(57)【要約】【課題】一つの密閉容器に収納された複数の流体機械の摺動部への潤滑油供給を安定して行う。【解決手段】密閉容器１０の内部に駆動軸で連結された圧縮機２０と膨張機３０とを配置し、圧縮機２０の圧縮機駆動軸２７に圧縮機２０の摺動部を潤滑する潤滑油を供給する圧縮機用潤滑油供給経路２９を設けるとともに、膨張機３０の膨張機駆動軸３７に膨張機３０の摺動部を潤滑する潤滑油を供給する膨張機用潤滑油供給経路３８を圧縮機用潤滑油供給経路２９とは独立して設けている。圧縮機駆動軸２７の端面から軸方向に延びて圧縮機用潤滑油供給経路２９の一部を構成する給油管部５０が膨張機用潤滑油供給経路３８内を通ることによって、膨張機駆動軸３７が２重管構成となっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器と、
前記密閉容器の内部に設けられた第１流体機械および第２流体機械と、
前記密閉容器内の下部に設けられ、前記第１流体機械および前記第２流体機械の各摺動部を潤滑するための潤滑油を貯留する潤滑油貯留部と、
前記第１流体機械の駆動軸であって、前記第１流体機械に前記潤滑油貯留部の潤滑油を供給するための第１油供給経路が内部に設けられた第１駆動軸と、
前記第１駆動軸の端面から軸方向に延びて前記第１油供給経路の一部を構成する給油管部と、
前記給油管部が内部を通ることによって２重管構成となっており、前記第２流体機械に前記潤滑油貯留部の潤滑油を供給するための第２油供給経路が前記第１油供給経路から独立して内部に設けられた第２駆動軸と、
前記第１駆動軸と前記第２駆動軸とが同軸に連結することにより形成された連結部と、
を備えた流体機械。
【請求項２】
前記密閉容器の内部の上部に前記第１流体機械、下部に前記第２流体機械が設けられ、前記第１油供給経路および前記第２油供給経路が前記潤滑油貯留部まで延伸している請求項１に記載の流体機械。
【請求項３】
前記密閉容器の下部に設けられ、前記潤滑油貯留部の潤滑油を前記第１油供給経路に送る潤滑油ポンプをさらに備えた請求項２に記載の流体機械。
【請求項４】
前記第２駆動軸は、前記第２油供給経路を形成する円筒孔を内部に有し、前記円筒孔内に前記給油管部が配置されている請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の流体機械。
【請求項５】
前記第１駆動軸は、前記第１油供給経路を形成する円筒孔を内部に有し、前記給油管部が前記第１駆動軸と独立して加工された管からなり、前記第１駆動軸の端面の開口から前記管が前記円筒孔に挿入されて前記第１駆動軸に固定されている請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の流体機械。
【請求項６】
前記第１駆動軸は、前記第１油供給経路を形成する円筒孔を有し、前記給油管部が前記第１駆動軸と独立して加工された管からなり、前記管が圧入、ねじ、溶接および焼きばめから選ばれる少なくとも一つの方法によって前記第１駆動軸に固定されている請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の流体機械。
【請求項７】
前記第１駆動軸と前記第２駆動軸とは前記連結部において、オス部とメス部との嵌め合いによって連結され、
前記連結部における前記第２駆動軸の内周面と前記給油管部の外周面とによって形成される径方向のクリアランスｄ２が、前記オス部と前記メス部との径方向のクリアランスｄ１よりも大きい請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の流体機械。
【請求項８】
前記第１流体機械が圧縮機であり、前記第２流体機械が膨張機である請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の流体機械。
【請求項９】
前記第１流体機械と前記第２流体機械との間に配置され、ロータが前記第１駆動軸に固定された電動機をさらに備え、
前記連結部が前記電動機よりも前記第２流体機械側に位置している請求項８に記載の流体機械。
【請求項１０】
密閉容器と、
前記密閉容器の内部に設けられた第１流体機械および第２流体機械と、
前記密閉容器内の下部に設けられ、前記第１流体機械および前記第２流体機械の並び方向と油面とが平行となるように、前記第１流体機械および前記第２流体機械の各摺動部を潤滑するための潤滑油を貯留する潤滑油貯留部と、
前記第１流体機械の駆動軸であって、前記第１流体機械に前記潤滑油貯留部の潤滑油を供給するための第１油供給経路が内部に設けられた第１駆動軸と、
前記第１駆動軸の端部に隣接して配置され、前記潤滑油貯留部の潤滑油を前記第１油供給経路に送る第１潤滑油ポンプと、
前記第２流体機械の駆動軸であって、前記第２流体機械に前記潤滑油貯留部の潤滑油を供給するための第２油供給経路が前記第１油供給経路とは独立して内部に設けられた第２駆動軸と、
