特開 2024-157942 容積形圧縮機及び冷蔵庫

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024157942

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】容積形圧縮機及び冷蔵庫

(51)【国際特許分類】

   F04C 29/02 20060101AFI20241031BHJP

   F04C 29/12 20060101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

F04C29/02 311A

F04C29/12 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023072622

(22)【出願日】2023-04-26

(71)【出願人】

【識別番号】399048917

【氏名又は名称】日立グローバルライフソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 和広

(72)【発明者】

【氏名】永田 修平

(72)【発明者】

【氏名】秋澤 健裕

(72)【発明者】

【氏名】中村 考作

【テーマコード（参考）】

3H129

【Ｆターム（参考）】

3H129AA04

3H129AA12

3H129AA21

3H129AB03

3H129BB03

3H129BB13

3H129BB43

3H129CC23

3H129CC24

3H129CC32

(57)【要約】

【課題】吸入ガスの加熱損失を低減して効率を向上すると共に、密閉容器内の油を確保して信頼性を向上し、機器の小型化も図る。
【解決手段】密閉型の容積形圧縮機は、密閉容器と、前記密閉容器内に圧縮要素とモータ要素を収納すると共に、この密閉容器内を低圧空間とし、前記密閉容器には油貯溜部が設けられている。また、前記圧縮要素に直接接続され、前記圧縮要素に冷媒を含む流体を送る吸入管を備え、前記吸入管は、前記流体から分離された油が集まる集油部を有し、前記集油部と前記密閉容器内の低圧空間とを接続する油戻し管を有している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

密閉容器と、前記密閉容器内に圧縮要素とモータ要素を収納すると共に、この密閉容器内を低圧空間とし、前記密閉容器には油貯溜部が設けられている密閉型の容積形圧縮機であって、
前記圧縮要素に直接接続され、前記圧縮要素に冷媒を含む流体を送る吸入管を備え、
前記吸入管は、前記流体から分離された油が集まる集油部を有し、
前記集油部と前記密閉容器内の低圧空間とを接続する油戻し管を有することを特徴とする容積形圧縮機。

【請求項2】

請求項１に記載の容積形圧縮機において、
前記油戻し管は、前記集油部と、前記密閉容器内における前記集油部よりも低い位置の低圧空間とを接続し、且つ
前記油戻し管は、分離された油が前記集油部から前記密閉容器内に向かって流れる下側領域と、前記密閉容器内の低圧空間の冷媒が前記吸入管に向かって流れる上側領域とが形成されることを特徴とする容積形圧縮機。

【請求項3】

請求項１に記載の容積形圧縮機において、
前記油戻し管よりも高い位置の前記密閉容器内の低圧空間と、前記油戻し管よりも高い位置の前記吸入管とを接続するガス戻し管を備えていることを特徴とする容積形圧縮機。

【請求項4】

請求項１に記載の容積形圧縮機であって、
前記吸入管は入口配管と出口配管を備え、前記入口配管は太径部を有し、
前記集油部は、太径部を有する前記入口配管と、端部が前記入口配管の太径部に挿入される前記出口配管と、前記入口配管と前記出口配管との間に形成され分離された油が流れ込む隙間を有する二重管部で構成されていることを特徴とする容積形圧縮機。

【請求項5】

請求項４記載の容積形圧縮機であって、
前記入口配管の前記太径部における内径は、前記入口配管の太径部に挿入される前記出口配管における外径の１１０～１２０％に構成されていることを特徴とする容積形圧縮機。

【請求項6】

請求項４に記載の容積形圧縮機であって、
前記集油部を構成している前記入口配管の太径部に孔が形成され、
前記油戻し管は、前記入口配管の太径部に形成された前記孔に接続されていることを特徴とする容積形圧縮機。

【請求項7】

請求項２に記載の容積形圧縮機であって、
前記油戻し管の内径は、前記吸入管の内径の０．４～０．８倍の大きさに構成されていることを特徴とする容積形圧縮機。

【請求項8】

請求項４に記載の容積形圧縮機であって、
前記入口配管と前記出口配管との間に形成され分離された油が流れ込む前記隙間の寸法は集油部の太径部内径寸法の５～１４％に構成されていることを特徴とする容積形圧縮機。

【請求項9】

請求項４に記載の容積形圧縮機であって、
前記出口配管における前記入口配管の太径部に挿入される側の端部は、先端側ほど外径を小さくした先端テーパ部に形成されていることを特徴とする容積形圧縮機。

