JPS63129177A - 気体圧縮機の潤滑油戻し装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は気体圧縮機の潤滑油戻し通路の構造に関するも
のである。

従来の技術 気体圧縮機、特に冷媒圧縮機などでは吸入気体と共に潤
滑油を圧縮室に流入させ、油膜のシーμ効果を利用して
圧縮途中の気体漏れを防ぎ、圧縮吐出後、圧縮気体と共
に外部の冷凍サイクルを経て再び圧縮機内に帰還させる
場合が多い。しかし、上記方法は冷凍サイクルを多量の
潤滑油が循環して熱交換器の性能を低下させる問題を有
している。

そこで、上記問題解決の方法として第弯図に示す吐出直
後の油戻し構成が知られている。

すなわち、第３図はスクロール型冷媒圧縮機の例で、ス
クロール型圧縮機は吸入室が外周部にあシ、吐出ボート
がうす巻きの中心部に設けられ、圧縮流体の流れが一方
向で圧縮効率が高く、低振動、低騒音特性を備えている
が圧縮室を形成する部品の寸法精度確保が困難で圧縮途
中の気体漏れ防止のために潤滑油膜を利用したシール効
果を期待することが大きい。この潤滑油問題解決策とし
て密閉ケース１０１内を固定スクロール１１３とフレー
ム１８５とで吐出空間１８２とモータ室（低圧側）１８
０とに仕切シ、底部の油溜１０５の潤滑油を軸受摺動部
に給油後、吸入管１８１から流入した冷媒ガスと共に圧
縮室に流入させ、圧縮ガスと共に吐出した潤滑油を吐出
空間１８２で圧縮ガスから分離させ、未分離の潤滑油を
含んだ圧縮ガスを吐出管１８３を通じて外部の冷凍サイ
クルへ搬出する一方、固定スクロール１１３とフレーム
１８６に設けた細径の油戻し通路１８４を通じて差圧に
より低圧側のモータ室１８０に潤滑油を戻す構成であっ
た。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記の第３図のような常に油戻し通路が連
通し通路の開度が一定では、吐出空間１８２とモータ室
１８０との差圧があまシ変化しなくとも圧縮機の主軸の
回転速度が変化するにつれ圧縮気体と共に潤滑油の吐出
量も変化するので、例えば、圧縮機の低速回転状態を前
提として油戻し通路１８４の穴の大きさ、長さを設定す
るならば、圧縮機の高速運転時には油戻し量が不足して
吐出ガスと共に外部の冷凍サイクルへ搬出される潤滑油
量が多くなって熱交換器の性能を低下させ、また逆に圧
縮機の高速運転状態を想定して油戻し通路１８４の穴の
大きさ、長さを設定するならば、圧縮機の低速運転時に
は圧縮吐出される潤滑油量が少なく低圧側のモータ室１
８０に潤滑油量が不足し、圧縮ガスもモータ室１８０に
流入して圧縮効率を著るしく低下させるなど適切な油戻
し通路の設定が困難てあった。

また、圧縮機運転停止直後は油戻し通路を通じて吐出空
間１８２とモータ室１８０との圧力バランスが早くなり
圧縮効率をさらに低下させるなどの問題があった。

そこで、本発明は油戻し通路の途中に通路をふさぐ弁体
とその弁体を常時付勢するためのバネ装置から成る通路
調整弁装置を設けて吐出潤滑油を効率的に供給側に戻し
て高効率、耐久性に優れた気体圧縮機を提供するもので
ある。

問題点を解決するための手段 上記問題を解決するために本発明の気体圧縮機の潤滑油
戻し装置は、密閉ケース内を圧縮室形成固定部品または
その支持部品または駆動軸を支承するフレームまたはそ
の支持部品により高圧室側と低圧室側に仕切シ、高圧室
側には圧縮室に連通ずる吐出空間を設け、低圧室側には
駆動装置と潤滑油供給装置を配置し、吐出空間の潤滑油
を低圧室側に戻す油戻し通路を圧縮室形成固定部品また
はフレームまたはそれらの支持部品に設け、油戻し通路
の途中にはその通路をふさぐ弁体と弁体を常時付勢する
ためのバネ装置から成る通路調整弁装置を設けた構成で
ある。

