(57)【要約】【課題】圧縮機の動力損失を低減させ、且つ簡単な構造で圧縮機の潤滑性を向上させる。【解決手段】回転軸(14)内に形成され、回転軸の軸線方向に沿い、且つ回転軸の他端(14b)において貯油室(22)と連通する導油経路(40)と、回転軸の一端(14a)近傍に装着され、回転軸と一体に回転可能な回転子(42)と、回転子に形成され、回転軸の軸線方向と直交し、且つ導油経路と連通する給油経路(42b)とを具備し、貯油室の潤滑油は、回転子の回転によって、導油経路、給油経路を経て軸受(20,26,34)及び圧縮ユニット(10)に供給される。【選択図】図１
2008025359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑油を蓄える貯油室が区画されたハウジングと、
前記ハウジング内を延び、該ハウジングに軸受を介して回転自在に支持された回転軸と、
前記ハウジング内に収容されるとともに前記貯油室の上方に位置づけられ、前記回転軸の一端に結合されて駆動され、冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを行う圧縮ユニットと、
前記回転軸内に形成され、該回転軸の軸線方向に沿い、且つ該回転軸の他端において前記貯油室と連通する導油経路と、
前記回転軸の一端近傍に装着され、該回転軸と一体に回転される回転子と、
前記回転子に形成され、前記回転軸の軸線方向と直交し、且つ前記導油経路と連通する給油経路とを具備し、
前記貯油室の潤滑油は、前記回転子の回転によって、前記導油経路、前記給油経路を経て前記軸受及び前記圧縮ユニットに供給されることを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
前記貯油室の潤滑油は、前記回転子の回転による遠心力によって該回転子側に向けて吸い上げられ、前記導油経路、前記給油経路を経て前記軸受及び前記圧縮ユニットに供給されることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記回転子の外周部は中空に位置づけられることを特徴とする請求項２に記載の圧縮機。
【請求項４】
前記給油経路は斜流形状に形成されることを特徴とする請求項２または３に記載の圧縮機。
【請求項５】
前記回転子は前記回転軸と一体に形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機に係り、詳しくは、冷凍空調機やヒートポンプ給湯機に好適な圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の圧縮機には、例えば電動駆動式のスクロール型圧縮機があり、この圧縮機のハウジング内には固定スクロール及び可動スクロールからなる圧縮機構が収容されている。これら固定及び可動スクロールは、互いに協働して気密な圧縮室を形成すべく配置され、この配置のもとで、可動スクロールには電動機からの駆動力が回転軸を介して伝達され、可動スクロールは固定スクロールに対して旋回運動する。この旋回運動に伴って圧縮室はその容積及び位置が変化し、これにより作動ガス（冷媒）の吸入ポートからの吸入、圧縮室での圧縮、吐出ポートからの吐出の一連のプロセスが実行される。
【０００３】
ここで、特許文献１の圧縮機では、回転軸の下端部にトロコイド式ポンプが装着され、回転軸に伝達される駆動力を利用して、このポンプを作動させることにより、回転軸の下側に配された貯油室の潤滑油が押し出され、回転軸の軸受や圧縮機構などの摺動部に潤滑油を供給する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平３−１４５５９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術では、トロコイド式ポンプのインナロータが回転軸に結合され、更に、このインナロータを囲繞するアウタロータが可動スクロールに収容されており、圧縮機の圧縮機構や回転軸周りの構造が複雑になる。
