JPS6390684A - 圧縮機 - 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） この発明は、インバータ制御運転可能とした圧縮機、詳
しくは圧縮要素とモータとを備え、前記モータの回転数
を周波数変換で可変として容量制御を行うごとくした圧
縮機に関する。

（従来の技術） 従来この種圧縮機は、例えば特開昭ＥｉＯ−７３０８３
号公報に記載され、かつ第１０図に示したごとく、密閉
ケーシング（１）に圧縮要素とモータ（３）を内装し、
このモータ（３）と圧縮要素とを駆動軸（４）を介して
連動連結すると共に、該駆動軸（４）に軸心方向に延び
る給油通路（４１）を形成する一方、前記駆動軸（４）
の下端部に、前記ケーシング（１）の底部油溜（１ａ）
に臨む遠心ポンプ（Ｐ）を取付けており、斯くして前記
駆動軸（４）の回転駆動に伴い前記遠心ポンプ（Ｐ）に
より、前記油溜（１ａ）の潤滑油を前記給油通路（４１
）へと汲上げ、該給油通路（４１）から前記駆動軸（４
）の軸受箇所及び前記圧縮要素の軸受箇所、その他の潤
滑箇所に前記潤滑油を給油するようにしている。

（発明が解決しようとする開運点） ところで前記従来の圧縮機では、前記各潤滑箇所に給油
するにあたって、遠心ポンプ（Ｐ）を利用しているため
、次のごとき問題があった。

即ち、前記遠心ポンプ（Ｐ）の回転による理論ヘッド（
油押上げ値）を（Ｈ）、前記ポンプ（Ｐ）の回転数を（
ω）、前記駆動軸（４）における給油通路（４１）の内
径を（ｒ）、潤滑油の汲上げ時に作用する重力を（ｇ）
とすれば、前記理論ヘッド（Ｈ）は、 Ｈ＝（ｒ・ω）　”　／　２　ｇ で表される。

また前記モータ（３）の周波数を（Ｈｚ）としたとき、
前記回転数（ω）は、 ω＝Ｈｚ／８０Ｘ２π で表される。

しかして前記遠心ポンプ（Ｐ）による潤滑油の給油ｉ　
（Ｑ）は、前記理論ヘッド（Ｈ）に比例することから、 Ｑ　ｏｃ（Ｈｚ　） となる。

以上の式から明らかなごとく、前記遠心ポンプ（Ｐ）の
給油ｆｆｌ　（Ｑ）は、前記モータ（３）における周波
数（Ｈｚ）の二乗に比例するため、前記圧縮機の駆動時
における前記遠心ポンプ（Ｐ）の給油能力は、前記周波
数（Ｈｚ）の増大に伴い給油ｆｆｉ　（Ｑ）が二次曲線
的に増大するのである。

従って前記圧縮機のインバータ制御運転時で、前記モー
タ（３）が高周波域で運転される場合、前記遠心ポンプ
（Ｐ）による給油量（Ｑ）が著しく増大され、前記各潤
滑箇所に過剰給油を行ったり、また過剰給油によりｉＩ
′ｉｒ記圧縮機から吐出される冷媒ガスに混入する潤滑
油量が増大して、油上がりの問題を発生したり、更には
前記給油量（Ｑ）の増大に伴って、前記ケーシング（１
）における油溜（１ａ）の潤滑油量が不足したりする問
題が発生したのである。

以上のごとき各種問題を解決するために、前記遠心ポン
プ（Ｐ）に変えて、前記周波数（Ｈｚ）の増大に伴い前
記給油量（Ｑ）を、−次曲線的に増大可能とした定容積
形ポンプを使用することが考えられたのであるが、単に
定容積形ポンプを使用するだけでは、前記モータ（３）
の低周波域での起動初期時において、上記各潤滑箇所へ
油を早く到達せしめるという立上り特性の改善には不十
分なものであった。

本発明は以上のごとき問題に鑑みて成したもので、その
目的は、前記遠心ポンプと定容積形ポンプとを組合わせ
て使用することにより、前記モータの低周波域での運転
時に、必要な給油特性を確保して、各種潤滑箇所への油
の到達を早くすることができ、しかも前記モータの高周
波域での運転時には、過剰給油を行ったりすることがな
い圧縮機を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の圧縮機は、図面の実施例で示したごとく、圧縮
要素（２）とモータ（３）とを備え、前記モータ（３）
の回転数を周波数変換で可変として容量制御を行うごと
くした圧縮機において、前記モータ（３）における駆動
軸（４）の軸端に、該駆動軸（４）の駆動で容積を可変
とする容積形ポンプ要素（６）を備えた給油ポンプ（５
）を取付けると共に、この給油ポンプ（５）の吐出側に
、遠心ポンプ（７）を設けたことを特徴とするものであ
る。

