JP2009191763A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】逆回転時でも各摺動部に給油を行うことで、高い信頼性を確保できる密閉型圧縮機を提供することを目的とする。
【解決手段】主軸部１１１を軸支する軸受け部と、クランクシャフト１１３はオイルを上方に搬送する給油機構１２１を備え、給油機構１２１は、オイル中に開口する遠心ポンプ１２２と、主軸部１１１と軸受け部との間に刻設され、一端が遠心ポンプ１２２と連通し、他端が主軸部１１１の上部に連通する螺旋溝１２３と、一端が遠心ポンプ１２２の上部に開口し、他端が主軸部１１１の上部に開口し、且つ螺旋溝１２３とは独立して形成された給油穴１２６とを備えたもので、逆回転時においても、オイルは遠心ポンプ１２２から給油穴１２６を介して主軸部１１１の上部へと導かれ、主軸部１１１の摺動部を潤滑することで、摺動部の摩耗や傷付きを防止し、信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は密閉型圧縮機の給油機構に関するものである。

従来、一般の密閉型圧縮機の給油装置は、密閉容器内に貯留したオイルを上方に汲み上げる給油機構と、回転軸の回転により生じる遠心力を利用してオイルを各摺動部に供給する螺旋形状の給油溝とをクランクシャフトに備え、給油機構によって汲み上げられたオイルは螺旋形状の給油溝を通りながら、主軸部の潤滑を行い、さらに偏芯部等の各摺動部の潤滑を行うものがある（例えば、特許文献１参照）。

以下、図面を参照しながら上記従来技術の密閉型圧縮機について説明する。

図５は、特許文献１に記載された従来の密閉型圧縮機の縦断面図であり、図６は、従来の密閉型圧縮機の電気配線図である。

図５において、密閉容器１内に、ステータ１８とロータ８とを備える電動モータ４と、その上部に圧縮機構部２を配置している。圧縮機構部２を構成するブロック３の軸受け部６内によりクランクシャフト７が軸支され、クランクシャフト７の外径部にはロータ８が固着され、偏芯軸９を介してピストン１０のスライダー１１と係合している。

クランクシャフト７の内部には、下端でオイル１７に開口した遠心ポンプ１２が形成されている。

クランクシャフト７の軸受け部６内に位置する部分には、クランクシャフト７が正回転することによりオイル１７を上方へ導く方向にリードを有する螺旋溝１４を刻設してある。

螺旋溝１４は、下端が連通穴１３を介して遠心ポンプ１２に連通しており、上端はブロック３の軸受け部６上端に設けた面取り２２とクランクシャフト７との隙間より形成される環状油溝１６に連通している。

偏芯軸９に設けた縦穴１５は、下端が環状油溝１６に連通開口し、上端は密閉容器１の内空間に開口している。

また、図６に示すように、ステータ１８には主コイル１９と始動コイル２０が並列に接続されており、始動装置としてＰＴＣリレー２１が始動コイル２０に直列に配線され、単相の抵抗始動型の誘導電動機を形成している。

以上のように構成された従来の密閉型圧縮機について、以下その動作を説明する。

ステータ１８に通電されると、ステータ１８の始動コイル２０に直列に配線されたＰＴＣリレー２１の素子抵抗をもって正回転方向に始動トルクが発生し、ロータ８は回転を始める。

その後、ＰＴＣリレー２１の素子は電流による自己発熱によって急激に抵抗を増加させ、始動コイル２０が実質的に遮断されることで、主コイル１９のみでロータ８が回転駆動され、それに伴いクランクシャフト７が回転し、偏芯軸９とスライダー１１を介して係合しているピストン１０が往復運動することで、周知の圧縮動作が行われる。

この際、オイル１７はクランクシャフト７の下端から遠心ポンプ１２内に作用する遠心力によって上昇し、連通穴１３から螺旋溝１４へと供給され、螺旋溝１４によって上方への搬送力が付勢される。

