JP2008240550A - 流体機械および冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の流体機構を有する流体機械に好適なオイルポンプを提供する。
【解決手段】流体機械２００Ａのオイルポンプ６は、シャフト５が内部を貫通するシリンダ６８と、中空の中心部をシャフト５が貫通するようにシリンダ６８の内部に配置されたピストン１６１と、ピストン１６１の外周面とシリンダ６８の内周面との間に形成された作動室６７を吸入側作動室６７ａと吐出側作動室６７ｂとに仕切る仕切部１６２と、吐出側作動室６７ｂの容積減少にともなって、オイルがピストン１６１を外周側から内周側へと横切る方向に移動してシャフト５の内部の給油路２９に送り込まれるように、吐出側作動室６７ｂと給油路２９とを接続するオイル吐出路６６とを備えている。
【選択図】図５

Description

本発明は、シャフトで連結された複数の流体機構を有する流体機械に関する。本発明は、さらに、その流体機械を備えた冷凍サイクル装置に関する。

従来から、圧縮機構と膨張機構とを備えた流体機械として、膨張機一体型圧縮機が知られている。図１９は、特許文献１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、圧縮機構１２１、電動機１２２および膨張機構１２３を備えている。電動機１２２、圧縮機構１２１および膨張機構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フト１２４に与える。これにより、圧縮機構１２１を駆動する電動機１２２の消費電力が低減し、膨張機一体型圧縮機１０３を用いたシステムの成績係数が向上する。

密閉容器１２０の底部１２５は、オイル貯まりとして利用されている。底部１２５に貯められたオイルを密閉容器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が設けられている。オイルポンプ１２６によって汲み上げられたオイルは、シャフト１２４内の給油路１２７を経由して、圧縮機構１２１および膨張機構１２３に供給される。これにより、圧縮機構１２１の摺動部分および膨張機構１２３の摺動部分における潤滑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１２８が設けられている。オイル戻し経路１２８は、一端がシャフト１２４の給油路１２７に接続し、他端が膨張機構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、オイルは過剰に供給される。余剰のオイルはオイル戻し管１２８を経由して、膨張機構１２３の下方に排出される。

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。したがって、圧縮機構１２１と膨張機構１２３とが別々の密閉容器内に収容されている場合には、オイ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１９に示す膨張機一体型圧縮機１０３には、オイル量の過不足の問題が本質的に存在しない。

上記の膨張機一体型圧縮機１０３では、底部１２５から汲み上げられたオイルが、高温の圧縮機構１２１を通過するため、圧縮機構１２１によって加熱される。圧縮機構１２１によって加熱されたオイルは、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に到達したオイルは、低温の膨張機構１２３において冷却されたのち、オイル戻し管１２８を経由して、膨張機構１２３の下方に排出される。膨張機構１２３から排出されたオイルは、電動機１２２の側面を通過する際に加熱され、さらに圧縮機構１２１の側面を通過する際にも加熱されて密閉容器１２０の底部１２５に戻る。

以上のように、オイルが圧縮機構と膨張機構を循環することにより、オイルを介して圧縮機構から膨張機構への熱移動が起こる。このような熱移動は、圧縮機構から吐出される作動流体の温度低下、膨張機構から吐出される作動流体の温度上昇を招来し、膨張機一体型圧縮機を用いたシステムの成績係数の向上を妨げる。
特開２００５−２９９６３２号公報

かかる問題を解決するためには、密閉容器内の上部に配置されている流体機構に対して、どのような方法でオイルを供給するかが鍵を握っている。そこで、本発明は、シャフトで連結された複数の流体機構を有する流体機械において、密閉容器内の上部に配置された流体機構にオイルを供給するための改良を提供することを目的とする。

オイルを介して圧縮機構から膨張機構に熱が移動するという問題を解決するために、本発明者らは、オイルポンプのレイアウトを工夫した流体機械の提案を先の出願において行った。その流体機械の趣旨は、圧縮機構へのオイル供給経路と膨張機構へのオイル供給経路とを分離することにある。以下に概要を示すが、これらが本発明の先行技術を構成するものではないことを断っておく。

