JPH05172073A - 流体圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 運転条件に影響されることなく軸受部材の良
好な給油を確保する。 【構成】 溝２５に出入自在に嵌合されると共にシリン
ダ１７の内周面に密着する外周面を有しシリンダ１７と
回転体２１との間を複数の作動室２９に区画する螺旋状
のブレード２７と、回転体２１の旋回時に吸込部側から
流入した冷媒を吐出部側の作動室２９へ順次移送させる
ようにした流体圧縮機において、回転体２１とシリンダ
１７と軸受部材１９とで形成される空間に、回転体２１
と連動して旋回運動する偏心リング５３と、偏心リング
５３の旋回運動に対応して出入するベーン５５とでポン
プ室４９を形成し、このポンプ室４９に、潤滑油の液面
内に一端が臨む油導入路５７と連通し合う油取入口５９
と、軸受部材１９のシリンダ軸受面１８及び回転体軸受
面２４へ潤滑油を送り出す油供給路６１と連通し合う油
取出口６３とを設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、軸受部に対して確実
な潤滑が得られる螺旋方式の流体圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より一般的な圧縮機として、レシプ
ロ方式、ロータリ方式等のものが知られており、その外
に、シリンダの吸込端側から作動室に流入した冷媒をシ
リンダの吐出端側の作動室へ順次移送させながら圧縮し
ていき外部へ吐出する螺旋方式の流体圧縮機が提供され
ている。

【０００３】螺旋方式の圧縮機の概要は、例えば図９に
示す如く一定レベルまで潤滑油が入った密閉ケース１０
０内にステータ１０１及びロータ１０３から成る駆動手
段によって回転するシリンダ１０５と、シリンダ１０５
内にｅだけ偏心して配置されオルダムリング１０７を介
してシリンダ１０５に対し相対的に旋回可能な回転ロッ
ド１０９とを備えている。回転ロッド１０９の外周面に
はロッド１０９の略全長に亘って螺旋状の溝１１１が形
成され、この溝１１１に螺旋状のブレード１１３が出入
自在に嵌合している。ブレード１１３の外周面はシリン
ダ１０５の内周面と密着し合い、ブレード１１３は回転
ロッド１０９と一体的に回転する。シリンダ１０５に対
する回転ロッド１０９は外周面の一部をシリンダ１０５
の内周面の一部と線接触しながら偏心して回転するため
ブレード１１３が螺旋状の溝１１１に対して出入するこ
とで回転ロッド１０９とシリンダ１０５との間の空間に
複数の作動室１１５が軸方向に沿って形成されるように
なる。作動室１１５の容積は、図１０に示す如くブレー
ド１１３が嵌合される螺旋状の溝１１１のピッチＰによ
って決定され、溝１１１のピッチＰは回転ロッド１０９
の一端から他端に向かって徐々に小さくなっている。し
たがって、前記ブレード１１３によって形成される作動
室１１５の容積は、吸込パイプ１１７側となる回転ロッ
ド１０９の吸込端側から吐出パイプ１１９側となる吐出
端側に向かって徐々に小さくなるため、冷媒は吐出端側
へ向けて順次移送される間に圧縮されて外に吐出される
構造となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記した如く螺旋方式
の流体圧縮機において、最終の作動室によって圧縮され
た冷媒は、一旦密閉ケース１００内に吐出された後、吐
出パイプ１１９を介して外へ送り出される。この運転時
において、密閉ケース１００内は高圧の状態となり、そ
の圧力は潤滑油の液面に作用する結果、潤滑油は油導入
路１２１を介してブレード１１３及びシリンダ軸受面１
２３、回転ロッド軸受面１２５の潤滑が確保されるよう
になっている。

【０００５】この時の給油効率は、吸込圧力と吐出圧力
の差圧が大きくなる程良くなり、差圧が小さくなるほど
悪くなる問題がある。このために、例えば、起動時のよ
うに吸込圧力と吐出圧力の差圧が小さい場合には、特に
シリンダ軸受面１２３及び回転ロッド軸受面１２５に潤
滑油が十分にいきわたらず、場合によっては焼付きが置
きる等信頼性に書ける面があった。

