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Patent Searching and Data


Title:
COMPRESSOR INTEGRAL WITH EXPANDER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/066410
Kind Code:
A1
Abstract:
A compressor (200) integral with an expander has a closed container (1), a compression mechanism (2) placed at the upper part of the inside of the closed container (1), an expansion mechanism (3) placed at the lower part of the inside of the closed container (1), a shaft (5) for connecting the compression mechanism (2) and the expansion mechanism (3) to each other, and an oil pump (6) placed between the compression mechanism (2) and the expansion mechanism (3). The oil pump (6) supplies oil contained in an oil sump (25) to the compression mechanism (2) via a suction path. A strainer (65) is placed in the suction path such that the oil sucked by the oil pump (6) passes through the strainer (65).

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Inventors:
OYAGI SHINGO
OGATA TAKESHI
HIKICHI TAKUMI
WADA MASANOBU
SHIOTANI YU
Application Number:
PCT/JP2008/002858
Publication Date:
May 28, 2009
Filing Date:
October 09, 2008
Export Citation:
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Assignee:
PANASONIC CORP (JP)
OYAGI SHINGO
OGATA TAKESHI
HIKICHI TAKUMI
WADA MASANOBU
SHIOTANI YU
International Classes:
F01C21/04; F01C1/356; F01C13/04; F04C23/02; F04C29/02
Domestic Patent References:
WO2007000854A12007-01-04
WO2007132649A12007-11-22
WO2008087795A12008-07-24
Foreign References:
JP2008008165A2008-01-17
JP2008215212A2008-09-18
JP2008240550A2008-10-09
JP2005299632A2005-10-27
JP2007058871W2007-04-24
Other References:
See also references of EP 2224094A4
Attorney, Agent or Firm:
KAMADA, Koichi et al. (UMEDA PLAZA BLDG. ANNEX 4-3-25, Nishitenma, Kita-ku, Osaka-sh, Osaka 47, JP)
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Claims:
 底部がオイル貯まりとして利用される密閉容器と、
 前記オイル貯まりに貯められたオイルの油面よりも上または下に位置するように前記密閉容器内に配置された圧縮機構と、
 前記油面に対する位置関係が前記圧縮機構とは上下逆になるように前記密閉容器内に配置された膨張機構と、
 前記圧縮機構と前記膨張機構とを連結するシャフトと、
 前記圧縮機構と前記膨張機構との間に配置され、前記オイル貯まりに貯められたオイルを吸入路を通じて吸入して前記圧縮機構および前記膨張機構のうち前記油面よりも上に位置する機構に供給するオイルポンプと、
 前記吸入路に、前記オイルポンプに吸入されるオイルが通過するように設置されたストレーナと、
を備えた、膨張機一体型圧縮機。
 前記圧縮機構は前記油面よりも上に位置しており、前記膨張機構は前記油面よりも下に位置している、請求項1に記載の膨張機一体型圧縮機。
 前記圧縮機構はスクロール型であり、前記膨張機構はロータリ型である、請求項2に記載の膨張機一体型圧縮機。
 前記シャフトの内部には、前記圧縮機構の摺動部分に通ずる給油路が形成されていて、この給油路に前記オイルポンプからオイルが送り込まれるようになっている、請求項2に記載の膨張機一体型圧縮機。
 前記ストレーナは、前記吸入路の途中に配置されている、請求項1に記載の膨張機一体型圧縮機。
 前記ストレーナは、前記吸入路内をオイルが下から上に流れる位置に配置されている、請求項5に記載の膨張機一体型圧縮機。
 前記ストレーナは、前記吸入路の入口に配置されている、請求項1に記載の膨張機一体型圧縮機。
 前記吸入路の入口は、下向きに開口している、請求項7に記載の膨張機一体型圧縮機。
Description:
膨張機一体型圧縮機

 本発明は、流体を圧縮する圧縮機構と流 を膨張させる膨張機構とを備えた膨張機一 型圧縮機に関する。

 従来から、圧縮機構と膨張機構とを備え 流体機械として、膨張機一体型圧縮機が知 れている。図13は、特開2005-299632号公報に記 載された膨張機一体型圧縮機の縦断面図であ る。

 膨張機一体型圧縮機103は、密閉容器120、 縮機構121、電動機122および膨張機構123を備 ている。電動機122、圧縮機構121および膨張 構123は、シャフト124により連結されている 膨張機構123は、膨張する作動流体(例えば冷 媒)から動力を回収し、回収した動力をシャ ト124に与える。これにより、圧縮機構121を 動する電動機122の消費電力が低減し、膨張 一体型圧縮機103を用いたシステムの成績係 が向上する。

 密閉容器120の底部125は、オイル貯まりと て利用されている。底部125に貯められたオ ルを密閉容器120の上方へ汲み上げるために シャフト124の下端にオイルポンプ126が設け れている。オイルポンプ126によって汲み上 られたオイルは、シャフト124内の給油路127 経由して、圧縮機構121および膨張機構123に 給される。これにより、圧縮機構121の摺動 分および膨張機構123の摺動部分における潤 性とシール性を確保することができる。

