(57)【要約】【課題】低速運転時でも搬送量の低下が少ないオイルポンプ１３０を備えた、信頼性が高い圧縮機を提供する。【解決手段】下端がオイル１０１中まで鉛直方向に延在し回転運動するシャフト１１７と、シャフト１１７の下端に形成されたオイルポンプ１３０とを備え、オイルポンプ１３０はシャフト１１７下端に形成された円筒空洞部とシャフト１１７と同軸上に支持され円筒空洞部に回転自在に配設されるスリーブとシャフト１１７と同軸上に支持されシャフト１１７と共に回転するオイル揚程手段１３２とを備え、円筒空洞部とスリーブとの間にオイルシール手段を設けることにより、オイル通路からの漏れを少なくすることができ、圧縮要素１１０へのオイル搬送量を確保し、信頼性の高い圧縮機を提供できるという効果が得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内にオイルを貯留するとともにステータとロータからなる電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、前記圧縮要素は下端が前記オイル中まで鉛直方向に延在し回転運動するシャフトと前記シャフトの下端に形成されたオイルポンプを備え、前記オイルポンプは前記シャフト下端に形成された円筒空洞部と前記シャフトと同軸上に支持され前記円筒空洞部に回転自在に配設されるスリーブと前記シャフトと同軸上に支持され前記シャフトとともに回転するオイル揚程手段とを備え、前記円筒空洞部と前記スリーブとの間にオイルシール手段を設けた圧縮機。
【請求項２】
オイルシール手段はシャフトとスリーブとの間に前記シャフトが回転することでオイルが上昇する向きに形成した螺旋通路である請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
オイル揚程手段は前記円筒空洞部内に形成され、シャフトが回転することでオイルが上昇する向きに形成した翼部を備えるスクリューからなる請求項１または２に記載の圧縮機
【請求項４】
オイル揚程手段は前記円筒空洞部内に下向に突設された円筒延長部と、前記円筒延長部と前記スリーブとの間に前記シャフトが回転することでオイルが上昇する向きに形成した螺旋通路からなる請求項１または２に記載の圧縮機。
【請求項５】
スリーブのオイル揚程手段の上部に縦方向の案内羽根を形成した請求項３に記載の圧縮機。
【請求項６】
少なくとも６００〜１２００ｒ／ｍｉｎの間の運転周波数を含む運転周波数で駆動される請求項１から５のいずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項７】
ステータに固定され、スリーブを回転方向に拘束支持するアームを備えた請求項１から６いずれか一項に記載の圧縮機。
【請求項８】
圧縮要素は密閉容器内に弾性的に支持されている請求項１から７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、圧縮機の摺動部にオイルを供給するオイルポンプの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境に対する要求から、家庭用冷凍冷蔵庫やエアコンは、ますます省エネ化への動きが加速されている。そういった中で、圧縮機はインバータ化され、運転回転数の低速回転化が進み、従来の遠心ポンプでは圧縮機を構成する摺動部位へ十分なオイルを供給することが難しくなってきている。
【０００３】
従来この種の圧縮機としては、遠心ポンプに代わって低速回転でも安定したポンプ能力が得られやすい粘性ポンプを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
以下、図面を参照しながら上記従来の圧縮機について説明する。なお以下の説明において、上下の関係は、圧縮機を正規の姿勢に設置した状態を基準とする。
【０００５】
図７は、特許文献１に記載された従来の圧縮機の断面図である。図８は従来の圧縮機の要部拡大図である。
【０００６】
図７と図８において、密閉容器（図示せず）の底部にはオイル１を貯留している。電動要素５はステータ６とロータ７から構成される。
【０００７】
圧縮要素（図示せず）に備えられたシャフト１０にはロータ７が嵌装されるとともに、少なくとも下端がオイル１に浸漬し、シャフト１０と一体に同軸上で回転する円筒延長部１５が固定されている。
【０００８】
円筒延長部１５には、シャフト１０が回転することでオイル１が上昇する向きに螺旋溝１６が形成されており、またシャフト１０下端に形成された円筒空洞部２０にはスリーブ２１が配設されている。スリーブ２１は、円筒空洞部２０の間にはシャフト１０の軸方向にわずかな隙間を持つとともに、円筒延長部１５の螺旋溝１６を内包し、ステータ６に固着されたアーム２２によって回転方向に拘束されている。
【０００９】
以上のように構成された圧縮機について、以下その動作を説明する。
【００１０】
