(57)【要約】【課題】容積形圧縮機において、設備費用や設備スペースの増大を抑制しつつ、電動機効率の向上と軸支持部や摺動部の信頼性の向上を図ること。【解決手段】容積形圧縮機は、密閉容器１内に圧縮部とこの圧縮部を駆動する駆動部とを収納し、密閉容器１内に貯留された潤滑油１３を軸支持部３ｃ、９を通して強制的に循環する給油経路を有する。給油経路の一部を構成する配管２０は密閉容器１外に引出して外気と熱交換するように設けられている。【選択図】図１
2006291861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に圧縮部とこの圧縮部を駆動する駆動部とを収納し、
前記密閉容器内に貯留された潤滑油を軸支持部を通して強制的に循環する給油経路を有する容積形圧縮機において、
前記給油経路の一部を構成する配管を前記密閉容器外に引出して外気と熱交換するように設けたことを特徴とする容積形圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載の容積形圧縮機において、軸支持部を潤滑した後の前記給油経路の一部を構成する配管を前記密閉容器外に引出して外気と熱交換するように設けたことを特徴とする容積形圧縮機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の容積形圧縮機において、前記密閉容器外に引出した配管を外気と強制的に熱交換させるファンを備えたことを特徴とする容積形圧縮機。
【請求項４】
請求項３に記載の容積形圧縮機において、当該容積形圧縮機が用いられる冷凍サイクルの熱源側熱交換器を外気と熱交換させる熱源側ファンを、前記密閉容器外に引出した配管を外気と強制的に熱交換させるファンとして用いたことを特徴とする容積形圧縮機。
【請求項５】
請求項１から４の何れかに記載の容積形圧縮機において、前記密閉容器外に引出した配管を起動時のみ加熱するヒータを設けたことを特徴とする容積形圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒などの圧縮性気体または液体を取扱う容積形圧縮機に係わり、特に、軸受部や摺動部などを潤滑するための潤滑油を有する空調用または冷凍用容積形圧縮機に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
容積形圧縮機は、空調・冷凍機器用の圧縮機として様々な分野で広く活用されている。特に、容積形圧縮機の一形態であるスクロール圧縮機は、高効率、高信頼性、静音などの優位性を備えており、研究・開発が盛んである。
【０００３】
圧縮機内の潤滑油を循環させる背景技術について、図４に示す従来のスクロール圧縮機を用いて概略説明する。このスクロール圧縮機は、圧縮部と駆動部と給油経路を密閉容器１内に収納配設した構造となっている。
【０００４】
圧縮部の基本要素は、固定スクロール２と旋回スクロール３とフレーム４である。固定スクロール２の基本構成部分は、ラップ２ａと鏡板２ｂと吸込口２ｃと吐出口２ｄである。旋回スクロール３の基本構成部分は、ラップ３ａと鏡板３ｂと軸支持部３ｃと軸支持部端面３ｄである。フレーム４は密閉容器１に溶接等で固定され、固定スクロール２はフレーム４にボルト等で固定されている。
【０００５】
旋回スクロール３を旋回駆動させる駆動部の基本要素は、誘導電動機を用いた場合のステータ５及びロータ６と、回転軸７と、旋回スクロール３の自転防止機構の主要部品であるオルダムリング８と、フレーム４と、回転軸７を回転自在に係合する回転軸の主軸支持部９と、旋回スクロール３と回転軸７の偏心部とを回転軸方向に移動可能に且つ回転自在に係合する旋回スクロールの軸支持部３ｃである。
【０００６】
フレーム４には主軸支持部９が内蔵されている。ステータ５は密閉容器１に焼ばめ等により固定されている。ロータ６は環状のステータ５内で回転可能に配置されている。回転軸７は、主軸支持部９により回転自在に支持され、回転軸７の中間部がロータ６の中心部を貫通している。回転軸７には、軸心部に両端面に貫通する給油孔１０が設けられ、旋回スクロール３の運動に伴って生じる不釣り合い力を相殺し、圧縮機の振動を低く保ったりするための平衡部品であるバランスウェイト１１が係合されている。
