JP2001355587A - ロータリ圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 潤滑性の乏しいＨＦＣ系の代替フロンを用い
た場合でも、ローラとベーンの接触部における摩擦・摩
耗の問題を解消でき、性能及び信頼性の向上が図れるロ
ータリ圧縮機の提供。 【解決手段】 ロータリ圧縮機におけるシリンダの吸入
室あるいは圧縮機の吸入経路内に潤滑油を噴出させ、冷
凍サイクル内の作動流体中の油循環量よりも圧縮要素内
部の作動流体中の油循環量を増加させる油供給手段を備
え、この油供給手段によりローラとベーンのしゅう動形
態から、最も油切れが起こりやすいローラとベーンの接
触部へ潤滑油を強制給油してやる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に冷凍・空調装
置等に用いられるロータリ圧縮機に関し、特にローラと
ベーンの接触部の潤滑機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷凍・空調装置等に用いられてい
るロータリ圧縮機は、密閉容器内に固定子及び回転子を
有する電動要素と、この電動要素によって駆動される圧
縮要素が収納され、圧縮要素はクランク軸の偏心部に自
転自在に嵌合されたローラが、クランク軸の回転によっ
てシリンダ内を偏心回転運動し、ローラに押圧されたベ
ーンによってシリンダ内を仕切られることにより、吸入
パイプより吸入された作動流体（冷媒ガス）を圧縮し、
圧縮されたガスは密閉容器内に吐き出され、吐出パイプ
より外部の冷凍サイクルに吐出される。

【０００３】このように構成されたロータリ圧縮機にお
いて、圧縮機の信頼性上最も重要なのがベーンとローラ
のトライボロジに関する問題である。ベーンとローラの
接触部は線接触となるため面圧が非常に高く、高温、高
圧となるシリンダ内でしゅう動するため潤滑油の粘度も
低下し、流体潤滑を保つことが難しく境界・混合潤滑状
態となり、摩擦・摩耗の問題が起こりやすくなってい
た。ベーンとローラの接触部の潤滑はベーン及びローラ
のしゅう動部のすき間等を通ってシリンダ内に漏れ込む
油によってまかなわれているが、ベーンとシリンダの溝
間及びローラと主軸受及び副軸受の端板間のしゅう動部
のすき間を拡大してシリンダ内への潤滑油の供給量を増
やした場合は、油による加熱損失等が増大し、圧縮機の
性能が低下するといった問題があった。また、従来、冷
凍・空調装置の作動流体として使用されてきたフロンＣ
ＦＣ１２，ＨＣＦＣ２２等は分子中に塩素をもつため、
成層圏のオゾン層を破壊することが指摘され社会問題と
なってきており、オゾン破壊の問題のない代替フロンに
切り替える必要がある。これら代替フロンとしては、分
子中に塩素をもたないＨＦＣ系の冷媒が最有力候補にな
っているが、このフロンでは塩素の極圧剤的な作用が期
待できなくなることから、潤滑状態が厳しくなり、ベー
ンとローラの摩耗による圧縮機の信頼性低下の問題があ
った。

【０００４】上記問題点に対して、ロータリ圧縮機のシ
リンダ内各しゅう動部に対する潤滑油供給の安定化を図
った公知技術として、特開昭６１−１５５６８１号，特
開平５−２４０１７９号がある。また、ベーンの先端へ
強制給油を行い、ローラとの接触部との潤滑性を向上さ
せた公知技術としては、特開平４−１５９４８９号があ
る。

【０００５】特開昭６１−１５５６８１号および特開平
５−２４０１７９号に開示されたロータリ圧縮機は、ベ
ーンの端面に、上死点（軸回転角１８０°）近傍でシリ
ンダの低圧室内と連通し、下死点（軸回転角０°）近傍
で密閉容器内にたまった潤滑油に連通する油溝を設けた
もので、密閉容器内と低圧室の差圧によって低圧室に供
給される油の供給量をコントロールすることができる
が、ベーンとローラの摩耗に対しては十分な配慮がなさ
れていなかった。

