JPH08114191A - 密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、密閉型圧縮機において（特にＨＦ
Ｃ冷媒を使用した圧縮機）下記構成により、油留め部の
冷凍機油を圧力差により圧縮室内に給油し、摺動部に油
膜を形成させ耐摩耗性を向上させたものである。 【構成】 本発明は、給油通路の一方の開口端を下端板
内面に設置し、他方の開口端を低圧室に設けた機構。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍装置または、空気
調和機において、冷媒ガスの圧縮を行なう密閉型圧縮機
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の圧縮機を図４及び図５を用いて説
明する。図４は、圧縮機の縦断面図であり、図５は圧縮
機の横断面である。

【０００３】図５において、１は密閉容器であり、冷凍
機油２を封入している。３は電動機、４は圧縮機構部で
あり、クランク軸５を介して駆動される。前記圧縮機構
部４は、円筒状のシリンダ６と、前記クランク軸５に設
けられた偏心カム７と、前記偏心カム部７に回転自在に
配置されかつ、前記偏心カム７と接触しながら偏心回転
するピストン８と、前記シリンダ６の両端開口を閉塞す
る上端板９と下端板１０、前記シリンダ６に設けられた
直角方向に延出するベーン溝１１と、このベーン溝１１
内に出没可能に挿入されかつ、先端が前記ピストン８に
接触するベーン１２とより構成されていた。

【０００４】また冷凍機油は、クランク軸５の回転によ
りクランク軸５の下端に設けられている図示されていな
いオイルポンプ１３により、冷凍機油を供給孔２０から
供給し、摺動部を潤滑するようになっている。

【０００５】冷媒は、気液分離器１４を介し、シリンダ
６の吸入孔１５から圧縮機構部４に導入され、密閉容器
１内に一度吐出させた後、密閉容器１の上部に設けられ
た吐出管１６から冷凍サイクル側に供給される。

【０００６】このような圧縮機構の摺動部において、特
に摩耗が問題とされるのはベーン１２とピストン８であ
る。

【０００７】ベーン１２はクランク軸５の回転にともな
い往復運動するが、圧縮室はこの際分割されたシリンダ
６の低圧室１７と高圧室１８の圧力差により、ベーン溝
１１にこすりつけられ、ベーン１２とベーン溝１１の摩
耗が問題となる。

【０００８】また、ベーン１２はスプリング１９と、ベ
ーン１２の背面の圧力により、その先端部が、ピストン
８の外周部に強く押されるため、ベーン１２の外周部と
ピストン８の先端部が摩耗する。この摺動部は、他の摺
動部、例えばクランク軸５と上端板９や下端板１０の摺
動部と異なり、冷凍機油がオイルポンプ１３によって供
給されず、吸入された冷媒に含まれる冷凍機油やピスト
ン８端面からしみでる冷凍機油のみにより潤滑されるた
め、供給量が多くは望めず、しばしば摩耗をおこしてい
た。このような問題を解決するため、特開昭５７−１７
３５８９では図６に示すようなオイルインジェクタ機構
５１を提案されている。オイルインジェクタ５１は、前
記吸入孔１５に連通するようにシリンダ６の下部に装着
され一端を冷凍機油２に浸したキャピラリーチューブで
形成される給油管５２と圧力差により開閉されるバルブ
５３とコイルスプリング５４により構成される。

【０００９】前記コイルスプリング５４のスプリング力
は通常運転時の密閉容器１の圧力よりも大きくするとと
もに異常高圧運転時の密閉容器１の内の圧力よりも小さ
く設定することにより、負荷の大きい異常高圧運転時で
は、シリンダ６内のピストン８やベーン１２が摩耗しや
すいため、密閉容器１内底部貯留された冷凍機油２を圧
力差により吸入孔１５内に流入させ、冷媒とともにシリ
ンダ６内に入り、シリンダ６内のピストン８とベーン１
２の表面に供給し摩耗を防止する。