電動要素５に通電がなされると、ロータ７は回転し、これに伴ってシャフト１０も回転し、圧縮要素（図示せず）は所定の動作を行う。オイル１は円筒延長部１５に形成された螺旋溝１６とスリーブ２１との間で形成されたオイル通路２３の中を、円筒延長部１５の回転に伴って螺旋溝１６に粘性的に引きずられることで回転上昇し、シャフト１０の上部へと汲み上げられる。オイル１は低速回転で力が低下する遠心力にのみに依存せず、粘性的に引きずられる力で回転上昇するため、低速回転でもオイル１は汲み上げられる。
【特許文献１】国際公開第９３／２２５５７号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら上記従来の構成では、円筒延長部１５とスリーブ２１との間に形成されたオイル通路２３を上昇したオイルが、シャフト１０下端の円筒空洞部２０とスリーブ２１との間の隙間から洩れ、搬送量が低下する。特に低速回転で圧縮機を構成する摺動部位への十分なオイル１の供給が難しくなり、摺動部が摩耗し圧縮要素をロックさせてしまうといった課題を有していた。
【００１２】
また、シャフト１０下端の円筒空洞部２０とスリーブ２１からのオイル１の漏れ量を減らすために、円筒空洞部２０とスリーブ２１の間の隙間を小さくするには、高い精度で加工したり、高い精度で組み立てる必要があり、圧縮機のコストが高くなってしまうという課題を有していた。
【００１３】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、低速回転でも漏れによるオイルの搬送量の低下を防止できるオイルポンプを備え、信頼性が高い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】
【００１４】
上記従来の課題を解決するために、本発明の圧縮機は、シャフト下端に円筒空洞部とスリーブとオイル揚程部を備えたオイルポンプと、円筒空洞部とスリーブとの間にオイルシール手段を備えたもので、オイルシール手段により、円筒空洞部とスリーブとの間からのオイル漏れを防ぎ、低速回転でも十分なオイル搬送量を確保でき、圧縮機を構成する摺動部位へオイル供給することが可能となるという作用を有する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の圧縮機は、オイル搬送量の低下を防ぎ、低速回転でも圧縮機を構成する摺動部位へのオイル供給を確保し、信頼性が高い圧縮機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
請求項１に記載の発明は、密閉容器内にオイルを貯留するとともにステータとロータからなる電動要素によって駆動される圧縮要素を収容し、前記圧縮要素は下端が前記オイル中まで鉛直方向に延在し回転運動するシャフトと、前記シャフトの下端に形成されたオイルポンプを備え、前記オイルポンプは前記シャフト下端に形成された円筒空洞部と、前記シャフトと同軸上に支持され前記円筒空洞部に回転自在に配設されるスリーブと、前記スリーブに内包され前記シャフトと共に回転するオイル揚程手段とを備え、前記円筒空洞部と前記スリーブとの間にオイルシール手段を設けたもので、オイルシール手段により、オイル通路からのオイル漏れを少なくすることができるため、圧縮要素へのオイル搬送量を確保し、信頼性の高い圧縮機を提供することができるという効果が得られる。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、オイルシール手段は、シャフトとスリーブとの間に、前記シャフトが回転することでオイルが上昇する向きに形成した螺旋通路としたもので、円筒空洞部とスリーブとの間の隙間において、オイルが自重で漏れようとするのに逆らって、シャフトの回転によってオイルが上昇するため、請求項１に記載の発明の効果に加えて、円筒空洞部とスリーブとの間のオイル漏れをより確実に防止し、信頼性の高い圧縮機を提供することができるという効果が得られる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、オイル揚程手段は、前記円筒空洞部内に形成され、シャフトが回転することでオイルが上昇する向きに形成した翼部を備えるスクリューからなるもので、スクリューの回転によりオイルを上昇させる大きい推力を得られるため、請求項１または２に記載の発明の効果に加えて、圧縮要素へ多量のオイルを短時間で供給でき、信頼性の高い圧縮機を提供することができるという効果が得られる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、オイル揚程手段は、前記シャフト下方に突設された円筒延長部と、前記円筒延長部と前記スリーブとの間に前記シャフトが回転することで前記オイルが上昇する向きに形成した螺旋通路からなり、請求項１または２に記載の発明の効果に加えて、粘性ポンプを形成することで低い回転数でも確実に圧縮要素へオイルを供給することができ、信頼性が高い圧縮機を提供することができるという効果が得られる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、スリーブのオイル揚程手段の上部に縦方向の案内羽根を形成したもので、スクリューとオイルとの相対的な回転差の低減を抑制することができ、請求項４に記載の発明の効果に加えて、圧縮要素部へのオイル搬送量を増やすことができ、信頼性の高い圧縮機を提供することができるという効果が得られる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５に記載の発明において、少なくとも６００〜１２００ｒ／ｍｉｎの間の運転周波数を含む運転周波数で駆動されるものであり、請求項１から５に記載の発明の効果に加えて、圧縮機の入力が小さく抑えられ、安定したオイルの供給と相まって、低い消費電力が得られ、信頼性の高い圧縮機を提供することができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６に記載の発明において、ステータに固定され、スリーブを回転方向に拘束支持するアームを備えたもので、圧縮要素の動作中に、スリーブの回転方向の動きを抑制することができ、請求項１から６に記載の発明の効果に加えて、スリーブが回転しないことで、スリーブとシャフトとの間の螺旋通路を上昇するオイル搬送量の低下を防止し、信頼性の高い圧縮機を提供することができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、請求項１から７に記載の発明において、圧縮要素は密閉容器内に弾性的に支持されているもので、構成部品が圧縮要素と一体となっているため、密閉容器に構成部品を取り付ける必要がないため、請求項１から７に記載の発明の効果に加えて、組み立て性の良い圧縮機を提供することができるという効果が得られる。
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における圧縮機の断面図である。図２および図３は、同実施の形態における要部拡大図である。
【００２６】
以下、図１、図２、図３に基づいて本実施の形態について説明する。
【００２７】
図１、図２および図３において、密閉容器１００にはオイル１０１を貯留するとともに、冷媒ガス１０２を充填している。
【００２８】
圧縮要素１１０は、シリンダー１１１を形成するブロック１１２と、シリンダー１１１内に往復自在に嵌入されたピストン１１３と、ブロック１１２の軸受部１１４に軸支される主軸部１１５および偏芯部１１６からなるシャフト１１７と、偏芯部１１６とピストン１１３を連結するコンロッド１１８とを備え、レシプロ式の圧縮機構を形成している。
【００２９】
電動要素１２０は、ブロック１１２の下方に固定されインバータ駆動回路（図示せず）とつながっているステータ１２１と、永久磁石（図示せず）を内蔵し主軸部１１５に固定されたロータ１２２から構成され、インバータ駆動回路によって、例えば１２００ｒ／ｍｉｎを下回る運転周波数を含む複数の運転周波数で駆動される。
【００３０】
シャフト１１７の主軸部１１５の下端には、オイル１０１に浸漬したオイルポンプ１３０が形成されている。
【００３１】
スプリング１２５は、固定子１２６を介して、オイルポンプ１０１が一体となった圧縮要素１１０を密閉容器１００に弾性的に支持している。
【００３２】
次にオイルポンプ１３０の構成について詳細に説明する。
【００３３】
主軸部１１５には、その下方に円筒空洞部１３１を設け、下方に突設した延長部先端にオイル揚程手段１３２であるスクリュー１３３を内包するように配置し、主軸部１１５が回転することでオイル１０１を上方に押し上げる向きに、スクリュー１３３の翼部１３４を配設している。
【００３４】
さらに、スリーブ１４１の内側にはスクリュー１３３よりも上方に縦方向に複数の案内羽根１４２を設けている。そして主軸部１１５の円筒空洞部１３１内径とスリーブ１４１に形成された螺旋溝１４０の外径とは直径で０．１ｍｍから１ｍｍ程度の隙間を設けている。
【００３５】
そして、主軸部１１５と軸受部１１４とで形成される摺動部１３５に連通するオイル孔１３６を主軸部１１５の内部に軸中心方向に沿って設け、円筒空洞部１３１と連通させている。
【００３６】
また、主軸部１１５の回転によってオイル１０１が上昇する向きに螺旋溝１４０を外周に形成したスリーブ１４１を主軸部１１５下方の円筒空洞部１３１に挿設することで、オイルシール手段１４７である螺旋通路１４８を形成している。
【００３７】
両端をステータ１２１に固定されたアーム１４３は、スリーブ１４１の下方に設けた切りかき１４４に中央部で係合し、スリーブ１４１を回転不能に支持することで、回転抑制手段として機能している。
【００３８】
以上のように構成された圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。
【００３９】
