JP6625218B2 - 圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、給油ポンプを設けた圧縮機に関するものである。

従来から、底部に油が溜められる密閉容器と、内部に給油路を有する駆動軸と、駆動軸の回転により流体を圧縮する圧縮機構部と、駆動軸の下端に設けられ、低圧ガス雰囲気中に設けられた油溜め空間に溜められた油を、給油路を介して圧縮機構部の吸入側空間に供給する給油ポンプとを備える圧縮機が知られている（例えば特許文献１参照）。この圧縮機では、回転数が低くなりすぎると、底部から給油路を介して供給される給油量が不足し、圧縮機構部のシール性を低下させ漏れ損失の増大を招く場合がある。

特許文献１の圧縮機の問題を改善するために、特許文献２に示す圧縮機が提案されている。特許文献２においては、高圧ガス雰囲気中に設けられた油溜め空間に溜められた油は、給油ポンプより、給油路を介して、一旦保油部に持ち上げられる。そして高圧雰囲気にある保油部に供給された油は、低圧雰囲気にある圧縮機構部の吸入側空間に圧力差によって給油される。

実開平５−６１８１号公報 特開２００３−２２７４８０号公報

特許文献２に記載の圧縮機では、保油部が給油ポンプより下流側で、さらに高い位置にある。従って、電動機がある程度の回転数までは給油可能であるが、電動機が低速回転数になると、保油部までの流路抵抗および位置ヘッド分に抗して油を昇圧できなくなり、保油部への油の供給が滞る。そのため、圧縮機構部の吸入側に油を供給できなくなり、圧縮機構部のシール性が低下し漏れ損失の増大が生じる場合がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためのものであり、電動機が低速回転時でも十分な給油が実現できることで、漏れ損失の少ない圧縮機を提供するものである。

本発明の圧縮機は、密閉容器と、密閉容器に収容され、密閉容器内に流入する流体を圧縮する圧縮機構部と、密閉容器に収容され、回転数可変で、回転力を発生する電動機と、電動機により発生する回転力を圧縮機構部に伝え、端部から軸方向に延びる給油路が内部に形成された駆動軸と、圧縮機構部で圧縮されたガスで満たされた密閉容器の底部に設けられた、油を貯留する油溜め空間と、駆動軸の端部側に設けられ、駆動軸の回転により作動し、油溜め空間の油を吸引して給油路に供給する給油ポンプと、給油ポンプとは別に、油溜め空間と給油路との圧力差を利用して給油路に油溜め空間の油を導く油供給経路を有する差圧給油機構と、を備え、差圧給油機構の油供給経路は給油ポンプの吐出側にある油出入口と連通し、かつ、弁機構を有し、弁機構は、給油ポンプの吐出側の圧力が、油溜め空間の圧力に対して所定の圧力差以上である場合に油供給経路を遮断し、油溜め空間の圧力に対して所定の圧力差未満である場合に油供給経路を開通するものである。

本発明の圧縮機によれば、圧縮機が所定の回転数未満になると、油溜め空間の圧力と圧縮機構部の吸入側空間との圧力差により、油溜め空間から給油ポンプを介さず油が供給される。その結果、給油ポンプからの給油量が不足する低速回転時でも、十分な給油が実現できることで、漏れ損失を抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る圧縮機を示す縦断面模式図である。 本発明の実施の形態１に係る圧縮機の給油ポンプの一例を示す縦断面模式図である。 本発明の実施の形態１に係る圧縮機の給油ポンプの一例を示す横断面模式図である。 本発明の実施の形態１に係る圧縮機の回転数が高い場合の差圧給油機構の挙動を示す模式図である。 本発明の実施の形態１に係る圧縮機の回転数が低い場合の差圧給油機構の挙動を示す模式図である。 本発明の実施の形態１に係る圧縮機の回転数と給油量との関係を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る圧縮機を示す縦断面模式図である。 本発明の実施の形態２に係る圧縮機の回転数が回転数第１閾値Ｎ１未満の場合の差圧給油機構の挙動を示す模式図である。 本発明の実施の形態２に係る圧縮機の回転数が回転数第１閾値Ｎ１以上かつ回転数第２閾値Ｎ２未満の場合の差圧給油機構の挙動を示す断面図である。 本発明の実施の形態２に係る圧縮機の回転数が回転数第２閾値Ｎ２以上の場合の差圧給油機構の挙動を示す断面図である。 本発明の実施の形態２に係る圧縮機の回転数と給油量との関係を示す模式図である。 本発明の実施の形態３に係る圧縮機の差圧給油機構の断面図である。 本発明の実施の形態４に係る圧縮機の差圧給油機構の断面図である。 本発明の実施の形態４に係る圧縮機の弁体の概略図である。 本発明の実施の形態５に係る圧縮機の回転数が回転数第１閾値Ｎ１未満の場合の差圧給油機構の挙動を示す模式図である。 本発明の実施の形態５に係る圧縮機の回転数が回転数第１閾値Ｎ１以上かつ回転数第２閾値Ｎ２未満の場合の差圧給油機構の挙動を示す模式図である。 本発明の実施の形態５に係る圧縮機の回転数が回転数第２閾値Ｎ２以上の場合の差圧給油機構の挙動を示す模式図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機を示す縦断面模式図である。以下、図１を参照しながら圧縮機１００の構成について説明する。図１の圧縮機１００は、いわゆる縦型のスクロール圧縮機であって、例えば冷媒等の作動ガスを圧縮し吐出するものである。圧縮機１００は、密閉容器１と、圧縮機構部１０と、電動機８と、駆動軸７と、油溜め空間２ｃと、給油ポンプ２０と、差圧給油機構３０ａとを備える。

密閉容器１は、例えば円筒形状に形成されており、耐圧性を有している。密閉容器１の側面には作動ガスを密閉容器１内に取り込むための吸入配管２ａが接続されており、他の側面には圧縮した作動ガスを密閉容器１から外へと放出する吐出配管２ｂが接続されている。配管内の矢印は作動ガスの流れる方向を示す。吸入配管２ａの内部には、逆止弁２ｘとバネ２ｙが配置されている。逆止弁２ｘは、バネ２ｙにより吸入配管２ａを閉じる方向に付勢されており作動ガスの逆流を防ぐ。密閉容器１は、密閉容器１内に高圧ガス雰囲気１ａを有する。そして、密閉容器１は、圧縮機構部１０で圧縮されたガスで満たされた密閉容器１の底部に設けられた、冷凍機油（以下、油）を貯留するための油溜め空間２ｃを有する。油溜め空間２ｃは、高圧ガス雰囲気１ａ中に有り、駆動軸７の端部を支持するサブフレーム３ｃよりも下、副軸受５ｃよりも下、駆動軸７の端部よりも下などにある空間である。そして、密閉容器１内に圧縮機構部１０、電動機８、駆動軸７及び給油ポンプ２０が収容されている。

密閉容器１内において、電動機８の上部にはガイドフレーム３ａが密閉容器１に固定されており、電動機８の下部には駆動軸７を保持するサブフレーム３ｃが密閉容器１に固定されている。ガイドフレーム３ａの内周側にはコンプライアントフレーム３ｂが収納されている。ガイドフレーム３ａの内周面の固定スクロール１２側には、上部嵌合円筒面４ａが形成されている。この上部嵌合円筒面４ａは、コンプライアントフレーム３ｂの外周面に形成された上部嵌合円筒面４ｂと係合されている。一方、ガイドフレーム３ａの内周面の電動機８側には、下部嵌合円筒面４ｄが形成されており、この下部嵌合円筒面４ｄは、コンプライアントフレーム３ｂの外周面に形成された下部嵌合円筒面４ｃと係合されている。

コンプライアントフレーム３ｂの外周面の２ヶ所に上部円環状シール部材９ａ及び下部円環状シール部材９ｂが配置されている。そして、ガイドフレーム３ａの内面とコンプライアントフレーム３ｂの外面との間が、上部円環状シール部材９ａ及び下部円環状シール部材９ｂで仕切られている。上部円環状シール部材９ａと下部円環状シール部材９ｂとの間には、コンプライアントフレーム下部空間６ｂが設けられている。なお、上部円環状シール部材９ａ及び下部円環状シール部材９ｂは、図１においてコンプライアントフレーム３ｂの外周面の２ヶ所に配置されているが、シール部材の位置は図１の例に限られず、例えば、ガイドフレーム３ａの内周面の２ヶ所に配置されても良い。

コンプライアントフレーム３ｂには、スラスト軸受５ｄとコンプライアントフレーム下部空間６ｂとを連通するガス導入流路６ｃが形成されている。ガス導入流路６ｃは、台板１１ｘの抽気孔１１ｃと連通するように設けられている。さらに、ガイドフレーム３ａと密閉容器１の内壁とで流路１４が形成される。流路１４は、吐出口１２ａから流出した高圧の作動ガスが通る流路である。

