JP2007510836A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

オイルポンプにおいて、シャフト１２５の外周に螺旋溝１４２及び１４２’を螺旋状に刻設し、且つ、シャフト１２５の外周に遊嵌した略カップ状のスリーブ１４６を備えシャフトの底部と前記スリーブの底面部とを相互に回転可能に結合し、さらにスリーブの回転を抑制する回転抑制手段を設けている。それによって低い回転数の動作にあってもオイルが信頼性よく圧縮機要素へと押し上げられ、この構成により高い信頼性を有する圧縮機の動作を提供する。

Description

本発明は改良されたオイル供給手段をもつ圧縮機に関する。

近年、地球環境に対する要求から家庭用冷蔵庫は、ますます省エネルギー化への動きが加速されている。そのために、冷媒圧縮機はインバータ駆動の型式とされ、回転数をより低くすることに努められている。そのような低速回転の圧縮機では先行技術日本の特許公表公報２００２−５１９５８９すなわち“National (Japanese) publication of translation of international patent application 2002-519589”の遠心ポンプでは十分な給油を得ることが難しくなってきた。

先行技術の圧縮機としては、在来の遠心ポンプに代わって低速回転でも容易に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。

以下、図面を参照しながら上記先行技術の圧縮機について説明する。

図７は、先行技術の圧縮機の要部断面図である。図７において密閉容器１は底部にオイル２を貯留している。電動機５はコイルをもつ固定子６、および、永久磁石を内蔵する回転子７から構成される。圧縮要素１０に備えられた中空のシャフト１１の外周にはスリーブ１２がシャフト１１と一体に回るように嵌装固定され、さらにそのシャフト１１の外周には回転子７が嵌装されている。またスリーブ１２の下端はオイル２内に浸漬している。

略Ｕ字状にピアノ線などで形成されたブラケット１５はモータ５の回転子７に固定された底板１６に両端部が固定されている。スリーブ１２はプラスチック材料で作られ、その中には、外周に螺旋溝２０'を形成したロッド２０が自由に回転できるようにして挿入されている。ロッド２０の外周面とその外側に狭いギャップを介して対向するスリーブ１２の内面との間にはオイル通路が形成される。ロッド２０の下端はブラケット１５の中央部に固定されているのでスリーブ１２がシャフト１１と一体に回転してもロッド２０はスリーブ１２の中で静止して留っている。

以上のように構成された先行技術の圧縮機は下記のように動作する。

電動機５に通電がされると、その回転子７は回転する。それ故回転子７に一体に嵌装されたシャフト１１もまた回転する。このシャフト１１の回転により、圧縮要素１０は所定の圧縮動作を行う。またシャフト１１の回転によりスリーブ１２が回転すると、スリーブ１２の内壁は相対的にロッド２０の外壁に対し回転することになる。その結果オイル２は回転力を受けロッド２０の外周に形成された螺旋溝２０'とスリーブ１２の内壁との間で形成されたオイル通路の中で、スリーブ１２とロッド２０との相対的な回転により生ずる粘性で引きずられる。すなわち、スリーブ１２の相対的回転により、その内表面に接しているオイルの層がロッド表面と前記の螺旋溝２０'内のオイルの層に粘性による回転力を与え、それでこの回転力が螺旋に沿った経路内のオイルを引きずって回転上昇させる。スリーブ１２内に上昇したオイルは、シャフト１１内の水平の孔を通ってさらにシャフト１１の中心軸部の垂直な孔を経て、シャフト１１の中空部上部へと汲み上げられる。この、オイル２のシャフト１１の中空部上部への上昇は、遠心力の作用によるのではなく粘性的に引きずる力で回転上昇する作用によるので、それにより遠心力の小さい低回転数で安定したオイルの汲み上げが行える。

しかしながら上記先行例の構成では、ワイヤで作られたブラケット１５がロッド２０を保持、固定する構造である。そのためブラケット１５の寸法精度が悪いとロッド２０の外壁とスリーブ１２の内壁の間の良好な同軸関係が維持されず、ロッド２０がスリーブ１２のどこかの部分の内壁に押し付けられる。その結果スリーブ１２の中で好ましくない接触を生じる。この接触による大きな摩擦力の発生を吸収するようブラケット１５は弾性材で形成するよう設計されている。しかし接触力が大きいとスリーブ１２とロッド２０との間に異常な摩耗が発生し、ポンプ能力が低下し、または摩耗紛が生じてそれがオイルとともに摺動部に循環して摺動部に入り込み、コンプレッサユニットの動作を著しく損ない、さらにはコンプレッサユニットをロックさせてしまう欠点もあった。