ステータ１２１にインバータ駆動回路（図示せず）より通電がされると、ロータ１２２はシャフト１１７と共に回転する。これに伴い、偏芯部１１６の偏芯運動はコンロッド１１８を介してピストン１１３をシリンダー１１１内で往復運動させ、吸入ガスを圧縮する所定の圧縮動作を行う。
【００４０】
シャフト１１７の回転に伴い主軸部１１５は回転し、アーム１４３によって回転不能に支持されたスリーブ１４１の中でスクリュー１３３は回転する。スクリュー１３３が回転することでオイル１０１には回転面に垂直な方向の推力が与えられスリーブ１４１内で上昇し、オイル孔１３６を通り軸受部１１４と主軸部１１５で形成される摺動部１３５に到達し潤滑する。
【００４１】
このとき、オイル１０１はスクリュー１３３の回転によって軸中心に回転方向にも旋回するが、スクリュー１３３より上方に設けられているスリーブ１４１に配設された複数の案内羽根１４２によって、オイル１０１は軸中心の回転を抑制される。これにより、オイル１０１とスクリュー１３３との相対速度が生じてスクリュー１３３の翼部１３４とオイル１０１とのせん断力がより大きくなるため、オイル１０１に付与される推力がより大きくなり、より短時間に多量のオイル１０１を軸受部１１４と主軸部１１５で形成される摺動部１３５に供給することができる。
【００４２】
さらに、主軸部１１５下方の円筒空洞部１３１とスリーブ１４１との間に、シャフト１１７が回転することでオイル１０１が上昇する向きに形成された螺旋状のオイル通路である螺旋通路１４８が形成されているため、円筒空洞部１３１の回転に伴ってオイル１０１が粘性的に引きずられることでオイル１０１は螺旋状の螺旋通路１４８に沿って上昇する。
【００４３】
そのため、円筒空洞部１３１とスリーブ１４１との隙間からオイルが自重で下方漏れることがなくなり、漏れを防止することができ、オイル１０１の搬送量が減少する低速回転でも摺動部１３５へのオイル１０１の供給量を確保できるという効果が得られる。
【００４４】
さらに、圧縮要素１１０は弾性的に支持され、かつスリーブ１４１はアーム１４３の中央部と係合しており、円筒空洞部１３１内で回転せずに浮遊しているだけなので、シャフト１１７の回転によって円筒空洞部１３１とスリーブ１４１との間に介在するオイル１０１が発生する油圧が全周に渡って働くことで、絶えずスリーブ１４１は円筒空洞部１３１と同軸を保とうとする。
【００４５】
そのため、スリーブ１４１は円筒空洞部１３１の間にはわずかな隙間が常に確保されて、こじりはほとんど発生しないため、円筒空洞部１３１とスリーブ１４１との摺動摩耗の発生は極めて少ない。
【００４６】
その結果、摩耗紛が発生してオイル１０１と共に摺動部１３５を循環し、摺動部１３５に噛みこまれて圧縮要素１１０をロックさせてしまうといったことがなくなり、高い信頼性を備えた圧縮機が実現することができた。
【００４７】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における圧縮機の断面図、図５および図６は同実施の形態における要部拡大図である。
【００４８】
以下、図４、図５および図６に基づいて本実施の形態について説明する。
【００４９】
図４、図５および図６において、密閉容器２００にはオイル２０１を貯留するとともに、冷媒ガス２０３を充填している。
【００５０】
圧縮要素２０５は、シリンダー２１０を形成するブロック２１１と、シリンダー２１０内に往復自在に嵌入されたピストン２１２と、ブロック２１１の軸受部２１５に軸支される主軸部２１６および偏芯部２１７からなるシャフト２１８と、偏芯部２１７とピストン２１２を連結するコンロッド２１９とを備え、レシプロ式の圧縮機構を形成している。
【００５１】
電動要素２２５は、ブロック２１１の下方に固定されインバータ駆動回路（図示せず）とつながっているステータ２２６と、永久磁石（図示せず）を内蔵し主軸部２１６に固定されたロータ２２７から構成されインバータ駆動用の電動要素を形成しており、インバータ駆動回路によって、例えば１２００ｒ／ｍｉｎを下回る運転周波数を含む複数の運転周波数で駆動される。
【００５２】
シャフト２１８の主軸部２１６の下端にはオイル２０１に浸漬したオイルポンプ２４０が形成されている。
【００５３】
スプリング２３０は、固定子２３１を介して、オイルポンプ２４０が一体となった圧縮要素２０５を密閉容器２００に弾性的に支持している。
【００５４】
以下、オイルポンプ２４０の構成について詳細に説明する。
【００５５】
図５および図６において、オイル揚程手段２６０として、シャフト２１８の主軸部２１６下方に、円筒空洞部２４１と、下方に突設した円筒延長部２４２に刻設した螺旋溝２４３を備えており、円筒空洞部２４１と螺旋溝２４３でオイル通路である螺旋通路２５３を形成する。
【００５６】
そして、外周に主軸部２１６の回転によってオイル２０１が上昇する向きに螺旋溝２４４を形成したスリーブ２４６を、円筒空洞部２４１内の主軸部２１６の円筒延長部２４２を内包するように挿設している。
【００５７】
