JP2004251129A - ロータリー圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータリー圧縮機の、起動初期や運転回転数が低い場合に潤滑状態が悪化し、信頼性が悪化する欠点を改善すると共に、密閉容器の底部に溜まったごみや微細な磨耗粉がオイルの給油により摺動部に侵入し、摺動部の傷つきや磨耗を発生する欠点の改善を図る。
【解決手段】シャフト６の摺動面５０に螺旋溝６０と偏芯部８に螺旋溝６０と連通するオイル溝６１を有し、上軸受け１４の上端１５ａまでオイル３ａに浸漬するとともに、オイル３ａが上軸受け１４の上端１５ａに開口した上開口部６２から下軸受け１５の下端１５ｂに開口した下開口部１３に向かって上から下への流れを有するように螺旋溝６０を形成したことにより、摺動状態の改善と底部に溜まったごみや微細な磨耗粉の摺動部への侵入を防止でき、信頼性を向上できる。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は特に冷凍機や空気調和機等の冷凍サイクル、ヒートポンプとして用いるロータリー圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ロータリー圧縮機は、より小型で低コストのものが望まれるとともに、回転数も幅広い範囲で運転される傾向にあり、信頼性確保も一層重要になってきている。
【０００３】
従来のロータリー圧縮機としては、密閉容器の底部にオイルを貯留したものがある（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ロータリー圧縮機を説明する。
【０００５】
図８は、従来のロータリー圧縮機の縦断面図。図９は、図８のＡ−Ａ面断面図である。図８、図９において、密閉容器１は電動要素２と圧縮要素３を収納するとともに、底部にオイル３ａを貯留している。電動要素２は、固定子４と回転子５からなり、回転子５に連結したシャフト６で圧縮要素３を駆動する。
【０００６】
圧縮要素３は、密閉容器１に固定されたシリンダ７とシリンダ７内に設けられたシャフト６の偏芯部８に自転自在に嵌合されたピストン９とベーンスロット（図示せず）に嵌合され、シリンダ７の内壁面８ａに沿って転動するピストン９に追従して、ベーンスロットを往復動するベーン１０とシリンダ７の上端面１１と下端面１２を密閉するとともに、シャフト６を支持する上軸受け１４と下軸受け１５とから構成されている。
【０００７】
ベーン１０は、ピストン９の外周面に接して、シリンダ７内の圧縮室１６を高圧室１６ａと低圧室１６ｂに仕切っている。吸入管１７は一端がシリンダ７に圧入され、圧縮室１６の低圧室１６ｂに開口し、他端は密閉容器１の外でシステム（図示せず）の低圧側に接続している。吐出バルブ１８は吐出室１６ａと連通する吐出ポート１８ａを開閉し、開口部１９を有する吐出マフラ１９ａ内に収納されている。
【０００８】
２０は吐出管で一端は密閉容器１内に開口し、他端は、システム（図示せず）の高圧側に接続している。螺旋溝２１がシャフト６の副軸部２２の外周面に設けられ、下端が密閉容器１の底部のオイル３ａに開口し、他端は偏芯部８の油溝２３を経由して主軸部２４の螺旋溝２５に連通し、上端は、上開口部２６に開口している。
【０００９】
以上のように構成されたロータリー圧縮機において以下その動作を説明する。
【００１０】
まず、回転子５の回転は、シャフト６に伝わり、シャフト６の回転に伴い、偏芯部８に嵌合されたピストン９が圧縮室１６内を転動し、ピストン９に圧接されるベーン１０により、圧縮室１６内が高圧室１６ａと低圧室１６ｂに仕切られることで、吸入管１７より吸入されたガスは、連続して圧縮される。圧縮されたガスは、吐出バルブ１８から吐出マフラ１９ａ内に吐出された後、開口部１９を経て密閉容器１の内部空間に開放され、吐出管２０よりシステム（図示せず）に吐出される。
【００１１】
