WO2018020992A1 - 圧縮機 - Google Patents

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WO2018020992A1
WO2018020992A1 PCT/JP2017/025088 JP2017025088W WO2018020992A1 WO 2018020992 A1 WO2018020992 A1 WO 2018020992A1 JP 2017025088 W JP2017025088 W JP 2017025088W WO 2018020992 A1 WO2018020992 A1 WO 2018020992A1
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WO
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oil
refrigerant gas
space
compression mechanism
container
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Application number
PCT/JP2017/025088
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English (en)
French (fr)
Inventor
二上　義幸
裕文 吉田
護 西部
淳 作田
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Filing date
Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/04—Measures to avoid lubricant contaminating the pumped fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/02—Lubrication; Lubricant separation

Definitions

  • the present invention relates to a compressor having a function of separating oil from refrigerant gas compressed by a compression mechanism.
  • a compressor used in an air conditioner, a cooling device, or the like generally includes an electric motor unit that drives a compression mechanism unit and a rear part of the compressor in a casing, and compresses the refrigerant gas returned from the refrigeration cycle. It plays a role of compressing and feeding to the refrigeration cycle.
  • the refrigerant gas compressed by the compression mechanism unit once flows around the motor to cool the motor unit, and then is sent to a refrigeration cycle from a discharge pipe provided in the casing (for example, Patent Documents). 1).
  • the refrigerant gas compressed by the compression mechanism is discharged from the discharge port to the discharge space. Thereafter, the refrigerant gas passes through a passage provided on the outer periphery of the frame and is discharged to the upper part of the motor space between the compression mechanism unit and the motor unit.
  • the refrigerant gas is discharged from the discharge pipe after cooling the motor section. Further, the other refrigerant gas communicates with the upper and lower motor spaces of the motor unit by a passage formed between the motor unit and the inner wall of the casing, cools the motor unit, and then rotates the rotor of the motor unit. And through the gap between the stator and the motor space at the top of the motor section, and discharged from the discharge pipe.
  • the high-temperature and high-pressure refrigerant gas compressed by the compression mechanism portion flows through the electric motor portion, so that the electric motor portion is heated by the refrigerant gas and causes a reduction in efficiency of the electric motor portion. It was.
  • the present invention provides a compressor that improves the performance of separating oil from refrigerant gas of the compressor while improving the efficiency of the electric motor section.
  • the compressor of the present invention includes a compression mechanism section that compresses refrigerant gas, an electric motor section that drives the compression mechanism section, and an oil separation mechanism section that separates oil from the refrigerant gas discharged from the compression mechanism section. Further, the compression mechanism section, the electric motor section, and the oil separation mechanism section are arranged in a sealed container, and the sectional area of the discharge port of the compression mechanism section is a, and the sectional area of the inflow section of the oil separation mechanism section is b. In this case, b / a is 1 or more and 3 or less.
  • the cross-sectional area ratio b / a is 1 or more, the refrigerant gas which is discharged from the cross-sectional area a of the discharge port from the compression mechanism and is compatible with oil is the most passageway of the oil separation mechanism. Although passing through a narrow inflow part, since the cross-sectional area is equal to or greater than that of the discharge port, pressure loss is suppressed and high efficiency can be maintained.
  • the cross-sectional area ratio b / a is 3 or less, the inflow speed of the refrigerant gas can be increased and the centrifugal force can be increased. Therefore, even if oil compatible with the refrigerant gas is used, the oil Separation can be performed efficiently.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a compressor according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the compression mechanism portion of the compressor according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between b / a, which is the ratio of the cross-sectional area of the compressor, the oil circulation amount, and compressor power in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a compressor in the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a compressor according to a first embodiment of the present invention.
  • the compressor includes a compression mechanism unit 10 that compresses refrigerant gas and an electric motor unit 20 that drives the compression mechanism unit 10 in the sealed container 1.
  • the sealed container 1 is divided into a first container space 31 and a second container space 32 by the compression mechanism 10.
  • the electric motor unit 20 is disposed in the second container space 32.
  • the second container inner space 32 is divided into a compression mechanism side space 33 and an oil storage side space 34 by the electric motor unit 20.
  • the oil storage section 2 is arranged in the oil storage space 34.
  • the suction tube 3 and the discharge tube 4 are fixed to the sealed container 1 by welding.
  • the suction pipe 3 and the discharge pipe 4 lead to the outside of the sealed container 1 and are connected to members constituting the refrigeration cycle.
  • the suction pipe 3 introduces refrigerant gas from the outside of the sealed container 1, and the discharge pipe 4 leads the refrigerant gas from the first container inner space 31 to the outside of the sealed container 1.
  • the main bearing member 11 is fixed in the sealed container 1 by welding or shrink fitting, and supports the shaft 5.
  • a fixed scroll 12 is bolted to the main bearing member 11.
  • the orbiting scroll 13 that meshes with the fixed scroll 12 is sandwiched between the main bearing member 11 and the fixed scroll 12.
  • the main bearing member 11, the fixed scroll 12, and the orbiting scroll 13 constitute a scroll-type compression mechanism unit 10.
  • a rotation restraint mechanism 14 such as an Oldham ring is provided between the orbiting scroll 13 and the main bearing member 11.
  • the rotation restraint mechanism 14 prevents the orbiting scroll 13 from rotating, and guides the orbiting scroll 13 to make a circular orbital motion.
  • the orbiting scroll 13 is eccentrically driven by an eccentric shaft portion 5 a provided at the upper end of the shaft 5. By this eccentric drive, the compression chamber 15 formed between the fixed scroll 12 and the orbiting scroll 13 moves from the outer periphery toward the center, and compresses with a reduced volume.
  • a suction path 16 is formed between the suction / contact pipe 3 and the compression chamber 15.
  • the suction path 16 is provided in the fixed scroll 12.
  • a discharge port 17 of the compression mechanism unit 10 is formed at the center of the fixed scroll 12.
  • a reed valve 18 is provided at the discharge port 17.
  • a muffler 19 that covers the discharge port 17 and the reed valve 18 is provided on the fixed container 12 on the first container inner space 31 side.
  • the muffler 19 isolates the discharge port 17 from the first container inner space 31.
  • the refrigerant gas is sucked into the compression chamber 15 from the suction pipe 3 through the suction path 16.
  • the refrigerant gas compressed in the compression chamber 15 is discharged into the muffler 19 from the discharge port 17.
  • the reed valve 18 is pushed open when the refrigerant gas is discharged from the discharge port 17.
  • a pump 6 is provided at the lower end of the shaft 5.
  • the suction port of the pump 6 is disposed in the oil storage part 2 provided at the bottom of the sealed container 1.
  • the pump 6 is driven by the shaft 5. Therefore, the oil in the oil storage section 2 can be reliably sucked up regardless of the pressure condition and the operating speed, and no oil runs out at the sliding section.
  • the oil sucked up by the pump 6 is supplied to the compression mechanism 10 through an oil supply hole 7 formed in the shaft 5. If foreign matter is removed from the oil using an oil filter before or after the oil is sucked up by the pump 6, foreign matter can be prevented from being mixed into the compression mechanism unit 10, and further reliability can be improved.
  • the pressure of the oil guided to the compression mechanism unit 10 is substantially the same as the discharge pressure of the refrigerant gas discharged from the discharge port 17 and also serves as a back pressure source for the orbiting scroll 13.
  • the orbiting scroll 13 operates stably without leaving the fixed scroll 12 or hitting it.
  • part of the oil enters the fitting portion between the eccentric shaft portion 5a and the orbiting scroll 13 and the bearing portion 8 between the shaft 5 and the main bearing member 11 so as to obtain a clearance by the supply pressure and the own weight. Then, it is lubricated, then falls and returns to the oil storage section 2.
  • a path 7 a is formed in the orbiting scroll 13, one end of the path 7 a opens to the high pressure region 35, and the other end of the path 7 a opens to the back pressure chamber 36.
  • the rotation restraint mechanism 14 is disposed in the back pressure chamber 36.
  • FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the compression mechanism portion in FIG.
  • the compressor according to the present embodiment is provided with an oil separation mechanism section 40 that separates oil from refrigerant gas discharged from the compression mechanism section 10.
  • the oil separation mechanism section 40 communicates the cylindrical space 41 for turning the refrigerant gas, the inflow section 42 that connects the inside of the muffler 19 and the cylindrical space 41, and the cylindrical space 41 and the first container inner space 31. And a discharge port 44 that communicates the cylindrical space 41 and the second in-container space 32.
  • the cylindrical space 41 includes a first cylindrical space 41 a formed in the fixed scroll 12 and a second cylindrical space 41 b formed in the main bearing member 11.
  • the inflow portion 42 communicates with the first cylindrical space 41a, and preferably the opening of the inflow portion 42 is formed on the inner peripheral surface of the upper end of the first cylindrical space 41a.
  • the inflow portion 42 causes the refrigerant gas discharged from the compression mechanism portion 10 to flow into the cylindrical space 41 from the muffler 19.