図１８に示す流体機械３００は、圧縮機構３０２、モータ３０４、オイルポンプ３０６、膨張機構３０３およびシャフト３０５を備えている。圧縮機構３０２、モータ３０４、オイルポンプ３０６および膨張機構３０３は、軸方向にこの順番で並んでいる。シャフト３０５は、圧縮機構３０２、モータ３０４および膨張機構３０３を連結している。組立誤差を吸収するために、シャフト３０５は、圧縮機構３０２側の第１シャフト３０５ｓと、膨張機構３０３側の第２シャフト３０５ｔとで構成されている。オイルポンプ３０６は、シャフト３０５の回転に応じて作動するロータリポンプであり、第１シャフト３０５ｓの内部に形成された給油路３２９にオイルを送り込む。給油路３２９に送られたオイルは、圧縮機構３０２の摺動部分を潤滑した後、密閉容器３０１の下部のオイル貯まり３２５に戻る。一方、膨張機構３０３への給油は、第２シャフト３０５ｔの外周面に形成された給油溝等を用いて行うことができる。膨張機構３０３の摺動部分を潤滑したオイルも、オイル貯まり３２５に戻される。

このように、オイルポンプ３０６の配置を工夫することにより、圧縮機構３０２を潤滑するオイルの循環経路と、膨張機構３０３を潤滑するオイルの循環経路とを分離できる。オイル貯まり３２５に貯められたオイルは、オイルポンプ３０６のオイル吸入口３０６ｑの近傍では比較的高温となるが、膨張機構３０３の近傍では比較的低温となる。これにより、オイルを介した圧縮機構３０２から膨張機構３０３への熱移動が抑制され、圧縮機構３０２で圧縮された作動流体の温度低下、膨張機構３０３で膨張した作動流体の温度上昇が防止され、当該流体機械３００を用いたシステムの成績係数が改善される。

図１８に示す流体機械３００で用いているオイルポンプ３０６は、基本的には既存のロータリポンプの構造を踏襲している。既存のロータリポンプは、一般に、シリンダの外側に向かってオイル吐出路が延びている。したがって、シリンダの内部を貫通するシャフトに設けられた給油路にオイルを供給するためには、図１８に示すごとく、オイルポンプ３０６の本体部（作動室を形成する部分）とは別に、オイルを一時的に収容するための部材３０７が必要となる。しかしながら、そのような部材３０７は、改良されたオイルポンプを備える本発明の流体機械によれば、不要である。

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、
密閉容器内の上部に配置された第１流体機構と、
密閉容器内の下部に配置された第２流体機構と、
第１流体機構と第２流体機構とを連結するとともに、第１流体機構に通じる給油路が内部に形成されたシャフトと、
シャフトの軸方向における第１流体機構と第２流体機構との間に配置され、オイル貯まりに貯められたオイルを給油路に送り込むオイルポンプとを備え、
給油路の入口が、シャフトの外周面に設けられ、かつオイルポンプの内部に位置しており、
オイルポンプは、
シャフトが内部を貫通するシリンダと、
中空の中心部をシャフトが貫通するとともに、シリンダに内接しながら回転可能となるようにシリンダの内部に配置されたピストンと、
ピストンの外周面とシリンダの内周面との間に形成された作動室を吸入側作動室と吐出側作動室とに仕切る仕切部と、
吐出側作動室の容積減少にともなって、オイルがピストンを外周側から内周側へと横切る方向に移動し、ピストンの内側に入口が位置する給油路に送り込まれるように、吐出側作動室と給油路とを接続するオイル吐出路と、
を含む、流体機械を提供する。

他の側面において、本発明は、上記流体機械を含む冷凍サイクル装置を提供する。この場合、第１流体機構が作動流体を圧縮する圧縮機構であり、第２流体機構が膨張する作動流体から動力を回収する膨張機構でありうる。膨張機構によって回収された動力が圧縮機構に伝達されるように、シャフトで圧縮機構と膨張機構とを連結することができる。

