JP6180630B2 - 圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、例えば冷凍空調装置に用いられる圧縮機に関するものである。

従来から、圧縮機構への油の供給過多を防止し、油の消費量を減少させるとともに圧縮機の体積効率を向上させるスクロール圧縮機が提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１には、軸方向に延びる油孔及び油孔を通過する油を主軸の外部に排出させるバイパス孔が形成された主軸と、バイパス孔上に設けられ、主軸の回転運動により発生する遠心力によりバイパス孔を開閉させるスライド弁とを備えたスクロール圧縮機が開示されている。

特開２０００−２１３４８０号公報（段落００２６−００２９、図４）

しかしながら、特許文献１のような油排出機構の場合、スライド弁は、遠心力のみならずバイパス孔から排出される油圧力の影響を受ける。スライド弁の開閉動作は回転数のみならず油圧力にも依存するため、バイパス孔から排出される油量の調整が難しいという課題がある。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、バイパス孔から排出される油量を精度良く調整することができる圧縮機を提供することを目的としている。

本発明の圧縮機は、下部に油を貯留する密閉容器と、密閉容器内に収容され、作動流体を圧縮する圧縮機構とを備えた圧縮機であって、圧縮機構に接続され、密閉容器に貯留された油が通る軸方向に延びた油通路及び油通路を通過する油を排出する排出孔が形成された主軸と、主軸に取り付けられ、密閉容器に貯留された油を油通路に供給する油ポンプと、主軸の排出孔上に固定され、排出孔から排出される排油量を調整するバイパス装置とを備え、バイパス装置は、一方側が主軸の排出孔上に固定され他方側が開口しており、排出孔から油が流入する中空部と、中空部に流入された油を排出するバイパス孔とが形成されたハウジングと、中空部内に径方向に移動自在に収容され、バイパス孔上を移動してバイパス孔の開度を調整するスライド部材と、中空部内に収容され、スライド部材をハウジングの他方側から一方側へ付勢する付勢部材と、ハウジングの中空部の他方側の開口に取り付けられ、中空部を密閉する固定蓋とを有し、スライド部材は、主軸の回転時に遠心力により付勢部材側に径方向に移動した際、中空部を主軸側の第１空間と付勢部材側の第２空間とに仕切るものであり、ハウジングの中空部には、第１空間と第２空間とを結ぶ均圧経路が形成され、均圧経路は、ハウジングの内面とスライド部材の外面との間に形成された隙間により形成されているものである。

本発明の圧縮機によれば、中空部の第１空間と第２空間とを結ぶ均圧経路を設けることにより、スライド部材の位置は、主軸側から掛かる油圧力の影響を受けず主軸の回転数に応じて決定するため、排出孔からの油の排出量を精度良く調整することができる。

本発明の実施の形態１に係る圧縮機の縦断面模式図である。 図１のスクロール圧縮機におけるバイパス装置の断面模式図である。 図２のバイパス装置のバイパス孔の一例を示した模式図である。 図２のバイパス装置におけるＡ−Ａ断面を示す断面図である。 図２のバイパス装置におけるＡ−Ａ断面の別の一例を示す断面図である。 図２のバイパス装置の動作例を示す模式図である。 図２のバイパス装置の動作例を示す模式図である。 図１の圧縮機における回転数と給油量との関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態２に係るバイパス装置の模式図である。 本発明の圧縮機の実施の形態３に係るバイパス装置のバイパス孔を示した模式図である。 本発明の圧縮機の実施の形態３に係るバイパス装置のバイパス孔を示した模式図である。 本発明の圧縮機の実施の形態３に係るバイパス装置のバイパス孔を示した模式図である。 本発明の圧縮機の実施の形態３に係るバイパス装置のバイパス孔を示した模式図である。 本発明の圧縮機の実施の形態３に係るバイパス装置のバイパス孔を示した模式図である。 図１０から図１４のバイパス装置を用いた場合における圧縮機における回転数と給油量との関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態４に係るバイパス装置の模式図である。 本発明の実施の形態５に係るバイパス装置の模式図である。 本発明の実施の形態５に係るバイパス装置の模式図である。 本発明の実施の形態６に係るバイパス装置の模式図である。

実施の形態１．
以下、図面を参照しながら本発明の圧縮機について詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態１に係る圧縮機の縦断面模式図である。図１の圧縮機１は、いわゆる縦型のスクロール圧縮機であって、例えば冷媒等の作動ガスをスクロール状の圧縮室において圧縮して吐出するものである。圧縮機１は、密閉容器２、主軸５、油ポンプ７、モータ８、圧縮機構１０を備えている。

密閉容器２は、例えば円筒形状に形成されたものであって耐圧性を有している。密閉容器２の側面には作動ガスを密閉容器２内に取り込むための吸入配管２Ａが接続されており、上面には圧縮した作動ガスを密閉容器２から吐き出す吐出配管２Ｂが接続されている。密閉容器２の上部側にはフレーム３が固定されており、下部側には主軸５を保持するサブフレーム４が固定されている。また、密閉容器２の底部には潤滑油を貯留する油溜め２Ｃが形成されている。