  • the inflow portion 42 opens in the tangential direction with respect to the cylindrical space 41.
  • the delivery port 43 is formed on the upper end side of the cylindrical space 41, and is formed at least on the first container inner space 31 side than the inflow portion 42.
  • the delivery port 43 is preferably formed on the upper end surface of the first cylindrical space 41a.
  • the delivery port 43 sends out the refrigerant gas from which the oil has been separated from the cylindrical space 41 to the first in-container space 31.
  • the discharge port 44 is formed on the lower end side of the cylindrical space 41 and is formed at least on the second container inner space 32 side than the inflow portion 42.
  • the discharge port 44 is preferably formed on the lower end surface of the second cylindrical space 41b.
  • the discharge port 44 discharges the separated oil and a part of the refrigerant gas from the cylindrical space 41 to the compression mechanism side space 33.
  • the cross-sectional area A of the opening of the delivery port 43 is preferably smaller than the cross-sectional area C of the cylindrical space 41 and larger than the cross-sectional area B of the opening of the discharge port 44.
  • the cross-sectional area A of the opening of the delivery port 43 is the same as the cross-sectional area C of the cylindrical space 41, the swirling flow of the refrigerant gas is blown out from the delivery port 43 without being guided toward the discharge port 44.
  • the cross-sectional area B of the opening of the discharge port 44 is the same as the cross-sectional area C of the cylindrical space 41, the swirling flow of the refrigerant gas blows out from the discharge port 44.
  • a / B can be set to about 9.
  • the first cylindrical space 41 a is formed by drilling the outer peripheral portion of the fixed scroll 12, and the second cylindrical space is formed by drilling the outer peripheral portion of the main bearing member 11. 41b is formed.
  • a groove that opens in a tangential direction is formed on the end surface on the non-wrap side of the fixed scroll 12 with respect to the first cylindrical space 41a, and a part of the groove on the first cylindrical space 41a side is formed by the muffler 19.
  • the inflow part 42 is comprised by covering.
  • the delivery port 43 is comprised with the hole formed in the muffler 19, and this hole is arrange
  • the discharge port 44 is constituted by a hole formed in the bearing cover 45, and this hole is arranged in the opening of the second cylindrical space 41b.
  • the refrigerant gas discharged into the muffler 19 is guided to the cylindrical space 41 through the inflow portion 42 formed in the fixed scroll 12. Since the inflow portion 42 opens in a tangential direction with respect to the cylindrical space 41, the refrigerant gas delivered from the inflow portion 42 flows along the inner wall surface of the cylindrical space 41, and the inner periphery of the cylindrical space 41. A swirling flow is generated on the surface. This swirling flow is a flow toward the discharge port 44.
  • the refrigerant gas contains oil supplied to the compression mechanism unit 10, and while the refrigerant gas is swirling, the oil having a high specific gravity adheres to the inner wall of the cylindrical space 41 by centrifugal force, and the refrigerant gas and To separate.
  • the swirl flow generated on the inner peripheral surface of the cylindrical space 41 turns back after reaching the discharge port 44 or in the vicinity of the discharge port 44 and changes to an upward flow passing through the center of the cylindrical space 41.
  • the refrigerant gas from which the oil has been separated by the centrifugal force reaches the outlet 43 by the upward flow and is sent to the first container space 31.
  • the refrigerant gas sent out to the first container inner space 31 is sent out from the discharge pipe 4 provided in the first container inner space 31 to the outside of the sealed container 1 and supplied to the refrigeration cycle.
  • the oil separated in the cylindrical space 41 is sent out from the discharge port 44 to the compression mechanism side space 33 together with a small amount of refrigerant gas.
  • the oil sent out to the compression mechanism side space 33 reaches the oil storage part 2 through the wall surface of the sealed container 1 and the communication path of the electric motor part 20 due to its own weight.
  • the refrigerant gas sent out to the compression mechanism side space 33 passes through the gap of the compression mechanism portion 10, reaches the first container inner space 31, and is sent out from the discharge pipe 4 to the outside of the sealed container 1.
  • the delivery port 43 is formed on the first container space 31 side with respect to the inflow portion 42, and the discharge port 44 is on the second container space 32 side with respect to the inflow portion 42.
  • a swirling flow is generated on the inner peripheral surface of the cylindrical space 41 between the inlet 42 and the outlet 44, and between the outlet 44 and the outlet 43, A flow in the opposite direction to the swirling flow is generated at the center. Therefore, as the discharge port 44 moves away from the inflow portion 42, the number of revolutions of the refrigerant gas increases and the oil separation effect increases.
  • the delivery port 43 only needs to be on the side opposite to the discharge port from the inflow portion 42. That is, the effect of oil swirl separation can be enhanced by increasing the distance between the inflow portion 42 and the discharge port 44 as much as possible.
  • the oil separation mechanism 40 discharges the oil together with the refrigerant gas from the discharge port 44 without storing the separated oil in the cylindrical space 41, so that the inner peripheral surface of the cylindrical space 41 In this case, the swirl flow generated in the step is guided in the direction of the discharge port 44.
  • the discharge port 44 is not formed in the cylindrical space 41 and the oil is stored in the cylindrical space 41, so the flow that pulls to the outside from the discharge port 44 does not occur, so the swirl flow disappears before reaching the oil surface. If it reaches the oil level, it will roll up the oil. Moreover, in order to exhibit the oil separation function without forming the discharge port 44 in the cylindrical space 41, it is necessary to form a space sufficient to store oil.
  • the swirl flow can be guided to the discharge port 44 and the oil is not wound up.
  • most of the high-temperature and high-pressure refrigerant gas compressed by the compression mechanism unit 10 and delivered from the oil separation mechanism unit 40 is guided to the first container inner space 31 from the discharge pipe 4. Discharged. Therefore, most of the high-temperature and high-pressure refrigerant gas does not pass through the electric motor unit 20, so that the electric motor unit 20 is not heated by the refrigerant gas, and the electric motor unit 20 can be highly efficient.
  • most of the high-temperature and high-pressure refrigerant gas is guided to the first container inner space 31, thereby suppressing the heating of the compression mechanism unit 10 in contact with the second container inner space 32. Therefore, heating of the suction refrigerant gas can be suppressed, and high volumetric efficiency in the compression chamber can be obtained.
  • the oil separated by the oil separation mechanism 40 is discharged together with the refrigerant gas to the second container space 32, so that the oil may stay in the cylindrical space 41. almost none. Therefore, the separated oil is blown up in the cylindrical space 41 by the swirling refrigerant gas and is not sent together with the refrigerant gas from the delivery port 43, so that stable oil separation can be performed. Further, since the oil is not retained in the cylindrical space 41, the cylindrical space 41 can be made small.
  • the sealed container 1 can be reduced in size.
  • the muffler 19 that isolates the discharge port 17 of the compression mechanism unit 10 from the first container inner space 31 is disposed, and the inside of the muffler 19 and the cylindrical space 41 are separated by the inflow portion 42.
  • the refrigerant gas compressed by the compression mechanism unit 10 can be reliably guided to the oil separation mechanism unit 40. That is, since all the refrigerant gas passes through the oil separation mechanism 40, the oil can be efficiently separated from the refrigerant gas.
  • the path through which the refrigerant gas flows from the discharge port 17 to the discharge pipe 4 can be configured to be short and sealed.
  • the container 1 can be reduced in size.
  • the cross-sectional area of the discharge port 17 in the compression mechanism unit 10 shown in FIG. 2 is indicated by a (indicated by the EE cross section in FIG. 2).
  • the ratio of the sectional area b / a is 1 or more and 3 or less so that the outlet 17 and the oil An inflow portion 42 of the separation mechanism portion 40 is configured.
  • the passage sectional area b of the inflow portion 42 is the sum of the passage sectional areas b.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the cross-sectional area ratio b / a, the amount of oil circulation, and the compressor power.
  • the horizontal axis is a value obtained by dividing the passage cross-sectional area b of the inflow portion 42 in the oil separation mechanism portion 40 by the step area a of the discharge port 17.
  • the vertical axis shows the oil circulation amount reference ratio and the compressor power reference ratio, and the ratio of the oil circulation amount in the conventional configuration in which the discharged refrigerant gas once flows around the motor unit and the compressor power as a reference, respectively. It is said.
  • the oil circulation amount reference ratio indicates the amount of oil circulation contained in the refrigerant gas that deteriorates the system performance. When the oil circulation amount exceeds 100%, the cycle performance deteriorates.
  • the value of b / a needs to be 3 or less. That is, in order to separate the refrigerant gas and the oil by the centrifugal force, it is necessary to increase the turning speed in the cylindrical space 41. For this reason, b (total cross-sectional area of the inflow portion 42 into the cylindrical space 41) / a The (sectional area of the discharge port 17) is set to 3 or less.
  • b / a is set to 1 or more in order not to increase the compressor power.