上記本発明の流体機械のオイルポンプによれば、シャフトの回転に基づく吐出側作動室の容積減少にともない、オイルは、ピストンを横切る形で吐出側作動室からシャフトの外周面に向かって移動し、その後、給油路に送り込まれる。つまり、オイル吐出路がシリンダの内部に存在し、吐出側作動室のオイルをシリンダの外部に排出することなく、回転中のシャフトの内部の給油路に直接供給することができる。オイル吐出路をシリンダの外部に延ばす必要性がないので、オイルポンプの小型化および部品点数削減に有利である。しかも、オイルの安定供給という面においても、既存のロータリポンプと何ら遜色ない性能を発揮しうる。また、オイル吐出路が必然的に短くなるので、このことによるオイルポンプの負荷低減効果も期待できる。

以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態にかかる流体機械の縦断面図である。図２Ａは、図１に示す流体機械のＤ１−Ｄ１横断面図である。図２Ｂは、図１に示す流体機械のＤ２−Ｄ２横断面図である。図３は、図１の部分拡大図である。

図１に示すように、流体機械２００Ａは、密閉容器１と、密閉容器１内の上部に配置さ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機構３と、圧縮機構２と膨張機構３との間に配置された電動機４と、圧縮機構２、膨張機構３および電動機４を連結するシャフト５と、電動機４と膨張機構３との間に配置されたオイルポンプ６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が作動する。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によるシャフト５の駆動をアシストする。圧縮機構２と膨張機構３とは、シャフト５で連結されているので回転数が一致する。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が配置されている側を上側、膨張機構３が配置されている側を下側と定義する。さらに、本実施形態では、スクロール型の圧縮機構２とロータリ型の膨張機構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、他の容積型であってもよい。例えば、圧縮機構と膨張機構の双方をロータリ型またはスクロール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の底部はオイル貯まり２５として利用されている。オイルは、圧縮機構２および膨張機構３の摺動部分における潤滑性とシール性を確保するために使用される。オイル貯まり２５に貯められたオイルの量は、シャフト５の軸方向が鉛直方向に平行となるように密閉容器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よりも下に油面ＳＬ（図４参照）が位置するように調整されている。言い換えれば、膨張機構３の周囲がオイル貯まり２５に貯められたオイルで満たされ、膨張機構３の周囲を満たすオイルが圧縮機構２に供給されるように、シャフト５の軸方向に関するオイルポンプ６のオイル吸入口６２ｑの位置が定められている。このようにすれば、圧縮機構２に使用されるオイルと膨張機構３に使用されるオイルとを共通のオイル貯まり２５に貯めることができる。

オイル貯まり２５は、オイルポンプ６のオイル吸入口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、断熱部材３１（具体的には仕切板）によって隔てられている。オイルポンプ６の周囲が上槽２５ａのオイルで満たされ、膨張機構３の周囲が下槽２５ｂのオイルで満たされている。上槽２５ａのオイルは主に圧縮機構２のために使用され、下槽２５ｂのオイルは主に膨張機構３のために使用される。

オイルポンプ６は、上槽２５ａに貯まっているオイルの油面ＳＬ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の軸方向における圧縮機構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、軸受部材７５が配置されている。軸受部材７５は密閉容器１に固定されており、この軸受部材７５を介して、オイルポンプ６、断熱部材３１および膨張機構３が密閉容器１に固定されている。軸受部材７５の外周部には、圧縮機構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たオイルが上槽２５ａに戻れるように、複数の貫通孔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。

オイルポンプ６は、上槽２５ａのオイルを吸入し、圧縮機構２の摺動部分にオイルを供給する。圧縮機構２を潤滑後、軸受部材７５の貫通孔７５ａを通じて上槽２５ａに戻るオイルは、圧縮機構２および電動機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。一方、膨張機構３の摺動部分には、下槽２５ｂのオイルが供給される。膨張機構３の摺動部分から溢れたオイルは、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から冷却作用を受けるので、相対的に低温となる。圧縮機構２と膨張機構３との間にオイルポンプ６を配置し、そのオイルポンプ６を用いて圧縮機構２への給油を行うことにより、圧縮機構２を潤滑する高温のオイルの循環経路を膨張機構３から遠ざけることができる。言い換えれば、圧縮機構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環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。