またロッド２０はその外周全面に螺旋溝を形成するため製作時に複雑な工程を要する金型が必要であり圧縮機のコストの上昇を招くという欠点があった。

本発明は、信頼性が高く製造に格段の高コストを要しない圧縮機を提供することを目的とする。

上記先行例の問題点を解決するために、本発明の圧縮機のオイルポンプは前記シャフトの外周に螺旋状に刻設された螺旋溝と、前記シャフトの外周に遊嵌した略カップ状のスリーブとを備える。前記シャフトの底部と前記スリーブの底面部とは自由に回転するように連結され、且つ前記スリーブの回転を抑制する回転抑制手段が設けてある。回転が抑制されたスリーブによって、螺旋溝との間に相対的な回転差が生じる。それでシャフトの回転にともないスリーブの内周面に接しているオイルはその粘性で引きずられる。こうしてオイルは螺旋溝の中を回転上昇し給油がなされる。その結果少ない部品で有効な粘性ポンプを形成することができる。またシャフトの底部とスリーブの底面部は回転自在に連結されているので、シャフトとスリーブの相対位置が規制されスリーブとシャフトとの間にこじりが発生しにくくなる。

本発明のコンプレッサユニットによれば、機械的信頼性が高い圧縮機を提供できるという技術的効果が得られる。

本発明の第１の観点によれば、オイルを内部に貯留した密閉容器に、前記密閉容器内に収容された固定子と回転子からなる電動機、及び前記電動機によって駆動される圧縮要素を備え、前記圧縮要素は、垂直方向に延在し前記電動機によって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前記オイルに連通するオイルポンプとを含み、前記オイルポンプは、前記シャフトの外周に設けた螺旋溝と、前記シャフトの外周下端部に前記螺旋溝の下端をカバーするように遊嵌され且つ前記シャフトの底部に同シャフトから回転自在に結合されたカップ状のスリーブと、前記スリーブの回転を抑制する回転抑制手段とを含む、圧縮機が提供できる。

本発明の第２の観点によれば、前記回転抑制手段が、前記固定子と前記スリーブとの間に架設され前記スリーブを前記固定子に固定するブラケットである前記特徴による圧縮機を提供できるという効果が得られる。

本発明の第３の観点によれば、前記回転抑制手段が、前記スリーブの外周に形成され、オイルとの間で粘性抵抗を発生する翼部である前記特徴による圧縮機を提供できるという効果が得られる。

本発明の第４の観点によれば、前記回転抑制手段が、前記スリーブおよび前記密閉容器の双方に直接または間接的に固定した永久磁石及びこれに磁気的に作用する部材である前記特徴による圧縮機を提供できるという効果が得られる。

本発明の第５の観点によれば、前記シャフトは、その軸心に沿って垂直方向に延在した垂直孔を有し、前記垂直孔は、前記シャフトと前記シャフトを軸支して摺動及び回転を可能にするシャフト受容部材との間に形成された摺動部に接続され、前記螺旋溝の上端が前記垂直孔に連通している、前記の諸特徴のいずれか１つによる圧縮機を提供できるという効果が得られる。

本発明の第６の観点によれば、前記スリーブが合成樹脂を一体成形して作られている、前記の諸特徴のいずれか１つによる圧縮機を提供できるという効果が得られる。

本発明の第７の観点によれば、前記圧縮要素が前記密閉容器内に弾性的に支持された、前記の諸特徴のいずれか１つによる圧縮機を提供できるという効果が得られる。

本発明の第８の観点によれば、前記電動要素が電源周波数以下の周波数を含む運転周波数で駆動される前記の諸特徴のいずれか１つによる圧縮機を提供できるという効果が得られる。

以下、本発明による圧縮機の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

《実施の形態１》
図１は、本発明の実施の形態１による圧縮機の断面図、図２は同実施の形態による要部断面図である。

図１および図２において、密閉容器１０１は潤滑オイル１０２を貯留するとともに、それに冷媒ガス１０３が充填されている。ここで好適には、冷媒ガス１０３は炭化水素系冷媒であるＲ６００ａ、オイル１０２は上記冷媒ガス１０３と相溶性のある、例えば合成油や鉱油、ポリオールエステル油である。

