JP7233006B2

JP7233006B2 - 圧縮機

Info

Publication number: JP7233006B2
Application number: JP2019024314A
Authority: JP
Inventors: 弘丞小笠原
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2019-02-14
Filing date: 2019-02-14
Publication date: 2023-03-06
Anticipated expiration: 2039-02-14
Also published as: JP2020133428A; WO2020166285A1

Description

本開示は、圧縮機に関する。

従来、冷媒を圧縮する回転圧縮要素を有する圧縮機が知られている。このような圧縮機では、回転圧縮要素における圧縮室のシール等のため、密閉容器内に貯留されたオイルを回転圧縮要素に供給する。オイルが回転圧縮要素に供給されると、供給されたオイルが冷媒に混入する。多段圧縮式の構成の場合、２段目の回転圧縮要素においては、冷媒を直接密閉容器外に吐出するため、冷媒に混入したオイルが、密閉容器の外に吐出される。

例えば特許文献１に記載の構成は、回転圧縮要素内部にオイル分離機構を有しており、オイル分離機構で冷媒とオイルとを分離することで、密閉容器外へのオイル吐出量を低減している。また、密閉容器の外部にオイルセパレータを設けることで、オイルセパレータにより分離したオイルを密閉容器内に戻す構成も一般に知られている。

特開２０１２－７２７１６号公報

ところで、２段目の回転圧縮要素においては、圧縮室内のシール性向上のため、中間仕切板等にオイル供給路を設けて、常時圧縮室内にオイルを供給する構成としている。そのため、２段目の回転圧縮要素におけるオイル供給が過剰になるおそれがあり、ひいては密閉容器外へのオイル吐出量が増加してしまうおそれがあった。

本開示の目的は、２段目の圧縮室内へのオイル供給量の適正化を図り、ひいては密閉容器外へのオイル吐出量を低減することが可能な圧縮機を提供することである。

本開示に係る圧縮機は、
密閉容器と、前記密閉容器内に収納され、冷媒を圧縮する回転圧縮機構とを備える多段圧縮式の圧縮機であって、
前記回転圧縮機構は、
前記冷媒を導入し、当該冷媒を圧縮する第１圧縮部と、
前記第１圧縮部が圧縮した冷媒を導入し、当該冷媒を圧縮して前記密閉容器外に吐出する第２圧縮部と、
前記第２圧縮部の圧縮室内にオイルを供給するオイル供給部と、
を有し、
前記オイル供給部および前記第２圧縮部の少なくとも一方は、前記オイル供給部のオイル供給路と、前記第２圧縮部のオイル導入路とを連通させる連通路を有し、
前記オイル供給部は、前記第１圧縮部と前記第２圧縮部とに挟持されることで、前記第１圧縮部と前記第２圧縮部とを仕切るように構成され、
前記オイル導入路は、前記回転圧縮機構の軸方向から見て、前記オイル供給路と重ならない箇所に配置され、
前記連通路は、前記オイル供給路から前記オイル導入路に向けて延びる溝形状を有する。

本開示によれば、２段目の圧縮室内へのオイル供給量の適正化を図り、ひいては密閉容器外へのオイル吐出量を低減することができる。

本開示の実施の形態に係る圧縮機の一態様を示す縦断面図である。第２回転圧縮要素のシリンダへのオイル供給構造部分の拡大図である。第２回転圧縮要素のシリンダを裏側から見た図である。連通路を有さない構成におけるオイル供給構造部分の拡大図である。変形例に係る第２回転圧縮要素のシリンダを裏側から見た図である。変形例に係る第２回転圧縮要素のシリンダを裏側から見た図である。

以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本開示の実施の形態に係る圧縮機１０の一態様を示す縦断面図である。

図１に示すように、圧縮機１０は、例えば、二酸化炭素等を冷媒として使用する内部中間圧型多段圧縮式のロータリコンプレッサであり、密閉容器１２と、電動機１４と、回転圧縮機構１８とを有する。

