JP6914445B2 - 圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機に関し、さらに詳しくは給油構造に関するものである。

従来より、圧縮機構を油で潤滑するため、容器の底部の油溜め部に溜まった油をポンプ要素によって汲み上げ、回転軸に形成した給油流路を介して圧縮機構に供給するようにした圧縮機がある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１において、ポンプ要素は回転軸に連結されており、回転軸の回転によって駆動する。

特開平１０−００９１６２号公報

特許文献１に記載の圧縮機では、回転軸が高速で回転する高速運転時に、ポンプ要素によって油溜め部内の油が過剰に圧縮機構に供給されることがある。このような過剰給油となると、圧縮機構で圧縮された冷媒とともに油が圧縮機外に排出される、いわゆる油の持ち出し量が増えてしまう可能性があった。

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、過剰給油を防止して油の持ち出し量を低減することが可能な圧縮機を提供することを目的とする。

本発明に係る圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮機構と、圧縮機構を含む摺動部に油を供給する給油流路と返油流路とが形成された回転軸と、圧縮機構および回転軸を収容し、底部に油溜め部が形成された容器と、回転軸の回転によって駆動し、油溜め部に溜まった油を回転軸の給油流路に供給する給油ポンプと、給油ポンプから回転軸の給油流路に供給される油の一部をリリーフする給油リリーフ流路を開閉する弁であって、給油リリーフ流路内の油圧が設定圧以上となった場合に開弁する給油リリーフ弁と、回転軸の回転によって駆動し、給油流路から流出した油を返油流路に引き込む返油ポンプと、給油流路から流出した油を返油流路を通して油溜め部に戻す主流路から分岐して設けられた副流路を開閉する返油弁とを備え、返油ポンプの駆動によって返油流路に引き込まれた油が、主流路を流れた後、油溜め部に戻るとともに、副流路内の油圧が設定圧以上となった場合には返油弁が開弁して主流路の油の一部が副流路を介して油溜め部に戻るものである。

本発明の圧縮機によれば、給油リリーフ流路内の油圧が設定圧以上となった場合に開弁する給油リリーフ弁を備えたので、過剰給油を防止して油の持ち出し量を低減することが可能である。

本発明の実施の形態１に係る圧縮機の全体構成の概略縦断面図である。 本発明の実施の形態１に係る圧縮機の回転軸の下部周辺の拡大概略断面図である。 本発明の実施の形態１に係る圧縮機の回転軸の上部周辺の拡大概略断面図である。 本発明の実施の形態１に係る圧縮機の回転軸の下部周辺における油の流れを詳細に示した図である。 図２のＡ−Ａ断面方向から見た給油ポンプの説明図である。 本発明の実施の形態１に係る圧縮機の各構成における油持ち出し量の比較結果を示す図である。

以下、本発明の実施の形態に係る圧縮機について図面を参照しながら説明する。ここで、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。また、圧力および圧縮比の高低については、特に絶対的な値との関係で高低が定まっているものではなく、システムまたは装置等における状態または動作等において相対的に定まるものとする。また、回転軸の回転速度の高低についても同様である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機の全体構成の概略縦断面図である。図１において太実線矢印は給油の流れを示している。太点線矢印は返油の流れを示している。
圧縮機は、圧縮機構３と、回転軸６と、電動機構１１０と、その他の構成部品とを有している。圧縮機はこれらの構成部品が、外郭を構成する容器１００の内部に収容された構成を有している。容器１００内において圧縮機構３が上部、電動機構１１０が下部に配置されている。圧縮機構３と電動機構１１０とは回転軸６を介して連結されており、電動機構１１０の発生する回転力が回転軸６を介して圧縮機構３に伝達され、その回転力によって圧縮機構３で冷媒が圧縮される。実施の形態１の圧縮機は、容器１００内が圧縮機構３で圧縮される前の冷媒で満たされる、いわゆる低圧シェル型の圧縮機である。

圧縮機構３はフレーム７によって支持されている。フレーム７は、焼嵌めまたは溶接などによって容器１００の内周面に固着されている。フレーム７は、容器１００内において圧縮機構３と電動機構１１０との間に配置されている。フレーム７の中央部には軸孔７ａが形成されており、この軸孔７ａに回転軸６が通されている。