（作用） しかして前記モータ（３）の低周波域での運転時には、
前記給油ポンプ（５）に備えた遠心ポンプ（７）により
、所定の必要ヘッドが確保され、潤滑箇所への給油量が
不足したりすることなく、しかも必要量の潤滑油を早く
到達できるのであり、また前記モータ（３）の高周波域
での運転時には、前記給油ポンプ（５）に容積形ポンプ
要素（６）を備えていることから、前記潤滑箇所に過剰
給油を行ったりすることがなく、この潤滑箇所に所定量
の潤滑油が供給されるのである。

（実施例） 以下本発明にかかる圧縮機を図面の実施例によって説明
する。

第９図はスクロール形の圧縮機を示しており、密閉ケー
シング（１）の内方上下位置に、それぞれ上部架ＩＪｌ
（１１）と下部架橋（１２）とを設け、この上部架＋Ｒ
（１１）に固定スクロール（２１）と公転スクロール（
２２）とから成る圧縮要素（２）を支持すると共に、前
記上部架構（１１）と下部架橋（１２）との間に、周波
数変換により回転数を可変としたモータ（３）を支持す
る一方、これらモータ（３）と圧縮要素（２）とを、前
記各架橋（１１）（１２）に軸受支持された駆動軸（４
）により連動連結させ、前記モータ（３）の駆動に伴う
前記駆動軸（４）の回転により、前記圧縮要素（２）の
公転スクロール（２２）を固定スクロール（２１）に対
して公転駆動させ、これら両スクロール（２１）（２２
）間で冷媒ガスの圧縮を行うごとくしている。

また前記駆動軸（４）の下端部には、前記ケーシング（
１）の底部油溜（１ａ）に臨む給油ポンプ（５）を取付
け、該給油ポンプ（５）を介して前記油溜（１ａ）の潤
滑油を、前記駆動軸（４）の軸心内部に貫通形成した給
油通路（４１）に汲上げ、該給油通路（４１）から前記
駆動軸（４）と前記各架構（１１）（１２）との軸受箇
所、及び前記駆動軸（４）と前記公転スクロール（２２
）の軸受箇所その他の潤滑箇所に、前記潤滑油を給油す
るごとくしている。

しかして以上のごとき圧縮機において、前記給油ポンプ
（５）に、前記駆動軸（４）の回転駆動により容積を可
変とする容積形ポンプ要素（６）を備えると共に、前記
給油ポンプ（５）の吐出側に、遠心ポンプ（７）を設け
たのである。

前記給油ポンプ（５）は、第１図及び第２図に詳しく示
したごとく、前記下部架構（１２）の下端部に固定ボル
ト（Ｂ）を介して固定支持されるポンプハウジング（５
１）と、長円形伏のポンプ室（６２ａ）をもち、前記ハ
ウジング（５１）に短径方向にのみ往復動自由に支持さ
れるシリンダ（５２）と、前記駆動軸（４）の下方位置
に連結筒（５３）を介して固定され、前記シリンダ（５
２）のポンプ室（５２ａ）で偏心回転されるロータ（５
４）と、該ロータ（５４）と前記シリンダ（５２）との
下面に固定ボルト（Ｂ）で固定されるポンプ間座（５５
）とから構成する。

また前記ハウジング（５１）は、第３図で明らかなごと
く、筒体（５１ａ）の上端部に半径方向外方に向けて延
びる取付片（５ｌ　ｂ）を一体に設け、該取付片（５ｌ
　ｂ）を前記下部架橋（１２）に前記固定ボルト（Ｂ）
を介して固定するごとくなすと共に、前記筒体（５１ａ
）に下方に向けて延びる延長片（５１ｃ）　　（５１ｃ
）を対向状に形成する一方、該各延長片（５１ｃ）の下
端部にガイド溝（５１ｄ）をそれぞれ設けて構成する。

更に前記シリンダ（５２）は、第４図で明らかなごとく
、その内部に、横方向両側にそれぞれ半円形部をもち、
該各半円形部を直線部で連結して成る横方向に長い長円
形状のポンプ室（５２ａ）を形成すると共に、前記シリ
ンダ（５２）の外周部で、前記ポンプ室（５２ａ）の短
径方向つまり同図の上下方向に、支持片（５２ｂ）（５
２ｂ）をそれぞれ一体に設けて形成するのであり、この
各支持片（５２ｂ）を前記ハウジング（５１）の各延長
片（５ｌ　ｂ）に設けたガイド溝（５１ｄ）に介装させ
、該各ガイド溝（５１ｄ）により前記シリンダ（５２）
を、前記ポンプ室（５２ａ）の短径方向のみに往復案内
させるごとくなすのである。

