(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に、固定子及び回転子を有する電動要素と、この電動要素により駆動されるクランク軸、このクランク軸の偏心部に回転自在に嵌合されたローラ、このローラに先端を接して往復運動し、シリンダ内を吸入室と圧縮室とに仕切るベーン、及び前記クランク軸を軸支し、かつ前記シリンダの両端開口を閉塞する端板を有する主軸受及び副軸受で形成される圧縮要素を収納したロータリ圧縮機において、
前記シリンダの吸入室あるいは圧縮機の吸入経路内に潤滑油を噴出させ、冷凍サイクル内の作動流体中の油循環量よりも、前記圧縮要素内部の作動流体中の油循環量を増加させる油供給手段を備え、該油供給手段により供給される潤滑油を含んだ前記シリンダへの作動流体の流入方向が、クランク軸の回転角９０°近傍のベーンとローラの接触部付近に向かうように構成したことを特徴とするロータリ圧縮機。
【請求項２】
冷凍・空調システム中における圧縮機として、請求項１に記載のロータリ圧縮機を用いたことを特徴とする冷凍・空調システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に冷凍・空調装置等に用いられるロータリ圧縮機に関し、特にローラとベーンの接触部の潤滑機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷凍・空調装置等に用いられているロータリ圧縮機は、密閉容器内に固定子及び回転子を有する電動要素と、この電動要素によって駆動される圧縮要素が収納され、圧縮要素はクランク軸の偏心部に自転自在に嵌合されたローラが、クランク軸の回転によってシリンダ内を偏心回転運動し、ローラに押圧されたベーンによってシリンダ内を仕切られることにより、吸入パイプより吸入された作動流体（冷媒ガス）を圧縮し、圧縮されたガスは密閉容器内に吐き出され、吐出パイプより外部の冷凍サイクルに吐出される。
【０００３】
このように構成されたロータリ圧縮機において、圧縮機の信頼性上最も重要なのがベーンとローラのトライボロジに関する問題である。ベーンとローラの接触部は線接触となるため面圧が非常に高く、高温、高圧となるシリンダ内でしゅう動するため潤滑油の粘度も低下し、流体潤滑を保つことが難しく境界・混合潤滑状態となり、摩擦・摩耗の問題が起こりやすくなっていた。ベーンとローラの接触部の潤滑はベーン及びローラのしゅう動部のすき間等を通ってシリンダ内に漏れ込む油によってまかなわれているが、ベーンとシリンダの溝間及びローラと主軸受及び副軸受の端板間のしゅう動部のすき間を拡大してシリンダ内への潤滑油の供給量を増やした場合は、油による加熱損失等が増大し、圧縮機の性能が低下するといった問題があった。また、従来、冷凍・空調装置の作動流体として使用されてきたフロンＣＦＣ１２，ＨＣＦＣ２２等は分子中に塩素をもつため、成層圏のオゾン層を破壊することが指摘され社会問題となってきており、オゾン破壊の問題のない代替フロンに切り替える必要がある。これら代替フロンとしては、分子中に塩素をもたないＨＦＣ系の冷媒が最有力候補になっているが、このフロンでは塩素の極圧剤的な作用が期待できなくなることから、潤滑状態が厳しくなり、ベーンとローラの摩耗による圧縮機の信頼性低下の問題があった。
【０００４】
上記問題点に対して、ロータリ圧縮機のシリンダ内各しゅう動部に対する潤滑油供給の安定化を図った公知技術として、特開昭６１−１５５６８１号，特開平５−２４０１７９号がある。また、ベーンの先端へ強制給油を行い、ローラとの接触部との潤滑性を向上させた公知技術としては、特開平４−１５９４８９号がある。
【０００５】