流体機械２００Ａ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、上槽２５ａでは相対的に高温となり、下槽２５ｂの膨張機構３の周囲では相対的に低温となる。断熱部材３１は、上槽２５ａと下槽２５ｂとの間のオイルの流通を制限することにより、上槽２５ａに高温のオイルが貯まり、下槽２５ｂに低温のオイルが貯まった状態を維持する。さらに、断熱部材３１の存在により、オイルポンプ６と膨張機構３との軸方向の距離が長くなるため、このことによっても、オイルポンプ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、断熱部材３１によって制限されているが、禁止されているわけではない。断熱部材３１には、オイルの流通を許容するための貫通孔や切り欠き等の通路を設けることができる。上槽２５ａから下槽２５ｂ、またはその逆方向へのオイルの流通は、オイル量をバランスさせるように起こりうる。

次に、圧縮機構２および膨張機構３について説明する。

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、オルダムリング１１と、軸受部材１０と、マフラー１６と、吸入管１３と、吐出管１５とを備えている。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旋回スクロール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と噛み合いながら、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作動室１２が外側から内側に移動しながら容積を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、リード弁３６を押し開き、固定スクロール８の中央部に設けられた吐出孔８ｂ、マフラー１６の内部空間１６ａ、ならびに固定スクロール８および軸受部材１０を貫通する流路１７をこの順に経由して、密閉容器１の内部空間２４に吐出される。シャフト５の給油路２９を通ってこの圧縮機構２に到達したオイルは、旋回スクロール７と偏心軸５ａとの摺動面や、旋回スクロール７と固定スクロール８との摺動面を潤滑する。密閉容器１の内部空間２４に吐出された作動流体は、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、吐出管１５からガスクーラ（凝縮器）に向けて吐出される。

シャフト５を介して圧縮機構２を駆動する電動機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とを含み、同期機および誘導機のいずれであってもよい。密閉容器１の上部に配置されたターミナル（図示省略）から電動機４に電力が供給される。電動機４は、圧縮機構２から吐出された作動流体およびオイルによって冷却される。

シャフト５の内部には、圧縮機構２の摺動部分に通ずる給油路２９が軸方向に延びるように形成されており、この給油路２９にオイルポンプ６から吐出されたオイルが送り込まれる。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の各摺動部分に供給される。このようにすれば、圧縮機構２に向かうオイルが膨張機構３で冷却されることがないので、オイルを介した圧縮機構２から膨張機構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の内部に給油路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。

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、第１シャフト５ｓに連結された、膨張機構３側に位置する第２シャフト５ｔとを含む。第１シャフト５ｓと第２シャフト５ｔとは、膨張機構３によって回収された動力が圧縮機構２に伝達されるように連結器６３によって連結されている。ただし、連結器６３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（図１５参照）。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。

連結器６３は、軸受部材７５の内部空間７０ｈに配置されている。つまり、軸受部材７５は、連結器６３の設置スペースを提供する役割を担っている。連結器６３は、軸受部材７５の内部空間７０ｈにおいて第１シャフト５ｓおよび第２シャフト５ｔと同期回転する。膨張機構３によって第２シャフト５ｔに与えられるトルクは、連結器６３を介して第１シャフト５ｓに伝達される。

図６に示すように、第２シャフト５ｔの端部の外周面には、溝ＳＰＬが設けられている。同様の溝が連結器６３の内周面にも設けられている（図示省略）。溝同士が係合する、いわゆるスプライン嵌合により、第２シャフト５ｔが連結器６３に固定される。第１シャフト５ｓも同様の方法で連結器６３に固定される。

図４に示すように、給油路２９は、第１シャフト５ｓと第２シャフト５ｔとをまたがっている。第１シャフト５ｓにおいて、給油路２９は、第１シャフト５ｓの両端面を貫通している。第２シャフト５ｔにおいて、給油路２９は、一方の開口が第１シャフト５ｓと向かい合う端面に位置し、他方の開口である入口２９ｐが膨張機構３の上軸受部材４５よりも上側に位置している。つまり、給油路２９の入口２９ｐが、第２シャフト５ｔの外周面に設けられ、オイルポンプ６の内部に位置している。第２シャフト５ｔの外周面とは、両端面を除いた円筒面のことである。オイルポンプ６の働きにより入口２９ｐから給油路２９に送り込まれたオイルは、第１シャフト５ｓと第２シャフト５ｔとの連結部を経由して、圧縮機構２の摺動部分に供給される。

