JPH07247979A - 縦型ロータリ圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 少ない封入量の冷凍機油でも、ローラとベー
ン先端との隙間に油膜を形成するように強制給油をし信
頼性を高めるとともに、オイルレートを低減してエアコ
ン等の効率を向上しうるロータリ圧縮機を提供する。 【構成】 冷凍機油１０を密閉容器１内下部に貯溜し、
その密閉容器１内上部に電動機部を収納し、この電動機
部にクランク軸４で連結された圧縮機構部を前記電動機
部の下部に収納した縦型ロータリ圧縮機において、主軸
受６もしくは副軸受７がシリンダ２端面を閉塞するフラ
ンジ部に、一端が圧縮室１１の高圧部のベーン５近傍に
開口する孔７ｂが開けられ、他端が冷凍機油１０内に連
通する給油経路７ａが設けられており、給油経路７ａ
が、吐出弁の開弁時からベーンの上死点までの間は、ロ
ーラ３により閉塞されるか、もしくはローラ３の内径側
に開口する位置にあるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、縦型ロータリ圧縮機に
係り、ルームエアコン等の冷凍装置に使用され、特に、
オイルレートを低減した給油構造を有する縦型ロータリ
圧縮機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的な縦型ロータリ圧縮機は、例え
ば、特開昭６２−６７２９２号公報記載の密閉型回転式
圧縮機に示されている構造になっている。その縦型ロー
タリ圧縮機の構成と作用を、図５および図６を参照して
説明する。図５は、従来のロータリ圧縮機の縦断面図、
図６は、図５のＡ−Ａ矢視断面図である。

【０００３】図５，６に示すロータリ圧縮機は、冷凍機
油１０を貯溜した密閉容器１内の上部に、回転子８およ
び固定子９からなる電動機を収納し、密閉容器１内の下
部に、前記電動機にクランク軸４を介して連結された圧
縮機構部を収納している。この圧縮機構部は、シリンダ
２と該シリンダ２の両端を閉塞する主軸受６および副軸
受７とで形成された圧縮室１１と、この圧縮室１１に前
記主軸受６および副軸受７に支持されたクランク軸４に
よって偏心回転するローラ３と、このローラ３の外周に
当接し前記ローラ３の偏心回転に追従して往復運動し前
記圧縮室１１を低圧部と高圧部とに仕切るベーン５とを
備えたものである。

【０００４】冷凍機油１０は、通常、シリンダ２が前記
冷凍機油１０内に充分に浸る量（シリンダ２の上面高
さ）まで封入されている。ここで、ロータリ圧縮機にお
ける冷凍機油の働きを図６を参照して説明する。図６中
の太い矢印はクランク軸４と該クランク軸に遊合された
ローラ３の回転方向を示し、実線矢印は冷凍機油１０の
移動方向を示す。

【０００５】遠心力によってクランク軸４内を上昇した
冷凍機油１０はクランク軸４の偏心部に穿設した横穴か
ら吐出され、さらに圧力差によってローラ３の上下方向
の隙間を通過し、圧縮室１１および吸込室１２に至る。
圧縮室１１側に漏れた冷凍機油は、シリンダ２とローラ
３の半径方向の隙間やベーン５上下方向の隙間を通過し
て吸込室１２側に至る。

【０００６】一方、ベーン５の背部の空間２ａは、冷凍
機油１０によって満たされているので、ベーン側面５ａ
とシリンダ２のベーンスロット２ｂとの隙間を圧力差に
よって冷凍機油１０が通過する。ロータリ圧縮機では、
前記のように各隙間を冷凍機油が通過することによって
油膜が形成され、冷媒の吹き抜けが防止されて効率が高
められているとともに、油膜によって摺動部における金
属接触を防止し、信頼性を高めている。

