(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部に冷媒と混合した冷凍機油を貯留する油溜め部を有する密閉容器内に、電動機とこれによって駆動される圧縮機要素を軸方向に配設し、前記圧縮機要素をシリンダと前記シリンダの両端に固定された主軸受および副軸受と前記主軸受と副軸受内に回転自在に収納されたクランクを有するシャフトと、
前記シャフトのクランクに嵌められた前記シリンダ内を偏心回転するローラと、前記シリンダの溝内を往復運動し、前記ローラと当接することにより前記シリンダ内を吸入室と圧縮室に分割するベーンにより構成し、前記圧縮機要素に冷媒を導入する吸入孔と、圧縮した冷媒を密閉容器内へ吐出する吐出孔を設け前記油溜め部と吸入孔とを常時連通する給油経路により連絡し、前記給油経路の吸入孔側開口部近傍に直径１ｍｍ以下の細孔からなる絞り部を設け、前記絞り部出口で冷凍機油と混合した冷媒を気化させる事を特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項２】
給油経路の絞り部をホルダーに設けた細孔より構成し、前記ホルダーを副軸受に装着した請求項１記載の密閉型圧縮機。
【請求項３】
給油経路の絞り部をホルダーに設けた細孔により構成し、前記ホルダーをシリンダに装着した請求項１記載の密閉型圧縮機。
【請求項４】
冷媒をＨＦＣとし、前記冷媒と相溶性を有する冷凍機油を使用したことを特徴とする請求項１乃至３記載の密閉型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、冷凍装置または、空気調和装置において、冷媒ガスの圧縮を行う密閉型回転圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５および図６は従来の密閉型回転圧縮機である。
【０００３】
図５は縦断面図、図６は横断面図である。
図５において１は、密閉容器であり、この密閉容器１内にステータ２ａとロータ２ｂとで構成される電動機２が設置されている。
【０００４】
電動機２の下部には圧縮機構３が配設され、上記電動機２によって圧縮機構３が駆動される。
【０００５】
これによって、図示しないアキュームレータを介して吸入管４を経由し吸入孔５から導入された冷媒が圧縮され、吐出孔６より密閉容器１内に一旦吐出させた後、密閉容器１の上部に設けられた吐出管７から冷凍サイクル側に冷媒が供給される。圧縮機構３は以下のように構成されている。電動機２により駆動されるシャフト８が主軸受９に軸支されてシリンダ１０内を貫通し、さらにその下端部は副軸受１１に軸支されている。シャフト８のシリンダ１０の内部は、クランク部１２（偏心部）となっておりこのクランク部とシリンダ１０との間にローラ１３が嵌合され、シャフト８の回転によりローラ１３が遊星運動する。
【０００６】
また、シリンダ１０を貫通してベーン１４が設けられスプリング１５の付勢力によりベーン１４の一端側はローラ１３の外周に接触しシリンダ１０内を吸入室１６と吐出室１７に分割している。上記ローラ１３の遊星運動に応じてベーン１４は往復運動する。
【０００７】
冷媒ガスはシャフト８の回転に伴うローラ１３の遊星運動に応じて吸入孔５から吸込まれ、圧縮され吐出切欠１９から吐出されるがこの摺動部の動作を円滑にするために密閉容器１内には冷凍機油２０が収容されている。この冷凍機油２０はシャフト８の回転によりシャフト８下端に設けられているポンプ２１によって吸い上げられ、各摺動部を潤滑するようになっている。
【０００８】
このような圧縮機構の摺動部において特に摩耗が問題とされるのはベーン１４である。
【０００９】
