(57)【要約】【課題】各部材の摺動部においてオイル切れを起こさない密閉形圧縮機を提供する。【解決手段】本密閉形圧縮機は、底部に潤滑油を貯留した密閉ケース内に、電動機部及びこの電動機部と回転軸を介して連結される圧縮機構部を収容し、冷媒を密閉ケース内空間を介して圧縮機構部に吸込むとともに、吐出通路に油分離器を接続し、油分離器で分離された潤滑油を油戻通路を介して圧縮機構部の摺動部に供給するようにした密閉形圧縮機において、停止時における密閉ケースの潤滑油の油面高さを、上記油戻通路の圧縮機構部側開口部の高さよりも高くする。【選択図】  図１
2006258002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部に潤滑油を貯留した密閉ケース内に、電動機部及びこの電動機部と回転軸を介して連結される圧縮機構部を収容し、冷媒を上記密閉ケース内空間を介して圧縮機構部に吸込むとともに、吐出通路に油分離器を接続し、油分離器で分離された潤滑油を油戻通路を介して圧縮機構部の摺動部に供給するようにした密閉形圧縮機において、停止時における密閉ケースの潤滑油の油面高さを、上記油戻通路の圧縮機構部側開口部の高さよりも高くしたことを特徴とする密閉形圧縮機。
【請求項２】
上記圧縮機構部は、シリンダ室を形成するシリンダと、上記シリンダ室内で偏心回転するローラと、上記ローラの外周面に当接して上記シリンダ室を吸込室と圧縮室に区画するベーンと、上記シリンダの端面に当接して上記シリンダ室を覆うとともに上記回転軸を軸支する主軸受及び副軸受を有し、上記ベーンの背面側にベーン室を形成するとともに、前記油戻通路をベーン室に接続したことを特徴とする請求項１に記載の密閉形圧縮機。
【請求項３】
前記油戻通路に絞り手段を設けたことを特徴とする請求項２び記載の密閉形圧縮機。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の密閉形圧縮機と、凝縮器と、膨張装置と、蒸発器とを具備し、冷媒として炭化水素系冷媒及び二酸化炭素のいずれかを使用することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は密閉形圧縮機に係り、特に潤滑油の圧縮機構部の摺動部への給油構造を改良した密閉形圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の密閉ケース内を吸込みガスとした密閉形圧縮機においては、ケース内を吐出ガスとするタイプのように、高圧の潤滑油を、差圧を利用して各部材摺動部、シール部へ給油することは困難であった。
【０００３】
この問題を解決するため、横置き型においては、圧縮機構部吐出側にオイル分離手段を設け、そこで分離された吐出圧力の潤滑油を各部材摺動部へ供給するという提案がなされていた（特許文献１）。
【０００４】
しかし、この横置き型圧縮機は、オイル分離手段内の潤滑油量を制御する方法が考慮されていないので、各部材摺動部においてオイル切れを起こす可能性がある。
【特許文献１】特開２００４−１６９６１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、各部材の摺動部においてオイル切れを起こさない密閉形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】
上述した目的を達成するため、本発明に係る密閉形圧縮機は、底部に潤滑油を貯留した密閉ケース内に、電動機部及びこの電動機部と回転軸を介して連結される圧縮機構部を収容し、冷媒を上記密閉ケース内空間を介して圧縮機構部に吸込むとともに、吐出通路に油分離器を接続し、油分離器で分離された潤滑油を油戻通路を介して圧縮機構部の摺動部に供給するようにした密閉形圧縮機において、停止時における密閉ケースの潤滑油の油面高さを、上記油戻通路の圧縮機構部側開口部の高さよりも高くしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る密閉形圧縮機によれば、各部材摺動部においてオイル切れを起こさない密閉形圧縮機を提供することを目的とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の第１実施形態に係る密閉形圧縮機について添付図面を参照して説明する。
【０００９】