【０００７】また、例えば、実開昭５７−１９１８８９
号公報記載の回転式圧縮機は、図７に示すような構造と
なっている。図７は、従来の他のロータリ圧縮機におけ
る給油構造を示す要部断面図である。図７中、図５と同
一符号のものは図５の従来技術と同等部分を示す。図７
に示すロータリ圧縮機では、副軸受７のフランジ部に、
液冷媒をシリンダ室内に適宜噴射するリキッドインジェ
クションを設け、そのリキッドインジェクション管路１
６に、圧縮容器下部に貯溜された冷凍機油を供給するオ
イルインジェクション管路１５を接続している。このロ
ータリ圧縮機では、副軸受７のフランジ面にインジェク
ション管路端が開口したときに、液冷媒と冷凍機油が混
合してシリンダ室内に噴射される機構になっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】特開昭６２−６７２９
２号公報に代表される従来の技術において、ベーン側面
とシリンダのベーンスロットとの隙間に油膜を形成する
には、ベーンの背部の空間を冷凍機油で満たす必要があ
る。そこで、充分な量の冷凍機油１０を密閉容器１内に
封入し、冷凍機油１０の液面を高めていたが、こうした
場合、以下に記すごとき問題点があった。

【０００９】（１）圧縮機が停止しているときは、圧縮
機内の温度は外気温に近い状態にあり、圧縮機内の冷凍
機油１０には多量の冷媒が溶解しており、冷凍機油の液
面は、通常主軸受６に設置されている圧縮ガスの吐出口
よりも高くなっている。こうした状態で運転が開始され
るので、圧縮ガスが冷凍機油を吹き上げ噴霧状となった
ものは、冷媒とともに、回転子８と固定子９との隙間を
上昇する。そして、液状のものは、回転子８の回転によ
り撹拌され噴霧状となり、回転子８と固定子９との隙間
を上昇し、多量の冷凍機油が圧縮機の密閉容器に設置さ
れた吐出パイプから冷凍サイクルに持ち出されていた。
すなわち、冷凍サイクルに吐出される冷凍機油の比率
（オイルレート）が高くなることにより、冷凍機油が熱
交換器内に付着し、熱伝達を悪くしてエアコン等の効率
を低下させていた。

【００１０】（２）また、従来エアコンの冷媒として用
いられているＨＣＦＣ２２に対して、塩素を含まない代
替冷媒、オゾン破壊能力のない、例えばＨＦＣ１３４
ａ，ＨＦＣ３２，ＨＦＣ１２５等の混合冷媒を用いた場
合、圧縮機内で摺動部を潤滑する冷凍機油の油膜が切れ
易く、著しく潤滑性が低下し易いため、充分な冷凍機油
をシリンダ内に供給する必要がある。しかし、差圧を利
用して、各部の隙間から給油する方法だけでは、シリン
ダ内の冷凍機油量が少なく、特に油膜のできにくいロー
ラ、ベーン間で摩耗を生じやすい。

【００１１】そして、実開昭５７−１９１８８９号公報
に記載された従来技術では、以下の問題点があった。 （３）リキッドインジェクション管路１６にオイルイン
ジェクション管路１５が接続されている。リキッドイン
ジェクションは、通常、圧縮機の温度上昇を防ぐために
用いる冷却方法の一つであるが、圧縮機自体、温度上昇
が問題になっていない場合にはリキッドインジェクショ
ンは不要となる。この従来の技術では、オイルインジェ
クション機構のみではないために圧縮機として不要な部
品を含んだ圧縮機となってしまう。

【００１２】（４）圧縮機の冷却方法として、リキッド
インジェクションを使用する場合、上記公報記載の従来
技術では、リキッドインジェクションは圧縮冷媒が圧縮
機より凝縮器を通過した後に圧縮機内の圧縮室に供給さ
れるために、そのリキッドインジェクションから供給さ
れる液冷媒の圧力はオイルインジェクションから供給さ
れる冷凍機油に比べて、圧力が低くなり、液冷媒の供給
量は少なくなる。つまり、リキッドインジェクションと
しての効果が十分得られなくなる。

【００１３】（５）塩素を含まない代替冷媒の場合、液
冷媒と冷凍機油との相溶性が低いために、液冷媒と冷凍
機油とが分離して圧縮機内に供給されることになり、部
分的には液冷媒のみが供給されることになり、摺動部に
形成された油膜が切れ易くなり潤滑性が落ち信頼性を低
下させてしまう。

