JP2010053778A - 密閉型圧縮機およびこれを用いた冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造性に優れ、高信頼性、高性能で、ヒートポンプサイクルに用いた場合、熱交換特性の高いサイクルを実現できる密閉型圧縮機を提供する。
【解決手段】本密閉型圧縮機は、底部に冷凍機油を貯留した密閉容器内の上部に電動機を収納するとともに、密閉容器内の下部に電動機と回転軸を介して連結された圧縮機構部とを収納し、密閉容器の上部に圧縮された冷媒ガスを吐出する吐出管を設け、圧縮機構部の吐出通路の開口部を前記回転軸を軸支する上部軸受の上端よりも高い位置に設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は密閉型圧縮機およびこれを用いた冷凍サイクル装置に係り、特に圧縮機構部の冷媒ガスの吐出構造を改良した密閉型圧縮機およびこれを用いた冷凍サイクル装置に関する。

一般に密閉型圧縮機は密閉容器内の上部に電動機部、下部に電動機部と回転軸を介して連結された圧縮機構部とを収納し、底部に冷凍機油を貯留した構造のものが用いられている。

この冷凍機油は、圧縮機構部の各摺動部に給油され、回転軸を軸支する上部軸受にも給油される。上部軸受に給油され冷凍機油は、上部軸受内周面と回転軸外周面間の潤滑を行った後に上部軸受の上端部から密閉容器内空間部に排出される。この冷凍機油が圧縮機構部から吐出される冷媒と一緒に冷凍機油が密閉容器外に吐出されると、この密閉容器外に吐出された冷凍機油は、冷凍サイクルの熱交換器部に付着して熱交換性能を低下させ、また、密閉容器内の熱交換に寄与する油量の不足を引き起こし、信頼性を低下させるおそれがあった。

そこで、従来、上部軸受の上端部から排出される冷凍機油が吐出冷媒ガスへ混入することを防止し、密閉容器外に吐出される冷凍機油量を低減するために、上部軸受に上部軸受上端部から排出される冷凍機油を上部軸受の底部に戻す油排出穴を設けた密閉型圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１に記載の密閉型圧縮機は、上部軸受に細長い油排出穴を形成する穿設加工が必要であり、この穿設加工は、非常に困難な加工であり、製造性が悪く、また、穿設加工の影響で軸受内周面の面精度が悪化する不具合があった。
特開２００５−４８６８４号公報

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、製造性に優れ、高信頼性、高性能で、ヒートポンプサイクルに用いた場合、熱交換特性の高いサイクルを実現できる密閉型圧縮機を提供することを目的とする。

また、製造性に優れ、高信頼性、高性能で、ヒートポンプサイクルに用いた場合、熱交換特性の高いサイクルを実現できる密閉型圧縮機を用いた冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明に係る密閉型圧縮機は、底部に冷凍機油を貯留した密閉容器内の上部に電動機を収納するとともに、前記密閉容器内の下部に前記電動機と回転軸を介して連結された圧縮機構部とを収納し、前記密閉容器の上部に圧縮された冷媒ガスを吐出する吐出管を設けた密閉型圧縮機において、前記圧縮機構部の吐出通路の開口部を前記回転軸を軸支する上部軸受の上端よりも高い位置に設けたことを特徴とする。

また、本発明に係る冷凍サイクル装置は、上記密閉型圧縮機と、凝縮器と、膨張装置と、蒸発器とを備えることを特徴とする。

本発明に係る密閉型圧縮機によれば、製造性に優れ、高信頼性、高性能で、ヒートポンプサイクルに用いた場合、熱交換特性の高いサイクルを実現できる密閉型圧縮機を提供することができる。

また、本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、製造性に優れ、高信頼性、高性能で、ヒートポンプサイクルに用いた場合、熱交換特性の高いサイクルを実現できる密閉型圧縮機を用いた冷凍サイクル装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る密閉型圧縮機およびこれを用いた冷凍サイクル装置について図面を参照して説明する。なお、符号を付さない構成部分は図示しない。

図１は本発明の一実施形態に係る密閉型圧縮機およびこれを用いた冷凍サイクル装置の概念図である。

図１に示すように、本実施形態に係る冷凍サイクル装置２１は、本実施形態の密閉型圧縮機１と、凝縮器２２と、膨張装置２３と、蒸発器２４がサイクル状に配管接続される。

本実施形態の密閉型圧縮機１は、例えば、２個のシリンダを備えた２シリンダ型回転式圧縮機であり、底部に冷凍機油Ｏを貯留した密閉容器２内上部に電動機３を、また、この電動機３により回転軸４を介して回転駆動される圧縮機構部５を下部に収容してなる。