主軸５は、密閉容器２内においてフレーム３及びサブフレーム４に回転自在に支持されている。主軸５の上部は、ベアリング等の主軸受３ａによりフレーム３に回転自在に支持されており、主軸５の下部は、ベアリング等の副軸受４ａによりサブフレーム４に回転自在に支持されている。また、主軸５の上端には主軸５に対し偏心した状態で偏心軸部６が取付けられている。さらに、主軸５内には、油が流通する油通路５ａが形成されており、油通路５ａを介して主軸受３ａ及び副軸受４ａ等の各摺動部位に油が供給される。

油ポンプ７は、主軸５の下端に取り付けられており、主軸５内の油通路５ａに密閉容器２の油溜め２Ｃに貯留された油を供給するものである。油ポンプ７は、例えば回転容積式ポンプからなっており、主軸５の回転とともに油ポンプ７が作動するとともに、主軸５の回転数が大きくなるにつれて油通路５ａに供給する油量が多くなるような特性を有している。

モータ８は、主軸５を回転駆動させるものであって、モータロータ８Ａ及びモータステータ８Ｂを有している。モータステータ８Ｂは密閉容器２に固定されており、モータロータ８Ａは主軸５に固定されている。そして、インバータ６０から電力が供給されたとき、主軸５及びモータロータ８Ａがモータステータ８Ｂに対し回転する。

圧縮機構１０は、冷媒等の作動ガスを圧縮して吐出するものであって、揺動スクロール１１及び固定スクロール１２を備えている。揺動スクロール１１は、フレーム３に公転運動可能に支持されており、揺動スクロール１１の下面には筒状の揺動軸受１１ａが設けられている。揺動軸受１１ａには主軸５の偏心軸部６が挿入されており、偏心軸部６の回転により揺動スクロール１１が公転運動を行う。なお、フレーム３と揺動スクロール１１との間には、揺動スクロール１１の自転を防止しながら揺動運動を与えるために、フレーム３に揺動自在に支持されたオルダムリング（図示せず）が設けられている。さらに、主軸５と揺動スクロール１１との間にはスライダ９が設けられており、スライダ９は作動ガスの圧力による力と揺動スクロール１１に作用する遠心力とにより揺動半径が大きくなる方向に移動し、主軸５の回転を公転運動に変換する可変クランク機構を構成している。

固定スクロール１２は、揺動スクロール１１の上部に配置されたものであってフレーム３に固定されている。固定スクロール１２の中心には作動ガスを吐出するための吐出口１２ａが形成されており、吐出口１２ａ上には圧縮された作動ガスの逆流を防止する逆止弁１４が配置されている。この逆止弁１４は弁押さえ１５により可動範囲を規制されており、逆止弁１４及び弁押さえ１５はそれらを弁ボルト１６により固定スクロール１２に固定されている。

揺動スクロール１１の上面及び固定スクロール１２の下面にはそれぞれ渦巻き体が形成されており、揺動スクロール１１及び固定スクロール１２は渦巻き体が向き合うように配置されている。そして、固定スクロール１２の渦巻部および揺動スクロール１１の渦巻部との間に圧縮室が形成される。

さらに、圧縮機１は、フレーム３と密閉容器２の下部とを接続する油戻し管２０を有している。油戻し管２０には、フレーム３と揺動スクロール１１とで形成される空間（フレーム内空間）に流れる油が密閉容器２の下部へ向かって流れる。また、主軸５には、揺動スクロール１１及びスライダ９により生じるアンバランスを相殺する第１バランサ２１と第２バランサ２２が設けられている。

次に、図１を参照して圧縮機１の動作例について説明する。インバータ６０からモータ８へ電力が供給されることにより主軸５が矢印Ｒ方向に回転する。すると、主軸５の回転により偏心軸部６が回転し、揺動スクロール１１が揺動運動（公転運動）を行う。このとき、揺動スクロール１１と固定スクロール１２との間に形成された圧縮室で作動ガスが圧縮される。なお、作動ガスは吸入管１８から密閉容器２内に取込まれ、フレーム３に設けられたポート（図示せず）を通過し圧縮室に取込まれる。そして、圧縮された作動ガスは逆止弁１４を押し上げて固定スクロール１２の吐出口１２ａから密閉容器２の間の空間に吐き出された後、吐出配管２Ｂを通過して圧縮機１の外部に吐出される。

