管２４から吐出される。このとき、第１の油分離部材１０によって発生させた遠心力で第１の油分離部材１０の中央部に位置する吐出管２４付近を油ミストの密度が薄い状態になり、油が冷媒ガスと一緒に密閉容器外に排出されるのを防止できる。

本第３実施形態の密閉型圧縮機は第３の軸受を備えないので、回転軸の揺れが小さい比較的小型の密閉型圧縮機に適する。

なお、他の構成は図１に示す密閉型圧縮機と異ならないので、同一符号を付して説明は省略する。

本第３実施形態の密閉型圧縮機によれば、油分を効率よく分離でき、油が冷媒ガスと一緒に密閉容器外に排出されるのを防止できて、圧縮機の油上がり故障をなくし、熱交換器の効率を向上させることができる密閉型圧縮機が実現する。

また、上記各実施形態の密閉型圧縮機を備えた冷凍サイクル装置によれば、油分を効率よく分離でき、油が冷媒ガスと一緒に密閉容器外に排出されるのを防止できて、圧縮機の油上がり故障をなくし、熱交換器の効率を向上させることができる冷凍サイクル装置が実現する。

また、第４実施形態に係る密閉型圧縮機について説明する。

本第４実施形態は、第１実施形態における第１の油分離部材および第２の油分離部材の半径と、固定子内周半径の関係を規制する。

図６は第４実施形態に係る密閉型圧縮機の第１、第２の油分離部材近傍の縦断面図であり、図７は第４実施形態に係る密閉型圧縮機の第３の軸受の下方で切断した横断面図である。

例えば、図６および図７に示すように、第４実施形態の密閉型圧縮１Ｃは、吐出管２４から遠い圧縮機構部側に下側油分離部材として第２の油分離部材１３を有し、この第２の油分離部材１３の半径Ｒ１は、回転子３２の中心（中心線）ｃとガス用貫通孔３２ａ間の距離Ｌ２以上で、回転子３２の中心ｃと回転子３２の外周面間の距離（本例では回転子３２の半径）Ｌ３以下に形成される。すなわち、Ｌ３≧Ｒ１≧Ｌ２である。

また吐出管２４に近い上側油分離部材として第１の油分離部材１０を有し、この第１の油分離部材１０の半径Ｒ４は、固定子３１の内周半径Ｒ５以上に形成される。すなわち半径Ｒ４≧Ｒ５である。

従って、図６中下側の第２の油分離部材１３の遠心力により生じるガス用貫通孔３２ａを通る吐出冷媒の吸引効果により、圧縮機構部から吐出された吐出冷媒がスムーズに第２の油分離部材１３側に導かれる。

ガス用貫通孔３２ａを通って第２の油分離部材１３側に導かれた吐出冷媒中の潤滑油は、第２の油分離部材１３の遠心力によって半径方向に飛ばされ、吐出冷媒から効果的に分離される。

また、回転子３２と固定子３１間の隙間（エアギャップ）Ｇを通って導かれる吐出冷媒は、第２の油分離部材１３に阻害されることなく上方に導かれるとともに、第２の油分離部材１３の遠心力によるガス流によって吐出冷媒中の潤滑油が分離される。

また、第２の油分離部材１３の部分を通過した吐出冷媒は、第３軸受１１を保持する軸受取付部材１２ａ等の開口を通って上方に導かれ、第１の油分離部材１０の下面部に到達し、この第１の油分離部材１０の遠心力によって、さらに潤滑油が分離される。

このとき、回転子３２から遠い第１油分離部材１０の半径Ｒ４を、固定子３１の内周半径Ｒ５以上に形成したので、吐出冷媒の多くが第１の油分離部材１０の下面部に導かれて油分離効果を高めることができる。

さらに、吐出冷媒は上部空間に流入する。上部空間にて流速を落とした吐出ガスは、吐出管２４より冷凍サイクルへ排出される。このとき、上部空間の吐出冷媒中には、分離しきれない油粉がミスト状で残っているが、半径の大きい第２の油分離部材１３によって発生させた遠心力で、第１の油分離部材１０の中央部に位置する吐出管２４付近は油ミストの密度が薄い状態になリ、油が吐出冷媒と一緒に密閉容器２外に排出されるのを防止できる。