ベーン１４はシャフト８の回転に伴い往復運動するがこの際分割されたシリンダ１０内の二室の圧力差によりシリンダ１０の貫通孔２２内面にこすりつけられベーン１４、シリンダ貫通孔２２の摩耗が問題となる。また、ベーン１４はスプリング１５とベーン背面の圧力によりその端部がローラ１３に押し付けられているためベーン先端とローラ１３の外周部も摺動する。この摺動部は他の摺動部（シャフト軸受部など）と異なりオイルポンプ２１から直接給油されない。この部分への油の供給は従来吸入冷媒に含まれるオイルおよびローラ端部よりしみだすオイルにより潤滑されており、その供給量が多くは望めず、しかも冷媒の圧縮によりこの摺動部の温度が高温となり最も苛酷な摺動となりしばしば摩耗を起こしていた。このような問題を解決するため、特開昭５７−１７３５８９号公報では図７に示すようなオイルインジェクタ機構５１が提案されている。オイルインジェクタ機構５１は前記吸入孔５に連通するようにシリンダ１０下部に装着され一端を冷凍機油２０中に浸漬したキャピラリーチューブで形成される給油管５２と圧力差により開閉されるバルブとコイルスプリング５４とにより構成される。
【００１０】
負荷の大きい異常高圧運転時ではシリンダ１０内のローラ１３やベーン１４が摩耗しやすいため、前記コイルスプリング５４のスプリング力を通常運転時の密閉容器１内圧力よりも大きくするとともに、異常高圧運転時の密閉容器１内圧力よりも小さく設定することにより、密閉容器１内底部に貯留された冷凍機油２０を圧力差により吸入孔５内に流入させて冷媒ガスと一緒にシリンダ１０内に入れ、シリンダ内のローラ１３やベーン１４の表面に供給し摩耗を防止する。
【００１１】
また通常運転時においては高温のオイルが吸入経路に浸入して効率を下げることを防止するというものである。
【００１２】
このような密閉型冷凍圧縮機の冷媒としては従来ジクロロジフロロメタン（以下フロン１２（ＣＦＣ１２）と称する）やハイドロクロロジフロロメタン（以下フロン２２（ＨＣＦＣ２２）と称する）が主に用いられておりまた、圧縮機構５に封入される冷凍機油２０としては、ＣＦＣ１２やＨＣＦＣ２２に対して溶解性を示すナフテン系やパラフィン系鉱油が用いられている。
【００１３】
これら冷媒や冷凍機油は密閉容器１内を直接循環するため、圧縮機構３においては耐摩耗性を有することが必要である。
【００１４】
ところで、最近上述した冷媒などからのフロンの放出がオゾン層の破壊につながり、人体や生態系に深刻な影響を与えることがはっきりしてきたためフロン１２、フロン２２などは段階的に使用が削減され将来は全廃することが決定している。
【００１５】
このような状況下にあって、代替冷媒として１、１、１、２−テトラフルオロエタン（以下フロン１３４ａ（ＨＦＣ１３４ａ）と称す）、１、１−ジフルオロエタン（以下１５２ａ（ＨＦＣ１５２ａ）と称す）、ハイドロジフロロメタン（以下フロン３２（ＨＦＣ３２）と称す）や、またはこれらの混合冷媒等が開発されている。
【００１６】
ところでこれらフロン１３４ａ、フロン１５２ａ、フロン３２の冷媒は、オゾン破壊係数が低い反面、フロン１２やフロン２２の使用において用いられていた冷凍機油である鉱油には殆ど溶解しない。このため、フロン１３４ａ、フロン１５２ａ、フロン３２、またはそれらの混合冷媒等を冷媒圧縮機の冷媒として使用する場合は、冷凍機油としてこれらの冷媒と相溶性を有するエーテル系油、エステル系油、フッ素系油等の使用が試みられている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、冷媒としてフロン１２、またはフロン２２に代わってＨＦＣ１３４ａ、ＨＦＣ１５２ａ、またはＨＦＣ３２を用い冷凍機油としてこれらの冷媒と相溶性を有するたとえばポリアルキレングリコール系油やポリエステル系油を用いた冷媒圧縮機の場合、上述した圧縮機構５の摺動部材として使用されているＦＣ２５、特殊鋳鉄、焼結合金、ステンレス鋼などの耐摩耗性が低下し、長期間安定して冷媒圧縮機を運転することが出来ないという問題が生じている。
【００１８】
これは、従来冷媒としてフロン１２、または、フロン２２を用いた場合、そのフロン中の塩素（Ｃｌ）原子が、金属基材のＦｅ原子と反応して耐摩耗性の良い塩化鉄膜を形成するのに対し、フロン１３４ａ、フロン１５２ａまたは、フロン３２を用いた場合は、これらの化合物中にＣｌ原子が存在しないために塩化鉄膜のような潤滑膜が形成されず、潤滑作用が低下することに原因の一つがある。
【００１９】
さらに、従来の鉱油系冷凍機油には環状化合物が含まれており油膜形成能力が比較的高かったのに対しフロン１３４ａ、フロン１５２ａ、フロン３２と相溶性を有する冷凍機油は鎖状化合物が主体であり、厳しい摺動条件下では適切な油膜厚さを保つことができないことも耐摩耗性の低下を促進させる要因となっている。