【０００６】また、特開平４−１５９４８９号に開示さ
れたロータリ圧縮機は、シリンダの両端開口を閉塞する
上部軸受の下面及び下部軸受の上面の少なくとも一方に
凹溝を設け、かつ凹溝をローラで覆って強制給油通路を
形成しているため、ベーンの先端部へ強制給油すること
ができるが、圧縮室側に給油する構造になっており、往
復しゅう動するベーンとローラのしゅう動状態及びその
摩耗形態については、十分な配慮がなされていなかっ
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
情に鑑みて提案されたもので、潤滑状態の厳しい代替フ
ロンを用いた場合でも、ベーンとローラの接触部におけ
る摩擦・摩耗の問題を解決でき、信頼性の向上が図れる
ロータリ圧縮機を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるロータリ圧縮機は、請求項１ないし３
に記載されたところを特徴とするものであるが、独立項
としての請求項１に係る発明によるロータリ圧縮機は、
密閉容器内に、固定子及び回転子を有する電動要素と、
この電動要素により駆動されるクランク軸、このクラン
ク軸の偏心部に回転自在に嵌合されたローラ、このロー
ラに先端を接して往復運動し、シリンダ内を吸入室と圧
縮室とに仕切るベーン、及び前記クランク軸を軸支し、
かつ前記シリンダの両端開口を閉塞する端板を有する主
軸受及び副軸受で形成される圧縮要素を収納したロータ
リ圧縮機において、前記シリンダの吸入室あるいは圧縮
機の吸入経路内に潤滑油を噴出させ、冷凍サイクル内の
作動流体中の油循環量よりも、前記圧縮要素内部の作動
流体中の油循環量を増加させる油供給手段を備えたこと
を特徴とするものである。

【０００９】また、従属項としての請求項２に係る発明
によるロータリ圧縮機は、請求項１に記載のロータリ圧
縮機において、前記シリンダへの作動流体の流入方向
が、クランク軸の回転角９０°近傍のベーンとローラの
接触部付近に向かうように構成したことを特徴とするも
のであり、さらに、従属項としての請求項３に係る発明
による冷凍・空調システムは、該システム中における圧
縮機として、請求項１または２に記載のロータリ圧縮機
を用いたことを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】本発明者による、ベーンとローラの接触部のし
ゅう動状態及びその摩耗形態の研究から、以下の点が明
らかになった。ベーンとローラの接触部のしゅう動状態
は、クランク軸一回転中にベーンに対するローラの相対
的なすべり速度がプラスからマイナス、そしてプラスへ
と切り替わる（ローラがクランク軸の回転方向と同じ方
向にすべる場合をプラス、逆方向にすべる場合をマイナ
スとする）往復しゅう動を行っている。そして、この往
復しゅう動を繰り返しながらローラは軸回転速度の１／
１０程度のゆっくりした速度でクランク軸の回転と同じ
方向に自転している。

【００１１】また、ベーンに対するローラの相対的なす
べり速度がプラスからマイナスに切り替わりローラが逆
転するクランク角位置は、通常の圧力条件ではクランク
軸の回転角が約９０°の時であり、これよりも吐出圧力
が上昇して過負荷状態になった場合、このローラが逆転
する回転角は約５０°と小さくなってくる。

【００１２】ベーンとローラの接触部の摩耗形態は、往
復しゅう動する区間の両端部、すなわち、ベーンに対す
るローラのしゅう動方向が反転する点で摩耗が深くな
り、特に、ベーンに対するローラの相対的なすべり速度
がプラスからマイナスに切り替わりローラが逆転を開始
するクランク角位置で油切れが起こり、最も摩耗が深く
問題となることが分かった。また、冷凍サイクルの作動
流体中の油循環量を変化させた実験から、サイクル内を
循環している極微量の潤滑油も、ベーンとローラの接触
部の摩耗抑制に大きく寄与していることが分かった。以
上に述べた研究結果より、第１に、分割前の原発明で
は、クランク軸の回転角９０°近傍で、シリンダの吸入
室側のベーンとローラの接触部に密閉容器内にたまった
潤滑油を供給してやることにより、摩耗が最も問題とな
る点での潤滑状態を大幅に改善し、圧縮機の信頼性を向
上したロータリ圧縮機を提供することができる。

【００１３】第２に、分割後の本発明では、シリンダの
吸入室あるいは圧縮機の吸入通路内に潤滑油を噴出さ
せ、冷凍サイクル内の作動流体中の油循環量よりも、前
記圧縮要素内部の作動流体中の油循環量を増加させるこ
とにより、ベーンとローラの接触部の摩耗を抑制し、圧
縮機の信頼性を大幅に向上したロータリ圧縮機を提供す
ることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に先行する分割前の
原発明（以下単に「原発明」という）及び分割後の本発
明の構成等を図に示す実施例によって詳細に説明する。