【請求項10】

請求項３に記載の容積形圧縮機であって、
前記吸入管は入口配管と出口配管を備え、前記入口配管は太径部を有し、
前記集油部は、太径部を有する入口配管と、端部が前記入口配管の太径部に挿入される出口配管と、前記入口配管と前記出口配管との間に形成され分離された油が流れ込む隙間を有する二重管部で構成され、
前記ガス戻し管は、吸入管における前記二重管部よりも上流側に接続されていることを特徴とする容積形圧縮機。

【請求項11】

請求項１０に記載の容積形圧縮機であって、
前記ガス戻し管は、入口配管の側面を貫通して該入口配管の内壁面より内側に開口していることを特徴とする容積形圧縮機。

【請求項12】

容積形圧縮機、凝縮器、膨張装置、蒸発器を備え、これらの機器を冷媒配管により順次接続して冷凍サイクルを構成している冷蔵庫であって、
前記容積形圧縮機として請求項１～１１の何れか一項に記載の容積形圧縮機を用いていることを特徴とする冷蔵庫。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は冷蔵庫、冷凍機、空気調和機などの冷凍サイクル装置に使用される容積形圧縮機及び冷蔵庫に係り、特に、密閉容器内を低圧としている低圧方式の容積形圧縮機に好適なものである。

【背景技術】

【0002】

密閉容器内を吸入圧力などの低圧としている従来の低圧方式の容積形圧縮機としては、特開平７－１８９９２８号公報（特許文献１）に記載のものがある。特許文献１に記載のスクロール圧縮機は、圧縮機の密閉容器と平行に気液分離器を配置し、この気液分離器の上端に吸入管を設け、気液分離器の上部において、気液分離器の軸線とほぼ直角方向にガス接続管により気液分離器内と密閉容器内を接続している。また、気液分離器の底部と密閉容器内底部の油だめ付近を液戻し管で接続している。

【0003】

この構成により、冷凍サイクルの蒸発器から戻った低圧ガス冷媒は、吸入管から気液分離器内に入り、その後ガス接続管を通って密閉容器内に入る。この構成により密閉容器内は吸入圧力（低圧）となっている。その後、密閉容器内に入ったガス冷媒は吸入孔から圧縮機構部の吸入室に入る。また、気液分離器でガス冷媒から分離された油や液冷媒は気液分離器の底部に溜まり、液戻し管から密閉容器内の油だめに戻される。

【0004】

この気液分離器では、ガス接続管が気液分離器の軸心に対し直角方向に挿入されているため、気液分離器内でのガス冷媒の流れは直角に曲げられ、油や液冷媒は外側に飛ばされてガス冷媒から分離される。

【0005】

また、実開平１－８２４６７号公報（特許文献２）や実開平１－８２４６８号公報（特許文献３）には、ガス圧縮機の吐出配管の途中に設けられガス中に含まれる油分を分離するオイルセパレータについて記載されている。これらのものでは、圧縮機からオイルセパレータとして二重管を用いることが記載されている。

【0006】

更に、特開平３－１７４７９号公報（特許文献４）のものには、蒸発器と圧縮機の間に設置され、冷媒から潤滑油を分離し、分離した潤滑油を圧縮機側に戻す潤滑油分離器について記載されている。

【0007】

上記特許文献２～４に記載されてるオイルセパレータや潤滑油分離器は、何れも二重管を用いて油を分離する構成としている。即ち、入口配管の内径を出口配管の外径より大きくし、入口配管と出口配管とを直線上にラップさせて、入口配管の内壁と出口配管の外壁との間に軸方向に連続した環状の隙間を形成した二重管によりガスと油を分離している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開平７－１８９９２８号公報

【特許文献2】実開平１－８２４６７号公報

【特許文献3】実開平１－８２４６８号公報

【特許文献4】特開平３－１７４７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

上記特許文献１のものは、吸入管に吸入された低温のガス冷媒が高温の密閉容器内に一旦放出されるため、低温の吸入ガス冷媒は密閉容器内の高温のガス冷媒と混合されて加熱され、温度が上昇する。この加熱されたガス冷媒が圧縮機構部に吸入されるが、吸入されたガス冷媒は加熱による温度上昇により密度が減少するため、圧縮機の体積効率が低下する課題がある。

