JP5272600B2 - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、空調機、冷凍機等に使用される密閉型圧縮機に関するものである。

以下に従来の密閉型圧縮機の冷媒ガスの流れとオイル分離の方式（例えば、特許文献１）について図面を参照にしながら説明する。

図６は特許文献１に記載された従来の密閉型圧縮機（ここでは空調用スクロール圧縮機）の縦断面図を示すものである。密閉容器１内に圧縮機構２、この圧縮機構２の下方に設けた圧縮機構２を駆動するための電動機３と、この電動機３の回転力を圧縮機構２に伝達するためのクランク軸４とを備え、密閉容器１内の下部に設けたオイル溜め２０のオイル６をクランク軸４を通じてクランク軸４の軸受部６６や圧縮機構２の摺動部に供給する給油機構７とを備えている。

これによって、オイル６は給油機構７によって重力に逆らって軸受部６６や圧縮機構２の摺動部に強制給油されて、円滑な動作を確保しながら、圧縮機構２で圧縮した冷媒ガスを密閉容器１内の電動機３の部分を通して電動機３を冷却した後、密閉容器１外に吐出するようにしており、軸受部６６や圧縮機構２の摺動部に供給した後のオイルが供給圧や重力によって下方に移動しオイル溜２０に自然回収されるようにすることができる。

しかし、冷媒ガスは常時オイルと接触してこれを随伴させ、密閉容器から冷凍サイクルに供給される際にオイルを持ち込んでしまい、冷凍サイクル中での配管圧力損失や凝縮器や蒸発器などの熱交換器での熱交換効率の低下をもたらす問題がある。

この問題を解消するのに従来、圧縮機構から密閉容器内に吐出した冷媒ガスが電動機を通ってこの電動機を冷却しながら密閉容器外に吐出されるまでの冷媒ガスの通路を、オイルの衝突分離や遠心分離が繰り返し生じるように設計して、密閉容器外に吐出される冷媒ガスにオイルが随伴しないように工夫したり、圧縮機構２から吐出される冷媒ガスが、圧縮機構上部の容器内吐出室３１、この容器内吐出室３１から圧縮機構２の下部に連通させる圧縮機構連通路３２、この圧縮機構連通路３２から回転子上部室３３まで続くように通路カバーで囲われた連通路３４、回転子上部室３３と回転子下部室３５を順次経て電動機の下に至り、さらに固定子３ａの下部と上部とを連通させるように固定子３ａまたは固定子３ａと密閉容器１との間に設けられた固定子通路３７を通って連通路３４外まわりの固定子上部室３８に抜けた後、密閉容器１の固定子上部室３８の位置以上の部分に設けられた外部吐出孔３９を通って密閉容器１外に吐出されるようにする容器内冷媒ガス通路経路を設けるなどしている（例えば、特許文献１参照）。

また、銅損の大幅低を実現することによって電動機の高効率化を図れる直巻線方式による集中巻き型のタイプでは、その独特なコイルエンドに対応するため、コイルエンド外周および上部を覆う隔離壁により通路を隔離するとともに気液分離作用を向上させる方法や、インシュレータ形状も開示されている（例えば、特許文献２および３参照）。
特開２００１−２８０２５２号公報 特開２００４−２７０６６８号公報 特開２００７−１５９１９２号公報

従来の技術においては圧縮機構部からの連絡路、電動機の回転子および固定子を用いてガスを効果的に拘束してガスとオイルの気液分離を行う設計思想であった。しかしながら、電動機周りの寸法によってはガスの拘束が必ずしも十分に行なえないことがあった。

例えば、固定子上部のコイルエンドと冷媒ガスを回転子上部へ誘導するための連通路カバーの隙間が組立てバラツキ等で大きくなったりすると、その隙間からの冷媒ガスの短絡によって、回転子上部の冷媒ガスの拘束および誘導能力が低下することによって、気液分離効果が低下してしまう問題があった。

また、固定子上部にインシュレータが装着される電動機においても、インシュレータと連通路カバーの隙間が組立てバラツキ等で大きくなったりすると、同様にその隙間からの冷媒ガスの短絡によって、回転子上部の冷媒ガスの拘束および誘導能力が低下することによって、気液分離効果が低下してしまう問題があった。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、インシュレータと連通路カバーの隙間をシールすることによりオイルミストを多く含んだ冷媒ガスの短絡を抑制して、圧縮機外へのオイルの持ち出し（オイル吐出量）を抑制できる密閉型圧縮機を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために本発明は、通路カバーおよび固定子の圧縮機構部側のインシュレータに相互に当接にする隔壁シール部材を設けたものである。