このとき、オイル１７は軸受け部６とクランクシャフト７の摺動面に油膜を形成して金属接触を抑制し、摩耗を防いでいる。そしてさらに上方へと搬送されたオイル１７は環状油溝１６に供給され、縦穴１５を経て一部のオイル１７は密閉容器１内の空間に放出され、一部のオイル１７は、圧縮機構部２へと導かれ、圧縮機構部２の各摺動部に油膜を形成して金属接触を抑制し、摩耗を防いでいる。
特公昭６２−４４１０８号公報

しかしながら、上記従来の構成では、運転が停止した後に再度正常に運転を開始するには、始動コイル２０に通電される必要があり、その為にはＰＴＣリレー２１の素子が抵抗を減じるための所定の冷却時間が必要になる。

従って、この冷却時間が極端に短い場合（例えば瞬時停電）、ＰＴＣリレー２１の素子は抵抗が高いままであるため、始動コイル２０には通電されず、通常は始動しない。ところがここでピストン１０の往復運動により圧縮され昇圧された圧縮ガスの反発力が逆回転方向の外力として、ピストン１０に加わるとこれが逆回転方向の始動トルクとなり、逆転運転が開始される。

すると螺旋溝１４は正回転方向で運転することを前提にリード方向が設定されているため、クランクシャフト７の逆回転時には、螺旋溝１４内のオイル１７には下向きの力が作用し、軸受け部６から上方へのオイル１７の供給は行なわれないことになる。

この逆回転は、次に密閉型圧縮機が停止するまで続き、通常その後の再度の運転で正回転に戻る。しかしながら、この逆回転の発生に伴い、クランクシャフト７に給油阻害が発生し、圧縮機構部２の各摺動部や主軸部に摩耗が発生し、密閉型圧縮機の信頼性が大きく低下するという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、クランクシャフトが逆回転した際にも各摺動部に十分な給油を行い、高い信頼性を備えた密閉型圧縮機を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、クランクシャフトに設けた給油機構は、オイル中に開口する遠心ポンプと、主軸部と軸受け部との間に刻設され、一端が遠心ポンプと連通し、他端が主軸部の上部に連通する螺旋溝と、一端が遠心ポンプの上部に開口し、他端が主軸部の上部に開口し、且つ螺旋溝とは独立して形成された給油穴とを備えたものであり、クランクシャフトが逆回転した際においても、オイルは遠心ポンプから給油穴を介して主軸部の上部へと導かれ、主軸部の摺動部を潤滑するという作用を有する。

本発明の密閉型圧縮機は、万一、クランクシャフトが逆回転した際においても、各摺動部に十分給油を行うことができるので、高い信頼性を備えた密閉型圧縮機を提供することができる。

