(57)【要約】  圧縮機は、底部に油を貯留する油溜め空間を有する密閉容器と、密閉容器に収容され、密閉容器内に流入する流体を圧縮する圧縮機構部と、密閉容器に収容され、回転力を発生する電動機と、電動機により発生する回転力を圧縮機構部に伝え、端部から軸方向に延びる給油路が内部に形成された回転軸と、回転軸の端部側に設けられ、回転軸の回転により作動し、油溜め空間の油を吸引して給油路に供給するものであり、油が流通する油流路及び油流路に設けられた油出口を有する給油ポンプと、油出口に設けられたバルブ機構と、を備える。バルブ機構は、油出口に通じる中空部を有し、油溜め空間へ通じる排出口が形成されたハウジングと、ハウジングに収容され、油出口の油の圧力によって動く弁体と、を有する。そして、回転軸の回転数が所定以上になったときに、弁体の動きによって油出口が開いて油が排出口から油溜め空間へ排出され、バルブ機構の排出口は、油溜め空間内に位置する。
2017158809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部に油を貯留する油溜め空間を有する密閉容器と、
前記密閉容器に収容され、前記密閉容器内に流入する流体を圧縮する圧縮機構部と、
前記密閉容器に収容され、回転力を発生する電動機と、
前記電動機により発生する回転力を前記圧縮機構部に伝え、端部から軸方向に延びる給油路が内部に形成された回転軸と、
前記回転軸の前記端部側に設けられ、前記回転軸の回転により作動し、前記油溜め空間の前記油を吸引して前記給油路に供給するものであり、前記油が流通する油流路及び前記油流路に設けられた油出口を有する給油ポンプと、
前記油出口に設けられたバルブ機構と、
を備え、
前記バルブ機構は、
前記油出口に通じる中空部を有し、前記油溜め空間へ通じる排出口が形成されたハウジングと、
前記ハウジングに収容され、前記油出口の前記油の圧力によって動く弁体と、
を有し、
前記回転軸の回転数が所定以上になったときに、前記弁体の動きによって前記油出口が開いて前記油が前記排出口から前記油溜め空間へ排出されるものであり、
前記バルブ機構の前記排出口は、前記油溜め空間内に位置する圧縮機。
【請求項２】
前記バルブ機構は、
前記ハウジングと前記弁体との間に設けられ、前記弁体を前記油出口側へ付勢する弾性部材を有するものである請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記ハウジングは、前記給油ポンプと一体的に形成されている請求項２に記載の圧縮機。
【請求項４】
前記ハウジングには、前記排出口が軸方向に複数設けられている請求項２又は３に記載の圧縮機。
【請求項５】
前記排出口は、軸方向に延びた形状を有する請求項２〜４のいずれか１項に記載の圧縮機。
【請求項６】
前記排出口は、前記油出口から前記油溜め空間へ向かうにつれて開口幅が狭くなるように形成されている請求項５に記載の圧縮機。
【請求項７】
前記給油ポンプ及び前記バルブ機構は、前記油溜め空間の内部に位置しており、
前記バルブ機構は、軸方向に弾性変形して前記油出口の開閉を行う弁体を有する請求項１に記載の圧縮機。
【請求項８】
前記給油ポンプにおける前記弁体の取付部位には、前記弁体に予荷重を付与する傾斜面が形成されている請求項７に記載の圧縮機。
【請求項９】
前記給油ポンプは、前記回転軸の回転数が高くなるほど高い圧力で前記給油路に油を供給するものであり、
前記バルブ機構は、前記回転数が前記所定未満である低速運転時は前記油出口を閉止し、前記回転数が前記所定以上である高速運転時は前記油出口を開口する請求項１〜８のいずれか１項に記載の圧縮機。
【請求項１０】
前記給油ポンプは、容積型ポンプである請求項１〜９のいずれか１項に記載の圧縮機。
【請求項１１】
前記給油ポンプは、トロコイド型のポンプである請求項１０に記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸に給油ポンプが取り付けられた圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、底部に油が溜められる密閉容器と、内部に給油路を有する回転軸と、回転軸の回転により流体を圧縮する圧縮機構部と、回転軸の下端に設けられ、油溜めの油を給油路を介して圧縮機構部に供給する給油ポンプとを備える圧縮機が知られている。この圧縮機において、圧縮機構部への過剰な給油を抑制するために、種々の手法が用いられている（例えば特許文献１参照）。特許文献１において、回転軸の給油ポンプより上の位置には、給油路に連通し径方向に延びるバルブ路が形成されており、バルブ路の出口に弁体が設けられた圧縮機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１０４８６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の圧縮機において、バルブ路は給油ポンプより上に位置しているため、バルブ路から排出された油は、密閉容器の内部の冷媒ガス空間へ飛散する。すると、冷媒ガス空間にミスト状の油が浮遊してしまい、冷媒ガスと油とが一緒に圧縮機構へ流入する。その結果、圧縮機の外部へ流出する油上り量が増大して圧縮機内の油が枯渇し、信頼性が低下する。