図１を参照して圧縮機１の動作時における油の流れについて説明する。まず、主軸５の回転に伴い油ポンプ７が作動し、主軸５の油通路５ａに油が供給される。この油が油通路５ａからサブフレーム４と主軸５との間の副軸受４ａ、フレーム３と主軸５との間の主軸受３ａ及び揺動スクロール１１とスライダ９との間の揺動軸受１１ａにそれぞれ給油される。副軸受４ａに給油された油は副軸受４ａを潤滑した後、密閉容器２の下部に戻される。主軸受３ａに給油された油は主軸受３ａを潤滑した後、フレーム３の下部と上部とに分岐する。下部に流れた油はモータロータ８Ａとモータステータ８Ｂとの間の隙間およびモータステータ８Ｂに設けられた通路（図示せず）を通り、密閉容器２下部に戻される。一方、上部に流れた油及び揺動軸受１１ａを潤滑した後の油は、揺動スクロール１１とフレーム３とで形成される空間（フレーム３内の空間）に流れ、大部分の油は油戻し管２０を通り、密閉容器２の下部に戻される。残りの一部の油は揺動スクロール１１のスラスト面とフレーム３との間を通り、圧縮室に取込まれた後、圧縮機１の外部に吐出される。なお、フレーム内の油は揺動スクロール１１の揺動軸受１１ａにより攪拌される。

上述のように、油ポンプ７は、例えば回転容積式ポンプであり、主軸５の回転数が大きくなるにつれて油通路５ａに供給される油量は多くなる。したがって、圧縮機１の高回転時に給油量が過大となり、圧縮機１の外部に吐出される油量、つまり油上がり量の増加に伴い冷凍能力低下及び性能低下を招いてしまう場合がある。そこで、図１の圧縮機１には、油通路５ａを通る油を途中で排出して油の供給量を調整するバイパス装置３０が設けられている。

図２は図１の圧縮機におけるバイパス装置の断面模式図、図３は図２のバイパス装置のバイパス孔の一例を示した模式図であり、図２及び図３を参照してバイパス装置３０について説明する。図２において、主軸５には油通路５ａから油を排出するための排出孔５ｂが例えば第２バランサ２２の下部に形成されており、バイパス装置３０は主軸５の排出孔５ｂ上に固定されている。このバイパス装置３０は、ハウジング３１、スライド部材４０、付勢部材４１を備えている。

ハウジング３１は、一方側３１ｘが主軸５に固定され他方側３１ｙが固定蓋３３により閉塞された中空部３６を有するホルダ３２からなっている。ホルダ３２は、例えば円盤状に形成されており、その一部に径方向（図２及び図３の矢印Ｘ方向）に向かって延びる中空部３６が形成されている。この中空部３６は、一方側３１ｘが主軸５に固定され他方側３１ｙが開口した形状を有している。そして、一方側３１ｘには排出孔５ｂに通じる油流出口３５が形成されており、他方側３１ｙ側に固定蓋３３がホルダ３２内を密閉するように取り付けられている。したがって、中空部３６には排出孔５ｂから油通路５ａを通る油が油流出口３５から流入されることになる。

また、ホルダ３２において、中空部３６の下面側には、例えば断面円形状の貫通孔からなるバイパス孔３７が形成されており、バイパス孔３７は中空部３６に流入した油を外部に排出する。なお、固定蓋３３は、ホルダ３２内の密閉容器２の圧力よりも高い圧力になった油がバイパス孔３７以外から密閉容器２に排出されることを防止している。

スライド部材４０は、中空部３６内に径方向（図２及び図３の矢印Ｘ方向）に移動自在に収容され、バイパス孔３７上を移動してバイパス孔３７の開度を調整する弁として機能するものである。具体的には、スライド部材４０は、初期状態においてバイパス孔３７上に位置決めされており、バイパス孔３７を閉塞した状態になっている。そして、主軸５が回転運動した際、スライド部材４０は遠心力により中空部３６の他方側３１ｙ（外側）に移動し、バイパス孔３７の開口面積がスライド部材４０の位置により変化するようになっている。

付勢部材４１は、例えばコイルスプリングからなっており、固定蓋３３に取り付けられた状態で中空部３６内に収容されている。付勢部材４１は、主軸５が回転した際に、スライド部材４０をハウジング３１の他方側３１ｙから一方側３１ｘへ付勢するものである。なお、図２においては、例えば付勢部材４１が自然長の状態において、スライド部材４０が油流出口３５及びバイパス孔３７を塞ぐ位置に位置決めされている場合について例示している。

ここで、主軸５が回転した際、スライド部材４０は遠心力により径方向（図２の矢印Ｘ１方向）に移動し、中空部３６を主軸５側の第１空間３６Ａと付勢部材４１側の第２空間３６Ｂとに仕切る（図３及び図６参照）。このとき、ハウジング３１の中空部３６内には、第１空間３６Ａと第２空間３６Ｂとを結ぶ均圧経路３８が形成されている。図４は、図２のバイパス装置におけるＡ−Ａ断面を示す断面図である。図４に示すように、均圧経路３８は、ハウジング３１（ホルダ３２）の内面とスライド部材４０の外面との間に形成された隙間により形成されている。なお、この隙間は、スライド部材４０の外径とホルダ３２の内径の差によって生じるものである。

