JPH1137070A - 流体圧縮機および圧縮機の給油ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、軸受間の距離が長いヘリカルブレー
ド式圧縮機であることを前提として、低周波数運転にお
いても確実に給油ができ、構成部品が少なくてすむ給油
ポンプ装置を備えた流体圧縮機を提供する。 【解決手段】副軸受８端部に設けられ、回転軸９に対し
て偏心する油シリンダ室Ｓと、この油シリンダ室の開口
面を閉塞し、回転軸先端面と摺接するスラスト板２６
と、油溜り部２２から油シリンダ室に連通される油吸込
み通路３０と、回転軸の油シリンダ室対向部位に設けら
れる切欠溝３１と、この切欠溝に変位自在に掛合され油
シリンダ室を区分して油溜り部の潤滑油を油吸込み通路
から油シリンダ室内に吸込ませるローターピン３２と、
油シリンダ室の潤滑油を案内する油吐出通路３４と、こ
の油吐出通路から案内される潤滑油を圧縮機構部３へ導
く給油通路３３とを具備した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば冷凍サイ
クル装置に用いられ、ヘリカルブレード式の圧縮機構部
を備え、被圧縮ガスとしての冷媒ガスを圧縮する流体圧
縮機と、ヘリカルブレード式とともにスクロール式など
の一般的な圧縮機構部へ給油するための圧縮機の給油ポ
ンプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、ヘリカルブレード式圧縮機とも呼
ばれる流体圧縮機が提案されている。これは、密閉ケー
ス内にシリンダが配置され、シリンダ内に回転体である
ローラが偏心して配置され、公転運動する。

【０００３】上記ブレードとローラ周面およびシリンダ
内周面との間にブレードが介在され、このブレードによ
って複数の圧縮室が形成される。被圧縮流体である冷凍
サイクルにおける冷媒ガスを上記圧縮室の一端部に吸込
んで、他端部側に徐々に移送しながら圧縮するようにな
っている。

【０００４】この種の圧縮機によれば、従来のレシプロ
式やロータリ式の圧縮機におけるシール性不良などを除
去でき、比較的簡単な構成によりシ―ル性を向上させて
効率の良い圧縮が可能であるとともに、部品の製造およ
び組立てが容易となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記圧縮機
構部は、多数の摺動部品が組合わせられたものであるか
ら、これら摺動部品の互いの摺接面に対する給油効率は
十分に確保しなければならない。

【０００６】給油構造としては、密閉ケースの内底部に
潤滑油を集溜する油溜り部が形成されていて、回転軸の
下端部は油溜り部の潤滑油中に浸漬している。そして回
転軸の潤滑油浸漬部分には給油ポンプが設けられてい
て、回転軸の回転にともなって給油ポンプが潤滑油を吸
上げ、回転軸から各摺動部分に亘って設けられる給油通
路に潤滑油を導き、各摺動部分へ給油できるようになっ
ている。

【０００７】上記給油ポンプとして用いられるのは、遠
心式の羽根ポンプが多い。しかるに、ヘリカルブレード
式圧縮機は軸受間距離が長いことが特徴であり、そのた
め運転周波数が低くなると遠心式ポンプでは急激に給油
量が減少してしまい、給油効率が極端に低下する。

【０００８】そこで、運転周波数が低くても急激に給油
量が減少して給油効率を下げることのない信頼性の高い
給油ポンプと、ヘリカルブレード式の圧縮機構部への給
油構造の開発が進められている。

【０００９】この種の給油ポンプの一例としては、一般
的な圧縮機に用いられる容積式給油ポンプである特公平
４−６８４７５号公報が開示されている。これは、回転
軸の下端部に設けられたローラを遠心力で回転軸とは偏
心したポンプケースに押し付けることにより、ポンプ内
容積を増していく吸込工程と、ポンプ内容積を減じてい
く吐出工程を経て吸込側経路から吐出側経路へ潤滑油を
供給する。

【００１０】このオイルポンプの給油特性は、図１３に
破線変化Ｂで示すように、運転周波数に対して給油量が
一直線状に上昇する。したがって、低周波数運転に対応
した給油量に設定した場合、高周波運転を行なうと給油
過多に陥ってしまうという不具合がある。

【００１１】本発明は上記事情にもとづいてなされたも
のであり、その第１の目的とするところは、軸受間の距
離が長いヘリカルブレード式圧縮機であることを前提と
して、低周波数運転においても確実に給油ができ、給油
ポンプ装置の構成部品が少なくてすみ組立ての容易な流
体圧縮機を提供しようとするものである。

【００１２】また、第２の目的とするところは、低周波
数運転での給油量は下げることなく高周波数運転での給
油量を低減させ、高周波数運転での過度の給油を阻止し
て信頼性の向上を図った圧縮機の給油ポンプ装置を提供
しようとするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため第１の発明の流体圧縮機は、請求項１として、密
閉ケースと、この密閉ケースに形成され、その内底部に
潤滑油を集溜する油溜り部と、上記密閉ケース内部に収
容され、シリンダと、このシリンダ内に配置され偏心運
動する回転体と、この回転体とシリンダとの間に介在さ
れ複数の圧縮室を区画形成する螺旋状のブレードを備
え、被圧縮流体を上記圧縮室に吸込んで順次圧縮しなが
ら移送するヘリカルブレード式の圧縮機構部と、上記密
閉ケース内部に収容された電動機部と、これら電動機部
と圧縮機構部とを連結する回転軸とを具備した流体圧縮
機において、上記回転軸を受ける軸受の端部に設けら
れ、回転軸の軸心に対して偏心して形成される油シリン
ダ室と、この油シリンダ室の開口面を閉塞するととも
に、回転軸先端面と摺接するスラスト板と、上記油溜り
部から上記油シリンダ室に連通される油吸込み通路と、
上記回転軸の上記油シリンダ室対向部位で、外周面から
径方向に設けられる切欠溝と、この切欠溝に変位自在に
掛合され、回転軸の回転にともなって作用する遠心力も
しくは付勢手段により油シリンダ室内周面に当接して油
シリンダ室を区分し、かつ油溜り部の潤滑油を上記油吸
込み通路から油シリンダ室内に吸込ませる仕切り体と、
上記回転軸の回転にともない、油シリンダ室の潤滑油を
案内する油吐出通路と、この油吐出通路から案内される
潤滑油を、上記圧縮機構部へ導く給油通路とを具備した
をことを特徴とする。

