JP7378646B2 - 圧縮機およびそれを備えた冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本開示は、フレーム外壁レス構造を有する圧縮機、およびそれを備えた冷凍サイクル装置に関するものである。

従来の圧縮機では、圧縮機の摺動部を潤滑する油が、圧縮された冷媒とともに吐出配管から圧縮機外部へ吐出されることがある。このように油が圧縮機から吐出され続けると貯油部に溜められた油が減少し続け、摺動部に供給される油が枯渇して潤滑不足になることがある。そこで、圧縮室で圧縮された冷媒と油とを分離し、分離した油を貯油部に戻すことで貯油部の油の減少を抑制した圧縮機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１は、圧縮機構部で圧縮された冷媒を遠心分離部で旋回させ旋回流の遠心力により冷媒から油を分離し、分離した油をフレームの間隙で構成された戻し流路から貯留部に戻している。

特許第６５７３７４３号公報

特許文献１では、固定スクロールを支持するフレームが筒状の容器の内壁に固定されている。フレームは、容器の軸方向に延び、かつ固定スクロールの渦巻歯の外周側に位置する筒状の外壁を有しており、外壁の外周面で容器の内壁に焼嵌等で固定されている。そして、フレームの外壁の軸方向の端面と固定スクロールの台板との接触部分がねじで固定されることで、固定スクロールがフレームの外壁に固定されている。この構成では、フレームの外壁が固定スクロールの渦巻歯の外周側に位置することで、冷媒吸入空間が狭くなる。このため、近年では、冷媒吸入空間を広げて容量を拡大するため、フレームの外壁を無くしたフレーム外壁レス構造を有するスクロール圧縮機が提案されている。

しかしながら、フレーム外壁レス構造を有する圧縮機では、フレームの外壁が無いため、分離した油を貯留部に戻すための戻し流路をフレームの間隙で構成するのが難しく、分離した油を貯油部に戻すことが難しいという課題があった。

本開示は、以上のような課題を解決するためになされたもので、フレーム外壁レス構造を有する場合であっても、分離した油を貯油部に戻すことができる圧縮機およびそれを備えた冷凍サイクル装置を提供することを目的としている。

本開示に係る圧縮機は、貯油部を有する容器と、前記容器の外部から冷媒を吸入する吸入配管と、前記容器の内部に配置され、前記吸入配管が吸入した冷媒を圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部を前記容器に固定するフレームと、前記圧縮機構部で圧縮された冷媒から油を分離する遠心分離部と、前記遠心分離部を通過した冷媒を前記容器の上部から外部に吐出する吐出配管と、前記遠心分離部の外側に設けられ、前記遠心分離部から排出された油を回収する集油部と、を備えたフレーム外壁レス構造を有する圧縮機であって、前記集油部に回収された油を前記貯油部へ戻す油戻し管を備え、前記遠心分離部は、側面に複数の孔を有する円筒部と、前記円筒部の下部領域の内側に設けられ、前記圧縮機構部で圧縮された冷媒を吹き出すことにより、前記円筒部の内側を旋回しながら前記容器の上部の前記吐出配管に向かって流れる旋回流を形成する旋回機構部と、を有し、前記旋回流の遠心力により冷媒から油を分離し、分離された油を、前記孔を通じて前記集油部へ排出した後、前記油戻し管にて前記貯油部へ排出するものであり、前記圧縮機構部は固定スクロールを有し、前記油戻し管は、前記固定スクロールの下部に形成された固定スクロール油戻し管下穴と前記フレームの上部に形成されたフレーム油戻し管上穴との間に設けられた第一油戻し管を有し、前記第一油戻し管は、前記フレームと前記固定スクロールとを締結する固定部材と一体化されているものである。

本開示に係る冷凍サイクル装置は、上記の圧縮機、凝縮器、絞り装置、および、蒸発器が配管で接続され、冷媒が循環する冷媒回路を備えたものである。

本開示に係る圧縮機およびそれを備えた冷凍サイクル装置によれば、集油部に回収された油を貯油部へ戻す油戻し管を備え、遠心分離部で、旋回流の遠心力により冷媒から油を分離し、分離された油を、孔を通じて集油部へ排出した後、油戻し管にて貯油部へ油を排出する。そのため、フレーム外壁レス構造を有する場合であっても、分離した油を貯油部に戻すことができる。

実施の形態１に係る圧縮機の構成を示す概略断面図である。 実施の形態１に係る圧縮機の遠心分離部にある旋回機構部の斜視図である。 実施の形態１に係る圧縮機の遠心分離部にある円筒部の斜視図である。 実施の形態１に係る圧縮機の油戻し管およびその周辺の断面図である。 実施の形態１に係る圧縮機の揺動スクロールおよび固定スクロールの渦巻ラップ周辺を示す図である。 実施の形態２に係る圧縮機の構成を示す概略断面図である。 実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の構成例を示す図である。

以下、実施の形態に係る圧縮機および冷凍サイクル装置について図面等を参照しながら説明する。ここで、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。なお、図１を含む以下の図面では、各構成部材の寸法の関係および形状等が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る圧縮機１０１の構成を示す概略断面図である。なお、図１の二重線の矢印は重力方向を示し、点線の矢印は油の主な流れを示している。