【００１４】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るためになされたもので、少ない封入量の冷凍機油で
も、ベーン、ローラ間に油膜を形成し、信頼性を高める
とともに、オイルレートを低減してエアコン等の効率を
向上しうるロータリ圧縮機を提供することを目的とす
る。

【００１５】また、本発明の他の目的は、塩素を含まな
い冷媒を用いた場合でも高い信頼性のあるロータリ圧縮
機およびそれを搭載するエアコン等を提供することにあ
る。本発明のさらに他の目的は、圧縮機の温度上昇を防
ぐ対策として、オイルインジェクションとは独立に、リ
キッドインジェクションを冷却方法として設けることを
可能とすることにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る縦型ロ−タリ圧縮機の構成は、冷凍機
油を密閉容器内下部に貯溜し、その密閉容器内上部に電
動機部を収納し、この電動機部にクランク軸で連結され
た圧縮機構部を前記電動機部の下部に収納し、前記圧縮
機構部は、シリンダと該シリンダの両端面を閉塞する主
軸受および副軸受とで形成された圧縮室と、この圧縮室
内に前記主軸受および副軸受に支持されたクランク軸の
偏心部に遊合されたローラと、このローラの外周に当接
し前記ローラの偏心回転に追従して往復運動し前記圧縮
室を低圧部と高圧部とに仕切るベ−ンと、前記主軸受も
しくは前記副軸受に設けられ、圧縮ガスの吐出口および
前記吐出口を開閉する吐出弁とからなる縦型ロータリ圧
縮機において、前記主軸受もしくは前記副軸受の前記シ
リンダ端面を閉塞するフランジ部に、一端が圧縮室の高
圧部のベーン近傍に開口する孔が開けられ、他端が冷凍
機油内に連通する給油経路が設けられており、前記給油
経路が、前記吐出弁の開弁時から前記ベーンの上死点ま
での間は、前記ローラにより閉塞されるか、もしくはロ
ーラの内径側に開口する位置にあるものである。

【００１７】より詳しくは、冷凍機油量が前記給油経路
の冷凍機油内に連通する一端より多く封入されているも
のである。また、シリンダの下面を閉塞する軸受のフラ
ンジ部に形成された給油経路が、接続管または給油ピー
スを介して、前記シリンダの下面より低い油面の冷凍機
油内に連通しているものである。

【００１８】なお、より具体的に付記すれば、主軸受も
しくは副軸受がシリンダ端面を閉塞するフランジ部に、
フランジ外周からクランク軸心方向へ穿設する孔を設
け、そのフランジ外周部端は冷凍機油内に連通し、他端
には、圧縮室の高圧部のベーン近傍に開口する縦穴を設
けることにより給油経路を形成したものであり、その主
軸受もしくは副軸受のシリンダ端面を閉塞するフランジ
部に設けられた縦穴は、前記吐出弁の開弁時から前記ベ
ーンの往復運動中上死点到達時までの間は、前記ローラ
により閉塞されるか、もしくはローラ内径より内側に開
口する位置に形成されたものが挙げられる。さらに、上
記の構造において密閉容器内に封入する冷凍機油をシリ
ンダの中心高さ以下の量にしたものである。

【００１９】

【作用】上記技術的手段による働きを以下に述べる。密
閉型の縦型ロータリ圧縮機内においては、シリンダ内の
吸込室の圧力が最も低く、次に圧縮途中の圧縮室の圧力
が高く、さらに、ローラの内側と冷凍機油が貯溜されて
いる密閉容器内が最も高い圧力（吐出圧力）になってい
る。本発明では、主軸受もしくは副軸受に給油経路を設
けてあるために、シリンダ内でローラが偏心部に遊合さ
れたクランク軸が回転し、主軸受もしくは副軸受に設け
られた給油経路は、圧縮室内の高圧部でベーン近傍、か
つ、吐出弁の開弁時からベーンの往復運動中上死点到達
時までの間は、ローラにより閉塞されるか、もしくはロ
ーラ内径より内側に開口する位置に形成されている。