【００１４】請求項２として、請求項１記載の流体圧縮
機において、上記回転軸は、主軸部と、クランク軸部お
よび副軸部とを一体に連設されてなり、上記主軸部と副
軸部とは、上記シリンダを構成する主軸受および副軸受
で受けられ、上記クランク軸部は上記シリンダ内の上記
回転体に摺接され、上記シリンダ内での回転軸の軸方向
の動きΔＬは、油シリンダ室の長さをＬとしたとき、
ΔＬ≦Ｌ／１０ に設定されることを特徴とする。

【００１５】請求項３として、請求項１記載の流体圧縮
機において、上記回転軸には軸受との摺接面に潤滑油を
導く油溝が形成され、この油溝の端部は油シリンダ室内
に連通することを特徴とする。

【００１６】請求項４として、請求項１記載の流体圧縮
機において、上記回転軸は、主軸部と、クランク軸部お
よび副軸部とを一体に連設されてなり、上記主軸部と副
軸部とは、上記シリンダを構成する主軸受および副軸受
で受けられ、上記クランク軸部は上記シリンダ内の上記
回転体に摺接され、上記主軸部と、クランク軸部および
副軸部の少くとも１つの回転軸内の給油通路からそれぞ
れの摺接面に潤滑油を案内する油案内孔は、上記油シリ
ンダ室とは反対側の端部に形成されることを特徴とす
る。

【００１７】請求項５として、請求項１記載の流体圧縮
機において、上記回転軸は、主軸部と、クランク軸部お
よび副軸部とを一体に連設されてなり、上記主軸部と副
軸部とは、上記シリンダを構成する主軸受および副軸受
で受けられ、上記クランク軸部は上記シリンダ内の上記
回転体に摺接され、主軸部と、クランク軸部および副軸
部の少くとも１つの回転軸内の給油通路からそれぞれの
摺接面に潤滑油を案内する油案内孔は、上記油シリンダ
室側の端部に形成されることを特徴とする。

【００１８】上記第２の目的を達成するため第２の発明
の圧縮機の給油ポンプ装置は、請求項６として、密閉ケ
ース内に回転軸を介して連結される電動機部と圧縮機構
部を収容し、上記回転軸を受ける軸受の端部に設けら
れ、回転軸の軸心に対して偏心して形成される油シリン
ダ室と、この油シリンダ室の開口面を閉塞するととも
に、回転軸先端面と摺接するスラスト板と、上記油溜り
部から上記油シリンダ室に連通される油吸込み通路と、
上記回転軸の上記油シリンダ室対向部位で、外周面から
径方向に設けられる切欠溝と、この切欠溝に変位自在に
掛合され、回転軸の回転にともなって作用する遠心力も
しくは付勢手段により油シリンダ室内周面に当接して油
シリンダ室を区分し、かつ油溜り部の潤滑油を上記油吸
込み部から油シリンダ室内に吸込ませる仕切り体と、上
記回転軸の回転にともない、油シリンダ室の潤滑油を案
内する油吐出通路と、この油吐出通路から案内される潤
滑油を、上記圧縮機構部へ導く給油通路とを具備し、上
記油吸込み通路における潤滑油の流通抵抗を、給油通路
における潤滑油の流通抵抗に比べて大とすることを特徴
とする。

【００１９】請求項７として、請求項６記載の圧縮機の
給油ポンプ装置において、上記油シリンダ室の排除容積
がＶmlであり、上記油吸込み通路の有効断面積がＹmm²
であるとき、以下の条件を満足することを特徴とする。

【００２０】Ｙ ≦ （Ｖ^(2/3) ）／７．７ 請求項８として、請求項６もしくは請求項７記載の圧縮
機の給油ポンプ装置において、上記油吸込み通路は、上
記油シリンダ室内周と回転軸との間に形成される隙間に
対向するように、上記スラスト板に設けられることを特
徴とする。

【００２１】請求項９として、請求項６記載もしくは請
求項７記載の圧縮機の給油ポンプ装置において、上記油
吸込み通路は、回転軸の軸方向とは直交する方向に、上
記油シリンダ室に開口するよう上記軸受に設けられるこ
とを特徴とする。

【００２２】このような課題を解決する手段を備えるこ
とにより、請求項１ないし請求項５記載の発明では、軸
受間の距離が長いヘリカルブレード式圧縮機であるにも
関わらず、低周波数運転においても潤滑油が途中で溜る
ことなく円滑に導かれて確実に給油ができ、入力低減お
よび振動低減をなし、構成部品が少なくてすむ。また、
請求項６ないし請求項９の発明によれば、低周波数運転
側の給油量は下げることなく高周波数運転側の給油量を
低減させ、過度の給油を阻止する。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面にもとづいて説明するに、ここに開示されるヘリカル
ブレード式圧縮機は、たとえば空気調和機の冷凍サイク
ルに用いられるものとする。したがって、被圧縮流体は
冷媒ガスとなる。

【００２４】図１に示すように、密閉ケース１は、軸方
向を鉛直方向に向け両端が開口するケース本体１ａと、
このケース本体１ａの上端開口部を閉塞する上蓋１ｂ
と、下端開口部を閉塞する下蓋１ｃとから構成される。

【００２５】この密閉ケース１内には、ヘリカルブレー
ド式の圧縮機構部３と、電動機部４が収容される。すな
わち、密閉ケース１の軸方向ほぼ中央部を境に、図にお
いて下側の部分が圧縮機構部３、上側の部分が電動機部
４となる。

【００２６】図２にも拡大して示すように、上記圧縮機
構部３は、両側端が開口する中空筒体であり、かつその
両側端の外周面に一対の鍔部５ａ，５ｂが突設されたシ
リンダ５を有している。このシリンダ５の少なくとも一
方の鍔部５ａは、上記密閉ケース１を構成するケース本
体１ａに圧入嵌着され、シリンダ５の位置決め固定がな
されている。