 膨張機構123の上部には、オイル戻し経路1 28が設けられている。オイル戻し経路128は、 端がシャフト124の給油路127に接続し、他端 膨張機構123の下方に向かって開口している 一般に、膨張機構123の信頼性確保のため、 イルは過剰に供給される。余剰のオイルは イル戻し経路128を経由して、膨張機構123の 方に排出される。

 作動流体に混入するオイルの量は、通常 圧縮機構121と膨張機構123とで相違する。し がって、圧縮機構121と膨張機構123とが別々 密閉容器内に収容されている場合には、オ ル量の過不足が生じないように、2つの密閉 容器内のオイル量を調整するための手段が不 可欠となる。これに対し、圧縮機構121および 膨張機構123が同一の密閉容器120内に収容され ているため、図13に示す膨張機一体型圧縮機1 03には、オイル量の過不足の問題が本質的に 在しない。

 上記の膨張機一体型圧縮機103では、底部1 25から汲み上げられたオイルが、高温の圧縮 構121を通過するため、圧縮機構121によって 熱される。圧縮機構121によって加熱された イルは、電動機122によってさらに加熱され 膨張機構123に到達する。膨張機構123に到達 たオイルは、低温の膨張機構123において冷 されたのち、オイル戻し経路128を経由して 膨張機構123の下方に排出される。膨張機構1 23から排出されたオイルは、電動機122の側面 通過する際に加熱され、さらに圧縮機構121 側面を通過する際にも加熱されて密閉容器1 20の底部125に戻る。

 以上のように、オイルが圧縮機構と膨張 構を循環することにより、オイルを介して 縮機構から膨張機構への熱移動が起こる。 のような熱移動は、圧縮機構から吐出され 作動流体の温度低下、膨張機構から吐出さ る作動流体の温度上昇を招来し、膨張機一 型圧縮機を用いたシステムの成績係数の向 を妨げる。

 本発明はかかる点に鑑みてなされたもの あり、膨張機一体型圧縮機において、圧縮 構から膨張機構への熱移動を抑制すること 目的とする。

 上記の目的を達成するために、本出願に先 する国際出願PCT/JP2007/058871(出願日2007年4月24 日、優先日2006年5月17日)において、本発明者 は、
 底部がオイル貯まりとして利用される密閉 器と、
 オイル貯まりに貯留されたオイルの油面よ も上または下に位置するように密閉容器内 配置された圧縮機構と、
 油面に対する位置関係が圧縮機構とは上下 になるように密閉容器内に配置された膨張 構と、
 圧縮機構と膨張機構とを連結するシャフト 、
 圧縮機構と膨張機構との間に配置され、圧 機構または膨張機構の周囲を満たすオイル 油面よりも上に位置する圧縮機構または膨 機構に供給するオイルポンプと、
を備えた膨張機一体型圧縮機を提案した。

 上記の膨張機一体型圧縮機においては、 イルポンプによるオイルの供給が安定して われるようにするために、オイルポンプ内 異物が侵入することを防止することが望ま る。本発明は、このような事情に鑑みてな れたものである。

 すなわち、本発明は、
底部がオイル貯まりとして利用される密閉容 器と、
 前記オイル貯まりに貯められたオイルの油 よりも上または下に位置するように前記密 容器内に配置された圧縮機構と、
 前記油面に対する位置関係が前記圧縮機構 は上下逆になるように前記密閉容器内に配 された膨張機構と、
 前記圧縮機構と前記膨張機構とを連結する ャフトと、
 前記圧縮機構と前記膨張機構との間に配置 れ、前記オイル貯まりに貯められたオイル 吸入路を通じて吸入して前記圧縮機構およ 前記膨張機構のうち前記油面よりも上に位 する機構に供給するオイルポンプと、
 前記吸入路に、前記オイルポンプに吸入さ るオイルが通過するように設置されたスト ーナと、
を備えた、膨張機一体型圧縮機を提供する。

 上記の構成によれば、オイルポンプが圧 機構と膨張機構との間に配置されているの 、オイルポンプに吸入されたオイルは、下 位置する機構を経由することなく上に位置 る機構に供給される。この結果、オイルを した圧縮機構から膨張機構への熱移動が抑 される。

 さらに、本発明の構成では、吸入路にス レーナが設けられているので、オイルポン 内への異物の侵入を防止することができる 従って、オイルポンプによる安定したオイ の供給を実現することができる。