作　　用 本発明は、上記構成によって、潤滑油が吸入気体と共に
圧縮吐出され吐出空間で圧縮気体から分離された潤滑油
は、圧縮機起動直後などのように吐出空間と低圧室側と
の間の差圧が低い場合には油戻し通路の途中に設けられ
た通路調整弁装置の通路抵抗が大きくて低圧室側へ流入
しないが、圧縮機起動後しばらくして吐出空間と低圧室
側との間の差圧が設定値を超えると通路調整弁装置の通
路抵抗に抗して徐々に低圧室側に流入を始め、特に圧縮
機が高速運転され吐出圧力が高くなって差圧が大きくな
るにつれ油戻し量が増加するなど潤滑油の吐出量に応じ
て低圧室側への油戻し量調整が行われ、潤滑油の外部流
出を少なくして圧縮機内の潤滑油不足を防ぎ、潤滑油の
一部を吸入気体と共に圧縮室に流入させ油膜シーｌし効
果による圧縮効率の向上を図る。

また、圧縮機停止直後、吐出空間に溜った潤滑油は吐出
空間と低圧室側との差圧が設定値以上の間のみ通路調整
弁装置を通じて低圧室側に戻され、差圧が設定値から低
くなると通路調整弁装置の通路抵抗により吐出空間と低
圧室側との差圧がある程度保持され圧縮効率の低下を少
なくするなどして高効率、耐久性に優れたＨ気体圧縮機
を提供できるものである。

実施例 以下本発明の実施例の気体圧縮機について、図面を参照
しながら説明する。

第１図は本発明の第１の実施例における気体圧縮機の縦
断面図を示し、第２図は本発明の第２の実施例における
気体圧縮機の部分縦断面図を示す。

第１図において、１，２は鉄製の密閉ケース、１２は軟
鉄製の鏡板でその外接面部で密閉ケース１．２と共に単
一の溶接ビード６によって溶接密封され密閉ケース（１
，２）内を上側の吐出空間１３と下側の駆動室１５（低
圧側）に仕切っている。鏡板１２にはフレーム３がポル
ト固定され、フレーム３に支承されインバーター電源（
図示なし）によって運転制御されるモータ７により回転
駆動される駆動軸８の上端部の偏心穴９には旋回スクロ
ール１０が自転阻止部品を係合して装嵌され、これにか
み合う吐出ボート３０を有した固定スフロー／Ｌ／１１
が鏡板１２にボルト固定されている。

密閉ケース１と鏡板１２とで形成された吐出空間１ａは
密閉ケース１に設けられた吐出管１４を通じて外部の配
管系に連通し、フレーム３、鏡板１２と密閉ケース２と
で形成された低圧側の駆動室１５は密閉ケース２に設け
られた吸入管１６を通じて外部の配管系に連通し、駆動
室１５の底部には油溜１７が設けられ、偏心穴９と油溜
１７とを連通する偏心油穴１８を有した駆動軸８の下端
が油溜１７に埋没している。

吐出空間１３の底部の油溜２３とモータ室１６との間は
、鏡板１２に設けられた油穴１９とフレーム３に設けら
れた油穴Ａ１９ａ、鋼球２０と付勢用のバネ装置２１と
で構成される吐出油戻し用の減圧装置２２によって連通
し、バネ装置２２はそれ自身の温度が上昇すると伸長し
て鋼球２ｏへの付勢を強めて油穴Ａ１９ａの通路を狭め
るべく作動し、それ自身の温度が設定温度（例えば１２
０’Ｃ）を超えると収縮して鋼球２０への付勢力を弱め
るべく作動する形状記憶特性を備えたコイルバネから成
る。

また第２図は吐出油戻し用の減圧装置２２ａの油穴Ｂ１
９ｂ、鋼球２０、バネ装置２２ａの配置が第１図の実施
例と逆の例を示す。

また密閉ケース１，２内をフレーム３によって吐出空間
１３とモータ室１５に仕切っても良い。

以上のように構成された密閉型スクロール冷媒圧縮機に
ついて、以下その動作を説明する。

第１図において、モータ７によって駆動軸８が回転駆動
されると旋回スクロール１０が旋回運動をし、吸入管１
６を通して冷媒ガスが駆動室１５に流入し、冷媒ガス中
に含まれる潤滑油の一部を分離して旋回スクロール１０
と固定スフロー／ｖ１１の間に形成された圧縮室内に閉
じ込められ、旋回スフロー／Ｌ／１０の旋回運動にとも
なって圧縮され、吐出ボート３０より吐出空間１３へ吐
出され、吐出冷媒ガス中に含まれる潤滑油の一部はその
自重などによって吐出冷媒ガスから分離して油溜２３に
収集される。圧縮機の冷時起動直後は吐出空間１３とモ
ータ室１５との差圧も小さいが、冷媒圧ｗ３熱や駆動軸
８の軸受部発生熱がフレーム３を介してバネ装置２１を
早期に温度上昇させないので、バネ装置２１による鋼球
２０への付勢力が小さくて油穴Ａ１９ａの開口端部の通
路抵抗があまり大きくなく、油溜２３の潤滑油は減圧装
置２２を通ってモータ室１５に戻り底部の油溜１７に収
集され、駆動軸８に設けられた偏心油穴１８による遠心
ポンプ作用で摺動各部へ給油された後、その一部は吸入
冷媒ガスと共に圧縮室に流入して圧縮室隙間の密封に供
される。