本発明の請求項１に記載の発明は、ステータとロータとから構成される単相誘導型の電動モータと、前記電動モータによって駆動される圧縮機構部と、前記電動モータと前記圧縮機構部とを収容するとともにオイルを貯留する密閉容器とを備え、前記圧縮機構部は主軸部および偏芯軸部を備えたクランクシャフトと、圧縮室を形成するシリンダと、前記主軸部を軸支する軸受け部とを有し、前記クランクシャフトは前記オイルを上方に搬送する給油機構を備え、前記給油機構は、前記オイル中に開口する遠心ポンプと、前記主軸部と前記軸受け部との間に刻設され、一端が前記遠心ポンプと連通し、他端が前記主軸部の上部に連通する螺旋溝と、一端が前記遠心ポンプの上部に開口し、他端が前記主軸部の上部に開口し、且つ前記螺旋溝とは独立して形成された給油穴とを備えたものであり、クランクシャフトが逆回転した際においても、オイルは遠心ポンプから給油穴を介して主軸部の上部へと導かれ、主軸部などの各摺動部に十分に供給されて潤滑するため、各摺動部に油膜を形成して金属接触を抑制し、各摺動部の摩耗や傷付きを防止し、信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、主軸部の上部に環状油溝を設け、螺旋溝の上端は前記環状油溝に連通するとともに、給油穴は直接または間接的に前記環状油溝に開口したものであり、クランクシャフトが逆回転した際においても、オイルは遠心ポンプから給油穴を介して主軸部の上部の環状油溝へ導かれ、環状溝にオイルが溜められて主軸部の上部全周に供給されるため、請求項１に記載の発明の効果に加えて、さらに主軸部の上部全体に十分な給油を行うことができるとともに、停止後の再起動時には環状溝に溜められたオイルが摺動部に速やかに供給され、給油不足を抑制することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明に、給油穴は横穴を介して主軸部の上部に開口し、前記横穴は螺旋溝と直接連通しないものであり、クランクシャフトが逆回転した際において、給油孔から横穴を介してクランクシャフトと軸受け部の摺動部に排出されたオイルが螺旋溝に直接流れ込むことを抑制することができるため、請求項１または２に記載の発明の効果に加えて、さらに主軸部の上方の偏芯軸部などの各摺動部に導く十分なオイルの搬送量を確保することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明に、給油穴は主軸部の軸芯近傍で遠心ポンプに開口したものであり、クランクシャフトの正回転時には給油穴へ流れ込むオイルを抑制して主に螺旋溝に導くとともに、逆回転時においては、遠心ポンプ内はオイルが満たされて給油穴に流れ込み上部の摺動部に給油されるため、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明の効果に加えて、さらに正回転及び逆回転時において、主軸部などの各摺動部に常に安定して十分な給油を行うことができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明に、給油穴は、下方から上方にかけて外側へ傾斜したものであり、給油穴に流入したオイルは、遠心力により給油穴内を下部から上部により多く汲み上げられるため、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明の効果に加えて、さらにクランクシャフトの逆回転時の際には、給油穴を介してさらに上方の主軸部などの各摺動部に多くのオイルを供給することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明に、遠心ポンプに連通する螺旋溝の位置は、前記遠心ポンプに開口する給油穴の開口部よりも下方としたものであり、クランクシャフトの正回転時において、遠心ポンプ内のオイルは給油穴に流れ込むよりも先に螺旋溝に流れ込むため、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明の効果に加えて、さらにクランクシャフトの正回転時において、給油穴による給油阻害を抑制し、上方の主軸部などの各摺動部に多くのオイルを供給することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか一項に記載の発明に、偏芯軸部に穿設され一端が環状油溝に連通し、他端が密閉容器内に開口する縦穴を備えたものであり、クランクシャフトの正回転時は環状油溝と縦穴を介して偏芯軸部にオイルが搬送され、またクランクシャフトの逆回転時は給油穴で主軸部上部に汲み上げられたオイルが環状油溝と縦穴を介して偏芯軸部にオイルが搬送されるため、請求項１から６のいずれか一項に記載の発明の効果に加えて、さらに正回転及び逆回転時において、偏芯軸部などの各摺動部に常に安定して十分な給油を行うことができる。

以下、本発明による密閉型圧縮機の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の縦断面図、図２は同実施の形態の密閉型圧縮機におけるクランクシャフトの正面図、図３は図２のＡ−Ａ線における要部断面図、図４は同実施の形態における密閉型圧縮機の電気配線図である。

以上のように構成された圧縮機について、以下その動作を説明する。

図１から図３において、密閉容器１０８内に、ステータ１０１とロータ１０２とを備える単相誘導型の電動モータ１０３と、電動モータ１０３によって駆動される圧縮機構部１０６と、電動モータ１０３と圧縮機構部１０６とを収容するとともにオイル１０７を貯留している。

圧縮機構部１０６は、主軸部１１１および偏芯軸部１１２を備えたクランクシャフト１１３と、圧縮室１１６を形成するシリンダ１１７と、主軸部１１１を軸支する軸受け部１１８を有し、クランクシャフト１１３はオイル１０７を上方に搬送する給油機構１２１とを備えている。

