JPWO2019220529A1 - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

圧縮機(80)は、外郭を形成する密閉容器(1)と、密閉容器内の下方に設けられた圧縮機構部(3)と、固定子(21)及び回転子(22)を有し、密閉容器内において圧縮機構部よりも上方に設けられた電動機部(2)と、回転子と圧縮機構部とを接続する駆動軸と、駆動軸の上端部に接続されて回転する油分離部材(100)と、油分離部材の上方に設けられた吐出管(7)と、を備えている。油分離部材は、駆動軸に連動して回転する板部(100a)と、板部の上面に設けられ、該上面と共に吐出管と対向する凹部(8)を形成する側壁部(100b)と、側壁部の外周面から突き出す排油路(100c)と、を有する。

Description

本発明は、冷媒から潤滑油を分離する油分離部材を備えた圧縮機に関するものである。

近年では、回転式圧縮機のインバータ化及び大容量化などにより冷媒の流量が多くなり、これに伴い密閉容器から外への潤滑油の持ち出し量が増加している。潤滑油が密閉容器の外へ持ち出されると、密閉容器内に設けられた摺動部品の潤滑が不十分になって、圧縮機の信頼性が低下したり、空調機の運転効率が低下したりする。このため、回転式圧縮機は、潤滑油が密閉容器の外へ持ち出されないための油分離対策が各種行われている。

例えば特許文献１には、電動機の上部空間に給油通路を有する駆動軸とともに回転する油分離板が取り付けられた密閉形圧縮機が開示されている。油分離板は、中央部に下方側に向かって突き出す凹部が形成されている。油分離板は、凹部内に吐出管の下端側の開口部が挿入され、凹部でロータの挿嵌孔の上部側を閉鎖し、給油通路から吐出空間への油汲み上げを阻止する構成である。また、油分離板には、凹内部の底部に滞留する潤滑油が、吐出管に吸引されないように、凹部の壁面に排油孔が設けられている。

実開平２−１０７７８３号公報

一般的に、高圧シェルタイプの圧縮機では、圧縮室から高圧状態の冷媒ガスと潤滑油が混合した状態で密閉容器内に吐出される。なお、冷媒ガスは、吐出ガスともいう。密閉容器内で分離されなかった潤滑油は、最終的に吐出管から密閉容器の外へ吐出される。特許文献１の密閉形圧縮機では、冷媒ガスの流量が多くなると、吐出管の圧力損失が増大して吸引力が増し、排油孔の排油能力に打ち勝って、吐出管からの油流出量が増加してしまうおそれがある。つまり、この密閉形圧縮機では、冷媒ガスの流量によって、潤滑油を含む冷媒ガスから、潤滑油を効率的に分離することができないおそれがある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、冷媒ガスの流量に関わらず、潤滑油を含む冷媒ガスから、潤滑油を効率的に分離することができる圧縮機を提供することを目的とする。

本発明に係る圧縮機は、外郭を形成する密閉容器と、前記密閉容器内の下方に設けられた圧縮機構部と、固定子及び回転子を有し、前記密閉容器内において前記圧縮機構部よりも上方に設けられた電動機部と、前記回転子と前記圧縮機構部とを接続する駆動軸と、前記駆動軸の上端部に接続されて回転する油分離部材と、前記油分離部材の上方に設けられた吐出管と、を備えた圧縮機において、前記油分離部材は、前記駆動軸に連動して回転する板部と、前記板部の上面に設けられ、該上面と共に前記吐出管と対向する凹部を形成する側壁部と、前記側壁部の外周面から突き出す排油路と、を有するものである。

本発明によれば、油分離部材が回転した際に、側壁部の周囲のガス速度と排油路出口の回転速度との間に速度差が生じ、相対的なガスの流れによって排油路の出口端で圧力損失を発生させることができる。つまり、排油路の出口端での圧力降下により排油能力を増大させることができるので、冷媒ガスの流量に関わらず潤滑油を効率的に分離することができる。

本発明の実施の形態１に係る圧縮機の全体構成を示した縦断面図である。 本発明の実施の形態１に係る圧縮機の上部を示した要部拡大図である。 本発明の実施の形態１に係る圧縮機の油分離部材を示した斜視図である。 圧縮機の運転回転数と圧縮機構から流出する油滴の代表径との関係を示した計算結果の一例を示すグラフである。 （Ａ）は従来の油分離部材の動作を示した説明図、（Ｂ）は本発明の実施の形態１における油分離部材の動作を示した説明図である。 （Ａ）は従来の圧縮機の排油路の原理を示した説明図、（Ｂ）は本発明の実施の形態１の圧縮機の排油路の原理を示した説明図である。 本発明の実施の形態１の圧縮機の排油路に発生する負圧の大きさと、ガス流速との関係を示したグラフである。 本発明の実施の形態１に係る圧縮機の油分離部材の変形例を示した要部拡大図である。 本発明の実施の形態２に係る圧縮機の油分離部材を示した斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る圧縮機の油分離部材の構成部材を示した説明図である。 本発明の実施の形態２に係る圧縮機の変形例１であって、油分離部材を示した斜視図である。 図１１に示した油分離部材の展開図である。 本発明の実施の形態２に係る圧縮機の変形例２であって、油分離部材の展開図である。 本発明の実施の形態３に係る圧縮機の油分離部材を示した斜視図である。 本発明の実施の形態３に係る圧縮機の油分離部材に作用する圧力の分布図である。 本発明の実施の形態４に係る圧縮機の油分離部材を示した斜視図である。 本発明の実施の形態４に係る圧縮機の油分離部材の変形例を示した斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には、同一符号を付して、その説明を適宜省略又は簡略化する。また、各図に記載の構成について、その形状、大きさ、及び配置等は、本発明の範囲内で適宜変更することができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機の全体構成を示した縦断面図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機の上部を示した要部拡大図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機の油分離部材を示した斜視図である。

