JPH11294334A - 冷凍サイクル装置用圧縮機および冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷媒と相互溶解しない冷凍機油とを使用した
冷凍サイクル装置用圧縮機において、シェル内に大量の
液冷媒が滞留した場合には、軸受部の潤滑性が低下す
る。 【解決手段】 冷媒と相互溶解せず、比重が前記冷媒よ
り大きい化合物を冷凍機油として使用する冷凍サイクル
装置用圧縮機において、シェル１１底部に滞留する前記
冷媒５２の液相を、冷凍サイクル中に排出する液冷媒排
出経路を備え、液冷媒排出経路の液冷媒排出管１４にお
ける開口端部は、シェル１１底部に二層分離した状態で
滞留する冷凍機油５１と冷媒５２の液相との境界面の想
定される最高の位置より上方に配置されている冷凍サイ
クル装置用圧縮機である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒と相互溶解せ
ず、比重が前記冷媒より大きい化合物を冷凍機油として
使用する冷凍サイクル装置用圧縮機および冷凍サイクル
装置、特に、ハロゲン原子を含まない炭化水素を冷媒と
し、冷媒と相互溶解しない化合物を冷凍機油として用い
る冷凍サイクル装置用圧縮機および冷凍サイクル装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気（冷凍）冷蔵庫、空調機、カーエア
コン、冷蔵または冷凍倉庫、ショーケース等の冷媒を圧
縮して用い、圧縮機、凝縮器、絞り装置、蒸発器等を主
要構成要素とする冷凍サイクル装置においては、従来フ
ッ素原子を含有する炭化水素が冷媒として用いられてき
た。

【０００３】特にフッ素原子以外に塩素原子を含有する
炭化水素類は不燃性かつ性能がよい冷媒として長年用い
られてきたが、このＣＦＣ（クロロフルオロカーボン）
やＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）類は塩
素原子を有しているがゆえに大気に放出され、成層圏に
達してしまった場合にオゾン層を破壊してしまうことが
明らかになったため、近年その使用が世界的に禁止また
は制限されている。

【０００４】これらに代わって塩素原子を含まないＨＦ
Ｃ（ハイドロフルオロカーボン）が、使用されつつある
が、オゾン層を破壊する性質は有しないものの大気中で
の寿命が長いために温室効果が大きく、近年問題になっ
ている地球温暖化を防止する上では必ずしも満足な冷媒
とはいえない。

【０００５】上記ハロゲン原子を含有する炭化水素類の
代わりに、強燃性ではあるがオゾン破壊係数がゼロであ
りかつ地球温暖化係数もハロゲン原子を含有する炭化水
素類に比べれば格段に小さいハロゲン原子を含まない炭
化水素を冷媒として用いる冷凍サイクル装置は、冷蔵庫
として一部実用化され、さらに大型の機器開発の可能性
が検討されつつある。特に電気（冷凍）冷蔵庫にはイソ
ブタン、空調機にはプロパンが、炭化水素冷媒として実
用化されつつある。

【０００６】一方、冷媒と共に作動媒体成分として用い
られる冷凍機油に関しては、冷媒がオゾン層非破壊性の
Ｒ１３４ａ（１，１，１，２−テトラフルオロエタン）
のようなＨＦＣに変更されるに伴い、従来、冷凍機油と
して使用されてきた鉱物油やアルキルベンゼン類化合物
は、ＨＦＣ冷媒との相溶性がないため使用できなくな
り、ＨＦＣを冷媒として使用する冷凍サイクル装置向け
冷凍機油としてグリコールエーテル系油やポリオールエ
ステル油が主に使用されている。極一部の機器では、特
開平５−１５７３７９号公報のようにＨＦＣ冷媒と相溶
しないアルキルベンゼン油などが使用されている。

【０００７】エタン、プロパン、ブタン、イソブタンな
どのハロゲン原子を含まない炭化水素を冷媒として用い
る場合には、塩素原子を含有する（ハイドロ）フルオロ
カーボンとともに用いられてきた極性が小さい鉱物油や
アルキルベンゼン油はもちろんのこと、塩素原子を含ま
ないハイドロフルオロカーボンとともに用いられる極性
が大きいグリコールエーテル系油やポリオールエステル
油もハロゲン原子を含まない炭化水素を冷媒との相溶性
が高く、冷凍機油の選定に何等問題はないと考えられて
きた。

【０００８】しかし、上記の冷凍機油を用いた場合には
冷媒との相溶性が非常に高く、寧ろ冷凍機油に溶解する
冷媒量が過大になり、冷凍空調機器に十分な能力を発揮
させるためには余剰の炭化水素冷媒を充填する必要があ
った。余剰の冷媒を冷凍空調機器内に封入することは、
イニシャルコストおよびメンテナンスコストの増大につ
ながるとともに、エタン、プロパン、ブタン、イソブタ
ンなどのハロゲン原子を含まない炭化水素冷媒は、強燃
性であるので、万一漏洩が発生したとしても、その漏洩
量を少しでも低減する必要があるという課題がある。

