WO2018003716A1

WO2018003716A1 - 密閉型圧縮機

Info

Publication number: WO2018003716A1
Application number: PCT/JP2017/023292
Authority: WO
Inventors: 陽平堀田; 央幸木全; 創佐藤; 後藤　利行
Original assignee: 三菱重工サーマルシステムズ株式会社
Priority date: 2016-06-29
Filing date: 2017-06-23
Publication date: 2018-01-04
Also published as: EP3410039A1; JP2018004129A; EP3410039A4

Abstract

アキュムレータと油タンクとが付設される密閉型圧縮機において、製造コストの削減とコンパクト化とを図る。密閉型圧縮機（１）は、密閉ケーシング（２）と、密閉ケーシング（２）の内部に収容される圧縮機構部（３，４）およびこれを駆動する電動機（５）と、密閉ケーシング（２）の外部に併設された外部タンク（１１）と、を備え、外部タンク（１１）の内部に、アキュムレータ室（１６）と油貯留室（１７）とが別室状に形成されている。アキュムレータ室（１６）は内周側に配置され、油貯留室（１７）は外周側に配置されている。

Description

密閉型圧縮機

　本発明は、冷凍サイクルにおいて冷媒を圧縮する密閉型圧縮機に係り、詳しくは密閉ケーシングの内部に電動機と圧縮機構とが収容され、外部にアキュムレータと油タンクとが設置された密閉型圧縮機に関するものである。

　特許文献１の図１に開示されているように、冷凍サイクル中に接続されて冷媒を圧縮する密閉型圧縮機において、その本体をなす密閉ケーシングとは別に、アキュムレータと油タンクとが併設されたものがある。アキュムレータは吸入冷媒の気液分離や濾過を行うタンク状の部材であり、油タンクは圧縮機構に供給される冷凍機油を貯留するタンクである。

　室内用空気調和機等においては、室外に配置される室外ユニットの内部に、密閉型圧縮機が縦置きに設置され、その密閉ケーシングにブラケットおよびバンド等の固定手段を介してアキュムレータと油タンクとが抱き合わされるレイアウトとなっている。

特開平６－３２３６９５号公報

　しかしながら、上記のように、密閉型圧縮機の密閉ケーシングにアキュムレータと油タンクとを別個に併設することにより、それぞれに専用の固定ブラケット等が必要になり、これに伴って密閉ケーシングへの溶接部が複数になるため、密閉型圧縮機の製造コストが上昇するという課題があった。

　また、密閉型圧縮機の周囲に隣接してアキュムレータと油タンクとが設置されることにより、密閉型圧縮機がユニットとして大型化し、室外ユニットの内部における占有面積が増大して他部品とのレイアウト性が低下するという問題があった。

　さらに、別な課題として、アキュムレータにて気液分離された液相状の冷媒が気化しにくいため、アキュムレータに所定の容量を付与して液冷媒がオーバーフローしないようにしておく必要があり、これによってアキュムレータ容量が増大して密閉型圧縮機をさらに大型化させる傾向があった。

　本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、アキュムレータと油タンクとが付設される密閉型圧縮機において、製造コストの削減とコンパクト化とを図ることができる密閉型圧縮機を提供することを目的とする。

　本発明に係る密閉型圧縮機は、密閉ケーシングと、前記密閉ケーシングの内部に収容される圧縮機構部およびこれを駆動する電動機と、前記密閉ケーシングの外部に併設された外部タンクと、を備え、前記外部タンクの内部に、アキュムレータ室と油貯留室とが別室状に形成されたものである。

　上記構成の密閉型圧縮機によれば、密閉ケーシングに併設された外部タンクの内部にアキュムレータ室と油貯留室とが纏めて設けられるため、従来のように、密閉ケーシングの外部にアキュムレータのタンクと油タンクとをそれぞれ別個に設置しなくてもよい。したがって、密閉ケーシングに複数の固定手段を溶接して設ける必要がなくなり、部品点数および溶接個所を減少させて密閉型圧縮機の製造コストを削減することができる。

　しかも、密閉ケーシングに併設されるタンク部材が１つだけになるため、従来のように密閉ケーシングの周囲に２つのタンク部材を併設していた場合に比べてタンク間のデッドスペースを少なくし、密閉型圧縮機をコンパクト化することができる。

