JP4872798B2 - 圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、冷媒等の作動流体中の潤滑油を用いて潤滑を行う圧縮機に関する。

従来、圧縮工程における冷媒の一部を低圧側に圧力差によって供給することで、該冷媒中に含まれる潤滑油で低圧側の摺動部位を潤滑する圧縮機が知られている（例えば特許文献１）。 上記特許文献１に記載の圧縮機のモータ室４８は、連絡路４９によって吸入室４２と連通しているものの、圧力差によって高圧側から供給された潤滑油が溜まるため、吸入室４２よりも圧力が高くなっている。

そして、モータ室３８の底部に溜まった潤滑油は、吸入室４２とモータ室４８の圧力差によって、オイル回収用の通し孔８３を介して吸入室４２に回収される。
特開２００２−２８５９８０号公報

上記特許文献１に記載の圧縮機は、吸入室とモータ室との間の差圧を、高圧側から供給された潤滑油の圧力によって形成するため、圧縮機起動時等、高圧側の圧力が充分に高くない場合には、吸入室とモータ室との間の差圧を形成することができない場合がある。

このような場合、モータ室の下部に溜まっている潤滑油を速やかに吸入室に回収することができなくなり、モータ室内に多量の潤滑油が溜まった状態が長く続くと、ベアリングなどの潤滑不足やモータロータの攪拌抵抗増加による電力増加が発生するという問題がある。

そこで、本発明の目的は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、高圧側の圧力が充分に高くない場合であっても、吸入室とモータ室との間の差圧を形成することができる圧縮機を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。請求項１に記載の発明は、外部回路からの冷媒が流入する吸入口（１３）と、前記吸入口（１３）よりも下流に形成され、前記吸入口（１３）から流入した冷媒が流れる冷媒流路（１００）と、冷媒が冷媒流路（１００）を介して流入する吸入室（１５）と、吸入室（１５）から冷媒を取り込んで圧縮する圧縮機構部（４）と、圧縮機構部（４）を駆動するモータ部（３）と、モータ部（３）を収容するとともに、潤滑油が流入するモータハウジング（１ｂ）と、を有する圧縮機であって、冷媒流路（１００）の途中の部位（１０１）からモータハウジング（１ｂ）の内部に通じる連絡通路（１２）と、冷媒流路（１００）のうち、途中の部位（１０１）から吸入室（１５）に至るまでの流路中に配置され、途中の部位（１０１）から吸入室（１５）に至るまでの流路を通過する冷媒の圧力を減少させる差圧形成手段（１４）と、を備えることを特徴としている。

この発明によれば、冷媒流路の途中の部位（１０１）から吸入室（１５）に至るまでの冷媒流路（１００）中に配置された差圧形成手段（１４）によって、高圧側の圧力が充分に高くない場合であっても、吸入室とモータ室との間の差圧を形成することができる。

より具体的には、請求項２に記載の発明のように、差圧形成手段（１４）を、上記途中の部位（１０１）の上流側に位置する通路の断面積よりも、上記途中の部位（１０１）よりも下流に位置する通路の断面積を小さくすることによって形成することができる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、上記モータハウジング（１ｂ）内部に通じる連絡通路（１２）の断面積が上記途中の部位（１０１）よりも下流に位置する通路の断面積よりも小さいことを特徴としている。 この発明によれば、吸入冷媒をモータ室へ必要以上には分流しないので、吸入加熱による性能低下を抑制できる。また、主流である冷媒流路が必要以上、絞られていないため、吸入圧損による性能低下を抑制できる。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、モータハウジング（１ｂ）内の下部と吸入室（１５）とを連絡する還流路（１６）を設けることを特徴としている。この発明によれば、モータハウジング（１ｂ）内に流入した潤滑油を確実に吸入室（１５）に導くことができる。

また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、冷媒流路（１００）の途中の部位（１０１）からモータハウジング（１ｂ）の内部に通じる連絡通路（１２）は、モータハウジング（１ｂ）内部において、還流路（１６）よりも上方に開口していることを特徴としている。

この発明によれば、モータハウジング（１ｂ）内に潤滑油が貯留されて油面が上昇しても、連絡通路（１２）の開口が潤滑油の油面に浸かりにくくすることができる。これにより、モータ室に分流した冷媒により潤滑油が泡立ったり、攪拌したりすることを防止できる。

また、請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の発明において、モータ部（３）は回転軸（１０）と共に回転する回転子（９）を備え、回転軸（１０）および還流路（１６）は略水平方向に配置され、モータハウジング（１ｂ）内に開口する還流路（１６）の入口の下端は回転子（９）よりも下方にあることを特徴としている。

この発明によれば、モータハウジング（１ｂ）内に潤滑油が貯留されて油面が上昇しても、回転子（９）が潤滑油の油面に浸かりにくくすることができる。これにより、攪拌による動力ロスを抑えることができる。

請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の発明は、請求項７に記載の発明のように、モータ部（３）の回転軸（１０）が略水平方向に配置されている圧縮機に用いた場合、モータハウジング（１ｂ）内部の下方に潤滑油を多く溜めることができ、特に有効である。

また、請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の発明において、圧縮機構部（４）によって圧縮された冷媒から潤滑油を分離する油分離手段（２１）と、油分離手段（２１）によって分離された潤滑油をモータ部（３）の軸受に導く潤滑油供給経路とを備えることを特徴としている。

この発明によれば、油分離手段（２１）によって分離され、モータ部（３）の軸受に導かれた潤滑油がモータハウジング（１ｂ）内部に貯留されたとしても、吸入室（１５）とモータハウジング（１ｂ）内部との間の差圧によって、潤滑油を吸入室（１５）に導くことができる。

また、請求項９に記載の発明は、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の発明において、圧縮機構（４）を収容するポンプハウジング（１ｃ）と、ポンプハウジング（１ｃ）の内部であって、圧縮機構（４）の外周に形成された空間（５ａ）を備え、連絡通路（１２）は空間（５ａ）を経由してモータハウジング（１ｂ）の内部に通じることを特徴としている。

