JP2007170414A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の圧縮機では、冷媒と冷凍機油が分離されにくく密閉容器外への冷凍機油の持ち出されが多く、圧縮機に油枯渇が発生する可能性があった。
【解決手段】 密閉容器内に収納され、密閉容器外より吸入した冷媒を圧縮して密閉容器内の吐出空間に吐出する圧縮機構部と、圧縮機構部に対して吐出空間と軸方向反対側の密閉容器内の第１の空間に配置され、固定子と回転子からなり主軸を介して圧縮機構部を駆動する電動機部と、密閉容器に設けられ、第１の空間に開口する吐出管と、圧縮機構部の外周側に設けられ、吐出空間と第１の空間とを連通する圧縮機構部外周側流路と、回転子の前記第１の空間側の端部に設けられたファンと、を備え、吐出空間に吐出された冷媒を、圧縮機構部外周側流路を介して第１の空間に導いてファンを通過させた後に密閉容器外へ排出させるようにした。
【選択図】 図１

Description

この発明は、密閉容器内に圧縮機構部と電動機部を有する冷媒圧縮機に関するものである。

図８は、特開２０００−１６１２５４号公報などに示される従来のスクロール圧縮機の縦断面図である。

図８において、１は固定スクロールであり、外周部はガイドフレーム１５にボルト（図示せず）によって締結されている。また、固定スクロール１の側面からは、吸入管１０ａが密閉容器１０を貫通して圧入されている。

２は揺動スクロールであり、台板部２ａの上面には固定スクロール１の台板部１ａに設けられた板状渦巻歯１ｂと実質的に同一形状の板状渦巻歯２ｂが設けられており、幾何学的に圧縮室１ｄを形成している。台板２ａの板状渦巻歯２ｂと反対側の面の中心部には中空円筒のボス部２ｆが形成されており、主軸４上端の揺動軸部４ｂと回転自在に係合されている。また、台板２ａの板状渦巻歯２ｂと反対側の面にはコンプライアントフレーム３のスラスト軸受け３ａと圧接摺動可能なスラスト面２ｄが形成されている。

コンプライアントフレーム３はその外周部に設けられた上下２つの円筒面３ｄ、３ｅを、ガイドフレーム１５の内周部に設けた円筒面１５ａ、１５ｂにより半径方向に支持されており、その中心部には固定子７により回転駆動される主軸４を半径方向に支持する主軸受け３ｃおよび副主軸受け３ｈが形成されている。またスラスト軸受け３ａ面内から軸方向に貫通する連絡通路３ｓが設けてあり、そのスラスト軸受け側開口部２ｋは揺動スクロール抽出孔２ｊに対面して配置されている。

ガイドフレーム１５の外周面１５ｇは焼きばめ、もしくは溶接などによって密閉容器１０に固着されているものの、その外周部に設けた切り欠き部１５ｃにより、固定スクロール１の吐出ポート１ｆから吐出される高圧の冷媒ガスを圧縮機構部と電動機要素の間に設けられた吐出管１０ｂに導く流路は確保されている。

４は主軸であり、その上端部は揺動スクロール２の揺動軸受け２ｃと回転自在に係合する揺動軸４ｂが形成されており、その下側には主軸バランサ４ｅが焼きばめられている。さらにその下にはコンプライアントフレーム３の主軸受け３ｃおよび副主軸受け３ｈと回転自在に係合する主軸部４ｃが形成されている。また主軸４の下側はサブフレーム６の副軸受け６ａと回転自在に係合する副軸部４ｄが形成され、この副軸部４ｄと前述した主軸部４ｃ間には回転子８が焼きばめられている。回転子８の上端面には第１バランサ８ａが、下端面には第２バランサ８ｂが固定されており、前述した主軸バランサ４ｅとあわせて合計３ヶのバランサにより、静バランスおよび動バランスがとられている。さらに主軸４の下端にはオイルパイプ４ｆが圧入されており、密閉容器１０底部の油だめ１０ｇにたまった冷凍機油１０ｅを吸い上げる構造となっている。

つぎに、この従来のスクロール圧縮機の基本動作について説明する。低圧の吸入冷媒は吸入管１０ａから固定スクロール１および揺動スクロール２の板状渦巻歯で形成される圧縮室１ｄにはいる。固定子７により駆動される揺動スクロール２は偏芯旋回運動とともに圧縮室１ｄの容積を減少させる。この圧縮行程により吸入冷媒は高圧となり、固定スクロール１の吐出ポート１ｆより密閉容器１０内に吐き出される。

密閉容器１０底部の油だめ１０ｇにためられた冷凍機油１０ｅは、差圧により主軸４を軸方向に貫通する中空空間４ｇを通り揺動軸受け部２ｇに導かれる。この軸受け部の絞り作用によって中間圧力となった冷凍機油は、揺動スクロール２とコンプライアントフレーム３によって囲まれた空間（ボス部空間）２ｈを満たし、この空間と低圧雰囲気空間を連絡する圧力調整弁（記載せず）を経由して低圧空間に導かれ、低圧の冷媒ガスとともに圧縮室１ｄに吸入される。圧縮行程により冷凍機油は高圧の冷媒ガスとともに吐出ポート１ｆから密閉容器１０内に吐き出される。

特開２０００−１６１２５４号公報

しかしながら、上記に説明した従来の高圧シェルタイプのスクロール圧縮機では、図９に示すように冷媒ガスと冷凍機油は混合した状態で吐出される。図９は従来の圧縮機の冷媒ガスと冷凍機油の流れの様子を説明した図である。図において、１ｆは吐出ポート、１５ｃはガイドフレーム１５の外周部に設けられた切り欠き部、１０ｂは吐出管である。また、図中の白抜き矢印は冷媒ガスの流れを表し、黒塗り矢印は冷凍機油の流れを表している。