【0010】

吸入ガス冷媒の加熱損失を抑えるため、ガス接続管を直接圧縮機構部に接続することも考えられる。特許文献１のものでは、密閉容器内のガス冷媒を圧縮機構部に吸入するため、密閉容器内の圧力は気液分離器内の圧力よりも低くなっており、液戻し管を流れる油や液冷媒も、気液分離器から密閉容器の方向へ流すことができる。

【0011】

しかし、ガス接続管を直接圧縮機構部に接続する構成にすると、密閉容器内と気液分離器内は液戻し管のみで連通されることになる。この場合、圧縮機停止時は、密閉容器内と気液分離器内は圧縮機運転時の吸入圧力と吐出圧力の間の圧力になっているが、運転開始と共に、圧縮機構部の吸入作用により気液分離器内は低圧になっていく。また、密閉容器内の圧力は、運転開始しても低圧とはならず、気液分離器内の圧力より高くなる。従って、液戻し管を介して密閉容器内のガス冷媒が気液分離器内に流れる。

【0012】

また、運転が安定し、密閉容器内の圧力と気液分離器内の圧力がそれぞれ一定となった場合でも、圧縮機構部の隙間から漏れたガスが密閉容器内に流入し、密閉容器内の圧力が気液分離器内の圧力より高くなる。このため、密閉容器内のガス冷媒が液戻し管を介して気液分離器側に流れ込んでしまう。

【0013】

これらのガス冷媒の流れ方向は、気液分離器に溜まった油や液冷媒を密閉容器内の油だめに戻す液戻し管の本来の流れ方向とは逆となり、気液分離器内の油や液冷媒が、液戻し管を介して密閉容器内に流れることを阻害し、密閉容器内の油不足を生じさせるため、信頼性を低下させるという新たな課題が生じることが分かった。

【0014】

また、特許文献１のものでは、気液分離器の入口配管（吸入管）と出口配管（ガス接続管）を、気液分離器内での流れ方向が直角に曲がるように構成して、気体と液体の密度差による慣性力の違いを利用し、ガス冷媒から油や液冷媒を分離している。しかし、これは気液分離器内に直角の流路を形成する必要があり、気液分離器の内容積が大きくなる。このため、圧縮機が大型化する課題もある。

【0015】

一方、上記特許文献２～４の二重管を用いたオイルセパレータや潤滑油分離器のものは、それらの入口配管（二重管の外管）の内径が、出口配管（二重管の内管）の外径の少なくとも１５０％以上に構成されており、更に小形化することについて配慮されていない。

【0016】

本発明の目的は、吸入ガスの加熱損失を低減して効率を向上すると共に、密閉容器内の油を確保して信頼性を向上でき、機器の小型化も図れる容積形圧縮機及び冷蔵庫を得ることにある。

【課題を解決するための手段】

【0017】

上記目的を達成するため、本発明は、密閉容器と、前記密閉容器内に圧縮要素とモータ要素を収納すると共に、この密閉容器内を低圧空間とし、前記密閉容器には油貯溜部が設けられている密閉型の容積形圧縮機であって、前記圧縮要素に直接接続され、前記圧縮要素に冷媒を含む流体を送る吸入管を備え、前記吸入管は、前記流体から分離された油が集まる集油部を有し、前記集油部と前記密閉容器内の低圧空間とを接続する油戻し管を有することを特徴とする。

【0018】

本発明の他の特徴は、容積形圧縮機、凝縮器、膨張装置、蒸発器を備え、これらの機器を冷媒配管により順次接続して冷凍サイクルを構成している冷蔵庫であって、前記容積形圧縮機として上述した容積形圧縮機を用いていることにある。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、吸入ガスの加熱損失を低減して効率を向上することができ、しかも密閉容器内の油を確保して信頼性を向上でき、機器の小型化も図れる容積形圧縮機及び冷蔵庫を得ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施例１の容積形圧縮機を示す縦断面図である。

【図2】図１のII－II線矢視断面図である。

【図3】図１に示す吸入管及び油戻し管を拡大して示す拡大縦断面図である。

【図4】図３に示す吸入管及び油戻し管の内部を流れる油の流動状態を説明する縦断面図である。

【図5A】実施例１の油戻し管の傾斜部における油の流動状態を示す断面図である。

【図5B】従来の油戻し管を使用した場合の油戻し管の傾斜部における油の流動状態を示す断面図である。

【図6】従来の容積形圧縮機を示す断面図である。

【図7】本発明の実施例２を示す容積形圧縮機の縦断面図である。

【図8】本発明の実施例３を示す冷蔵庫の縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の容積形圧縮機及び冷蔵庫の具体的実施例を、図面を用いて説明する。なお、各図において同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。