【００２７】上記シリンダ５の上方側の端面には、主軸
受６が固定具７を介して取付け固定され、シリンダ５の
上端開口部が閉成される。下方側の端面には、副軸受８
が固定具７を介して取付け固定され、シリンダ５の下端
開口部が閉成される。

【００２８】このような主軸受６と副軸受８の軸芯に沿
って回転軸９が挿通され、回転自在に支持される。回転
軸９は、上記主軸受６に枢支される主軸部９ａと、上記
副軸受８に枢支される副軸部９ｂと、これら主軸部９ａ
と副軸部９ｂとの間に形成されるクランク軸部９ｃとか
ら構成される。

【００２９】回転軸９の上記主軸部９ａは、主軸受６か
ら図の上部方向に突設され、上記電動機部４の一部を構
成する。上記クランク軸部９ｃは、シリンダ５内に貫通
し、かつ主，副軸部９ａ，９ｂ軸芯とは所定寸法だけ偏
心している。

【００３０】このクランク軸部９ｃの上下部両側の部位
に隣接して、第１のカウンタバランサ部９ｄと、第２の
カウンタバランサ部９ｅが、回転軸９と一体に設けられ
る。これらのカウンタバランサ部９ｄ，９ｅは、上記ク
ランク軸部９ｃの偏心方向とは軸芯を介して反対側の周
面部位に偏心している。

【００３１】回転軸９と上記シリンダ５との間の空間部
には、その材質が鉄よりも比重の小さな、たとえばアル
ミニウム合金材が選択される、回転体であるローラ１１
が介在される。ローラ１１は、両端が開口する円筒体で
あり、この軸方向長さＬ1 はシリンダ５の軸方向長さＬ
1 と一致する。

【００３２】ローラ１１内周部の上記回転軸９のクラン
ク軸部９ｃと対向する部位は、クランク軸部９ｃと同一
幅で、かつ外周面と回転自在に摺接する内腔枢支部１１
ａが形成されている。

【００３３】このことにより、ローラ１１の軸芯はクラ
ンク軸部９ｃの軸芯と一致し、シリンダ５などの軸芯に
対して所定寸法だけ偏心していることになる。そして、
ローラ１１の外周壁一部はシリンダ５の内周壁一部に軸
方向に沿って転接するように寸法設定されている。

【００３４】上記ローラ１１は、その下端部が上記副軸
受８に支持されていて、ローラ１１の下端面がスラスト
面１１ｂとなる。ローラ下端部と副軸受８との間には、
ローラ１１の自転を規制するオルダム機構１３が介設さ
れる。

【００３５】回転軸９が回転するとクランク軸部９ｃが
偏心回転をなし、かつこのクランク軸部９ｃの外周面に
枢支されるローラ１１が偏心移動である公転運動をな
す。ローラ１１の公転運動にともなって、ローラ１１外
周壁のシリンダ５内周壁に対する転接部位は、シリンダ
５の周方向に沿って漸次移動する。

【００３６】上記ローラ１１の外周面には、副軸受８取
付け側端部から主軸受６取付け側端部へ徐々にピッチを
小とする螺旋状溝１４が設けられ、この溝に螺旋状のブ
レ−ド１５が出入り自在に巻装される。

【００３７】上記ブレード１５は、たとえば弗素樹脂な
ど高滑性素材が用いられ、内径寸法はローラ１１の外径
寸法よりも大に形成される。すなわち、ブレード１５は
強制的に直径を縮小した状態で螺旋状溝１４に嵌め込ま
れており、その結果、ローラ１１ごとシリンダ５内に組
み込まれた状態でブレード１５の外周面が常にシリンダ
内周壁に弾性的に当接するよう膨出変形している。

【００３８】上述したように、ローラ１１が公転運動し
てシリンダ５に対する転接位置が移動すると、転接部位
が接近するのにともなってブレード１５は螺旋状溝１４
内に没入し、転接位置でブレード外周面はローラ外周面
と完全に同一になる。

【００３９】逆に、転接部位が通過すれば、ここからの
距離に応じてブレード１５は螺旋状溝１４から突出し、
転接部位とは軸芯を介して１８０°対向する部位で、ブ
レード１５の突出長さが最大になる。この後は、再び転
接部位に接近して行くので、上述の作用になる。

【００４０】一方、上記シリンダ５とローラ１１を径方
向に沿って断面してみると、シリンダ５に対してローラ
１１が偏心して収容され、かつローラの周面一部がシリ
ンダに転接状態にあるところから、これらシリンダとロ
ーラとの間に三ケ月状の空間部が形成される。

【００４１】上記空間部を軸方向に沿ってみると、ロー
ラ１１の螺旋状溝１４にブレード１５が巻装され、その
外周面がシリンダ５内周壁に転接しているところから、
ローラ１１とシリンダ５との間はブレード１５によって
複数の空間部に仕切られる。これら仕切られた空間部
を、圧縮室１６と呼ぶ。

【００４２】各圧縮室１６の容積は、上記螺旋状溝１４
の設定から副軸受８側端部から主軸受６側端部に亘っ
て、徐々に容積が小となる。そして、螺旋状溝１４のピ
ッチの設定から、下部側の圧縮室１６が吸込み部Ａとな
り、上部側の圧縮室１６が吐出部Ｂとなる。

【００４３】一方、上記密閉ケース１を構成する下蓋１
ｃの側面には、冷凍サイクルに連通される吸込み管１７
が貫通して設けられる。吸込み管１７は、密閉ケース１
内部において、上記シリンダ５の下端鍔部５ｂ周面に設
けられる接続部１８に接続される。