特開昭６１−１５５６８１号および特開平５−２４０１７９号に開示されたロータリ圧縮機は、ベーンの端面に、上死点（軸回転角１８０°）近傍でシリンダの低圧室内と連通し、下死点（軸回転角０°）近傍で密閉容器内にたまった潤滑油に連通する油溝を設けたもので、密閉容器内と低圧室の差圧によって低圧室に供給される油の供給量をコントロールすることができるが、ベーンとローラの摩耗に対しては十分な配慮がなされていなかった。
【０００６】
また、特開平４−１５９４８９号に開示されたロータリ圧縮機は、シリンダの両端開口を閉塞する上部軸受の下面及び下部軸受の上面の少なくとも一方に凹溝を設け、かつ凹溝をローラで覆って強制給油通路を形成しているため、ベーンの先端部へ強制給油することができるが、圧縮室側に給油する構造になっており、往復しゅう動するベーンとローラのしゅう動状態及びその摩耗形態については、十分な配慮がなされていなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような事情に鑑みて提案されたもので、潤滑状態の厳しい代替フロンを用いた場合でも、ベーンとローラの接触部における摩擦・摩耗の問題を解決でき、信頼性の向上が図れるロータリ圧縮機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によるロータリ圧縮機は、請求項１及び２に記載されたところを特徴とするものであるが、独立項としての請求項１に係る発明によるロータリ圧縮機は、密閉容器内に、固定子及び回転子を有する電動要素と、この電動要素により駆動されるクランク軸、このクランク軸の偏心部に回転自在に嵌合されたローラ、このローラに先端を接して往復運動し、シリンダ内を吸入室と圧縮室とに仕切るベーン、及び前記クランク軸を軸支し、かつ前記シリンダの両端開口を閉塞する端板を有する主軸受及び副軸受で形成される圧縮要素を収納したロータリ圧縮機において、前記シリンダの吸入室あるいは圧縮機の吸入経路内に潤滑油を噴出させ、冷凍サイクル内の作動流体中の油潤滑量よりも、前記圧縮要素内部の作動流体中の油潤滑量を増加させる油供給手段を備え、該油供給手段により供給される潤滑油を含んだ前記シリンダへの作動流体の流入方向が、クランク軸の回転角９０°近傍のベーンとローラの接触部付近に向かうように構成したことを特徴とするものである。
【０００９】
また、従属項としての請求項２に係る発明による冷凍・空調システムは、該システム中における圧縮機として、請求項１に記載のロータリ圧縮機を用いたことを特徴とするものである。
【００１０】
【作用】
本発明者による、ベーンとローラの接触部のしゅう動状態及びその摩耗形態の研究から、以下の点が明らかになった。ベーンとローラの接触部のしゅう動状態は、クランク軸一回転中にベーンに対するローラの相対的なすべり速度がプラスからマイナス、そしてプラスへと切り替わる（ローラがクランク軸の回転方向と同じ方向にすべる場合をプラス、逆方向にすべる場合をマイナスとする）往復しゅう動を行っている。そして、この往復しゅう動を繰り返しながらローラは軸回転速度の１／１０程度のゆっくりした速度でクランク軸の回転と同じ方向に自転している。
【００１１】
また、ベーンに対するローラの相対的なすべり速度がプラスからマイナスに切り替わりローラが逆転するクランク角位置は、通常の圧力条件ではクランク軸の回転角が約９０°の時であり、これよりも吐出圧力が上昇して過負荷状態になった場合、このローラが逆転する回転角は約５０°と小さくなってくる。
【００１２】