吐出ポート１ｆより吐き出される冷媒ガスと冷凍機油は混ざり合った状態で、ガイドフレーム１５の外周部に設けた切り欠き部１５ｃを通り、ガイドフレーム１５と電動機要素の間に導かれ、最終的に吐出管１０ｂより圧縮機外に排出されるが、その際かなりの量の冷凍機油が冷媒ガスとともに圧縮機外に持ち出され、ユニットにおいて圧力損失、伝熱性能が悪化したり、また油枯渇による圧縮機の軸受焼き付き等が引き起こされるという信頼性上の問題点があった。

この発明は、上記の問題点を解消するためになされたもので、信頼性の高い圧縮機を得ることを目的とする。また、冷媒ガスと冷凍機油を分離することが可能な圧縮機を得ることを目的とする。また、分離した冷凍機油を油だめに戻し、冷凍機油の圧縮機外への持ち出し量を抑制できる圧縮機を得ることを目的とする。

この発明に係わる圧縮機は、密閉容器内に収納され、密閉容器外より吸入した冷媒を圧縮して密閉容器内の吐出空間に吐出する圧縮機構部と、圧縮機構部に対して吐出空間と軸方向反対側の密閉容器内の第１の空間に配置され、固定子と回転子からなり主軸を介して圧縮機構部を駆動する電動機部と、密閉容器に設けられ、第１の空間に開口する吐出管と、圧縮機構部の外周側に設けられ、吐出空間と第１の空間とを連通する圧縮機構部外周側流路と、回転子の第１の空間側の端部に設けられたファンと、を備え、吐出空間に吐出された冷媒を、圧縮機構部外周側流路を介して第１の空間に導いてファンを通過させた後に密閉容器外へ排出させるようにしたものである。

また、この発明に係わる圧縮機は、固定子の外周側に設けられ、電動機部に対して第１の空間と軸方向反対側に設けられた第２の空間とを連通する電動機外周側流路と、固定子と回転子との間に設けられ、あるいは回転子に設けられて第２の空間と第１の空間とを連通する電動機内周側流路と、回転子の第１の空間側の端部に設けられ、内周側から吸い込み外周側へ排出するファンと、を備え、電動機外周側流路、電動機内周側流路、ファンの順に密閉容器内の冷媒を通過させて密閉容器外へ排出するようにしたものである。

また、この発明に係わる圧縮機は、電動機内周側流路を、回転子に設けられ、軸方向に貫通する少なくとも１つの貫通穴としたものである。

また、この発明に係わる圧縮機は、電動機外周側通路を、固定子の外周側に設けたきり欠きとしたものである。

また、この発明に係わる圧縮機は、回転子の第２の空間側端部に油分離用のプレートを設けたものである。

また、この発明に係わる圧縮機は、プレートに１つ以上の貫通穴を形成したものである。

また、この発明に係わる圧縮機は、プレートを、回転子の第２の空間側端部に設けられた第２バランサとともにかしめにより固定したものである。

また、この発明に係わる圧縮機は、ファンを第１の空間側端部に設けられた第１バランサと同一面内に設けたものである。

また、この発明に係わる圧縮機は、ファンを、回転子の第１の空間側端部に設けられたバランサとともにかしめにより固定したものである。

また、この発明に係わる圧縮機は、圧縮機外周側流路を、吐出管と円周方向に９０度以上離したものである。

この発明に係わる圧縮機は、密閉容器内に収納され、密閉容器外より吸入した冷媒を圧縮して密閉容器内の吐出空間に吐出する圧縮機構部と、圧縮機構部に対して吐出空間と軸方向反対側の密閉容器内の第１の空間に配置され、固定子と回転子からなり主軸を介して圧縮機構部を駆動する電動機部と、密閉容器に設けられ、第１の空間に開口する吐出管と、圧縮機構部の外周側に設けられ、吐出空間と第１の空間とを連通する圧縮機構部外周側流路と、回転子の第１の空間側の端部に設けられたファンと、を備え、吐出空間に吐出された冷媒を、圧縮機構部外周側流路を介して第１の空間に導いてファンを通過させた後に密閉容器外へ排出させるようにしたので、冷媒ガスと冷凍機油の分離を圧縮機外周側流路やファンにて行なうことができ、冷凍機油の分離効率が向上し、油枯渇による圧縮機の軸受焼き付きが起こりにくくなり圧縮機の信頼性が向上する。また、ユニットにおける圧力損失、伝熱性能の悪化が減少してユニットの効率も向上する。

また、この発明に係わる圧縮機は、固定子の外周側に設けられ、電動機部に対して第１の空間と軸方向反対側に設けられた第２の空間とを連通する電動機外周側流路と、固定子と回転子との間に設けられ、あるいは回転子に設けられて第２の空間と第１の空間とを連通する電動機内周側流路と、回転子の第１の空間側の端部に設けられ、内周側から吸い込み外周側へ排出するファンと、を備え、電動機外周側流路、電動機内周側流路、ファンの順に密閉容器内の冷媒を通過させて密閉容器外へ排出するようにしたので、下降流から上昇流への流れの変更や電動機部内周側流路での上昇流により冷媒ガスと冷凍機油の分離効率が向上し、油枯渇による圧縮機の軸受焼き付きが起こりにくくすることができ、圧縮機の信頼性が向上する。また、電動機に電動機外周側通路および電動機内周側通路を設けているので、電動機が効率良く冷却でき、性能向上が図れ、また、過熱による電動機の焼損や過電流を抑制でき、信頼性の高い圧縮機が得られる。