圧縮要素１１０は、シリンダー１１３を有するブロック１１５、シリンダー１１３内に往復自在に嵌入されたピストン１１７、ブロック１１５の軸受部１１６に軸支されている主軸部１２０および偏芯部１２２からなるシャフト１２５、偏芯部１２２とピストン１１７を連結するコンロッド１１９、を備え、レシプロ式の圧縮要素を構成している。

電動機１３５は、ブロック１１５の下方に固定されインバータ駆動回路（図示せず）とつながっている固定子１３６と、永久磁石を内蔵し主軸部１２０に固定された回転子１３７を具えている。この電動機は、インバータ駆動回路（図示せず）によって、２０Ｈｚを下回る運転周波数を含む種々の運転周波数で駆動される。

スプリング１３９はその下端を密閉容器１０１の底部に係止されその上端によって固定子１３６及びそれと一体に構成されている圧縮要素１１０を支持し、密閉容器１０１の底部に関して圧縮要素１１０を弾性的に支持している。

シャフト１２５の主軸部１２０の下端にはオイル１０２に浸漬したオイルポンプ１４０が設けられている。

以下にこの発明の特徴であるオイルポンプ１４０の構成について図２を特に参照しつつ詳細に説明する。

主軸部１２０の下端部の周縁には下側の螺旋溝１４２が設けられている。また主軸部の上端部の周縁には上側の螺旋溝１４２’が設けられている。この主軸部１２０の中には、その中心軸と同心の垂直孔１４４が設けられている。
その垂直孔１４４へは、主軸部１２０の中に油穴すなわち下部水平孔１４４’及び上部水平孔１４４”が設けられており、それらは、下部スリーブ１４６上及びそれより上部に存在する軸受部１１６上を滑動するそれぞれ滑動部において主軸部１２０のそれぞれの外表面に接続されている。下部水平孔１４４’は下側の螺旋溝１４２の上端を垂直孔１４４に連通させ、上部水平孔１４４”は主軸部１２０の中心部に沿った垂直孔１４４の上端部分を上側の螺旋溝１４２’の下端に連通している。

下側の螺旋溝１４２を収容する深さをもつ略カップ状のスリーブ１４６は耐冷媒性、耐オイル性を備えた合成樹脂（好ましくは（ポリ・ブチレン・テレフタレート）ＰＢＴの一体成形品）で作られている。略カップ状とは円筒形、載頭円錐形の他に側面が２次曲面のカップ状などの変形も含む。そのスリーブ１４６は底面に設けたボルトを止める孔１５０（図２）と、側面に設けた吸油口１５２と、底面から下方に突出したスカート部１５４とを備えている。なお別例では、吸油口１５２は底面に設けてもよい。そしてスリーブ１４６の内径と主軸部１２０の下方の外周の直径との間隙は直径上で１００μｍから５００μｍに選ばれている。

主軸部１２０の下端には、スリーブ１４６の下端近くの底板１４６’に設けたボルトを止める孔１５０を通してボルト１６０がワッシャ１６２を介在させて垂直孔１４４の下端の螺溝付の部分の下端に螺着してある。底板１４６’のボルトを止める孔１５０はボルト１６０のねじ部の外径より大きく作られていて、またボルト１６０の頭はスリーブ１４６の底板に対してゆるく止められる。このゆるく止めた構成によりボルト１６０を取り付けた主軸部１２０はスリーブ１４６に対して回転自在に係合される。またボルト１６０は垂直孔１４４の下端を封止している。ワッシャ１６２は耐摩耗性が高い材料（好ましくは自己潤滑性の有る４フッ化エチレン等）で形成され、スリーブ１４６の主軸部に対する円滑な回転を可能にする。

好ましくは鉄系のばね線材で略台形に形成されたものであって両端を固定子１３６に固定したブラケット１７０がスリーブ１４６の下方に延びているスカート部１５４と係止する。それによって、そのブラケット１７０がそのスリーブ１４６を、スリーブ１４６がその中心軸のまわりに回転しないように支持する。

以上述べたように構成された本実施の形態の圧縮機について、以下その動作を説明する。

固定子１３６がインバータ駆動回路により作動させられると、回転子１３７、したがってシャフト１２５、及び主軸部１２０が回転する。これに伴い、偏芯部１２２の偏芯運動はコンロッド１１９を介してピストン１１７をシリンダー１１３内で往復運動させる。従ってピストン１１７がシリンダー内で吸入ガスを圧縮するいわゆる圧縮動作を行う。