容器１００内において電動機構１１０の下方には、サブフレーム８が設けられている。サブフレーム８は、焼嵌めまたは溶接などによって容器１００の内周面に固着されている。容器１００内において底部には油溜め部１００ａが形成されている。油溜め部１００ａには、圧縮機構３および軸受等を含む摺動部を潤滑する油が貯留される。油溜め部１００ａの油は、回転軸６の下端部に設けられたポンプ要素１２０によって汲み上げられ、摺動部に供給される。ポンプ要素１２０を含む給油構造は本実施の形態１の特徴とする部分であり、以下で改めて説明する。

容器１００には、冷媒を吸入するための吸入管１０１と、冷媒を吐出するための吐出管１０２と、が設けられている。容器１００内においてフレーム７よりも下側には、吸入管１０１から流入された吸入冷媒で満たされる低圧の吸入空間７０が形成されている。また、容器１００内において圧縮機構３の後述の固定台板１ａより吐出管１０２側には、圧縮機構３から吐出された吐出冷媒で満たされる高圧の吐出空間７１が形成されている。

圧縮機構３は、固定スクロール１と、固定スクロール１の下側に配置された揺動スクロール２とを有している。固定スクロール１は、フレーム７に対して固定配置されている。揺動スクロール２は、固定スクロール１とフレーム７との間の空間に配置されている。揺動スクロール２とフレーム７の間には、揺動スクロール２の自転を防止するためのオルダムリング１３が配置されている。

固定スクロール１は、固定台板１ａと、固定台板１ａの一方の面に立てて設けられた固定渦巻体１ｂと、を有している。揺動スクロール２は、揺動台板２ａと、揺動台板２ａの一方の面に立てて設けられた揺動渦巻体２ｂと、を有している。固定スクロール１および揺動スクロール２は、固定渦巻体１ｂと揺動渦巻体２ｂとを回転軸６の回転中心に対して逆位相で噛み合わせた対称渦巻形状の状態で容器１００内に配置されている。そして、固定渦巻体１ｂと揺動渦巻体２ｂとの間には、回転軸６の回転に伴い、半径方向外側から内側へ向かうにしたがって容積が縮小する圧縮室９が形成されている。

固定スクロール１の固定台板１ａには圧縮室９に連通する吐出ポート１０が貫通形成されている。吐出ポート１０の出口部には、吐出ポート１０を開閉する吐出弁１１と、吐出弁１１の可動範囲を規制する弁押さえ１２とが取り付けられている。

揺動スクロール２の揺動台板２ａにおいて揺動渦巻体２ｂ形成面とは反対側の面（以下、背面という）の略中心部には、円筒状のボス部２ｄが形成されている。ボス部２ｄの内側には揺動軸受５が固定されている。揺動軸受５は、銅鉛合金などの滑り軸受に使用される軸受材料で構成され、軸受材料がボス部２ｄの内側に圧入されて固定されている。

そして、揺動軸受５の内側にはバランサ付スライダ４が回転自在に配置されている。バランサ付スライダ４は、筒状のスライダ部４ａとバランサ部４ｂとを焼嵌め等で接合した構成を有する。スライダ部４ａは、回転軸６の上端部に設けられた後述の偏心軸部６ａに対して相対移動可能に嵌め合わされ、揺動スクロール２の揺動半径を自動的に調整する。スライダ部４ａは、揺動スクロール２の揺動時に常に固定渦巻体１ｂと揺動渦巻体２ｂとが互いに接した状態となるように設けられている。バランサ部４ｂは、スライダ部４ａの側方に位置し、揺動スクロール２の遠心力を打ち消して圧縮要素の振動を抑えるために設けられている。

このように揺動スクロール２は回転軸６の偏心軸部６ａにバランサ付スライダ４を介して連結されており、バランサ付スライダ４によって揺動半径が自動的に調整されつつ、回転軸６の回転に伴って揺動運動する。揺動スクロール２の揺動台板２ａの背面とフレーム７との間には筒状の軸受動作空間７２が形成されており、揺動スクロール２の揺動運動中、揺動軸受５はバランサ付スライダ４とともに軸受動作空間７２内を回転するようになっている。

回転軸６において偏心軸部６ａよりも下方の主軸部６ｂは、スリーブ１４を介して主軸受１５に嵌入しており、油による油膜を介して主軸受１５に対し摺動する。主軸受１５は、銅鉛合金などの滑り軸受に使用される軸受材料を圧入するなどしてフレーム７に固定されている。回転軸６の上端部には、主軸部６ｂに対して偏心した偏心軸部６ａが設けられている。