【００１５】図１は、原発明に係る横型ロータリ圧縮機
の一部縦断面図、図２は、図１のＡ−Ａ断面に相当する
横断面図である。図１、図２において、１は密閉容器
で、固定子２及び回転子３からなる電動要素と、この電
動要素によって駆動される圧縮要素が収納されている。
４はシリンダ、５，６は主軸受、副軸受でシリンダ４の
両端開口を閉塞し、吸入室７と圧縮室８からなる作動室
を形成する。９はクランク軸で偏心部１０を有し、この
偏心部１０にローラ１１が自転自在に嵌合されている。

【００１６】１２はベーンで、ローラ１１に密閉容器１
内のガス圧（吐出圧）とスプリング１３により押圧され
ることにより、シリンダ４内を吸入室７と圧縮室８とに
仕切っている。１４は密閉容器１の底部に貯溜されてい
る潤滑油、１５は吸入パイプ、１５ａは吸入口、１６は
副軸受６に設けられた吐出弁、１６ａは吐出口、１７は
吐出室１８を形成する吐出カバー、１９は吐出パイプで
ある。また、２０は主軸受５に取り付けられた吸込み流
体ダイオード、２１は副軸受６に一体的に形成された吐
出し流体ダイオード、２２は吐出カバー１７に固着され
た給油溝を形成した給油カバー、２３及び２４は、それ
ぞれクランク軸９に形成された給油穴及び給油溝であ
る。

【００１７】前記ベーン１２には吸入室側面１２ａに凹
部乃至油溝３０が設けられており、この油溝３０は、ク
ランク軸９の回転角θが９０°近傍でシリンダ４の吸入
室７と連通し、クランク軸９の回転角θが０°近傍で密
閉容器１内にたまった潤滑油１４に連通するように形成
されている。なお、本発明におけるクランク軸の回転角
θは、ベーンが最もシリンダの外方向に移動したときを
クランク軸回転角の０°とする回転角であり、また、油
溝３０はクランク軸９のどの回転角においても、吸入室
７と空間４ａの潤滑油１４が同時に連通しないように構
成されている。

【００１８】上記構成において、ロータリ圧縮機の圧縮
動作は以下のように行われる。電動要素に通電される
と、回転子３の回転はクランク軸９を駆動し、偏心部１
０に嵌合されたローラ１１がシリンダ４内を偏心回転運
動する。ローラ１１に押圧されたベーン１２によってシ
リンダ４内を吸入室７と圧縮室８に仕切られることによ
り、吸入パイプ１５より吸入室７内に吸入された動作流
体（冷媒ガス）は圧縮され、圧縮されたガスは吐出口１
６ａから吐出弁１６を通って副軸受６に形成された吐出
室１８に入り、その後密閉容器１内に吐き出され、吐出
パイプ１９より外部の冷凍サイクル（図示せず）に吐出
される。

【００１９】軸受しゅう動部への給油は以下のように行
われる、クランク軸９の回転により、ローラ１１に押圧
されたベーン１２が往復運動し、ベーン背面部のスプリ
ング１３が装着されている空間４ａの容積が変化する。
この容積変化による往復ポンプ作用で、密閉容器１の底
部に貯溜された潤滑油１４は吸込み流体ダイオード２０
から吸引され、吐出し流体ダイオード２１、給油パイプ
２２を通って、クランク軸９に形成された給油穴２３及
び給油溝２３に供給され、軸受しゅう動部の潤滑がなさ
れる。

【００２０】次に、ロータリ圧縮機におけるベーンとロ
ーラの接触部のトライボロジ課題について説明する。図
４は、冷蔵庫用ロータリ圧縮機における、クランク軸１
回転中のベーンとローラの相対すべり速度Ｖｐの実験結
果を示す（回転速度６０ｒｐｓ）。Ｖｐの符号は、ロー
ラがクランク軸の回転方向と同じ方向にすべる場合をプ
ラス、逆方向にすべる場合をマイナスとする。また、図
５は、ローラの自転運動を拘束し、ベーンとローラが同
一箇所で往復しゅう動（矢印で図示）するようにし、か
つ、実働状態と同様の圧縮運転を実現できる実験機によ
り求めた、ベーンとローラの接触部の摩耗形態の模式図
である。