【００１０】また、通常運転時においては高温のオイル
が吸入経路に侵入して効率を下げるのを防ぐものであ
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このような密閉型圧縮
機の冷媒としては、従来ジクロフルオロメタン（以下Ｃ
ＦＣ１２と称する）やハイドロジフルオロメタン（以下
ＨＣＦＣ２２と称する）が主に用いられている。また、
密閉容器１内に封入される冷凍機油１に関しては、ＣＦ
Ｃ１２やＨＣＦＣ２２に対して相溶性のあるナフテン系
やパラフィン系鉱油が用いられてきた。

【００１２】これらの冷媒や冷凍機油は、密閉容器２内
を直接循環するため圧縮機構部においては耐摩耗性を有
することが必要である。

【００１３】最近、上述した冷媒等の大気放出がオゾン
層破壊につながり、人体や生体系に深刻な影響を与える
ことが明らかになったため、ＣＦＣ１２やＨＣＦＣ２２
は段階的に使用が制限され、将来は全廃することが決定
している。

【００１４】このような状況下にあって、代替冷媒とし
て１，１，１，２−テトラフルオロエタン（以下ＨＦＣ
１３４ａと称する）、ペンタフルオロエタン（以下ＨＦ
Ｃ１２５と称する）、ハイドロジフロロメタン（以下Ｈ
ＦＣ３２と称する）や、これらの混合冷媒等が開発され
ている。

【００１５】これらのＨＦＣ１３４ａ，ＨＦＣ１２５，
ＨＦＣ３２の冷媒はオゾン破壊係数が低い反面、ＣＦＣ
１２やＨＣＦＣ２２に用いられた冷凍機油である鉱油に
はほとんど相溶しない。このため、ＨＦＣ１３４ａ，１
２５，３２または、それらの混合冷媒等を冷媒圧縮機の
冷媒として使用する場合は、冷凍機油としてこれらの冷
媒と相溶するエステル系、エーテル系、フッ素系油の検
討が試みられている。

【００１６】しかしながら、冷媒としてＣＦＣ１２やＨ
ＣＦＣ２２にかわってＨＦＣ１３４ａ，ＨＦＣ１２５，
ＨＦＣ３２を用い冷凍機油としてこれらの冷媒と相溶性
のあるポリアルキレングリコール系油やポリエステル系
油を用いた冷媒圧縮機の場合、上述した圧縮機構部４の
摺動材として使用されているねずみ鋳鉄、特殊鋳鉄、ス
テンレス鋼の耐摩耗性が低下し、長期間安定して冷媒圧
縮機を運転することができないといった問題が生じてい
る。

【００１７】これは、従来の冷媒としてＣＦＣ１２やＨ
ＣＦＣ２２を用いた場合、構成元素の一つである塩素
（Ｃ１）原子が金属基材のＦｅ原子と反応して耐摩耗性
のよい塩化鉄膜を形成するのに対し、ＨＦＣ１３４ａ，
ＨＦＣ１２５，ＨＦＣ３２等を用いた場合、これらの化
合物の中に塩素原子が存在しないために塩化鉄のような
潤滑膜が形成されず、潤滑作用が低下することが原因の
一つである。

【００１８】さらに、従来の鉱物油系冷凍機油には環状
化合物が含まれており油膜形成能力が比較的高かったに
対し、ＨＦＣ１３４ａ，ＨＦＣ１２５，ＨＦＣ３２と相
溶する冷凍機油は鎖状化合物が主体であり、厳しい摺動
条件では適切な油膜厚さを保つことができないことも耐
摩耗性を低下させている。

【００１９】このようにＣＦＣ１２、ＨＣＦＣ２２に替
わる新たな冷媒であるＨＦＣ１３４ａ，ＨＦＣ１２５，
ＨＦＣ３２を用い、これらの冷媒と相溶性を有する冷凍
機油を使用した冷媒圧縮機においては、負荷の高い場合
のみならず通常負荷の場合でも厳しい摺動条件になり特
にベーン１２とピストン８間の摩耗が大きな課題になっ
てきた。

