JP2006097617A

JP2006097617A - 圧縮機

Info

Publication number: JP2006097617A
Application number: JP2004286451A
Authority: JP
Inventors: Kosuke Ogasawara; 弘丞小笠原; Takehiro Nishikawa; 剛弘西川; Akihiro Suda; 章博須田; Masayuki Hara; 正之原
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2006-04-13
Also published as: CN101328893A; CN101328893B; CN1755115A

Abstract

【課題】ベーンと圧縮部材とにおけるリークを抑えながら、ベーンの加工性を改善して、圧縮機のコストの低減を図る。
【解決手段】シリンダ８内の圧縮空間２１を低圧室ＬＲと高圧室ＨＲとに区画するベーン１１を備え、ベーン１１は、先端部１５０に構成された湾曲面とこの湾曲面から所定の傾斜角度で立ち上がる傾斜面１５２とを有し、湾曲面の曲率半径を、当該先端部１５０が圧縮部材２１の一面（上面３３）に当接する全範囲において一定とすると共に、傾斜面１５２の回転軸５の軸方向に対する傾斜角度θを、圧縮部材２１の一面（上面３３）が回転軸５と交わる角度αより小さくした。
【選択図】図２４

Description

本発明は、冷媒や空気などの流体を圧縮して吐出する圧縮機に関するものである。

従来より例えば冷凍機においては圧縮機を用いて冷媒を圧縮し、回路内を循環させる方式が採られている。この場合の圧縮機の方式としては、回転式圧縮機と称されるロータリ圧縮機（例えば、特許文献１参照。）やスクロール圧縮機、スクリュー圧縮機などがある。

上記ロータリ圧縮機は構造が比較的簡単で生産コストが安価である利点があるものの、振動とトルク変動が大きくなる問題がある。また、スクロール圧縮機やスクリュー圧縮機はトルク変動は小さいものの、加工性が悪く、コストが高騰する問題があった。

そこで、シリンダ内に回転する圧縮部材としての斜板を設け、この斜板の上下に構成される圧縮空間をベーンで区画して流体を圧縮する方式も開発されている（例えば、特許文献２参照。）。係る方式の圧縮機によれば、構造比較的簡単にして振動の少ない圧縮機を構成できる利点がある。
特開平５−９９１７２号公報特表２００３−５３２００８号公報

ところで、前述したベーンは、先端部に構成された湾曲面と、当該湾曲面から所定の傾斜角度で立ち上がる傾斜面とを有している。そして、先端部の湾曲面の曲率半径は圧縮部材（斜板）の傾斜に合わせて変化してさせていた。即ち、圧縮部材の傾斜に合わせて、ベーン先端の曲率半径は圧縮部材の内径側では小さく、外径側に行くほど大きくなるように形成していたが、加工が困難であり、ベーンの加工コストの高騰を招いていた。

本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、ベーンと圧縮部材とにおけるリークを抑えながら、ベーンの加工性を改善して、圧縮機のコストの低減を図ることを目的とする。

本発明の圧縮機は、内部に圧縮空間が構成されるシリンダから構成された圧縮要素と、シリンダ内の圧縮空間に連通する吸込ポート及び吐出ポートと、回転軸の軸方向に交差する一面が上死点と下死点の間で連続して傾斜すると共に、シリンダ内に配置されて回転軸により回転駆動され、吸込ポートから吸い込まれた流体を圧縮して吐出ポートより吐出する圧縮部材と、吸込ポートと吐出ポート間に配置されて圧縮部材の一面に先端部が当接し、シリンダ内の圧縮空間を低圧室と高圧室とに区画するベーンとを備え、このベーンは、先端部に構成された湾曲面とこの湾曲面から所定の傾斜角度で立ち上がる傾斜面とを有し、湾曲面の曲率半径を、当該先端部が圧縮部材の一面に当接する全範囲において一定とすると共に、傾斜面の回転軸の軸方向に対する傾斜角度を、圧縮部材の一面が回転軸と交わる角度より小さくしたものである。

請求項２の発明の圧縮機は、上記発明において圧縮部材の上死点と下死点の回転軸の軸方向における位置の差をＨとし、圧縮部材の内径をＤとした場合、傾斜面の回転軸の軸方向に対する傾斜角度θを、θ＜ｔａｎ^-1（Ｄ／Ｈ）としたものである。

本発明の圧縮機は、ベーン先端部に構成された湾曲面の曲率半径を、当該先端部が圧縮部材の一面に当接する全範囲において一定としたので、ベーン先端部を容易に加工することができるようになる。

また、傾斜面の回転軸の軸方向に対する傾斜角度を、圧縮部材の一面が回転軸と交わる角度より小さくしたので、例えば、圧縮部材の上死点と下死点の回転軸の軸方向における位置の差をＨとし、圧縮部材の内径をＤとした場合、傾斜面の回転軸の軸方向に対する傾斜角度θを、θ＜ｔａｎ^-1（Ｄ／Ｈ）とすることで、ベーン先端部の湾曲面が圧縮部材に確実に当接するようになり、リークの発生を極力回避することができるようになる。

また、上記式により、ベーンの傾斜面の傾斜角度を容易に設定することが可能となり、圧縮機の性能を確保しながら、ベーンの加工性の更なる改善を図ることができるようになる。

以上により、ベーンの加工性を改善して、高効率な圧縮機を低コストで提供することができるようになる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳細に説明する。尚、以後説明する各実施例の圧縮機Ｃは、例えば冷凍機の冷媒回路を構成し、冷媒を吸い込んで圧縮し、回路内に吐出する役割を果たすものである。

図１は本発明の第１の実施例の圧縮機Ｃの縦断側面図、図２はもう一つの縦断側面図、図３は圧縮機Ｃの圧縮要素３の斜視図、図４は圧縮機Ｃの圧縮要素３のもう一つの斜視図、図５は圧縮機Ｃの圧縮要素３の平面図、図６は圧縮機Ｃの圧縮要素３の底面図をそれぞれ示している。各図において、１は密閉容器であり、この密閉容器１内には上側に駆動要素２が、下側にこの駆動要素２の回転軸５により駆動される圧縮要素３がそれぞれ収納されている。

駆動要素２は、密閉容器１の内壁に固定され、固定子コイルが巻装された固定子４と、この固定子４の内側で中央に回転軸５を有する回転子６とで構成された電動モータである。尚、この駆動要素２の固定子４の外周部と密閉容器１間には所々上下を連通する隙間１０が形成されている。

圧縮要素３は、密閉容器１の内壁に固定された支持部材７と、この支持部材７の下側にボルトにより取り付けられたシリンダ８と、このシリンダ８内に配置された後述する圧縮部材９と、ベーン１１、吐出バルブ１２と、シリンダ８の下側にボルトにより取り付けられた副支持部材２２等から構成されている。支持部材７の上面中央部には同心状に上方に突出し、そこに回転軸５の主軸受１３が形成されている。また、下面中央部は同心円柱状の突出部材１４がボルトにより固定されており、この突出部材１４の下面１４Ａは平滑面とされている。即ち、支持部材７は密閉容器１の内壁に固定された主部材１５と、主部材１５の上方に突出する主軸受１３と、主部材１５の下方にボルトにより固定された突出部材１４により構成されている。

支持部材７の突出部材１４内にはスロット１６が形成され、このスロット１６内に前記ベーン１１が上下往復動自在に挿入される。このスロット１６の上部にはベーン１１に密閉容器１内の高圧を背圧として印加するための背圧室１７が形成されると共に、スロット１６内にはベーン１１の上面を下方に押圧する付勢手段としてのコイルバネ１８が配置されている。

そして、シリンダ８の上開口部は上記支持部材７により閉塞され、これにより、当該シリンダ８内部（前記圧縮部材９と支持部材７の突出部材１４の間のシリンダ８内部）には圧縮空間２１が構成される。また、シリンダ８には吸込通路２４が形成されると共に、密閉容器１には吸込配管２６が取り付けられてこの吸込通路２４に接続されている。シリンダ８には圧縮空間２１に連通する吸込ポート２７と吐出ポート２８が形成されており、吸込通路２４は吸込ポート２７に連通し、吐出ポート２８はシリンダ８の側面にて密閉容器１内に連通している。また、前記ベーン１１はこの吸込ポート２７と吐出ポート２８の間に位置している。

前記回転軸５は、支持部材７に形成された主軸受１３と副支持部材２２に形成された副軸受２３に支持されて回転する。即ち、回転軸５は係る支持部材７、シリンダ８、及び副支持部材２２の中央に挿通され、上下方向の中央部を主軸受１３により回転自在に軸支されると共に、下方は副支持部材２２の副軸受２３にて回転自在に軸支されている。そして、圧縮部材９は係る回転軸５の下部に一体に形成され、シリンダ８内に配置されている。