この発明によれば、連絡通路（１２）を形成する場所やそのルートの採用の範囲が広がり、設計自由度の高い圧縮機を提供できる。

また、請求項１０に記載の発明の圧縮機は、冷媒を取り込み圧縮室（１８）に吸入して圧縮する圧縮機構部（４）と、圧縮室（１８）へ冷媒を取り入れるための外部回路からの入口となる吸入口（１３）と、圧縮室（１８）と連通するように吸入口（１３）よりも下流に設けられ、吸入口（１３）領域と比べて低圧領域にした吸入室（１５）と、圧縮機構部（４）を動作させるモータ部（３）と、略水平方向に配置されたモータ部（３）の回転軸（１０）が設けられ、下部に冷媒から分離した潤滑油が溜まるモータ室（３ａ）と、モータ室（３ａ）の圧力を前記吸入室（１５）の圧力よりも高くする差圧形成手段（１２、１４、２５、２６、２７）と、を備える。差圧形成手段（１２、１４、２５、２６、２７）は、吸入口（１３）と吸入室（１５）とを連絡する狭小に形成された通路（１４、２５）と、吸入室（１５）の冷媒よりも圧力の高い冷媒をモータ室（３ａ）に導く連絡通路（１２、２６、２７）と、を有する。

この発明によれば、モータ室の圧力を、吸入口領域と比べて低圧領域にした吸入室の圧力よりも高くする差圧形成手段を備えることにより、モータ室に溜まる潤滑油面の挙動をおさえて油面の状態を安定させることができる。さらに、吸入室よりも上流に設けられた狭小な通路によって吸入室の冷媒よりも圧力が高められた冷媒を連絡通路を介してモータ室に導くので、冷媒を流す経路を用いた比較的簡単な構成によってモータ室に溜まる潤滑油面の挙動をおさえて油面の状態を安定させ、製品性能を高めることができる。

また、請求項１１に記載の発明の圧縮機は、冷媒を取り込み圧縮室（１８）に吸入して圧縮する圧縮機構部（４）と、圧縮室（１８）へ冷媒を取り入れるための外部回路からの入口となる吸入口（１３）と、圧縮室（１８）と連通するように吸入口（１３）よりも下流に設けられ、吸入口（１３）領域と比べて低圧領域にした吸入室（１５）と、圧縮機構部（４）を動作させるモータ部（３）と、略水平方向に配置されたモータ部（３）の回転軸（１０）が設けられ、下部に冷媒から分離した潤滑油が溜まるモータ室（３ａ）と、吸入室（１５）よりも上流側において吸入口（１３）とモータ室（３ａ）とを連絡する連絡通路（１２、２７）と、を備えたものである。

この発明によれば、吸入室よりも上流側の高い圧力の冷媒をモータ室に導入することにより、モータ室に溜まる潤滑油面の挙動をおさえて油面の状態を安定させることができる。

また、請求項１２に記載の発明は、請求項１０または請求項１１に記載の発明において、連絡通路（１２、２７）の冷媒流れ方向に直角な断面積は、吸入口（１３）と吸入室（１５）とを連絡する通路（１４、２５）の冷媒流れ方向に直角な断面積よりも小さいことが好ましい。

この発明によれば、吸入室の冷媒よりも高い圧力の冷媒をモータ室に少量導入して、モータ室の圧力を微小圧力だけ高くすることができるので、モータ室に溜まる潤滑油面を過剰に押さえつけることなく、より安定化することができる。

また、請求項１３に記載の発明は、請求項１０から請求項１２に記載のいずれか一項の発明において、モータ室（３ａ）の下部と吸入室（１５）とを連絡する還流路（１６）を設けていることが好ましい。

この発明によれば、モータ室に潤滑油が溜まって、潤滑油面の位置が還流路の内底面よりも上方になると、モータ室のガスの微小流れが還流路を通って吸入室側に流れ、これとともに潤滑油が吸入室側に流れるので、潤滑油面の挙動をより安定したものにすることができる。

さらに請求項１４に記載の発明のように、請求項１３に記載の発明において、還流路（１６）の内底面は、モータ部（３）のロータ（９）の外周面よりも下方に位置することが好ましい。この発明によれば、ロータの回転によって潤滑油面が乱れることを防止できる。なお、還流路の内底面とは、還流路の内周面における底部のことである。

さらに請求項１５に記載の発明のように、請求項１３に記載の発明において、還流路（１６）の内周面の頂部は、モータ部（３）のロータ（９）の外周面よりも下方に位置することが好ましい。この発明によれば、モータ室に溜まる潤滑油面の位置が還流路の内周面の頂部よりも上方に位置して、潤滑油が還流路のモータ室側開口を塞いでいる場合において、モータ室と吸入室との間に生じる差圧によって、潤滑油をモータ室から吸入室へ押し込むようにして流すことができる。

さらに請求項１６に記載の発明のように、請求項１０から請求項１５のいずれか一項に記載の発明において、連絡通路（２６、２７）は、吸入室（１５）よりも上流側において、モータ室（３ａ）と同程度の圧力である室（５ａ）と吸入口（１３）とを連絡する第１連絡流路（２７）と、当該室（５ａ）とモータ室（３ａ）とを連絡する第２連絡流路（２６）とで構成されることが好ましい。この発明によれば、連絡通路を形成する場所やそのルートの採用の範囲が広がり、設計自由度の高い圧縮機を提供できる。

さらに請求項１７に記載の発明のように、請求項１０から請求項１６のいずれか一項に記載の発明において、吸入口（１３）と吸入室（１５）とを連絡する通路（１４、２５）は、絞り部（１４、２５）を有することが好ましい。この発明によれば、吸入口と、吸入室への通路とを構成する筒体を加工することにより、吸入口と吸入室との間に冷媒の圧力差を設定することができるので、当該圧力差の調整を容易に実施可能な圧縮機を提供できる。

さらに請求項１８に記載の発明のように、請求項１０から請求項１７のいずれか一項に記載の発明において、モータ室（３ａ）の反対側に、圧縮機構部（４）を介在させるように室（５ａ）を設け、モータ室（３ａ）と室（５ａ）とを連絡する潤滑油通路（２８）を設けることが好ましい。この発明によれば、モータ室に溜まる潤滑油を他の室にも送ることができるので、圧縮機内の貯油容量の増加が図れる。

