JP2003028065A - 密閉型電動圧縮機 - Google Patents

密閉型電動圧縮機

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JP2003028065A JP2001214997A JP2001214997A JP2003028065A JP 2003028065 A JP2003028065 A JP 2003028065A JP 2001214997 A JP2001214997 A JP 2001214997A JP 2001214997 A JP2001214997 A JP 2001214997A JP 2003028065 A JP2003028065 A JP 2003028065A
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年彦 太田
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誠 片山
Takafumi Horiguchi
隆文 堀口
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崇秀 長尾
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低回転時においても、必要量の潤滑油を効率
良く汲み上げ、かつ簡素な構成で、組立作業性が良い密
閉型電動圧縮機を得る。 【解決手段】 主軸の下部に形成され、下方から上方へ
かけて外側に傾斜した傾斜通路と、主軸の下端に形成し
前記傾斜通路の断面より小さな径の吸込み穴を中心部に
設けた絞り部と、スパイラル溝の下端と前記傾斜通路を
連通させる下部連通部とからなるオイルポンプを備える
ことにより、潤滑油の揚程を有効に引き上げることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍・冷蔵装置、
あるいはルームエアコンに使用される密閉型電動圧縮機
に関するものである。更に詳しくは、密閉容器内に貯留
した潤滑油をクランクシャフトの回転による遠心力を利
用して構成される密閉型電動圧縮機内の回転摺動部への
給油・潤滑システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、本発明が関わる家庭用の冷凍冷蔵
庫やルームエアコン等に用いられる密閉型電動圧縮機
は、消費電力の低減や静音化が強く求められている。消
費電力の低減や静音化を図る上で、インバーター駆動に
よる圧縮機の低速回転化（例えば、家庭用冷蔵庫の場
合、毎分１８００ｒ／ｍｉｎ程度）が進んできている。
【０００３】一方、密閉型電動圧縮機の潤滑油のポンプ
システムは密閉容器底部に滞留した潤滑油を上方の摺動
部へ持ち上げるため、シャフトの回転による遠心力を利
用したものが多い。ところがこの遠心力はシャフトの回
転速度の二乗に比例するため、回転が低くなるほどオイ
ルを汲み上げるための力が小さくなることから上記低速
回転化に対して大きな課題となってくる。
【０００４】以下、従来の技術を説明する。
【０００５】従来の密閉型電動圧縮機としては、特公昭
６２−４４１０８号公報に示されているものがある。図
１５は従来例１の密閉型電動圧縮機の縦断面図である。
図１５において、圧縮機本体ａは密閉容器ｂ内に収納さ
れており、フレームｃを中核に、下部に電動機ｄ、上部
に圧縮機構部ｅを配置している。ｆはクランクシャフト
でありフレームｃの軸受部ｇ内に貫挿され、外径部は電
動機ｄの回転子ｈに固着される一方、圧縮機構部ｅとは
偏芯軸ｉを介してピストンｊのスライダーｋと係合し、
周知の圧縮動作を行う。
【０００６】クランクシャフトの内部には、その下端よ
り比較的小径の傾斜した傾斜孔ｌが軸受部ｇの下端まで
延びており、横孔ｍによりクランクシャフトｆの外周に
開口している。クランクシャフトｆの軸受部ｇ内に位置
する部分には、スパイラル溝ｎが形成され、その下端は
横孔ｍと連通し、上端は、偏芯軸ｉに設けた縦孔ｏの下
端がスラスト軸受摺動面ｐに開口し、かつ同時に横孔ｑ
に交わるように、換言すれば、クランクシャフト表面に
孔の一部が直接開口する構成を呈している。
【０００７】図１６は図１５の要部断面図である。クラ
ンクシャフトｆの回転により、傾斜孔ｌ内の潤滑油ｗは
遠心力により周知の放物線状の自由表面をなす。クラン
クシャフトｆ下端の傾斜孔ｌの開口面から吸込まれた潤
滑油ｘは、クランクシャフトｆの回転による遠心力によ
り上方へ揚がる支流ｙと、傾斜孔ｌの下端近傍でスリッ
プし、傾斜孔ｌの開口面から傾斜孔ｌ外へ逃げ出す支流
ｚに分流される。この支流ｚは、傾斜孔ｌの開口面から
吸込まれる潤滑油ｘと合流し、再度傾斜孔ｌ内に流入す
るようなショートサーキットを呈している。
【０００８】また、別の従来の密閉型電動圧縮機として
は、ＵＳＰ５７０７２２０号公報に示されているものが
ある。図１７は従来例２の密閉型電動圧縮機のオイルポ
ンプの断面図である。図１７において、中空円筒状のク
ランクシャフト５１ｄ下部に嵌合させたクランクシャフ
トの外径よりも大きい放射ノズル５１ｂと、放射ノズル
５１ｂの下部に形成された円筒状ノズル５１ａと、放射
ノズル５１ａを内包するように固定されたチューブスリ
ーブ固定子５１ｅと、放射ノズル５１ａとチューブスリ
ーブ固定子５１ｅとで構成された空間５１ｆと、空間５
１ｆまで揚がってきた潤滑油を更に上方へ揚げるため
に、クランクシャフト５１ｄの中空部分と連通した横孔
５１ｇと、縦孔５１ｈにて構成されてある。
【０００９】更に、他の従来の密閉型電動圧縮機とし
て、ＷＯ００／０１９４９公報に示されているものがあ
る。図１８は従来例３の密閉型電動圧縮機のオイルポン
プの断面図である。図１８において、中空円筒状のクラ