シャフト１２５の回転に伴い主軸部１２０は回転し、ブラケット１７０によって回転しないように支持されたスリーブ１４６の中で下側の螺旋溝１４２が回転する。このことによって下側の螺旋溝１４２の中のオイル１０２には、スリーブ１４６についての粘性抵抗による摩擦抵抗力が生じる。この摩擦抵抗力によって、オイル１０２は下側の螺旋溝１４２の下部から相対的に見てスリーブ１４６の回転方向に回転する。この下側の螺旋溝１４２についての相対的回転によってある大きさの油圧が起こり、そしてこの油圧によりオイル１０２は下側の螺旋溝１４２の中を上昇する。このオイルの上昇とともに下側の螺旋溝１４２内のオイル１０２には油圧が発生する。それによって、オイル１０２は垂直孔１４４内を上昇する。こうして上昇したオイル１０２は軸受部１１６内周面と主軸部１２０の外周面で形成される摺動部に到達し、そして摺動部を潤滑する。

本実施の形態においては冷媒ガス１０３は好ましくは炭化水素系冷媒であるＲ６００ａ、オイル１０２は合成油や鉱油、ポリオールエステル油である。これらすべてで、冷媒ガス１０３と相溶性のあるものが用いられる。この炭化水素系冷媒は、塩素やフッ素を含まないためその分子量が小さく、特に合成油や鉱油とは相溶性が高い。その結果オイル粘度が極端に低下することがある。一般にオイル粘度が低下すると粘性抵抗が下がり潤滑には不利になり易い。しかし本実施の形態では低回転で力が減る遠心力にはあまり依存せず、粘性的に引きずる力でオイルを上昇させる。それ故例えば６００ｒｐｍといった低回転でも安定して潤滑油の汲み上げが行われることが確認できた。

スリーブ１４６の内径と主軸部１２０の下方外周との直径方向の隙間が大きすぎるとその間からオイルが落下して潤滑油量が減少する。しかし直径上でこの間隙を１００μｍから５００μｍの隙間に選択すれば給油量の大きな低下が無く、しかもスリーブ１４６の内壁と主軸部１２０の下部外周との不具合な接触も殆ど生じない、ということを実験的に確認している。

本実施の形態によればスリーブ１４６は長さが短く、ボルト１６０でワッシャ１６２を介してシャフト１２５の主軸部１２０の下端に相互に回転できるように結合されている。したがって、スリーブ１４６と主軸部１２０の相対位置関係は両者の間に直径方向でほぼ一定のクリアランスが保たれている。それにより両者の間の傾き及び両者の間の軸位置のずれにもとづく両者間の側圧はほとんど発生しない。また上側及び下側の螺旋溝１４２’、１４２内で発生する油圧により、主軸部１２０とスリーブ１４６、ならびに主軸部上の各隙間が良好に維持される。こうしてスリーブ１４６などと主軸部１２０との間の摺動摩耗の発生は極めて少なくなる。

その結果、主軸部１２０とスリーブ１４６などの間の摺動摩耗の減少により、先行例でありがちだった、シャフト下部に設けられたロッドから生じた摩耗粉がオイルの流れとともにコンプレッサの摺動部を経て循環し、その摩耗粉が摺動部に噛みこまれて圧縮要素をロックさせる、と言う不都合が無くなった。したがって本発明を実施したこの実施の形態で、高い信頼性を備えた圧縮機が実現できた。

また主軸部１２０は、上側の螺旋溝１４２’及び下側の螺旋溝１４２をその外周の二つの部分に直接設ける構造であるため、それらは主軸部１２０を回転させながら加工すればエンドミルなどにより容易に製作でき、生産の自動化が容易である。

更に略カップ状のスリーブ１４６についてはＰＢＴの一体成形品で成形できるような単純な形状であるため、複雑な金型を必要とせずに安価に製作できる。従って生産性の高い粘性ポンプを備えることができ、安価な圧縮機を提供することができる。

《実施の形態２》
図３は本発明の実施の形態２による圧縮機の垂直断面による断面図、図４は同実施の形態による下部の要部拡大断面図である。

以下、図３および図４を参照して本実施の形態の説明をする。実施の形態１と同一又はかなり類似の構成の部分については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