【０００７】
オルダムリング８は、旋回スクロール３と共に、フレーム４及び固定スクロール２により構成した外周部空間１２に配設され、オルダムリング８に形成した直交する２組のキー部分の１組が、フレーム４に構成したキー溝を、残りの１組が旋回スクロールラップ３ａの背面側に構成したキー溝を滑動する。
【０００８】
密閉容器１の下部空間に溜めた潤滑油１３は、給油孔１０の偏心回転動作による遠心ポンプ作用により、回転軸７の軸心部に設けた給油孔１０を経由して、圧縮部や各支持部３ｃ、９へと給油される。
【０００９】
続いて、かかるスクロール圧縮機の基本要素の動作について説明する。ロータ６はステータ５が発生する回転磁界により回転力を与えられ、ロータ６に固定された回転軸７は、ロータ６の回転に伴い回転動作を行なう。旋回スクロール３は回転軸方向で移動可能に且つ回転自在に回転軸７の偏心部と係合しており、回転軸７の回転運動はオルダムリング８などの自転防止機構により旋回スクロール３の旋回運動へと変換される。固定スクロール２と旋回スクロール３を噛合せて構成した圧縮室１４の容積は、旋回スクロール３が旋回運動することにより減少する。圧縮動作では、旋回スクロール３の旋回運動に伴って、作動流体が吸込パイプ１５、吸込口２ｃを経由して圧縮室１４へと吸込まれる。吸込まれた作動流体は、圧縮室１４での圧縮行程を経て吐出口２ｄと連通し、吐出空間１６、吐出パイプ１７を経由し吐出される。
【００１０】
旋回スクロール３の軸支持部端面３ｄとその端面に対面するフレーム４との間で、フレーム４のリング状溝を保持されたシール部材１８を設けている。このシール部材１８により、中心部にあってほぼ吐出圧力に等しい圧力を有し且つ密閉容器１の底部に溜められている潤滑油１３が上部へ導かれる給油路を開口させた中央部空間１９と、その外周部にあって吸入圧力と吐出圧力の中間の圧力に維持される外周部空間１２とに分割している。シール部材１８に中央部空間１９と外周部空間１２との圧力差に相当する力を下側から上側へ作用させてシール部材１８の上端面と旋回スクロール３の軸支持部端面３ｄとの間をシールすると共に、同じく前記圧力差に相当する力を内側から外側に作用させてシール部材１８の外周側とフレーム４のリング状溝の外周面との間でもシールする構成を有している。これにより、回転軸７の給油孔１０から、中央部空間１９内に供給した潤滑油１３の大部分を密閉容器内の圧縮ガスと混合させることなく、旋回スクロール３の軸支持部３ｃや主軸支持部９を潤滑させ、排油パイプ２０を経由し、密閉容器１内底部へ戻すようにしている。かかるスクロール流体機械においては、高い軸受信頼性、良好な圧縮効率、低い油上り量を得ることができる。このようなスクロール圧縮機に関連する特許文献としては、特開平６−２５８３０８号公報（特許文献１）が挙げられる。
【００１１】
また、従来のスクロール圧縮機としては、特開２００４−２９３５３０号公報（特許文献２）に示されたものがある。このスクロール圧縮機は、特許文献１と同様な給油経路を有する構成とし、潤滑油の大部分を各軸支持部に給油させ、排油パイプを経由し、密閉容器内底部に戻すようにしており、給油方法として、回転軸下部に給油ポンプを設ける構成としている。
【００１２】
さらには、圧縮機の潤滑油を冷却する背景技術については、特開２００１−１３３０５１号公報（特許文献３）に示された冷媒回路設備がある。この冷媒回路設備は、圧縮機内に潤滑油の冷却部と、潤滑油よりも低温の環境に配備される冷媒凝縮部とを、環状に配管接続したオイルクーラー専用回路として、冷媒回路と別個独立に設けたものであり、オイルクーラー専用回路内の冷媒が冷却部で蒸発し、冷媒凝縮部で凝縮して循環するようにすることにより、潤滑油を冷却させるようになっている。
【００１３】
【特許文献１】特開平６−２５８３０８号公報
【特許文献２】特開２００４−２９３５３０号公報
【特許文献３】特開２００１−１３３０５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