次に、シャフト６の回転に伴い、密閉容器１の底部に貯留されたオイル３ａは、シャフト６の副軸部２２の螺旋溝２１の粘性ポンプにより吸引され、偏芯部８の油溝２３を経由して、主軸部２４の螺旋溝２５によりさらに上方に運ばれ、上開口部２６より排出される。オイル３ａは螺旋溝２１、２５と油溝２３を移動する間にシャフト６と下軸受け１５、上軸受け１４のクリアランスや偏芯部８とピストン９のクリアランスに行き渡り各摺動部の潤滑を行う。
【００１２】
【特許文献１】
特開平２−６１３８５号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成は、底部に貯留されたオイル３ａが、上軸受け１４までポンプアップされる必要があるので、起動時にシャフト６が回転をはじめた直後には、主軸部２４と上軸受け１４には、十分な潤滑がされにくく、特に運転回転数が低くなるとポンプ力が低下するのでさらに潤滑状態が悪化する欠点があった。
【００１４】
また、上記従来の構成は、主軸部２４と上軸受け１４の熱を冷却する手段がなく、底部に貯留されたオイル３ａが主軸部２４と上軸受け１４まで上がるに従い摺動部の発熱により加熱されるので、オイルの粘度が低下し、主軸部２４と上軸受け１４の摺動状態は上方ほど悪化し、信頼性が低下する欠点があった。
【００１５】
また、上記従来の構成は、オイル３ａが密閉容器１の底部に貯留され、オイル３ａを底部より螺旋溝２１で給油するため、底部にたまったごみや微細な磨耗粉が給油によりオイル３ａと一緒に吸い上げられ摺動部にごみや微細な磨耗粉が侵入し、摺動部の傷つきや磨耗を発生して、信頼性を低下させる欠点があった。
【００１６】
また、上記従来の構成は、吐出マフラ１９ａを冷却させる手段がないので、非常に高温となり、吐出バルブ１８にオイルスラッジが発生して信頼性を低下させる欠点があった。また、吐出マフラ１９ａの熱は、熱伝導により上軸受け１４を加熱するので、上軸受け１４と主軸部２４間のオイル３ａの粘度が低下し、摺動条件を悪化させる欠点があった。
【００１７】
本発明は、摺動部のオイル潤滑が安定して行え、機構部を効率よく冷却でき信頼性の高い圧縮機を提供することである。
【００１８】
【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、密閉容器内にオイルを貯留するとともに電動要素と前記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、圧縮室を形成するシリンダと、前記電動要素によって駆動されるシャフトと、前記シャフトに設けた偏芯部に嵌合され前記圧縮室の内壁面に沿って転動するピストンと、前記シリンダ内空間を高圧室と低圧室とに仕切るベ−ンと、前記シリンダの上端面を閉塞する上軸受けと、前記シリンダの下端面を閉塞する下軸受けとを備え、一端が前記上軸受けの上端に開口し他端が前記下軸受けの下端に開口する連通路を前記シャフトの摺動面に形成するとともに、前記上軸受けの前記上端までが前記オイルに浸漬したものであり、上軸受けの上端が常にオイルに浸漬されており、起動初期や低回転などのいかなる条件においても連通路によってシャフト外周の摺動面に安定してオイルが潤滑される作用を有する。
【００１９】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明に、さらに、前記連通路の少なくとも一部が螺旋溝で形成されるとともに、前記螺旋溝は上方から下方へオイルを搬送するように形成したものであり、請求項１に記載の発明の作用に加えて、上軸受けの上端に開口した螺旋溝の上開口部から上部のオイルが吸い込まれ、螺旋溝の粘性ポンプの作用で下方に搬送され、下軸受けの下端に開口した下開口部より排出される作用を有する。
【００２０】