ベーンとローラの接触部の摩耗形態は、往復しゅう動する区間の両端部、すなわち、ベーンに対するローラのしゅう動方向が反転する点で摩耗が深くなり、特に、ベーンに対するローラの相対的なすべり速度がプラスからマイナスに切り替わりローラが逆転を開始するクランク角位置で油切れが起こり、最も摩耗が深く問題となることが分かった。また、冷凍サイクルの作動流体中の油循環量を変化させた実験から、サイクル内を循環している極微量の潤滑油も、ベーンとローラの接触部の摩耗抑制に大きく寄与していることが分かった。以上に述べた研究結果より、第１に、分割前の原発明では、クランク軸の回転角９０°近傍で、シリンダの吸入室側のベーンとローラの接触部に密閉容器内にたまった潤滑油を供給してやることにより、摩耗が最も問題となる点での潤滑状態を大幅に改善し、圧縮機の信頼性を向上したロータリ圧縮機を提供することができる。
【００１３】
第２に、分割後の本発明では、シリンダの吸入室あるいは圧縮機の吸入通路内に潤滑油を噴出させ、冷凍サイクル内の作動流体中の油循環量よりも、前記圧縮要素内部の作動流体中の油循環量を増加させることにより、ベーンとローラの接触部の摩耗を抑制し、圧縮機の信頼性を大幅に向上したロータリ圧縮機を提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に先行する分割前の原発明（以下単に「原発明」という）及び分割後の本発明の構成等を図に示す実施例によって詳細に説明する。
【００１５】
図１は、原発明に係る横型ロータリ圧縮機の一部縦断面図、図２は、図１のＡ−Ａ断面に相当する横断面図である。図１、図２において、１は密閉容器で、固定子２及び回転子３からなる電動要素と、この電動要素によって駆動される圧縮要素が収納されている。４はシリンダ、５，６は主軸受、副軸受でシリンダ４の両端開口を閉塞し、吸入室７と圧縮室８からなる作動室を形成する。９はクランク軸で偏心部１０を有し、この偏心部１０にローラ１１が自転自在に嵌合されている。
【００１６】
１２はベーンで、ローラ１１に密閉容器１内のガス圧（吐出圧）とスプリング１３により押圧されることにより、シリンダ４内を吸入室７と圧縮室８とに仕切っている。１４は密閉容器１の底部に貯溜されている潤滑油、１５は吸入パイプ、１５ａは吸入口、１６は副軸受６に設けられた吐出弁、１６ａは吐出口、１７は吐出室１８を形成する吐出カバー、１９は吐出パイプである。また、２０は主軸受５に取り付けられた吸込み流体ダイオード、２１は副軸受６に一体的に形成された吐出し流体ダイオード、２２は吐出カバー１７に固着された給油溝を形成した給油カバー、２３及び２４は、それぞれクランク軸９に形成された給油穴及び給油溝である。
【００１７】
前記ベーン１２には吸入室側面１２ａに凹部乃至油溝３０が設けられており、この油溝３０は、クランク軸９の回転角θが９０°近傍でシリンダ４の吸入室７と連通し、クランク軸９の回転角θが０°近傍で密閉容器１内にたまった潤滑油１４に連通するように形成されている。なお、本発明におけるクランク軸の回転角θは、ベーンが最もシリンダの外方向に移動したときをクランク軸回転角の０°とする回転角であり、また、油溝３０はクランク軸９のどの回転角においても、吸入室７と空間４ａの潤滑油１４が同時に連通しないように構成されている。
【００１８】
上記構成において、ロータリ圧縮機の圧縮動作は以下のように行われる。電動要素に通電されると、回転子３の回転はクランク軸９を駆動し、偏心部１０に嵌合されたローラ１１がシリンダ４内を偏心回転運動する。ローラ１１に押圧されたベーン１２によってシリンダ４内を吸入室７と圧縮室８に仕切られることにより、吸入パイプ１５より吸入室７内に吸入された動作流体（冷媒ガス）は圧縮され、圧縮されたガスは吐出口１６ａから吐出弁１６を通って副軸受６に形成された吐出室１８に入り、その後密閉容器１内に吐き出され、吐出パイプ１９より外部の冷凍サイクル（図示せず）に吐出される。
