JP2021021372A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機におけるケーシング内の油面を早く上昇させる。【解決手段】圧縮機（10）は、底部に潤滑油を貯留するケーシング（20）と、ケーシング（20）内に設けられ、吸入した流体を圧縮する圧縮機構（30）と、圧縮機構（30）の上に設けられ、圧縮機構（30）を駆動する電動機（40）とを備える。そして、圧縮機（10）は、ケーシング（20）の側方に設けられる油タンク（60）と、油タンク（60）の上部をケーシング（20）に連通させる上側通路（61）と、油タンク（60）の下部をケーシング（20）に連通させる下側通路（62）と、下側通路（62）に設けられ、油タンク（60）からケーシング（20）への潤滑油（25）の流入を許容し、ケーシング（20）から油タンク（60）への潤滑油（25）の流入を阻止する逆止弁（65）とをさらに備える。【選択図】図１

Description

本開示は、圧縮機に関するものである。

従来より、底部に潤滑油を貯留するケーシングと、このケーシング内に設けられ、吸入した冷媒を圧縮してケーシング内に吐出する圧縮機構と、ケーシング内における圧縮機構の上方に設けられ、圧縮機構の駆動軸に取り付けられた電動機とを備える圧縮機が知られている。この圧縮機は、空気調和装置等の冷凍装置に使用される。

このような圧縮機の潤滑油面は、電動機よりも下に位置していることが望ましい。電動機が潤滑油に浸ると、撹拌による電動機の動力損失が大きくなるからである。一方、上記のような圧縮機は、比較的大きな圧縮機構が電動機の下に配置されているので、ケーシング内の潤滑油の貯留量が比較的少ない。このため、圧縮後の冷媒とともに潤滑油がケーシングの外部へ排出されると、油面が低下し、圧縮機構への給油が不足するおそれがある。圧縮機構に給油ができないと、圧縮機構が損傷し、圧縮機の信頼性が損なわれてしまう。

そこで、例えば特許文献１には、圧縮機の冷媒流れ方向の上流側に接続されたアキュムレータを利用して圧縮機へ潤滑油を供給する冷凍装置が開示されている。この冷凍装置では、圧縮機の下部とアキュムレータの下部とを連通する連通管を、圧縮機とアキュムレータとに連通した潤滑油の油面が管内に位置するように配置している。

特開平９−４９３５号公報

ところで、上記特許文献１では、圧縮機におけるケーシングの内部空間とアキュムレータの内部空間が常に連通している。したがって、圧縮機に潤滑油が戻って油面が一時的に上昇すると、圧縮機内の潤滑油の一部がアキュムレータへ移動し、圧縮機の油面とアキュムレータの油面とが実質的に同じ高さになる。

このため、圧縮機の油面が一旦低くなると、圧縮機の油面が上昇するのに要する時間が長くなり、長時間に亘って圧縮機構に対する給油量が不足するおそれがある。

本開示の目的は、圧縮機におけるケーシング内の油面を早く上昇させることにある。

本開示の第１の態様は、底部に潤滑油（25）を貯留するケーシング（20）と、上記ケーシング（20）内に設けられ、吸入した流体を圧縮する圧縮機構（30）と、上記圧縮機構（30）の上に設けられ、上記圧縮機構（30）を駆動する電動機（40）とを備える圧縮機（10）であって、上記ケーシング（20）の側方に設けられる油タンク（60）と、上記油タンク（60）の上部を上記ケーシング（20）に連通させる上側通路（61）と、上記油タンク（60）の下部を上記ケーシング（20）に連通させる下側通路（62）と、上記下側通路（62）に設けられ、上記油タンク（60）から上記ケーシング（20）への潤滑油（25）の流入を許容し、上記ケーシング（20）から上記油タンク（60）への潤滑油（25）の流入を阻止する逆止弁（65）とを備えることを特徴とする。