請求項３記載の発明は、密閉容器内にオイルを貯留するとともに電動要素と前記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、圧縮室を形成するシリンダと、前記電動要素によって駆動されるシャフトと、前記シャフトに設けた偏芯部に嵌合され、前記圧縮室の内壁面に沿って転動するピストンと、前記シリンダ内空間を高圧室と低圧室とに仕切るベ−ンと、前記シリンダの上端面を閉塞する上軸受けと、前記シリンダの下端面を閉塞する下軸受けとを備え、一端が前記上軸受けの上端に開口し、他端が前記下軸受けの下端に開口する連通路を前記シャフト外周の摺動面に形成するとともに、前記上軸受けを形成するボス部に前記シャフトの外周に連通する給油孔を設け、少なくとも前記給油孔の上部迄前記オイルに浸漬したものであり、上軸受けのボス部に設けた給油孔から常に給油孔を浸漬しているオイルが吸い込まれ、オイルは連通路を満たし、シャフトの回転により連通路を満たしているオイルが摺動部を潤滑する作用を有する。
【００２１】
請求項４記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記シャフト外周に前記給油孔と連通する全周溝を設け、前記全周溝から上部の前記連通路は下方から上方へオイルを搬送するように形成したものであり、請求項３に記載の発明の作用に加えて給油孔から吸い込まれたオイルは、シャフトの全周溝を介して螺旋溝の粘性ポンプ作用で上方向は上軸受けの上端までと下方向は下軸受けの下端までそれぞれ搬送され各摺動部を安定して潤滑する作用を有する。
【００２２】
請求項５記載の発明は、上軸受けに吐出空間を形成する吐出マフラを設けるとともに、前記吐出マフラの大部分をオイルに浸漬したものであり、請求項１から４に記載の発明の作用に加えて、吐出マフラの熱が周囲のオイルへ伝導することによって効率よく放熱する作用を有する。またこの作用により、吐出マフラから上軸受けやひいては上軸受けとシャフトの間のオイルが過度に高温にならない作用を有する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるロータリー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。なお、従来と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１によるロータリー圧縮機の縦断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ面断面図である。
【００２５】
図１、図２において、シャフト６の摺動面５０には、連通路５１が上軸受け１４の上端１５ａに対応する位置から下軸受け１５の下端１５ｂに対応する位置まで連通するように形成されている。オイル３ａの上表面５２は、上軸受け１４の上端１５ａより鉛直上方にあり、上軸受け１４の上端１５ａまで浸漬している。
【００２６】
以上のように構成されたロータリー圧縮機について、以下その動作を説明する。
【００２７】
まず停止状態において、オイル３ａは、圧縮要素３を構成する上軸受け１４、シリンダ７、下軸受け１５を完全に浸漬している。また、オイル３ａは、シャフト６の連通路５１にも行き渡っている。したがって、起動時にシャフト６の摺動面５０のオイル３ａが不足することはなく、起動初期から安定した潤滑を確保することができる。また、回転数が遅い場合でも摺動面５０のオイル３ａは常に確保されるので、安定した潤滑が確保できる。
【００２８】
また、摺動面５０と上軸受け１４、下軸受け１５、ピストン９が摺動することによる発熱は、上軸受け１４、シリンダ７、下軸受け１５の各表面から各表面と接触するオイル３ａと連通路５１を循環するオイル３ａにより放熱されるので、従来のロータリー圧縮機のように、一部の摺動部の温度が過度に高くなったり、オイル粘度低下による潤滑状態の悪化が起こる事がなくなり、摺動潤滑状態が安定した信頼性の高いロータリー圧縮機を実現できる。
【００２９】
また、この構成は、追加部品を必要とせず、コストアップにならず容易に実現できる。また特に、小型のロータリー圧縮機においては、従来の構成では、オイルの量が少なくなり、オイルと密閉容器の放熱面積も減少することから、より温度上昇が増大するが、本発明の構成では、オイル量を十分確保でき、放熱も良くなるので、信頼性の確保に有効な手段となる。
