JPH0647993B2 - 密閉形スクロ−ル圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は冷凍・空調用の冷媒圧縮機あるいはヘリウム用
圧縮機として用いられる密閉形スクロール圧縮機に係
り、特に油分離機能を有する密閉チヤンバの構造に関す
るものである。

〔従来の技術〕

密閉形スクロール圧縮機の従来の構造については特開昭
57−212389号公報や特開昭58−183887号公報に開示され
ている。

前者のものは、固定スクロール部材の中心部にもうけた
吐出口から出た冷媒ガスを一旦機外に配管で導き、再び
電動機室の下側の空間に戻すようにしている。

一方後者のものは、固定スクロール部材の上方部の空間
である上部容器室（吐出室）と電動機室とを連通する連
通路を設け、上部容器内室からの圧縮ガスを、前記連通
路及び電動機外周部の空間を通して電動機室下部空間
（底チヤンバ部）に導き、再び電動機のステータ外周部
の空間を通って上昇させ、電動機室の上部空間に至ら
せ、吐出管を介して外部に導く構成としている。

又、フレームに設けた通路の出口をエンドコイルの上端
部よりも下方に位置させ、通路形成部のみまたは全周に
わたって吐出ガスを吐出させる構成としている。

なお、スクロール圧縮機ではないが、実公昭52−24805
号公報には、密閉容器内の上方部に電動機を下方部に圧
縮機本体を配したロータリ式の密閉形圧縮機において、
油分離に適した構造が開示されている。すなわち、電動
機のロータエンド部にガス流を方向変換し回転する阻止
体を設け、ロータ内の通路を通った冷媒ガスをこの阻止
体で方向変換させ、電動機上部のコイルエンド部の内周
面全域にガスを導き、その過程で冷媒ガス中の油を分離
する構成としている。

〔発明が解決しようとする課題〕

特開昭57−212389号公報に記載のものや特開昭58−1838
87号公報に記載のものでは、電動機室の下部空間(底チ
ャンバ部)に冷媒ガスを導く構造としているため、流速
の速い冷媒ガスが底チャンバ部を通過するとき底チャン
バ部に溜っている油を吹き上げ、吹き上げられた油は油
粒となって、底チャンバ部空間に充満する。また、電動
機のステータ外周部と密閉容器内面側壁との隙間が比較
的小さいため、この部分を通過するガスの流速が大きく
なる。電動機室の上部空間で分離した油は、前記ステー
タ外周部の側部空間をぬって落ちるが、この部分のガス
流速（上昇流）が大きくなると、上記電動機室の上部空
間で分離した油は落下できず、再びステータ外周部廻り
で上方に吹き上げられてしまう。従って、電動機室の下
部空間や上部空間で吹き上げられた油は、噴霧化して冷
媒ガスの流れとともに機外に持ち去られやすくなり、圧
縮機の油上がり量（油流出量）が増加する。特に、スク
ロール圧縮機がインバータ駆動によって高速運転される
と、ガス流による油の吹き上げ作用が更に大きくなるの
で、上記油上がり量がさらに多くなる。また、特開昭57
−212389号公報に記載のものでは、外部配管により導か
れた冷媒ガスを、電動機下部側のコイルエンド部の外周
面に当てる構成としているが、コイルエンド部の外側面
に当たるガスの流出速度は、配管はその断面積が小さい
ため、おおよそ毎秒二十数メートル前後と大きくなる。
このため、コイルエンド部での衝突速度が高くなり、ガ
ス中に含まれた油は更に噴霧化あるいは細分化してしま
い、コイルエンド部での高い油分離性能は得られない。

又、フレームに設けた通路の出口をエンドコイルの上端
部よりも下方に設けてはいるが、通路に沿って吐出され
た吐出ガスがステータの外周側のすきまを通って電動機
のさらに下部空間に至り、底部に溜った油を吹き上げ油
上がり量が多くなるものであった。

実公昭52−24805 号公報に記載のものでは、電動機上部
のコイルエンド部で分離した油は、下側から上昇してく
るガス流によって再び吹き上げられ、上述した特開昭57
−212389号公報に記載のものや特開昭58−183887号公報
に記載のものと同じ問題を有している。また、ロータ端
部のエンドリング内に通路を形成してその外周方向に冷
媒ガスを導く構成のため、冷媒ガスはロータによって遠
心力をうけ、冷媒ガスの噴出速度は非常に高くなる。こ
のため、冷媒ガス中に混入している油の速度も高くな
り、上述した特開昭57−212389号公報に記載のものと同
様に、コイルエンド部での衝突速度の増加に起因した油
分離性能の低下という問題を有している。