【００２０】そこで、圧縮室内の圧力が吐出圧力になる
までは圧縮室内に開口され、差圧によって冷凍機油を汲
み上げる効果が生じ、クランク軸が偏心回転運動を繰り
返す度に、密閉容器下部に貯溜された冷凍機油が強制的
に汲み上げられる。この強制的に組み上げられた冷凍機
油は、通常クランク軸内を上昇し、クランク軸に設けた
横孔を通過して、ローラとベーンの隙間に給油される。
冷凍機油については、油温が低いと冷凍機油の粘度が高
いために、ローラとベーンの隙間に形成される油膜を保
持し易い。また、ローラとベーンの隙間に形成された油
膜は圧縮室内の圧力差により圧縮室の高圧部側から低圧
側へと流出しようとするが、高圧部のベーン近傍に強制
的に給油されるために、油膜の流出量を補うことができ
るため、油膜が保持し易い。

【００２１】以上の作用により、本発明の縦型ロータリ
圧縮機では、前述の問題点（１）の対策として、少ない
封入量の冷凍機油でもベーンとローラ間に油膜を形成
し、信頼性を高めるとともに、オイルレートを低減して
エアコン等の効率を向上することができる。

【００２２】また、問題点（２）（５）の対策として、
塩素を含まない冷媒を用いた場合でも、高い信頼性のロ
ータリ圧縮機およびそれを搭載するエアコン等を提供す
ることができる。そして、問題点（３）（４）の圧縮機
の温度上昇を防ぐ対策として、リキッドインジェクショ
ンによる冷却方法を、オイルインジェクションとは独立
して設けることができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１および図２を参
照して説明する。 ［実施例 １］図１は、本発明の一実施例に係る縦型ロ
ータリ圧縮機の縦断面図、図２は、図１のロータリ圧縮
機における副軸受の給油孔の開口位置を示す要部断面図
である。図中、図５，６と同一符号のものは従来技術と
同等の働きをする構成部品である。

【００２４】図１に示すロ−タリ圧縮機は、冷凍機油１
０を貯溜した密閉容器１内の上部に電動機を収納し、密
閉容器１内の下部に、前記電動機にクランク軸４を介し
て連結された圧縮機構部を収納している。電動機部は、
密閉容器１に焼嵌等で固定された固定子９と、クランク
軸４を嵌着した回転子８とで構成されている。

【００２５】圧縮機構部は、シリンダ２と該シリンダ２
の両端面を閉塞する主軸受６および副軸受７とで圧縮室
を構成している。クランク軸４は偏心部４ａを有し、該
偏心部４ａに遊合されたローラ３がシリンダ２内を偏心
回転するようになっている。また、シリンダ２内には、
圧縮室と吸込室に仕切るベーン５が設けられており、ロ
ーラ３の偏心回転に追従してベーン５が往復運動し、冷
媒ガスを圧縮する構成になっている。圧縮された冷媒ガ
スは、主軸受６および副軸受７に設置された吐出弁（図
示せず）から吐出される。なお、副軸受７はサイレンサ
カバー１３で覆われており、吐出弁から出た冷媒ガス
は、副軸受７、シリンダ２、主軸受６に設けられた貫通
穴（図示せず）を通過し、主軸受６の上面から吐出され
る。

【００２６】図１に示す実施例においては、圧縮工程開
始時から吐出弁の開弁時の間、もしくはその一部期間中
に、圧縮室内に開口するように副軸受７に給油経路７ａ
を形成し、そのフランジ外周部に給油孔７ｃを穿孔して
いる。さらに、冷凍機油１０の液面は、給油経路７ａの
フランジ外周側の給油孔７ｃより高い位置であるが、従
来機よりも少ないシリンダ２の下面付近の高さになって
おり、圧縮機の運転が停止されている低温状態でも、主
軸受６の上面に設置された冷媒ガスの吐出口よりも、高
くなることはなく、運転開始時に冷凍機油１０を吹き上
げ、油を圧縮機から冷凍サイクルへ持ち出すことがな
い。