前述した圧縮部材９は上述の如くシリンダ８内に配置されて、回転軸５により回転駆動され、吸込ポート２７から吸い込まれた流体（本実施例では冷媒）を圧縮して吐出ポート２８より密閉容器１内に吐出するためのものであり、全体としては回転軸５と同心の略円柱状を呈している。図７は圧縮機Ｃの圧縮部材９を含む回転軸５の側面図、図８乃至図１３は圧縮部材９の斜視図をそれぞれ示している。図７乃至図１３に示されるように、圧縮部材９は一側の肉厚部３１と他側の肉薄部３２とが連続した形状を呈して、回転軸５の軸方向に交差する上面３３（一面）が肉厚部３１にて高く、肉薄部３２にて低い傾斜面とされている。即ち、上面３３は、最も高くなる上死点３３Ａから最も低くなる下死点３３Ｂを経て上死点３３Ａに戻る上死点３３Ａから下死点３３Ｂの間で連続して傾斜する形状を呈している。

この圧縮部材９の上面３３は、上死点３３Ａと下死点３３Ｂの間の中間点３３Ｃを中心とした所定範囲に構成された第１の曲面３４、３４と、上死点３３Ａと下死点３３Ｂを経て各第１の曲面３４、３４間を結ぶ第２の曲面３５、３５とから構成されている。

ここで、圧縮部材９の上面３３の形状について説明する。図１４は回転軸５の中心からの距離が同一となる点を結んだ線８０の上死点３３Ａから下死点３３Ｂまでの線を展開した図である。図１４に示すように、回転軸５の中心からの距離が同一となる点を結んだ線８０は、第１の曲面３４では直線８２となり、第２の曲面３５では上死点３３Ａ及び下死点３３Ｂに漸近する曲線８４となる。この回転軸５の中心からの距離が同一となる点を結んだ線８０は、回転軸５の中心からの距離が近くなるほど急峻で、遠くなるほど緩慢な傾斜となり、圧縮部材９の上面３３はこれらの線８０の集まりにより構成されている。

前記曲線８４は、上死点３３Ａ及び下死点３３Ｂの付近では正弦波形状（曲線８４Ａ）を呈し、直線８２との接続点付近では直線８２と正弦波形状の曲線とを滑らかに結ぶ曲線８４Ｂとされている。即ち、本実施例の圧縮部材９の上面は、下死点３３Ｂを０°とする回転角度において、３２５°〜３５°とこれと対称となる１４５°〜２１５°に正弦波形状の曲線８４Ａからなる曲面、６０°〜１２０°とこれと対称となる２４０°〜３００°に直線８２からなる第１の曲面３４、そして、これらを接続する３５°〜６０°、１２０°〜１４５°、２１５°〜２４０°、及び、３００°〜３２５°の範囲が正弦波形状の曲線８４Ａと直線８２とを滑らかに接続する曲線８４Ｂからなる曲面にて構成されている。尚、本実施例の圧縮部材９の上面３３は、３２５°〜３５°と１４５°〜２１５°に正弦波形状の曲線８４Ａにて構成される曲面、６０°〜１２０°と２４０°〜３００°を直線８２にて構成される第１の曲面３４からなるものとしたが、本発明は当該回転角度の範囲に限らず、上死点３３Ａと下死点３３Ｂの間の中間点３３Ｃを中心とした所定範囲に第１の曲面、上死点３３Ａと下死点３３Ｂを経て各第１の曲面３４、３４間を結ぶ第２の曲面とから圧縮部材９の上面３３を構成するものであれば構わない。

また、第１の曲面３４の傾きは、線８０を上死点３３Ａと下死点３３Ｂとの間の全範囲で直線とした場合の傾きより急峻であり、上死点３３Ａと下死点３３Ｂとの間の全範囲で正弦波形状の曲線とした場合における中間点の傾きよりも緩慢とされている。

このように、回転軸５の中心からの距離が同一となる点を結んだ線８０が直線となるように第１の曲面３４を構成することで、圧縮部材９の上面３３の加工を容易に行うことができ、コストの低減を図ることができるようになる。また、第１の曲面３４の傾きを線８０を上死点３３Ａと下死点３３Ｂとの間の全範囲で直線とした場合の傾きより急峻とすることで、ベーン１１の上死点３３Ａ及び下死点３３Ｂ付近における移動を滑らかにすることができる。更に、上死点３３Ａと下死点３３Ｂとの間の全範囲で正弦波形状の曲線とした場合における中間点の傾きよりも緩慢とすることで、ベーン１１による摺動ロスを低減することができる。これにより、圧縮機Ｃの性能を改善し、高効率な圧縮を実現することができるようになる。

更に、この圧縮部材９の上死点３３Ａが支持部材７の突出部材１４の下面１４Ａに微小なクリアランスを介して移動自在に対向する。また、ベーン１１は、前述したように吸込ポート２７と吐出ポート２８の間に配置されると共に、圧縮部材９の上面３３に当接し、シリンダ８内の圧縮空間２１を低圧室ＬＲと高圧室ＨＲとに区画する。前記コイルバネ１８はこのベーン１１を常時上面３３側に付勢する。

一方、図１５乃至図１７に示すように、圧縮部材９の下面（他面）側の副軸受２３に対して、圧縮部材９の反対側となる軸受、即ち、圧縮部材９の上面３３側の軸受である主軸受１３端部には、回転軸５に当接する軸封シール５０が設けられている。この軸封シール５０は鉄板をＮＢＲ材等のゴム部材にて被覆することにより形成された支持部と、回転軸５に当接して、当該回転軸５と支持部材７との間に形成された隙間をシールするように設けられた当接部５２にて構成されており、当該当接部５２には内側（回転軸５）に付勢するためのバネ部材が取り付けられており、回転軸５に摺動自在に当接している。また、軸封シール５０の上面はカバー５３にて閉塞されており、軸封シール５０の脱落を防止している（図１及び図２では軸封シール５０及びカバー５３は図示せず）。尚、カバー５３は支持部材７の上面にボルトにより固定されている。この軸封シール５０により、主軸受１３側のシールを行うことで、主軸受１３の内面で十分にシールを行い、ガスリークを防ぐことができるようになる。このように、圧縮空間２１内の冷媒ガスが回転軸５と支持部材７の間の主軸受１３のクリアランスからリークする不都合を未然に回避することができるので、体積効率を改善することができるようになる。これにより、圧縮機１の性能の向上を図ることができるようになる。

前記シリンダ８の下開口部は副支持部材２２により閉塞され、前記圧縮部材９の下面（他面）と副支持部材２２の間（圧縮空間２１の背面側）には、空間５４が形成されている。この空間５４は、圧力調整手段５５を介して密閉容器１内と連通されている。この圧力調整手段５５は副支持部材２２内に軸心方向に形成され、圧縮部材９の下面と連通する孔５６と、孔５６と一端が連通すると共に、該孔５６から副支持部材２２の外側（密閉容器１側）に水平方向に延在し、他端が密閉容器１内と連通する連通孔５７と、該連通孔５７の他端（密閉容器１内と連通する端部）に挿入され、中心部に微小な通路（ノズル）が形成されたノズル部材５８にて構成されている（図１７）。

この圧力調整手段５５により、空間５４には密閉容器１内の冷媒が流れ込む。即ち、密閉容器１内の高圧冷媒が、圧力調整手段５５のノズル部材５８から流入して、連通孔５７、孔５６を経て空間５４に流入する。このとき、空間５４にはノズル部材５８に形成された微小な通路を通過する過程で、当該微小通路の通路抵抗により圧力が低下した冷媒が流入することとなる。これにより、圧縮部材９の下面側（他面側）の空間５４内の圧力は密閉容器１内の圧力より低い値となる。

ここで、空間５４を高圧とした場合、圧縮部材９は空間５４の圧力により、支持部材７側に強く押されて、受け面となる突出部材１４の下面１４Ａと圧縮部材９の上面３３の上死点３３Ａとに摩擦が生じ、これらが著しく摩耗するため、耐久性が非常に悪くなる。しかしながら、本発明の如く圧力調整手段５５により、空間５４の圧力を密閉容器１内の高圧より低い値とすることで、圧縮部材９の上面３３の上死点３３Ａが受け面となる突出部材１４の下面１４Ａ側に押される力を軽減、若しくは、突出部材１４の下面１４Ａと圧縮部材９の上面３３の上死点３３Ａとを接触させずに僅かにクリアランスを有した状態とすることができるようになる。これにより、圧縮部材９の上面３３の耐久性を改善し、信頼性の向上と、機械損失の低減を図ることができるようになる。

尚、圧縮部材９の上死点３３Ａと支持部材７の突出部材１４の下面１４Ａとの間のクリアランスは、密閉容器１内に封入されたオイルによってシールすることで、ガスのリークを回避することができ、高効率な運転を維持することができる。

他方、前記圧縮部材９の上面３３（一面）の硬度は、上死点３３Ａの受け面としての支持部材７の突出部材１４の下面１４Ａよりも高く成るように設定されている。ここで、圧縮部材９の上面３３及びベーン１１に使用する部材の材質及び加工方法の一例を図１８に示す。図１８に示すようにベーン１１として高速度工具鋼系材料（ＳＫＨ）を窒化処理したものを使用する場合には、回転軸５及び圧縮部材９の上面３３はクロムモリブデン鋼（ＳＣＭ）や炭素鋼（例えば、Ｓ４５Ｃ等）の表面を浸炭焼入れしたもの、又は、クロムモリブデン鋼や炭素鋼を高周波焼入れしたのもの、若しくは、ねずみ鋳鉄（ＦＣ）や球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ）を使用する。この場合、圧縮部材９の上面３３（一面）の硬度はベーン１１よりも低くなる。