【００３０】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２によるロータリー圧縮機の要部縦断面図である。
【００３１】
図３において、本実施の形態は、実施の形態１で示したシャフト６の主軸部２４と副軸部２２に螺旋溝６０をシャフト６の鉛直上方から見て回転方向と反対に旋回しながら下降するように形成している。螺旋溝６０は、上軸受け１４の上の面である上端１５ａに上開口部６２を開口し、下軸受け１５の最下面で密閉容器１の底部６２ａ近傍の下端１５ｂに下開口部６３を開口しており、主軸部２４の螺旋溝６０と副軸部２２の螺旋溝６０ａは、偏芯部８のオイル溝６１を介して連通している。
【００３２】
以上のように構成されたロータリー圧縮機について、以下その動作を説明する。
【００３３】
まず停止状態において、オイル３ａは、シャフト６に形成された螺旋溝６０，６０ａや偏芯部８のオイル溝６１を完全に満たしている。シャフト６が回転を始めると、オイル３ａは、螺旋溝６０，６０ａの粘性ポンプ作用によって鉛直上方から下方へオイル３ａを搬送する。したがってオイル３ａは、上開口部６２から吸い込まれ、螺旋溝６０，６０ａとオイル溝６１をとおり、各摺動部を潤滑しながら密閉容器１の底部６２ａの近傍の下開口部６３より排出されるので、密閉容器１の底部６２ａに沈殿しているごみや金属粉、微細な磨耗粉などが吸い込まれることがなく、ごみや金属粉、微細な磨耗粉などによる摺動面の傷つきや磨耗の発生が大幅に減少し、信頼性の高いロータリー圧縮機を実現できる。
【００３４】
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３によるロータリー圧縮機の縦断面図である。図５は、図４のＡ−Ａ面断面図である。
【００３５】
図４、図５において、シャフト６の摺動面５０には、連通路５１が上軸受け１４の上端１５ａに対応する位置から下軸受け１５の下端１５ｂに対応する位置まで連通するように形成されている。上軸受け１４のボス部７０には給油孔７２が形成され、オイル３ａの上表面７３は、給油孔７２より上にあり、給油孔７２は、オイル３ａに浸漬されている。
【００３６】
以上のように構成されたロータリー圧縮機について、以下その動作を説明する。
【００３７】
まず起動初期において、オイル３ａは、給油孔７２を浸漬しているので、給油孔７２と連通路５１をとおり、オイル３ａの上表面７３より下の部分はオイルが行き渡っている。オイル３ａの上表面７３より上側の連通路５１や主軸部２４の摺動面５０と上軸受け１４の隙間には、毛細管効果によりオイル３ａが浸透している。そして、シャフト６が回転を始めるとオイル３ａは、すぐに摺動部５０にくまなく行き渡る。起動時にシャフト６の摺動面５０のオイル３ａが不足することはなく、起動初期から安定した潤滑を確保することができる。また、回転数が遅い場合でも摺動面５０のオイル３ａは常に確保されるので、安定した潤滑が確保できる。
【００３８】
また、摺動面５０と上軸受け１４、下軸受け１５、ピストン９の摺動による発熱は、上軸受け１４、シリンダ７、下軸受け１５の各表面から各表面と接触するオイル３ａと連通路５１を循環するオイル３ａから放熱されので、従来のロータリー圧縮機のように、一部の摺動部の温度が過度に高くなったり、オイル粘度低下による潤滑状態の悪化が起こる事がなくなり、摺動潤滑状態が安定した信頼性の高いロータリー圧縮機を実現できる。
【００３９】
また、この構成は、追加部品を必要とせず、コストアップにならず容易に実現できる。
【００４０】
（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４によるロータリー圧縮機の要部縦断面図である。
【００４１】
