(57)【要約】【課題】圧縮機の潤滑油の粘度を入力の増加や信頼性の低下なく下げることで、圧縮機入力の低減による高効率化を図る。【解決手段】容器１０２内に、圧縮要素１０３と圧縮要素１０３を構成する摺動部品と、摺動部品の摺動部材同士の潤滑に供される潤滑油１０５を有し、冷媒等の吐出ガス１３０の熱源による加熱手段１５０によって、潤滑油１０５の温度を加温し、潤滑油１０５の粘度を低下させることで摺動損失を低減し、圧縮機の入力低減による高効率化を図れる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内に、圧縮要素と前記圧縮要素を構成する摺動部品と、前記摺動部品の摺動部材同士の潤滑に供される潤滑油を有し、冷媒等の吐出ガスの熱源による加熱手段によって、前記潤滑油の温度を加温することを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
圧縮機は、シリンダブロックとシリンダとピストンと吐出室または吐出マフラーと前記吐出室または前記吐出マフラーに接続し、かつ、前記吐出室または前記吐出マフラーに連通した冷媒等の吐出ガスを通過させる吐出管を有し、前記吐出管の一部が潤滑油の温度を加温する加熱手段である請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
圧縮機は、シリンダとピストンと吐出室と前記吐出室に直接または、吐出マフラーを介して接続され、連通された冷媒等の吐出ガスを通過させる吐出管と、前記吐出管から容器を介して前記容器外に接続された高圧配管を有し、前記高圧配管の一部が潤滑油の温度を加温する加熱手段である請求項１に記載の圧縮機。
【請求項４】
圧縮機は、シリンダブロックとシリンダとピストンと吐出室と前記吐出室に接続し、かつ、前記吐出室に連通した冷媒等の吐出ガスを連通させる吐出管と前記シリンダブロックに形成された吐出マフラーを有し、前記吐出管は、前記吐出マフラーに接続された第１吐出管と、前記吐出マフラーから容器外の高圧配管に接続された第２吐出管を有し、前記第１吐出管または、前記第２吐出管、または前記吐出マフラーの一部を潤滑油に浸漬してなる前記潤滑油の加熱手段であることを特徴とする請求項１または２に記載の圧縮機。
【請求項５】
容器内に、圧縮要素と前記圧縮要素を構成する摺動部品と、前記摺動部品の摺動部材同士の潤滑に供される潤滑油を有し、前記潤滑油は、４０度の動粘度が５ｍｍ2／ｓ以上であり、運転時の粘度を１から４ｍｍ2／ｓに制御するための粘度制御手段を有するとともに、前記粘度制御手段は、冷媒等の吐出ガスの熱源による加熱手段を制御することによって、前記潤滑油の温度を加温し、少なくとも、圧縮機の特別な過渡期を除く主要な運転条件においては、前記潤滑油の動粘度を前記値に維持することを特徴とする圧縮機。
【請求項６】
圧縮機は、シリンダとピストンと吐出室と前記吐出室または、前記吐出室と連通した吐出マフラーに接続し連通され、冷媒等の吐出ガスを通過させる吐出管を有し、前記吐出管の一部が潤滑油の温度を加温する加熱手段であるとともに、粘度制御手段は、前記加熱手段である前記吐出管の流量を制御することにより行うことを特徴とする請求項５に記載の圧縮機。
【請求項７】
圧縮機は、シリンダとピストンと吐出室と前記吐出室または、前記吐出室と連通した吐出マフラーに接続し連通され、冷媒等の吐出ガスを通過させる吐出管を有し、前記吐出管は、２分岐し、一方が潤滑油を加熱する加熱手段である加熱管であるとともに、前記吐出管が分岐する部分には、流量制御手段を有し、前記加熱管への前記吐出ガスの流量を制御することで、前記加熱手段を制御し、粘度制御手段を構成することを特徴とする請求項５に記載の圧縮機。
【請求項８】
流量制御手段は、バイメタル、形状記憶合金等の熱感応素子により形成された請求項７記載の圧縮機。
【請求項９】
流量制御手段は、加熱管側への流路の絞り弁を含む請求項７記載の圧縮機。
【請求項１０】
容器内に、圧縮要素と前記圧縮要素を構成する摺動部品と、前記摺動部品の摺動部材同士の潤滑に供される潤滑油を有し、前記潤滑油は、４０度の動粘度が１０ｍｍ2／ｓ以下であり、運転時の粘度を１から４ｍｍ2／ｓに制御するための粘度制御手段を有するとともに、前記粘度制御手段は、冷媒等の吐出ガスの熱源による加熱手段と冷凍システムの凝縮器である高圧配管の一部を用いた冷却手段の双方によって構成されたことを特徴とする圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機によって冷媒等のガスを圧縮する圧縮機に関し、摺動部材同士を潤滑する潤滑油の粘度制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の圧縮機は、容器内に潤滑油を貯留し、各摺動部材に潤滑油を供給することにより摺動部の潤滑、摩耗防止を行っている。
【０００３】
近年の地球環境保護の観点から、より入力（損失）の小さい圧縮機が求められるとともに、冷凍・加熱用途においては、環境にやさしい冷媒、具体的には、ＨＣやＨＦＣ冷媒が主流になっている。
【０００４】
さらに、入力（損失）の低減においても、使用者がより多く使う環境下、条件下で大きな低減を図れる技術が求められるとともに、信頼性が高く、長く使える製品が環境にやさしい製品であるため、入力（損失）の低減と、信頼性の両立が最も地球環境に適した製品であるといえる。
【０００５】
従来の圧縮機としては、容器内に潤滑油を貯留し、冷媒等の吐出ガスを吐出管から冷凍システムに吐出する圧縮機が開示されている（例えば、特許文献１および特許文献２参）。
【０００６】
以下、図面を参照しながら上記従来の圧縮機について説明する。
【０００７】
図２３は、特許文献１に記載された従来の圧縮機の横断面図、図２４は、従来の圧縮機の縦断面図である。
【０００８】
図２３、図２４において、圧縮機１１は、潤滑油１３を容器１４内部に貯留している。また、冷媒１２は、容器１４の内部空間に充填されている。
【０００９】
