(57)【要約】  固定スクロールの渦巻部と組み合わされて冷媒を圧縮する圧縮室を形成する揺動スクロールと、オイルポンプに汲み上げられた油が通過する給油路と、給油路から分岐して出口から外部へ油を排出するバイパス路と、が内部に形成された主軸と、主軸を介して前記揺動スクロールを駆動させる電動機部と、たわむ素材で形成されたバイパス路の出口を開閉するリード弁と、を備え、主軸の外周には、リード弁が締結手段で締結される締結面と、バイパス路の出口を面内に有し、リード弁が接触する着座面と、が形成され、締結面および着座面のうち少なくとも一方はリード弁をたわませるための傾斜形状を有し、リード弁のたわみによる予荷重が着座面に作用し、バイパス路の出口が閉じられるものである。
2015104863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部に油が溜められる密閉容器と、
渦巻部を有する固定スクロールと、
渦巻部を有し、前記固定スクロールの渦巻部と組み合わされて冷媒を圧縮する圧縮室を形成する揺動スクロールと、
前記密閉容器の底部に溜められた油を汲み上げるオイルポンプと、
前記オイルポンプに汲み上げられた油が通過する給油路と、前記給油路から分岐して出口から外部へ油を排出するバイパス路と、が内部に形成された主軸と、
前記主軸を介して前記揺動スクロールを駆動させる電動機部と、
たわむ素材で形成された前記バイパス路の出口を開閉するリード弁と、を備え、
前記主軸の外周には、
前記リード弁が締結手段で締結される締結面と、
前記バイパス路の出口を面内に有し、前記リード弁が接触する着座面と、が形成され、
前記締結面および前記着座面のうち少なくとも一方は前記リード弁をたわませるための傾斜形状を有し、
前記リード弁のたわみによる予荷重が前記着座面に作用し、前記バイパス路の出口が閉じられる
回転式圧縮機。
【請求項２】
前記締結面は、前記主軸の軸方向に対して平行に形成され、
前記着座面は、前記主軸の軸方向に対して前記リード弁が所定のたわみ量となるように前記締結面とは反対側の方向に向かうにつれて前記主軸の半径方向外側への突出量が多くなる傾斜形状に形成されている
請求項１に記載の回転式圧縮機。
【請求項３】
前記着座面は、前記主軸の軸方向に対して平行に形成され、
前記締結面は、前記主軸の軸方向に対して前記リード弁が所定のたわみ量となるように前記着座面とは反対側の方向に向かうにつれて前記主軸の半径方向外側への突出量が多くなる傾斜形状に形成されている
請求項１に記載の回転式圧縮機。
【請求項４】
前記締結面は、前記主軸の軸方向に対して前記リード弁が所定のたわみ量となるように前記着座面とは反対側の方向に向かうにつれて前記主軸の半径方向外側への突出量が多くなる傾斜形状に形成され、
前記着座面は、前記主軸の軸方向に対して前記リード弁が所定のたわみ量となるように、傾斜形状に形成されている
請求項１に記載の回転式圧縮機。
【請求項５】
前記リード弁は前記主軸の外周に設けたリング状のホルダを介して設けられ、
前記ホルダには、前記バイパス路と外部とを連通するバイパス路と、前記着座面と、前記締結面と、が形成されている
請求項１に記載の回転式圧縮機。
【請求項６】
前記着座面と前記締結面とは、前記ホルダの上端面あるいは下端面に形成されており、
前記リード弁は、前記主軸の軸方向に開閉するように設けられている
請求項５に記載の回転式圧縮機。
【請求項７】
前記ホルダの外周側面に前記主軸の軸方向に対して平行な平坦面が形成され、前記平坦面に前記着座面と前記締結面とが形成されている
ことを特徴とする請求項５に記載の回転式圧縮機。
【請求項８】
前記ホルダを覆う円筒状のカバーを設けた
請求項７に記載の回転式圧縮機。
【請求項９】
前記電動機部が所定の回転数以下の場合では、
前記リード弁がたわむことにより前記着座面に作用する予荷重が、前記オイルポンプのポンプ圧による荷重以上となるため、前記バイパス路の出口が閉じられ、
前記電動機部が所定の回転数より大きい場合では、
前記リード弁がたわむことにより前記着座面に作用する予荷重が、前記オイルポンプのポンプ圧による荷重より小さくなるため、前記バイパス路の出口が開かれる
請求項６に記載の回転式圧縮機。
【請求項１０】
前記電動機部が所定の回転数以下の場合では、
前記リード弁がたわむことにより前記着座面に作用する予荷重が、前記オイルポンプのポンプ圧による荷重に、前記電動機部の回転により前記リード弁に作用する遠心力を加えた値以上となるため、前記バイパス路の出口が閉じられ、
前記電動機部が所定の回転数より大きい場合では、
前記リード弁がたわむことにより前記着座面に作用する予荷重が、前記オイルポンプのポンプ圧による荷重に、前記電動機部の回転により前記リード弁に作用する遠心力を加えた値未満となるため、前記バイパス路の出口が開かれる