実施の形態１に係る圧縮機１０１は、例えば、空気調和装置、冷凍装置、冷蔵庫、冷凍庫、自動販売機、または給湯装置等の用途に用いられる冷凍サイクル装置の構成要素の１つとなるものである。また、実施の形態１に係る圧縮機１０１は、スクロール圧縮機である。

以下、実施の形態１に係る圧縮機１０１の構造について説明する。
図１に示すように、実施の形態１に係る圧縮機１０１は、冷媒を圧縮する圧縮機構部３０と、圧縮機構部３０を駆動する電動機構部４０と、電動機構部４０の回転駆動力を受け取って圧縮機構部３０に伝達する回転軸５と、圧縮機構部３０および電動機構部４０を収容する容器１と、を備えている。容器１内にはさらに、圧縮機構部３０を容器１に固定するフレーム４が圧縮機構部３０と電動機構部４０との間に設けられている。なお、圧縮機１０１が圧縮する冷媒としては、ＨＦＣ系冷媒、ＨＣ系冷媒または自然系冷媒が用いられる。これらの冷媒は地球温暖化係数（ＧＷＰ）が低いため、地球温暖化への影響を少なくすることができる。

圧縮機構部３０は、動力変換機構部６と、動力変換機構部６に取り付けられて揺動運動する揺動スクロール７と、固定スクロール８とを有している。動力変換機構部６は、電動機構部４０により回転駆動される回転軸５に取り付けられて回転駆動力を圧縮駆動力に変換する機構である。揺動スクロール７の一方の面には渦巻ラップ７ａが形成されており、固定スクロール８の一方の面には渦巻ラップ８ａが形成されている。揺動スクロール７および固定スクロール８は、渦巻ラップ７ａ、８ａ同士が噛み合うように組み合わされている。これにより、揺動スクロール７と固定スクロール８との間には、渦巻ラップ７ａまたは渦巻ラップ８ａによって互いに隔てられた複数の圧縮室９が形成される。

圧縮機１０１は、フレーム外壁レス構造を有しており、固定スクロール８を側部容器１ｂの内壁面に固定することにより、フレーム外壁レス構造を実現できる。フレーム外壁レス構造を有さない圧縮機では、固定スクロールがフレームにネジ止めされるために、フレームは、一端側の外縁部に沿って固定スクロールが載置される外壁を備えることが一般的である。しかし、フレームが外壁を備えると、揺動スクロールはその外壁内の空間に配置され、揺動スクロールのサイズはフレームの外壁に制約される。そのため、従来のスクロール圧縮機は、揺動スクロールのサイズの制約に伴い、渦巻容量が制約されるため、圧縮機の上限能力を拡大することができない。

これに対して、フレーム外壁レス構造を有する圧縮機１０１では、フレーム４が固定スクロール８とのネジ止めのための外壁を備えない。そのため、圧縮機１０１は、揺動スクロール７の台板（図示せず）の側面と側部容器１ｂの内壁面との間に空間が形成されることになる。換言すると、圧縮機１０１は、揺動スクロール７が配置される側部容器１ｂ内部の径方向の空間が広がるため、台板の外径および渦巻ラップ７ａの巻径を従来よりも大きくすることができる。すなわち、圧縮機１０１は、容器１を従来設計のままで、渦巻ラップ７ａ、８ａの直径を大きくすることで圧縮機１０１の上限能力を拡大することができる。

回転軸５は、一端がフレーム４および動力変換機構部６によって回転自在に支持され、他端がサブフレーム１０によって回転自在に支持されている。サブフレーム１０は、容器１に固定されている。なお、図１では、回転軸５とフレーム４と動力変換機構部６との詳細な接続構造および位置の図示を省略している。また、図１では、回転軸５とサブフレーム１０との詳細な接続構造および位置の図示を省略している。

回転軸５の一端と他端との間の部分には、電動機構部４０の回転子１１が取り付けられている。そして、回転子１１の外周を覆うように電動機構部４０の固定子１２が配置され、固定子１２は容器１に固定されている。

容器１は、有底筒状の上部容器１ａと、円筒状の側部容器１ｂと、有底筒状の下部容器１ｃとの３つの部分が結合されて構成されている。側部容器１ｂには、圧縮機１０１外部から低圧冷媒を吸入する吸入配管２が取り付けられ、上部容器１ａには、圧縮した高圧冷媒を圧縮機１０１外部に吐出する吐出配管３が取り付けられている。容器１の内部空間は、圧縮機構部３０およびフレーム４によって、吸入配管２側の吸入空間１９と吐出配管３側の吐出空間２０とに分けられ、電動機構部４０は吸入空間１９に配置されている。つまり、吸入空間１９は、吸入配管２から吸入された低圧冷媒で満たされて低圧空間となっている。また、吐出空間２０は、圧縮機構部３０で圧縮された高圧冷媒で満たされて高圧空間となっている。なお、容器１の内部空間において、吸入空間１９と吐出空間２０との間を圧縮空間２５と称する。