また、この発明に係わる圧縮機は、電動機内周側流路を、回転子に設けられ、軸方向に貫通する少なくとも１つの貫通穴としたので、鋼板を打抜くだけの簡単な構成で回転子に冷媒流路を設けることができる。また、流路面積を増加させることができるので、電動機内周側流路を通過する冷媒の流速を減少させることができ、冷媒ガスと冷凍機油の分離効率が向上し、油枯渇による圧縮機の軸受焼き付きを起こりにくくすることができる。

また、この発明に係わる圧縮機は、電動機外周側通路を、固定子の外周側に設けたきり欠きとしたので、鋼板を打抜くだけの簡単な構成で固定子に冷媒流路を設けることができる。

また、この発明に係わる圧縮機は、回転子の第２の空間側端部に油分離用のプレートを設けたので、冷凍機油を含んだ冷媒ガスがプレートにぶつかって遠心力が与えられ、冷媒ガスに比べ比重の重い冷凍機油が遠心分離されて固定子７の第２コイルエンドにぶつかる方向へ飛ばされ、冷凍機油が圧縮機外へ排出されなくなり、軸受焼き付きなどが起こりにくくなり圧縮機の信頼性が向上する。

また、この発明に係わる圧縮機は、プレートに1つ以上の貫通穴を形成したので、冷媒ガスより分離され下降してきた冷凍機油はプレートに形成された貫通穴をとおりプレート２１下面より油だめ１０ｇに排出されるようになり、油戻りが向上し、分離された冷凍機油が再び冷媒ガスに混合されるのを抑制できる。

また、この発明に係わる圧縮機は、プレートを、回転子の第２の空間側端部に設けられた第２バランサとともにかしめにより固定したので、プレートを回転子に固定するための特別な構造を必要としないため、コストを低減することが可能になるとともに、圧縮機をより小型化することが可能になる。

また、この発明に係わる圧縮機は、ファンを第１の空間側端部に設けられた第１バランサと同一面内に設けたので、ファンが第１バランサよりも軸方向に突出することがなくなり、圧縮機を小型化できる。

また、この発明に係わる圧縮機は、ファンを、回転子の第１の空間側端部に設けられた第１バランサとともにかしめにより固定したので、圧縮機製造コストを低減することが可能になるとともに、圧縮機をより小型化することが可能となる。

また、この発明に係わる圧縮機は、圧縮機外周側流路を、吐出管と円周方向に９０度以上離したので、第１の空間内で吐出管までの通過する距離が長くとれ、その間に冷媒ガスと冷凍機油が分離され、油上がりの小さい信頼性の高い圧縮機が得られる。

実施の形態１．
以下この発明の実施の形態１について説明する。図１は本発明の実施の形態１を表す圧縮機の縦断面図、図２は本発明の実施の形態１を表す圧縮機の冷媒ガスと冷凍機油の流れを説明するための圧縮機の縦断面図、図３は本発明の回転子の要部を表す斜視図である。

図１において、１は固定スクロールであり、外周部はガイドフレーム１５にボルト（図示せず）によって締結されている。台板部１ａの一方の面（図１において下側）には板状渦巻歯１ｂが形成されると同時に、外周部にはオルダム案内溝１ｃがほぼ一直線上に２ヶ形成されている。このオルダム案内溝１ｃにはオルダムリング９の爪９ｃが往復摺動自在に係合されている。さらに固定スクロール１の側面からは、吸入管１０ａが密閉容器１０を貫通して圧入されている。

２は揺動スクロールであり、台板部２ａの上面には固定スクロール１の板状渦巻歯１ｂと実質的に同一形状の板状渦巻歯２ｂが設けられており、幾何学的に圧縮室１ｄを形成している。台板２ａの板状渦巻歯２ｂと反対側の面の中心部には中空円筒のボス部２ｆが形成されており、主軸４上端の揺動軸部４ｂと回転自在に係合されている。また、台板２ａの板状渦巻歯２ｂと反対側の面にはコンプライアントフレーム３のスラスト軸受け３ａと圧接摺動可能なスラスト面２ｄが形成されている。また、揺動スクロール台板２ａの外周部には、固定スクロール１のオルダム案内溝１ｃとほぼ９０度の位相差をもつ２個一対のオルダム案内溝２ｅがほぼ一直線上に２ヶ形成されており、このオルダム案内溝２ｅにはオルダムリング９の爪９ａが往復摺動自在に係合されている。また台板部２ａには圧縮室１ｄとスラスト面２ｄを貫通する抽出孔２ｊが設けられ、圧縮途中の冷媒ガスを抽出してスラスト面２ｄに導く構造となっている。

コンプライアントフレーム３はその外周部に設けられた上下２つの円筒面３ｄ、３ｅを、ガイドフレーム１５の内周部に設けた円筒面１５ａ、１５ｂにより半径方向に支持されており、その中心部には固定子７により回転駆動される主軸４を半径方向に支持する主軸受け３ｃおよび副主軸受け３ｈが形成されている。またスラスト軸受け３ａ面内から軸方向に貫通する連絡通路３ｓが設けてあり、そのスラスト軸受け側開口部２ｋは揺動スクロール抽出孔２ｊに対面して配置されている。ここで、固定スクロール１、揺動スクロール２、コンプライアントフレーム３、ガイドフレーム１５によって、圧縮機構部が構成され、固定子７と回転子８によって電動機部が構成されている。