図８は本第４実施形態の密閉型圧縮機を用い、第２の油分離部材１３の半径を変化させたときの吐油量の変化を調べた試験結果図である。

図８からもわかるように、回転子３２の中心（中心線）ｃとガス用貫通孔３２ａ間の距離Ｌ２が２１ｍｍ、回転子３２の半径Ｌ３が４３．６ｍｍの場合に、第２の油分離部材１３の半径Ｒ１を４３ｍｍ（Ｌ３≧Ｒ１≧Ｌ２）にした実施例１の吐油量を１としたとき、第２の油分離部材１３の半径Ｒ１を４３ｍｍから４２ｍｍに変化させた実施例２のものは、実施例１と略同等の吐油量であった。これに対して、第２の油分離部材１３の半径Ｒ１を４４ｍｍ（Ｒ１＞Ｌ３）にした比較例のものは、吐油量が実施例１に比べて１５％以上増加していた。

なお、第２の油分離部材１３の遠心力により生じるガス用貫通孔３２ａを通る吐出冷媒の吸引効果を得るためには、第２の油分離部材１３と回転子３２上端面３２ｂを７ｍｍ以下にすることが望ましく、さらには、５ｍｍ以下にすることがさらに好ましい。

さらに、本第４実施形態の構成により、密閉容器２一端と電動機部３との間に第３の軸受１１を固定後も、回転子３２と固定子３１間の隙間（エアギャップ）Ｇの大きさ（周方向での均一性）を確認することができる。なお、エアギャップが周方向で大きく異なる場合は、振動、騒音が大きくなり、再組み立てが必要となる。

本第４実施形態の密閉型圧縮機によれば、油分を効率よく分離でき、油が冷媒ガスと一緒に密閉容器外に排出されるのを防止できて、圧縮機の油上がり故障をなくし、第３軸受１１への潤滑を十分に行えて、熱交換器の効率を向上させ、信頼性の高い密閉型圧縮機が実現する。

また、第５実施形態に係る密閉型圧縮機について説明する。

本第５実施形態は、第４実施形態における回転子がこの回転子の中心から外面までの距離が円周方向で異なる。

図９は第５実施形態に係る密閉型圧縮機の回転子の概念を示す平面図である。

図９に示すように、第５実施形態の密閉型圧縮機は、電動機部３の回転子３２Ｄおよび固定子３１を備え、回転子３２Ｄは、回転子３２Ｄの中心ｃから外周面３２Ｄａまでの距離Ｌ３（Ｌ３１、Ｌ３２）が円周方向で異なる。

例えば、距離Ｌ３を異なるように形成するには、回転子３２Ｄの外周面を曲率半径Ｌ３１、Ｌ３２の異なる複数の円弧Ｃ１、Ｃ２で形成すればよい。

この場合、円弧Ｃ１は回転子３２Ｄの中心ｃを中心とする曲率半径Ｌ３１の円弧であり９０度間隔で４ヶ所形成され、円弧Ｃ２は回転子３２Ｄの半径（Ｌ３１）より大きい曲率半径Ｒ３２の円弧であり、９０度間隔で４ヶ所形成されている。

これらの円弧Ｃ１、Ｃ２がなめらかに接続される。このように形成することにより、円弧Ｃ２と固定子３１の内周面３１ｃとの隙間（エアギャップ）Ｇが大きくなる。

なお、固定子３１の内周直径Ｄ（Ｌ３１×２）（ｍｍ）に対するエアギャップＧの面積Ｓ１（ｍｍ^２）の比、Ｓ１／Ｄを、２．３以上にすると、吐油量低減効果が大きいことが確認された。