【００２０】このような課題を解決するために例えば、
特開昭５７−１７３５８９におけるスプリングを弱くし
たり、なくして通常負荷においてもオイルインジェクシ
ョンを行なうようにした場合は吸入孔に高温のオイルが
注入され吸入冷媒を加熱し、圧縮機の効率を下げるとい
う問題が想定される。

【００２１】本発明はこのような課題を解決するため発
明されたものであり、特にＨＦＣ系の冷媒を用いた通常
負荷においても摺動条件の厳しい仕切りベーン１２とピ
ストン８間の油膜を圧縮機の効率を下げることなく形成
し、耐摩耗性を向上させ長寿命化を図った冷媒圧縮機を
提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は、密閉容器内に
電動機を有する駆動要素によって駆動される圧縮機構部
を軸方向に配設した密閉型圧縮機において、第１に下端
板内周部に密閉容器の円周方向の外方向に向かって延出
する給油通路を設け、その他方の開口端を低圧室に設け
る。

【００２３】第２に下端板内周部に密閉容器の円周方向
の外方向に向かって延出する給油通路を設け、その他方
の開口端を低圧室に設け、しかも、給油通路の途中に絞
り部を設けるものである。

【００２４】以上の構成を特徴とし、特に、ＨＦＣを冷
媒として用い、前記冷媒と相溶性を有する冷凍機油を使
用した圧縮機に適用するものである。

【００２５】

【作用】本構成により、運転時における摺動部への給油
はオイルポンプだけではなく、ＨＦＣ系を冷媒とした圧
縮機において通常運転時においても圧縮室の低圧側と油
溜り部（吐出圧力）との圧力差により、給油通路を通り
低圧室に供給され、特にピストン、ベーン間に適度の油
膜を形成させる。

【００２６】油溜り部の冷凍機油は冷媒が溶け込んでお
り、給油通路を通過した冷凍機油は絞り部で減圧され
る。この時溶け込んでいた冷媒が蒸発し冷凍機油を冷却
するため冷凍機油の温度が下がり、冷却後、速やかに圧
縮室に入るため吸入冷媒を加熱することがない。

【００２７】給油量は圧力差が大きくなると、多量にな
り、負荷の高い場合に給油量を増加させ、摩耗を防ぐこ
とができる。

【００２８】また、低圧室の開口の位置を調整すること
により、一回転あたりの開口タイミングを変化させるこ
とができ、給油量を調節することができる。

【００２９】以上の構成により、圧縮機の効率を低下さ
せることなく、摺動部、特にピストン、ベーン間の信頼
性を向上させるものである。

【００３０】

【実施例】図１は、本発明の圧縮機の第１の発明の縦断
面図であり、図２は本発明の圧縮機の第２の発明の縦断
面図、図３はその横断面図である。

【００３１】密閉容器１内に電動機３と電動機３によっ
てクランク軸５を介して駆動される圧縮機構部４を配設
し、前記圧縮機構部４を、円筒状のシリンダ６と、前記
クランク軸５に設けられた偏心カム７と、前記カム部７
に回転自在に配置されかつ、前記偏心カム７と接触しな
がら偏心回転するピストン８と、前記シリンダ６の両端
開口を閉塞する上端板９及び下端板１０と前記シリンダ
８に設けられた直径方向に延出するベーン溝１１と、こ
のベーン溝１１内に出没可能に挿入されかつ、先端が前
記ピストン８に接触するベーン１２より構成している。

【００３２】冷凍機油２は、密閉容器１の底部に封入さ
れている。この冷凍機油は、従来の冷媒ＣＦＣ１２，Ｈ
ＣＦＣ２２の場合は、一般にナフテン系あるいはパラフ
ィン系鉱油、アルキルベンゼン系のものが使用されてき
た。ＨＦＣ系の冷媒の場合は、冷媒の相溶性のあるエー
テル系、エステル系オイルが封入される。