［構成説明］
実施の形態１に係る圧縮機８０は、図１に示すように、底部に潤滑油４を貯留する油貯留部１ａを有する密閉容器１を備えている。この密閉容器１の内部には、電動機部２及び電動機部２に駆動される圧縮機構部３が設置されている。密閉容器１は、円筒形状の中央容器１１と、中央容器１１の上下の各開口内に密閉状態で嵌入された上容器１２及び下容器１３と、で構成されている。中央容器１１には、サクションマフラ５が取り付けられた吸入管６が接続されている。上容器１２には、吐出管７が接続されている。吸入管６は、サクションマフラ５を介して流入する低温低圧のガス冷媒を圧縮機構部３内に送り込むための接続管である。吐出管７は、圧縮機構部３によって圧縮された密閉容器１内の高温高圧のガス冷媒を冷媒配管に流入させるための接続管である。

電動機部２は、密閉容器１の内部に設けられた固定子２１と、固定子２１の内側に配置され、駆動軸２３が接続された回転自在の回転子２２と、を備えている。固定子２１は、中央容器１１の内周面に固定されている。回転子２２は、外周面を固定子２１の内周面と対向させて設けられている。回転子２２の外周面と固定子２１の内周面との間には、予め設定された間隔、すなわちエアギャップ２ａが設けられている。回転子２２には、下方に延びる駆動軸２３が接続されている。駆動軸２３は、上部軸受３４及び下部軸受３５により回転自在に支持され、回転子２２と共に回転する。また、駆動軸２３の軸心部には、密閉容器１の底部側に開口した油吸込み穴２３ａが設けられている。油吸込み穴２３ａ内には、螺旋状の撹拌板をもつ遠心ポンプ２３ｂが設けられている。

圧縮機構部３は、電動機部２の下部に下空間Ａを設けて中央容器１１に固定されている。実施の形態１では、圧縮機構部３が、ロータリ式である場合を一例に説明する。圧縮機構部３は、駆動軸２３に接続され、冷媒を圧縮する機能を有している。圧縮機構部３は、円筒形状のシリンダー３１と、ピストン３２と、ベーン３３と、上部軸受３４と、下部軸受３５と、を備えている。また、上部軸受３４には、上部マフラ３６が設けられている。下部軸受３５には、下部マフラ３７が設けられている。また、圧縮機構部３の下部には、下部マフラ３７を貫通して下方に延びる給油管４０が駆動軸２３との間に隙間をあけて固定されている。

シリンダー３１は、その中心軸が駆動軸２３の中心軸に対して偏心して配置されている。シリンダー３１には、吸入管６が接続された吸入口３８が設けられている。また、シリンダー３１には、上部軸受３４に設けられた吐出口３４ａ及び下部軸受３５に設けられた吐出口３５ａとシリンダー３１内とを連通する溝（図示は省略）が設けられている。更に、シリンダー３１には、シリンダー３１の上部で分離された潤滑油４を油貯留部１ａに返油するための貫通穴（図示は省略）が設けられている。

ピストン３２は、駆動軸２３の中心軸と同軸線上にあり、駆動軸２３と共に回転するように、駆動軸２３に嵌合されている。また、ピストン３２には、ベーン３３が摺動自在に収納されている。上部軸受３４及び下部軸受３５はそれぞれ円板部を有しており、その円板部でシリンダー３１の上下の両端面を閉塞している。吐出口３４ａは、上部軸受３４の円板部に形成されている。吐出口３５ａは、下部軸受３５の円板部に形成されている。つまり、圧縮機構部３は、電動機部２に駆動軸２３を介して連結されており、電動機部２の駆動力が駆動軸２３を介して圧縮機構部３に伝達されることで、ガス冷媒を圧縮する構成となっている。

上部マフラ３６は、吐出口３４ａを覆うように、上部軸受３４の円板部の上部、つまり圧縮機構部３の上部に設けられている。上部マフラ３６には、マフラ吐出穴３６ａが形成されている。下部マフラ３７は、吐出口３５ａを覆うように、下部軸受３５の円板部の下部に設けられている。