Ｓ１／Ｄは大きいほど吐油量低減効果は大きいが、電動機の特性が低下する不具合がある。この電動機の特性の低下はＳ１／Ｄが４を超えると大きくなる。

従って、２．３≦（Ｓ１／Ｄ）≦４．０にすれば、電動機の特性低下を抑制しながら吐油量を低減できることが確認できた。

特に好ましい範囲は、２．５≦（Ｓ１／Ｄ）≦３．５である。

また、回転子のガス用貫通孔の大きさも吐油量低減に影響を及ぼす。ガス用貫通孔の面積（複数個ある場合はそれらの合計）をＳ２（ｍｍ^２）としたとき、
５．０≦[（Ｓ１＋Ｓ２）／Ｄ]≦７．０
とすると電動機３２Ｄの特性低下を抑制しながら吐油量を低減できることが確認できた。

電動機の効率低下を抑制しながら、回転子と固定子間の隙間（エアギャップ）を円周方向で部分的に増大してエアギャップの面積を増大し、冷媒通路面積を増大して吐出冷媒の流速を低下させることができる。その結果、吐出冷媒中の潤滑油の分離効果を高めることができる。

本第５実施形態の密閉型圧縮機によれば、油分を効率よく分離でき、油が冷媒ガスと一緒に密閉容器外に排出されるのを防止できて、圧縮機の油上がり故障をなくし、熱交換器の効率を向上させ、さらに、隙間を増大させ、電動機部におけるガス用貫通孔を含めたガス通路を増加させることができて、高効率の密閉型圧縮機が実現する。

また、第６実施形態に係る密閉型圧縮機について説明する。

本第６実施形態は、第５実施形態における各ガス流路面積の大小を設定する。

図１０は第６実施形態に係る密閉型圧縮機の第３の軸受の下方で切断した横断面図であり、図１１は図１０のＡ部を拡大して示す平面図である。

例えば、図１０および図１１に示すように、第６実施形態に係る密閉型圧縮機の電動機部には、第１のガス通路、第２のガス通路および第３のガス通路が設けられる。

そして、第１のガス通路はガス用貫通孔３２ａからなり、第２のガス通路はエアギャップＧからなり、第３のガス通路は固定子３１に設けた長孔３１ｄおよび密閉容器２と固定子３１の外周間に形成される間隙部２ｄからなる。

第５の実施形態と同様に、ガス用貫通孔３２ａの面積を（複数個ある場合はそれらの合計）Ｓ２、固定子３１と回転子３２Ｄのエアギャップの面積Ｓ１、長孔３１ｄと間隙部２ｄの面積の和Ｓ３とするとき、Ｓ１＜Ｓ２＜Ｓ３に設定する。

一般に、分布巻電動機は、集中巻電動機に比べ、固定子内側に設ける隙間（第１のガス通路および第２のガス通路）の断面積を小さく、第３のガス通路を設けるなどの対応を行い、密閉容器内の冷媒の流速を落とす施策を採用している。

しかし、圧縮機構部で圧縮された吐出ガスが固定子外周の切り欠き部へ回り込み、モータ上部空間へ噴き上がり易い課題があった。

本第６実施形態では、Ｓ１＜Ｓ２＜Ｓ３に設定することで、ガスの流れを下側油分離部材として第２の油分離部材１３により、吐出ガスとオイルミストを極力中央へ流れるように整流化し、かつ第２の油分離部材１３の一段油分離と第３軸受のオイルミスト潤滑を併せて両立させ、上側油分離部材として第１の油分離部材１０より、密閉容器２外へ連結される吐出管２４近傍のオイルミストを希薄化させて吐油量の低減が実現する。

なお、本第６実施形態において、第１の油分離部材は、図１２示すように、外径に向けて下がり勾配を有する形状が好ましく、これにより、この第１の油分離部材により生じる遠心力により、油ミストの上部空間へ拡散および油分離の性能が向上する。

