(57)【要約】【課題】旋回スクロールとシャフトとの連結部に十分な量の潤滑油を供給して連結部の焼き付きを防止する。【解決手段】吸入冷媒を導く連通路２４をボス部１４ｃの先端側に連通させる。これにより、連通路２４を流れてきた吸入冷媒は、ボス部１４ｃ内に流れ込んで軸受１５等を潤滑冷却した後、排出口１４ｄからボス部１４ｃ外に流出してスラスト受け機構１７を潤滑冷却してスクロール型圧縮機構２に吸引される流れと、隙間２５を経由して直接的にスラスト受け機構１７周りに供給されてスラスト受け機構１７を潤滑冷却した後、スクロール型圧縮機構２に吸引される流れとに分かれる。したがって、軸受１５等に確実に十分な量の潤滑油を供給することができるので、軸受１５等が異常に摩耗してしまうことを未然に防止できる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑油が混合された作動流体を吸入吐出する流体機械であって、
ハウジング（４）と、
前記ハウジング（４）に対して固定された固定部材（１３）、及び前記固定部材（１３）に対して変位可能に前記ハウジング（４）内に収納された可動部材（１４）を有し、前記作動流体を吸入吐出するポンプ機構（２）と、
前記可動部材（１４）を変位させるシャフト（１１）と、
前記シャフト（１１）と前記可動部材（１４）とを互いに相対変位可能に連結する連結部材（１５、１６）と、
前記ポンプ機構（２）側と前記シャフト（１１）が収納されたシャフト室（２３）側とを区画する区画部材（９）と、
前記シャフト室（２３）と前記連結部材（１５、１６）が収納された部位とを連通させる連通路（２４）を備え、
前記連通路（２４）の前記連結部材（１５、１６）側は、前記連結部材（１５、１６）の端部より前記シャフト（１１）側に開口していることを特徴とする流体機械。
【請求項２】
前記ポンプ機構（２）に吸入される前記作動流体は、前記シャフト室（２３）内を経由して前記ポンプ機構（２）に吸引されることを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
【請求項３】
前記区画部材（９）には、前記シャフト（１１）を回転可能に支持する軸受（１０ａ）が固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の流体機械。
【請求項４】
前記軸受（１０ａ）は、前記連通路（２４）に隣接するように前記連結部材（１５、１６）の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の流体機械。
【請求項５】
前記連結部材（１５、１６）は、前記シャフト（１１）の回転中心から偏心した部位に位置しており、
さらに、前記可動部材（１４）は、前記シャフト（１１）の軸方向と直交する平面内で、前記シャフト（１１）の回転中心を公転中心として公転運転することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の流体機械。
【請求項６】
前記可動部材（１４）に作用する圧縮反力のうち前記シャフト（１１）の軸方向と平行な方向の力を前記区画部材（９）にて受けていることを特徴とする請求項５に流体機械。
【請求項７】
前記可動部材（１４）は、略円盤状の端板部（１４ｂ）及び前記端板部（１４ｂ）から前記固定部材（１３）側に突出する渦巻き状の歯部（１４ａ）を有して構成され、
前記固定部材（１３）は、前記歯部（１４ａ）と噛み合う渦巻き状の歯部（１３ａ）を有して構成されており、
さらに、前記ポンプ機構（２）は、前記可動部材（１４）を公転させることにより、前記両歯部（１３ａ、１４ａ）により囲まれて構成される作動室（Ｖ）の体積を拡大縮小させて作動流体を吸入吐出することを特徴とする請求項５又は６に記載の流体機械。
【請求項８】
前記可動部材（１４）の前記端板部（１４ｂ）には、前記シャフト（１１）側に突出する筒状のボス部（１４ｃ）が設けられ、
前記連結部材（１５、１６）は前記ボス部（１４ｃ）内に収納されており、
さらに、前記連通路（２４）は、前記ボス部（１４ｃ）の先端よりも前記シャフト（１１）側に開口していることを特徴とする請求項７に記載の流体機械。
【請求項９】
前記ボス部（１４ｃ）の根元側には、前記ボス部（１４ｃ）内に流入した作動流体を排出する排出口（１４ｄ）が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の流体機械。
【請求項１０】
前記シャフト室（２３）内に、前記シャフト（１１）を回転させるモータ部（３）が構成されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の流体機械。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の流体機械にて構成された圧縮機（１）と、
前記圧縮機（１）にて圧縮された冷媒の熱を放冷する放熱器（３０）と、
低圧の冷媒を蒸発させて雰囲気から吸熱する蒸発器（５０）とを備えることを特徴とする蒸気圧縮式冷凍機。