  • the oil content in the refrigerant gas can be reduced to a range where the system performance is not adversely affected, and the compressor power is not increased.
  • the pressure loss is suppressed.
  • the refrigerant gas sent from the oil separation mechanism 40 to the first container space 31 cannot be completely separated by the oil separation mechanism 40 and contains oil. Then, the refrigerant gas swirls, and the oil having a high specific gravity adheres to the inner wall of the first container inner space 31 by centrifugal force and is separated from the refrigerant gas. Then, the refrigerant gas is sent out from the discharge pipe 4 provided in the first container inner space 31 to the outside of the sealed container 1 and supplied to the refrigeration cycle.
  • the oil separated in the first container space 31 reaches the oil storage section 2 by its own weight. As a result, the amount of oil circulation can be reduced.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a compressor in the second embodiment of the present invention. Since the basic configuration of the present embodiment is the same as that of FIG. 1, the description thereof is omitted, but in FIG. 4, the refrigerant gas swirling member 48 constituting the cylindrical space 41 is arranged in the first container inner space 31. is doing.
  • the refrigerant gas swirling member 48 is installed on the outer peripheral surface of the muffler 19.
  • the refrigerant gas swirling member 48 is formed with an inflow portion 42b, a delivery port 43b, and a discharge port 44b.
  • the inflow portion 42b communicates with the inside of the muffler 19 and the cylindrical space 41
  • the delivery port 43b communicates with the cylindrical space 41 and the first container space 31
  • the discharge port 44b communicates with the cylindrical space 41.
  • the first container internal space 31 is communicated.
  • the opening of the inflow portion 42 b is formed on the inner peripheral surface on one end side of the cylindrical space 41.
  • the inflow portion 42 b causes the refrigerant gas discharged from the compression mechanism portion 10 to flow into the cylindrical space 41 from the muffler 19.
  • the inflow portion 42 b opens in the tangential direction with respect to the cylindrical space 41.
  • the delivery port 43b is formed on the first end side of the cylindrical space 41, and is formed at least on the first end side of the inflow portion 42b.
  • the delivery port 43b is preferably formed on the end surface of the cylindrical space 41 on the first end side.
  • the delivery port 43b delivers the refrigerant gas from which the oil has been separated from the cylindrical space 41 to the first in-container space 31.
  • the discharge port 44b is formed on the other end side of the cylindrical space 41, and is formed at least on the second end portion side facing the first end portion than the inflow portion 42b.
  • the discharge port 44b is preferably formed below the end surface of the cylindrical space 41 on the second end side.
  • the discharge port 44b discharges the separated oil and a part of the refrigerant gas from the cylindrical space 41 to the first container space 31.
  • the cross-sectional area A of the opening of the delivery port 43b is smaller than the cross-sectional area of the cylindrical space 41 and larger than the cross-sectional area B of the opening of the discharge port 44b.
  • the refrigerant gas discharged into the muffler 19 is guided to the cylindrical space 41 through an inflow portion 42b formed on the upper surface of the muffler 19. Since the inflow portion 42 b opens in a tangential direction with respect to the cylindrical space 41, the refrigerant gas delivered from the inflow portion 42 b flows along the inner wall surface of the cylindrical space 41, and the inner periphery of the cylindrical space 41. A swirling flow is generated on the surface. This swirling flow is a flow toward the discharge port 44b.
  • the refrigerant gas contains oil supplied to the compression mechanism unit 10, and while the refrigerant gas is swirling, the oil having a high specific gravity adheres to the inner wall of the cylindrical space 41 by centrifugal force, and the refrigerant gas and To separate.
  • the swirling flow generated on the inner peripheral surface of the cylindrical space 41 turns back after reaching the discharge port 44b or in the vicinity of the discharge port 44b, and changes to a reverse flow passing through the center of the cylindrical space 41.
  • the refrigerant gas from which the oil has been separated by centrifugal force reaches the delivery port 43b by a flow passing through the center of the cylindrical space 41, and is sent to the first in-container space 31.
  • the refrigerant gas sent out to the first container inner space 31 is sent out from the discharge pipe 4 provided in the first container inner space 31 to the outside of the sealed container 1 and supplied to the refrigeration cycle.
  • the oil separated in the cylindrical space 41 is biased and accumulated in one side by its own weight, and the discharge port 44b is formed in the lower part of the end face on the second end side or the lower part of the cylindrical space 41. Oil can be easily discharged.
  • the separated oil is sent to the upper surface of the muffler 19 from the discharge port 44b together with a small amount of refrigerant gas.
  • the oil sent to the upper surface of the muffler 19 passes through the clearance of the compression mechanism section 10 due to its own weight, reaches the compression mechanism side space 33 from the first container inner space 31, and further communicates with the wall surface of the sealed container 1 and the communication section of the motor section 20. After that, the oil storage part 2 is reached.
  • the refrigerant gas sent out from the discharge port 44b is sent out to the outside of the sealed container 1 from the discharge pipe 4 provided in the first container inner space 31 in the same manner as the refrigerant gas sent out from the outlet 43b, and enters the refrigeration cycle. Supplied.
  • the outlet 43b is formed on one end side of the cylindrical space 41 with respect to the inflow portion 42b, and the discharge port 44b is on the other end side of the cylindrical space 41 with respect to the inflow portion 42b.
  • a swirling flow is generated on the inner peripheral surface of the cylindrical space 41 between the inflow portion 42b and the discharge port 44b, and the center of the cylindrical space 41 is formed between the discharge port 44b and the delivery port 43b.
  • a flow in the opposite direction to the swirling flow is generated at the part. Therefore, as the discharge port 44b moves away from the inflow portion 42b, the number of times the refrigerant gas turns increases and the oil separation effect increases.
  • the delivery port 43b may be located on the side opposite to the discharge port 44b from the inflow portion 42b. That is, the effect of oil swirl separation can be enhanced by increasing the distance between the inflow portion 42b and the discharge port 44b as much as possible.
  • the oil separation mechanism 40 discharges the oil together with the refrigerant gas from the discharge port 44b without storing the oil separated in the cylindrical space 41. An action of guiding the generated swirling flow toward the discharge port 44b is provided.
  • the swirling flow can be guided to the discharge port 44b and the oil is not wound up.
  • the oil separation mechanism 40 can be provided inside the sealed container 1 while maintaining the dimensions of the compressor itself, and the effect of oil swirl separation can be enhanced.
  • the refrigerant gas swirling member 48 constituting the cylindrical space 41 is arranged in the first container inner space 31 so that the refrigerant gas flows from the discharge port 17 to the discharge pipe 4.
  • the airtight container 1 can be reduced in size.
  • the high-temperature and high-pressure refrigerant gas compressed by the compression mechanism unit 10 and delivered from the oil separation mechanism unit 40 is guided to the first container inner space 31 and discharged from the discharge pipe 4. . Therefore, since the high-temperature and high-pressure refrigerant gas does not pass through the electric motor unit 20, the electric motor unit 20 is not heated by the refrigerant gas, and the electric motor unit 20 can be highly efficient.
  • the high-temperature and high-pressure refrigerant gas is guided to the first container space 31, heating of the compression mechanism unit 10 in contact with the second container space 32 can be suppressed. In addition, heating of the suction refrigerant gas can be suppressed, and high volumetric efficiency in the compression chamber can be obtained.
  • the oil separated by the oil separation mechanism 40 is discharged together with the refrigerant gas into the first container space 31, so that the oil may stay in the cylindrical space 41. almost none. Therefore, the separated oil is blown up in the cylindrical space 41 by the swirling refrigerant gas, and is not sent together with the refrigerant gas from the delivery port 43b, so that stable oil separation can be performed. Further, since the oil is not retained in the cylindrical space 41, the cylindrical space 41 can be made small.
  • the sealed container 1 can be reduced in size.
  • the muffler 19 that isolates the discharge port 17 of the compression mechanism unit 10 from the first container inner space 31 is disposed, and the inside of the muffler 19 and the cylindrical space 41 are separated by the inflow portion 42b.
  • the refrigerant gas compressed by the compression mechanism unit 10 can be reliably guided to the oil separation mechanism unit 40.
  • the oil can be efficiently separated from the refrigerant gas. Further, since the high-temperature refrigerant gas discharged from the discharge port 17 is discharged from the discharge pipe 4 to the outside of the sealed container 1 without passing through the second container inner space 32, the electric motor unit 20 and the compression mechanism unit. 10 heating can be suppressed.
  • the refrigerant gas sent from the oil separation mechanism 40 to the first container space 31 cannot be completely separated by the oil separation mechanism 40 and contains oil. Then, the refrigerant gas swirls, and the oil having a high specific gravity adheres to the inner wall of the first container inner space 31 by centrifugal force and is separated from the refrigerant gas. Then, the refrigerant gas is sent out from the discharge pipe 4 provided in the first container inner space 31 to the outside of the sealed container 1 and supplied to the refrigeration cycle.
  • the oil separated in the first container space 31 reaches the oil storage section 2 by its own weight.