容器１の底部には、油を溜める貯油部１６が設けられている。回転軸５のサブフレーム１０側の端部には、貯油部１６に溜まった油をくみ上げる油ポンプ１８が設けられている。油ポンプ１８には、貯油部１６に向かって延びる油供給パイプ１７が接続され、油供給パイプ１７の先端に形成された吸引口１７ａが貯油部１６の油に浸かるようになっている。そして、油ポンプ１８は、油供給パイプ１７を介して貯油部１６に溜まった油をくみ上げ、回転軸５の内部に形成された油供給管路１３を通じて圧縮機１０１内の各摺動部、例えば動力変換機構部６等に油を供給する。

なお、貯油部１６の油面高さ位置は、圧縮機１０１の使用環境あるいは運転条件によって変わる。そこで、圧縮機１０１内の各摺動部への油の供給が途絶えないようにするため、あらゆる条件において吸引口１７ａが油に浸かるように吸引口１７ａの高さ位置が調整されている。また、実施の形態１では油ポンプ１８が回転軸５のサブフレーム１０側の端部に設けられているが、それに限定されず、回転軸５のフレーム４側の端部に設けられていてもよい。また、油ポンプ１８としては、種々の構造のものを用いることができる。

フレーム４には、吸入空間１９から圧縮室９へ冷媒が流れる流路となる吸入孔１４が設けられている。フレーム４および固定スクロール８には、圧縮室９から吐出空間２０へ冷媒が流れる流路となる吐出孔１５が設けられている。吐出孔１５の出口端部には、吐出空間２０から圧縮室９への冷媒の逆流を抑える逆止弁２１が設けられている。吐出空間２０には、冷媒を圧縮機１０１外部へ排出する吐出配管３が設けられている。また、吐出孔１５と吐出配管３との間には遠心分離部６０が設けられており、圧縮室９で圧縮され吐出孔１５から吐出された冷媒の大部分は遠心分離部６０を通過して吐出配管３から圧縮機１０１外部へ排出されるようになっている。また、遠心分離部６０の外側には集油部２０ａが設けられており、遠心分離部６０において分離された油は集油部２０ａに回収されるようになっている。なお、フレーム４は焼嵌め等により側部容器１ｂの内面に固定されている。

遠心分離部６０には、側壁に複数の孔２３ａ（後述する図３参照）を有数する円筒部２３と、吐出孔１５から吐出された冷媒流の向きを変更して円筒部２３の周方向に向かって流し、円筒部２３内に旋回流を発生させる旋回機構部２２とが設けられている。また、吐出配管３が円筒部２３の中心軸上に位置するように配置されている。

圧縮空間２５、吸入空間１９には、集油部２０ａから貯油部１６への油戻しの流路を形成する油戻し管５１、２４がそれぞれ設けられている。なお、油戻し管５１、２４の詳細については後述する。

図２は、実施の形態１に係る圧縮機１０１の遠心分離部６０にある旋回機構部２２の斜視図である。なお、図２の点線の矢印は旋回機構部２２の内部における冷媒および油の流れを示している。

旋回機構部２２は、吐出孔１５および逆止弁２１を覆うように配置されており、吐出孔１５および逆止弁２１から吐出された冷媒および油の向きを変えて旋回流を発生させるように、らせん状の流路２２ａが形成されている。らせん状の流路２２ａの端部には、冷媒および油を円筒部２３の周方向に向かって吹き出す吹出口２２ｂが設けられている。

図３は、実施の形態１に係る圧縮機１０１の遠心分離部６０にある円筒部２３の斜視図である。なお、図３の実線の矢印は冷媒の流れを示しており、図３の点線の矢印は油の流れを示している。

円筒部２３は、その内部に旋回機構部２２が設けられており、円筒部２３の内部に旋回流が形成されるようになっている。円筒部２３の側壁には、旋回流の遠心力により冷媒から分離された油を円筒部２３外側の集油部２０ａへ排出するための複数の孔２３ａが設けられている。また、円筒部２３の上方には、油が分離された冷媒を圧縮機１０１外部へ吐出する吐出配管３が配置されている。

図４は、実施の形態１に係る圧縮機１０１の油戻し管５１、２４およびその周辺の断面図である。なお、図４の点線の矢印は油の流れを示している。

固定スクロール８の側部には、固定スクロール油戻し管穴が形成されている。固定スクロール油戻し管穴は、固定スクロール８の上部に形成された固定スクロール油戻し管上穴８ｆと、固定スクロール８の下部に形成された固定スクロール油戻し管下穴８ｄと、固定スクロール油戻し管上穴８ｆと固定スクロール油戻し管下穴８ｄとの間に形成され、それらと連通した固定スクロール油通し管中穴８ｅとで構成されている。

フレーム４の側部には、フレーム油戻し管穴が形成されている。フレーム油戻し管穴は、フレーム４の上部に形成されたフレーム油戻し管上穴４ａと、フレーム４の下部に形成されたフレーム油戻し管下穴４ｃと、フレーム油戻し管上穴４ａとフレーム油戻し管下穴４ｃとの間に形成され、それらと連通したフレーム油通し穴４ｂとで構成されている。

油戻し管５１は、固定スクロール油戻し管下穴８ｄとフレーム油戻し管上穴４ａとの間に設けられている。また、油戻し管２４は、フレーム油戻し管下穴４ｃから貯油部１６に向かって延びるように設けられている。そして、油戻し管５１と油戻し管２４とは、フレーム油通し穴４ｂを介して連通している。さらに、油戻し管５１と油戻し管２４とは、固定スクロール油通し管中穴８ｅ、固定スクロール油戻し管上穴８ｆと連通している。このように、油戻し管５１、２４によって、集油部２０ａから貯油部１６への油戻しの流路が形成されている。