サブフレーム８の中央部は、玉軸受からなる副軸受１６を備え、電動機構１１０の下方で回転軸６を半径方向に軸支する。なお、副軸受１６は、玉軸受以外の別の軸受構成としてもよい。回転軸６において電動機構１１０よりも下方の副軸部６ｃは、副軸受１６と嵌め合わされ、油による油膜を介して副軸受１６に対し摺動する。主軸部６ｂおよび副軸部６ｃの軸心は、回転軸６の軸心と一致している。

電動機構１１０は、電動機固定子１１０ａと電動機回転子１１０ｂとを有している。電動機固定子１１０ａは、外部から電力を得るために、フレーム７と電動機固定子１１０ａとの間に存在する図示しないガラス端子に図示しないリード線で接続されている。また、電動機回転子１１０ｂは、回転軸６に焼嵌めなどによって固定されている。

次に、圧縮機における油の流れに関わる構造について、図１と、次の図２〜図４とを参照して説明する。

図２は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機の回転軸の下部周辺の拡大概略断面図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機の回転軸の上部周辺の拡大概略断面図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機の回転軸の下部周辺における油の流れを詳細に示した図である。図２〜図４において、太実線矢印は給油の流れを示している。太点線矢印は返油の主流路の流れを示している。細点線矢印は返油の副流路の流れを示している。

回転軸６には、圧縮機構３を含む摺動部に油を供給する給油流路６１が形成されている。給油流路６１は、回転軸６の中心部を軸方向に貫通する縦穴６１ａと、縦穴６１ａに連通して径方向に延びる複数の横穴６１ｂとで構成されている。横穴６１ｂは、揺動軸受５、主軸受１５および副軸受１６のそれぞれと対向する位置に形成されている。給油流路６１には、ポンプ要素１２０の後述の給油ポンプ１２１Ａによって油溜め部１００ａから汲み上げられた油が上昇して流れるとともに径方向に流れ、圧縮機構３と各軸受とを含む摺動部に供給されるようになっている。

また、回転軸６には、給油流路６１とは別に返油流路６２が形成されている。返油流路６２は給油流路６１から摺動部に供給された油を油溜め部１００ａに戻す流路である。具体的には、返油流路６２は、軸受動作空間７２に上端が開口し、下端が回転軸６の下端面に開口する縦穴で構成され、回転軸６の主軸部６ｂの軸心よりも外側に形成されている。給油流路６１から流出して軸受動作空間７２内に流入した油は、ポンプ要素１２０の後述の返油ポンプ１２２Ａにより、返油流路６２の上端側から引き込まれて返油流路６２の下端まで流れた後、油溜め部１００ａに戻されるようになっている。

ポンプ要素１２０は、回転軸６に設けられ、サブフレーム８に取り付けられている。ポンプ要素１２０は、回転軸６の回転によって駆動するものであり、図２および図４に示すように給油ポンプ１２１Ａと、返油ポンプ１２２Ａと、ポンプカバー１２４とを備えている。給油ポンプ１２１Ａおよび返油ポンプ１２２Ａは、仕切板１３０を介して上下に隣接して回転軸６の下端部に設けられている。給油ポンプ１２１Ａおよび返油ポンプ１２２Ａには、給油パイプ１７および返油パイプ１８の上端が接続されている。給油パイプ１７および返油パイプ１８の下端は油溜め部１００ａ内に位置し、油中に浸漬している。

給油ポンプ１２１Ａは、油溜め部１００ａ内に溜められた油を給油パイプ１７を介して回転軸６の給油流路６１に供給するものである。返油ポンプ１２２Ａは、軸受動作空間７２内の油を回転軸６の返油流路６２に引き込むものである。なお、返油ポンプ１２２Ａには、給油ポンプ１２１Ａに比べて１倍〜３倍の容積のものを用いる。軸受動作空間７２内ではバランサ付スライダ４が回転するため、返油流路６２に油を引き込みにくい。よって、給油ポンプ１２１Ａよりも容積の大きいポンプを返油ポンプ１２２Ａに用いるようにしている。