【００２７】次に、図２を用いて副軸受７のフランジ面
に設ける給油孔７ｂの位置および孔径について説明す
る。図２は、シリンダ２内におけるクランク軸４の回転
に対するローラ３の外周の軌跡を示している。図２にお
けるθはクランク軸の回転角を示し、θ´は吐出弁開弁
角度を示す。図２では、θ＝０°、θ＝１８０°のとき
のローラ３を細い実線で示し、θ＝θ´のときのローラ
３を太い実線で示している。また、ハッチングは給油孔
位置範囲を示す。

【００２８】給油孔７ｂの位置は、給油差圧を確保し過
度の油圧縮を防止するように、吐出弁の開弁時からベー
ン５の上死点到達までの間は、ローラ３により閉塞され
るか圧縮室内高圧部側のベーン近傍に開口する位置にあ
る。かつ、給油量がシリンダ２のトップクリアランスボ
リュウム量以下（クランク軸４の一回転当り）になるよ
うな孔径となっている。

【００２９】これにより、冷凍機油１０がシリンダ２の
上面まで封入されていなくても、圧縮工程で圧縮室１１
内の圧力が吐出圧力になるまでの間、潤滑に必要な量の
冷凍機油１０が、密閉容器１内と圧縮室１１内との差圧
によって、ローラ３とベーン５間に強制的に給油され、
潤滑をすることができる。したがって、ローラ３とベー
ン５先端とが摩耗しにくくなり、圧縮機の信頼性を高め
ることができる。

【００３０】特に、塩素を含まない代替冷媒、すなわち
オゾン破壊の恐れのない冷媒、例えばＨＦＣ３２，ＨＦ
Ｃ１３４ａを混合したものや、ＨＦＣ３２，ＨＦＣ１３
４ａ，ＨＦＣ１２５を混合したものを使用した場合に、
最も摩耗する恐れのあるローラ３、ベーン５間に強制的
に給油し潤滑することができるので、ローラ３とベーン
５先端とが摩耗しにくくなり、圧縮機の信頼性を高める
ことができる。

【００３１】［実施例 ２］次に、本発明の他の実施例
を図３を参照して説明する。図３は、本発明の他の実施
例に係る縦型ロータリ圧縮機の圧縮機構部の縦断面図で
ある。図中、図１と同一符号のものは、先の実施例と同
等部品であり、その構成についての説明は省略する。図
３に示す実施例では、先の図１に示した実施例に対し
て、副軸受７のフランジ外周部の給油孔７ｃに管１４を
接続したものである。

【００３２】この管１４の設置により、先の実施例より
さらに冷凍機油の封入量を低減し、油面の高さをシリン
ダの下面より低くしても、管１４の先端が冷凍機油１０
内に開口されていれば、ローラ３、ベーン５間への強制
的な給油が可能になり、潤滑することができるので、ロ
ーラ３とベーン５先端とが摩耗しにくくなり、圧縮機の
信頼性を高めることができる。

【００３３】［実施例 ３］次に、本発明のさらに他の
実施例を図４を参照して説明する。図４は、本発明のさ
らに他の実施例に係る縦型ロータリ圧縮機の圧縮機構部
の縦断面図である。図中、図１と同一符号のものは、図
１の実施例と同等部品であり、その構成についての説明
は省略する。図４に示す実施例では、先の図１に示した
実施例に対して、副軸受７のフランジ部の給油孔７ｃに
接続するように、サイレンサカバー１３の下部に給油ピ
ース１５を設けたものである。

【００３４】この給油ピ−ス１５の設置により、先の実
施例２と同様に冷凍機油の封入量を低減し、油面の高さ
をさらに低くしても、給油ピース１５の先端が冷凍機油
内に開口されていれば、ローラ３、ベーン５間への強制
的な給油が可能になり、潤滑することができるので、ロ
ーラ３とベーン５先端とが摩耗しにくくなり、圧縮機の
信頼性を高めることができる。