【００２０】
このようにフロン１２（ＣＦＣ１２）、フロン２２（ＨＣＦＣ２２）に替わる新たな冷媒であるフロン１３４ａ（ＨＦＣ１３４ａ）、フロン１５２ａ（ＨＦＣ１５２ａ）、またはフロン３２（ＨＦＣ３２）を用い、これらの冷媒と相溶性を有する冷凍機油を使用した冷媒圧縮機においては負荷の高い時だけでなく、通常負荷においても厳しい摺動条件となり、特にベーン１４、ローラ１３間の摩耗が大きな課題となってきた。
【００２１】
このような課題を解決するために例えば特開昭５７−１７３５８９に於けるスプリングを弱くしたり、無くして通常負荷においてもオイルインジェクションを行うようにした場合は吸入孔に高温のオイルが注入され吸入冷媒を過熱し、圧縮機の効率を下げるという問題が想定される。
【００２２】
本発明はこのような課題を解決するためなされたもので特にＨＦＣ系の冷媒を用いた通常負荷においても摺動条件の厳しいベーン、ローラ間の油膜を効率を下げることなく形成し、耐摩耗性を向上させ、長寿命化を図った冷媒圧縮機を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、密閉容器内に電動機を有する駆動要素によって駆動される圧縮機要素を軸方向に配接したローリングピストン形回転圧縮機の前記密閉容器内の底部の油溜め部と吸入孔とを給油経路により連絡し、前記給油経路の吸入孔に近接して、絞り部を設けたもので、その絞り部の構成として細孔を設けたホルダーを副軸受又は、シリンダに装着したものであり、特にＨＦＣを冷媒とし、前記冷媒と相溶性を有する冷凍機油を使用した圧縮機に適用するものである。
【００２４】
【作用】
本構成により、運転時における摺動部への給油はオイルポンプだけでなく、ＨＦＣ系を冷媒とした圧縮機における通常運転時においても吸入孔と油溜め部（吐出圧）との圧力差と絞り部により吸入冷媒に負荷に応じた適量の油を混入させこの油により特にベーン、ローラ間に適正な油膜を形成させる。
【００２５】
油溜め部の油には、冷媒が溶け込んでおり給油経路を通った油は吸入孔直前の絞り部により減圧される。この時溶け込んでいた冷媒が蒸発しオイルを冷却するためオイルの温度が下がり冷却後速やかに吸入孔に入るため吸入冷媒を過熱させることがない。これにより、効率を低下させることなく、摺動部、特にベーン、ローラ間の信頼性を向上させたものである。
【００２６】
【実施例】
図１は本発明の圧縮機の１実施例の縦断面図であり、図４はその横断面図である。容器１内部に電動機部２と圧縮機構部３が配され、電動機部に直結されたシャフト８は主軸受９と副軸受１１に支持されている。シリンダ１０内にローラ１３が配され、シャフトと偏心部に貫入され、遊星運動を行う。
【００２７】
シリンダ１０の貫通孔２２に挿入されたベーンはバネ１５および背圧（吐出圧）によりローラ１３に押し付けられ、シリンダ内側空間を吸入室１６と吐出室に分割する。
【００２８】
密閉容器１の底部には冷凍機油２０が通常運転時ではシリンダ全体がつかるレベルまで封入されている。この冷凍機油２０は従来冷媒Ｒ１２、Ｒ２２では一般にナフテン系又はパラフィン系鉱油、アルキルベンゼン系合成油が用いられているが、ＨＦＣ系の冷媒の場合は冷媒での相溶性のあるエーテル系エステル系オイルが封印される。通常運転状態においてはその相溶性のため密閉容器底部の冷凍機油にはかなりの量の冷媒が溶け込んでいる。
【００２９】
シリンダ１０には吸入孔５があけられ、吸入管４を介しアキュームレータ（図示せず）とつながっている。
【００３０】
この吸入孔５と密閉容器底部の油溜め部とは給油経路２０によりつながっている。この給油経路２０はシリンダ吸入孔に対し直角にあけられた、穴２４と絞り部をもったホルダー２５とこのホルダーをかこみ副軸受１１に取付られた給油管２６からなる。給油管２６は密閉容器底部付近に開口してその先端には絞り部の目づまりを保護する目的でフィルター２７がつけられている。絞り部をもったホルダー２５の取付部分の詳細を図２に示す。
【００３１】