第１の態様では、逆止弁（65）によって、ケーシング（20）から油タンク（60）へ潤滑油（25）の流入が阻止されているので、ケーシング（20）の油面が油タンク（60）の油面より高くなっても、ケーシング（20）の潤滑油（25）は油タンク（60）へ流出しない。したがって、この態様によれば、ケーシング（20）内の油面を早く上昇させることができる。

本開示の第２の態様は、第１の態様において、上記上側通路（61）の一端は、上記ケーシング（20）に接続する第１接続口（61a）であり、上記第１接続口（61a）は、上記電動機（40）よりも下に位置していることを特徴とする。

第２の態様では、ケーシング（20）内の潤滑油面が電動機（40）よりも上に位置した場合に、潤滑油（25）が第１接続口（61a）から油タンク（60）に流入するので、電動機（40）が潤滑油（25）に浸漬されにくい。よって、電動機（40）の動力の損失を低減できる。

本開示の第３の態様は、第２の態様において、上記第１接続口（61a）は、上記電動機（40）と上記圧縮機構（30）との間に位置していることを特徴とする。

第３の態様では、圧縮機構（30）よりも上に位置している潤滑油（25）が第１接続口（61a）から油タンク（60）に流入するので、電動機（40）が潤滑油（25）に浸からない範囲で、できるだけ多量の潤滑油（25）をケーシング（20）内に貯留できる。これにより、圧縮機構（30）の摺動部の損傷を抑制できる。

本開示の第４の態様は、第２又は第３の態様において、上記上側通路（61）の他端は、上記油タンク（60）に接続する第２接続口（61b）であり、上記第２接続口（61b）は、上記電動機（40）よりも下に位置していることを特徴とする。

第４の態様では、ケーシング（20）内の潤滑油（25）が油タンク（60）に流入しやすくなる。

本開示の第５の態様は、第１乃至第４の態様のいずれか１つにおいて、上記下側通路（62）は、上記圧縮機構（30）よりも下に接続されていることを特徴とする。

第５の態様では、下側通路（62）は上側通路（61）よりも下方に位置するので、油タンク（60）に貯留された潤滑油（25）がケーシング（20）内に流入しやすくなる。

図１は、実施形態の圧縮機の縦断面図である。 図２は、圧縮機内の油面位置の変化を説明するための概念図である。 図３は、実施形態の変形例に係る圧縮機の縦断面図である。

実施形態について説明する。

−圧縮機−
図１に示すように、圧縮機（10）は、全密閉型のロータリ式圧縮機である。この圧縮機（10）は、ケーシング（20）と、圧縮機構（30）と、電動機（40）と、駆動軸（50）と、油タンク（60）とを備える。圧縮機構（30）と電動機（40）と駆動軸（50）とは、ケーシング（20）に収容される。油タンク（60）は、ケーシング（20）の側方に設けられている。

〈ケーシング〉
ケーシング（20）は、両端が閉塞された円筒状の密閉容器である。ケーシング（20）は、その軸方向が上下方向となっている。ケーシング（20）の内部空間では、圧縮機構（30）の上方に電動機（40）が配置される。

ケーシング（20）は、吸入管（21）と吐出管（22）とを備える。吸入管（21）は、ケーシング（20）の胴部を貫通して圧縮機構（30）に接続する。吐出管（22）は、ケーシング（20）の頂部を貫通している。吐出管（22）は、ケーシング（20）の内部における電動機（40）よりも上側の空間に開口している。吐出管（22）は、ケーシング（20）の中央部に開口している。本実施形態では、吐出管（22）は直管である。ケーシング（20）の底部には、圧縮機構（30）等の各摺動部分に供給される潤滑油（25）を貯留するための油貯留部（26）が形成されている。

〈圧縮機構〉
圧縮機構（30）は、いわゆる揺動ピストン型のロータリ式流体機械である。圧縮機構（30）は、吸入した流体を圧縮するためのものである。この圧縮機構（30）は、シリンダ（31）と、ピストン（33）と、フロントヘッド（34）と、リアヘッド（35）とを備える。