図１に示すように、膨張機構３は、第１シリンダ４２と、第１シリンダ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とを備えている。第１シリンダ４２と第２シリンダ４４とは、互いに同心状の配置である。図２Ａおよび図２Ｂに示すように、膨張機構３は、さらに、シャフト５の偏心部５ｃに嵌合し、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に往復動自在に保持され、一方の端部が第１ピストン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に嵌合し、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に往復動自在に保持され、一方の端部が第２ピストン４７に接する第２ベーン４９と、第２ベーン４９の他方の端部に接し、第２ベーン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置された上軸受部材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シリンダ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による狭持により、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の回転に応じて容積が変化する作動室５５，５６が形成される。上軸受部材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。膨張機構３も、圧縮機構２と同様、吸入管５２と、吐出管５３とを備えている。

図２Ａに示すように、第１シリンダ４２の内側には、第１ピストン４６および第１ベーン４８により区画された、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）が形成される。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吸入側空間）および吐出側の作動室５６ｂ（第２吐出側空間）が形成される。第２シリンダ４４における２つの作動室５６ａ，５６ｂの合計容積は、第１シリンダ４２における２つの作動室５５ａ，５５ｂの合計容積よりも大きい。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、中板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。高圧の作動流体は、下軸受部材４１に設けられた吸入孔４１ａから第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を回転させながら膨張して低圧になる。低圧の作動流体は、上軸受部材４５に設けられた吐出孔４５ａから吐出される。

このように、膨張機構３は、シリンダ４２，４４と、シャフト５の偏心部５ｃ，５ｄに嵌合するようにシリンダ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およびピストン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。ロータリ型の流体機構は、その構造上、シリンダ内の空間を２つに仕切るベーンの潤滑が不可欠となる。機構全体がオイルに浸かっている場合には、ベーンが配置されているベーン溝の後端を密閉容器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３に示すように、例えば、第２シャフト５ｔの下端から膨張機構３のシリンダ４２，４４に向かって延びるように、第２シャフト５ｔの外周面に溝５ｋを設け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懸かる圧力は、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。さらには、第２シャフト５ｔの内部に給油路を設け、第２シャフト５ｔの下端にオイルポンプを設置することにより、膨張機構３の摺動部分に給油を行うようにしてもよい。

オイルポンプ６について詳しく説明する。図４は、図１の部分拡大図であり、図５は、図４のＣ−Ｃ横断面図であり、図６は、オイルポンプ６の要部の分解斜視図である。

図４に示すように、オイルポンプ６は、シャフト５が内部を貫通するシリンダ６８と、シリンダ６８の端面を閉塞する２つの閉塞部材６２，６４と、中空の中心部をシャフト５が貫通するようにシリンダ６８の内部に配置されたリング状のピストン１６１と、シャフト５とピストン１６１との間に配置された偏心部６５と、シャフト５の内部の給油路２９とシリンダ６８の内部の作動室６７とを接続するオイル吐出路６６とを含む。ピストン１６１は、シリンダ６８に内接しており、シリンダ６８の内部を回転可能である。シリンダ６８の内径はピストン１６１の外径よりも大きく、ピストン１６１の外周面とシリンダ６８の内周面との間に作動室６７が形成されている。図５に示すように、作動室６７は、仕切部１６２によって吸入側作動室６７ａと吐出側作動室６７ｂとに仕切られている。

図４に示すように、シリンダ６８の上面を閉塞する第１閉塞部材６４は、軸受部材７５に隣接して配置されており、シリンダ６８に接する面とは反対側の面で軸受部材７５の内部空間７０ｈを閉じている。軸受部材７５の内部空間７０ｈには、第１シャフト５ｓと第２シャフト５ｔとを連結する連結器６３が配置されている。シリンダ６８の下面を閉塞する第２閉塞部材６２には、シリンダ６８内の作動室６７にオイルを導くためのオイル吸入路６２ａが設けられている。オイル吸入路６２ａの始端、つまり、オイル吸入口６２ｑは、オイル貯まり２５（上槽２５ａ）に面している。オイル吸入路６２ａの終端は、シリンダ６８内の吸入側作動室６７ａに面している。オイル吸入路６２ａは、シリンダ６８に設けられていてもよい。この場合、第２閉塞部材６２を省略することが可能である。ただし、第２閉塞部材６２を設けることにより、上槽２５ａの深さ調整が容易となる利点がある。上槽２５ａの深さを適切に調整することにより、油面ＳＬがオイル吸入口６２ｑよりも低下する可能性を低減できる。