請求項１〜４および７のいずれか一項に記載の回転式圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍用または空調用などの冷凍サイクルに用いられる回転式圧縮機に関し、特に給油構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷凍サイクルで冷媒ガスを圧縮する回転式圧縮機として、スクロール式がある。
このスクロール式の回転式圧縮機には、密閉容器内に、固定スクロールと揺動スクロールを組み合わせて圧縮室を形成した圧縮機構部と、揺動スクロールに連結される主軸と、圧縮機構部を主軸を介して可変速で駆動する電動機と、主軸を支持する軸受と、主軸の下端に設けたオイルポンプと、を収納し、主軸の内部には密閉容器の底部に貯留される油を軸受や圧縮機構部の摺動部へ供給するための給油路と、給油路の途中で給油路と主軸外部に連通するバイパス路と、を形成し、主軸の回転によって発生する遠心力で作動し、バイパス路を開閉させる給油バイパス機構を設けているものがある（例えば、特許文献１、２参照）。【０００３】
特許文献１では、給油バイパス機構として、バイパス路を閉じるボールバルブと、ボールバルブを軸心側に押し付ける弾性ベルトとで構成し、バイパス路を外側に向かって断面積が大きくなる漏斗形状としている。【０００４】
また、特許文献２では、給油バイパス機構として、バイパス路を閉じるピストンと、ピストンを軸心側に押し付けるスプリングと、ピストンとスプリングが主軸の外に飛び出すことを防止する板と、板を止めるＣリングとで構成し、バイパス路を外側に向かって斜め下方に形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２１３４８０号公報（例えば、［００１２］、［００１３］、［００１８］、図２参照）
【特許文献２】特開２００１−２７１７６９号公報（例えば、［００１３］、［００１４］、図１参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１および特許文献２のような従来の給油バイパス機構においては、バイパス路を閉じる弁体（ボールバルブ、ピストン）と弁体を付勢する付勢手段（弾性ベルト、スプリング）とを分離して構成するため、部品点数が多くなり、コストがかかるという課題があった。【０００７】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、部品点数が少ないシンプルな給油バイパス機構により低コスト化が図れる回転式圧縮機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る回転式圧縮機は、底部に油が溜められる密閉容器と、渦巻部を有する固定スクロールと、渦巻部を有し、前記固定スクロールの渦巻部と組み合わされて冷媒を圧縮する圧縮室を形成する揺動スクロールと、前記密閉容器の底部に溜められた油を汲み上げるオイルポンプと、前記オイルポンプに汲み上げられた油が通過する給油路と、前記給油路から分岐して出口から外部へ油を排出するバイパス路と、が内部に形成された主軸と、前記主軸を介して前記揺動スクロールを駆動させる電動機部と、たわむ素材で形成された前記バイパス路の出口を開閉するリード弁と、を備え、前記主軸の外周には、前記リード弁が締結手段で締結される締結面と、前記バイパス路の出口を面内に有し、前記リード弁が接触する着座面と、が形成され、前記締結面および前記着座面のうち少なくとも一方は前記リード弁をたわませるための傾斜形状を有し、前記リード弁のたわみによる予荷重が前記着座面に作用し、前記バイパス路の出口が閉じられるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る回転式圧縮機によれば、締結面および着座面のうち少なくとも一方は傾斜形状を有し、リード弁のたわみによる予荷重が着座面に作用する構成としたため、シンプルなリード弁のみで給油バイパス機構を構成でき、部品点数が少なく低コスト化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る回転式圧縮機の縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る回転式圧縮機の給油バイパス機構の拡大断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る回転式圧縮機の油の流れを示す縦断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る回転式圧縮機の給油バイパス機構に作用する荷重を説明するための説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る回転式圧縮機の回転数と上方給油量との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態２に係る回転式圧縮機の給油バイパス機構の拡大断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る回転式圧縮機の給油バイパス機構の拡大断面図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る回転式圧縮機の縦断面図である。