圧縮機１１は、凝縮器１５、蒸発器１６、膨張手段１７とともに、冷凍システム１８を構成している。
【００１０】
圧縮機１１は、電動要素１９、圧縮要素２０を有し、圧縮要素は、吸入管２１、吐出管２２、吸入マフラー２３を有する。また、吐出管２２には、防振部材２７がクリップ２８で固定されている。
【００１１】
給油通路２９は、シャフト３０に形成されており、シャフト３０の上端は、偏芯部上端３１である。
【００１２】
圧縮要素２０は、シリンダブロック２３ａ、シリンダ２４、ピストン２５、コンロッド５４などにより構成されており、シリンダヘッド５５には吐出室５６が形成され、吐出マフラー２６を介して吐出管２２に連通している。
【００１３】
シリンダ２４とピストン２５、コンロッド５４とシャフト３０、シリンダブロック２３ａの軸受部５８などは、摺動部品であり、潤滑油１３の潤滑により摺動する摺動部材である。
【００１４】
以上の構成の従来の圧縮機について、以下その動作を説明する。
【００１５】
圧縮機１１が運転を始めると、電動要素１９の回転により、圧縮要素２０が冷媒１２の圧縮を開始する。冷媒１２は、吸入管２１より容器１４内に吸い込まれ、吸入マフラー２３を通ってシリンダ２４へ入り、ピストン２５の圧縮で、シリンダヘッド５５の吐出室５６から、吐出マフラー２６を介して吐出管２２と通り、容器１４の外部の冷凍システム１８へと送りだされる。
【００１６】
潤滑油１３は、ピストン２５とシリンダ２４間や、コンロッド５４とシャフト３０、また、シリンダブロック２３ａの軸受部５８などの摺動部間に供給され、摺動部品の摺動部材間の潤滑を行う。
【００１７】
従って、摺動部材間は、潤滑油１３を介して、摺動を行っており、摺動部間の摺動損失は、潤滑油１３の粘度と大きく関わっており、圧縮機１１の入力、効率を変化させる。
【００１８】
さらに、潤滑油１３は、その温度が高くなると、有機材料との劣化促進ともかかわっている。
【００１９】
また、特許文献２には、潤滑油１３の中にヒーターを入れて、潤滑油１３を加温する方法が開示されている。
【特許文献１】特許第２８０３３０１号公報
【特許文献２】特開平７−２０８８１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、上記従来の構成では、圧縮機１１の潤滑油１３の温度を加温するのに、ヒーターを用いることや低粘度の潤滑油１３を用いることにより、摺動部間の摺動損失を低減できることは、公知であるが、ヒーターを用いないで潤滑油１３の粘度を低下させる方法は提案されておらず、ヒーターを用いて粘度を下げると、摺動部間の損失は低下するがヒーターの入力分が逆に入力増加になってしまい、効果が極端に小さくなるか、あるいは逆に入力の増加になってしまう課題があった。
【００２１】
また、低粘度の潤滑油１３を用いることにより摺動損失を低減することは公知であるが、低粘度になるほど、一般に潤滑油１３の分子が小さくなり、揮発性が高くなる、即ち、より低い温度で蒸発してしまうとともに、有機材料の抽出や有機材料、金属材料などによる反応生成物が生じやすく、また潤滑油１３そのものも劣化しやすくなり、信頼性を低下させる課題を有していた。
【００２２】
また、潤滑油１３は、前述した、潤滑油の低粘度化よる摺動損失低減による高効率効果と、低粘度の潤滑油１３の使用や高温では、相反するものであり、低粘度化による高効率化を図りながら、十分な信頼性も確保する適切な手段が無い課題があった。
【００２３】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであって、ヒーターなどの入力増加となる手段を用いずに、潤滑油の温度を上げることで粘度を低下させ、摺動部間の損失を減少させることで、圧縮機の効率を高めることを目的とする。
【００２４】
また、低粘度の潤滑油を用いても潤滑油の劣化などによる信頼性の低下を起こすことなく、かつ、高効率化も同時に達成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記従来の課題を解決するために、本発明の圧縮機は、容器内に、圧縮要素と圧縮要素を構成する摺動部品と、摺動部品の摺動部材同士の潤滑に供される潤滑油を有し、冷媒等の吐出ガスの熱源による加熱手段によって、潤滑油の温度を加温したものであり、これによって、ヒーターなどの入力を損失し、圧縮機効率を低下させる手段を用いることなく、潤滑油の粘度を低下させ、摺動損失を低下させることで、入力低減を図り、圧縮機の効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の圧縮機は、ヒーターなどの入力を損失し、圧縮機効率を低下させる手段を用いることなく、潤滑油の粘度を低下させ、摺動損失を低下させることで、入力低減を図り、圧縮機の効率を向上させることができ、圧縮機の高効率化による省エネを図ることができ、地球環境保護に貢献することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
請求項１に記載の発明は、容器内に、圧縮要素と前記圧縮要素を構成する摺動部品と、前記摺動部品の摺動部材同士の潤滑に供される潤滑油を有し、冷媒等の吐出ガスの熱源による加熱手段によって、前記潤滑油の温度を加温したものであり、これによって、ヒーターなどの入力を損失し、圧縮機効率を低下させる手段を用いることなく、潤滑油の粘度を低下させ、摺動損失を低下させることで、入力低減を図り、圧縮機の効率を向上させることができる。
【００２８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、圧縮機は、シリンダブロックとシリンダとピストンと吐出室または前記吐出マフラーと前記吐出室または前記吐出マフラーに接続し、かつ、前記吐出室または吐出マフラーに連通した冷媒等の吐出ガスを通過させる吐出管を有し、前記吐出管の一部が潤滑油の温度を加温する加熱手段としたものであり、これによって、圧縮により高温となった吐出ガスが通過する吐出管の一部を潤滑油の加熱手段として利用するので、入力が必要な熱源を用いることなく、圧縮機の一部分を用いることにより、潤滑油の粘度を低下させ、摺動損失を低下させることで、請求項１に記載の発明の効果に加えてさらに、入力低減を図り、圧縮機の効率を向上させることができる。