【００２１】図４から、ベーンとローラの接触部のしゅ
う動状態は、クランク軸一回転中にベーンに対するロー
ラの相対的なすべり速度Ｖｐがプラスからマイナス、そ
して再びプラスへと切り替わる往復しゅう動を行ってい
ることが分かる。そして、Ｖｐの平均値はプラスになる
ことから、この往復しゅう動を繰り返しながらローラは
軸回転速度の１／１０程度のゆっくりした速度でクラン
ク軸の回転と同じ方向に自転している。また、ベーンに
対するローラの相対的なすべり速度Ｖｐがプラスからマ
イナスに切り替わりローラが逆転するクランク角位置
は、通常の圧力条件（吐出圧力Ｐｄ＝１．１８５ＭＰ
ａ）ではクランク軸の回転角θが約９０°の時であり、
これよりも吐出圧力が上昇して過負荷状態（吐出圧力Ｐ
ｄ＝１．５７３ＭＰａ）になった場合は、このローラが
逆転する回転角は約５０°と小さくなってくる。

【００２２】図５から、ベーンとローラの接触部の摩耗
形態は、往復しゅう動する区間の両端部、すなわち、ベ
ーンに対するローラのしゅう動方向が反転する点で摩耗
が深くなり（Δｈ：摩耗深さ）、特に、圧縮室側の端
部、すなわち、ベーンに対するローラの相対的なすべり
速度Ｖｐがプラスからマイナスに切り替わりローラが逆
転を開始するクランク角位置（θ＝９０°近傍）で最も
摩耗が深く問題となることが明らかになった。これらの
実験結果から、ローラが逆転を開始するクランク軸の回
転角θが９０°近傍で、シリンダの吸入室内のベーンと
ローラの接触部に潤滑油を供給してやることにより、摩
耗が最も問題となる点での潤滑状態が改善され、ロータ
リ圧縮機の信頼性を大幅に向上できることが明らかにな
った。

【００２３】図３は、原発明に係るロータリ圧縮機のベ
ーンとローラの接触部への潤滑機構の説明図であり、ベ
ーンは図１と逆にローラ１１より上方に示されている。
図３の（ａ）は、クランク軸９の回転角θが０°の場合
で、ベーン１２の吸入室側面１２ａ形成された油溝３０
がベーン背面部のスプリング１３が装着されている空間
４ａに連通しており、この油溝３０内に破線矢印で図示
するように密閉容器１内の高圧（吐出圧）の潤滑油１４
が取り込まれる。ここで、潤滑油１４中には通常１０〜
２０重量％程度の作動流体（冷媒）が溶解している。図
３の（ｂ）は、回転角θが９０°の場合で、この状態で
は油溝３０は低圧の吸入室７に連通し、油溝３０内に取
り込まれた潤滑油１４中の冷媒が瞬時に発泡して体積膨
張し、潤滑油１４とともに破線矢印で図示するように、
ベーン１２とローラ１１の接触部に向かって噴出する。
図３の（ｃ）は、回転角θが１８０℃の場合で、この状
態では油溝３０は低圧の吸入室７内に完全に露出し、油
溝３０内は低圧の冷媒ガスで満たされる。さらにクラン
ク軸の回転角θが２７０°（図３の（ｄ））と進んで、
再び回転角θが０°で、油溝３０がベーン背面図のスプ
リング１３が装着されている空間４ａに連通すると、油
溝３０内の低圧の冷媒ガスと高圧の潤滑油１４との圧力
差により、再び油溝３０内に破線矢印で図示するように
密閉容器１内の高圧（吐出圧）の潤滑油１４が取り込ま
れる。

【００２４】なお、凹部乃至油溝３０はクランク軸９の
どの回転角においても、吸入圧７と潤滑油１４が同時に
連通しないように構成されており、潤滑油１４の過剰な
供給による圧縮機の性能低下を防止している。以上の動
作が継続されて、ベーン１２とローラ１１の接触部に確
実に潤滑油が供給され、摩耗が最も問題となる点での潤
滑状態を大幅に改善でき、潤滑状態の厳しい代替フロン
を用いた場合でも圧縮機の信頼性を向上したロータリ圧
縮機を提供することができる。