また、近年、この種の圧縮機の高速運転化が進められているが、圧縮機を高速運転した場合にインナロータも高速で回転され、このインナロータはアウタロータと摺接しながら回転するため、インナロータ及びアウタロータの摩擦抵抗として回転軸に伝達される駆動力の一部が消費され、圧縮機の動力損失が増大するとの問題がある。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、圧縮機の動力損失を低減させ、且つ簡単な構造で圧縮機の潤滑性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するべく、請求項１記載の圧縮機は、潤滑油を蓄える貯油室が区画されたハウジングと、ハウジング内を延び、ハウジングに軸受を介して回転自在に支持された回転軸と、ハウジング内に収容されるとともに貯油室の上方に位置づけられ、回転軸の一端に結合されて駆動され、冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを行う圧縮ユニットと、回転軸内に形成され、回転軸の軸線方向に沿い、且つ回転軸の他端において貯油室と連通する導油経路と、回転軸の一端近傍に装着され、回転軸と一体に回転される回転子と、回転子に形成され、回転軸の軸線方向と直交し、且つ導油経路と連通する給油経路とを具備し、貯油室の潤滑油は、回転子の回転によって、導油経路、給油経路を経て軸受及び圧縮ユニットに供給されることを特徴としている。
【０００７】
また、請求項２記載の発明では、貯油室の潤滑油は、回転子の回転による遠心力によって回転子側に向けて吸い上げられ、導油経路、給油経路を経て軸受及び圧縮ユニットに供給されることを特徴とし、更に、請求項３記載の発明では、回転子の外周部は中空に位置づけられることを特徴としている。
更にまた、請求項４記載の発明では、給油経路は斜流形状に形成されることを特徴とし、また、請求項５記載の発明では、回転子は回転軸と一体に形成されることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
従って、請求項１記載の本発明の圧縮機によれば、回転軸と一体に回転可能な回転子には回転軸の軸線方向と直交する給油経路が形成され、この給油経路は回転軸内に形成された導油経路と連通し、回転子の回転によって軸受及び圧縮ユニットに潤滑油が供給される。よって、回転子を設けるだけで潤滑油の供給が可能となり、また、潤滑油供給のための給油ポンプなどの機器を別途設ける必要はない。従って、圧縮機の部品点数が低減されるとともに、圧縮機構や回転軸周りの構造が簡略化され、圧縮機の生産コストを低減しながら圧縮機の潤滑性が向上される。
【０００９】
また、請求項２記載の発明によれば、貯油室の潤滑油は、回転子の回転による遠心力によって吸い上げられ、導油経路、給油経路を経て軸受及び圧縮ユニットに供給される。よって、潤滑油の供給に回転子の遠心力を利用しているため、給油ポンプなどを駆動させる動力は不要となる。従って、圧縮機の動力損失が低減され、ひいては圧縮機の圧縮効率を向上させながら圧縮機の潤滑性が向上される。
【００１０】
更に、請求項３記載の発明によれば、回転子の外周部は中空に位置づけられるため、回転子は何ら抵抗を受けることなく回転軸とともに回転する。よって、圧縮機が高速運転しても、回転子の回転によって回転軸に伝達される駆動力の一部が消費されることはない。従って、圧縮機の動力損失が大幅に低減され、ひいては圧縮機の更なる圧縮効率向上に寄与する。
【００１１】
更にまた、請求項４記載の発明によれば、給油経路が斜流形状に形成されることにより、給油経路上の潤滑油には、遠心力に加えて揚力が作用する。よって、圧縮機の低速運転でも十分に潤滑油の吸い上げが可能となり、圧縮機の潤滑性が効果的に向上される。
また、請求項５記載の発明によれば、回転子が回転軸と一体に形成されることにより、圧縮機の部品点数が更に低減され、圧縮機の更なる生産コスト低減に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に基づき本発明の一実施形態について説明する。
図１に示されるスクロール型圧縮機（以下、圧縮機という）１は、例えば、図示しない冷凍空調装置やヒートポンプ式給湯機などに好適に用いられ、胴部２と、胴部２の上部を覆う上部蓋４と、胴部２の下部を覆う下部蓋６とで密閉されたハウジング８を備えた縦置き型の電動駆動式の圧縮機である。