以上述べたように、従来の密閉形圧縮機、特に密閉形ス
クロール圧縮機ではいずれも油上がり量を十分に低下さ
せることはできず、油上がり量の増加によって圧縮機自
体の信頼性を低下させ、このような圧縮機を冷凍サイク
ルに使用している場合には多量の油が冷凍サイクルに流
れるため、例えば熱交換器の伝熱性能の低下や配管の圧
力損失の増加、さらには冷凍サイクルの信頼性の低下を
引き起こす欠点があった。

本発明の目的は、電動機室の下部空間に溜っている油が
吹き上げられるのを防止し、またコイルエンド部での高
い油分離性能を得、かつ電動機室の上部空間で分離され
た油が下部電動機室側から上昇してくるガス流によって
再び吹き上げられて冷媒ガスの流れとともに機外に流出
するのを防止して、圧縮機の油上がり量（油流出量）を
低減し、圧縮機の信頼性を向上することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本発明の密閉形スクロール圧縮
機は、鏡板に渦巻状のラップを直立する固定スクロール
部材及び旋回スクロール部材とを互いに内側にしてかみ
合わせて圧縮空間を形成し、固定スクロール部材に対し
て旋回スクロール部材の自転を阻止し旋回運動させるた
めの自転防止手段と、前記旋回スクロール部材に偏心軸
部が連結部をもって係合される駆動用回転軸と、該駆動
用回転軸を軸受支持するフレームとを備え、前記固定ス
クロール部材の外周部に設けた吸入口からガスを吸入し
て前記圧縮空間の容積を減少して圧縮し、前記固定スク
ロール部材の中心部に設けられた吐出口より吐出ガスを
吐出するスクロール圧縮機部を上方部に、電動機を下方
部に配置して密閉容器内に収納し、前記フレームによっ
て該密閉容器を上部容器室と下部容器室に区画し、前記
吐出口より吐出された吐出ガスを前記フレームに設けた
連通路を介して下部容器室に導くとともに下部容器室の
電動機より上方の空間に開口し密閉容器に設けられた吐
出管から吐出ガスを機外に吐出する構成とした密閉形ス
クロール圧縮機において、前記フレームに設けた連通路
の出口に対向して開口する入口側開口部と前記電動機の
上方に設けられたコイルエンド外周面に対向する出口側
開口部とを有する案内通路を密閉容器内壁に沿って設
け、前記出口側開口部の開口面積を入口側開口部の開口
面積より大きく形成するとともに前記出口側開口部にコ
イルエンドの外周面に向かって流れを変更させ、かつ前
記電動機外周面と密閉容器内面との間に形成されるすき
まを覆う偏向板を設けたことを特徴とする。

〔作用〕

上述したように本発明は、上部容器室からの圧縮ガスを
電動機の上方に設けられたコイルエンド外周面に導く案
内通路を密閉容器内壁に沿って設け、電動機と密閉容器
との間のすきまを覆う流れを変更させる偏向板を設置し
ているので、コイルエンド外周面に衝突した冷媒ガスは
密閉容器の底に溜められた油に衝突することがなく、コ
イルエンド外周面と密閉容器内周面との間の空間を通っ
て吐出管の方へと流れる。冷媒ガスに混入している油
は、前記コイルエンド外周面への衝突により、さらにコ
イルエンド外周面に沿って吐出管の方向に流れるときコ
イルエンド外周面に接触することによって、エンドコイ
ル巻線が一種のデミスタの役割を果し、冷媒ガスから分
離される。

さらに本発明によれば、前記連通路からの圧縮ガスをコ
イルエンド外周面に導く前記案内通路は、前記連通路に
対向する入口側開口部の開口面積よりも前記コイルエン
ド外周面に対向する出口側開口部の開口面積の方を大き
く形成し、出口側開口部を電動機の上方に設けているの
で、冷媒ガスと油のコイルエンド部への衝突速度を低減
することができ、この結果冷媒ガス中に混入している油
が更に噴霧化されたり細分化されるのを防止できる。ま
た、コイルエンド部で一度分離された油は、エンドコイ
ルに沿って落下し、電動機ステータの外周のすきまに沿
って落下するので、大きな流速の冷媒ガスで再び吹き上
げられるような現象も防止できる。