電動機３は密閉容器２に圧入された固定子３１と、この固定子３１内を回転し回転軸４に固着された回転子３２を備える。この回転子３２は回転子抜き板が積層された回転子鉄心３２ａと、この回転子鉄心３２ａに回転軸４を囲うように略正方形状に配置される平板状の希土類磁石を備える。

圧縮機構部５は、第１のシリンダ６と、この第１のシリンダ６と略同様の構造を有する第２のシリンダ７を備え、第１のシリンダ６は中間仕切板８の電動機３側に設けられ、第２のシリンダ７は中間仕切板８を介して第１のシリンダ６と反対側に設けられる。

また、回転軸４に位相を１８０°ずらして設けられた第１の偏心部４ａおよび第２の偏心部４ｂにそれぞれ嵌合され、回転軸４の回転に伴って、第１のシリンダ６および第２のシリンダ７内をそれぞれ偏心回転する第１のローラ９およびこの第１のローラ９と同一形状の第２のローラ１０と、両シリンダ６、７のそれぞれの開口を封止する上部軸受（主軸受）１１、下部軸受（副軸受）１２を備える。

上部軸受１１は、中間仕切板８と共同して、第１のシリンダ６に設けるシリンダボアの両側を閉塞して第１のシリンダ室６ａを画成し、下部軸受１２は、中間仕切板８と共同して、第２のシリンダ７に設けるシリンダボアの両側を閉塞して第２のシリンダ室７ａを画成する。

また、上部軸受１１、下部軸受１２は、回転子３２を支持する回転軸４を軸支し、第１のシリンダ６にねじ１３により螺着される。

第１のシリンダ室６ａおよび第２のシリンダ室７ａには、シリンダボアの内周面（シリンダ内周面）より半径方向外方に延びるブレード溝が形成され、このブレード溝にブレード（図示せず）が両ローラ９、１０を押圧するようにばねによって付勢されて収容され、このブレードにより両シリンダ室６ａ、７ａはいずれも吸込室と圧縮室に区画される。

第１および第２のシリンダ６、７には吸込室に連通する吸込口６ｂ、７ｂが設けられ、この吸込口６ｂ、７ｂは、吸込管１４、１５、アキュムレータ１６を介して、蒸発器２４に連通される。

また、第１のシリンダ室６ａには、上部軸受１１に形成され、吐出弁により適宜開閉される吐出口（図示せず）が設けられ、この吐出口は上部軸受１１に気密的にねじ１３により螺着される吐出マフラ１７に開口する。

第２のシリンダ室７ａは、第１のシリンダ室６ａと同様に、吐出弁により適宜開閉される吐出口が設けられ、この吐出口は吐出連通路により吐出マフラ１７に連通される。

この吐出マフラ１７は扁平容器状に膨出している。吐出マフラ１７は中央部に上部軸受１１の軸支部１１ａが気密的に貫通する貫通孔が穿設され、膨出部の１ヶ所には、細長い吐出通路を形成するマフラ短管（管体）１８が気密的に貫通して、取り付けられている。

マフラ短管１８の上端開口部１８ａは、上部軸受１１の上端１１ｂである軸支部１１ａの上端よりも高い位置に開口しており、マフラ短管１８の上端開口部１８ａから吐出する吐出冷媒ガスに、上部軸受１１の上端１１ｂより排出される冷凍機油が混入しないようになっている。

なお、マフラ短管は直管に限らず、曲管であっても良い。

次に本実施形態の密閉型圧縮機の運転動作について説明する。

図１に示すように、電動機３に通電されると回転子３２が回転し、この回転子３２の回転により、回転軸４を介して圧縮機構部５の第１および第２のローラ９、１０が偏心回転し、圧縮機構部５で圧縮動作を行う。

第１および第２のローラ９、１０が回転すると、その回転に従って吸込室の容積が拡大し、この吸込室に低圧のガス冷媒が吸込口６ｂ、７ｂを介して吸入される。吸込室への冷媒の吸入は、両ローラ９、１０が両シリンダ室６ａ、７ａ内を偏心回転して吸入口の近傍で両シリンダ室６ａ、７ａと両ローラ９、１０とが接触する状態となるまで続く。両ローラ９、１０が１回転して冷媒の吸入が終了すると、冷媒が圧縮される圧縮室が形成される。

圧縮室のガス冷媒は、両ローラ９、１０の回転に伴って圧縮室の容積が減少し、圧縮される。圧縮室が所定の高圧になると、この高圧が吐出弁に作用し、吐出口を開放する。圧縮室の高圧のガス冷媒は、吐出口から吐出マフラ１７内に吐出される。高圧のガス冷媒が吐出されて圧縮室が低圧になり、吐出弁は自身の弾性力によって吐出口を閉止する。吐出マフラ１７内に吐出された吐出ガスは、吐出マフラ１７内からマフラ短管１８を通って密閉容器２内に吹き出される。