密閉容器１内の油貯留部１ａに貯留された潤滑油４は、駆動軸２３と共に回転する遠心ポンプ２３ｂにより、給油管４０を介して油吸込み穴２３ａ内へ吸い上げられる。そして、油吸込み穴２３ａ内へ吸い上げられた潤滑油４は、上部給油口２３ｃから上部軸受３４と駆動軸２３の間に流入すると共に、上部軸受３４とピストン３２の上面との間に流入する。また、潤滑油４は、下部給油口２３ｄから下部軸受３５と駆動軸２３との間に流入すると共に、下部軸受３５とピストン３２の下面との間に流入する。駆動軸２３とピストン３２は、潤滑油４の供給によって円滑に回転する。また、ベーン３３の摺動が円滑に行われるように、ベーン３３側にも潤滑油４が供給される。

また、図２及び図３に示すように、密閉容器１内の電動機部２の上空間Ｂには、ガス冷媒及び潤滑油４が混合されたガスから潤滑油４を分離して密閉容器１内の底部に戻すために利用される油分離部材１００が設けられている。油分離部材１００は、駆動軸２３の上端部に接続されて回転するものである。具体的には、油分離部材１００は、駆動軸２３の突出部２３ｅに接続され、駆動軸２３に連動して回転する円板状の板部１００ａと、板部１００ａの上面に設けられ、該上面と共に吐出管７と対向する凹部８を形成する側壁部１００ｂと、を有している。

図３に示すように、板部１００ａは、回転子２２の外径と略同じ外径を有している。つまり、板部１００ａは、回転子２２に設けられたガス穴２２ａの上方を覆っている。側壁部１００ｂは、板部１００ａの周縁に沿って吐出管７の下方を囲むように設けられている。側壁部１００ｂの下部には、側壁部１００ｂの外周面から径方向に向かって突き出す排油路１００ｃが設けられている。排油路１００ｃは、一例として側壁部１００ｂの周方向に沿って間隔をあけて４つ設けられている。排油路１００ｃは、一例として管路で構成した排油管である。

［動作説明］
次に、図１及び図２に基づいて、実施の形態１の圧縮機８０の動作を説明する。圧縮機８０は、電動機部２の駆動により駆動軸２３が回転すると、駆動軸２３と共にシリンダー３１内のピストン３２も回転する。このピストン３２の回転により、ピストン３２に収納されたベーン３３がピストン運動しながら偏心的に回転する。このとき、ガス冷媒は、吸入管６を介して圧縮機構部３の吸入口３８から、シリンダー３１の内壁、ピストン３２及びベーン３３により囲まれた圧縮室内に入る。そして、圧縮室内のガス冷媒は、ピストン３２の回転に伴って圧縮室内の容積が小さくなるにつれて圧縮されていく。このとき、シリンダー３１内に流入した潤滑油４は、ガス冷媒と共に圧縮され、ガス冷媒に混合された状態となる。

潤滑油４及びガス冷媒が混合しているガス（以下、混合ガスという。）は、シリンダー３１内と連通する溝を介して、上部軸受３４に設けられた吐出口３４ａから上部マフラ３６の内部空間に流入し、下部軸受３５に設けられた吐出口３５ａから下部マフラ３７の内部空間に流入する。下部マフラ３７の内部空間に流入したガス冷媒は、下部軸受３５、シリンダー３１及び上部軸受３４を貫通するガス穴（図示は省略）を通って上部マフラ３６の内部空間に導かれ、上部マフラ３６内のガス冷媒と共にマフラ吐出穴３６ａから電動機部２と圧縮機構部３の間の下空間Ａに吐出される。

下空間Ａに吐出された混合ガスは、図２の矢印Ｘで示すように、回転子２２に設けられたガス穴２２ａと、固定子２１及び回転子２２との間に設けられたエアギャップ２ａと、をそれぞれ通って密閉容器１内の上部の上空間Ｂに流入する。上空間Ｂに流入した混合ガスは、油分離部材１００の板部１００ａの下面に衝突する。このとき、吐出ガスに含まれる潤滑油４の一部は、凝集され、ガスの流れに逆らって重力によって下方へと落下して、分離される。

上空間Ｂでは、油分離部材１００の回転により旋回流が発生しており、板部１００ａの下面に衝突した混合ガスは、旋回流に誘引されながら、水平方向へ流れる。混合ガスに含まれる潤滑油４と冷媒ガスには密度差があり、潤滑油４の粒径の大きいほど大きな遠心力が作用する。そのため、潤滑油４は、冷媒ガスよりも大きな旋回半径の運動軌跡をたどり、密閉容器１の内周面などに衝突して冷媒ガスから分離される。

図４は、圧縮機の運転回転数と圧縮機構から流出する油滴の代表径との関係を示した計算結果の一例を示すグラフである。図４の横軸は、圧縮機の運転回転数［ｒｐｓ］を示している。図４の縦軸は、圧縮機構部から流出する代表油滴径［μｍ］を示している。図４に示すグラフは、暖房運転を想定した条件で、Ｔａｔｔｅｒｓｏｎらの式（コロナ社「改訂気液二相流技術ハンドブック」、Ｐ３０１）を用いて計算したものである。図４に示すグラフから、高回転数になるほど、油滴の平均粒径が小さくなることがわかる。