【００４４】接続部１８は、シリンダ５の内周面に貫通
して設けられる開口部であって、ローラ１１の外周面に
対して開口している。すなわち、接続部１８はローラ１
１とシリンダ５との間に形成される圧縮室１６に冷媒ガ
スを吸込み案内するガス吸込み部となっている。（以
下、接続部をガス吸込み部と言う）上記主軸受６には、
軸方向と平行に吐出用孔２０が設けられていて、上記圧
縮室１６で圧縮された高圧ガスを密閉ケース１内に吐出
案内するようになっている。図１のみに示すように、密
閉ケース１を構成する上蓋１ｂには、吐出管２１が接続
されていて、冷凍サイクルに連通される。

【００４５】一方、密閉ケース１の内底部には潤滑油を
集溜する油溜り部２２が形成される。この油溜り部２２
の潤滑油油面高さは、シリンダ５の上部鍔部５ａよりも
わずかに低い程度であり、シリンダ５の大部分と、ガス
吸込み部１８および副軸受８が潤滑油中に浸漬される。

【００４６】上記副軸受８には、その上下端面に貫通す
る図示しない油導通用孔が設けられていて、潤滑油を上
記オルダム機構１３との掛合面と、上記ローラ１１のス
ラスト面１１ｂに導く。

【００４７】上記回転軸９においては、その下端面から
軸方向に沿って給油ポンプ装置Ｐが設けられる。つぎ
に、給油ポンプ装置Ｐについて詳述する。図３（Ａ）
（Ｂ）にも示すように、上記回転軸９の一部を枢支する
副軸受８の枢支孔８ａ下端部には、この軸心に対して偏
心する凹溝部２４が設けられる。この凹溝部２４に上記
回転軸９端部が挿入されると、回転軸９と凹溝部２４と
の間に三ケ月状の空間部が形成される。この空間部を油
シリンダ室Ｓと呼ぶ。

【００４８】この油シリンダ室Ｓの開口面は、副軸受８
の下端面に取付けねじ２５を介して取付けられるスラス
ト板２６によって閉塞される。したがって、回転軸９の
先端面である下端面は、回転軸９の回転にともなってス
ラスト板２６と摺接するようになっている。

【００４９】上記凹溝部２４の周部には油吸込み用切欠
部２７が設けられていて、油シリンダ室Ｓに対向する。
そして、油吸込み用切欠部２７と連通する上記スラスト
板２６部位には、長孔である油吸込み孔２８が設けられ
ていて、これらで上記油溜り部２２から油シリンダ室Ｓ
に連通する油吸込み通路３０が形成される。

【００５０】さらに、上記回転軸９の下端部である油シ
リンダ室Ｓ対向部位には、その外周面から径方向の中途
部まで切欠溝３１が設けられる。この切欠溝３１は、回
転軸９周面から中途部までは完全な平行面を有するよう
形成され、先端部においては平行面相互の間隔寸法を直
径とする半円状になっている。

【００５１】上記切欠溝３１には、仕切り体であるロー
ターピン３２が変位自在に掛合される。このローターピ
ン３２の軸方向長さは上記切欠溝３１の深さ寸法と一致
する。そして、ローターピン３２の直径は切欠溝３１端
部に形成される半円部の直径よりもごくわずか小さく、
したがって切欠溝３１に対して移動自在に収容されるこ
とになる。

【００５２】上記回転軸９の下端面から先に示した圧縮
機構部３に亘って、かつこの軸方向に沿って縦孔からな
る給油通路３３が設けられる。この給油通路３３の下端
部で、回転軸９の軸方向とは直交する方向に、給油通路
３３と油シリンダ室Ｓとを連通する油吐出通路３４が設
けられる。

【００５３】副軸受８において、副軸受枢支孔８ａと摺
接する回転軸副軸部９ｂの周面には油溝３５が設けられ
る。この油溝３５の一端部は上記油シリンダ室Ｓ内に連
通しており、油シリンダ室Ｓから給油ポンプ装置Ｐとは
離間する方向へ螺旋状に形成される。この油溝３５の油
シリンダ室Ｓ開口端は、図４にも示すように上記油吐出
通路３４の開口端よりも回転方向側に位置されている。

【００５４】また、回転軸主軸部９ａ周面と、回転軸ク
ランク軸部９ｃ周面にも、それぞれ油溝３６，３７が設
けられる。それぞれの油溝３６，３７は、主軸部９ａと
クランク軸部９ｃの上端部において回転軸９の軸方向と
は直交する方向に設けられる油案内孔３８，３９を介し
て上記給油通路３３と連通する。

【００５５】このようにして構成される給油ポンプ装置
Ｐに対して、上記電動機部４は主軸受け６から突出する
回転軸９の主軸部に嵌着されるロータ４０と、このロー
タの外周面と所定の間隙を存して上記ケース本体１ａ内
周面に嵌着されるステータ４１とからなる。

【００５６】しかして、電動機部４に通電してロータ４
０とともに回転軸９を一体に回転駆動する。この回転軸
９の回転力は、クランク部９ｃを介してローラ１１に伝
達される。

【００５７】クランク部９ｃは偏心しており、ローラ１
１の内腔枢支部１１ａが回転自在に掛合しているので、
ローラ１１はクランク軸部９ｃに押される。しかも、ロ
ーラ１１と副軸受８との間に介在されるオルダム機構１
３はローラの自転を規制するところから、ローラ１１は
公転運動をなす。

【００５８】吸込み管１７から低圧の冷媒ガスが吸込ま
れ、ガス吸込み部１８から吸込み部Ａ側の圧縮室１６に
導かれる。ローラ１１の公転運動にともなって、ローラ
１１のシリンダ５内周面に対する転接位置が周方向に漸
次移動し、ブレ−ド１５は螺旋状溝１４に対して出入り
する。すなわち、ブレード１５はローラの径方向に突没
移動する。

【００５９】吸込み部Ａ側の圧縮室１６に導かれた冷媒
ガスは、ブレード１５が螺旋状に形成されるところか
ら、ローラ１１の公転運動にともなって吐出部Ｂ方向の
圧縮室１６に順次移送される。

【００６０】上記ブレード１５は吸込み部Ａから吐出部
Ｂ側へ順次ピッチが小さくなるよう設定され、このブレ
ードによって仕切られる圧縮室１６の容積は順次縮小さ
れるので、冷媒ガスは圧縮室を順次移送される間に圧縮
され、最も吐出部Ｂ側の圧縮室において所定圧まで上昇
し高圧化する。