【００１３】
胴部２内には、流体である二酸化炭素からなる冷媒ガスを圧縮するための圧縮機構（圧縮ユニット）１０が収容されるとともに、圧縮機構１０の下方には圧縮機構１０を駆動するための駆動力を発生する電動機１２が収容されている。
電動機１２は電動機１２の駆動力を圧縮機構１０に伝達するための回転軸１４を有し、回転軸１４は電動機１２を貫通して圧縮機構１０から電動機１２の下方にかけてハウジング８内に延設されている。より詳しくは、回転軸１４の上端部（一端）１４ａには回転軸１４から偏心してクランクピン１６が形成され、このクランクピン１６は圧縮機構１０に結合されている。
【００１４】
また、クランクピン１６と電動機１２との間には、これらを固定する図示しない固定子が介在している。この固定子はハウジング８の一部を形成する上部フレーム１８によって主軸受（軸受）２０を介して回転軸１４とともに回転可能に支持され、上部フレーム１８は胴部２に固定されている。
一方、ハウジング８内の下部蓋６近傍には貯油室２２が区画され、この貯油室２２には潤滑油が貯留されている。より詳しくは、貯油室２２はハウジング８内において図示しない固定子で電動機１２側と区画され、回転軸１４の下端部（他端）１４ｂが貯油室２２の内方に突出して配置されている。この固定子はハウジング８の一部を形成する下部フレーム２４によって副軸受（軸受）２６を介して回転可能に支持され、下部フレーム２４は胴部２に固定されている。
【００１５】
圧縮機構１０は、胴部２に固定された固定スクロール２８と、上部フレーム１８上で旋回運動可能に設けられた可動スクロール３０とを備え、これら固定スクロール２８と可動スクロール３０とが互いに協働して圧縮室が形成される。
可動スクロール３０の下面にはボス３２が形成され、回転軸１４のクランクピン１６が旋回軸受（軸受）３４を介して回転可能に挿入されている。そして、電動機１２が作動して回転軸１４が回転すると、クランクピン１６によって可動スクロール３０が旋回運動し、固定及び可動スクロール２８，３０によって形成された圧縮室の容積が変化することにより冷媒ガスの圧縮が行われる。
【００１６】
冷媒ガスは、図示しない冷凍空調装置の冷凍回路やヒートポンプ給湯機のヒートポンプ回路などの冷媒回路から吸入管３６を介して圧縮機構１０に吸入され、上述のようにして圧縮されることにより高圧の冷媒ガスとなって吐出管３８から冷媒回路へと吐出される。
ここで、回転軸１４内には、その軸線方向に沿って潤滑油導入通路（導油経路）４０が穿設され、この潤滑油導入通路４０には回転軸１４の下端部１４ｂの開口部１４ｃから貯油室２２の潤滑油が導入される。更に、潤滑油導入通路４０を流動する潤滑油は、回転軸１４の上端部１４ａ近傍に装着される回転子４２から吐出されて、貯油室２２の上方に位置づけられる圧縮機構１０、電動機１２、各軸受２０，２６，３４などの各摺動部分に供給される。
【００１７】
より詳しくは、回転子４２は、回転軸１４の半径より大きな半径を有する円盤状に形成され、回転軸１４の半径方向に突出するフランジ部（外周部）４２ｅを有し、回転軸１４の上端部１４ｂ及び中間部１４ｄの間に介挿されて回転軸１４と一体に回転可能となっている。また、このフランジ部４２ｅは上部フレーム１８とボス３２との間隙からなる空間（中空）４４に囲繞され、換言すると、回転子４２のフランジ部は空間４４内に中空して位置づけられている。
【００１８】
この空間４４では、回転子４２から吐出された潤滑油が一端貯留され、この貯留された潤滑油は、可動スクロール３０及び上部フレーム１８、回転軸１４及び上部フレーム１８、並びに、回転軸１４及び電動機１２の間隙を徐々に流動していき、上述した各摺動部分を潤滑する。
図２に示されるように、回転子４２には、円盤状の略中心において潤滑油導入通路４０と連通する貫通孔４２ａが形成されている。貫通孔４２ａの上側開口部４２ｄにはクランクピン１６の下部が気密に当接され、貫通孔４２ａはクランクピン１６で上から塞がれた状態となっている。
【００１９】