ガイドフレーム１５の外周面１５ｇは焼きばめ、もしくは溶接などによって密閉容器１０に固着され、その外周部には冷媒の流路として切り欠きや凹部などにて圧縮機構部外周側流路１５ｃが設けられており、この圧縮機構部外周側流路１５ｃにより、固定スクロール１の吐出ポート１ｆから密閉容器１０内の吐出空間１００に吐出される高圧の冷媒ガスを圧縮機構部（固定スクロール１、揺動スクロール２、コンプライアントフレーム３、ガイドフレーム１５などによって構成される）と電動機部（固定子７、回転子８などによって構成される）の間の第１の空間１０１に開口している吐出管１０ｂに導かれる。また、圧縮機構部外周側流路１５ｃは吐出管１０ｂとは反対（略１８０度反対側）の位置に設けられており、冷媒ガスが吐出空間１００から第１の空間１０１に導かれるようにしている。ここで、圧縮機構部外周側流路１５ｃは、ガイドフレーム１５に設けた例について説明したが、吐出空間１００と第１の空間１０１とを連通させる流路であればよく、圧縮機構部を構成する部品であればどこに設けても良い。

また、ガイドフレーム１５の内周面には、コンプライアントフレーム３の外周面に形成された上下円筒面３ｄ、３eと係合する円筒面１５ａ、１５ｂ、およびシール材を収納するシール溝が２カ所設けられており、それぞれシール材１６ａ、１６ｂが設置されている。これら２つのシール材を用いて密封されたガイドフレーム１５の内周面とコンプライアントフレーム３の外周面からなるフレーム空間１５ｆは、コンプライアントフレーム３の連絡通路３ｓとのみ連通しており、揺動スクロール抽出孔２ｊより供給される圧縮途中の冷媒ガスを封入する構造となっている。

４は主軸であり、その上端部には揺動スクロール２の揺動軸受け２ｃと回転自在に係合する揺動軸４ｂが形成されており、その下側には主軸バランサ４ｅが焼きばめられている。さらにその下にはコンプライアントフレーム３の主軸受け３ｃおよび副主軸受け３ｈと回転自在に係合する主軸部４ｃが形成されている。また主軸４の下側はサブフレーム６の副軸受け６ａと回転自在に係合する副軸部４ｄが形成され、この副軸部４ｄと前述した主軸部４ｃ間には回転子８が焼きばめられている。回転子８の上端面には第１バランサ８ａが、下端面には第２バランサ８ｂが固定されており、前述した主軸バランサ４ｅとあわせて合計３ヶのバランサにより、静バランスおよび動バランスがとられている。さらに主軸４の下端にはオイルパイプ４ｆが圧入されており、密閉容器１０底部の油だめ１０ｇにたまった冷凍機油１０ｅを吸い上げる構造となっている。

また、密閉容器１０の側面にはガラス端子１０ｆが設置されており、固定子７からのリード線が接合されている。以上のように、本実施の形態のスクロール圧縮機は、上部に圧縮機構部、下部に電動機部を配置し、圧縮機構部を駆動する主軸４を密閉容器１０内に収納するとともに、上記密閉容器１０内は圧縮された吐出ガス雰囲気となる高圧シェルタイプのスクロール圧縮機を表している。

ここで、本発明では、回転子８の第１空間側（上部）端部の略半周部分に、アンバランスを解消するための第１バランサ８ａが設けられ、また、回転子８の第１空間側（上部）端部の第１バランサ８ａと対向する位置の半周側には、ファン２０も設けられている。ここで、ファン２０は内周側から吸い込み外周側に排出するように形成され、第１バランサと同一面上に形成された複数の羽根２０ｂと、この羽根２０ｂと第１バランサ８ａの上面に設けられ、回転子８の外形と略同等の大きさを有する台板２０ａと、によって構成されている。

ここで、台板２０ａは、図３に示すように、板金や打抜き鋼板などにより中央部に貫通穴を有する円盤状をしている。したがって、回転子８に主軸４が固着された状態で、台板２０と主軸４との間には空間２０ｃが存在する。この状態で回転子８の上部に取り付けられた羽根２０ｂを有するファン２０は回転子８が焼きばめや圧入などにより固着されている主軸４と同期回転する。このとき、羽根２０ｂは流体の流れを半径方向外方に向かわせるような形状に設けられているために、ファン２０の回転により回転子８の上部には負圧が生じ、台板２０ａと主軸４との間の空間２０ｃより冷凍機油を含んだ冷媒ガスを吸い込むような流れを発生させるようにしている。

つぎに本発明のスクロール圧縮機の基本動作について説明する。低圧の吸入冷媒は吸入管１０ａから固定スクロール１および揺動スクロール２の板状渦巻歯で形成される圧縮室１ｄにはいる。固定子７により駆動される揺動スクロール２は偏芯旋回運動とともに圧縮室１ｄの容積を減少させる。この圧縮行程により吸入冷媒は高圧となり、固定スクロール１の吐出ポート１ｆより密閉容器１０内の吐出空間１００に吐き出される。

なお上記圧縮行程において圧縮途中の中間圧力の冷媒ガスは揺動スクロール２の抽出孔２ｊよりコンプライアントフレーム３の連絡通路３ｓを経て、フレーム空間１５ｆに導かれ、この空間の中間圧力雰囲気を維持する。高圧となった吐出ガスは密閉容器１０内を高圧雰囲気で満たし、吐出管１０ｂから圧縮機外に放出されるため、密閉容器１０内が高圧雰囲気となる高圧シェルタイプの圧縮機を構成している。

密閉容器１０の底部の油だめ１０ｇに溜められた冷凍機油１０ｅは、差圧により主軸４を軸方向に貫通する中空空間４ｇを通り揺動軸受け部２ｇに導かれる。この軸受け部の絞り作用によって中間圧力となった冷凍機油１０ｅは、揺動スクロール２とコンプライアントフレーム３によって囲まれた空間（ボス部空間）２ｈを満たし、この空間と低圧雰囲気空間を連絡する圧力調整弁（記載せず）を経由して低圧空間に導かれ、低圧の冷媒ガスとともに圧縮室１ｄに吸入される。圧縮行程により冷凍機油１０ｅは高圧の冷媒ガスとともに吐出ポート１ｆから密閉容器１０内の吐出空間１００に吐き出され、切り欠きや凹部などの圧縮機構部外周側流路１５ｃを通って第１の空間に至り、第１の空間に開口した吐出管１０ｂより密閉容器１０外へ排出される。