図５は、実施の形態１に係る圧縮機の揺動スクロール７および固定スクロール８の渦巻ラップ７ａ、８ａ周辺を示す図である。

フレーム外壁レス構造においては、フレーム４と固定スクロール８の回転位相とを合わせる必要があり、その際に、フレーム４と固定スクロール８とをピン等の固定部材８０で位相決めして締結する必要がある。そして、実施の形態１に係る圧縮機１０１では、フレーム４と固定スクロール８とを締結する固定部材８０と、油戻し管５１、２４とを一体化することにより、部品および加工点数を低減でき、低コスト化できる。また、固定部材８０と油戻し管５１、２４とを一本化していないと、渦巻ラップ７ａ、８ａの外径の外側に固定部材のスペースと油戻し管５１、２４のスペースとを確保する必要がある。つまり、計２カ所のスペースを確保する必要があり、これが渦巻ラップ７ａ、８ａの外径拡大の制約となり、揺動スクロール７の旋回スペース７０を拡大できない。一方、図５に示すように、固定部材８０と油戻し管５１、２４とを（図５の紙面直交方向に）一本化することにより、渦巻ラップ７ａ、８ａの外径の外側に固定部材８０および油戻し管５１、２４のスペースを同じ位置に確保すればよい。つまり、計１カ所のスペースのみを確保すればよいため、渦巻ラップ７ａ、８ａの外径拡大の制約が減り、揺動スクロール７の旋回スペース７０の拡大が容易となる。

以下では、冷媒ガスを吐出する逆止弁２１を基準に、回転軸５の軸方向に沿って圧縮機構部３０と反対側に離れる方向を「上」、その反対方向を「下」と定義する。逆止弁２１の位置を基準にして軸方向の高さを見ると、円筒部２３は旋回機構部２２よりも上となる高い位置であり、吐出配管３の入口近くまで延在している。円筒部２３の下端は、フレーム４の上面と密着して隙間なく接続されている。

円筒部２３の下部領域に孔２３ａはなく、下部領域の上側の領域である上部領域に複数の孔２３ａを有している。また、孔２３ａは、旋回機構部２２が冷媒を吹き出す高さ、つまり、旋回流が発生し始める高さには形成されておらず、そのすぐ上側に形成されている。旋回機構部２２の吹出口２２ｂの高さから、孔２３ａが形成された領域の下端、つまり最も下にある孔２３ａの高さまでの距離は、旋回機構部２２の高さよりも小さいことが好ましい。また、複数の孔２３ａが形成された領域の高さは、旋回機構部２２の高さよりも大きいことが望ましく、例えば２～５倍等とするとよい。また、円筒部２３の側面のうち複数の孔２３ａを有する領域の開口率は、例えば５０％未満であることが好ましい。なぜなら、開口率が高すぎると、孔２３ａを通じて円筒部２３の外側に漏れる冷媒ガスが多くなり、円筒部２３の内側に安定した旋回流が形成されないおそれがあるためである。

図１に示すように、集油部２０ａは、円筒部２３の外周面と、上部容器１ａの内壁面と、固定スクロール８の上面とに囲まれた空間であり、吐出空間２０内で遠心分離部６０の外側に設けられている。そして、遠心分離部６０の円筒部２３の複数の孔２３ａから排出された油が、集油部２０ａに回収されるようになっている。集油部２０ａの下面は、遠心分離部６０から集油部２０ａへ排出され重力により下方に集まってきた油を受けて一時的に保持する油受け面として機能する。

また、図１に示すように、遠心分離部６０から排出されて集油部２０ａに回収された油を吸入空間１９の貯油部１６へ戻すための返油流路として、油戻し管５１、２４が圧縮空間２５と吸入空間１９とに設けられている。集油部２０ａに回収された油は、吐出空間２０と吸入空間１９との間の圧力差によって、一部の冷媒とともに吸入空間１９側にある貯油部１６へ流れる。油戻し管５１の集油部２０ａ側端部は、集油部２０ａに回収されて重力により流れて集油部２０ａの低い位置に集まった油が油戻し管５１に流入するように、集油部２０ａの低い位置、好ましくは固定スクロール８の上面よりも低い位置に配置されているとよい。また、油戻し管５１、２４の内部流路の径は、油が集油部２０ａ内に溜まりすぎないでスムーズに貯油部１６へ流れる大きさに調整されているとよい。かつ、油戻し管５１、２４の内部流路の径は、油戻し管５１、２４を通って吐出空間２０から吸入空間１９側へ流れる冷媒の量が多すぎて圧縮効率あるいは体積効率が低下しない大きさに調整されているとよい。また、油戻し管５１、２４は、集油部２０ａから貯油部１６へ流れる途中において、油供給管路１３を通って動力変換機構部６を潤滑して流れ出る油の流路と合流し、吸入空間１９へ油を排出するようになっていてもよい。

なお、フレーム４または固定スクロール８には、揺動スクロール７の渦巻ラップ７ａと固定スクロール８の渦巻ラップ８ａとを潤滑するために、油供給管路１３を通じて動力変換機構部６に供給される油の一部を吸入孔１４または圧縮室９へ流通させる流路（図示せず）が設けられていてもよい。