圧縮要素２１０を構成するシャフト１２５の主軸部１２０の下端に取り付けたスリーブ２４６にはオイル１０２に浸漬したオイルポンプ２４０が形成されている。

以下、オイルポンプ２４０の構成について詳細に説明する。
主軸部１２０の下部外周には下側の螺旋溝１４２が設けられている。この点は、図２に示す第１実施の形態と同様である。主軸部１２０の内部には、主軸部１２０と軸受部１１６とで形成される摺動部へ連通する垂直孔１４４が（図４に示すように）軸中心に沿って設けられている。その垂直孔１４４は主軸部１２０と軸受部１１６とで形成される摺動部に連通されている。下側の螺旋溝１４２の上端は水平連絡孔１４４’を介して垂直孔１４４に連通されている。

また、下側の螺旋溝１４２を収容する深さをもつ略カップ状のスリーブ２４６は耐冷媒性、耐オイル性を備えた合成樹脂（好ましくはＰＢＴ）の一体成形品で作られている。略カップ状の語は第１の実施の形態と同様に種々の変形を含む。そのスリーブ２４６は底板２４６’に設けたボルトを止める孔２５０と、側面に設けた油取入口２５２とを備え、且つ、側面から外周方向に突出して形成された複数の翼部２５６をもっている。なお、油取入口２５２は底板に設けてもよい。そしてスリーブ２４６の内径と主軸部１２０の下方外周との間隙は直径上で１００μｍから５００μｍに選ばれている。

主軸部１２０の下端には、スリーブ２４６の下端近くの底板２４６’に設けたボルトを止める孔２５０に通して、ボルト１６０がワッシャ１６２を介在させて垂直孔１４４の下端の螺溝付の部分に螺着してある。底板２４６’のボルトを止める孔２５０はボルト１６０のねじ部の外径より大きく作られていて、またボルト１６０の頭はスリーブ２４６の底板に対してゆるく止められる。この構成によりボルト１６０を取り付けた主軸部１２０はスリーブ２４６に対して回転自在に係合される。そのボルト１６０は垂直孔１４４の下端を封止している。ワッシャ１６２は耐摩耗性が高い（好ましくは自己潤滑性の有る４フッ化エチレン等）で形成され、スリーブ２４６の主軸部１２０に対する円滑な回転を可能にする。

以上述べたように構成された第２の実施の形態の圧縮機について、以下その動作を説明する。

固定子１３６がインバータ駆動回路より通電されると、回転子１３７したがってシャフト１２５、主軸部１２０が回転し、スリーブ２４６の中で下側の螺旋溝１４２が回転する。スリーブ２４６は主軸部１２０の回転に引きずられて回転しようとするが、翼部２５６がオイル１０２の中で回転することにより生ずる強い粘性抵抗を受けるため、スリーブ２４６は主軸部１２０の回転数よりはるかに低い回転数で回転する。従って主軸部１２０とスリーブ２４６との間にはシャフト１２５の回転数に近い回転数差が生じる。

上述の動作によって螺旋溝の中のオイル１０２には、スリーブ１４６についての粘性抵抗による摩擦抵抗力が生じる。この摩擦抵抗力によってオイル１０２は下側の螺旋溝１４２から相対的に見てスリーブ２４６の回転方向に回転し、その螺旋溝との相対的回転によってある大きさの油圧が発生し、この油圧によりオイル１０２は下側の螺旋溝１４２の中を上昇する。このオイルの上昇とともに螺旋溝内のオイル１０２には油圧が発生し、それによってオイルは垂直孔１４４内を上昇する。こうして上昇したオイルは軸受部１１６内周面と主軸部１２０外周面で形成される摺動部に到達しこれを潤滑する。

本実施の形態において冷媒ガス１０３は好ましくは炭化水素系冷媒であるＲ６００ａであり、オイル１０２については合成油や鉱油やポリオールエステル油である。それらはすべて冷媒ガス１０３と相溶性のあるものが用いられる。この炭化水素系冷媒は、塩素やフッ素を含まないため分子量が小さく、また特に合成油や鉱油とは相溶性が高い。その結果オイル粘度が極端に低下することがある。一般にオイル粘度が低下すると粘性抵抗が下がり潤滑において不利になり易い。しかし本実施の形態では低回転で力が減る遠心力にあまり依存せず、粘性的に引きずる力でオイル１０２が上昇せしめられる。このため６００ｒｐｍのような低回転でも安定して潤滑油の汲み上げが行なわれることが確認できた。

もしスリーブ２４６の内径と主軸部１２０の下方外周との直径方向の隙間が、大きすぎるとその間からオイルが落下して給油量が低下してしまう。しかし、直径において、この間隙が１００μｍから５００μｍの隙間であれば大きな給油の低下が無く、しかもスリーブ２４６の内壁と主軸部１２０の下部外周との不具合な接触も殆ど生じない、と言うことを実験的に確認している。