本発明の一実施形態にかかる膨張機一 型圧縮機の縦断面図 図1に示す膨張機一体型圧縮機のIIA-IIA 断面図 同じくIIB-IIB横断面図 図1の部分拡大図 図3のIV-IV線に対応するオイルポンプの 面図 下部シャフトの外周面に形成された給 用の溝を示す模式図 第1変形例の膨張機一体型圧縮機の図3 対応する図である。 図6のVII-VII線断面図である。 図7のVIII-VIII線断面図である。 第2変形例の膨張機一体型圧縮機の図3 対応する図である。 図9のX-X線断面図である。 図10のXI-XI線断面図である。 膨張機一体型圧縮機を用いたヒートポ ンプの構成図 従来の膨張機一体型圧縮機の断面図

 以下、添付の図面を参照しつつ本発明の 施形態について説明する。

 図1は、本発明の一実施形態にかかる膨張 機一体型圧縮機の縦断面図である。図2Aは、 1に示す膨張機一体型圧縮機のIIA-IIA横断面 である。図2Bは、図1に示す膨張機一体型圧 機のIIB-IIB横断面図である。図3は、図1の部 拡大図である。

 図1に示すように、膨張機一体型圧縮機200 は、密閉容器1と、密閉容器1内の上部に配置 れたスクロール型の圧縮機構2と、密閉容器 1内の下部に配置された2段ロータリ型の膨張 構3と、圧縮機構2と膨張機構3との間に配置 れた電動機4と、圧縮機構2、膨張機構3およ 電動機4を連結するシャフト5と、電動機4と 張機構3との間に配置されたオイルポンプ6 、膨張機構3とオイルポンプ6との間に配置さ れた仕切部材31とを備えている。電動機4がシ ャフト5を駆動することにより、圧縮機構2が 動する。膨張機構3は、膨張する作動流体か ら動力を回収してシャフト5に与え、電動機4 よるシャフト5の駆動をアシストする。作動 流体は、例えば、二酸化炭素やハイドロフル オロカーボンなどの冷媒である。

 本明細書中では、シャフト5の軸方向を上 下方向と定義し、圧縮機構2が配置されてい 側を上側、膨張機構3が配置されている側を 側と定義する。ただし、圧縮機構2と膨張機 構3の位置は、本実施形態と逆であってもか わない。すなわち、圧縮機構2が下側に位置 、膨張機構3が上側に位置するといった実施 形態も考えうる。さらに、本実施形態では、 スクロール型の圧縮機構2とロータリ型の膨 機構3を採用しているが、圧縮機構2および膨 張機構3の型式はこれらに限定されず、他の 積型であってもよい。例えば、圧縮機構と 張機構の双方をロータリ型またはスクロー 型にすることが可能である。

 図1に示すように、密閉容器1の底部はオ ル貯まり25として利用され、その上側の内部 空間24は作動流体で満たされる。オイルは、 縮機構2および膨張機構3の摺動部分におけ 潤滑性とシール性を確保するために使用さ る。オイル貯まり25に貯留されたオイルの量 は、密閉容器1を立てた状態、つまりシャフ 5の軸方向が鉛直方向に平行となるように密 容器1の姿勢を定めた状態で、オイルポンプ 6のオイル吸入口62qよりも上、かつ電動機4よ も下に油面SL(図3参照)が位置するように調 されている。言い換えれば、オイルの油面 オイルポンプ6のオイル吸入口62qと電動機4と の間に位置するように、オイルポンプ6およ 電動機4の位置、ならびにそれらの要素を収 するための密閉容器1の形状および大きさが 定められている。

 オイル貯まり25は、オイルポンプ6のオイ 吸入口62qが位置する上槽25aと、膨張機構3が 位置する下槽25bとを含む。上槽25aと下槽25bと は、仕切部材31によって隔てられている。オ ルポンプ6の周囲が上槽25aのオイルで満たさ れ、膨張機構3が下槽25bのオイル中に浸され いる。上槽25aのオイルは主に油面SLの上に位 置する圧縮機構2のために使用され、下槽25b オイルは主に油面SL(より詳しくは仕切部材31 )の下に位置する膨張機構3のために使用され 。

 オイルポンプ6は、上槽25aに貯まっている オイルの油面がオイル吸入口62qよりも上方に 位置するように、シャフト5の軸方向におけ 圧縮機構2と膨張機構3との間に配置されてい る。電動機4とオイルポンプ6との間には、支 フレーム75が配置されている。支持フレー 75は密閉容器1に固定されており、この支持 レーム75を介して、オイルポンプ6、仕切部 31および膨張機構3が密閉容器1に固定されて る。支持フレーム75の外周部には、圧縮機 2を潤滑し終えたオイル、および密閉容器1の 内部空間24に吐出された作動流体から分離し オイルが上槽25aに戻れるように、複数の貫 孔75aが設けられている。貫通孔75aの数は、1 つであってもよい。