  • two or more cylindrical spaces 41 may be provided.
  • a fluorocarbon system can be used as the refrigerant gas. According to this configuration, even if a fluorocarbon-based refrigerant gas, which is a high-temperature refrigerant, is used, the electric motor unit and the compressor mechanism unit are not heated by the refrigerant gas.
  • the present invention is effective.
  • Fluorocarbon-based refrigerant gas has a relatively small density and a high flow rate.
  • oil separation is efficiently performed and high efficiency is achieved by suppressing pressure loss.
  • oil mainly composed of ester and ether is used as the oil.
  • the fluorocarbon-based refrigerant gas and the oil mainly composed of ester and ether are highly compatible, but according to the present embodiment, the oil in the refrigerant gas is efficiently separated by centrifugal force. be able to.
  • the compressor according to the first aspect of the invention includes the compression mechanism that compresses the refrigerant gas, the electric motor that drives the compression mechanism, and the oil that separates the oil from the refrigerant gas discharged from the compression mechanism.
  • the compression mechanism section, the electric motor section, and the oil separation mechanism section are arranged in a sealed container, and the sectional area of the discharge port of the compression mechanism section is a, and the sectional area of the inflow section of the oil separation mechanism section is b.
  • b / a is 1 or more and 3 or less.
  • the refrigerant gas mixed with oil discharged from the cross-sectional area a of the discharge port from the compression mechanism portion is the inflow portion having the narrowest passage of the oil separation mechanism.
  • the cross-sectional area is equal to or larger than that of the discharge port, pressure loss is suppressed and high efficiency can be maintained.
  • b / a is 3 or less, the inflow speed of the refrigerant gas can be increased and the centrifugal force can be increased. Therefore, even if oil compatible with the refrigerant gas is used, oil separation is performed efficiently. be able to.
  • the inside of the sealed container is divided into the first container inner space and the second container inner space by the compression mechanism section, and the electric motor section is the second container. It has a discharge pipe which is arranged in the inner space and discharges the refrigerant gas from the first container inner space to the outside of the sealed container.
  • the oil separation mechanism section includes a cylindrical space for rotating the refrigerant gas, an inflow section for flowing the refrigerant gas discharged from the compression mechanism section into the cylindrical space, and the cylindrical space into the first container space.
  • the high-temperature and high-pressure refrigerant gas that is compressed by the compression mechanism unit and delivered from the oil separation mechanism unit is guided to the first container inner space and discharged from the discharge pipe. Therefore, most of the high-temperature and high-pressure refrigerant gas does not pass through the motor unit, so that the motor unit is not heated by the refrigerant gas, and the efficiency of the motor unit can be increased. Further, since most of the high-temperature and high-pressure refrigerant gas is guided to the first container space, it is possible to suppress the heating of the compression mechanism portion in contact with the second container space. Gas heating can be suppressed and high volumetric efficiency in the compression chamber can be obtained.
  • the oil separated by the oil separation mechanism is discharged together with the refrigerant gas from the discharge port located at the position facing the delivery port, so that the oil is mostly retained in the cylindrical space. No. Accordingly, the separated oil is blown up in the cylindrical space by the swirling refrigerant gas, and is not sent together with the refrigerant gas from the delivery port, so that stable oil separation can be performed. Furthermore, since the oil is not retained in the cylindrical space, the cylindrical space can be made small. Further, according to this configuration, the flow rate of the refrigerant gas into the cylindrical space is increased, the centrifugal force is increased, the oil separation is efficiently performed, and the pressure loss is suppressed, thereby achieving high efficiency. .