【０００９】本発明の発明者らの一部は、既に、冷凍空
調機器へのエタン、プロパン、ブタン、イソブタンなど
のハロゲン原子を含まない炭化水素である冷媒の充填量
が少なくても良好な性能を発揮し得る作動媒体と、これ
を用いることによって封入冷媒の量を低減できる冷凍空
調機器を提供することを目的として、ハロゲン原子を含
まない炭素数２から４の炭化水素を冷媒とし、冷媒と相
互溶解しない冷凍機油を含む組成物を冷媒圧縮式冷凍空
調用の作動媒体とすることを提案した。

【００１０】上記のような炭素数２から４のハロゲン原
子を含まない炭化水素冷媒に相互溶解しない冷凍機油を
用いる冷凍サイクル装置では、同一冷凍能力を発揮させ
るために必要な冷媒量は、冷媒が大量に溶解する鉱物油
やアルキルベンゼン油を冷凍機油として用いる冷凍サイ
クル装置に比べて少なくて済み、冷媒漏洩時の絶対的な
漏洩量が小さくなるといった利点がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、炭素数
２から４のハロゲン原子を含まない炭化水素冷媒と冷媒
に相互溶解しない冷凍機油を用いた冷凍サイクル装置用
圧縮機において、以下に説明するような、信頼性に関す
る課題が生じていた。

【００１２】図６は、従来の冷凍サイクル装置用圧縮機
を示す概略構成図である。図６において、１１は圧縮機
１のシェルであり、シェル１１内部の上側には駆動機構
部４が、下側には圧縮機構部３がそれぞれ収容されてい
る。

【００１３】駆動機構部４は、ロータ４１とステータ４
２とからなり、ステータ４２はシェル１１内壁に固定さ
れている。ロータ４１は、シャフト２１に固定支持され
ており、ステータ４２に電流が流れることでロータ４１
に回転動力が与えられるようになっている。

【００１４】圧縮機構部３は、シリンダ３１とシャフト
２１の偏心部３３によってシリンダ３１の内面に沿って
回転させるローラ３２と、このローラの外周面に圧接さ
れてシリンダ３１内を吸入側と吐出側とに区切るように
バネ等により押圧されるベーン（図示せず）と、シャフ
ト２１を支持する上軸受２２と下軸受２３とで構成され
ている。

【００１５】冷媒には、ハロゲン原子を含まない炭素数
２から４の炭化水素、例えば、電気冷蔵（冷凍）庫用と
してはイソブタンが、空調用としてプロパンが封入お
り、吸入管１２より吸入された冷媒は、圧縮機構部３に
よって圧縮され、吐出管１３より吐出されるようになっ
ている。

【００１６】また、シェル１１の底部には、前記冷媒と
相互溶解しない冷凍機油５１が封入されている。さら
に、３４は給油ポンプであり、シャフト２１に設けられ
た給油経路（図示せず）を介して、圧縮機構部３の摺動
部に冷凍機油５１が供給されるようになっている。

【００１７】しかしながら、圧縮機１の運転時にガス冷
媒とともに液冷媒が、吸入管１２を通じてシェル１１に
流入した場合や、圧縮機１を長時間停止し、圧縮機１が
低温にさらされ、シェル１１中で冷媒が凝縮、液化した
場合には、シェル１１の底部に図６のように液冷媒５２
が溜まり込む。

【００１８】ここで、炭素数２から４のハロゲン原子を
含まない炭化水素冷媒の液相は、冷凍機油に比べて比重
が小さいので、シェル１１内に滞留する液冷媒５２は冷
凍機油５１の上層に存在するため、シェル１１内に大量
の液冷媒が滞留する場合には、シャフト２１や下軸受２
３が、液冷媒に浸かり、軸受部を潤滑するための冷凍機
油の一部が流下除去されてしまい、軸受の潤滑が低下
し、信頼性を損なうといった課題があった。

【００１９】本発明は、上述したこのような冷凍サイク
ル装置用圧縮機および冷凍サイクル装置が有する課題を
考慮して、冷媒と相互溶解せず、比重が前記冷媒より大
きい化合物を冷凍機油として使用する冷凍サイクル装置
用圧縮機において、冷凍機油の油溜部に滞留する液冷媒
の量をできるだけ少なくし、軸受け部の潤滑性の低下を
回避できる冷凍サイクル装置用圧縮機およびそれを用い
た冷凍サイクル装置を提供することを目的とするもので
ある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、請求項１の本発明は、冷媒と相互溶解せず、比重
が前記冷媒より大きい化合物を冷凍機油として使用する
冷凍サイクル装置用圧縮機において、前記冷凍機油の油
溜部に滞留する前記冷媒の液相を、圧力差によって、冷
凍サイクル中または圧縮室内に排出する液冷媒排出経路
を備え、前記液冷媒排出経路の前記油溜部における開口
部は、前記油溜部に二層分離した状態で滞留する前記冷
凍機油と前記冷媒の液相との境界面の想定される最高の
位置より上方に配置されていることを特徴とする冷凍サ
イクル装置用圧縮機である。

【００２１】請求項２の本発明は、前記液冷媒排出経路
は、圧縮機の吐出管と前記油溜部とを接続するもの、前
記吐出管と前記凝縮器との間の経路と前記油溜部とを接
続するもの、前記油溜部と圧縮室内とを接続するものの
うちのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載
の冷凍サイクル装置用圧縮機である。