給油ポンプ１２１Ａは、給油側可動部１２１と、給油側可動部１２１を収容する給油ポンプボディとを備えている。返油ポンプ１２２Ａは、返油側可動部１２２と返油側可動部１２２を収容する返油ポンプボディとを備えている。本実施の形態１では給油側可動部１２１を収容する給油ポンプボディと、返油側可動部１２２を収容する返油ポンプボディとがポンプボディ１２３で共通化された構成を有する。ポンプボディ１２３はサブフレーム８に固定されている。なお、ポンプボディ１２３はこのように共通化した構成に限らず、給油側と返油側とで別体で構成してもよい。そして、給油側可動部１２１の上方および返油側可動部１２２の下方には上側スラストプレート１３１および下側スラストプレート１３２が配置されている。

給油ポンプ１２１Ａおよび返油ポンプ１２２Ａは、次の図５に示すように、容積型ポンプの一種であるトロコイドポンプで構成されている。給油ポンプ１２１Ａおよび返油ポンプ１２２Ａの構成は同じであり、以下、給油ポンプ１２１Ａを代表して給油ポンプ１２１Ａの構成を説明する。

図５は、図２のＡ−Ａ断面方向から見た給油ポンプの説明図である。図５の矢印は回転軸６の回転方向を示している。
給油ポンプ１２１Ａは、ポンプボディ１２３の内側に回転自在に収容されたアウターロータ２０と、アウターロータ２０の内側に収容されたインナーロータ２１とを有する。アウターロータ２０とインナーロータ２１との間には、流体室２３が区画形成されている。インナーロータ２１の中心軸は、アウターロータ２０の中心軸に対して偏心している。また、インナーロータ２１は、回転軸６に取り付けられており、回転軸６によって回転駆動される。アウターロータ２０には、流体室２３内に油を供給する給油口２４と、流体室２３内から油を排出する排油口２５とが形成されている。

給油口２４は、下側スラストプレート１３２に形成された第１流路孔１３２ａを介して給油パイプ１７の上端側に連通している。排油口２５は、下側スラストプレート１３２に形成された第２流路孔１３２ｂを介して、ポンプカバー１２４の上面に形成された後述の油流路１２４ａに連通している。この構成により、回転軸６が回転してインナーロータ２１が回転すると、流体室２３の容積変化によって油溜め部１００ａの油が給油パイプ１７、第１流路孔１３２ａおよび給油口２４を通じて流体室２３へ吸い込まれる。そして、流体室２３内の油が排油口２５から排出され、第２流路孔１３２ｂを介して油流路１２４ａ内に流入する。そして、油流路１２４ａに流入した油は、給油流路６１の縦穴６１ａへ供給される。

返油ポンプ１２２Ａは、上述したように給油ポンプ１２１Ａと同様の構成であり、ポンプボディ１２３の内側に回転自在に収容されたアウターロータ２０と、アウターロータ２０の内側に収容されたインナーロータ２１とを有する。返油ポンプ１２２Ａの給油口２４は、上側スラストプレート１３１に形成された流路孔１３１ａを介して、回転軸６の返油流路６２に連通している。返油ポンプ１２２Ａの排油口２５は、仕切板１３０に形成された流路孔１３０ａを介して返油パイプ１８の上端側に連通している。

この構成により、回転軸６が回転して返油ポンプ１２２Ａのインナーロータ２１が回転すると、流体室２３の容積変化によって、軸受動作空間７２内の油が返油流路６２内に引き込まれ、給油口２４を通じて流体室２３へ流入する。そして、流体室２３内の油が排油口２５から排出され、流路孔１３０ａおよび返油パイプ１８を介して油溜め部１００ａ内に戻される。ここで、返油パイプ１８の下端は油溜め部１００ａ内に位置している。このため、返油ポンプ１２２Ａから流出した油は、返油パイプ１８を通って直接、油溜め部１００ａに戻される。

ポンプカバー１２４には、回転軸６の縦穴６１ａに対向する位置に油流路１２４ａが形成されている。油流路１２４ａは、具体的には凹部で構成され、給油ポンプ１２１Ａの排油口２５から流出した油が回転軸６の給油流路６１に流入するまでの流路となる。そして、ポンプカバー１２４には、給油ポンプ１２１Ａから回転軸６の給油流路６１に供給される油の一部をリリーフする給油リリーフ流路１２４ｂが形成されている。給油リリーフ流路１２４ｂは、具体的には油流路１２４ａの底面から軸方向に貫通する貫通孔で構成されており、貫通孔の上端が油流路１２４ａに開口し、下端がポンプカバー１２４の下面に開口している。