ンクシャフト５２ａと、クランクシャフト５２ａの下端
に勘合されたスリーブ５２ｃと、スリーブ５２ｃ内面に
位置し、外周表面にスパイラル溝を施された固定子５２
ｄと、固定子５２ｄがクランクシャフト５２ａの回転に
追従しないように固定する固定部材５２ｂと、固定部材
５２ｂとステータ５２ｆを接続する接続部５２ｈから構
成された機械ポンプ方式である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来例１の機構におい
ては、下端から直接斜め上方に延びた傾斜孔ｌ内の潤滑
油は、圧縮機下部に貯溜された潤滑油ｗの油面位置より
わずかに上方の位置において、直ちに傾斜孔ｌ内面の外
周側のみに潤滑油が遠心力により、偏きされるため、潤
滑油の上昇力の点では良好である。しかしながら、クラ
ンクシャフトｆ下端の傾斜孔ｌの開口面から吸込まれた
矢印に示す潤滑油ｘは、遠心力により上方へ揚がる矢印
に示す支流ｙと、傾斜孔ｌの開口面から傾斜孔ｌ外へ流
出する矢印に示す支流ｚに分流され、この支流ｚは、傾
斜孔ｌの開口面から吸込まれる潤滑油ｘと合流し、再度
傾斜孔ｌ内に流入するようなショートサーキットを繰り
返しており、傾斜孔ｌ内への潤滑油ｗの流入量損失の主
要因となっている。更に、クランクシャフトｆの回転速
度が低くなるほど遠心力は小さくなるので、傾斜孔ｌ外
へ流出する支流ｚの割合が増加して、十分な潤滑油量を
上方の摺動部に搬送させることができないといった欠点
があった。
【００１１】また、従来例２の機構においては、圧縮機
下部の潤滑油中に浸漬している円筒状ノズル５１ａから
汲み上げられた潤滑油が放射ノズル５１ｂに流入される
と、放射ノズル５１ｂの半径の二乗からクランクシャフ
ト５１ｄの半径の二乗を差し引いた分の大きな遠心力が
作用するため、比較的多量の潤滑油が空間５１ｆには達
する。しかしながら、空間５１ｆからクランクシャフト
５１ｄの中空部に流入させるための横孔５１ｇについて
は、遠心力の働く方向とは逆向きに潤滑油を流入させる
仕組みであることから、横孔５１ｇ内で潤滑油の乱流現
象が生じ、上方へ到達する給油量は不安定になる欠点が
あった。しかも、構成は複雑で、部品点数が他の従来例
に比べて多くなることで、コストが上がり、また、組立
作業にも手間がかかるといった欠点があった。
【００１２】更に、従来例３の機構においては、外周表
面にスパイラル溝が施された固定子５２ｄと回転するス
リーブ５２ｃとの間で、潤滑油の粘性作用により、潤滑
油がスパイラル溝に沿って上方へ汲み上げていくといっ
た機械的なオイルポンプ方式を採用している。低速域
（１２００〜１８００ｒ／ｍｉｎ）での給油油量の確保
という観点では確実性が高い方法であるが、しかしなが
ら、その構造は遠心力によるオイルポンプ方式に比べて
極めて複雑で、部品点数も多くなるため、高価であり、
また組立作業性も悪いとう欠点があった。
【００１３】本発明は従来の問題点をなくすために、省
エネルギーのために、低回転時においても、必要量の潤
滑油を効率良く汲み上げ、かつ如何に簡素な構成で、安
価で、組立作業性が良いポンプシステムを得ることを目
的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の発明は、主軸の下部に形成され、下方から上方へかけ
て外側に傾斜した傾斜通路と、主軸の下端に形成し前記
傾斜通路の断面より小さな径の吸込み穴を中心部に設け
た絞り部と、スパイラル溝の下端と前記傾斜通路を連通
させる下部連通部とからなるオイルポンプを備えたもの
であり、絞り部で囲まれたクランク下端の潤滑油は主軸
の回転による遠心力を受け、絞り部が遠心力によって発
生する下向きの力を受け止めることで上向きの力が増加
し傾斜通路内を上方へ移動する。さらに傾斜通路の傾斜
がより潤滑油の揚程を有効に引き上げることで、大きな
オイル搬送力を得ることができる、といった作用を有す
る。
【００１５】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明に、更に、少なくとも１２００〜１８００ｒ／ｍ
ｉｎの間の運転周波数を含む運転がされることで、圧縮
機の入力が小さく抑えられ、安定した給油と相まって、
低い消費電力が得られるといった作用を有する。
【００１６】請求項３に記載の発明は、請求項１および
２に記載の発明に、更に、クランクシャフトの主軸の直
径に対するクランクシャフトの主軸の最下端から下部連
通部の中心までの距離の比率をＥとし、クランクシャフ
トの主軸の半径に対するクランクシャフトの主軸の軸芯
から傾斜経路の外径までの最大長さの比率をＦとした
時、前記Ｅと前記Ｆの関係を Ｆ≧０．１６６Ｅ2−０．６８３Ｅ＋１．４４ とするものであり、各諸元が最適化されることで遠心力
を最大限に活用したオイルポンプとなり、回転速度が低
い場合でも大きなオイル搬送力を得ることができる、と
いった作用を有する。
【００１７】請求項４に記載の発明は、請求項１から３
に記載のいずれか１項に記載の発明に、更に、絞り部は
クランクシャフトの下端に設けた拡管部に円形状のキャ
ップを挿入係止するものであり、直材費も安く、かつキ
ャップの位置ずれが起きること無く組立ができるという
作用を有する。
【００１８】請求項５に記載の発明は、請求項１から３
に記載のいずれか１項に記載の発明に、更に、傾斜通路
の直径と絞り部の中心部に設けた吸込み穴の直径との比
を１：０．２５〜０．５としたものであり、低速域での
給油量を最大に維持した状態で、高速域での給油量を増
減できるオイルポンプとなり、各運転周波数に対して、
適切な給油量を得ることができる、といった作用を有す
る。
【００１９】請求項６に記載の発明は、請求項１から３
に記載のいずれか１項に記載の発明に、更に、傾斜通路