本実施の形態ではシャフト１２５の主軸部１２０の下端にワッシャ１６２を存在させてスリーブ２４６をボルト１６０で回転自在に結合している。そして底板２４６’のボルトを止める孔２５０はボルト１６０のねじ部より大きく作られていてまたボルト１６０の頭はスリーブ２４６の底板２４６’に対してゆるく止められている。この構成によりボルト１６０を取り付けた主軸部１２０はスリーブ２４６に対して回転自在に係合され且つこれら両者の間の相対位置は上記ボルト１６０の頭と主軸部１２０の間の相対関係で規定される。ボルト１６０は垂直孔１４４の下端を封止している。ワッシャ１６２は耐摩耗性が高い材料（好ましくは自己潤滑性の有る４フッ化エチレン等）で形成され、スリーブ２４６の主軸部１２０に対する円滑な回転を可能にする。下側の螺旋溝１４２内で発生する油圧が作用するのでスリーブ２４６と主軸部１２０との隙間が一定に維持される。したがってスリーブ２４６と主軸部１２０との間の軸位置のずれによる接触や側方の押圧力は生ぜず、これら両者の間の摺動摩耗の発生は極めて少ない。

摺動摩擦が小さいので、摩耗紛が発生してオイルとともに摺動部に循環し摺動部に噛みこまれて圧縮機をロックさせると言う現象が無くなる。従って高い信頼性を備えた圧縮機が実現できた。

また主軸部１２０の下方外周に設けた下側の螺旋溝１４２は金属の主軸部に直接彫られるため、エンドミル等で主軸部１２０を回転させながら加工でき、生産の自動化が容易である。

さらにスリーブ２４６は翼部２５６とともに例えばＰＢＴで一体成形で製作でき、単純な形状であるため、複雑な金型を必要とせず安価な製造が可能である。

翼部２５６がオイル１０２の中で回転方向の強い粘性抵抗を受けることで自己の回転が妨げられるためスリーブ２４６は固定子１３６に間接的に固定する必要が無く、ボルト１６０で主軸部１２０に結合するだけのため極めてシンプルな構成となり、部品や工程が少なくてすむ。従って生産性の高い粘性ポンプを備えることができ、安価な圧縮機を提供することができる。

《実施の形態３》
図５は本発明の実施の形態３による圧縮機の垂直断面による縦断面図、図６は同実施の形態による下部の要部拡大断面図である。

以下、図５および図６を参照して本実施の形態の説明をする。実施の形態１と同一又はかなり類似の構成の部分については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

圧縮要素２１０を構成するシャフト１２５の主軸部１２０の下端に取り付けたスリーブ３４６にはオイル１０２に浸漬したオイルポンプ２４０が形成されている。

以下、オイルポンプ２４０の構成について詳細に説明する。主軸部１２０にはその下部外周に下側の螺旋溝１４２が設けられている。その点は図２に示す第１の実施の形態と同様である。主軸部１２０の内部には（図６に示すように）その軸中心に沿って、垂直孔１４４が設けられている。その垂直孔１４４は主軸部１２０と軸受部１１６により形成されている摺動部に連絡されている。下側の螺旋溝１４２の上端は水平連絡孔１４２’を通して垂直孔１４４に連通されている。

また、下側の螺旋溝１４２を収容する深さをもつ略カップ状のスリーブ３４６は耐冷媒性、耐オイル性を備えた合成樹脂（好ましくはＰＢＴ）の一体成形品で作られている。略カップ状の語は、第１の実施の形態のように種々の変形を含む。そのスリーブ３４６は底面に設けたボルトを止める孔３５０と、側面に設けた給油口３５２とを備え、且つ、側面から外周方向に突出して形成された複数の腕３５６をもっている。なお、別の実施の形態では給油口３５２は底板３４６’に設けてもよい。

スリーブ３４６の内径と主軸部１２０の下方外周との間隙は１００μｍから５００μｍに選ばれている。

腕３５６には各々永久磁石３５８が固定されており、また密閉容器１０１の底部内面であって永久磁石３５８と略対向する位置には、永久磁石３５８との相互間の磁力が働きうるに適当な所定の空隙をもって位置させた固定永久磁石３６０が設けられている。複数の腕３５６、永久磁石３５８及び固定永久磁石３６０とで回転抑制手段を形成している。なお、永久磁石３５８と固定永久磁石３６０は対向面がそれぞれ異極となるように設けてある。