　さらに、外部タンクの内部でアキュムレータ室と油貯留室とが隣接しているため、油貯留室に貯留された冷凍機油の熱がアキュムレータ室内に貯留された液冷媒に伝達される。したがって、液冷媒の気化を促進させることができ、ひいてはアキュムレータ室における液冷媒の貯留容量を減少させてアキュムレータ室および外部タンクを小型化し、この点でも密閉型圧縮機のコンパクト化に貢献することができる。

　前記外部タンクの内部において、前記アキュムレータ室を内周側に配置し、前記油貯留室を外周側に配置してもよい。これにより、アキュムレータ室の周囲を油貯留室で囲み、冷凍機油の熱によってアキュムレータ室内における液冷媒の気化をより促進させることができる。

　上記のように、前記アキュムレータ室を内周側に配置し、前記油貯留室を外周側に配置する場合には、前記アキュムレータ室の底部を前記油貯留室の底部に対して上方に離間させるのが好ましい。これにより、アキュムレータ室の周囲のみならず底部も油貯留室に隣接するため、アキュムレータ室における液冷媒の気化をさらに促進させることができる。

　また、前記外部タンクの内部において、前記アキュムレータ室と前記油貯留室とを軸方向に並ぶように配置してもよい。こうすれば、外部タンクの外径を小さくできるため、密閉型圧縮機をさらにコンパクト化することができる。

　以上のように、本発明に係る密閉型圧縮機によれば、アキュムレータと油タンクとが付設される密閉型圧縮機において、製造コストの削減とコンパクト化とを図ることができる。

本発明の第１実施形態を示す密閉型圧縮機の縦断面図である。図１に示す密閉型圧縮機の平面図である。本発明の第２実施形態を示す密閉型圧縮機の縦断面図である。図３に示す密閉型圧縮機の平面図である。

　以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

［第１実施形態］
　図１は、本発明の第１実施形態を示す密閉型圧縮機の縦断面図であり、図２は平面図である。この密閉型圧縮機１は、例えば室内空調装置用のものであるが、冷蔵（冷凍）装置やヒートポンプ給湯器等のものとしてもよい。

　密閉型圧縮機１は、例えば軸方向を縦向きに配置された円筒タンク状の密閉ケーシング２を備えており、その内部における下部と上部に、それぞれ圧縮機構部を構成するロータリー圧縮機構３とスクロール圧縮機構４とが設置され、中間部に電動機５が設置されている。電動機５の主軸６は上下に延びてロータリー圧縮機構３とスクロール圧縮機構４とに軸通しており、電動機５によって上下２つの圧縮機構部３，４が同時に駆動されるようになっている。

　密閉ケーシング２の底部には、密閉型圧縮機１を図示しない室外ユニットの内部底面に立設するためのスタンドブラケット８が固定されている。また、密閉ケーシング２の下部側面にはロータリー圧縮機構３の吸入側に繋がる冷媒吸入管９が設けられ、密閉ケーシング２の頂部にはスクロール圧縮機構４の吐出側に繋がる冷媒吐出管１０が設けられている。以上の構成は公知のものである。なお、圧縮機構部としては必ずしもロータリー圧縮機構３とスクロール圧縮機構４の両方を兼備している必要はなく、片方だけ備えていてもよい。あるいは、同じ形式の圧縮機構部を２つ備えていてもよい。

　密閉ケーシング２の外部には外部タンク１１が併設されている。外部タンク１１は、密閉ケーシング２と同じく、その軸方向を縦向きに配置された円筒状のタンクであり、例えば密閉ケーシング２とほぼ同じ外径を有し、その軸方向長さが密閉ケーシング２よりも短いものである。この外部タンク１１は、中間部をなす円胴板１１ａと、その上部と下部とに固定される上部鏡板１１ｂおよび下部鏡板１１ｃとを備えて構成されている。

　また、外部タンク１１の内部には内部タンク１２が収容されている。この内部タンク１２も外部タンク１１と同様に、中間部をなす円胴板１２ａと、その上部と下部とに固定される上部鏡板１２ｂおよび下部鏡板１２ｃとを備えて構成されている。