【図９】図８のＡ−Ａ断面の矢視図である。
【図１０】本発明の実施の形態５に係る回転式圧縮機の縦断面図である。
【図１１】図１０のＢ−Ｂ断面の矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、本発明の実施の形態に係る回転式圧縮機はスクロール式であるものとして説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る回転式圧縮機１００の縦断面図である。
回転式圧縮機１００は、冷凍サイクルを循環する冷媒を吸入し、圧縮して高温高圧の状態として吐出させるものである。この回転式圧縮機１００は、図１に示すように密閉容器２０内に、圧縮機構部２８と電動機部２９とを備えており、圧縮機構部２８が上側に、電動機部２９が下側に、それぞれ配置されている。
【００１２】
密閉容器２０は、円筒状の密閉容器中１７と、密閉容器中１７の下面開口部に熔接などで封着される密閉容器下１８と、密閉容器中１７の上面開口部に熔接などで封着される密閉容器上１９とから構成される耐圧容器である。
密閉容器中１７は、冷媒回路の一部を成して冷媒を密閉容器２０内に取り込むための冷媒吸入配管２１が接続され、その上端部内周にフレーム３が固定され、その中間部内周に電動機ステータ７が固定されている。密閉容器下１８の底部は、各軸受を潤滑する油（以下、単に油とも称することがある）を貯留する油溜め１６を構成する。フレーム３の底面には、フレーム３内に滞留する油を油溜め１６に戻す排油管２７が接続されている。密閉容器上１９には、圧縮した冷媒を密閉容器２０から冷媒回路に吐き出す冷媒吐出配管２２が接続されている。
【００１３】
圧縮機構部２８は、一方の面（図１の下側）に渦巻部を有する固定スクロール１と、一方の面（図１の上側）に固定スクロール１とは巻方向が逆の渦巻部を有する揺動スクロール２と、揺動スクロール２の反圧縮室側（図１の下側）に設けられて偏心スライダ軸部８ａに揺動自在に支持される揺動軸受２ａと、固定スクロール１を固定配置して主軸受３ａを中央部に備えるフレーム３と、外周に固着された電動機ロータ６が揺動スクロール２に駆動力を伝達する主軸８と、を少なくとも含む構成となっており、電動機部２９に連結されて冷媒を圧縮する。
ここで、偏心スライダ軸部８ａはスライダ９が主軸８に対して偏心するように主軸８の上部に設置されたスライダ装着軸である。
【００１４】
固定スクロール１と揺動スクロール２との間には、それらの渦巻部が互いに組み合わされ、複数の圧縮室２３が形成される。また、固定スクロール１の渦巻部および揺動スクロール２の渦巻部の先端面からの冷媒漏れを低減するため、固定スクロール１の渦巻部の先端面にはシール２５が、揺動スクロール２の渦巻部の先端面にはシール２６が、それぞれ配設されている。
【００１５】
固定スクロール１の中央部には、圧縮され、高圧となった冷媒ガスを吐出する吐出ポート３４が形成されている。そして、圧縮され、高圧となった冷媒ガスは、密閉容器上１９内の高圧部（図示せず）に排出されるようになっている。高圧部に排出された冷媒ガスは、冷媒吐出配管２２を介して冷凍サイクルに吐出されることになる。また、吐出ポート３４には、高圧部から吐出ポート３４側への冷媒の逆流を防止する吐出弁２４が設けられている。
【００１６】
電動機部２９は、主軸８に固定された電動機ロータ６および密閉容器中１７に固定された電動機ステータ７で構成され、電動機ステータ７への通電が開始されることにより駆動して主軸８を回転させ、さらに主軸８を介して揺動スクロール２を揺動運動させるようになっている。
【００１７】
また、回転式圧縮機１００は、揺動スクロール２を軸心方向に支承するスラスト軸受となるスラストプレート４と、揺動スクロール２の自転を防止し、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るオルダムリング５と、揺動スクロール２を公転運動させるために揺動スクロール２を支承するスライダ９と、偏心スライダ軸部８ａの近傍にあってフレーム３の主軸受３ａおよび主軸８を円滑に回転運動させるためのスリーブ１０と、偏心スライダ軸部８ａにより揺動運動を行う揺動スクロール２の主軸８の回転中心に対してアンバランスを相殺するためのバランサ１１、１２と、を備えている。
【００１８】