密閉容器１２は、本体部１２Ａと、蓋部１２Ｂと、底部１２Ｃとを有する。本体部１２Ａは、円筒状に構成されており、内部に電動機１４および回転圧縮機構１８を収納している。密閉容器１２の下端部付近には、冷媒を導入するための第１導入管９４および第２導入管９２と、圧縮された冷媒を機外に吐出する吐出管９６が設けられている。

蓋部１２Ｂは、本体部１２Ａの上側開口を塞ぐように設けられている。蓋部１２Ｂの上面中心には、円形の取付孔１２Ｄが形成されている。この取付孔１２Ｄには、電動機１４に電力を供給するためのターミナル２０が取り付けられている。

底部１２Ｃは、本体部１２Ａの下側開口を塞ぐように設けられている。底部１２Ｃの内部空間は、オイル（例えば、ＰＡＧ（ポリアルキレングリコール））を貯留するためのオイル貯留部Ｔとなっている。

電動機１４は、例えば、直流モータであり、本体部１２Ａの上部空間に設けられている。電動機１４は、ステータ２２と、ロータ２４とを有する。ステータ２２は、環状に構成されており、本体部１２Ａのない周面に沿うように設けられている。

ロータ２４は、ステータ２２の内側に設けられており、回転軸１６を有する。回転軸１６は、ロータ２４の中心を通るように、ロータ２４に設けられており、密閉容器１２における本体部１２Ａから底部１２Ｃにわたって上下方向に延びている。

回転圧縮機構１８は、本体部１２Ａの下部空間に設けられており、第１回転圧縮要素３２と、第２回転圧縮要素３４と、中間仕切板３６と、上側支持部材５４と、下側支持部材５６とを有する。第１回転圧縮要素３２は、本開示の「第１圧縮部」に対応する。第２回転圧縮要素３４は、本開示の「第２圧縮部」に対応する。

第１回転圧縮要素３２および第２回転圧縮要素３４は、中間仕切板３６を上下で挟持するように設けられている。第１回転圧縮要素３２は、中間仕切板３６の下側に設けられており、第２回転圧縮要素３４は、中間仕切板３６の上側に設けられている。

第１回転圧縮要素３２は、シリンダ４０と、ローラ４８と、ベーン（不図示）とを有する。第２回転圧縮要素３４は、第１回転圧縮要素３２の上方に配置され、シリンダ３８と、ローラ４６と、ベーン（不図示）とを有する。

シリンダ３８，４０は、円筒状に構成されており、冷媒を圧縮する圧縮室を有する。各圧縮室内には、上述の回転軸１６が通されている。

ローラ４６，４８は、対応する回転圧縮要素のシリンダの圧縮室内にそれぞれ配置されており、上側支持部材５４および下側支持部材５６に支持される回転軸１６に設けられた偏心部４２，４４に嵌合されることで、各圧縮室内を偏心回転する。

ベーンは、付勢部材により、各ローラ４６，４８を所定方向に常時押圧するように設けられている。このようにローラおよびベーンが設けられることで各シリンダ３８，４０の圧縮室が高圧室と低圧室とに区画される。

中間仕切板３６は、第１回転圧縮要素３２のシリンダ４０の上側の開口を閉塞するとともに、第２回転圧縮要素３４のシリンダ３８の下側の開口を閉塞する。また、中間仕切板３６の中心部には、回転軸１６が通されている。

また、中間仕切板３６における回転軸１６が通される孔の内周面には、オイル通路１３１が、当該内周面から外周面側に向けて延びている。オイル通路１３１は、第２回転圧縮要素３４のシリンダ３８内に供給するオイルが導入される通路である。中間仕切板３６は、本開示の「オイル供給部」に対応する。第２回転圧縮要素３４のシリンダ３８へのオイル供給構造については後述する。

上側支持部材５４および下側支持部材５６は、本体部１２Ａに固定されており、第２回転圧縮要素３４、中間仕切板３６および第１回転圧縮要素３２を上下で挟持するように支持する。