【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、油上り量の少なく信頼性の高い圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の圧縮機は、底部に油を貯留する油溜め空間を有する密閉容器と、密閉容器に収容され、密閉容器内に流入する流体を圧縮する圧縮機構部と、密閉容器に収容され、回転力を発生する電動機と、電動機により発生する回転力を圧縮機構部に伝え、端部から軸方向に延びる給油路が内部に形成された回転軸と、回転軸の端部側に設けられ、回転軸の回転により作動し、油溜め空間の油を吸引して給油路に供給するものであり、油が流通する油流路及び油流路に設けられた油出口を有する給油ポンプと、油出口に設けられたバルブ機構と、を備え、バルブ機構は、油出口に通じる中空部を有し、油溜め空間へ通じる排出口が形成されたハウジングと、ハウジングに収容され、油出口の油の圧力によって動く弁体と、を有し、回転軸の回転数が所定以上になったときに、弁体の動きによって油出口が開いて油が排出口から油溜め空間へ排出されるものであり、バルブ機構の排出口は、油溜め空間内に位置するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の圧縮機によれば、油がバルブ機構から油溜め空間の内部に返油されることにより、返油する際に冷媒ガス空間にミスト状の油が混入するのを防止することができるため、油撹拌による動力損失を低減しながら、油上り量の少ない信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る圧縮機を示す縦断面模式図である。
【図２】図１の圧縮機における給油ポンプの一例を示す模式図である。
【図３】図１の圧縮機における給油ポンプの一例を示す模式図である。
【図４】図１の圧縮機におけるバルブ機構の動作例を示す模式図である。
【図５】図１の圧縮機におけるバルブ機構の動作例を示す模式図である。
【図６】図２〜図５のバルブ機構を用いた圧縮機の回転数と給油ポンプによる給油量との関係を示すグラフである。
【図７】従来のバルブ機構の一例を示す模式図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る圧縮機のバルブ機構の一例を示す模式図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る圧縮機のバルブ機構の一例を示す模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る圧縮機のバルブ機構の一例を示す模式図である。
【図１１】図８〜図１０のバルブ機構における回転数と給油量の関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る圧縮機のバルブ機構の排出口の形状を示す模式図である。
【図１３】本発明の実施の形態３に係る圧縮機のバルブ機構の排出口の形状を示す模式図である。
【図１４】本発明の実施の形態３に係る圧縮機のバルブ機構の排出口の形状を示す模式図である。
【図１５】本発明の実施の形態４に係る圧縮機のバルブ機構の一例を示す模式図である。
【図１６】本発明の実施の形態４に係る圧縮機のバルブ機構の一例を示す模式図である。
【図１７】図１５及び図１６のバルブ機構を用いた圧縮機の回転数と給油ポンプによる給油量との関係を示すグラフである。
【図１８】本発明の実施の形態５に係る圧縮機における給油ポンプの一例を示す模式図である。
【図１９】本発明の実施の形態６に係る圧縮機の一例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、図面を参照しながら本発明の圧縮機の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機を示す縦断面模式図である。図１の圧縮機１は、いわゆる縦型のスクロール圧縮機であって、例えば冷媒等の作動ガスを圧縮し吐出するものである。圧縮機１は、密閉容器２と、回転軸７と、電動機８と、圧縮機構部１０と、給油ポンプ２０とを備える。
【００１０】
密閉容器２は、例えば円筒形状に形成されており、耐圧性を有している。密閉容器２の側面には作動ガスを密閉容器２内に取り込むための吸入配管２ａが接続されており、上面には圧縮した作動ガスを密閉容器２から吐き出す吐出配管２ｂが接続されている。また、密閉容器２の底部には、冷凍機油を貯留する油溜め空間２ｃが形成されている。そして、密閉容器２内に回転軸７、電動機８、圧縮機構部１０及び給油ポンプ２０が収容されている。
【００１１】
密閉容器２内において、電動機８の上部にはフレーム３が固定されており、電動機８の下部には回転軸７を保持するサブフレーム４が固定されている。フレーム３には、吸入配管２ａから流入した作動ガスを圧縮機構部１０へ供給するための流路３ａが設けられている。また、フレーム３には、回転軸７を挿入する挿入穴が形成されており、挿入穴には例えば銅鉛合金等の滑り軸受からなる主軸受５が圧入等により固定されている。一方、サブフレーム４には例えば玉軸受からなる副軸受６が設けられている。そして、主軸受５及び副軸受６が、回転軸７を回転可能に軸支している。なお、主軸受５が滑り軸受からなり、副軸受６が玉軸受からなっている場合について例示しているが、別の公知の軸受構造によって軸支してもよい。なお、油溜め空間２ｃは回転軸７の端部を支持するサブフレーム４よりも下、副軸受６よりも下、回転軸７の端部よりも下などにある空間である。回転軸７が鉛直方向となる縦置きの配置では、油は油溜め空間２ｃ内に収まっていることが多い。しかし、油は常に油溜め空間２ｃ内に収まっているわけではなく、圧縮機に入れた油の量、圧縮機を用いる冷媒システムの運転条件等によって、油の上面が油溜め空間２ｃよりも上、つまりサブフレーム４、または副軸受６よりも上となることもある。