前記第２駆動軸の端部に隣接して配置され、前記潤滑油貯留部の潤滑油を前記第２油供給経路に送る第２潤滑油ポンプと、
前記第１駆動軸と前記第２駆動軸とが、前記第１および第２潤滑油ポンプの配置されている側とは反対側において同軸に連結することにより形成された連結部と、
を備えた流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍空調機などに使用される流体機械に関し、特に圧縮機や膨張機などの流体機械を一体とした流体機械の潤滑油の供給機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、冷凍サイクルの冷媒を圧縮して循環させる流体機械として圧縮機が用いられている。さらに近年は、膨張弁に代えて膨張機を用いることにより、圧縮機で昇圧した冷媒を減圧する過程で、冷媒の持つ圧力エネルギを回収する試みがある。圧縮機はロータリ式やスイング式、スクロール式などの回転機構が用いられ、膨張機もロータリ式やスイング式、スクロール式などの回転機構が用いられている。これらの回転機構は軸受や摺動部などを有するため、これらの軸受や摺動部を安定して潤滑する信頼性の高い給油機構が必要とされる。
【０００３】
一方、圧縮機と膨張機と電動機とを一つの密閉容器内に収納して同軸一体式に設けた流体機械では、圧縮機や膨張機への給油経路を同軸の駆動軸内に設けて、圧縮機の駆動軸と膨張機の駆動軸とを連結部を介して連結するとともに、それぞれの駆動軸内に設けた同軸の給油経路を１つに接続し、この給油経路を経由して流体機械の摺動部などに潤滑油を供給する例が開示されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
このような従来の流体機械の一例を図７に示す。図７は従来の流体機械の断面図である。図７に示すように、密閉容器７０内に圧縮機７１、膨張機７２および電動機７３が収納されている。圧縮機駆動軸７４と、膨張機駆動軸７５とは連結部９０を介して連結されている。連結部９０においては、圧縮機駆動軸７４と膨張機駆動軸７５とは組立公差を考慮したクリアランスを持たせた六角形状のオス部とメス部との嵌め合いによって動力伝達がされるように構成されている。また、圧縮機駆動軸７４と膨張機駆動軸７５の内部には、圧縮機７１および膨張機７２に共用の給油経路７６が設けられ、これら給油経路７６も連結部９０を介して連結されている。圧縮機駆動軸７４と膨張機駆動軸７５は組立工程の制約から一体軸とすることが難しいため、このようにそれぞれ別部品として形成した後に連結される。密閉容器７０の下部には潤滑油貯留部７８が設けられ、給油経路７６の下端は潤滑油貯留部７８に浸漬されている。
【０００５】
電動機７３によって圧縮機７１が運転されると、圧縮機吸入ポート７９から冷媒ガスが吸入されて圧縮される。圧縮された冷媒ガスは、通路８０から密閉空間８１に導かれて圧縮機吐出ポート８２から吐出される。圧縮機吐出ポート８２から吐出された冷媒は、図示しない放熱器を通過した後、膨張機吸入ポート８３から膨張機７２に吸入されて膨張し、膨張機吐出ポート８４から吐出される。
【０００６】
このように流体機械を作動させると、圧縮機７１の吸い込み側と膨張機７２の吐出側が低圧となる。電動機７３の回転に伴い圧縮機駆動軸７４の下部に設けた給油ポンプ８５が駆動して、潤滑油貯留部７８から給油経路７６の内部へ潤滑油を汲み上げる。汲み上げられた潤滑油は、給油経路７６と連通して圧縮機駆動軸７４に設けられた連通孔８６から圧縮機７１の軸受に流入して軸受を潤滑し、差圧を利用して圧縮機７１の内部へ給油される。一方、上方の膨張機７２に達した潤滑油は、給油経路７６と連通して膨張機駆動軸７５に設けられた連通孔８７から膨張機７２の軸受に流入して軸受を潤滑し、差圧を利用して膨張機７２の内部へ給油されるように構成されている。
【非特許文献１】「エネルギ有効利用基盤技術先導研究開発  ＣＯ２空調機用二相流膨張機・圧縮機の開発」成果報告書  平成１５年３月  （独)新エネルギ・産業総合開発機構
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように圧縮機や膨張機などの流体機械を複数有する流体機械では、各流体機械に共用の給油経路を形成した駆動軸を、連結部を介して連結した構成となっていた。しかしながら、このような駆動軸の連結部を有する流体機械を運転すると、連結部のクリアランスから給油ポンプで汲み上げた潤滑油が密閉容器内に漏れて上方の流体機械への給油が不十分となることがあった。逆に、連結部のクリアランスを通じて密閉容器内の高圧の冷媒ガスが駆動軸の給油経路内に侵入し、上方の流体機械への給油が不安定になることもあった。このように、給油が不安定になると、流体機械の摺動箇所が焼き付いて故障するという課題があった。
【０００８】