【００６１】高圧ガスは、吐出部Ｂの圧縮室１６から吐
出され、主軸受６の吐出用孔２０を介して上部の電動機
部４側の密閉ケース１空間部に導かれる。そして、密閉
ケース１の上端部に設けられる吐出管２１から凝縮器へ
導出される。

【００６２】一方、給油ポンプ装置Ｐにおいては、回転
軸９が油シリンダ室Ｓの周面一部に転接した状態で回転
する。この回転にともなってローターピン３２に対して
遠心力が作用し、ローターピン３２は常に油シリンダ室
Ｓ周面に転接した状態で回転軸９とともに回転（公転）
する。そして、上記ローターピン３２が回転軸９と油シ
リンダ室Ｓ周面との転接部位と一致したとき以外は、ロ
ーターピン３２は油シリンダ室Ｓを２分する。

【００６３】なお説明すれば、図４（ａ）に示す状態で
は、ローターピン３２が油吸込み通路３０を通過した直
後の状態であり、こことローターピン３２との間の油シ
リンダ室Ｓ部位が負圧状態になっており、その結果、油
溜り部２２の潤滑油を油吸込み通路３０を介して油シリ
ンダ室Ｓに吸込む。

【００６４】また、ローターピン３２によって回転軸９
の回転方向側に区分される油シリンダ室Ｓ部分には、既
に潤滑油が吸込まれており、ある程度圧縮された状態で
一部は油吐出通路３４および給油通路３５を介して上記
圧縮機構部３に給油され、各摺動部品の円滑な作用を保
証する。

【００６５】同図（ａ）の位置から回転軸９が図におい
て時計回り方向へ回転し、同図（ｂ）位置まで９０°変
位すると、油吸込み通路３０と連通する油シリンダ室Ｓ
部分の容量が拡大して、さらに多くの潤滑油を油溜り部
２２から吸込む。一方、回転方向側のシリンダ室Ｓ部分
では、容量がさらに縮小化して、油吐出通路３４へ圧送
される潤滑油量が多くなる。

【００６６】同図（ｃ）に示すように、回転軸９が９０
°回転すると、油吸込み通路３０と連通する油シリンダ
室Ｓ部分の容量がほとんど最大限状態に拡大して、さら
に多くの潤滑油を油溜り部２２から吸込む。一方、回転
方向側のシリンダ室Ｓ部分では、容量がさらに縮小化し
て、油吐出通路３４へ圧送される潤滑油量がほとんど無
くなる。

【００６７】同図（ｄ）に示すように、さらに回転軸９
が９０°変位した位置では、ローターピン３２の油シリ
ンダ室Ｓ周面に対する転接部位が、回転軸９と油シリン
ダ室Ｓ周面との転接部位と一致し、油吸込み通路３０と
連通する油シリンダ室Ｓが全てとなる。その一方で、油
吸込み通路３０と油吐出通路３４とは連通して、油吐出
通路３４へ圧送される潤滑油量はない。

【００６８】ついで、再び同図（ａ）の状態に戻って、
上述の給油作用を繰り返す。このようにして、給油ポン
プ装置Ｐは給油通路３３に対して極めて効率のよい給油
作用を継続する。

【００６９】油シリンダ室Ｓから直接油溝３５を介して
回転軸副軸部９ｂ周面に導かれる潤滑油があり、副軸部
９ｂ周面と副軸受枢支孔８ａとの摺接面への給油をな
す。この油溝３５の端部を油吐出通路３４の開口端より
も回転方向側に設定したので、油溝３５端部は常に潤滑
油の充満している油シリンダ室Ｓ部位に連通することに
なり、油溝３５へは安定した給油がなされるとともに、
油吐出通路３４への給油量も減少せずにすむ。

【００７０】また、油吐出通路３４からの潤滑油は給油
通路３３から油案内孔３８と回転軸主軸部９ａの油溝３
６を介して、主軸部９ａ周面と主軸受６の枢支孔６ａと
の摺接面に給油される。さらに、潤滑油の一部は給油通
路３３から油案内孔３９と回転軸クランク軸部９ｃの油
溝３７を介して、クランク軸部９ｃ周面とローラ内腔枢
支部１１ａとの摺接面に給油される。

【００７１】いずれの油溝３６，３７においても、油シ
リンダ室Ｓ、すなわち給油ポンプ装置Ｐとは反対側の部
位から給油ポンプ装置Ｐへ向かって給油案内するように
なっている。

【００７２】したがって、主軸部９ａとの摺接面を給油
した潤滑油は、直接密閉ケース１内に導かれることな
く、ローラ１１の内周部に導かれるので、密閉ケース１
から冷凍サイクル構成部品へ吐出される潤滑油量（以
下、吐油量と呼ぶ）が少なくてすむ。

【００７３】潤滑油は、直接密閉ケース１内に導かれる
ことなく、ローラ１１の内周側のクランク軸部９ｃ下部
に導かれるので、圧縮機構部３から密閉ケース１内に出
難く、よって吐油量が少なくてすむ。

【００７４】なお、この種の給油ポンプ装置Ｐ構造で
は、回転軸９がスラスト方向に移動してスラスト板２６
との隙間が大きくなる恐れがあり、このときは潤滑油の
漏れが増加して体積効率が低くなる。

【００７５】そこで、回転軸９のスラスト方向の動きを
規制する手段を採用している。すなわち、特に図２に示
すように、回転軸９先端面とスラスト板２６との隙間Δ
Ｌがローターピン３２の全長（油シリンダ室Ｓの長さで
もある）Ｌ5 の 1/10 以上になると急激に体積効率が落
ちるとの実験結果を得たので、上記隙間ΔＬがそれ以下
となるように設定する。

【００７６】具体的には、ローラ１１長さをＬ1 、主軸
受６のシリンダ５当接面からの突出部長さをＬ2 、副軸
受８のスラスト面１１ｂからの突出部長さをＬ3 、回転
軸９の副軸部９ｂ側スラスト面から主軸部９ａ側スラス
ト面までの長さをＬ4 としたとき、回転軸９先端面とス
ラスト板２６との隙間ΔＬは、以下の式から設定され
る。

