JP6462265B2 - 開放型圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、駆動軸の外周に設けられ、その駆動軸で駆動される給油ポンプにより汲み上げた油を駆動軸内に軸方向に沿って穿設している給油通路を通して摺動部位に給油可能としている開放型圧縮機に関するものである。

ハウジングの内部に軸受を介して回転自在に支持している駆動軸の一端部が、ハウジングの外部に突出し、外部から動力を得て駆動される横置きタイプの開放型圧縮機においては、油溜めの潤滑油を給油ポンプにより汲み上げ、その油を軸受等の摺動部位に給油して潤滑する強制給油方式を採用する場合、例えば、特許文献１に示すように、駆動軸の外周に該駆動軸により駆動される給油ポンプを設け、その給油ポンプにより汲み上げた油を駆動軸内に軸方向に沿って穿設している給油通路を通して摺動部位に給油する構成としている。

一方、密閉型圧縮機の場合、縦置き型、横置き型に限らず、一般に駆動軸の軸端に遠心式や容積式等の給油ポンプを設け、密閉容器内に充填している潤滑油を給油ポンプによって汲み上げ、その油をそのまま駆動軸内に軸方向に沿って穿設している給油通路を通して摺動部位に給油する構成を採用している。このような強制給油方式のものにあって、駆動軸の内部に軸方向に沿って穿設している給油通路を、その軸線に対して所定寸法オフセットさせて設け、遠心力を利用して給油性能を向上させるようにしたものが特許文献２に開示されている。

特開２００５−２８２４４６号公報 特開平８−２１９０６３号公報

上記の如く、強制給油方式を採用した圧縮機において、密閉型の場合、外部動力を得る必要がなく、駆動軸の一端を開放端とし、軸方向に給油通路を穿設できることから、遠心力による影響を受け難くし、駆動軸の回転数に比例して給油ポンプの回転数や遠心力を増加することができる。これによって、給油量を増加し、給油性能を向上することができるため、特段問題はない。しかし、開放型圧縮機の場合、外部動力を得る必要があり、駆動軸の一端を開放端とすることが難しい。そのため、給油ポンプによって汲み上げた油をいったん駆動軸周りに形成しているポンプ室に吐出し、そのポンプ室から駆動軸にラジアル方向に設けた給油通路により軸方向に穿設している給油通路に油を供給する必要がある。

従って、構造的にラジアル方向に穿設している給油通路の入口部分において、遠心力による圧損が発生することは避けられない。この流路圧損は、駆動軸の回転数が増すにつれて増加する傾向になることから、軸方向給油通路が駆動軸の軸線（偏心なし）上に設けられている場合、特に高回転数域において、図３に示すように、給油量が低下する特性があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、特に高回転数域における流路圧損の増大による給油量の低下を抑制し、潤滑性能に対する信頼性を向上することができる開放型圧縮機を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明の開放型圧縮機は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる開放型圧縮機は、ハウジング内に回転自在に支持され、その一端部が前記ハウジングの外部に突出している駆動軸と、前記駆動軸の外周部に設けられ、該駆動軸の回転により駆動される給油ポンプと、前記駆動軸周りに形成され、前記給油ポンプにより汲み上げた油が吐出されるポンプ室と、前記駆動軸内にその軸線方向に沿って穿設され、前記ポンプ室からの油を摺動部位に給油する軸方向給油通路と、前記駆動軸に設けられ、前記ポンプ室の油を前記軸方向給油通路に導くラジアル方向給油通路と、を備えた開放型圧縮機において、前記軸方向給油通路は、前記駆動軸の軸線に対して所定寸法偏心した位置に設けられ、前記ラジアル方向給油通路は、前記軸方向給油通路の偏心方向側に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、駆動軸内に穿設されている軸方向給油通路が、駆動軸の軸線に対して所定寸法偏心した位置に設けられるとともに、給油ポンプにより汲み上げられたポンプ室の油を軸方向給油通路に導くラジアル方向給油通路が、軸方向給油通路の偏心方向に設けられているため、軸方向給油通路を偏心させ、その偏心方向側にラジアル方向給油通路を設けている分だけラジアル方向給油通路の通路長さを短くし、ラジアル方向給油通路の入口部分において発生する遠心力による流路圧損を低減することができる。つまり、軸方向給油通路を偏心させていないものでは、ラジアル方向給油通路の通路長さは駆動軸半径となるが、ラジアル方向給油通路を軸方向給油通路の偏心方向側に設けた場合、駆動軸半径よりも通路長さを短くすることができ、その分だけ流路圧損を低減することができる。また、軸方向給油通路を所定寸法偏心させたことにより、軸方向給油通路内で油に作用する遠心ポンプ効果を利用して摺動部位に対する給油性能を高めることができる。従って、ラジアル方向給油通路での流路圧損の低減効果と軸方向給油通路による給油性能の向上効果との相乗効果により、特に高回転数域での給油量の低下を抑制し、潤滑性能に対する信頼性を高めることができる。