以上のように構成された圧縮機１０１において、電動機構部４０に通電されると、回転子１１にトルクが加わって回転軸５が回転し、揺動スクロール７が固定スクロール８に対して揺動運動を行う。これにより、圧縮室９で冷媒が圧縮される。その過程で、吸入空間１９において冷媒中に含まれていた油滴の一部または油供給管路１３を通って動力変換機構部６に流通していた油の一部が、冷媒とともに、吸入孔１４を通って圧縮室９に流れ込む。

圧縮室９に流れ込んだ油を含む冷媒は圧縮され、吐出孔１５と逆止弁２１とを通って、遠心分離部６０の旋回機構部２２に流れ込む。また、圧縮室９に流れ込んだ油は、揺動スクロール７の渦巻ラップ７ａと固定スクロール８の渦巻ラップ８ａとを潤滑し、冷媒とともに旋回機構部２２に流れ込む。旋回機構部２２において冷媒と油とは旋回流となって円筒部２３の内側へ流れ込み、円筒部２３において旋回流の遠心力により冷媒と油とは分離される。油から分離された冷媒の大部分は、円筒部２３の内部で旋回しながら上昇し、吐出配管３から圧縮機１０１外部へ排出される。一方、冷媒から分離された油は、円筒部２３の壁面に形成された複数の孔２３ａから円筒部２３の外側の集油部２０ａへ排出され、油戻し管５１、２４を通じて貯油部１６へと流れる。

より詳しく述べると、円筒部２３の下部において旋回機構部２２が旋回流を発生させる。そして、発生した旋回流は円筒部２３の内壁面に沿って流れながら上昇し、やがて円筒部２３の中心付近にある吐出配管３から容器１の外へ排出される。円筒部２３の内部では、旋回流によって、冷媒ガスよりも密度の高い油（冷媒ガスに含まれる油滴、オイルミスト）に遠心力が強く働き、油が円筒部２３の内壁に向かって飛行するようになる。そして、一部の油は直接孔２３ａを通って直接円筒部２３の外へ排出され、残りの油は円筒部２３の内壁面に付着して油膜状になる。この油膜のすぐ内側を冷媒ガスの旋回流が流れるため、油膜がその流れに押され、孔２３ａの位置まで流れる。そして、油膜は、孔２３ａの縁の位置で再び遠心力によって、孔２３ａの縁から剥離し、または孔２３ａの内面を伝って円筒部２３の外側へと押し出される。このようにして、冷媒から分離された油が、円筒部２３に設けられた複数の孔２３ａから円筒部２３の外側の集油部２０ａへ排出される。

集油部２０ａへ排出された油は、重力により落下して、または、円筒部２３の外壁面あるいは上部容器１ａの内壁面に付着した後で重力により流れて、集油部２０ａの下面にあたる固定スクロール８上面に集まる。固定スクロール８上面に集まった油は、重力および吐出空間２０と吸入空間１９との圧力差により、一部の冷媒とともに油戻し管５１、２４を流れて、吸入空間１９へ排出される。吸入空間１９へ排出された油は、一部が油滴となって吸入孔１４を通って再び圧縮室９に流れ込むが、大部分は重力により下方の貯油部１６に流れる。

実施の形態１に係る圧縮機１０１においては、遠心分離部６０において旋回流の遠心力により円筒部２３の内壁面に付着した油を、円筒部２３の壁面に形成された複数の孔２３ａから円筒部２３の外側の集油部２０ａへ速やかに排出する。このように、油を集油部２０ａへ排出して円筒部２３の内部の旋回流から分離することで、円筒部２３の内壁面に付着した油が旋回流に巻き上げられて飛散することが抑制される。これにより、吐出配管３から圧縮機１０１外部へ排出される油量を大幅に低減することができる。また、遠心分離部６０を圧縮機１０１内部に有するような、遠心分離部６０の高さが低い圧縮機１０１であっても、圧縮機１０１外部へ排出される油量を十分に低減することが可能となる。

また、円筒部２３の下端が集油部２０ａの下面と隙間なく接続されており、かつ、円筒部２３の側面のうち、円筒部２３の下端に隣接する下部領域には孔２３ａが形成されていないことが好ましい。つまり、円筒部２３の下端からある一定の高さまでは孔２３ａが形成されていないことが好ましい。例えば、旋回機構部２２の吹出口２２ｂの高さよりも下側には孔２３ａが形成されていないことが好ましい。これにより、円筒部２３の側壁の下部領域が仕切りとなることで、集油部２０ａの下面に集まった油が円筒部２３の内側に浸入することが抑制される。

また、当該下部領域においては、円筒部２３の内側の旋回流が円筒部２３の外側に吹き出さないため、集油部２０ａの下面に集まった油を巻き上げることが防止される。これにより、圧縮機１０１外へ吐出される油量をさらに低減することができる。なお、円筒部２３内部において、孔２３ａの形成されていない下部の円筒部２３の内壁面または円筒部２３の底面に付着した油は、旋回しながら上昇する冷媒ガス流により、円筒部２３の内壁面を伝って孔２３ａまで押し上げられ、孔２３ａから円筒部２３の外に押し出される。このため、円筒部２３の内部に大量の油が溜まることはない。