【請求項１２】
前記圧縮機（１）の吐出圧を、冷媒の臨界圧力以上とする場合があることを特徴とする請求項１１に記載の蒸気圧縮式冷凍機。
【請求項１３】
冷媒として、二酸化炭素が用いられていることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の蒸気圧縮式冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は流体を吸入して加圧した状態で吐出する流体機械に関するもので、蒸気圧縮式冷凍機用のスクロール型圧縮機に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
密閉型スクロール圧縮機は、概略、電動機部、圧縮機構部及び電動機部による駆動力を圧縮機構部に伝達する主軸によって構成される。
【０００３】
そして、圧縮機構部は互いに噛合い圧縮仕事を行なう固定スクロール、旋回スクロール、及び主軸（メインシャフト）の駆動力を伝達するクランク軸等から構成されている。
【０００４】
また、旋回スクロールは、クランク軸と係合し駆動力を公転力として伝達するボス部を有し、その内部にはクランク軸と旋回スクロールとを回転自在に連結する軸受が配置されており、この軸受は、潤滑油が混合された冷媒が供給されることにより潤滑される。
【０００５】
具体的には、ボス部の先端側よりボス部内に供給された冷媒が、軸受、クランク軸等の周りを流れてこれらを潤滑し、その後、ボス部の側面に設けられた排出口等から排出されるものである（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
【非特許文献１】
平成１３年度日本冷凍空調学会学術講演会講演論文集（平成１３／１
０−１６〜１８．東京）Ｐ２５〜Ｐ２８
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、通常の密閉型スクロール圧縮機では、ハウジング内に吸入された冷媒は、電動機部の隙間を通って圧縮機構部に吸入されるが、非特許文献１に記載の発明では、圧縮機構部の吸入口は、ボス部の先端より根元側に設けられているため、電動機部の隙間を通って圧縮機構部側に到達した冷媒の多くは、吸入圧力が最も低くなるボス部根元側の吸入口に集まるように圧縮機構部に吸い込まれる。
【０００８】
このため、非特許文献１に記載の発明では、ボス部に収納された軸受及びクランク軸等に十分な量の潤滑油を供給することができないおそれが高いので、軸受やクランク軸等が異常に摩耗して、圧縮機の性能低下及び作動音上昇等の耐久性の悪化を招くとともに、最悪の場合には軸受やクランク軸等が焼き付いて固着し、圧縮機がロックしてしまうおそれが高い。
【０００９】
本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規な流体機械を提供し、第２には、旋回スクロール等の可動部材とシャフトとの連結部に十分な量の潤滑油を供給して連結部の焼き付きを防止することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、潤滑油が混合された作動流体を吸入吐出する流体機械であって、ハウジング（４）と、ハウジング（４）に対して固定された固定部材（１３）、及び固定部材（１３）に対して変位可能にハウジング（４）内に収納された可動部材（１４）を有し、作動流体を吸入吐出するポンプ機構（２）と、可動部材（１４）を変位させるシャフト（１１）と、シャフト（１１）と可動部材（１４）とを互いに相対変位可能に連結する連結部材（１５、１６）と、ポンプ機構（２）側とシャフト（１１）が収納されたシャフト室（２３）側とを区画する区画部材（９）と、シャフト室（２３）と連結部材（１５、１６）が収納された部位とを連通させる連通路（２４）を備え、連通路（２４）の連結部材（１５、１６）側は、連結部材（１５、１６）の端部よりシャフト（１１）側に開口していることを特徴とする。
【００１１】
これにより、連結部材（１５、１６）に確実に十分な量の潤滑油を供給することができるので、連結部材（１５、１６）が異常に摩耗してしまうことを未然に防止できる。
【００１２】
延いては、流体機械の性能低下及び作動音上昇等の耐久性の悪化を招いてしまうことを未然に防止できるとともに、連結部材（１５、１６）が焼き付いて固着してしまうことを防止できる。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、ポンプ機構（２）に吸入される作動流体は、シャフト室（２３）内を経由してポンプ機構（２）に吸引されることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、区画部材（９）には、シャフト（１１）を回転可能に支持する軸受（１０ａ）が固定されていることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、軸受（１０ａ）は、連通路（２４）に隣接するように連結部材（１５、１６）の近傍に配置されていることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項５に記載の発明では、連結部材（１５、１６）は、シャフト（１１）の回転中心から偏心した部位に位置しており、さらに、可動部材（１４）は、シャフト（１１）の軸方向と直交する平面内で、シャフト（１１）の回転中心を公転中心として公転運転することを特徴とするものである。