また、シリンダ１１７にはピストン１１９が往復可動に挿入され、偏芯軸部１１２とピストン１１９は連結手段であるコンロッド１２０にて連結されている。

また、給油機構１２１は、オイル１０７中に開口する遠心ポンプ１２２を備えるとともに、主軸部１１１と軸受け部１１８との間に刻設され、一端が遠心ポンプ１２２と連通し、他端が主軸部１１１の上部に連通する螺旋溝１２３と、一端が遠心ポンプ１２２の上部に開口し、他端が主軸部１１１の上部に開口し、且つ螺旋溝１２３とは独立して形成された給油穴１２６とを備えている。

給油穴１２６の端部１２６ａは主軸部１１１の軸芯近傍で遠心ポンプ１２２に開口し、下方から上方にかけて外側、即ち主軸部の摺動面側へと傾斜し、他端は横穴１２８を介して主軸部１１１の上部に開口し、横穴１２８は螺旋溝１２３と直接連通してはいない。

また、環状油溝１２７は主軸部１１１の上部に設けられ、螺旋溝１２３の上端に連通するとともに、直接または間接的に給油穴１２６と連通している。

また、遠心ポンプ１２２に連通する螺旋溝１２３の横穴１４０の位置は、遠心ポンプ１２２に開口する給油穴１２６の端部１２６ａよりも下方に形成されている。

さらに、縦穴１３１は偏芯軸部１１２に穿設され、一端が環状油溝１２７に連通し、他端が偏芯軸部１１２の上端面１１２ａで密閉容器１０８内に開口する。

また、図４において、ステータ１０１には主コイル１４１と始動コイル１４２が並列に接続されており、始動装置としてＰＴＣリレー１４３が始動コイル１４２に直列に配線されている。

以上のように構成された密閉型圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

ステータ１０１に通電されると、ステータ１０１の始動コイル１４２に直列に配線されたＰＴＣリレー１４３の素子抵抗をもって所定の正回転に始動トルクが発生し、運転が開始される。

その後、ＰＴＣリレー１４３の素子の急激な抵抗増加により始動コイル１４２への通電は遮断され、主コイル１４１のみの通電でロータ１０２が正回転をする。

ロータ１０２の回転に伴いクランクシャフト１１３が回転し、偏芯軸部１１２の偏芯運動がコンロッド１２０を介してピストン１１９をシリンダ１１７内で往復運動させ、周知の圧縮動作が行われる。

次に、クランクシャフト１１３が正回転方向で運転する際のオイル１０７の供給について説明する。

密閉容器１０８内のオイル１０７は、クランクシャフト１１３の回転により遠心ポンプ１２２内で発生する遠心力により遠心ポンプ１２２内を上昇するとともに、遠心ポンプ１２２内の軸芯から離れた外周部に集められる。

さらに、遠心ポンプ１２２に連通する螺旋溝１２３の位置すなわち横穴１４０の位置は、遠心ポンプ１２２に開口する給油穴１２６の端部１２６ａよりも遠心ポンプ１２２側である下方にあるため、遠心ポンプ１２２内のオイル１０７のほとんどは給油穴１２６に流れ込むよりも先に螺旋溝１２３に搬送される。

その後、螺旋溝１２３に搬送されたオイル１０７は螺旋溝１２３のポンプ能力により、環状油溝１２７へと導かれ、環状油溝１２７にオイル１０７が溜められて主軸部１１１の上部全周に供給されるとともに、停止後の再起動時には環状油溝１２７に溜められたオイル１０７が主軸部１１１と軸受け部１１８との摺動部などに速やかに供給され、給油不足を抑制することができる。

さらに、環状油溝１２７内に導かれたオイル１０７は遠心力により環状油溝１２７の外周部に集められ、また横穴１２８は螺旋溝１２３と直接連通してはいないため、環状油溝１２７内に導かれたオイル１０７が給油穴１２６の横穴１２８に流れ込むことなく、さらに、主軸部１１１の上方の偏芯軸部１１２などの各摺動部に導く十分なオイル１０７の搬送量を確保しつつ、環状油溝１２７に連通した縦穴１３１の下端へと導かれる。