【００２９】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、圧縮機は、シリンダとピストンと吐出室と前記吐出室に直接または、吐出マフラーを介して接続され、連通された冷媒等の吐出ガスを通過させる吐出管と、前記吐出管から容器を介して前記容器外に接続された高圧配管を有し、前記高圧配管の一部が潤滑油の温度を加温する加熱手段としたものであり、これによって、圧縮により高温となった吐出ガスが通過する高圧配管の一部を潤滑油の加熱手段として利用するので、入力が必要な熱源を用いることなく、圧縮機の一部分を用いることにより、潤滑油の粘度を低下させ、摺動損失を低下させることで、請求項１に記載の発明の効果に加えてさらに、入力低減を図り、圧縮機の効率を向上させることができる。
【００３０】
請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、圧縮機は、シリンダブロックとシリンダとピストンと吐出室と前記吐出室に接続し、かつ、前記吐出室に連通した冷媒等の吐出ガスを連通させる吐出管と前記シリンダブロックに形成された吐出マフラーを有し、前記吐出管は、前記吐出マフラーに接続された第１吐出管と、前記吐出マフラーから容器外の高圧配管に接続された第２吐出管を有し、前記第１吐出管または、前記第２吐出管、または前記吐出マフラーの一部を潤滑油に浸漬してなる潤滑油の加熱手段であるもので、これによって、入力が必要な熱源を用いることなく、圧縮機の一部分を用いることにより、潤滑油の粘度を低下させ、摺動損失を低下させることで、請求項１または２に記載の発明の効果に加えてさらに、入力低減を図り、圧縮機の効率を向上させることができる。また、吐出マフラーを経由することで、圧縮機の始動の特性や音の向上を図りながら、かつ効率向上を図ることができる。
【００３１】
請求項５に記載の発明は、容器内に、圧縮要素と前記圧縮要素を構成する摺動部品と、前記摺動部品の摺動部材同士の潤滑に供される潤滑油を有し、前記潤滑油は、４０度の動粘度が５ｍｍ2／ｓ以上であり、運転時の粘度を１から４ｍｍ2／ｓに制御するための粘度制御手段を有するとともに、前記粘度制御手段は、冷媒等の吐出ガスの熱源による加熱手段を制御することによって、前記潤滑油の温度を加温し、少なくとも、圧縮機の特別な過渡期を除く主要な運転条件においては、前記潤滑油の動粘度を前記値に維持したものであり、これによって、粘度制御手段である、冷媒等の吐出ガスの熱源による加熱手段が、潤滑油の粘度を１から４ｍｍ2／ｓに制御するので、４０度以下では、動粘度がｍｍ2／ｓ以上である潤滑油においても、より低粘度になることにより、摺動部材同士の摺動損失が低下し、入力が減少することで高効率化を図ることができる。
【００３２】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、圧縮機は、シリンダとピストンと吐出室と前記吐出室または、前記吐出室と連通した吐出マフラーに接続し連通され、冷媒等の吐出ガスを通過させる吐出管を有し、前記吐出管の一部が潤滑油の温度を加温する加熱手段であるとともに、粘度制御手段は、前記加熱手段である前記吐出管の流量を制御することにより行うこととしたものであり、これによって、粘度制御手段である吐出管の流量を制御することによって、請求項５に記載の発明の効果に加えてさらに、効率と信頼性の観点から最も適切な粘度に制御することができる。また、制御は吐出管の流量制御により行うので、制御が容易である。
【００３３】
請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、圧縮機は、シリンダとピストンと吐出室と前記吐出室または、前記吐出室と連通した吐出マフラーに接続し連通され、冷媒等の吐出ガスを通過させる吐出管を有し、前記吐出管は、２分岐し、一方が潤滑油を加熱する加熱手段である加熱管であるとともに、前記吐出管が分岐する部分には、流量制御手段を有し、前記加熱管への前記吐出ガスの流量を制御することで、前記加熱手段を制御し、粘度制御手段を構成することとしたものであり、これによって、粘度制御手段である吐出ガスの流量制御手段は、２分岐された加熱管への流量制御で行うので、分岐される流量により、請求項５に記載の発明の効果に加えてさらに、連続かつ高精度な粘度制御を行うことが可能となり、最適化による効率向上が図れる。
【００３４】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、流量制御手段は、バイメタル、形状記憶合金等の熱感応素子により形成したものであり、これによって、流量制御手段は、吐出ガスの温度に感応し、流量を制御するので、吐出温度が上がりすぎた場合における流量制限をより確実に行うことができ、請求項７に記載の発明の効果に加えてさらに、信頼性の向上が図れるとともに、流量制御手段は、容器内部で、コンパクトに構成できる。
【００３５】
請求項９に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、流量制御手段は、加熱管側への流路の絞り弁を含んだものであり、これによって、流量制御手段は、加熱管側への絞り弁であるので、請求項７に記載の発明の効果に加えてさらに、流量を確実に制御できるとともに、容器内部で、コンパクトに構成できる。
【００３６】