さらに請求項１９に記載の発明のように、上記すべての発明のいずれかにおいて、圧縮機構部（４）は、スクロール式圧縮機構（１７、２４）で構成することが好ましい。この発明によれば、ハウジング内部が低圧雰囲気でのスクロール圧縮機においては、可動スクロール背面のスラスト荷重が高く、モータ室にオイルが停滞すると潤滑状態が厳しくなるため、より大きな効果が期待できる。

さらに請求項２０に記載の発明のように、上記すべての発明のいずれかにおいて、圧縮機構部（４）に取り込む冷媒は、ＣＯ_２を主成分とする冷媒であることが好ましい。この発明によれば、ＣＯ_２を主成分とする冷媒を使用するシステムは作動圧力が高く、モータ室にオイルが停滞すると潤滑状態が厳しくなるため、より大きな効果が期待できる。

また、請求項２１に記載の発明の圧縮機は、外部回路から冷媒を取り入れるための入口となる吸入口（１３）と、ハウジング（１ｂ）に収納され、吸入口（１３）から流入して吸入室（１５）に導かれた冷媒を圧縮室（１８）に吸入して圧縮する圧縮機構部（４）と、ハウジング（１ｂ）に収納され、前記圧縮機構部（４）を動作させるモータ部（３）と、圧縮機構部（４）によって圧縮された冷媒から潤滑油を分離する油分離手段（２１）と、油分離手段（２１）によって分離された潤滑油をモータ部（３）の軸受に導く潤滑油供給経路と、ハウジング（１ｂ）内に区画されて形成され、軸受に導かれた潤滑油を貯留するモータ室（３ａ）と、モータ室（３ａ）に貯留された潤滑油を吸入室（１５）に導く潤滑油還流経路（１６）と、吸入口（１３）と吸入室（１５）との間に設けられた絞り部（１４、２５）と、吸入口（１３）領域の圧力をモータ室（３ａ）に導く圧力導入経路（１２、２６、２７）と、を備えるものである。

この発明によれば、吸入室よりも高圧である吸入口領域の圧力をモータ室に導くことにより、モータ室に溜まる潤滑油面の挙動をおさえて油面の状態を安定させ、製品性能の高い圧縮機を提供できる。

さらに請求項２２に記載の発明のように、請求項２１に記載の発明において、圧縮機構部（４）は、ハウジング（１ｂ）に固定されて固定渦巻き部を備える固定スクロール（２４）と、固定渦巻き部と噛み合って圧縮室（１８）を形成する可動渦巻き部を備える可動スクロール（１７）と、を有し、吸入口（１３）は圧縮室（１８）の側方に設けられていることが好ましい。

この発明によれば、ダイレクト吸入方式であるスクロール式圧縮機を小型に形成することができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示す一例である。

（第１実施形態）
本発明における第１実施形態は、給湯水を加熱する給湯機に圧縮機１を適用したものである。本実施形態について図１、図２、および図４を用いて説明する。図１は、圧縮機１を含むヒートポンプ式給湯機を示す模式図である。図２は、圧縮機１の内部構成を示す断面図である。図４は、圧縮機内部における冷媒中の潤滑油の流れる経路を示した図である。

図１に示すように、ヒートポンプ式給湯機は、冷媒を吸入して圧縮する圧縮機１と、貯湯タンク内の給湯水と圧縮機１により吐出された冷媒とで熱交換を行う水冷媒熱交換器４０と、水冷媒熱交換器４０から流出した冷媒を減圧する減圧器５０と、外気から吸熱して冷媒を蒸発させる蒸発器６０と、蒸発器６０から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離して余剰冷媒を蓄え、気相冷媒を圧縮機１に供給する気液分離器７０と、を備えている。ヒートポンプ式給湯機は、外気からの吸熱量および圧縮機１の圧縮仕事量に相当する熱量を給湯水に与えることで給湯水を加熱するものである。

本実施形態では、ＣＯ_２を冷媒として使用し、圧縮機１は、内部に組み込まれた横置きのモータ部３によって圧縮機構部４が作動される横型の圧縮機である。モータ部３および圧縮機構部４は圧縮機本体の第１ハウジング１ｂ内に配置されている。また、本実施形態における第１ハウジング１ｂは、モータ部３を収容するモータハウジングを兼ねている。圧縮機本体は、第１ハウジング１ｂと、モータ部３側に位置する第２ハウジング１ａと、圧縮機構部４側に位置する第３ハウジング１ｃと、からなり、第２ハウジング１ａおよび第３ハウジング１ｃを第１ハウジング１ｂと互いに溶接することで形成された密閉容器である。

モータ部３は、第１ハウジング１ｂの内部に区画されて形成されるモータ室３ａに収容されているロータ９と、ロータ９の周囲を囲むステータ１１と、ロータ９と一体化して回転するシャフト１０とを備えている。さらに、ステータ１１はロータ９の外周側で第１ハウジング１ｂの内周面に圧入されることによって固定されている。

第１ハウジング１ｂ内の第２ハウジング１ａ側には、シャフト１０を回転可能に支持する軸受（図示しない）が固定されている支持板６が設けられており、この支持板６から第２ハウジング１ａに至る部位には、シャフト支持部２が構成されている。このシャフト支持部２は、第２ハウジング１ａ、支持板６などで囲まれた空間を有している。この空間には、支持板６に設けられた上部通路７、下部通路８、および中央通路２ｂを通って、冷媒に含まれる潤滑油が流れ込み溜まることになる。また、中央通路２ｂは、シャフト１０の軸方向全体に伸長する貫通路１０ａと連通している。

また、第１ハウジング１ｂ内の第３ハウジング１ｃ側には、シャフト１０を回転可能に支持する軸受（図示しない）が固定されているフレーム２９が設けられている。そして、外部電源（図示しない）からの電力がステータ１１に供給されると、ロータ９の回転に伴ってシャフト１０が回転駆動される。