【００１９】
軸受しゅう動部への給油は以下のように行われる、クランク軸９の回転により、ローラ１１に押圧されたベーン１２が往復運動し、ベーン背面部のスプリング１３が装着されている空間４ａの容積が変化する。この容積変化による往復ポンプ作用で、密閉容器１の底部に貯溜された潤滑油１４は吸込み流体ダイオード２０から吸引され、吐出し流体ダイオード２１、給油パイプ２２を通って、クランク軸９に形成された給油穴２３及び給油溝２４に供給され、軸受しゅう動部の潤滑がなされる。
【００２０】
次に、ロータリ圧縮機におけるベーンとローラの接触部のトライボロジ課題について説明する。図４は、冷蔵庫用ロータリ圧縮機における、クランク軸１回転中のベーンとローラの相対すべり速度Ｖｐの実験結果を示す（回転速度６０ｒｐｓ）。Ｖｐの符号は、ローラがクランク軸の回転方向と同じ方向にすべる場合をプラス、逆方向にすべる場合をマイナスとする。また、図５は、ローラの自転運動を拘束し、ベーンとローラが同一箇所で往復しゅう動（矢印で図示）するようにし、かつ、実働状態と同様の圧縮運転を実現できる実験機により求めた、ベーンとローラの接触部の摩耗形態の模式図である。
【００２１】
図４から、ベーンとローラの接触部のしゅう動状態は、クランク軸一回転中にベーンに対するローラの相対的なすべり速度Ｖｐがプラスからマイナス、そして再びプラスへと切り替わる往復しゅう動を行っていることが分かる。そして、Ｖｐの平均値はプラスになることから、この往復しゅう動を繰り返しながらローラは軸回転速度の１／１０程度のゆっくりした速度でクランク軸の回転と同じ方向に自転している。また、ベーンに対するローラの相対的なすべり速度Ｖｐがプラスからマイナスに切り替わりローラが逆転するクランク角位置は、通常の圧力条件（吐出圧力Ｐｄ＝１．１８５ＭＰａ）ではクランク軸の回転角θが約９０°の時であり、これよりも吐出圧力が上昇して過負荷状態（吐出圧力Ｐｄ＝１．５７３ＭＰａ）になった場合は、このローラが逆転する回転角は約５０°と小さくなってくる。
【００２２】
図５から、ベーンとローラの接触部の摩耗形態は、往復しゅう動する区間の両端部、すなわち、ベーンに対するローラのしゅう動方向が反転する点で摩耗が深くなり（Δｈ：摩耗深さ）、特に、圧縮室側の端部、すなわち、ベーンに対するローラの相対的なすべり速度Ｖｐがプラスからマイナスに切り替わりローラが逆転を開始するクランク角位置（θ＝９０°近傍）で最も摩耗が深く問題となることが明らかになった。これらの実験結果から、ローラが逆転を開始するクランク軸の回転角θが９０°近傍で、シリンダの吸入室内のベーンとローラの接触部に潤滑油を供給してやることにより、摩耗が最も問題となる点での潤滑状態が改善され、ロータリ圧縮機の信頼性を大幅に向上できることが明らかになった。
【００２３】
図３は、原発明に係るロータリ圧縮機のベーンとローラの接触部への潤滑機構の説明図であり、ベーンは図１と逆にローラ１１より上方に示されている。図３の（ａ）は、クランク軸９の回転角θが０°の場合で、ベーン１２の吸入室側面１２ａ形成された油溝３０がベーン背面部のスプリング１３が装着されている空間４ａに連通しており、この油溝３０内に破線矢印で図示するように密閉容器１内の高圧（吐出圧）の潤滑油１４が取り込まれる。ここで、潤滑油１４中には通常１０〜２０重量％程度の作動流体（冷媒）が溶解している。図３の（ｂ）は、回転角θが９０°の場合で、この状態では油溝３０は低圧の吸入室７に連通し、油溝３０内に取り込まれた潤滑油１４中の冷媒が瞬時に発泡して体積膨張し、潤滑油１４とともに破線矢印で図示するように、ベーン１２とローラ１１の接触部に向かって噴出する。図３の（ｃ）は、回転角θが１８０℃の場合で、この状態では油溝３０は低圧の吸入室７内に完全に露出し、油溝３０内は低圧の冷媒ガスで満たされる。さらにクランク軸の回転角θが２７０°（図３の（ｄ））と進んで、再び回転角θが０°で、油溝３０がベーン背面図のスプリング１３が装着されている空間４ａに連通すると、油溝３０内の低圧の冷媒ガスと高圧の潤滑油１４との圧力差により、再び油溝３０内に破線矢印で図示するように密閉容器１内の高圧（吐出圧）の潤滑油１４が取り込まれる。