【００１２】
回転軸７の内部には、回転軸７の端部から軸方向（矢印Ｚ方向）に延びる給油路７ｘと、給油路７ｘに通じた径方向に延びる複数の供給路７ｙとが形成されている。給油路７ｘ及び供給路７ｙを介して主軸受５及び副軸受６等の各摺動部位に油が供給される。回転軸７の軸方向端部には給油路７ｘが開口し、この開口から給油ポンプ２０により加圧した油が供給される。回転軸７の一端側には回転軸７に対し偏心した状態で偏心軸部７ａが取付けられており、偏心軸部７ａが圧縮機構部１０に接続される。なお、圧縮機１における回転系全体のバランシングを行うため、回転軸７には第１バランスウェイト９ａが固定されている。
【００１３】
電動機８は、回転軸７を回転駆動させるものであって、電動機回転子８ａ及び電動機固定子８ｂを有して回転力を発生する。回転軸７は電動機８が発生した回転力を圧縮機構部１０へ伝える。電動機回転子８ａは焼嵌め等により回転軸７に固定されており、電動機固定子８ｂは焼嵌め等により密閉容器２に固定されている。電動機固定子８ｂには、フレーム３との間に存在する図示しないガラス端子に接続されており、ガラス端子は外部から電力を得るためのリード線に接続されている。そして、電動機固定子８ｂに電力が供給されたとき、回転軸７及び電動機回転子８ａが電動機固定子８ｂに対し回転する。なお、電動機回転子８ａには第２バランスウェイト９ｂが固定されている。
【００１４】
圧縮機構部１０は、吸入配管２ａから密閉容器２内に吸入される流体（例えば冷媒）を圧縮するものであり、揺動スクロール１１及び固定スクロール１２を備えている。揺動スクロール１１は、フレーム３に公転運動可能に支持されており、揺動スクロール１１の下面には筒状の揺動軸受１１ａが設けられている。揺動軸受１１ａには回転軸７の偏心軸部７ａが挿入されており、偏心軸部７ａの回転により揺動スクロール１１が公転運動を行う。なお、フレーム３と揺動スクロール１１との間には、揺動スクロール１１の自転を防止しながら揺動運動を与えるために、フレーム３に揺動自在に支持されたオルダムリング（図示せず）が設けられている。さらに、回転軸７と揺動スクロール１１との間にはスライダ９が設けられており、スライダ９は作動ガスの圧力による力と揺動スクロール１１に作用する遠心力とにより揺動半径が大きくなる方向に移動し、回転軸７の回転を公転運動に変換する可変クランク機構を構成している。
【００１５】
固定スクロール１２は、揺動スクロール１１の上部に配置されたものであってフレーム３に固定されている。固定スクロール１２の中心には作動ガスを吐出するための吐出口１２ａが形成されており、吐出口１２ａ上にはバッフル１３及び圧縮された作動ガスの逆流を防止する吐出バルブ１４が配置されている。さらに吐出バルブ１４の上部には吐出マフラー容器１５が設けられている。そして、圧縮機構部１０において圧縮された作動ガスは、吐出口１２ａ、バッフル１３及び吐出マフラー容器１５を介して吐出配管２ｂから吐出される。
【００１６】
揺動スクロール１１は渦巻体１１ｂを有し、固定スクロール１２は渦巻体１２ｂを有するものであり、揺動スクロール１１及び固定スクロール１２は渦巻体１１ｂ、１２ｂが互いに向き合うように配置されている。そして、渦巻体１１ｂと渦巻体１２ｂとが逆位相で組み合わされており、固定スクロール１２の渦巻部および揺動スクロール１１の渦巻部との間に圧縮室が形成される。
【００１７】
給油ポンプ２０は、回転軸７の他端側に取り付けられており、回転軸７内の給油路７ｘに密閉容器２の油溜め空間２ｃに貯留された油を主軸受５、副軸受６及び揺動軸受１１ａ等の各摺動部位に供給するものである。給油ポンプ２０は、例えば回転容積式ポンプからなっており、回転軸７の回転により給油ポンプ２０が作動する。給油ポンプ２０は、回転軸７の回転数が大きくなるにつれて給油路７ｘに供給する油量が多くなるような特性を有している。
【００１８】
図２及び図３は、図１の圧縮機における給油ポンプの一例を示す模式図であり、図１〜図３を参照して給油ポンプ２０について説明する。給油ポンプ２０は、いわゆるトロコイド型のポンプであり、保持具２１、アウターロータ２２、インナーロータ２３、流入パイプ２４を有する。保持具２１は、サブフレーム４に収納され、上端面で回転軸７を軸方向に支承している。アウターロータ２２は、外周面が断面円形状に形成されており、保持具２１内に回転可能に収容されている。なお、アウターロータ２２は、回転軸７に対し偏心した状態で保持具２１内に収容されている。また、アウターロータ２２の内周面にはトロコイド曲線で形成された複数の歯が形成されている。
【００１９】
インナーロータ２３は、アウターロータ２２内に収容されており、回転軸７に固定されている。インナーロータ２３の外周面には、トコロイド曲線で形成された複数の歯が形成されており、インナーロータ２３の歯数はアウターロータ２２の歯数より例えば１つ少ない数になっている。インナーロータ２３と、アウターロータ２２とによって区切られる隙間の体積は、これらの回転にあわせて拡大・縮小する。インナーロータ２３と、アウターロータ２２などの回転型のポンプ機構は、隙間が拡大する回転角度位置で油を吸込み、縮小する角度位置で油を吐き出すように内部に吸入口と吐出口とが設けられている（図３に点線で囲む部分）。吸入口は流入パイプ２４に接続されている。隙間が縮小すると油に圧力がかかるため、油は加圧されて吐き出される。保持具２１の底部とアウターロータ２２及びインナーロータ２３との間には油流入路２１ａが形成されている。油流入路２１ａは、アウターロータ２２とインナーロータ２３との間に形成される空間と、回転軸７の給油路７ｘとを接続する流路である。つまり、油流入路２１ａは、給油ポンプ２０内にあって、ポンプ機構の吐出口から加圧した油が内部給油路７ｘに流入するまでの流路である。保持具２１の底部には、油流入路２１ａに流れる油の一部を保持具２１の外部へ流出させる貫通孔からなる油出口２１ｘが設けられている。なお、油出口２１ｘが保持具２１の底部に設けられた場合について例示しているが、油流入路２１ａに通じていれば、形成位置を問わない。また、給油ポンプ２０のポンプ機構として、静穏性、耐久性に優れるトロコイド型のギヤポンプを示したが、回転軸７の回転を利用する別のポンプ機構であってもよい。