また、ベーン１１として高速度工具鋼系材料をＰＶＤ処理したものを使用する場合には、回転軸５及び圧縮部材９の上面３３は上記クロムモリブデン鋼や炭素鋼の表面を浸炭焼入れしたもの、クロムモリブデン鋼や炭素鋼を高周波焼入れしたのもの、又は、ねずみ鋳鉄や球状黒鉛鋳鉄に加えて、ねずみ鋳鉄や球状黒鉛鋳鉄を窒化又は焼入れ処理したものを使用するものとする。この場合においても、上記同様に圧縮部材９の上面３３（一面）の硬度はベーン１１よりも低くなる。

このように、圧縮部材９の上面３３の硬度をベーン１１より低いものとすることで、ベーン１１が摩耗し難くなる。これにより、ベーン１１の耐久性を向上させることができるようになる。

また、圧縮部材９の上面３３の硬度を、当該圧縮部材９の上死点３３Ａの受け面としての突出部材１４の下面１４Ａより高くすることで、上死点３３Ａが突出部材１４の下面１４Ａに当接した場合においても、圧縮部材９の上面３３が摩耗し難くなり、圧縮部材９の耐久性を高めることができるようになる。

ここで、圧縮要素３を潤滑油などのオイルにて潤滑せずに、無潤滑とする場合には、ベーン１１と圧縮部材９の上面３３（一面）とに硬度差が生じるように構成する。即ち、図１８に示す如くベーン１１をカーボン系材料にて構成する場合、回転軸５及び圧縮部材９の上面３３としてクロムモリブデン鋼や炭素鋼の表面を浸炭焼入れしたもの、クロムモリブデン鋼や炭素鋼を高周波焼入れしたのもの、又は、ねずみ鋳鉄や球状黒鉛鋳鉄を窒化又は焼入れ処理したものを使用することで、これらの摺動部をオイルなどにより潤滑することなく、摺動させることができる。また、この場合も圧縮部材９の上面３３（一面）の硬度はベーン１１よりも低くなる。

同様に、ベーン１１をセラミック系材料にて構成する場合、回転軸５及び圧縮部材９の上面３３としてベーン１１と同じセラミック系材料や、上述のクロムモリブデン鋼や炭素鋼の表面を浸炭焼入れしたもの、クロムモリブデン鋼や炭素鋼を高周波焼入れしたのもの、若しくは、ねずみ鋳鉄や球状黒鉛鋳鉄を窒化又は焼き入れ処理したものを使用すれば、この場合も摺動部をオイルなどにより潤滑することなく、摺動させることができる。そして、この場合も圧縮部材９の上面３３（一面）の硬度はベーン１１よりも低くなる。

更に、ベーン１１をフッ素樹脂系材料、又は、高分子材料のポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）系材料にて構成する場合、回転軸５及び圧縮部材９の上面３３としてＡｌ（アルミニウム）を表面処理（アルマイト処理）したものや、上述のクロムモリブデン鋼や炭素鋼の表面を浸炭焼入れしたもの、クロムモリブデン鋼や炭素鋼を高周波焼入れしたのもの、若しくは、ねずみ鋳鉄や球状黒鉛鋳鉄を窒化又は焼入れ処理したものを使用すれば、この場合も上記と同様に摺動部をオイルなどにより潤滑することなく、摺動させることができる。この場合、圧縮部材９の上面３３の硬度はベーン１１よりも高くなる。

以上のように、ベーン１１をカーボン系材料、セラミック系材料、フッ素樹脂系材料、又はポリエーテルエーテルケトンにて構成した場合、圧縮部材９の上面３３をそれぞれ図１８に示す材料及び加工を施すことで、ベーン１１をカーボン系材料、セラミック系材料にて構成した場合には、圧縮部材９の上面３３の硬度はベーン１１の硬度より低くなり、フッ素樹脂系材料、又はポリエーテルエーテルケトンにて構成した場合には、圧縮部材９の上面３３の硬度はベーン１１の硬度より高くなる。

このように、ベーン１１をカーボン系材料、セラミック系材料、フッ素樹脂系材料、又はポリエーテルエーテルケトンにて構成し、且つ、圧縮部材９の上面３３とベーン１１との間で硬度差が生じるように構成することで、圧縮部材９及びベーン１１の耐摩耗性が向上して、耐久性を高めることができるようになる。

更に、圧縮部材９の上面３３の硬度を、当該圧縮部材９の上死点３３Ａの受け面としての突出部材１４の下面１４Ａより高くすることで、上死点３３Ａが突出部材１４の下面１４Ａに当接した場合においても、圧縮部材９の上面３３が摩耗し難くなり、圧縮部材９の耐久性を高めることができるようになる。

特に、ベーン１１を上述したカーボン系材料、セラミック系材料、フッ素樹脂系材料、又はポリエーテルエーテルケトンにて構成することで、ベーン１１や圧縮部材９等の摺動部への給油が不足した場合にも良好な摺動性を保持することができるようになる。即ち、圧縮要素３の摺動部をオイルにより潤滑せずに、無潤滑とすることも可能となる。これにより、無潤滑仕様の圧縮機にも適用できるようになり、汎用性を高めることが出来るようになる。

一方、上記ベーン１１について、図１９乃至図２９を用いて説明する。尚、図１９乃至図２３は圧縮部材９と当該圧縮部材９の上面３３（一面）に当接するベーン１１の斜視図、図２４は図２１のベーン１１の先端部１５０の拡大図、図２５はベーンの斜視図、図２６はベーンの側面図、図２７はベーンの正面図、図２８は図２７のベーンの先端部の拡大図、図２９はベーン１１の平面図をそれぞれ示している。

ベーン１１は、図２５において前面となる面１４０、後面となる面１４１及び両側面１４２が軸心方向に延在し、面１４０がシリンダ８側に、面１４１が回転軸５側となるように配置されている。そして、上面１４３の中央部は凹陥されており、この上面１４３の凹陥した中央部に前述の如くコイルバネ１８が当接する。また、ベーン１１の下面１４４は、先端部１５０にて圧縮部材９の上面３３に当接する。この圧縮部材９の上面３３に当接する先端部１５０は、湾曲面とされており、当該湾曲面の曲率半径は、当該先端部１５０が圧縮部材９の上面３３に当接する全範囲において一定とされている。本実施例では、湾曲面は曲率半径が圧縮部材９の上面３３に当接する全範囲において０．２ｍｍに設定されている。従来ではベーン１１の先端部１５０の曲率半径は、圧縮部材９の内径側となる面１４１では小さく、外径側となる面１４０に行くほど大きくなるように形成されていたため、ベーンの加工が困難で、ベーンの加工コストが高騰するという問題が生じていた。

しかしながら、本発明の如くベーン１１の先端部１５０の湾曲面の曲率半径を、当該先端部１５０が圧縮部材９の一面に当接する全範囲において一定としている。即ち、先端部１５０が圧縮部材９の上面３３（一面）に当接する全範囲を従来の面１４１側の先端部１５０の曲率半径（最も小さい曲率半径）としている。これにより、ベーン１１の先端部１５０と圧縮部材９の上面３３との冷媒リークを抑えて、ベーン１１の先端部１５０を容易に加工することができるようになり、ベーン１１の加工コストを削減することができるようになる。

一方、先端部１５０の湾曲面と両側面１４２とは、所定の傾斜角度で立ち上がる傾斜面１５２にて接続されている。

また、図２４に示すように、ベーン１１の傾斜面１５２の回転軸５の軸方向に対する傾斜角度θは、圧縮部材９の上面３３が回転軸５と交わる角度αより小さく設定されている。

ここで、圧縮部材９の上死点３３Ａと下死点３３Ｂの回転軸５の軸方向における位置の差をＨとし、圧縮部材９の内径をＤとした場合（図２１）、前記傾斜角度θは、θ＜ｔａｎ^-1（Ｄ／Ｈ）となるように設定されている。

このように、傾斜角度θを、θ＜ｔａｎ^-1（Ｄ／Ｈ）とすることで、圧縮部材９の上面３３が回転軸５と交わる角度αより小さく、且つ、適正なものとすることができるようになる。即ち、傾斜角度θを圧縮部材９の上面３３が回転軸５と交わる角度α以上とすると、ベーン１１の傾斜面１５２と圧縮部材９の上面３３とが接触して、ベーン１１の先端部１５０が圧縮部材９の上面３３に当接しない恐れがある。この場合、ベーン１１の先端部１５０が圧縮部材９の上面３３から離れた状態となるため、ベーン１１と圧縮部材９との間で冷媒リークが生じると云う問題が生じていた。これにより、圧縮効率が著しく低下し、圧縮機Ｃの性能の悪化を招いていた。

しかしながら、傾斜角度θを圧縮部材９の上面３３が回転軸５と交わる角度αより小さくすることで、ベーン１１の傾斜面１５２と圧縮部材９の上面３３とが接触しなくなる。これにより、ベーン１１は先端部１５０の湾曲部にて圧縮部材９の上面３３に確実に当接するようになるので、係るリークの発生を極力回避することができるようになる。