上記構成にすることによって、インシュレータと連通路カバーの隙間をシールすることによりオイルミストを多く含んだ冷媒ガスの短絡を抑制して、圧縮機外へのオイルの持ち出しを抑制できる。

本発明の密閉型圧縮機は、通路カバーおよび固定子の圧縮機構部側のインシュレータに相互に当接にする隔壁シール部材を設ける構成にすることによって、インシュレータと連通路カバーの隙間をシールすることによりオイルミストを多く含んだ冷媒ガスの短絡を抑制して、圧縮機外へのオイルの持ち出しを抑制できる密閉型圧縮機を実現することができる。

第１の発明は、密閉容器内に圧縮機構と、この圧縮機構の下方に設けた圧縮機構を駆動するためのインシュレータ付電動機と、この電動機の回転力を圧縮機構部に伝達するためのクランク軸と、密閉容器内の下部に設けたオイル溜めのオイルをクランク軸を通じてクランク軸の軸受部や圧縮機構部摺動部に供給する給油機構とを備え、圧縮機構から吐出される冷媒ガスが、圧縮機構上部の容器内吐出室、この容器内吐出室と圧縮機構下部を連通させる圧縮機構連通路、この圧縮機構連通路から回転子上部室まで続く通路カバーで囲われた連通路、電動機の上部と下部とを連通する通路、回転子下部室を順次経て電動機下に至り、さらに固定子の下部と上部とを連通させるように固定子または固定子と密閉容器との間に設けられた固定子通路を通って前記連通路外回りの固定子上部室、圧縮機構または圧縮機構と密閉容器との間に設けられた圧縮機構上昇通路を経て、密閉容器の固定子上部室の位置以上の部分に設けられた外部吐出孔を通って密閉容器外に吐出されるようにする容器内冷媒ガス通路を設けた密閉型圧縮機において、前記通路カバーおよび前記固定子の圧縮機構部側のインシュレータに相互に当接にする隔壁シール部材を設ける構成にするものである。

このような構成にすることによって、インシュレータと連通路カバーの隙間をシールすることによりオイルミストを多く含んだ冷媒ガスの短絡を抑制して、圧縮機外へのオイルの持ち出しを抑制できる。

第２の発明は、隔壁シール部材をゴム系材料等の弾性体にすることによって、インシュレータと連通路カバーの隙間が組立てバラツキ等で大きくなったりあるいは不均一になったりした場合でも、その隙間を適度に吸収することによって、電動機と圧縮機構部の間の振動の伝達による圧縮機の騒音振動を増大させることなく、その隙間からの冷媒ガスの短絡を抑制して、圧縮機外へのオイルの持ち出しを抑制できる。

第３の発明は、隔壁シール部材をＯリングにして通路カバーもしくはインシュレータに形成される溝に嵌合固定する構成にすることによって、インシュレータと連通路カバーの隙間が組立てバラツキ等で大きくなったりあるいは不均一になったりした場合でも、その隙間を確実に吸収することによって、電動機と圧縮機構部の間の振動の伝達による圧縮機の騒音振動を増大させることなく、その隙間からの冷媒ガスの短絡を防止して、気液分離効率を高めることにより圧縮機外へのオイルの持ち出しを抑制できる。

第４の発明は、隔壁シール部材を一端に折返しによる弾性カエリ部を形成したＰＥＴ等の樹脂系フィルムにすることによって、インシュレータと連通路カバーの隙間が組立てバラツキ等で大きくなったりあるいは不均一になったりした場合でも、その隙間を適度に吸収することによって、電動機と圧縮機構部の間の振動の伝達による圧縮機の騒音振動を増大させることなく、その隙間からの冷媒ガスの短絡を抑制して、圧縮機外へのオイルの持ち出しを抑制できるとともに、隔壁シール部材を安価に構成できる。

第５の発明は、第１〜４のいずれかの発明の密閉型圧縮機において、冷媒として二酸化炭素を用いることで、通路カバーおよび固定子の圧縮機構部側のインシュレータ近傍の圧力差が大きくなる場合においても、圧縮機外へのオイルの持ち出しを抑制できる。