上側支持部材５４は、第２回転圧縮要素３４のシリンダ３８の上側の開口を閉塞するように配置され、回転軸１６を回転可能に支持する孔が中心部に形成されている。下側支持部材５６は、第１回転圧縮要素３２のシリンダ４０の下側の開口を閉塞するように配置され、回転軸１６を回転可能に支持する孔が中心部に形成されている。

また、下側支持部材５６には、第１回転圧縮要素３２のシリンダ４０に形成された吸入口と連通する吸入通路６０が設けられている。吸入通路６０には、上述した第１導入管９４が挿入されている。第１導入管９４は、アキュムレータ等に接続されており、吸入通路６０に冷媒を導入する。

また、上側支持部材５４には、第２回転圧縮要素３４のシリンダ３８に形成された吸入口と連通する吸入通路５８が設けられている。吸入通路５８には、上述した第２導入管９２が挿入されている。第２導入管９２は、密閉容器１２内の所定部位１４４に接続されており、第１回転圧縮要素３２により圧縮された冷媒を、吸入通路５８に導入する。

また、上側支持部材５４には、第２回転圧縮要素３４のシリンダ３８に形成された吐出口と連通する吐出通路６２が設けられている。吐出通路６２には、上述した吐出管９６が挿入されている。吐出管９６は、第２回転圧縮要素３４により圧縮された冷媒を密閉容器１２外へ吐出する。

第１導入管９４により、第１回転圧縮要素３２のシリンダ４０内に供給された冷媒は、ローラ４８の偏心回転により、低圧室側から高圧室側に移動して圧縮される。その後、圧縮された冷媒は、シリンダ４０に形成された吐出口から、密閉容器１２内に吐出される。

そして、密閉容器１２内に吐出された冷媒は、第２導入管９２を介して、第２回転圧縮要素３４のシリンダ３８内に供給される。

シリンダ３８内に供給された冷媒は、ローラ４６の偏心回転により、低圧縮室側から高圧縮室側に移動して圧縮される。その後、圧縮された冷媒は、シリンダ３８に形成された吐出口を介して吐出管９６から密閉容器１２外に吐出される。

また、回転軸１６の下端部には、オイルピックアップが設けられている。オイルピックアップは、回転軸１６に圧入して取り付けられており、オイルを吸い上げ可能に構成されている。オイルピックアップは、回転軸１６の回転により生じる遠心力により、密閉容器１２の底部１２Ｃのオイル貯留部Ｔ内のオイルを吸い上げる。

吸い上げられたオイルは、オイルピックアップに形成された給油孔８２，８４を介して、回転軸１６の回転圧縮機構１８との摺動部分や中間仕切板３６におけるオイル通路１３１に供給される。

次に、第２回転圧縮要素３４のシリンダ３８へのオイル供給構造について説明する。図２は、第２回転圧縮要素３４のシリンダ３８へのオイル供給構造部分の拡大図である。

図２に示すように、中間仕切板３６は、上述のオイル通路１３１の他、オイル供給路１３２を有する。また、シリンダ３８は、オイル導入路１３３と、連通路１３４とを有する。

オイル供給路１３２は、シリンダ３８に向けてオイル通路１３１を開放する通路であり、オイル通路１３１内における所定位置から上に延びて中間仕切板３６の上面を貫通している。

また、オイル供給路１３２は、例えば、直径１ｍｍの断面積０．７８５ｍｍ^２で通路長１．９ｍｍの円柱形状を有する。

オイル導入路１３３は、オイル供給路１３２から供給されたオイルをシリンダ３８内に導入する通路である。オイル導入路１３３は、オイル供給路１３２に対応する位置よりも外側に配置されている。つまり、オイル導入路１３３は、回転圧縮機構１８の軸方向（上下方向）から見て、オイル供給路１３２と重ならない箇所に配置されている。

オイル導入路１３３は、シリンダ３８の圧縮室３８Ａと連通するスロット３８Ｂの底面を貫通している。図３に示すように、スロット３８Ｂは、吸入通路５８とは異なる位置で、圧縮室３８Ａと連通する。