また、傾斜角度θを、θ＜ｔａｎ^-1（Ｄ／Ｈ）に基づいて設定することで、最適な傾斜角度θを容易に設定することが可能となる。これにより、圧縮機Ｃの性能を確保しながら、ベーン１１の加工性をより一層改善を図ることができるようになる。

また、圧縮部材９の周面はシリンダ８の内壁との間に微少なクリアランスを構成し、これにより、圧縮部材９は回転自在とされている。そして、この圧縮部材９の周面とシリンダ８の内壁との間もオイルによってシールされる。

前記吐出ポート２８の外側にはシリンダ８の圧縮空間２１の側面に位置して前記吐出バルブ１２が取り付けられると共に、密閉容器１の上端には吐出配管３７が取り付けられている。そして、密閉容器１内下部にオイル溜め３６が構成されている。そして、回転軸５の下端にはオイルポンプ４０が設けらており、一端がオイル溜め３６内に浸漬されている。そして、当該オイルポンプ４０により吸い上げられたオイルは、回転軸５内中心に形成されたオイル通路４２及びオイル通路４２から回転軸５の軸方向となる圧縮要素３の側面に渡って形成されたオイル孔４４、４５を介して圧縮要素３の摺動部等に供給される。また、密閉容器１内には例えばＣＯ₂（二酸化炭素）、Ｒ−１３４ａ、或いは、ＨＣ系の冷媒が所定量封入される。

以上の構成で、駆動要素２の固定子４の固定子コイルに通電されると、回転子６が下から見て時計回り方向に回転する。この回転子６の回転は回転軸５を介して圧縮部材９に伝達され、これにより、圧縮部材９はシリンダ８内において下から見て時計回り方向に回転する。今、圧縮部材９の上面３３の上死点３３Ａが吐出ポート２８のベーン１１側にあり、ベーン１１の吸込ポート２７側でシリンダ８、支持部材７、圧縮部材９及びベーン１１で囲まれた空間（低圧室ＬＲ）内に吸込配管２６及び吸込通路２４を介して吸込ポート２７から冷媒回路内の冷媒が吸い込まれているものとする。

そして、その状態から圧縮部材９が回転していくと、上死点３３Ａがベーン１１、吸込ポート２７を過ぎた段階から上面３３の傾斜により上記空間の体積は狭められていき、空間（高圧室ＨＲ）内の冷媒は圧縮されていく。そして、上死点３３Ａが吐出ポート２８を通過するまで圧縮された冷媒は吐出ポート２８から吐出され続ける。一方、上死点３３Ａが吸込ポート２７を通過した後、ベーン１１の吸込ポート２７側でシリンダ８、支持部材７、圧縮部材９及びベーン１１で囲まれた空間（低圧室ＬＲ）の体積は拡大していくので、吸込配管２６及び吸込通路２４を介して吸込ポート２７から冷媒回路内の冷媒が圧縮空間２１内に吸い込まれていく。

吐出ポート２８からは吐出バルブ１２を介して、冷媒が密閉容器１内に吐出される。そして、密閉容器１内に吐出された高圧冷媒は、駆動要素２の固定子４と回転子６とのエアギャップを通過し、密閉容器１内の上部（駆動要素２の上方）にてオイルと分離し、吐出配管３７より冷媒回路に吐出される。一方、分離したオイルは、密閉容器１と固定子４の間に形成された隙間１０から流下し、オイル溜め３６に戻ることとなる。

このような構成により、圧縮機Ｃは小型で構造簡単でありながら、十分な圧縮機能を発揮することができるようになる。特に、従来の如くシリンダ８内全域で高圧と低圧とが隣接することも無くなると共に、圧縮部材９は連続する肉厚部３１と肉薄部３２を有して上面３３（一面）が傾斜する形状を呈しているので、高圧室ＨＲに対応することになる肉厚部３２においてシリンダ８の内壁との間のシール寸法を十分に確保することができる。

これらにより、圧縮部材９とシリンダ８間における冷媒リークの発生を効果的に防止できるようになり、効率的な運転が可能となる。また、圧縮部材９の肉厚部３１はフライホールの役割を果たすので、トルク変動も少なくなる。また、圧縮機Ｃは所謂内部高圧型の圧縮機であるので構造の更なる簡素化が図れる。

また、支持部材７（支持部材７の突出部材１４）にベーン１１のスロット１６を構成し、更にコイルバネ１８を当該支持部材７内に設けているので、精度が必要となるシリンダ８にベーン取付構造を形成する必要が無くなり、加工性が改善される。更に、実施例の如く圧縮部材９を回転軸５に一体に形成すれば、部品点数の削減を計ることができるようになる。

尚、本実施例では、空間５４と密閉容器１内とを副支持部材２２内に圧縮部材９の下面と連通する軸心方向に形成された孔５６と、孔５６と一端が連通すると共に、この孔５６から副支持部材２２の外側に水平方向に延在し、他端が密閉容器１内と連通する連通孔５７と、この連通孔５７の他端に挿入され、中心部に微小な通路（ノズル）が形成されたノズル部材５８にて構成される圧力調整手段５５を介して連通させ、密閉容器１内の高圧冷媒をノズル部材５８に形成された微小な通路を通過させることで、圧力を低下させて、圧縮部材９の下面側となる空間５４内の圧力を密閉容器１内の圧力より低い値となるようにしたが、これに限らず、圧力調整手段は、例えば、副支持部材２２を軸心方向に貫通する孔にて空間５４と密閉容器１内とを連通させ、密閉容器１側の開口を中心部に微小な通路（ノズル）が形成されたノズル部材を挿入するものとしても構わない。

尚、実施例１では圧縮部材９とは反対側の軸受である主軸受１３端部に軸封シール５０を設けて、圧縮空間２１内の冷媒ガスが回転軸５と支持部材７の間の主軸受１３のクリアランスからリークする不都合を未然に回避するものとしたが、これに限らず、軸受に対応する位置の回転軸５にピストンリングシールを設けるものとしても構わない。

ここで、図３０及び図３１は、この場合の圧縮機Ｃの一例であり、図３０は回転軸５及び圧縮要素３の縦断側面図、図３１はシリンダ８が取り付けられた状態の回転軸５の斜視図をそれぞれ示している。図３０及び図３１に示すように、圧縮部材９の下面（他面）側の副軸受２３に対して、圧縮部材９の反対側となる軸受、即ち、圧縮部材９の上面３３側の軸受である主軸受１３端部に対応する位置の回転軸５の外周面に溝６１を形成し、この溝６１内に当該ピストンリングシール６０を取り付けるものとする。このピストンリングシール６０は、３ｍｍ〜１０ｍｍ程度の幅を有するリング形状であり、ゴム部材などの伸縮性及び耐久性に優れた素材により構成されている。尚、ピストンリング６０の幅は溝６１の深さ（幅）と同じか、若しくは、それ以下（実施例のピストンリングシール６０は３ｍｍ〜１０ｍｍ程度の幅）に設定されている。即ち、ピストンリング６０の外径は回転軸５の外径以下に設定されているため、ピストンリング６０を溝６１内に取り付けた状態では、回転軸５の外周面からピストンリング６０の外周縁が突出することなく収納される。

そして、圧縮機Ｃが起動して、密閉容器１内が高圧となると、ピストンリングシール６０は上方から加わる密閉容器１内の高圧により、下方に押され、且つ、膨張する（外側に押し出される）ため、支持部材７と回転軸５の間の隙間がピストンリングシール６０により十分にシールされる。

このように、ピストンリングシール６０により、主軸受１３の内面で、十分にシールを行い、圧縮空間２１内の冷媒ガスが回転軸５と支持部材７の間の主軸受１３のクリアランスからリークする不都合を未然に回避することができるので、主軸受１３の端部における摺動ロスを低減し、且つ、シール性の向上による体積効率の改善を同時に実現することができるようになる。これにより、圧縮機Ｃの性能の向上を図ることができるようになる。

尚、本実施例では上記ピストンリングシール６０を主軸受１３に対応する位置に一つ設けるものとしたが、ピストンリングシール６０の設置位置は上記に限らず、副軸受２３に対応する回転軸５にも取り付けるものとしても構わない。また、当該ピストンリングシール６０を複数本用いても良い。これらにより、回転軸５と主軸受１３若しくは回転軸５と副軸受２３間のシール性をより一層向上させて、高性能の圧縮機を提供することができるようになる。

次に、本発明の第３の実施例について図３２乃至図３４を用いて説明する。図３２はこの場合の圧縮機Ｃの縦断側面図、図３３は圧縮機Ｃのもう一つの縦断側面図、図３４は圧縮機Ｃの更にもう一つの縦断側面図をそれぞれ示している。尚、図３２乃至図３４にて上記図１乃至図３１に示されているものと同一の符号が付されているものは、同様若しくは類似の効果を奏するものである。

本実施例において、密閉容器１内には上側に圧縮要素３が、下側に駆動要素２がそれぞれ収納されている。即ち、本実施例では圧縮要素３を、駆動要素２の上側に配置している。

駆動要素２は、上記実施例同様に密閉容器１の内壁に固定され、固定子コイルが巻装された固定子４と、この固定子４の内側で中央に回転軸５を有する回転子６とで構成された電動モータである。