図２に示すように、吐出管７は、板部１００ａの上面の近傍に設置されている。吐出管７の開口端と板部１００ａの上面との距離は、圧縮機８０の外部へ流出する潤滑油４の流出量が最小化する位置に設定されている。すなわち、吐出管７の開口端と板部１００ａとの距離には最適点があり、その最適点は潤滑油４が流出しにくくなる効果（ａ）と潤滑油４が流出しやすくなる効果（ｂ）によって定まる。以下に（ａ）、（ｂ）の油滴挙動を説明する。

（ａ）の油滴挙動
吐出管７の開口端と板部１００ａとの距離を近づけると、側壁部１００ｂによって、ガスに含まれる小さい粒径の油滴が、直接に吐出管７の開口端に入る事態を防ぐことができる。また、側壁部１００ｂで囲まれた凹部８へ侵入しようとする油滴を遮蔽する効果が高まる。

（ｂ）の油滴挙動
吐出管７の開口端と板部１００ａとの距離を近づけると、図２の矢印で示すように側壁部１００ｂの高さを超えたガス冷媒が、吐出管７の開口端に向かって板部１００ａの上面に沿って流れる。このとき、側壁部１００ｂで囲まれた凹部８に流れたガス冷媒に含まれる微細な油滴は、吐出管７と対向する側である板部１００ａの上面又は側壁部１００ｂの内側に衝突するなどして油膜になって凹部８内に滞留し、吐出管７に吸い込まれる。ここで、潤滑油４が凹部８内から排出されないと、凹部８内に滞留する油の層が厚くなって多くの油が吐出管７に吸い込まれてしまう。そこで、高回転数運転で混合ガスから油分離を効率的に行うには、一旦凹部８内に流入した潤滑油４が、凹部８内に滞留して吐出管７に吸い込まれることがないよう排出する必要がある。

実施の形態１に係る圧縮機８０の油分離部材１００では、側壁部１００ｂの外周面から突き出す排油路１００ｃを有しているため、混合ガスから、潤滑油４を効率的に分離することができる。

［従来の油分離部材と実施の形態１における油分離部材１００の動作の比較］
次に、図５及び図６に基づいて、実施の形態１に係る油分離部材１００の動作を、従来の油分離部材９０の動作と比較しながら詳しく説明する。図５（Ａ）は従来の油分離部材の動作を示した説明図、図５（Ｂ）は本発明の実施の形態１における油分離部材の動作を示した説明図である。図６（Ａ）は従来の圧縮機の排油路の原理を示した説明図、図６（Ｂ）は本発明の実施の形態１の圧縮機の排油路の原理を示した説明図である。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）において、破線矢印はガスの流れ、白抜き矢印は回転子２２の回転方向を示している。また、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示した矢印は、ガスの流れを示している。また、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）の符号Ｗは、容器に溜めた液体を示している。

図５に示すように、従来の油分離部材９０の外周部と、実施の形態１に係る油分離部材１００の外周部には、それぞれ旋回流（破線矢印）が発生している。図５（Ｂ）に示す実施の形態１の油分離部材１００では、側壁部１００ｂに排油路１００ｃを径方向に突出させて設けているため、排油路１００ｃの出口端が電動機部２の回転速度で移動している。そのため、側壁部１００ｂから数ｍｍ離れた領域の旋回流の速度に対し、排油路１００ｃの出口端の移動速度の方がはるかに大きく、相対的に矢印Ｙの向きに排油路１００ｃの管壁に衝突して曲がる冷媒ガスの流れが生じる。このとき、排油路１００ｃの出口端で渦流が発生し、局所的な圧力降下が生じる。一方、図５（Ａ）に示すように、従来の油分離部材９０では、側壁部９０ｂに排出孔９０ｃを形成した構成なので、実施の形態１に係る油分離部材１００に発生する流れＹが発生しない。

実施の形態１における油分離部材１００の排油路１００ｃの原理は、スプレー又は霧吹きなどに用いられる原理を用いたものである。図６（Ａ）に示した配管９０ｄは、図５（Ａ）に示した従来の油分離部材９０の排出孔９０ｃに相当する。図６（Ａ）に示す例では、配管９０ｄの出口端の圧力と周囲の圧力とに差がないため、液体Ｗが配管９０ｄ内において上昇することがなく、配管９０ｄから流出しない。一方、図６（Ｂ）に示した配管１００ｄは、実施の形態１における油分離部材１００の排油路１００ｃに相当する。図６（Ｂ）に示すように、配管１００ｄの出口端の圧力が周囲の圧力より降下するので、液体Ｗが配管１００ｄ内において上昇し、配管１００ｄの上端からガスの流れの影響を受けて流出する。つまり、実施の形態１の圧縮機８０は、上記原理を応用したものであり、配管１００ｄの出口端の圧力と周囲の圧力との差を利用して冷媒から潤滑油４を分離するものである。

図７は、本発明の実施の形態１の圧縮機の排油路に発生する負圧の大きさと、ガス流速との関係を示したグラフである。図７の横軸は、ガス速度を示している。図７の縦軸は、発生する負圧の大きさを示している。図７に示した（ａ）は、圧縮機８０の排油路１００ｃに発生する負圧の大きさを示している。図７に示した（ｂ）は、排油路として側壁部の外周面に開口部を形成した油分離部材に発生する負圧の大きさを示している。