なお、隙間は、この摺動部を潤滑油で気密を保つような狭い隙間ではなく、そのような狭い隙間よりある程度広いことが望ましく、たとえば０．０２５〜０．１ｍｍ程度とすると良い。隙間が０．０２５ｍｍより小さいと、油が隙間を速やかに流通できず、スライド部材４０が移動した際の第２空間３６Ｂの圧力変化と主軸５からの圧力変化の影響が大きくなる。隙間が０．１ｍｍより大きいと、スライド部材４０がバイパス孔３７を塞いでいても、隙間を通じてバイパス孔３７から流出する油が多くなってしまう。なお、図２においてスライド部材４０の油流出口３５を塞ぐ部分にも隙間が形成されて均圧経路３８を形成するようにされる。そのような隙間はスライド部材４０の表面または油流出口３５が形成された表面に微細な凹凸、溝を形成することで作製できる。

図５は、図２のバイパス装置におけるＡ−Ａ断面の別の一例を示す断面図である。図５に示すように、均圧経路３８は、ホルダ３２の内面とスライド部材４０の外面との間に隙間と、ホルダ３２側のバイパス孔３７とは異なる位置に設けられた溝とにより形成されている。このように、均圧経路３８の開口面積を大きくすることにより、第１空間３６Ａ側の油圧力が急激に変化した場合であっても、第１空間３６Ａと第２空間３６Ｂとのスライド部材４０の均圧を確実に行うことができる。なお、ホルダ３２側に溝を設けた場合について例示しているが、スライド部材４０側に溝を設けるようにしてもよい。

これにより、バイパス孔３７と連通しない位置に形成された溝によって均圧経路３８の開口面積が十分確保されるので、図４の場合と比べてスライド部材４０の外径とホルダ３２の内径の差を小さくすることができ、スライド部材４０がバイパス孔３７を塞いでいる場合に、流出する油を少なくすることができる。なお、スライド部材４０の油流出口３５を塞ぐ部分に油流出口３５から連通する溝が形成されるようにするとよい。

次に、図１から図５を参照して圧縮機１の運転中におけるバイパス装置３０の動作について説明する。圧縮機１が運転を開始した際、主軸５が矢印Ｒ方向に回転する。そして、主軸５の回転と共にバイパス装置３０が矢印Ｒ方向に回転する。すると、スライド部材４０には径方向に外側（図２の矢印Ｘ１方向）への遠心力が働き、スライド部材４０がハウジング３１の中空部３６内を径方向の外側（図２の矢印Ｘ１方向）へ向かって移動する。このとき、中空部３６へ流入した油は第１空間３６Ａ側から均圧経路３８を通過して第２空間３６Ｂ側へ流れる。これにより、スライド部材４０の前面と後面がほぼ同じ圧力（均圧）になる。したがって、スライド部材４０の位置は油圧力の影響を受けず、スライド部材４０の遠心力と付勢部材４１による弾性力とによりスライド部材４０の位置が決定される。

ここで、スライド部材４０に作用する遠心力Ｆｃｆは下記式（１）で表される。なお、式（１）において、ｍはスライド部材４０の質量、ｒは主軸５の中心からスライド部材４０の重心までの径方向（矢印Ｘ方向）の距離、ωは主軸５の角速度である。

Ｆｃｆ＝ｍ×ｒ×ω^２ ・・・（１）

一方、スライド部材４０には付勢部材４１から主軸５側への遠心力Ｆｃｆとは逆方向の力が作用する。付勢部材４１から作用する力は下記式（２）で表される。なお、式（１）において、ｋは付勢部材４１のばね定数、ｘは付勢部材４１の変形量であって、スライド部材４０の径方向（矢印Ｘ方向）の移動距離である。

Ｆｓ＝ｋ×ｘ ・・・（２）

スライド部材４０の位置は、式（１）のスライド部材４０に作用する遠心力Ｆｃｆと、式（２）の付勢部材４１から作用する力Ｆｓとが釣合う条件で決定される。このように、圧縮機１の運転中において、スライド部材４０の位置は、排出孔５ｂから第１空間３６Ａに流れる油の油圧力に依存せず、主軸５の回転数ωにより決定される。

なお、式（２）において、付勢部材４１が自然長の状態でスライド部材４０に取り付けられている場合について例示しているが、スライド部材４０に予荷重を掛けた状態で取り付けられていてもよい。すなわち、付勢部材４１は所定量だけ変形させた状態でホルダ３２内に設置されており、スライド部材４０に予荷重を作用させている。この場合、式（２）は下記式（３）のようになる。なお、式（３）において、ｘ＿ｐｒｅは、予荷重を与えるための付勢部材４１の初期変形量である。

Ｆｓ ＝ ｋ×（ｘ＋ｘ＿ｐｒｅ） ・・・（３）

このように、スライド部材４０に予荷重を作用させることで、バイパス孔３７と油通路５ａとの連通が開始し排油が開始される主軸５の回転数ωを任意に調整することができる。なお、上述したスライド部材４０に予荷重を作用させる場合のみならず、スライド部材４０の質量ｍ及び付勢部材４１のばね定数ｋによっても排油が開始される主軸５の回転数ωを任意に調整することができる。