ボス部１７ａの外部とコンプライアントフレーム３ｂとの間には、吐出圧より低く、かつ吸入圧よりも高い圧力の中間圧の空間である中間圧空間１７ｂが設けられている。また、コンプライアントフレーム３ｂには、中間圧空間１７ｂの圧力を調整する中間圧調整弁１８ｂ、中間圧調整弁おさえ１８ｄ、中間圧調整バネ１８ｃを収納するための中間圧調整弁空間１８ｅが設けられている。なお、中間圧調整バネ１８ｃは自然長より縮められて収納されている。さらに、コンプライアントフレーム３ｂには、中間圧空間１７ｂと中間圧調整弁空間１８ｅとを連通する貫通流路１８ａが設けられている。また、中間圧調整弁空間１８ｅとコンプライアントフレーム上部空間６ａとは連通している。さらに、コンプライアントフレーム上部空間６ａは、オルダムリング１５の内側に連通するように形成されている。したがって、中間圧空間１７ｂとオルダムリング１５の往復摺動面１５ｅとは、貫通流路１８ａ、中間圧調整弁空間１８ｅ、コンプライアントフレーム上部空間６ａを介して連通している。

圧縮機構部１０は、吸入配管２ａから密閉容器１内に吸入される流体（例えば冷媒）を圧縮するものであり、揺動スクロール１１及び固定スクロール１２を備えている。揺動スクロール１１は、コンプライアントフレーム３ｂに公転運動可能に支持されており、揺動スクロール１１の下面には筒状の揺動軸受１１ａが設けられている。揺動軸受１１ａには駆動軸７の偏心軸部７ａが挿入されており、偏心軸部７ａの回転により揺動スクロール１１が公転運動を行う。なお、コンプライアントフレーム３ｂと揺動スクロール１１との間には、揺動スクロール１１の自転を防止しながら揺動運動を与えるために、コンプライアントフレーム３ｂに揺動自在に支持されたオルダムリング１５が設けられている。

固定スクロール１２は、揺動スクロール１１の上部に配置されたものであり、密閉容器１に固定支持されたガイドフレーム３ａにボルト（図示せず）等で固定されている。固定スクロール１２の中心には圧縮室で圧縮された高圧の作動ガスを吐出するための吐出口１２ａが形成されており、吐出口１２ａ上にはこの作動ガスの逆流を防止する吐出バルブ１２ｃが配置されている。

固定スクロール１２の台板１２ｘの片側には渦巻体１２ｂが形成されている。固定スクロール１２の外周部には２個１対の固定側オルダムリング溝１５ｂが一直線上に形成されている。固定側オルダムリング溝１５ｂには、オルダムリング１５の２個１対の固定側キー１５ｄが往復摺動自在に設置されている。

揺動スクロール１１の台板１１ｘの片側には渦巻体１１ｂが形成されている。固定スクロール１２及び揺動スクロール１１は、渦巻体１２ｂと渦巻体１１ｂとが互いに向き合うように配置されている。そして、渦巻体１１ｂと渦巻体１２ｂとが逆位相で組み合わされており、固定スクロール１２の渦巻部および揺動スクロール１１の渦巻部との間に圧縮室が形成される。

揺動スクロール１１の台板１１ｘにおいて、渦巻体１１ｂが形成されている面と対向する面側には筒状のボス部１７ａが形成されている。ボス部１７ａの内面には、揺動軸受１１ａが設けられている。ボス部１７ａが形成されている面側の外周部には、コンプライアントフレーム３ｂが収納されている。また、台板１１ｘには、渦巻体１１ｂ側とコンプライアントフレーム３ｂ側とを連通する抽気孔１１ｃが設けられている。

揺動スクロール１１の台板１１ｘにおいて、ボス部１７ａが形成されている面には、コンプライアントフレーム３ｂのスラスト軸受５ｄと摺動可能なスラスト面１６が形成されている。また、揺動スクロール１１の外周部には２個１対の揺動側オルダムリング溝１５ａが一直線上に形成されている。この揺動側オルダムリング溝１５ａは、固定側オルダムリング溝１５ｂと約９０度の位相差を持ち、オルダムリング１５の２個１対の揺動側キー１５ｃが往復摺動自在に設置されている。コンプライアントフレーム３ｂのスラスト軸受５ｄの外周部には、往復摺動面１５ｅが形成されており、オルダムリング１５の揺動側キー１５ｃが往復摺動する。ここで、固定スクロールの渦巻体１２ｂと揺動スクロールの渦巻体１１ｂの外側の台板外周部空間（以下、吸入側空間１３）は、吸入ガス雰囲気（吸入圧）の低圧空間となっている。

電動機８は、駆動軸７を回転駆動させるものであって、電動機回転子８ａ及び電動機固定子８ｂを有して、回転数可変で、回転力を発生する。電動機回転子８ａは焼嵌め等により駆動軸７に固定されており、電動機固定子８ｂは焼嵌め等により密閉容器１に固定されている。電動機固定子８ｂには、ガラス端子（図示せず）が接続されており、ガラス端子は外部から電力を得るためのリード線（図示せず）に接続されている。そして、電動機固定子８ｂに電力が供給されたとき、駆動軸７及び電動機回転子８ａが電動機固定子８ｂに対し回転する。なお、圧縮機１００における回転系全体のバランシングを行うため、電動機回転子８ａ及び駆動軸７にはバランスウェイト１９ａ、１９ｂが固定されている。

駆動軸７は、コンプライアントフレーム３ｂの内周面に設けられた主軸受５ａ及び補助主軸受５ｂ、密閉容器１に固定支持されたサブフレーム３ｃ内に設けられた副軸受５ｃにより回転可能に支持されている。主軸受５ａ及び補助主軸受５ｂ並びに副軸受５ｃは、例えば銅鉛合金等の滑り軸受からなる軸受構造で、駆動軸７を回転可能に軸支している。なお、主軸受５ａ及び補助主軸受５ｂ並びに副軸受５ｃが滑り軸受からなる場合について例示しているが、別の公知の軸受構造によって駆動軸７を軸支してもよい。

駆動軸７は、電動機８により発生する回転力を圧縮機構部１０に伝える。駆動軸７の内部には、駆動軸７の端部から軸方向（矢印Ｚ方向）に延びる給油路７ｘと、給油路７ｘに通じた径方向に延びる複数の供給路７ｙとが形成されている。給油路７ｘ及び供給路７ｙを介して主軸受５ａ及び補助主軸受５ｂ並びに副軸受５ｃ等の各摺動部位に油が供給される。駆動軸７の軸方向端部には給油路７ｘが開口し、この開口から給油ポンプ２０により加圧した油が供給される。駆動軸７には、偏心軸部７ａが設置されており、揺動スクロール１１のボス部１７ａに形成される揺動軸受１１ａに係合されている。駆動軸７の下端には、給油ポンプ２０と、給油ポンプ２０と油溜め空間２ｃとを連通する吸入パイプ２４が備えられている。

給油ポンプ２０は、駆動軸７の他端側に取り付けられており、密閉容器１の油溜め空間２ｃに貯留された油を吸引して駆動軸７内の給油路７ｘに供給するものである。給油路７ｘに供給された油は、主軸受５ａ、補助主軸受５ｂ、副軸受５ｃ及び揺動軸受１１ａ等の各摺動部位に供給される。給油ポンプ２０は、例えば回転容積式ポンプからなっており、駆動軸７の回転により給油ポンプ２０が作動する。給油ポンプ２０は、駆動軸７の回転数が高くなるにつれて高い圧力で給油路７ｘに供給する油量が多くなるような特性を有している。

図２は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機の給油ポンプの一例を示す縦断面模式図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機の給油ポンプの一例を示す横断面模式図である。図１〜図３を参照して給油ポンプ２０について説明する。給油ポンプ２０は、いわゆるトロコイド型のポンプであり、保持具２１、アウターロータ２２、インナーロータ２３、吸入パイプ２４を有する。

保持具２１は、サブフレーム３ｃに収納され、上端面で駆動軸７を軸方向に支承している。アウターロータ２２は、外周面が断面円形状に形成されており、保持具２１内に回転可能に収容されている。なお、アウターロータ２２は、駆動軸７に対し偏心した状態で保持具２１内に収容されている。また、アウターロータ２２の内周面にはトロコイド曲線で形成された複数の歯が形成されている。

インナーロータ２３は、アウターロータ２２内に収容されており、駆動軸７に固定されている。インナーロータ２３の外周面には、トコロイド曲線で形成された複数の歯が形成されており、インナーロータ２３の歯数はアウターロータ２２の歯数より例えば１つ少ない数になっている。インナーロータ２３と、アウターロータ２２とによって区切られる隙間の体積は、これらの回転にあわせて拡大・縮小する。インナーロータ２３と、アウターロータ２２などの回転型のポンプ機構は、隙間が拡大する回転角度位置で油を吸込み、縮小する角度位置で油を吐き出す。