【００１７】
請求項６に記載の発明では、可動部材（１４）に作用する圧縮反力のうちシャフト（１１）の軸方向と平行な方向の力を区画部材（９）にて受けていることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項７に記載の発明では、可動部材（１４）は、略円盤状の端板部（１４ｂ）及び端板部（１４ｂ）から固定部材（１３）側に突出する渦巻き状の歯部（１４ａ）を有して構成され、固定部材（１３）は、歯部（１４ａ）と噛み合う渦巻き状の歯部（１３ａ）を有して構成されており、さらに、ポンプ機構（２）は、可動部材（１４）を公転させることにより、両歯部（１３ａ、１４ａ）により囲まれて構成される作動室（Ｖ）の体積を拡大縮小させて作動流体を吸入吐出することを特徴とするものである。
【００１９】
請求項８に記載の発明では、可動部材（１４）の端板部（１４ｂ）には、シャフト（１１）側に突出する筒状のボス部（１４ｃ）が設けられ、連結部材（１５、１６）はボス部（１４ｃ）内に収納されており、さらに、連通路（２４）は、ボス部（１４ｃ）の先端よりもシャフト（１１）側に開口していることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項９に記載の発明では、ボス部（１４ｃ）の根元側には、ボス部（１４ｃ）内に流入した作動流体を排出する排出口（１４ｄ）が設けられていることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項１０に記載の発明では、シャフト室（２３）内に、シャフト（１１）を回転させるモータ部（３）が構成されていることを特徴とするものである。
【００２２】
請求項１１に記載の発明では、請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の流体機械にて構成された圧縮機（１）と、圧縮機（１）にて圧縮された冷媒の熱を放冷する放熱器（３０）と、低圧の冷媒を蒸発させて雰囲気から吸熱する蒸発器（５０）とを備えることを特徴とするものである。
【００２３】
請求項１２に記載の発明では、圧縮機（１）の吐出圧を、冷媒の臨界圧力以上とする場合があることを特徴とするものである。
【００２４】
請求項１３に記載の発明では、冷媒として、二酸化炭素が用いられていることを特徴とするものである。
【００２５】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本実施形態は、給湯水を加熱する給湯器に本発明に係る蒸気圧縮式冷凍機及び電動圧縮機を適用したものであって、図１はヒートポンプ式給湯器であり、図２は本実施形態に係る電動圧縮機１の断面図である。
【００２７】
そして、ヒートポンプ式給湯器とは、図１に示すように、冷媒を吸入圧縮する電動圧縮機１、水冷媒熱交換器３０、水冷媒熱交換器３０から流出した冷媒を減圧する減圧器４０、外気から吸熱して冷媒を蒸発させる蒸発器５０、及び蒸発器５０から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離して余剰冷媒を液相冷媒として蓄えるとともに、気相冷媒を圧縮機１０に供給する気液分離器６０等から構成されたもので、外気から吸熱した熱及び電動圧縮機１の圧縮仕事量に相当する熱量を給湯水に与えることにより給湯水を加熱する。
【００２８】
また、本実施形態では、冷媒として二酸化炭素を用いており、電動圧縮機１から吐出される冷媒の圧力を冷媒の臨界圧力以上として、必要な吐出冷媒温度（例えば、８０℃〜９０℃）を得ている。
【００２９】
なお、本実施形態では、水冷媒熱交換器３０に流入する高圧冷媒の圧力を臨界圧力以上としているので、水冷媒熱交換器３０内で冷媒は凝縮することなく、その温度を低下させながらエンタルピを低下させる。
【００３０】
次に、本実施形態に係る電動圧縮機１の構造を図２に基づいて述べる。
【００３１】
本実施形態に係る電動圧縮機１は、冷媒を吸入圧縮するスクロール型圧縮機構２と、このスクロール型圧縮機構２を駆動する電動モータ（本実施形態では、ＤＣブラシレスモータ）３とが一体となった密閉型圧縮機である。
【００３２】
ここで、電動モータ３の概略について述べる。
【００３３】
ハウジング４はアルミニウム合金又は鉄系金属製のものであり、固定子鉄心５は、けい素鋼板等の磁性材料からなるヨークであり、この固定子鉄心５はハウジング４に対して固定されている。コイル６は固定子鉄心５に巻き付けられた巻線であり、この巻線６及び固定子鉄心５等からステータコイル７が構成されている。