縦穴１３１へと導かれたオイル１０７の一部は、コンロッド１２０やピストン１１９に供給され摺動部を潤滑し、残りのオイル１０７は上端より密閉容器１０８内の空間に放出される。

以上のように、クランクシャフト１１３の正回転時において、給油穴１２６による給油阻害を抑制し、上方の主軸部１１１などの各摺動部に十分なオイル１０７を供給することができ、従来技術同等の給油特性を維持することができる。

次に、クランクシャフト１１３が逆回転方向で運転する際のオイル１０７の供給について説明する。

運転が一旦停止し、再度正常に運転を開始するには、始動コイル１４２に通電される必要があり、その為にはＰＴＣリレー１４３の素子が抵抗を減じるために必要な所定の冷却時間が必要になる。

従って、この冷却時間が極端に短いまま再通電された場合（例えば瞬時停電後）、ＰＴＣリレー１４３の素子は抵抗が高いままであるため、始動コイル１４２に通電されず、通常は起動しない。

ところがここでピストン１１９の往復運動により圧縮され昇圧された圧縮ガスの反発力によって、ピストン１１９が押し戻され、クランクシャフト１１３を逆回転方向に回すとこれが逆回転方向の始動トルクとなり、逆回転運転が開始されてしまう。

この際、遠心ポンプ１２２は回転方向と無関係にポンプ作用を発揮するため、正回転時と同様に遠心ポンプ１２２で汲み上げられる。その後オイル１０７は遠心力により遠心ポンプ１２２内の軸芯から離れた外周部に集められ、ここまでは正回転時と同様である。

遠心ポンプ１２２で汲み上げられ、横穴１４０を介して螺旋溝１２３の下端に導かれたオイル１０７ではあるが、螺旋溝１２３内ではオイル１０７に下向きの力が作用するため、オイル１０７は螺旋溝１２３内を上部に向かって流れることができず、どこにも搬送されずに遠心ポンプ１２２内に溜められることになる。

そのため、遠心ポンプ１２２内はオイル１０７で満たされ、オイル１０７は遠心ポンプ１２２の上部に形成された給油穴１２６に汲み上げられる。

給油穴１２６は下方から上方にかけて外側へ傾斜しているため、給油穴１２６に流入したオイル１０７は給油穴１２６に作用する遠心力により給油穴１２６内を下部から上部により多く汲み上げられ、主軸部１１１の上部に導かれ、環状油溝１２７へと導かれる。

ここで、給油穴１２６で汲み上げられるオイル１０７の量は、遠心ポンプ１２２及び給油穴１２６自身のポンプ能力によって決定されるが、各摺動部を十分潤滑することができるオイル１０７の量によりポンプ能力を設計しており、正回転時と同等の給油量の搬送能力は無くとも、少なくとも信頼性を確保するために十分な量の給油が得られよう設計している。

また、環状油溝１２７内に導かれたオイル１０７は、環状油溝１２７にオイル１０７が溜められて主軸部１１１の上部全周に供給されるため、主軸部１１１の上部全体に十分な給油を行うことができるとともに、停止後の再起動時には環状油溝１２７に溜められたオイル１０７が主軸部１１１と軸受け部１１８との摺動部などに速やかに供給され、給油不足を抑制することができる。

さらに、環状油溝１２７に溜められたオイル１０７は、主軸部１１１の上方の偏芯軸部１１２などの各摺動部に導く十分なオイル１０７の搬送量を確保しつつ、環状油溝１２７に連通した縦穴１３１の下端へと導かれる。

縦穴１３１へと導かれたオイル１０７の一部はコンロッド１２０やピストン１１９に供給され摺動部を潤滑し、残りのオイル１０７は上端より密閉容器１０８内の空間に放出される。