内に平板状のディバイダーを挿入係止されたものであ
り、傾斜通路内でのオイルスリップを抑制するので、特
に低速回転時に安定した給油を確保することができると
いう作用を有する。
【００２０】請求項７に記載の発明は、請求項６に記載
の発明に、更に、ディバイダーは上下対称形状をなし、
端部の略中央に略半月状の切欠を有し、長手方向の略中
央の幅を端部に比べわずかに大きくした圧入部を形成し
たものであり、ディバイダーの両端部に設けた略半月状
の切欠により、ディバイダーの特に下端が傾斜通路より
小さい吸込み穴を中心部に設けた絞り部の中心とずれて
も、前記絞り部の分割された２個の流入口の開口比が変
わることがなく、かつ長手方向の中央付近の幅を大きく
することにより、ディバイダーの挿入圧力方向がなく、
かつディバイダーの湾曲が極めて少なく組立性が向上す
るといった作用を有する。
【００２１】請求項８に記載の発明は、請求項６に記載
の発明に、更に、傾斜通路の直径を拡管部上端から段階
的に少なくとも１回以上径小化するとともに、段差を有
する前記傾斜通路とし、かつ前記拡管部の上端から１段
目の前記傾斜通路の深さをディバイダーの高さと同じと
したものであり、傾斜通路を複数に分けて加工できるこ
とで加工精度が向上し、また拡管部内にキャップを嵌め
込む際に、ディバイダーの下端面にキャップが接触して
負荷が掛かっても、ディバイダーの上端面のへりが、傾
斜通路の段差によって固定されており、ディバイダーの
位置ずれが起きること無く組立ができるという作用を有
する。
【００２２】請求項９に記載の発明は、請求項１から３
に記載のいずれか１項に記載の発明に、更に、傾斜通路
の上端に円錐部を形成するとともに、下部連通部の少な
くとも一部が前記円錐部と交わっているもので、クラン
クシャフトの下部連通部上方における肉厚を厚くするこ
とができ、この部位にて食破れ（スパイラル溝の底部が
破れて大きな穴が生じる現象。肉厚が薄い時に発生す
る。）の発生を防止する作用を有する。
【００２３】請求項１０に記載の発明は、請求項１から
３に記載のいずれか１項に記載の発明に、更に、傾斜通
路から主軸部の外周面へ連通するガス抜き連通部を、シ
リンダブロックに形成した軸受部の下端面とロータ上端
面との間に形成される隙間に開口するよう設けたもので
あり、油面位置から前記ガス抜き連通部の中心までの高
さ方向の距離が大きく取れることで前記ガス抜き連通部
からの潤滑油の流出量が減り、上方へ汲み上げられる潤
滑油量が相対的に増加するといった作用を有する。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下本発明による密閉型電動圧縮
機の実施の形態について、図面を参照しながら説明す
る。
【００２５】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１による密閉型電動圧縮機の断面図である。図２
は、同実施の形態のクランクシャフトの要部拡大断面図
である。また、図３は同実施の形態の動作状況を示す図
２相当の要部断面図である。
【００２６】１は上下密閉容器２内にステータ３ａとロ
ータ３ｂからなる電動モータ３と圧縮機構４をシリンダ
ブロック５にて一体化したコンプレッサユニット６を収
納した密閉型電動圧縮機である。７はシリンダブロック
５の軸受部８に枢止したクランクシャフトであり、上端
の偏芯軸７ｂにはコンロッド１０の大端部が連結され、
小端部にはピストンピン１１によりシリンダ１２内で摺
動するピストン１３が連結してある。１４は吸入孔、吸
入バルブ、吐出孔、吐出バルブ（いずれも図示せず）を
備えたバルブプレート、１５は内部に吸入室、吐出室
（いずれも図示せず）を区分けしたシリンダヘッドで、
１６は吸入マフラーである。３０は、密閉容器２下部に
貯溜された潤滑油である。
【００２７】２９は潤滑油の吸込み孔であり、１７はク
ランクシャフト７の下端に形成し比較的小径の吸込み穴
２９を中心部に設けた絞り部である。１９は絞り部１７
より斜めに、かつ上方に延びた傾斜通路であり、その内
径内に絞り部１７の中心を含むように構成されている。
さらに、その傾斜通路１９の上端は軸受８下方に達する
ように、かつクランクシャフト７の外周面に接近するよ
うに配列してある。２０はスパイラル溝であり、下部連
通部２１にて傾斜通路１９と連通する。スパイラル溝２
０の上端は偏芯軸７ｂ内の偏芯通路２３に上部連通部２
４にて連通してある。
【００２８】Ｙはクランクシャフト７の主軸部の直径で
あり、Ｈはクランクシャフト７の主軸の最下端から下部
連通部２１の中心までの高さである。クランクシャフト
７の主軸部の直径Ｙに対するクランクシャフト７の主軸
の最下端から下部連通部２１の中心までの高さＨの比率
をＥ（Ｅ＝Ｈ／Ｙ）とする。更に、Ｐはクランクシャフ
ト７の主軸部の半径であり、Ｒはクランクシャフト７の
主軸軸芯から傾斜経路１９の外径までの最大長さであ
る。クランクシャフト７の主軸部の半径Ｐに対するクラ
ンクシャフト７の主軸軸芯から傾斜経路１９の外径まで
の最大長さＲの比率をＦ（Ｆ＝Ｒ／Ｐ）とする。
【００２９】以上のような構成において、次に動作を説
明する。クランクシャフト７の回転により、傾斜通路１
９内の潤滑油３０は遠心力により周知の放物線状の自由
表面をなす。吸込み穴２９より流入する矢印に示す潤滑
油Ａは、遠心力により上方へ揚がる矢印に示す支流Ｂ
と、傾斜通路１９の壁面にてスリップする矢印に示す支
流Ｃに分流される。この支流Ｃは絞り部１７の壁面にて
反射し、支流Ｂに合流するといったショートサーキット
を繰り返すが、従来例のような一旦傾斜経路１９内に流
入した潤滑油３０が傾斜通路１９外へ流出することは回
避されるので、傾斜通路１９内への潤滑油３０の流入量
損失を顕著に抑制できる。即ち、遠心力によって発生す