【００３４】
また、ロータ８はステータコイル７内で回転する回転子であり、このロータ８は複数個の永久磁石８ａ、並びにハウジング４及びミドルハウジング９に軸受１０ａ、１０ｂを介して回転可能に支持されたシャフト１１等から構成されている。
【００３５】
なお、端子１２はステータコイル７（巻線６）に電力を供給する端子であり、これらの端子１２は、図示しないモータ駆動回路に接続されている。
【００３６】
次に、スクロール型圧縮機構２について述べる。
【００３７】
シェル１３はミドルハウジング９に固定されてミドルハウジング９と共に空間を構成する固定部材であり、このシェル１３のうちミドルハウジング９側には、ミドルハウジング９側に向けて突出する渦巻状の歯部１３ａが形成されている。
【００３８】
また、ミドルハウジング９とシェル１３との間には、シェル１３の歯部１３ａに接触して作動室Ｖを構成する渦巻状の歯部１４ａ、及びこの歯部１４ａが一体形成された略円盤状の端板部１４ｂ等からなる旋回スクロール１４が配設されており、この旋回スクロール１４が、シェル１３、つまり固定スクロール１３に対して旋回することにより、作動室Ｖの体積を拡大縮小させて流体、つまり圧縮性流体を吸入圧縮する。
【００３９】
また、旋回スクロール１４は、端板部１４ｂの略中央に形成された略円筒状のボス部１４ｃにてシャフト１１の一端側（紙面下側）に形成されたクランク部１１ａに、ブッシング１６及びシェル型（内輪を持たないタイプ）の針状コロ軸受（ニードルベアリング）１５を介して連結されている。
【００４０】
そして、クランク部１１ａは、シャフト１１の回転中心から径外方側に偏心した位置に形成されているため、シャフト１１が回転すると、旋回スクロール１４は、シャフト１１周りに旋回（回転）運動する。
【００４１】
因みに、ブッシング１６は、旋回スクロール１４をクランク部１１ａに対して摺動可能に連結し、両歯部１３ａ、１４ａ間の接触面圧を増大させる従動クランク機構を構成するものであり、このブッシング１６は、旋回スクロール１４に作用する圧縮反力のうち旋回方向の力によって旋回スクロール１４をクランク部１１ａに対して微小変位させて両歯部１３ａ、１４ａ間の接触面圧を増大させている。
【００４２】
また、スラスト受け機構１７は、旋回スクロール１４に作用する圧縮反力のうち旋回スクロール１４の旋回方向と直交する方向、つまりシャフト１１の長手方向と平行な方向のであるスラスト力を受けるとともに、旋回スクロール１４を旋回可能に支持するスラストベアリングであり、その詳細構造は、特許３３９９３８０号公報に記載のスラストベアリングと同じである。
【００４３】
また、自転防止用ピン１８は、旋回スクロール１４が旋回する際に、旋回スクロール１４がクランク部１１ａ周りに回転（自転）することを防止する自転防止用手段である。
【００４４】
このため、シャフト１１が回転すると、旋回スクロール１４は、クランク部１１ａ周りに回転（自転）することなく、シャフト１１の軸方向と直交する平面内において、シャフト１１の回転中心を公転中心として旋回（公転）する。
【００４５】
また、リアハウジング１９は、シェル１３と共に作動室Ｖから吐出する冷媒を平滑化する吐出室２０を構成するものであり、このリアハウジング１９は、ボルト２１にてシェル１３に固定されている。
【００４６】
また、吐出ポート２２はシュル（固定スクロール）１３の略中心部に位置する作動室Ｖと吐出室２０とを連通させる連通口であり、この吐出ポート２２のうち吐出室２０側には、吐出室２０に吐出した冷媒が作動室Ｖに逆流することを防止するリード弁状の吐出弁（図示せず）及び吐出弁の最大開度を規制するストッパが設けられている。
【００４７】
ところで、ミドルハウジング９は、スクロール型圧縮機構２側とシャフト１１等の電動モータ３を構成するステータ７やロータ８が収納されたシャフト室をなすモータ室２３側とを区画する区画部材を構成するとともに、シャフト１１のメインベアリング（軸受１０ａ）を支持するものである。
【００４８】
そして、このミドルハウジング９には、モータ室２３と軸受１５が収納された部位、つまりモータ室２３とボス部１４ｃ内とを連通させる連通路２４が設けられており、この連通路２４のボス部１４ｃ側は、ボス部１４ｃの先端側、つまり軸受１５の軸方向端部よりもシャフト１１の軸方向にボス部１４ｃから離れる側に開口している。
【００４９】
また、ボス部１４ｃの根元側、つまりボス部１４ｃの端板部１４ｂ側には、ボス部１４ｃ内に流入した潤滑油を含む冷媒を排出する排出口１４ｄが設けられている。
【００５０】
次に、本実施形態に係る電動圧縮機１の特徴的作動を冷媒流れに基づいて述べる。
【００５１】
ハウジング４に設けられた吸入口４ａからモータ室２３内に流入した吸入冷媒は、ロータ８とステータコイル７との隙間等を流れて電動モータ３を冷却した後、連通路２４からスクロール型圧縮機構２側に流れ込む。
【００５２】