請求項１０に記載の発明は、容器内に、圧縮要素と前記圧縮要素を構成する摺動部品と、前記摺動部品の摺動部材同士の潤滑に供される潤滑油を有し、前記潤滑油は、４０度の動粘度が１０ｍｍ2／ｓ以下であり、運転時の粘度を１から４ｍｍ2／ｓに制御するための粘度制御手段を有するとともに、前記粘度制御手段は、冷媒等の吐出ガスの熱源による加熱手段と冷凍システムの凝縮部である高圧配管の一部を用いた冷却手段の双方によって構成したものであり、これによって、４０度での動粘度が１０ｍｍ2／ｓ以下の比較的低粘度の潤滑油を使用した場合でも、特に、周囲温度や冷凍システムの負荷の高い条件において、潤滑油の粘度が１ｍｍ2／ｓより小さくなるような条件の発生の場合にも、冷凍システムの凝縮部で放熱が行われた後の比較的温度の低い吐出ガスが通過する高圧配管の一部を冷却手段として用いるので、異常高温となるような過負荷の条件においても潤滑油の粘度低下、温度上昇に起因する有機材料、潤滑油の劣化促進が抑制され、圧縮機の信頼性を高められるとともに、粘度を制御することから、高効率化も両立できることとなる。
【００３７】
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。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００３８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における圧縮機の側面からの縦断面図、図２は、同実施の形態における圧縮機の正面からの縦断面図、図３は、同実施の形態における圧縮機の模式図、図４は、同実施の形態における圧縮機の別の模式図、図５は、同実施の形態における圧縮機の別の模式図、図６は、同実施の形態における圧縮機の別の模式図、図７は、本発明の効果を説明する特性図、図８は、本発明の圧縮機の冷蔵庫搭載時省エネ効果特性図である。
【００３９】
以下、図１から図８に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【００４０】
図１から図６において、圧縮機１０１は、容器１０２の内部に、圧縮要素１０３と電動要素１０４を収納され、さらに容器１０２の底部には、潤滑油１０５が貯留されている。
【００４１】
シャフト１１０は、主軸部１１１とこの主軸部１１１と一体連動するようにその一端に
偏芯して形成された偏芯軸部１１２を有する。シャフト１１０の内部や表面には、給油通路１１３が設けられ、潤滑油１０５は、給油通路１１３を経由して、摺動部品１１４の各摺動部材１１５に供給される。
【００４２】
摺動部材１１５は、シャフト１１０の主軸部１１１とシリンダブロック１２０に形成された軸受部１２１、シャフト１１０の偏芯軸部１１２とコンロッド１２２、コンロッド１２２とピストンピン１２３、シリンダブロック１２０に形成されたシリンダ１２４とピストン１２５などである。
【００４３】
摺動部品１１４は、摺動部を有するシリンダブロック１２０、シャフト１１０、コンロッド１２２、ピストンピン１２３である。
【００４４】
吐出ガス１３０は、シリンダ１２４とピストン１２５によって形成される圧縮室１３０ａから、バルブプレート１３１の吐出孔１３２からシリンダヘッド１３３の吐出室１３４に吐出される。
【００４５】
吐出室１３４は、吐出マフラー１３５を介するか、あるいは直接吐出管１３６に連通しており、吐出管１３６は、容器１０２外部の高圧配管１４０に連通しており、吐出管１３６の一部は、潤滑油１０５に浸漬し、吐出管１３６の内部を流動する吐出ガス１３０で、潤滑油１０５を加熱する加熱手段１５０を形成する。
【００４６】
吐出管１３６は、図４、図５、図６のように、吐出マフラー１３５に連通する第１吐出管１４１と吐出マフラー１３５から、高圧配管１４０に連通する第２吐出管１４２を有する構成もあり、吐出管１３６、第１吐出管１４１または、吐出マフラー１３５、または第２吐出管１４２が潤滑油１０５に浸漬し、第１吐出管１４１または、吐出マフラー１３５、または第２吐出管１４２の内部を流動する吐出ガス１３０で、潤滑油１０５を加熱する加熱手段１５０を形成することもできる。
【００４７】
図７は、本発明の効果を説明する特性図であり、横軸に潤滑油の温度、縦軸に粘度と圧縮機の効率を示している。
【００４８】
図８は、本発明の圧縮機の冷蔵庫搭載時省エネ効果特性図であり、本発明の圧縮機をＶＧ１０グレード（４０度での動粘度が約１０ｍｍ2／ｓであるもの、ＶＧ１０グレードは潤滑油の粘度ベースの一般呼称を指す）を用い、同一の冷凍冷蔵庫に搭載した場合の年間消費電力量を従来の圧縮機と本発明の圧縮機で比較したものである。
【００４９】
電動要素１０４に通電され、圧縮機１０１が運転を始めると、圧縮要素１０３は、冷媒等（本実施の形態では、ＨＣ系冷媒であるイソブタンを用いた圧縮機について説明をしているが、ＨＦＣ系冷媒である１３４ａや、Ｒ４１０、Ｒ４０７、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ２９０、空気等種々の冷媒についても同様である）を圧縮し、高温となった吐出ガス１３０は、シリンダブロック１２０のシリンダ１２４内に形成される圧縮室１３０ａから、バルブプレート１３１の吐出孔１３２を通って、シリンダヘッド１３３の吐出室１３４に吐出ガス１３０として吐出される。
【００５０】
吐出ガス１３０は、潤滑油１０５に一部が浸漬された吐出管１３６を通って、容器１０２外部の高圧配管１４０へと流動していく。また、吐出管１３６は、吐出マフラー１３５の後に接続されていてもよく、また、第１吐出管１４１と吐出マフラー１３５、第２吐出管１４２に分割され、第１吐出管１４１と吐出マフラー１３５、第２吐出管１４２の一部が潤滑油１０５に浸漬されていてもよい。
【００５１】
一方、潤滑油１０５は、シャフト１１０の給油通路１１３を通って、摺動部品１１４の摺動部材１１５に供給され、軸受部１２１と主軸部１１１の摺動や、コンロッド１２２と偏芯軸部１１２の摺動、ピストン１２５とシリンダ１２４の摺動、ピストン１２５とピストンピン１２３の摺動に供され、粘性摩擦による摺動抵抗を受け、損失を伴いながらも、過度の摩耗を起こさないような適切な潤滑が行われる。
【００５２】