　図１および図２に示すように、密閉ケーシング２の外面中間部に溶接等により固着されたタンク取付ブラケット１４に外部タンク１１（円胴板１１ａ）の外周面があてがわれ、両端がタンク取付ブラケット１４に掛止される金属バンド１５によって外部タンク１１が保持され、密閉ケーシング２に抱き合わされるように固定されている。

　外部タンク１１の内部にはアキュムレータ室１６と油貯留室１７とが別室状に形成されている。具体的には、内部タンク１２の内側の空間がアキュムレータ室１６とされ、外部タンク１１と内部タンク１２との間の空間が油貯留室１７とされている。即ち、外部タンク１１の内部においてアキュムレータ室１６が内周側に配置され、油貯留室１７が外周側に配置されている。

　内部タンク１２の上部鏡板１２ｂは、外部タンク１１の上部鏡板１１ｂに対して下方に離間しているため、アキュムレータ室１６の頂部が油貯留室１７の頂部に対して下方に離間している。同じく、内部タンク１２の下部鏡板１２ｃは、外部タンク１１の下部鏡板１１ｃに対して上方に離間しているため、アキュムレータ室１６の底部が油貯留室１７の底部に対して上方に離間している。

　アキュムレータ室１６の内部に連通する冷媒供給管２０が外部タンク１１の上部鏡板１１ｂと内部タンク１２の上部鏡板１２ｂとを貫通するように設けられ、その外端部に図示しない室内空調装置の蒸発器から延びる冷媒供給管が接続される。内部タンク１２の内部上方には、上方に向かって凸となり、その周囲に複数の切欠き２１ａが設けられたバッフル板２１が設置されている。

　内部タンク１２の内部には気化冷媒吸入管２２がタンク中軸心線に沿うように配設されており、その上端部はバッフル板２１に対して下方に所定の間隔だけ離間して開口している。気化冷媒吸入管２２の下端部は内部タンク１２の下部鏡板１２ｃと外部タンク１１の下部鏡板１１ｃとを貫通し、この気化冷媒吸入管２２の下端部と密閉型圧縮機１の冷媒吸入管９との間が外部連結管２３によって接続されている。内部タンク１２は、冷媒供給管２０と気化冷媒吸入管２２とを支持部材にして外部タンク１１の内部に同軸状に固定されている。

　外部タンク１１の頂部と密閉ケーシング２の中間部との間が均圧管２５により接続され、外部タンク１１の底部と密閉ケーシング２の底部との間が油供給管２６により接続されている。さらに、外部タンク１１の中間部に油還流パイプ２７が接続されている。

　以上のように構成された密閉型圧縮機１の電動機５が作動すると、主軸６が回転してロータリー圧縮機構３とスクロール圧縮機構４とが同時に駆動される。
　これにより、図示しない蒸発器で気化した気相状の冷媒と、蒸発器で気化しきれなかった液相状の冷媒との気液混合冷媒が冷媒供給管２０からアキュムレータ室１６内に流入する。
　この気液混合冷媒は、バッフル板２１の上に流れ落ち、さらにバッフル板２１周囲の切欠き２１ａから流れ落ちて、そのうちの液相状の冷媒Ｒのみがアキュムレータ室１６内に貯留される。この液冷媒Ｒの貯留量は図示しないセンサによって検知され、常にその液面高を所定の範囲内に調整される。

　また、アキュムレータ室１６内における気相状の冷媒は、液冷媒Ｒの液面よりも上方に突き出た気化冷媒吸入管２２の上端開口部から吸い込まれ、外部連結管２３と冷媒吸入管９とを経てロータリー圧縮機構３に吸入される。このように、アキュムレータ室１６内において気相状の冷媒のみが分離されてロータリー圧縮機構３に吸入されるため、ロータリー圧縮機構３における液圧縮が防止される。

　ロータリー圧縮機構３では気相状の冷媒が中間圧まで圧縮されて密閉ケーシング２の内部に吐出される。この中間圧の圧縮冷媒は、電動機５を通り抜けてこれを冷却した後、スクロール圧縮機構４に吸入・圧縮されて高圧冷媒となり、冷媒吐出管１０から吐出されて図示しない室内空調装置の油分離器を経て凝縮器に供給される。油分離器では高圧冷媒中に含まれる冷凍機油が分離され、この分離された冷凍機油が油還流パイプ２７から油貯留室１７に還流して油貯留室１７内に貯留される。