さらに、バイパス孔３７の形成位置及び開口の大きさによってもバイパス装置３０の排油特性を任意に設定することができる。例えば、バイパス孔３７の形成位置が主軸５側に近くなるほど排油が開始される回転数ωは小さくなり、バイパス孔３７の形成位置が主軸５側に遠くなるほど、排出が開始される回転数ω１は大きくなる。また、バイパス孔３７の開口が小さいほど排油量は小さくなり、バイパス孔３７の開口が大きいほど排油量は大きくなる。

図６及び図７は図２のバイパス装置３０の動作例を示す模式図、図８は図１の圧縮機における回転数と油通路からの給油量との関係を示すグラフであり、図２から図８を参照してバイパス装置３０の動作例について説明する。まず、圧縮機１の運転開始時において、図２に示すように、スライド部材４０は主軸５側に位置してバイパス孔３７を覆っている。主軸５の回転数ωが大きくなるに従いスライド部材４０に作用する遠心力Ｆｃｆが大きくなっていき、スライド部材４０は主軸５から離れる方向（矢印Ｘ１方向）に移動していく。回転数ωが所定の回転数ω１になるまでの期間は、スライド部材４０がバイパス孔３７上に位置している期間であり、バイパス孔３７が油通路５ａに連通せず、バイパス装置３０から排油は行われない。したがって、油ポンプ７で給油量の副軸受４ａへの給油を除いた全てが揺動軸受１１ａと主軸受３ａとに給油される。

一方、回転数ωが所定の回転数ω１よりも大きくなったとき、スライド部材４０の移動によりバイパス孔３７の一部が開口する（図６参照）。すると、バイパス孔３７が排出孔５ｂを介して主軸５の油通路５ａに連通し、油がバイパス孔３７から主軸５の外側に排油される。よって、油通路５ａのうち排出孔５ｂよりも上側への給油量が減少し、排出孔５ｂよりも上部に位置する揺動軸受１１ａ及び主軸受３ａに給油される油が減少する。例えば図８において、回転数ω１よりも大きい回転数ω２のとき、排油量ＯＣ分の油がバイパス装置３０から排出される。さらに、回転数ωが大きくなると、図７に示すように、スライド部材４０が主軸５から離れる方向に移動し、バイパス孔３７のすべてが開口する。すると、バイパス孔３７のすべてが主軸５の油通路５ａに通じて油の排出量が増加し、油通路５ａからの給油量が減少する。

上記実施の形態１によれば、給油量を調整するバイパス装置３０において、中空部３６内の第１空間３６Ａと第２空間３６Ｂとが均圧経路３８により通じていることにより、中空部３６内におけるスライド部材４０の位置は、油圧力には依存せず回転数ωによって定まることになる。このため、回転数ωによりバイパス孔３７の開口面積を精度良く制御することができるため、駆動状況に応じて過不足なく油を各摺動部位に供給することができる。これにより、フレーム３内の空間で攪拌される油が少なくなり、攪拌損失が減少する。また、揺動スクロール１１のスラスト面とフレーム３間を通る油も減少し、圧縮機１の外部へ吐出される油も減るため、油上がり量を抑制することができる。

すなわち、従来のように、主軸の排出通路にボールバルブが弾性ベルトを用いて押し付けられている場合、主軸が回転した際にボールバルブには遠心力とともに排出通路からの油圧力が掛かる。したがって、排油量は、例えば粘性等の油の状態によって異なる場合があり、回転数に応じて排油量及び給油量の調整を行うことが難しい。一方、図２のバイパス装置３０のように均圧経路３８が設けられている場合、スライド部材４０の主軸５側へ掛かる油圧力と付勢部材４１側へ掛かる油圧力とが同一になる。よって、油圧力に依存することなくバイパス孔３７の開口面積を回転数ωにより精度良く制御することができるため、回転数ωに合わせて過不足なく油を各摺動部位に供給することができる。

実施の形態２．
図９は本発明の圧縮機におけるバイパス装置の実施の形態２を示す模式図であり、図９を参照してバイパス装置について説明する。なお、図９のバイパス装置１３０において図２のバイパス装置３０と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図９のバイパス装置１３０が図２のバイパス装置３０と異なる点は、均圧経路１３８の構造である。

図９において、均圧経路１３８は、スライド部材４０の内部に設けられた貫通穴により形成されている。これにより、均圧経路１３８の開口面積を大きくすることができるため、油の圧力が急激に変化しても、中空部３６の第１空間３６Ａと第２空間３６Ｂとの油の圧力をほぼ同一にすることができる。よって、油圧力に依存することなくバイパス孔３７の開口面積を回転数ωにより精度良く制御することができる。この構造では、スライド部材４０の外径とホルダ３２の内径との間の摺動部を潤滑油で気密を保つような狭い隙間としてもよいため、スライド部材４０がバイパス孔３７を塞いでいる場合に、流出する油を少なくすることができる。またスライド部材４０の油流出口３５に隙間を形成する必要もない。なお、図９において、均圧経路１３８がスライド部材４０に設けられた貫通穴により形成されている場合について例示しているが、隙間（図２参照）と上述した貫通穴との双方から形成されたものであってもよい。