給油ポンプ２０の吸入側の位置には、吸入パイプ２４に連通する油流入路２１ａが形成され、給油ポンプ２０の吐出側の位置には、油出入口２１ｘに連通する油流出路２１ｂが形成されている（図３に点線で囲む部分）。油流入路２１ａ及び油流出路２１ｂは断面形状がそら豆状に形成され左右に配置されており、それぞれがアウターロータ２２とインナーロータ２３で形成される空間と連通するように構成されている。油流入路２１ａは、吸入パイプ２４の管路とアウターロータ２２とインナーロータ２３との間に形成される空間とを接続する流路である。油流出路２１ｂは、アウターロータ２２とインナーロータ２３との間に形成される空間と、駆動軸７の給油路７ｘとを接続する流路である。つまり、油流出路２１ｂは、給油ポンプ２０内にあって、ポンプ機構の吐出口から加圧した油が給油路７ｘに流入するまでの流路である。保持具２１の底部には、保持具２１の外部から油流出路２１ｂに油を流入させ、あるいは、油流出路２１ｂに流れる油の一部を保持具２１の外部へ流出させる、貫通孔からなる油出入口２１ｘが設けられている。なお、図２において油出入口２１ｘは、保持具２１の底部に１つ設けられているが、複数設けられていても良い。

吸入パイプ２４は、油溜め空間２ｃに貯留された油を保持具２１の内部に流入させるものであり、例えば軸方向に油溜め空間２ｃの下部まで延びた形状を有する。これにより、油が油溜め空間２ｃの下部まで減少するような運転条件であっても、油をすぐに吸入パイプ２４に導くことができ、油の供給不足を防ぐことができる。

油出入口２１ｘの下部には差圧給油機構３０ａが設けられている。差圧給油機構３０ａは、給油ポンプ２０とは別に、油溜め空間２ｃと給油路７ｘとの圧力差を利用して給油路７ｘに油溜め空間２ｃの油を導く油供給経路を有するものである。差圧給油機構３０ａの油供給経路は給油ポンプ２０の吐出側にある油出入口２１ｘと連通し、かつ、弁機構３０を有する。弁機構３０は、給油ポンプ２０の吐出側の圧力が、油溜め空間２ｃの圧力に対して所定の圧力差以上である場合に油供給経路を遮断し、油溜め空間２ｃの圧力に対して所定の圧力差未満である場合に油供給経路を開通するものである。

弁機構３０は、ハウジング３１ａ、弁体３４ａ、弾性部材３６を有する。ハウジング３１ａは、給油ポンプ２０の油出入口２１ｘを覆うように配置されており、油出入口２１ｘに通じる中空部３３を有する。なお、図１〜３では、ハウジング３１ａは、給油ポンプ２０の保持具２１と別体で構成されているが、ハウジング３１ａは、給油ポンプ２０の保持具２１と一体的に構成されてもよい。中空部３３は、例えば軸方向（Ｚ軸方向）に延びて形成されている。中空部３３は、弁体３４ａが当接する段差部３７を有する。ハウジング３１ａには、油出入口２１ｘと対向する面に、中空部３３と油溜め空間２ｃとを連通する連通口３２ａが形成されている。連通口３２ａは、油溜め空間２ｃ内に位置している。ここで、油溜め空間２ｃにおける油面の高さは運転条件によって変動する。このため、連通口３２ａはできるだけ下方に設置することが好ましい。なお、駆動軸７が鉛直方向となる縦置きの配置では、油は油溜め空間２ｃ内に収まっていることが多い。しかし、油は常に油溜め空間２ｃ内に収まっているわけではなく、圧縮機に入れた油の量、圧縮機を用いる冷媒システムの運転条件等によって、油の上面が油溜め空間２ｃよりも上、つまりサブフレーム３ｃ、または副軸受５ｃよりも上となることもある。

弁体３４ａは、弾性部材３６により、ハウジング３１ａの中空部３３の内部を軸方向（Ｚ軸方向）に移動可能に収容されている。弁体３４ａは、油出入口２１ｘの油の圧力によって移動する。弁体３４ａは、ハウジング３１ａに設けられた油出入口２１ｘの開閉を行うものである。弁体３４ａは、例えばハウジング３１ａの中空部３３の断面積とほぼ同一の大きさを有し、ハウジング３１ａの内壁と弁体３４ａとの間から油が流通するのを規制する。弾性部材３６は、ハウジング３１ａと弁体３４ａとの間に設けられており、弁体３４ａを油出入口２１ｘ側へ付勢する。弁体３４ａには、弾性部材３６の付勢する方向（Ｚ軸方向）にのびる、連通流路３５ａが形成されている。連通流路３５ａは、油出入口２１ｘと連通口３２ａとの間に流路を形成し、油出入口２１ｘと油溜め空間２ｃとを連通させるものである。弁体３４ａが、最も油出入口２１ｘ側にあるときに連通流路３５ａの両端部が開放し、弁体３４ａが、油出入口２１ｘ側から反対側に移動したときに連通流路３５ａの端部が塞がれる。具体的には、弁体３４ａが移動し、弁体３４ａが段差部３７と当接する際、連通流路３５ａの端部は、段差部３７によって閉塞される。そのため、弁体３４ａが移動し、弁体３４ａが段差部３７と当接する際、連通流路３５ａと連通口３２ａとは連通しない位置関係となっている。なお、弁体３４ａの移動する量は、油出入口２１ｘの油の圧力の大きさに応じて変化すればよく、弁体３４ａが受ける油の圧力が油出入口２１ｘの油の圧力と完全に同一でなくともよい。

次に、図１〜図３を参照して圧縮機１００の動作について説明する。まず、吸入配管２ａに流れ込んだ低圧の作動ガス（吸入圧力）により、逆止弁２ｘがバネ２ｙのバネ力に打ち勝ち、弁止まり（図示せず）まで押し下げられる。その後、作動ガスは密閉容器１内の吸入側空間１３に流入する。一方、インバータ装置から電動機８へ電力が供給されることにより駆動軸７が回転する。駆動軸７の回転により偏心軸部７ａが回転し、揺動スクロール１１が揺動運動（公転運動）を行う。このとき、揺動スクロール１１と固定スクロール１２との間に形成された圧縮室（図示せず）に作動ガスが吸い込まれる。そして、作動ガスは、渦巻体１１ｂ及び渦巻体１２ｂが形成する両渦巻体の動作に伴う圧縮室の幾何学的な容積変化によって低圧から高圧へと昇圧され、吐出口１２ａより吐出される。吐出口１２ａより吐出された作動ガスは、流路１４を通り、密閉容器１の内部を高圧ガス雰囲気１ａとして、密閉容器１の側面に設けられた吐出配管２ｂから外部へ吐出される。

圧縮機構部１０で圧縮途中の中間圧（吸入圧以上、吐出圧以下）の作動ガスは、台板１１ｘの抽気孔１１ｃからガス導入流路６ｃを介し、コンプライアントフレーム下部空間６ｂへと導かれる。コンプライアントフレーム下部空間６ｂは、上部円環状シール部材９ａと下部円環状シール部材９ｂとで密閉された空間となっている。そのため、コンプライアントフレーム下部空間６ｂに導入された中間圧の作動ガスにより、コンプライアントフレーム３ｂは軸方向（Ｚ軸方向）に浮上する。

中間圧空間１７ｂの中間圧力Ｐｍ１は、中間圧調整バネ１８ｃの弾性力と中間圧調整弁１８ｂとの中間圧に晒された面積によって決定される所定の圧力α、および吸入側空間１３の圧力Ｐｓの和であり、Ｐｓ＋αとなる。また、コンプライアントフレーム下部空間６ｂの中間圧力Ｐｍ２は、連通する圧縮室の位置で決定される所定の倍率βと吸入側空間１３の圧力Ｐｓとの積であり、Ｐｓ×βとなる。

中間圧力Ｐｍ１、中間圧力Ｐｍ２およびコンプライアントフレーム下端面３ｘに作用する高圧（高圧ガス雰囲気１ａによる）の圧力により、コンプライアントフレーム３ｂは、ガイドフレーム３ａの内周面に沿って軸方向に浮上する。

これにより、揺動スクロール１１もスラスト軸受５ｄを介して浮上するため、圧縮室を形成する固定スクロール１２と揺動スクロール１１それぞれの渦巻体の先端と台板の隙間が小さくなる。その結果、高圧の作動ガスは圧縮室から漏れにくくなり、高効率な圧縮機を得ることができる。

一方、起動時や液圧縮時において、圧縮室内が異常に高圧になる場合、揺動スクロール１１に作用する軸方向のガス負荷が過大になる。そうすると、揺動スクロール１１は、スラスト軸受５ｄを介してコンプライアントフレーム３ｂを押し下げる。すなわち固定スクロール１２と揺動スクロール１１それぞれの渦巻体の先端と台板に比較的大きな隙間が生じ、圧縮室内の異常な圧力上昇を抑制でき、摺動部の損傷がない信頼性の高い圧縮機を得ることができる。

次に、図１〜図３を参照して油の流れについて説明する。電動機回転子８ａの回転に伴い、駆動軸７が回転すると、インナーロータ２３が図３の矢印で示す方向に回転する。インナーロータ２３が回転すると、インナーロータ２３の歯とアウターロータ２２の歯がかみ合うことにより、アウターロータ２２が回転する。これにより、密閉容器１の底部の油溜め空間２ｃの油が吸入パイプ２４から保持具２１内へ吸い上げられる。そして、保持具２１内の油は、油流出路２１ｂを通過して駆動軸７の給油路７ｘに供給される。この油が、給油路７ｘ及び供給路７ｙから主軸受５ａ、補助主軸受５ｂ、副軸受５ｃ及び揺動軸受１１ａにそれぞれ供給される。副軸受５ｃに給油された油は副軸受５ｃを潤滑した後、密閉容器１の下部の油溜め空間２ｃに戻される。

揺動スクロール１１に設けられたボス部１７ａまで供給された油は、揺動軸受１１ａを通って減圧され、中間圧（吸入圧以上、吐出圧以下）となり中間圧空間１７ｂに導かれる。中間圧空間１７ｂに導かれた油は、貫通流路１８ａを通る際に、中間圧調整バネ１８ｃのバネ力に打ち勝ち、中間圧調整弁１８ｂを押し上げて、一旦、コンプライアントフレーム上部空間６ａに排出される。その後、この油はオルダムリング１５の内側に排出され、吸入側空間１３に供給される。また、一部の油はスラスト面１６に給油された後に、往復摺動面１５ｅに供給され、吸入側空間１３へと流入する。吸入側空間１３へと流入した油は低圧の作動ガスとともに圧縮機構部１０へと吸入される。

上述のように、給油ポンプ２０が容積式ポンプである場合、駆動軸７の回転数が高くなるほど、前述の圧縮機構部１０の吸入側空間１３および各摺動部に供給される油量は増加し、回転数が低くなると油量は減少するという特性を有する。従って、駆動軸７の回転数が低すぎる場合は、コンプライアントフレーム３ｂは浮上せず、圧縮室を形成する固定スクロール１２と揺動スクロール１１それぞれの渦巻体の先端と台板の隙間が大きくなる。そのため、圧縮機構部１０のシール性が低下し、作動ガスの漏れ損失が増大する。さらには各摺動部への給油不足により焼きつきが発生するなど、信頼性の低下を招く場合がある。差圧給油機構３０ａは、この課題を解決するために設けた機構であり、以下に差圧給油機構３０ａを構成する弁機構３０の機能を中心に説明をする。

図４は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機の回転数が高い場合の差圧給油機構の挙動を示す模式図である。図５は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機の回転数が低い場合の差圧給油機構の挙動を示す模式図である。なお、図４は、圧縮機の回転数が高く、油出入口２１ｘの圧力が油溜め空間２ｃの圧力よりも高い場合における運転状態を示している。図５は、圧縮機の回転数が低く油出入口２１ｘの圧力が油溜め空間２ｃの圧力よりも低い場合における運転状態を示している。

図４において、圧縮機１００の回転数が高いため、油出入口２１ｘでの圧力が大きくなり、弁機構３０の弁体３４ａを下に押す差圧による力Ｆｐ（油出入口２１ｘの圧力と、油溜め空間２ｃの高圧ガス雰囲気１ａの圧力との差圧によって生じる力）が弁体３４ａを上に押す弾性部材３６の弾性力Ｆｓより大きくなる。このとき、弁体３４ａの下端がハウジング３１ａの段差部３７に当接し、連通流路３５ａは段差部３７によって閉塞される。また、弁体３４ａによって連通口３２ａは閉塞される。その結果、油出入口２１ｘは、差圧給油機構３０ａの油供給経路を遮断されるため、油流出路２１ｂに送られた油はそのまま給油路７ｘに流入する。

一方、図５においては、圧縮機１００の回転数が低いため、油出入口２１ｘの圧力は低くなり、弁体３４ａを下に押す力Ｆｐは、弾性部材３６の弾性力Ｆｓより小さくなる。このとき、弁体３４ａは弾性部材３６の付勢力により上に持ち上げられ、連通口３２ａは開放される。そして、弁体３４ａと段差部３７との間に間隔が開き、弁体３４ａが、最も油出入口２１ｘ側にあるときには連通流路３５ａの両端部が開放し、油出入口２１ｘと油溜め空間２ｃとが連通する。その結果、高圧ガス雰囲気１ａ中の油溜め空間２ｃの油は、低圧である圧縮機構部１０の吸入側空間１３との圧力差により、連通流路３５ａを介して、油出入口２１ｘ、油流出路２１ｂに導かれる。油流出路２１ｂに導かれた油は給油路７ｘより圧縮機構部１０の吸入側空間１３及び各摺動部へと供給される。

図６は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機の回転数と給油量との関係を示す図である。差圧給油機構３０ａのない従来の圧縮機の場合は、圧縮機の回転数と給油量との関係は、ほぼ比例関係となり、回転数が高くなるほど給油量が増加する（図中、破線で示す）。

本発明の実施の形態１に係る圧縮機１００の場合は、回転数が大きくなり、回転数第１閾値Ｎ１以上になった時に、回転数と給油量との関係は比例関係となる（図中、実線で示す）。図４に示すように、油供給経路は遮断され、給油ポンプ２０により油流出路２１ｂに送られた油はそのまま給油路７ｘに流入するために、給油量は従来の圧縮機と同じとなる。これに対し、回転数が低くなり、回転数第１閾値Ｎ１未満になった時に、給油量は従来の圧縮機と比べて、図中の斜線領域だけ増加する。図５に示すように、油溜め空間２ｃと圧縮機構部１０の吸入側空間１３との差圧によって油供給経路を開通し、給油路７ｘに油が流入するためである。この回転数第１閾値Ｎ１は、給油ポンプ２０による油圧により、弾性部材３６により付勢された弁体３４ａが連通口３２ａを閉塞させる位置まで押し下げる（移動する）油圧になるような回転数になっている。

回転数第１閾値Ｎ１は例えば弾性部材３６の弾性力により設定することができる。この回転数第１閾値Ｎ１として、たとえば圧縮機１００の定格回転周波数の１０〜５０％の範囲内の値などとしてもよい。なお、回転数第１閾値Ｎ１を完全に１つの値に固定するものではない。異なる圧縮機１００において、この回転数第１閾値Ｎ１が、少し異なっていてもよい。また、同じ圧縮機１００においても、吸入する冷媒の圧力などの運転条件によって、回転数第１閾値Ｎ１が、多少の変化をしてもよい。たとえば、特定の運転条件で、回転数第１閾値Ｎ１が、ある所定の範囲内に保つように弁機構３０を調整してもよい。

以上のように本発明の実施の形態１に係る圧縮機１００によれば、差圧給油機構３０ａにより、所定の回転数未満では、圧力差によって、油溜め空間から給油ポンプを介さず油が供給され、給油量を増加させることができる。その結果、給油ポンプからの給油量が不足する低速回転時でも、十分な給油が実現できることで圧縮機構部１０の隙間のシール性を確保することができ、漏れ損失を抑制することができる。また、各摺動部への給油不足による焼きつきを防止することができる。

実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係る圧縮機を示す縦断面模式図である。次に、本発明の実施の形態２に係る圧縮機２００について説明する。本発明の実施の形態２に係る圧縮機２００は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機１００の差圧給油機構３０ａの構造のみが異なるものである。

図８は、本発明の実施の形態２に係る圧縮機の回転数が回転数第１閾値Ｎ１未満の場合の差圧給油機構の挙動を示す模式図である。図９は、本発明の実施の形態２に係る圧縮機の回転数が回転数第１閾値Ｎ１以上かつ回転数第２閾値Ｎ２未満の場合の差圧給油機構の挙動を示す断面図である。図１０は、本発明の実施の形態２に係る圧縮機の回転数が回転数第２閾値Ｎ２以上の場合の差圧給油機構の挙動を示す断面図である。まず、図７〜図１０を参照して、本発明の実施の形態２に係る圧縮機の差圧給油機構１３０ａの構造について説明する。なお、図１〜図６の圧縮機と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。

油出入口２１ｘの下部には差圧給油機構１３０ａが設けられている。差圧給油機構１３０ａは、給油ポンプ２０とは別に、油溜め空間２ｃと給油路７ｘとの圧力差を利用して給油路７ｘに油溜め空間２ｃの油を導く油供給経路を有するものである。差圧給油機構１３０ａの油供給経路は給油ポンプ２０の吐出側にある油出入口２１ｘと連通し、かつ、弁機構１３０を有する。弁機構１３０は、給油ポンプ２０の吐出側の圧力が、油溜め空間２ｃの圧力に対して所定の圧力差以上である場合に油供給経路を開通し、油溜め空間２ｃの圧力に対して所定の圧力差以上で、かつ、所定の圧力差未満ある場合に油供給経路を遮断し、油溜め空間２ｃの圧力に対して所定の圧力差未満である場合に油供給経路を開通するものである。なお、差圧給油機構１３０ａは、油流出路２１ｂ内の油を油溜め空間２ｃ内へ返油することもできる。

弁機構１３０は、ハウジング３１ｂ、弁体３４ｂ、弾性部材３６を有する。ハウジング３１ｂは、弁体３４ｂが摺動する側壁３８を有しており、側壁３８には連通口３２ｂを有している。ハウジング３１ｂは、給油ポンプ２０の油出入口２１ｘを覆うように配置されており、油出入口２１ｘに通じる中空部３３を有する。連通口３２ｂは、油溜め空間２ｃ内に位置している。