【０００６】そこで、この発明は、各種運転条件に影響
されることなく確実な給油が得られる流体圧縮機を提供
することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明にあっては、吸込パイプと吐出パイプを有
し一定レベルまで潤滑油が入った密閉ケースと、前記吸
込パイプ及び吐出パイプとそれぞれ連通し合う軸受部材
により回転自在に両端支持された回転可能なシリンダ
と、シリンダに回転動力を与える駆動手段と、前記軸受
部材により回転自在に両端支持されると共にシリンダの
軸方向に沿って偏心して配置され、その一部が前記シリ
ンダの内周面に接触した状態でシリンダと相対的に旋回
可能な円柱状の回転体と、回転体の外周に設けられ前記
シリンダの吸込部側から吐出部側へ徐々に小さくなるピ
ッチで形成され螺旋状の溝と、この溝に出入自在に嵌合
されると共に前記シリンダの内周面に密着する外周面を
有し前記シリンダと回転体との間を複数の作動室に区画
する螺旋状のブレードと、前記回転体の旋回時に吸込部
側から流入した冷媒を吐出部側の作動室へ順次移送させ
る流体圧縮機において、第１には、前記回転体とシリン
ダと軸受部材とで形成される空間に、回転体と連動して
旋回運動する偏心リングと、偏心リングの旋回運動に対
応して出入するベーンとでポンプ室を形成し、このポン
プ室に、潤滑油の液面内に一端が臨む油導入路と連通し
合う油取入口と、前記軸受部材のシリンダ軸受面及び回
転体軸受面へ潤滑油を送り出す油供給路と連通し合う油
取出口とを設ける。

【０００８】第２には、前記軸受部材内に、回転体を支
持する回転体軸受面及びシリンダを支持するシリンダ軸
受面とそれぞれ連通し合う油溜り部を設け、その油溜り
部を、潤滑油の液面内に一端が臨む油導入路と接続連通
する。

【０００９】第３には仕切壁によりメイン室の外に、軸
受部材のシリンダ軸受面及び回転体軸受面とそれぞれ連
通し合う独立したサブ室を形成し、このサブ室に、前記
吐出パイプと、メイン室と連通し合うガス通路と、メイ
ン室の潤滑油液面より下位に設けられた油通路をそれぞ
れ設ける。

【００１０】

【作用】かかる流体圧縮機によれば、吸込パイプから作
動室内に取り込まれた冷媒は圧縮されて吐出パイプから
外へ吐出されるようになる。この運転時において、例え
ば、起動時のように吐出圧力と吸込圧力の差圧が小さい
場合でも回転体軸受面及びシリンダ軸受面には、潤滑油
が確実に送り込まれるようになる。このために、運転条
件に影響されることなくシリンダ及び回転体に対して安
定した給油状態が確保される。

【００１１】

【実施例】以下、図１乃至図５の図面を参照しながらこ
の発明の一実施例を詳細に説明する。図１において、１
は冷凍サイクルに使用される密閉型の流体圧縮機３の密
閉ケースを示しており、密閉ケース１の一方には冷凍サ
イクルの吸込パイプ５が、他方には吐出パイプ７がそれ
ぞれ設けられている。密閉ケース１内には駆動手段とし
ての電動要素９および圧縮手段としての圧縮要素１１が
それぞれ配置されている。

【００１２】電動要素９は、密閉ケース１の内面に固定
されたステータ１３と、その内側に設けられた回転可能
なロータ１５とを有している。

【００１３】圧縮要素１１は両端が開放されたシリンダ
１７を有しており、シリンダ１７は密閉ケース１の内面
に固定された左右の軸受部材１９，２０により回転自在
に両端支持されている。各軸受部材１９，２０はシリン
ダ１７の端部が回転自在に嵌合したボス部１９ａ，２０
ａと、これらボス部１９ａ，２０ａよりも大径で前記密
閉ケース側に固定された基部１９ｂ，２０ｂとからな
り、ボス部１９ａ，２０ａの外周はシリンダ軸受面１８
となっている。