圧縮機構部４は吸入室１５から冷媒を取り込んで圧縮する機構である。圧縮機構部４は、第１ハウジング１ｂに固定され、固定渦巻き部を備える固定スクロール２４と、この固定渦巻き部と噛み合って圧縮室１８を形成する可動渦巻き部を備える可動スクロールとしての旋回スクロール１７とを有するスクロール式圧縮機構である。固定スクロール２４は、第１ハウジング１ｂ内の反モータ部３側に固定されて配置されており、この固定スクロール２４に噛み合うように可動部材としての旋回スクロール１７が配設されている。

旋回スクロール１７の反固定スクロール２４側には、シャフト１０の旋回スクロール１７側の先端部に設けられた偏心部が軸受（図示しない）を介して挿入されている。そして、旋回スクロール１７は、自転防止機構（図示しない）によりシャフト１０の回転駆動にともなって固定スクロール２４に対して公転する。

両スクロール１７、２４間の外周側には吸入室１５が形成され、中心側に向けて吸入室１５と連通する圧縮室１８が形成されている。この吸入室１５は、両スクロール１７、２４とフレーム２９とで囲まれた空間である。さらに、吸入口１３は、圧縮室１８や吸入室１５の側方に設けられている。

この吸入室１５よりも上流の部位には、外部回路部品である気液分離器７０から冷媒を取り入れる入口となり、外部回路から冷媒が流入する吸入口１３が設けられている。吸入口１３は、吸入室１５に連通する筒体状の通路の最上流側端部に位置し、最下流側端部は吸入室１５に臨んでいる。該筒体状の通路は、吸入口１３から下流側に位置する吸入室１５に向かって伸長する冷媒流路１００である。吸入口１３から流入した冷媒は、冷媒流路１００を流れ、冷媒流路１００を介して吸入室１５に流入する。

冷媒流路１００は第１ハウジング１ｂに固定された配管の内部に形成されている。この配管の内壁面において吸入口１３よりも下流でかつ吸入室１５よりも上流である位置には配管の側壁を貫通する開口が設けられている。この開口はフレーム２９を貫通してモータ室３ａと連通するように設けられた連絡通路１２とつながっている。この連絡通路１２は、吸入口１３領域の圧力をモータ室３ａに導く圧力導入経路である。連絡通路１２は、冷媒通路１００の途中の部位１０１とモータ部３が収容されるモータハウジングの内部とを連絡している。

この開口がある位置よりも下流で、吸入室１５よりも上流に相当する筒体状の通路には、狭小の通路が形成されている。この狭小の通路の流れ方向に直角な断面積は、この通路よりも上流側に位置する通路の流れ方向に直角な断面積よりも小さく、狭小の通路はその縦断面形状が絞り形状である絞り部１４を構成する。この絞り部１４は、吸入室１５を吸入口１３領域よりも低圧領域にすることに寄与する。また、絞り部１４とすることにより、筒体状の通路を形成するパイプを加工して、吸入口１３と吸入室１５との間に冷媒の圧力差を容易に設定することができる。

絞り部１４は、差圧形成手段であり、上記冷媒流路１００の途中の部位１０１から吸入室１５に至るまでの冷媒流路１００中に配置され、該途中の部位１０１から吸入室１５に至るまでの冷媒流路１００を通過する冷媒の圧力を減少させるものである。この絞り部１４により、高圧側の圧力が充分に高くない場合であっても、吸入室１５とモータ部３が配置されたモータハウジング内との間の差圧を形成することができる。

また、連絡通路１２の流れ方向に直角な断面積は、筒体状の通路の流れ方向に直角な断面積よりも小さく、さらに狭小の通路の流れ方向に直角な断面積よりも小さいことがより好ましい。このような連絡通路１２および絞り部１４は、冷媒が圧縮機１内を流れるときに、吸入室１５を吸入口１３領域よりも低圧領域にするとともに、吸入室１３の圧力よりも高い圧力の冷媒をモータ室３ａに微小量流入させるので、モータ室３ａの圧力を吸入室１５の圧力よりも高くする差圧形成手段として働くことになる。

また、フレーム２９の下部には、モータ室３ａの下部２３に溜まった冷媒中の潤滑油を吸入室１５に送ることができる還流路１６が貫通されて設けられている。そして、この還流路１６の内底面、つまり、還流路１６の内周面の底部は、ロータ９の外周面よりも下方に位置している。換言すれば、還流路１６を形成する管内側面の最も低い部位は、ロータ９の外周面よりも低い位置にある。この構成によれば、潤滑油面がロータ９の回転によって乱れることを防止できる。

さらに、還流路１６の内周面の頂部は、ロータ９の外周面よりも下方に位置していることが好ましい。換言すれば、還流路１６を形成する管内側面の最も高い部位が、ロータ９の外周面よりも低い位置にあることが好ましい。この構成によれば、モータ室３ａに溜まる潤滑油面の位置が還流路１６の内周面の頂部よりも上方に位置して潤滑油が還流路１６のモータ室３ａ側開口を塞ぐような状況において、潤滑油は、モータ室３ａと吸入室１５との間に生じる差圧によって、モータ室３ａ側開口を吸入室１５側に押すように働き、潤滑油は、モータ室３ａから還流路１６を介して吸入室１５へ押しこまれるようにして流れることになる。

固定スクロール２４には、吸入室１５から吸入されて圧縮室１８で圧縮された冷媒が吐出される吐出ポート１９が設けられ、吐出ポート１９より下流には吐出室が形成されている。吐出ポート１９は固定スクロール２４の中心部に設けられた貫通孔であり、吐出室は、吐出ポート１９出口に設けられた空間であり、吐出弁２０を備えている。吐出弁２０は、吐出室へ吐出された高圧の冷媒が吐出ポート１９を通って逆流しないことに寄与している。

そして、圧縮機構部４により圧縮された冷媒が吐出室を経て、外部回路への出口となる吐出口２２に至るまでの間には、油分離手段としてのオイルセパレータ２１が設けられている。オイルセパレータ２１は、圧縮機構部４の吐出側で冷媒中に含まれる潤滑油を分離する遠心分離式の潤滑油分離器であり、導入路２１ａ、分離用パイプ２１ｂ、排出路２１ｃを備えている。