このような圧縮機構部５で圧縮された高圧ガスが、密閉容器２内に放出される過程において、圧縮機構部５のマフラ短管１８の上端開口部１８ａが上部軸受１１の上端１１ｂよりも高い位置に設けられるので、上部軸受１１から密閉容器２内に放出される冷凍機油が、ガス中に巻き込まれる現象を低減でき、密閉容器２外に放出される油量が減少し、圧縮機構部５の潤滑性低下およびシール性低下を防ぐことができる。また、冷凍機油との混合を避けることで、冷凍機油が攪拌されることなく摺動部に戻り、吐油量が低減できるため、冷凍サイクル内に油が混入せず高い熱交換特性による省エネを達成することができる。

その結果、高い信頼性、性能の密閉型圧縮機が実現し、また、本密閉型圧縮機をヒートポンプサイクルに適用した場合、循環ガスに含まれる油量を低減でき、熱交換特性の高いサイクルが実現する。

また、圧縮機構部２のマフラ短管１８の上端開口部１８ａが上部軸受１１の上端１１ｂよりも高い位置に設けられることで、冷凍機油が、ガス中に巻き込まれる現象を低減できるので、従来とは異なり、上部軸受に細長い油排出穴を形成する穿設加工を行う必要はなく、製造性にすぐれる。

本実施形態の密閉型圧縮機によれば、製造性に優れ、高信頼性、高性能で、ヒートポンプサイクルに用いた場合、熱交換特性の高いサイクルを実現できる密閉型圧縮機を提供することができる。

また、本実施形態の冷凍サイクル装置によれば、高信頼性、高性能で、ヒートポンプサイクルに用いた場合、熱交換特性の高いサイクルを実現できる密閉型圧縮機を用いた冷凍サイクル装置を提供することができる。

また、本実施形態に用いられる上部軸受の変形例について説明する。

本変形例は、本実施形態の上部軸受の上部に油溜りを設けたものである。

例えば、図２に示すように、本変形例の上部軸受１１Ａは、１個のシリンダ６に取り付け、上部軸受１１Ａの上部である軸支部１１ａの上面に凹部からなる油溜り２０を設ける。

これにより、上部軸受１１Ａの上部より噴出される冷凍機油を油溜り２０で受け、さらに油溜り２０からゆっくりと油面下に油を戻すことができ、吐出ガス中に含まれる冷凍機油の濃度を低く保つことができる。

本発明の一実施形態の密閉型圧縮機およびこれを用いた冷凍サイクル装置の概念図。 本発明の一実施形態の密閉型圧縮機に用いる上部軸受の変形例の縦断面図。

符号の説明

１…密閉型圧縮機、２…密閉容器、３…電動機、３１…固定子、３２…回転子、３２ａ…回転子鉄心、４…回転軸、４ａ…第１の偏心部、４ｂ…第２の偏心部、５…圧縮機構部、６…第１のシリンダ、６ａ…第１のシリンダ室、６ｂ…吸込口、７…第２のシリンダ、７ａ…第２のシリンダ室、７ｂ…吸込口、８…中間仕切板、９…第１のローラ、１０…第２のローラ、１１…上部軸受、１１ａ…軸支部、１１ｂ…上端、１２…下部軸受、１３…ねじ、１４、１５…吸込管、１６…アキュムレータ、１７…吐出マフラ、１８…マフラ短管（管体）、１８ａ…上端開口部、２１…冷凍サイクル装置、２２…凝縮器、２３…膨張装置、２４…蒸発器。

Claims (4)

1. 底部に冷凍機油を貯留した密閉容器内の上部に電動機を収納するとともに、前記密閉容器内の下部に前記電動機と回転軸を介して連結された圧縮機構部とを収納し、前記密閉容器の上部に圧縮された冷媒ガスを吐出する吐出管を設けた密閉型圧縮機において、前記圧縮機構部の吐出通路の開口部を前記回転軸を軸支する上部軸受の上端よりも高い位置に設けたことを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 前記圧縮機構部で圧縮された冷媒を吐出マフラを介して密閉容器に吐出するとともに、前記吐出マフラに前記上部軸受の上端よりも高い位置に開口する管体を設けたことを特徴とする請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 前記上部軸受の上部に凹部からなる油溜りを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の密閉型圧縮機と、凝縮器と、膨張装置と、蒸発器とを備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。

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