図１は本第１実施形態に係る密閉形圧縮機の縦断面図である。
【００１０】
図１に示すように、本発明に係る密閉形圧縮機１は、密閉ケース２内に低圧ガスが満たされたタイプの圧縮機であり、密閉ケース２の内部に電動機部３と圧縮機構部４を内装して構成されている。
【００１１】
この圧縮機構部４は電動機部３から延びる回転軸５を主軸受６と副軸受７に挿通され、この主軸受６と副軸受７との間にシリンダ８を配設し、シリンダ８に設けられたシリンダ室９内において、回転軸５に形成された偏心部５ａに円筒状のローラ１０を嵌合させ、さらに、シリンダ８に設けられたベーン溝１１内を摺動するベーン１２が配設されている。
【００１２】
このベーン１２は、潤滑油貯溜部をなすベーン室１３に収納されたスプリング１４によって常時ローラ１０方向に押圧され、偏心部５ａ及びローラ１０の回転に応じてローラ外周面に摺接しながらベーン溝１１内を往復動し、シリンダ室９内部を吸込パイプ９ａが連通し図示しない吸込室と圧縮室とに圧力的に仕切る役割を果している。
【００１３】
また、シリンダ室９の吐出側は潤滑油を分離する油分離器１５に吐出パイプ１６によって連通され、さらに、油分離器１５は油戻通路１７によって圧縮機構部４の図中施線で示す摺動部１８（１８ａ、１８ｂ）に連通されている。
【００１４】
油分離器１５はその分離器底部１５ａが密閉ケース２のケース底部２ａよりも高く位置するように密閉ケース２に取り付けられ、吐出パイプ１６は側面視Ｌ字形状をなし、開口端部１６ａが油分離器１５内の高さが下からほぼ１／３の位置で上方を向いて開口している。
【００１５】
また、油戻通路１７は側面視ステップ状をなし、その開口一端部１７ａは分離器底部１５ａで上方に向かって開口し、さらに、開口一端部１７ａよりも高い位置にあるステップ状の長辺部１７ｂで第１の摺動部１８ａに連通され、開口他端部１７ｃで第２の摺動部１８ｂに連通されている。すなわち、長辺部１７ｂはベーン１２とベーン溝１１が摺動する第１の摺動部１８ａに給油する潤滑油貯溜部をなすベーン室１３に連通され、開口他端部１７ｃは回転軸５と主軸受６、回転軸５と副軸受７及び両軸受６、７とローラ１０の両端面の第２の摺動部１８ｂに給油する給油路６ａ、７ｂに連通されている。なお、油戻通路１７に第１の摺動部１８ａ及び第２の摺動部１８ｂを設けることにより、別個の油戻通路を設けるよりも、構成が簡単になり、製造性向上、コスト削減が可能となる。
【００１６】
給油路６ａは主軸受６の軸貫通孔６ｂの周囲に設けられ、リング状かつ縦断面Ｌ字状をなしており、給油路７ａは副軸受７の軸貫通孔７ｂの周囲に設けられ、リング状かつ縦断面Ｌ字状をなしている。
【００１７】
また、第２の摺動部１８ｂの両軸受６、７の開放端側に空間部からなり、高さＨが回転軸５の軸径Ｄの１／１０以上である軸シール部１８ｂ１、１８ｂ２を形成するようにするのが好ましい。これにより、軸シール部１８ｂ１、１８ｂ２において高圧の潤滑油が密閉ケース２へ流出するのを防止することができ、高信頼性、高性能を実現できる。
【００１８】
さらに、密閉ケース２とオイル分離器１５間の圧力をバランスさせるためのバランス通路１９とこのバランス通路１９に開閉弁２０を設けるのが好ましい。これにより、開閉弁２０を開くことにより、速やかに潤滑油の油面を圧力バランス状態に復帰することができ、摺動部への給油がより確実になる。
【００１９】
一方、圧縮機停止時における密閉ケース２の潤滑油Ｏの油面高さＬ１が、油戻通路の圧縮機構部側開口部の高さすなわち長辺部１７ｂの高さＬ２よりも高くなるように潤滑油が密閉ケース２内に封入されている。
【００２０】
上記第１実施形態の密閉形圧縮機において、密閉形圧縮機の運転時、密閉ケース２内の低圧ガスは、シリンダ８内を偏心回転するローラ１０により圧縮されて、図示しない吐出孔、吐出パイプ１６を介して、開口端部１６ａから油分離器１５の上方に向かって噴出される。この噴出により潤滑油を含む高圧ガスから、潤滑油が分離され、油分離器１５の下部に滞留される。
【００２１】
一方、油分離器１５は高圧ガスが充満して高圧になっているため、下部に滞留された潤滑油は高圧ガスの圧力により潤滑油は押圧され、差圧により油戻通路１７の開口一端部１７ａから長辺部１７ｂに流れ、潤滑油貯溜部であるベーン室１３を介して第１の摺動部１８ａであるベーン１２とベーン溝１１に給油する。また、開口他端部１７ｃを流出する潤滑油は、給油路６ａ、７ａを介して第２の摺動部１８ｂである回転軸５と主軸受６、回転軸５と副軸受７及び両軸受６、７とローラ１０の両端面に給油され、潤滑する。このとき、軸シール部１８ｂ１、１８ｂ２が設けられているので、高圧の潤滑油が密閉ケース２ヘ流出するのが防止される。