また、回転子４２には、貫通孔４２ａと空間４４とを連通する潤滑油供給通路（給油経路）４２ｂが形成されている。潤滑油供給通路４２ｂは、回転子４２の円盤状の直径が互いに直角に交わる径方向、すなわち回転軸１４の軸線方向と直交する面上に延び、それぞれ開口部４２ｃを有する４路が形成されている。これら各開口部４２ｃは空間４４に向けて開口され、貯油室２２から潤滑油導入通路４０に導入された潤滑油が回転子４２の貫通孔４２ａから各潤滑油供給通路４２ｂに分流された後、各開口部４２ｃから空間４４に吐出される。
【００２０】
ここで、本実施形態では、回転子４２の回転によって生じる遠心力を利用して貯油室２２の潤滑油を吸い上げ、最終的に空間４４へ吐出している。より詳しくは、潤滑油供給通路４２ｂ上の潤滑油に回転子４２の回転による遠心力を作用させ、各開口部４２ｃに向かう潤滑油の流速を大きくすることにより、各開口部４２ｃ近傍の圧力が貫通孔４２ａ、潤滑油導入通路４０、貯油室２２における圧力に比して小さくなる。よって、この圧力差により潤滑油は貯油室２２から回転子４２の各開口部４２ｃまで吸い上げられる。
【００２１】
なお、開口部４２ｃに到達した潤滑油は、回転子４２の回転方向とは逆で、且つ円盤状の円接線方向に向けて空間４４に流出される。また、回転子４２の半径が大きくなればなるほど潤滑油供給通路４２ｂ上の潤滑油に作用する遠心力も大きくなり、各開口部４２ｃから流出される潤滑油の流出速度も大きくなる。
以上のように、本実施形態では、潤滑油供給通路４２ｂを有する回転子４２を設け、この回転子４２を回転軸１４と一体に回転させることにより、潤滑油供給通路４２ｂ上に遠心力による低圧空間をつくって貯油室２２内の圧力との圧力差を生じさせ、この圧力差で貯油室２２の潤滑油が吸い上げられる。よって、回転子４２を設けるだけで潤滑油の供給が可能となり、給油ポンプなどで潤滑油を押し出して供給する場合に比して、圧縮機１の部品点数が大幅に低減される。従って、圧縮機構１０や回転軸１４周りの構造が簡略化され、圧縮機１の生産コストを低減しながら圧縮機１の潤滑性が向上される。
【００２２】
また、潤滑油の供給に回転子４２の遠心力を利用しているため、給油ポンプなどを駆動させる場合のように、潤滑油の供給のための電力、動力の供給は不要となり、回転子４２、ひいては回転軸１４がいわば遠心ポンプとして機能している。これは、圧縮機の高速運転化に伴い、本実施形態では、潤滑油供給通路４２ｂ上の潤滑油に遠心力を作用させるべく回転軸１４と一体に回転する回転子４２を設けるだけで、この回転子４２を十分に潤滑油供給のための遠心ポンプとして機能させることが可能となる点に着目したものである。
【００２３】
更に、回転子４２のフランジ部４２ｅは空間４４に中空して位置づけられるため、回転子４２は何ら抵抗を受けることなく回転軸１４とともに回転する。よって、圧縮機１が高速運転しても、回転軸１４とともにインナロータが回転するトロコイド式ポンプを用いた場合の如く、回転軸１４の駆動力の一部が摩擦抵抗などで消費されることはない。従って、圧縮機１の動力損失が大幅に低減され、圧縮機１の圧縮効率が大幅に向上する。
【００２４】
更にまた、貯油室２２の潤滑油は回転軸１４の下端部１４ｂから吸い上げられるのに対し、潤滑油に遠心力を作用させる回転子４２は回転軸１４の上端部１４ａ近傍に配されている。このように、貯油室２２と回転子４２とが回転軸１４の長さと略等しい距離を離間して位置づけられるため、潤滑油を吸い上げる吸引力の多くは、潤滑油導入通路４０上の潤滑油を重力に抗して吸い上げるのに利用される。よって、圧縮機１が高速運転しても、吸い上げられる潤滑油量が過大となることはなく、圧縮機１の好適な潤滑性能を得ることができる。
【００２５】
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、上記実施形態での回転子４２及び潤滑油供給通路４２ｂの形状とは異なる変形例を以下に説明する。
図３に示される回転子４６の如く、貫通孔４６ａの断面接線上に潤滑油供給通路４６ｂの路壁の一部が形成されても良く、この場合には、図３中の矢印の方向に回転子４６が回転することにより、貫通孔４６ａから潤滑油供給通路４６ｂに流れる潤滑油の流動が図２の潤滑油供給通路４２ｂの形状に比して円滑になり、圧縮機１の潤滑性が効果的に向上される。
【００２６】