図６において、本実施の形態は、実施の形態３で示したシャフト６の主軸部２４に全周溝８０を上軸受け１４のボス部７０の給油孔７２と連通するように設けており、全周溝８０と連通して、シャフト６の主軸部２４に螺旋溝８１を形成している。また、副軸部２２にも螺旋溝８２を形成している。螺旋溝８１、８２は、全周溝８０より鉛直上方では、シャフト６の鉛直上方から見て回転方向と反対に旋回しながら上昇するように形成し、全周溝８０より鉛直下方では、回転方向と反対に旋回しながら下降するように形成している。螺旋溝８１、８２は、上軸受け１４の上の面である上端１５ａに上開口部８３を開口し、下軸受けの最下面で密閉容器１の底部６２ａ近傍の下端１５ｂに下開口部８４を開口しており、主軸部２４の螺旋溝８１と副軸部２２の螺旋溝８２は、偏芯部８のオイル溝８５を介して連通している。
【００４２】
以上のように構成されたロータリー圧縮機について、以下その動作を説明する。
【００４３】
シャフト６が回転を始めると給油孔７２より全周溝８０に吸い込まれたオイル３ａは、螺旋溝８１の粘性ポンプ作用により、全周溝８０より上では螺旋溝８１がシャフト６の鉛直上方から見て回転方向と反対に旋回しながら上昇するように形成してあるので上方に、全周溝８０より下では、下方に搬送され、螺旋溝８１、８２の上端１５ａと下端１５ｂから排出される。したがって、密閉容器１の底部６２ａに沈殿しているごみや金属粉、微細な磨耗粉などが吸い込まれることがなく、ごみや金属粉、微細な磨耗粉などによる摺動面の傷つきや磨耗の発生が大幅に減少し、信頼性の高いロータリー圧縮機を実現できる。
【００４４】
（実施の形態５）
図７は、本発明の実施の形態５によるロータリー圧縮機の要部縦断面図である。
【００４５】
図７において、本実施の形態は、実施の形態４に吐出ポート９１と吐出バルブ９２を収納する吐出空間である吐出マフラ９３を上軸受け１４と外壁９５とで成型しており、吐出マフラ９３の大部分がオイル３ａに浸漬している。
【００４６】
以上のように構成されたロータリー圧縮機について、以下その動作を説明する。
【００４７】
冷媒ガスは、吐出バルブ９２の開閉により、吐出ポート９１より吐出マフラ９３に吐出され、吐出マフラ９３の上面の吐出孔９４より密閉容器１内の空間へ開放される。吐出マフラ９３は、主軸受け１４と一体に成型された外壁９５と、吐出孔９４を設けたカバー９６で構成されている。
【００４８】
以上のように構成されたロータリー圧縮機について、以下その動作を説明する。
【００４９】
吐出ポート９１より吐出された高温のガスは、吐出マフラ９３に滞留するが、吐出マフラ９３は、外壁９５の周囲オイル３ａへの熱伝導によって、効率よく冷却されるので、過度に高温となることがない。したがって、吐出ガスが高温になることによる吐出バルブ等でのオイルスラッジの発生が抑制される。また、高温の吐出ガスにより、主軸受け１４が加熱され、オイル３ａの粘度が低下することによる摺動条件の悪化が抑制され、信頼性の高いロータリー圧縮機を提供することができる。
【００５０】
【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、圧縮機の起動時や回転数が低い場合でも摺動面に十分なオイルが確保されており、また、摺動部の発熱でのオイル粘度低下による摺動状態の悪化を低減するので、信頼性の高いロータリー圧縮機を提供することができるという効果を有する。
【００５１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の効果に加えて、摺動面へのオイル供給がさらに向上すると共に、密閉容器の底部に溜まったごみや微細な磨耗粉がオイルの給油によって吸い込まれ、摺動部に侵入することがなくなるので、信頼性の高いロータリー圧縮機を提供することができるという効果を有する。
【００５２】
また、請求項３に記載の発明は、圧縮機の起動時や回転数が低い場合でも摺動面に十分なオイルが確保されており、また、摺動部の発熱でのオイル粘度低下による摺動状態の悪化を低減するので、信頼性の高いロータリー圧縮機を提供することができるという効果を有する。