【００３５】なお、上記各実施例においては、給油通路
が副軸受のフランジ部にあるものについて説明したが、
本発明は、給油通路が主軸受側にあることを妨げるもの
ではなく、先の実施例と同様の給油通路が主軸受側にあ
る場合にも相応の効果が得られることは言うまでもな
い。

【００３６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、少ない封入量の冷凍機油でも、ローラ、ベーン間
の隙間に油膜を形成し、信頼性を高めるとともに、オイ
ルレートを低減して、エアコン等の効率を向上しうる縦
型ロータリ圧縮機を提供することができる。

【００３７】また、本発明によれば、塩素を含まない冷
媒を用いた場合でも高い信頼性のある縦型ロータリ圧縮
機およびそれを搭載するエアコン等を提供することがで
きる。さらに、本発明によれば、圧縮機の温度上昇を防
ぐ対策として、オイルインジェクションとは独立に、リ
キッドインジェクションを冷却方法として設けることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る縦型ロータリ圧縮機の
縦断面図である。

【図２】図１のロータリ圧縮機における副軸受の給油孔
の開口位置を示す要部断面図である。

【図３】本発明の他の実施例に係る縦型ロータリ圧縮機
の圧縮機構部の縦断面図である。

【図４】本発明のさらに他の実施例に係る縦型ロータリ
圧縮機の圧縮機構部の縦断面図である。

【図５】従来のロータリ圧縮機の縦断面図である。

【図６】図５のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図７】従来の他のロータリ圧縮機における給油構造を
示す要部断面図である。

【符号の説明】

１…密閉容器、２…シリンダ、３…ローラ、４…クラン
ク軸、４ａ…偏心部、５…ベーン、６…主軸受、７…副
軸受、７ａ…給油通路、７ｂ…フランジ面給油孔、７ｃ
…フランジ外周側給油孔、８…回転子、９…固定子、１
０…冷凍機油、１１…圧縮室、１２…吸込室、１３…サ
イレンサカバ−、１４…管、１５…給油ピース。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷凍機油を密閉容器内下部に貯溜し、そ
   の密閉容器内上部に電動機部を収納し、この電動機部に
   クランク軸で連結された圧縮機構部を前記電動機部の下
   部に収納し、 前記圧縮機構部は、シリンダと該シリンダの両端面を閉
   塞する主軸受および副軸受とで形成された圧縮室と、こ
   の圧縮室内に前記主軸受および副軸受に支持されたクラ
   ンク軸の偏心部に遊合されたローラと、このローラの外
   周に当接し前記ローラの偏心回転に追従して往復運動し
   前記圧縮室を低圧部と高圧部とに仕切るベーンと、前記
   主軸受もしくは前記副軸受に設けられ、圧縮ガスの吐出
   口および前記吐出口を開閉する吐出弁とからなる縦型ロ
   ータリ圧縮機において、 前記主軸受もしくは前記副軸受の前記シリンダ端面を閉
   塞するフランジ部に、一端が圧縮室の高圧部のベーン近
   傍に開口する孔が開けられ、他端が冷凍機油内に連通す
   る給油経路が設けられており、前記給油経路が、前記吐
   出弁の開弁時から前記ベーンの上死点までの間は、前記
   ローラにより閉塞されるか、もしくはローラの内径側に
   開口する位置にあることを特徴とする縦型ロータリ圧縮
   機。
2. 【請求項２】 請求項１記載の縦型ロータリ圧縮機にお
   いて、冷凍機油量が前記給油経路の冷凍機油内に連通す
   る一端より多く封入されていることを特徴とする縦型ロ
   ータリ圧縮機。
3. 【請求項３】 請求項１記載の縦型ロータリ圧縮機にお
   いて、シリンダの下面を閉塞する軸受のフランジ部に形
   成された給油経路が、接続管または給油ピースを介し
   て、前記シリンダの下面より低い油面の冷凍機油内に連
   通していることを特徴とする縦型ロータリ圧縮機。