る下向きの力を絞り部１７が受け止めることで、従来に
比べて上向きの力が増加して、潤滑油３０は傾斜通路１
９内を上方へ移動する。
【００３０】次に、図４は本発明者らが行った同一の直
径をもつクランクシャフトを用いて、給油量と比率Ｅの
相関を計測して得たデータである。比率Ｆをパラメータ
として、運転周波数は１２００ｒ／ｍｉｎ一定の結果を
表示してある。尚、使用した潤滑油はエステル油であ
り、粘度は１０〜１５ｍｍ2／ｓのものを用いた。図４
から明らかなように、いずれの比率Ｆにおいても、比率
Ｅが増加するにするに伴って給油量は減少する傾向が確
認される。潤滑油３０を上方へ揚げるためには、潤滑油
３０に作用する遠心力による上向きの力が、重力やスリ
ップによる下向きの力に打ち勝つことが必須条件であ
り、前記比率Ｅが小さいほどオイル搬送力が強い。更
に、図４から、比率Ｆが大きくなるに伴って給油量が多
くなる傾向も確認される。これは、比率Ｆが大きいほ
ど、傾斜通路１９内の潤滑油３０に作用する遠心力が大
きくなるためであり、当然、比率Ｆが１に近くなるほど
オイル搬送力は強い。
【００３１】図４において、４０ａは給油限界線Ａであ
り、本発明者らのこれまでの知見から、クランクシャフ
ト７の上方への給油量が４０ｍＬ／ｍｉｎ未満になる
と、摺動部位への潤滑油３０の供給が不十分となり、摩
耗が発生する可能性がある。
【００３２】図５は、図４の結果を基にして、運転周波
数１２００ｒ／ｍｉｎにおいて、４０ｍＬ／ｍｉｎの給
油量が確保できる比率Ｅと比率Ｆの関係を示したもので
ある。
【００３３】４０ｂは運転周波数１２００ｒ／ｍｉｎに
おいて給油量を４０ｍＬ／ｍｉｎ確保できる給油境界線
Ｂであり、式(2)で表される。４０ｃは給油境界線Ｂよ
りも上位にあって、給油量を４０ｍＬ／ｍｉｎ以上確保
できる給油十分領域Ｃであり、式(1)で表される。一
方、４０ｄは給油境界線Ｂよりも下位にあって、給油量
が４０ｍＬ／ｍｉｎ未満となる給油不十分領域Ｄであ
り、式(3)で表される。
【００３４】 Ｆ≧０．１６６Ｅ2−０．６８３Ｅ＋１．４４ …(1) Ｆ＝０．１６６Ｅ2−０．６８３Ｅ＋１．４４ …(2) Ｆ＜０．１６６Ｅ2−０．６８３Ｅ＋１．４４ …(3) 以上、図５の結果から、給油量として４０ｍＬ／ｍｉｎ
を確保するためには、比率Ｅと比率Ｆが、前記式(1)を
満たした設計にすれば良いことがわかる。
【００３５】また、図６は本発明者が行った同一の直径
をもつクランクシャフト７を利用して、従来例１と本発
明の実施の形態１のクランクシャフト７の回転数と給油
量の相関を計測して得たデータである。ここで、実施の
形態１のクランクシャフト７の諸元は、比率Ｅの範囲を
２〜３とし、比率Ｆの範囲を０．７７〜０．９とした上
で、比率Ｅと比率Ｆの関係が前記式(1)を満たしている
ものである。図１５に示す従来例１に比べて、本発明の
実施の形態１が優れており、低速域（１２００〜１８０
０ｒ／ｍｉｎ）でも、摺動部の潤滑に十分必要な給油量
を確保することができる。しかも低速運転が可能となる
ことにより、安定した給油と相まって、圧縮機の入力が
小さく抑えられ、低い消費電力を得ることができる。
【００３６】尚、本実施例においては、比率Ｅの範囲を
２〜３としているが、比率Ｅが２未満の場合、クランク
シャフト７下部に装着されるロータ３ｂの嵌合長さ（現
状１０〜２０ｍｍ程度）に対する余裕度が殆ど無く、現
実的な設計とは言えない。一方、比率Ｅが３よりも大き
くなると、揚程が高くなり、低速域（１２００〜１８０
０ｒ／ｍｉｎ）での給油量が十分に確保できなくなる。
【００３７】また、本実施例においては、比率Ｆの範囲
を０．７７〜０．９としているが、比率Ｆの範囲が０．
７７未満の場合、オイル搬送力に必要な遠心力が得られ
ず、低速域（１２００〜１８００ｒ／ｍｉｎ）での給油
量が十分に確保できなくなる。一方、０．９より大きい
場合、クランクシャフト７の外周表面と傾斜通路１９の
間の肉厚が１ｍｍ未満となり、圧縮荷重が負荷された場
合、肉厚が薄い部分にて欠けや割れが発生する可能性が
ある。
【００３８】故に、低速域においても圧縮運転可能なク
ランクシャフト７の給油システムを設計するためには、
比率Ｅの範囲を２〜３とし、比率Ｆの範囲を０．７７〜
０．９とした上で、比率Ｅと比率Ｆの関係の前記式(1)
を適用することが望ましい。
【００３９】また、通常、ピストン１３、シリンダ１２
にて構成される圧縮機構４の温度は、クランクシャフト
７の偏芯軸７ｂ上端より飛散する潤滑油３０の温度に比
べて高い。このことから、本発明の実施の形態１によれ
ば、圧縮機構４に降りかかる潤滑油３０の増加により、
圧縮機構４の冷却作用が十分に発揮されるので、摺動表
面の摩耗を抑制して信頼性が高くなると共に、圧縮機構
４に吸入されるガスの温度上昇も抑制されるので、密閉
型電動圧縮機の効率向上も図れる。
【００４０】（実施の形態２）図７は、本発明の実施の
形態２によるクランクシャフトの要部拡大断面図であ
る。図８は、図７のIII−III線における同実施の形態の
クランクシャフトの断面図である。
【００４１】１８はクランクシャフト７の下端に形成し
た拡管部であり、１９は拡管部１８の上端より斜めに、
かつ上方に延びた傾斜通路であり、その内径内に拡管部
１８の中心を含むように、かつその外周面の下端の一部
が拡管部１８に内接するが如く近接して位置している。
また、拡管部１８の内周部の直径を傾斜通路１９の直径
よりも大きめに形成されているため、段差３２が構成さ
れている。３１は潤滑油３０を吸込むための吸込み穴２
９を中央部に設け、普通鋼材等の打抜きにより形成され
た平板円板形状からなるキャップであり、拡管部１８の
内周面に挿入係止されている。１７は拡管部１８、吸込
み穴２９を設けたキャップ３１を総称した絞り部であ
る。
【００４２】Ｕは傾斜通路１９の直径であり、Ｘは絞り