潤滑油１０５は、冷媒等によりさまざまなものが使われる。本実施例で説明しているイソブタン冷媒については、鉱油、エステル油、アルキルベンゼン油、および、ＴＣＰなどの添加剤を加えたものが用いられている。（尚、その他の冷媒等については、ポリアルファオレフィン油、ポリアルキレングリコール油、エーテル油などの潤滑油が用いられている）。
【００５３】
潤滑油１０５の粘度は、図７の特性図に示すように、温度の上昇とともに低下する。図７は、発明者らの実験結果を示しているが、圧縮機１０１の効率は、潤滑油１０５の粘度の低下とともに上昇していく。図８は、冷蔵庫用の圧縮機１０１の一般条件における結果を示しているが、摺動損失は、粘性摩擦係数と摺動部の圧力と速度の積であるので、粘度の低下による粘性摩擦係数の低下で摺動損失が減少することは、他の条件についても同様である。
【００５４】
特に、冷蔵庫用の圧縮機１０１を例にあげれば、圧縮機１０１が運転を始める時は、電動要素１０４が発熱しておらず、摺動部での摩擦による発熱、吐出ガス１３０の熱伝達による発熱もない状態であるので、潤滑油１０５の粘度は非常に高い状態にある。
【００５５】
本発明によれば、吐出管１３６の一部を潤滑油１０５の加熱手段１５０として直接、潤滑油１０５を加熱するので、潤滑油１０５の温度は、すばやく上昇し、潤滑油１０５の粘度を低下させるとともに、通常の運転条件においても、潤滑油１０５は、吐出管１３６により加熱されるので、より高温に保たれ、粘度の低下が達成でき、粘性摩擦係数の低下による、摺動損失低減効果が得られ、入力低減による圧縮機１０１の効率向上が得られる。
【００５６】
図８は、本実施の形態における冷蔵庫の年間消費電力の低減効果を示す特性図であるが、本発明により、従来比、約１０％の低減効果が得られた。
【００５７】
尚、吐出管１３６の一部による潤滑油１０５の加熱は、吐出マフラー１３５の後に接続されていてもよく、また、第１吐出管１４１と吐出マフラー１３５、第２吐出管１４２に分割され、第１吐出管１４１と吐出マフラー１３５、第２吐出管１４２の一部が潤滑油１０５に浸漬されていてもよい。
【００５８】
また、本実施の形態は、冷蔵庫用の圧縮機１０１について説明したが、圧縮機１０１の形態は、レシプロなどの内部低圧側の圧縮機、ロータリーやスクロールなどの内部高圧式の圧縮機にも適用できる。
【００５９】
尚、内部高圧式圧縮機の場合は、冷媒が潤滑油１０５に溶解する量が増加するため、潤滑油１０５の実粘度は低下するとともに、もともと、容器１０２内部に冷媒を吐出しているので、本発明により得られる効果は小さくはなるが、同様の効果が得られることは確認できており、同一の思想、構成に基づく適用が可能である。
【００６０】
また、内部高圧式圧縮機の場合の粘度は、特に、冷媒等の場合は、溶解量が多いことから、潤滑油１０５の粘度は、溶解粘度としての整理となる。
【００６１】
（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２における圧縮機の正面からの縦断面図、図１０は、同実施の形態における圧縮機の模式図である。
【００６２】
以下、図９、図１０に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【００６３】
図９、図１０において、圧縮機２０１は、容器２０２の内部に、圧縮要素２０３と電動要素２０４を収納され、さらに容器２０２の底部には、潤滑油２０５が貯留されている。
【００６４】
シャフト２１０は、主軸部２１１とこの主軸部２１１と一体連動するようにその一端に偏芯して形成された偏芯軸部２１２を有する。シャフト２１０の内部や表面には、給油通路２１３が設けられ、潤滑油２０５は、給油通路２１３を経由して、摺動部品２１４の各摺動部材２１５に供給される。
【００６５】
摺動部材２１５は、シャフト２１０の主軸部２１１とシリンダブロック２２０に形成された軸受部２２１、シャフト２１０の偏芯軸部２１２とコンロッド２２２、コンロッド２２２とピストンピン２２３、シリンダブロック２２０に形成されたシリンダ２２４とピストン２２５などである。
【００６６】
摺動部品２１４は、摺動部を有するシリンダブロック２２０、シャフト２１０、コンロッド２２２、ピストンピン２２３である。
【００６７】
吐出ガス２３０は、シリンダ２２４とピストン２２５によって形成される圧縮室２３０ａから、バルブプレート２３１の吐出孔２３２からシリンダヘッド２３３の吐出室２３４に吐出される。
【００６８】
吐出室２３４は、吐出マフラー２３５を介するか、あるいは直接吐出管２３６に連通しており、吐出管２３６は、容器２０２外部の高圧配管２４０に連通しており、容器２０２を出た比較的直後の段階で、高圧配管２４０の一部は、加熱手段２５０として、潤滑油２０５に浸漬される。本実施の形態では、高圧配管２４０の一部を潤滑油２０５の内部に浸漬したが、容器２０２外部から加熱するようにし、加熱手段２５０を構成してもよい。
【００６９】
電動要素２０４に通電され、圧縮機２０１が運転を始めると、圧縮要素２０３は、冷媒等（本実施の形態では、ＨＣ系冷媒であるイソブタンを用いた圧縮機について説明をしているが、ＨＦＣ系冷媒である１３４ａや、Ｒ４１０、Ｒ４０７、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ２９０、空気等種々の冷媒についても同様である）を圧縮し、高温となった吐出ガス２３０は、シリンダブロック２２０のシリンダ２２４内に形成される圧縮室２３０ａから、バルブプレート２３１の吐出孔２３２を通って、シリンダヘッド２３３の吐出室２３４に吐出ガス２３０として吐出される。
【００７０】
吐出ガス２３０は、吐出管２３６を通って、容器１０２外部の潤滑油２０５に一部が浸漬された高圧配管２４０へと流動していく。
【００７１】
一方、潤滑油２０５は、シャフト２１０の給油通路２１３を通って、摺動部品２１４の摺動部材２１５に供給され、軸受部２２１と主軸部２１１の摺動や、コンロッド２２２と偏芯軸部２１２の摺動、ピストン２２５とシリンダ２２４の摺動、ピストン２２５とピストンピン２２３の摺動に供され、粘性摩擦による摺動抵抗を受け、損失を伴いながらも、過度の摩耗を伴わないような適切な潤滑が行われる。