そして、給油リリーフ流路１２４ｂの出口部には、給油リリーフ流路１２４ｂを開閉する給油リリーフ弁１２５が配置されている。給油リリーフ弁１２５は、板バネ形状のリード弁で構成されている。給油リリーフ弁１２５は、給油リリーフ流路１２４ｂ内の油圧が設定圧力以上となった場合に開弁するように設計されている。この設定圧力は任意に設計すればよい。

ここで、本実施の形態１は、回転軸６が高速で回転する高速運転時の過剰給油を防止する構造を特徴としており、具体的には、給油リリーフ流路１２４ｂと給油リリーフ弁１２５とで過剰給油を防止している。高速運転時は、給油ポンプ１２１Ａによる油の汲み上げ量が増えて給油リリーフ流路１２４ｂ内の圧力が上昇する。このため、給油リリーフ流路１２４ｂ内の油圧が設定圧力以上となって給油リリーフ弁１２５が開弁する。給油リリーフ弁１２５が開弁することで、給油ポンプ１２１Ａから給油流路６１に供給される油の一部がリリーフされ、油溜め部１００ａに戻る。これにより、過剰給油を防止でき、従来に比べて油持ち出し量を低減することができる。

このように給油リリーフ流路１２４ｂおよび給油リリーフ弁１２５を備えることで、高速運転時の過剰給油の防止が可能であるが、高速運転時は低速運転時に比べて油循環量が多くなる。油循環量が増加すると、給油流路６１から流出して軸受動作空間７２に流入する油量も増加する。軸受動作空間７２内では揺動軸受５およびバランサ付スライダ４が回転することから、軸受動作空間７２内の油を適度に排出しないと、軸受動作空間７２内の油が揺動軸受５およびバランサ付スライダ４の回転の抵抗となり、駆動動力が増加して機械的損失を招く。

そこで、本実施の形態１では、軸受動作空間７２内の油による機械的損失を低減させるため、返油ポンプ１２２Ａを用いて軸受動作空間７２内の油を回転軸６の返油流路６２に引き込み、油溜め部１００ａに強制的に返油を行う構成としている。返油ポンプ１２２Ａは回転軸６の回転によって駆動するものであり、回転数に合わせた返油が行われる。このため、返油ポンプ１２２Ａを用いた返油を行うことで、結果的に油の持ち出し量を低減でき、油の枯渇を未然に防ぐこともできる。

このように本実施の形態１では返油流路６２および返油ポンプ１２２Ａを設けることで、軸受動作空間７２の油を適度に排出しつつ、油の持ち出し量を低減することが可能である。しかし、高速運転時には油の排出が追いつかないことがある。よって、本実施の形態１ではさらに、高速運転時における返油量を低速運転時に比べて増加させる構造を備えている。

以下、高速運転時に返油量を増加させる構造について説明する。
返油の流路としては、図４の太点線矢印で示すように返油流路６２および返油パイプ１８を通して油溜め部１００ａに返油する主流路８０があるが、高速運転時には主流路８０に加えてさらに、図４の細い点線矢印で示す流れで返油する副流路１２６がある。副流路１２６は、具体的にはポンプボディ１２３に形成された貫通孔で構成されており、貫通孔の上端が仕切板１３０に形成された流路孔１３０ａに開口し、下端がポンプボディ１２３の下面に開口している。つまり、副流路１２６は主流路８０から分岐して設けられている。

そして、副流路１２６の出口部に、副流路１２６を開閉する返油弁１２７が配置されている。返油弁１２７は、板バネ形状のリード弁で構成されている。返油弁１２７は、副流路１２６内の油圧が設定圧力以上となった場合に開弁するように設計されている。この設定圧力は任意に設計すればよい。なお、図２等には副流路１２６と返油弁１２７との組が１組しか図示されていないが、１組に限らず複数組備えた構成としてもよい。

ここで、圧縮機の動作について説明する。
電動機構１１０の電動機固定子１１０ａに通電が開始されると、電動機回転子１１０ｂとともに回転軸６が回転を開始する。回転軸６が回転を開始すると、偏心軸部６ａに連結されている揺動スクロール２がオルダムリング１３により自転を阻止されながら揺動運動を行う。