【００３３】クランク軸５は、図示されていないがオイ
ルポンプ１３を設け、回転しながら、給油孔２０より、
冷凍機油２を摺動部へ供給する。

【００３４】下端板１０に内周部に密閉容器の円周方向
の外方向に向かって延出する給油通路２１を設け、その
他方の開口端を圧縮室１９の低圧室１７に設けた。

【００３５】また、給油通路２１に絞り部２２を設け
る。電動機３によってクランク軸５が駆動され、ピスト
ン８の遊星運動によって、ＨＦＣなどの冷媒ガスが吸入
され、圧縮された後、密閉容器１内に吐出される。この
際圧縮室を仕切るベーン１２はスプリング２３とベーン
１２背部にかかる圧力でビストン８の外周に押し付けら
れながら、摺動する。この摺動点の潤滑は、主に吸入ガ
スから混入してきた冷凍機油による。吸入される冷媒ガ
スには冷凍機油がわずかばかり含まれているが、十分で
はなく、この量のみでは潤滑性は望めない。特にＨＦＣ
では不十分である。

【００３６】ベーン１２で区切られる低圧室１７は当然
のことながら、低圧であり、この部分と冷凍機油の油溜
り部２４との圧力差により給油通路２１、さらに絞り部
２２を経て、冷凍機油が供給される。

【００３７】この冷媒を含む冷凍機油は、油溜り部２４
においては、高温高圧であるが、絞り部２２で減圧され
る。この際、冷媒は蒸発し、その気化熱により、冷凍機
油が冷却され、低圧室１７には温度の下がった冷凍機油
が供給される。従来の油インジェクション機構の場合、
油溜り部にキャピラリーチューブを配していたため減圧
が油溜り部に浸ったキャピラリーチューブで行なわれ
る。このため、細管内のオイルが冷却されてもすぐに周
囲の油より受熱してしまいほとんど高温のオイルが吸入
孔に混入し、吸入ガスの加熱の原因になり、圧縮機の効
率低下につながっていた。しかしながら、本発明の構成
により、周囲からの受熱を防ぎ、冷却された冷凍機油が
供給され、効率低下をまねくことがない。

【００３８】圧縮室内に供給された冷凍機油１は、ピス
トン８とベーン１２の摺動部に入り、油膜を形成し摩耗
を防止する。

【００３９】圧縮室内に混入した冷凍機油は、冷媒とと
もに圧縮機構部４より出され、電動機３の切り欠き部を
通る間にふるい落とされ、ほとんどが油溜り部２４に戻
る。このように、冷凍サイクル中に循環する冷凍機油を
抑えることにより、冷凍機油による熱交換器の熱交換阻
害を防ぎ、冷凍サイクルとしての効率も向上する。

【００４０】また、圧力差が大きいほど多量の冷凍機油
が混入することになる。これは、摺動部にとって過酷な
圧力差が大きいときほどより多量の潤滑油が供給される
ことになり、信頼性が向上する。以上、特にベーン１２
とピストン８の摺動条件が厳しいＨＦＣ系の冷媒を圧縮
ガスとした場合について説明したが、従来のＣＦＣ１
２、ＨＣＦＣ２２を使用する際にも同様の効果が期待で
きる。

【００４１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明は、密閉容器
１に電動機３と電動機３によってクランク軸５を介して
駆動される圧縮機構部４を配設し、前記圧縮機構部４
を、円筒状のシリンダ６と、前記クランク軸５に設けら
れた偏心カム７と、前記カム部７に回転自在に配置され
かつ、前記偏心カム７と接触しながら偏心回転するピス
トン８と、前記シリンダ６の両端開口を閉塞する上端板
９及び下端板１０と前記シリンダ６に設けられた直径方
向に延出するベーン溝１１と、このベーン溝１１内に出
没可能に挿入されかつ、先端が前記ピストン８に接触す
るベーン１２より構成している。

【００４２】下端板１０に内周部に密閉容器の円周方向
の外方向に向かって延出する給油通路２１を設け、その
他方の開口端を圧縮室の低圧室１７に設けた。また、給
油通路２１に絞り部２２を設けた密閉型圧縮機である。