【００２２】
密閉形圧縮機の停止時、冷凍サイクル及び密閉形圧縮機内の圧力がバランスし、密閉ケース２内の潤滑油の油面と油分離器１５の潤滑油の油面は同一になり、油分離器１５の潤滑油の油面が、常時油戻通路の圧縮機構部側開口部の高さすなわち長辺部１７ｂ及び開口他端部１７ｃの高さより高い位置にあるので、圧力バランス（停止）時においても、密閉ケース内に低圧ガスが満たされたタイプの圧縮機であっても、差圧により確実に潤滑油を摺動部１８（１８ａ、１８ｂ）に供給することができ、信頼性が向上する。
【００２３】
さらに、圧力バランス時において、摺動部１８に潤滑油が給油されるため、起動時に摺動部１８に吐出ガスが浸入することなく確実にオイル潤滑でき、信頼性を向上させることができる。
【００２４】
次に、本発明の第２実施形態に係る密閉形圧縮機について説明する。
【００２５】
本第２実施形態は上記第１実施形態の油戻通路に絞り手段を付加したものである。
【００２６】
例えば、図２に示すように、本第２実施形態の密閉形圧縮機１の油戻通路１７には、絞り手段例えばキャピラリチューブ２１が接続され、その開口部２１ａで第１の摺動部１８ａに給油する潤滑油貯溜部をなすベーン室１３に連通されている。これにより、ベーン室内の圧力が吐出圧力よりも減圧されるため、ベーン室と圧縮室の差圧により生じるベーンのローラへの押し付け力を低減でき、また、ベーン周囲の隙間からのリーク量を低減できるので、信頼性及び性能が向上する。
【００２７】
特に、ベーン周囲の隙間からのリーク量が多い程、絞り手段を通過する潤滑油の量が増大するため、より圧力損失を生じ、ベーン室に流入される潤滑油は減圧され、ベーン室と圧縮室の差圧がより減圧され、リーク量を抑制することができ、性能の向上と安定化を図ることができる。
【００２８】
また、ベーン室から吐出圧力状態の空間に開放する方向に圧力調整弁２２を設けるのが好ましい。これにより、ベーン室内におけるベーンの往復動により、ベーン室内の潤滑油が圧縮された場合においても、吐出圧力以上になることを防止することができる。さらに、図３に示すように、ローラ１０の端面に、架橋ＰＴＦＥ材、あるいは架橋ＰＴＦＥをコーティングした部材により構成したチップシール等のシール部材２３を設けるのが好ましい。これにより、ローラ端面のシール性が良くなり性能が向上することに加え、ベーン室よりリークされた潤滑油を密閉ケース内に逃がすことなく吐出ガスとともに油分離器に戻すことができるので、油分離器の油面を安定化できる。架橋ＰＴＦＥ材、あるいは架橋ＰＴＦＥをコーティングした部材により構成したシール部材の耐磨耗特性が大幅に向上し、また摩擦係数も低減できるので、信頼性、性能の向上に効果がある。さらに架橋ＰＴＦＥ材は、樹脂でありながら弾性を有するため、部材間のシール性を高めることができる。
【００２９】
なお、他の構成は図１に示す密閉形圧縮機と異ならないので、同一符号を付して説明は省略する。
【００３０】
また、本発明の第３実施形態に係る密閉形圧縮機について説明する。
【００３１】
上記第１実施形態が密閉ケース内に低圧ガスが満たされるタイプであるのに対して、本第３実施形態は密閉ケース２内に高圧ガスが満たされるタイプのものである。
【００３２】
例えば、図４及び図５に示すように、本第３実施形態の密閉形圧縮機１のシリンダ室９の吸込室９ｓに吸込パイプ３０を介してアキュムレータ３１が連通され、圧縮室９ｄが吐出孔９ｄ１、吐出弁９ｄ２を介して高圧ガスが満たされる密閉ケース２内に連通されている。
【００３３】
また、密閉ケース２の底部２ａ近傍には給油通路３２が連通され、さらに、この給油通路３２にはキャピラリチューブ３３が接続され、その開口部３３ａで第１の摺動部１８ａに給油するベーン室１３に連通されている。
【００３４】
これにより、密閉ケース内に高圧ガスが満たされたタイプの圧縮機であっても、ベーン室内の圧力が吐出圧力よりも減圧されるため、ベーン室と圧縮室の差圧により生じるベーンのローラへの押し付け力を低減でき、また、ベーン周囲の隙間からのリーク量を低減できるので、信頼性及び性能が向上する。特に、ベーン周囲の隙間からのリーク量が多い程、絞り手段を通過する潤滑油の量が増大するため、より圧力損失を生じ、ベーン室に流入される潤滑油は減圧され、ベーン室と圧縮室の差圧がより減圧され、リーク量を抑制することができ、性能の向上と安定化を図ることができる。