【００１４】シリンダ１７の内部には、シリンダ１７の
内径よりも小さい円筒状の回転体２１がシリンダ１７の
軸方向に沿って配設されている。回転体２１は鉄系また
は、その他の材料からなり、その中心軸線Ａがシリンダ
１７の中心軸線Ｂに対して距離ｅだけ図１において上方
に偏心して配設され一部が内周面と線接触している。

【００１５】回転体２１の両端部にはそれぞれ径の細い
支軸部２２，２２が設けられ、これら支軸部２２，２２
はそれぞれ前記各軸受部材１９，２０のボス部１９ａ，
２０ａ形成された軸受穴に回転自在に挿入支持され、軸
受穴の内周は、回転体軸受面２４となっている。さら
に、回転体２１の外周には、螺旋状の溝２５が設けられ
ている。

【００１６】螺旋状の溝２５は、中央部から両側へ向か
ってピッチＰが順次小さくなるよう左右に一対設けら
れ、各螺旋状の溝２５には、螺旋状のブレード２７，２
７が弾性力を利用して出入自在に嵌め込まれている。

【００１７】したがって、ブレード２７により、各作動
室２９が形成されると共に吸込部側となる中央の作動室
２９の容積が一番大きくなっている。以下、吐出部側と
なる左右両側へ向けて各作動室２９の容積が順次小さく
なるよう設定され、吐出部側となる左右両側の最終作動
室２９は、密閉ケース１内に開放された吐出孔３１と接
続連通している。また、吸込部側の第１番目の作動室２
９は、回転体２１に設けられたメイン通路３３を介して
前記冷凍サイクルの吸込パイプ５と接続連通している。
これにより、吸込パイプ５からシリンダ１７内に吸引さ
れる冷媒は第１番目となる中央部の作動室２９に伽れる
ことなく確実に導入されるようになっている。なお、メ
イン通路３３からさらに吐出パイプ７側へ延長された通
路３３ａは、回転体２１の吸込部側の圧力Ｖに対して、
回転体２１の吐出部側に背圧Ｖ１をかけるためのもの
で、これにより回転体２１は軸方向のスラスト力は発生
せず、安定した旋回運動が確保されるようになる。

【００１８】一方、回転体２１の両側にはポンプ部３
４，３４が、また、右側一側にはオルダム機構３５が設
けられている。オルダム機構３５は、回転体２１の右側
支軸部２２に、オルダムリング３７を介してシリンダ１
７側からの回転動力が伝達される動力伝達面として機能
する断面正方形状の角柱部３９が形成されている。この
角柱部３９は、図５に示すように前記オルダムリング３
７に形成された矩形状の長孔４１と遊びを有して嵌合し
合うと共に遊びの範囲内において角柱部３９のスライド
が可能となっている。また、オルダムリング３７の外周
面には、前記長孔４１の長手方向と直交する径方向に一
対の伝達ピン４３，４３の一端部がそれぞれスライド自
在に嵌挿され、伝達ピン４３，４３の他端部は前記シリ
ンダ１７の周壁に穿設された嵌合孔４５に嵌合固定され
ている。これにより、前記回転体２１はシリンダ１７に
対して偏心した位置で無理なく結合状態が確保されると
共に、シリンダ１７の回転力はオルダムリング３７を介
して回転体２１に伝達されるようになっている。

【００１９】従って、電動要素９の作動によりシリンダ
１７がロータ１５と一体的に回転することで、シリンダ
１７に対して回転体２１はオルダム機構３５を介して偏
心して回転運動する。この時、回転体２１の外周面と、
それに対向するシリンダ１７の内周面との間には相対速
度が生じ、この相対速度は一回転を一周期として変化し
ながらシリンダ１７内で内転し、シリンダ１７に対して
旋回運動するようになる。