【００２５】図６は、原発明の他の実施例を示す縦型ロ
ータリ圧縮機の一部縦断面図、図７は、図６のＡ−Ａ断
面に相当する横断面図である。図６、図７において、図
１，図２と同一符号を付したものは、同一部品であり同
一作用をなす。本実施例の縦型ロータリ圧縮機の圧縮動
作は、図１，図２で示した横型ロータリ圧縮機の場合と
同様であるが、軸受しゅう動部への供給機構が異なって
いる。

【００２６】図６において、９ａは、クランク軸９の下
端に装着された給油ピースで、密閉容器１内の潤滑油１
４中に浸っている。軸受しゅう動部への給油は、クラン
ク軸９の回転による遠心ポンプ作用により、密閉容器１
の底部に貯溜された潤滑油１４がクランク軸９の給油穴
より若干小径の開口を有する給油ピース９ａより吸引さ
れ、クランク軸９に形成された給油穴２３及び給油溝２
４に供給され、軸受しゅう動部の潤滑がなされる。

【００２７】これにより、ローラ１１の内面は常に潤滑
油１４が充満している。３１は、シリンダ４の両端開口
を閉塞する主軸受５及び副軸受６の端板に形成された凹
部乃至円形溝である。凹部３１はクランク軸９の回転角
９０°近傍でシリンダ４の吸入室７と連通し、クランク
軸９の回転角０°近傍でローラ１１の内面にたまった潤
滑油１４に連通し、両者同時には連通しないようになっ
ている。

【００２８】図８は、原発明の他の実施例を示す縦型ロ
ータリ圧縮機のベーンとローラの接触部への潤滑機構説
明図である。図８の（ａ）は、クランク軸９の回転角θ
が０°の場合で、シリンダ４の両端開口を閉塞する主軸
受５及び副軸受６の端板に形成された凹部乃至円形溝３
１がベーン背面部のスプリング１３が装着されている空
間に連通しており、この溝３１内に破線矢印で図示する
ようにローラ１１の内面にたまった高圧（吐出圧）の潤
滑油１４が取り込まれる。ここで、潤滑油１４中には通
常１０〜２０重量％程度の作動流体（冷媒）が溶解して
いる。

【００２９】図８の（ｂ）は、回転角θが９０°の場合
で、この状態では溝３１は低圧の吸入室７に連通し、溝
３１内に取り込まれた潤滑油１４中の冷媒が瞬時に発泡
して体積膨張し、潤滑油１４とともに破線矢印で図示す
るように、ベーン１２とローラ１１の接触部に向かって
噴出する。

【００３０】図８の（ｃ）は、回転角θが１８０°の場
合で、この状態では溝３１は低圧の吸入室７内に完全に
露出し、溝３１内は低圧の冷媒ガスで満たされる。さら
にクランク軸の回転角θが２７０°（図８の（ｄ））へ
と進んで、再び回転角θが０°になり、溝３１がローラ
１１内面の潤滑油１４中に連通すると、溝３１内を満た
していた低圧の冷媒ガスとローラ１１内面の高圧の潤滑
油１４との圧力差により、再び溝３１内に破線矢印で図
示するように潤滑油１４が取り込まれる。

【００３１】なお、溝３１はクランク軸９のどの回転角
においても、吸入室７と空間４ａの潤滑油１４とが同時
に連通しないように構成されており、潤滑油１４の過剰
な供給による圧縮機の性能低下を防止している。以上の
動作が継続されて、ベーン１２とローラ１１の接触部に
確実に潤滑油が供給され、摩耗が最も問題となる点での
潤滑状態を大幅に改善でき、潤滑状態の厳しい代替フロ
ンを用いた場合でも圧縮機の信頼性を向上したロータリ
圧縮機を提供することができる。なお、凹部３１は円形
溝とした場合エンドミル、ドリル等により容易に加工，
形成することができる。

【００３２】以上は、摩耗が最も問題となるクランク軸
の回転角９０°近傍で、シリンダの吸入室側のベーンと
ローラの接触部に潤滑油を供給し、潤滑状態を大幅に改
善する実施例を示したが、本発明者による別の実験か
ら、吸入ガスとともに圧縮機に戻ってくる冷凍サイクル
の作動流体中の極微量の潤滑油も、ベーンとローラの接
触部の摩耗抑制に大きく寄与することが分かった。