図２および図３に示すように、連通路１３４は、シリンダ３８の底面に溝形状を有するように形成されており、オイル供給路１３２に対応する位置からオイル導入路１３３と繋がる位置まで延びている。つまり、連通路１３４は、オイル供給路１３２とオイル導入路１３３とを連通させる。

また、連通路１３４は、例えば、幅１ｍｍ、深さ０．２ｍｍの断面積０．２ｍｍ^２で通路長２３ｍｍの四角柱形状を有する。すなわち、連通路１３４の断面積は、オイル供給路１３２の断面積よりも小さい。また、連通路１３４の通路長は、オイル供給路１３２の通路長よりも長い。

このようにオイル供給路１３２、オイル導入路１３３および連通路１３４が構成されることで、第２回転圧縮要素３４のシリンダ３８内と、中間仕切板３６のオイル通路１３１とが連通する。

これにより、シリンダ３８内の圧力変動によって、シリンダ３８のオイル導入路１３３付近の圧力が中間仕切板３６内の圧力よりも低下した場合、オイル通路１３１のオイルが、オイル供給路１３２、連通路１３４およびオイル導入路１３３を介してシリンダ３８内に供給される。

以上のように構成された本実施の形態によれば、オイル供給路１３２とオイル導入路１３３との間に連通路１３４を設けたので、２段目の圧縮室３８Ａ内へ導入されるまでのオイルの通路を、連通路１３４を有さない構成と比較して長くすることができる。

連通路１３４を有さない構成の場合、例えば、図４に示すように、オイル供給路１３２とオイル導入路１３３とが重なる位置となるので、オイル供給路１３２からオイル導入路１３３に直接オイルが受け渡される。その結果、２段目の圧縮室内へのオイル供給量が過剰になりやすい。

それに対し、本実施の形態では、連通路１３４がオイルの流れを中継することとなるので、連通路１３４がオイルの通路抵抗となる。その結果、２段目の圧縮室３８Ａ内へのオイル供給量が過剰になることを抑制することができる。すなわち、本実施の形態では、２段目の圧縮室３８Ａ内へのオイル供給量の適正化を図り、ひいてはオイル吐出量を低減することができる。

ところで、オイル供給路１３２等を狭めることで、オイルの通路における圧力損失により、オイル供給量の低減を図ることができるが、オイル供給路１３２のみでオイル導入路１３３にオイルを供給する構成の場合、ともに貫通孔の形状であるので、加工精度等の製造過程の制約がある。

より詳細には、加工処理をするための工具や、加工処理をする部材（中間仕切板３６等）の厚み、材質によっては、貫通孔の形状に一定の制約が出てしまう。例えば、本実施の形態におけるオイル供給路１３２の場合は、断面積０．７８５ｍｍ^２で長さ１．９ｍｍであり、これよりも細い孔形状とするには、さらに微細な工具等が必要となる。つまり、オイル供給路１３２のみでシリンダ３８にオイルを供給する場合、オイル供給量低減のための圧力損失に一定の限界がある。

それに対し、連通路１３４の場合は、シリンダ３８の表面に溝形状を形成するだけで良いので、例えば断面積０．２ｍｍ^２で長さ２３ｍｍのように、孔形状のオイル供給路１３２より細く、かつ、通路長の長い形状を加えることができる。言い換えると、溝形状の場合、加工処理をする部材（シリンダ３８等）の表面を削るだけで、より細く、かつ、通路の長い形状を加えることができる。

つまり、本実施の形態では、製造過程の制約がある中で、より細く、かつ、長い形状を構成することができるので、オイルの通路における圧力損失を容易に増やすことができる。その結果、容易にオイルの通路抵抗を増加させることができ、ひいてはオイル吐出量を低減させることができる。

また、シリンダ３８の底面、つまり、シリンダ３８における、シリンダ３８と中間仕切板３６とが対向する側の表面に連通路１３４が形成されているので、容易に連通路１３４を形成することができる。