【００２０】
流入パイプ２４は、油溜め空間２ｃに貯留された油を保持具２１の内部に流入するものであり、例えば軸方向に油溜め空間２ｃの下部まで延びた形状を有する。これにより、油が油溜め空間２ｃの下部まで減少するような運転条件であっても、油をすぐに流入パイプ２４に導くことができ、油の供給不足を防ぐことができる。
【００２１】
そして、回転軸７が回転するとインナーロータ２３が回転し、インナーロータ２３の歯とアウターロータ２２の歯がかみ合うことにより、アウターロータ２２が回転する。この際、アウターロータ２２とインナーロータ２３との間の空間は、歯数の違いにより回転位置に応じて容積の拡大及び縮小が生じる。これにより、密閉容器２の底部の油溜め空間２ｃの油が流入パイプ２４から保持具２１内へ吸い上げられる。そして、保持具２１内の油は、油流入路２１ａを通過して回転軸７の給油路７ｘに供給される。
【００２２】
図１〜図３を参照して圧縮機１の動作例について説明する。まず、作動ガスが吸入配管２ａから密閉容器２内のフレーム３の下部空間に流入し、フレーム３内に設置された２つの流路３ａを通ってフレーム３の中部空間に流入する。一方、インバータ装置から電動機８へ電力が供給されることにより回転軸７が回転する。回転軸７の回転により偏心軸部７ａが回転し、揺動スクロール１１が揺動運動（公転運動）を行う。このとき、揺動スクロール１１と固定スクロール１２との間に形成された圧縮室に作動ガスが圧縮室（図示せず）へと吸い込まれる。そして、作動ガスは渦巻体１１ｂ、１２ｂが形成する両渦巻体の動作に伴う圧縮室の幾何学的な容積変化によって冷媒は低圧から高圧へと昇圧され、固定スクロール１２の吐出配管２ｂから高圧冷媒として密閉容器２の外部へ吐出される。
【００２３】
図１〜図３を参照して圧縮機１の動作時における油の流れについて説明する。まず、回転軸７の回転に伴い給油ポンプ２０が作動し、回転軸７の給油路７ｘに油が供給される。この油が給油路７ｘ及び供給路７ｙから主軸受５、副軸受６、揺動軸受１１ａ及び圧縮機構部１０にそれぞれ給油される。副軸受６に給油された油は副軸受６を潤滑した後、密閉容器２の下部の油溜め空間２ｃに戻される。さらに、圧縮機構部１０に流れた油及び揺動軸受１１ａを潤滑した後の油は、揺動スクロール１１とフレーム３とで形成される空間（フレーム３内の空間）に流れ、密閉容器２の下部の油溜め空間２ｃに返油される。残りの一部の油は揺動スクロール１１のスラスト面とフレーム３との間を通り、圧縮室に取込まれた後、圧縮機１の外部に吐出される。
【００２４】
上述のように、給油ポンプ２０が容積式ポンプである場合、回転軸７の回転数が大きくなるほど給油路７ｘに供給される油量は多くなる特性を有する。すると、圧縮機１の高回転時に給油量が過大となり、圧縮機１の外部に吐出される油量（油上がり量）の増加に伴い、冷凍能力低下及び性能低下を招いてしまう場合がある。また、揺動軸受１１ａが格納されている空間が油で充満してしまい、揺動軸受が油を撹拌することによる動力損失が生じる。そこで、圧縮機１は、回転数に応じて給油路７ｘに供給される油を油溜め空間２ｃの内部へ直接バイパスして排出するバルブ機構３０が設けられている。
【００２５】
図２のバルブ機構３０は、給油ポンプ２０から印加される油の圧力に応じて油出口２１ｘの開閉を行い、油流入路２１ａ内の油を油溜め空間２ｃ内へ返油するものであり、ハウジング３１、弁体３２、弾性部材３３を有する。バルブ機構３０は弁体３２で口を開閉する機構であり、バルブ機構３０と言い換えてもよい。ハウジング３１は、給油ポンプ２０の油出口２１ｘを覆うように配置されており、油出口２１ｘに通じる中空部３１ａを有する。中空部３１ａは、例えば軸方向（矢印Ｚ方向）に延びて形成されている。
【００２６】
ハウジング３１の側壁には油溜め空間２ｃへ通じる排出口３１ｘが形成されており、排出口３１ｘは油溜め空間２ｃの内部に位置している。なお、図１においては、給油ポンプ２０及びバルブ機構３０の全体が油溜め空間２ｃ内に位置し、その結果、排出口３１ｘも油溜め空間２ｃの内部に位置した状態になっている。ここで、油溜め空間２ｃにおける油面の高さは運転条件によって変動する。このため、排出口３１ｘはできるだけ下方に設置することが好ましい。これにより、油面が低くなる運転条件においても排出口３１ｘから排出された油は、油溜め空間２ｃの内部へ返油されることになる。
【００２７】
弁体３２は油出口２１ｘの油の圧力によって動く。なお、弁体３２が動く量が油出口２１ｘの油の圧力の大きさに応じて変化すればよく、弁体３２が受ける油の圧力が油出口２１ｘの油の圧力と完全に同一でなくともよい。弁体３２は、ハウジング３１の中空部３１ａの内部を軸方向（矢印Ｚ方向）に移動可能に収容されており、ハウジング３１に設けられた油出口２１ｘの開閉を行うものである。弁体３２は、例えばハウジング３１の中空部３１ａの断面積とほぼ同一の大きさを有し、ハウジング３１の内壁と弁体３２との間から油が流通するのを規制する。弾性部材３３は、ハウジング３１と弁体３２との間に設けられており、弁体３２を油出口２１ｘ側へ付勢する。