【００２２】なお、請求項２の本発明において、前記液
冷媒排出経路が、圧縮機の吐出管と前記油溜部とを接続
するもの、または、前記吐出管と前記凝縮器との間の経
路と前記油溜部とを接続するものである場合は、前記液
冷媒排出経路中にキャピラリーチューブを備えることを
特徴とする冷凍サイクル装置用圧縮機としてもよい。

【００２３】請求項３の本発明は、前記液冷媒排出経路
は、前記油溜部と前記吐出管とを接続し、前記吐出管と
の接続部にオリフィスを有することによって、前記油溜
部に滞留する前記冷媒の液相を吸い上げるものであるこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍サイクル
装置用圧縮機である。

【００２４】請求項４の本発明は、前記液冷媒排出経路
中に、開閉弁と、前記開閉弁の開閉を制御する開閉制御
手段とを備え、前記開閉制御手段は、圧縮機の起動時か
ら所定の時間が経過した後に前記開閉弁を閉止する、お
よび／または、前記油溜部に滞留する前記冷媒の液面位
置、外気温度、シェル温度、吐出温度、吸入温度のうち
の少なくとも一つに基づき、前記開閉弁を開閉すること
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の冷凍サイ
クル装置用圧縮機である。

【００２５】なお、請求項４の本発明において、開閉制
御手段を備えず、手動により、前記開閉弁を操作するこ
とを特徴とする冷凍サイクル装置用圧縮機としてもよ
い。

【００２６】また、請求項４の本発明において、前記油
溜部に液状となって滞留する前記冷媒の液面位置、外気
温度、シェル温度、吐出温度、吸入温度のうちの少なく
とも一つを検出する検出手段を備え、前記開閉制御手段
は前記検出手段の検出結果に従って前記開閉弁の開閉を
制御することを特徴とする冷凍サイクル装置用圧縮機と
してもよい。

【００２７】請求項５の本発明は、前記液冷媒排出経路
は、前記油溜部に滞留する液体の液面位置によって前記
液冷媒排出経路の前記油溜部側の接続開口部を閉塞する
フロートを有することを特徴とする請求項１〜４のいず
れかに記載の冷凍サイクル装置用圧縮機である。

【００２８】請求項６の本発明は、ハロゲン原子を含ま
ない炭素数２から４の炭化水素を主成分とする冷媒を用
い、前記冷媒と相互溶解しない化合物を冷凍機油として
使用し、請求項１〜５のいずれかに記載の冷凍サイクル
装置用圧縮機を備えることを特徴とする冷凍サイクル装
置である。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。

【００３０】（第１の実施の形態）まず、本発明の第１
の実施の形態を図面を参照して説明する。

【００３１】図１は、本発明の第１の実施の形態におけ
る冷凍サイクル装置用圧縮機の概略構成図である。図１
において、１１は圧縮機１のシェルであり、シェル１１
の上側には駆動機構部４が、下側には圧縮機構部３がそ
れぞれ収容されている。

【００３２】駆動機構部４は、ロータ４１とステータ４
２とからなり、ステータ４２はシェル１１内壁に固定さ
れている。ロータ４１は、シャフト２１に固定支持され
ており、ステータ４２に電流が流れることでロータ４１
に回転動力が与えられるようになっている。

【００３３】圧縮機構部３は、シリンダ３１とシャフト
２１の偏心部３３によってシリンダ３１の内面に沿って
回転させるローラ３２と、このローラの外周面に圧接さ
れてシリンダ３１内を吸入側と吐出側とに区切るように
バネ等により押圧されるベーン（図示せず）と、シャフ
ト２１を支持する上軸受２２と下軸受２３とで構成され
ている。

【００３４】本実施の形態における冷凍サイクル装置用
圧縮機が用いられる冷凍サイクル装置に使用される冷媒
は、炭素数２から４のハロゲン原子を含まない炭化水
素、例えば、電気（冷凍）冷蔵庫用としてはイソブタ
ン、空調用としてプロパンである。圧縮機１の吐出管１
３から吐出された冷媒は、冷凍サイクル７を構成してい
る凝縮器７１、減圧器７２、蒸発器７３を経由して再び
吸入管１２から戻ってくるサイクルを繰り返すようにな
っている。また、冷凍機油としては、前記冷媒と相互溶
解しない化合物、例えば、カーボネート系油が用いられ
ている。

【００３５】また、シェル１１の底部は、冷凍機油５１
の油溜部を兼ねている。３４は給油ポンプであり、シャ
フト２１に設けられた給油経路（図示せず）を介して、
圧縮機構部３の摺動部に冷凍機油５１が供給されるよう
になっている。

【００３６】ところで、圧縮機１の運転時にガス冷媒と
ともに液冷媒が、吸入管１２を通じてシェル１１に流入
した場合や、圧縮機１を長時間停止し、圧縮機１が低温
にさらされ、シェル１１中で冷媒が凝縮、液化した場合
には、シェル１１の底部に図１のように液冷媒が溜まり
込む。

【００３７】炭素数２から４のハロゲン原子を含まない
炭化水素冷媒の液相は、冷凍機油に比べて比重が小さい
ので、シェル１１内に滞留する液冷媒５２は冷凍機油５
１の上層に存在する。