さて、コンプライアントフレーム３には、圧縮作用により固定スクロール１と揺動スクロール２が軸方向に離れようとするスラストガス力と、ボス部空間２ｈの中間圧力によりコンプライアントフレーム３と揺動スクロール２が離れようとする力の合計が、図中下向きの力として作用する。

一方、圧縮途中の冷媒ガスを導いて中間圧力雰囲気となったフレーム空間１５ｆがコンプライアントフレーム３とガイドフレーム１５を引き離そうとする力と、下部の高圧雰囲気に露出している部分に作用する差圧力の合計が、上向きの力として作用する。定常運転時においては前述した上向きの力が下向きの力を上回るように設定されており、このためコンプライアントフレーム３は上下２つの嵌合された円筒面３ｄ、３ｅにガイドされて上方に浮上する。揺動スクロール２はコンプライアントフレーム３と密着摺動して同様に浮上し、その板状渦巻歯２ｂを固定スクロール１に接触させて摺動する。

また、起動時や液圧縮時などには前述したスラストガス力が大きくなり、揺動スクロール２はスラスト軸受け３ａを介してコンプライアントフレーム３を下方に強く押し下げるので、揺動スクロール２と固定スクロール１の歯先と歯底には比較的大きな隙間が生じ、圧縮室の異常な圧力上昇を回避することができる、いわゆる圧力リリーフを行なうことが可能となっている。

コンプライアントフレーム３には揺動スクロール２に発生する転覆モーメントの一部または全部が、スラスト軸受け３ａを介して伝達されるものの、主軸受け３ｃから受ける軸受け負荷と、その反作用である２つの合力、すなわちコンプライアントフレーム３とガイドフレーム１５の上下２つの円筒嵌合面３ｄ、３ｅから受ける反力の合力によって生じる偶力が転覆モーメントを打ち消すように作用するので、非常に良好な定常運転時追随動作安定性、およびリリーフ動作安定性を有する。

ここで、回転子８の第１空間１０１側端部に設けられている羽根２０ｂは、流体の流れを半径方向外方に向かわせるような形状に設けられているために、主軸４の回転に伴うファン２０の回転により回転子８の上部（第１空間１０１）には負圧が生じ、台板２０ａと主軸４との間の空間２０ｃより冷媒ガスと冷凍機油を吸い込むような流れが発生するため、回転子８において冷媒ガスと冷凍機油の混合ガスは回転子８の内周側より吸い込まれ外周側へ排出させる流れが発生するようになる。

したがって、冷媒ガスと冷凍機油の混合ガスは回転子８の上方（第１空間１０１）中心より外周側へと流れて固定子７の第１の空間１０１側の第１コイルエンドにぶつかり冷凍機油が冷媒ガスから分離され、冷凍機油はエアギャップなどを通って油だめ１０ｇにもどる。

このように構成された本発明の圧縮機では、冷媒ガスと冷凍機油の分離効率が向上するため、ユニットにおける圧力損失、伝熱性能の悪化が減少してユニットの効率が向上するとともに、油枯渇による圧縮機の軸受焼き付きが起こりにくくなり圧縮機の信頼性も向上する。

また、羽根２０ｂを、第１バランサ８ａと対向する半周側に第１バランサ８ａと同じ高さ以下になるように設けているため、羽根２０ｂが第１バランサ８ａよりも高く（大きく）なることがなく、ファン２０を設置するスペースを小さくすることが可能になり、圧縮機の小型化が可能になる。

ただし、羽根２０ｂを第１バランサ８ａと対向する半周側のみに配置した場合に、風量が足りず油分離効果が不十分である場合には、ファン２０が第１バランサ８ａよりも高くなるが、羽根２０ｂを第１バランサ８ａの上部に全周に配置するようにしてもよい。

また、本実施の形態では羽根２０ｂは台板２０ａに対して下方に配置してあるが、羽根２０ｂは台板に対し上方、あるいは上下両側に配置してもよい。また、ファン２０の台板２０ａを図３のように回転子８に対し第１バランサ８ａとともにかしめにより固定すれば、ファン２０を回転子８に固定するための特別な構造を必要としないため、圧縮機製造コストを低減することが可能になるとともに、圧縮機をより小型化することが可能となる。

また、図４に示すようにファン２０の羽根２０ｂを板金加工などにより台板２０ａと一体に成形して切り起こす構造としてもよい。図４は本発明の実施の形態１を表すファンの構造を説明するための図である。図において、２０はファンであり、ファン２０の羽根２０ｂを板金加工などにより台板２０ａと一体に成形して切り起こす構造にしたものである。このように構成すると、ファン２０を低コストで製造することが可能になり、圧縮機製造コストを低減することができる。また、ファン２０の組立も容易になる。また、羽根２０ｂを回転子８のエンドリングと一体に鋳物などにより成形しても同様の効果を得ることができる。

以上のように、本実施の形態では、密閉容器１０内に収納され、密閉容器１０外より吸入した冷媒を圧縮して密閉容器１０内の吐出空間１００に吐出する圧縮機構部と、密閉容器１０内に収納され、圧縮機構部に対して吐出空間１００と軸方向反対側の密閉容器１０内の第１の空間１０１に配置され、固定子７と回転子８からなり主軸４を介して圧縮機構部を駆動する電動機部と、圧縮機構部の外周側に設けられ、吐出空間１００と第１の空間１０１とを連通して吐出空間１００に吐出された冷媒を吐出管１０ｂが開口する第１の空間１０１に導くための圧縮機構部外周側流路１５ａと、回転子８の第１の空間１０１側の端部に設けられた油分離用のファン２０と、を備え、密閉容器１０内に吐出された冷媒を第１の空間１０１に導いてファン２０により油分離させた後に吐出管１０ｂより密閉容器１０外へ排出させるようにしたので、冷媒ガスと冷凍機油の分離をファン２０にて行なうことができ、冷凍機油の分離効率が向上し、油枯渇による圧縮機の軸受焼き付きが起こりにくくなり圧縮機の信頼性が向上する。また、ユニットにおける圧力損失、伝熱性能の悪化が減少してユニットの効率も向上する。