実施の形態３．
図１０から図１４は本発明の圧縮機の実施の形態３に係るバイパス装置のバイパス孔を示した模式図であり、図１０から図１４を参照してバイパス装置２３０Ａ〜２３０Ｅについて説明する。なお、図１０から図１４のバイパス装置２３０Ａ〜２３０Ｅにおいて図３のバイパス装置３０と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図１０から図１４のバイパス装置２３０Ａ〜２３０Ｅが図３のバイパス装置３０と異なる点は排出孔の形状及び構造である。

図１０のバイパス装置２３０Ａにおいて、ハウジング２３１には円形孔からなる２つのバイパス孔２３７ａ、２３７ｂが設けられている。なお、２つのバイパス孔２３７ａ、２３７ｂが径方向（矢印Ｘ方向）に配列されている場合について例示しているが、円周方向に並んで配列されていてもよい。また、図１１のバイパス装置２３０Ｂにおいて、ハウジング２３１には円形孔からなる３つのバイパス孔２３７ｃ、２３７ｄ、２３７ｅが設けられている。なお、図１１のバイパス装置２３０Ｂにおいて、３つのバイパス孔２３７ｃ、２３７ｄ、２３７ｅが設けられている場合について例示しているが、これに限らず４つ以上設けられていてもよい。

図１２のバイパス装置２３０Ｃにおいて、楕円孔からなる１つのバイパス孔２３７ｆが設けられている。図１３のバイパス装置２３０Ｄにおいて、矩形孔からなる１つのバイパス孔２３７ｇが設けられている。図１４のバイパス装置２３０Ｅにおいて、三角形孔からなる１つのバイパス孔２３７ｈが設けられている。なお、多角形状であってもよい。さらに、これらの形状の排出孔が図１０及び図１１に示すように複数設けられていてもよい。

実施の形態３によれば、実施の形態１と同様、油圧力に依存することなくバイパス孔３７の開口面積を回転数ωにより精度良く制御することができるとともに、さらにバイパス孔３７の形状及び数に応じて任意の給油特性を得ることができる。例えば図１５は図１０から図１４のバイパス装置を用いた圧縮機における回転数と給油量との関係を示すグラフである。図１５において、回転数ωが所定の回転数ω１よりも大きい範囲では、回転数ωが大きくなるほど排油量ＯＣが大きくなり、給油量が一定になっている。これにより、高回転時における油上がり量を確実に抑制することができる。

実施の形態４．
図１６は本発明の圧縮機におけるバイパス装置の実施の形態４を示す模式図であり、図１６を参照してバイパス装置について説明する。なお、図１６のバイパス装置において図２のバイパス装置と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図１６のバイパス装置３３０が図２のバイパス装置３０と異なる点は、バイパス装置３３０が第２バランサとして機能している点である。

すなわち、図１６において、バイパス装置３３０はバランサとしての機能を有するものであって、ハウジング３１は円周方向において半径の長さが異なる形状を有している。そして、バイパス装置３３０は、図１における第２バランサ２２の代わりに揺動スクロール１１及びスライダ９により生じるアンバランスを相殺する。

実施の形態４によれば、第２バランサ２２を設ける必要がなくなるため、少ない部品でバイパス装置３０を圧縮機１に備えることができ、低コスト化及び小型化ができる。また、この場合であっても、実施の形態１と同様、油圧力に依存することなくバイパス孔３７の開口面積を回転数ωにより精度良く制御することができる。

実施の形態５．
図１７及び図１８は本発明の圧縮機におけるバイパス装置の実施の形態５を示す模式図であり、図１７及び図１８を参照してバイパス装置について説明する。なお、図１７及び図１８のバイパス装置において図２のバイパス装置と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図１７及び図１８のバイパス装置４３０が図２のバイパス装置３０と異なる点は、均圧経路４３１、４３２の構造である。

図１７の均圧経路４３１は、ホルダ３２の内部に形成されており、油流出口３５と第２空間３６Ｂとを連通した経路になっている。このとき、均圧経路４３１は、油流出口３５を介して第１空間３６Ａにも連通した状態になっており、実質的に第１空間３６Ａと第２空間３６Ｂとを結んだものになっている。図１８の均圧経路４３２は、ホルダ３２の内部に形成されており、排出孔５ｂと第２空間３６Ｂとを連通した経路になっている。この場合も、均圧経路４３１は、排出孔５ｂ及び油流出口３５を介して第１空間３６Ａにも連通した状態になっており、実質的に第１空間３６Ａと第２空間３６Ｂとを結んだものになっている。なお、図１７及び図１８においても、上述した図５の場合と同様、図４の場合と比べてスライド部材４０の外径とホルダ３２の内径の差を小さくし、スライド部材４０がバイパス孔３７を塞いでいる場合に、流出する油を少なくするようにしてもよい。