また、環状油溝１２７内のオイル１０７の一部は、圧縮機の停止時はもとより、運転時においても自重で螺旋溝１２３に流れ落ち、主軸部１１１に給油される。

以上のように、クランクシャフト１１３の逆回転時においても、正回転時と同様に、上方の主軸部１１１などの各摺動部に十分なオイル１０７を供給することができ、従来技術同等の給油特性を維持することができる。

従って、正回転、逆回転時ともに安定して主軸部１１１などの摺動部に十分なオイル１０７を供給でき、各摺動部に油膜を形成して金属接触を抑制し、摺動部の摩耗や傷付きを防止し、信頼性の高い密閉型圧縮機を提供することができる。

なお、本実施の形態において、電動モータを単相誘導型としたが、インバータコンプレッサのようにＤＣモータ等を搭載したものにおいても、逆回転が発生する密閉型圧縮機であれば同様の作用、効果が得られることは言うまでもない。

以上のように本実施の形態によれば、正回転時の給油量は従来品同等であり、逆回転時にも少なくとも信頼性を確保するために十分な量の給油が得られることで、高い信頼性を確保した密閉型圧縮機を実現することができる。

以上のように、本発明にかかる密閉型圧縮機は、圧力差を利用した給油機構により、安定して十分なオイルを供給することが可能となるので、家庭用冷蔵庫を初めとして、除湿機やショーケース、自販機等、冷凍サイクルを用いたあらゆる用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における密閉型圧縮機の縦断面図 同実施の形態の密閉型圧縮機におけるクランクシャフトの正面図 図２のＡ−Ａ線における要部断面図 同実施の形態における密閉型圧縮機の電気配線図 従来の密閉型圧縮機の縦断面図 従来の密閉型圧縮機の電気配線図

符号の説明

１０１ ステータ
１０２ ロータ
１０３ 電動モータ
１０６ 圧縮機構部
１０７ オイル
１０８ 密閉容器
１１１ 主軸部
１１２ 偏芯軸部
１１３ クランクシャフト
１１６ 圧縮室
１１７ シリンダ
１１８ 軸受け部
１２１ 給油機構
１２２ 遠心ポンプ
１２３ 螺旋溝
１２６ 給油穴
１２７ 環状油溝
１２８ 横穴
１３１ 縦穴

Claims (7)

1. ステータとロータとから構成される単相誘導型の電動モータと、前記電動モータによって駆動される圧縮機構部と、前記電動モータと前記圧縮機構部とを収容するとともにオイルを貯留する密閉容器とを備え、前記圧縮機構部は主軸部および偏芯軸部を備えたクランクシャフトと、圧縮室を形成するシリンダと、前記主軸部を軸支する軸受け部とを有し、前記クランクシャフトは前記オイルを上方に搬送する給油機構を備え、前記給油機構は、前記オイル中に開口する遠心ポンプと、前記主軸部と前記軸受け部との間に刻設され、一端が前記遠心ポンプと連通し、他端が前記主軸部の上部に連通する螺旋溝と、一端が前記遠心ポンプの上部に開口し、他端が前記主軸部の上部に開口し、且つ前記螺旋溝とは独立して形成された給油穴とを備えた密閉型圧縮機。
2. 主軸部の上部に環状油溝を設け、螺旋溝の上端は前記環状油溝に連通するとともに、給油穴は直接または間接的に前記環状油溝に開口する請求項１に記載の密閉型圧縮機。
3. 給油穴は横穴を介して主軸部の上部に開口し、前記横穴は螺旋溝と直接連通しない請求項１または２に記載の密閉型圧縮機。
4. 給油穴は主軸部の軸芯近傍で遠心ポンプに開口した請求項１から３のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
5. 給油穴は、下方から上方にかけて外側へ傾斜した請求項１から４のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
6. 遠心ポンプに連通する螺旋溝の位置は、前記遠心ポンプに開口する給油穴の開口部よりも下方とした請求項１から５のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。
7. 偏芯軸部に穿設され一端が環状油溝に連通し、他端が密閉容器内に開口する縦穴を備えた請求項１から６のいずれか一項に記載の密閉型圧縮機。