さらに、本発明の開放型圧縮機は、上記した開放型圧縮機において、前記ラジアル方向給油通路は、前記偏心方向の軸線上において通路長さが最短長さとなる位置に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、ラジアル方向給油通路を、偏心方向の軸線上において通路長さが最短長さとなる位置に設けているため、ラジアル方向給油通路の通路長さを軸方向給油通路の偏心寸法に相当する分だけ短くし、その長さを最短長さとして、ラジアル方向給油通路の入口部分において発生する遠心力による流路圧損を最小限化することができる。これによって、高回転数域での給油量を向上し、給油性能を一層向上することができる。

さらに、本発明の開放型圧縮機は、上述のいずれかの開放型圧縮機において、前記軸方向給油通路の通路径は、前記ラジアル方向給油通路の通路径よりも大径とされていることを特徴とする。

本発明によれば、軸方向給油通路の通路径を、ラジアル方向給油通路の通路径よりも大径としているため、偏心による遠心ポンプ効果を得やすく、かつ通路内での流路圧損を低減することができる。加えて、ラジアル方向給油通路と軸方向給油通路との繋ぎ部を段差やバリ等が発生しないように連通加工し、ラジアル方向給油通路と軸方向給油通路との繋ぎ部での流路圧損の発生を防ぐことができ、高回転数域での給油量の低下を抑制して給油性能を向上することができる。

本発明によると、軸方向給油通路を偏心させ、その偏心方向側にラジアル方向給油通路を設けている分だけラジアル方向給油通路の通路長さを短くし、ラジアル方向給油通路の入口部分において発生する遠心力による流路圧損を低減することができるとともに、軸方向給油通路を所定寸法偏心させたことにより、軸方向給油通路内で油に作用する遠心ポンプ効果を利用して摺動部位に対する給油性能を向上することができるため、ラジアル方向給油通路での流路圧損の低減効果と軸方向給油通路による給油性能の向上効果との相乗効果により、特に高回転数域での給油量の低下を抑制し、潤滑性能に対する信頼性を高めることができる。

本発明の一実施形態に係る開放型圧縮機の縦断面図である。 上記開放型圧縮機における駆動軸の断面図（Ａ）とその右側面図（Ｂ）である。 図２（Ａ）中のａ−ａ断面相当図である。 上記駆動軸に設けられるラジアル方向給油通路の変形例の図３に相当する断面図である。 上記開放型圧縮機における給油特性を示すグラフである。

以下に、本発明にかかる一実施形態について、図１ないし図５を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る開放型圧縮機の縦断面図を示し、図２は、その駆動軸の断面図（Ａ）とその右側面図（Ｂ）、図３および図４は、それぞれ図２（Ａ）中のａ−ａ断面相当図を示している。
開放型圧縮機１は、有底形状をなすフロントハウジング３とリアハウジング４とをボルト５を介して一体に結合した円筒状のハウジング２を備えている。

ハウジング２内のフロントハウジング３側の開口端側には、軸受部材６がボルト７を介して固定設置され、この軸受部材６のラジアル軸受部６Ａと、フロントハウジング３内に設置された転がり軸受８とによって駆動軸９を回転自在に支持している。駆動軸９の一端部は、フロントハウジング３を貫通して外部に突出しており、その突出部位にエンジン等の外部駆動源からの動力がプーリ１０および電磁クラッチ１１を介して入力されるようになっている。

プーリ１０は、フロントハウジング３の前端面にボルト１２を介して固定設置した鍔部材１３の外周に転がり軸受１４を介して回転自在に支持され、その内部に電磁クラッチ１１のコイル組立１５を組み込んだものである。また、プーリ１０と対向するように、電磁クラッチ１１のアーマチュア組立１６を、ボス部を介して駆動軸９の外部突出端にボルト１７により組み付けている。更に、この鍔部材１３の内周には、駆動軸９の貫通部を密封シールするためのメカニカルシール１８を設置している。