【００３８】ここで、１４は、シェル底部に滞留する液
冷媒５２を導出する液冷媒排出管であり、その開口端部
はシェル底部に二層分離した状態で滞留する冷凍機油５
１と液冷媒５２との境界面の想定される最高の位置より
上方に配置されている。液冷媒排出管１４は、減圧手段
であるキャピラリーチューブ６１を介して、圧縮機１の
吐出管１３に接続されている。すなわち、液冷媒排出管
１４、キャピラリーチューブ６１および液冷媒排出管１
４からキャピラリーチューブ６１を介して吐出管１３ま
での配管は、本発明の液冷媒排出経路を構成している。

【００３９】圧縮機が高圧シェル型の場合においては、
圧縮機１を運転すると、圧縮機構部３から吐出された冷
媒はロータ４１とステータ４２との間か、あるいは、ス
テータ４２とシェル１１の内壁との間を通って吐出管１
３へと導かれるために、液冷媒排出管１４での圧力は、
吐出管１３での圧力より若干高くなり、圧力差が生じ
る。

【００４０】したがって、圧縮機１の起動直後などで、
シェル１１内に液冷媒５２が滞留する場合には、この圧
力差により、滞留する液冷媒５２は、液冷媒排出管１
４、キャピラリーチューブ６１を通って圧縮機１の吐出
側となる冷凍サイクル内に排出される。このとき、液冷
媒排出管１４の開口端部は、シェル底部に二層分離した
状態で滞留する冷凍機油５１と液冷媒５２との境界面の
想定される最高の位置より上方に配置されているため、
冷凍機油５１を排出することはない。

【００４１】また、シェル１内に滞留する液冷媒５２を
全て排出した後には、液冷媒排出管１４は、吐出ガス冷
媒を、吐出側となる冷凍サイクル内に排出するのみであ
るため、圧縮機１の運転に悪影響を及ぼすことはない。

【００４２】なお、図１では、液冷媒排出管１４からの
配管の接続先を圧縮機１の吐出側としているが、液冷媒
排出管１４の接続先を、冷凍サイクル７内の低圧側に接
続してもよく、この場合には、圧縮機１の吐出側に接続
する場合より、明らかに大きな圧力差をつけることが可
能である。

【００４３】したがって、本実施の形態の構成によれ
ば、シャフト２１や下軸受２３が、液冷媒に浸かり、軸
受部を潤滑するための冷凍機油の一部が流下除去され、
軸受の潤滑が低下し、信頼性を損なうといった課題が解
消できる。

【００４４】なお、本実施の形態においては、液冷媒排
出管１４およびキャピラリーチューブ６１は、シェル１
１の外部に設置されているが、シェル１１の内部に設置
した場合にも、同様の効果が得られる。

【００４５】また、液冷媒排出管１４の一端を細管化
し、キャピラリーチューブ６１を兼ねる構成としてもよ
い。

【００４６】また、本実施の形態においては、圧縮機構
部をロータリー式としているが、スクロール式などの圧
縮機構である場合にも、同様の効果が得られる。

【００４７】さらに、本実施の形態においては、圧縮機
を縦置き式の圧縮機としているが、横置き式の圧縮機の
場合にも、同様の効果が得られる。

【００４８】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態を図面を参照して説明する。

【００４９】図２は、本発明の第２の実施の形態におけ
る冷凍サイクル装置用圧縮機を示す概略構成図である。
本実施の形態における冷凍サイクル装置用圧縮機は、本
発明の液冷媒排出経路に関する点以外は、上述した第１
の実施の形態における冷凍サイクル装置用圧縮機と同様
である。したがって、本実施の形態において、第１の実
施の形態と基本的に同様のものについては、同一符号を
付与し、説明を省略する。また、特に説明のないものに
ついては、第１の実施の形態と同じとする。

【００５０】本実施の形態における冷凍サイクル装置用
圧縮機が用いられる冷凍サイクル装置に使用される冷媒
は、炭素数２から４のハロゲン原子を含まない炭化水
素、例えば、電気冷蔵（冷凍）庫用としてはイソブタ
ン、空調用としてプロパンである。冷凍機油としては、
前記冷媒と相互溶解しない化合物、例えば、カーボネー
ト系油が用いられている。

【００５１】圧縮機１の運転時にガス冷媒とともに液冷
媒が、吸入管１２を通じてシェル１１に流入した場合
や、圧縮機１を長時間停止し、圧縮機１が低温にさらさ
れ、シェル１１中で冷媒が凝縮、液化した場合には、シ
ェル１１の底部に液冷媒が溜まり込む。

【００５２】炭素数２から４のハロゲン原子を含まない
炭化水素冷媒の液相は、冷凍機油に比べて比重が小さい
ので、シェル１１内に滞留する液冷媒５２は冷凍機油５
１の上層に存在する。

【００５３】ここで、１４は、シェル底部に滞留する液
冷媒５２を導出する液冷媒排出管であり、その開口端部
はシェル底部に二層分離した状態で滞留する冷凍機油５
１と液冷媒５２との境界面の想定される最高の位置より
上方に配置されている。液冷媒排出管１４は、電磁弁６
２を介して、圧縮機１の吐出側となる冷凍サイクル内に
接続されている。さらに、電磁弁６２は、開閉制御手段
６３の信号によって制御される。すなわち、液冷媒排出
管１４、および、媒排出管１４から電磁弁６２を介して
吐出管１３までの配管は、本発明の液冷媒排出経路を構
成している。