特許文献１及び特許文献２のスクロール圧縮機では、主に吐出口から吐出された作動流体により電動機の冷却を行なっているため、電動機の発熱量を十分に吸熱することが困難で、電動機が運転中に温度上昇してしまい、運転中の電動機効率が低いものとなっていた。また、循環する潤滑油の温度も運転中に温度上昇してしまい、軸支持部や摺動部の信頼性の低下を招いていた。さらには、停止中に密閉容器内に貯留された潤滑油に作動流体が溶け込み、この溶け込んだ作動流体が起動時に電動機などの発熱により加熱されて蒸発することにより、圧縮機内部が外気温度より低い状態となる。この低温状態は作動流体が完全に気化するまで継続するため、空調機または冷凍機の運転立ち上りを遅延させる原因となっていた。しかも、低温のために潤滑油の粘性が増大して、軸支持部や摺動部の撹拌損失を増大させるとともに、軸支持部や摺動部の破損など原因ともなる。
【００１５】
特許文献３の冷媒設備では、潤滑油の冷却のための独立したオイルクーラー専用回路を設けているため、設備費用や設備スペースの増大を生じるという課題がある。
【００１６】
本発明の目的は、設備費用や設備スペースの増大を抑制しつつ、電動機効率の向上と軸支持部や摺動部の信頼性の向上を図ることができる容積形圧縮機を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前述の目的を達成するために、本発明は、密閉容器内に圧縮部とこの圧縮部を駆動する駆動部とを収納し、前記密閉容器内に貯留された潤滑油を軸支持部を通して強制的に循環する給油経路を有する容積形圧縮機において、前記給油経路の一部を構成する配管を前記密閉容器外に引出して外気と熱交換するように設けた構成にしたことにある。
【００１８】
係る本発明のより好ましい具体的な構成例は次の通りである。
（１）軸支持部を潤滑した後の前記給油経路の一部を構成する配管を前記密閉容器外に引出して外気と熱交換するように設けたこと。
（２）前記密閉容器外に引出した配管を外気と強制的に熱交換させるファンを備えたこと。
（３）当該容積形圧縮機が用いられる冷凍サイクルの熱源側熱交換器を外気と熱交換させる熱源側ファンを、前記密閉容器外に引出した配管を外気と強制的に熱交換させるファンとして用いたこと。
（４）前記密閉容器外に引出した配管を起動時のみ加熱するヒータを設けたこと。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、設備費用や設備スペースの増大を抑制しつつ、電動機効率の向上と軸支持部や摺動部の信頼性の向上を図ることができる容積形圧縮機を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の複数の実施形態について図を用いて説明する。各実施形態の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態の容積形圧縮機を図１から図３を用いて説明する。図１は本発明の第１実施形態の容積形圧縮機を示す縦断面図である。本実施形態では、容積形圧縮機の一形態であるスクロール圧縮機を例にして説明する。
【００２１】
スクロール圧縮機は、圧縮部と駆動部と給油経路とを密閉容器１内に収納配設した構造となっている。
【００２２】
圧縮部の基本要素は、固定スクロール２と旋回スクロール３とフレーム４である。固定スクロール２の基本構成部分は、ラップ２ａと鏡板２ｂと吸込口２ｃと吐出口２ｄであり、旋回スクロール３の基本構成部分は、ラップ３ａと鏡板３ｂと軸支持部３ｃと軸支持部端面３ｄである。フレーム４は密閉容器１に溶接等で固定され、固定スクロール２はフレーム４にボルト等で固定されている。
【００２３】
旋回スクロール３を旋回駆動させる駆動部の基本要素は、誘導電動機を構成するステータ５及びロータ６と、回転軸７と、旋回スクロール３の自転防止機構の主要部品であるオルダムリング８と、フレーム４と、回転軸７を回転自在に係合する回転軸の主軸支持部９と、旋回スクロール３と回転軸７の偏心部とを回転軸方向に移動可能に且つ回転自在に係合する旋回スクロールの軸支持部３ｃである。
【００２４】
フレーム４には、主軸支持部９が内蔵されている。ステータ５は、密閉容器１に焼ばめ等により固定されている。ロータ６は、環状のステータ５内で回転可能に配置されている。回転軸７は、主軸支持部９により回転自在に支持され、回転軸７の中間部がロータ６の中心部を貫通している。回転軸７には、軸心部に両端面に貫通する給油孔１０が設けられ、旋回スクロール３の運動に伴って生じる不釣り合い力を相殺し、圧縮機の振動を低く保ったりするための平衡部品であるバランスウェイト１１が係合されている。