シリンダ（31）は、中央にシリンダボア（32）が形成された厚肉円板状の部材である。シリンダボア（32）には、厚肉円筒状のピストン（33）が配置される。このピストン（33）には、後述する駆動軸（50）の偏心軸部（53）が挿し通される。圧縮機構（30）では、シリンダボア（32）の壁面とピストン（33）の外周面との間に圧縮室（36）が形成される。また、図示しないが、圧縮機構（30）には、圧縮室（36）を高圧室と低圧室に仕切るブレードが設けられる。

フロントヘッド（34）は、シリンダ（31）の上端面を閉塞する板状の部材である。フロントヘッド（34）の中央部には、円筒状の主軸受部（37）が形成される。主軸受部（37）には、軸受メタル（37a）が嵌め込まれる。この軸受メタル（37a）を有する主軸受部（37）は、駆動軸（50）を支持する滑り軸受である。リアヘッド（35）は、シリンダ（31）の下端面を閉塞する板状の部材である。リアヘッド（35）の中央部には、円筒状の副軸受部（38）が形成される。副軸受部（38）には、軸受メタル（38a）が嵌め込まれる。この軸受メタル（38a）を有する副軸受部（38）は、駆動軸（50）を支持する滑り軸受である。

〈電動機〉
電動機（40）は、後述する駆動軸（50）を介して圧縮機構（30）を駆動するためのものである。電動機（40）は、圧縮機構（30）の上に設けられている。

電動機（40）は、固定子（41）と回転子（42）とを備える。固定子（41）は、ケーシング（20）の胴部に固定される。回転子（42）は、固定子（41）の内側に配置される。また、回転子（42）には、駆動軸（50）が挿し通される。

〈駆動軸〉
駆動軸（50）は、主ジャーナル部（51）と、副ジャーナル部（52）と、偏心軸部（53）と、上側軸部（54）とを備える。駆動軸（50）では、その下端から上端へ向かって順に、副ジャーナル部（52）と、偏心軸部（53）と、主ジャーナル部（51）と、上側軸部（54）とが配置される。

主ジャーナル部（51）と、副ジャーナル部（52）と、上側軸部（54）とは、それぞれが円柱状に形成されて、互いに同軸に配置される。主ジャーナル部（51）は、フロントヘッド（34）の主軸受部（37）に挿し通される。副ジャーナル部（52）は、リアヘッド（35）の副軸受部（38）に挿し通される。駆動軸（50）は、主ジャーナル部（51）が主軸受部（37）に支持され、副ジャーナル部（52）が副軸受部（38）に支持される。上側軸部（54）は、電動機（40）の回転子（42）に挿し通される。回転子（42）は、上側軸部（54）に固定される。

偏心軸部（53）は、主ジャーナル部（51）及び副ジャーナル部（52）よりも大径の円柱状に形成される。偏心軸部（53）の軸心は、主ジャーナル部（51）及び副ジャーナル部（52）の軸心と実質的に平行であり、主ジャーナル部（51）及び副ジャーナル部（52）の軸心に対して偏心している。偏心軸部（53）は、ピストン（33）に挿し通される。偏心軸部（53）は、ピストン（33）を支持するジャーナル部である。

副ジャーナル部（52）の下端には、油貯留部（26）に浸漬する油吸込口（55）が設けられている。図示は省略するが、駆動軸（50）には、給油通路が形成される。給油通路は、ケーシング（20）の底部に貯留された潤滑油（25）（冷凍機油）を摺動箇所へ供給するための通路である。駆動軸（50）が回転すると、油貯留部（26）の潤滑油は、油吸込口（55）から給油通路へ吸い込まれ、給油通路を通じて、主軸受部（37）、副軸受部（38）、及びピストン（33）のそれぞれと駆動軸（50）の摺動箇所に供給される。