主軸８は、電動機ロータ６の回転に伴って回転し、揺動スクロール２を公転させるようになっている。この主軸８の上部は、フレーム３に形成された主軸受３ａによって支持されている。一方、主軸８の下部は、密閉容器２０の下部に設けられたサブフレーム１３の中央に形成された副軸受１４によって回転自在に支持されている。この、副軸受１４は、その外輪がサブフレーム１３の中央部に形成された軸受収納部に圧入固定されている。
【００１９】
サブフレーム１３には、密閉容器２０の底部の油溜め１６から油を汲み上げて、各摺動部に供給するための容積型のオイルポンプ１５が備わっており、オイルポンプ１５に回転力を伝達するポンプ軸部８ｂが主軸８と一体成形されている。
主軸８の内部には、ポンプ軸部８ｂの下端から偏心スライダ軸部８ａの上端に至るまで上下方向（軸方向）に貫通し、軸受や圧縮機構部２８の摺動部へ供給するための給油路８ｃが形成され、副軸受１４および主軸受３ａに油を供給するための軸受給油路（図示省略）が給油路８ｃに直交して形成され、主軸受３ａと副軸受１４との間には給油路８ｃから分岐して主軸８の外部と連通し、出口から主軸８の外部へ油を排出するバイパス路８ｄが形成されている。
【００２０】
つまり、密閉容器２０の底部に貯留された油は、給油路８ｃを通過して軸受や圧縮機構部２８の摺動部へ供給されるが、その密閉容器２０の底部に貯留された油の一部は、軸受給油路（図示省略）を通過して副軸受１４および主軸受３ａに供給される。さらに、密閉容器２０の底部に貯留された油の一部は、電動機部２９の回転数に応じてバイパス路８ｄを通過して出口から主軸８の外部へ排出される。
また、給油路８ｃの下端側にはオイルポンプ１５が連通し、主軸８の外周部にはバイパス路８ｄの出口を開閉するリード弁３０と、リード弁３０に重ねられてリード弁３０のリフト量（開口高さ）を規制するリード弁ストッパー３１と、締結手段としてのネジ３２と、で構成される給油バイパス機構３３が設けられている。なお、リード弁３０は、例えばバネ性をもつステンレス鋼などで平板状に形成されている。
【００２１】
図２は、本発明の実施の形態１に係る回転式圧縮機１００の給油バイパス機構３３の拡大断面図である。
図２に示すように主軸８の外周面に軸方向に対して平行に形成された締結面８ｅに、リード弁３０がネジ３２で締結されている。また、主軸８の外周面でバイパス路８ｄの出口の外周には、バイパス路８ｄの出口をリード弁３０で開閉するための着座面８ｆが形成されている。つまり、バイパス路８ｄの出口は着座面８ｆの面内に形成されている。この着座面８ｆは傾斜形状となっており、その傾斜は主軸８の軸方向に対して（締結面８ｅに対して）リード弁３０が所定のたわみ量δとなるように、締結面８ｅとは反対側の方向に向かうにつれて主軸８の半径方向外側への突出量が多くなる形状となっている。この着座面８ｆの傾斜によってリード弁３０がたわむため、着座面８ｆにはそのたわみによる予荷重が作用した状態でリード弁３０が接触しており、着座面８ｆ内のバイパス路８ｄの出口を閉じている。
【００２２】
なお、着座面８ｆの（締結面８ｅに対する）たわみ量δは、電動機部２９が所定の回転数以下で（リード弁３０のたわみにより着座面８ｆに作用する予荷重）＞（オイルポンプ１５のポンプ圧による荷重＋電動機部２９の回転によりリード弁３０に作用する遠心力）となるように決定される。ここで、所定の回転数とは、例えば軸受に必要な給油量よりもオイルポンプ１５から供給される油量の方が多くなる回転数である。
そのため、所定の回転数以下では、着座面８ｆに作用するリード弁３０のたわみによる予荷重（プリロード）によって、着座面８ｆ内のバイパス路８ｄの出口は閉じられている。
また、着座面８ｆが形成されている位置における主軸８の最外径は電動機ロータ６の内径よりも小さく形成し、主軸８の下端から電動機ロータ６の装着が可能な寸法としている。
【００２３】
図３は、本発明の実施の形態１に係る回転式圧縮機１００の油の流れを示す縦断面図である。図３において、白矢印は冷媒ガスの流れ、黒矢印は油の流れを示す。
上記のように構成された回転式圧縮機１００において、電動機ステータ７に電源が供給されると、電動機ステータ７が発生する回転磁界からの回転力を受けて電動機ロータ６が回転し、電動機ロータ６の回転により主軸８が回転される。なお、電源には５０Ｈｚや６０Ｈｚの一般商用電源が使用されるが、冷媒循環量を可変にするため、回転数を６００〜１００００ｒｐｍの範囲で駆動できるようにインバータ電源も使用される。
【００２４】
主軸８が回転すると、偏心スライダ軸部８ａがスライダ９を介して揺動軸受２ａ内で回転し、揺動スクロール２へ駆動力を伝える。このとき、オルダムリング５の一方の面に形成されたキー部（図示せず）を収容する揺動スクロール２のオルダム溝（図示せず）と、オルダムリング５の他方の面に形成されたキー部（図示せず）を収容するフレーム３のオルダム溝（図示せず）と、の内部で往復運動するオルダムリング５により、揺動スクロール２は自転を抑制され揺動運動を行う。なお、フレーム３とサブフレーム１３とは密閉容器２０内に固定されているが、この固定時の精度ばらつきや部品個々の精度ばらつきにより、主軸受３ａと副軸受１４との軸心ずれが生じる。また、主軸８のたわみも加わり、主軸受３ａと主軸８、および副軸受１４と主軸８は、必ずしも平行にならない。