【００５４】開閉制御手段６３は、タイマー（図示せ
ず）からの信号に基づき、圧縮機１の起動時から一定時
間、電磁弁６２を開の状態にし、起動時から一定時間経
過後、電磁弁６２を閉の状態とするように制御される。
あるいは、開閉制御手段６３は、液冷媒５２の液面を検
知する検知センサ（図示せず）や、または、外気温度、
シェル温度、吐出ガス温度、吸入温度等を検知する検知
センサ（図示せず）からの検知信号に基づき電磁弁６２
の制御を行うようにしてもよい。

【００５５】一方、圧縮機が高圧シェル型の場合におい
ては、圧縮機１を運転すると、圧縮機構部３から吐出さ
れた冷媒はロータ４１とステータ４２との間か、あるい
は、ステータ４２とシェル１１の内壁との間を通って吐
出管１３へと導かれるために、液冷媒排出管１４での圧
力は、吐出管１３での圧力より若干高くなり、圧力差が
生じる。

【００５６】したがって、圧縮機１の起動直後などで、
シェル１１内に液冷媒５２が滞留する場合には、この圧
力差により、滞留する液冷媒５２は、液冷媒排出管１
４、開の状態の電磁弁６２を通って圧縮機１の吐出側と
なる冷凍サイクル内に排出される。

【００５７】なお、図２では、液冷媒排出管１４からの
配管の接続先を圧縮機１の吐出側としているが、液冷媒
排出管１４の接続先を、冷凍サイクル７内の低圧側に接
続してもよく、この場合には、圧縮機１の吐出側に接続
する場合より、明らかに大きな圧力差をつけることが可
能である。

【００５８】すなわち、本実施の形態の構成によれば、
シャフト２１や下軸受２３が、液冷媒に浸かり、軸受部
を潤滑するための冷凍機油の一部が流下除去され、軸受
の潤滑が低下し、信頼性を損なうといった課題が解消で
きる。

【００５９】また、電磁弁６２を、開閉制御手段６３の
信号によって制御し、一定時間、電磁弁を開の状態とす
ることで、液冷媒５２が滞留するときのみ、液冷媒５２
を排出することが可能となる。このとき、液冷媒排出管
１４は、冷凍機油５１の油面より上部に一端が開口する
ように設けられているため、冷凍機油５１が排出される
ことはない。また、液冷媒が滞留していない場合には、
電磁弁６２を閉の状態とすることで、シェル１１内のガ
ス冷媒が、冷凍サイクル７内に流出することがなくな
る。

【００６０】なお、本実施の形態においては、圧縮機構
部をロータリー式としているが、スクロール式などの圧
縮機構である場合にも、同様の効果が得られる。

【００６１】さらに、本実施の形態においては、圧縮機
を縦置き式の圧縮機としているが、横置き式の圧縮機の
場合にも、同様の効果が得られる。

【００６２】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態を図面を参照して説明する。

【００６３】図３は、本発明の第３の実施の形態におけ
る冷凍サイクル装置用圧縮機を示す概略構成図である。
本実施の形態における冷凍サイクル装置用圧縮機は、本
発明の液冷媒排出経路に関する点以外は、上述した第１
の実施の形態における冷凍サイクル装置用圧縮機と同様
である。したがって、本実施の形態において、第１の実
施の形態と基本的に同様のものについては、同一符号を
付与し、説明を省略する。また、特に説明のないものに
ついては、第１の実施の形態と同じとする。なお、図３
において、本実施の形態における冷凍サイクル装置用圧
縮機が備えられている冷凍サイクル装置のその他の機器
については、図示を省略している。

【００６４】本実施の形態における冷凍サイクル装置用
圧縮機が用いられる冷凍サイクル装置に使用される冷媒
は、炭素数２から４のハロゲン原子を含まない炭化水
素、例えば、電気冷蔵（冷凍）庫用としてはイソブタ
ン、空調用としてプロパンである。冷凍機油としては、
前記冷媒と相互溶解しない化合物、例えば、カーボネー
ト系油が用いられている。

【００６５】圧縮機１の運転時にガス冷媒とともに液冷
媒が、吸入管１２を通じてシェル１１に流入した場合
や、圧縮機１を長時間停止し、圧縮機１が低温にさらさ
れ、シェル１１中で冷媒が凝縮、液化した場合には、シ
ェル１１の底部に液冷媒が溜まり込む。

【００６６】炭素数２から４のハロゲン原子を含まない
炭化水素冷媒の液相は、冷凍機油に比べて比重が小さい
ので、シェル１１内に滞留する液冷媒５２は冷凍機油５
１の上層に存在する。