主軸部１２０の下端にはワッシャ１６２を介在させてスリーブ３４６の下端近くの底板３４６’に設けたボルトを止める孔３５０を貫通してボルト１６０が垂直孔１４４の下端に螺着してある。底板３４６’のボルトを止める孔３５０はボルト１６０のねじ部より大きく作られていてまたボルト１６０の頭はスリーブ３４６の底板３４６’に対してゆるく止められる。この構成によりボルト１６０を取り付けた主軸部１２０に対してスリーブ３４６は回転自在に係合される。またボルト１６０は垂直孔１４４の下端を封止している。ワッシャ１６２は耐摩耗性が高い（好ましくは自己潤滑性の有る４フッ化エチレン等）で形成され、スリーブ３４６の主軸部１２０に対する円滑な回転を可能にする。

以上のように構成された第２の実施の形態の圧縮機について、以下その動作を説明する。
固定子１３６にインバータ駆動回路より通電がされると、回転子１３７したがってシャフト１２５、主軸部１２０が回転し、スリーブ３４６の中で下側の螺旋溝１４２が回転する。スリーブ３４６は主軸部１２０の回転に引きずられて回転しようとするが、腕が取付けられている永久磁石３５８と、密閉容器１０１の底部内面に取り付けられている固定永久磁石３６０が相互に吸着し合うため、スリーブ３４６は主軸部１２０との間で自由な回転が阻止される。そのため、両者の回転数に差が生じる。

この動作によって下側の螺旋溝１４２の中のオイル１０２にはスリーブ３４６についての粘性抵抗による摩擦抵抗力が生じる。この摩擦抵抗力によってオイル１０２は下側の螺旋溝１４２から相対的に見てスリーブ３４６の回転方向に回転し、その下側の螺旋溝１４２についての相対的回転によって油圧が発生し、この油圧によりオイルは下側の螺旋溝１４２の中を上昇する。このオイルの上昇とともに下側の螺旋溝１４２内のオイルには油圧が発生し、それによってオイル１０２は垂直孔１４４内を上昇する。こうして上昇したオイルは軸受部１１６内周面と主軸部１２０外周面で形成される摺動部に到達しこれを潤滑する。

本実施の形態において冷媒ガス１０３は好ましくは炭化水素系冷媒であるＲ６００ａであり、オイル１０２については冷媒ガス１０３と相溶性のある例えば合成油や鉱油やポリオールエステル油である。この炭化水素系冷媒は、塩素やフッ素を含まないため分子量が小さく、また特に合成油や鉱油とは相溶性が高い。その結果オイル粘度が極端に低下することがある。一般にオイル粘度が低下すると粘性抵抗が下がり給油に対しては不利になり易い。しかし本実施の形態では低回転で力が減じる遠心力にあまり依存せず、粘性的に引きずられる力で回転上昇せしめられる。このため６００ｒｐｍのような低回転でも安定して潤滑油の汲み上げが行われることが確認できた。

スリーブ３４６の内径と主軸部１２０の下方外周との直径方向の隙間は、大きすぎるとその間からオイルが落下して給油量が減少してしまうが、直径において、この間隙を１００μｍから５００μｍの隙間であれば大きな落下が無く、しかもスリーブ３４６の内壁と主軸部１２０の下部外周との不具合な接触も殆ど生じないことを実験的に確認している。

本実施の形態ではシャフト１２５の主軸部１２０の下端にワッシャ１６２を介在させてスリーブ３４６をボルト１６０で回転自在に結合している。そして底板３４６’のボルトを止める孔３５０はボルト１６０のねじ部より大きく作られていてまたボルト１６０の頭はスリーブ３４６の底板３４６’に対してゆるく止められる。この構成によりボルト１６０を取り付けた主軸部１２０はスリーブ３４６に対して回転自在に係合され且つこれら両者の間の相対位置は上記ボルト１６０の頭と主軸部１２０の間の相対関係で規定される。ボルト１６０は垂直孔１４４の下端を封止している。ワッシャ１６２は耐摩耗性が高い（好ましくは自己潤滑性の有る４フッ化エチレン等）で形成され、スリーブ３４６の主軸部１２０に対する円滑な回転を可能にする。下側の螺旋溝１４２内で発生する油圧が作用するのでスリーブ３４６と主軸部１２０との隙間が一定に維持される。したがってスリーブ３４６と主軸部１２０との間の軸位置のずれによる接触や側方の押圧力は生ぜず、これら両者の間の摺動摩耗の発生は極めて少ない。