分離用パイプ２１ｂは、略円筒状の配管であり、その下流端部は吐出口２２と連通している。分離用パイプ２１ｂはこれと同軸上である円筒内空間を構成する分離室内に配置されている。分離用パイプ２１ｂが配置される分離室の円周内壁面には、吐出室と連通する導入路２１ａが開口している。さらに、導入路２１ａを通ってくる冷媒の流入方向は、分離室を構成する円周面の接線方向に対して略平行であることが好ましい。

圧縮機構部４により圧縮されて吐出されてきた冷媒は、吐出室から導入路２１ａを通り、分離室内の円筒壁面と分離用パイプ２１ｂの外周面との間を旋回しながら下降する。このとき冷媒中の潤滑油は、冷媒ガスから分離して分離用パイプ２１ｂの下端開口よりもさらに下方に落下し、分離室の底面部に設けられた開口から排出路２１ｃへ流れる。オイルセパレータ２１によって潤滑油が分離された後の冷媒ガスは、吐出室２２から外部回路へ向けて高圧冷媒として吐出される。

上記構成に基づく圧縮機１の作動および潤滑油の流れについて説明する。圧縮機１はモータ部３を駆動することによって旋回スクロール１７を公転作動し、吸入口１３から流入する冷媒の一部を連絡通路１２を介してモータ室３ａに流すとともに、吸入口１３から流入する冷媒の大半を絞り部１４を介して吸入室１５に流入させ、さらに圧縮室１８で圧縮する。このとき吸入室１５の冷媒圧力よりも高い圧力の冷媒がモータ部３ａに流れることにより、モータ部３ａの圧力が高くなり、モータ室３ａの冷媒から分離して下部２３に溜まった潤滑油の油面は、モータ部３ａの圧力が高められることにより安定した挙動を示すことになる。

そして、圧縮室１８で圧縮された冷媒が所定の吐出圧力に達すると、冷媒は吐出ポート１９から吐出室に吐出される。さらに、冷媒は吐出室からオイルセパレータ２１の導入路２１ａを通り、分離室内に流入する。このとき冷媒は、分離用パイプ２１ｂと分離室の内壁面との間で旋回しながら下方に流れ、比重の小さい冷媒ガスは分離用パイプ２１ｂの下端開口から上方に伸びるパイプ内通路に流入し、吐出口２２から外部回路に向けて流出する。

一方、冷媒に含まれる比重の大きい潤滑油は、遠心力によって分離室の内壁側に分離され重力によって下降する。そして、下降した潤滑油は、分離室とモータ室３ａとの圧力差によって、排出路２１ｃを通り、固定スクロール２４、フレーム２９を貫通する還流通路内を流れ、さらにフレーム２９、旋回スクロール１７、およびシャフト１０の互いの境界面上や、シャフト１０の軸方向に伸長する貫通路１０ａおよびシャフト１０の径方向に貫通する流路を流れて軸受を潤滑するとともに、モータ室３ａの下部２３に溜まることになる（以上、図４参照）。

潤滑油は、このような潤滑油供給経路を流れることにより、圧縮機構部４や各軸受の潤滑を行う。なお、シャフト１０の径方向に貫通する流路は、シャフト１０の軸方向の両端側における支持部にそれぞれ貫通路１０ａと連絡するように設けられ、この両支持部は軸方向断面において対角線上に配置されている。

このように本実施形態の圧縮機は、圧縮室１８へ冷媒を取り入れるための外部回路からの入口となる吸入口１３と、吸入口１３よりも下流に設けられて吸入口１３領域と比べて低圧領域にした吸入室１５と、略水平方向に配置されたロータ９のシャフト１０が設けられ、下部に冷媒から分離した潤滑油が溜まるモータ室３ａと、モータ室３ａの圧力を吸入室１５の圧力よりも高くする差圧形成手段とを備えている。そして、差圧形成手段は、吸入口１３と吸入室１５とを連絡する狭小に形成された通路１４と、吸入室１５の冷媒よりも圧力の高い冷媒をモータ室３ａに導く連絡通路１２と、を有している。

この構成によれば、吸入室１５の冷媒よりも圧力が高められた冷媒を連絡通路１２を介してモータ室３ａに導くので、比較的簡単な構成によってモータ室３ａに溜まる潤滑油面の挙動をおさえて油面の状態を安定させることができ、製品性能を高めることができる。また、差圧形成手段を形成することにより、吸入冷媒の一部をモータ室３ａへ分流させることができる。

また、本実施形態の圧縮機において、連絡通路１２の流れ方向に直角な断面積は、吸入口１３と吸入室１５とを連絡する通路の流れ方向に直角な断面積よりも小さいことが好ましい。この構成を採用した場合には、吸入室１５の冷媒よりも高圧の冷媒をモータ室３ａに少量導入して、モータ室３ａの圧力を微小圧力だけ高くすることができるので、モータ室３ａに溜まる潤滑油面を適度に押圧する力が作用して潤滑油面をより安定状態にすることができる。また、このような断面積を有する連絡通路１２により、吸入冷媒をモータ室３ａへ必要以上には分流しないので、吸入加熱による性能低下を抑制できる。また、主流である冷媒流路が必要以上、絞られていないため、吸入圧損による性能低下を抑制できる。

また、本実施形態の圧縮機には、モータ室３ａの下部２３と吸入室１５とを連絡する還流路１６を設けることが好ましい。この構成を採用した場合には、モータ室に溜まった潤滑油面の位置が還流路１６の内底面よりも上方になると、モータ室のガスの微小流れが還流路１６を通って吸入室１５側に流れ、これとともに潤滑油を吸入室１５側に流すことができる。

また、本実施形態の圧縮機における還流路１６の内底面は、モータ部３のロータ９の外周面よりも下方に位置することが好ましい。この構成を採用した場合には、ロータ９の回転によるロータ９と潤滑油の接触が回避できるので、潤滑油面が乱れることを防止できる。 また、本実施形態の圧縮機における還流路１６の内周面の頂部は、ロータ９の外周面よりも下方に位置することが好ましい。この構成を採用した場合には、モータ室３ａと吸入室１５との間に生じる差圧を利用して潤滑油をモータ室３ａから吸入室１５へ押し込むようにして流すことができる。