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。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態における密閉型圧縮機（スクロール式密閉圧縮機）の縦断面図、図２（ａ）は図１のＸ主要部拡大図（Ｘ部拡大図）、図２（ｂ）は隔壁シール部材の斜視図である。図１、図２に示すように、密閉容器２０１内に溶接や焼き嵌めなどして固定したクランク軸２０４の主軸受部材２１１と、この主軸受部材２１１上にボルト止めした固定スクロール２１２との間に、固定スクロール２１２と噛み合う旋回スクロール２１３を挟み込んでスクロール式の圧縮機構２０２を構成し、旋回スクロール２１３と主軸受部材２１１との間に旋回スクロール２１３の自転を防止して円軌道運動するように案内するオルダムリングなどによる自転規制機構２１４を設けて、クランク軸２０４の上端にある主軸部２０４ａにて旋回スクロール２１３を偏心駆動することにより旋回スクロール２１３を円軌道運動させ、これにより固定スクロール２１２と旋回スクロール２１３との間に形成している圧縮室２１５が外周側から中央部に移動しながら小さくなるのを利用して、密閉容器２０１外に通じた吸入パイプ２１６および固定スクロール２１２の外周部の吸入口２１７から冷媒ガスを吸入して圧縮していき所定圧力以上になった冷媒ガスは固定スクロール２１２の中央部の吐出口２１８からリード弁２１９を押し開いて密閉容器２０１内に吐出させることを繰り返す。

クランク軸２０４の下端は密閉容器２０１の下端部のオイル溜め２２０に達して、密閉容器２０１内に溶接や焼き嵌めして固定された副軸受部材２２１により軸受され、安定に回転することができる。電動機２０３は主軸受部材２１１と副軸受部材２２１との間に位
置して、密閉容器２０１に溶接や焼き嵌めなどして固定された固定子２０３ａと、クランク軸２０４の途中の外まわりに一体に結合された回転子２０３ｂとで構成され、回転子２０３ｂの上下端面の外周部分にはピン２２２により止め付けられたバランスウエイト２２３、２２４が設けられ、これにより回転子２０３ｂおよびクランク軸２０４が安定して回転し、旋回スクロール２１３を安定して旋回軌道運動させることができる。

給油機構２０７はクランク軸２０４の下端で駆動されるポンプ２２５によってオイル溜め２２０内のオイル２０６をクランク軸２０４を通縦しているオイル供給穴２２６を通じて圧縮機構２０２の各部の軸受部２６６や圧縮機構２０２の各摺動部に供給する。供給後のオイル２０６は供給圧や重力によって逃げ場を求めるようにして軸受部２６６を通じ主軸受部材２１１の下に流出して滴下し、最終的にオイル溜め２２０に回収される。

しかしながら実際には、圧縮機構２０２から吐出される破線矢印で示す冷媒ガス２２７には圧縮機構２０２内で接触したオイル２０６を随伴させていたり、主軸受部材２１１の下に滴下してくる供給後のオイル２０６を飛散させて随伴させたりしていて、従来これを十分に分離できず密閉容器２０１外に吐出する冷媒ガスとともにオイルも吐出されてしまう問題があり、それを防止するために以下のような構成をとっている。

圧縮機構２０２から吐出される冷媒ガス２２７が、圧縮機構２０２の上部の容器内吐出室２３１、この容器内吐出室２３１と圧縮機構２０２の下部を連通させる圧縮機構連通路２３２、この圧縮機構連通路２３２から回転子上部室２３３に続く連絡路２３４、回転子上部室２３３と回転子下部室２３５を連通させるように回転子２０３ｂに設けた回転子通路２３６、固定子２０３ａと回転子２０３ｂとの電動機ギャップ２８０、回転子下部室２３５、を順次経て電動機２０３の下に至り、さらに固定子２０３ａの下部と上部とを連通させるように固定子２０３ａまたは固定子２０３ａと密閉容器２０１との間に設けられた固定子通路２３７を通って前記連絡路２３４の外まわりの固定子上部室２３８に抜けた後、密閉容器２０１の固定子上部室２３８の位置以上の部分に設けられた外部吐出口２３９を通って密閉容器２０１外に吐出されるようにする容器内ガス通路Ａを設けてある。

このような容器内ガス通路Ａの容器内吐出室２３１と、圧縮機構連通路２３２とは、圧縮機構２０２およびその軸受部２６６の外回りに位置して、圧縮機構２０２から吐出される冷媒ガス２２７を一括して圧縮機構２０２の下部の連絡路２３４に吐出させる。続いて連絡路２３４は吐出されてきた冷媒ガス２２７を回転子上部室２３３、固定子上部室２７１に導く。