ハウジング２のリアハウジング４側の内部に、圧縮機構１９を組み込んでいる。ここでは、圧縮機構１９を一対の固定スクロール２０と、旋回スクロール２１とを備えたスクロール圧縮機構１９としている。スクロール圧縮機構１９は、一対の固定スクロール２０および旋回スクロール２１を１８０°位相をずらして噛み合わせ、両スクロール２０，２１間に複数の圧縮室２２を形成したものであり、このようなスクロール圧縮機構１９自体は周知のものである。

固定スクロール２０は、軸受部材６にボルト２３を介して締付け固定されており、その端板背面とリアハウジング４の内面との間に吐出キャビティ２６を形成している。この固定スクロール２０の端板に、圧縮されたガスを吐出キャビティ２６内に吐出する吐出ポート２４と、その吐出ポート２４を開閉する吐出弁２５を設けている。また、リアハウジング４には、吐出キャビティ２６内に吐出された圧縮ガスを外部に吐き出す吐出口２７が開口され、冷凍サイクルを構成する吐出配管を接続可能としている。

旋回スクロール２１は、端板背面にボス部２８を有し、そのボス部２８に対して、駆動軸９の内端側に設けられているクランクピン９Ａをドライブブッシュ２９および旋回軸受３０を介して連結し、駆動軸９の回転によりクランクピン９Ａを介して旋回駆動される構成としている。また、旋回スクロール２１は、端板背面が軸受部材６に設けられているスラスト軸受３１で支持されるとともに、その端板背面と軸受部材６との間に介装されたオルダムリンクまたはピンリング等からなる周知の自転阻止機構３２により自転が阻止されており、固定スクロール２０に対して公転旋回駆動するようになっている。

リアハウジング４の前端側の外周に、冷凍サイクル側の吸入配管を接続する吸入口３３を設けており、該吸入口３３から吸入キャビティ３４内に吸入した低圧ガスをスクロール圧縮機構１９の圧縮室２２に吸い込ませて圧縮する構成としている。なお、本実施形態においては、圧縮機構１９を、固定スクロール２０および旋回スクロール２１の渦巻き方向において、ラップ高さを変化させる段部を設け、内周側ラップ高さに対して外周側ラップ高さを高くし、ガスを周方向だけでなく、軸方向にも圧縮できる三次元圧縮が可能な所謂段付きスクロール圧縮機構１９としているが、これに限定されるものではない。

一方、フロントハウジング３の内部に、所要量の潤滑油を充填しており、フロントハウジング３内の下部空間を油溜め３５とすることにより、その油溜め３５に油を集めるようにしている。この油溜め３５の油を、吸入通路３６を経て給油ポンプ３７に吸入する構成としている。

給油ポンプ３７は、フロントハウジング３の前端面を貫通している駆動軸９の外周部位に偏心部９Ｂ（図２参照）を形成し、その偏心部９Ｂに対して、フロントハウジング３の前端面と鍔部材１３の端面間に形成されるシリンダ内を偏心回動するロータ３８を嵌合した構成の公知のロータリ式容積型ポンプとしている。

給油ポンプ３７により油溜め３５から汲み上げられた油は、駆動軸９周りの偏心部９Ｂとメカニカルシール１８との間に形成したポンプ室３９内に吐出される。このポンプ室３９に汲み上げられた油は、駆動軸９内に設けたラジアル方向給油通路４０および軸方向給油通路４１を通してラジアル軸受部６Ａやドライブブッシュ２９、旋回軸受３０、スラスト軸受３１等の摺動部位あるいはメカニカルシール１８の摺動部位等に供給される。

駆動軸９の内部に、その軸線Ｌに沿って設けられる軸方向給油通路４１を、図２および図３に示すように、駆動軸９の軸線Ｌに対して、所定寸法（偏心寸法）Δｈだけ偏心した位置に設けている。また、ポンプ室３９内の油を軸方向給油通路４１に導くラジアル方向給油通路４０を、軸方向給油通路４１の偏心方向に設けている。本実施形態では、ラジアル方向給油通路４０を偏心方向の軸線上でその通路長さｈ１が最短長さとなる位置に設けている。これによって、軸方向給油通路４１を駆動軸９の軸線Ｌ上に設けたものの通路長さｈに比べ、ラジアル方向給油通路４０の通路長さｈ１を、Δｈ（Δｈ＝ｈ−ｈ１）分だけ短くすることができる。