〈油タンク〉
油タンク（60）は、ケーシング（20）の側方に設けられている。油タンク（60）は、ケーシング（20）と水平方向に並んで設けられている。

油タンク（60）は、ケーシング（20）よりも高さが低い。油タンク（60）は、ケーシング（20）の下端寄りに配置され、圧縮機構（30）の側方に位置している。油タンク（60）の上端は、圧縮機構（30）よりも上に位置している。油タンク（60）の下端は、圧縮機構（30）よりも下に位置している。

油タンク（60）は、両端が閉塞された円筒状の密閉容器である。油タンク（60）は、その軸方向が上下方向となっている。油タンク（60）の内部には、ケーシング（20）から流出した潤滑油（25）が貯留される。油タンク（60）の容量は、ケーシング（20）の容量よりも小さい。

〈上側通路〉
油タンク（60）の上部には、管状の上側連結管（61）が接続されている。上側連結管（61）が上側通路を構成する。上側連結管（61）は、概ね水平方向に延びる直管である。上側連結管（61）は、油タンク（60）の上部とケーシング（20）の中央部を連通している。

上側連結管（61）の一端は、ケーシング（20）に接続する第１接続口（61a）である。第１接続口（61a）は、ケーシング（20）から潤滑油（25）を上側連結管（61）に流入させる流入端である。第１接続口（61a）は、ケーシング（20）の胴部における、電動機（40）と圧縮機構（30）との間に接続されている。言い換えると、第１接続口（61a）は、上下方向において電動機（40）と圧縮機構（30）との間に位置している。

上側連結管（61）の他端は、油タンク（60）に接続する第２接続口（61b）である。第２接続口（61b）は、上側連結管（61）内の潤滑油（25）を油タンク（60）に流出させる流出端である。第２接続口（61b）は、電動機（40）よりも下に位置している。本実施形態では、第２接続口（61b）は、上下方向において電動機（40）と圧縮機構（30）との間に位置している。第２接続口（61b）と第１接続口とは、上下方向において概ね同じ高さに位置している。言い換えると、上側連結管（61）は、概ね水平に配置されている。

〈下側通路〉
油タンクの下部には、管状の下側連結管（62）が接続されている。下側連結管（62）が下側通路を構成する。下側連結管（62）は、概ね水平方向に延びる直管である。下側連結管（62）は、油タンク（60）の下部とケーシング（20）の下部とを連通している。

下側連結管（62）の一端（62a）は、油タンク（60）に接続している。下側連結管（62）の一端（62a）は、油タンク（60）から潤滑油（25）を下側連結管（62）に流入させる流入端である。下側連結管（62）の一端（62a）は、圧縮機構（30）よりも下に位置している。

下側連結管（62）の他端（62b）は、ケーシング（20）に接続している。下側連結管（62）の他端（62b）は、下側連結管（62）内の潤滑油（25）をケーシング（20）に流出させる流出端である。下側連結管（62）の他端（62b）は、ケーシング（20）の胴部における圧縮機構（30）よりも下に接続されている。言い換えると、下側連結管（62）の他端（62b）は、圧縮機構（30）よりも下に位置している。下側連結管（62）は、圧縮機構（30）よりも下に位置している。下側連結管（62）の一端（62a）と他端（62b）とは、上下方向において概ね同じ高さに位置している。言い換えると、下側連結管（62）は、概ね水平に配置されている。下側連結管（62）は、上側連結管（61）よりも下方に配置されている。

〈逆止弁〉
下側連結管（62）には、逆止弁（65）が設けられている。逆止弁（65）は、油タンク（60）からケーシング（20）への潤滑油（25）の流入を許容し、ケーシング（20）から油タンク（60）への潤滑油（25）の流入を阻止している。

−油面位置の変化−
次に、圧縮機（10）内における潤滑油（25）の油面位置の変化について説明する。

例えば、圧縮機（10）を長期間停止した後に起動させると、いわゆるフォーミング現象が生じ、多量の潤滑油（25）がケーシング（20）の外部に流出する。潤滑油（25）が流出すると、ケーシング（20）内の油面が下がり、ケーシング（20）の油面が油タンク（60）の油面よりも低くなる。ケーシング（20）の油面が下がると、油タンク（60）に貯留された潤滑油（25）が下側連結管（62）及び逆止弁（65）を通過してケーシング（20）内に供給され、ケーシング（20）の油面と油タンク（60）の油面とが概ね同じ高さになる。このとき、ケーシング（20）の外部に流出する潤滑油量が多いと、図２（ａ）に示すように、ケーシング（20）内の潤滑油（25）の油面が圧縮機構（30）の下部まで低下することがある。