ホルダー２５には細管が圧入されており、この細管は１ｍｍ以下の径を持つ穴があいており絞り作用を持たせている。この細管のかわりに直接ホルダーに細い穴をあけることも可能である。シリンダー吸入孔５に開口する穴２４と相対する位置の副軸受にホルダーの保持孔２３があげられている。保持孔２３の端部にはネジが切られ、このネジ部で副軸受にホルダー２５を固着しこれによりホルダー先端をシリンダに圧着し、高低圧のシールを行う。
【００３２】
この構造により簡単に取付られる。
これにより、絞り部を吸入孔５の近傍に配することができる。
【００３３】
給油管２５は、ホルダーを副軸受につけた場合、ホルダー開口部はかなり下方に位置するため省略してもよい。
【００３４】
図３はシリンダ１０に絞り部を持ったホルダー２５を取付けた例である。シリンダにつけた場合は、絞り部をより吸入孔に近接できる。
【００３５】
この構成による作用を説明する。電動機２によりシャフト８が駆動されローラ８の遊星運動により、吸入管４より吸入孔５をへて吸入室１６へＨＦＣなどの冷媒ガスが吸入され、圧縮室１７で圧力が上げられ吐出切り欠き１９を経て吐出孔６より密閉容器１内へ吐出される。この時、吸入室１６と圧縮室１７を仕切るベーン１４はスプリング１５とベーン背部にかかる圧力でローラ１３の外周に押しつけられ摺動部３１で摺動しながら運動する。この摺動点の潤滑油は主として吸入ガスに混入してきたオイルにより潤滑される。吸入管４に入ってくる吸入ガスには冷媒ガスとともに冷媒サイクルを循環する冷凍機油がわずかながら含まれているが、この量のみでは特に冷媒に摺動性が望めないＨＦＣでは不十分である。
【００３６】
吸入孔部は当然ながら低圧であり、この部分と油溜め部の高圧部との圧力差によりフィルター２７でゴミが除かれ給油管、絞り部の順で油が吸入孔に供給される。油溜め部にある油は使用される冷媒に対し、相溶性を考慮して選定されているので、かなりの量の冷媒が含まれている。この冷媒を含んだ油は油溜め部においては高温高圧であるが絞り部２８にて減圧される。この減圧時に冷媒は蒸発し、その気化熱により、油が冷却され、吸入孔には温度の下がった油が混入される。従来の油インジェクション機構の場合、油溜め部にキャピラリチューブを配していたため減圧が油溜め部に浸ったキャピラリーチューブで行われる。このため、細管内のオイルが冷却されてもすぐに周囲の油より受熱してしまい、殆ど周囲の高温オイルに近い温度のオイルが吸入孔に混入し、吸入ガスの過熱の原因になり、圧縮機の効率低下につながっていた。
【００３７】
しかしながら、本発明の絞り部は吸入孔に近接して配されているため、周囲からの受熱を受けることなく、温度の下がったオイルが吸入孔に混入され、効率低下を招くことがない。
【００３８】
吸入孔に混入したオイルは、吸入室１６に入り、ローラ１３とともに圧縮室に移る。この時での一部分がローラ１３とベーン１４の間、摺動部３１に入り、油膜を形成し、摩耗を防止する。
【００３９】
吸入孔に混入し、摺動部を潤滑したオイルは吐出ガスと一緒に吐出孔６より出される。吐出孔６より出たオイルは、電動機２の切り欠き部を通る間にふるい落とされ、その殆どが油溜め部に戻る。従って吐出管７を出て冷凍サイクルを循環するオイルは少なく抑えることができる。冷凍サイクルを循環するオイルを少なくすると、オイルによる熱交換器の熱交換阻害を生じないため冷凍サイクルとしての効率もより向上する。
【００４０】
また吸入孔に混入するオイルは絞り部を通るため、差圧が大きいほど多量のオイルが混入することになる。このことは、摺動部にとって苛酷な圧力差が大きい時ほどより多い量の潤滑油が供給されることになる。信頼性が向上する。
【００４１】
以上、特にベーン、ローラ間の摺動条件の厳しいＨＦＣ系の冷媒を圧縮ガスとした場合について説明したが、従来のＨＣＦＣ２２においても同様な効果が期待できる。
【００４２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明は、