 上槽25aのオイルは、オイルポンプ6に吸入 されて圧縮機構2の摺動部分に供給される。 縮機構2を潤滑後、支持フレーム75の貫通孔75 aを通じて上槽25aに戻るオイルは、圧縮機構2 よび電動機4から加熱作用を受けているので 、相対的に高温である。上槽25aに戻ったオイ ルは、再びオイルポンプ6に吸入される。一 、膨張機構3の摺動部分には、下槽25bのオイ が供給される。膨張機構3の摺動部分を潤滑 したオイルは、直接下槽25bに戻される。下槽 25bに貯められたオイルは、膨張機構3から冷 作用を受けるので、相対的に低温となる。 縮機構2と膨張機構3との間にオイルポンプ6 配置し、そのオイルポンプ6を用いて圧縮機 2への給油を行うことにより、圧縮機構2を 滑する高温のオイルの循環経路を膨張機構3 ら遠ざけることができる。言い換えれば、 縮機構2を潤滑する高温のオイルの循環経路 と、膨張機構3を潤滑する低温のオイルの循 経路とを分けることができる。これにより オイルを介した圧縮機構2から膨張機構3への 熱移動が抑制される。

 熱移動を抑制する効果は、圧縮機構2と膨 張機構3との間にあるオイルポンプ6のみによ ても得ることができるが、仕切部材31を追 することにより、その効果を大幅に高める とが可能である。

 膨張機一体型圧縮機200の作動時において オイル貯まり25に貯められたオイルは、上 25aでは相対的に高温となり、下槽25bの膨張 構3の周囲では相対的に低温となる。仕切部 31は、上槽25aと下槽25bとの間のオイルの流 を制限することにより、上槽25aに高温のオ ルが貯まり、下槽25bに低温のオイルが貯ま た状態を維持しようとする。さらに、仕切 材31を含む後述の断熱構造30の存在により、 イルポンプ6と膨張機構3との軸方向の距離 長くなるため、このことによっても、オイ ポンプ6の周囲を満たすオイルから膨張機構3 への熱移動量を低減することができる。上槽 25aと下槽25bとの間のオイルの流通は、仕切部 材31によって制限されているが、禁止されて るわけではない。上槽25aから下槽25b、また その逆方向へのオイルの流通は、オイル量 バランスさせるように起こりうる。

 本実施形態では、仕切部材31は、密閉容 1の内部空間24の横断面よりも一回り小さな 盤状をなしており、仕切部材31の端面と密閉 容器1の内周面との間に形成された隙間31a(図3 参照)を通じてオイルの流通が僅かに許容さ ている。また、仕切部材31の中央部には、シ ャフト5を通すための貫通孔31b(図3参照)が設 られている。貫通孔31bの直径は、本実施形 ではシャフト5の直径よりも一回り大きく設 されているが、シャフト5の直径と同程度に 設定されていてもよい。

 なお、仕切部材31としては、上槽25aと下 25bとを隔てるとともにこれらの間のオイル 流通を制限するものであればよく、その形 および構成は適宜選定可能である。例えば 仕切部材31の直径が密閉容器1の内径と一致 ていて、仕切部材31にオイルの流通を許容す る貫通孔または端面からの切り込みが設けら れていてもよい。あるいは、仕切部材31が複 の部品によって中空状(例えば、リール状) 形成されていて、その中にオイルが一旦保 されるようになっていてもよい。

 仕切部材31と膨張機構3との間には、支柱 して機能する複数のスペーサ33と、シャフ カバー32とが配置されている。そして、スペ ーサ33と仕切部材31とによって断熱構造30が構 成されている。スペーサ33は、仕切部材31と 張機構3との間に下槽25bのオイルで満たされ 空間を形成する。スペーサ33によって確保 れた空間を満たすオイルは、それ自体が断 材として働き、軸方向に温度成層を形成す 。シャフトカバー32は、スペーサ33によって 保された空間内でシャフト5を覆う円筒状を なしている。

 次に、圧縮機構2および膨張機構3につい 説明する。

 スクロール型の圧縮機構2は、旋回スクロ ール7と、固定スクロール8と、オルダムリン 11と、軸受部材10と、マフラー16とを備えて る。固定スクロール8には、密閉容器1の外 から内部に延びる吸入管13が接続されている 。シャフト5の偏心軸5aに嵌合され、かつ、オ ルダムリング11により自転運動を拘束された 回スクロール7は、渦巻き形状のラップ7aが 固定スクロール8のラップ8aと噛み合いなが 、シャフト5の回転に伴って旋回運動を行い 、ラップ7a,8aの間に形成される三日月形状の 動室12が外側から内側に移動しながら容積 縮小することにより、吸入管13から吸入され た作動流体を圧縮する。圧縮された作動流体 は、固定スクロール8の中央部に設けられた 出孔8b、マフラー16の内部空間16a、ならびに 定スクロール8および軸受部材10を貫通する 路17をこの順に経由して、密閉容器1の内部 間24に吐出される。シャフト5の給油路29を ってこの圧縮機構2に到達したオイルは、旋 スクロール7と偏心軸5aとの摺動面や、旋回 クロール7と固定スクロール8との摺動面を 滑する。密閉容器1の内部空間24に吐出され 作動流体は、内部空間24に滞留する間に、重 力や遠心力によってオイルと分離され、その 後、密閉容器1の上部に設けられた吐出管15か らガスクーラに向けて吐出される。