また前記ロータ（５４）は、第５図及び第６図で明らか
なごとく、下端部に前記駆動軸（４）の軸心に対し偏心
された偏心部（５４ａ）を一体に形成し、該偏心部（５
４ａ）を前記シリンダ（５２）のポンプ室（５２ａ）に
介装させて、このポンプ室（６２ａ）内で前記偏心部（
５４ａ）を偏心回転させることにより、前記シリンダ（
５２）を前記ポンプ室（５２ａ）の短径方向に移動させ
ながら、前記偏心部（５４ａ）を前記ポンプ室（５２ａ
）の長径方向に往復動させて潤滑油の吸入圧縮を行うご
とくなすと共に、前記偏心部（５４ａ）の下端面で軸心
に対し偏心した箇所に吸入ポート（５４ｂ）を、かつ外
周面に吐出ボート（５４ｃ）をそれぞれ開設する一方、
前記ロータ（５４）の内部に、前記吸入ポート　（５４
ｂ）に連通し、下方から半径方向外方に向かって延びる
吸入通路（５４ｄ）と、前記吐出ボート（５４Ｃ）に連
通し、下方から上方に向かって延び、前記駆動軸（４）
の給油通路（４１）に開口する吐出通路（５４ｅ）とを
形成する。

しかして前記ハウジング（５１）に支持された前記シリ
ンダ（５２）と、該シリンダ（５２）のポンプ室（５２
ａ）内で長径方向に往復動される前記ロータ（５４）の
偏心部（５４ａ）とにより、前述した容積形ポンプ要素
（６）を形成するのであり、その作用については後で詳
述する。

また前記ロータ（５４）における前記吐出通路（５４ｅ
）の上方内部には、前記駆動軸（４）の給油通路（４１
）に向かって断面逆円錐形状に拡径するテーパー状の開
口面（５４ｆ）を設け、該開口面（５４ｆ）によって、
前述した遠心ポンプ（７）を形成するのであり、その作
用については後で詳述する。

更に前記駆動軸（４）の給油通路（４１）は、前記駆動
軸（４）の中心部に、その軸心方向に沿って形成するの
であり、また前記ロータ（５４）の吐出通路（５４ｅ）
は、前記駆動軸（４）の軸心と同心状に形成して、この
吐出通路（５４ｅ）を前記開口面（５４ｆ）を介して前
記給油通路（４１）に開口させる。

また前記ポンプ間座（５５）は、第７図に示したごとく
、外径が前記シリンダ（５２）のポンプ室（５２ａ）よ
り径大となるように円形状に形成するのであって、前記
ロータ（５４）の前記吸入ポート（５４ｂ）との対向位
置に、潤滑油の吸入孔（５５ａ）を設けると共に、前記
間座（５５）の中間２箇所にそれぞれ取付孔（５５ｂ）
を貫通形成し、この各取付孔（５５ｂ）から前記ロータ
（５４）に形成した各取付孔（５４ｇ）へと前記固定ボ
ルト（Ｂ）を螺締することにより、前記間座（５５）を
前記ロータ（５４）に一体に取付け、この間座（５５）
で前記シリンダ（５２）を前記ハウジング（５１）に支
持させる。

次に以上のごとく構成された給油ポンプ（５）の作用に
ついて説明する。

先ず、前記容積形ポンプ要素（６）による作用を、第８
図に基づいて説明する。

同図（Ａ）に示すごと（、前記ロータ（５４）が矢印方
向に回転されて、前記シリンダ（５２）が最下方位置に
位置されたときには、前記ロータ（５４）の偏心部（５
４ａ）が、前記シリンダ（５２）におけるポンプ室（５
２ａ）の中間部位に位置され、前記偏心！（５４ａ）を
中心として前記ポンプ室（５２ａ）の横方向両側に、そ
れぞれ所定大きさの右室（イ）と左室（ロ）とが形成さ
れ、この右室（イ）に前記吸入ポート（５４ｂ）から前
記吸入通路（５４ｄ）を経て潤滑油が供給され、また前
記左室（ロ）が、前記吐出ボー）　（５４ｃ）と吐出通
路（５４ｅ）を介して前記駆動軸（４）の給油通路（４
１）に連通され、前記左室（ロ）から前記給油通路（４
１）に潤滑油が吐出されるのであり、従って前記図（Ａ
）の場合には、前記右室（イ）が潤滑油の吸入途中過程
にあり、また前記左室（ロ）が潤滑油の吐出途中過程に
ある。