部１７の中心部に設けた吸込み穴２９の直径である。傾
斜通路１９の直径Ｕに対する絞り部１７の中心部に設け
た吸込み穴２９の直径Ｘの比率をＧ（Ｇ＝Ｘ／Ｕ）とす
る。
【００４３】本発明の実施の形態２では、キャップ３１
の材質をＳＳやＳＫ材に代表される普通鋼材とし、鋼材
の打抜きによりキャップ３１を円形状に形成して、拡管
部１８の内周に圧入にて嵌め込んでいるために安価で作
業性が良い。また、拡管部１８の直径と傾斜通路１９の
直径との違いによる段差により、キャップ３１を圧入す
る際に、キャップ３１の位置ずれが起きること無く、安
定して組立することが可能である。
【００４４】尚、キャップ３１の材質については、普通
鋼材以外に、安価な非鉄金属やプラスチック材等を使用
しても同様の効果が得られる。
【００４５】次に、図９は本発明者らが行った同一の直
径をもつクランクシャフトを利用して、給油量と比率Ｇ
の相関を計測して得たデータである。比率Ｅを２．６、
比率Ｆを０．８２とし、運転周波数として、１２００ｒ
／ｍｉｎと４３２０ｒ／ｍｉｎの２条件を代表値とした
結果を表示してある。尚、使用した潤滑油はエステル油
であり、粘度は１０〜１５ｍｍ2／ｓのものを用いた。
４０ｅは比率Ｇが０．２５となる線であり、４０ｆは比
率Ｇが０．５となる線である。この図から、いずれの運
転周波数においても、比率Ｇが０．２５である線４０ｅ
と０．５である線４０ｆの範囲内に給油量が最大となる
ポイントがあることが確認される。また、運転周波数が
１２００ｒ／ｍｉｎの場合、比率Ｇが０．２５〜０．５
の範囲内では給油量の差は殆ど無いのに対し、運転周波
数が４３２０ｒ／ｍｉｎの場合では、比率Ｇが０．４３
付近にて明らかな最大ピークを呈することが確認され
る。
【００４６】絞り部１７の中央部に形成された吸込み孔
２９の直径が大きくなるに伴い、低速、高速いずれにお
いても給油量が減少する要因は、遠心力によって発生す
る下向きの力を受け止める能力が低下して、傾斜通路１
９内への潤滑油３０の流入量損失が増加しているためと
考える。
【００４７】一方、運転周波数が４３２０ｒ／ｍｉｎの
場合、比率Ｇが０．４３よりも小さくなるに伴って給油
量が顕著に低下する要因は、高速回転により遠心力が強
く作用するので潤滑油３０を上方へ揚げるオイル搬送力
が高く、吸込み孔２９から吸込まれる潤滑油３０の量
が、上方へ揚げられる潤滑油３０の量に追従できていな
いことによるものと考える。本発明者らの実験による
と、このような比率Ｇが小さくなるに伴って給油量が顕
著に減少する傾向は、運転周波数が３０００ｒ／ｍｉｎ
以上で確認された。逆に低速域では、吸込み孔２９から
吸込まれる潤滑油３０の量は比較的少ないので、上方へ
揚げられる潤滑油３０の量に追従できる範囲が広く、比
率Ｇの範囲が広くなったと考えられる。このような低速
域での給油量がフラットとなる比率Ｇの範囲を有する現
象は１８００ｒ／ｍｉｎ以下で確認された。
【００４８】以上のことから、本発明の実施の形態２に
よれば、傾斜通路１９の直径と絞り部１７の中心部に設
けた吸込み穴２９の直径との比を１：０．２５〜０．５
としたものであり、低速域での給油量を最大に維持した
状態で、高速域での給油量を増減できるオイルポンプが
可能となる。特に、高速域において、クランクシャフト
７の上方にある偏芯軸７ｂの上端面から吐出される潤滑
油３０の量が顕著に多くなると、密閉容器２の板厚や材
質形状、あるいはシリンダブロック５の形状等によって
は、潤滑油３０のはねかけによる騒音が問題になる可能
性がある。しかしながら、本実施の形態２によれば、適
切な比率Ｇを０．２５〜０．５の範囲内から選定するこ
とにより、各運転周波数に対して適切な給油量を設定し
て、特に高速域での潤滑油３０のはねかけによる騒音問
題を防止することが可能である。
【００４９】（実施の形態３）図１０は、本発明の実施
の形態３によるクランクシャフトの要部拡大断面図であ
る。図１１は、同実施の形態のディバイダーの斜視図で
あり、図１２は、図１０のIV部の拡大断面図である。
【００５０】１８はクランクシャフト７の下端に形成し
た拡管部であり、１９は拡管部１８の上端より斜めに、
かつ上方に延びた傾斜通路であり、その内径内に拡管部
１８の中心を含むように、かつその外周面の下端の一部
が拡管部１８に内接するが如く近接して位置している。
２６は傾斜通路１９内に圧入固定した薄平板状からなる
ディバイダーで、上下端には略半月状の切欠２７を有
し、上下の方向性がなくなるように上下対称に形成して
ある。２８は略中間位置をわずかに幅広に形成した圧入
部である。また、傾斜通路１９は、その直径を拡管部１
８の上端から段階的に少なくとも１回以上僅小径化し
て、２段以上の段差を有しており、１９ａは傾斜通路の
直径としては最大となる傾斜通路１段目であり、１９ｂ
は傾斜通路１段目１９ａと２段目の境に該当する傾斜通
路内段差である。傾斜通路１段目１９ａの高さは、ディ
バイダー２６の高さと同等となるように構成されてい
る。
【００５１】傾斜経路１９内に流入した潤滑油３０は、
クランクシャフト７の回転に応じて回転しながら上方へ
揚がっていくが、潤滑油３０のもつ粘性は傾斜通路１９
内での回転方向に対して逆向きの抵抗力として作用する
ので、傾斜通路１９内の潤滑油３０の回転速度は、実際
のクランクシャフト７の回転速度よりも遅くなる傾向を
示す。特に、低速域（１２００〜１８００ｒ／ｍｉｎ）
では、モータ発熱や摺動発熱による潤滑油３０の温度上
昇量が小さく、潤滑油３０の粘度、及び粘性は比較的高
い状態で維持されるので、回転速度の差はより大きくな
る。このようなクランクシャフト７と傾斜通路１９内の
潤滑油３０の回転速度の差はオイル搬送力の低下に大き
な影響を及ぼす。
【００５２】そこで、本発明の実施の形態３によれば、