 シャフト5を介して圧縮機構2を駆動する 動機4は、密閉容器1に固定された固定子21と シャフト5に固定された回転子22とを含む。 閉容器1の上部に配置されたターミナル(図 省略)から電動機4に電力が供給される。電動 機4は、同期機および誘導機のいずれであっ もよく、圧縮機構2から吐出された作動流体 よび作動流体に混入しているオイルによっ 冷却される。

 シャフト5の内部には、圧縮機構2の摺動 分に通ずる給油路29が軸方向に延びるように 形成されている。また、シャフト5における イルポンプ6に対応する位置には、給油路29 オイルを導入する導入口29p(図3参照)が設け れている。そして、給油路29には、導入口29p を通じてオイルポンプ6からオイルが送り込 れる。給油路29に送られたオイルは、膨張機 構3を経由することなく、圧縮機構2の各摺動 分に供給される。このようにすれば、圧縮 構2に向かうオイルが膨張機構3で冷却され ことがないので、オイルを介した圧縮機構2 ら膨張機構3への熱移動を効果的に抑制する ことができる。また、シャフト5の内部に給 路29を形成すれば、部品点数の増加やレイア ウトの問題が新たに生じないので好適である 。

 さらに、本実施形態においてシャフト5は 、圧縮機構2側に位置する第1シャフト5sと、 張機構3側に位置する第2シャフト5tとで構成 れており、給油路29がこれらのシャフト5s,5t に跨って形成されている。第1シャフト5sと第 2シャフト5tとは、膨張機構3によって回収さ た動力が圧縮機構2に伝達されるように連結 73によって連結されている。ただし、連結 73を使用せず、第1シャフト5sと第2シャフト5t とを直接嵌め合わせるようにしてもよい。さ らに、単一の部品からなるシャフトを用いる ことも可能である。

 膨張機構3は、第1シリンダ42と、第1シリ ダ42よりも厚みのある第2シリンダ44と、これ らのシリンダ42,44を仕切る中板43とを備えて る。第1シリンダ42と第2シリンダ44とは、互 に同心状の配置である。膨張機構3は、さら 、シャフト5の偏心部5cと嵌合し、第1シリン ダ42の中で偏心回転運動する第1ピストン46と 第1シリンダ42のベーン溝42a(図2A参照)に往復 動自在に保持され、一方の端部が第1ピスト 46に接する第1ベーン48と、第1ベーン48の他方 の端部に接し、第1ベーン48を第1ピストン46へ と付勢する第1ばね50と、シャフト5の偏心部5d と嵌合し、第2シリンダ44の中で偏心回転運動 する第2ピストン47と、第2シリンダ44のベーン 溝44a(図2B参照)に往復動自在に保持され、一 の端部が第2ピストン47に接する第2ベーン49 、第2ベーン49の他方の端部に接し、第2ベー 49を第2ピストン47へと付勢する第2ばね51と を備えている。

 膨張機構3は、さらに、第1シリンダ42、第 2シリンダ44および中板43を狭持するように配 された上軸受部材45および下軸受部材41を備 えている。下軸受部材41および中板43は第1シ ンダ42を上下から狭持し、中板43および上軸 受部材45は第2シリンダ44を上下から狭持する 上軸受部材45、中板43および下軸受部材41に る狭持により、第1シリンダ42および第2シリ ンダ44内には、ピストン46,47の回転に応じて 積が変化する作動室が形成される。上軸受 材45および下軸受部材41は、シャフト5を回転 自在に保持する軸受部材としても機能する。 また、上軸受部材45には、密閉容器1の外部か ら内部に延びる吸入管52と、密閉容器1の内部 から外部に延びる吐出管53とが接続されてい 。

 図2Aに示すように、第1シリンダ42の内側 は、第1ピストン46および第1ベーン48により 画された、吸入側の作動室55a(第1吸入側空間 )および吐出側の作動室55b(第1吐出側空間)が 成される。図2Bに示すように、第2シリンダ44 の内側には、第2ピストン47および第2ベーン49 により区画された、吸入側の作動室56a(第2吸 側空間)および吐出側の作動室56b(第2吐出側 間)が形成される。第2シリンダ44における2 の作動室56a,56bの合計容積は、第1シリンダ42 おける2つの作動室55a,55bの合計容積よりも きい。第1シリンダ42の吐出側の作動室55bと 第2シリンダ44の吸入側の作動室56aとは、中 43に設けられた貫通孔43aにより接続されてお り、一つの作動室(膨張室)として機能する。 圧の作動流体は、吸入管52から、第2シリン 44、中板43、第1シリンダ42および下軸受部材 41を貫通する吸入経路54ならびに下軸受部材41 に設けられた吸入孔41aを通じて第1シリンダ42 の作動室55aに流入する。第1シリンダ42の作動 室55aに流入した作動流体は、作動室55bと作動 室56aからなる膨張室においてシャフト5を回 させながら膨張して低圧になる。低圧の作 流体は、上軸受部材45に設けられた吐出孔45a を通じて吐出管53に吐出される。