また、円筒部２３の側面に設けられる孔２３ａが、旋回機構部２２の吹出口２２ｂと同じ高さには形成されていないことが好ましい。これにより、旋回機構部２２の吹出口２２ｂから噴出された冷媒ガスを確実に円筒部２３の内壁面に沿って流し、強く安定した旋回流を形成することができる。なお、「同じ」高さとは、厳密に同一である必要はなく、旋回機構部２２の吹出口２２ｂから噴出された冷媒ガスが直接当たる程度に、実質的に同じ高さであることを意味している。

また、旋回流の強さは、旋回機構部２２の吹出口２２ｂから出た直後が最も強く、旋回機構部２２の吹出口２２ｂから吐出配管３に向かって上昇するにつれて弱まる傾向がある。このため、旋回機構部２２の吹出口２２ｂのすぐ上の高さに、孔２３ａを形成した領域が存在するようにすると、より効率よく油を円筒部２３の外へ排出することができる。例えば、旋回機構部２２の吹出口２２ｂの高さから、孔２３ａが形成された領域の下端、つまり最も下にある孔２３ａの高さまでの距離を、旋回機構部２２の高さよりも小さくするとよい。

また、円筒部２３の側面のうち複数の孔２３ａが形成された領域において、当該領域における孔２３ａの開口面積の合計の割合は、例えば５０％未満であることが好ましい。孔２３ａの開口面積の割合が大きすぎると、孔２３ａを通って円筒部２３外に漏れる冷媒の量が増加して、円筒部２３内部の冷媒の量が減少して旋回流が弱まり、油分離効率が低下するおそれがある。開口面積の割合を小さくすることで、孔２３ａを通じて円筒部２３外に漏れる冷媒の量を減少させ、円筒部２３内部に強い旋回流を形成することができる。

また、実施の形態１では、圧縮機１０１内部に液化した冷媒が多量に溜まった状態から起動する場合においても、圧縮機１０１から排出される油量を低減することができる。圧縮機１０１の停止時には、圧縮機１０１内部の冷媒ガスが液化し、液化した冷媒が圧縮機１０１内部の吸入空間１９に多量に溜まった状態になる場合がある。この状態から圧縮機１０１を起動する場合、急激に冷媒が気化することによる貯油部１６の発泡あるいは回転子１１による攪拌で、多量の油が吸入孔１４を通って圧縮室９に流入し、吐出孔１５を通って吐出空間２０に流れ込む。このとき、油戻し管５１による貯油部１６への油の戻しが追いつかないと、一時的に吐出空間２０に油が溜まることになる。

実施の形態１では、吐出空間２０に流れ込んできた多量の油は、複数の孔２３ａを通じて円筒部２３の外側の広い集油部２０ａへ排出されて溜まることになる。このため、大量の油が円筒部２３内側の激しい冷媒の旋回流に曝され続けて油面を巻き上げられることがない。特に、円筒部２３の下部は、集油部２０ａの下面にあたる固定スクロール８上面と隙間なく接続され、かつ、円筒部２３の側壁の下部領域には孔２３ａが形成されていない。このため、この部分が仕切りとなって、円筒部２３外側の集油部２０ａに保持された油が円筒部２３の内側に浸入することがない。かつ、円筒部２３内側の旋回流が、円筒部２３の下部からは円筒部２３外部に出ないので、集油部２０ａの低い位置に溜まった油を巻き上げることが防止される。

その後、貯油部１６の発泡あるいは回転子１１による攪拌が収まり、吐出空間２０に流れ込む油量が減少して通常の量に戻るにつれ、集油部２０ａに溜まった油は、徐々に油戻し管５１、２４を流れて貯油部１６に戻る。以上により、起動時に多量の油が吐出空間２０に流れ込む場合であっても圧縮機１０１外部へ排出される油量を低減することができる。

また、実施の形態１では、圧縮室９で圧縮された冷媒は、吐出孔１５を経てすぐに旋回機構部２２に流入し旋回流となったあと、円筒部２３内部を旋回しながら上昇し吐出配管３から圧縮機１０１外部へ排出される。このため、流路の曲がりあるいは急拡大、急収縮が最小限に抑えられる。そのため、圧力損失は小さくなり、圧縮効率の低下が抑えられる。

また、実施の形態１は、圧縮機１０１の運転中に発生する騒音を低減することができる。圧縮機１０１の吐出空間２０は、円筒部２３によって外側の空間と内側の空間とに隔てられ、両空間は複数の孔２３ａを通じて連通している。この構造は共鳴型消音構造となっており、特に特定の周波数帯の騒音を大幅に低減することができる。なお、実施の形態１に係る圧縮機１０１では、円筒部２３の厚みまたは断面積、円筒部２３に設けられた複数の孔２３ａの個数または断面積を調節して、低減したい周波数帯の騒音を調整してもよい。

このように構成された圧縮機１０１においては、フレーム外壁レスでも遠心分離部６０による油の分離で圧縮機１０１外に吐出される油量を低減することができ、低コストおよび省スペース化を図ることができる。