したがって、本発明によれば、コイルエンド部での高い
油分離性能が得られ、分離された油は重力で下方に落下
し、電動機ステータ外周面と密閉容器内周面との間の隙
間（空間）から電動機室の下部空間底部に溜められる。

また、本発明によれば、上部容器室からの圧縮ガスを電
動機の上部側のコイルエンド外周面に導き、かつ下部容
器室の電動機上部空間に開口するように設けた吐出管を
介して冷媒ガスを機外に排出する構成としているので、
大きな流速の冷媒ガスの主流は油が溜っている電動機の
下部空間には流入せず、したがって電動機下部空間に溜
っている油が冷媒ガスの主流によって吹き上げられるの
を防止することができる。

さらに、本発明によれば、冷媒ガスの主流が電動機の下
部空間に流入しない構成としているから、電動機の下部
空間から上部空間への冷媒ガスの多量の吹き出しがなく
なり、これによって電動機室の上部空間で分離された油
が下部電動機室側から上昇してくるガス流によって再び
吹き上げられて冷媒ガスの流れとともに機外に流出する
ような現象を防止できる。

このように、本発明によれば、圧縮機の油上がり量（機
外への油流出量）を大幅に低減でき、圧縮機の信頼性を
向上することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第３図にもとづ
き説明する。

第１図は密閉形スクロール圧縮機の全体構造を示す図、
第２図は第１図のII−II線矢視縦断面図、第３図は圧縮
ガス案内手段を形成する枠および偏向板の取付け部分を
示す図である。

図において、密閉容器１内の下方には圧縮機部２が、下
方には電動機部３が収納されている。そして、密閉容器
１内はフレーム１１によって、上部容器室（吐出室）１
ａと下部容器室(電動機室)１ｂ，１ｃとに区画されてい
る。圧縮機部２は固定スクロール部材５と旋回スクロー
ル部材６を互いに噛み合わせて圧縮室（密閉空間）７を
形成している。固定スクロール部材５は、円板状の鏡板
５ａと、これに直立しインボリュート曲線あるいはこれ
に近似の曲線に形成されたラップ５ｂからなり、その中
心部に吐出口１０，外周部に吸入口１６を備えている。
旋回スクロール部材６は円板状の鏡板６ａと、これに直
立し、固定スクロールのラップと同一形状に形成された
ラップ６ｂと、鏡板の反ラップ面に形成されたボス６ｃ
とからなっている。フレーム１１は中央部に軸受部を形
成し、この軸受部に回転軸１４が支承され、回転軸先端
の偏心軸１４ａは、上記ボス６ｃに旋回運動が可能なよ
うに挿入されている。またフレーム１１には固定スクロ
ール部材５が複数本のボルトによって固定され、旋回ス
クロール部材６はオルダム機構１２によってフレーム１
１に支承され、旋回スクロール部材６は固定スクロール
部材５に対して自転しないで旋回運動をするように構成
されている。回転軸１４には下部に電動機軸１４ｂを一
体に連設し、電動機部３を直結している。該電動機３は
密閉容器１の側壁と微小な隙間(空間)１９を有して駆動
用回転軸１４を支持するフレーム１１に支承される。固
定スクロール部材５の吸入口１６には密閉容器１を貫通
して垂直方向の吸入管１７が接続され、吐出口１０が開
口している吐出室１ａは密閉容器に沿って設けた連通路
18ａ，１８ｂおよび圧縮ガス案内手段を介して電動機室
の上部空間１ｂに連通している。前記圧縮ガス案内手段
は、連通路１８ａ，１８ｂからの圧縮ガスを電動機上部
側のコイルエンド３ｃ外周面に導くもので、前記連通路
１８ｂに対向する入口側開口部、前記コイルエンド３ｃ
外周面に対向する出口側開口部、及び密閉容器内面に沿
って前記入口側から出口側へと導く案内通路部２４とを
備え、前記出口側開口部の開口面積を前記入口側開口部
の開口面積よりも大としている。案内通路部２４は断面
コ字形の枠２３と密閉容器１内面とで形成されている。
枠２３の端面には取付座２３ａが連設され、この取付座
２３ａを介して枠２３を密閉容器内面に溶着している。
また、案内通路部２４の出口側には流通してきた冷媒ガ
スをコイルエンド部３ｃの外周面に向かって吐出させる
よう流れ方向を変更させる偏向板２５が枠２３に一体に
設けられている。上部電動機室（電動機室の上部空間）
１ｂは電動機ステータ３ａと密閉容器１内面との間の隙
間（通路）１９を介して電動機室の下部空間（下部電動
機室）１ｃに連通している。また、電動機室の上部空間
１ｂは密閉容器１を貫通する吐出管２０に連通してい
る。