【００７７】ΔＬ ＝ Ｌ1 −（Ｌ2 ＋Ｌ3 ＋Ｌ4 ）
≦ Ｌ5 ／１０ なお、給油ポンプ装置Ｐとして、図５以下に述べるよう
な構成であってもよい。ただし、先に図１ないし図４で
説明したものと相違する以外は全て同一の構成と作用を
なすので、ここでは主要の構成部品にのみ同番号を付
し、新たな説明は省略する。

【００７８】図５に示すように、回転軸９の下端面から
軸心に沿って設けられる縦孔である給油通路３３ａは、
先に説明したものよりも短く形成され、その先端部は主
軸受６の突出部に対向する。

【００７９】回転軸副軸部９ｂの周面に設けられる油溝
３５ａは、その上端部が給油通路３３ａと副軸部９ｂ周
面との間に設けられる油案内孔５０に連通し、その下端
部のシリンダ室Ｓへの開口端はローターピン３２よりも
回転方向の反対側に位置されている。したがってこの油
溝３５ａは、給油ポンプ装置Ｐとは反対側端部から油シ
リンダ室Ｓに向かって潤滑油を導通させるようにした。

【００８０】このことにより、低周波運転が継続した場
合などに、ローラ１１の内周部に潤滑油が溜ったとして
も、この溜った潤滑油をローラ１１外部へ出すことがで
き、第２のカウンタバランサ部９ｅが潤滑油を掻き回す
ことを防止して入力低減と振動低減を図れる。

【００８１】回転軸９の主軸部９ａとクランク軸部９ｃ
に設けられる油溝３６ａ，３７ａにおいては、それぞれ
油案内孔３８ａ，３９ａの位置を変えることにより、給
油ポンプ装置Ｐ側から同装置とは反対側の端部に向けて
潤滑油を導く構造となっている。

【００８２】主軸部９ａの油溝３６ａ構造により、同圧
縮機のごとき縦置き形であり揚程が長くなることによる
給油不足をなくすことができる。クランク軸部９ｃの油
溝３７ａ構造により、低周波運転が継続した場合など
に、給油した潤滑油がローラ１１内周下部に溜って第２
のカウンタバランサ部９ｅにより掻き回され入力アップ
や、振動の原因となることが防止される。

【００８３】図６に示すように、回転軸主軸部９ａに設
けられる油溝３６ａは、図５で説明したのと同様、油案
内孔３８ａとの連通部である給油ポンプ装置Ｐ側から同
装置Ｐとは離間する方向に向けて給油案内する。

【００８４】また、回転軸クランク部９ｃに設けられる
油溝３７は、図２で説明したものと同様、油案内孔３９
の位置から給油ポンプ装置Ｐとは離間する位置から同ポ
ンプ装置Ｐ方向へ向けて給油案内する。

【００８５】したがって、各油溝３６ａ，３７に連通す
る油案内孔３８ａ，３９の位置が互いに近接することに
なり、主軸部９ａ摺接面とクランク軸部９ｃ摺接面への
給油に差が開かないようになるとともに、揚程が長くな
ることによる給油不足をなくすことができる。

【００８６】図７に示すように、回転軸９には第１の給
油通路３３ｂと第２の給油通路３３ｃとに分けて設けら
れる。第１の給油通路３３ｂは回転軸９の下端部からク
ランク軸部９ｃの下部まで設けられ、第２の給油通路３
３ｃは第１の給油通路３３ｂ上端部と所定間隔を存して
いて、クランク軸部９ｃから主軸部９ａに亘って設けら
れる。

【００８７】上記クランク軸部９ｃにおける第１の給油
通路３３ｂの上端部と、第２の給油通路３３ｃの下端部
のそれぞれには、クランク軸部９ｃ周面に亘って油案内
孔３９ａ，３９ｂが設けられる。そして、クランク軸部
９ｃ周面における各油案内孔３９ａ，３９ｂの開口端を
連通する油溝３７ｂが設けられる。

【００８８】副軸部９ｂと主軸部９ａにそれぞれ設けら
れる油溝３５ａ，３６ａは、先に図５で説明したものと
同一であるので、新たな説明は省略する。第１の給油通
路３３ｂから油溝３７ｂに導かれる潤滑油はクランク軸
部９ｃ周面とローラ内腔枢支部１１ａとの潤滑をなした
あと、一旦、第２の給油通路３３ｃに導かれ主軸部９ａ
の油溝３６ａを介して主軸受６との潤滑に用いられる。
したがって、クランク軸部９ｃを出たあとの潤滑油がロ
ーラ１１内周部に溜り難くなって、入力低減と、振動低
減を図ることができる。

【００８９】図８および図９に示すような給油ポンプ装
置であってもよい。なお、以下の給油ポンプ装置は、上
述の実施形態でのヘリカル式の圧縮機に限らず、容積式
給油ポンプを備えたものであれば、スクロール式やロー
タリ式などの一般的な圧縮機構部を有する流体圧縮機に
適用することができる。

【００９０】油シリンダ室Ｓを仕切る仕切り体は、ここ
では先のローターピン３２に換わってベーン３２Ａが用
いられる。このベーン３２Ａは付勢体である圧縮ばね５
１によって、その先端部が油シリンダ室Ｓの内周面に当
接するよう弾性的に押圧付勢される。

【００９１】油シリンダ室Ｓの開口部を閉塞するととも
に回転軸９下端面を受けるスラスト板２６は、上記油シ
リンダ室Ｓに連通する油吸込み通路３０Ａが設けられる
ことは勿論であるが、ここではその中途部に絞り部５２
を有している。

【００９２】このような構成であれば、絞り部５２を有
する油吸込み通路３０Ａを通過することによって、潤滑
油の圧力はいくらか減圧され、油シリンダ室Ｓに流入す
ることになる。