以上、実施の形態１に係る圧縮機１０１は、貯油部１６を有する容器１と、容器１の外部から冷媒を吸入する吸入配管２と、容器１の内部に配置され、吸入配管２が吸入した冷媒を圧縮する圧縮機構部３０と、圧縮機構部３０を容器１に固定するフレーム４と、圧縮機構部３０で圧縮された冷媒から油を分離する遠心分離部６０と、遠心分離部６０を通過した冷媒を容器１の上部から外部に吐出する吐出配管３と、遠心分離部６０の外側に設けられ、遠心分離部６０から排出された油を回収する集油部２０ａと、を備えたフレーム外壁レス構造を有する圧縮機１０１であって、集油部２０ａに回収された油を貯油部１６へ戻す油戻し管５１、２４を備えている。そして、遠心分離部６０は、側面に複数の孔２３ａを有する円筒部２３と、円筒部２３の下部領域の内側に設けられ、圧縮機構部３０で圧縮された冷媒を吹き出すことにより、円筒部２３の内側を旋回しながら容器１の上部の吐出配管３に向かって流れる旋回流を形成する旋回機構部２２と、を有し、旋回流の遠心力により冷媒から油を分離し、分離された油を、孔２３ａを通じて集油部２０ａへ排出した後、油戻し管５１、２４にて貯油部１６へ排出するものである。

実施の形態１に係る圧縮機１０１によれば、集油部２０ａに回収された油を貯油部１６へ戻す油戻し管５１、２４を備え、遠心分離部６０で、旋回流の遠心力により冷媒から油を分離し、分離された油を、孔２３ａを通じて集油部２０ａへ排出した後、油戻し管５１、２４にて貯油部１６へ油を排出する。そのため、フレーム外壁レス構造を有する場合であっても、分離した油を貯油部１６に戻すことができる。

また、実施の形態１に係る圧縮機１０１は、冷媒としてＨＦＣ系冷媒、ＨＣ系冷媒または自然系冷媒が用いられるものである。

実施の形態１に係る圧縮機１０１によれば、冷媒としてＨＦＣ系冷媒、ＨＣ系冷媒または自然系冷媒が用いられており、これらの冷媒は地球温暖化係数（ＧＷＰ）が低いため、地球温暖化への影響を少なくすることができる。

実施の形態２．
以下、実施の形態２について説明するが、実施の形態２が実施の形態１と異なる点を中心に説明する。

図６は、実施の形態２に係る圧縮機１０１の構成を示す概略断面図である。なお、図６の点線の矢印は主な油の流れを示している。

図６に示すように、実施の形態２に係る圧縮機１０１には、高圧空間の集油部２０ａの油を圧縮機１０１外部に吐出する第一油戻し外配管５２と、第一油戻し外配管５２から吐出された油を吸入配管２へ戻す第二油戻し外配管５３とが設けられている。そして、圧縮機１０１は、高圧空間の集油部２０ａの油を、圧縮機１０１外部に向けた第一油戻し外配管５２から、第二油戻し外配管５３を介して吸入配管２へ戻している。

実施の形態２に係る圧縮機１０１では、高圧の油を低圧に戻していたために、油温が高くなっていた。一方、実施の形態２に係る圧縮機１０１では、第一油戻し外配管５２、第二油戻し外配管５３を用いて高圧の油を吸入配管２へ戻すため、吸入配管２を流れる冷媒の冷却により油温を低減することができる。

このように構成された圧縮機１０１においては、油音を下げることで、性能および信頼性をさらに向上させることができる。

以上、実施の形態２に係る圧縮機１０１は、集油部２０ａに回収された油を容器１の側部から外部に吐出する第一油戻し外配管５２と、第一油戻し外配管５２から吐出された油を吸入配管２へ戻す第二油戻し外配管５３と、を備えたものである。

実施の形態２に係る圧縮機１０１によれば、集油部２０ａに回収された油を容器１の側部から外部に吐出する第一油戻し外配管５２と、第一油戻し外配管５２から吐出された油を吸入配管２へ戻す第二油戻し外配管５３と、を備えており、高圧の油を吸入配管２へ戻すため、吸入配管２を流れる冷媒の冷却により油温を低減することができる。

実施の形態３．
以下、実施の形態３について説明するが、実施の形態３が実施の形態１および２と異なる点を中心に説明する。

図７は、実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の構成例を示す図である。なお、図７では、冷凍サイクル装置として空気調和装置を示している。また、図７の実線の矢印は冷房運転時の冷媒の流れを示しており、破線の矢印は暖房運転時の流れを示している。

図７に示す空気調和装置は、室外機１００と室内機２００とをガス冷媒配管３００、液冷媒配管４００により配管接続し、冷媒を循環させる冷媒回路を構成する。室外機１００は、実施の形態１および実施の形態２において説明した圧縮機１０１を有する。また、室外機１００は、流路切替装置１０２、室外熱交換器１０３、および、絞り装置１０４を有する。また、室内機２００は、室内熱交換器２０１を有する。

圧縮機１０１は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。ここで、特に限定するものではないが、圧縮機１０１を、たとえば、インバータ回路等により、運転周波数を任意に変化できるようにしてもよい。

流路切替装置１０２は、例えば四方弁であり、冷媒の流れ方向を切り替えることで、冷房運転と暖房運転とを切り替えるものである。なお、流路切替装置１０２として、四方弁に代えて二方弁および三方弁の組み合わせ等を用いてもよい。