【００５３】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明の効果に加えて、摺動面へのオイル供給がさらに向上すると共に、密閉容器の底部に溜まったごみや微細な磨耗粉がオイルの給油によって吸い込まれ、摺動部に侵入することがなくなるので、信頼性の高いロータリー圧縮機を提供することができるという効果を有する。
【００５４】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１から４記載のいずれか一項に記載の発明の効果に加えて、吐出空間が効率よく冷却され、吐出バルブ等でのオイルスラッジの発生を抑制するので信頼性の高いロータリー圧縮機を提供することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるロータリー圧縮機の実施の形態１の縦断面図
【図２】図１のＡ−Ａ面断面図
【図３】本発明によるロータリー圧縮機の実施の形態２の要部断面図
【図４】本発明によるロータリー圧縮機の実施の形態３の縦断面図
【図５】図４のＡ−Ａ面断面図
【図６】本発明によるロータリー圧縮機の実施の形態４の要部断面図
【図７】本発明によるロータリー圧縮機の実施の形態５の要部断面図
【図８】従来のロータリー圧縮機の縦断面図
【図９】図８のＡ−Ａ面断面図
【符号の説明】
１ 密閉容器
２ 電動要素
３ 圧縮要素
３ａ オイル
６ シャフト
７ シリンダ
８ 偏芯部
９ ピストン
１０ ベーン
１１ 上端面
１２ 下端面
１４ 上軸受け
１５ 下軸受け
１５ａ 上端
１５ｂ 下端
１６ 圧縮室
１６ａ 高圧室
１６ｂ 低圧室
５０ 摺動面
５１ 連通路
６０ 螺旋溝
７０ ボス部
７２ 給油孔
８０ 全周溝
９３ 吐出マフラ

Claims (5)

1. 密閉容器内にオイルを貯留するとともに電動要素と前記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、圧縮室を形成するシリンダと、前記電動要素によって駆動されるシャフトと、前記シャフトに設けた偏芯部に嵌合され前記圧縮室の内壁面に沿って転動するピストンと、前記シリンダ内空間を高圧室と低圧室とに仕切るベ−ンと、前記シリンダの上端面を閉塞する上軸受けと、前記シリンダの下端面を閉塞する下軸受けとを備え、一端が前記上軸受けの上端に開口し他端が前記下軸受けの下端に開口する連通路を前記シャフトの摺動面に形成するとともに、前記上軸受けの前記上端までが前記オイルに浸漬されたロータリー圧縮機。
2. 前記連通路の少なくとも一部が螺旋溝で形成されるとともに、前記螺旋溝は上方から下方へオイルを搬送するように形成された請求項１記載のロータリー圧縮機。
3. 密閉容器内にオイルを貯留するとともに電動要素と前記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、圧縮室を形成するシリンダと、前記電動要素によって駆動されるシャフトと、前記シャフトに設けた偏芯部に嵌合され、前記圧縮室の内壁面に沿って転動するピストンと、前記シリンダ内空間を高圧室と低圧室とに仕切るベ−ンと、前記シリンダの上端面を閉塞する上軸受けと、前記シリンダの下端面を閉塞する下軸受けとを備え、一端が前記上軸受けの上端に開口し、他端が前記下軸受けの下端に開口する連通路を前記シャフト外周の摺動面に形成するとともに、前記上軸受けを形成するボス部に前記シャフトの外周に連通する給油孔を設け、少なくとも前記給油孔の上部迄前記オイルに浸漬されたロータリー圧縮機。
4. 前記シャフト外周に前記給油孔と連通する全周溝を設け、前記全周溝から上部の前記連通路は下方から上方へオイルを搬送するように形成された請求項３記載のロータリー圧縮機。
5. 上軸受けに吐出空間を形成する吐出マフラを設けるとともに、前記吐出マフラの大部分をオイルに浸漬した請求項１から４のいずれか一項に記載のロータリー圧縮機。

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