  • the compression mechanism section includes a fixed scroll, a turning scroll disposed to face the fixed scroll, and a main bearing member that pivotally supports a shaft that drives the turning scroll.
  • the cylindrical space is formed in the fixed scroll and the main bearing member, and the discharge port communicates with the second container inner space.
  • the oil separation mechanism portion in the compression mechanism portion, the path through which the refrigerant gas flows from the discharge port to the discharge pipe can be shortened, and the sealed container can be downsized. Further, according to this configuration, the oil separated by the oil separation mechanism is discharged together with the refrigerant gas into the second container space, so that the oil hardly stays in the cylindrical space. Moreover, according to this structure, since the inflow part of an oil separation mechanism can be easily provided in a fixed scroll, the cross-sectional area of an inflow part can also be adjusted easily.
  • the compressor according to the fourth invention is characterized in that, in any one of the first to third inventions, the refrigerant gas is a fluorocarbon.
  • the motor unit and the compressor mechanism unit are not heated by the refrigerant gas. Can be suppressed. Further, the fluorocarbon-based refrigerant gas has a relatively low density and a high flow rate, but the oil separation is efficiently performed and the efficiency is improved by suppressing the pressure loss.
  • the compressor according to the fifth invention is characterized in that, in any one of the first to fourth inventions, the main components of the oil are esters and ethers.
  • the fluorocarbon refrigerant gas and the oils of which the main components are ester and ether are highly compatible, but the oil in the refrigerant gas can be efficiently separated by centrifugal force.
  • the present invention can be applied to a compressor having a compression mechanism section and an electric motor section in a sealed container such as a scroll compressor and a rotary compressor, and is particularly suitable for a compressor using a high-temperature refrigerant.

Abstract

冷媒ガスを圧縮する圧縮機構部（１０）と、圧縮機構部（１０）を駆動させる電動機部と、圧縮機構部（１０）から吐出される冷媒ガスからオイルを分離するオイル分離機構部（４０）とを備える。また、圧縮機構部（１０）と電動機部とオイル分離機構部（４０）とは密閉容器内に配されており、圧縮機構部（１０）の吐出口（１７）の断面積をａ、オイル分離機構部（４０）の流入部（４２）の断面積をｂ、としたとき、ｂ／ａが１以上３以下である。この構成により、電動機部の高効率化を図りながら、圧縮機の冷媒ガスからのオイルの分離性能を向上させることができる。

Description

圧縮機
　本発明は、圧縮機構で圧縮した冷媒ガスからオイルを分離する機能を有する圧縮機に関する。
　従来、空調装置や冷却装置などに用いられる圧縮機は、一般に、ケーシング内に圧縮機構部とその圧縮機後部を駆動させる電動機部を備えており、冷凍サイクルから戻ってきた冷媒ガスを圧縮機構部で圧縮し、冷凍サイクルへと送り込む役割を果たしている。
　一般的に、圧縮機構部で圧縮した冷媒ガスは、一旦電動機の周囲を流れることによって、電動機部を冷却し、その後、ケーシングに設けられた吐出配管から冷凍サイクルへと送り込まれる（例えば、特許文献１参照）。
　すなわち、圧縮機構部で圧縮した冷媒ガスは、吐出口から吐出空間へ吐出される。その後、冷媒ガスは、フレームの外周に設けられた通路を通り、圧縮機構部と電動機部との間の電動機空間の上部に吐出される。
　一部の冷媒ガスは、電動機部を冷却した後、吐出配管より吐出される。また、他の冷媒ガスは、電動機部とケーシングの内壁との間に形成されている通路によって、電動機部の上部と下部の電動機空間を連通し、電動機部を冷却した後、電動機部の回転子と固定子の隙間を通って、電動機部の上部の電動機空間に入り、吐出配管から吐出される。
特開平５－４４６６７号公報
　しかしながら、従来の構成では、圧縮機構部で圧縮された高温高圧の冷媒ガスが、電動機部を流れるため、電動機部が冷媒ガスによって加熱され、電動機部の効率低下を引き起こしてしまうという課題を有していた。
　本発明は、電動機部の高効率化を図りながら、圧縮機の冷媒ガスからのオイルの分離性能を向上させた圧縮機を提供する。
　本発明の圧縮機は、冷媒ガスを圧縮する圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動させる電動機部と、圧縮機構部から吐出される冷媒ガスからオイルを分離するオイル分離機構部と、を備える。また、圧縮機構部と電動機部とオイル分離機構部とは密閉容器内に配されており、圧縮機構部の吐出口の断面積をａ、オイル分離機構部の流入部の断面積をｂ、としたとき、ｂ／ａが１以上３以下であることを特徴とする。
　これにより、断面積の比であるｂ／ａが１以上であるため、圧縮機構部から吐出口の断面積ａから吐出された、オイルを相溶した冷媒ガスは、オイル分離機構の最も通路の狭い流入部を通過するが、吐出口と同等以上の断面積であるため、圧力損失が抑制され、高効率が維持できる。
　また、断面積の比であるｂ／ａが３以下であるため、冷媒ガスの流入速度を大きくし、遠心力を増大させることができるため、冷媒ガスと相溶するオイルを用いても、オイル分離を効率的に行うことができる。
　本発明によれば、電動機部の高効率化を図りながら、圧縮機の冷媒ガスからのオイルの分離性能を向上させた圧縮機を提供できる。
図１は、本発明の第１の実施の形態における圧縮機の縦断面図である。 図２は、本発明の第１の実施の形態における圧縮機の圧縮機構部の要部拡大断面図である。 図３は、本発明の第１の実施の形態における圧縮機の断面積の比であるｂ／ａと、オイル循環量、圧縮機動力との関係を示す図である。 図４は、本発明の第２の実施の形態における圧縮機の縦断面図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
　（第１の実施の形態）
　図１は、本発明の第１の実施の形態における圧縮機の縦断面図である。
　図１に示すように、本実施の形態における圧縮機は、密閉容器１内に、冷媒ガスを圧縮する圧縮機構部１０と、圧縮機構部１０を駆動させる電動機部２０を備えている。
　密閉容器１内は、圧縮機構部１０によって、第１の容器内空間３１と第２の容器内空間３２に分割している。そして、第２の容器内空間３２には、電動機部２０を配置している。
　また、第２の容器内空間３２は、電動機部２０によって、圧縮機構側空間３３と貯オイル側空間３４に分割している。そして、貯オイル側空間３４には、貯オイル部２を配置している。
　密閉容器１には、吸接管３と吐出管４とが溶接によって固定されている。吸接管３と吐出管４とは密閉容器１の外部に通じ、冷凍サイクルを構成する部材と接続されている。吸接管３は密閉容器１の外部から冷媒ガスを導入し、吐出管４は第１の容器内空間３１から密閉容器１の外部に冷媒ガスを導出する。
　主軸受部材１１は、密閉容器１内に溶接や焼き嵌めなどで固定され、シャフト５を軸支している。この主軸受部材１１には、固定スクロール１２がボルト止めされている。固定スクロール１２と噛み合う旋回スクロール１３は、主軸受部材１１と固定スクロール１２とで挟み込まれている。主軸受部材１１、固定スクロール１２、及び旋回スクロール１３は、スクロール式の圧縮機構部１０を構成している。