【００２４】
なお、凹部乃至油溝３０はクランク軸９のどの回転角においても、吸入圧７と潤滑油１４が同時に連通しないように構成されており、潤滑油１４の過剰な供給による圧縮機の性能低下を防止している。以上の動作が継続されて、ベーン１２とローラ１１の接触部に確実に潤滑油が供給され、摩耗が最も問題となる点での潤滑状態を大幅に改善でき、潤滑状態の厳しい代替フロンを用いた場合でも圧縮機の信頼性を向上したロータリ圧縮機を提供することができる。
【００２５】
図６は、原発明の他の実施例を示す縦型ロータリ圧縮機の一部縦断面図、図７は、図６のＡ−Ａ断面に相当する横断面図である。図６、図７において、図１，図２と同一符号を付したものは、同一部品であり同一作用をなす。本実施例の縦型ロータリ圧縮機の圧縮動作は、図１，図２で示した横型ロータリ圧縮機の場合と同様であるが、軸受しゅう動部への供給機構が異なっている。
【００２６】
図６において、９ａは、クランク軸９の下端に装着された給油ピースで、密閉容器１内の潤滑油１４中に浸っている。軸受しゅう動部への給油は、クランク軸９の回転による遠心ポンプ作用により、密閉容器１の底部に貯溜された潤滑油１４がクランク軸９の給油穴より若干小径の開口を有する給油ピース９ａより吸引され、クランク軸９に形成された給油穴２３及び給油溝２４（不図示）に供給され、軸受しゅう動部の潤滑がなされる。
【００２７】
これにより、ローラ１１の内面は常に潤滑油１４が充満している。３１は、シリンダ４の両端開口を閉塞する主軸受５及び副軸受６の端板に形成された凹部乃至円形溝である。凹部３１はクランク軸９の回転角９０°近傍でシリンダ４の吸入室７と連通し、クランク軸９の回転角０°近傍でローラ１１の内面にたまった潤滑油１４に連通し、両者同時には連通しないようになっている。
【００２８】
図８は、原発明の他の実施例を示す縦型ロータリ圧縮機のベーンとローラの接触部への潤滑機構説明図である。図８の（ａ）は、クランク軸９の回転角θが０°の場合で、シリンダ４の両端開口を閉塞する主軸受５及び副軸受６の端板に形成された凹部乃至円形溝３１がベーン背面部のスプリング１３が装着されている空間に連通しており、この溝３１内に破線矢印で図示するようにローラ１１の内面にたまった高圧（吐出圧）の潤滑油１４が取り込まれる。ここで、潤滑油１４中には通常１０〜２０重量％程度の作動流体（冷媒）が溶解している。
【００２９】
図８の（ｂ）は、回転角θが９０°の場合で、この状態では溝３１は低圧の吸入室７に連通し、溝３１内に取り込まれた潤滑油１４中の冷媒が瞬時に発泡して体積膨張し、潤滑油１４とともに破線矢印で図示するように、ベーン１２とローラ１１の接触部に向かって噴出する。
【００３０】
図８の（ｃ）は、回転角θが１８０°の場合で、この状態では溝３１は低圧の吸入室７内に完全に露出し、溝３１内は低圧の冷媒ガスで満たされる。さらにクランク軸の回転角θが２７０°（図８の（ｄ））へと進んで、再び回転角θが０°になり、溝３１がローラ１１内面の潤滑油１４中に連通すると、溝３１内を満たしていた低圧の冷媒ガスとローラ１１内面の高圧の潤滑油１４との圧力差により、再び溝３１内に破線矢印で図示するように潤滑油１４が取り込まれる。
【００３１】