【００７２】
潤滑油２０５は、冷媒等によりさまざまなものが使われる。本実施例で説明しているイソブタン冷媒については、鉱油、エステル油、アルキルベンゼン油、および、ＴＣＰなどの添加剤を加えたものが用いられている。（尚、その他の冷媒等については、ポリアルファオレフィン油、ポリアルキレングリコール油、エーテル油などの潤滑油が用いられている）。
【００７３】
潤滑油２０５の粘度は、温度の上昇とともに低下する。図７は、発明者らの実験結果を示しているが、圧縮機２０１の効率は、潤滑油２０５の粘度の低下とともに上昇していく。摺動損失は、粘性摩擦係数と摺動部の圧力と速度の積であるので、粘度の低下による粘性摩擦係数の低下で摺動損失が減少する。
【００７４】
特に、冷蔵庫用の圧縮機２０１を例にあげれば、圧縮機２０１が運転を始める時は、電動要素２０４が発熱しておらず、摺動部での摩擦による発熱、吐出ガス２３０の熱伝達による発熱もない状態であるので、潤滑油２０５の温度は比較的低く、粘度は非常に高い状態にある。
【００７５】
本発明によれば、高圧配管２４０の一部を潤滑油２０５の加熱手段２５０として直接、潤滑油２０５を加熱するので、潤滑油２０５の温度は、すばやく上昇し、潤滑油２０５の粘度を低下させるとともに、通常の運転条件においても、潤滑油２０５は、高圧配管２４０の一部により加熱されるので、より高温に保たれ、粘度の低下が達成でき、粘性摩擦係数の低下による、摺動損失低減効果が得られ、入力低減による圧縮機２０１の効率向上が得られる。
【００７６】
本実施の形態における冷蔵庫の年間消費電力の低減効果は、発明者らの検討では、約６％の低減効果であった。
【００７７】
（実施の形態３）
図１１は、本発明の実施の形態３における圧縮機の側面からの縦断面図、図１２は、同実施の形態における圧縮機の正面からの縦断面図、図１３は、同実施の形態における圧縮機の模式図、図１４は、潤滑油の温度と圧縮機効率の特性図、図１５は、温度と潤滑油の粘度を示す特性図、図１６は、本発明の圧縮機の冷蔵庫搭載時省エネ効果特性図、図１７は、本発明の圧縮機の冷蔵庫搭載時入力特性図、図１８は、熱感応素子を用いた流量制御手段の縦断面図、図１９は、絞り弁を用いた流量制御手段の横断面図である。
【００７８】
以下、図１１から図１９に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【００７９】
図１１から図１３および、図１８、図１９において、圧縮機３０１は、容器３０２の内部に、圧縮要素３０３と電動要素３０４を収納され、さらに容器３０２の底部には、潤滑油３０５が貯留されている。
【００８０】
シャフト３１０は、主軸部３１１とこの主軸部３１１と一体連動するようにその一端に偏芯して形成された偏芯軸部３１２を有する。シャフト３１０の内部や表面には、給油通路３１３が設けられ、潤滑油３０５は、給油通路３１３を経由して、摺動部品３１４の各摺動部材３１５に供給される。
【００８１】
摺動部材３１５は、シャフト３１０の主軸部３１１とシリンダブロック３２０に形成された軸受部３２１、シャフト３１０の偏芯軸部３１２とコンロッド３２２、コンロッド３２２とピストンピン３２３、シリンダブロック３２０に形成されたシリンダ３２４とピストン３２５などである。
【００８２】
摺動部品３１４は、摺動部を有するシリンダブロック３２０、シャフト３１０、コンロッド３２２、ピストンピン３２３である。
【００８３】
吐出ガス３３０は、シリンダ３２４とピストン３２５によって形成される圧縮室３３０ａから、バルブプレート３３１の吐出孔３３２からシリンダヘッド３３３の吐出室３３４に吐出される。
【００８４】
吐出室３３４は、吐出マフラー３３５を介するか、あるいは直接吐出管３３６に連通しており、吐出管３３６は、容器３０２外部の高圧配管３４０に連通しており、吐出管３３６の一部は、潤滑油３０５に浸漬し、吐出管３３６の内部を流動する吐出ガス３３０で、潤滑油３０５を加熱する加熱手段３５０である加熱管３６０を形成する。
【００８５】
吐出管３３６は、流量制御手段３６１で分岐しており、第１吐出管３６２と、一部が潤滑油３０５の加熱管３６０を形成する第２吐出管３６３に分かれている。
【００８６】
吐出管３３６、吐出管３３６の一部である加熱管３６０、流量制御手段３６１等により、潤滑油３０５の温度、ひいては粘度を制御する、粘度制御手段３７０が構成される。
【００８７】
流量制御手段３６１は、具体的には、熱感応素子３８０を用いたバルブ構造による構成、また、絞り弁３８１による流路の切り替え構成などにより実現されている。
【００８８】
図１４は、本発明の効果を説明する特性図であり、横軸に潤滑油の温度、縦軸に粘度と圧縮機の効率を示している。
【００８９】
図１５は、温度と潤滑油の粘度を示す特性図であり、横軸に潤滑油の温度、縦軸に動粘度を対数で示している。
【００９０】
図１４は、実測結果の一例であり、図より潤滑油３０５の温度が上がると、粘度が低下し、摺動部材３１５間での損失が低下することから、圧縮機３０１の入力が低下し、効率の向上が得られることが明確である。
【００９１】
圧縮機３０１の効率の向上の為に、低粘度の潤滑油３０５が近年用いられているが、たとえば、冷蔵庫用の圧縮機３０１の場合、いわゆる粘度グレードＶＧ５（４０度での粘度が５ｍｍ2／ｓ）では、冷蔵庫が比較的低い室温条件で、負荷も低い条件で運転、停止を繰り返す条件においては、潤滑油の温度は、４０度程度であることが多く、そのような場合、潤滑油３０５の粘度は、５ｍｍ2／ｓを超え、摺動部の損失が比較的多いことになる。
【００９２】
一方、潤滑油３０５としての、高温耐力の観点からみると、冷蔵庫用の圧縮機３０１を例にとると、冷蔵庫の外気温度や負荷が高い条件において、潤滑油３０５の４０度での粘度が５ｍｍ2／ｓより小さくなると、圧縮機３０１内部の高温の部分では、潤滑油３０５の温度は、１４０度程度に上昇することが確認できており、最大負荷条件下での潤滑油３０５の粘度は、１ｍｍ2／ｓ以下となり、このような条件下では、十分な油膜形成がなされず、摩耗が発生することとなる。