圧縮要素３は、密閉容器１の内壁に固定され、回転軸５の上端側に位置する支持部材７７と、この支持部材７７の下側にボルトにより取り付けられたシリンダ７８と、このシリンダ７８内に配置された圧縮部材８９と、ベーン１１、吐出バルブ１２、シリンダ７８の下側にボルトにより取り付けられた主支持部材７９等から構成されている。主支持部材７９の下面中央部は同心状に下方に突出し、そこに回転軸５の主軸受１３が形成されている。また、主支持部材７９の上面はシリンダ７８の下開口部を閉塞している。

上記支持部材７７は、外周面が密閉容器１の内壁に固定された主部材８５と、該主部材８５の中央に貫通形成された副軸受８３と、主部材８５の下面中央部にボルトにより固定された突出部材８４とにより構成され、この突出部材８４の下面８４Ａは平滑面とされている。

支持部材７７の突出部材８４内にはスロット１６が形成され、このスロット１６内には前記ベーン１１が上下往復動自在に挿入される。このスロット１６の上部には背圧室１７が形成されると共に、スロット１６内にはベーン１１の上面を下方に押圧する付勢手段としてのコイルバネ１８が配置されている。

そして、シリンダ７８の上開口部は支持部材７７により閉塞され、これにより、シリンダ７８内部（シリンダ７８内の圧縮部材８９と支持部材７７の突出部材８４との間）には圧縮空間２１が構成される。また、支持部材７７の主部材８５及び突出部材８４には吸込通路２４が形成されると共に、密閉容器１には吸込配管２６が取り付けられてこの吸込通路２４の一端に接続されている。シリンダ７８には圧縮空間２１に連通する吸込ポートと吐出ポートが形成されており、吸込通路２４の他端は吸込ポートに連通している。また、ベーン１１はこの吸込ポートと吐出ポートの間に位置している。

前記回転軸５は、主支持部材７９に形成された主軸受１３と支持部材７７に形成された副軸受８３と下端に形成された副軸受８６に支持されて回転する。即ち、回転軸５は係る主支持部材７９、シリンダ７８、支持部材７７の中央に挿通され、上下方向の中央部を主軸受１３により回転自在に軸支される。また、回転軸５の上方は副軸受８３にて回転自在に軸支されると共に、上端は支持部材７７にて覆われている。更に、回転軸５の下方は副軸受８６により軸支されている。この副軸受８６は、駆動要素２の下側に設けられて、中心部に回転軸５を挿通するための孔を有する略ドーナッツ形状を呈しており、外周縁は軸心方向に起立して、密閉容器１の内壁に固定されている。この副軸受８６には所々上下を連通する孔８７が形成されている。また、副軸受８６に形成された凸部８８は、駆動要素２等から回転軸５に伝達された振動が副軸受８６を介して密閉容器１に伝わるのを防ぐ、吸振作用を奏するものである。

このように、回転軸５の軸受を圧縮要素３の上側（副軸受８３）及び下側（主軸受１３）と、駆動要素２の下側（副軸受８６）に設けることで、回転軸５を安定的に支持して、圧縮機Ｃに生じる振動を効果的に低減することができる。これにより、圧縮機Ｃの振動特性の向上を図ることができるようになる。

また、本実施例のように圧縮空間２１を駆動要素２とは反対側の圧縮部材８９の上面９３に配置することで、主軸受１３からのガスリークが生じ難くなり、主軸受１３のシール性を高めることができる。更に、回転軸５の上端を支持部材７７にて閉塞することで、副軸受８３のシール性も向上し、且つ、回転軸５の周面が高圧となる不都合も回避することができるようになる。

従来、圧縮要素３を密閉容器１の上側に配置した場合、密閉容器１内下部のオイル溜め３６のオイルを圧縮要素３の圧縮部材８９等の摺動部に供給するのが困難であった。

即ち、回転軸５の周面に高圧ガスが入り込んで高圧となるため、回転軸５の上方に設けられたオイル孔４４、４５からの給油を円滑に行うことができなかった。

しかしながら、回転軸５の上端を支持部材７７にて閉塞することで、副軸受８３のシール性が向上し、回転軸５の周面が高圧となる不都合を改善を図ることが出来るので、オイルポンプ４０によりオイルを密閉容器１の上側に設けられた圧縮部材８９等の摺動部に供給することが可能となり、オイル供給量の最適化を図ることができるようになる。

そして、圧縮部材８９は係る回転軸５の上部に一体に形成され、シリンダ７８内に配置されている。この圧縮部材８９は、回転軸５により回転駆動され、吸込ポートから吸い込まれた流体（冷媒）を圧縮して吐出ポートより密閉容器１内に吐出するためのものであり、全体としては回転軸５と同心の略円柱状を呈している。

また、圧縮部材８９の回転軸５の軸方向に交差する上面９３（一面）が最も高くなる上死点から最も低くなる下死点を経て上死点に戻る上死点から下死点の間で連続して傾斜する形状を呈している。

この圧縮部材８９の連続して傾斜する形状を呈する一面は、圧縮部材８９の密閉容器１内の下側に収納された駆動要素２とは反対側の面となる上面９３に配置されている。

尚、圧縮部材８９の上面９３の形状は、実施例１の圧縮部材９の上面３３と同じであるため、説明は省略する。同様に前記圧縮部材８９の上面９３（一面）の硬度は、上死点３３Ａの受け面としての支持部材７７の突出部材８４の下面８４Ａよりも高くなるように設定されている。また、圧縮部材８９の上面９３及びベーン１１の材質及び加工方法は、実施例１で詳述したものを用いるものとする（図１８参照）。これにより、上記実施例と同様に圧縮部材８９及びベーン１１の耐久性を高めることができるようになる。

特に、ベーン１１をカーボン系材料、セラミック系材料、フッ素樹脂系材料、又はポリエーテルエーテルケトンにて構成した場合、圧縮部材８９の上面９３をそれぞれ図１８に示す材料及び加工を施すことで、圧縮部材８９の上面９３とベーン１１との間で硬度差が生じると共に、摺動部への給油が不足した場合や圧縮要素３を無潤滑とした場合であっても良好な摺動性を保持することができるようになる。

一方、ベーン１１は吸込ポートと吐出ポートの間に配置されると共に、圧縮部材８９の上面９３に当接し、シリンダ７８内の圧縮空間２１を低圧室と高圧室とに区画する。また、コイルバネ１８はこのベーン１１を常時上面９３側に付勢する。

シリンダ７８の下開口部は主支持部材７９により閉塞され、圧縮部材８９の下面（他面）と主支持部材７９の間（圧縮空間２１の背面側）には、空間５４が形成されている。この空間５４は、圧縮部材８９と主支持部材７９により密閉された空間とされている。そして、当該空間５４には圧縮部材８９とシリンダ７８との間のクリアランスから僅かに圧縮空間２１内の冷媒が流れ込むため、空間５４の圧力は、吸込ポートに吸い込まれる低圧冷媒より高く、密閉容器１内の高圧冷媒の圧力より低い値（中間圧）となる。

このように、空間５４の圧力を中間圧とすることで、圧縮部材８９が空間５４の圧力により上側に強く押されて、圧縮部材８９の上面９３が受け面となる突出部材８４の下面８４とが著しく摩耗する不都合を回避することができる。これにより、圧縮部材８９の上面９３の耐久性を改善することができる。

更に、圧縮部材８９の他面側となる空間５４の圧力を中間圧とすることで、密閉容器１内の圧力より空間５４の圧力が低くなるので、当該圧力差を利用して、空間５４の周辺部である圧縮部材８９や主軸受１３付近へのオイル供給も円滑に行うことができるようになる。

他方、前述した背圧室１７は従来のように高圧とせずに、密閉空間として当該背圧室１７の圧力を吸込ポートに吸い込まれる冷媒（冷媒）の圧力より高く、且つ、密閉容器１内の圧力より低い値としている。従来では、背圧室１７の一部と密閉容器１内とを連通させて、背圧室１７内を高圧として、コイルバネ１８に加えてベーン１１を下方に付勢するものとしていた。しかしながら、本実施例では圧縮要素３が密閉容器１の上方に位置するため、背圧室１７を高圧とすることで、ベーン１１付近への給油が不足する恐れがあった。

ここで、背圧室１７を密閉容器１内と連通させずに、密閉した空間とすることで、当該背圧室１７にはベーン１１の隙間から圧縮空間２１の低圧室側と高圧室側の冷媒が僅かに流入するのみとなる。このため、背圧室１７は吸込ポートに吸い込まれる冷媒の圧力より高く、且つ、密閉容器１内の圧力より低い中間圧となる。これにより、密閉容器１内より背圧室１７内の圧力の方が低くなるので、係る圧力差を利用して、回転軸５内のオイル通路４２を上昇し、オイル孔４４、４５からのオイルをベーン１１の周辺部にも供給することができるようになる。

これらにより、圧縮要素３を密閉容器１内の上側に設けた場合においても、圧縮部材８９やベーン１１等の摺動部への給油を円滑に行うことができ、圧縮機Ｃの信頼性を改善することができるようになる。