 このように、膨張機構3は、シリンダ42,44 、シャフト5の偏心部5c,5dに嵌合するように リンダ42,44内に配置されたピストン46,47と、 シリンダ42,44を閉塞しシリンダ42,44およびピ トン46,47とともに膨張室を形成する軸受部材 41,45(閉塞部材)を含むロータリ型である。ロ タリ型の流体機構は、その構造上、シリン 内の空間を2つに仕切るベーンの潤滑が不可 となる。機構全体がオイルに浸かっている 合には、ベーンが配置されているベーン溝 後端を密閉容器1内に露出させるという極め て単純な方法により、ベーンを潤滑すること ができる。本実施形態においても、そのよう な方法でベーン48,49の潤滑を行っている。

 その他の部分(例えば軸受部材41,45)への給 油は、図5に示すように、例えば、第2シャフ 5tの下端から膨張機構3のシリンダ42,44に向 って延びるように、第2シャフト5tの外周面 溝5kを形成することによって行うことができ る。オイル貯まり25に貯まっているオイルに かる圧力は、シリンダ42,44とピストン46,47と を潤滑中のオイルに懸かる圧力よりも大きい 。したがって、オイルポンプの助けを借りな くても、オイルは、第2シャフト5tの外周面の 溝5kを伝って膨張機構3の摺動部分に供給され うる。

 次に、オイルポンプ6およびその周囲の構 成について詳しく説明する。

 図3に示すように、オイルポンプ6は、シ フト5の回転に伴う作動室の容積の増減によ オイルを圧送するように構成された容積式 ンプである。オイルポンプ6の上側にはその 中央部をシャフト5に貫通された中継部材71が 配置されていて、オイルポンプ6はこの中継 材71を介して支持フレーム75に固定されてい 。

 中継部材71は、連結器73を収容する内部空 間70hと、シャフト5(第1シャフト5s)を支持する 軸受部76とを有している。言い換えれば、中 部材71は、連結器73のハウジングとしての役 割とシャフト5の軸受としての役割を担う。 お、軸受部76に相当する部分を、支持フレー ム75が有していてもよい。さらには、支持フ ーム75と中継部材71とが単一の部品からなっ ていてもよい。

 シャフト5(第2シャフト5t)には、導入口29p りも少し下側の位置に偏心部5eが設けられ いる。オイルポンプ6は、シャフト5の偏心部 5eに嵌合して偏心運動するピストン61と、ピ トン61を収容するハウジング62(シリンダ)と ハウジング62およびピストン61の上側に配置 れた導入部材63とを有している。ピストン61 とハウジング62との間には、図4に示すように 、三日月状の作動室64が形成されている。す わち、オイルポンプ6には、ロータリ型の流 体機構が採用されている。なお、本実施形態 では、図4に示すようにピストン61が自転不能 な構造のオイルポンプ6となっているが、オ ルポンプ6としては容積式ポンプであればよ 、スライドベーンを有しピストン61が自転 能とされた他のロータリ型のものや、トロ イドポンプのようなギア型のものであって よい。

 ハウジング62には、オイル貯まり25の上槽 25aと作動室64とを接続する吸入路62aと、作動 64からオイルを逃がす退避部62bとが形成さ ている。吸入路62aは、ハウジング62の上面に 沿って直線上に延びる溝状をなしている。こ の吸入路62aの横向きに開口する入口が前述し たオイル吸入口62qを構成している。なお、吸 入路62aは、ハウジング62の下面に沿って延び 溝状となっていてもよいし、ハウジング62 に設けられた貫通孔で形成されていてもよ 。退避部62bは、ハウジング62の内周面から径 方向外側に後退する溝状をなしている。

 一方、導入部材63は、上下方向に扁平な 状の形状をなしており、その中央部がシャ ト5に貫通されている。導入部材63には、当 導入部材63の下面における所定の領域が窪ま されることにより、シャフト5を取り囲む円 環状のバッファ部63aと、このバッファ部63a ら退避部62bに対応する位置まで延びる案内 63bとが形成されている。そして、ハウジン 62の退避部62ならびに導入部材63の案内部63b よびバッファ部63aによってオイルを吐出す 吐出路67が構成されている。シャフト5の導 口29pは、シャフト5におけるバッファ部63aに する部分に設けられていて、吐出路67に横 きに開口している。なお、吐出路67の形状お よびそのルートは上記した通りである必要は なく、適宜選定可能である。また、導入口29p の数量も1つである必要はなく、複数であっ もよい。