この円筒延長部２４２とスリーブ２４６間の隙間で、螺旋通路２４７を形成するとともに、主軸部２１６とスリーブ２４６間の隙間でオイルシール手段２５２である螺旋通路２５３を形成している。
【００５８】
そして、円筒延長部２４２に刻設した螺旋溝２４３の外径とスリーブ２４６の内径、またスリーブ２４６の螺旋溝２４４の外径と円筒空洞部２４１の内径とは直径で０．１ｍｍから１ｍｍの隙間を設けている。
【００５９】
また、アーム２５０は、スリーブ２４６下方に設けた切りかき２５１に中央部で係合することでスリーブ２４６を回転不能に支持している。
【００６０】
以上のように構成された圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。
【００６１】
電動要素２２５に上記インバータ駆動回路（図示せず）より通電がなされるとロータ２２７はシャフト２１８と共に回転する。
【００６２】
シャフト２１８の回転に伴い、スリーブ２４６の中で円筒延長部２４２は回転し、オイル２０１は円筒延長部２４２とスリーブ２４６との間に形成された螺旋通路２４７の中を円筒延長部２４２の回転に伴って粘性的に引きずられることで回転上昇し、円筒空洞部２４１と連通するオイル孔２５５を通り主軸部２１６と軸受部２１５とで形成される摺動部２５６に到達し潤滑する。
【００６３】
本は発明では、主軸部下方の円筒空洞部２４１とスリーブ２４６との間に設けられた螺旋状の螺旋通路２４７により、円筒空洞部２４１の回転に伴ってオイル２０１が粘性的に引きずられることで、オイル２０１が螺旋通路２４７を上昇するため、円筒空洞部２４１とスリーブ２４６との隙間からオイル２０１が自重により漏れることを防止することができる。
【００６４】
そのため、低回転数でもオイルの漏れがなくなり、オイル２０１を安定して摺動部２５６に供給することができる。
【００６５】
さらに、圧縮要素２０５は弾性的に支持され、かつスリーブ２４６はアーム２５０の中央部と係合しており、円筒空洞部２４１内と円筒延長部２４２との間で回転せずに浮遊しているだけなので、円筒延長部２４２とスリーブ２４６との間に介在するオイル２０１が発生する油圧が全周に渡って働くことで、絶えずスリーブ２４６は円筒延長部２４２と同軸を保とうとする。
【００６６】
そのため、円筒延長部２４２とスリーブ２４６との間にはわずかな隙間が確保され、こじりはほとんど発生しないため、円筒空洞部２４１とスリーブ２４６、かつ円筒延長部２４２とスリーブ２４６との摺動摩耗の発生は極めて少ない。
【００６７】
その結果、摩耗紛が発生してオイル２０１と共に摺動部２５６に循環し、摺動部２５６に噛みこまれて圧縮要素２０５をロックさせてしまうといったことがなくなり低い回転数でも確実に圧縮要素２０５へオイル２０１を供給でき、高い信頼性を備えた圧縮機が実現できた。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上のように、本発明にかかる圧縮機は、低速回転でも十分なオイル搬送が可能なオイルポンプを備えた信頼性が高い圧縮機なので、家庭用冷蔵庫を初めとして、除湿機やショーケース、自販機等、冷凍サイクルを用いた用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施の形態１における圧縮機の断面図
【図２】同実施の形態における圧縮機の要部拡大図
【図３】同実施の形態における圧縮機の要部拡大図
【図４】本発明の実施の形態２における圧縮機の断面図
【図５】同実施の形態における圧縮機の要部拡大図
【図６】同実施の形態における圧縮機の要部拡大図
【図７】従来の圧縮機の断面図
【図８】従来の圧縮機の要部拡大図
【符号の説明】
【００７０】
１００，２００    密閉容器
１０１，２０１    オイル
１１０，２０５    圧縮要素
１１７，２１８    シャフト
１２０，２２５    電動要素
１２１，２２６    ステータ
１２２，２２７    ロータ
１３０，２４０    オイルポンプ
１３１，２４１    円筒空洞部
１３２，２６０    オイル揚程手段
１３３    スクリュー
１３４    翼部
１４１，２４６    スリーブ
１４２    案内羽根
１４３，２５０    アーム
１４７，２５２    オイルシール手段
１４８，２４７，２５３，２６１    螺旋通路
２４２    円筒延長部
【図１】
2005264738.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005264738.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005264738.tif 000007
【図６】
2005264738.tif 000008
【図７】
2005264738.tif 000009
【図８】
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