【００９３】実際の圧縮運転にともなう給油ポンプ装置
Ｐの給油時では、低周波数運転の際には油シリンダ室Ｓ
に流れる潤滑油流量が少ないため、上記絞り部５２によ
って発生する抵抗は小さく、潤滑油自体の減圧量も少な
い。

【００９４】したがって、油シリンダ室Ｓにおける油吸
込み工程と吐出工程間の差圧もわずかであり、これらの
工程間のシール部Ｒ、すなわち油シリンダ室Ｓに対する
回転軸９の転接部でのクリアランスでの潤滑油の漏れは
小さい。

【００９５】しかるに、高周波数運転では上記油シリン
ダ室Ｓに流れる潤滑油流量が多くなり、上記絞り部５２
によって発生する抵抗も大きく、潤滑油自体の減圧量も
多くなる。

【００９６】すると、油シリンダ室Ｓにおける油吸込み
工程が吐出工程に対して低圧となり、両工程間の差圧が
大きくなり、これら工程間のシール部Ｒ、すなわち油シ
リンダ室Ｓに対する回転軸９の転接部のクリアランスに
おいて高圧側の吐出工程から低圧側の油吸込み工程へと
潤滑油が多量に漏れることになる。

【００９７】このように、通常は油吸込み工程と吐出工
程間にほとんど差圧が生じない油ポンプにおいて、上記
絞り部５２を設けて両工程間に差圧を生じさせることに
よって、図１３の実線変化Ａに示すように、一般的な容
積給油ポンプ装置の破線変化Ｂに対して、低周波運転時
の給油量を減らすことなく確保しながら、高周波数運転
時の給油量を減らすことができるとともに、過度の給油
による圧縮空間への潤滑油巻き込みを抑制して信頼性の
向上を図れる。

【００９８】なお、上記油吸込み通路３０Ａに絞り部５
２を設けることのほかに、以下に説明するような構成を
採用しても、図１３の実線変化Ａで示すような作用効果
を得られる。

【００９９】図１０に示すように、油シリンダ室Ｓの排
除容積をＶmlとし、スラスト板２６に設けられる油吸込
み通路３０の有効断面積をＹmm² とすると、 Ｙ ≦（ Ｖ^(2/3) ）／７．７ の条件を満たす関係に設定する。

【０１００】すなわち、先に説明した油吸込み通路３０
Ａの長さがとれずに短い場合は、当然、絞り部５２を形
成できない。そこで、上記油吸込み通路３０Ａの断面積
を上記条件を満たすよう小さくすれば、先に説明したも
のと同様の作用効果を得られる。

【０１０１】また、油吸込み通路３０Ａの絞り部５２を
孔部で構成すると、油シリンダ室Ｓの排除容積が小さい
場合は、上記孔部５２の直径がごく小さいものとなって
加工が困難になる。

【０１０２】そこで図１１に示すように、油吸込み通路
３０Ｂは、油シリンダ室Ｓ内周と回転軸９周面との間に
形成される隙間ｑに対向するように設ける。すなわち、
ハッチングで示す油シリンダ室Ｓと回転軸９との隙間ｑ
に対向する部分が油吸込み通路３０Ｂの有効断面積とな
って絞り部を設けた場合と同様の効果を有し、よって油
吸込み通路３０Ｂはより大きな直径で設けることがで
き、加工し易い。

【０１０３】図１２に示すように、油吸込み通路３０Ｃ
を副軸受８に設けられる細管に換えてもよい。上記油吸
込み通路３０Ｃは回転軸９の軸方向とは直交する方向で
ある水平方向に設けられ、一方の開口端は副軸受８外周
面に位置し、他方の開口端は図示しない油シリンダ室に
開口することになる。

【０１０４】このような油吸込み通路３０Ｃの構成であ
れば、細管として長くすることにより流通抵抗が大にな
り、より大きな絞りが確保できて、上述のような特別な
絞り部が不要となる。

【０１０５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、軸
受間の距離が長いヘリカルブレード式圧縮機であるにも
関わらず、比較的簡単な構成の給油ポンプ装置で、様々
なタイプの圧縮機に採用でき、しかも運転周波数に関わ
らず確実な給油を可能化して、信頼性の向上を得るなど
の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す、ヘリカルブレー
ド式圧縮機の断面図。