また、本実施例においても第１実施例と同様に、ベーン１１の先端部１５０に構成された湾曲面の曲率半径を当該先端部１５０が圧縮部材８９の上面９３に当接する全範囲において一定とすると共に、ベーン１１の傾斜面１５２の回転軸５の軸方向に対する傾斜角度θを、圧縮部材８９の上面９３が回転軸５と交わる角度αより小さくすることで、リークの発生を極力回避しながら、ベーン１１の先端部１５０を容易に加工することができるようになる。

更に、第１実施例と同様に圧縮部材８９の上死点と下死点の回転軸５の軸方向における位置の差をＨとし、圧縮部材８９の内径をＤとした場合、傾斜角度θを、θ＜ｔａｎ^-1（Ｄ／Ｈ）とすることで、圧縮部材８９の上面９３が回転軸５と交わる角度αより小さく、且つ、適正なものとすることができるようになる。このように、傾斜角度θを、θ＜ｔａｎ^-1（Ｄ／Ｈ）に基づいて設定することで、最適な傾斜角度θを容易に設定することが可能となり、圧縮機Ｃの性能を確保しながら、ベーン１１の加工性をより一層改善を図ることができるようになる。

また、圧縮部材８９の周面はシリンダ７８の内壁との間に微小なクリアランスを構成し、これにより、圧縮部材８９は回転自在とされている。そして、この圧縮部材８９の周面とシリンダ７８の内壁との間もオイルによってシールされる。

前記吐出ポートの外側にはシリンダ７８の圧縮空間２１の側面に位置して前記吐出バルブ１２が取り付けられると共に、シリンダ７８及び支持部材７７には、該吐出バルブ１２と密閉容器１内の上側とを連通する吐出管９５が形成されている。そして、シリンダ７８内で圧縮された冷媒は吐出ポートから吐出バルブ１２、吐出管９５を介して密閉容器１内上部に吐出されることとなる。

また、シリンダ７８及び支持部材７７の前記吐出バルブ１２の略対称となる位置には、当該シリンダ７８及び支持部材７７を軸心方向（上下方向）に貫通する連通孔１２０が形成されている。密閉容器１の側面の上記連通孔１２０の下部に対応する位置には吐出配管３８が取り付けられている。上述の如く吐出管９５から密閉容器１上部に吐出された冷媒は、連通孔１２０を通過し、吐出配管３８から圧縮機Ｃの外部に吐出される。尚、回転軸５の下端にはオイルポンプ４０が設けらており、一端が密閉容器１内下部のオイル溜め３６内に浸漬されている。そして、当該オイルポンプ４０により吸い上げられたオイルは、回転軸５内中心に形成されたオイル通路４２及びオイル通路４２から回転軸５の軸方向となる圧縮要素３の側面に渡って形成されたオイル孔４４、４５を介して圧縮要素３の摺動部等に供給される。また、密閉容器１内には例えばＣＯ₂（二酸化炭素）、Ｒ−１３４ａ、或いは、ＨＣ系の冷媒が所定量封入される。

以上の構成で、駆動要素２の固定子４の固定子コイルに通電されると、回転子６が下から見て時計回り方向に回転する。この回転子６の回転は回転軸５を介して圧縮部材８９に伝達され、これにより、圧縮部材８９はシリンダ７８内において下から見て時計回り方向に回転する。今、圧縮部材８９の上面９３の上死点（図示せず）が吐出ポートのベーン１１側にあり、ベーン１１の吸込ポート側でシリンダ７８、支持部材７７、圧縮部材８９及びベーン１１で囲まれた空間（低圧室）内に吸込配管２６及び吸込通路２４を介して吸込ポートから冷媒回路内の冷媒が吸い込まれているものとする。

そして、その状態から圧縮部材８９が回転していくと、上死点がベーン１１、吸込ポートを過ぎた段階から上面９３の傾斜により上記空間の体積は狭められていき、空間（高圧室）内の冷媒は圧縮されていく。そして、上死点が吐出ポートを通過するまで圧縮された冷媒は吐出ポートから吐出され続ける。一方、上死点が吸込ポートを通過した後、ベーン１１の吸込ポート側でシリンダ７８、支持部材７９、圧縮部材８９及びベーン１１で囲まれた空間（低圧室）の体積は拡大していくので、吸込配管２６及び吸込通路２４を介して吸込ポートから冷媒回路内の冷媒が圧縮空間２１内に吸い込まれていく。

吐出ポートからは吐出バルブ１２及び吐出管９５を介して、冷媒が密閉容器１内上部に吐出される。そして、密閉容器１内に吐出された高圧冷媒は、密閉容器１の上部を通過し、支持部材７７及びシリンダ７８に形成された連通孔１２０を経て、吐出配管３８より冷媒回路に吐出される。一方、分離したオイルは、連通孔１２０を流下し、更に、密閉容器１と固定子４の間から流下して、オイル溜め３６に戻ることとなる。

尚、実施例では背圧室１７を密閉空間とすることで、ベーン１１の背圧として印加される背圧室１７の圧力を吸込ポートに吸い込まれる冷媒の圧力より高く、密閉容器１内の圧力より低い値としたが、このように背圧室１７を密閉空間とする場合に限らず、例えば、背圧室１７と密閉容器１内とを微細な通路（ノズル）により連通させるものとしても構わない。この場合、密閉容器１内の冷媒がノズルを通って背圧室１７に流入するため、当該ノズルを通過する過程で、冷媒の圧力が低下する。これにより、背圧室１７を吸込ポートに吸い込まれる冷媒の圧力より高く、密閉容器１内の圧力より低い値となるので、圧力差を利用して、ベーン１１の周辺部への給油を円滑に行うことができるようになる。また、ノズルの径を調整することで、背圧室１７内に流入する冷媒の圧力も自在に設定することができる。

また、圧縮部材８９の他面側の空間５４も背圧室１７と同様に、密閉空間として空間５４の圧力も、吸込ポートに吸い込まれる低圧冷媒より高く、密閉容器１内の高圧冷媒の圧力より低い中間圧としたが、当該空間５４も密閉容器１内と微細な通路（ノズル）により連通させるものとしても構わない。この場合、密閉容器１内の冷媒がノズルを通って空間５４に流入するため、当該ノズルを通過する過程で、冷媒の圧力が低下する。これにより、空間５４を吸込ポートに吸い込まれる冷媒の圧力より高く、密閉容器１内の圧力より低い値となるので、圧縮部材８９の上面９３が受け面となる突出部材８４の下面８４とが著しく摩耗する不都合を回避することができる。これにより、圧縮部材８９の上面９３の耐久性を改善することができる。更に、空間５４を係る中間圧とすることで、圧力差を利用して、空間５４の周辺部である圧縮部材８９や主軸受１３付近への給油も円滑に行うことができるようになる。また、ノズルの径を調整することで、空間５４内に流入する冷媒の圧力も自在に設定することが可能となる。

次に、本発明の第４の実施例について図３５乃至図３７を用いて説明する。図３５乃至図３７はこの場合の圧縮機Ｃの縦断側面図であり、各図はそれぞれ異なる断面を示している。尚、図３５乃至図３７にて上記図１乃至図３４に示されているものと同一の符号が付されているものは、同様若しくは類似の効果を奏するものであるため、説明を省略する。

本実施例において、密閉容器１内には上側に駆動要素２が、下側に圧縮要素３がそれぞれ収納されている。即ち、圧縮要素３を駆動要素２の下側に配置している。

圧縮要素３は、密閉容器１の内壁に固定された主支持部材１０７と、この主支持部材１０７の下側にボルトにより取り付けられたシリンダ１０８と、このシリンダ１０８内に配置された圧縮部材１０９と、ベーン１１、吐出バルブ１２と、シリンダ１０８の下側にボルトにより取り付けられた副支持部材１１０等から構成されている。主支持部材１０７の上面中央部は同心状に上方に突出し、そこに回転軸５の主軸受１３が形成されている。また、外周縁は軸心方向（上方向）に起立し、この起立した外周縁が上述の如く密閉容器１の内壁に固定されている。

そして、シリンダ１０８の上開口部は主支持部材１０７により閉塞され、これにより、シリンダ１０８内に設けられた圧縮部材１０９の上面（他面）と主支持部材１０７の間（圧縮部材１０９の他面側）には当該圧縮部材１０９と主支持部材１０７にて閉塞された密閉空間１１５が構成される。

前記副支持部材１１０は、本体と、この中央に貫通形成された副軸受２３と、上面中央部にボルトにより固定された突出部材１１２とにより構成され、この突出部材１１２の上面１１２Ａは平滑面とされている。

また、シリンダ１０８の下開口部は副支持部材１１０の突出部材１１２により閉塞され、これにより、シリンダ１０８内部（圧縮部材１０９と副支持部材１１０の突出部材１１２の間のシリンダ１０８内部）には圧縮空間２１が構成される。

副支持部材１１０の突出部材１１２内にはスロット１６が形成され、このスロット１６内には前記ベーン１１が上下往復動自在に挿入される。このスロット１６の下部には背圧室１７が形成されると共に、スロット１６内にはベーン１１の下面を上方に押圧する付勢手段としてのコイルバネ１８が配置されている。