図７（ａ）に示すように、実施の形態１における油分離部材１００では、ガス流速に増加するにしたがって、排油路１００ｃに発生する負圧が増加する。一方、図７（ｂ）に示すように、排油路として側壁部の外周面に開口部を形成しただけの油分離部材では、ガス流速が増加しても負圧が増加することはない。つまり、実施の形態１の圧縮機８０によれば、排油路１００ｃに生じる負圧を利用して、凹部８内に滞留する潤滑油４を側壁部１００ｂの外部へ排出させることができる。

［実施の形態１に係る圧縮機の効果］
本発明の実施の形態１に係る圧縮機８０は、駆動軸２３の上端部に接続されて回転する油分離部材１００と、油分離部材１００の上方に設けられた吐出管７と、を備えている。油分離部材１００は、駆動軸２３に連動して回転する板部１００ａと、板部１００ａの上面に設けられ、該上面と共に吐出管７と対向する凹部８を形成する側壁部１００ｂと、側壁部１００ｂの外周面から突き出す排油路１００ｃと、を有している。

したがって、圧縮機８０は、油分離部材１００が回転した際に、側壁部１００ｂの周囲のガス速度と排油路１００ｃの出口端の回転速度との間に速度差が生じ、相対的なガスの流れによって排油路の出口端で圧力損失を発生させることができる。つまり、排油路１００ｃの出口端での圧力降下により排油能力を増大させることができるので、冷媒ガスの流量に関わらず潤滑油４を側壁部１００ｂ内から排出して効率的に分離することができる。よって、圧縮機８０は、吐出管７から流出する潤滑油４を低減でき、摺動部への給油不足などが発生せず、信頼性の高い圧縮機を得ることができる。

次に、図８に基づいて、実施の形態１に係る圧縮機の変形例を説明する。図８は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機の変形例であって油分離部材の要部拡大図である。図８に示す排油路１００ｃは、駆動軸２３の回転方向における前方部分が、駆動軸２３の回転方向における後方部分よりも、外方に向かって突き出している構成を特徴としている。具体的には、排油路１００ｃの出口側の端面を、駆動軸２３の回転方向の前方から後方に向かって側壁部１００ｂ側に傾斜する傾斜面とした構成である。

図８に示す圧縮機８０のように、排油路１００ｃの出口側の端面を、駆動軸２３の回転方向の前方から後方に向かって傾斜する傾斜面とすることで、側壁部１００ｂから数ｍｍ離れた領域の旋回流を調整することができ、排油路１００ｃの出口端で発生する負圧を調整することができる。

なお、排油路１００ｃは、例えば出口側の端面を、駆動軸２３の回転方向の前方から後方に向かって側壁部１００ｂ側に下る湾曲面とした構成でもよいし、その他の形状でもよい。また、当該排油路１００ｃの構成は、実施の形態１の圧縮機に限定されず、下記する実施の形態２〜４の圧縮機においても適用することができる。

実施の形態２．
次に、図９〜図１３に基づいて、本発明の実施の形態２に係る圧縮機を説明する。図９は、本発明の実施の形態２に係る圧縮機の油分離部材を示した斜視図である。図１０は、本発明の実施の形態２に係る油分離部材の構成部材を示した説明図である。なお、実施の形態２では、実施の形態１で説明した構成と異なる部分のみを説明する。また、実施の形態１で説明した圧縮機と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を適宜省略する。

図９に示すように、実施の形態２の係る圧縮機８０の油分離部材１００は、板部１０１ａの上面に設けられた側壁部１０１ｂで、平面視形状が四角形の凹部８を形成した構成である。この側壁部１０１ｂは、実施の形態１で説明した平面視形状が円形の凹部８よりも強い旋回流れを発生させることができる。平面状の側壁部１０１ｂで周囲のガスを撹拌させることができるからである。

また、排油路１０１ｃは、側壁部１０１ｂの一方の対向する頂点部に設けられている。頂点部には、側壁部１０１ｂの内壁に衝突した後の潤滑油４が凝集している。つまり、側壁部１０１ｂを頂点部に設けることで、潤滑油４を側壁部１０１ｂの外部へ効率的に排出させることができる。なお、図示例では、排油路１０１ｃを頂点部の２箇所に設けた構成を示したが、その他の頂点部にも排油路１０１ｃを設けてよく、より高い排油効果を得ることができる。

図１０に示すように、実施の形態２における油分離部材１０１は、側壁部１０１ｂの一部を折り曲げて排油路１０１ｃを形成したものである。側壁部１０１ｂの一部を折り曲げて排油路１０１ｃを形成することで、加工コストを抑えることができる。但し、排油路１０１ｃは、別体として成形した後、側壁部１０１ｂに取り付けた構成でもよい。なお、図示することは省略したが、実施の形態２では、四角形状とした板部１０１ａの各縁辺を折り曲げて側壁部１０１ｂを形成した構成でもよい。