【実施例0022】

本発明の容積形圧縮機の実施例１を図１～図６を用いて説明する。図１は本実施例１の容積形圧縮機の全体構成を示す縦断面図、図２は図１のII－II線矢視断面図、図３は図１に示す吸入管及び油戻し管を拡大して示す拡大縦断面図、図４は図３に示す吸入管及び油戻し管の内部を流れる油の流動状態を説明する縦断面図、図５Ａは実施例１の油戻し管の傾斜部における油の流動状態を示す断面図、図５Ｂは従来の油戻し管を使用した場合の油戻し管の傾斜部における油の流動状態を示す断面図、図６は本発明の容積形圧縮機と比較対象の従来の容積形圧縮機を示す断面図である。

【0023】

まず、本実施例１の容積形圧縮機の全体構成を、図１及び図２を用いて説明する。図１，図２において、１００は容積形圧縮機としてのロータリ圧縮機であり、このロータリ圧縮機(以下、圧縮機または容積形圧縮機ともいう)１００は縦型で、密閉容器１内にモータ要素（電動機）２および圧縮要素（圧縮機構部）３が収納され、密閉容器１の底部には油貯溜部４が設けられている。この油貯溜部４には冷凍機油（以下、潤滑油や油ともいう）が貯溜されている。モータ要素２は固定子２１と回転子２２を備え、これら固定子２１と回転子２２は中心軸が一致するように配置されている。また、前記回転子２２には前記圧縮要素３を駆動するための回転軸５が嵌合固定されている。

【0024】

前記回転軸５には偏心軸部５ａが設けられ、この偏心軸部５ａには前記圧縮要素３のローラ３２が回転自在に嵌合されており、前記回転軸５が回転すると、前記偏心軸部５ａを介して前記ローラ３２が、図１，図２に示すように、円筒状のシリンダ３１内を偏心運動する。

【0025】

前記シリンダ３１の内面と前記ローラ３２の間に形成されるシリンダ室３１ｓ内を、吸入室３１ａと圧縮室３１ｂに区切るために、ベーン３５が設けられ、ベーン後端部に設けたばね３６により、ベーン３５はローラ３２の外周面に常時当接しながら、シリンダ３１の半径方向に往復運動を繰り返す。なお、前記回転軸５は主軸受３３と副軸受３４により支持されており、主軸受３３と副軸受３４の端面はシリンダ３１の端面に密着させて、シリンダ３１の両端開口部を封止している。

【0026】

図１に示すように、密閉容器１の側面には、冷凍サイクルからのガス冷媒（作動流体）を吸入するための吸入管４０が設けられている。この吸入管４０について、図３の拡大断面図を用いて詳細に説明する。吸入管４０は二重管式の油分離部４４を備えており、二重管の外管となる入口配管４１と二重管の内管となる出口配管４２とからなる。吸入管４０の材質としては、銅、アルミニウム等が考えられる。

【0027】

入口配管４１は直管で垂直に配置され、入口側から吸入管４０の通常の大きさの径の入口側端部４１ａ、拡大テーパ部４１ｂ、中間の太径部４１ｃ、縮小テーパ部４１ｄ、出口側端部４１ｅからなる。出口側端部４１ｅの内径は、出口配管４２の外径と嵌合可能な寸法である。

【0028】

この入口配管４１の製作方法は、例えば、元々太径部４１ｃの径をもつ管から太径部４１cを残し、両端のテーパ部（拡大テーパ部４１ｂ、縮小テーパ部４１ｄ）及び端部（入口側端部４１ａ、出口側端部４１ｅ）を絞り加工することにより製作することができる。なお、前記出口側端部４１ｅの内径は前記出口配管４２の外径と同じにする。また、前記絞り加工の後、太径部４１ｃの側面に、後述する油戻し管４３を接続するための孔４１ｆと円筒部４１ｇをバーリング加工で形成する。

【0029】

出口配管４２は中間に曲がり部４２ｃを有し、その入口側端部４２ａには管外径を斜めに切削して先端側ほど外径を小さくした先端テーパ部４２ｂを備え、出口側端部４２ｄは密閉容器１の側面の孔１ａを貫通し、図１，２に示すシリンダ３１に圧入される。