但し、本発明は、上記の如く、ラジアル方向給油通路４０を偏心方向の軸線上に設け、その通路長さｈ１を最短長さとしたものに限らず、図４に示すように、偏心方向の軸線に対して一定角度を持った方向にラジアル方向給油通路４０Ａを設けてもよい。かかる構成によっても、ラジアル方向給油通路４０Ａの通路長さｈ２を、軸方向給油通路４１を駆動軸９の軸線Ｌ上に設けたものの通路長さｈに比べて短くすることができ、この場合の通路長さｈ２は、ｈ１＜ｈ２＜ｈとなる。つまり、ポンプ室３９の油を軸方向給油通路４１に導くラジアル方向給油通路は、偏心方向の軸線上に限らず、軸方向給油通路４１の偏心方向側に設けることによって、その通路長さを駆動軸９の軸線Ｌ上に軸方向給油通路４１を設けたものに比べて短くすることができる。

また、上記の如く、軸方向給油通路４１およびラジアル方向給油通路４０，４０Ａを設けるに当たり、軸方向給油通路４１を、クランクピン９Ａの一端から軸線Ｌに沿って穿設した止まり孔としている。一方、ラジアル方向給油通路４０，４０Ａを、その止まり孔の先端部付近でラジアル方向に直交して設けた孔としており、その交差部（繋ぎ部）において、流路圧損の要因となる段差やバリ等が生じないようにする必要がある。そこで、軸方向給油通路４１の通路径ｄ１を、ラジアル方向給油通路４０，４０Ａの通路径ｄ２よりも大径（ｄ１＞ｄ２）とすることにより、軸方向給油通路４１で偏心による遠心ポンプ効果を得やすく、かつその通路内での流路圧損を低減するとともに、両通路４０，４０Ａと４１の繋ぎ部において段差やバリ等が生じないように連通加工できる構成としている。

以上に説明の構成により、本実施形態によると、以下の作用効果を奏する。
上記開放型圧縮機１において、電磁クラッチ１１がＯＮされると、プーリ１０を介して外部駆動源から入力された動力は、駆動軸９に伝達され、駆動軸９が回転駆動される。これによって、スクロール圧縮機構１９の旋回スクロール２１が固定スクロール２０周りに公転旋回駆動され、吸入口３３から吸入キャビティ３４内に吸入された低圧ガスを圧縮室２２内に吸込み、高圧に圧縮して吐出ポート２４から吐出キャビティ２６内に吐出し、吐出口２７から冷凍サイクルへと吐出する。

この間、駆動軸９の回転により駆動される給油ポンプ３７は、吸入通路３６を介して油溜め３５内の潤滑油を吸入し、ポンプ室３９に汲み上げる。ポンプ室３９内に汲み上げられた油は、メカニカルシール１８の摺動部位を潤滑するとともに、ラジアル方向給油通路４０，４０Ａを介して軸方向給油通路４１へと導かれ、軸方向給油通路４１を通してラジアル軸受部６Ａやドライブブッシュ２９、旋回軸受３０、スラスト軸受３１等の摺動部位に対して供給され、それぞれの摺動部位を潤滑する。各摺動部位を潤滑した油は、ハウジング２の底部である油溜め３５に集められ、再循環される。

ここで、本実施形態においては、軸方向給油通路４１を、駆動軸９の軸線Ｌに対して所定寸法Δｈだけ偏心した位置に設けるとともに、その軸方向給油通路４１にポンプ室３９内の油を導くラジアル方向給油通路４０，４０Ａを、軸方向給油通路４１の偏心方向側に設けることにより、その通路長さｈ１，ｈ２を、軸方向給油通路４１を駆動軸９の軸線Ｌ上に設けたものに比べて短く（ｈ１＜ｈ２＜ｈ）できるようにしている。

このため、軸方向給油通路４１を偏心させた寸法Δｈ分に相当してラジアル方向給油通路４０，４０Ａの通路長さｈ１，ｈ２を短くし、ラジアル方向給油通路４０，４０Ａの入口部分において発生する遠心力による流路圧損を低減することができる。また、軸方向給油通路４１を所定寸法Δｈ偏心させたことにより、軸方向給油通路４１内で油に作用する遠心ポンプ効果を利用して摺動部位に対する給油性能を高めることができる。