【００２０】ポンプ部３４は、前記した如く左右両側に
設けられており、同一構造のため以下、左側のポンプ部
３についてのみ説明する。図２及び図３に示すように、
軸受部材１９のボス部１９ａと、シリンダ１７と、回転
体２１とで形成される空間に、前記ボス部１９ａからリ
ング状の周壁１９ｃを突出させ、その周壁１９ｃの端面
に側壁４７を当接させることでポンプ室４９を形成す
る。このポンプ室４９内には、前記支軸部２２に動力伝
達ピン５１を介して肉厚の異なる偏心リング５３が装着
され、さらに、偏心リング５３の外周面にはベーン５５
が接触している。ベーン５５の上端は周壁１９ｃから外
方に突出し、付勢ばね５７により偏心リング５３側へ向
けて常時付勢され、出入動作（図３矢印イ方向）が可能
となっている。

【００２１】さらに、ポンプ室４９には、潤滑油の液面
内に一端が臨む油導入路５７と連通し合う油取入口５９
と、前記軸受部材１９のシリンダ軸受面１８及び回転体
軸受面２４へ潤滑油を送り出す油供給路６１と連通し合
う油取出口６３がそれぞれ設けられている。

【００２２】なお、油導入路５７は、軸受部材１９内に
穿設された通路６５と、通路６５から潤滑油の液面内に
延長された導入パイプ６７とで構成されている。

【００２３】次に、このように構成された流体圧縮機の
動作について説明する。

【００２４】まず、電動要素９に通電するとロータ１５
が回転し、このロータ１５と一体にシリンダ１７も回転
する。シリンダ１７が回転すれば、オルダム機構３５を
介して回転体２１も回転する。シリンダ１７に対する回
転体２１は、偏心して旋回するため回転体２１の外周面
とそれに対向するシリンダ１７の内周面との間には相対
速度が生じ、一部線接触しながらシリンダ１７内で内転
し、シリンダ１７に対して回転体２１は回転運動する。
この結果、中央部の作動室２９に取り込まれた冷媒等の
流体は閉じ込められた状態で回転体２１の回転にともな
い左右両側の作動室２９へ向けて順次送られながら圧縮
され、吐出パイプ７から外へ吐出されるようになる。

【００２５】この作動時において、偏心リング５３は回
転体２１と連動して旋回運動すると共にベーン５５も一
緒に出入動作することで、油取入口５９から取り込まれ
たポンプ室４９内の潤滑油は強制的に油取出口６３から
油供給路６１へ送り出されるようになる。この結果、吐
出圧に影響されることなく、シリンダ１７及び回転体２
１の各軸受面１８，２４の潤滑状態が確実に確保される
ようになる。したがって、焼付き等の不具合いは起きな
い。

【００２６】なお、ブレード２７に対する給油は、従来
手段（図示していない）を採用してもよく、また、ポン
プ室４９の油取出口６３と螺旋状の溝２５を接続連通さ
せることで確保する等の手段を用いてもよい。

【００２７】また、この実施例では、中央部の吹込部側
から左右両側の吐出部側へ向けて圧縮するツインタイプ
流体圧縮機にこの発明を適用したが、左右両側の吹込部
側から中央部の吐出部側へ向けて圧縮するツインタイプ
流体圧縮機に適用しても同様の効果が得られる。さら
に、一側から他側へ向けて圧縮するシングルタイプの流
体圧縮機に適用することも可能である。

【００２８】図６は給油手段の第２実施例を示したもの
である。この実施例において、電動要素９及び圧縮要素
１１は第１実施例と同一のため同一符号を付して詳細な
説明を省略する。即ち、軸受部材１９，２０に、回転体
軸受面２４とシリンダ軸受面１８とそれぞれ連通し合う
油溜り部６９を設けるものである。