上記の様に誘導された冷媒ガス２２７の一部は、回転子２０３ｂおよびバランスウエイト２２３の回転による影響で緩く旋回する状態で回転子通路２３６内に進入させて下方に通りぬけ、オイル２０６を分離する分離板２６１に強く衝突して、随伴しているオイル２０６を効果的に分離し、またオイル２０６のミストを液滴化しかつ成長させて、分離板２６１と回転子２０３ｂの下端との間の空間の円周上の少なくとも一部が側方へ開口していることにより遠心分離作用が働き、オイル２０６の分離効果を高めている。

また、残りの冷媒ガス２２７は、冷媒ガスガイドカップ２８２外壁と通路カバー２５１内壁の狭い空間から電動機ギャップ２８０を経て回転子下部空間２３５に流れるものと、通路カバー２５１外壁と固定子２０３ａのインシュレータ２０３ｃ内壁の隙間２８３に嵌合される隔壁シール部材２９０ａを経て固定子上部室２３８へ流れるものに分かれる。前者は電動機ギャップ２８０の流路抵抗が回転子通路２３６の通路抵抗より格段に大きくなるために、電動機ギャップ２８０を流れる冷媒ガス量は回転子通路２３６に流れる冷媒ガス２２７に比べ極めて小さな量になる。一方後者はオイルミストを多く含んだ状態のままの冷媒ガス２２７が固定子上部室２３８へ短絡する経路になるが、隔壁シール部材２９０
ａと通路カバー２５１もしくは固定子２０３ａのインシュレータ２０３ｃとの間を通過する流路抵抗がさらに大きくなるために、この経路を流れる冷媒ガス量も回転子通路２３６に流れる冷媒ガス２２７に比べ極めて小さな量になり、かつ十分に気液分離された状態になる。

以上のようにしてオイル２０６を十分に分離されて電動機下部空間に導かれた冷媒ガス２２７は、固定子通路２３７を通って軸受部２６６まわりにある連絡路２３４のさらに外まわりの固定子上部室２３８に達して、圧縮機構２０２に設けられた圧縮機構上昇通路２４３を経て、密閉容器２０１の固定子上部室２３８の位置以上の部分にある外部吐出口２３９から密閉容器２０１外に吐出でき、圧縮機外へのオイルの持ち出しを抑制できることによって冷凍サイクル中での配管圧力損失や凝縮器、蒸発器などの熱交換器での熱交換効率の低下を防止することができる。

（実施の形態２）
また、図３に示すように、隔壁シール部材をゴム系材料等の弾性体２９０ｂにすることによって、インシュレータ２０３ｃと連通路カバー２５１の隙間２８３が組立てバラツキ等で大きくなったりあるいは不均一になったりした場合でも、その隙間２８３を適度に吸収することによって、電動機２０３と圧縮機構２０２の間の振動の伝達による圧縮機の騒音振動を増大させることなく、その隙間２８３からの冷媒ガス２２７の短絡を抑制して、圧縮機外へのオイルの持ち出しを抑制できる。

（実施の形態３）
また、図４に示すように、隔壁シール部材をＯリング２９０ｃにして通路カバー２５１もしくはインシュレータ２０３ｃに形成される溝２５１ａに嵌合固定する構成にすることによって、インシュレータ２０３ｃと連通路カバー２５１の隙間が組立てバラツキ等で大きくなったりあるいは不均一になったりした場合でも、その隙間を確実に吸収することによって、電動機２０３と圧縮機構２０２の間の振動の伝達による圧縮機の騒音振動を増大させることなく、その隙間からの冷媒ガスの短絡を防止して、気液分離効率を高めることにより圧縮機外へのオイルの持ち出しを抑制できる。

（実施の形態４）
また、図５に示すように、隔壁シール部材を一端に折返しによる弾性カエリ部２９０ｅを形成したＰＥＴ等の樹脂系フィルム２９０ｄにすることによって、インシュレータ２０３ｃと連通路カバー２５１の隙間２８３が組立てバラツキ等で大きくなったりあるいは不均一になったりした場合でも、その隙間２８３を適度に吸収することによって、電動機２０３と圧縮機構２０２の間の振動の伝達による圧縮機の騒音振動を増大させることなく、その隙間からの冷媒ガスの短絡を抑制して、圧縮機外へのオイルの持ち出しを抑制できるとともに、隔壁シール部材を安価に構成できる。