なお、給油が不安定になる現象は、連結部にのみ起因するものではなく、単一の駆動軸を用いて給油経路の途中に継ぎ目が存在しないようにした場合であっても起こる。すなわち、給油の不安定化の問題には、駆動軸の構造だけでなく、２つの流体機械の寸法、型式、運転状況、密閉容器内の圧力といった様々な因子が関係しており、一般には、圧力損失の小さい流体機械側に優先的に給油が行われると考えられるものの、どちらの流体機械への給油が不足または過剰となるのかを定性的に論ずることは困難である。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、流体機械への潤滑油の供給を安定して行い、信頼性の高い流体機械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】
【００１０】
上述した課題を解決するため、本発明は、
密閉容器と、
密閉容器の内部に設けられた第１流体機械および第２流体機械と、
密閉容器内の下部に設けられ、第１流体機械および第２流体機械の各摺動部を潤滑するための潤滑油を貯留する潤滑油貯留部と、
第１流体機械の駆動軸であって、第１流体機械に潤滑油貯留部の潤滑油を供給するための第１油供給経路が内部に設けられた第１駆動軸と、
第１駆動軸の端面から軸方向に延びて第１油供給経路の一部を構成する給油管部と、
給油管部が内部を通ることによって２重管構成となっており、第２流体機械に潤滑油貯留部の潤滑油を供給するための第２油供給経路が第１油供給経路から独立して内部に設けられた第２駆動軸と、
第１駆動軸と第２駆動軸とが同軸に連結することにより形成された連結部と、
を備えた流体機械を提供する。
【００１１】
上記本発明の流体機械によれば、第１油供給経路と第２油供給経路が互いに独立、つまり、第１油供給経路と第２油供給経路との間を潤滑油が往来不能なので、第１流体機械への給油と第２流体機械への給油とが直接には相互作用せず、これにより各流体機械への給油の安定化を図ることが可能となる。さらに、上記本発明の流体機械は、第１駆動軸と第２駆動軸との連結部を含む。そして、第１油供給経路の一部を構成する給油管部が第１駆動軸の端面から第２駆動軸の内部へと延び、２重管構成が形成されている。このような給油管部を設けることにより、第１駆動軸の端面に第１油供給経路が露出せず、連結部のクリアランスから第１油供給経路を隔離することができる。これにより、連結部から潤滑油が漏れたり、連結部から冷媒が第１油供給経路に侵入したりすることを防止でき、ひいては連結される駆動軸の組立精度などの影響を受けずに、それぞれの流体機械への潤滑油の供給を安定して行うことが可能となる。また、第２駆動軸の内部に給油管部を通すことにより、第１駆動軸と第２駆動軸との組立も容易となる。
【００１２】
さらに、第１流体機械を密閉容器の上部、第２流体機械を密閉容器の下部に配置することができる。そして、第１油供給経路および第２油供給経路を潤滑油貯留部まで延伸してもよい。つまり、給油管部は、第２駆動軸の内部を経て、潤滑油貯留部にまで延伸してもよい。このような構成によれば、第２流体機械の組立精度などに影響されずに、第１流体機械への潤滑油の供給を安定して行うことができる。
【００１３】
第１流体機械を密閉容器の上部に配置する場合において、さらに、潤滑油貯留部の潤滑油を第１油供給経路に送る潤滑油ポンプを密閉容器の下部に設けることができる。このように潤滑油ポンプを設けることにより、第１流体機械への潤滑油の供給を、差圧供給よりも安定して行うことができる。
【００１４】
また、第２駆動軸は、第２油供給経路を形成する円筒孔を内部に有し、その円筒孔内に給油管部を配置してもよい。このような構成によれば、より簡単な構造で信頼性の高い潤滑油の供給経路を形成でき、それぞれの流体機械への潤滑油の供給を安定して行うことができる。
【００１５】
また、第１駆動軸は、第１油供給経路を形成する円筒孔を内部に有し、給油管部が第１駆動軸と独立して加工された管からなっていてもよい。この場合、第１駆動軸の端面の開口から円筒孔に管を挿入し、第１駆動軸に管を固定することができる。このような構成によれば、より簡単な構造で信頼性の高い潤滑油の供給経路を形成でき、それぞれの流体機械への潤滑油の供給を安定して行うことができる。
【００１６】
また、第１油供給経路を形成する円筒孔が第１駆動軸の内部に設けられ、給油管部が第１駆動軸と独立して加工された管である場合、その管は、圧入、ねじ、溶接および焼きばめから選ばれる少なくとも一つの方法によって第１駆動軸に固定されうる。このような構成によれば、より簡単な構造で信頼性の高い潤滑油の供給経路を形成でき、それぞれの流体機械への潤滑油の供給を安定して行うことができる。
【００１７】
さらに、第１流体機械が圧縮機であり、第２流体機械が膨張機であってもよい。このような構成によれば、圧縮機と膨張機を有する流体機械への潤滑油の供給を安定して行うことができる。