弁体３４ｂは、弾性部材３６により、ハウジング３１ｂの中空部３３の内部を軸方向（Ｚ軸方向）に移動可能に収容されている。弁体３４ｂは、油出入口２１ｘの油の圧力によって移動する。弁体３４ｂは、ハウジング３１ｂに設けられた油出入口２１ｘの開閉を行うものである。弁体３４ｂは、例えばハウジング３１ｂの中空部３３の断面積とほぼ同一の大きさを有し、ハウジング３１ｂの内壁と弁体３４ｂとの間から油が流通するのを規制する。弾性部材３６は、ハウジング３１ｂと弁体３４ｂとの間に設けられており、弁体３４ｂを油出入口２１ｘ側へ付勢する。弁体３４ｂには、弁体３４ｂの油出入口２１ｘ側と側壁３８側とをつなぐように連通流路３５ｂが形成されている。そして、連通流路３５ｂの側壁側とハウジング３１ｂの連通口３２ｂとが連通することで、油出入口２１ｘと油溜め空間２ｃとが連通する。弁体３４ｂが、ハウジング３１ｂ内を移動することにより、連通流路３５ｂの側壁３８側が連通口３２ｂと連通する位置から外れる。この場合、連通流路３５ｂは、ハウジング３１ｂの側壁３８によって閉塞される。弁体３４ｂが油出入口２１ｘ側から反対側にさらに移動したときには、油出入口２１ｘは、中空部３３、連通口３２ｂを介して油溜め空間２ｃと連通する。なお、弁体３４ｂの動く量は、油出入口２１ｘの油の圧力の大きさに応じて変化すればよく、弁体３４ｂが受ける油の圧力が油出入口２１ｘの油の圧力と完全に同一でなくともよい。

次に、本発明の実施の形態２に係る圧縮機２００の動作について説明する。図８において、圧縮機２００の回転数が回転数第１閾値Ｎ１未満のとき、弁体３４ｂを下に押す差圧による力Ｆｐ（油出入口２１ｘの圧力と、油溜め空間２ｃの高圧ガス雰囲気１ａの圧力との差圧によって生じる力）が弁体３４ｂを上に押す弾性部材３６の弾性力Ｆｓより小さくなる。このとき弁機構１３０は、ハウジング３１ｂの連通口３２ｂと連通流路３５ｂの側壁３８側とが連通し、油供給経路を開通する。そして、高圧ガス雰囲気１ａ中の油溜め空間２ｃの油は、低圧である圧縮機構部１０の吸入側空間１３との圧力差により、連通口３２ｂ及び連通流路３５ｂを介して、油出入口２１ｘ、油流出路２１ｂに導かれる。その後、油は、給油路７ｘより圧縮機構部１０の吸入側空間１３及び各摺動部へと供給される。

図９において、圧縮機２００の回転数が回転数第１閾値Ｎ１以上かつ回転数第２閾値Ｎ２未満のとき、弁体３４ｂを下に押す差圧による力Ｆｐと、弁体３４ｂを上に押す弾性部材３６の弾性力Ｆｓとの力が釣り合う。このとき弁機構１３０は、弁体３４ｂがハウジング３１ｂ内を移動することにより連通流路３５ｂの側壁３８側が連通口３２ｂと連通する位置から外れてハウジング３１ｂの側壁３８によって閉塞され、油供給経路を遮断する。そして、圧縮機構部１０の吸入側空間１３及び各摺動部への給油は、給油ポンプ２０のみを用いて行われる。

図１０において、圧縮機２００の回転数が回転数第２閾値Ｎ２以上のとき、弁体３４ｂを下に押す差圧による力Ｆｐが弁体３４ｂを上に押す弾性部材３６の弾性力Ｆｓより大きくなる。このとき弁機構１３０は、弁体３４ｂがハウジング３１ｂ内をさらに移動することにより、油出入口２１ｘが中空部３３と連通口３２ｂとを介して油溜め空間２ｃと連通し、油供給経路を開通する。そして、給油ポンプ２０により圧縮機構部１０の吸入側空間１３及び各摺動部へ供給される油の一部は、油流出路２１ｂから、油出入口２１ｘ、中空部３３及び連通口３２ｂを介して、油溜め空間２ｃへと排出される。

図１１は、本発明の実施の形態２に係る圧縮機の回転数と給油量との関係を示す模式図である。差圧給油機構１３０ａのない従来の圧縮機を用いた場合を破線で示し、本発明の実施の形態２に係る圧縮機２００を用いた場合を実線及び斜線領域で示す。

圧縮機２００の回転数が回転数第１閾値Ｎ１未満のときは、給油量は従来の圧縮機を用いた場合に比べて、図１１中の斜線領域だけ増加する。図８に示すように、油溜め空間２ｃと圧縮機構部１０の吸入側空間１３との差圧によって、連通口３２ｂ及び連通流路３５ｂとが連通し、油供給経路を開通することで、油溜め空間２ｃから給油路７ｘに油が流入するためである。

圧縮機２００の回転数が回転数第１閾値Ｎ１以上かつ回転数第２閾値Ｎ２未満のときは、圧縮機２００の回転数と給油量との関係は、従来の圧縮機を用いた場合と同様に比例関係となる。図９に示すように、弁機構１３０は、弁体３４ｂがハウジング３１ｂ内を移動することにより連通流路３５ｂの側壁３８側が連通口３２ｂと連通する位置から外れてハウジング３１ｂの側壁３８によって閉塞され、油供給経路は遮断される。そのため、圧縮機構部１０の吸入側空間１３及び各摺動部への給油は給油ポンプ２０のみを用いて行われるためである。

圧縮機２００の回転数が回転数第２閾値Ｎ２以上のときは、給油量は従来の圧縮機を用いた場合に比べて、図１１中の網掛領域だけ減少する。図１０に示すように、弁機構１３０は、弁体３４ｂがハウジング３１ｂ内をさらに移動することにより、油出入口２１ｘが中空部３３と連通口３２ｂとを介して油溜め空間２ｃと連通し、油供給経路を開通する。その結果、給油ポンプ２０により供給される油の一部が、中空部３３及び連通口３２ｂを介して、油溜め空間２ｃへと排出されるためである。

回転数第１閾値Ｎ１及び回転数第２閾値Ｎ２は、例えば弾性部材３６の弾性力、もしくは連通口３２ｂの軸方向の形成位置等により設定することができる。なお、回転数第１閾値Ｎ１及び回転数第２閾値Ｎ２を完全に１つの値に固定するものではない。異なる圧縮機２００において、この回転数第１閾値Ｎ１及び回転数第２閾値Ｎ２が、少し異なっていてもよい。また、同じ圧縮機２００においても、吸入する冷媒の圧力などの運転条件によって、回転数第１閾値Ｎ１及び回転数第２閾値Ｎ２が、多少の変化をしてもよい。たとえば、特定の運転条件で、回転数第１閾値Ｎ１及び回転数第２閾値Ｎ２が、ある所定の範囲内に保つように弁機構１３０を調整してもよい。

以上のように本発明の実施の形態２に係る圧縮機２００によれば、圧縮機２００は所定の回転数未満では、圧力差によって、油溜め空間から給油ポンプを介さず油が供給され、給油量を増加させることができる。その結果、給油ポンプからの給油量が不足する低速回転時でも、十分な給油が実現できることで圧縮機構部１０の隙間のシール性を確保することができ、漏れ損失を抑制することができる。また、各摺動部への給油不足による焼きつきを防止することができる。さらに所定の回転数以上では油の一部が油溜め空間２ｃに排出されるため、過剰な油流出による油枯渇を防止できる。

従って、本発明の実施の形態２に係る圧縮機２００では、本発明の実施の形態１に係る圧縮機１００に対して、高速回転時での過剰な油流出による油枯渇を防止できる効果があり、本発明の実施の形態１に係る圧縮機１００よりもさらに信頼性の高い圧縮機が得られる。

実施の形態３．
図１２は、本発明の実施の形態３に係る圧縮機の差圧給油機構の断面図である。
次に、本発明の実施の形態３に係る圧縮機３００について説明する。本発明の実施の形態３に係る圧縮機３００は、本発明の実施の形態２に係る圧縮機２００のハウジング３１ｂの形状のみが異なるものであり、弁体３４ｂの形状が円筒形状の場合である。まず、図１２を参照して、本発明の実施の形態３に係る圧縮機３００の差圧給油機構２３０ａの構造について説明する。なお、図１〜図１１の圧縮機と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。

油出入口２１ｘの下部には差圧給油機構２３０ａが設けられている。差圧給油機構２３０ａは、給油ポンプ２０とは別に、油溜め空間２ｃと給油路７ｘとの圧力差を利用して給油路７ｘに油溜め空間２ｃの油を導く油供給経路を有するものである。差圧給油機構２３０ａの油供給経路は給油ポンプ２０の吐出側にある油出入口２１ｘと連通し、かつ、弁機構２３０を有する。弁機構２３０は、給油ポンプ２０の吐出側の圧力が、油溜め空間２ｃの圧力に対して所定の圧力差以上である場合に油供給経路を開通し、油溜め空間２ｃの圧力に対して所定の圧力差以上で、かつ、所定の圧力差未満ある場合に油供給経路を遮断し、油溜め空間２ｃの圧力に対して所定の圧力差未満である場合に油供給経路を開通するものである。なお、差圧給油機構２３０ａは、油流出路２１ｂ内の油を油溜め空間２ｃ内へ返油することもできる。