また、冷媒として二酸化炭素を用いることで、通路カバーおよび固定子の圧縮機構部側のインシュレータ近傍の圧力差が大きくなる場合においても、圧縮機外へのオイルの持ち出しを抑制できる。

以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、通路カバーおよび固定子の圧縮機構部側のインシュレータに相互に当接にする隔壁シール部材を設ける構成にすることによって、インシュレータと連通路カバーの隙間をシールすることによりオイルミストを多く含んだ冷媒ガスの短絡を抑制して、圧縮機外へのオイルの持ち出し（オイル吐出量）を抑制できる密閉型圧縮機を実現することができ、ＨＦＣ系冷媒、ＨＣＦＣ系冷媒および自然冷媒である二酸化炭素を用いたエアコンディショナー用圧縮機やヒートポンプ式給湯機用圧縮機などの用途に適用できる。

本発明の実施の形態１を示す密閉型圧縮機の縦断面図 （ａ）本発明の実施の形態１を示す主要部拡大図（ｂ）隔壁シール部材の斜視図 （ａ）本発明の実施形態２を示す主要部拡大図（ｂ）弾性隔壁シール部材の斜視図 本発明の実施形態３を示す主要部拡大図 （ａ）本発明の実施形態４を示す主要部拡大図（ｂ）隔壁シールフィルムの斜視図 従来の密閉型圧縮機の縦断面図

符号の説明

２０１ 密閉容器
２０２ 圧縮機構
２０３ 電動機
２０３ａ 固定子
２０３ｂ 回転子
２０３ｃ インシュレータ
２０４ クランク軸
２０６ オイル
２０７ 給油機構
２１７ 吸入口
２１８ 吐出口
２２０ オイル溜め
２２３ バランスウエイト
２２４ バランスウエイト
２２７ 冷媒ガス
２３１ 容器内吐出室
２３２ 圧縮機構連通路
２３３ 回転子上部室
２３４ 連絡路
２３５ 回転子下部室
２３６ 回転子通路
２３７ 固定子通路
２３８ 固定子上部室
２３９ 外部吐出口
２４２ 圧縮機構上部室
２４３ 圧縮機構上昇通路
２５１ 通路カバー
２５１ａ Ｏリング格納溝
２６１ 分離板
２７１ 固定子上部室
２７５ 巻き線
２８０ 電動機ギャップ
２８２ 冷媒ガスガイドカップ
２８３ 通路カバーとインシュレータの隙間
２９０ａ 隔壁シール部材
２９０ｂ 弾性隔壁シール部材
２９０ｃ Ｏリング
２９０ｄ 隔壁シールフィルム
２９０ｅ 隔壁シールフィルムのカエリ部

Claims (3)

1. 密閉容器内に圧縮機構と、この圧縮機構の下方に設けた圧縮機構を駆動するためのインシュレータ付電動機と、この電動機の回転力を圧縮機構部に伝達するためのクランク軸と、密閉容器内の下部に設けたオイル溜めのオイルをクランク軸を通じてクランク軸の軸受部や圧縮機構部摺動部に供給する給油機構とを備え、圧縮機構から吐出される冷媒ガスが、圧縮機構上部の容器内吐出室、この容器内吐出室と圧縮機構下部を連通させる圧縮機構連通路、この圧縮機構連通路から回転子上部室まで続く通路カバーで囲われた連通路、電動機の上部と下部とを連通する通路、回転子下部室を順次経て電動機下に至り、さらに固定子の下部と上部とを連通させるように固定子または固定子と密閉容器との間に設けられた固定子通路を通って前記連通路外回りの固定子上部室、圧縮機構または圧縮機構と密閉容器との間に設けられた圧縮機構上昇通路を経て、密閉容器の固定子上部室の位置以上の部分に設けられた外部吐出孔を通って密閉容器外に吐出されるようにする容器内冷媒ガス通路を設けた密閉型圧縮機において、前記通路カバーおよび前記固定子の圧縮機構部側のインシュレータに相互に当接にする隔壁シール部材を設け、前記隔壁シール部材は弾性体である密閉型圧縮機。
2. 前記弾性体は、一端を折返しによる弾性カエリ部を形成したＰＥＴ等の樹脂系フィルムであることを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 作動冷媒として二酸化炭素を用いた請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。