【００２５】
ここで、主軸受３ａ内の摺動面を平行にするために、主軸８と主軸受３ａとの間にスリーブ１０を収容している。主軸受３ａと副軸受１４との軸心ずれが生じた場合、主軸８は主軸受３ａに対して傾斜するが、第二ピポッド部（図示せず）がスリーブ１０の内周面に接触して主軸８の傾きを第二ピポッド部が吸収する。これにより、スリーブ１０の外周は常時平行に主軸受３ａと摺動することが可能となる。
【００２６】
揺動スクロール２が揺動運動すると揺動スクロール２には遠心力が発生し、主軸８の偏心スライダ軸部８ａは、スライダ９内のスライド面（図示せず）がスライド可能範囲内で摺動する。そして、揺動スクロール２の渦巻部と固定スクロール１の渦巻部とが接触して圧縮室２３を形成する。揺動スクロール２の遠心力、および冷媒を圧縮するために発生する半径方向の荷重が主軸８の偏心スライダ軸部８ａに作用し、偏心スライダ軸部８ａがたわむことで、偏心スライダ軸部８ａは、揺動スクロール２の下面中央に設けられた揺動軸受２ａの内面に対し、必ずしも平行にならなくなる。
【００２７】
ここで、揺動軸受２ａ内の摺動面を平行にするために、主軸８の偏心スライダ軸部８ａと揺動軸受２ａとの間にスライダ９を収容している。よって、偏心スライダ軸部８ａがたわむことで、主軸８の偏心スライダ軸部８ａは揺動軸受２ａに対して傾斜するが、第一ピポッド部（図示せず）がスライダ９のスライダ面に接触して主軸８の傾きを第一ピポッド部が吸収する。これにより、スライダ９の外周は、常時平行に揺動軸受２ａと摺動することが可能となる。
【００２８】
冷媒回路中の冷媒は、冷媒吸入配管２１から密閉容器２０内に吸入され、フレーム３の吸入ポート（図示せず）から揺動スクロール２の渦巻部と固定スクロール１の渦巻部により形成される圧縮室２３に入る。圧縮室２３は、揺動スクロール２の揺動運動により揺動スクロール２の中心へ移動し、さらに体積が縮小されることにより冷媒が圧縮される。このとき、圧縮された冷媒によって固定スクロール１と揺動スクロール２にはそれぞれを軸方向に離そうとする荷重が働くが、揺動スクロール２はその揺動軸受２ａとスラストプレート４により構成された軸受によって荷重が支えられている。圧縮された冷媒は、固定スクロール１の吐出ポート３４を通り吐出弁２４を押し開けて密閉容器上１９内の高圧部を通り、冷媒吐出配管２２を経て密閉容器２０から冷媒回路に吐出される。
【００２９】
以上のような一連の動作の中で、回転する主軸８のポンプ軸部８ｂでオイルポンプ１５が駆動されて、密閉容器２０の底部の油溜め１６から油が給油路８ｃを通して汲み上げられる。汲み上げられた油は、まず副軸受１４に給油され、残りが給油バイパス機構３３と密閉容器上１９にある複数個所の摺動部に供給される。
【００３０】
密閉容器上１９にある摺動部としては、例えば揺動スクロール２の揺動軸受２ａとスラストプレート４との摺動部、揺動スクロール２の渦巻部と固定スクロール１の渦巻部との摺動部、固定スクロール１の渦巻部先端のシール２５と揺動スクロール２の渦巻部側の歯底面との摺動部、揺動スクロール２の渦巻部の先端面のシール２６と固定スクロール１の渦巻部側の歯底面との摺動部、揺動スクロール２のオルダム溝とオルダムリング５のキー部との摺動部、フレーム３の主軸受３ａ近傍のオルダム溝とオルダムリング５のキー部との摺動部、揺動スクロール２の下面中央の揺動軸受２ａとスライダ９の外周との摺動部、偏心スライダ軸部８ａの第一ピポッド部とスライダ９のスライド面との摺動部、フレーム３の主軸受３ａとスリーブ１０の外周との摺動部、スリーブ１０の内側と主軸８の第二ピポッド部との摺動部、などである。
【００３１】
図４は、本発明の実施の形態１に係る回転式圧縮機１００の給油バイパス機構３３に作用する荷重を説明するための説明図、図５は、本発明の実施の形態１に係る回転式圧縮機１００の回転数と上方給油量との関係を示すグラフである。図５において、横軸は電動機部２９の回転数、縦軸は給油バイパス機構３３よりも上方に位置する密閉容器上１９に汲み上げられる給油量（以降、上方給油量と呼ぶ）である。また、破線は給油バイパス機構３３を設けないときの回転数に対する給油量である。なお、油の流量変化に対し、オイルポンプ１５の体積効率や給油路８ｃの流路抵抗比の変化は小さいとして無視する。
次に、回転式圧縮機１００の給油バイパス機構３３の動作および給油特性を、図４および図５を用いて詳細に説明する。
【００３２】
［所定の回転数ＮＬ以下の場合］
以下、電動機部２９が所定の回転数ＮＬ以下の場合の給油バイパス機構３３の動作について説明する。