なお、溝３１はクランク軸９のどの回転角においても、吸入室７と空間４ａの潤滑油１４とが同時に連通しないように構成されており、潤滑油１４の過剰な供給による圧縮機の性能低下を防止している。以上の動作が継続されて、ベーン１２とローラ１１の接触部に確実に潤滑油が供給され、摩耗が最も問題となる点での潤滑状態を大幅に改善でき、潤滑状態の厳しい代替フロンを用いた場合でも圧縮機の信頼性を向上したロータリ圧縮機を提供することができる。なお、凹部３１は円形溝とした場合エンドミル、ドリル等により容易に加工，形成することができる。
【００３２】
以上は、摩耗が最も問題となるクランク軸の回転角９０°近傍で、シリンダの吸入室側のベーンとローラの接触部に潤滑油を供給し、潤滑状態を大幅に改善する実施例を示したが、本発明者による別の実験から、吸入ガスとともに圧縮機に戻ってくる冷凍サイクルの作動流体中の極微量の潤滑油も、ベーンとローラの接触部の摩耗抑制に大きく寄与することが分かった。
【００３３】
図９は、冷蔵庫用ロータリ圧縮機における、冷凍サイクルの作動流体中の油循環量ｇとローラ，ベーン摩耗深さΔｈの関係を示す実験結果である。これより、冷凍サイクルの作動流体中の油循環量ｇを増加させてやることによっても、吸入ガスとともに常に油がミスト状態でベーンとローラの接触部に供給されるようになり、僅かな潤滑油の供給で効果的にローラ，ベーンの摩耗が防止できることが分かる。なお、冷凍サイクルの性能上は、サイクルの作動流体中の油循環量ｇは凝縮器及び蒸発器における熱交換性能を低下させるので、できるだけ少ないほうが望ましいため、サイクル中の油循環量は従来と同等で、圧縮機内だけ作動流体中の油循環量を増加できる機構が必要になる。
【００３４】
そこで、ベーンとローラの接触部の摩耗を大きく低減する目的を達成するため、ロータリ圧縮機におけるシリンダの吸入室あるいは圧縮機の吸入経路内に潤滑油を噴出させ、冷凍サイクル内の作動流体中の油循環量よりも、前記圧縮要素内部の作動流体中の油循環量を増加させる油供給手段を備え、シリンダへの作動流体の流入方向が、クランク軸の回転角９０°近傍のベーンとローラの接触部付近に向かうように構成するという本発明が想到された。
【００３５】
図１０は、本発明の１実施例を示す横型ロータリ圧縮機の横断面図、図１１は、図１０における吸入経路の部分拡大縦断面図である。この実施例におけるロータリ圧縮機の基本構造は、図１，図２で示した第１の実施例と同様であり、同一符号を付したものは、同一部品であり同一作用をなすため、圧縮動作ならびに軸受しゅし動部への給油機構の説明は省略する。原発明の第１実施例とは吸入経路が異なり、シリンダ４の横方向から冷媒ガスを吸入する構造になっている。
【００３６】
図１０、図１１において、３２はベーン１２の吸入室７側の端面を一部分切り欠く形で形成された油溜め溝で、この油溜め溝３２はクランク軸９の回転角θが９０°近傍でシリンダ４の端面に形成された油供給溝３３と連通し、クランク軸９の回転角θが０°近傍で密閉容器１内にたまった潤滑油１４に連通するように形成されている。なお、油溜め溝３２はクランク軸９のどの回転角においても、油供給溝３３と潤滑油１４が同時に連通しないように構成されている。
【００３７】
４ｂはシリンダ４に形成された吸入通路で、一端には吸入パイプ１５が圧入固定されており、実線矢印で図示するように吸入パイプ１５に流入してきた冷媒ガスがクランク軸９の回転角θが９０°近傍のベーン１２とローラ１１の接触部付近に向かうように構成されている。３４は油供給溝３３と吸入通路４ｂとをつなぐ油供給穴で、油供給穴３４内には吸入通路４ｂ内に突き出す形で油噴出パイプ３５が固着されている。
【００３８】