圧縮機が冷時起動の後、安定状態に達する頃には吐出空
間１３とモータ室１５との差圧も大きくな９、温度上昇
によって潤滑油、の流動性も良くなる一方、冷媒圧＆ｆ
熱や摺動摩擦熱によってバネ装置２１が□温度上昇して
伸長しようとし鋼Ｒ２０への付勢力を強めて油穴Ａ　１
９　ａの開口端部の通路抵抗を大きくして油溜２３の潤
滑油がモータ室　　　　　１５に多量流入しないように
油戻し通路の開度を調整する。

また吐出空間１３の圧力が圧縮機高速運転等に関連して
設定圧力を超え冷媒圧縮熱や摺動摩擦熱によってバネ装
置２１が設定温度（例えば１２０°Ｃ）を超えると鋼球
２０への付勢力を弱めて油室Ａ１９ａの開口端部の通路
抵抗を小さくし油溜２ａの潤滑油を素早くモータ室１５
に戻して摺動部潤滑や圧縮室の隙間密封に供する。

以上のように上記実施例によれば密閉ケース１゜２内を
固定スフロー／Ｉ／１１を取付けた鏡板１２により吐出
空間１３（高圧室側）とモータ室１５（低圧室側）とに
仕切久吐出空間１３は吐出口３０を通じて圧縮室に連通
し、モータ室１５にはモータ７と駆動軸８、駆動軸８に
設けられた遠心ポンプ作用を有する偏心油穴８を配置し
、吐出空間１３の底部の油溜２３の潤滑油をモータ室１
５に戻す油戻し用の油室（１９、１９ａ）をフレーム３
および固定スフローＡ／１１を取付けた鏡板１２に設け
、油戻し用の油室（１９，１９ａ）の途中には油室Ａ　
１９　ａをふさぐ鋼球２０とその鋼球２０を常時付勢す
るためのバネ装置２１から成る通路調整用の減圧装置２
２を設けることにより、バネ装置２１が油室Ａ　１９　
ａをふさぐ鋼球２０を常に押圧しているので油室Ａ　１
９　ａの開口端部の通路抵抗にバラツキが少なく、鋼球
２０と油室Ａ　１９　ａの開口端部との接触部のシール
性がよい。このため、圧縮機冷時起動直後など吐出空間
１３の油溜２３に収集される潤滑油量が少なく、吐出空
間１３とモータ室１５との差圧が小さくしかも潤滑油の
温度が低くて流動性が悪い運転状態においては、油戻し
用の油室１９ａの初期設定通路抵抗に抗して高圧側の油
溜２３から低圧側のモータ室１５に戻す油量を少なくて
き油溜２３の潤滑油不足を防ぎ、潤滑油に代って吐出ガ
スがモータ室１５に流入するのを防いで起動初期の高圧
側圧力上昇を妨げることなく油戻しができる構成が簡易
に出来る。

また圧縮機安定運転状態では、良好な潤滑油供給によっ
て圧縮冷媒ガスと共に吐出油量も多く、吐出空間１３で
圧縮冷媒ガスから分離した多量の流動性の良い潤滑油が
油溜２３に収集し、油溜２３とモータ室１５との差圧も
適度に発生して油溜２３に多量の潤滑油が滞溜すること
なくモータ室１５への油戻しが過不足なく行われて圧縮
機外率と摺動部耐久性を向上できる。

また圧縮機停止直後に油溜２３とモータ室１５との間の
差圧が成る程度以下になると鋼球２０が油室Ａ１９ａの
開口端部を閉じるので、それ以後は減圧装置２２を介し
た吐出空間の圧力降下を防いで圧縮効率の低下を少なく
できる。

また、上記実施例では鋼球２０に付勢するためのバネ装
置２１が形状記憶特性を備え、それ自身の温度が上昇す
ると伸長して付勢力を強めて油戻し用の油室Ａ１９ａの
開口端部の通路を狭め、それ自身の温度が下降すると収
縮して付勢力を弱めて通路を広げるべく作動することに
より、圧縮機の熱的な運転状態を冷媒圧縮熱や摺動部の
摩擦熱を伝熱する鏡板１２（またはフレーム３）にｉｆ
ｆられたバネ装置２１が感温して油戻し用の油室Ａ１９
ａの通路抵抗を調整するので上記で述べた油戻し差圧に
もとづく作用効果に加え、熱的な作用効果を相乗してよ
り精度の高い油戻し作用ができるので、さらに圧縮効率
や耐久性を高めることが出来る。

