JP5790369B2 - ロータリ圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍装置や空気調和機等の冷凍サイクルに使用されるロータリ圧縮機に関する。

従来、底部にオイル溜を有する密閉容器内にモータと圧縮機構部を備え、さらにモータによる回転力を圧縮機構部に伝える回転軸とが収納された密閉型圧縮機において、圧縮機構上部（モータ上部）と圧縮機構下部とをつなぐように密閉容器外にオイル用の鉛直のバイパス管を設け、圧縮機構上部（モータ上部）に滞留したオイルを底部オイル溜に戻すように意図した密閉型圧縮機が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２２１９０８号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、圧縮機構部で圧縮されモータ内を通って密閉容器の外部へ吐出される冷媒ガスのモータ内通過時の圧力損失により、モータの上方空間と下方空間とでは、モータの下方空間の方が冷媒ガスの圧力が僅かに高くなる。そのため、図６に示すように、バイパス管３３の内部のオイルがバイパス管３３を塞いでしまった場合、圧力差によってオイルに上昇方向の力が作用するので、オイルが流下するのを阻害し、バイパス管３３の機能を発揮することができない、という問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、モータの上方空間から下方空間へオイルを戻すバイパス管の機能を高めたロータリ圧縮機を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、下部にオイルが貯留された密閉された縦置きの筐体と、前記筐体内下部に配置され前記オイルにより潤滑される冷媒圧縮部と、前記筐体内上部に配置され前記冷媒圧縮部を駆動するモータと、を備えるロータリ圧縮機において、前記筐体内の前記モータの上方空間と下方空間とを連通するバイパス管を前記筐体外に設け、該バイパス管を、鉛直方向に対して傾斜させたことを特徴とする。

本発明にかかるロータリ圧縮機は、モータの上方空間から下方空間へオイルを流下させるとき、バイパス管内がオイルで塞がれ難い、という効果を奏する。

図１は、本発明に係るロータリ圧縮機の実施例を示す縦断面図である。 図２は、バイパス管を設けたロータリ圧縮機を模式的に示す側面図である。 図３は、バイパス管を設けたロータリ圧縮機を模式的に示す上面図である。 図４は、バイパス管の取付構造を示す図３の部分拡大図である。 図５は、バイパス管内のオイルの流れを示す断面図である。 図６は、比較例として示す従来のバイパス管内のオイルの流れを示す断面図である。

以下に、本発明に係るロータリ圧縮機の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本発明に係るロータリ圧縮機の実施例を示す縦断面図であり、図２は、バイパス管を設けたロータリ圧縮機を模式的に示す側面図であり、図３は、バイパス管を設けたロータリ圧縮機を模式的に示す上面図であり、図４は、バイパス管の取付構造を示す図３の部分拡大図であり、図５は、バイパス管内のオイルの流れを示す断面図である。

図１に示すように、ロータリ圧縮機１は、密閉された縦置き円筒状の筐体１０の下部に配置された冷媒圧縮部１２と、筐体１０の上部に配置され、回転軸１５を介して冷媒圧縮部１２を駆動するモータ１１と、を備えている。

モータ１１のステータ１１１は、筐体１０の内周面に固定されている。モータ１１のロータ１１２は、ステータ１１１の中央部に配置され、モータ１１と冷媒圧縮部１２とを機械的に接続する回転軸１５に固定されている。ロータ１１２には、冷媒圧縮部１２で圧縮されて筐体１０の上部へ吐出される冷媒ガスを通すガス孔１１２ａが設けられている。

筐体１０の天部には、モータ１１のステータ巻線の電源接続端子１１６を固定する電源端子台１１５が、天部の内側から外側に嵌入されて気密に固定されている。電源端子台１１５には、複数（３本）の電源接続端子１１６が貫通して固定されている。電源接続端子１１６と電源端子台１１５との間は、絶縁シール材（例えば、ガラス）により絶縁シールされている。

モータ１１が作動して回転軸１５が回転すると、冷媒圧縮部１２は、アキュムレータ２５及び低圧連絡管３１を介して、冷凍サイクルの低圧側から連続的に冷媒ガスを吸入して圧縮し、筐体１０内及び吐出管１０７を通して外部（冷凍サイクルの高圧側）へ吐出する。