なお、１１ａは電動機３をフレーム１１側にボルト２１
を介して固定するためのフレーム台座部である。３ｂは
電動機ロータを示す。また、密閉容器１の底部には潤滑
油２２の油溜りが形成されている。

次に、圧縮機内でのガスと油の流れの概略を説明する。
吸入管１７より吸入口１６へ導かれた冷媒ガスは圧縮機
部２の圧縮室７にて圧縮された後、吐出口１０より吐出
室１ａへ流出し、連通路18ａ，１８ｂを経て上部電動機
室１ｂへ導かれる。その冷媒ガスは、圧縮ガス案内手段
の入口側開口部へ流入し、案内通路部２４を流通した
後、偏向板２５に衝突することで流れ方向が偏向されて
出口側開口部から電動機コイルエンド部３ｃの外周面に
向って吐出される。出口側開口部の面積は図に示すよう
に大きく構成されているので、油とガスの流出速度が低
下し、電動機コイルエンド部３ｃでの油分離作用が高ま
り、冷媒ガス中に含まれた油が効率よくコイルエンド部
等に捕捉される。このとき、偏向板２５が設けられてい
るので、電動機部３のステータ３ａの外周と密閉容器内
面との間のすきまを吐出ガスが流れないので密閉容器底
部に溜った油を吹き上げることがない。また、冷媒ガス
の主流は密閉容器内面とコイルエンド部との間の空間を
密閉容器内面に沿って水平方向に流れ、吐出管２０より
圧縮機外へ吐出される。一方、ガス中から分離された油
は、電動機部３のステータ３ａの上面３ｄに落下した
後、通路１９を通って下方の油溜り部に落下する。な
お、図中の矢印は冷媒ガスの流れを示す。

第４図および第５図は前述した枠の変形例を示す。第４
図のものは第３図に示した取付け座をなくし、枠２３の
側板端面を直接密閉容器１の内壁面に溶着するようにし
たものである。また第５図のものは、枠２３の両側板に
吐出口２６ａ，26ｂを設けて、三方向吐出形としたもの
である。

本実施例は以上説明したように構成したので、以下のよ
うな作用及び効果を有する。

上部電動機室１ｂに導かれた冷媒ガスの主流は偏向板２
３によって水平方向の流れとされ、電動機ステータ外周
部の隙間１９に行きにくくなるので、電動機ステータ外
周部の隙間１９は電動機室の上部空間で分離した油を下
方に導く油通路としての機能が支配的となる。また、下
部電動機室１ｃに冷媒ガスが行きにくいので、従来技術
で見られた下部空間から上部空間へのガス流による油の
吹き上げ現象を大幅に低減できる。このため、電動機室
の上部空間で分離した油はこのステータ外周部の隙間を
スムースに落下し、下部電動機室１ｃの油溜り部に導か
れる。また、圧縮ガス案内手段はその案内通路部２４の
断面がコ字形でその開口部が電動機上部のコイルエンド
部の外周面に対向するように長方形の広い開口部を設け
ているので、油とガスの流出速度は従来のものに対して
十数分の１前後と大きく低下させることができる。ガス
の流出速度はコイルエンド部への衝突速度となり、この
衝突速度を抑えることによりその周辺部での油分離作用
を高めることができる。従って、電動機上部のコイルエ
ンド部を油分離手段として最大限に有効に活用すること
ができるので、冷媒ガス中に含んだ油を効率よく捕捉す
ることができ、圧縮機の油上がり量を低減することがで
きる。

また、上記偏向板と断面コ字形の枠とを一体に成形した
構成とすることにより、該案内手段の組立性及び量産性
の向上を図ることができる。さらに、圧縮機の油上がり
量を低減できることにより、圧縮機自体の信頼性が向上
し、冷凍サイクル全体としての性能向上、すなわち熱交
換器の伝熱性能向上や配管の圧力損失の低減などに伴う
冷房能力や暖房能力の向上、ひいては成績係数の向上な
どを達成でき、さらに冷凍サイクルの信頼性も向上でき
る効果がある。