　旋回スクロール１３と主軸受部材１１との間には、オルダムリングなどによる自転拘束機構１４を設けている。自転拘束機構１４は、旋回スクロール１３の自転を防止し、旋回スクロール１３が円軌道運動するように案内する。旋回スクロール１３は、シャフト５の上端に設けている偏心軸部５ａにて偏心駆動される。この偏心駆動により、固定スクロール１２と旋回スクロール１３との間に形成している圧縮室１５は、外周から中央部に向かって移動し、容積を小さくして圧縮を行う。
　吸接管３と圧縮室１５との間には、吸入経路１６が形成されている。吸入経路１６は、固定スクロール１２に設けられている。固定スクロール１２の中央部には、圧縮機構部１０の吐出口１７が形成されている。吐出口１７には、リード弁１８が設けられている。
　固定スクロール１２の第１の容器内空間３１側には、吐出口１７及びリード弁１８を覆うマフラー１９が設けられている。マフラー１９は、吐出口１７を第１の容器内空間３１から隔離している。冷媒ガスは、吸接管３から、吸入経路１６を経て圧縮室１５に吸入される。圧縮室１５で圧縮された冷媒ガスは、吐出口１７からマフラー１９内に吐出される。リード弁１８は、冷媒ガスが吐出口１７から吐出するときに押し開けられる。
　シャフト５の下端にはポンプ６が設けられている。ポンプ６の吸い込み口は、密閉容器１の底部に設けられた貯オイル部２内に配置している。ポンプ６は、シャフト５によって駆動される。従って、貯オイル部２にあるオイルを、圧力条件や運転速度に関係なく、確実に吸い上げることができ、摺動部でのオイル切れは発生しない。ポンプ６で吸い上げたオイルは、シャフト５内に形成しているオイル供給穴７を通じて圧縮機構部１０に供給される。なお、オイルをポンプ６で吸い上げる前、又は吸い上げた後に、オイルフィルタを用いてオイルから異物を除去すると、圧縮機構部１０への異物混入が防止でき、更なる信頼性向上を図ることができる。
　圧縮機構部１０に導かれたオイルの圧力は、吐出口１７から吐出される冷媒ガスの吐出圧力とほぼ同等であり、旋回スクロール１３に対する背圧源ともなる。これにより、旋回スクロール１３は、固定スクロール１２から離れたり、片当たりしたりすることなく、安定して動作する。さらにオイルの一部は、供給圧や自重によって、逃げ場を求めるようにして偏心軸部５ａと旋回スクロール１３との嵌合部、及びシャフト５と主軸受部材１１との間の軸受部８に進入して潤滑し、その後に落下し、貯オイル部２に戻る。
　旋回スクロール１３には経路７ａが形成され、経路７ａの一端は高圧領域３５に開口し、経路７ａの他端は背圧室３６に開口している。自転拘束機構１４は、背圧室３６に配置されている。
　従って、高圧領域３５に供給されたオイルの一部は、経路７ａを通って、背圧室３６に進入する。背圧室３６に進入したオイルは、スラスト摺動部及び自転拘束機構１４の摺動部を潤滑し、背圧室３６にて旋回スクロール１３に背圧を与えている。
　次に、図１及び図２を用いて、第１の実施の形態における圧縮機のオイル分離機構部について説明する。図２は、図１における圧縮機構部の要部拡大断面図である。
　本実施の形態による圧縮機は、圧縮機構部１０から吐出される冷媒ガスからオイルを分離するオイル分離機構部４０を設けている。
　オイル分離機構部４０は、冷媒ガスを旋回させる円筒状空間４１と、マフラー１９内と円筒状空間４１とを連通する流入部４２と、円筒状空間４１と第１の容器内空間３１とを連通する送出口４３と、円筒状空間４１と第２の容器内空間３２とを連通する排出口４４とを有する。
　円筒状空間４１は、固定スクロール１２に形成した第１の円筒状空間４１ａと主軸受部材１１に形成した第２の円筒状空間４１ｂとで構成される。流入部４２は、第１の円筒状空間４１ａに連通し、好ましくは流入部４２の開口を第１の円筒状空間４１ａの上端内周面に形成する。そして、流入部４２は、圧縮機構部１０から吐出される冷媒ガスをマフラー１９内から円筒状空間４１に流入させる。流入部４２は、円筒状空間４１に対し、接線方向に開口している。
　送出口４３は、円筒状空間４１の上端側に形成し、少なくとも流入部４２よりも第１の容器内空間３１側に形成する。送出口４３は、第１の円筒状空間４１ａの上端面に形成することが好ましい。そして、送出口４３は、円筒状空間４１から第１の容器内空間３１に、オイルを分離した冷媒ガスを送出する。
　排出口４４は、円筒状空間４１の下端側に形成し、少なくとも流入部４２よりも第２の容器内空間３２側に形成する。排出口４４は、第２の円筒状空間４１ｂの下端面に形成することが好ましい。そして、排出口４４は、円筒状空間４１から圧縮機構側空間３３に、分離したオイルと冷媒ガスの一部とを排出する。
　ここで、送出口４３の開口部の断面積Ａは、円筒状空間４１の断面積Ｃよりも小さく、排出口４４の開口部の断面積Ｂよりも大きい方が好ましい。送出口４３の開口部の断面積Ａが、円筒状空間４１の断面積Ｃと同じ場合には、冷媒ガスの旋回流が排出口４４の方向に導かれることなく、送出口４３から吹き出してしまう。また、排出口４４の開口部の断面積Ｂが円筒状空間４１の断面積Ｃと同じ場合には、冷媒ガスの旋回流が排出口４４から吹き出してしまう。
　また、送出口４３の開口部の断面積Ａを、排出口４４の開口部の断面積Ｂよりも大きくすることで、送出口４３における流路抵抗が減る。これにより、冷媒ガスは排出口４４よりも送出口４３に流れやすくなる。一例として、Ａ／Ｂは９程度に設定することができる。
　本実施の形態では、固定スクロール１２の外周部に孔加工を施すことで第１の円筒状空間４１ａを形成し、主軸受部材１１の外周部に孔加工を施すことで第２の円筒状空間４１ｂを形成する。また、固定スクロール１２の反ラップ側端面には、第１の円筒状空間４１ａに対し、接線方向に開口する溝を形成し、第１の円筒状空間４１ａ側の溝の一部をマフラー１９で覆うことで流入部４２を構成している。また、送出口４３は、マフラー１９に形成した孔で構成し、この孔を第１の円筒状空間４１ａの開口に配置している。また、排出口４４は、軸受けカバー４５に形成した孔で構成し、この孔を第２の円筒状空間４１ｂの開口に配置している。
　以下に本実施の形態によるオイル分離機構部４０の作用を説明する。
　マフラー１９内に吐出された冷媒ガスは、固定スクロール１２に形成された流入部４２を経て、円筒状空間４１に導かれる。流入部４２は円筒状空間４１に対し、接線方向に開口しているため、流入部４２から送出される冷媒ガスは、円筒状空間４１の内壁面に沿って流れ、円筒状空間４１の内周面で旋回流が発生する。この旋回流は、排出口４４に向かった流れとなる。
　冷媒ガスには圧縮機構部１０に給油されたオイルが含まれており、冷媒ガスが旋回している間に、比重の高いオイルは遠心力により円筒状空間４１の内壁に付着し、冷媒ガスと分離する。円筒状空間４１の内周面で発生した旋回流は、排出口４４に到達後、又は排出口４４近傍で折り返し、円筒状空間４１の中心を通る上昇流に変わる。
　遠心力によりオイルを分離した冷媒ガスは、上昇流により送出口４３に到達し、第１の容器内空間３１に送出される。第１の容器内空間３１に送出された冷媒ガスは、第１の容器内空間３１に設けられた吐出管４から密閉容器１の外部に送り出され、冷凍サイクルに供給される。また、円筒状空間４１で分離されたオイルは、少量の冷媒ガスとともに排出口４４から圧縮機構側空間３３に送り出される。圧縮機構側空間３３に送り出されたオイルは、自重により密閉容器１の壁面や電動機部２０の連通路を経て、貯オイル部２に至る。圧縮機構側空間３３に送り出された冷媒ガスは、圧縮機構部１０の隙間を通過して第１の容器内空間３１に至り、吐出管４から密閉容器１の外部に送り出される。
　本実施の形態によるオイル分離機構部４０は、送出口４３を流入部４２よりも第１の容器内空間３１側に形成し、排出口４４を流入部４２よりも第２の容器内空間３２側に形成することで、流入部４２から排出口４４までの間では、円筒状空間４１の内周面で旋回流が発生し、排出口４４から送出口４３までの間では、円筒状空間４１の中心部で旋回流と逆方向の流れが発生する。従って、排出口４４が流入部４２から離れるに従い、冷媒ガスの旋回回数が増え、オイルの分離効果が高まる。また旋回後の冷媒ガスは、旋回流の中心部を通過するため、送出口４３は、流入部４２よりも反排出口側にあればよい。すなわち、流入部４２と排出口４４との距離を可能な限り大きくすることで、オイル旋回分離の効果を高めることができる。
　また、本実施の形態によるオイル分離機構部４０は、分離したオイルを円筒状空間４１内に貯留することなく、オイルを冷媒ガスとともに排出口４４から排出するため、円筒状空間４１の内周面で発生する旋回流を、排出口４４の方向に導く作用を備えている。
　仮に、円筒状空間４１に排出口４４を形成せず、円筒状空間４１内にオイルを貯留すると、排出口４４から外部に引っ張る流れが発生しないため、オイル面に到達する前に旋回流が消滅してしまうか、オイル面に到達するとオイルを巻き上げてしまう。また円筒状空間４１に排出口４４を形成せずに、オイル分離機能を発揮させるためには、オイルを貯留するに十分な空間を形成する必要がある。
　しかし、本実施の形態によるオイル分離機構部４０のように、オイルを冷媒ガスとともに排出口４４から排出することで、旋回流を排出口４４に導くことができるとともに、オイルの巻き上げもない。
　本実施の形態によれば、圧縮機構部１０で圧縮されてオイル分離機構部４０から送出される、ほとんどの高温高圧の冷媒ガスは、第１の容器内空間３１に導かれて吐出管４から吐出される。従って、ほとんどの高温高圧の冷媒ガスは、電動機部２０を通過しないため、電動機部２０が冷媒ガスにより加熱されることがなく、電動機部２０の高効率化が図れる。
　また、本実施の形態によれば、ほとんどの高温高圧の冷媒ガスを、第１の容器内空間３１に導くことで、第２の容器内空間３２に接する圧縮機構部１０の加熱を抑えることができるため、吸入冷媒ガスの加熱を抑制し、圧縮室内での高い体積効率を得ることができる。
　また、本実施の形態によれば、オイル分離機構部４０で分離されたオイルを、冷媒ガスとともに第２の容器内空間３２に排出するため、円筒状空間４１内にはオイルが滞留することがほとんど無い。従って、分離したオイルが、旋回する冷媒ガスによって円筒状空間４１内で吹き上げられ、送出口４３から冷媒ガスとともに送出することがなく、安定したオイル分離を行える。更に、円筒状空間４１内にオイルを滞留させないため、円筒状空間４１を小さく構成できる。
　また、本実施の形態によれば、貯オイル部２を貯オイル側空間３４に配置し、圧縮機構側空間３３ではオイルを貯留しないため、密閉容器１を小型化できる。