電動機構１１０の駆動に伴い、冷媒が外部の冷凍サイクルから吸入管１０１を介して容器１００内の吸入空間７０に吸入され、さらに圧縮室９に取り込まれる。圧縮室９に取り込まれた冷媒は、揺動スクロール２の揺動運動により揺動スクロール２の中心に向かって徐々に移動し、体積が縮小されることで圧縮される。そして、圧縮された冷媒ガスは、固定スクロール１に設けられた吐出ポート１０から吐出弁１１に抗して吐出空間７１へ吐出される。吐出空間７１へ吐出された高圧冷媒は、吐出管１０２から容器１００外へ吐出される。

次に、回転軸６の回転に伴う、油の流れについて説明する。
回転軸６が回転すると、ポンプ要素１２０の給油ポンプ１２１Ａおよび返油ポンプ１２２Ａが駆動する。給油ポンプ１２１Ａの駆動により、油溜め部１００ａ内の油が給油パイプ１７を介して汲み上げられ、回転軸６の給油流路６１を介して圧縮機構３および各軸受を含む摺動部に供給されて摺動部の潤滑を行う。

給油流路６１から流出した油の一部は、軸受動作空間７２に流入する。軸受動作空間７２に流入した油は、返油ポンプ１２２Ａの駆動により回転軸６内の返油流路６２に引き込まれ、返油パイプ１８を介して油溜め部１００ａに返油される。このように軸受動作空間７２内の油を返油ポンプ１２２Ａによって積極的に油溜め部１００ａに戻すことで、軸受動作空間７２内に油が溜まることを抑制できる。その結果、揺動軸受５およびバランサ付スライダ４が軸受動作空間７２内で回転する際の機械的損失を低減できる。

ここで、高速運転時は、油流路１２４ａ内の油圧が上昇することに伴って給油リリーフ流路１２４ｂ内の油圧が上昇し、給油リリーフ弁１２５が開弁する。給油リリーフ弁１２５が開弁すると、給油ポンプ１２１Ａから給油流路６１に供給される油の一部が給油流路６１からリリーフされる。これにより、高速運転時の油の過剰給油を防ぎ、従来に比べて油持ち出し量を低減することができる。

また、高速運転時には、副流路１２６内の油圧が上昇して返油弁１２７が開弁する。これにより、主流路８０の油の一部が副流路１２６からリリーフされる。副流路１２６からリリーフされた油は、落下して油溜め部１００ａに返油される。このように主流路８０の他に副流路１２６からも油が返油されることで、高速運転時の返油量を増加できる。返油弁１２７は、副流路１２６内の圧力と油溜め部１００ａの上部空間との圧力差により開弁するものであり、この圧力差は回転軸６の回転数によって変化する。つまり、回転数に合わせた返油量の調整が可能である。

図６は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機の各構成における油持ち出し量の比較結果を示す図である。図６において横軸は圧縮機回転数［ｒｐｍ］、縦軸は油持ち出し量である。図６において、（１）は給油リリーフ流路１２４ｂおよび給油リリーフ弁１２５を備えた構成、（２）は上記（１）に加えてさらに返油流路６２および返油ポンプ１２２Ａを備えた構成、（３）は上記（１）と上記（２）の両方を備えた構成の場合を示している。また、図６において（４）は、上記（１）〜（３）のいずれも備えていない従来構成における油持ち出し量を示す図である。
図６に示すように、（１）〜（３）のいずれの場合も、従来に比べて油持ち出し量を低減できる。また、図６から明らかなように、油持ち出し量は、圧縮機回転数の上昇に伴って増え続けるのではなく、（１）〜（３）のそれぞれで異なる、ある圧縮機回転数でピークとなる。

以上説明したように、本実施の形態１では、給油リリーフ流路１２４ｂと給油リリーフ流路１２４ｂ内の油圧が設定圧以上となった場合に開弁する給油リリーフ弁１２５とを備えた。これにより、高速運転時に給油リリーフ弁１２５が開弁し、給油ポンプ１２１Ａから回転軸６の給油流路６１に向かう油の一部を給油流路６１からリリーフできる。よって、本実施の形態１の圧縮機は、高速運転時の過剰給油を防止でき、油の持ち出し量を低減できる。

そして、回転軸６に、給油流路６１とは別に返油流路６２を設けており、返油ポンプ１２２Ａを用いて軸受動作空間７２内の油を、返油流路６２を介して油溜め部１００ａに強制的に返油する構成とした。このため、揺動軸受５およびバランサ付スライダ４が軸受動作空間７２内で回転する際の機械的損失を低減できる。