【００６７】本実施の形態における冷凍サイクル装置用
圧縮機は、下軸受２３に、シリンダ３１とローラ３２に
よって形成される圧縮室内に連通する液冷媒導入路８２
が設けられ、さらに液冷媒導入路８２に連通した液冷媒
吸入管８１が設けられたものである。液冷媒吸入管８１
の開口端部は、シェル底部に二層分離した状態で滞留す
る冷凍機油５１と液冷媒５２との境界面の想定される最
高の位置より上方に配置されている。液冷媒導入路８２
は、圧縮工程中において、ローラ３２の運動にあわせて
開口する位置に設けられている。また、その位置は、圧
縮室内の圧力が、シェル１１内の圧力より低く、液冷媒
を吸入する圧力差を生じる位置であって、かつ、高圧の
液冷媒が吸入されることによる過圧縮損失を小さくする
ように圧縮室内の圧力がシェル１１内の圧力より低すぎ
ない位置に設定されている。すなわち、液冷媒吸入管８
１、および、液冷媒導入路８２は、本発明の液冷媒排出
経路を構成している。

【００６８】シェル１１内に液冷媒５２が滞留する場合
には、上記圧力差により、滞留する液冷媒５２は、液冷
媒吸入管８２、液冷媒導入路８１を通って、シリンダ３
１内に吸入される。シリンダ３１内に吸入された液冷媒
は、圧縮され、高温高圧のガス冷媒となり、シェル１１
内に吐出される。このとき、液冷媒吸入管８２の開口端
部は、シェル底部に二層分離した状態で滞留する冷凍機
油５１と液冷媒５２との境界面の想定される最高の位置
より上方に配置されているため、冷凍機油５１を吸入す
ることはない。

【００６９】したがって、本実施の形態の構成によれ
ば、シャフト２１や下軸受２３が、液冷媒に浸かり、軸
受部を潤滑するための冷凍機油の一部が流下除去され、
軸受の潤滑が低下し、信頼性を損なうといった課題が解
消できる。

【００７０】また、シェル１１内に滞留する液冷媒５２
を全て吸入した後には、液冷媒吸入管８２の開口端部
は、シェル底部に二層分離した状態で滞留する冷凍機油
５１と液冷媒５２との境界面の想定される最高の位置よ
り上方に配置されているため、冷凍機油５１を吸入する
ことはない。

【００７１】なお、本実施の形態においては、圧縮機構
部をロータリー式としているが、スクロール式などの圧
縮機構である場合にも、同様の効果が得られる。

【００７２】さらに、本実施の形態においては、圧縮機
を縦置き式の圧縮機としているが、横置き式の圧縮機の
場合にも、同様の効果が得られる。

【００７３】（第４の実施の形態）次に、本発明の第４
の実施の形態を図面を参照して説明する。

【００７４】図４は、本発明の第４の実施の形態におけ
る冷凍サイクル装置用圧縮機を示す概略構成図である。
本実施の形態における冷凍サイクル装置用圧縮機は、本
発明の液冷媒排出経路に関する点以外は、上述した第１
の実施の形態における冷凍サイクル装置用圧縮機と同様
である。したがって、本実施の形態において、第１の実
施の形態と基本的に同様のものについては、同一符号を
付与し、説明を省略する。また、特に説明のないものに
ついては、第１の実施の形態と同じとする。なお、図４
において、本実施の形態における冷凍サイクル装置用圧
縮機が備えられている冷凍サイクル装置のその他の機器
については、図示を省略している。

【００７５】本実施の形態における冷凍サイクル装置用
圧縮機が用いられる冷凍サイクル装置に使用される冷媒
は、炭素数２から４のハロゲン原子を含まない炭化水
素、例えば、電気冷蔵（冷凍）庫用としてはイソブタ
ン、空調用としてプロパンである。冷凍機油としては、
前記冷媒と相互溶解しない化合物、例えば、カーボネー
ト系油が用いられている。

【００７６】圧縮機１の運転時にガス冷媒とともに液冷
媒が、吸入管１２を通じてシェル１１に流入した場合
や、圧縮機１を長時間停止し、圧縮機１が低温にさらさ
れ、シェル１１中で冷媒が凝縮、液化した場合には、シ
ェル１１の底部に液冷媒が溜まり込む。

【００７７】炭素数２から４のハロゲン原子を含まない
炭化水素冷媒の液相は、冷凍機油に比べて比重が小さい
ので、シェル１１内に滞留する液冷媒５２は冷凍機油５
１の上層に存在する。

【００７８】本実施の形態における冷凍サイクル装置用
圧縮機は、シェル１１の底部に、冷凍サイクル内へと連
通する（図示せず）液冷媒排出管９１が設けられている
ものである。液冷媒排出管９１の開口端部は、シェル底
部に二層分離した状態で滞留する冷凍機油５１と液冷媒
５２との境界面の想定される最高の位置より上方に配置
されている。また、前記開口端部には、フロート９２
と、ガイド９３からなる液面定量化手段が設けられてい
る。フロート９２は、液冷媒５２より比重が小さい材質
で形成されており、ガイド９３によって、一定以上浮い
たり、ずれたりしないように支持されている。フロート
９２は、冷凍機油５１の油面より上部であり、かつ、液
冷媒５２または、冷凍機油５１の液面に対応して上下動
し、下降時に液冷媒排出管９１の一端を閉塞する位置に
設けられている。すなわち、液冷媒排出管９１は、本発
明の液冷媒排出経路を構成している。