このように本実施例によれば、圧縮機からの油上り量を
大きく低減でき、圧縮機の信頼性を向上できるととも
に、冷凍サイクル全体の性能向上も図れる。

なお、第６図に示すように、電動機部３のステータ３ａ
の外周面が密閉容器１の側壁内面に密着しているような
密閉形スクロール圧縮機の場合には、第７図に示すよう
に偏向板を有しない枠１２３を設けて案内通路部５１Ｃ
を形成し、電動機部３のステータ３ａの上面３ｄを偏向
板の代用にしても良い。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の密閉形スクロール圧縮機に
よれば、電動機室の下部空間に溜っている油が吹き上げ
られるのを防止でき、またコイルエンド部での高い油分
離性能が得られる。このとき、電動機室の上部空間で分
離された油が電動機の下部空間を通過するガス流，電動
機の下流空間側から上昇してくるガス流がないため、再
び吹き上げられて冷媒ガスの流れとともに機外に流出す
るような現象も防止できるから、圧縮機の油上がり量
（油流出量）を大幅に低減することができ、この結果圧
縮機の信頼性を向上することができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示し、第１図
は密閉形スクロール圧縮機の全体構造を示す縦断面図、
第２図は第１図のII−II線矢視縦断面図、第３図は圧縮
ガス案内手段の部分を示す斜視図、第４図および第５図
は第３図に示した枠の変形例を示す斜視図、第６図は本
発明の他の実施例を示す要部断面図、第７図は第６図に
おける枠の形状を示す斜視図である。 １……密閉容器、１ａ……上部容器室（吐出室）、１
ｂ，１ｃ……下部容器室（電動機室）（１ｂ……電動機
室の上部空間（上部電動機室）、１ｃ……電動機室の下
部空間（下部電動機室））、３……電動機、５……固定
スクロール部材、６……旋回スクロール部材、１１……
フレーム、１８ａ，１８ｂ……連通路、１９……隙間
（通路）、２０……吐出管、２２……油（潤滑油）、２
３，２４，２５……圧縮ガス案内手段(２３……枠、２
４……案内通路部、２５……偏向板)。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 落合 忠夫 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所清水工場内 (72)発明者 柳 克己 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所清水工場内 (72)発明者 村山 朗 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所清水工場内 (56)参考文献 特開 昭57−212389（ＪＰ，Ａ) 実公 昭52−24805（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鏡板に渦巻状のラップを直立する固定スク
   ロール部材及び旋回スクロール部材とを互いに内側にし
   てかみ合わせて圧縮空間を形成し、固定スクロール部材
   に対して旋回スクロール部材の自転を阻止し旋回運動さ
   せるための自転防止手段と、前記旋回スクロール部材に
   偏心軸部が連結部をもって係合される駆動用回転軸と、
   該駆動用回転軸を軸受支持するフレームとを備え、前記
   固定スクロール部材の外周部に設けた吸入口からガスを
   吸入して前記圧縮空間の容積を減少して圧縮し、前記固
   定スクロール部材の中心部に設けられた吐出口より吐出
   ガスを吐出するスクロール圧縮機部を上方部に、電動機
   を下方部に配置して密閉容器内に収納し、前記フレーム
   によって該密閉容器を上部容器室と下部容器室に区画
   し、前記吐出口より吐出された吐出ガスを前記フレーム
   に設けた連通路を介して下部容器室に導くとともに下部
   容器室の電動機より上方の空間に開口し密閉容器に設け
   られた吐出管から吐出ガスを機外に吐出する構成とした
   密閉形スクロール圧縮機において、前記フレームに設け
   た連通路の出口に対向して開口する入口側開口部と前記
   電動機の上方に設けられたコイルエンド外周面に対向す
   る出口側開口部とを有する案内通路を密閉容器内壁に沿
   って設け、前記出口側開口部の開口面積を入口側開口部
   の開口面積より大きく形成するとともに前記出口側開口
   部にコイルエンドの外周面に向かって流れを変更させ、
   かつ前記電動機外周面と密閉容器内面との間に形成され
   るすきまを覆う偏向板を設けたことを特徴とする密閉形
   スクロール圧縮機。
2. 【請求項２】前記密閉容器に設けられた吐出管が前記案
   内通路の前記出口側開口部と対向する位置に設けられて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の密
   閉形スクロール圧縮機。