　また、本実施の形態によれば、圧縮機構部１０の吐出口１７を第１の容器内空間３１から隔離するマフラー１９を配設し、流入部４２によって、マフラー１９内と円筒状空間４１とを連通することで、圧縮機構部１０で圧縮された冷媒ガスを確実にオイル分離機構部４０に導くことができる。すなわち、全ての冷媒ガスがオイル分離機構部４０を通過することになるので、冷媒ガスから効率よくオイルを分離することができる。
　また、吐出口１７から吐出されたほとんどの高温の冷媒ガスは、第２の容器内空間３２を通過することなく、吐出管４から密閉容器１の外部に吐出されるため、電動機部２０や圧縮機構部１０の加熱を抑えることができる。
　また、本実施の形態によれば、円筒状空間４１を、固定スクロール１２と主軸受部材１１に形成したことで、吐出口１７から吐出管４までの冷媒ガスが流れる経路を短く構成でき、密閉容器１を小型化できる。
　また、本実施の形態では、冷媒ガスと相溶するオイルを用い、図２に示す圧縮機構部１０における吐出口１７の断面積をａ（図２のＥ－Ｅ断面で表示）、オイル分離機構部４０の流入部４２の通路断面積をｂ（図２のＤ－Ｄ断面で表示）とすると、断面積の比であるｂ／ａが１以上３以下になるように、吐出口１７とオイル分離機構部４０の流入部４２が構成されている。なお、オイル分離機構部４０が複数形成されている場合には、流入部４２の通路断面積ｂはそれぞれの通路断面積ｂを合計したものとする。
　図３は、断面積の比であるｂ／ａと、オイル循環量、圧縮機動力との関係を示す図である。横軸は、オイル分離機構部４０における流入部４２の通路断面積ｂを、吐出口１７の段面積ａで除した値である。縦軸は、オイル循環量基準比と圧縮機動力基準比を示しており、それぞれ吐出冷媒ガスが一旦電動機部の周囲を流れる従来構成におけるオイル循環量と、圧縮機動力を基準としたときの比としている。
　オイル循環量基準比は、システム性能を悪化させる冷媒ガス中に含まれるオイル循環量を示しており、１００％以上になるとサイクル性能が悪化する。
　図３に示すように、オイル循環量基準比を１００％以下にするために、ｂ／ａの値を３以下にする必要がある。つまり、冷媒ガスとオイルを遠心力により分離させるために、円筒状空間４１での旋回速度をあげる必要があり、そのために、ｂ（円筒状空間４１への流入部４２の断面積合計）／ａ（吐出口１７の断面積）を３以下としている。
　また、一方で、ｂ／ａの値を小さくしすぎる、つまり、吐出口１７の断面積ａに対して、円筒状空間４１への流入部４２の通路断面積ｂを小さくしすぎると、圧縮機構部１０の吐出口１７から吐出された冷媒ガスが、オイル分離機構部４０の流入部４２を経由して円筒状空間４１に流入する際の圧力損失が大きくなり、圧縮機の動力を増大させてしまう。そこで、圧縮機動力を増大させないためにｂ／ａを1以上としている。
　このように、ｂ／ａを１以上３以下とすることで、システム性能に悪影響を及ぼさない範囲まで、冷媒ガス中のオイル含有量を低減でき、かつ、圧縮機動力を増大させない範囲に吐出時の圧力損失を抑えている。
　その後、オイル分離機構部４０から第１の容器内空間３１に送出された冷媒ガスは、オイル分離機構部４０で完全に分離しきれずオイルが含まれているが、第１の容器内空間３１内で冷媒ガスが旋回し、比重の高いオイルは遠心力により第１の容器内空間３１の内壁に付着し、冷媒ガスと分離する。そして、冷媒ガスは、第１の容器内空間３１に設けられた吐出管４から密閉容器１の外部に送り出され、冷凍サイクルに供給される。
　また、第１の容器内空間３１で分離されたオイルは自重により、貯オイル部２に至る。その結果として、オイル循環量を低減できる。
　（第２の実施の形態）
　図４は、本発明の第２の実施の形態における圧縮機の縦断面図である。本実施の形態の基本的な構成は、図１と同一であるので説明を省略するが、図４では、円筒状空間４１を構成する冷媒ガス旋回部材４８を第１の容器内空間３１に配置している。
　冷媒ガス旋回部材４８は、マフラー１９の外周面に設置している。冷媒ガス旋回部材４８には、流入部４２ｂ、送出口４３ｂ、排出口４４ｂが形成されている。流入部４２ｂは、マフラー１９内と円筒状空間４１とを連通し、送出口４３ｂは、円筒状空間４１と第１の容器内空間３１とを連通し、排出口４４ｂは、円筒状空間４１と第１の容器内空間３１とを連通している。
　流入部４２ｂの開口は、円筒状空間４１の一端側内周面に形成する。そして、流入部４２ｂは、圧縮機構部１０から吐出される冷媒ガスをマフラー１９内から円筒状空間４１に流入させる。流入部４２ｂは、円筒状空間４１に対し、接線方向に開口している。
　送出口４３ｂは、円筒状空間４１の第１の端部側に形成し、少なくとも流入部４２ｂよりも第１の端部側に形成する。送出口４３ｂは、円筒状空間４１の第１の端部側の端面に形成することが好ましい。そして、送出口４３ｂは、円筒状空間４１から第１の容器内空間３１に、オイルを分離した冷媒ガスを送出する。
　排出口４４ｂは、円筒状空間４１の他端側に形成し、少なくとも流入部４２ｂよりも第１の端部と対向する第２の端部側に形成する。排出口４４ｂは、円筒状空間４１の第２の端部側の端面の下部に形成することが好ましい。そして、排出口４４ｂは、円筒状空間４１から第１の容器内空間３１に、分離したオイルと冷媒ガスの一部とを排出する。
　ここでも、図１の構成と同様に、送出口４３ｂの開口部の断面積Ａは、円筒状空間４１の断面積よりも小さく、排出口４４ｂの開口部の断面積Ｂよりも大きくしている。
　以下に、本実施の形態によるオイル分離機構部４０の作用を説明する。
　マフラー１９内に吐出された冷媒ガスは、マフラー１９の上面に形成された流入部４２ｂを経て、円筒状空間４１に導かれる。流入部４２ｂは円筒状空間４１に対し、接線方向に開口しているため、流入部４２ｂから送出される冷媒ガスは、円筒状空間４１の内壁面に沿って流れ、円筒状空間４１の内周面で旋回流が発生する。この旋回流は、排出口４４ｂに向かった流れとなる。
　冷媒ガスには圧縮機構部１０に給油されたオイルが含まれており、冷媒ガスが旋回している間に、比重の高いオイルは遠心力により円筒状空間４１の内壁に付着し、冷媒ガスと分離する。円筒状空間４１の内周面で発生した旋回流は、排出口４４ｂに到達後、又は排出口４４ｂ近傍で折り返し、円筒状空間４１の中心を通る逆流に変わる。
　遠心力によりオイルを分離した冷媒ガスは、円筒状空間４１の中心を通る流れにより送出口４３ｂに到達し、第１の容器内空間３１に送出される。第１の容器内空間３１に送出された冷媒ガスは、第１の容器内空間３１に設けられた吐出管４から密閉容器１の外部に送り出され、冷凍サイクルに供給される。
　また、円筒状空間４１で分離されたオイルは、自重により一方に偏って溜まり、排出口４４ｂが、第２の端部側の端面の下部又は円筒状空間４１の下部に形成しているので、オイルを容易に排出できる。
　分離されたオイルは、少量の冷媒ガスとともに排出口４４ｂからマフラー１９上面に送り出される。マフラー１９上面に送り出されたオイルは、自重により圧縮機構部１０の隙間を通って第１の容器内空間３１から圧縮機構側空間３３に至り、更に密閉容器１の壁面や電動機部２０の連通路を経て、貯オイル部２に至る。
　排出口４４ｂから送り出された冷媒ガスは、送出口４３ｂから送出された冷媒ガスと同様に第１の容器内空間３１に設けられた吐出管４から密閉容器１の外部に送り出され、冷凍サイクルに供給される。
　本実施の形態によるオイル分離機構部４０は、送出口４３ｂを流入部４２ｂよりも円筒状空間４１の一端側に形成し、排出口４４ｂを流入部４２ｂよりも円筒状空間４１の他端側に形成することで、流入部４２ｂから排出口４４ｂまでの間では、円筒状空間４１の内周面で旋回流が発生し、排出口４４ｂから送出口４３ｂまでの間では、円筒状空間４１の中心部で旋回流と逆方向の流れが発生する。従って、排出口４４ｂが流入部４２ｂから離れるに従い、冷媒ガスの旋回回数が増え、オイルの分離効果が高まる。
　また、旋回後の冷媒ガスは、旋回流の中心部を通過するため、送出口４３ｂは、流入部４２ｂよりも反排出口４４ｂ側にあればよい。すなわち、流入部４２ｂと排出口４４ｂとの距離を可能な限り大きくすることで、オイル旋回分離の効果を高めることができる。
　また、本実施の形態によるオイル分離機構部４０は、円筒状空間４１に分離したオイルを貯留することなく、オイルを冷媒ガスとともに排出口４４ｂから排出するため、円筒状空間４１の内周面で発生する旋回流を、排出口４４ｂの方向に導く作用を備えている。
　仮に、円筒状空間４１に排出口４４ｂを形成せず、円筒状空間４１内にオイルを貯留すると、排出口４４ｂから外部に引っ張る流れが発生しないため、旋回流がオイルを巻き上げてしまう。また円筒状空間４１に排出口４４ｂを形成せずに、オイル分離機能を発揮させるためには、オイルを貯留するに十分な空間を形成する必要がある。
　しかし、本実施の形態によるオイル分離機構部４０のように、オイルを冷媒ガスとともに排出口４４ｂから排出することで、旋回流を排出口４４ｂに導くことができるとともに、オイルの巻き上げもない。
　本実施の形態によれば、圧縮機の軸方向寸法を変えることなく、旋回分離を行うことが可能となる。また、冷媒ガスの旋回回数を多くするため、円筒状空間４１、さらに詳しくは流入部４２ｂと排出口４４ｂとの距離を大きくすることも可能となる。これにより圧縮機自体の寸法を維持したまま、オイル分離機構部４０を密閉容器１の内部に備えることができ、さらにはオイル旋回分離の効果も高めることができる。
　また、本実施の形態によれば、円筒状空間４１を構成する冷媒ガス旋回部材４８を第１の容器内空間３１に配置することで、吐出口１７から吐出管４までの冷媒ガスが流れる経路を短く構成でき、密閉容器１を小型化できる。
　本実施の形態によれば、圧縮機構部１０で圧縮され、オイル分離機構部４０から送出される高温高圧の冷媒ガスは、第１の容器内空間３１に導かれて吐出管４から吐出される。従って、高温高圧の冷媒ガスは、電動機部２０を通過しないため、電動機部２０が冷媒ガスにより加熱されることがなく、電動機部２０の高効率化が図れる。
　また、本実施の形態によれば、高温高圧の冷媒ガスを、第１の容器内空間３１に導くことで、第２の容器内空間３２に接する圧縮機構部１０の加熱を抑えることができるため、吸入冷媒ガスの加熱を抑制し、圧縮室内での高い体積効率を得ることができる。