次に、実施例のロータリ圧縮機１の特徴的な構成について説明する。図１に示すように、ロータリ圧縮機１は、筐体１０内のモータ１１の上方空間１０ａと下方空間１０ｂとを連通するバイパス管３３を、筐体１０の外部に設けている。図２及び図３に示すように、ロータリ圧縮機１は、バイパス管３３の下部接続部３３ｂを、上部接続部３３ａに対して周方向に角度αずらして筐体１０に取付け、バイパス管３３を、鉛直線（鉛直方向）１０ｃに対して角度θ傾斜させている。なお、図２及び図３に示すように、バイパス管３３を、筐体１０の外周に添うように湾曲させているが、バイパス管３３が筐体１０の外周から離れている場合は、湾曲させずに直線状としてもよい。

バイパス管３３の傾斜角度θが小さいと、オイルがバイパス管３３の垂直断面下側に集まらず、図６に示したように、バイパス管３３の内部のオイルがバイパス管３３を塞ぎやすくなる。オイルがバイパス管３３を塞いでしまった場合、モータ１１の上方空間１０ａと下方空間１０ｂの圧力差によってオイルに上昇方向の力が作用するので、オイルが流下するのを阻害し、バイパス管３３の機能を発揮することができない。また、傾斜角θが大きいと、オイルがバイパス管３３内を流下する力が弱くなり、オイルを速やかに戻すことができない。バイパス管３３の機能を発揮させるために、傾斜角θを、３０°≦θ≦６０°の範囲とすることが望ましい。

また、バイパス管３３の下部接続部３３ｂが、冷媒圧縮部１２のオイル面高さよりも低い位置に接続されていると、下部接続部３３ｂの開口部がオイルで塞がれ、モータ１１の上方空間１０ａと下方空間１０ｂの圧力差によってオイルに上昇方向の力が作用するので、バイパス管３３内のオイルが流下するのを阻害する。それ故、バイパス管３３の下部接続部３３ｂは、オイル面の高さよりも高い位置に接続することが望ましい。

通常、オイル面の高さは、冷媒圧縮部１２の冷媒ガス吐出口１２ａよりも低い位置としている。これは、冷媒ガス吐出口１２ａがオイルで塞がれると、吐出抵抗が増大し、圧縮機効率が低下するためである。それ故、バイパス管３３の下部接続部３３ｂの接続位置は、冷媒圧縮部１２の冷媒ガス吐出口１２ａの高さ以上の高さとするのが望ましい。

図３に示すように、バイパス管３３の下部接続部３３ｂを、上部接続部３３ａに対して周方向に角度αずらして筐体１０に取付けているので、バイパス管３３を筐体１０に組付けるとき、バイパス管３３の上下で筐体１０の取付孔への挿入方向が異なり、バイパス管３３を挿入しにくい、という問題がある。

この問題を解決するため、図４に示すように、筐体１０とバイパス管３３の上下の接合部には、夫々Ｌ形継手３４が配置され、夫々のＬ形継手３４のバイパス管挿入部３４ａが互いに平行になるように、夫々のＬ形継手３４の曲げ角度が設定され、バイパス管３３は、上部接続部３３ａと下部接続部３３ｂとが平行となるようにコ字形に形成され、バイパス管３３の上部接続部３３ａ及び下部接続部３３ｂが夫々のＬ形継手３４のバイパス管挿入部３４ａに平行に挿入され接合される。

次に、図１及び図５を参照して実施例のロータリ圧縮機１の動作について説明する。筐体１０内には、およそ第２シリンダ１２１Ｔの高さまでオイルが封入されている。回転軸１５には、中心部を貫通する給油縦孔（図示せず）が設けられるとともに、給油縦孔と連通する給油横孔（図示せず）が設けられている。給油横孔は、夫々下軸受部１６１Ｓ、第１、第２環状ピストン１２５Ｓ、１２５Ｔ及び上軸受部１６１Ｔに対応させて複数設けられている。また、下軸受部１６１Ｓ及び上軸受部１６１Ｔ、又は、これに対応する回転軸１５の部位には、給油横孔に連通する油溝（図示せず）を設けている。

給油縦穴内には、羽根（図示せず）を挿入し、回転軸１５の回転とともに回転する羽根によりオイルに遠心力を与えて給油性能を向上させ、特に、オイル面より高い位置に位置する上軸受部１６１Ｔを確実に潤滑するようにしている。

以上説明した給油機構１５５Ａにより、筐体１０の下部に貯留されたオイルは、回転軸１５の下端から汲み上げられ、下軸受部１６１Ｓ、第１、第２ピストン１２５Ｓ、１２５Ｔ及び上軸受部１６１Ｔを潤滑する。各部を潤滑した後のオイルは、第１、第２の圧縮部１２Ｓ、１２Ｔを区画する部品同士の微小隙間から第１、第２シリンダ１２１Ｓ、１２１Ｔ内に入って摺動部分の潤滑と微小隙間の圧力シールを行うが、オイルの大半は、上軸受部１６１Ｔの油溝上端と下軸受部１６１Ｓの油溝下端から排出される。