また、ファン２０を、回転子８の第１の空間１０１側端部に設けられた第１バランサ８ａとともにかしめにより固定しているので、圧縮機製造コストを低減することが可能になるとともに、圧縮機をより小型化することが可能となる。また、ファン２０の羽根２０ｂを板金加工などにより台板２０ａと一体に成形して切り起こす構造にしているので、ファン２０を低コストで製造することが可能になり、圧縮機製造コストを低減することができる。また、ファン２０の組立も容易になる。

また、ファン２０を第１バランサと同一面内に設けるようにしているので、ファン２０が第１バランサよりも軸方向に突出することがなくなり、圧縮機を小型化できる。また、圧縮機構部外周側流路１５ｃを吐出管１０ｆに対して円周方向に回転角度で略９０度以上離した位置（略１８０度反対側の位置が良い）に設けるようにしているので、第１の空間１０１内で吐出管１０ｂまでの通過する距離が長くとれ、その間に冷媒ガスと冷凍機油が分離され、油上がりの小さい信頼性の高い圧縮機が得られる。

以上は、高圧シェルタイプのスクロール圧縮機について説明したが、別にスクロール圧縮機でなくてもよく、ロータリー圧縮機、レシプロ圧縮機、その他の圧縮機でも同様の効果が得られるのはいうまでもない。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態の圧縮機は実施の形態１に記載の圧縮機において、図５に示すとおり回転子８に軸方向に貫通する通路８ｃを設けたものである。図５は、本発明の実施の形態２を表す圧縮機の縦断面図である。

図において、図１乃至図４と同等部分は同一の符号を付して説明を省略する。図において、８ｃは回転子８にもうけられた軸方向に貫通する通路である。この通路８ｃあるいは固定子７と回転子８の間に設けられたエアギャップは電動機内周側流路を構成している。このように構成すると、ガイドフレーム１５と電動機要素（固定子７、回転子８）の間に導かれた冷凍機油を含んだ冷媒ガスは固定子７の外周側に切り欠きや凹部などにて設けられた電動機外周側流路７ａを下降し密閉容器内の第２の空間１０２（電動機部下方空間）に達した後、電動機内周側流路（回転子８の通路８ｃやエアギャップ）を上昇するような流れが発生するようになる。

すなわち、固定子７の外周側に設けられた電動機外周側流路７ａは冷媒の下降流路として利用され、電動機内周側流路（回転子８に設けられた貫通穴である通路８ｃやエアギャップ）は冷媒の上昇流路として利用される。したがって、固定子７の外周側に設けられた電動機外周側流路７ａ（切り欠きや凹部など）の間を下降する際、および電動機内周側流路（回転子８の通路８ｄやエアギャップ）を上昇する際に冷凍機油が分離される。

また、下降流から上昇流への流れ方向の変更が行なわれる際にも冷凍機油が分離される。さらに、通路８ｃを通って上昇した冷媒ガスは、ファン２０の内周側から吸い込まれ羽根２０ｂによって外周側に吹き飛ばされて固定子７の第１の空間１０１側の第１コイルエンドにぶつかって冷凍機油が分離されるようになる。その後、冷媒ガスから分離された冷凍機油は密閉容器１０の内壁や回転子８の通路８ｃや固定子７と回転子８との間のエアギャップをつたって油だめ１０ｇにもどる。

このように構成された圧縮機は、冷媒ガスと冷凍機油の分離効率が向上するため、ユニットにおける圧力損失、伝熱性能の悪化が減少しユニットの効率が向上するとともに、油枯渇による圧縮機の軸受焼き付きが起こりにくくなり圧縮機の信頼性が向上する。

また、冷凍機油を含んだ冷媒ガスは、固定子７に設けられた電動機外周側流路７ａの間を下降し第２の空間１０２に達した後、エアギャップや通路８ｃなどの電動機内周側流路を上昇するので、固定子７と回転子８の間の隙間（エアギャップ）のみでなく回転子８に設けられた通路８ｃを通過することになるため、冷凍機油を含んだ冷媒ガスの流路面積を増加させることができ、したがって電動機内周側流路を通過する冷媒の流速を減少させることができ、冷媒ガスと冷凍機油の分離効率を向上させることができる。

よって、本実施の形態の圧縮機は、冷媒ガスと冷凍機油の分離効率が向上するため、ユニットにおける圧力損失、伝熱性能の悪化が減少しユニットの効率が向上するとともに、油枯渇による圧縮機の軸受焼き付きが起こりにくくなり圧縮機の信頼性が向上する。

以上のように、本実施の形態では、固定子７の外周側に設けられ、第１の空間１０１と電動機部に対して第１の空間１０１と軸方向反対側に設けられた第２の空間１０２とを連通する電動機外周側流路７ａと、固定子７と回転子８との間に設けられ、あるいは回転子８に設けられて第２の空間１０２と第１の空間１０１とを連通する電動機内周側流路（回転子８に設けられた通路８ｃあるいはエアギャップ）と、回転子８の第１の空間１０１側の端部に設けられ、内周側から吸い込み外周側へ排出する油分離用のファン２０と、を備え、電動機外周側通路７ａ、電動機内周側流路（通路８ｃあるいはエアギャップ）、ファン２０の順に密閉容器１０内の冷媒を通過させて密閉容器１０外へ排出するようにしている。