密閉容器内に電動機とこれによって駆動される圧縮機要素を軸方向に配接し、前記圧縮機要素をシリンダと前記シリンダの両端に固定された主軸受および副軸受と前記主軸受と副軸受内に回転自在に収納されクランクを有するシャフトと、前記シャフトのクランクに嵌められた前記シリンダ内を偏心回転するローラと、前記シリンダの溝内を往復運動し、前記ローラと当接することにより前記シリンダ内を吸入室と圧縮室に分割するベーンにより構成し、前記圧縮要素に冷媒を導入する吸入孔と、圧縮した冷媒を密閉容器内へ吐出する吐出孔を設け前記密閉容器内の底部の油溜め部と吸入孔とを給油経路により連絡し、前記給油経路の吸入孔に近接して絞り部を設けた密閉型圧縮機で給油経路の絞り部をホルダーに設けた細孔より構成し、前記ホルダーを副軸受に装着した密閉型圧縮機。
【００４３】
給油経路の絞り部をホルダーに設けた細孔により構成し、前記ホルダーをシリンダに装着した密閉型圧縮機。
【００４４】
冷媒をＨＦＣとし、前記冷媒と相溶性を有する冷凍機油を使用した密閉型圧縮機において密閉容器内に電動機とこれによって駆動される圧縮機要素を軸方向に配接し、前記圧縮機要素をシリンダと前記シリンダの両端に固定された主軸受および副軸受と前記主軸受と副軸受内に回転自在に収納されクランクを有するシャフトと、前記シャフトのクランクに嵌められた前記シリンダ内を偏心回転するローラと、前記シリンダの溝内を往復運動し、前記ローラと当接することにより前記シリンダ内を吸入室と圧縮室に分割するベーンにより構成し前記圧縮要素に冷媒を導入する吸入孔と、圧縮した冷媒を密閉容器内へ吐出する吐出孔とを設け前記密閉容器内の底部の油溜め部と吸入孔とを給油経路により連絡し、前記給油経路の吸入孔に近接して絞り部を設けた密閉型圧縮機。
【００４５】
給油経路の絞り部をホルダーに設けた細孔より構成し、前記ホルダーを副軸受に装着した密閉型圧縮機。
【００４６】
給油経路の絞り部をホルダーに設けた細孔により構成し、前記ホルダーをシリンダに装着した密閉型圧縮機であって特に冷媒としてＨＦＣを使用する摺動条件が厳しい場合においても、油溜め部のオイルを吸入孔直前の絞り部を介することにより、オイルに含まれた冷媒が蒸発することで冷却したオイルをベーン、ローラ間の摺動部に、供給でき負荷が高い時ほど多量に供給できるため高い信頼性を有する。さらに供給されるオイルが冷却されているため吸入ガスが過熱することなく、また冷凍サイクルにも循環するオイル量が少なく抑えられるため、効率の高い機器が実現できる等の効果を有するものである。
【００４７】
また、絞り部をホルダーに設けた細孔によって構成することにより吸入孔に近接して絞り部を配置でき吸入ガスの過熱防止することができ簡単に取付けができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における密閉型圧縮機の縦断面図
【図２】本発明における密閉型圧縮機の要部拡大断面図
【図３】本発明における密閉型圧縮機の他の実施例の縦断面図
【図４】本発明における密閉型圧縮機の横断面図
【図５】従来の密閉型圧縮機の縦断面図
【図６】従来の密閉型圧縮機の横断面図
【図７】従来の他の実施例の密閉型圧縮機の要部拡大断面図
【符号の説明】
１  密閉容器
２ａ  ステータ
２ｂ  ロータ
２  電動機
３  圧縮機構
４  吸入管
５  吸入孔
６  吐出孔
７  吐出管
８  シャフト
９  主軸受
１０  シリンダ
１１  副軸受
１２  クランク部（偏心部）
１３  ローラ
１４  ベーン
１５  スプリング
１６  吸入室
１７  吐出室
１８    吸入孔
１９  吐出切り欠き
２０  冷凍機油
２１  オイルポンプ
２２  貫通孔
２３  保持孔
２４  穴
２５  ホルダー
２６  供給管
２７  フィルター
３１  摺動部
５１  オイルインジェクタ機構
５２  給油管
５３  バルブ
５４  コイルスプリング
５５  内部中空
５６  フィティングチューブ
５７  弁部
【図１】
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【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】
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