【００２８】
図４及び図５は、図１の圧縮機におけるバルブ機構の動作例を示す模式図である。なお、図４は低速運転での状態を示し、図５は高速運転での状態をそれぞれ示している。図４に示すように、弁体３２が油出口２１ｘと排出口３１ｘとの間に位置している場合、弁体３２が油出口２１ｘから排出口３１ｘへの油の流通を規制し、油出口２１ｘは閉止された状態になる。一方、図５に示すように、弁体３２が排出口３１ｘと弾性部材３３との間に位置する場合、油出口２１ｘは開放された状態になり、油出口２１ｘから排出口３１ｘへ油が流れる。図４及び図５における弁体３２の位置は、給油ポンプ２０におけるポンプ圧により定まる。すなわち、弁体３２の位置は、油出口２１ｘからハウジング３１内に流入する油の圧力と、弾性部材３３の付勢力との関係に応じて定まり、油の圧力は回転軸７の回転するに応じて定まる。
【００２９】
圧縮機１が低速運転している場合、容積型の給油ポンプ２０の油くみ上げ量が小さく、油流入路２１ａで生じるポンプ圧は小さい。このため、図４に示すように、弾性部材３３の付勢力はポンプ圧より大きい状態になり、弁体３２によって油出口２１ｘは閉止される。
【００３０】
一方で、圧縮機１が高速運転している場合、容積型の給油ポンプ２０の油くみ上げ量は大きく、油流入路２１ａで生じるポンプ圧が増加する。このため、図５に示すように、ポンプ圧が弾性部材３３の付勢力より大きくなり、弁体３２が弾性部材３３側へ軸方向に移動し、排出口３１ｘが開放される。すると、油流入路２１ａの油の一部が、油出口２１ｘ及び排出口３１ｘを介して油溜め空間２ｃの内部へ返油される。
【００３１】
図６は、図２〜図５のバルブ機構を用いた圧縮機の回転数と給油ポンプによる給油量との関係を示すグラフである。図６において、給油ポンプ２０が容積型ポンプである場合、回転数と給油ポンプ２０による給油量とはほぼ比例関係になり、回転数が大きくなるほど給油量が多くなる。上述のように、給油ポンプ２０にバルブ機構３０が設けられている場合、回転数しきい値Ｎ１以上になった高速運転時に、排出口３１ｘが開口し（図５参照）、回転数の増加に応じて給油量が低減されていく。また、回転数しきい値Ｎ１未満となった低速運転時は排出口３１ｘが閉止する。この回転数しきい値Ｎ１は、給油ポンプ２０による油圧により、弾性部材３３により付勢された弁体３２が排出口を開放させる位置まで押し下げる（移動する）油圧になるような回転数になっている。回転数しきい値Ｎ１は例えば弾性部材３３の弾性力、もしくは排出口３１ｘの軸方向の形成位置等により設定することができる。この回転数しきい値Ｎ１として、たとえば圧縮機１の定格回転周波数の１０〜５０％の範囲内の値などとしてもよい。なお、回転数しきい値Ｎ１を完全に１つの値に固定するものではない。異なる圧縮機１において、この回転数しきい値Ｎ１が、少し異なっていてもよい。また、同じ圧縮機１においても、吸入する冷媒の圧力などの運転条件によって、回転数しきい値Ｎ１が、多少の変化をしてもよい。たとえば、特定の運転条件で、回転数しきい値Ｎ１が、ある所定の範囲内に保つようにバルブ機構３０を調整してもよい。
【００３２】
上記実施の形態１によれば、高速運転での過剰給油が抑制されるため、揺動軸受１１ａが格納される空間を油で充満することを回避し、揺動軸受１１ａが油を撹拌することによる動力損失を低減することができる。この際、バルブ機構３０が、回転軸７に取り付けられるのではなく、給油ポンプ２０に設けられることにより、簡単な構造で動力損失を低減することができる。
【００３３】
ここで、図７は従来のバルブ機構の一例を示す模式図である。図７に示すように、回転軸７の給油ポンプより上の位置に、給油路に連通し径方向に延びるバルブ路７ｚが形成されており、バルブ路７ｚの出口に弁体５１が設けられている。したがって、回転軸７が回転したとき、弁体も同時に回転することになる。このため、弁体５１にはポンプ圧のみならず遠心力も働くことになり、弁体５１の開閉度合いの制御が難しくなる。さらに、バルブ路７ｚ及び弁体５１は、冷媒ガス空間に位置しているため、バルブ路７ｚから排出された油は、密閉容器２の内部の冷媒ガス空間へ飛散してしまう。
【００３４】
一方、図２〜図５に示すバルブ機構３０は、弁体３２の移動は遠心力に左右されることなく、ポンプ圧を利用して軸方向に移動し、油流入路２１ａと排出口３１ｘを開閉することができる。このため、回転体である回転軸７に新たにバルブ機構を取り付ける必要がなく、給油ポンプ２０と一体で構成することができ、簡便な構成で油撹拌による動力損失を低減することができる。
【００３５】
また、弁体３２が軸方向に移動して返油量が調整されることにより、油溜め空間２ｃへの返油が行われる。したがって、バルブ機構３０の排出口３１ｘを油溜め空間２ｃ内に配置することが容易になり、バルブ機構３０から油溜め空間２ｃへ返油する際に、冷媒ガス空間にミスト状の油が混入するのを防止することができる。これにより、油の撹拌による動力損失を低減しながら、油上り量の少ない信頼性の向上を図ることができる。また、油が油溜め空間２ｃの下部まで減少するような運転条件であっても、直接に油溜め空間２ｃへ戻すことにより、油をすぐに流入パイプ２４に導くことができ、油の供給不足を防ぐことができる。
【００３６】
さらに、給油ポンプ２０の排除容積を拡大しながら実施の形態１の構成を適用することにより、低速運転での給油不足と、高速運転での過剰給油との双方を抑制することができる。これにより、漏れ損失比率の大きい低速運転において、圧縮機構部の内部に積極的に油が流入して圧縮機１の内部の隙間のシール性を確保することができ、漏れ損失を低減することができる。