また、シリンダ１０８及び副支持部材１１０の突出部材１１２には吸込通路２４が形成されると共に、密閉容器１には図示しない吸込配管が取り付けられてこの吸込通路２４の一端に接続されている。このシリンダ１０８には圧縮空間２１に連通する吸込ポートと吐出ポートが形成されており、吸込通路２４の他端は吸込ポートに連通している。また、前記ベーン１１はこの吸込ポートと吐出ポートの間に位置している。

回転軸５は、主支持部材１０７に形成された主軸受１３と副支持部材１１０に形成された副軸受２３に支持されて回転する。即ち、回転軸５は係る支持部材１０７、シリンダ１０８、及び副支持部材１１０の中央に挿通され、上下方向の中央部を主軸受１３により回転自在に軸支されると共に、下端は副支持部材１１０の副軸受２３にて回転自在に軸支されている。そして、圧縮部材１０９は係る回転軸５の中央より下方となる位置に一体に形成され、シリンダ１０８内に配置されている。

この圧縮部材１０９は上述したシリンダ１０８内に配置されて、回転軸５により回転駆動され、吸込ポートから吸い込まれた流体（本実施例では冷媒）を圧縮して吐出ポートから吐出バルブ１２及び吐出管９５を介して密閉容器１内に吐出するためのものであり、全体としては回転軸５と同心の略円柱状を呈している。圧縮部材１０９は一側の肉厚部と他側の肉薄部とが連続した形状を呈して、回転軸５の軸方向に交差する下面１１３（一面）が肉厚部にて低く、肉薄部にて高い傾斜面とされている。即ち、下面１１３は、最も高くなる上死点から最も低くなる下死点を経て上死点に戻る上死点から下死点の間で連続して傾斜する形状を呈している（図示せず）。

この圧縮部材１０９の連続して傾斜する形状を呈する一面は、圧縮部材１０９の密閉容器１内の上側に収納された駆動要素２とは反対側の面となる下面１１３に配置されている。

また、本実施例の吐出管９５は吐出ポート２８から密閉容器１内下部のオイル溜め３６の油面上に延在する配管であり、シリンダ１０８内で圧縮された冷媒は、吐出ポート２８から吐出バルブ１２、吐出管９５を介して密閉容器１内の油面上に吐出されることとなる。

尚、圧縮部材１０９の下面１１３の形状は、実施例１の圧縮部材９の上面３３と同じ形状であるため、説明は省略する。同様に前記圧縮部材１０９の下面１１３（一面）の硬度は、上死点３３Ａの受け面としての副支持部材１１０の突出部材１１２の上面１１２Ａよりも高くなるように設定されている。また、圧縮部材１０９の下面１１３及びベーン１１の材質及び加工方法は、実施例１で詳述したものを用いるものとする（図１８参照）。これにより、上記実施例と同様に圧縮部材８９及びベーン１１の耐久性を高めることができるようになる。

特に、ベーン１１をカーボン系材料、セラミック系材料、フッ素樹脂系材料、又はポリエーテルエーテルケトンにて構成した場合、圧縮部材１０９の下面１１３をそれぞれ図１８に示す材料及び加工を施すことで、圧縮部材１０９の下面１１３とベーン１１との間で硬度差が生じると共に、摺動部への給油が不足した場合や圧縮要素３を無潤滑とした場合であっても良好な摺動性を保持することができるようになる。

一方、ベーン１１は前述の如く吸込ポートと吐出ポートの間に配置されると共に、圧縮部材１０９の下面１１３に当接し、シリンダ１０８内の圧縮空間２１を低圧室と高圧室とに区画する。また、コイルバネ１８はこのベーン１１を常時下面１１３側に付勢する。

また、前記空間１１５は前述の如く圧縮部材１０９と主支持部材１０７により密閉された空間とされているが、圧縮部材１０９とシリンダ１０８との間のクリアランスから僅かに圧縮空間２１内の冷媒が流れ込むため、空間１１５の圧力は、吸込ポートに吸い込まれる低圧冷媒より高く、密閉容器１内の高圧冷媒の圧力より低い中間圧となる。

このように、空間１１５の圧力を中間圧とすることで、圧縮部材１０９が空間１１５の圧力により上側に強く押されて、圧縮部材１０９の下面１１３が受け面となる突出部材１１２の上面１１２Ａとが著しく摩耗する不都合を回避することができる。これにより、圧縮部材１０９の下面１１３の耐久性を改善することができる。

また、圧縮部材１０９の他面側となる空間１１５の圧力を中間圧とすることで、密閉容器１内の圧力より空間１１５の圧力が低くなるので、当該圧力差を利用して、空間１１５の周辺部である圧縮部材１０９や主軸受１３付近へのオイル供給も円滑に行うことができるようになる。

更に、圧縮空間２１を駆動要素２とは反対側となる圧縮部材１０９の下面１１３に配置することで、主軸受１３からのガスリークが生じにくくなり、主軸受１３のシール性を高めることができる。また、圧縮空間２１となる圧縮部材１０９の下面１１３側の副軸受２３はオイル溜め３６内に位置するので、オイルにより副軸受２３からのガスリークも回避でき、副軸受２３のシール性も向上し、且つ、回転軸５の周面が高圧となる不都合も回避することができる。これにより、圧力差を利用した給油も円滑に行うことが可能となる。

また、上記実施例（実施例３）と同様に前述した背圧室１７は従来のように高圧とせずに、密閉空間として当該背圧室１７の圧力を吸込ポートに吸い込まれる冷媒の圧力より高く、且つ、密閉容器１内の圧力より低い値とする。これにより、密閉容器１内より背圧室１７内の圧力の方が低くなるので、係る圧力差を利用して、回転軸５内のオイル通路４２を上昇し、オイル通路４２から回転軸５の軸方向となる圧縮部材１０９の側面に渡って形成された図示しないオイル孔からのオイルをベーン１１の周辺部にも供給することができるようになる。

また、本実施例においても、ベーン１１の先端部１５０に構成された湾曲面の曲率半径を当該先端部１５０が圧縮部材１０９の下面１１３に当接する全範囲において一定とすると共に、ベーン１１の傾斜面１５２の回転軸５の軸方向に対する傾斜角度θを、圧縮部材１０９の下面１１３が回転軸５と交わる角度αより小さくすることで、リークの発生を極力回避しながら、ベーン１１の先端部１５０を容易に加工することができるようになる。

更に、圧縮部材１０９の上死点と下死点の回転軸５の軸方向における位置の差をＨとし、圧縮部材１０９の内径をＤとした場合傾斜角度θを、θ＜ｔａｎ^-1（Ｄ／Ｈ）とすることで、圧縮部材１０９の下面１１３が回転軸５と交わる角度αより小さく、且つ、適正なものとすることができるようになる。このように、傾斜角度θを、θ＜ｔａｎ^-1（Ｄ／Ｈ）に基づいて設定することで、最適な傾斜角度θを容易に設定することが可能となり、圧縮機Ｃの性能を確保しながら、ベーン１１の加工性をより一層改善を図ることができるようになる。

また、圧縮部材１０９の周面はシリンダ１０８の内壁との間に微小なクリアランスを構成し、これにより、圧縮部材１０９は回転自在とされている。そして、この圧縮部材１０９の周面とシリンダ１０８の内壁との間もオイルによってシールされている。

そして、吐出ポートの外側にはシリンダ１０８の圧縮空間２１の側面に位置して吐出バルブ１２が取り付けられると共に、吐出バルブ１２の外側となるシリンダ１０８内及び主支持部材１０７には吐出管９５が形成され、吐出管９５の上端はオイル溜め３６の油面上に開口している。

このように、吐出ポートから吐出された冷媒ガスを吐出管９５を通過させて油面上に導くことで、吐出された冷媒の脈動を低減することができるようになる。

以上詳述したように、本実施例においても圧縮部材１０９やベーン１１等の摺動部への給油を円滑に行うことができ、圧縮機Ｃの信頼性を改善することができるようになる。また、実施例３では、回転軸５の軸受を圧縮要素３の上側（副軸受８３）及び下側（主軸受１３）と、駆動要素２の下側（副軸受８６）の３箇所に設けるものとしたが、本実施例では主軸受１３と副軸受２３の２つの軸受にて回転軸５を十分に軸支することができるので、部品点数を削減し、圧縮機を安価にて構成することができる。

次に、図３８乃至図４０は第５の実施例の圧縮機Ｃを示し、図３８乃至図４０は第５の実施例の圧縮機Ｃの縦断側面図であり、各図はそれぞれ異なる断面を示した図である。尚、図３８乃至図４０にて上記図１乃至図３７に示されているものと同一の符号が付されているものは、同様若しくは類似の効果を奏するものであるので説明を省略する。

この場合、密閉容器１内の下側に駆動要素２を、上側に圧縮要素３を収納し、圧縮要素３の圧縮空間２１を圧縮部材１０９の駆動要素２側となる下面側とし、当該圧縮部材１０９の下面（一面）１１３を上死点から下死点の間で連続して傾斜する形状としている。ここで、前記各実施例と同様に圧縮部材１０９の下面１１３（一面）の硬度は、上死点３３Ａの受け面としての副支持部材１１０の突出部材１１２の上面１１２Ａよりも高くなるように設定されている。また、圧縮部材１０９の下面１１３及びベーン１１の材質及び加工方法は、実施例１で詳述したものを用いるものとする（図１８参照）。これにより、上記実施例と同様に圧縮部材８９及びベーン１１の耐久性を高めることができるようになる。