また、本実施の形態１では、軸受動作空間７２内の油を返油パイプ１８を介して油溜め部１００ａに返油する主流路８０とは別に副流路１２６を設けるとともに、副流路１２６内の油圧が設定圧以上となった場合に開弁する返油弁１２７を備えた。これにより、高速運転時に返油弁１２７が開弁し、主流路８０の他に副流路１２６からも油を返油できる。つまり、高速運転時に返油経路を増やすことができるため、返油量を増加させることができ、油の枯渇を未然に防止できる。

また、給油ポンプ１２１Ａおよび返油ポンプ１２２Ａの設置にあたっては、互いに隣接して回転軸６の下端部に設けることができる。

ところで、返油構造として、本実施の形態１では回転軸６内に設けた返油流路６２および返油ポンプ１２２Ａを備えた構成としたが、以下のような構成も考えられる。たとえば、軸受動作空間７２とフレーム外の空間とを連通する返油孔をフレーム７に貫通して形成し、返油孔の出口から電動機構１１０の上部の吸入空間７０まで返油パイプを延ばし、返油パイプの出口から吸入空間７０に油をリリーフする構成が考えられる。この構成の場合、高速運転時において以下の問題が生じる。すなわち、高速運転時では圧縮機に流入する冷媒量が多くなることから、返油パイプから吸入空間７０に放出された油が、吸入管１０１から吸入空間７０に流入する冷媒によって撹拌されてミスト状となる。油がミスト状となると、吸入管１０１から流入する冷媒によって巻き上げられ、冷媒とともに圧縮室９内に流入し、結果として圧縮後の冷媒とともに圧縮機外部に持ち出される。つまり、油の持ち出し量が多くなる。

これに対し、本実施の形態１の返油パイプ１８は、上端が返油ポンプ１２２Ａに連通し、下端が油溜め部１００ａ内に位置しており、返油ポンプ１２２Ａから流出した油を油溜め部１００ａに直接、戻すようにしている。これにより、返油される油のミスト化を未然に防ぎ、確実な返油を行うことができる。

そして、副流路１２６と返油弁１２７との組を複数組備えることで、１組とした場合よりも返油量を増加させることができる。

また、返油ポンプ１２２Ａには、給油ポンプ１２１Ａに比べて１倍〜３倍の容積のものを用いることによって、軸受動作空間７２内の油を返油流路６２に十分に引き込むことができ、安定した返油を行うことができる。

そして、給油ポンプ１２１Ａおよび返油ポンプ１２２Ａには、容積型ポンプの一種であるトコロイドポンプを用いることができる。

また、本実施の形態１では、バランサ付スライダ４を備えた。よって、揺動スクロール２の揺動時に常に固定スクロール１の渦巻体と揺動スクロール２の渦巻体とが互いに接した状態にでき、また、揺動スクロール２の遠心力を打ち消して圧縮要素の振動を抑えることができる。

また、本実施の形態１ではフレーム７に、回転軸６を通す軸孔７ａ以外に軸受動作空間７２内の油をフレーム７の外部に排出する貫通孔が形成されていない。つまり、軸受動作空間７２内の油のほとんどが回転軸６の返油流路６２および返油パイプ１８を通って油溜め部１００ａに戻る構成となっている。よって、軸受動作空間７２内の油が、フレーム７と電動機構１１０との間の吸入空間７０に流入することはなく、故に、吸入管１０１からの吸入冷媒によって油がミスト化されて圧縮機外に持ち出されることを防止できる。