所定の回転数ＮＬ以下の回転数で電動機部２９が駆動されると、上記の通りまず副軸受１４に給油される。このとき、図４に示すようにリード弁３０には、ポンプ圧による荷重Ｆｏ＝（バイパス路８ｄの出口に作用する油圧）×（バイパス路８ｄの出口面積）と、リード弁３０本体が主軸８とともに回転することによってリード弁３０に均等に作用する遠心力による荷重Ｆｃとが、バイパス路８ｄの出口を開く方向（主軸８の半径方向外側）に作用する。
ここで、リード弁３０の着座面８ｆの形状は、主軸８の軸方向に対して（締結面８ｅに対して）リード弁３０が所定のたわみ量δとなるように、締結面８ｅとは反対側の方向に向かうにつれて半径方向外側への突出量が多くなる傾斜形状となっており、静止状態でリード弁３０のたわみによる予荷重Ｆｐがバイパス路８ｄの出口を閉じる方向（主軸８の半径方向内側）に作用する。本実施の形態１では、所定の回転数ＮＬ以下で（Ｆｏ＋Ｆｃ）≦Ｆｐとなる予荷重Ｆｐを作用させている。そのため、回転数ＮＬ以下ではリード弁３０の予荷重Ｆｐが着座面８ｆに作用しており、そのリード弁３０によって着座面８ｆ内のバイパス路８ｄの出口は閉じられている。
【００３３】
したがって、図５に示すように回転数ＮＬ以下では、バイパスしない（バイパス路８ｄを形成しない）ときと同量の油が密閉容器上１９にある複数個所の摺動部に供給される。摺動部に供給された油の一部は冷媒吸入配管２１から流入する冷媒ガスとともにフレーム３の吸入ポート（図示せず）から吸入され、圧縮室２３に取り込まれる。圧縮室２３内に取り込まれた油は、圧縮室２３に形成される隙間（図示せず）に介在し、冷媒ガスが漏洩するのを防止する。その後、油は冷媒ガスとともに冷媒吐出配管２２から回転式圧縮機１００の外部へ排出される。回転式圧縮機１００の外部へ排出されずに密閉容器２０内で気液分離された油は、電動機ロータ６および電動機ステータ７周辺の隙間や、フレーム３に接続された排油管２７を通って油溜め１６に戻される。
【００３４】
［所定の回転数ＮＬより大きい場合］
次に、電動機部２９が所定の回転数ＮＬより大きい場合の給油バイパス機構３３の動作について説明する。
所定の回転数ＮＬより大きい回転数で電動機部２９が駆動されると、上記同様まず副軸受１４に給油される。このとき、図４に示すようにリード弁３０には、ポンプ圧による荷重Ｆｏ＝（バイパス路８ｄの出口に作用する油圧）×（バイパス路８ｄの出口面積）と、リード弁３０本体が主軸８とともに回転することによってリード弁３０に均等に作用する遠心力による荷重Ｆｃとが、バイパス路８ｄの出口を開く方向（半径方向外側）に作用する。リード弁３０には上記の通り予荷重Ｆｐが作用しているが、回転数ＮＬより大きい回転数では（Ｆｏ＋Ｆｃ）＞Ｆｐとなってリード弁３０が開き、バイパス路８ｄから油が主軸８の外部へ排出される。
したがって、図５に示すように回転数ＮＬより大きい回転数ではバイパスしないときに比べて密閉容器上１９への給油量が制限される。
なお、密閉容器上１９に汲み上げられた油の動作については上記と同様であるため、説明を省略する。
【００３５】
次に、油が冷凍サイクルの効率に及ぼす影響について説明する。
上記の通り、圧縮室２３に取り込まれた油は、回転式圧縮機１００の冷媒漏れを低減する効果がある。低回転数運転ほど冷媒循環量に対する隙間からの冷媒漏れ流量の比率が大きく、油シール効果による効率向上が顕著となる。
回転式圧縮機１００の外部へ排出された油は、冷凍サイクル装置内に設けられる熱交換器の性能を悪化させる要因となる。ここで、低回転数運転ほど密閉容器２０内の油分離効率が高く、冷媒循環量に対して回転式圧縮機１００の外部へ排出される油量が少ないのに対し、高回転数運転になると密閉容器２０内の油分離効率が低下し、冷媒循環量に対して回転式圧縮機１００の外部へ排出される油量が増大する。
したがって、冷凍サイクル装置の高効率化の観点から、油による冷媒漏れ低減効果が高い低回転数域では、上部への給油量を制限せずにオイルポンプ１５から１００％の給油量を確保し、冷媒漏れ低減効果が低く回転式圧縮機１００の外部への油流出量が増大する高回転数域では、過剰な油が圧縮室２３へ取り込まれないようオイルポンプ１５から上部への給油量を制限することが望ましい。
【００３６】
以上より、本実施の形態１では、主軸８の外周面に着座面８ｆを形成し、その着座面８ｆは面内にバイパス路８ｄの出口を有し、主軸８の軸方向に対して（締結面８ｅに対して）リード弁３０が所定のたわみ量δとなるように、締結面８ｅとは反対側の方向に向かうにつれて半径方向外側への突出量が多くなる傾斜形状に形成した。そして、リード弁３０のたわみによる予荷重Ｆｐが着座面８ｆに作用するようにしたので、シンプルなリード弁３０のみで上記の特性をもつ給油バイパス機構３３を構成でき、部品点数が少なく低コスト化が図れる効果がある。
【００３７】