【００２５】
オルダムリング８は、旋回スクロール３と共に、フレーム４と固定スクロール２とにより構成した外周部空間１２に配設され、オルダムリング８に形成した直交する２組のキー部分の１組が、フレーム４に構成したキー溝を、残りの１組が旋回スクロールラップ３ａの背面側に構成したキー溝を滑動する。
【００２６】
続いて、上述した基本要素の動作について説明する。ロータ６はステータ５が発生する回転磁界により回転力を与えられ、ロータ６に固定された回転軸７は、ロータ６の回転に伴い回転動作を行なう。旋回スクロール３は回転軸方向で移動可能に且つ回転自在に回転軸７の偏心部と係合しており、回転軸７の回転運動はオルダムリング８などの自転防止機構により旋回スクロール３の旋回運動へと変換される。固定スクロール２と旋回スクロール３を噛合せて構成した圧縮室１４の容積は、旋回スクロール３が旋回運動することにより減少する。圧縮動作では、旋回スクロール３の旋回運動に伴って、作動流体が吸込パイプ１５、吸込口２ｃを経由して圧縮室１４へと吸込まれる。吸込まれた作動流体は、圧縮室１４での圧縮行程を経て吐出口２ｄと連通し、吐出空間１６、吐出パイプ１７を経由し吐出される。
【００２７】
密閉容器１の下部空間に溜めた潤滑油１３は、回転軸７の軸心部に設けた給油孔１０を経由して、回転軸下部の給油ポンプ２１を用いて圧縮部や軸支持部３ｃ、９へと給油され、潤滑油１３の大部分が、排油パイプ２０を通り、密閉容器１の下部空間に戻される。回転軸下部の給油ポンプ２１の代わりに、給油孔１０の偏心回転動作による遠心ポンプを用いてもよい。
【００２８】
旋回スクロール３の軸支持部端面３ｄとその端面に対面するフレーム４との間で、フレーム４のリング状溝を保持されたシール部材１８を設けている。このシール部材１８により、中心部にあってほぼ吐出圧力に等しい圧力を有し且つ密閉容器１の底部に溜められている潤滑油１３が上部へ導かれる給油路を開口させた中央部空間１９と、その外周部にあって吸入圧力と吐出圧力の中間の圧力に維持される外周部空間１２とに分割している。シール部材１８に中央部空間１９と外周部空間１２との圧力差に相当する力を下側から上側へ作用させてシール部材１８の上端面と旋回スクロール３の軸支持部端面３ｄとの間をシールすると共に、同じく前記圧力差に相当する力を内側から外側に作用させてシール部材１８の外周側とフレーム４のリング状溝の外周面との間でもシールする構成を有している。これにより、回転軸７の給油孔１０から、中央部空間１９内に供給した潤滑油１３の大部分を密閉容器内の圧縮ガスと混合させることなく、旋回スクロール３の軸支持部３ｃや主軸支持部９を潤滑させ、排油パイプ２０を経由し、密閉容器１内底部へ戻すようにしている。
【００２９】
なお、中央部空間１９と旋回スクロール３の軸支持部３ｃと排油パイプ２０内は、ポンプ作用による昇圧効果と軸支持部３ｃ、９や隙間部通過による減圧効果を受けるものの、おおよそ吐出圧程度の圧力空間となっている。
【００３０】
ここで、給油経路の一部を構成する配管である排油パイプ２０を密閉容器１の外部に引出して外気と熱交換するように設けられている。その排油パイプ２０は、外気と良好に熱交換するように、銅やアルミなどの熱伝導の良好な蛇行パイプで構成されている。かかる構成によって、圧縮機運転中に高温となる圧縮機内部で加熱された潤滑油１３を圧縮機外部で外気温度と熱交換させ、冷却することができる。冷却された潤滑油１３は、圧縮機内を循環することによって、圧縮機内部を冷却し、特に電動機の発熱量を吸熱し、電動機効率を高効率に維持させ、圧縮機の性能を向上させるとともに、軸支持部３ｃ、９や摺動部の発熱量を吸熱することによって、信頼性を向上させることができる。本実施形態では、軸支持部３ｃ、９を潤滑した後の給油経路の一部を構成する排油パイプ２０を密閉容器１外に引出して外気と熱交換するように設けているので、最も温度上昇された潤滑油を外気で冷却することができ、密閉容器内に貯留された潤滑油を外気で冷却する場合に比較してその冷却性能を格段に向上することができる。
【００３１】