【００３３】図９は、冷蔵庫用ロータリ圧縮機におけ
る、冷凍サイクルの作動流体中の油循環量ｇとローラ，
ベーン摩耗深さΔｈの関係を示す実験結果である。これ
より、冷凍サイクルの作動流体中の油循環量ｇを増加さ
せてやることによっても、吸入ガスとともに常に油がミ
スト状態でベーンとローラの接触部に供給されるように
なり、僅かな潤滑油の供給で効果的にローラ，ベーンの
摩耗が防止できることが分かる。なお、冷凍サイクルの
性能上は、サイクルの作動流体中の油循環量ｇは凝縮器
及び蒸発器における熱交換性能を低下させるので、でき
るだけ少ないほうが望ましいため、サイクル中の油循環
量は従来と同等で、圧縮機内だけ作動流体中の油循環量
を増加できる機構が必要になる。

【００３４】そこで、ベーンとローラの接触部の摩耗を
大きく低減する目的を達成するため、ロータリ圧縮機に
おけるシリンダの吸入室あるいは圧縮機の吸入経路内に
潤滑油を噴出させ、冷凍サイクル内の作動流体中の油循
環量よりも、前記圧縮要素内部の作動流体中の油循環量
を増加させる油供給手段を備え、シリンダへの作動流体
の流入方向が、クランク軸の回転角９０°近傍のベーン
とローラの接触部付近に向かうように構成するという本
発明が想到された。

【００３５】図１０は、本発明の１実施例を示す横型ロ
ータリ圧縮機の横断面図、図１１は、図１０における吸
入経路の部分拡大縦断面図である。この実施例における
ロータリ圧縮機の基本構造は、図１，図２で示した第１
の実施例と同様であり、同一符号を付したものは、同一
部品であり同一作用をなすため、圧縮動作ならびに軸受
しゅし動部への給油機構の説明は省略する。原発明の第
１実施例とは吸入経路が異なり、シリンダ４の横方向か
ら冷媒ガスを吸入する構造になっている。

【００３６】図１０、図１１において、３２はベーン１
２の吸入室７側の端面を一部分切り欠く形で形成された
油溜め溝で、この油溜め溝３２はクランク軸９の回転角
θが９０°近傍でシリンダ４の端面に形成された油供給
溝３３と連通し、クランク軸９の回転角θが０°近傍で
密閉容器１内にたまった潤滑油１４に連通するように形
成されている。なお、油溜め溝３２はクランク軸９のど
の回転角においても、油供給溝３３と潤滑油１４が同時
に連通しないように構成されている。

【００３７】４ｂはシリンダ４に形成された吸入通路
で、一端には吸入パイプ１５が圧入固定されており、実
線矢印で図示するように吸入パイプ１５に流入してきた
冷媒ガスがクランク軸９の回転角θが９０°近傍のベー
ン１２とローラ１１の接触部付近に向かうように構成さ
れている。３４は油供給溝３３と吸入通路４ｂとをつな
ぐ油供給穴で、油供給穴３４内には吸入通路４ｂ内に突
き出す形で油噴出パイプ３５が固着されている。

【００３８】このように構成された横型ロータリ圧縮機
の、ベーンとローラの接触部への潤滑機構について説明
する。ベーン１２に形成された油溜め溝３２は、クラン
ク軸９の回転角θが０°近傍でベーン背面部のスプリン
グ１３が装着されている空間にある潤滑油１４に連通
し、この油溜め溝３２に高圧（吐出圧）の潤滑油１４が
取り込まれる。ここで、潤滑油１４中には通常１０〜２
０重量％程度の作動流体（冷媒）が溶解している。クラ
ンク軸の回転角θが９０°近傍で、油溜め溝３２は油供
給溝３３に開口し、油供給穴３４及び油噴出パイプ３５
を通して低圧の吸入通路４ｂ内に連通する。