さらに、給油バイパス機構３３を設けることで、電動機部２９が、所定の回転数以下の場合ではオイルポンプ１５から上部への給油量を１００％確保し、所定の回転数より大きい場合ではオイルポンプ１５から上部への給油量を制限することができ、広い回転数で高効率な冷凍サイクル装置を得られる効果がある。
【００３８】
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２に係る回転式圧縮機２００の給油バイパス機構６３の拡大断面図である。
なお、給油バイパス機構６３以外の構成は実施の形態１と同様であり、実施の形態１と異なる部分のみ説明する。
図６に示すように実施の形態２の給油バイパス機構６３では、着座面６８ｆを主軸８の外周面に軸方向に対して平行に形成し、締結面６８ｅを、主軸８の軸方向に対して（着座面６８ｆに対して）リード弁３０が所定のたわみ量δとなるように、着座面６８ｆとは反対側の方向に向かうにつれて半径方向外側への突出量が多くなる傾斜形状に形成している。実施の形態２によれば、締結面６８ｅから主軸８の中心までの距離を大きく取れるため、実施の形態１と比べ、締結手段であるネジ３２の有効長さ、すなわちネジ溝のピッチ数も増やすことが可能となる。そのため、ネジ３２による締結力を向上できるという効果がある。
【００３９】
実施の形態３ ．
図７は、本発明の実施の形態３に係る回転式圧縮機３００の給油バイパス機構７３の拡大断面図である。なお、給油バイパス機構７３以外の構成は実施の形態１と同様であり、実施の形態１と異なる部分のみ説明する。
図７に示すように実施の形態３の給油バイパス機構７３では、締結面７８ｅと着座面７８ｆをともに、主軸８の上下方向に対して傾斜させている。詳しくは、締結面７８ｅを主軸８の軸方向に対してリード弁３０が所定のたわみ量δ／２となるように、着座面７８ｆとは反対側の方向に向かうにつれて半径方向外側への突出量が多くなる傾斜形状に形成し、着座面７８ｆを主軸８の軸方向に対してリード弁３０が所定のたわみ量δ／２となるように、締結面７８ｅとは反対側の方向に向かうにつれて半径方向外側への突出量が多くなる傾斜形状に形成している。
【００４０】
なお、主軸８の下端から電動機ロータ６の装着が可能となるように、締結面７８ｅおよび着座面７８ｆが形成されている位置における主軸８の最外径は電動機ロータ６の内径よりも小さくしておく必要がある。
実施の形態１および実施の形態２では、着座面８ｆおよび締結面６８ｅのいずれか一方をリード弁３０がたわみ量δとなるように傾斜させているので、主軸８の外周面を少なくともたわみ量δ分だけ切り欠く必要があった。
しかし、実施の形態３では、締結面７８ｅおよび着座面７８ｆの両方でリード弁３０のたわみ量をとれるので、主軸８の外周面の切り欠き量を最大δ／２分だけ小さくでき、実施の形態１および実施の形態２よりも主軸８の剛性を向上できるという効果がある。
【００４１】
実施の形態４．
図８は、本発明の実施の形態４に係る回転式圧縮機４００の断面図、図９は、図８のＡ−Ａ断面の矢視図である。なお、給油バイパス機構７４以外の構成は実施の形態１と同様であり、実施の形態１と異なる部分のみ説明する。
本実施の形態４に係る給油バイパス機構７４では、図８および図９に示すようにリード弁３０と主軸８との間にリング状のリード弁ホルダ５０を設け、リード弁ホルダ５０の下端面に締結面５０ｅと着座面５０ｆとを形成し、締結面５０ｅにはリード弁３０をネジ３２で締結している。
なお、リード弁ホルダ５０の形状は回転時にアンバランスによる荷重が作用しないよう軸対称形状としている。
また、リード弁ホルダ５０は本発明の「ホルダ」に相当する。
【００４２】
ここで、主軸８のバイパス路８ｄの出口を開閉するリード弁３０は、リード弁ホルダ５０の下端面に形成された締結面５０ｅに締結されている。つまり、リード弁３０は、主軸８の軸方向に開閉するように設けられており、リード弁３０の開く（たわむ）方向には回転による遠心力が作用しないため、ポンプ圧のみが作用する。したがって、着座面５０ｆの（締結面５０ｅに対する）たわみ量δは、電動機部２９が所定の回転数以下で（リード弁３０のたわみにより着座面５０ｆに作用する予荷重）＞（オイルポンプ１５のポンプ圧による荷重）となるように決定される。
【００４３】
次に、実施の形態４の動作を説明する。
所定の回転数以下の場合では、着座面５０ｆに作用するリード弁３０のたわみによる予荷重（プリロード）によって、着座面５０ｆ内のバイパス路５０ｄの出口は閉じられる。
所定の回転数より大きい場合では、（リード弁３０のたわみにより着座面５０ｆに作用する予荷重）＜（オイルポンプ１５のポンプ圧による荷重）となって、リード弁３０が開き、バイパス路５０ｄから油が主軸８の外部へ排出される。
【００４４】
本実施の形態４によれば、主軸８のバイパス路８ｄの出口を開閉するリード弁３０を、リード弁ホルダ５０を介して設けているため、実施の形態１〜３のように、主軸８にリード弁３０を設けるための平坦面やネジ穴などを形成する必要がなく、実施の形態１〜３に比べて主軸８の剛性が低下するのを防止できる効果がある。