【００３５】
なお、ベーン室から吐出圧力状態の空間に開放する方向に圧力調整弁２２を設けるのが好ましい。これにより、ベーン室内におけるベーンの往復動により、ベーン室内の潤滑油が圧縮された場合においても、吐出圧力以上になることを防止することができる。
【００３６】
また、本発明の第４実施形態に係る密閉形圧縮機について説明する。
【００３７】
上記第３実施形態がシリンダとローラからなる圧縮機構部が１個であるのに対して、本第４実施形態は２個の圧縮機構部を備えている。
【００３８】
例えば、図６に示すように、本第４実施形態の密閉形圧縮機１の密閉ケース２の底部２ａ近傍には給油通路３２が連通され、さらに、この給油通路３２にはキャピラリチューブ３３が接続され、その開口部３３ａで第１の圧縮機構部４のベーン室１３に連通されている。また、第１の圧縮機構部４の上方には、シリンダ４１、ローラ４２及びベーン溝４３を摺動するベーン４４を備えた第２の圧縮機構部４５が設けられている。
【００３９】
第１及び第２の圧縮機部４、４５の回転軸５の偏心方向が互いに略１８０°ずれており、さらに、第１の圧縮機構部４のベーン室１３と第２の圧縮機構部４のベーン室４６は連通されている。
【００４０】
これにより、各へーン室内におけるベーンの往復動の向きが互いに反対方向であるため、ベーン室間を連通することによりベーン室内容積合計の変化量を抑えることができ、ベ一ン室内の潤滑油が圧縮されるのを防ぐことができる。
【００４１】
上述のような各実施形態の密閉形圧縮機によれば、各部材摺動部においてオイル切れを起こさない密閉形圧縮機が実現される。
【００４２】
図７に示すように、本発明に係る冷凍サイクル装置５０は、上述した発明に係る密閉形圧縮機１と、油分離器１５を介して密閉形圧縮機１に接続された凝縮器５１と、この凝縮器５１に接続された膨張装置５２と、この膨張装置５２に接続されかつ密閉形圧縮機１に接続された蒸発器５３とを具備し、冷媒として炭化水素系冷媒及び二酸化炭素の少なくとも一方を使用するのに適する。これにより、各部材摺動部においてオイル切れを起こさない密閉形圧縮機を備えた冷凍サイクル装置が実現され、さらに、封入冷媒量を少なくすることができ、特に可燃性の炭化水素系作動流体を用いた場合により安全になる。
【００４３】
また、運転圧力が高い二酸化炭素を用いた場合に、密閉ケースの耐圧設計が容易となり、さらに、高低圧の差圧が大きいため、摺動部により確実に潤滑油を供給することが可能になる。
【００４４】
なお、本発明に係る密閉形圧縮機は多段圧縮タイプのもので、密閉ケース内を中間圧力としたものについても、オイル分離手段を最高段の吐出側に設けることで適用可能となる。また、ロータリ密閉形圧縮機に限らず、スクロール密閉形圧縮機等の形態の密閉形圧縮機にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る密閉形圧縮機の縦断面図。
【図２】本発明の第２実施形態に係る密閉形圧縮機の縦断面図。
【図３】本発明に係る密閉形圧縮機に用いられるシール部材の使用状態を示す圧縮機部の縦断面図。
【図４】本発明の第３実施形態に係る密閉形圧縮機の縦断面図。
【図５】本発明の第３実施形態に係る密閉形圧縮機の概念図。
【図６】本発明の第４実施形態に係る密閉形圧縮機の縦断面図。
【図７】本発明に係る冷凍サイクル装置の概念図。
【符号の説明】
【００４６】
１…密閉形圧縮機、２…密閉ケース、３…電動機部、４…圧縮機構部、５…回転軸、６…主軸受、７…副軸受、８…シリンダ、９…シリンダ室、１０…ローラ、１１…ベーン溝、１２…ベーン、１３…ベーン室、１４…スプリング、１５…油分離器、１６…吐出パイプ、１６ａ…開口端部、１７…油戻通路、１７ａ…開口一端部、１７ｂ…長辺部、１７ｃ…開口他端部、１８…摺動部、１８ａ…第１の摺動部、１８ｂ…第２の摺動部、１９…バランス通路、２０…開閉弁。
【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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