その後、圧縮機（10）がある程度以上の回転速度で作動し続けると、図２（ｂ）に示すように、圧縮機（10）の外部から内部へ潤滑油（25）が戻り、ケーシング（20）内に貯留された潤滑油（25）の量が増加する。このとき、逆止弁（65）は、ケーシング（20）から油タンク（60）への潤滑油（25）の流入を阻止するので、潤滑油（25）はケーシング（20）内に貯留され、油タンク（60）へ流入しない。油タンク（60）の油面位置は変動せず、ケーシング（20）の油面は上昇する。その結果、ケーシング（20）の油面は、油タンク（60）の油面より高くなる。そして、逆止弁（65）がない場合に比べ、早く油面が上昇する。

ケーシング（20）内に貯留された潤滑油（25）の油面が電動機（40）の下端に達すると、図２（ｃ）に示すように、ケーシング（20）内の潤滑油（25）の一部が上側連結管（61）を通過して、油タンク（60）に流入し貯留される。そして、油タンク（60）の油面は上昇する。このとき、ケーシング（20）の油面は、油タンク（60）の油面より高い。電動機（40）は潤滑油（25）に浸漬されないので、電動機（40）の動力の損失を低減できる。

潤滑油（25）がケーシング（20）の外部へ流出すると、図２（ｄ）に示すように、油タンク（60）に貯留された潤滑油（25）が下側連結管（62）及び逆止弁（65）を通過して、ケーシング（20）内に供給される。このとき、逆止弁（65）は、油タンク（60）からケーシング（20）への潤滑油（25）の流入を許容するので、直ちにケーシング（20）内に潤滑油（25）が供給される。すると、ケーシング（20）の油面と油タンク（60）の油面とが概ね同じ高さになる。そして、潤滑油（25）がケーシング（20）の外部へ流出し続けると、油タンク（60）の油面とケーシング（20）の油面とはともに緩やかに下降する。

−実施形態の特徴（１）−
本実施形態では、圧縮機（10）は、底部に潤滑油（25）を貯留するケーシング（20）と、ケーシング（20）内に設けられ、吸入した流体を圧縮する圧縮機構（30）と、圧縮機構（30）の上に設けられ、圧縮機構（30）を駆動する電動機（40）とを備える。そして、圧縮機（10）は、ケーシング（20）の側方に設けられる油タンク（60）と、油タンク（60）の上部をケーシング（20）に連通させる上側連結管（61）と、油タンク（60）の下部をケーシング（20）に連通させる下側連結管（62）と、下側連結管（62）に設けられ、油タンク（60）からケーシング（20）への潤滑油（25）の流入を許容し、ケーシング（20）から油タンク（60）への潤滑油（25）の流入を阻止する逆止弁（65）とを備える。

したがって、逆止弁（65）によって、ケーシング（20）から油タンク（60）へ潤滑油（25）の流入が阻止されているので、ケーシング（20）の油面が油タンク（60）の油面より高くなっても、ケーシング（20）の潤滑油（25）は油タンク（60）へ流出しない。したがって、この態様によれば、ケーシング（20）内の油面を早く上昇させることができる。

−実施形態の特徴（２）−
本実施形態の圧縮機（10）では、上側連結管（61）の一端は、ケーシング（20）に接続する第１接続口（61a）であり、第１接続口（61a）は、電動機（40）よりも下に位置している。

したがって、ケーシング（20）内の潤滑油面が電動機（40）よりも上に位置した場合に、潤滑油（25）が第１接続口（61a）から油タンク（60）に流入するので、電動機（40）が潤滑油（25）に浸漬されにくい。よって、電動機（40）の動力の損失を低減できる。