次に、図１１〜図１３に基づいて、本発明の実施の形態２に係る圧縮機の変形例について説明する。図１１は、本発明の実施の形態２に係る圧縮機の変形例１であって、油分離部材を示した斜視図である。図１２は、図１１に示した油分離部材の展開図である。図１２では、実線が外郭又は切り込み部を示し、破線が折り曲げ部を示している。

図１１に示した油分離部材１０２は、板部１０２ａの上面に設けられた側壁部１０２ｂで、平面視形状が六角形の凹部８を形成した構成である。この側壁部１０２ｂも、実施の形態１で説明した平面視形状が円形の凹部８よりも強い旋回流れを発生させることができる。

排油路１０２ｃは、側壁部１０２ｂの頂点部に設けられている。頂点部には、側壁部１０２ｂの内壁に衝突した後の潤滑油４が凝集している。つまり、側壁部１０２ｂを頂点部に設けることで、潤滑油４を側壁部１０２ｂの外部へ効率的に排出させることができる。なお、排油路１０２ｃは、図示したすべての頂点部に設けてもよいし、一部の頂点部にのみ設けてもよい。

図１２に示すように、油分離部材１０２は、一枚の板材を折り曲げて形成した構成である。具体的には、六角形の板部１０２ａの各縁辺に側壁部１０２ｂが形成されている。側壁部１０２ｂの両端部には、排油路１０２ｃの一部を構成する排油路片１０２ｄが形成されている。排油路１０２ｃは、隣接する排油路片１０２ｄを組み合わせて形成される。隣接する排油路片１０２ｄのうち、一方には嵌合穴１０２ｅが形成され、他方には嵌合爪部１０２ｆが形成されている。嵌合穴１０２ｅと嵌合爪部１０２ｆは、排油路１０２ｃの上面となる部分に形成されている。嵌合穴１０２ｅと嵌合爪部１０２ｆとを嵌め合わせて、隣接する排油路片１０２ｄが結合され、排油路１０２ｃが形成される。なお、隣接する排油路片１０２ｄを結合する構成は、図１１及び図１２に示した形態に限定されない。隣接する排油路片１０２ｄを結合して排油路１０２ｃを形成することができれば、他の形態でもよい。

図１３は、本発明の実施の形態２に係る圧縮機の変形例２であって、油分離部材の展開図である。図１３に示した油分離部材１０３も、板部１０３ａの上面に設けられた側壁部１０３ｂで、平面視形状が六角形の凹部８とした構成である。図１３に示した油分離部材１０３は、板部１０３ａ、側壁部１０３ｂ及び排油路１０３ｃの一部をそれぞれ有する構成部材９を３つ組み合わせて形成されている。

各構成部材９は、同一の構成である。構成部材９は、長方形状の板材を折り曲げて形成されたものである。板材の中間部分が板部１０３ａに相当する。各板材の長手方向の両端部には、側壁部１０３ｂが形成されている。そして、側壁部１０３ｂの左右の両端部には、排油路１０３ｃの一部を構成する排油路片１０３ｄが形成されている。隣接する排油路片１０３ｄのうち、一方には嵌合穴１０３ｅが形成され、他方には嵌合爪部１０３ｆが形成されている。嵌合穴１０３ｅと嵌合爪部１０３ｆは、排油路１０３ｃの上面となる部分に形成されている。また、各板材の中央部分には、連結穴１０３ｇが形成されている。構成部材９は、簡易な形状であり、容易に成形することができるので、油分離部材１０３の製造コストの削減に寄与できる。

図１３に示すように、油分離部材１０３を形成するには、先ず、平面視形状が六角形となるように角度を変えて配置した３つの構成部材９を重ねて、連結穴１０３ｇの位置を一致させる。そして、連結穴１０３ｇに連結爪部１０３ｈを取り付けて、３つの構成部材９を接合する。次に、嵌合穴１０３ｅと嵌合爪部１０３ｆとを嵌め合わせて、隣接する排油路片１０３ｄを結合し、排油路１０３ｃを形成する。なお、隣接する排油路片１０３ｄを結合する構成は、図１３に示した形態に限定されない。隣接する排油路片１０３ｄを結合して排油路１０３ｃを形成することができれば、他の形態でもよい。また、３つの構成部材９を接合する方法も、図示した形態に限定されず、他の形態でもよい。また、構成部材９の個数は、図示した３つに限定されず、２つ以上あればよい。

なお、実施の形態２における油分離部材１０１、１０２又は１０３は、板部１０１ａ、１０２ａ又は１０３ａの上面に設けられた側壁部１０１ｂ、１０２ｂ又は１０３ｂで、平面視形状が例えば三角形又は八角形などの多角形とした構成でもよい。

上記したように、実施の形態２に係る圧縮機８０は、側壁部１０１ｂ、１０２ｂ又は１０３ｂで、平面視形状が多角形の凹部８を形成する構成である。排油路１０１ｃ、１０２ｃ又は１０３ｃは、多角形の複数の頂点部のうち、少なくとも１つの頂点部に設けられている。よって、実施の形態２に係る圧縮機８０は、多角形の頂点部に凝集させた潤滑油４を側壁部１０１ｂ、１０２ｂ又は１０３ｂの外部へ効率的に排出させることができるので、より高い排油効果を得ることができる。