また、連絡通路１２は、第１ハウジング１ｂ（モータハウジング）内部において、還流路１６よりも上方で開口していることが好ましい。この構成を採用した場合には、第１ハウジング１ｂ（モータハウジング）内に潤滑油が貯留されて油面が上昇しても、連絡通路１２の開口が潤滑油の油面に浸かりにくくすることができる。これにより、連絡通路１２の開口がふさがることを防止でき、これにより、モータ室に分流した冷媒により潤滑油が泡立ったり、攪拌したりすることを防止できる。

（第２実施形態）
第２実施形態の圧縮機１Ａは、図３および図４に示すように、第１実施形態の圧縮機１の変形例である。図３は圧縮機１Ａの内部構成を示す断面図である。圧縮機１Ａは、第１実施形態における圧縮機１に対して絞り部１４を、固定スクロール２４を加工することにより形成された絞り部２５に変更した点のみが異なっている。圧縮機１Ａにおける圧縮機１と同符号の構成部品は、第１実施形態で説明した構成部品と同様であり、その作用効果並びに潤滑油の流れ経路についても同様である（図４参照）。

（第３実施形態）
第３実施形態の圧縮機１Ｂは、図５に示すように、第２実施形態の圧縮機１Ａの変形例である。図５は圧縮機１Ｂの内部構成を示す断面図である。圧縮機１Ｂは、第２実施形態における圧縮機１Ａに対して、差圧形成手段の構成のみが異なっている。圧縮機１Ｂの差圧形成手段は、吸入室１５よりも上流側（途中の部位１０１）において、モータ室３ａと同程度の圧力とした室５ａ（圧縮機構４の外周に形成された空間）と吸入口１３とを連絡する第１連絡流路２７と、室５ａとモータ室３ａとを連絡する第２連絡流路２６とで構成されている。圧縮機１Ｂにおける圧縮機１および圧縮機１Ａと同符号の構成部品は、第１および第２実施形態で説明した構成部品と同様であり、その作用効果並びに潤滑油の流れ経路についても同様である（図４参照）。

なお、第１連絡流路２７は、固定スクロール２４を貫通するように形成されており、第３ハウジング１ｃ、第１ハウジング１ｂ、および固定スクロール２４とで囲まれる室５ａと吸入口１３とを連絡する流通路である。

また、第２連絡流路２６は、第１連絡流路２７が開口する室５ａとモータ室３ａとを連絡する流通路であり、固定スクロール２４およびフレーム２９を貫通するように形成されている。この第１連絡流路２７と第２連絡流路２６は、吸入口１３領域の圧力をモータ室３ａに導く圧力導入経路である。また、第１連絡流路２７の流れ方向に直角な断面積は、吸入口１３と吸入室１５とを連絡する通路２５の流れ方向に直角な断面積よりも小さく形成されている。

本実施形態の圧縮機１Ｂは、吸入室１５よりも上流側において、モータ室３ａと同程度の圧力である室５ａと吸入口１３とを連絡する第１連絡流路２７と、室５ａとモータ室３ａとを連絡する第２連絡流路２６とを有し、吸入口１３側の冷媒が、第１連絡流路２７、室５ａ、第２連絡流路２６の順に流れてモータ室３ａに至るものである。

この構成によれば、吸入口１３とモータ室３ａと連絡する連絡通路を形成する場所やそのルートの採用の範囲が広がり、設計自由度の高い圧縮機を提供できる。

（第４実施形態）
第４実施形態の圧縮機１Ｃは、図６に示すように、第３実施形態の圧縮機１Ｂの変形例である。図６は圧縮機１Ｃの内部構成を示す断面図である。圧縮機１Ｃは、第３実施形態における圧縮機１Ｂに対して、潤滑油通路２８を備えた構成のみが異なっている。潤滑油通路２８は、モータ室３ａの反対側に圧縮機構部４を介在させるように設けられた室５ａと、モータ室３ａとを連絡する通路である。圧縮機１Ｃにおける圧縮機１、１Ａ、および１Ｂと同符号の構成部品は、第１、第２、および第３実施形態で説明した構成部品と同様であり、その作用効果並びに潤滑油の流れ経路についても同様である（図４参照）。

なお、第１連絡流路２７は、固定スクロール２４を貫通するように形成されており、第３ハウジング１ｃ、第１ハウジング１ｂ、および固定スクロール２４とで囲まれる室５ａと吸入口１３とを連絡する流通路である。また、第２連絡流路２６は、第１連絡流路２７が開口する室５ａとモータ室３ａとを連絡する流通路であり、固定スクロール２４およびフレーム２９を貫通するように形成されている。また、第１連絡流路２７の流れ方向に直角な断面積は、吸入口１３と吸入室１５とを連絡する通路２５の流れ方向に直角な断面積よりも小さく形成されている。

本実施形態の圧縮機１Ｃは、モータ室３ａの反対側に圧縮機構部４を介在させるように室５ａを設け、モータ室３ａと室５ａとを連絡する潤滑油通路２８を設けることが好ましい。この構成を採用した場合には、モータ室３ａに溜まる潤滑油を室５ａにも送ることができるので、圧縮機内の貯油容量の増加が図れる。

（第５実施形態）
上記の実施形態では、差圧形成手段を絞り部１４、２５によって形成するようにしたが、図７に示す第５実施形態の圧縮機１Ｄでは、吸入口１３よりも小径となる外形寸法を有するパイプ１０２によって差圧形成手段を形成している。パイプ１０２の内部は、吸入室１５に通じる通路が形成されている。図７は、本実施形態における差圧形成手段の構成を示しており、圧縮機１Ｄの内部の一部を拡大した断面図である。

本実施形態においても、冷媒流路１００には、モータ室３ａに通じる通路１０３とパイプ１０２内部の通路とに分岐する途中の部位１０１が存在している。通路１０３はパイプ１０２の外周面周辺に形成された空間であり、冷媒通路１００およびモータ室３ａに直面し、冷媒通路１００とモータ室３ａとを直接的につなぐように形成されている。冷媒流路１００の途中の部位１０１は、パイプ１０２の上流側端部の入口から上流寄りにさかのぼって形成されている冷媒流路１００中の領域である。