図５は、上記強制給油方式を採用した場合の給油特性を横軸に駆動軸９の回転数（ｒｐｍ）、縦軸に給油量（ｃｍ^３／ｍｉｎ）を取って表したグラフであり、実線で示す理論値に対して、軸方向給油通路４１を軸線Ｌ上に設けているものの場合、ラジアル方向給油通路の通路長さｈが長くなるため、プロット□で示す通り高回転数域で理論値に対する給油量が低下するが、本実施形態の如く、軸方向給油通路４１を軸線Ｌに対して偏心して設け、ラジアル方向給油通路４０，４０Ａをその偏心方向側に設けて通路長さｈ１，ｈ２を短くしたものの場合、プロット▲で示す通り高回転数域での給油量を向上し、理論値に近づけることができる。

従って、本実施形態によると、ラジアル方向給油通路４０，４０Ａでの流路圧損の低減効果と軸方向給油通路４１による給油性能の向上効果との相乗効果により、高回転数域での給油量の低下を抑制し、潤滑性能に対する信頼性を高めることができる。

特に、ラジアル方向給油通路４０を偏心方向の軸線上において、通路長さｈ１が最短長さとなる位置に設けているため、ラジアル方向給油通路４０の通路長さｈ１を軸方向給油通路４１の偏心寸法Δｈに相当する分だけ短くし、その長さｈ１を最短長さとして、ラジアル方向給油通路４０の入口部分において発生する遠心力による流路圧損を最小限化することができ、これによって、高回転数域での給油量を向上し、給油性能を一層向上することができる。

また、ラジアル方向給油通路４０，４０Ａおよび軸方向給油通路４１について、軸方向給油通路４１の通路径ｄ１をラジアル方向給油通路４０，４０Ａの通路径ｄ２よりも大径（ｄ１＞ｄ２）としているため、軸方向給油通路４１の偏心による遠心ポンプ効果を得やすく、かつその通路内での流路圧損を低減することができる。加えて、ラジアル方向給油通路４０，４０Ａと軸方向給油通路４１との繋ぎ部を段差やバリ等が発生しないように連通加工し、両通路４０，４０Ａと４１との繋ぎ部での流路圧損の発生を防ぐことができるため、その相乗効果によって、高回転数域での給油量の低下を抑制し、給油性能を向上することができる。

特に、本実施形態に係る開放型圧縮機１は、３６００ｒｐｍ以上の高速運転をする強制給油方式を採用した開放型スクロール圧縮機１に適用した場合に、潤滑性能を向上することができる。

なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、開放型圧縮機１の一例として、スクロール式圧縮機に適用した例について説明したが、他形式の、例えばロータリ式や斜板式、レシプロ式等の開放型圧縮機にも同様に適用できることはもちろんである。

また、給油ポンプ３７についても、上記実施形態では、ロータリ式の容積型ポンプを適用した例について説明したが、これに限定されるものではなく、ネジ式のポンプ等、他形式の給油ポンプとしてもよい。

１ 開放型圧縮機
２ ハウジング
９ 駆動軸
３７ 給油ポンプ
３９ ポンプ室
４０，４０Ａ ラジアル方向給油通路
４１ 軸方向給油通路
Ｌ 駆動軸の軸線
Δｈ 偏心寸法
ｈ１，ｈ２ ラジアル方向給油通路の通路長さ
ｄ１ 軸方向給油通路の通路径
ｄ２ ラジアル方向給油通路の通路径

Claims (3)

1. ハウジング内に回転自在に支持され、その一端部が前記ハウジングの外部に突出している駆動軸と、
   前記駆動軸の外周部に設けられ、該駆動軸の回転により駆動される給油ポンプと、
   前記駆動軸周りに形成され、前記給油ポンプにより汲み上げた油が吐出されるポンプ室と、
   前記駆動軸内にその軸線方向に沿って穿設され、前記ポンプ室からの油を摺動部位に給油する軸方向給油通路と、
   前記駆動軸に設けられ、前記ポンプ室の油を前記軸方向給油通路に導くラジアル方向給油通路と、を備えた開放型圧縮機において、
   前記軸方向給油通路は、前記駆動軸の軸線に対して所定寸法偏心した位置に設けられ、
   前記ラジアル方向給油通路は、前記軸方向給油通路の偏心方向側に設けられていることを特徴とする開放型圧縮機。
2. 前記ラジアル方向給油通路は、前記偏心方向の軸線上において通路長さが最短長さとなる位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の開放型圧縮機。
3. 前記軸方向給油通路の通路径は、前記ラジアル方向給油通路の通路径よりも大径とされていることを特徴とする請求項１または２に記載の開放型圧縮機。
   

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