　また、本実施の形態によれば、オイル分離機構部４０で分離されたオイルを、冷媒ガスとともに第１の容器内空間３１に排出するため、円筒状空間４１内にはオイルが滞留することがほとんど無い。従って、分離したオイルが、旋回する冷媒ガスによって円筒状空間４１内で吹き上げられ、送出口４３ｂから冷媒ガスとともに送出することがなく、安定したオイル分離を行える。更に、円筒状空間４１内にオイルを滞留させないため、円筒状空間４１を小さく構成できる。
　また、本実施の形態によれば、貯オイル部２を貯オイル側空間３４に配置し、圧縮機構側空間３３ではオイルを貯留しないため、密閉容器１を小型化できる。
　また、本実施の形態によれば、圧縮機構部１０の吐出口１７を第１の容器内空間３１から隔離するマフラー１９を配設し、流入部４２ｂによって、マフラー１９内と円筒状空間４１とを連通することで、圧縮機構部１０で圧縮された冷媒ガスを確実にオイル分離機構部４０に導くことができる。
　すなわち、全ての冷媒ガスがオイル分離機構部４０を通過することになるので、冷媒ガスから効率よくオイルを分離することができる。また、吐出口１７から吐出された高温の冷媒ガスは、第２の容器内空間３２を通過することなく、吐出管４から密閉容器１の外部に吐出されるため、電動機部２０や圧縮機構部１０の加熱を抑えることができる。
　その後、オイル分離機構部４０から第１の容器内空間３１に送出された冷媒ガスは、オイル分離機構部４０で完全に分離しきれずオイルが含まれているが、第１の容器内空間３１内で冷媒ガスが旋回し、比重の高いオイルは遠心力により第１の容器内空間３１の内壁に付着し、冷媒ガスと分離する。そして、冷媒ガスは、第１の容器内空間３１に設けられた吐出管４から密閉容器１の外部に送り出され、冷凍サイクルに供給される。
　また、第１の容器内空間３１で分離されたオイルは自重により、貯オイル部２に至る。
　その結果として、オイル循環量を低減できる。
　上記各実施の形態における圧縮機においては、円筒状空間４１を２つ以上設けてもよい。
　また、上記各実施の形態における圧縮機においては、冷媒ガスとして、フッ化炭素系を用いることができる。この構成によれば、高温冷媒であるフッ化炭素系の冷媒ガスを用いても、冷媒ガスによって電動機部及び圧縮機機構部が加熱されることがないため、電動機部効率及び体積効率の低下を抑制することができ、本発明は有効である。
　また、フッ化炭素系の冷媒ガスは、密度が比較的小さく、流速が大きくなるが、本発明により、オイル分離を効率的に行うとともに、圧力損失を抑制することで高効率化が図られる。
　また、冷媒ガスとしてフッ化炭素系冷を用いる場合、オイルとして、エステルおよびエーテルを主成分としたオイルを用いる。
　この構成によれば、フッ化炭素系の冷媒ガスと、主成分がエステルおよびエーテルのオイルは相溶性が高いが、本実施の形態により、冷媒ガス中のオイルを遠心力により効率的に分離することができる。
　以上説明したように、第１の発明における圧縮機は、冷媒ガスを圧縮する圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動させる電動機部と、圧縮機構部から吐出される冷媒ガスからオイルを分離するオイル分離機構部とを備える。さらに、圧縮機構部と電動機部とオイル分離機構部とは密閉容器内に配されており、圧縮機構部の吐出口の断面積をａ、オイル分離機構部の流入部の断面積をｂ、としたとき、ｂ／ａが１以上３以下であることを特徴とする。
　この構成によれば、ｂ／ａが１以上であるため、圧縮機構部から吐出口の断面積ａから吐出された、オイルを相溶した冷媒ガスは、オイル分離機構の最も通路の狭い流入部を通過するが、吐出口と同等以上の断面積であるため、圧力損失が抑制され、高効率が維持できる。また、ｂ／ａが３以下であるため、冷媒ガスの流入速度を大きくし、遠心力を増大させることができるため、冷媒ガスと相溶するオイルを用いても、オイル分離を効率的に行うことができる。
　第２の発明における圧縮機は、特に第１の発明において、密閉容器内は圧縮機構部により、第１の容器内空間と第２の容器内空間とに分割され、電動機部は第２の容器内空間に配置されており、第１の容器内空間から密閉容器の外部に冷媒ガスを吐出する吐出管を有する。また、オイル分離機構部は、冷媒ガスを旋回させる円筒状空間と、圧縮機構部から吐出される冷媒ガスを円筒状空間に流入させる流入部と、円筒状空間から第１の容器内空間に、オイルを分離した冷媒ガスを送出する送出口と、送出口と対向して配置され、分離したオイルと冷媒ガスの一部とを円筒状空間から排出する排出口とから構成されていることを特徴とする。
　この構成によれば、圧縮機構部で圧縮されてオイル分離機構部から送出される高温高圧の冷媒ガスは、第１の容器内空間に導かれて吐出管から吐出される。従って、ほとんどの高温高圧の冷媒ガスは、電動機部を通過しないため、電動機部が冷媒ガスにより加熱されることがなく、電動機部の高効率化が図れる。また、この構成によれば、ほとんどの高温高圧の冷媒ガスを、第１の容器内空間に導くことで、第２の容器内空間に接する圧縮機構部の加熱を抑えることができるため、吸入冷媒ガスの加熱を抑制し、圧縮室内での高い体積効率を得ることができる。
　また、この構成によれば、オイル分離機構部で分離されたオイルを、冷媒ガスとともに送出口と対向した位置にある排出口から排出するため、円筒状空間内にはオイルが滞留することがほとんど無い。従って、分離したオイルが、旋回する冷媒ガスによって円筒状空間内で吹き上げられ、送出口から冷媒ガスとともに送出することがなく、安定したオイル分離を行える。更に、円筒状空間内にオイルを滞留させないため、円筒状空間を小さく構成できる。また、この構成によれば、円筒状空間への冷媒ガスの流入速度を大きくし、遠心力を増大させ、オイル分離を効率的に行うとともに、圧力損失を抑制することで高効率化が図られる。
　第３の発明における圧縮機は、特に第２の発明において、圧縮機構部が、固定スクロールと、固定スクロールと対向配置された旋回スクロールと、旋回スクロールを駆動するシャフトを軸支する主軸受部材とから構成され、円筒状空間が、固定スクロールと主軸受部材とに形成されており、排出口が、第２の容器内空間に連通する構成としたことを特徴とする。
　この構成によれば、オイル分離機構部を圧縮機構部に形成することで、吐出口から吐出管までの冷媒ガスが流れる経路を短く構成でき、密閉容器を小型化できる。また、この構成によれば、オイル分離機構部で分離されたオイルを、冷媒ガスとともに第２の容器内空間に排出するため、円筒状空間内にはオイルが滞留することがほとんど無い。また、この構成によれば、オイル分離機構の流入部を、固定スクロールに容易に設けることができるため、流入部の断面積も容易に調節することができる。
　第４の発明における圧縮機は、特に第１～第３のいずれかの発明において、冷媒ガスが、フッ化炭素系であることを特徴とする。
　この構成によれば、高温冷媒であるフッ化炭素系の冷媒ガスを用いても、冷媒ガスによって、電動機部及び圧縮機機構部が加熱されることがないため、電動機部効率及び体積効率の低下を抑制することができる。また、フッ化炭素系の冷媒ガスは、密度が比較的小さく、流速が大きくなるが、オイル分離を効率的に行うとともに、圧力損失を抑制することで高効率化が図られる。
　第５の発明における圧縮機は、特に第１～第４のいずれかの発明において、オイルの主成分が、エステルおよびエーテルであることを特徴とする。
　この構成によれば、フッ化炭素系の冷媒ガスと、主成分がエステルおよびエーテルのオイルは相溶性が高いが、冷媒ガス中のオイルを遠心力により効率的に分離することができる。
　本発明は、スクロール圧縮機やロータリー圧縮機など、密閉容器内に圧縮機構部と電動機部を有する圧縮機に適用でき、特に高温冷媒を用いる圧縮機に適している。
　１　密閉容器
　２　貯オイル部
　４　吐出管
　５　シャフト
　１０　圧縮機構部
　１１　主軸受部材
　１２　固定スクロール
　１３　旋回スクロール
　１７　吐出口
　１９　マフラー
　２０　電動機部
　３１　第１の容器内空間
　３２　第２の容器内空間
　３３　圧縮機構側空間
　３４　貯オイル側空間
　４０　オイル分離機構部
　４１　円筒状空間
　４１ａ　第１の円筒状空間
　４１ｂ　第２の円筒状空間
　４２，４２ｂ　流入部
　４３，４３ｂ　送出口
　４４，４４ｂ　排出口
　４６　送出パイプ
　４７　送出パイプ
　４８　冷媒ガス旋回部材

Claims (6)

  1. 冷媒ガスを圧縮する圧縮機構部と、
    前記圧縮機構部を駆動させる電動機部と、
    前記圧縮機構部から吐出される前記冷媒ガスからオイルを分離するオイル分離機構部と、を備え、
    前記圧縮機構部と前記電動機部と前記オイル分離機構部とは密閉容器内に配されており、前記圧縮機構部の吐出口の断面積をａ、前記オイル分離機構部の流入部の断面積をｂ、
    としたとき、
    ｂ／ａが１以上３以下であることを特徴とする圧縮機。
  2. 前記密閉容器内は前記圧縮機構部により、第１の容器内空間と第２の容器内空間とに分割されており、前記電動機部は前記第２の容器内空間に配置されており、前記第１の容器内空間から前記密閉容器の外部に前記冷媒ガスを吐出する吐出管を有し、前記オイル分離機構部は、前記冷媒ガスを旋回させる円筒状空間と、前記圧縮機構部から吐出される前記冷媒ガスを前記円筒状空間に流入させる流入部と、前記円筒状空間から前記第１の容器内空間に、前記オイルを分離した前記冷媒ガスを送出する送出口と、前記送出口と対向して配置され、分離した前記オイルと前記冷媒ガスの一部とを前記円筒状空間から排出する排出口とから構成されていることを特徴とする前記請求項１に記載の圧縮機。
  3. 前記圧縮機構部は、固定スクロールと、前記固定スクロールと対向配置された旋回スクロールと、前記旋回スクロールを駆動するシャフトを軸支する主軸受部材とから構成され、前記円筒状空間は、前記固定スクロールと前記主軸受部材とに形成されており、前記排出口は、前記第２の容器内空間に連通する構成としたことを特徴とする前記請求項２に記載の圧縮機。
  4. 前記冷媒ガスが、フッ化炭素系であることを特徴とする前記請求項１～３のいずれか１項に記載の圧縮機。
  5. 前記オイルの主成分が、エステルおよびエーテルであることを特徴とする前記請求項１～３のいずれか１項に記載の圧縮機。
  6. 前記オイルの主成分が、エステルおよびエーテルであることを特徴とする前記請求項４に記載の圧縮機。
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