【００３９】そして、油溜め溝３２内に取り込まれた潤
滑油１４中の冷媒が瞬時に発泡して体積膨張して油供給
溝３３，油供給穴３４及び油噴出パイプ３５を通って吸
入通路４ｂ内に流出し、吸入パイプ１５に流入してきた
冷媒ガスとともに破線矢印で図示するようにミスト状の
潤滑油１４となり、吸入室７内のベーン１２とローラ１
１の接触部に向かって噴出し潤滑に供される。この状態
では油溜め溝３２内は低圧の冷媒ガス（一部低圧の油が
混入）状態になる。

【００４０】さらにクランク軸の回転角θが進んで、再
び回転角θが０°になり、油溜め溝３２が潤滑油１４中
に連通すると、油溜め溝３２内を満たしていた低圧の冷
媒ガスとベーン背面部のスプリング１３が装着されてい
る空間にある高圧の潤滑油１４との圧力差により、再び
溝３２内に潤滑油１４が取り込まれる。なお、溝３２は
クランク軸９のどの回転角においても、吸入通路４ｂと
高圧の潤滑油１４とが同時に連通しないように構成され
ており、潤滑油１４の過剰な供給による圧縮機の性能低
下を防止している。

【００４１】以上の動作が継続されて、冷凍サイクル内
の作動流体中の油循環量よりも、圧縮要素内部の作動流
体中の油循環量を増加させることができ、作動流体とと
もにベーン１２とローラ１１の接触部に確実に潤滑油が
供給されるため、摩擦・摩耗が最も問題となる点での潤
滑状態が大幅に改善され、潤滑状態の厳しい代替フロン
を用いた場合でも圧縮機の性能及び信頼性を向上したロ
ータリ圧縮機を提供することができる。

【００４２】原発明及び本発明の他の実施例を図１２に
示す。図１２は、原発明及び本発明に係るロータリ圧縮
機を適用した冷凍サイクル構成を示している。この冷凍
サイクルは、原発明及び本発明に係るロータリ圧縮機３
６、凝縮器３７、膨張弁３８、蒸発器３９から構成され
ている。また、原発明及び本発明に係るロータリ圧縮機
３６は、密閉容器１内に固定子２と回転子３を有する電
動要素と、この電動要素により駆動される圧縮要素を収
納している。

【００４３】圧縮要素は、シリンダ４、主軸受５、副軸
受６、クランク軸９、クランク軸９の偏心部１０に自転
自由に嵌合されたローラ１１、このローラ１１に先端部
を接して往復しゅう動しシリンダ４内に圧縮作動室を区
画するベーン１２からなる。また、この圧縮要素にはク
ランク軸９の回転角９０°近傍でシリンダ４の吸入側に
潤滑油１４を供給する油供給装置が備えてある。そし
て、吸入パイプ１５と吐出パイプ１９からなる。

【００４４】このように構成された冷凍サイクルにおい
て、電動要素に通電することにより回転子３に固定され
たクランク軸９が回転し、シリンダ４内で冷媒の圧縮作
用が行われる。圧縮された高温・高圧の冷媒は矢印のご
とく吐出パイプ１９から凝縮器３７に流入し、熱交換を
行って液化し、膨張弁３８で絞られて断熱膨張して低温
・低圧となり、蒸発器３９により熱交換してガス化され
た後、吸入パイプ１５を経てロータリ圧縮機３６に吸入
される。

【００４５】なお、冷凍サイクルの作動流体にはオゾン
層破壊の問題のないＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボ
ン）系のフロンを使用している。この冷凍サイクルは、
冷凍あるいは冷房専用のサイクルであるか、原発明及び
本発明に係るロータリ圧縮機を搭載しているので、しゅ
う動条件の厳しいローラとベーンの接触部に十分に潤滑
油を供給することができ、ローラ、ベーンの摩耗の問題
が解消され、信頼性の高い冷凍・空調システムが得られ
る。

【００４６】これまでに述べた実施例では、ロータリ圧
縮機として１シリンダの圧縮機を例に挙げて説明した
が、原発明及び本発明はこれ以外に２シリンダのロータ
リ圧縮機にも適用することができる。また、圧縮機以外
に原発明及び本発明と同様のロータリ形式を有する膨張
機や真空ポンプにも適用することができる。