このように構成された横型ロータリ圧縮機の、ベーンとローラの接触部への潤滑機構について説明する。ベーン１２に形成された油溜め溝３２は、クランク軸９の回転角θが０°近傍でベーン背面部のスプリング１３が装着されている空間にある潤滑油１４に連通し、この油溜め溝３２に高圧（吐出圧）の潤滑油１４が取り込まれる。ここで、潤滑油１４中には通常１０〜２０重量％程度の作動流体（冷媒）が溶解している。クランク軸の回転角θが９０°近傍で、油溜め溝３２は油供給溝３３に開口し、油供給穴３４及び油噴出パイプ３５を通して低圧の吸入通路４ｂ内に連通する。
【００３９】
そして、油溜め溝３２内に取り込まれた潤滑油１４中の冷媒が瞬時に発泡して体積膨張して油供給溝３３，油供給穴３４及び油噴出パイプ３５を通って吸入通路４ｂ内に流出し、吸入パイプ１５に流入してきた冷媒ガスとともに破線矢印で図示するようにミスト状の潤滑油１４となり、吸入室７内のベーン１２とローラ１１の接触部に向かって噴出し潤滑に供される。この状態では油溜め溝３２内は低圧の冷媒ガス（一部低圧の油が混入）状態になる。
【００４０】
さらにクランク軸の回転角θが進んで、再び回転角θが０°になり、油溜め溝３２が潤滑油１４中に連通すると、油溜め溝３２内を満たしていた低圧の冷媒ガスとベーン背面部のスプリング１３が装着されている空間にある高圧の潤滑油１４との圧力差により、再び溝３２内に潤滑油１４が取り込まれる。なお、溝３２はクランク軸９のどの回転角においても、吸入通路４ｂと高圧の潤滑油１４とが同時に連通しないように構成されており、潤滑油１４の過剰な供給による圧縮機の性能低下を防止している。
【００４１】
以上の動作が継続されて、冷凍サイクル内の作動流体中の油循環量よりも、圧縮要素内部の作動流体中の油循環量を増加させることができ、作動流体とともにベーン１２とローラ１１の接触部に確実に潤滑油が供給されるため、摩擦・摩耗が最も問題となる点での潤滑状態が大幅に改善され、潤滑状態の厳しい代替フロンを用いた場合でも圧縮機の性能及び信頼性を向上したロータリ圧縮機を提供することができる。
【００４２】
原発明及び本発明の他の実施例を図１２に示す。図１２は、原発明及び本発明に係るロータリ圧縮機を適用した冷凍サイクル構成を示している。この冷凍サイクルは、原発明及び本発明に係るロータリ圧縮機３６、凝縮器３７、膨張弁３８、蒸発器３９から構成されている。また、原発明及び本発明に係るロータリ圧縮機３６は、密閉容器１内に固定子２と回転子３を有する電動要素と、この電動要素により駆動される圧縮要素を収納している。
【００４３】
圧縮要素は、シリンダ４、主軸受５、副軸受６、クランク軸９、クランク軸９の偏心部１０に自転自由に嵌合されたローラ１１、このローラ１１に先端部を接して往復しゅう動しシリンダ４内に圧縮作動室を区画するベーン１２からなる。また、この圧縮要素にはクランク軸９の回転角９０°近傍でシリンダ４の吸入側に潤滑油１４を供給する油供給装置が備えてある。そして、吸入パイプ１５と吐出パイプ１９からなる。
【００４４】
このように構成された冷凍サイクルにおいて、電動要素に通電することにより回転子３に固定されたクランク軸９が回転し、シリンダ４内で冷媒の圧縮作用が行われる。圧縮された高温・高圧の冷媒は矢印のごとく吐出パイプ１９から凝縮器３７に流入し、熱交換を行って液化し、膨張弁３８で絞られて断熱膨張して低温・低圧となり、蒸発器３９により熱交換してガス化された後、吸入パイプ１５を経てロータリ圧縮機３６に吸入される。
【００４５】
なお、冷凍サイクルの作動流体にはオゾン層破壊の問題のないＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）系のフロンを使用している。この冷凍サイクルは、冷凍あるいは冷房専用のサイクルであるか、原発明及び本発明に係るロータリ圧縮機を搭載しているので、しゅう動条件の厳しいローラとベーンの接触部に十分に潤滑油を供給することができ、ローラ、ベーンの摩耗の問題が解消され、信頼性の高い冷凍・空調システムが得られる。