実施の形態３．
次に、図１４及び図１５に基づいて、本発明の実施の形態３に係る圧縮機を説明する。図１４は、本発明の実施の形態３に係る圧縮機の油分離部材を示した斜視図である。図１５は、本発明の実施の形態３に係る圧縮機の油分離部材に作用する圧力の分布図である。なお、実施の形態３では、実施の形態１及び２で説明した構成と異なる部分のみを説明する。また、実施の形態１及び２で説明した圧縮機と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を適宜省略する。

図１４に示すように、実施の形態３に係る圧縮機８０の油分離部材１０４は、円板状の板部１０４ａの上面に、側壁面の中央部に外方へ突き出す排油路１０４ｃが形成された平板状の側壁部１０４ｂを４つ設けて、平面視形状が四角形の凹部８を形成した構成である。排油路１０４ｃは、門形状であり、側壁部１０４ｂと略同一の高さで形成されている。隣接する側壁部１０４ｂの間には、潤滑油４を側壁部１０４ｂの外部へ排出させる隙間１０４ｄが設けられている。具体的には、隙間１０４ｄは、四角形の頂点部に設けられている。頂点部には、側壁部１０１ｂの内壁に衝突した後の潤滑油４が凝集するからである。つまり、隙間１０４ｄを通じて凝集した潤滑油４を側壁部１０４ｂの外部へ効率良く排出させることができる。なお、排油路１０４ｃは、図示例の場合、吐出管７との距離が最も近くなる各側壁面の中央部付近に設けている。吐出管７の吸引力に対抗する負圧を発生させて、吐出管７から潤滑油４が流出する事態を抑制するためである。但し、排油路１０４ｃは、中央部付近に設けることに限定されず、側壁面の他の箇所に設けてもよい。また、排油路１０４ｃは、図示した形状に限定されず、例えば図３に示すような円管状でもよいし、他の形状でもよい。

図１５に示すように、実施の形態３における側壁部１０４ｂで形成された凹部８内では、油分離部材１０４の中央部の破線で囲まれた部分に吐出管７の流動圧損による負圧領域(Ｉ)が発生している。また、側壁部１０４ｂで平面視形状が四角形の凹部８を形成した場合には、側壁部１０４ｂの回転によって側壁部１０４ｂの中央から反回転方向側に負圧領域（ＩＩ）が発生する。この負圧領域（Ｉ）及び（ＩＩ）の影響によって部分的によどみ域ができ、油滴の遠心力分離効果が低下する。しかし、実施の形態３の圧縮機８０では、排油路１０４ｃを設けた構成なので、よどみ域からの潤滑油４を側壁部１０２ｂの外部へ排出することができ、効率的に油分離を行うことができる。

なお、実施の形態３では、側壁部１０４ｂの頂点部に隙間１０４ｄを設けた構成を示したが、隙間１０４ｄに代えて、いずれか又はすべての頂点部に排油路１０４ｃを設けてもよい。つまり、排油路１０４ｃを増やすことで、一層高い分離効果が得られる。また、実施の形態３における油分離部材１０４は、板部１０４ａを四角形状とすることで、１枚板を折り曲げて加工することができ、加工コストを抑えることができる。なお、油分離部材１０４は、各構成部材を別部材として加工し、最終的に組み合わせてもよい。また、実施の形態３の圧縮機８０は、例えば平面視形状が六角形又は八角形等の多角形の凹部８となるように側壁部１０４ｂを配置してもよい。

実施の形態４．
次に、図１６及び図１７に基づいて、本発明の実施の形態４に係る圧縮機８０を説明する。図１６は、本発明の実施の形態４に係る圧縮機の油分離部材を示した斜視図である。なお、実施の形態４では、実施の形態１〜３で説明した構成と異なる部分のみを説明する。また、実施の形態１〜３で説明した圧縮機と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を適宜省略する。

図１６に示すように、実施の形態４に係る圧縮機８０の油分離部材１０５は、円板状の板部１０５ａと、板部１０５ａの上面に設けられ、該上面と共に吐出管７と対向する凹部８を形成する円環状の側壁部１０５ｂと、側壁部１０５ｂの外周面から突き出す排油路１０５ｃと、を有した構成である。排油路１０５ｃは、一例として、側壁部１０５ｂの周方向に沿って間隔をあけて４つ設けられている。排油路１０５ｃは、出口端が板部１０５ａの上面よりも密閉容器１の下方側となるように、先端部を下方に向かって屈曲させた構成である。つまり、排油路１０５ｃの出口端を下向きとすることで、油分離部材１０５の凹部８内から排油路１０５ｃに吸い込まれた潤滑油４を、自重により下方へ落下させて、油分離部材１０５の外部へ効率的に排出できる。

また、実施の形態４に係る圧縮機８０は、排油路１０５ｃの先端部を下方に向かって屈曲させて側壁部１０５ｂから離れた位置とすることで、油分離部材１０５の回転によって発生する旋回流が小さくなり、排油路１０３ｃの周辺を流れるガス速度が相対的に大きくなる。図７に基づいて既に説明したように、ガス流速が大きいほど発生する負圧が大きくなる。よって、実施の形態４に係る圧縮機８０も、排油路１０５ｃに発生する負圧を大きくすることができるので、排油能力を向上できる。