摺動摩擦が小さいので、摩耗紛が発生してオイルとともに摺動部に循環し、摺動部に噛みこまれて圧縮機をロックさせることが無くなり、高い信頼性を備えた圧縮機が実現できた。

また主軸部１２０の下方外周に設けた下側の螺旋溝１４２は金属の主軸部に直接刻設されるため、エンドミル等で主軸部１２０を回転させながら加工でき、生産の自動化が容易である。

スリーブ３４６は腕３５６とともに例えばＰＢＴで一体成形でき、単純な形状であるため、複雑な金型を必要とせず安価な製造が可能である。

さらにスリーブ３４６の腕３５６にそれぞれ永久磁石３５８が固定されており、また密閉容器１０１の底部内面であって永久磁石３５８と略対向する位置に所定の空隙をもって固定永久磁石３６０が固定された機構により回転が妨げられる。それ故スリーブ３４６を固定子１３６に間接的に固定する必要が無く、ボルト１６０で主軸部１２０に結合するだけのため極めてシンプルな構成を用いることができ、それ故部品や工程が少なくてすむ。従って生産性の高い粘性ポンプを備えた、安価な圧縮機を提供することができる。

なお、上記の実施の形態では永久磁石の吸着力を利用したものを例示した。その他に、永久磁石の同極同士をシャフトの回転方向に対し対向配置して永久磁石の反発力を得、この反発力をもってスリーブの回転を阻止する構成も用いうる。さらには腕又は密閉容器の底内面に設ける磁石の一方を軟鉄やソフトフェライトなどの強磁性材料としても類似の同様の作用を得ることができる。

本発明による圧縮機は家庭用の冷蔵庫、除湿機や、食品ショーケース、自販機等、冷凍サイクルを用いる諸装置に利用可能である。

本発明の実施の形態１による圧縮機の縦断面図 本発明の実施の形態１による圧縮機の要部縦断面図 本発明の実施の形態２による圧縮機の縦断面図 本発明の実施の形態２による圧縮機の要部縦断面図 本発明の実施の形態３による圧縮機の縦断面図 本発明の実施の形態３による圧縮機の要部縦断面図 先行例の圧縮機の要部縦断面図

Claims (8)

1. オイルを内部に貯留した密閉容器、と
   前記密閉容器内に収容された固定子と回転子を含む電動機、及び前記電動機によって駆動されるように結合された圧縮要素と、を備え、
   前記圧縮要素は、垂直方向に延在し前記電動機によって回転運動をするシャフトと、前記シャフトの下端に形成され前記オイルに連通するオイルポンプと、を含み、
   前記オイルポンプは、前記シャフトの外周に設けた螺旋溝と、前記シャフトの外周下端部に前記螺旋溝の下端をカバーするように遊嵌されて且つ前記シャフトの底部にそのシャフトとは回転自在に結合されたカップ状のスリーブと、前記スリーブの回転を抑制する回転抑制手段と、を備えた、
   圧縮機。
2. 前記回転抑制手段が、前記固定子と前記スリーブとの間に架設され前記スリーブを前記固定子に固定するブラケットである、請求項１による圧縮機。
3. 前記回転抑制手段が、前記スリーブの外周に形成されオイルに関して粘性抵抗を発生する翼部である、請求項１による圧縮機。
4. 前記回転抑制手段が、前記スリーブおよび前記密閉容器の双方に直接的にまたは間接的に固定された永久磁石及びそれに磁気的に作用する部材である、請求項１による圧縮機。
5. 前記シャフトは、
   その軸心に沿って垂直方向に延在した垂直孔を有し、前記垂直孔は、前記シャフトと前記シャフトを軸支して摺動及び回転を可能にするシャフト受容部材との間に形成された摺動部に接続され、前記螺旋溝の上端が前記垂直孔に連通している、
   請求項１から請求項４のいずれか１項による圧縮機。
6. 前記スリーブが合成樹脂を一体成形して作られている、請求項１から請求項５のいずれか１項による圧縮機。
7. 前記圧縮要素が前記密閉容器内に弾性的に支持された、請求項１から請求項６のいずれか１項による圧縮機。
8. 前記電動要素が電源周波数以下の周波数を含む運転周波数で駆動される請求項１から請求項７のいずれか１項による圧縮機。

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