弁機構２３０のハウジング３１ｃの内周壁には、連通口３２ｂと弁体３４ｂの連通流路３５ｂが連通する内周流路３９ａが設けられている。内周流路３９ａは、ハウジング３１ｃの側壁３８の内周壁が凹んでいる部分であり、凹み部分が周方向に連なることでハウジング３１ｃの内周壁に周方向の溝を形成している部分である。内周流路３９ａの軸方向の長さと、弁体３４ｂの軸方向の長さは、弁体３４ｂが軸方向へ移動したときに、内周流路３９ａを塞ぐことのできる長さである。

次に、本発明の実施の形態３に係る圧縮機３００の動作について説明する。図１２において、圧縮機３００の回転数が回転数第１閾値Ｎ１未満のとき、弁体３４ｂは、ハウジング３１ｃの連通口３２ｂと連通流路３５ｂが内周流路３９ａを介して連通することで、油供給経路を開通する。

圧縮機３００の回転数が、回転数第１閾値Ｎ１以上かつ回転数第２閾値Ｎ２未満のとき、弁体３４ｂはハウジング３１ｃ内を移動し、連通流路３５ｂが内周流路３９ａと連通する位置から外れてハウジング３１ｃの側壁３８によって閉塞され、油供給経路は遮断される。そのため、圧縮機構部１０の吸入側空間１３及び各摺動部への給油は給油ポンプ２０のみを用いて行われる。

回転数第２閾値Ｎ２以上のときは、本発明の実施の形態２に係る圧縮機２００と同様の動作を行う。すなわち、弁体３４ｂがハウジング３１ｃ内をさらに移動することにより、油出入口２１ｘが中空部３３と連通口３２ｂとを介して油溜め空間２ｃと連通し、油供給経路を開通する。そして、給油ポンプ２０により圧縮機構部１０の吸入側空間１３及び各摺動部へ供給される油の一部は、油流出路２１ｂから、油出入口２１ｘ、中空部３３及び連通口３２ｂを介して、油溜め空間２ｃへと排出される。

圧縮機３００は、ハウジング３１ｃの内周壁に内周流路３９ａを設けることで、以下の効果を得ることができる。本発明の実施の形態２に係る圧縮機２００の場合、圧縮機２００の回転数が回転数第１閾値Ｎ１未満において、振動や油の流れの影響によって弁体３４ｂが回転し、連通口３２ｂと連通流路３５ｂとが連通しなくなってしまう恐れがある。本発明の実施の形態３に係る圧縮機３００では、圧縮機３００の回転数が回転数第１閾値Ｎ１未満において、連通口３２ｂと連通流路３５ｂとは常に内周流路３９ａで連通しているため、弁体３４ｂが回転しても差圧による給油が行なわれる。

以上のように本発明の実施の形態３に係る圧縮機３００によれば、圧縮機３００は所定の回転数未満では、圧力差によって、油溜め空間から給油ポンプを介さず油が供給され、給油量を増加させることができる。その結果、給油ポンプからの給油量が不足する低速回転時でも、十分な給油が実現できることで圧縮機構部１０の隙間のシール性を確保することができ、漏れ損失を抑制することができる。また、各摺動部への給油不足による焼きつきを防止することができる。さらに所定の回転数以上では油の一部が油溜め空間２ｃに排出されるため、過剰な油流出による油枯渇を防止できる。

実施の形態４．
図１３は、本発明の実施の形態４に係る圧縮機の差圧給油機構の断面図である。図１４は、本発明の実施の形態４に係る圧縮機の弁体の概略図である。次に、本発明の実施の形態４に係る圧縮機４００について説明する。本発明の実施の形態４に係る圧縮機４００は、本発明の実施の形態２に係る圧縮機２００の弁体３４ｂの形状のみが異なるものであり、弁体３４ｂの形状が円筒形状の場合である。まず、図１３及び図１４を参照して、本発明の実施の形態４に係る圧縮機４００の差圧給油機構３３０ａの構造について説明する。なお、図１〜図１２の圧縮機と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。

油出入口２１ｘの下部には差圧給油機構３３０ａが設けられている。差圧給油機構３３０ａは、給油ポンプ２０とは別に、油溜め空間２ｃと給油路７ｘとの圧力差を利用して給油路７ｘに油溜め空間２ｃの油を導く油供給経路を有するものである。差圧給油機構３３０ａの油供給経路は給油ポンプ２０の吐出側にある油出入口２１ｘと連通し、かつ、弁機構３３０を有する。弁機構３３０は、給油ポンプ２０の吐出側の圧力が、油溜め空間２ｃの圧力に対して所定の圧力差以上である場合に油供給経路を開通し、油溜め空間２ｃの圧力に対して所定の圧力差以上で、かつ、所定の圧力差未満ある場合に油供給経路を遮断し、油溜め空間２ｃの圧力に対して所定の圧力差未満である場合に油供給経路を開通するものである。なお、差圧給油機構３３０ａは、油流出路２１ｂ内の油を油溜め空間２ｃ内へ返油することもできる。

図１４に示すように、弁機構３３０の弁体３４ｃには、連通流路３５ｂと連通口３２ｂが連通する外周流路３９ｂが設けられている。外周流路３９ｂは、弁体３４ｃの側壁の外周壁３４ｃ１が凹んでいる部分であり、凹み部分が周方向に連なることで弁体３４ｃの外周壁３４ｃ１に周方向の溝を形成している部分である。外周流路３９ｂの軸方向の長さと、連通口３２ｂの軸方向の長さは、弁体３４ｃが軸方向へ移動したときに、連通口３２ｂを塞ぐことのできる長さである。

次に、本発明の実施の形態４に係る圧縮機４００の動作について説明する。図１３において、圧縮機４００の回転数が回転数第１閾値Ｎ１未満のとき、弁体３４ｃは、ハウジング３１ｂの連通口３２ｂと連通流路３５ｂが外周流路３９ｂを介して連通することで、油供給経路を開通する。

圧縮機４００の回転数が回転数第１閾値Ｎ１以上かつ回転数第２閾値Ｎ２未満のとき、弁体３４ｂはハウジング３１ｂ内を移動し、連通流路３５ｂが外周流路３９ｂと連通する位置から外れてハウジング３１ｂの側壁３８によって閉塞され、油供給経路は遮断される。そのため、圧縮機４００は、圧縮機４００の回転数が回転数第１閾値Ｎ１以上かつ回転数第２閾値Ｎ２未満のとき、圧縮機構部１０の吸入側空間１３及び各摺動部への給油は給油ポンプ２０のみを用いて行われる。

回転数第２閾値Ｎ２以上のときは、本発明の実施の形態２に係る圧縮機２００と同様の動作を行う。すなわち、弁体３４ｃがハウジング３１ｂ内をさらに移動することにより、油出入口２１ｘが中空部３３と連通口３２ｂとを介して油溜め空間２ｃと連通し、油供給経路を開通する。そして、給油ポンプ２０により圧縮機構部１０の吸入側空間１３及び各摺動部へ供給される油の一部は、油流出路２１ｂから、油出入口２１ｘ、中空部３３及び連通口３２ｂを介して、油溜め空間２ｃへと排出される。

圧縮機４００は、弁体３４ｃの外周壁３４ｃ１に外周流路３９ｂを設けることで、以下の効果を得ることができる。本発明の実施の形態２に係る圧縮機２００の場合、圧縮機２００の回転数が回転数第１閾値Ｎ１未満において、振動や油の流れの影響によって弁体３４ｂが回転し、連通口３２ｂと連通流路３５ｂとが連通しなくなってしまう恐れがある。本発明の実施の形態４に係る圧縮機４００では、圧縮機４００の回転数が回転数第１閾値Ｎ１未満において、連通口３２ｂと連通流路３５ｂとは常に外周流路３９ｂで連通しているため、弁体３４ｃが回転しても差圧による給油が行なわれる。

以上のように本発明の実施の形態４に係る圧縮機４００によれば、圧縮機４００は所定の回転数未満では、圧力差によって、油溜め空間から給油ポンプを介さず油が供給され、給油量を増加させることができる。その結果、給油ポンプからの給油量が不足する低速回転時でも、十分な給油が実現できることで圧縮機構部１０の隙間のシール性を確保することができ、漏れ損失を抑制することができる。また、各摺動部への給油不足による焼きつきを防止することができる。さらに所定の回転数以上では油の一部が油溜め空間２ｃに排出されるため、過剰な油流出による油枯渇を防止できる。

実施の形態５．
図１５は、本発明の実施の形態５に係る圧縮機の回転数が回転数第１閾値Ｎ１未満の場合の差圧給油機構の挙動を示す模式図である。次に、本発明の実施の形態５に係る圧縮機５００について説明する。本発明の実施の形態５に係る圧縮機５００は、本発明の実施の形態２に係る圧縮機２００の差圧給油機構１３０ａの構造が異なるものである。まず、図１５を参照して、本発明の実施の形態５に係る圧縮機５００の差圧給油機構４３０ａの構造について説明する。なお、図１〜図１４の圧縮機と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。