室外熱交換器１０３は、冷媒と空気（室外の空気）との熱交換を行う。たとえば、暖房運転時においては蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させ、気化させる。また、冷房運転時においては凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。

絞り装置１０４は、冷媒を減圧して膨張させるものである。例えば電子式膨張弁等で構成した場合には、制御装置（図示せず）等の指示に基づいて開度調整を行う。

室内熱交換器２０１は、たとえば空調対象となる空気と冷媒との熱交換を行う。暖房運転時においては凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。また、冷房運転時においては蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させ、気化させる。

以上のように、実施の形態３の冷凍サイクル装置によれば、実施の形態１および実施の形態２で説明した圧縮機１０１を機器として有しているので、実施の形態１および実施の形態２で説明した圧縮機１０１と同様の効果を得ることができる。

１ 容器、１ａ 上部容器、１ｂ 側部容器、１ｃ 下部容器、２ 吸入配管、３ 吐出配管、４ フレーム、４ａ フレーム油戻し管上穴、４ｂ フレーム油通し穴、４ｃ フレーム油戻し管下穴、５ 回転軸、６ 動力変換機構部、７ 揺動スクロール、７ａ 渦巻ラップ、８ 固定スクロール、８ａ 渦巻ラップ、８ｄ 固定スクロール油戻し管下穴、８ｅ 固定スクロール油通し管中穴、８ｆ 固定スクロール油戻し管上穴、９ 圧縮室、１０ サブフレーム、１１ 回転子、１２ 固定子、１３ 油供給管路、１４ 吸入孔、１５ 吐出孔、１６ 貯油部、１７ 油供給パイプ、１７ａ 吸引口、１８ 油ポンプ、１９ 吸入空間、２０ 吐出空間、２０ａ 集油部、２１ 逆止弁、２２ 旋回機構部、２２ａ 流路、２２ｂ 吹出口、２３ 円筒部、２３ａ 孔、２４ 油戻し管、２５ 圧縮空間、３０ 圧縮機構部、４０ 電動機構部、５１ 油戻し管、５２ 第一油戻し外配管、５３ 第二油戻し外配管、６０ 遠心分離部、７０ 旋回スペース、８０ 固定部材、１００ 室外機、１０１ 圧縮機、１０２ 流路切替装置、１０３ 室外熱交換器、１０４ 絞り装置、２００ 室内機、２０１ 室内熱交換器、３００ ガス冷媒配管、４００ 液冷媒配管。

Claims (6)

1. 貯油部を有する容器と、
   前記容器の外部から冷媒を吸入する吸入配管と、
   前記容器の内部に配置され、前記吸入配管が吸入した冷媒を圧縮する圧縮機構部と、
   前記圧縮機構部を前記容器に固定するフレームと、
   前記圧縮機構部で圧縮された冷媒から油を分離する遠心分離部と、
   前記遠心分離部を通過した冷媒を前記容器の上部から外部に吐出する吐出配管と、
   前記遠心分離部の外側に設けられ、前記遠心分離部から排出された油を回収する集油部と、を備えたフレーム外壁レス構造を有する圧縮機であって、
   前記集油部に回収された油を前記貯油部へ戻す油戻し管を備え、
   前記遠心分離部は、
   側面に複数の孔を有する円筒部と、
   前記円筒部の下部領域の内側に設けられ、前記圧縮機構部で圧縮された冷媒を吹き出すことにより、前記円筒部の内側を旋回しながら前記容器の上部の前記吐出配管に向かって流れる旋回流を形成する旋回機構部と、を有し、
   前記旋回流の遠心力により冷媒から油を分離し、分離された油を、前記孔を通じて前記集油部へ排出した後、前記油戻し管にて前記貯油部へ排出するものであり、
   前記圧縮機構部は固定スクロールを有し、
   前記油戻し管は、
   前記固定スクロールの下部に形成された固定スクロール油戻し管下穴と前記フレームの上部に形成されたフレーム油戻し管上穴との間に設けられた第一油戻し管を有し、
   前記第一油戻し管は、前記フレームと前記固定スクロールとを締結する固定部材と一体化されている
   圧縮機。
2. 前記油戻し管は、
   前記フレームの下部に形成されたフレーム油戻し管下穴から前記貯油部に向かって延びるように設けられている第二油戻し管を有する
   請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記第一油戻し管と前記第二油戻し管とは、一直線上に並ぶように配置されており、前記フレーム油戻し管上穴と前記フレーム油戻し管下穴との間に形成されたフレーム油通し穴を介して連通している
   請求項２に記載の圧縮機。
4. 前記集油部に回収された油を前記容器の側部から外部に吐出する第一油戻し外配管と、
   前記第一油戻し外配管から吐出された油を前記吸入配管へ戻す第二油戻し外配管と、を備えた
   請求項１～３のいずれか一項に記載の圧縮機。
5. 前記冷媒としてＨＦＣ系冷媒、ＨＣ系冷媒または自然系冷媒が用いられる
   請求項１～４のいずれか一項に記載の圧縮機。
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の圧縮機、凝縮器、絞り装置、および、蒸発器が配管で接続され、冷媒が循環する冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置。

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