　油貯留室１７に貯留された冷凍機油Ｏは油供給管２６を経て密閉ケーシング２の内部に供給され、ロータリー圧縮機構３とスクロール圧縮機構４と主軸６の軸受部等の潤滑に供される。その際、密閉ケーシング２内におけるロータリー圧縮機構３とスクロール圧縮機構４との間の中間圧力が均圧管２５を経て油貯留室１７に付与されることにより、油貯留室１７に貯留された冷凍機油Ｏがスムーズに密閉ケーシング２内に供給される。

　以上のように、この密閉型圧縮機１は、密閉ケーシング２と、密閉ケーシング２の内部に収容される圧縮機構部３，４およびこれを駆動する電動機５と、密閉ケーシング２の外部に併設された外部タンク１１とを備えており、外部タンク１１の内部に、アキュムレータ室１６と油貯留室１７とが別室状に形成されたものである。

　上記構成によれば、密閉ケーシング２に併設された外部タンク１１の内部にアキュムレータ室１６と油貯留室１７とが纏めて設けられるため、従来のように、密閉ケーシング２の外部にアキュムレータのタンクと油タンクとをそれぞれ別個に設置しなくてもよい。したがって、密閉ケーシング２に設ける固定手段は１つのタンク取付ブラケット１４のみでよく、従来のように複数の固定手段を密閉ケーシング２に溶接して設ける必要がなくなり、部品点数および溶接個所を減少させて密閉型圧縮機１の製造コストを削減することができる。

　しかも、密閉ケーシング２に併設されるのが１つの外部タンク１１のみになるため、従来のように密閉ケーシング２の周囲に２つのタンク部材を併設していた場合に比べ、円形断面を持つタンクの間に発生するデッドスペースを少なくし、密閉型圧縮機１の全体形状コンパクト化することができる。これにより、図示しない室外ユニットの内部における占有床面積を減少させ、他部品とのレイアウト性を向上させることができる。

　さらに、外部タンク１１の内部でアキュムレータ室１６と油貯留室１７とが隣接しているため、油貯留室１７に貯留された冷凍機油Ｏの熱がアキュムレータ室１６内に貯留された液冷媒Ｒに伝達される。このため、液冷媒Ｒの気化を促進させることができ、ひいてはアキュムレータ室１６における液冷媒Ｒの貯留容量を減少させてアキュムレータ室１６（内部タンク１２）および外部タンク１１を小型化し、この点でも密閉型圧縮機１のコンパクト化に貢献することができる。

　特に、本実施形態では、外部タンク１１の内部において、アキュムレータ室１６が内周側に、油貯留室１７が外周側に、それぞれ配置されており、しかもアキュムレータ室１６の底部をなす下部鏡板１２ｃが、油貯留室１７の底部をなす下部鏡板１１ｃに対して上方に離間しているため、アキュムレータ室１６の周囲および底部が油貯留室１７によって囲まれる形となっている。このため、冷凍機油Ｏの熱によるアキュムレータ室１６内の液冷媒Ｒの気化作用をより促進させることができる。

［第２実施形態］
　図３は、本発明の第２実施形態を示す密閉型圧縮機の縦断面図であり、図４は平面図である。この密閉型圧縮機３１における密閉ケーシング２の内部構造は、第１実施形態の密閉型圧縮機１と同様であるため、各部に同一符号を付して説明を省略する。

　密閉ケーシング２の外部に併設されている外部タンク３２は、密閉ケーシング２と同じく、その軸方向を縦向きに配置された円筒状のタンクであり、例えば密閉ケーシング２よりも小さな外径を有している。この外部タンク３２は、上部円胴板３２ａと、下部円胴板３２ｂと、上部円胴板３２ａの上端部に固定される上部鏡板３２ｃと、下部円胴板３２ｂの上端部に固定される中間鏡板３２ｄと、下部円胴板３２ｂの下端部に固定される下部鏡板３２ｅとを備えて形成されている。上部円胴板３２ａの下端部は中間鏡板３２ｄの周囲に嵌め込まれて固定されている。