油出入口２１ｘの下部には差圧給油機構４３０ａが設けられている。差圧給油機構４３０ａは、給油ポンプ２０とは別に、油溜め空間２ｃと給油路７ｘとの圧力差を利用して給油路７ｘに油溜め空間２ｃの油を導く油供給経路を有するものである。差圧給油機構４３０ａの油供給経路は給油ポンプ２０の吐出側にある油出入口２１ｘと連通し、かつ、弁機構４３０を有する。弁機構４３０は、給油ポンプ２０の吐出側の圧力が、油溜め空間２ｃの圧力に対して所定の圧力差以上である場合に油供給経路を開通し、油溜め空間２ｃの圧力に対して所定の圧力差以上で、かつ、所定の圧力差未満ある場合に油供給経路を遮断し、油溜め空間２ｃの圧力に対して所定の圧力差未満である場合に油供給経路を開通するものである。なお、差圧給油機構４３０ａは、油流出路２１ｂ内の油を油溜め空間２ｃ内へ返油することもできる。

弁機構４３０は、油出入口２１ｘに通じる中空部３３が形成され、中空部３３と油溜め空間２ｃとを連通する連通口４１が形成されたハウジング３１ｄと、リード弁４０（４０ａ、４０ｂ）とを有する。ハウジング３１ｄは、少なくとも２つの連通口４１（４１ａ、４１ｂ）を形成する。第１リード弁４０ａは、薄く弾力のある板の一端をハウジング３１ｄに固定して一方向のみに開く弁であり、一方の連通口４１である第１連通口４１ａを開閉するようにハウジング３１ｄの内壁３１ｄ１に配置されている。一方、第２リード弁４０ｂは、薄く弾力のある板の一端をハウジング３１ｄに固定して一方向のみに開く弁であり、他方の連通口４１である第２連通口４１ｂを開閉するようにハウジング３１ｄの外壁３１ｄ２に配置されている。

次に、図１５を参照して、本発明の実施の形態５に係る圧縮機５００の動作について説明する。圧縮機５００の回転数が回転数第１閾値Ｎ１未満のときは、中空部３３での油の流れによる圧力が小さくなる。これにともない、第１リード弁４０ａをハウジング３１ｄの内側に開く差圧による力Ｆｐ１（中空部３３の圧力と、油溜め空間２ｃの高圧ガス雰囲気１ａの圧力との差圧によって生じる力）が、第１リード弁４０ａの弾性力Ｆｓ１より大きくなる。このとき、第１リード弁４０ａは、リードが所定の開口高さを有した状態になるようにリフトし、第１連通口４１ａを開放する。そして、中空部３３と油溜め空間２ｃとが第１連通口４１ａを介して連通し、油供給経路を開通する。

一方、第２リード弁４０ｂをハウジング３１ｄの外側に開く差圧による力Ｆｐ２（中空部３３の圧力と、油溜め空間２ｃの高圧ガス雰囲気１ａの圧力との差圧によって生じる力）は、第２リード弁４０ｂの弾性力Ｆｓ２より小さくなる。そのため、第２リード弁４０ｂが第２連通口４１ｂを閉塞し、第２連通口４１ｂは第２リード弁４０ｂによって遮断される。その結果、油出入口２１ｘは、第１リード弁４０ａの動作により油供給経路を開通するため、油流出路２１ｂに送られた油はそのまま給油路７ｘに流入する。

図１６は、本発明の実施の形態５に係る圧縮機の回転数が回転数第１閾値Ｎ１以上かつ回転数第２閾値Ｎ２未満の場合の差圧給油機構の挙動を示す模式図である。圧縮機５００は、圧縮機５００の回転数が回転数第１閾値Ｎ１以上かつ回転数第２閾値Ｎ２未満のときは、第１リード弁４０ａを開く力Ｆｐ１と弾性力Ｆｓ１とがほぼ釣り合う。同様に、圧縮機５００は、圧縮機５００の回転数が回転数第１閾値Ｎ１以上かつ回転数第２閾値Ｎ２未満のときは、第２リード弁４０ｂを開く力Ｆｐ２と弾性力Ｆｓ２とがほぼ釣り合う。そのため、第１リード弁４０ａが第１連通口４１ａを閉塞すると共に第２リード弁４０ｂが第２連通口４１ｂを閉塞し、連通口４１（４１ａ、４１ｂ）はリード弁４０（４０ａ、４０ｂ）によって遮断される。その結果、圧縮機５００は、圧縮機５００の回転数が回転数第１閾値Ｎ１以上かつ回転数第２閾値Ｎ２未満のときは、圧縮機構部１０の吸入側空間１３及び各摺動部への給油は、給油ポンプ２０のみを用いて行われる。

図１７は、本発明の実施の形態５に係る圧縮機の回転数が回転数第２閾値Ｎ２以上の場合の差圧給油機構の挙動を示す模式図である。圧縮機５００は、圧縮機５００の回転数が回転数第２閾値Ｎ２以上のときは、中空部３３での油の流れによる圧力が大きくなる。これにともない、第２リード弁４０ｂをハウジング３１ｄの外側に開く差圧による力Ｆｐ２が第２リード弁４０ｂの弾性力Ｆｓ２より大きくなる。このとき、第２リード弁４０ｂは、リードが所定の開口高さを有した状態になるようにリフトし、第２連通口４１ｂを開放する。そして、中空部３３と油溜め空間２ｃとが第２連通口４１ｂを介して連通する。

一方、第１リード弁４０ａをハウジング３１ｄの内側に開く差圧による力Ｆｐ１（中空部３３の圧力と、油溜め空間２ｃの高圧ガス雰囲気１ａの圧力との差圧によって生じる力）は、第１リード弁４０ａの弾性力Ｆｓ１より小さくなる。そのため、第１連通口４１ａは、第１リード弁４０ａが第１連通口４１ａを閉塞し、第１リード弁４０ａによって遮断される。その結果、給油ポンプ２０により圧縮機構部１０の吸入側空間１３及び各摺動部へ供給される油の一部は、油流出路２１ｂから、油出入口２１ｘ、中空部３３及び第２連通口４１ｂを介して、油溜め空間２ｃへと排出される。

このように、圧縮機５００は、本発明の実施の形態２に係る圧縮機２００のような、弁体３４ｂと弾性部材３６とからなる差圧給油機構１３０ａの代わりに、リード弁４０（４０ａ、４０ｂ）を用いる。そして、圧縮機５００は、リード弁４０（４０ａ、４０ｂ）を用いることで、摺動部等へ油を供給することができ、また、圧縮機５００から油を排出することができ、圧縮機２００とほぼ同様の効果を得ることができる。

以上のように本発明の実施の形態５に係る圧縮機５００によれば、圧縮機５００は所定の回転数未満では、圧力差によって、油溜め空間から給油ポンプを介さず油が供給され、給油量を増加させることができる。その結果、給油ポンプからの給油量が不足する低速回転時でも、十分な給油が実現できることで圧縮機構部１０の隙間のシール性を確保することができ、漏れ損失を抑制することができる。また、各摺動部への給油不足による焼きつきを防止することができる。さらに所定の回転数以上では油の一部が油溜め空間２ｃに排出されるため、過剰な油流出による油枯渇を防止できる。

なお、圧縮機５００において、回転数第１閾値Ｎ１及び回転数第２閾値Ｎ２は、例えばリード弁４０（４０ａ、４０ｂ）の弾性力、リードの開口高さ、もしくは連通口４１（４１ａ、４１ｂ）の面積により設定することができる。そして、圧縮機５００は、回転数第１閾値Ｎ１及び回転数第２閾値Ｎ２を完全に１つの値に固定するものではない。異なる圧縮機５００において、この回転数第１閾値Ｎ１及び回転数第２閾値Ｎ２が、少し異なっていてもよい。また、同じ圧縮機５００においても、吸入する冷媒の圧力などの運転条件によって、回転数第１閾値Ｎ１及び回転数第２閾値Ｎ２が、多少の変化をしてもよい。たとえば、特定の運転条件で、回転数第１閾値Ｎ１及び回転数第２閾値Ｎ２が、ある所定の範囲内に保つようにリード弁４０（４０ａ、４０ｂ）を調整してもよい。

なお、本発明の実施の形態は、上記本発明の実施の形態１〜５に限定されず、種々の変更を加えることができる。例えば、給油ポンプ２０のポンプ機構として、静穏性、耐久性に優れるトロコイド型のギヤポンプを示したが、駆動軸７の回転を利用する別のポンプ機構であっても良い。また、圧縮機１００は、段差部３７を有し、押し下げられた弁体３４ａが段差部３７と当接する際に、連通流路３５ａを閉塞するが、段差部３７を有さず、弁体３４ａが、ハウジング３１ａの底板あるいは突出部などに当接する際に連通流路３５ａが閉塞されても良い。また、段差部３７は、ハウジング３１ａと一体的に構成されているが、ハウジング３１ａと別体で構成されても良い。