【００１８】
また、他の側面において、本発明は、
密閉容器と、
密閉容器の内部に設けられた第１流体機械および第２流体機械と、
密閉容器内の下部に設けられ、第１流体機械および第２流体機械の並び方向と油面とが平行となるように、第１流体機械および第２流体機械の各摺動部を潤滑するための潤滑油を貯留する潤滑油貯留部と、
第１流体機械の駆動軸であって、第１流体機械に潤滑油貯留部の潤滑油を供給するための第１油供給経路が内部に設けられた第１駆動軸と、
第１駆動軸の端部に隣接して配置され、潤滑油貯留部の潤滑油を第１油供給経路に送る第１潤滑油ポンプと、
第２流体機械の駆動軸であって、第２流体機械に潤滑油貯留部の潤滑油を供給するための第２油供給経路が第１油供給経路とは独立して内部に設けられた第２駆動軸と、
第２駆動軸の端部に隣接して配置され、潤滑油貯留部の潤滑油を第２油供給経路に送る第２潤滑油ポンプと、
第１駆動軸と第２駆動軸とが、第１および第２潤滑油ポンプの配置されている側とは反対側において同軸に連結することにより形成された連結部と、
を備えた流体機械を提供する。
【００１９】
上記本発明の流体機械によれば、第１油供給経路と第２油供給経路が互いに独立、つまり、第１油供給経路と第２油供給経路との間を潤滑油が往来不能なので、第１流体機械への給油と第２流体機械への給油とが直接には相互作用せず、これにより各流体機械への給油の安定化を図ることが可能となる。さらに、上記本発明の流体機械によれば、第１流体機械と第２流体機械の並び方向が水平方向に平行であり、第１駆動軸と第２駆動軸のそれぞれの端部に隣接して潤滑油ポンプが設けられ、潤滑油ポンプの配置されている側とは反対側において、第１駆動軸と第２駆動軸とが連結している。このような構成によれば、複数の潤滑油ポンプを設けるにも関わらず、各潤滑油ポンプと潤滑油との距離を近接させることができるので、各潤滑油ポンプの吸入口部も短くでき、省スペース化に有利である。
【発明の効果】
【００２０】
以上、本発明の流体機械によれば、潤滑油の供給を安定して行うことができ、信頼性の高い流体機械を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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、本発明の回転式流体機械とは、ロータリ式圧縮機、ロータリ式膨張機、スクロール式圧縮機、スクロール式膨張機を意味する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態における流体機械の断面図である。本実施の形態における流体機械２００は、密閉容器１０内の上部に第１流体機械である圧縮機２０が、下部に第２流体機械である膨張機３０が、中央部に電動機４０が配置された構成となっている。
【００２３】
密閉容器１０の下部（底部）には圧縮機２０および膨張機３０の摺動部や軸受などを潤滑するための潤滑油を貯留する潤滑油貯留部１１が設けられ、油面の上方に密閉空間１６が形成されている。密閉容器１０の外周部には、圧縮機２０に冷媒ガスを吸入する吸入管１２および冷媒ガスを吐出する吐出管１３と、膨張機３０に冷媒ガスを吸入する吸入管１４および冷媒ガスを吐出する吐出管１５が設けられている。
【００２４】
圧縮機２０は、スクロール式圧縮機であり、主に、軸受部材２１と、軸受部材２１に回転自在に軸支された偏心部２７ａを有する圧縮機駆動軸２７と、偏心部２７ａを回転自在に嵌めて偏心回転運動をする旋回スクロール２４と、軸受部材２１と旋回スクロール２４とにそれぞれ設けた溝にスライド可能に嵌まって旋回スクロール２４の自転運動を抑制するオルダムリング２８と、旋回スクロール２４に対向して設けられ複数の圧縮室２３を形成する固定スクロール２２とで構成される。圧縮機２０には吸入管１２とつながり最も外周の圧縮室２３に冷媒を供給する吸入口２５が設けられている。
【００２５】
電動機４０に電力を供給して回転動力を発生させると、圧縮機駆動軸２７が回転し旋回スクロール２４は旋回運動を行う。旋回スクロール２４の旋回運動により、圧縮室２３が外周側から中心に向かって次第に容積を小さくしながら移動して冷媒を圧縮する。圧縮機２０には、最も中心の圧縮室２３から密閉容器１０の内部に圧縮した冷媒を吐出する吐出口２６が設けられている。吐出口２６を出た冷媒は、密閉空間１６を経て吐出管１３から密閉容器１０の外部に吐出される。
【００２６】
軸受部材２１には圧縮機２０の駆動軸である圧縮機駆動軸２７が回転自在に軸支されており、圧縮機駆動軸２７の偏心部２７ａには旋回スクロール２４が回動自在に嵌合されている。
【００２７】