傾斜経路１９内に挿入係止されたディバイダー２６の攪
拌による潤滑油３０の掻き揚げ作用を併用してオイル搬
送力を向上させることにより、傾斜通路１９内に流入し
た潤滑油３０の回転速度を実際のクランクシャフト７の
回転速度にほぼ同期させて、低速域であっても十分な給
油量を上方へ揚げることが可能となる。
【００５３】また、ディバイダー２６の両端部に設けた
略半月状の切欠き２７により、ディバイダー２６の特に
下端が傾斜通路１９より小さい吸込み穴２９を中心部に
設けた絞り部１７の中心とずれても、絞り部１７の分割
された２個の流入口の開口比が変わることがなく、かつ
長手方向の中央付近の幅を大きくすることにより、ディ
バイダー２６の挿入圧力方向がなく、かつディバイダー
２６の湾曲が極めて少なく組立ができ、作業性を良くす
ることが可能となる。
【００５４】また、傾斜通路１９の直径を拡管部１８上
端から段階的に少なくとも１回以上僅小径化して、２段
以上の段差を有する傾斜通路１９とし、かつ拡管部１８
の上端から１段目の傾斜通路１９ａの深さをディバイダ
ー２６の高さと同じとすることにより、拡管部１８内に
キャップ３１を嵌め込む際に、ディバイダー２６の下端
面にキャップ３１が接触して負荷が掛かっても、ディバ
イダー２６の上端面のへり２６ａが、傾斜通路の段差１
９ｂによって、ディバイダーの位置ずれが発生すること
無く組立が可能となる。
【００５５】（実施の形態４）図１３は、本発明の実施
の形態４による密閉型電動圧縮機の要部拡大断面図であ
る。
【００５６】７はクランクシャフトであり、１９は傾斜
通路である。３３は傾斜通路１９の上端に形成された円
錐部であり、３３ａは円錐部３３の稜線部分である。２
１は傾斜通路１９内の潤滑油を更に上方へ揚げるための
下部連通部である。
【００５７】ここで、潤滑油の揚程を有効に引き上げ、
低速域での給油量を確保するために、傾斜通路１９はク
ランクシャフト７の下方から上方へかけてクランクシャ
フト７の外周側に傾斜している。そのため、下部連通部
２１を傾斜通路１９の側内壁面に貫通させる構成にした
場合、傾斜通路１９の最上端部分、並びに円錐部３３は
必然的に下部連通部２１よりも上方に位置するために、
その部分の肉厚が最も薄くなることになる。従って、下
部連通部２１を起点に上方へスパイラル溝（図示せず）
の加工を施すと、スパイラル溝の最頂部と傾斜通路１９
の最上端、並びに円錐部３３との間で食破れ（スパイラ
ル溝の最頂部が破れて大きな穴が生じる現象。肉厚が薄
い時に発生。）が発生する可能性がある。
【００５８】しかしながら、本発明の実施の形態４によ
れば、下部連通部２１、あるいは下部連通部２１の一部
が傾斜通路１９の上端の円錐部３３の稜線部分３３ａに
形成されるために、低速域での給油量を確保した上で、
更に、クランクシャフト７の下部連通部２１の上方にお
ける肉厚が確保され、スパイラル溝の加工を施しても、
この部位における食破れの発生を防止し、製造工程上の
ロスコストを低減させることが可能となる。
【００５９】（実施の形態５）図１４は、本発明の実施
の形態５によるクランクシャフトの要部拡大断面図であ
る。
【００６０】７はクランクシャフト、８はシリンダブロ
ックの軸受部であり、３ｂはクランクシャフト７に焼嵌
されたロータである。１９はクランクシャフト７内に施
された傾斜通路であり、２５はシリンダブロックの軸受
部８とロータ３ｂの上端面との間に形成される隙間位置
に、傾斜通路１９からクランクシャフト７の外周面へ連
通するガス抜き連通部である。
【００６１】本発明の実施の形態５によれば、傾斜通路
１９内に滞留するガスによるチョークが生じて潤滑油が
上方へ揚がり難くなるような給油不全現象を防止するべ
く、傾斜通路１９内に滞留するガスをガス抜き連通部２
５から、軸受部８の下端とロータ３ｂの上端面で構成さ
れる隙間を通って効果的に放出することができると共
に、油面位置からガス抜き連通部の中心までの高さが十
分に確保されているので、ガス抜き連通部からの潤滑油
の流出量の割合が減少するので、摺動部の潤滑に寄与す
る十分な給油量を確保することが可能となる。
【００６２】尚、本実施の形態５によるガス抜き連通部
の少なくとも一部が、クランクシャフト７の主軸と軸受
部８にて構成される摺動部に掛かっているが、ガス抜き
連通部２５のクランクシャフト７外周側への出口孔２５
ａに面取りを施すことにより、シリンダブロックの軸受
部８とクランクシャフト７外周面にて構成されるジャー
ナル軸受部にて油膜切れを防止することができる。
【００６３】更に、傾斜通路１９内のガス抜き作用とジ
ャーナル軸受部の油膜切れ防止の両観点から、出口孔２
５ａの直径はφ３〜６mmとし、その面取り角度は９０〜
１２０°とすることが望ましい。
【００６４】
【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明は、主軸の下部に形成され、下方から上方へかけて外
側に傾斜した傾斜通路と、主軸の下端に形成し前記傾斜
通路の断面より小さな径の吸込み穴を中心部に設けた絞
り部と、スパイラル溝の下端と前記傾斜通路を連通させ
る下部連通部とからなるオイルポンプを備えたものであ
り、絞り部で囲まれたクランク下端の潤滑油は主軸の回
転による遠心力を受け、絞り部が遠心力によって発生す
る下向きの力を受け止めることで上向きの力が増加し傾
斜通路内を上方へ移動する。さらに傾斜通路の傾斜がよ
り潤滑油の揚程を有効に引き上げることで、大きなオイ
ル搬送力を得ることができる。
【００６５】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の発明に加えて、少なくとも１２００〜１８００
ｒ／ｍｉｎの間の運転周波数を含む運転がされること
で、圧縮機の入力が小さく抑えられ、安定した給油と相