【００９３】
また、さらには、潤滑油３０５の４０度での純粋な粘度（一般的に粘度グレードＶＧで表記される数値）が、５より小さくなると、潤滑油３０５の蒸発温度は、極めて低くなり、ＶＧ３以下では、およそ１５０度程度になってしまい、圧縮機３０１が外気温度が高く、たとえば圧縮比が高いような非常に過負荷の条件にさらされた場合には、気化してしまい、液体潤滑が期待できない領域となり、非常に厳しい条件下での潤滑に課題が起こる可能性がある。また、蒸発温度が低いということは、有機材料などに対する攻撃性が高くなることや、重合化合物（いわゆるオリゴマーやスラッジと呼ばれるもの）を形成しやすくなることを意味し、４０度での粘度が５ｍｍ2／ｓ以上の粘度を有する潤滑油３０５を用いて、かつ、潤滑油３０５の粘度を１から４ｍｍ2／ｓの潤滑による粘性損失が少ない領域に維持する本発明の技術が有効となるわけである。
【００９４】
発明者の検討では、本発明による圧縮機３０１を用いることにより、同一の冷凍冷蔵庫において、図１６に示すように、約１５％の消費電力低減効果が得られており、近年求められている、環境保護に向けた、省エネルギー化技術として、極めて有効な手段である。
【００９５】
尚、図１７は、図１６で示した、冷蔵庫において、圧縮機３０１が運転される１サイクルを見たときの圧縮機の入力変化を従来の圧縮機と比較して示した特性図であるが、圧縮機が、起動した状態で、圧縮機３０１、即ち、潤滑油３０５の温度が比較的高い状態のときに、本発明による圧縮機３０１は、加熱手段３５０によって、潤滑油３０５の粘度低下が早いため、非常に大きな入力低減効果が得られていることがわかる。
【００９６】
次に、粘度制御手段３７０の具体例について、図１３、図１８、図１９を使って説明する。図１３の粘度制御手段３７０は、図１８のような、熱感応素子３８０が、一定の温度によって、第１吐出管３６２側と第２吐出管３６３側の開閉を制御することにより、第１吐出管３６２の一部を用いた加熱管３６０への吐出ガス３３０の流量を制御することができ、これによって、潤滑油３０５の粘度を適切な範囲に制御することが可能となる。
【００９７】
また、図１９のように、絞り弁３８１を第１吐出管３６２側と第２吐出管３６３側に振り分け切り替えすることより、第１吐出管３６２の一部を用いた加熱管３６０への吐出ガス３３０の流量を制御することができ、これによって、潤滑油３０５の粘度を適切な範囲に制御することが可能となる。
【００９８】
以上のように、４０度での動粘度が５ｍｍ2／ｓ以上の潤滑油３０５の粘度を吐出ガス３３０の熱源による加熱手段３５０を用いることによって、１から４ｍｍ2／ｓの範囲で用いるようにすることにより、摺動部材３１５同士の摺動損失が低下し、入力が減少することで、圧縮機３０１の高効率化を図ることができる。
【００９９】
また、本発明は、極端に粘度の低い、たとえば、４０度の粘度が５ｍｍ2／ｓを下回るような低粘度の潤滑油３０５を用いないので、潤滑油３０５の熱劣化やオリゴマー、スラッジ等の生成の課題を起こすことがなく、信頼性の高い圧縮機が提供できることとなる。
【０１００】
尚、本実施の形態は、冷蔵庫用のレシプロ圧縮機で説明したが、形態は、レシプロなどの内部低圧側の圧縮機、ロータリーやスクロールなどの内部高圧式の圧縮機にも適用できる。
【０１０１】
尚、内部高圧式圧縮機の場合は、冷媒が潤滑油３０５に溶解する量が増加するため、潤滑油３０５の実粘度は低下するとともに、もともと、容器３０２内部に冷媒を吐出しているので、本発明により得られる効果は小さくはなるが、同様の構成を用いることにより、同様の効果が得られることは確認できており、同一の思想、構成に基づく適用が可能である。また、その際の粘度は、潤滑油３０５に吐出ガス３３０が溶解した粘度にて整理されることとなる。
【０１０２】
（実施の形態４）
図２０は、本実施の形態４における圧縮機と凝縮器の縦断面図、図２１は、同実施の形態の圧縮機と凝縮器の縦断面図、図２２は、温度と潤滑油の粘度を示す特性図である。
【０１０３】
以下、図２０から図２２に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【０１０４】
図２０、図２１において、圧縮機４０１は、容器４０２の内部に、圧縮要素４０３と電動要素４０４を収納され、さらに容器４０２の底部には、潤滑油４０５が貯留されている。
【０１０５】
シャフト４１０は、主軸部４１１とこの主軸部４１１と一体連動するようにその一端に偏芯して形成された偏芯軸部４１２を有する。シャフト４１０の内部や表面には、給油通路４１３が設けられ、潤滑油４０５は、給油通路４１３を経由して、各摺動部品４１４の各摺動部材４１５に供給される。
【０１０６】
摺動部材４１５は、シャフト４１０の主軸部４１１とシリンダブロック４２０に形成された軸受部４２１、シャフト４１０の偏芯軸部４１２とコンロッド４２２、コンロッド４２２とピストンピン４２３、シリンダブロック４２０に形成されたシリンダ４２４とピストン４２５などである。
【０１０７】
摺動部品４１４は、摺動部を有するシリンダブロック４２０、シャフト４１０、コンロッド４２２、ピストンピン４２３である。
【０１０８】
吐出ガス４３０は、シリンダ４２４とピストン４２５によって形成される圧縮室４３０ａから、吐出マフラー４３５を介するか、あるいは直接吐出管４３６に連通しており、吐出管４３６は、容器４０２外部の高圧配管４４０に連通しており、吐出管４３６の一部は、潤滑油４０５に浸漬し、吐出管４３６の内部を流動する吐出ガス４３０で、潤滑油４０５を加熱する加熱手段４５０を形成する。
【０１０９】
高圧配管４４０は、凝縮器４７０に連通しており、凝縮器４７０の一部は、凝縮配管分岐部４８０で、容器４０２の内部の潤滑油４０５に浸漬されることで、冷却手段４８１を構成している。
【０１１０】