　図３および図４に示すように、密閉ケーシング２の外面中間部に溶接等により固着されたタンク取付ブラケット３４に外部タンク３２（上部円胴板３２ａ）の外周面があてがわれ、両端がタンク取付ブラケット３４に掛止される金属バンド３５によって外部タンク３２が保持され、密閉ケーシング２に抱き合わされるように固定されている。

　外部タンク３２の内部にはアキュムレータ室３６と油貯留室３７とが別室状に形成されている。具体的には、外部タンク３２内の上側の空間、即ち上部鏡板３２ｃと中間鏡板３２ｄとの間の空間がアキュムレータ室３６とされ、中間鏡板３２ｄと下部鏡板３２ｅとの間の空間が油貯留室３７とされている。アキュムレータ室３６と油貯留室３７との上下関係は逆にしてもよい。

　外部タンク３２の頂部を貫通してアキュムレータ室３６の内部に連通する冷媒供給管２０が設けられ、アキュムレータ室３６の内部には切欠き２１ａを有するバッフル板２１が設けられている。また、外部タンク３２の中軸心線に沿うように配設された気化冷媒吸入管２２は、中間鏡板３２ｄと下部鏡板３２ｅとを貫通し、その下端部が外部連結管２３を介して密閉型圧縮機３１の冷媒吸入管９に接続されている。この気化冷媒吸入管２２の上端部は、アキュムレータ室３６の内部においてバッフル板２１に対して下方に所定の間隔だけ離間して開口している。

　油貯留室３７の上部に接続された均圧管２５の他端が密閉ケーシング２の中間部に接続され、油貯留室３７の底部と密閉ケーシング２の底部との間が油供給管２６により接続されている。さらに、油貯留室３７の上部に油還流パイプ２７が接続されている。上記の各部材２０，２１，２２，２３，２５，２６，２７の機能は、第１実施形態において同符号を有するものと同様である。

　密閉型圧縮機３１は以上のように構成されている。この密閉型圧縮機３１のように、外部タンク３２の内部において、アキュムレータ室３６と油貯留室３７とを軸方向に並ぶように配置することにより、外部タンク３２の外径を、第１実施形態における外部タンク１１よりも小さくすることができる。したがって、密閉型圧縮機３１をさらにコンパクト化することができる。

　以上説明したように、上記第１、第２実施形態に係る密閉型圧縮機１，３１によれば、アキュムレータと油タンクとが付設される密閉型圧縮機において、製造コストの削減とコンパクト化とを図ることができる。

　なお、本発明は上記第１、第２実施形態の構成のみに限定されるものではなく、適宜変更や改良を加えることができ、このように変更や改良を加えた実施形態も本発明の権利範囲に含まれるものとする。例えば、上記実施形態では、密閉型圧縮機１，３１が縦置き型のものとして説明したが、横置きとすることもできる。

１，３１　密閉型圧縮機
２　密閉ケーシング
３　ロータリー圧縮機構（圧縮機構部）
４　スクロール圧縮機構（圧縮機構部）
５　電動機
１１，３２　外部タンク
１６，３６　アキュムレータ室
１７，３７　油貯留室
Ｏ　冷凍機油
Ｒ　液冷媒

Claims

　密閉ケーシングと、
　前記密閉ケーシングの内部に収容される圧縮機構部およびこれを駆動する電動機と、
　前記密閉ケーシングの外部に併設された外部タンクと、
を備え、
　前記外部タンクの内部に、アキュムレータ室と油貯留室とが別室状に形成された密閉型圧縮機。
　前記外部タンクの内部において、前記アキュムレータ室は内周側に配置され、前記油貯留室は外周側に配置されている請求項１に記載の密閉型圧縮機。
　前記外部タンクは、その軸方向を縦向きに配置されており、前記アキュムレータ室の底部は、前記油貯留室の底部に対して上方に離間している請求項２に記載の密閉型圧縮機。
　前記外部タンクの内部において、前記アキュムレータ室と前記油貯留室は軸方向に並ぶように配置されている請求項１に記載の密閉型圧縮機。