本発明の一実施形態に係る冷凍サイクル装置の概念図。 本発明の第１実施形態に係る密閉型圧縮機の縦断面図。 距離Ｄ１と外径寸法Ｄ２の比と、吐油量の相関線図。 本発明の第２実施形態に係る密閉型圧縮機の縦断面図。 本発明の第３実施形態に係る密閉型圧縮機の縦断面図。 本発明の第４実施形態に係る密閉型圧縮機の第１、第２の油分離部材近傍の縦断面図。 本発明の第４実施形態に係る密閉型圧縮機の第３の軸受の下方で切断した横断面図。 本発明の第４実施形態に係る密閉型圧縮機の第２の油分離部材の半径と吐油量の相関試験の結果図。 本発明の第５実施形態に係る密閉型圧縮機の回転子の概念を示す平面図。 本発明の第６実施形態に係る密閉型圧縮機の第３の軸受の下方で切断した横断面図。 図１０のＡ部を拡大して示す平面図。 本発明の第６実施形態に係る密閉型圧縮機に用いる第１の油分離部材の斜視図。

符号の説明

１…密閉型圧縮機、２…密閉容器、２ａ…上内端面、２１…容器本体、２４…吐出管、３…電動機部、３１…固定子、３１ｂ…上端面、３１ｃ…ガス流路、３２…回転子、３２ａ…ガス用貫通孔、３２ｂ…上端面、４…圧縮機構部、４Ａ…第１の圧縮機構部、４１Ａ…第１のシリンダ、４２ａ…第１のシリンダ室、４３…中間仕切板、４Ｂ…第２の圧縮機構部、４１Ｂ…第２のシリンダ、４２ｂ…第２のシリンダ室、５…回転軸、５ａ、５ｂ…偏心部、６…第１の軸受、７ａ、７ｂ…吐出マフラー、７ｃ…通気孔、９…第２の軸受、１０…第１の油分離部材、１０ａ…ボス、１０ｂ…フランジ部、１０ｃ…折曲部、１１…第３の軸受、１２…軸受保持フレーム、１２ａ…軸受取付部材、１３…第２の油分離部材、１３ａ…ボス、１３ｂ…フランジ部、１３ｃ…折曲部、１００…冷凍サイクル装置、１０１…四方弁、１０２…室外熱交換器、１０３…膨張装置、１０４…室内熱交換器、１０５…アキュムレータ。

Claims (6)

1. 一端に吐出管を設けた密閉容器内の一端側に固定子と回転子とからなる電動機部を収納し、
   前記密閉容器の他端側に回転軸を介して前記電動機部により駆動される圧縮機構部を収納した密閉型圧縮機において、
   前記電動機部の反圧縮機構部側に前記回転軸および回転子の少なくとも一方と一体的に回転する油分離部材を回転軸の軸方向に所定の間隔を設けて複数設け、
   前記固定子の固定子鉄心の反圧縮機構部側端面と前記密閉容器の一端との距離を前記固定子鉄心の外径寸法の１／３以上にし、
   前記密閉容器一端と電動機部との間に、前記回転軸を軸支する軸受部材を有し、
   前記油分離部材が前記軸受部材の両側にそれぞれ設けられていることを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 前記油分離部材のうち、少なくとも前記吐出管から遠い圧縮機構部側の油分離部材は、中央部が圧縮機構部側に凹んだ凹部を有し、前記軸受部材が前記凹部内に位置していることを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記油分離部材のうち、少なくとも前記吐出管から遠い圧縮機構部側の油分離部材は、軸方向の高さ寸法が前記吐出管から近い反圧縮機構部側の油分離部材の軸方向の高さ寸法よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
4. 前記回転子は軸方向に貫通するガス用貫通孔を有し、
   前記複数の油分離部材のうち、前配吐出管から遠い圧縮機構部側の油分離部材の半径は前記回転子の中心と前記ガス用貫通孔間の距離以上、かつ前記回転子の中心と回転子の外周面間の距離以下に形成され、前記吐出管に近い油分離部材の半径は、前記固定子内周半径以上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
5. 前記回転子は、この回転子の中心から外周面までの距離が円周方向で異なるように形成されていることを特徴とする請求項４に記載の密閉型圧縮機。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の密閉型圧縮機と、凝縮器と、膨張装置と、蒸発器を備えた冷凍サイクル装置。

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