【００４７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、原発明及び
本発明によれば、ロータリ圧縮機の信頼性上最も問題と
なるローラとベーンの摩耗を、ローラとベーンのしゅう
動形態から最も油切れが起こりやすい、クランク軸の回
転角９０°近傍のローラとベーンの接触部へ油供給装置
により潤滑油を供給してやることにより解消できるた
め、信頼性の高いロータリ圧縮機が得られる。また、ロ
ーラとベーンの摩耗が問題となる箇所に効果的に潤滑油
を供給できるため、潤滑油の供給量を必要最小限に少な
くでき、圧縮機の性能低下を防止できる。さらに、この
ようなロータリ圧縮機をオゾン層破壊の問題がない代替
フロンを用いた冷凍サイクルに搭載することにより、エ
ネルギ効率に優れ、信頼性の高い冷凍・空調システムを
提供することがでる。

【図面の簡単な説明】

【図１】原発明の１実施例における横型ロータリ圧縮機
の縦断面図、

【図２】原発明の１実施例における横型ロータリ圧縮機
を示す図１のＡ−Ａ横断面図、

【図３】原発明の１実施例における横型ロータリ圧縮機
のローラ、ベーン接触部の潤滑機構説明図、

【図４】ローラとベーンの接触部における相対すべり速
度の実験値を示す図、

【図５】ローラとベーンの接触部における摩耗形態を示
す模式図、

【図６】原発明の他の実施例における縦型ロータリ圧縮
機の縦断面図、

【図７】原発明の他の実施例における縦型ロータリ圧縮
機を示す図６のＡ−Ａ横断面図、

【図８】原発明の他の実施例における縦型ロータリ圧縮
機のローラ、ベーン接触部の潤滑機構説明図、

【図９】サイクル中の油循環量とローラ、ベーン摩耗深
さの関係を示す実験値、

【図１０】本発明の１実施例における横型ロータリ圧縮
機の横断面図、

【図１１】本発明のさらに他の実施例における他の横型
ロータリ圧縮機の吸入経路の一部拡大縦断面図、

【図１２】原発明及び本発明に係るロータリ圧縮機を搭
載した冷凍サイクルを示す図である。

【符号の説明】

１…密閉容器 ２…固定子 ３…回転子 ４…シリンダ ４ａ…空間 ４ｂ…吸入通路 ５…主軸受 ６…副軸受 ７…吸入室 ８…圧縮室 ９…クランク軸 ９ａ…給油ピース １０…偏心部 １１…ローラ １２…ベーン １３…スプリング １４…潤滑油 １５…吸入パイプ １５ａ…吸入口 １６…吐出弁 １６ａ…吐出口 １７…吐出カバー １８…吐出室 １９…吐出パイプ ２０…吸込み流体ダイオード ２１…吐出し流体ダイオード ２２…給油パイプ ２３…給油穴 ２４…給油溝 ３０，３１，３２…油溝 ３３…油供給溝 ３４…油供給穴 ３５…油噴出パイプ ３６…ロータリ圧縮機 ３７…凝縮器 ３８…膨張弁 ３９…蒸発器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畠 裕章 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所リビング機器事業部内 (72)発明者 竹林 昌寛 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 Ｆターム(参考） 3H029 AA04 AA11 AB03 BB06 BB44 BB50 CC03 CC05 CC24 CC34

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉容器内に、固定子及び回転子を有す
   る電動要素と、この電動要素により駆動されるクランク
   軸、このクランク軸の偏心部に回転自在に嵌合されたロ
   ーラ、このローラに先端を接して往復運動し、シリンダ
   内を吸入室と圧縮室とに仕切るベーン、及び前記クラン
   ク軸を軸支し、かつ前記シリンダの両端開口を閉塞する
   端板を有する主軸受及び副軸受で形成される圧縮要素を
   収納したロータリ圧縮機において、 前記シリンダの吸入室あるいは圧縮機の吸入経路内に潤
   滑油を噴出させ、冷凍サイクル内の作動流体中の油循環
   量よりも、前記圧縮要素内部の作動流体中の油循環量を
   増加させる油供給手段を備えたことを特徴とするロータ
   リ圧縮機。
2. 【請求項２】 前記シリンダへの作動流体の流入方向
   が、クランク軸の回転角９０°近傍のベーンとローラの
   接触部付近に向かうように構成したことを特徴とする請
   求項１に記載のロータリ圧縮機。
3. 【請求項３】 冷凍・空調システム中における圧縮機と
   して、請求項１または２に記載のロータリ圧縮機を用い
   たことを特徴とする冷凍・空調システム。