上記途中の部位１０１の上流側の通路の断面積は、パイプ１０２によって上記途中の部位１０１よりも下流の通路（パイプ１０２内部の通路）の断面積よりも大きくなるように形成されている。

これにより、吸入口１３から流入した冷媒は、冷媒流路１００を流れ、上記途中の部位１０１から吸入室１５に至るときに圧力が減少させられる。冷媒の一部は上記途中の部位１０１から圧力を減少されてパイプ１０２内部の通路を通って吸入室に至り、残余の冷媒は上記通路１０３を介してモータ室３ａに流入する。

本実施形態の上記構成により前述の実施形態と同様の効果が得られる。なお、その他の構成については、上記の実施形態と同様であるため、図示および説明を省略する。

さらに詳細には、途中の部位１０１の下流側には、冷媒流路１００の流路径よりも小さい外径寸法を有するパイプ１０２の上流側端部の入口が配置されている。冷媒流路１００とパイプ１０２内部の通路は両者の流路中心軸がほぼ一致するように同軸の状態に設けられている。さらに、パイプ１０２の上流側端部の入口は冷媒流路１００を形成する配管の内部に入り込んだ位置にある。当該配管の内径寸法はパイプ１０２の上流側端部の外形寸法よりも大きくなっている。

当該配管の下流側端部の内側に形成されている冷媒流路１００のうち、その内壁面近傍に位置する通路部分は、パイプ１０２の上流側端部の径方向外方周辺部に直面し、通路１０３を介してモータ室３ａにつながっている。また、冷媒流路１００のうち上記通路部分を除く流路中心軸寄りの通路部分は、パイプ１０２の内部と直接つながっている。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

例えば、上記実施形態では、圧縮機の一例としてスクロール型の圧縮機を説明してきたが、本発明における圧縮機は、モータ室と圧縮室とが一つの部屋で形成されていない構成を有するものであればよく、スクロール型の圧縮機に限定されるものではない。例えば、ローリングピストン型の圧縮機で構成することも可能である。

本発明の第１実施形態における圧縮機を含むヒートポンプ式給湯機を示す模式図である。 第１実施形態における圧縮機の内部構成を示す断面図である。 第２実施形態における圧縮機の内部構成を示す断面図である。 第１、第２、第３、および第４実施形態の圧縮機における冷媒中の潤滑油の流れる経路を示した断面図である。 第３実施形態における圧縮機の内部構成を示す断面図である。 第４実施形態における圧縮機の内部構成を示す断面図である。 第５実施形態における差圧形成手段の構成を示す拡大した断面図である。

符号の説明

１ｂ 第１ハウジング（ハウジング、モータハウジング）
３ モータ部
３ａ モータ室
４ 圧縮機構部
５ａ 室
９ ロータ
１０ シャフト（回転軸）
１３ 吸入口
１２ 連絡通路（差圧形成手段、圧力導入経路）
１４、２５ 絞り部（差圧形成手段、通路）
１５ 吸入室
１６ 還流路（潤滑油還流経路）
１７ 旋回スクロール（スクロール式圧縮機構）
１８ 圧縮室
２１ オイルセパレータ（油分離手段）
２４ 固定スクロール（スクロール式圧縮機構）
２６ 第２連絡流路（差圧形成手段）
２７ 第１連絡流路（差圧形成手段）
２８ 潤滑油通路
１００ 冷媒流路
１０１ 冷媒流路の途中の部位（途中の部位）

Claims (22)