【0030】

次に、吸入管４０の組立について説明する。入口配管４１の出口側端部４１ｅから、出口配管４２の入口側端部４２ａを挿入し、入口配管４１を二重管の外管、出口配管４２を二重管の内管とする二重管部４５を構成し、入口配管４１の出口側端部４１ｅの内径と出口配管４２の外径との嵌合部をロウ付けで固定及びシールする。

【0031】

この時、二重管部４５の入口配管４１の内径と出口配管４２の外径との隙間は、ガス冷媒から分離された油が集まる集油部４４ａを形成する。
また、前記油戻し管４３に接続される前記孔４１ｆの位置は、二重管部４５の外管（入口配管４１の太径部４１ｃ）の側面に設けられ、集油部４４ａと連通する。

【0032】

前述した油戻し管４３は、図１に示すように、油分離部４４の集油部４４ａと、密閉容器１内における前記集油部４４ａよりも低い位置の低圧空間（モータ要素２を収容している空間や油貯溜部４）とを接続しており、前記集油部４４ａに流入した油をヘッド差（高低差）で密閉容器１内の低圧空間に戻すようにしている。また、図３に示すように、前記油戻し管４３は、入口配管４１の太径部４１ｃに形成した前記孔４１ｆと接続される端部４３ａと、密閉容器１の側面に形成された孔１ｂに接続される端部４３ｃと、これら両端部４３ａ，４３ｃの間に設けられた傾斜部４３ｂを備えている。前記端部４３ａ，４３ｃは両方とも水平部となるように構成されている。また、油戻し管４３の一方の端部４３ａは、その先端外径を、入口配管４１の太径部４１ｃに形成した前記円筒部４１ｇの内周面に嵌合して、ロウ付けで固定及びシールされる。前記油戻し管４３の他方の端部４３ｃは密閉容器１と溶接等により接続される。

【0033】

ここで、本発明の容積形圧縮機が冷蔵庫に使用される場合を想定し、冷媒配管である吸入管４０（入口配管４１、出口配管４２）や油戻し管の管径の具体例を説明する。
標準的な冷蔵庫（例えば、４００～７００Ｌ程度）における圧縮機の吸入側に使用される冷媒配管の外径を９．５２ｍｍ（肉厚０．８ｍｍ，内径７．９２ｍｍ）とした場合、冷凍サイクルの蒸発器と接続される前記入口配管４１の入口側端部４１ａの管外径も９．５２ｍｍとなる。また、圧縮機のシリンダ３１に接続される前記出口配管４２の管外径（二重管部４５の内管の外径）も９．５２ｍｍとなる。

【0034】

前記入口配管４１の前記太径部４１ｃの外径を１２．７ｍｍとし、その肉厚を０．８ｍｍとすると、太径部４１ｃの内径（二重管部４５の外管の内径）は１１．１ｍｍとなる。この時、二重管部４５の内管の外径と外管の内径の隙間は０．７９ｍｍと小さな隙間となる。前記隙間の寸法０．７９ｍｍは集油部４４ａの太径部４１ｃの内径寸法の約７％となるが、前記隙間の寸法は、集油部４４ａの太径部４１ｃの内径寸法の５～１４％、好ましくは６～１０％の範囲内に構成すると良い。

【0035】

また、外管（太径部４１ｃ）の内径は内管（出口配管４２）の外径の約１１７％となる。これに対し、上述した特許文献２～４に図示された二重管の太径部内径は内管外径に対して１５０％以上となっている。従って、本実施例における油分離部４４は従来のものに比べて小さく構成しており、小形化が図れる構成となっている。ここで、入口配管４１の太径部４１ｃにおける内径は、入口配管４１の太径部４１ｃに挿入される出口配管４２における外径の１１０～１２０％に構成すると良い。

【0036】

また、本実施例では、前記油戻し管４３の外径を６．３５ｍｍ、肉厚０．８ｍｍ、内径４．７５ｍｍとしている。このように油戻し管４３の内径を大きくすることにより、密閉容器１に向かって油を流すことができるだけでなく、密閉容器１のガスが油戻し管４３を通って油分離部４４側に流れることも妨げられない。