図１７は、本発明の実施の形態４に係る圧縮機の油分離部材の変形例を示した斜視図である。図１７に示す油分離部材１０６は、円板状の板部１０６ａと、板部１０６ａの上面に設けられ、該上面と共に吐出管７と対向する凹部８を形成する円環状の側壁部１０６ｂと、側壁部１０６ｂの外周面から突き出す排油路１０６ｃと、を有した構成である。排油路１０６ｃは、一例として、側壁部１０６ｂの周方向に沿って間隔をあけて４つ設けられている。排油路１０６ｃは、出口端が板部１０６ａの上面よりも、密閉容器１の下方側となるように、下方に向かって傾けた構成である。当該構成であっても、図１６に示した油分離部材１０５と同様の効果を得ることができる。

以上に本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上述した実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば、図示した圧縮機８０の内部構成は、一例であって、上述した内容に限定されるものではなく、他の構成要素を含んでもよい。また、排油路は、側壁部の外周面から径方向とは異なる向きに突き出した構成でもよい。要するに、本発明は、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更及び応用のバリエーションの範囲を含むものである。

１ 密閉容器、１ａ 油貯留部、２ 電動機部、２ａ エアギャップ、３ 圧縮機構部、４ 潤滑油、５ サクションマフラ、６ 吸入管、７ 吐出管、８ 凹部、９ 構成部材、１１ 中央容器、１２ 上容器、１３ 下容器、２１ 固定子、２２ 回転子、２２ａ ガス穴、２３ 駆動軸、２３ａ 油吸込み穴、２３ｂ 遠心ポンプ、２３ｃ 上部給油口、２３ｄ 下部給油口、２３ｅ 突出部、３１ シリンダー、３２ ピストン、３３
ベーン、３４ 上部軸受、３４ａ 吐出口、３５ 下部軸受、３５ａ 吐出口、３６ 上部マフラ、３６ａ マフラ吐出穴、３７ 下部マフラ、３８ 吸入口、４０ 給油管、８０ 圧縮機、９０ 油分離部材、９０ｃ 排油孔、９０ｄ 配管、１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６ 油分離部材、１００ａ、１０１ａ、１０２ａ、１０３ａ、１０４ａ、１０５ａ 板部、１００ｂ、１０１ｂ、１０２ｂ、１０３ｂ、１０４ｂ、１０５ｂ、１０６ｂ 側壁部、１００ｃ、１０１ｃ、１０２ｃ、１０３ｃ、１０４ｃ、１０５ｃ、１０６ｃ 排油路、１００ｄ 配管、１０２ｄ、１０３ｄ 排油路片、１０２ｅ、１０３ｅ 嵌合穴、１０２ｆ、１０３ｆ 嵌合爪部、１０３ｇ 連結穴、１０３ｈ 連結爪部、１０４ｄ 隙間、Ａ 下空間、Ｂ 上空間。

Claims (9)

1. 外郭を形成する密閉容器と、
   前記密閉容器内の下方に設けられた圧縮機構部と、
   固定子及び回転子を有し、前記密閉容器内において前記圧縮機構部よりも上方に設けられた電動機部と、
   前記回転子と前記圧縮機構部とを接続する駆動軸と、
   前記駆動軸の上端部に接続されて回転する油分離部材と、
   前記油分離部材の上方に設けられた吐出管と、を備えた圧縮機において、
   前記油分離部材は、
   前記駆動軸に連動して回転する板部と、
   前記板部の上面に設けられ、該上面と共に前記吐出管と対向する凹部を形成する側壁部と、
   前記側壁部の外周面から突き出す排油路と、を有する、圧縮機。
2. 前記排油路は、前記側壁部の外周面から径方向に向かって突き出した構成である、請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記排油路は、管路で形成されている、請求項１又は２に記載の圧縮機。
4. 前記側壁部は、平面視形状が多角形の凹部を形成する構成とされ、
   前記排油路は、多角形の複数の頂点部のうち、少なくとも１つの頂点部に設けられている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧縮機。
5. 前記側壁部は、平面視形状が多角形の凹部を形成する構成とされ、
   前記排油路は、多角形を構成する複数の側壁面のうち、少なくとも１つの側壁面に設けられている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧縮機。
6. 前記排油路は、前記駆動軸の回転方向における前方部分が、前記駆動軸の回転方向における後方部分よりも、外方に向かって突き出している、請求項１〜５のいずれか一項に記載の圧縮機。
7. 前記排油路は、前記側壁部が設けられた前記板部の上面よりも前記密閉容器の下方に、出口側の端部が位置している、請求項１〜６のいずれか一項に記載の圧縮機。
8. 前記側壁部と、前記板部又は前記排油路とは、１枚の板材を折り曲げて成形された構成である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の圧縮機。
9. 前記油分離部材は、前記板部、前記側壁部及び前記排油路の一部を有する構成部材を複数組み合わせて形成されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の圧縮機。

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