なお、上記実施の形態では、連通路１３４の長さを２３ｍｍとしていたが、本開示はこれに限定されず、オイル供給路１３２およびオイル導入路１３３の各位置に応じて適宜変更してもよい。例えば、図５に示すように、オイル導入路１３３が上記実施の形態よりもオイル供給路１３２に近い場合、連通路１３４の長さを２３ｍｍよりも短くしても良い。

また、上記実施の形態では、連通路１３４を直線状に構成していたが、本開示はこれに限定されず、例えば、図６に示すように、連通路１３４をジグザグ状に構成しても良い。このようにすることで、連通路１３４の通路長を長くすることができるので、オイルの通路抵抗を増加させることができる。

また、上記実施の形態では、第２回転圧縮要素３４のシリンダ３８に連通路１３４を設けていたが、本開示はこれに限定されず、中間仕切板３６に連通路を設けても良い。また、シリンダ３８および中間仕切板３６の両方に連通路が設けられていても良い。

また、上記実施の形態では、連通路１３４が溝形状を有していたが、本開示はこれに限定されず、溝形状を有していなくても良い。例えば、中間仕切板３６とシリンダ３８との間に別部材を設けて、別部材に形成された貫通孔を連通路としても良い。

また、上記実施の形態では、オイル供給部として中間仕切板３６を例示したが、本開示はこれに限定されず、中間仕切板３６以外の部品であっても良い。

その他、上記実施の形態は、何れも本開示を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本開示はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本開示の圧縮機は、２段目の圧縮室内へのオイル供給量の適正化を図り、ひいては密閉容器外へのオイル吐出量を低減することが可能な圧縮機として有用である。

１０圧縮機
１２密閉容器
１２Ａ本体部
１２Ｂ蓋部
１２Ｃ底部
１２Ｄ取付孔
１４電動機
１６回転軸
１８回転圧縮機構
２０ターミナル
２２ステータ
２４ロータ
３２第１回転圧縮要素
３４第２回転圧縮要素
３６中間仕切板
３８シリンダ
３８Ａ圧縮室
３８Ｂスロット
４０シリンダ
４２偏心部
４４偏心部
４６ローラ
４８ローラ
５４上側支持部材
５６下側支持部材
５８吸入通路
６０吸入通路
６２吐出通路
８２給油孔
８４給油孔
９２第２導入管
９４第１導入管
９６吐出管
１３１オイル通路
１３２オイル供給路
１３３オイル導入路
１３４連通路
１４４所定部位
Ｔオイル貯留部

Claims

密閉容器と、前記密閉容器内に収納され、冷媒を圧縮する回転圧縮機構とを備える多段圧縮式の圧縮機であって、
前記回転圧縮機構は、
前記冷媒を導入し、当該冷媒を圧縮する第１圧縮部と、
前記第１圧縮部が圧縮した冷媒を導入し、当該冷媒を圧縮して前記密閉容器外に吐出する第２圧縮部と、
前記第２圧縮部の圧縮室内にオイルを供給するオイル供給部と、
を有し、
前記オイル供給部および前記第２圧縮部の少なくとも一方は、前記オイル供給部のオイル供給路と、前記第２圧縮部のオイル導入路とを連通させる連通路を有し、
前記オイル供給部は、前記第１圧縮部と前記第２圧縮部とに挟持されることで、前記第１圧縮部と前記第２圧縮部とを仕切るように構成され、
前記オイル導入路は、前記回転圧縮機構の軸方向から見て、前記オイル供給路と重ならない箇所に配置され、
前記連通路は、前記オイル供給路から前記オイル導入路に向けて延びる溝形状を有する、
圧縮機。
前記連通路は、前記オイル供給部および前記第２圧縮部の一方における表面に形成され、
前記表面は、前記一方における、前記オイル供給部と前記第２圧縮部とが対向する側の面である、
請求項１に記載の圧縮機。
前記連通路における通路長は、前記オイル供給路における通路長よりも長い、
請求項１または請求項２に記載の圧縮機。
前記連通路の断面積は、前記オイル供給路の断面積よりも小さい、
請求項１～３の何れか１項に記載の圧縮機。