図１７や図１８のようにバイパス装置４３０を構成しても、油圧力に依存することなくバイパス孔３７の開口面積を回転数ωにより精度良く制御することができるため、回転数ωに合わせて過不足なく油を各摺動部位に供給することができる。

実施の形態６．
図１９は本発明の圧縮機におけるバイパス装置の実施の形態６を示す模式図であり、図１９を参照してバイパス装置について説明する。なお、図１９のバイパス装置において図２のバイパス装置と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図１９のバイパス装置５３０が図２のバイパス装置３０と異なる点は、バイパス孔３７の出口に突出部５３１を有する点である。

図１９において、ハウジング３１は、バイパス孔３７の出口にホルダ３２の下端面より突出した突出部５３１を有している。すると、バイパス装置３０が回転した際、バイパス孔３７の出口付近にバイパス孔３７を突出させない場合と比較して大きな負圧が生じる。大きな負圧が生じることでバイパス孔３７を小さくすることができ、ホルダ３２のサイズを小さくできる。即ち、バイパス装置３０の低コスト化および小型化ができる。また、本実施の形態であっても、バイパス孔３７の出口で生じる負圧は回転数ωに依存して変化するため、実施の形態１と同様、油圧力に依存することなくバイパス孔３７の開口面積を回転数ωにより精度よく制御することができる。

本発明の実施形態は、上記実施形態に限定されない。たとえば、図１において、圧縮機１がスクロール圧縮機である場合について例示しているが、例えばベーン型の圧縮機であってもよいし、ロータリー型の圧縮機であってもよい。さらに、図１においていわゆる縦型の圧縮機について例示しているが、横型の圧縮機についても適用することができる。さらに、中空部３６の他方側３１ｙに固定蓋３３が設けられている場合について例示しているが、ホルダ３２と固定蓋３３とが一体的に形成されたものであってもよい。

また、バイパス装置３０、１３０、２３０Ａ〜２３０Ｅ、３３０が第２バランサ２２の下側もしくは第２バランサ２２の位置に設けられている場合について例示しているが、回転数ωに応じて排油の調整を行うものであれば当該高さ位置に限定されるものではなく、油通路５ａの上流側に設けられていればよい。

１ 圧縮機、２ 密閉容器、２Ａ 吸入配管、２Ｂ 吐出配管、２Ｃ 油溜め、３ フレーム、３ａ 主軸受、４ サブフレーム、４ａ 副軸受、５ 主軸、５ａ 油通路、５ｂ 排出孔、６ 偏心軸部、７ 油ポンプ、８ モータ、８Ａ モータロータ、８Ｂ モータステータ、９ スライダ、１０ 圧縮機構、１１ 揺動スクロール、１１ａ 揺動軸受、１２ 固定スクロール、１２ａ 吐出口、１４ 逆止弁、１５ 弁押さえ、１６ 弁ボルト、１８ 吸入管、２０ 油戻し管、２１ 第１バランサ、２２ 第２バランサ、３０、１３０、２３０Ａ〜２３０Ｅ、３３０、４３０、５３０ バイパス装置、３１、２３１ ハウジング、３１ｘ 一方側、３１ｙ 他方側、３２ ホルダ、３３ 固定蓋、３５
油流出口、３６ 中空部、３６Ａ 第１空間、３６Ｂ 第２空間、３７ バイパス孔、３８、４３１、４３２ 均圧経路、４０ スライド部材、４１ 付勢部材、６０ インバータ、１３８ 均圧経路、２３７ａ〜２３７ｈ バイパス孔、５３１ 突出部、Ｆｃｆ 遠心力、Ｆｓ 力、ｋ 定数、ｍ 質量、ＯＣ 排油量、ω、ω１、ω２ 回転数。

Claims (11)