【００３７】
実施の形態２．
図８〜図１０は、本発明の実施の形態２に係る圧縮機のバルブ機構の一例を示す模式図であり、図８〜図１０を参照してバルブ機構について説明する。なお、図８〜図１０において、実施の形態１と同一の部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図８は低速運転での状態、図９は中速運転での状態、図１０は高速運転での状態をそれぞれ示している。
【００３８】
図８〜図１０のバルブ機構１３０において、ハウジング３１は、軸方向（矢印Ｚ方向）に同一直線上に配列された複数の排出口１３１ｘ、１３１ｙを有している。なお、複数の排出口１３１ｘ、１３１ｙは、同一直線上に並んで配置されている場合について例示しているが、軸方向の異なる位置に配置されていればよい。そして、弁体３２は、ポンプ圧の大きさに応じた位置に応じて、軸方向の異なる位置に位置決めされ、弁体３２の位置に応じて複数の排出口１３１ｘ、１３１ｙから油溜め空間２ｃへ排出される返油量が調整される。
【００３９】
具体的には、図８の低速回転時において、弁体３２は複数の排出口１３１ｘ、１３１ｙのいずれも閉止する位置に位置決めされる。図９の中速回転時において、上側の排出口１３１ｘを開放し下側の排出口１３１ｙを閉止する位置に位置決めされる。したがって、排出口３１ｘから返油が行われ、排出口１３１ｙからの返油は行われない。図１０の高速回転時において、複数の排出口１３１ｘ、１３１ｙの双方を開放する位置のそれぞれに位置決めされ、排出口１３１ｘ、１３１ｙから返油が行われる。
【００４０】
図１１は、図８〜図１０のバルブ機構における回転数と給油量との関係を示すグラフである。図１１に示すように、回転数が回転数しきい値Ｎ１より小さいとき、複数の排出口１３１ｘ、１３１ｙが閉止しているため（図８参照）、給油量は回転数に比例したものになる。回転数が第１しきい値Ｎ１１以上であり第２しきい値Ｎ１２より小さいとき、上側の排出口１３１ｘが開放され１３１ｙが閉止しているため（図９参照）、排出口１３１ｘからの返油量分だけ給油量は小さくなる。さらに、回転数が第２しきい値Ｎ１２以上であるとき、複数の排出口１３１ｘ、１３１ｙの双方が開放されるため（図１０参照）、複数の排出口１３１ｘ、１３１ｙからの返油量分だけ給油量は小さくなる。
【００４１】
上記実施の形態２によれば、回転数によって段階的に排出口１３１ｘ、１３１ｙの合計の開口面積を変化させることにより、例えば図６に示すような不連続の給油特性を得ることができる。これにより、給油設計の自由度を向上させることができる。また、実施の形態２の場合であっても、実施の形態１と同様、排出口１３１ｘ、１３１ｙから直接油溜め空間２ｃへ返油が行われるため、動力損失を低減しながら、油上り量の少ない信頼性の向上を図ることができる。
【００４２】
実施の形態３．
図１２〜図１４は、本発明の実施の形態３に係る圧縮機のバルブ機構の排出口の形状を示す模式図である。なお、図１２〜図１４の実施の形態３において、実施の形態１、２と同一の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４３】
図１２において、ハウジング３１には、軸方向の同じ位置に２つの排出口２３１ｘ、２３１ｙが設けられているとともに、軸方向の異なる位置に排出口２３１ｚが形成されている。したがって、回転数が所定の第１しきい値Ｎ１１以上になったとき、排出口２３１ｘ、２３１ｙの合計の開口面積に応じた油が返油されることになる。なお、上側に２つの排出口２３１ｘ、２３１ｙが形成され、下側に１つの排出口２３１ｚが形成されている場合について例示しているが、仕様等に合わせて、軸方向の異なる位置に１つ以上の排出口が設けられていればよい。
【００４４】
図１３において、ハウジング３１には、軸方向に延びる長方形状の排出口２３１ｐが形成されている。すると、回転数が高くなりポンプ圧が高くなるほど、弁体３２の移動による排出口２３１ｐの開口面積が大きくなる。よって、回転数が高くなりポンプ圧が高くなるほど、返油量が多くなる給油特性を得ることができる。さらに、図１４において、ハウジング３１には、軸方向に延び軸方向の位置毎に異なる幅を有する例えば断面台形状の１つの排出口２３１ｒが形成されている。すると、回転数が高くなりポンプ圧が高くなるほど、弁体３２の移動による排出口２３１ｒの開口面積の増加量が小さくなっていく。よって、回転数が高くなりポンプ圧が高くなるほど、返油量の増加量が小さくなるような給油特性を得ることができる。
【００４５】
上記実施の形態３の場合であっても、上記実施の形態２と同様、給油及び返油量の設計の自由度を更に向上させることができる。また、実施の形態３の場合であっても、実施の形態１と同様、各排出口２３１ｘ〜２３１ｅから直接油溜め空間２ｃへ返油が行われるため、動力損失を低減しながら、油上り量の少ない信頼性の向上を図ることができる。
【００４６】
実施の形態４．
図１５及び図１６は、本発明の実施の形態４に係る圧縮機のバルブ機構の一例を示す模式図である。なお、図１５は圧縮機が停止している状態を示し、図１６は圧縮機が運転している状態を示している。また、図１５及び図１６の実施の形態４において、実施の形態１〜３と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４７】