ロータ１１２には、冷媒圧縮部１２の冷媒ガス吐出口１２ａから吐出されたモータ１１の下方の冷媒ガスをモータ１１の上方の吐出管１０７側へ通す断面が長孔状のガス孔１１２ａが設けられている。また、円板の中央部に円筒部を有するオイル分離板１１９が、ロータ１１２上に固定されている。

モータ１１の下部に位置する冷媒圧縮部１２で圧縮された冷媒ガスは、ロータ１１２のガス孔１１２ａ、ステータ１１１とロータ１１２の隙間及びステータ１１１の巻線の隙間を上昇して、吐出管１０７からロータリ圧縮機１外に吐出される。冷媒圧縮部１２を潤滑するオイルの一部は、冷媒ガスとともにガス孔１１２ａ及び前記の隙間を上昇し、オイル分離板１１９に衝突し、ロータ１１２の回転によって遠心分離され、筐体１０の内壁に付着し、重力によってステータ１１１の上部に溜まる。

ステータ１１１の上部に溜まったオイルは、ステータ１１１の外周部の切欠き部（図示せず）及びバイパス管３３を流下し、モータ１１の下方空間１０ｂに落下し、筐体１０の下部に戻る。このとき、図５に示すように、バイパス管３３を傾斜させているので、オイルに働く重力により、バイパス管３３内の断面下部にオイルが集まり、バイパス管３３内のオイルがバイパス管を塞ぎ難く、モータ１１の上方空間１０ａと下方空間１０ｂの圧力差によってオイルに上昇方向の力が作用しないので、バイパス管３３を通してモータ１１の上方空間１０ａから下方空間１０ｂへオイルを確実に且つ速やかに流下させることができる。

１ ロータリ圧縮機
１０ 筐体
１０ａ モータの上方空間
１０ｂ モータの下方空間
１０ｃ 鉛直線（鉛直方向）
１１ モータ
１２ 冷媒圧縮部
１２ａ 冷媒ガス吐出口
１２Ｓ 第１の圧縮部
１２Ｔ 第２の圧縮部
１５ 回転軸
２５ アキュムレータ
３１ 低圧連絡管
３３ バイパス管
３３ａ 上部接続部
３３ｂ 下部接続部
３４ Ｌ形継手
３４ａ バイパス管挿入部
１０７ 吐出管
１１１ ステータ
１１２ ロータ
１１２ａ ガス孔
１１５ 電源端子台
１１６ 電源接続端子
１１９ オイル分離板
１２１Ｓ 第１シリンダ
１２１Ｔ 第２シリンダ
１２５Ｓ 第１環状ピストン
１２５Ｔ 第２環状ピストン
１５５Ａ 給油機構
１６１Ｓ 下軸受部
１６１Ｔ 上軸受部

Claims (4)

1. 下部にオイルが貯留された密閉された縦置きの筐体と、前記筐体内下部に配置され前記オイルにより潤滑される冷媒圧縮部と、前記筐体内上部に配置され前記冷媒圧縮部を駆動するモータと、を備えるロータリ圧縮機において、
   前記筐体内の前記モータの上方空間と下方空間とを連通するバイパス管を前記筐体外に設け、該バイパス管を、鉛直方向に対して傾斜させたことを特徴とするロータリ圧縮機。
2. 前記鉛直方向に対するバイパス管の傾斜角θが、３０°≦θ≦６０°であることを特徴とする請求項１に記載のロータリ圧縮機。
3. 前記モータの下方空間に連通する前記バイパス管の下部接続部の高さ位置が、前記冷媒圧縮部の冷媒ガス吐出口の高さ位置以上となっていることを特徴とする請求項１又は２に記載のロータリ圧縮機。
4. 前記筐体とバイパス管の上下の接合部には、夫々Ｌ形継手が配置され、夫々のＬ形継手のバイパス管挿入部が互いに平行になるように、夫々のＬ形継手の曲げ角度が設定され、前記バイパス管は、上部接続部と下部接続部とが平行となるようにコ字形に形成され、前記バイパス管の上部接続部及び下部接続部が夫々のＬ形継手のバイパス管挿入部に挿入され接合されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のロータリ圧縮機。

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