旋回スクロール２４と軸受部材２１と固定スクロール２２とで形成される背圧室は、軸受部材２１と旋回スクロール２４の摺動面に設けられたシールリングで密閉空間１６と遮断されている。圧縮機駆動軸２７の下端部には、圧縮機２０の各摺動部や軸受部に潤滑油を供給するための専用の潤滑油供給経路となる圧縮機用潤滑油供給経路２９の一部を構成する給油管部５０が、後述する膨張機用潤滑油供給経路３８とは独立して設けられている。給油管部５０は、圧縮機駆動軸２７の端面から軸方向に延び、その下端は潤滑油貯留部１１まで延伸され潤滑油に浸漬している。また、圧縮機駆動軸２７は、圧縮機用潤滑油供給経路２９の残部を構成する円筒孔を内部に有している。また旋回スクロール２４には圧縮機用潤滑油供給経路２９と連通し、背圧室につながる油穴２４ａや、軸受部材２１につながる油穴２４ｂが設けてある。なお、図示していないが、圧縮機用潤滑油供給経路２９からその他の摺動部や軸受部へ潤滑油を供給する油穴も適宜設けられている。
【００２８】
膨張機３０は、ロータリ式膨張機と呼ばれる形式のもので、膨張室３４は上軸受部材３１と下軸受部材３２とシリンダ３３とピストン３５とベーン（図示せず）とによって形成される。上軸受部材３１および下軸受部材３２には膨張機３０の駆動軸である膨張機駆動軸３７が回転自在に軸支されており、ピストン３５は膨張機駆動軸３７の偏心部３７ａに回転自在に嵌合されて保持される。吸入管１４を通って吸入口３１ａから高圧の冷媒ガスが膨張室３４内に注入されると冷媒ガスの圧力によってピストン３５が回転し、偏心部３７ａを介して膨張機駆動軸３７に回転力を伝える構成になっている。膨張機駆動軸３７に回転仕事をさせた冷媒ガスは吐出口３１ｂから吐出される。膨張機駆動軸３７は偏心部３７ａを除いて概略円筒形状をなしている。膨張機駆動軸３７と圧縮機駆動軸２７とが同軸に連結されて連結部１００が形成されている。
【００２９】
本発明の第１の実施の形態では、図１に示すように、概略円筒形状をなす膨張機駆動軸３７の内部に給油管部５０が挿入された構成となっており、給油管部５０と膨張機駆動軸３７とで２重管構成としている。膨張機駆動軸３７の内周面と給油管部５０の外周面とでなす隙間は、連結部１００に設けられるクリアランスよりも大きく設定され、軸心のずれなどによる膨張機駆動軸３７と給油管部５０との干渉を防ぐ機能を有するとともに、このような２重管構成とすることによって圧縮機駆動軸２７と膨張機駆動軸３７との組立性を向上させることができる。また、本実施の形態ではこの隙間が膨張機用潤滑油供給経路３８を構成している。膨張機用潤滑油供給経路３８と連通し、ピストン３５からシリンダ３３につながる油穴２４ｃが、膨張機駆動軸３７から偏心部３７ａに設けられている。さらに、膨張機用潤滑油供給経路３８と連通して上軸受部材３１につながる油穴２４ｄも設けられ、上軸受部材３１の潤滑を行うように構成している。また、膨張機用潤滑油供給経路３８の下端も潤滑油貯留部１１まで延伸されて潤滑油に浸っている。
【００３０】
電動機４０は、圧縮機駆動軸２７に焼きばめで固着されたロータ４１と密閉容器１０に固定されたステータ４２とで構成されている。
【００３１】
次に、第１の実施の形態における流体機械２００の動作について簡単に説明する。電動機４０によって圧縮機２０の旋回スクロール２４を回転すると、吸入管１２、吸入口２５を経由して取り込まれた冷媒ガスは圧縮室２３で高圧に圧縮されて吐出口２６、吐出管１３を経由して吐出される。吐出管１３から吐出された高圧の冷媒ガスは、図示していないが吐出管１３に接続された外部の放熱器に送られて放熱した後、膨張機３０側の吸入管１４、吸入口３１ａを経由して膨張室３４内に吸入される。吸入された冷媒ガスは膨張してピストン３５を回転させ、偏心部３７ａを介して膨張機駆動軸３７に回転力を伝える。膨張機駆動軸３７に回転仕事をさせた冷媒ガスは吐出口３１ｂ、吐出管１５を経由して吐出される。このような動作により圧縮機２０で圧縮した冷媒を減圧する過程で生じる圧力差によるエネルギを回収することができ、流体機械２００の効率を高めることができる。
【００３２】
次に、第１の実施の形態における流体機械２００の潤滑について説明する。流体機械２００の作動中において、密閉容器１０の密閉空間１６には圧縮機２０の吐出口２６から吐出された高圧の冷媒ガスが充満しており、潤滑油貯留部１１に貯留されている潤滑油も高圧の冷媒ガスと概ね等しい圧力になる。一方、圧縮機２０の吸い込み側と膨張機３０の内部は、密閉空間１６よりも低圧となる。この差圧と油穴２４ａや油穴２４ｂによる遠心効果によって、潤滑油貯留部１１の潤滑油は、図１の矢印Ａに示すように、圧縮機用潤滑油供給経路２９を通って圧縮機２０の摺動部や軸受部に供給される。一方、図１の矢印Ｂに示すように、潤滑油が膨張機用潤滑油供給経路３８を通って膨張機３０の摺動部や軸受部に供給される。
【００３３】
図２は図１における連結部１００の詳細を示す図であり、図２（ａ）は断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。なお、図１においては、便宜上、連結部１００の圧縮機駆動軸２７に鍔状の段差部を設けて示しているが、特にこの段差部を設ける必要はないため、図２においては段差部を設けない構成として示している。