 このような構成のオイルポンプ6では、第 2シャフト5tの回転に伴ってハウジング62内を ストン61が偏心運動すると、これにより作 室64の容積が増減し、吸入路62aを通じたオイ ルの吸入および吐出路67を通じたオイルの吐 が行われる。これにより導入口29pから給油 29にオイルが送り込まれ、圧縮機構2へのオ ルの供給が行われる。このような機構は、 2シャフト5tの回転運動をカム機構等で他の 動に変換することなく、オイルを圧送する 動に直接利用するので、機械ロスが小さい いう利点がある。また、比較的単純な構造 よるので、信頼性も高い。

 より詳しくは、図3に示すように、導入部 材63は、当該導入部材63の下面がハウジング62 の上面に接するようにハウジング62に隣接し 配置されており、仕切部材31は、当該仕切 材31の上面がハウジング62の下面に接するよ にハウジング62に隣接して配置されている このため、作動室64が上方から導入部材63に 塞されるとともに下方から仕切部材31に閉 されており、ピストン61が仕切部材31上を摺 するようになっている。なお、ハウジング6 2は、仕切部材31と一体になっていてもよいし 、導入部材73と一体になっていてもよい。

 さらに本実施形態の膨張機一体型圧縮機2 00では、オイルポンプ6の吸入路62aにストレー ナ65が設置されている。ストレーナ65は、吸 路62aの入口62qに当該入口62qを塞ぐように配 されていて、オイルポンプ6に吸入されるオ ルがストレーナ65を通過した後に吸入路62a 流れるようになっている。ストレーナ65は、 例えば樹脂製または金属製のメッシュである 。ストレーナ65は、オイルの流れなどによっ 変形しない剛性と、オイルの流れは阻害せ 、かつスラッジは通過させない程度の網目 有する。ストレーナ65は、ハウジング62の端 面に、接着剤による接着、ビス止め、溶接、 またはろう付などにより固定されている。

 以上説明したように、本実施形態の膨張 一体型圧縮機200では、吸入路62aにストレー 65が設けられているので、オイルポンプ6内 の異物の侵入を防止することができる。従 て、オイルポンプ6による安定したオイルの 供給を実現することができるとともに、オイ ルポンプ6の信頼性を向上させることができ 。

 また、ストレーナ65が吸入路62aの入口62q 配置されているので、入口62qが開口する方 からだけでなくその周辺からもオイル貯ま 25に貯められたオイル(本実施形態では上槽25 a内のオイル)がストレーナ65を介して吸入路62 a内に流れ込むようになる。このため、膨張 一体型圧縮機200の起動時でオイルの温度が 較的に低く粘性が高い場合であっても、オ ルがスムーズにストレーナ65を通過するよう になる。

 (第1変形例)
 図3に示す構成では、オイルポンプ6の吸入 62aの入口62qが横向きに開口していて、スト ーナ65をオイルが横向きに通過するようにな っているが、図6~図8に示す第1変形例のよう 、ストレーナ65が配置される吸入路68の入口6 2qは、下向きに開口していてもよい。

 具体的に、図6~図8に示す第1変形例では、 オイルポンプ6の導入部材63が平面視で略Y字 をなしている。そして、仕切部材31には、導 入部材63の3つの先端部分を受ける3つのボス 31cが一体に設けられている。ボス部31c、導 部材63、および中継部材71には、ボルト挿通 の挿通孔78が設けられている。そして、こ 挿通孔78を通じてボルト(図示せず)が支持フ ーム75に設けられたねじ穴にねじ込まれる とにより、仕切部材31、導入部材63、および 継部材71が支持フレーム75に固定されている 。

 一方、オイルポンプ6のハウジング62は、 切部材31と一体となっており、ピストン61を 取り囲む所定の肉厚の円柱部62Aと、この円柱 部62Aからボス部31cの1つ(図7では右側のボス部 31c)に向って所定幅(図例では円柱部62Aの外径 3/4程度の幅)で張り出す張り出し部62Bとを有 している。張り出し部62Bの張り出し量は、張 り出し部62Bの先端面62sと、この先端面62sに対 向するボス部31cとの間に形成される空間Sの きさが十分に確保されるように設定されて る。

 ハウジング62には、作動室64にオイルを導 くための第1吸入部62dが円柱部62Aと張り出し 62Bに跨って形成されている。導入部材63の下 面には、第1吸入部62dと張り出し部62Bの先端 62sに面する空間Sとを連通する第2吸入部63cが 形成されている。第2吸入部63cは、空間Sに対 る開口面積を大きく確保するために、空間S の上側では幅が拡張されていて、平面視で略 L字状をなしている。そして、第1吸入部62dと 2吸入部63cとで吸入路68が構成されている。 た、平面視で第2吸入部63cと張り出し部62Bの 先端面62sとで囲まれる領域によって吸入路68 入口62qが形成され、この入口62qにストレー 65が配置されている。