【００４３】上記構成により、特に冷媒としてＨＦＣを
使用する場合においても、給油通路２１の低圧室１７側
の開口端の位置を調節することにより、適切な給油量を
確保でき、さらに、絞り部２２を設けることにより、油
溜り部２４の冷凍機油２を冷凍機油２に含まれる冷媒を
蒸発させることによって冷却させる。これにより、ベー
ン１２とピストン８間の摺動部に冷却した冷凍機油が供
給できる。

【００４４】また、負荷の高いときほど、冷凍機油が多
量に供給できるため、高い信頼性を得ることができる。
そして、冷却された冷凍機油が供給されるため、吸入ガ
スを加熱することがなく、また、冷凍サイクルに循環す
る冷凍機油を少なく抑えられるため、効率の高い機器が
実現できる等の効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の密閉型圧縮機の縦断面図

【図２】本発明の密閉型圧縮機の縦断面図

【図３】本発明の密閉型圧縮機の横断面図

【図４】従来実施例の密閉型圧縮機の縦断面図

【図５】従来実施例の密閉型圧縮機の横断面図

【図６】従来実施例の密閉型圧縮機の縦断面図

【符号の説明】

１ 密閉容器 ２ 冷凍機油 ３ 電動機 ４ 圧縮機構部 ５ クランク軸 ６ シリンダ ７ 偏心カム ８ ピストン ９ 上端板 １０ 下端板 １１ ベーン溝 １２ ベーン １３ オイルポンプ １４ 気液分離器 １５ 吸入孔 １６ 吐出管 １７ 低圧室 １８ 高圧室 １９ スプリング ２０ 給油孔 ２１ 給油通路 ２２ 絞り部 ２３ スプリング ２４ 油溜り部 ５１ オイルインジェクタ ５２ 給油管 ５３ バルブ ５４ コイルスプリング

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】密閉容器に電動機と、この電動機によって
   クランク軸を介して駆動される圧縮機構部を配設し、前
   記圧縮機構部を、円筒状のシリンダと、前記クランク軸
   に設けられた偏心カムと、前記偏心カムに回転自在に配
   置されかつ、前記偏心カムと接触しながら偏心回転する
   ピストンと、前記シリンダの両端開口を閉塞する上端板
   及び下端板と、前記シリンダに設けられた直径方向に延
   出するベーン溝と、このベーン溝内に出没可能に挿入さ
   れかつ、先端が前記ピストンに接触するベーンより構成
   し、さらに前記クランク軸の前記下端板に対応する位置
   に給油孔を設け、前記下端板内周部に外方向に向かって
   延出する給油通路を設け、その他方の開口端を圧縮室の
   吸入孔側に設けたことを特徴とする密閉型圧縮機。
2. 【請求項２】塩素原子を含まないＨＦＣ（ハイドロフル
   オロカーボン）を単体あるいは混合して冷媒として使用
   し、冷凍機油は、前記冷媒に相溶する冷凍機油を密閉容
   器内に封入して、冷凍・空調システムを構成する密閉型
   圧縮機で、密閉容器に電動機と電動機によってクランク
   軸を介して駆動される圧縮機構部を配設し、前記圧縮機
   構部を、円筒状のシリンダと、前記クランク軸に設けら
   れた偏心カムと、前記偏心カム部に回転自在に配置され
   かつ、前記偏心カムと接触しながら偏心回転するピスト
   ンと、前記シリンダの両端開口を閉塞する上端板及び下
   端板と前記シリンダに設けられた直径方向に延出するベ
   ーン溝と、このベーン溝内に出没可能に挿入されかつ、
   先端が前記ピストンに接触するベーンより構成し、さら
   に前記クランク軸の前記下端板に対応する位置に給油孔
   を設け、前記下端板内周部に密閉容器の円周方向の外方
   向に向かって延出する給油通路を設け、その他方の開口
   端を圧縮室の吸入孔側に設けたことを特徴とする密閉型
   圧縮機。
3. 【請求項３】吸入孔側給油通路に絞り部を設けたことを
   特徴とする請求項１または２記載の密閉型圧縮機。