【００７９】つまり、フロート９２は、シェル１１内に
液冷媒５２が滞留すると、液面の上昇に対応して上昇
し、液冷媒排出管９１の開口端部を開口し、液冷媒５２
を排出する。このとき、液冷媒排出管９１の開口端部
は、シェル底部に二層分離した状態で滞留する冷凍機油
５１と液冷媒５２との境界面の想定される最高の位置よ
り上方に配置されているため、冷凍機油５２が排出され
ることはない。また、液冷媒５２が排出された後は、フ
ロート９２が降下して、液冷媒排出管９１を塞ぎ、シェ
ル１１内のガス冷媒が、排出されることはない。

【００８０】したがって、本実施の形態の構成によれ
ば、シャフト２１や下軸受２３が、液冷媒に浸かり、軸
受部を潤滑するための冷凍機油の一部が流下除去され、
軸受の潤滑が低下し、信頼性を損なうといった課題が解
消できる。

【００８１】なお、本実施の形態においては、圧縮機構
部をロータリー式としているが、スクロール式などの圧
縮機構である場合にも、同様の効果が得られる。

【００８２】さらに、本実施の形態においては、圧縮機
を縦置き式の圧縮機としているが、横置き式の圧縮機の
場合にも、同様の効果が得られる。

【００８３】（第５の実施の形態）次に、本発明の第５
の実施の形態を図面を参照して説明する。

【００８４】図５は、本発明の第５の実施の形態におけ
る冷凍サイクル装置用圧縮機を示す概略構成図である。
本実施の形態における冷凍サイクル装置用圧縮機は、本
発明の液冷媒排出経路に関する点および圧縮機が横置き
式であることに関する点以外は、上述した第１の実施の
形態における冷凍サイクル装置用圧縮機と同様である。
したがって、本実施の形態において、第１の実施の形態
と基本的に同様のものについては、同一符号を付与し、
説明を省略する。また、特に説明のないものについて
は、第１の実施の形態と同じとする。なお、図５におい
て、本実施の形態における冷凍サイクル装置用圧縮機が
備えられている冷凍サイクル装置のその他の機器につい
ては、図示を省略している。

【００８５】本実施の形態における冷凍サイクル装置用
圧縮機が用いられる冷凍サイクル装置に使用される冷媒
は、炭素数２から４のハロゲン原子を含まない炭化水
素、例えば、電気冷蔵（冷凍）庫用としてはイソブタ
ン、空調用としてプロパンである。冷凍機油としては、
前記冷媒と相互溶解しない化合物、例えば、カーボネー
ト系油が用いられている。

【００８６】圧縮機１の運転時にガス冷媒とともに液冷
媒が、吸入管１２を通じてシェル１１に流入した場合
や、圧縮機１を長時間停止し、圧縮機１が低温にさらさ
れ、シェル１１中で冷媒が凝縮、液化した場合には、シ
ェル１１の底部に液冷媒が溜まり込む。

【００８７】炭素数２から４のハロゲン原子を含まない
炭化水素冷媒の液相は、冷凍機油に比べて比重が小さい
ので、シェル１１内に滞留する液冷媒５２は冷凍機油５
１の上層に存在する。

【００８８】本実施の形態における冷凍サイクル装置用
圧縮機は、シェル１１の底部に、液冷媒吸上げ管１０１
が、その開口端部が、シェル底部に二層分離した状態で
滞留する冷凍機油５１と液冷媒５２との境界面の想定さ
れる最高の位置より上方に配置されるように、設けられ
ているものである。液冷媒吸上げ管１０１は、吐出管１
３に接続されており、吐出管１３の接続部には、吐出ガ
ス冷媒が吐出管１３内を流れることにより生じる圧力の
低下により、液冷媒５２を吸い上げるように、オリフィ
ス１０２が設けられている。すなわち、液冷媒吸上げ管
１０１およびオリフィス１０２は、本発明の液冷媒排出
経路を構成している。

【００８９】つまり、シェル１１内に液冷媒５２が滞留
する場合には、吐出ガス冷媒が吐出管１３内を流れるこ
とにより生じる圧力差によって、滞留する液冷媒５２
は、液冷媒吸上げ管１０１を通って、圧縮機１の吐出側
となる冷凍サイクル内に排出される。このとき、液冷媒
吸上げ管１０１の開口端部は、シェル底部に二層分離し
た状態で滞留する冷凍機油５１と液冷媒５２との境界面
の想定される最高の位置より上方に配置されているた
め、冷凍機油５１を冷凍サイクル内に排出することはな
い。また、シェル１１内に滞留する液冷媒５２を全て排
出した後には、液冷媒吸上げ管１０１は、シェル内の吐
出ガス冷媒を、圧縮機の吐出側の冷凍サイクル内に排出
するのみであり、圧縮機１の運転に悪影響を及ぼすこと
はない。

【００９０】したがって、本実施の形態の構成によれ
ば、シャフト２１や軸受が、液冷媒に浸かり、軸受部を
潤滑するための冷凍機油の一部が流下除去され、軸受の
潤滑が低下し、信頼性を損なうといった課題が解消でき
る。