まって、低い消費電力が得られることができる。
【００６６】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
および２に記載の発明に加えて、クランクシャフトの主
軸の直径に対するクランクシャフトの主軸の最下端から
下部連通部の中心までの距離の比率をＥとし、クランク
シャフトの主軸の半径に対するクランクシャフトの主軸
の軸芯から傾斜経路の外径までの最大長さの比率をＦと
して、比率Ｅと比率Ｆの関係を Ｆ≧０．１６６Ｅ2−０．６８３Ｅ＋１．４４ としたものであり、各諸元が最適化されることで遠心力
を最大限に活用したオイルポンプとなり、回転速度が低
い場合でも大きなオイル搬送力を得ることができる。
【００６７】更に、低速域から高速域にかけて、給油量
が顕著に増加するため、摺動部の摩耗を低減し、信頼性
を向上させることができる。しかも、ピストン、シリン
ダのクリアランスへの潤滑油の流入量も比例して増加す
ることから、ピストン、シリンダのクリアランスにおけ
る潤滑油によるオイルシール性が発揮され、圧縮負荷時
の冷媒ガスのリーク量が減少して冷凍能力が増加するの
で、密閉型電動圧縮機の効率向上も可能である。更に、
その構成は簡素であり、安価なインバータ駆動の密閉型
電動圧縮機の提供も可能である。
【００６８】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
から３に記載のいずれか１項に記載の発明に加えて、絞
り部はクランクシャフトの下端に設けた拡管部に円形状
のキャップを挿入係止するものであり、直材費も安く、
かつキャップの位置ずれが起きること無く組立ができ
る。
【００６９】更に、キャップの材質については、普通鋼
材や、安価な非鉄金属やプラスチック材等を使用しても
同様の効果が得られる。
【００７０】また、請求項５に記載の発明は、請求項１
から３に記載のいずれか１項に記載の発明に加えて、傾
斜通路の直径と絞り部の中心部に設けた吸込み穴の直径
との比を１：０．２５〜０．５としたものであり、低速
域での給油量を最大に維持した状態で、高速域での給油
量を増減できるオイルポンプとなり、各運転周波数に対
し、適切な給油量を設定して、特に高速域での潤滑油の
はねかけによる騒音問題を防止することができる。
【００７１】また、請求項６に記載の発明は、請求項１
から３に記載のいずれか１項に記載の発明に加えて、傾
斜通路内に平板状のディバイダーを挿入係止されたもの
であり、傾斜通路内でのオイルスリップを抑制するの
で、特に低速回転時に安定した給油を確保することがで
きる。
【００７２】また、請求項７に記載の発明は、請求項６
に記載の発明に加えて、ディバイダーは上下対称形状を
なし、端部の略中央に略半月状の切欠を有し、長手方向
の中央の幅を端部に比べわずかに大きくした圧入部を形
成したものであり、ディバイダーの両端部に設けた略半
月状の切欠により、ディバイダーの特に下端が傾斜通路
より小さい吸込み穴を中心部に設けた絞り部の中心とず
れても、前記絞り部の分割された２個の流入口の開口比
が変わることがなく、かつ長手方向の中央付近の幅を大
きくすることにより、ディバイダーの挿入圧力方向がな
く、かつディバイダーの湾曲が極めて少なく組立性が向
上することができる。
【００７３】また、請求項８に記載の発明は、請求項６
に記載の発明に加えて、傾斜通路の直径を拡管部上端か
ら段階的に少なくとも１回以上径小化するとともに、段
差を有する前記傾斜通路とし、かつ前記拡管部の上端か
ら１段目の前記傾斜通路の深さをディバイダーの高さと
同じとしたものであり、傾斜通路を複数に分けて加工で
きることで加工精度が向上し、また拡管部内にキャップ
を嵌め込む際に、ディバイダーの下端面にキャップが接
触して負荷が掛かっても、ディバイダーの上端面のへり
が、傾斜通路の段差によって固定されており、ディバイ
ダーの位置ずれが起きること無く組立ができる。
【００７４】また、請求項９に記載の発明は、請求項１
から３に記載のいずれか１項に記載の発明に加えて、傾
斜通路の上端に円錐部を形成するとともに、下部連通部
の少なくとも一部が前記円錐部と交わっているもので、
低速域での給油量を確保した上で、なおかつクランクシ
ャフトの下部連通部上方における肉厚を厚くすることが
でき、この部位にて食破れ（スパイラル溝の底部が破れ
て大きな穴が生じる現象。肉厚が薄い時に発生する。）
の発生を防止することができる。
【００７５】また、請求項１０に記載の発明は、請求項
１から３に記載のいずれか１項に記載の発明に加えて、
傾斜通路から主軸部の外周面へ連通するガス抜き連通部
を、シリンダブロックに形成した軸受部の下端面とロー
タ上端面との間に形成される隙間に開口するよう設けた
ものであり、油面位置から前記ガス抜き連通部の中心ま
での高さ方向の距離が大きく取れることで前記ガス抜き
連通部からの潤滑油の流出量が減り、上方へ汲み上げら
れる潤滑油量が相対的に増加することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による密閉型電動圧縮機
の断面図
【図２】同実施の形態のクランクシャフトの要部拡大断
面図
【図３】同実施の形態の動作状況を示す図２相当の要部
断面図
【図４】同実施の形態を含め、かつ比率Ｆをパラメータ
とした、給油量と比率Ｅの相関特性図
【図５】図４を基にした比率Ｅと比率Ｆの相関特性図
【図６】同実施の形態及び従来例１の回転数と給油量の
相関特性図
【図７】本発明の実施の形態２によるクランクシャフト
の要部拡大断面図
【図８】図７のIII−III線における同実施の形態のクラ
ンクシャフトの断面図
【図９】同実施の形態も含めた給油量と比率Ｇの相関特
性図
【図１０】本発明の実施の形態３によるクランクシャフ