１ 密閉容器、１ａ 高圧ガス雰囲気、２ａ 吸入配管、２ｂ 吐出配管、２ｃ 油溜め空間、２ｘ 逆止弁、２ｙ バネ、３ａ ガイドフレーム、３ｂ コンプライアントフレーム、３ｃ サブフレーム、３ｘ コンプライアントフレーム下端面、４ａ 上部嵌合円筒面、４ｂ 上部嵌合円筒面、４ｃ 下部嵌合円筒面、４ｄ 下部嵌合円筒面、５ａ 主軸受、５ｂ 補助主軸受、５ｃ 副軸受、５ｄ スラスト軸受、６ａ コンプライアントフレーム上部空間、６ｂ コンプライアントフレーム下部空間、６ｃ ガス導入流路、７ 駆動軸、７ａ 偏心軸部、７ｘ 給油路、７ｙ 供給路、８ 電動機、８ａ 電動機回転子、８ｂ 電動機固定子、９ａ 上部円環状シール部材、９ｂ 下部円環状シール部材、１０ 圧縮機構部、１１ 揺動スクロール、１１ａ 揺動軸受、１１ｂ 渦巻体、１１ｃ 抽気孔、１１ｘ 台板、１２ 固定スクロール、１２ａ 吐出口、１２ｂ 渦巻体、１２ｃ 吐出バルブ、１２ｘ 台板、１３ 吸入側空間、１４ 流路、１５ オルダムリング、１５ａ 揺動側オルダムリング溝、１５ｂ 固定側オルダムリング溝、１５ｃ 揺動側キー、１５ｄ 固定側キー、１５ｅ 往復摺動面、１６ スラスト面、１７ａ ボス部、１７ｂ 中間圧空間、１８ａ 貫通流路、１８ｂ 中間圧調整弁、１８ｃ 中間圧調整バネ、１８ｄ 中間圧調整弁おさえ、１８ｅ 中間圧調整弁空間、１９ａ バランスウェイト、１９ｂ バランスウェイト、２０ 給油ポンプ、２１ 保持具、２１ａ 油流入路、２１ｂ 油流出路、２１ｘ 油出入口、２２ アウターロータ、２３ インナーロータ、２４ 吸入パイプ、３０ 弁機構、３０ａ 差圧給油機構、３１ａ ハウジング、３１ｂ ハウジング、３１ｃ ハウジング、３１ｄ ハウジング、３１ｄ１ 内壁、３１ｄ２ 外壁、３２ａ 連通口、３２ｂ 連通口、３３ 中空部、３４ａ 弁体、３４ｂ 弁体、３４ｃ 弁体、３４ｃ１ 外周壁、３５ａ 連通流路、３５ｂ 連通流路、３６ 弾性部材、３７ 段差部、３８ 側壁、３９ａ 内周流路、３９ｂ 外周流路、４０ リード弁、４０ａ 第１リード弁、４０ｂ 第２リード弁、４１ 連通口、４１ａ 第１連通口、４１ｂ 第２連通口、１００ 圧縮機、１３０ 弁機構、１３０ａ 差圧給油機構、２００ 圧縮機、２３０ 弁機構、２３０ａ 差圧給油機構、３００ 圧縮機、３３０ 弁機構、３３０ａ 差圧給油機構、４００ 圧縮機、４３０ 弁機構、４３０ａ 差圧給油機構、５００ 圧縮機。

Claims (14)

1. 密閉容器と、
   前記密閉容器に収容され、前記密閉容器内に流入する流体を圧縮する圧縮機構部と、
   前記密閉容器に収容され、回転数可変で、回転力を発生する電動機と、
   前記電動機により発生する回転力を前記圧縮機構部に伝え、端部から軸方向に延びる給油路が内部に形成された駆動軸と、
   前記圧縮機構部で圧縮されたガスで満たされた前記密閉容器の底部に設けられた、油を貯留する油溜め空間と、
   前記駆動軸の前記端部側に設けられ、前記駆動軸の回転により作動し、前記油溜め空間の前記油を吸引して前記給油路に供給する給油ポンプと、
   前記給油ポンプとは別に、前記油溜め空間と前記給油路との圧力差を利用して前記給油路に前記油溜め空間の前記油を導く油供給経路を有する差圧給油機構と、
   を備え、
   前記差圧給油機構の前記油供給経路は前記給油ポンプの吐出側にある油出入口と連通し、かつ、弁機構を有し、
   前記弁機構は、前記給油ポンプの吐出側の圧力が、前記油溜め空間の圧力に対して所定の圧力差以上である場合に前記油供給経路を遮断し、前記油溜め空間の圧力に対して所定の圧力差未満である場合に前記油供給経路を開通する、
   圧縮機。
2. 前記給油ポンプは、前記駆動軸の回転数が高くなるほど高い圧力で前記給油路に油を供給するものであり、
   前記弁機構は、前記回転数が回転数第１閾値未満である場合は前記油供給経路を開通し、前記回転数が回転数第１閾値以上である場合は前記油供給経路を遮断する、請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記弁機構は、
   前記油出入口に通じる中空部が形成され、前記中空部と前記油溜め空間とを連通する連通口が形成されたハウジングと、
   前記ハウジングに収容され、前記油出入口の前記油の圧力によって動き、前記油出入口と前記油溜め空間とを連通する連通流路を有する弁体と、
   前記ハウジングと前記弁体との間に設けられ、前記弁体を、前記油出入口側へ付勢する弾性部材と、
   を有し、
   前記弁体が最も前記油出入口側にあるときに前記連通流路の両端部が開放し、
   前記弁体が前記油出入口側から反対側に移動したときに前記連通流路の端部が塞がれる、請求項１又は２に記載の圧縮機。
4. 前記中空部は、前記弁体が当接する段差部を有し、
   前記ハウジングは、前記油出入口と対向する面に前記連通口を有し、
   前記連通流路は、前記弾性部材の付勢する方向にのびる流路であり、
   前記弁体が前記段差部に当接したときに前記連通流路の端部が前記段差部で塞がれる、請求項３に記載の圧縮機。
5. 前記給油ポンプは、前記駆動軸の回転数が高くなるほど高い圧力で前記給油路に油を供給するものであり、
   前記弁体は、前記回転数が回転数第１閾値未満である場合は、前記連通口側の面と前記段差部との間に間隔をあけ、前記回転数が回転数第１閾値以上である場合は前記連通口側の面が前記段差部と当接する、請求項４に記載の圧縮機。
6. 前記ハウジングは、前記弁体が摺動する側壁を有して、該側壁に前記連通口を有し、
   前記連通流路は、前記弁体の前記油出入口側と前記側壁側とをつなぐように形成されている、請求項３に記載の圧縮機。
7. 前記弁機構は、
   前記回転数が回転数第１閾値未満である場合は、前記ハウジングの前記連通口と前記連通流路の前記側壁側とが連通し、
   前記回転数が回転数第１閾値以上で回転数第２閾値未満である場合は、前記弁体が前記ハウジング内を移動することにより前記連通流路の前記側壁側が前記連通口と連通する位置から外れて前記ハウジングの前記側壁によって閉塞され、
   前記回転数が回転数第２閾値以上である場合は、前記弁体が前記ハウジング内をさらに移動することにより前記油出入口が前記中空部と前記連通口とを介して前記油溜め空間と連通する、請求項６に記載の圧縮機。
8. 前記回転数が回転数第２閾値以上である場合は、前記弁機構は、前記油出入口と前記油溜め空間とを連通し、前記給油ポンプから吐出される油の一部が前記油溜め空間に排出される、請求項６又は７に記載の圧縮機。
9. 前記ハウジングの内周壁には、周方向の溝となる内周流路が形成されており、前記内周流路は前記連通口と連通する請求項６〜８のいずれか１項に記載の圧縮機。
10. 前記弁体の外周壁には、周方向の溝となる外周流路が形成されており、前記外周流路は、前記連通流路と連通する請求項６〜９のいずれか１項に記載の圧縮機。
11. 前記弁機構は、前記油出入口に通じる中空部が形成され、前記中空部と前記油溜め空間とを連通する連通口が形成されたハウジングを有し、
    前記ハウジングは、少なくとも２つの前記連通口を形成すると共に、一方の前記連通口である第１連通口を開閉する第１リード弁を前記ハウジングの内壁に配置し、他方の前記連通口である第２連通口を開閉する第２リード弁を前記ハウジングの外壁に配置する請求項１又は２に記載の圧縮機。
12. 前記回転数が回転数第１閾値未満である場合は、前記第１リード弁が前記第１連通口を開放すると共に前記第２リード弁が前記第２連通口を閉塞し、
    前記回転数が回転数第１閾値以上で回転数第２閾値未満である場合は、前記第１リード弁が前記第１連通口を閉塞すると共に前記第２リード弁が前記第２連通口を閉塞し、
    前記回転数が回転数第２閾値以上である場合は、前記第２リード弁が前記第２連通口を開放すると共に前記第１リード弁が前記第１連通口を閉塞する請求項１１に記載の圧縮機。
13. 前記ハウジングは、前記給油ポンプと一体的に形成されている、請求項３〜１２のいずれか１項に記載の圧縮機。
14. 前記給油ポンプは、前記駆動軸の回転数が高くなるほど高い圧力で前記給油路に油を供給するものであり、
    前記弁機構は、前記回転数が回転数第１閾値未満である場合は、前記油供給経路を開通し、前記回転数が回転数第１閾値以上で回転数第２閾値未満である場合は、前記油供給経路を遮断し、前記回転数が回転数第２閾値以上である場合は、前記油供給経路を開通する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の圧縮機。

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