また、従来の課題として説明したように、停止中に密閉容器内に貯留された潤滑油に作動流体が溶け込み、この溶け込んだ作動流体が起動時に電動機などの発熱により加熱されて蒸発することにより、圧縮機内部が外気温度より低い状態となる。本実施形態では、この低温である潤滑油１３を圧縮機外部で外気と熱交換させて加熱することにより、圧縮機内部の温度上昇を促進し、空調機または冷凍機の運転立ち上げを速めることができる。しかも、潤滑油を加熱してその粘性を低下させることによって、軸支持部や摺動部の撹拌損失を低減させることができるとともに、軸支持部や摺動部の破損などを防止できる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図２用いて説明する。図２は本発明の第２実施形態の容積形圧縮機の縦断面図である。この第２実施形態は、次に述べる点で第１実施形態と相違するものであり、その他の点については第１実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。
【００３２】
本実施形態では、密閉容器１外に引出した排油パイプ２０の近傍にファン２１を設置し、その排油パイプ２０を外気と強制的に熱交換させ、潤滑油の冷却をより積極的に促進するようにしたものである。かかる構成によって、潤滑油１３をさらに低温にすることができ、電動機効率の向上及び信頼性の向上をより一層図ることができる。
【００３３】
なお、当該容積形圧縮機が用いられる冷凍サイクルの熱源側熱交換器を外気と熱交換させる熱源側ファンを、前記密閉容器外に引出した配管を外気と強制的に熱交換させるファンとして用いてもよい。その場合には、設備費用や設備スペースの増大を抑制しつつ、電動機効率の向上及び信頼性の向上をより一層図ることができる。
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図３用いて説明する。図３は本発明の第３実施形態の容積形圧縮機の縦断面図である。この第３実施形態は、次に述べる点で第１実施形態と相違するものであり、その他の点については第１実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。
【００３４】
本実施形態では、密閉容器１外に引出した排油パイプ２０を起動時のみ加熱するヒータ２２を設け、起動時における潤滑油の加熱をより積極的に促進するようにしたものである。かかる構成によって、潤滑油１３をより素早く加熱し、さらに外気温度以上に加熱することにより、空調機または冷凍機の運転立ち上げをより効果的に速めることができる。
【００３５】
なお、本発明は、上述した実施形態に開示した形態に限られるものではなく、公知技術などに基づく変更を許容するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態の容積形圧縮機を示す縦断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態の容積形圧縮機の縦断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態の容積形圧縮機の縦断面図である。
【図４】従来の容積形圧縮機を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…密閉容器、２…固定スクロール、２ａ…固定スクロール・ラップ、２ｂ…鏡板、２ｃ…吸込口、２ｄ…吐出口、３…旋回スクロール、３ａ…ラップ、３ｂ…鏡板、３ｃ…軸支持部、３ｄ…軸支持部端面、４…フレーム、５…ステータ、６…ロータ、７…回転軸、８…オルダムリング、９…主軸支持部、１０…給油孔、１１…バランスウェイト、１２…外周部空間、１３…潤滑油、１４…圧縮室、１５…吸込パイプ、１６…吐出空間、１７…吐出パイプ、１８…シール部材、１９…中央部空間、２０…排油パイプ、２１…給油ポンプ、２２…冷却ファン、２３…加熱ヒータ。
【図１】
2006291861.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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