【００３４】
膨張機駆動軸３７と圧縮機駆動軸２７とは連結部１００において、組立公差を考慮したクリアランスを持たせた六角形状のオス部とメス部との嵌め合いによって連結されている。図２（ｂ）に示すように、圧縮機駆動軸２７に設けた六角形状のメス部６４に、膨張機駆動軸３７に設けた六角形状のオス部６５がクリアランスｄ１を有して嵌め合わされている。クリアランスｄ１は、圧縮機駆動軸２７と膨張機駆動軸３７との軸心のずれを許容するように設けられ、膨張機駆動軸３７の内周面と給油管部５０の外周面とでなす隙間ｄ２がｄ２＞ｄ１の関係を満たす。このように、連結部１００における膨張機駆動軸３７の内周面と給油管部５０の外周面との径方向のクリアランスｄ２を、オス部６５とメス部６４との径方向のクリアランスｄ１よりも大きくすることによって、膨張機駆動軸３７と給油管部５０との干渉を防ぐことができ、ひいては圧縮機駆動軸２７と膨張機駆動軸３７の回転を円滑にすることができる。
【００３５】
図１に示すように、圧縮機用潤滑油供給経路２９は圧縮機駆動軸２７内に一体的に形成され潤滑油貯留部１１まで延伸しているとともに、連結部１００において継ぎ目を有さず、かつ連結部１００のクリアランスから隔離されている。従来は駆動軸の連結部を有する流体機械を運転した場合、連結部のクリアランスから密閉容器内の高圧の冷媒ガスが駆動軸の給油経路内に侵入してしまうことがあった。この場合、冷媒ガスによって圧縮機潤滑油供給経路２９を経た潤滑油の汲み上げが不安定になるため、摺動部の信頼性が損なわれるといった課題があった。
【００３６】
これに対し、本発明の第１の実施の形態では、連結部１００に隙間が発生しても圧縮機用潤滑油供給経路２９がその隙間から隔離されているため、冷媒ガスが圧縮機用潤滑油供給経路２９に侵入することはなく、圧縮機２０への潤滑油の供給を安定して行うことができる。なお、膨張機３０は、潤滑油貯留部１１に浸かっているため、連結部１００から冷媒ガスが侵入しても、摺動部へは安定して潤滑油が供給される。
【００３７】
なお、図２の連結部１００においては、圧縮機駆動軸２７と膨張機駆動軸３７とを組み立てる際に、それらの組立誤差を吸収するように弾性体を介して嵌め合わせてもよい。また、圧縮機駆動軸２７と膨張機駆動軸３７との間のシール作用を厳密に確保する必要はないが、弾性体としてＯリングシールなどを用いると、さらに膨張機用潤滑油供給経路３８への冷媒ガスの侵入を抑制することができて好ましい。
【００３８】
また、本実施の形態においては、圧縮機２０と膨張機３０との間に配置された電動機４０のロータ４１が圧縮機駆動軸２７に固定され、連結部１００が電動機４０よりも膨張機３０側に位置している。一般に、膨張機３０は冷媒の膨張によって低温となるので、圧縮機２０や電動機４０から膨張機３０に熱が移動する。このような熱移動を抑制することが、エネルギー効率の観点から望ましい。本実施の形態によれば、電動機４０のロータ４１が圧縮機駆動軸２７に固定されているので、連結部１００が障壁の役割を果たし、電動機４０から膨張機３０への熱移動を抑制できる利点がある。
【００３９】
図３は連結部１００のその他の実施例の詳細を示す断面図である。図３（ａ）（ｂ）の例では、給油管部５０が圧縮機駆動軸２７とは独立して加工・準備された管からなっている。給油管部５０としての管は、圧縮機駆動軸２７の端面の開口から円筒孔に挿入され、圧縮機駆動軸２７に固定されている。
【００４０】
図３（ａ）の例は、連結部１００において、圧縮機駆動軸２７に形成された圧縮機用潤滑油供給経路２９に円筒状の給油管部５０を圧入によって嵌合固定して圧縮機用潤滑油供給経路２９を潤滑油貯留部１１まで延伸したものである。また、図３（ｂ）の例は、連結部１００において、圧縮機駆動軸２７に形成された圧縮機用潤滑油供給経路２９に円筒状の給油管部５１をねじ５１ａによって締結して圧縮機用潤滑油供給経路２９を潤滑油貯留部１１まで延伸したものである。また、溶接や焼きばめなどの方法を用い、給油管部５０を圧縮機駆動軸２７に固定するようにしてもよい。これらの方法によれば、圧縮機用潤滑油供給経路２９が連結部１００のクリアランスに露出しない構造を簡単に形成することができるとともに、組立も容易である。圧縮機駆動軸２７と給油管部５０，５１との連結部には駆動力がかからないので、このように圧縮機用潤滑油供給経路２９を連結した場合でも経時変化などで隙間が発生する恐れはほとんどなく、圧縮機２０への潤滑油の供給を安定して行うことができる。
【００４１】
もちろん、給油管部５０と圧縮機駆動軸２７とが単一の部品からなっていてもよい。すなわち、内部に円筒孔を有する１本の軸部材の一部を外径が小さくなるように研削または切削加工することにより、給油管部５０としての径小部を含む圧縮機駆動軸を得るようにしてもよい。