図１５及び図１６において、バルブ機構３３０は、リード弁３３１からなっている。なお、給油ポンプ２０の保持具２１は、油溜め空間２ｃ内に位置している。図１５の圧縮機が停止状態である場合、油出口２１ｘは開口していない。一方、図１６の圧縮機が運転状態である場合、リード弁３３１がポンプ圧により変形し、油出口２１ｘが開放される。さらに、回転数が上昇することにより、ポンプ圧の増加に伴いリード弁３３１の変位量は大きくなり、油出口２１ｘの開口面積も拡大していく。
【００４８】
図１７は、図１５及び図１６のバルブ機構を用いた圧縮機の回転数と給油ポンプによる給油量との関係を示すグラフである。図１７に示すように、回転数が増加するに伴い、給油ポンプ２０の油の吸込み量に対する軸受への給油量の比率を連続的に低下させることができる。なお、実施の形態３と同様、保持具２１に設けられる油出口２１ｘの数や形状を変えてもよい。これにより、給油設計の自由度を向上させることができる。
【００４９】
上記実施の形態４の場合であっても、実施の形態１と同様、油出口２１ｘから直接油溜め空間２ｃへ返油が行われるため、動力損失を低減しながら、油上り量の少ない信頼性の向上を図ることができる。さらに、バルブ機構３３０がリード弁３３１のみで構成されることにより、簡便な構成で油撹拌による動力損失を低減することができる。
【００５０】
実施の形態５．
図１８は、本発明の実施の形態５に係る圧縮機における給油ポンプの一例を示す模式図である。なお、図１８の給油ポンプ及びバルブ機構において、図１６の給油ポンプ及びバルブ機構と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５１】
図１８において、給油ポンプ２０の保持具２１は、油出口２１ｘ上に位置するリード弁３３１を設置する座面になる部位に傾斜面４２１を有している。これにより、停止状態（図１６参照）においても与荷重を与えることができる。したがって、傾斜面４２１の角度により、油出口２１ｘを開口する所定の回転数しきい値Ｎ１を設定することができる。
【００５２】
上記実施の形態５によれば、実施の形態４と同様、傾斜面４２１を設けることにより、給油設計の自由度を向上させることができる。また、上記実施の形態５の場合であっても、実施の形態１と同様、油出口２１ｘから直接油溜め空間２ｃへ返油が行われるため、動力損失を低減しながら、油上り量の少ない信頼性の向上を図ることができる。
【００５３】
実施の形態６．
図１９は、本発明の実施の形態６に係る圧縮機の一例を示す断面図である。なお、図１９の圧縮機５００において、図１の圧縮機１と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図１９の圧縮機は、軸方向が横方向（矢印Ｘ方向）に延びるいわゆる横型の圧縮機である。
【００５４】
図１９のように、回転軸７が横方向に延びている場合、油溜め空間２ｃ及び油面は軸方向（矢印Ｚ方向）に形成される。バルブ機構５３０は、油出口２１ｘに連通する配管５３１を有し、配管５３１に排出口５３１ｘが形成されている。そして、排出口５３１ｘが油溜め空間２ｃの油面よりも下方に配置され、油溜め空間２ｃの内部に直接油が返油されることになる。なお、流入パイプ２４も軸方向に油溜め空間２ｃの下部まで延びた形状を有する。これにより、油が油溜め空間２ｃの下部まで減少するような運転条件であっても、油をすぐに流入パイプ２４に導くことができ、油の供給不足を防ぐことができる。
【００５５】
上記実施の形態６のような、いわゆる横型の圧縮機５００であっても、実施の形態１と同様、油出口２１ｘから直接油溜め空間２ｃへ返油が行われるため、動力損失を低減しながら、油上り量の少ない信頼性の向上を図ることができる。
【００５６】
本発明の実施の形態は、上記実施の形態に限定されず、種々の変更を加えることができる。例えば、上記実施の形態１〜６は、スクロール型の圧縮機について記載したが、例えばロータリー型もしくはベーン型のように圧縮方式が異なる圧縮機にも適用することができる。また、実施の形態１〜６は、密閉容器２の内部圧力が低圧である圧縮機について記載したが、密閉容器２の内部圧力が低圧である圧縮機であっても同様の効果が得られる。
【００５７】
さらに、図１において、給油ポンプ２０及びバルブ機構３０が油溜め空間２ｃ内に収容されている場合について例示しているが、油溜め空間２ｃより上方に位置していても良い。この場合、ハウジング３１の排出口３１ｘから密閉容器２の底部へ延びる配管が設けられるようにしてもよい。また、上記実施の形態１〜６において、給油ポンプ２０が、トロコイド型の容積型ポンプである場合について例示しているが、例えばベーン型のような他の公知の方式の容積型ポンプであってもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１、５００  圧縮機、２  密閉容器、２ａ  吸入配管、２ｂ  吐出配管、２ｃ  油溜め空間、３  フレーム、３ａ  流路、４  サブフレーム、５  主軸受、６  副軸受、７  回転軸、７ａ  偏心軸部、７ｘ  給油路、７ｙ  供給路、７ｚ  バルブ路、８  電動機、８ａ  電動機回転子、８ｂ  電動機固定子、９  スライダ、９ａ  第１バランスウェイト、９ｂ  第２バランスウェイト、１０  圧縮機構部、１１  揺動スクロール、１１ａ  揺動軸受、１１ｂ  渦巻体、１２  固定スクロール、１２ａ  吐出口、１２ｂ  渦巻体、１３  バッフル、１４  吐出バルブ、１５  吐出マフラー容器、２０  給油ポンプ、２１  保持具、２１ａ  油流入路、２１ｘ  油出口、２２  アウターロータ、２３  インナーロータ、２４  流入パイプ、３０、１３０、３３０、５３０  バルブ機構、３１  ハウジング、３１ａ  中空部、３１ｘ  排出口、３２  弁体、３３  弾性部材、５１  弁体、１３１ｘ、１３１ｙ、２３１ｐ、２３１ｒ、２３１ｘ、２３１ｙ、２３１ｚ、５３１ｘ  排出口、３３１  リード弁、４２１  傾斜面、５３１  配管、Ｎ１  回転しきい値、Ｎ１１  第１回転数しきい値、Ｎ１２  第２回転数しきい値。