また、上記実施例ではそれ自身の温度が設定温度（例え
ば１２０°Ｃ）を超えるとバネ装置２１が収縮して鋼球
２０への付勢力を弱めて減圧装置２２の通路抵抗を小さ
くすべく作動することにより、圧縮機外部配管系での潤
滑油滞溜などによって油溜１７の油不足や吐出空間１３
の異常圧力上昇などに起因して生じた圧縮室周辺部品の
異常温度上昇を早期にバネ装置２１が感応して油戻し用
の油室Ａ１９ａの通路抵抗を小さくして油溜２３からモ
ータ室１５への油戻し量を増加せしめ、吐出空間１３の
圧力低下と摺動部などへの潤滑油確保ができ、摺動部の
冷却や圧縮室隙間の密封効果を図って吐出圧力や温度を
低下させて圧縮機を正常な運転状態に復帰させることが
出来る。

発明の効果 以上のように本発明は、密閉ケース内を圧縮室形成固定
部品またはその支持部品または駆動軸を支承するフレー
ムまたはその支持部品により高圧室側と低圧室側とに仕
切り、高圧室側には圧縮室に連通ずる吐出空間を設け、
低圧室側には駆動装置と潤滑油供給装置を配置し、吐出
空間の潤滑油を低圧室側に戻す油戻し通路を圧縮室形成
固定部品またはフレームまたはそれらの支持部品に設け
、油戻し通路の途中にはその通路をふさぐ弁体と弁体を
常時付勢するためのバネ装置から成る通路調整弁装置を
設けることにより、バネ装置による弁体押圧によって通
路調整弁装置の通路のシール性向上と加工精度バラツキ
などに基づく通路抵抗のバラツキを少くすることが出来
る。このため圧縮機冷時起動初期などは高圧室側（吐出
空間）と低圧室側との差圧が小さく潤滑油の粘性も高い
が、吐出空間から低圧室側への油戻しでバラツキの少な
い少量コントロールが可能となり、圧縮機起動後の高圧
側圧力上昇を阻害しない範囲で圧ｆｔ機内潤滑油の循環
がなされ圧縮機起動初期の摺動部耐久性や圧縮効率の向
上ができる。また圧縮機安定運転時などは、高圧室側と
低圧室側との差圧が大きく摺動部への良好な潤滑状態に
よって圧縮気体と共に吐出空間に吐出される潤滑油量も
多いが、バネ装置の適切な付勢力設定に基づくバラツキ
の少ない通路抵抗設定ができ吐出空間に潤滑油を滞溜さ
せることなく低圧室側に潤滑油を戻して圧縮機外への潤
滑油飛び出しの低減をはかシ、圧縮機内潤滑油の不足を
防止して耐久性と圧縮効率の向上が可能な油戻し通路を
省空間、簡易な手段で実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例における気体圧縮機の潤
滑油戻し装置を示す縦断面図、第２図は本発明の第二の
実施例における同装置の部分断面図、第３図は従来の油
戻し通路を備えた気体圧縮機の縦断面図を示す。 １．２・・・・・・密閉ケース、３・・・・・・フレー
ム、７・・・・・・モータ、８・・・・・・駆動軸、１
０・・・・・・旋回スフローＩし、１１・・・・・・固
定スフローｐ１１３・・・・・・吐出空間、１９．１９
ａ、１９ｂ・・・・・・油室、２０・・・・・・鋼球、
２１・・・・・・バネ装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）密閉ケース内を圧縮室形成固定部品またはその支
   持部品または駆動軸を支承するフレームまたはその支持
   部品により高圧室側と低圧室側とに仕切り、前記高圧室
   側には圧縮室に連通する吐出空間を設け、前記低圧室側
   には駆動装置と潤滑油供給装置を配置し、前記吐出空間
   の潤滑油を前記低圧室側に戻す油戻し通路を前記圧縮室
   形成固定部品または前記フレームまたはそれらの前記支
   持部品に設け、前記油戻し通路の途中にはその通路をふ
   さぐ弁体と前記弁体を常時付勢するためのバネ装置から
   成る通路調整弁装置を設けた気体圧縮機の潤滑油戻し装
   置。
2. （２）弁体付勢用のバネ装置が形状記憶特性を備え、そ
   れ自身の温度が上昇すると通路調整弁装置の通路を狭め
   、それ自身の温度が下降すると通路を広げるべく作動す
   る特許請求の範囲第１項記載の気体圧縮機の潤滑油戻し
   装置。
3. （３）弁体付勢用のバネ装置が、それ自身の温度が設定
   温度を超えると通路調整弁装置の通路を広げるべく作動
   する特許請求の範囲第２項記載の気体圧縮機の潤滑油戻
   し装置。