【００４６】
これまでに述べた実施例では、ロータリ圧縮機として１シリンダの圧縮機を例に挙げて説明したが、原発明及び本発明はこれ以外に２シリンダのロータリ圧縮機にも適用することができる。また、圧縮機以外に原発明及び本発明と同様のロータリ形式を有する膨張機や真空ポンプにも適用することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、原発明及び本発明によれば、ロータリ圧縮機の信頼性上最も問題となるローラとベーンの摩耗を、ローラとベーンのしゅう動形態から最も油切れが起こりやすい、クランク軸の回転角９０°近傍のローラとベーンの接触部へ油供給装置により潤滑油を供給してやることにより解消できるため、信頼性の高いロータリ圧縮機が得られる。また、ローラとベーンの摩耗が問題となる箇所に効果的に潤滑油を供給できるため、潤滑油の供給量を必要最小限に少なくでき、圧縮機の性能低下を防止できる。さらに、このようなロータリ圧縮機をオゾン層破壊の問題がない代替フロンを用いた冷凍サイクルに搭載することにより、エネルギ効率に優れ、信頼性の高い冷凍・空調システムを提供することがでる。
【図面の簡単な説明】
【図１】原発明の１実施例における横型ロータリ圧縮機の縦断面図、
【図２】原発明の１実施例における横型ロータリ圧縮機を示す図１のＡ−Ａ横断面図、
【図３】原発明の１実施例における横型ロータリ圧縮機のローラ、ベーン接触部の潤滑機構説明図、
【図４】ローラとベーンの接触部における相対すべり速度の実験値を示す図、
【図５】ローラとベーンの接触部における摩耗形態を示す模式図、
【図６】原発明の他の実施例における縦型ロータリ圧縮機の縦断面図、
【図７】原発明の他の実施例における縦型ロータリ圧縮機を示す図６のＡ−Ａ横断面図、
【図８】原発明の他の実施例における縦型ロータリ圧縮機のローラ、ベーン接触部の潤滑機構説明図、
【図９】サイクル中の油循環量とローラ、ベーン摩耗深さの関係を示す実験値、
【図１０】本発明の１実施例における横型ロータリ圧縮機の横断面図、
【図１１】本発明のさらに他の実施例における他の横型ロータリ圧縮機の吸入経路の一部拡大縦断面図、
【図１２】原発明及び本発明に係るロータリ圧縮機を搭載した冷凍サイクルを示す図である。
【符号の説明】
１…密閉容器
２…固定子
３…回転子
４…シリンダ
４ａ…空間
４ｂ…吸入通路
５…主軸受
６…副軸受
７…吸入室
８…圧縮室
９…クランク軸
９ａ…給油ピース
１０…偏心部
１１…ローラ
１２…ベーン
１３…スプリング
１４…潤滑油
１５…吸入パイプ
１５ａ…吸入口
１６…吐出弁
１６ａ…吐出口
１７…吐出カバー
１８…吐出室
１９…吐出パイプ
２０…吸込み流体ダイオード
２１…吐出し流体ダイオード
２２…給油パイプ
２３…給油穴
２４…給油溝
３０，３１，３２…油溝
３３…油供給溝
３４…油供給穴
３５…油噴出パイプ
３６…ロータリ圧縮機
３７…凝縮器
３８…膨張弁
３９…蒸発器
【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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【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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