【００４５】
なお、本実施の形態４では、リード弁ホルダ５０の下端面に締結面５０ｅと着座面５０ｆとを形成したが、それに限定されず、リード弁ホルダ５０の上端面に締結面５０ｅと着座面５０ｆとを形成してもよい。
【００４６】
実施の形態５．
図１０は、本発明の実施の形態５に係る回転式圧縮機５００の断面図、図１１は、図１０のＢ−Ｂ断面の矢視図である。なお、給油バイパス機構７５以外の構成は実施の形態４と同様であり、実施の形態４と異なる部分のみ説明する。
実施の形態４ではリード弁３０をリード弁ホルダ５０の下端面に設けていたのに対し、本実施の形態５に係る給油バイパス機構７５では、図１０および図１１に示すようにリード弁３０をリード弁ホルダ５１の外周側面に設ける。詳細には、リング状のリード弁ホルダ５１の外周をカットして、主軸８の軸方向に対して平行な平坦面を形成し、その平坦面に締結面５１ｅと着座面５１ｆとを形成している。なお、リード弁ホルダ５１の外形状は、回転時にアンバランスによる荷重が軸に作用しないよう軸対称形状としている。
さらに、本実施の形態５においては、リード弁ホルダ５１の外側にバランサ１２までを包含する円筒状のホルダカバー８０を装着している。
なお、リード弁ホルダ５１は本発明の「ホルダ」に相当し、ホルダカバー８０は本発明の「カバー」に相当する。
【００４７】
本実施の形態５によれば、リード弁３０をリード弁ホルダ５１の外周側面に設けたので、実施の形態４よりも給油バイパス機構７５の主軸８の軸方向の厚みを薄くできる。
すなわち、給油バイパス機構７５が上方にコンパクトに収まるので、油面がサブフレーム１３よりも高くなった場合にも給油バイパス機構７５によって油面が撹拌されず、油が巻き上げられるのを防止できる。
さらに、給油バイパス機構７５を円筒状のホルダカバー８０で覆ったことにより、容器内に浮遊、落下する油が給油バイパス機構７５によって撹拌、微粒化されるのを抑制でき、油上りを低減できる効果がある。
【００４８】
なお、実施の形態５ではバランサ１２とリード弁ホルダ５１とを別々に設けたが、バランサ１２をリード弁ホルダ５１として構成してもよく、一層コンパクト化が図れる効果がある。
【００４９】
なお、実施の形態１〜５では、ネジ３２でリード弁３０を締結する構成を示したが、これに限定されるものではなく、締結方法としてネジ以外の締結法であってもよい。
【００５０】
また、実施の形態１〜５では、最大回転数を１００００ｒｐｍとしているが、最大回転数は１００００ｒｐｍ以上であってもよく、回転数の上限が上がるほど高い効率改善効果が得られる。
【００５１】
また、実施の形態１〜５では、スクロール式の回転式圧縮機１００、２００、３００、４００、５００について説明した。しかし、これに限らず例えばロータリ式など、主軸の端部にオイルポンプを備え、主軸内に設けた給油路から摺動部に給油する機構をもつ回転式圧縮機であればよく、上記で示した給油バイパス機構を設けることにより、高効率な冷凍サイクルを得られる効果がある。
【符号の説明】
【００５２】
１  固定スクロール、２  揺動スクロール、２ａ  揺動軸受、３  フレーム、３ａ  主軸受、４  スラストプレート、５  オルダムリング、６  電動機ロータ、７  電動機ステータ、８  主軸、８ａ  偏心スライダ軸部、８ｂ  ポンプ軸部、８ｃ  給油路、８ｄ  バイパス路、８ｅ  締結面、８ｆ  着座面、９  スライダ、１０  スリーブ、１１  バランサ、１２  バランサ、１３  サブフレーム、１４  副軸受、１５  オイルポンプ、１６  油溜め、１７  密閉容器中、１８  密閉容器下、１９  密閉容器上、２０  密閉容器、２１  冷媒吸入配管、２２  冷媒吐出配管、２３  圧縮室、２４  吐出弁、２５  シール、２６  シール、２７  排油管、２８  圧縮機構部、２９  電動機部、３０  リード弁、３１  リード弁ストッパー、３２  ネジ、３３  給油バイパス機構、３４  吐出ポート、５０  リード弁ホルダ、５０ｅ  締結面、５０ｆ  着座面、５１  リード弁ホルダ、５１ｅ  締結面、５１ｆ  着座面、６３  給油バイパス機構、６８ｅ  締結面、６８ｆ  着座面、７３  給油バイパス機構、７４  給油バイパス機構、７５  給油バイパス機構、７８ｅ  締結面、７８ｆ  着座面、８０ ホルダカバー、１００  回転式圧縮機、２００  回転式圧縮機、３００  回転式圧縮機、４００  回転式圧縮機、５００  回転式圧縮機。
【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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【国際調査報告】
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