【0037】

即ち、本実施例では、吸入管４０を圧縮要素３の吸込側に直接接続しているので、圧縮要素３から密閉容器１内の低圧空間に圧縮ガスが漏れると前記低圧空間の圧力は吸入管４０内の圧力よりも上昇し、低圧空間のガスが前記油戻し管４３を通って油分離部４４側に流れる。このガスの流れは、油戻し管４３内を流れる油の流れ方向とは逆方向となる。油を流すことのみを想定している従来の細い油戻し管では、この逆方向のガスの流れが発生すると、油分離部４４の油を密閉容器１内に戻すことができなくなる。これに対し、本実施例では、油戻し管４３の内径を前述したように大きく構成しているので、後で詳細に説明するように、油分離部４４から密閉容器１に向かう油の流れと、密閉容器１から油分離部４４に向かって流れるガスの流れの両方をスムーズに流すことができる。

【0038】

即ち、本実施例では、前記油戻し管４３の内径４．７５ｍｍは、前記吸入管４０の内径７．９２ｍｍの約０．６倍となっている。
これに対し、従来の油戻し管は、一般に、外径３．２ｍｍ、肉厚０．８ｍｍ、内径１．６ｍｍのものが使用されておいる。従って、油戻し管の内径１．６ｍｍは、吸入管の内径７．９２ｍｍの約０．２倍となっている。

【0039】

従って、本実施例の吸入管４０の内径に対する油戻し管４３の内径の比は、従来のものに対し約３倍の大きさに構成されている。即ち、上述した例では、前記油戻し管４３の内径を前記吸入管４０の内径の約０．６倍としているが、油戻し管４３の内径を吸入管４０の内径の０．４～０．８倍の大きさの範囲に構成すると良い。

【0040】

次に、図１に示す密閉容器１底部に設けた油貯溜部４の冷凍機油の流れを説明する。油貯溜部４の冷凍機油は、回転軸５の下端に設けられている遠心ポンプや粘性ポンプ等のポンプ（図示せず）により、回転軸５に設けられた給油通路（図示せず）を通って、主軸受３３、副軸受３４及びローラ３２の内周側に供給される。また、図２に示すように、シリンダ室３１ｓ内の側面、即ち副軸受３４のシリンダ室内側の側面には、回転軸５の１回転につきローラ３２の内側と外側に交互に開口する給油ポケット３４ａが設けられている。ローラ３２の内周側に供給された油は、前記給油ポケット３４ａを介して、シリンダ室３１ｓへ間欠的に供給され、シリンダ室３１ｓの各部のシール及び潤滑を行う。

【0041】

シリンダ室３１ｓ内に供給された油は、圧縮されて高圧となったガス冷媒と共に、吐出口（図示せず）から図１に示す吐出室３３ａに吐出され、その後吐出管６を通って密閉容器１外の冷凍サイクルの凝縮器（図示せず）側に流出する。

【0042】

次に、図４を用いて、吸入管４０内及び油戻し管４３内を流れる油の流動状態について説明する。冷凍サイクルの蒸発器から出たガス冷媒と油が吸入管４０に流入するときの流動状態は環状二相流となり、ガス冷媒は管の中央を速く流れ、油は壁面に沿ってゆっくり流れる。

【0043】

吸入管４０の入口側端部４１ａの内周壁面を流れる油は粘度が高く速度が遅いため、拡大テーパ部４１ｂにおいても内周壁面に沿って流れる。その後、この油は内径が一定の太径部４１ｃの内周壁面に沿って流れ、二重管部４５の外管（入口配管４１の太径部４１ｃ）の内周と内管（出口配管４２）の外周との隙間である集油部４４ａに流入する。また、出口配管４２の入口側端部４２ａ側に先端テーパ部４２ｂを有していることにより、集油部４４ａの入口で隙間が大きくなり、油膜が波立って若干油膜が厚くなった場合でも、油は集油部４４ａに容易に流入することができる。

【0044】

一方、吸入管４０の入口側端部４１ａ内の中央を流れるガス冷媒は、そのまま出口配管４２の入口側端部４２ａ内に流入し、その後、図１及び図２に示すシリンダ室３１ｓの吸入室３１ａ内に吸い込まれる。シリンダ室３１ｓの吸入室３１ａ内に吸い込まれたガス冷媒は、ローラ３２の偏心運動に伴い、圧縮室３１ｂとなったシリンダ室３１ｓ内で吸入圧力から吐出圧力まで圧縮される。

【0045】

ガス冷媒と分離され集油部４４ａに貯溜された油は、その油面が油戻し管４３の水平に配置された端部４３ａの内径の高さ半分程度になるまで上昇すると、密閉容器１側の水平に配置された端部４３ｃの内径の下端とのヘッド差（高低差）で重力の作用により、傾斜部４３ｂ内の下側領域を流下し、端部４３ｃ内を通って密閉容器１内に戻される。