1. 下部に油を貯留する密閉容器と、前記密閉容器内に収容され、作動流体を圧縮する圧縮機構とを備えた圧縮機であって、
   前記圧縮機構に接続され、前記密閉容器に貯留された油が通る軸方向に延びた油通路及び前記油通路を通過する油を排出する排出孔が形成された主軸と、
   前記主軸に取り付けられ、前記密閉容器に貯留された油を前記油通路に供給する油ポンプと、
   前記主軸の前記排出孔上に固定され、前記排出孔から排出される排油量を調整するバイパス装置と
   を備え、
   前記バイパス装置は、
   一方側が前記主軸の前記排出孔上に固定され他方側が開口しており、前記排出孔から油が流入する中空部と、前記中空部に流入された油を排出するバイパス孔とが形成されたハウジングと、
   前記中空部内に径方向に移動自在に収容され、前記バイパス孔上を移動して前記バイパス孔の開度を調整するスライド部材と、
   前記中空部内に収容され、前記スライド部材を前記ハウジングの他方側から一方側へ付勢する付勢部材と、
   前記ハウジングの前記中空部の他方側の開口に取り付けられ、前記中空部を密閉する固定蓋と
   を有し、
   前記スライド部材は、前記主軸の回転時に遠心力により前記付勢部材側に径方向に移動した際、前記中空部を前記主軸側の第１空間と前記付勢部材側の第２空間とに仕切るものであり、
   前記ハウジングの前記中空部には、前記第１空間と前記第２空間とを結ぶ均圧経路が形成され、
   前記均圧経路は、前記ハウジングの内面と前記スライド部材の外面との間に形成された隙間により形成されている圧縮機。
2. 下部に油を貯留する密閉容器と、前記密閉容器内に収容され、作動流体を圧縮する圧縮機構とを備えた圧縮機であって、
   前記圧縮機構に接続され、前記密閉容器に貯留された油が通る軸方向に延びた油通路及び前記油通路を通過する油を排出する排出孔が形成された主軸と、
   前記主軸に取り付けられ、前記密閉容器に貯留された油を前記油通路に供給する油ポンプと、
   前記主軸の前記排出孔上に固定され、前記排出孔から排出される排油量を調整するバイパス装置と
   を備え、
   前記バイパス装置は、
   一方側が前記主軸の前記排出孔上に固定され他方側が開口しており、前記排出孔から油が流入する中空部と、前記中空部に流入された油を排出するバイパス孔とが形成されたハウジングと、
   前記中空部内に径方向に移動自在に収容され、前記バイパス孔上を移動して前記バイパス孔の開度を調整するスライド部材と、
   前記中空部内に収容され、前記スライド部材を前記ハウジングの他方側から一方側へ付勢する付勢部材と、
   前記ハウジングの前記中空部の他方側の開口に取り付けられ、前記中空部を密閉する固定蓋と
   を有し、
   前記スライド部材は、前記主軸の回転時に遠心力により前記付勢部材側に径方向に移動した際、前記中空部を前記主軸側の第１空間と前記付勢部材側の第２空間とに仕切るものであり、
   前記ハウジングの前記中空部には、前記第１空間と前記第２空間とを結ぶ均圧経路が形成され、
   前記バイパス装置は、前記主軸が回転した際のアンバランスを相殺するバランサとして機能するものである圧縮機。
3. 下部に油を貯留する密閉容器と、前記密閉容器内に収容され、作動流体を圧縮する圧縮機構とを備えた圧縮機であって、
   前記圧縮機構に接続され、前記密閉容器に貯留された油が通る軸方向に延びた油通路及び前記油通路を通過する油を排出する排出孔が形成された主軸と、
   前記主軸に取り付けられ、前記密閉容器に貯留された油を前記油通路に供給する油ポンプと、
   前記主軸の前記排出孔上に固定され、前記排出孔から排出される排油量を調整するバイパス装置と
   を備え、
   前記バイパス装置は、
   一方側が前記主軸の前記排出孔上に固定され他方側が開口しており、前記排出孔から油が流入する中空部と、前記中空部に流入された油を排出するバイパス孔とが形成されたハウジングと、
   前記中空部内に径方向に移動自在に収容され、前記バイパス孔上を移動して前記バイパス孔の開度を調整するスライド部材と、
   前記中空部内に収容され、前記スライド部材を前記ハウジングの他方側から一方側へ付勢する付勢部材と、
   前記ハウジングの前記中空部の他方側の開口に取り付けられ、前記中空部を密閉する固定蓋と
   を有し、
   前記スライド部材は、前記主軸の回転時に遠心力により前記付勢部材側に径方向に移動した際、前記中空部を前記主軸側の第１空間と前記付勢部材側の第２空間とに仕切るものであり、
   前記ハウジングの前記中空部には、前記第１空間と前記第２空間とを結ぶ均圧経路が形成され、
   前記バイパス孔の出口には、前記ハウジングの下端面よりも突出した突出部が設けられている圧縮機。
4. 前記均圧経路は、前記スライド部材に設けられた貫通穴により形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧縮機。
5. 前記バイパス孔は、円形状に形成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧縮機。
6. 前記バイパス孔は、矩形状に形成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧縮機。
7. 前記バイパス孔は、複数形成されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の圧縮機。
8. 前記スライド部材は、前記付勢部材から前記主軸側に予荷重が付与された状態で前記ハウジング内に収容されている請求項１〜７のいずれか１項に記載の圧縮機。
9. 前記圧縮機構は、前記主軸に接続され揺動運動を行う揺動スクロールと、前記揺動スクロールに固定スクロールとを有するものである請求項１〜８のいずれか１項に記載の圧縮機。
10. 前記ハウジングには、前記排出孔に通じる油流出口が設けられており、
    前記均圧経路は、前記油流出口と前記第２空間とを連通した経路である請求項１〜９のいずれか１項に記載の圧縮機。
11. 前記均圧経路は、前記排出孔と前記第２空間とを連通した経路である請求項１〜９のいずれか１項に記載の圧縮機。

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