この後面（Ｂ）に示すごとく、前記ロータ（５４）の回
転により、前記シリンダ（５２）が最下方位置から上方
に移動されたときには、前記ロータ（Ｓ４）の偏心部（
５４ａ）により、前記ポンプ室（５２ａ）の左室（ロ）
が閉塞され、かつ右室（イ）が大となり、従って前記左
室（ロ）においては潤滑油の吐出を完了し、また右室（
イ）においては潤滑油の吸入を完了したことになる。

更に前記図（Ｂ）から図（Ｃ）に示すごとく、前記ロー
タ（５４）の回転により、前記シリンダ（５２）が最上
方位置に位置されたときには、前記ロータ（５４）の偏
心部（５４ａ）が、前記シリンダ（５２）におけるポン
プ室（５２ａ）の中間部位に位置され、前記左室（ロ）
に前記吸入ボー）　（５４ｂ）が連通され、また前記右
室（イ）が前記吐出ポート　（５４ｃ）に連通されるの
であり、従って前記図（Ｃ）の場合には、前記左室（ロ
）が潤滑油の吸入途中過程にあり、また前記右室（イ）
が潤滑油の吐出途中過程にある。

また前記図（Ｃ）から図（Ｄ）に示すごとく、前記ロー
タ（５４）の回転により、前記シリンダ（５２）が最上
方位置から下方に移動されたときには、前記ロータ（５
４）の偏心部（５４ａ）により、前記ポンプ室（５２ａ
）の右室（イ）が閉塞され、かつ左室（ロ）が大となり
、従って前記右室（イ）においては潤滑油の吐出を完了
し、また左室（ロ）においては潤滑油の吸入を完了した
ことになる。

以上のごとく前記シリンダ（５２）のポンプ室（５２ａ
）内において、前記ロータ（５４）の偏心部（５４ａ）
が偏心回転されることにより、前記左右各室（イ）（ロ
）で潤滑油の吸入と吐出とが繰り返され、前記容積ポン
プ要素（６）による定容積運転が行われるのである。

即ち、前記ロータ（５４）における偏心部（５４ａ）の
半径を（Ｒ）、前記シリンダ（５２）のポンプ室（５２
ａ）に対する前記偏心部（５４ａ）の偏心量を（ｒ）、
前記シリンダ（５２）の厚さを（Ｌ）とすれば、前記ロ
ータ（５４）の１回転に付き、前記ポンプ室（５２ａ）
内で２圧縮が行われることから、前記容積ポンプ要素（
６）による給油量（Ｑ）は、 Ｑ＝４Ｒ＊　ｒＩＩＬ＊２＊Ｅ３０Ｈｚで表され、 ＱｏｃＨｚ となる。

以上の式から明らかなごとく、前記ポンプ要素（６）に
よる給油量（Ｑ）は、前記モータ（３）の周波数（Ｈｚ
）に正比例するため、前記圧縮機のインバータ運転時に
、前記モータ（３）の周波数（Ｈｚ）が増大されても、
その給油ｆｆｌ　（Ｑ）は−次曲線的にしか増大されな
いのである。

次に、前述した遠心ポンプ（７）による作用について説
明する。

先ず、前記第８図に示すようにして、前記ロータ（５４
）の吐出ポート　（５４ｃ）から吐出通路（５４ｅ）へ
と吐出された潤滑油は、前記ロータ（５４）の内方上部
に形成した逆円錐形状をなす開口面（５４ｆ）の下端位
置に供給されるのであるが、前記ロータ（５４）は前記
駆動軸（４）の駆動に伴い回転されていることから、前
記開口面（５４ｆ）の下端位置に至った潤滑油が、前記
ロータ（５４）の回転に伴う遠心力により、前記開口面
（５４ｆ）に沿って上方に持ち上げられるのである。ま
た前記駆動軸（４）の軸心内部には、前記開口面（５４
ｆ）と同心杖に上下方向に貫通する給油通路（４１）が
形成されているため、前記開口面（５４１で持ち上げら
れた潤滑油が、前記給油通路（４１）の壁面に沿って上
方に持ち上げられ、各潤滑箇所に給油されるのである。

しかして以上のごとく前記給油ポンプ（５）を、前記容
積ポンプ要素（６）と遠心ポンプ（７）との組合わせで
構成することにより、前記遠心ポンプ（７）で圧縮機の
低周波域での運転時に、前記各潤滑箇所への給油量が不
足したりすることなく、シかも必要量の潤滑油を早く到
達できるのであり、また前記圧縮機の高周波域での運転
時には、前記容積形ポンプ要素（６）によって、前記各
潤滑箇所に過剰給油を行ったりすることがなく、この潤
滑箇所に所定量の潤滑油が供給されるのである。