吐出管４３６の一部を用いた加熱手段４５０と、凝縮器４７０の一部を用いた冷却手段４８１は、双方で、粘度制御手段４９０を構成しており、凝縮器４７０の凝縮配管分岐部４８０は冷却手段４８１への流量を調節する、流量調整部４９１となっている。
【０１１１】
圧縮機４０１は、電動要素４０４に通電されるとシャフト４１０が回転し、シャフト４１０の偏芯軸部４１２に接続したコンロッド４２２がピストン４２５が冷媒等を圧縮室４３０ａ内で圧縮し、圧縮された高温の吐出ガス４３０は、吐出マフラー４３５を介するか直接に吐出管４３６に吐出され、潤滑油４０５に一部が浸漬されることで、潤滑油４０５の加熱手段４５０を形成し、潤滑油４０５の温度を上げ、粘度を低下させる。
【０１１２】
一方、潤滑油４０５の損失は、粘度が低いほど低くなるが、４０度での粘度が１０ｍｍ2／ｓ以下の潤滑油４０５を用いると、過渡的に高温でかつ、冷媒が多く溶け込んだ場合には、粘度が１ｍｍ2／ｓ以下となってしまう場合が考えうる。
【０１１３】
また、４０度での粘度が３ｍｍ2／ｓの潤滑油４０５の場合には、潤滑油４０５の温度を１１０度以下にコントロールしなければ、冷媒がほとんど溶け込んでいない条件においても、潤滑油４０５の粘度は、１ｍｍ2／ｓ以下となり、摺動潤滑条件が厳しくなりすぎ、摺動部材４１５同士の固体（金属）接触率が上がることで、逆に入力の増加や摩耗の増加をきたしてしまう。
【０１１４】
図２２は、上記したことを横軸に温度、縦軸に動粘度をとり、４０度での動粘度が５、８、１０、３ｍｍ2／ｓの潤滑油４０５について、プロットしたものであるが、粘度を１から４ｍｍ2／ｓに制御するために加熱手段４５０と、逆に粘度が１ｍｍ2／ｓ以下にならないように、冷却手段４８１で、制御することが、潤滑油４０５の粘度を安定させる有効な手段となる。
【０１１５】
具体的には、高圧配管４４０を出て、凝縮器４７０に入り、十分放熱された後に凝縮配管分岐部４８０で分岐し、かつ凝縮配管分岐部４８０では、流量調整部４９１を内蔵することで、冷却された吐出ガス４３０で、潤滑油４０５を適切な温度に冷却することができる。
【０１１６】
尚、凝縮器４７０で冷却された吐出ガス４３０の温度は、条件にもよるが、３５度から６０度程度であり、十分冷却が可能である。
【０１１７】
以上のように、粘度制御手段４９０を、冷媒等の吐出ガス４３０の熱源による加熱手段４５０と冷凍システムの凝縮器４７０である高圧配管４４０の一部を用いた冷却手段４８１の双方によって構成し、潤滑油４０５の運転時の粘度を１から４ｍｍ2／ｓに制御することによって摺動部の損失の低減による効率向上が得られるとともに、４０度の動粘度が１０ｍｍ2／ｓ以下、特に、動粘度が約３ｍｍ2／ｓ以下のようなかなり低粘度の潤滑油４０５も用いることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
以上のように、本発明にかかる圧縮機は、冷蔵庫のみならず、ルームエアコン、ヒートポンプ等に用いる圧縮機に応用展開が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の実施の形態１における圧縮機の側面からの縦断面図
【図２】同実施の形態における圧縮機の正面からの縦断面図
【図３】同実施の形態における圧縮機の模式図
【図４】同実施の形態における圧縮機の別の模式図
【図５】同実施の形態における圧縮機の別の模式図
【図６】同実施の形態における圧縮機の別の模式図
【図７】本発明の効果を説明する特性図
【図８】本発明の圧縮機の冷蔵庫搭載時省エネ効果特性図
【図９】本発明の実施の形態２における圧縮機の正面からの縦断面図
【図１０】同実施の形態における圧縮機の模式図
【図１１】本発明の実施の形態３における圧縮機の側面からの縦断面図
【図１２】同実施の形態における圧縮機の正面からの縦断面図
【図１３】同実施の形態における圧縮機の模式図
【図１４】潤滑油の温度と圧縮機効率の特性図
【図１５】温度と潤滑油の粘度を示す特性図
【図１６】本発明の圧縮機の冷蔵庫搭載時省エネ効果特性図
【図１７】本発明の圧縮機の冷蔵庫搭載時入力特性図
【図１８】熱感応素子を用いた流量制御手段の縦断面図
【図１９】絞り弁を用いた流量制御手段の横断面図
【図２０】本実施の形態４における圧縮機と凝縮器の縦断面図
【図２１】同実施の形態の圧縮機の模式図と凝縮器の縦断面図
【図２２】温度と潤滑油の粘度を示す特性図
【図２３】特許文献１に記載された従来の圧縮機の横断面図
【図２４】従来の圧縮機の縦断面図
【符号の説明】
【０１２０】
１０２，２０２，３０２，４０２  容器
１０３，２０３，３０３，４０３  圧縮要素
１０５，２０５，３０５，４０５  潤滑油
１１４，２１４，３１４，４１４  摺動部品
１１５，２１５，３１５，４１５  摺動部材
１２０，２２０，３２０，４２０  シリンダブロック
１２４，２２４，３２４，４２４  シリンダ
１２５，２２５，３２５，４２５  ピストン
１３０，２３０，３３０，４３０  吐出ガス
１３４，２３４，３３４  吐出室
１３５，２３５，３３５，４３５  吐出マフラー
１３６，２３６，３３６，４３６  吐出管
１４０，２４０，３４０，４４０  高圧配管
１４１，３６２  第１吐出管
１４２，３６３  第２吐出管
１５０，２５０，３５０，４５０  加熱手段
３６０  加熱管
３６１  流量制御手段
３７０，４９０  粘度制御手段
３８０  熱感応素子
３８１  絞り弁
４７０  凝縮器
４８１  冷却手段
【図１】
2010090707.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010090707.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2010090707.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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