したがって、冷凍機油を含んだ冷媒ガスの流路面積を増加させることができ、電動機内周側流路を通過する冷媒の流速が減少するので、冷媒ガスと冷凍機油の分離効率が向上し、油枯渇による圧縮機の軸受焼き付きが起こりにくくなり圧縮機の信頼性が向上する。また、電動機に電動機外周側通路７ａおよび電動機内周側通路を設けているので、電動機が効率良く冷却でき、性能向上が図れ、また、過熱による電動機の焼損や過電流を抑制でき、信頼性の高い圧縮機が得られる。

また、電動機内周側流路の通路８ｃを、回転子８に軸方向に貫通する少なくとも１つ以上の貫通穴としたので、鋼板を打抜くだけの簡単な構成で回転子に冷媒流路を設けることができる。さらに、電動機外周側通路７ａを、固定子外周側に設けたきり欠きや凹部や貫通穴としたので、鋼板を打抜くだけの簡単な構成で固定子に冷媒流路を設けることができる。

実施の形態３．
次にこの発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態の圧縮機は実施の形態１や実施の形態２に記載の圧縮機において、図６に示すとおり回転子８の下部に圧縮機構部を駆動する主軸と同期回転するプレート２１を取り付けるようにしたものである。図６は本発明の実施の形態３を表す圧縮機の縦断面図である。

図において、図１乃至図５と同等部分は同一の符号を付して説明を省略する。図において、２１は回転子８の下端（第２の空間１０２側）の第２バランサ８ｂの下部に取り付けられたプレートであり、固定子７の第２コイルエンド７ｂの内径よりも小さい外径を有しているので、プレート２１の外径と固定子７の第２コイルエンド７ｂの内径との間にはすきまが存在し、このすきまを冷媒ガスが通過できるようになっている。

したがって、以上のように構成された圧縮機が運転されると、吸入管１０ａより吸入された冷媒ガスは圧縮機構部にて圧縮されたのち吐出ポート１ｆより密閉容器１０内に吐出され、固定子７に設けられた電動機外周側流路７ａ（切り欠きや凹部など）を下降し密閉容器１０内の第２の空間１０２に達した後、電動機内周側流路（回転子８の通路８ｃやエアギャップ）を上昇する。このとき、冷凍機油を含んだ冷媒ガスは、回転子８の第２の空間１０２側に設けられたプレート２１にぶつかって遠心力が与えられるため、冷媒ガスに比べ比重の重い冷凍機油が固定子７の第２コイルエンド７ｂにぶつかって遠心分離される。分離された冷凍機油は第２コイルエンド７ｂの間からサブフレーム６の油戻し穴６ｂを伝わり油だめ１０ｇに向かって滴下する。

また、通路８ｃを通って上昇した冷媒ガスは、ファン２０の内周側から羽根２０ｂによって外周側に吹き飛ばされて電動機固定子７の第１の空間１０１側の第１コイルエンドにぶつかって冷凍機油が分離されるようになる。その後、冷媒ガスから分離された冷凍機油は密閉容器１０の内壁や回転子８の通路８ｃ内や固定子７と回転子８との間のエアギャップをつたって油だめ１０ｇにもどる。

このように構成された圧縮機は、冷媒ガスと冷凍機油の分離効率が向上するため、ユニットにおける圧力損失、伝熱性能の悪化が減少しユニットの効率が向上するとともに、油枯渇による圧縮機の軸受焼き付きが起こりにくくなり圧縮機の信頼性が向上する。

また、本実施の形態では、回転子８上部にファン２０を設けた場合について説明したが、回転子８上部にファン２０を設けない場合においても、プレート２１のみを取り付けることによっても油分離効果が得られ、また、ファン２０の分だけコスト低減が図れる。

また、図７に示すように回転子８の下部にとりつけたプレート２１に１つ以上の穴２１ａを形成してもよい。図７は本発明の実施の形態３を表す別の圧縮機の断面図である。図において、プレート２１には１つ以上の油戻し用の貫通穴２１ａが設けられている。

この様に構成すると、プレート２１より上方（通路８ｃやファン２０など）で冷媒ガスより分離され下降してきた冷凍機油はプレート２１に形成された穴２１ａをとおりプレート２１下面より油だめ１０ｇに排出されるようになり、油戻りが向上し、分離された冷凍機油が再び冷媒ガスに混合されるのを抑制できる。

したがって、本実施の形態の圧縮機では、冷媒ガスと冷凍機油の分離効率が向上するため、ユニットにおける圧力損失、伝熱性能の悪化が減少しユニットの効率が向上するとともに、油枯渇による圧縮機の軸受焼き付きが起こりにくくなり圧縮機の信頼性が向上する。

また、プレート２１を回転子８の第２バランサ８ｂとともにかしめにより固定してもよい。このように構成すると、プレート２１を回転子８に固定するための特別な構造を必要としないため、コストを低減することが可能になるとともに、圧縮機をより小型化することが可能になる。

以上のように構成されているので、本実施の形態では回転子８の第２の空間１０２側端部に油分利用のプレート２１を設けたので、冷凍機油を含んだ冷媒ガスがプレート２１にぶつかって遠心力が与えられ、冷媒ガスに比べ比重の重い冷凍機油が遠心分離されて固定子７の第２コイルエンド７ｂにぶつかる方向へ飛ばされ、冷凍機油が圧縮機外へ排出されなくなり、軸受焼き付きなどが起こりにくくなり圧縮機の信頼性が向上する。