図５および図６に示すように、ピストン１６１と仕切部１６２とは、相対位置関係が不変である。具体的には、ピストン１６１および仕切部１６２は、これらの部分が一体化された単一部品６１（いわゆる揺動ピストン）に含まれている。仕切部１６２は、ピストン１６１の外周面から半径方向外向きに突出している。シリンダ６８には、半径方向外向きに凹となるように凹部３８ｐが設けられている。シリンダ６８の凹部３８ｐに仕切部１６２が揺動可能に嵌合することにより、ピストン１６１の自転が拘束されている。そして、吸入側作動室６７ａに面するオイル吸入路６２ａの終端の位置と、吐出側作動室６７ｂに面するオイル吐出路６６の始端の位置とが、仕切部１６２の左右に振り分ける形で定められている。このような位置関係とすることにより、作動室６７のオイルに圧縮作用が加わることを実用上問題ない程度まで抑制することができる。

オイル吐出路６６は、ピストン１６１の内側の空間に入口２９ｐが面している給油路２９にオイルが送り込まれるように、吐出側作動室６７ｂと給油路２９とを接続する。オイル吐出路６６を流通するオイルは、ピストン１６１を外周側から内周側へと横切る方向に移動する。吐出側作動室６７ｂから給油路２９に送られるオイルは、シリンダ６８の外部を経由していない。つまり、オイル吐出路６６がシリンダ６８の内部に設けられ、作動室６７とシャフト５の給油路２９とを接続する外部通路が省略された形になっている。これにより、部品点数減およびオイルポンプ６の小型化を図ることができる。

図５および図６に示すように、オイル吐出路６６の少なくとも一部は、ピストン１６１の外周面と内周面とにまたがるようにピストン１６１に設けることができる。このようにすれば、吐出側作動室６７ｂからピストン１６１の内側にオイルが移動可能である。シリンダ６８の内部にオイル吐出路６６が設けられることとなり、オイルポンプ６の小型化に極めて有利である。また、吐出側作動室６７ｂと給油路２９とを最短距離で結ぶことが容易となる。一般に、オイル吐出路６６が短ければ短いほど圧力損失の低減に有利なので、本実施形態によれば、そうした効果を得やすい。

具体的に、オイル吐出路６６の少なくとも一部は、ピストン１６１を径方向に貫通する貫通孔６１ｈによって構成されている。このような貫通孔６１ｈによれば、ピストン１６１の内側においてオイル吐出路６６を構成する空間６５ｈに、吐出側作動室６７ｂのオイルをスムーズに移動させることができる。また、貫通孔６１ｈを有するピストン１６１の製造も容易である。貫通孔６１ｈの形状は、特に限定されないが、加工容易性等を考慮して、断面形状が円形を示す貫通孔６１ｈをピストン１６１に設けることが好ましい。また、貫通孔６１ｈの中心線の延長がピストン１６１の軸線Ｏ₂と交差している場合に、貫通孔６１ｈの長さが最小となるので好ましい。

次に、ピストン１６１の内側に配置されている偏心部６５について説明する。図６に示すように、偏心部６５は、シャフト５とピストン１６１とに介在し、シャフト５の軸線Ｏ₁とピストン１６１の軸線Ｏ₂とがオフセットした状態を保持する。偏心部６５はシャフト５に固定されており、シャフト５と同期回転する一方、ピストン１６１に対しては摺動回転可能である。ピストン１６１の内側を偏心部６５が回転することにより、シャフト５の動力がピストン１６１に伝達される。ピストン１６１の内側においては、偏心部６５によりピストン１６１とシャフト５との間に確保される空間６５ｈによって、オイル吐出路６６が構成されている。このように、偏心部６５は、ピストン１６１の内側にオイル吐出路６６の一部を形成する役割と、シャフト５の動力をピストン１６１に伝達する役割とを担っており、オイルポンプ６の小型化に寄与している。