 具体的には、導入部材63の下面には、ス レーナ65が嵌め込み可能な段落ち部が形成さ れていて、この段落ち部内にストレーナ65が 定されている。

 このように下向きに開口する入口62qにス レーナ65が配置されていれば、ストレーナ65 を下から上にオイルが通過するようになる。 このため、ストレーナ65によってオイルから 去されたスラッジなどの異物は、膨張機一 型圧縮機200の停止時に自重によって落下す ようになる。従って、ストレーナ65への異 の堆積を防止することができる。

 また、ストレーナ65は、吸入路68の入口62q に配置されているので、図8中に矢印aで示す うにオイルが吸入路68の入口62qの周辺から トレーナ65を介して吸入路68内に流れ込むよ になり、前記実施形態と同様に低温時でも イルがスムーズにストレーナ65を通過する うになる。

 さらに、吸入路68の入口62qを下向きに開 させることにより、吸入路68への上方からの オイルの流入が起こり難くなり、オイルポン プ6に油面SLから遠いところのオイルが優先的 に吸入されるようになる。このため、オイル とともに作動流体がオイルポンプ6に吸入さ ることをも防止することができる。

 (第2変形例)
 ストレーナ65は、オイルポンプ6の吸入路62a 入口62qに配置されている必要はなく、図9~ 11に示す第2変形例のように、吸入路69の途中 に配置されていてもよい。この場合は、オイ ルポンプ6に吸入されるオイルが吸入路69を流 れる間にストレーナ65を通過するようになる 第2変形例は、図6~図8に示す第1変形例を少 変更したものである。

 具体的に、図9~図11に示す第2変形例では 仕切部材31にボス部31cが2つだけしか設けら ておらず、ハウジング62の張り出し部62Bが導 入部材63の1つの先端部分に対応する位置まで 張り出していて、導入部材63の1つの先端部分 が張り出し部62Bで受けられるようになってい る。そして、張り出し部62Bの先端部分にもボ ルト挿通用の挿通孔78が設けられている。一 、導入部材63の構成は、第1変形例と全く同 構成となっている。すなわち、導入部材63 は、第2吸入部63cが形成され、この第2吸入部 63cの入口側を塞ぐようにストレーナ65が固定 れている。

 さらに、張り出し部62Bには、第1吸入部62d に加えて、導入部材63に形成された第2導入部 63cの幅が拡張された部分に対応する位置に、 当該張り出し部62Bの側面に横向き(図10では下 向き)に開口する第3吸入部62eが形成されてい 。そして、張り出し部62Bの第1吸入部62dおよ び第3吸入部62eならびに導入部材63の第2吸入 63cによって吸入路69が構成され、第3吸入部63 cの開口によって吸入路69の入口62qが構成され ている。また、導入部材63には、ストレーナ6 5が第2吸入部63cの入口側を塞ぐように固定さ ているので、ストレーナ65は、吸入路69の途 中に、より詳しくは吸入路69内をオイルが下 ら上に流れる位置に位置している。

 このようにストレーナ65が吸入路69の途中 に配置されていれば、図11中に矢印bで示すよ うにオイルがストレーナ65を一方向からのみ 過するようになるので、吸入路69内で安定 て流れるオイルから異物を除去できるよう なる。

 また、ストレーナ65は、吸入路69内をオイ ルが下から上に流れる位置に配置されている ので、第1変形例と同様に、ストレーナ65によ ってオイルから除去されたスラッジなどの異 物が自重によって落下するようになり、スト レーナ65への異物の堆積を防止することがで る。

 なお、前記実施形態ならびに第1変形例お よび第2変形例のオイルポンプ6では、導入部 63がハウジング62の上側に配置されているが 、ハウジング62として下方に開口する有底容 状のものを用いれば、導入部材63をハウジ グ62の下側に配置することも可能である。す なわち、シャフト29の導入口29pは、偏心部5e 下に位置していてもよい。ただし、導入口29 pが偏心部5eの上にあれば、シャフト5内を流 るオイルを下槽25bから遠ざけることができ ので、シャフト5を通じた上槽25aから下槽25b の熱移動を小さく抑えることができる。

 本発明の膨張機一体型圧縮機は、例えば 空気調和装置、給湯装置、乾燥機または冷 冷蔵庫のためのヒートポンプに好適に採用 きる。図12に示すように、ヒートポンプ110 、膨張機一体型圧縮機200と、圧縮機構2で圧 された冷媒を放熱させる放熱器112と、膨張 構3で膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器114と を備えている。圧縮機構2、放熱器112、膨張 構3および蒸発器114が配管によって接続され 冷媒回路が形成されている。膨張機一体型 縮機200は、他の実施形態のものに置き換わ てもよい。

 例えば、ヒートポンプ110が空気調和装置 適用される場合、圧縮機構2から膨張機構3 の熱移動を抑制することにより、暖房運転 における圧縮機構2の吐出温度の低下による 房能力の低下、冷房運転時における膨張機 3の吐出温度の上昇による冷房能力の低下を 防ぐことができる。結果として、空気調和装 置の成績係数が向上する。