トの要部拡大断面図
【図１１】同実施の形態のディバイダーの斜視図
【図１２】図１０のIV部における同実施の形態の拡大断
面図
【図１３】本発明の実施の形態４によるクランクシャフ
トの要部拡大断面図
【図１４】本発明の実施の形態５による密閉型電動圧縮
機の要部拡大断面図
【図１５】従来例１の密閉型電動圧縮機の縦断面図
【図１６】図１５の要部断面図
【図１７】従来例２の密閉型電動圧縮機のオイルポンプ
の要部拡大断面図
【図１８】従来例３の密閉型電動圧縮機のオイルポンプ
の要部拡大断面図
【符号の説明】
２ 密閉容器 ３ 電動モータ ３ａ ステータ ３ｂ ロータ ４ 圧縮機構部 ５ シリンダブロック ７ クランクシャフト ７ａ 主軸 ７ｂ 偏芯軸 ９ オイルポンプ １２ シリンダ １３ ピストン １７ 絞り部 １９ 傾斜通路 ２０ スパイラル溝 ２１ 下部連通部 ３０ 潤滑油
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井出 照正 大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５号 松下冷機株式会社内 (72)発明者 片山 誠 大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５号 松下冷機株式会社内 (72)発明者 堀口 隆文 大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５号 松下冷機株式会社内 (72)発明者 長尾 崇秀 大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５号 松下冷機株式会社内 Ｆターム(参考） 3H003 AA02 AB03 BD06 CA01

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 密閉容器内に潤滑油を貯溜すると共にス
    テータとロータからなる電動モータによって駆動される
    圧縮要素を収容し、主軸及び偏芯軸から構成され、スパ
    イラル溝を介して前記偏芯軸に連通するオイルポンプを
    内蔵し、前記潤滑油に下端部が浸漬したクランクシャフ
    トと、前記クランクシャフトの主軸を軸支すると共に圧
    縮室を有するシリンダブロックと、前記圧縮室内で往復
    運動するピストンと、前記クランクシャフトの偏芯軸と
    前記ピストンを連結する連結手段とを前記圧縮要素の構
    成に含むとともに、前記オイルポンプは、前記主軸の下
    部に形成され、下方から上方へかけて外側に傾斜した傾
    斜通路と、前記主軸の下端に形成し前記傾斜通路の断面
    より小さな径の吸込み穴を中心部に設けた絞り部と、前
    記スパイラル溝の下端と前記傾斜通路を連通させる下部
    連通部とからなることを特徴とする密閉型電動圧縮機。
  2. 【請求項２】 少なくとも１２００〜１８００ｒ／ｍｉ
    ｎの間の運転周波数を含む運転がされる請求項１に記載
    の密閉型電動圧縮機。
  3. 【請求項３】 クランクシャフトの主軸の直径に対する
    前記クランクシャフトの主軸の最下端から下部連通部の
    中心までの距離の比率をＥとし、前記クランクシャフト
    の主軸の半径に対する前記クランクシャフトの主軸の軸
    芯から傾斜経路の外径までの最大長さの比率をＦとした
    時、前記Ｅと前記Ｆの関係が Ｆ≧０．１６６Ｅ2−０．６８３Ｅ＋１．４４ であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載
    の密閉型電動圧縮機。
  4. 【請求項４】 絞り部はクランクシャフトの下端に円板
    状のキャップを挿入係止することで構成した請求項１か
    ら請求項３のいずれか１項に記載の密閉型電動圧縮機。
  5. 【請求項５】 傾斜通路の直径と、絞り部の中心部に設
    けた吸込み穴の直径との比を１：０．２５〜０．５とし
    たことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか1
    項に記載の密閉型電動圧縮機。
  6. 【請求項６】 傾斜通路内に平板状のディバイダーを挿
    入係止されたことを特徴とする請求項１から３のいずれ
    か１項に記載の密閉型電動圧縮機。
  7. 【請求項７】 ディバイダーは上下対称形状をなし、端
    部の略中央に略半月状の切欠を有し、長手方向の略中央
    の幅を端部に比べわずかに大きくした圧入部を形成した
    ことを特徴とする請求項６に記載の密閉型電動圧縮機。
  8. 【請求項８】 傾斜通路の直径を拡管部上端から段階的
    に少なくとも１回以上径小化するとともに、段差を有す
    る前記傾斜通路とし、かつ前記拡管部の上端から１段目
    の前記傾斜通路の深さを前記ディバイダーの高さと同じ
    であることを特徴とする請求項６に記載の密閉型電動圧
    縮機。
  9. 【請求項９】 傾斜通路の上端に円錐部を形成するとと
    もに、下部連通部の少なくとも一部が前記円錐部と交わ
    っていることを特徴とする請求項１から請求項３のいず
    れか１項に記載の密閉型電動圧縮機。
  10. 【請求項１０】 傾斜通路から主軸部の外周面へ連通す
    るガス抜き連通部を、シリンダブロックに形成した軸受
    部の下端面とロータ上端面との間に形成される隙間に開
    口するように設けたことを特徴とする請求項１から請求
    項３のいずれか１項に記載の密閉型電動圧縮機。
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