【図１】
2017158809.tif 000003
【図２】
2017158809.tif 000004
【図３】
2017158809.tif 000005
【図４】
2017158809.tif 000006
【図５】
2017158809.tif 000007
【図６】
2017158809.tif 000008
【図７】
2017158809.tif 000009
【図８】
2017158809.tif 000010
【図９】
2017158809.tif 000011
【図１０】
2017158809.tif 000012
【図１１】
2017158809.tif 000013
【図１２】
2017158809.tif 000014
【図１３】
2017158809.tif 000015
【図１４】
2017158809.tif 000016
【図１５】
2017158809.tif 000017
【図１６】
2017158809.tif 000018
【図１７】
2017158809.tif 000019
【図１８】
2017158809.tif 000020
【図１９】
2017158809.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月6日(2018.6.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の圧縮機は、底部に油を貯留する油溜め空間を有する密閉容器と、密閉容器に収容され、密閉容器内に流入する流体を圧縮する圧縮機構部と、密閉容器に収容され、回転力を発生する電動機と、電動機により発生する回転力を圧縮機構部に伝え、端部から軸方向に延びる給油路が内部に形成された回転軸と、回転軸の端部側に設けられ、回転軸の回転により作動し、油溜め空間の油を吸引して給油路に供給するものであり、油が流通する油流路及び油流路に設けられた油出口を有する給油ポンプと、油出口に設けられたバルブ機構と、を備え、バルブ機構は、油出口に通じる中空部を有し、油溜め空間へ通じる排出口が形成されたハウジングと、ハウジングに収容され、油出口の油の圧力によって動く弁体と、を有し、回転軸の回転数が所定以上になったときに、弁体の動きによって油出口が開いて油が排出口から油溜め空間へ排出されるものであり、バルブ機構の排出口は、油溜め空間内に位置しており、油出口から油溜め空間へ向かうにつれて開口幅が狭くなるように形成されているものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部に油を貯留する油溜め空間を有する密閉容器と、
前記密閉容器に収容され、前記密閉容器内に流入する流体を圧縮する圧縮機構部と、
前記密閉容器に収容され、回転力を発生する電動機と、
前記電動機により発生する回転力を前記圧縮機構部に伝え、端部から軸方向に延びる給油路が内部に形成された回転軸と、
前記回転軸の前記端部側に設けられ、前記回転軸の回転により作動し、前記油溜め空間の前記油を吸引して前記給油路に供給するものであり、前記油が流通する油流路及び前記油流路に設けられた油出口を有する給油ポンプと、
前記油出口に設けられたバルブ機構と、
を備え、
前記バルブ機構は、
前記油出口に通じる中空部を有し、前記油溜め空間へ通じる排出口が形成されたハウジングと、
前記ハウジングに収容され、前記油出口の前記油の圧力によって動く弁体と、
を有し、
前記回転軸の回転数が所定以上になったときに、前記弁体の動きによって前記油出口が開いて前記油が前記排出口から前記油溜め空間へ排出されるものであり、
前記バルブ機構の前記排出口は、
前記油溜め空間内に位置しており、
前記油出口から前記油溜め空間へ向かうにつれて開口幅が狭くなるように形成されている圧縮機。
【請求項２】
前記バルブ機構は、
前記ハウジングと前記弁体との間に設けられ、前記弁体を前記油出口側へ付勢する弾性部材を有するものである請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記ハウジングは、前記給油ポンプと一体的に形成されている請求項２に記載の圧縮機。
【請求項４】
前記ハウジングには、前記排出口が軸方向に複数設けられている請求項２又は３に記載の圧縮機。
【請求項５】
前記排出口は、軸方向に延びた形状を有する請求項２〜４のいずれか１項に記載の圧縮機。
【請求項６】
前記給油ポンプは、前記回転軸の回転数が高くなるほど高い圧力で前記給油路に油を供給するものであり、
前記バルブ機構は、前記回転数が前記所定未満である低速運転時は前記油出口を閉止し、前記回転数が前記所定以上である高速運転時は前記油出口を開口する請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧縮機。
【請求項７】
前記給油ポンプは、容積型ポンプである請求項１〜６のいずれか１項に記載の圧縮機。
【請求項８】
前記給油ポンプは、トロコイド型のポンプである請求項７に記載の圧縮機。
【国際調査報告】
2017158809.tif 000022
2017158809.tif 000023
2017158809.tif 000024
2017158809.tif 000025