【００２９】油溜り部６９は、油溜り部６９から延長さ
れた通路６５と、潤滑油の液面内に臨む導入パイプ６７
とから成る油導入路５７と接続連通している。

【００３０】この場合、図７に示すように一方の吸込パ
イプ５から取り入れた冷媒を他方へ移送し吐出パイプ７
から送り出すシングルタイプの流体圧縮機にあっては、
軸受部材１９に設けられた誘導路７１から直接作動室２
９へ冷媒を送り込むレイアウト構造となる所から、回転
体２１の支軸部２２の端部に油溜り部６９が設けられる
ようになる。なお油溜り部６９は、該油溜り部６９から
延長された通路６５と、一端が潤滑油の液面内に臨む導
入パイプ６７とから成る油導入路５７を介して接続連通
している。

【００３１】したがって、運転停止後であっても、密閉
ケース１内の圧力により油導入路５７を介して押上げら
れた潤滑油は油溜り部６９に常に貯えられる。このため
に、再始動時又は吐出圧が低い場合でも、回転体軸受面
２４及びシリンダ軸受面１８には確実に潤滑油が送り込
まれ、安定した給油が得られるようになる。

【００３２】図８は給油手段の第３実施例を示したもの
である。

【００３３】この実施例において、電動要素９、圧縮要
素１１は第１実施例と同一のため同一符号を付して詳細
な説明を省略する。

【００３４】即ち、軸受部材１９，２０を兼ねた一対の
仕切壁７３，７３（以下、同一構造のため片側について
のみ説明する）により、密閉ケース１内にメイン室７５
の両側に独立したサブ室７７を形成し、このサブ室７７
に吐出パイプ７を設ける。さらに、前記メイン室７５と
連通し合うと共に潤滑油の液面より下位に位置する油通
路７９と、上方に位置するガス通路８１がそれぞれ設け
られている。これにより、サブ室７７には、油通路７９
を介してメイン室７５の潤滑油が出入り可能となり、運
転停止時は、同一の液面が確保されるようになってい
る。

【００３５】一方、ガス通路８１は、運転中においてメ
イン室７５内の圧力Ｐ１と、サブ室７７の圧力Ｐ２とに
差圧Ｐ１＞Ｐ２が発生した時に、サブ室７７内の潤滑油
の液面が、シリンダ軸受面１８と連通し合う回転体軸受
面２４まで上昇する径に設定された制御孔となってい
る。

【００３６】したがって、運転時に発生する差圧Ｐ１＞
Ｐ２により、サブ室７７内の潤滑油は、回転体軸受面２
４、シリンダ軸受面１８へ送り込まれるため、運転条件
に影響されることなく安定した給油が得られるようにな
る。

【００３７】

【発明の効果】以上、説明したようにこの発明によれ
ば、吐出圧等の運転条件に影響されることなく軸受部材
の各軸受面に確実に潤滑油を送り込むことができる。こ
のために、焼付き等の不具合は発生せず、安定した運転
状態が確保されるようになり、信頼性の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を実施した流体圧縮機の切断面図。