このとき、連通路２４はボス部１４ｃの先端側に連通しているので、連通路２４を流れてきた吸入冷媒は、ボス部１４ｃ内に流れ込んで軸受１５等を潤滑冷却した後、排出口１４ｄからボス部１４ｃ外に流出してスラスト受け機構１７を潤滑冷却してスクロール型圧縮機構２に吸引される流れと、ボス部１４ｃの外周側とミドルハウジング９との隙間２５（図２参照）を経由して直接的にスラスト受け機構１７周りに供給されてスラスト受け機構１７を潤滑冷却した後、スクロール型圧縮機構２に吸引される流れとに分かれる。
【００５３】
したがって、本実施形態では、ボス部１４ｃ内の連結部材、つまり軸受１５やブッシング１６等に確実に十分な量の潤滑油を供給することができるので、クランク部１１ａ、軸受１５、ブッシング１６等が異常に摩耗してしまうことを未然に防止できる。
【００５４】
延いては、電動圧縮機１の性能低下及び作動音上昇等の耐久性の悪化を招いてしまうことを未然に防止できるとともに、クランク部１１ａ、軸受１５、ブッシング１６等が焼き付いて固着してしまうことを防止できる。
【００５５】
なお、本実施形態では、シャフト１１を支持するメインベアリング１０ａが、連通路２４に隣接するように軸受１５の近傍に配置されているので、メインベアリング１０ａにも確実に十分な量の潤滑油を供給することができる。
【００５６】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、連通路２４をボス部１４ｃ周りに放射状に複数本設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば１本としてもよい。
【００５７】
また、上述の実施形態では、連通路２４をブッシング１６又はクランク部１１ａの軸方向に対して略直交する方向に設定したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばブッシング１６又はクランク部１１ａの軸方向に対してに対して９０°未満の角度で傾ける、又は途中で曲がっていてもよい。
【００５８】
また、上述の実施形態では、ボス部１４ｃの根元側に排出口１４ｄを設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば廃止してもよい。
【００５９】
また、上述の実施形態では、クランク部１１ａを軸受１５とブッシング１６とを介して連結したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばブッシング１６を廃止してクランク部１１ａを軸受１５に直接的に連結してもよい。
【００６０】
また、上述の実施形態では、ミドルハウジング９にメインベアリング１０ａを設置したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばメインベアリング１０ａを支持するための専用の部材を配置してもよい。
【００６１】
また、上述の実施形態では、本発明を給湯器に適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば空調装置に適用してもよい。
【００６２】
また、上述の実施形態では、冷媒を二酸化炭素として、高圧側冷媒圧力を臨界圧力以上としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば冷媒をフロンとして、高圧側冷媒圧力を臨界圧力未満としてもよい。
【００６３】
また、上述の実施形態では、吸入冷媒にて電動モータ３を冷却したが、本発明はこれに限定されるものではなく、吐出冷媒にて電動モータ３を冷却してもよい。
【００６４】
また、上述の実施形態では、吸入冷媒にて軸受１５等を潤滑したが、本発明はこれに限定されるものではなく、吐出冷媒にて軸受１５等を潤滑してもよい。
【００６５】
また、上述の実施形態では、電動モータ３とスクロール型圧縮機構２とが一体となった圧縮機に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６６】
また、上述の実施形態では、スクロール型圧縮機構２をポンプ機構として採用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他形式のポンプ機構として採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る給湯器の模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電動圧縮機の断面図である。
【符号の説明】
１…電動圧縮機、２…スクロール型圧縮機構、３…電動モータ、
４…ハウジング、５…固定子鉄心、６…コイル、７…ステータ、
８…ロータ、９…ミドルハウジング、１１…シャフト、
１３…シェル、１４…旋回スクロール、１４ｃ…ボス部、
１４ｄ…排出口、１７…スラスト受け機構、
２３…モータ室、２４…連通路。
【図１】
2004340027.tif 000003
【図２】
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