図の実施例においては、前記ロータ（５４）の上部外周
壁に切欠部を形成し、該切欠部と前記ロータ（５４）を
固定支持する連結筒（５３）との間に周溝（５４ｈ）を
形成し、該周溝（５４ｈ）により前記ロータ（５４）の
開口面（５４１から前記連結筒（５３）を介して前記駆
動軸（４）の給油通路（４１）へと給油される潤滑油中
に混入する塵埃などを貯溜させるようにしている。

（発明の効果） 以上説明したごとく本発明にかかる圧縮機では、前記モ
ータ（３）における駆動軸（４）の軸端に、該駆動軸（
４）の駆動で容積を可変とする容積形ポンプ要素（６）
を備えた給油ポンプ（５）を取付けると共に、この給油
ポンプ（５）の吐出側に遠心ポンプ（７）を設けたから
、換言すれば前記容積形ポンプ要素（６）と遠心ポンプ
（７）とを組合わせて前記給油ポンプ（５）を構成した
から、前記圧縮機の低周波域での運転時に、給油不足と
なったりすることなく、シかも潤滑箇所へ早く油を到達
できるのであり、また前記圧縮機の高周波域での運転時
には、過剰給油を行ったりすることがなく、潤滑箇所に
所定量の潤滑油を供給できるに至ったのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる圧縮機の要部を示す断面図、第
２図は同底面図、第３図はポンプハウジングの断面図、
第４図はシリンダの平面図、第５図はロータの断面図、
第６図は同底面図、第７図はポンプ間座の平面図、第８
図は容積形ポンプ要素の作用状態を示す図面、第９図は
圧縮機の全体構造を示す縦断面図、第１０図は従来例を
示す断面図である。 （２）・・・・・圧縮要素 （３）・・・・・モータ （４）・・・・・駆動軸 （４１）・・・・給油通路 （５）・・・・・給油ポンプ （５１）・・・・ポンプハウジング （５２）・・・・シリンダ （５２ａ）・・・ポンプ室 （５４）・・・・ロータ （５４ａ）・・・偏心部 （５４ｂ）・拳・吸入ポート （５４ｃ）・・・吐出ボート （５４ｄ）・・・吐出通路 （５４ｅ）・・・吐出通路 （５４ｆ）・・・開口面 （６）・・・・Ｏ容積形ポンプ要素 （７）＠・・・・遠心ポンプ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧縮要素（２）とモータ（３）とを備え、前記モ
   ータ（３）の回転数を周波数変換で可変として容量制御
   を行うごとくした圧縮機において、前記モータ（３）に
   おける駆動軸（４）の軸端に、該駆動軸（４）の駆動で
   容積を可変とする容積形ポンプ要素（６）を備えた給油
   ポンプ（５）を取付けると共に、この給油ポンプ（５）
   の吐出側に、遠心ポンプ（７）を設けたことを特徴とす
   る圧縮機。
2. （２）給油ポンプ（５）が、ポンプハウジング（５１）
   と、長円形状のポンプ室（５２ａ）を備え、前記ハウジ
   ング（５１）に短径方向に往復動のみ自由に支持される
   シリンダ（５２）と、駆動軸（４）に支持され、該駆動
   軸（４）の軸心と偏心した軸心をもち、外周に吸入ポー
   ト（５４ｂ）と吐出ポート（５４ｃ）とを開口した偏心
   部（５４ａ）をもつロータ（５４）とから構成され、こ
   のロータ（５４）に、前記吸入ポート（５４ｂ）に連通
   し、下部から外方に開口する吸入通路（５４ｄ）と、前
   記吐出ポート（５４ｃ）に連通し、前記駆動軸（４）の
   給油通路（４１）に開口する吐出通路（５４ｅ）とを設
   けていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   圧縮機。
3. （３）駆動軸（４）の給油通路（４１）が前記駆動軸（
   ４）の中心に形成されており、前記吐出通路（５４ｅ）
   が前記駆動軸（４）の中心において前記給油通路（４１
   ）に開口していることを特徴とする特許請求の範囲第２
   項記載の圧縮機。
4. （４）吐出通路（５４ｅ）の給油通路（４１）への開口
   部に、該給油通路（４１）に向かって拡径するテーパー
   状の開口面（５４ｆ）を備えていることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項又は第３項記載の圧縮機。