【0046】

次に、吸入管４０内の圧力と密閉容器１内の圧力との大小関係と、油戻し管４３内のガス冷媒の流れについて説明する。
圧縮機１００の停止時は、吸入管４０内と密閉容器１内は油戻し管４３を介して連通しているため、両方の圧力は釣り合って、圧縮機運転時における吸入圧力と吐出圧力との間の圧力になっている。圧縮機１００が運転開始すると、圧縮要素３の吸入作用により、吸入管４０内にはガス冷媒が吸い込まれ、吸入管４０内は低圧になっていく。この時、密閉容器１内の圧力（低圧空間の圧力）は、吸入管４０内の圧力より高いので、密閉容器１内のガスが油戻し管４３を介して吸入管４０内に流れる。

【0047】

また、圧縮機１００の運転が安定し、密閉容器１内の圧力と吸入管４０の圧力とがそれぞれ一定となった場合でも、圧縮要素３の隙間から圧縮されたガス冷媒が密閉容器１内の低圧空間に漏洩し、密閉容器１内の圧力が吸入管４０内の圧力より高くなる。このため、油戻し管４３を介して、密閉容器１内から吸入管４０内へのガス冷媒の流れが生じる。

【0048】

油戻し管４３内のこれらのガス冷媒の流れ方向は、吸入管４０の集油部４４ａに貯溜された油が、油戻し管４３を介して、密閉容器１内に流れる方向とは逆である。

【0049】

図５Ａは、管径を大きくした本実施例１の油戻し管４３の傾斜部４３ｂにおける油の流動状態を示す図、図５Ｂは従来の細い管径を使用した場合の油戻し管の傾斜部４３ｂ’における油の流動状態を示す図である。

【0050】

図５Ａに示す本実施例の油戻し管４３内の油の流動状態は、管径が大きいため、油及びガス冷媒の流れる速度が遅くなり、油は流速より重力の影響を大きく受けて、管内の断面における下側領域をゆっくり流下して密閉容器１内に流入する。また、密閉容器１内から油戻し管４３に流入したガス冷媒は、油が流れている下側領域を除く管内断面における上側流域を、前記油の流れ方向と逆方向に流れる。なお、油とガス冷媒の界面では、油の流れ方向とは逆方向のガス冷媒の流れによりせん断力が働くが、管径が大きいため、油とガス冷媒との相対速度が小さくなり、このせん断力の影響は小さい。

【0051】

一方、図５Ｂに示す従来の油のみを流すことを想定した細い管径の油戻し管では、油戻し管内を油分離部側に向かって流れるガス冷媒の流速が早くなる。このため、油分離部から密閉容器内に油が流れようとしても、管断面中央を流れ方向が逆のガス冷媒が流れているため、油は壁面に押し付けられ、油が流れる流路の断面積が狭まり、油が流れ難くなる。また、油とガス冷媒とが接する界面では、油の流れ方向とは逆方向のガス冷媒の流れによるせん断力が働き、ガス流速が早いため油の流れを阻害する。

【0052】

次に、上述した本実施例１の容積形圧縮機による効果を、図６に示す従来の容積形圧縮機と比較した実験結果について説明する。図６に示す容積形圧縮機１００は、上述した特許文献１と同様に、吸入された低温のガス冷媒を高温の密閉容器内に一旦放出した後に、圧縮要素３に吸入させる構成としているものである。

【0053】

図６に示す容積形圧縮機では、冷凍サイクルの蒸発器（図示せず）から戻ってきた油を含むガス冷媒は、密閉容器１上部の第１の吸入管８から密閉容器１内に流入し、流れの方向を１８０゜変えることにより、油とガス冷媒の密度差による慣性力の違いを利用して密閉容器１内で油が分離される。油分離されたガス冷媒は、密閉容器１上部に設けられた第２の吸入管９の入口９ａに流入し、第２の吸入管９の出口９ｂから、圧縮要素３に吸入される構成になっている。

【0054】

本実施例の容積形圧縮機と上述した従来の容積形圧縮機の比較実験では、図１に示す本実施例の圧縮機１００の吸入管４０と図６に示す従来の圧縮機１００の吸入管８の入口冷媒温度を同じにし、それぞれの吸入管の出口付近に熱電対Ｔを挿入し、圧縮要素３に吸い込まれる直前の吸入ガス温度を測定した。また、圧縮機の体積効率と圧縮機効率も測定した。なお、熱電対Ｔの位置は図１及び図６にそれぞれ示している。