【図２】ポンプ部の拡大断面図。

【図３】図２のIII −III 線断面図。

【図４】回転体の正面図。

【図５】オルダム機構の切断面図。

【図６】給油手段の第２の実施例を示した図１と同様の
切断面図。

【図７】図６の油溜り部の変形例を示した説明図。

【図８】給油手段の第３の実施例を示した図１と同様の
切断面図。

【図９】従来例を示した図１と同様の切断面図。

【図１０】従来例の回転ロッドを示した斜視図。

【符号の説明】

１ 密閉ケース ５ 吸込パイプ ７ 吐出パイプ ９ 駆動手段（電動要素） １７ シリンダ １８ シリンダ軸受面 １９，２０ 軸受部材 ２１ 回転体 ２４ 回転体軸受面 ２５ 螺旋状の溝 ２７ ブレード ２９ 作動室 ４９ ポンプ室 ５３ 偏心リング ５５ ベーン ５７ 油導入路 ５９ 油取入口 ６１ 油供給路 ６３ 油取出口 ６９ 油溜り部 ７３ 仕切壁 ７５ メイン室 ７７ サブ室 ７９ 油通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 両角 尚哉 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝住空間システム技術研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸受部材により回転自在に両端支持され
   た回転可能なシリンダと、シリンダに回転動力を与える
   駆動手段と、前記軸受部材により回転自在に両端支持さ
   れると共にシリンダの軸と並行し、且つその軸心がシリ
   ンダの軸心と偏心して配置され、その一部が前記シリン
   ダの内周面に接触した状態でシリンダと相対的に旋回可
   能な円柱状の回転体と、回転体の外周に設けられ前記シ
   リンダの吸込部側から吐出部側へ徐々に小さくなるピッ
   チで形成され螺旋状の溝と、この溝に出入自在に嵌合さ
   れると共に前記シリンダの内周面に密着する外周面を有
   し前記シリンダと回転体との間を複数の作動室に区画す
   る螺旋状のブレードと、前記回転体の旋回時に吸込部側
   から流入した冷媒を吐出部側の作動室へ順次移送させる
   流体圧縮機において、前記回転体とシリンダと軸受部材
   とで形成される空間に、回転体と連動して旋回運動する
   偏心リングと、偏心リングの回転運動に対応して出入す
   るベーンとでポンプ室を形成し、このポンプ室に、潤滑
   油の液面内に一端が臨む油導入路と連通し合う油取入口
   と、前記軸受部材のシリンダ軸受面及び回転体軸受面へ
   潤滑油を送り出す油供給路と連通し合う油取出口とを設
   けたことを特徴とする流体圧縮機。
2. 【請求項２】 軸受部材により回転自在に両端支持され
   た回転可能なシリンダと、シリンダに回転動力を与える
   駆動手段と、前記軸受部材により回転自在に両端支持さ
   れると共にシリンダの軸と並行し、且つその軸心がシリ
   ンダの軸心と偏心して配置され、その一部が前記シリン
   ダの内周面に接触した状態でシリンダと相対的に旋回可
   能な円柱状の回転体と、回転体の外周に設けられ前記シ
   リンダの吸込部側から吐出部側へ徐々に小さくなるピッ
   チで形成され螺旋状の溝と、この溝に出入自在に嵌合さ
   れると共に前記シリンダの内周面に密着する外周面を有
   し前記シリンダと回転体との間を複数の作動室に区画す
   る螺旋状のブレードと、前記回転体の旋回時に吸込部側
   から流入した冷媒を吐出部側の作動室へ順次移送させる
   流体圧縮機において、前記軸受部材内に、回転体を支持
   する回転体軸受面及びシリンダを支持するシリンダ軸受
   面とそれぞれ連通し合う油溜り部を設け、その油溜り部
   を、潤滑油の液面内に一端が臨む油導入路と接続連通し
   たことを特徴とする流体圧縮機。
3. 【請求項３】 吸込パイプと吐出パイプを有し一定レベ
   ルまで潤滑油が入った密閉ケースと、前記吸込パイプ及
   び吐出パイプとそれぞれ連通し合う軸受部材により回転
   自在に両端支持された回転可能なシリンダと、シリンダ
   に回転動力を与える駆動手段と、前記軸受部材により回
   転自在に両端支持されると共にシリンダの軸方向に沿っ
   て偏心して配置され、その一部が前記シリンダの内周面
   に接触した状態でシリンダと相対的に旋回可能な円柱状
   の回転体と、回転体の外周に設けられ前記シリンダの吸
   込部側から吐出部側へ徐々に小さくなるピッチで形成さ
   れ螺旋状の溝と、この溝に出入自在に嵌合されると共に
   前記シリンダの内周面に密着する外周面を有し前記シリ
   ンダと回転体との間を複数の作動室に区画する螺旋状の
   ブレードと、前記回転体の旋回時に吸込部側から流入し
   た冷媒を吐出部側の作動室へ順次移送させる流体圧縮機
   において、仕切壁によりメイン室の外に、軸受部材のシ
   リンダ軸受面及び回転体軸受面とそれぞれ連通し合う独
   立したサブ室を形成し、このサブ室に、前記吐出パイプ
   と、メイン室と連通し合うガス通路と、メイン室の潤滑
   油液面より下位に設けられた油通路をそれぞれ設けたこ
   とを特徴とする流体圧縮機。