−実施形態の特徴（３）−
本実施形態の圧縮機（10）では、第１接続口（61a）は、電動機（40）と圧縮機構（30）との間に位置している。

したがって、圧縮機構（30）よりも上に位置している潤滑油が第１接続口（61a）から油タンク（60）に流入するので、電動機（40）が潤滑油（25）に浸からない範囲で、できるだけ多量の潤滑油（25）をケーシング（20）内に貯留できる。これにより、圧縮機構（30）の摺動部の損傷を抑制できる。

−実施形態の特徴（４）−
本実施形態の圧縮機（10）では、上側連結管（61）の他端は、油タンク（60）に接続する第２接続口（61b）であり、第２接続口（61b）は、電動機（40）よりも下に位置している。

したがって、ケーシング（20）内の潤滑油（25）が油タンク（60）に流入しやすくなる。

−実施形態の特徴（５）−
本実施形態の圧縮機（10）では、下側連結管（62）は、圧縮機構（30）よりも下に接続されている。

したがって、下側連結管（62）は上側連結管（61）よりも下方に位置するので、油タンク（60）に貯留された潤滑油（25）がケーシング（20）内に流入しやすくなる。

−実施形態の変形例−
図３に示すように、本実施形態の変形例では、油タンク（60）がケーシング（20）と接触するように配置されている。言い換えると、上側連結管（61）及び下側連結管（62）が短くなっている。この変形例によれば、少ないスペースで油タンク（60）を設けることができる。

《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

上記実施形態の圧縮機（10）は、圧縮機構（30）の上に電動機（40）が配置されていればよく、ロータリ式圧縮機以外のものでもよい。

上記実施形態では、上側連結管（61）は、概ね水平に配置されていたが、傾斜して配置されていてもよい。具体的には、第２接続口（61b）は、第１接続口（61a）よりも下に位置していればよい。

以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態および変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。

以上説明したように、本開示は、圧縮機について有用である。

10 圧縮機
20 ケーシング
30 圧縮機構
40 電動機
60 油タンク
61 上側連結管（上側通路）
61a 第１接続口
61b 第２接続口
62 下側連結管（下側通路）
65 逆止弁

Claims (5)

1. 底部に潤滑油（25）を貯留するケーシング（20）と、
   上記ケーシング（20）内に設けられ、吸入した流体を圧縮する圧縮機構（30）と、
   上記圧縮機構（30）の上に設けられ、上記圧縮機構（30）を駆動する電動機（40）とを備える圧縮機（10）であって、
   上記ケーシング（20）の側方に設けられる油タンク（60）と、
   上記油タンク（60）の上部を上記ケーシング（20）に連通させる上側通路（61）と、
   上記油タンク（60）の下部を上記ケーシング（20）に連通させる下側通路（62）と、
   上記下側通路（62）に設けられ、上記油タンク（60）から上記ケーシング（20）への潤滑油（25）の流入を許容し、上記ケーシング（20）から上記油タンク（60）への潤滑油（25）の流入を阻止する逆止弁（65）とを備えることを特徴とする圧縮機。
2. 請求項１において、
   上記上側通路（61）の一端は、上記ケーシング（20）に接続する第１接続口（61a）であり、
   上記第１接続口（61a）は、上記電動機（40）よりも下に位置していることを特徴とする圧縮機。
3. 請求項２において、
   上記第１接続口（61a）は、上記電動機（40）と上記圧縮機構（30）との間に位置していることを特徴とする圧縮機。
4. 請求項２又は３において、
   上記上側通路（61）の他端は、上記油タンク（60）に接続する第２接続口（61b）であり、
   上記第２接続口（61b）は、上記電動機（40）よりも下に位置していることを特徴とする圧縮機。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つにおいて、
   上記下側通路（62）は、上記圧縮機構（30）よりも下に接続されていることを特徴とする圧縮機。

Images