他方、圧縮部材１０９の他面側となる空間１１５を圧縮部材１０９と主支持部材１０７により密閉された空間とすることで、圧縮部材１０９とシリンダ１０８との間のクリアランスから僅かに圧縮空間２１内の冷媒が流れ込むため、空間１１５の圧力は、吸込ポート２７に吸い込まれる低圧冷媒より高く、密閉容器１内の高圧冷媒の圧力より低い中間圧となる。

一方、主支持部材１０７及びシリンダ１０８内にはスロット１６が形成され、このスロット１６内にはベーン１１が上下往復動自在に挿入される。このスロット１６の下部には背圧室１７が形成されると共に、スロット１６内にはベーン１１の下面を上方に押圧する付勢手段としてのコイルバネ１８が配置されている。そして、ベーン１１は、圧縮部材１０９の下面１１３に当接し、シリンダ１０８内の圧縮空間２１を低圧室と高圧室とに区画する。また、コイルバネ１８はこのベーン１１を常時下面１１３側に付勢する。

そして、背圧室１７は上記実施例の如く密閉空間として当該背圧室１７の圧力を吸込ポート２７に吸い込まれる冷媒（冷媒）の圧力より高く、且つ、密閉容器１内の圧力より低い値としている。このように、背圧室１７を密閉容器１内と連通させずに、密閉した空間とすることで、当該背圧室１７にはベーン１１の隙間から圧縮空間２１の低圧室側と高圧室側の冷媒が僅かに流入するのみとなる。このため、背圧室１７は吸込ポート２７に吸い込まれる冷媒の圧力より高く、且つ、密閉容器１内の圧力より低い中間圧となる。これにより、密閉容器１内より背圧室１７内の圧力の方が低くなるので、係る圧力差を利用して、回転軸５内のオイル通路４２を上昇し、オイル孔４４、４５からのオイルをベーン１１の周辺部にも供給することができるようになる。

他方、圧縮部材１０９の他面側となる空間１１５は、圧縮部材１０９と主支持部材１０７により密閉された空間とされている。これにより、圧縮部材１０９とシリンダ１０８との間のクリアランスから僅かに圧縮空間２１内の冷媒が流れ込むため、空間１１５の圧力は、吸込ポート２７に吸い込まれる低圧冷媒より高く、密閉容器１内の高圧冷媒の圧力より低い中間圧となる。

そして、本実施例においても、ベーン１１の先端部１５０に構成された湾曲面の曲率半径を当該先端部１５０が圧縮部材１０９の下面１１３に当接する全範囲において一定とすると共に、ベーン１１の傾斜面１５２の回転軸５の軸方向に対する傾斜角度θを、圧縮部材８９の上面９３が回転軸５と交わる角度αより小さくすることで、リークの発生を極力回避しながら、ベーン１１の先端部１５０を容易に加工することができるようになる。

更に、圧縮部材１０９の上死点と下死点の回転軸５の軸方向における位置の差をＨとし、圧縮部材１０９の内径をＤとした場合、傾斜角度θを、θ＜ｔａｎ^-1（Ｄ／Ｈ）とすることで、圧縮部材１０９の下面１１３が回転軸５と交わる角度αより小さく、且つ、適正なものとすることができるようになる。このように、傾斜角度θを、θ＜ｔａｎ^-1（Ｄ／Ｈ）に基づいて設定することで、最適な傾斜角度θを容易に設定することが可能となり、圧縮機Ｃの性能を確保しながら、ベーン１１の加工性をより一層改善を図ることができるようになる。

尚、上記各実施例では冷凍機の冷媒回路に使用されて冷媒を圧縮する圧縮機を例にとって説明したが、それに限らず、空気を吸い込んで圧縮し、吐出する所謂エアーコンプレッサにも本発明は有効である。また、各実施例では、縦型の密閉容器内の上下方向に駆動要素と圧縮要素とを収納する縦型の圧縮機を用いて説明したが、これに限らず、横型の圧縮機を用いても本発明は有効である。

本発明の第１の実施例の圧縮機の縦断側面図である。図１の圧縮機のもう一つの縦断側面図である。図１の圧縮機の圧縮要素の斜視図である。図１の圧縮機の圧縮要素のもう一つの斜視図である。図１の圧縮機の平面図である。図１の圧縮機の底面図である。図１の圧縮機の圧縮部材を含む回転軸の側面図である。図１の圧縮機の圧縮部材の第１の斜視図である。図１の圧縮機の圧縮部材の第２の斜視図である。図１の圧縮機の圧縮部材の第３の斜視図である。図１の圧縮機の圧縮部材の第４の斜視図である。図１の圧縮機の圧縮部材の第５の斜視図である。図１の圧縮機の圧縮部材の第６の斜視図である。図１の圧縮機の圧縮部材の上面を側面から見た場合の傾斜を示す拡大図である。図１の圧縮機の回転軸及び圧縮要素の縦断側面図である。図１５のシリンダが取り付けられた状態の回転軸の斜視図である。図１の圧縮機の圧縮要素のもう一つの縦断側面図である。圧縮部材の一面とこの受け面及びベーンに使用する部材の材質と加工方法を示す図である。図１の圧縮機の圧縮部材の一面に当接するベーンの第１の斜視図である。図１の圧縮機の圧縮部材の一面に当接するベーンの第２の斜視図である。図１の圧縮機の圧縮部材の一面に当接するベーンの第３の斜視図である。図１の圧縮機の圧縮部材の一面に当接するベーンの第４の斜視図である。図１の圧縮機の圧縮部材の一面に当接するベーンの第５の斜視図である。図２１のベーン先端部の拡大図である。図１の圧縮機のベーンの斜視図である。図１の圧縮機のベーンの側面図である。図１の圧縮機のベーンの正面図である。図２７のベーンの先端部の拡大図である。図１の圧縮機のベーンの平面図である。本発明の第２の実施例の圧縮機の圧縮要素の縦断側面図である。図３０の圧縮機の圧縮要素の斜視図である。本発明の第３の実施例の圧縮機の縦断側面図である。図３２の圧縮機のもう一つの縦断側面図である。図３２の圧縮機の更にもう一つの縦断側面図である。本発明の第４の実施例の圧縮機の縦断側面図である。図３５の圧縮機のもう一つの縦断側面図である。図３５の圧縮機の更にもう一つの縦断側面図である。本発明の第５の実施例の圧縮機の縦断側面図である。図３８の圧縮機のもう一つの縦断側面図である。図３８の圧縮機の更にもう一つの縦断側面図である。

符号の説明

Ｃ圧縮機
１密閉容器
２駆動要素
３圧縮要素
４固定子
５回転軸
６回転子
７、７７支持部材
８、７８、１０８シリンダ
９、８９、１０９圧縮部材
１１ベーン
１３主軸受
１６スロット
１８コイルバネ
２１圧縮空間
２２、１１０副支持部材
２３副軸受
２４吸込通路
２６吸込配管
２７吸込ポート
２８吐出ポート
３１肉厚部
３２肉薄部
３３、９３上面
３４平面
３５曲面
３６オイル溜め
３７、３８吐出配管
４０オイルポンプ
４２オイル通路
４４、４５圧縮部材用オイル孔
５０軸封シール
５１支持部
５２当接部
５３カバー
６０ピストンリングシール
６１溝
７９、１０７主支持部材
８０線
８２直線
８４、８４Ａ、８４Ｂ曲線
１１３下面
１４０、１４１面
１４２側面
１５０先端部
１５２傾斜面

Claims

内部に圧縮空間が構成されるシリンダから構成された圧縮要素と、
前記シリンダ内の圧縮空間に連通する吸込ポート及び吐出ポートと、
回転軸の軸方向に交差する一面が上死点と下死点の間で連続して傾斜すると共に、前記シリンダ内に配置されて前記回転軸により回転駆動され、前記吸込ポートから吸い込まれた流体を圧縮して前記吐出ポートより吐出する圧縮部材と、
前記吸込ポートと吐出ポート間に配置されて前記圧縮部材の一面に先端部が当接し、前記シリンダ内の圧縮空間を低圧室と高圧室とに区画するベーンとを備え、
該ベーンは、先端部に構成された湾曲面と該湾曲面から所定の傾斜角度で立ち上がる傾斜面とを有し、
前記湾曲面の曲率半径を、当該先端部が前記圧縮部材の一面に当接する全範囲において一定とすると共に、
前記傾斜面の前記回転軸の軸方向に対する傾斜角度を、前記圧縮部材の一面が前記回転軸と交わる角度より小さくしたことを特徴とする圧縮機。
前記圧縮部材の上死点と下死点の前記回転軸の軸方向における位置の差をＨとし、前記圧縮部材の内径をＤとした場合、
前記傾斜面の前記回転軸の軸方向に対する傾斜角度θを、
θ＜ｔａｎ^-1（Ｄ／Ｈ）
としたことを特徴とする請求項１の圧縮機。