また、プレート２１に1つ以上の貫通穴２１ａを形成したので、冷媒ガスより分離され下降してきた冷凍機油はプレート２１に形成された貫通穴２１ａをとおりプレート２１下面より油だめ１０ｇに排出されるようになり、油戻りが向上し、分離された冷凍機油が再び冷媒ガスに混合されるのを抑制できる。また、プレート２１を、回転子の第２の空間側に設けられた第２バランサとともにかしめにより固定したので、プレート２１を回転子８に固定するための特別な構造を必要としないため、コストを低減することが可能になるとともに、圧縮機をより小型化することが可能になる。

本発明の実施の形態１を表す圧縮機の縦断面図である。 本発明の回転子の要部を表す斜視図である。 本発明の実施の形態１を表す圧縮機の冷媒ガスと冷凍機油の流れを説明するための圧縮機の縦断面図である。 本発明の実施の形態１を表すファンの構造を説明するための図である。 本発明の実施の形態２を表す圧縮機の縦断面図である。 本発明の実施の形態２を表す圧縮機の縦断面図である。 本発明の実施の形態３を表す別の圧縮機の断面図である。 従来の圧縮機の縦断面図である。 従来の圧縮機の冷媒ガスと冷凍機油の流れを説明するための圧縮機の縦断面図である。

符号の説明

１ 固定スクロール、１ａ 台板部、１ｂ 板状渦巻歯、１ｃ オルダム案内溝、１ｄ 圧縮室、１ｆ 吐出ポート、１ｇ 吸入圧力雰囲気空間、２ 揺動スクロール、２ａ 台板部、２ｂ 板状渦巻歯、２ｃ 揺動軸受２ｄ スラスト面、２ｅ オルダム案内溝、２ｆ ボス部、２ｇ 揺動軸受け空間、２ｈ ボス部空間、２ｊ 抽出孔、２ｋ 連絡通路開口部、３ コンプライアントフレーム、３ａ スラスト軸受け、３ｃ 主軸受け、３ｄ 上側円筒面、３ｅ 下側円筒面、３ｈ 副主軸受け、３ｓ 連絡通路、４主軸、４ｂ 揺動軸部、４ｃ 主軸部、４ｄ 副軸受け部、４ｅ 主軸バランサ、４ｆ オイルパイプ、４ｇ 中空空間６ サブフレーム、６ａ 副軸受け、７ 固定子、７ａ 電動機外周側流路、７ｂ 第２コイルエンド、８ 回転子、８ａ 第１バランサ、８ｂ 第２バランサ、８ｃ 電動機内周側流路、９ オルダムリング、９ａ 揺動スクロール側爪、９ｃ 固定スクロール側爪、１０ 密閉容器、１０ａ 吸入管、１０ｂ 吐出管、１０ｅ 冷凍機油、１０ｆ ガラス端子、１０ｇ 油だめ、１５ ガイドフレーム、１５ａ 上側円筒面、１５ｂ 下側円筒面、１５ｃ 圧縮機構部外周側流路、１５ｆ フレーム空間、１５ｇ 外周面、１６ａ 上側シール材、１６ｂ 下側シール材、２０ ファン、２０ａ 台板、２０ｂ 羽根、２０ｃ 空間、２１ プレート、２１ａ 貫通穴、１００ 吐出空間、１０１ 第１の空間、１０２ 第２の空間。

Claims (10)

1. 密閉容器内に収納され、前記密閉容器外より吸入した冷媒を圧縮して前記密閉容器内の吐出空間に吐出する圧縮機構部と、前記圧縮機構部に対して前記吐出空間と軸方向反対側の前記密閉容器内の第１の空間に配置され、固定子と回転子からなり主軸を介して前記圧縮機構部を駆動する電動機部と、前記密閉容器に設けられ、前記第１の空間に開口する吐出管と、前記圧縮機構部の外周側に設けられ、前記吐出空間と前記第１の空間とを連通する圧縮機構部外周側流路と、前記回転子の前記第１の空間側の端部に設けられたファンと、を備え、前記吐出空間に吐出された冷媒を、前記圧縮機構部外周側流路を介して前記第１の空間に導いて前記ファンを通過させた後に前記密閉容器外へ排出させるようにしたことを特徴とする圧縮機。
2. 前記固定子の外周側に設けられ、前記電動機部に対して前記第１の空間と軸方向反対側に設けられた第２の空間とを連通する電動機外周側流路と、前記固定子と前記回転子との間に設けられ、あるいは前記回転子に設けられて前記第２の空間と前記第１の空間とを連通する電動機内周側流路と、前記回転子の前記第１の空間側の端部に設けられ、内周側から吸い込み外周側へ排出するファンと、を備え、前記電動機外周側流路、前記電動機内周側流路、前記ファンの順に前記密閉容器内の冷媒を通過させて前記密閉容器外へ排出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記電動機内周側流路を、前記回転子に設けられ、軸方向に貫通する少なくとも１つの貫通穴としたことを特徴とする請求項２に記載の圧縮機。
4. 前記電動機外周側通路を、前記固定子外周側に設けた切り欠きとしたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の圧縮機。
5. 前記回転子の前記第２の空間側端部に油分離用のプレートを設けたことを特徴とする請求項２乃至請求項４のうちのいずれかに記載の圧縮機。
6. 前記プレートに１つ以上の貫通穴を形成したことを特徴とする請求項５に記載の圧縮機。
7. 前記プレートを、前記回転子の前記第２の空間側端部に設けられた第２バランサとともにかしめにより固定したことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の圧縮機。
8. 前記ファンを前記第１の空間側端部に設けられた第１バランサと同一面内に設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の圧縮機。
9. 前記ファンを、前記回転子の前記第１の空間側端部に設けられた第１バランサとともにかしめにより固定したことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の圧縮機。
10. 前記圧縮機外周側流路を、前記吐出管と円周方向に９０度以上離したことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の圧縮機。

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