なお、本実施の形態１では圧縮機構３がスクロール型の圧縮機構である例を説明したが、本発明は圧縮機構がロータリ型の圧縮機構にも適用できる。

また、本実施の形態１では低圧シェル型の圧縮機の例を説明したが、本発明は容器内が圧縮機構３で圧縮された後の冷媒で満たされる高圧シェル型の圧縮機にも適用可能である。

１ 固定スクロール、１ａ 固定台板、１ｂ 固定渦巻体、２ 揺動スクロール、２ａ
揺動台板、２ｂ 揺動渦巻体、２ｄ ボス部、３ 圧縮機構、４ バランサ付スライダ、４ａ スライダ部、４ｂ バランサ部、５ 揺動軸受、６ 回転軸、６ａ 偏心軸部、６ｂ 主軸部、６ｃ 副軸部、７ フレーム、７ａ 軸孔、８ サブフレーム、９ 圧縮室、１０ 吐出ポート、１１ 吐出弁、１２ 弁押さえ、１３ オルダムリング、１４ スリーブ、１５ 主軸受、１６ 副軸受、１７ 給油パイプ、１８ 返油パイプ、２０ アウターロータ、２１ インナーロータ、２３ 流体室、２４ 給油口、２５ 排油口、６１ 給油流路、６１ａ 縦穴、６１ｂ 横穴、６２ 返油流路、７０ 吸入空間、７１
吐出空間、７２ 軸受動作空間、８０ 主流路、１００ 容器、１００ａ 油溜め部、１０１ 吸入管、１０２ 吐出管、１１０ 電動機構、１１０ａ 電動機固定子、１１０ｂ 電動機回転子、１２０ ポンプ要素、１２１ 給油側可動部、１２１Ａ 給油ポンプ、１２２ 返油側可動部、１２２Ａ 返油ポンプ、１２３ ポンプボディ、１２４ ポンプカバー、１２４ａ 油流路、１２４ｂ 給油リリーフ流路、１２５ 給油リリーフ弁、１２６ 副流路、１２７ 返油弁、１３０ 仕切板、１３０ａ 流路孔、１３１ 上側スラストプレート、１３１ａ 流路孔、１３２ 下側スラストプレート、１３２ａ 第１流路孔、１３２ｂ 第２流路孔。

Claims (12)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機構と、
   前記圧縮機構を含む摺動部に油を供給する給油流路と返油流路とが形成された回転軸と、
   前記圧縮機構および前記回転軸を収容し、底部に油溜め部が形成された容器と、
   前記回転軸の回転によって駆動し、前記油溜め部に溜まった油を前記回転軸の前記給油流路に供給する給油ポンプと、
   前記給油ポンプから前記回転軸の前記給油流路に供給される油の一部をリリーフする給油リリーフ流路を開閉する弁であって、前記給油リリーフ流路内の油圧が設定圧以上となった場合に開弁する給油リリーフ弁と、
   前記回転軸の回転によって駆動し、前記給油流路から流出した油を前記返油流路に引き込む返油ポンプと、
   前記給油流路から流出した油を前記返油流路を通して前記油溜め部に戻す主流路から分岐して設けられた副流路を開閉する返油弁とを備え、
   前記返油ポンプの駆動によって前記返油流路に引き込まれた油が、前記主流路を流れた後、前記油溜め部に戻るとともに、前記副流路内の油圧が設定圧以上となった場合には前記返油弁が開弁して前記主流路の油の一部が前記副流路を介して前記油溜め部に戻る圧縮機。
2. 前記給油ポンプおよび前記返油ポンプが互いに隣接して前記回転軸の下端部に取り付けられている請求項１記載の圧縮機。
3. 前記副流路と前記返油弁との組を複数組備えている請求項１または請求項２記載の圧縮機。
4. 前記返油ポンプに上端が連通し、下端が前記油溜め部内に位置する返油パイプを備えた請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の圧縮機。
5. 前記返油ポンプの容積が前記給油ポンプの容積の１倍〜３倍である請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の圧縮機。
6. 前記給油ポンプは容積型ポンプである請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の圧縮機。
7. 前記容積型ポンプはトロコイドポンプである請求項６記載の圧縮機。
8. 前記返油ポンプは容積型ポンプである請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の圧縮機。
9. 前記容積型ポンプはトロコイドポンプである請求項８記載の圧縮機。
10. 前記回転軸の偏心軸部に対して相対移動可能に嵌め合わされ、前記圧縮機構の揺動スクロールの揺動半径を自動的に調整するスライダ部と、前記スライダ部の側方に位置し、前記揺動スクロールの遠心力を打ち消すバランサ部とを有するバランサ付スライダを備えた請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の圧縮機。
11. 前記圧縮機構を支持するフレームを備え、
    前記フレームは、前記圧縮機構の揺動スクロールを支持する揺動軸受が動作する軸受動作空間を前記揺動スクロールとの間に形成しており、
    前記フレームには、前記回転軸を通す軸孔以外に、前記給油流路から流出して前記軸受動作空間に流入した油を前記フレームの外部に排出する貫通孔が形成されていない請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の圧縮機。
12. 前記容器内が前記圧縮機構で圧縮される前の冷媒で満たされる請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の圧縮機。

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