1. 外部回路からの冷媒が流入する吸入口（１３）と、
   前記吸入口（１３）よりも下流に形成され、前記吸入口（１３）から流入した冷媒が流れる冷媒流路（１００）と、
   前記冷媒が前記冷媒流路（１００）を介して流入する吸入室（１５）と、
   前記吸入室（１５）から冷媒を取り込んで圧縮する圧縮機構部（４）と、
   前記圧縮機構部（４）を駆動するモータ部（３）と、
   前記モータ部（３）を収容するとともに、潤滑油が流入するモータハウジング（１ｂ）と、
   を有する圧縮機であって、
   前記冷媒流路（１００）の途中の部位（１０１）から前記モータハウジング（１ｂ）の内部に通じる連絡通路（１２）と、
   前記冷媒流路（１００）のうち、前記途中の部位（１０１）から前記吸入室（１５）に至るまでの流路中に配置され、前記途中の部位（１０１）から前記吸入室（１５）に至るまでの流路を通過する冷媒の圧力を減少させる差圧形成手段（１４）と、を備えることを特徴とする圧縮機。
2. 前記差圧形成手段（１４）は、前記途中の部位（１０１）の上流側に位置する通路の断面積よりも、前記途中の部位（１０１）よりも下流に位置する通路の断面積が小さくなることによって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記連絡通路（１２）の断面積は、前記途中の部位（１０１）よりも下流に位置する前記通路の断面積よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の圧縮機。
4. 前記モータハウジング（１ｂ）内の下部と、前記吸入室（１５）とを連絡する還流路（１６）を設けることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の圧縮機。
5. 前記連絡通路（１２）は、前記モータハウジング（１ｂ）内部において、前記還流路（１６）よりも上方に開口していることを特徴とする請求項４に記載の圧縮機。
6. 前記モータ部（３）は回転軸（１０）と共に回転する回転子（９）を備え、
   前記回転軸（１０）および前記還流路（１６）は略水平方向に配置され、
   前記モータハウジング（１ｂ）内に開口する前記還流路（１６）の入口の下端は、前記回転子（９）よりも下方にあることを特徴とする請求項４または５に記載の圧縮機。
7. 前記モータ部（３）の回転軸（１０）が略水平方向に配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の圧縮機。
8. 前記圧縮機構部（４）によって圧縮された冷媒から潤滑油を分離する油分離手段（２１）と、
   前記油分離手段（２１）によって分離された潤滑油を前記モータ部（３）の軸受に導く潤滑油供給経路とを備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の圧縮機。
9. 前記圧縮機構（４）を収容するポンプハウジング（１ｃ）と、
   前記ポンプハウジング（１ｃ）の内部であって、前記圧縮機構（４）の外周に形成された空間（５ａ）を備え、
   前記連絡通路（１２）は、前記空間（５ａ）を経由して前記モータハウジング（１ｂ）の内部に通じることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の圧縮機。
10. 冷媒を取り込み圧縮室（１８）に吸入して圧縮する圧縮機構部（４）と、
    前記圧縮室（１８）へ冷媒を取り入れるための外部回路からの入口となる吸入口（１３）と、
    前記圧縮室（１８）と連通するように前記吸入口（１３）よりも下流に設けられ、前記吸入口（１３）領域と比べて低圧領域にした吸入室（１５）と、
    前記圧縮機構部（４）を動作させるモータ部（３）と、
    略水平方向に配置された前記モータ部（３）の回転軸（１０）が設けられ、下部に冷媒から分離した潤滑油が溜まるモータ室（３ａ）と、
    前記モータ室（３ａ）の圧力を前記吸入室（１５）の圧力よりも高くする差圧形成手段（１２、１４、２５、２６、２７）と、を備え、
    前記差圧形成手段（１２、１４、２５、２６、２７）は、前記吸入口（１３）と前記吸入室（１５）とを連絡する狭小に形成された通路（１４、２５）と、前記吸入室（１５）の冷媒よりも圧力の高い冷媒を前記モータ室（３ａ）に導く連絡通路（１２、２６、２７）と、を有することを特徴とする圧縮機。
11. 冷媒を取り込み圧縮室（１８）に吸入して圧縮する圧縮機構部（４）と、
    前記圧縮室（１８）へ冷媒を取り入れるための外部回路からの入口となる吸入口（１３）と、
    前記圧縮室（１８）と連通するように前記吸入口（１３）よりも下流に設けられ、前記吸入口（１３）領域と比べて低圧領域にした吸入室（１５）と、
    前記圧縮機構部（４）を動作させるモータ部（３）と、
    略水平方向に配置された前記モータ部（３）の回転軸（１０）が設けられ、下部に冷媒から分離した潤滑油が溜まるモータ室（３ａ）と、
    前記吸入室（１５）よりも上流側において前記吸入口（１３）と前記モータ室（３ａ）とを連絡する連絡通路（１２、２７）と、を備えることを特徴とする圧縮機。
12. 前記連絡通路（１２、２７）の冷媒流れ方向に直角な断面積は、前記吸入口（１３）と前記吸入室（１５）とを連絡する通路（１４、２５）の冷媒流れ方向に直角な断面積よりも小さいことを特徴とする請求項１０または１１に記載の圧縮機。
13. 前記モータ室（３ａ）の下部と前記吸入室（１５）とを連絡する還流路（１６）を設けることを特徴とする請求項１０から１２のいずれか一項に記載の圧縮機。
14. 前記還流路（１６）の内底面は、モータ部（３）のロータ（９）の外周面よりも下方に位置することを特徴とする請求項１３に記載の圧縮機。
15. 前記還流路（１６）の内周面の頂部は、モータ部（３）のロータ（９）の外周面よりも下方に位置することを特徴とする請求項１３に記載の圧縮機。
16. 前記連絡通路（２６、２７）は、前記吸入室（１５）よりも上流側において、前記モータ室（３ａ）と同程度の圧力である室（５ａ）と前記吸入口（１３）とを連絡する第１連絡流路（２７）と、前記室（５ａ）と前記モータ室（３ａ）とを連絡する第２連絡流路（２６）とで構成されることを特徴とする請求項１０から１５のいずれか一項に記載の圧縮機。
17. 前記吸入口（１３）と前記吸入室（１５）とを連絡する通路（１４、２５）は、絞り部（１４、２５）を有することを特徴とする請求項１０から１６のいずれか一項に記載の圧縮機。
18. 前記モータ室（３ａ）の反対側に、前記圧縮機構部（４）を介在させるように室（５ａ）を設け、
    前記モータ室（３ａ）と前記室（５ａ）とを連絡する潤滑油通路（２８）を設けることを特徴とする請求項１０から１７のいずれか一項に記載の圧縮機。
19. 前記圧縮機構部（４）は、スクロール式圧縮機構（１７、２４）で構成することを特徴とする請求項１から１８のいずれか一項に記載の圧縮機。
20. 前記圧縮機構部（４）に取り込む冷媒は、ＣＯ_２を主成分とすることを特徴とする請求項１から１９のいずれか一項に記載の圧縮機。
21. 外部回路から冷媒を取り入れるための入口となる吸入口（１３）と、
    ハウジング（１ｂ）と、
    前記ハウジング（１ｂ）に収納され、前記吸入口（１３）から流入して吸入室（１５）に導かれた冷媒を圧縮室（１８）に吸入して圧縮する圧縮機構部（４）と、
    前記ハウジング（１ｂ）に収納され、前記圧縮機構部（４）を動作させるモータ部（３）と、
    前記圧縮機構部（４）によって圧縮された冷媒から潤滑油を分離する油分離手段（２１）と、
    前記油分離手段（２１）によって分離された潤滑油を前記モータ部（３）の軸受に導く潤滑油供給経路と、
    前記ハウジング（１ｂ）内に区画されて形成され、前記軸受に導かれた潤滑油を貯留するモータ室（３ａ）と、
    前記モータ室（３ａ）に貯留された潤滑油を前記吸入室（１５）に導く潤滑油還流経路（１６）と、
    前記吸入口（１３）と前記吸入室（１５）との間に設けられた絞り部（１４、２５）と、
    前記吸入口（１３）領域の圧力を前記モータ室（３ａ）に導く圧力導入経路（１２、２６、２７）と、
    を備えることを特徴とする圧縮機。
22. 前記圧縮機構部（４）は、前記ハウジング（１ｂ）に固定されて固定渦巻き部を備える固定スクロール（２４）と、前記固定渦巻き部と噛み合って圧縮室（１８）を形成する可動渦巻き部を備える可動スクロール（１７）と、を有し、
    前記吸入口（１３）は前記圧縮室（１８）の側方に設けられていることを特徴とする請求項２１に記載の圧縮機。

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