【図２】同実施の形態を示す、圧縮機構部を拡大した断
面図。

【図３】（Ａ）は、同実施の形態を示す、副軸受を断面
した斜視図。（Ｂ）は、副軸受に対する回転軸とスラス
ト板の組立てを説明する図。

【図４】（ａ）ないし（ｄ）は、同実施の形態を示す、
圧縮機構部の作用を順に説明する図。

【図５】他の実施の形態を示す、ヘリカルブレード式圧
縮機の一部省略した断面図。

【図６】さらに他の実施の形態を示す、ヘリカルブレー
ド式圧縮機の一部省略した断面図。

【図７】さらに他の実施の形態を示す、ヘリカルブレー
ド式圧縮機の一部省略した断面図。

【図８】さらに他の実施の形態を示す、給油ポンプ装置
の断面図。

【図９】同実施の形態を示す、給油ポンプ装置の平面
図。

【図１０】さらに他の実施の形態を示す、給油ポンプ装
置の一部分解した斜視図。

【図１１】さらに他の実施の形態を示す、給油ポンプ装
置の一部平面図。

【図１２】さらに他の実施の形態を示す、給油ポンプ装
置の断面図。

【図１３】給油ポンプ装置における圧縮機の運転周波数
に対する給油量の特性図。

【符号の説明】

１…密閉ケース、 ２２…油溜り部、 ５…シリンダ、 １１…回転体（シリンダ）、 １６…圧縮室、 １５…ブレード、 ３…圧縮機構部、 ４…電動機部、 ９…回転軸、 ６…主軸受、 ８…副軸受、 Ｓ…油シリンダ室、 ２６…スラスト板、 ３０…油吸込み通路、 ３１…切欠溝、 ３２…仕切り体（ローターピン、ベーン）、 ３４…油吐出通路、 ３３…給油通路、 ３５，３６，３７…油溝、 ９ａ…主軸部、 ９ｃ…クランク軸部、 ９ｂ…副軸部、 ３８，３９…油案内孔。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本勝 隆 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 株式会社 東芝柳町工場内 (72)発明者 平山 卓也 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 株式会社 東芝柳町工場内 (72)発明者 下田 盛彰 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 株式会社 東芝柳町工場内 (72)発明者 貴田 成雄 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】密閉ケースと、 この密閉ケースに形成され、その内底部に潤滑油を集溜
   する油溜り部と、 上記密閉ケース内部に収容され、シリンダと、このシリ
   ンダ内に配置され偏心運動する回転体と、この回転体と
   シリンダとの間に介在され複数の圧縮室を区画形成する
   螺旋状のブレードを備え、被圧縮流体を上記圧縮室に吸
   込んで順次圧縮しながら移送するヘリカルブレード式の
   圧縮機構部と、上記密閉ケース内部に収容された電動機
   部と、これら電動機部と圧縮機構部とを連結する回転軸
   とを具備した流体圧縮機において、 上記回転軸を受ける軸受の端部に設けられ、回転軸の軸
   心に対して偏心して形成される油シリンダ室と、 この油シリンダ室の開口面を閉塞するとともに、回転軸
   先端面と摺接するスラスト板と、 上記油溜り部から上記油シリンダ室に連通される油吸込
   み通路と、 上記回転軸の上記油シリンダ室対向部位で、外周面から
   径方向に設けられる切欠溝と、 この切欠溝に変位自在に掛合され、回転軸の回転にとも
   なって作用する遠心力もしくは付勢手段により油シリン
   ダ室内周面に当接して油シリンダ室を区分し、かつ油溜
   り部の潤滑油を上記油吸込み通路から油シリンダ室内に
   吸込ませる仕切り体と、 上記回転軸の回転にともない、上記油シリンダ室の潤滑
   油を案内する油吐出通路と、 この油吐出通路から案内される潤滑油を、上記圧縮機構
   部へ導く給油通路とを具備したをことを特徴とする流体
   圧縮機。
2. 【請求項２】上記回転軸は、主軸部と、クランク軸部お
   よび副軸部とを一体に連設されてなり、 上記主軸部と副軸部とは、上記シリンダを構成する主軸
   受および副軸受で受けられ、上記クランク軸部は上記シ
   リンダ内の上記回転体に摺接され、 上記シリンダ内での回転軸の軸方向の動きΔＬは、油シ
   リンダ室の長さをＬとしたとき、 ΔＬ≦Ｌ／１０ に
   設定されることを特徴とする請求項１記載の流体圧縮
   機。
3. 【請求項３】上記回転軸には軸受との摺接面に潤滑油を
   導く油溝が形成され、 この油溝の端部は油シリンダ室内に連通することを特徴
   とする請求項１記載の流体圧縮機。
4. 【請求項４】上記回転軸は、主軸部と、クランク軸部お
   よび副軸部とを一体に連設されてなり、 上記主軸部と副軸部とは、上記シリンダを構成する主軸
   受および副軸受で受けられ、上記クランク軸部は上記シ
   リンダ内の上記回転体に摺接され、 上記主軸部と、クランク軸部および副軸部の少くとも１
   つの回転軸内の給油通路からそれぞれの摺接面に潤滑油
   を案内する油案内孔は、上記油シリンダ室とは反対側の
   端部に形成されることを特徴とする請求項１記載の流体
   圧縮機。
5. 【請求項５】上記回転軸は、主軸部と、クランク軸部お
   よび副軸部とを一体に連設されてなり、 上記主軸部と副軸部とは、上記シリンダを構成する主軸
   受および副軸受で受けられ、上記クランク軸部は上記シ
   リンダ内の上記回転体に摺接され、 主軸部と、クランク軸部および副軸部の少くとも１つの
   回転軸内の給油通路からそれぞれの摺接面に潤滑油を案
   内する油案内孔は、上記油シリンダ室側の端部に形成さ
   れることを特徴とする請求項１記載の流体圧縮機。
6. 【請求項６】密閉ケース内に回転軸を介して連結される
   電動機部と圧縮機構部を収容し、 上記回転軸を受ける軸受の端部に設けられ、回転軸の軸
   心に対して偏心して形成される油シリンダ室と、 この油シリンダ室の開口面を閉塞するとともに、回転軸
   先端面と摺接するスラスト板と、 上記油溜り部から上記油シリンダ室に連通される油吸込
   み通路と、 上記回転軸の上記油シリンダ室対向部位で、外周面から
   径方向に設けられる切欠溝と、 この切欠溝に変位自在に掛合され、回転軸の回転にとも
   なって作用する遠心力もしくは付勢手段により油シリン
   ダ室内周面に当接して油シリンダ室を区分し、かつ油溜
   り部の潤滑油を上記油吸込み部から油シリンダ室内に吸
   込ませる仕切り体と、 上記回転軸の回転にともない、上記油シリンダ室の潤滑
   油を案内する油吐出通路と、 この油吐出通路から案内される潤滑油を、上記圧縮機構
   部へ導く給油通路とを具備し、 上記油吸込み通路における潤滑油の流通抵抗を、給油通
   路における潤滑油の流通抵抗に比べて大とすることを特
   徴とする圧縮機の給油ポンプ装置。
7. 【請求項７】上記油シリンダ室の排除容積がＶmlであ
   り、上記油吸込み通路の有効断面積がＹmm² であると
   き、以下の条件を満足することを特徴とする請求項６記
   載の圧縮機の給油ポンプ装置。 Ｙ ≦ （Ｖ^(2/3) ）／７．７
8. 【請求項８】上記油吸込み通路は、上記油シリンダ室内
   周と回転軸との間に形成される隙間に対向するように、
   上記スラスト板に設けられることを特徴とする請求項６
   もしくは請求項７記載の圧縮機の給油ポンプ装置。
9. 【請求項９】上記油吸込み通路は、回転軸の軸方向とは
   直交する方向に、上記油シリンダ室に開口するよう上記
   軸受に設けられることを特徴とする請求項６記載もしく
   は請求項７記載の圧縮機の給油ポンプ装置。