【００４２】
なお、上記の説明では、給油管部５０，５１を含む圧縮機用潤滑油供給経路２９は、圧縮機駆動軸２７の回転軸心と同軸に設けているが、圧縮機用潤滑油供給経路２９が回転軸心に対して若干の傾斜を設けるようにすることによって遠心ポンプ作用を利用して潤滑油の汲み上げ能力を向上させることができる。
【００４３】
（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態における流体機械２０１の部分断面図である。図４において図１と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。第２の実施の形態が第１の実施の形態と異なるのは、密閉容器１０の下部の潤滑油貯留部１１に、潤滑油を汲み上げる潤滑油ポンプ６０を設け、潤滑油ポンプ６０に圧縮機用潤滑油供給経路２９を接続していることである。潤滑油ポンプ６０は膨張機３０の下軸受部材３２にボルト６１で固定されている。潤滑油ポンプ６０の吸入口は図示していないが潤滑油貯留部１１に開口し、潤滑油ポンプ６０の吐出口は延伸された給油管部５０に形成された圧縮機用潤滑油供給経路２９に接続されている。潤滑油ポンプ６０を作動させることにより、潤滑油貯留部１１内の潤滑油を圧縮機用潤滑油供給経路２９を経由して圧縮機２０の摺動部や軸受部などへ供給する構成となっている。また、本発明の第２の実施の形態では、圧縮機駆動軸２７と膨張機駆動軸３７との連結部１００における給油管部５０の構成は、第１の実施の形態で述べた構成と同様である。
【００４４】
以上のように、本発明の第２の実施の形態では、圧縮機２０の内部と密閉空間１６との差圧や油穴２４ｂの遠心力を利用して潤滑油を供給するのではなく、潤滑油ポンプ６０により潤滑油を加圧して圧縮機２０の摺動部や軸受部などへ供給している。そのため、密閉空間１６と圧縮機用潤滑油供給経路２９との間のシール性能を確保し、さらに、圧縮機２０への潤滑油の供給を冷凍サイクルの運転条件などによって変化する差圧に影響されずに安定して行うことができる。
【００４５】
なお、潤滑油ポンプ６０としては、トロコイドポンプなどのギアポンプを用いることができる。
【００４６】
（第３の実施の形態）
図５は、本発明の第３の実施の形態における流体機械２０２の断面図である。図５において図１および図４と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。第３の実施の形態が第２の実施の形態と異なるのは、密閉容器１０内に第１流体機械である圧縮機２０、第２の流体機械である膨張機３０、電動機４０が水平に配置されて収納されていることである。密閉容器１０の下部には潤滑油貯留部１１が設けられ、潤滑油貯留部１１内の潤滑油を汲み上げる潤滑油ポンプ６２が膨張機３０に設けられているとともに潤滑油ポンプ６２には圧縮機用潤滑油供給経路２９および膨張機用潤滑油供給経路３８が接続されている。潤滑油ポンプ６２を作動させることにより、潤滑油貯留部１１内の潤滑油を圧縮機用潤滑油供給経路２９や膨張機用潤滑油供給経路３８を経由して圧縮機２０や膨張機３０の摺動部や軸受部などへ供給する構成となっている。
【００４７】
より具体的には、圧縮機２０と膨張機３０の並び方向、すなわち、駆動軸２７，３７の軸方向が油面に平行となるように潤滑油貯留部１１が設けられ、その潤滑油貯留部１１に貯められた潤滑油に、圧縮機１２の一部と、電動機４０のステータ４２の一部と、膨張機３０の一部（特にベーンの後端部）とが直接浸かっている。膨張機駆動軸３７の端部に隣接して設けられた潤滑油ポンプ６２は、吸入口部６２ａが軸方向と交差する方向（好ましくは半径方向外向き）に向かって延び、潤滑油貯留部１１に貯留された潤滑油を吸入可能となっている。なお、“軸方向が油面に平行”とは、駆動軸２７，３７の軸方向が完全に油面に平行（水平）である必要ことを意味せず、例えば、１０度未満程度の傾きであれば概ね平行とみなすことができる。
【００４８】
また、本発明の第３の実施の形態でも、圧縮機駆動軸２７と膨張機駆動軸３７との連結部１００における給油管部５０の構成は、第１の実施の形態で述べた構成と同様である。
【００４９】
したがって、第３の実施の形態のように流体機械を水平配置した場合でも、密閉空間１６と圧縮機用潤滑油供給経路２９との間のシール性能を確保し、さらに、圧縮機２０への潤滑油の供給を冷凍サイクルの運転条件などによって変化する差圧に影響されずに安定して行うことができる。
【００５０】
（第４の実施の形態）