また、図４に示される回転子４８の如く、潤滑油供給通路（給油経路）４８ｂが回転子４８内での潤滑油の流動を斜流にする斜流形状に形成されても良く、この場合には、回転子４８にいわば斜流ポンプと同様の機能を持たせることができ、潤滑油供給通路４８ｂ上の潤滑油には遠心力に加え、更に揚力が作用する。よって、発生する遠心力が小さく、図２及び図３の潤滑油供給通路４２ｂ，４６ｂの形状では潤滑油の吸い上げが不可能な圧縮機１の運転領域においても、十分に潤滑油の吸い上げが可能となり、圧縮機１の潤滑性能の更なる向上に寄与する。
【００２７】
なお、回転子４８の回転方向は図４中の矢印方向であるが、この逆方向に回転させる斜流形状とすると、潤滑油が潤滑油供給通路４８ｂからその開口部４８ｃの接線方向に近づく方向に流出されるため、潤滑油の空間４４への吐出がより円滑になり、潤滑油の吐出に起因する圧縮機１の騒音が低減されるとの利点もある。
更に、図５，６に示されるように、回転子５０の如く、潤滑油供給通路５０ｂを溝状に形成しても良く、この場合には、この溝部を上から塞ぐようにしてクランクピン１６が気密に当接される。また、回転子５２の如く、回転子５２を貫通させないで内壁５２ａを有するカップ状にしても良い。これらの場合にも、回転子４２の場合と同様に、圧縮機１の生産コスト低減、及び圧縮効率向上を図りながら潤滑性を向上させることができる。
【００２８】
更にまた、これら回転子４２，４６，４８，５０は、いずれも円盤状に形成されているが、回転軸１４と一体に回転することにより生ずる遠心力で潤滑油の供給がなされる形状及び構造であれば良く、円盤状に限定されない。但し、回転子は可能な限り大きな径を有して形成されれば発生する遠心力も大きくなるため、圧縮気１の潤滑性能の向上に好適である。
【００２９】
また、上記実施形態では、回転子４２を別個に設けたが、この回転子４２を回転軸１４と一体に形成しても良く、この場合には、実質的に回転軸１４に遠心ポンプや斜流ポンプなどが内蔵された形状となる。よって、圧縮機１の構造が更に簡略化されて部品点数が大幅に低減され、圧縮機１の生産コストの更なる低減に寄与する。
更に、上記実施形態では、潤滑油供給通路４２は４路設けられているが、この数に限定されるものではなく、実際には、圧縮機１に要求される潤滑性能と、潤滑油供給通路４２ｂの断面積やその開口部４２ｃの面積などとを考慮して決定される。
【００３０】
更に、上記実施形態では、冷凍空調機やヒートポンプ給湯機に好適なスクロール型圧縮機に二酸化炭素冷媒を使用しているが、冷媒の種類や圧縮機の用途、種類についてはこれに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】スクロール型圧縮機の概略を示す縦断面図である。
【図２】図１の回転子の横及び縦断面図である。
【図３】図２の回転子の変形例を示す横断面図である。
【図４】図２の回転子の変形例を示す横断面図である。
【図５】図２の回転子の変形例を示す縦断面図である。
【図６】図２の回転子の変形例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
８        ハウジング
１０      圧縮機構（圧縮ユニット）
１４      回転軸
１４ａ    上端部（一端）
１４ｂ    下端部（他端）
２０      主軸受（軸受）
２２      貯油室
２６      副軸受（軸受）
３４      旋回軸受（軸受）
４０      潤滑油導入通路（導油経路）
４２      回転子
４２ｂ    潤滑油供給通路（給油経路）
４２ｅ    フランジ部（外周部）
４４      空間（中空）
４８ｂ    潤滑油供給通路（給油経路）
【図１】
2008025359.tif 000003
【図２】
2008025359.tif 000004
【図３】
2008025359.tif 000005
【図４】
2008025359.tif 000006
【図５】
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【図６】
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