【0055】

この実験結果は、運転条件により異なるが、従来の容積形圧縮機と比較して、本発明の容積形圧縮機は、吸入ガス温度が３～４度低下し、体積効率が０．８～１．３％、圧縮機効率が０．４～０．９％向上した。

【0056】

また、圧縮機の油循環率を測定したが、本実施例と従来の容積形圧縮機の油循環率は同等であった。これは二重管を用いて上述したように構成した本実施例の油分離部４４の油分離性能が、油とガス冷媒の密度差による慣性力の違いを利用して油分離する油分離方式の分離性能と同等であることを示している。従って、上述した本実施例１の容積形圧縮機の構成とすることにより、即ち上述した本実施例１における油分離部４４の構成及び油戻し管４３の構成とすることにより、十分な油分離性能と確実な油戻しが可能であることを示している。特に、本実施例では、油分離部４４を二重管方式にすると共に上述した寸法仕様にすることにより、油分離部４４を小形化できるものである。

【0057】

更に、本実施例によれば、上述した構成とすることにより、吸入ガスの加熱損失を低減して効率向上することもできると共に、密閉容器内の油を確保することもできるから信頼性も向上する。また、油分離部４４の小形化により圧縮機全体の小型化も図ることが可能となる。

【実施例0058】

次に、本発明の実施例２を、図７を用いて説明する。この実施例２の説明においては、実施例１と異なる部分を中心に説明し、実施例１と同様の部分については説明を省略する。図７は本発明の実施例２の容積形圧縮機を示す縦断面図である。

【0059】

本実施例２の容積形圧縮機（ロータリ圧縮機）１００は、図１に示す実施例１の容積形圧縮機１００における管径の太い油戻し管４３に代えて、従来と同様の管径の細い油戻し管５０を用いると共に、ガス戻し管５１も新たに設けたものである。この構成について、以下詳しく説明する。

【0060】

前記油戻し管５０は、図１の実施例１における油戻し管４３と形状は同様であるが、油のみが流れることを想定し、管径を従来の一般的な油戻し管と同様に細くしている。また、本実施例２では、密閉容器１内のガスを圧力差で吸入管４０側に流すために、前記ガス戻し管５１を設け、これによって密閉容器１内のガスが前記油戻し管５０を通って集油部４４ａ側に流れないようにしている。

【0061】

前記ガス戻し管５１は、前記油戻し管５０よりも高い位置の密閉容器１内の低圧空間と、前記油戻し管５０よりも高い位置の前記吸入管４０とを接続している。即ち、前記ガス戻し管５１の一方の端部５１ａは、吸入管４０の二重管部４５よりも上流側（太径部４１ｃ内における出口配管４２の端部よりも上流側）に接続されている。前記ガス戻し管５１の他方の端部５１ｂは、上述したように、密閉容器１内の油戻し管５０よりも高い位置に接続されている。

【0062】

また、前記ガス戻し管５１の一方の端部５１ａは、入口配管４１の側面を貫通し、入口配管４１の内壁面より内側に開口している。この構成により、入口配管４１の内壁面に沿う油の流れとガス戻し管５１からのガスの流れが衝突して油が飛散するのを防止している。

【0063】

次に、本実施例２における油分離部４４からの油の流れと、密閉容器１内からのガスの流れについて説明する。
実施例１で説明したように、密閉容器１内の圧力が吸入管４０内の圧力より高くなると、密閉容器１内のガスは、ガス戻し管５１を通って吸入管４０内の二重管部４５上流側に流入し、このガスは蒸発器側から吸入されてきたガスと共に出口配管４２に流入して圧縮要素３のシリンダ室３１ｓに吸入される。一方、油分離部４４で分離され集油部４４ａに溜まった油は、油戻し管５０を通り、高低差による重力の作用により密閉容器１内へ流れ、油貯溜部４に貯溜される。

【0064】

本実施例２によれば、吸入管４０の集油部４４ａに溜まった油が油戻し管４３を通って密閉容器１内へ流れる油の流路と、密閉容器１内から吸入管４０内へ流れるガスの流路を別々に分けことができるので、実施例１と同様の効果が得られると共に、油戻しをより確実に行うことができる効果も得られる。