図６は、本発明の第４の実施の形態における流体機械２０３の断面図である。図６において図５と同じ構成要素については同じ符号を用い説明を省略する。第４の実施の形態が第３の実施の形態と異なるのは、圧縮機６６が第３の実施の形態ではスクロール式の圧縮機であるのに対し、第４の実施の形態ではロータリ式の圧縮機６６を用いていることである。ロータリ式の圧縮機６６の内部構造はロータリ式の膨張機３０とほぼ同一なので詳しい説明は省略する。膨張機３０および圧縮機６６の両方に、潤滑油貯留部１１内の潤滑油を汲み上げる潤滑油ポンプ６２および潤滑油ポンプ６３が設けられ、潤滑油ポンプ６２には膨張機用潤滑油供給経路３８が、潤滑油ポンプ６３には圧縮機用潤滑油供給経路６７が独立に接続されている。潤滑油ポンプ６２および潤滑油ポンプ６３を作動させることにより、潤滑油貯留部１１内の潤滑油を膨張機用潤滑油供給経路３８や圧縮機用潤滑油供給経路６７を経由して膨張機３０や圧縮機６６の摺動部や軸受部などへ供給する構成となっている。
【００５１】
このような構成によれば、第１の実施の形態から第３の実施の形態で述べたように、同軸内に２つの潤滑油供給経路を設ける必要がないため、機械加工が容易になり、組立精度に裕度を持たせ、圧縮機６６や膨張機３０の摺動部や軸受部などへの潤滑油供給を安定して行うことができる。なお、第４の実施の形態では、圧縮機６６をロータリ式とした場合について述べたが、ロータリ式に限らないことは当然であり、潤滑油供給経路を独立して設けることによって、複数の流体機械への潤滑油供給を安定して行うことができる。
【００５２】
また、図６に示す第４の実施の形態では、第３の実施の形態と同様に、駆動軸２７，７７の軸方向と水平方向とが平行となる構成を採用するとともに、膨張機駆動軸２７の端部に膨張機用の潤滑油ポンプ６２を隣接配置し、圧縮機駆動軸７７の端部に圧縮機用の潤滑油ポンプ６３を隣接配置している。潤滑油ポンプ６２，６３の配置されている側とは反対側において、膨張機駆動軸２７と圧縮機駆動軸７７とが同軸に連結し、これにより連結部１０１が形成されている。膨張機用潤滑油供給経路３８は膨張機駆動軸２７の内部にのみ形成され、圧縮機用潤滑油供給経路６７は圧縮機駆動軸７７の内部にのみ形成されており、連結部１０１が潤滑油供給経路を含んでいない。また、潤滑油ポンプ６２，６３の吸入口部６２ａ，６３ａは、半径方向外向きに延び、先端が潤滑油貯留部１１に貯留された潤滑油に浸かっている。このような構成によれば、各潤滑油ポンプ６２，６３と潤滑油との距離を近接させることができるので、潤滑油ポンプ６２，６３の吸入口部６２ａ，６３ａも短くでき、省スペース化に有利である。また、連結部１０１が潤滑油供給経路を含まないので、連結部から潤滑油が漏れたり、冷媒が侵入したりする問題が本質的に存在しない。
【００５３】
なお、以上の実施の形態では、密閉容器に圧縮機と膨張機の２個の流体機械を設けた例を示したが、圧縮機や膨張機以外の流体機械や、３個以上の流体機械に対しても本発明は適用できる。
【００５４】
以上のように、本発明の流体機械によれば、潤滑油の供給を安定して行うことができ、信頼性の高い流体機械を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の流体機械は、密閉容器に複数の流体機械を有する流体機械などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１の実施の形態における流体機械の断面図
【図２】同流体機械の連結部の詳細を示す断面図
【図３】同流体機械の連結部の他の実施例を示す断面図
【図４】本発明の第２の実施の形態における流体機械の部分断面図
【図５】本発明の第３の実施の形態における流体機械の断面図
【図６】本発明の第４の実施の形態における流体機械の断面図
【図７】従来の流体機械の断面図
【符号の説明】
【００５７】
１０    密閉容器
１１    潤滑油貯留部
１２，１４    吸入管
１３，１５    吐出管
１６    密閉空間
２０，６６    圧縮機
２１    軸受部材
２２    固定スクロール
２３    圧縮室
２４    旋回スクロール
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ    油穴
２５，３１ａ    吸入口
２６，３１ｂ    吐出口
２７    圧縮機駆動軸
２７ａ，３７ａ    偏心部
２８    オルダムリング
２９，６７    圧縮機用潤滑油供給経路
３０    膨張機
３１    上軸受部材
３２    下軸受部材
３３    シリンダ
３４    膨張室
３５    ピストン
３７    膨張機駆動軸
３８    膨張機用潤滑油供給経路
４０    電動機
４１    ロータ
４２    ステータ
５０，５１    給油管部
５１ａ    ねじ
６０，６２，６３    潤滑油ポンプ
６１    ボルト
６４    メス部
６５    オス部
１００，１０１    連結部
２００，２０１，２０２，２０３    流体機械
【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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