【００９１】なお、本実施の形態においては、圧縮機構
部をロータリー式としているが、スクロール式などの圧
縮機構である場合にも、同様の効果が得られる。

【００９２】さらに、本実施の形態においては、圧縮機
を横置き式の圧縮機としているが、縦置き式の圧縮機の
場合にも、同様の効果が得られる。

【００９３】なお、上述した第１〜第５の実施の形態に
おいては、本発明の冷凍サイクル装置用圧縮機に用いら
れる冷媒は、炭素数２から４のハロゲン原子を含まない
炭化水素であるとして説明したが、これに限るものでは
なく、用いられる冷凍機油と相互溶解せず、比重が前記
冷凍機油より小さいものであればよい。

【００９４】また、上述した第１〜第５の実施の形態に
おいては、本発明の冷凍サイクル装置用圧縮機について
説明したが、本発明の冷凍サイクル装置は、これらを備
え、ハロゲン原子を含まない炭素数２から４の炭化水素
を主成分とする冷媒を用い、前記冷媒と相互溶解しない
化合物を冷凍機油として使用するものである。

【００９５】

【発明の効果】以上説明したところから明らかなよう
に、本発明は、冷媒と相互溶解せず、比重が前記冷媒よ
り大きい化合物を冷凍機油として使用する冷凍サイクル
装置用圧縮機において、冷凍機油の油溜部に滞留する液
冷媒の量をできるだけ少なくし、軸受け部の潤滑性の低
下を回避できる冷凍サイクル装置用圧縮機およびそれを
用いた冷凍サイクル装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における冷凍サイク
ル装置用圧縮機の概略構成図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態における冷凍サイク
ル装置用圧縮機を示す概略構成図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態における冷凍サイク
ル装置用圧縮機を示す概略構成図である。

【図４】本発明の第４の実施の形態における冷凍サイク
ル装置用圧縮機を示す概略構成図である。

【図５】本発明の第５の実施の形態における冷凍サイク
ル装置用圧縮機を示す概略構成図である。

【図６】従来の冷凍サイクル装置用圧縮機を示す概略構
成図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 １１ シェル １２ 吸入管 １３ 吐出管 １４ 液冷媒排出管 ２１ シャフト ２２ 上軸受 ２３ 下軸受 ３ 圧縮機構部 ３１ シリンダ ３２ ローラ ３３ 偏心部 ３４ 給油ポンプ ４ 駆動機構部 ４１ ロータ ４２ ステータ ５１ 冷凍機油 ５２ 液冷媒 ６１ キャピラリーチューブ ６２ 電磁弁 ６３ 開閉制御手段 ７ 冷凍サイクル ７１ 凝縮器 ７２ 減圧機構 ７３ 蒸発器 ８１ 液冷媒吸入管 ８２ 液冷媒導入路 ９１ 液冷媒排出管 ９２ フロート ９３ ガイド １０１ 液冷媒吸上げ管 １０２ オリフィス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 雄二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 川上 哲司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 中島 啓造 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒と相互溶解せず、比重が前記冷媒よ
   り大きい化合物を冷凍機油として使用する冷凍サイクル
   装置用圧縮機において、前記冷凍機油の油溜部に滞留す
   る前記冷媒の液相を、圧力差によって、冷凍サイクル中
   または圧縮室内に排出する液冷媒排出経路を備え、前記
   液冷媒排出経路の前記油溜部における開口部は、前記油
   溜部に二層分離した状態で滞留する前記冷凍機油と前記
   冷媒の液相との境界面の想定される最高の位置より上方
   に配置されていることを特徴とする冷凍サイクル装置用
   圧縮機。
2. 【請求項２】 前記液冷媒排出経路は、圧縮機の吐出管
   と前記油溜部とを接続するもの、前記吐出管と前記凝縮
   器との間の経路と前記油溜部とを接続するもの、前記油
   溜部と圧縮室内とを接続するもののうちのいずれかであ
   ることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置
   用圧縮機。
3. 【請求項３】 前記液冷媒排出経路は、前記油溜部と前
   記吐出管とを接続し、前記吐出管との接続部にオリフィ
   スを有することによって、前記油溜部に滞留する前記冷
   媒の液相を吸い上げるものであることを特徴とする請求
   項１または２に記載の冷凍サイクル装置用圧縮機。
4. 【請求項４】 前記液冷媒排出経路中に、開閉弁と、前
   記開閉弁の開閉を制御する開閉制御手段とを備え、前記
   開閉制御手段は、圧縮機の起動時から所定の時間が経過
   した後に前記開閉弁を閉止する、および／または、前記
   油溜部に滞留する前記冷媒の液面位置、外気温度、シェ
   ル温度、吐出温度、吸入温度のうちの少なくとも一つに
   基づき、前記開閉弁を開閉することを特徴とする請求項
   １〜３のいずれかに記載の冷凍サイクル装置用圧縮機。
5. 【請求項５】 前記液冷媒排出経路は、前記油溜部に滞
   留する液体の液面位置によって前記液冷媒排出経路の前
   記油溜部側の接続開口部を閉塞するフロートを有するこ
   とを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の冷凍サ
   イクル装置用圧縮機。
6. 【請求項６】 ハロゲン原子を含まない炭素数２から４
   の炭化水素を主成分とする冷媒を用い、前記冷媒と相互
   溶解しない化合物を冷凍機油として使用し、請求項１〜
   ５のいずれかに記載の冷凍サイクル装置用圧縮機を備え
   ることを特徴とする冷凍サイクル装置。