本実施形態において、偏心部６５は、シャフト５から分離可能な偏心部材６５からなっている。偏心部材６５とシャフト５とを別部材とすることにより、ピストン１６１の内側において、オイル吐出路６６を容易に確保することができる。なお、以下において、「偏心部」を「偏心部材」と表記する。

図７に示すように、偏心部材６５は、シャフト５の外径に一致する大きさの内径の内周面６５ｐと、ピストン１６１の内径に一致する大きさの外径の外周面６５ｑとを有し、形状がリング状である。偏心部材６５の内径の中心と外径の中心とはオフセットしている。図６に示すように、偏心部材６５の内径の中心は、シャフト５の軸線Ｏ₁に一致し、外径の中心はピストン１６１の軸線Ｏ₂に一致している。このような偏心部材６５によれば、ピストン１６１をスムーズに動作させることが可能である。

なお、本明細書において、「一致」は、必ずしも完全一致を意味しない。例えば、マイクロメートルオーダーの設計上の微差や組立誤差は、「一致」の概念に含まれるものとする。

図６および図７に示すように、偏心部材６５は、第１偏心円板１５１と、第１偏心円板１５１に平行に配置された第２偏心円板１５２と、それら２つの偏心円板１５１，１５２を相互に固定する連結部１５３，１５４とを有している。連結部１５３，１５４は、２つの偏心円板１５１，１５２の間かつ周方向の複数箇所（本実施形態では２箇所）に設けられており、第１偏心円板１５１と第２偏心円板１５２の相対位置関係を保持する役割を担っている。第１偏心円板１５１と第２偏心円板１５２との間に形成された空間６５ｈによって、ピストン１６１の内側におけるオイル吐出路６６が構成されている。

図７に示すように、連結部１５３，１５４は、偏心円板１５１，１５２の外周縁（偏心部６５の外周面６５ｑ）よりも内側に引き下がっている。そのため、第１偏心円板１５１の下面、第２偏心円板１５２の上面、ピストン１６１の内周面、および、シャフト５の外周面によって囲まれる空間６５ｈが、当該偏心部材６５の全周囲にわたって形成される。言い換えれば、偏心部材６５によりピストン１６１とシャフト５との間に確保される空間６５ｈは、シャフト５を周方向に取り囲む環状形態をなしている。この環状の空間６５ｈにより、ピストン１６１の内側において、オイル吐出路６６が構成されている。

図５から理解できるように、連結部１５３，１５４と給油路２９の入口２９ｐとが周方向に重なり合わない位置関係にて、偏心部材６５とシャフト５とが相互に固定されている。このような位置関係により、シャフト５の回転角度によらず、給油路２９の入口２９ｐが環状の空間６５ｈに露出する。さらに、環状の空間６５ｈは、ピストン１６１の内周面に沿って形成されており、ピストン１６１に設けられたオイル吐出路としての貫通孔６１ｈが、環状の空間６５ｈにシャフト５の回転角度によらず露出している。このようにすれば、給油路２９におけるオイルの脈動も小さく、圧縮機構２の摺動部分にオイルをスムーズかつ安定して供給することができる。

なお、偏心部材６５によって形成される環状の空間６５ｈは、３６０度途切れている箇所がないという趣旨であり、必ずしも円形である必要はない。

図６に示すように、偏心部材６５には、半径方向の肉厚が最も大きい連結部１５３が設けられている位置において、内周側から外周側に向かって凹形状のキー溝６５ｋが設けられている。同様に、シャフト５にも外周面に露出するキー溝５８が設けられている。図５に示すように、偏心部材６５のキー溝６５ｋおよびシャフト５のキー溝５８にキー７２（いわゆる沈みキー）が係合し、偏心部材６５がシャフト５に固定されている。このように、オイルポンプ６は、偏心部材６５とシャフト５との相対回転を禁止するとともに、偏心部材６５を介してシャフト５の動力をピストン１６１に伝達する動力伝達部としてのキー７２をさらに備えている。このようなキー７２を用いることにより、偏心部材６５をシャフト５に容易に固定することができる。偏心部材６５をシャフト５に固定し、両者の位置関係を不変とすることにより、偏心部材６５によって形成される環状の空間６５ｈと、シャフト５の外周面に設けられた給油路２９の入口２９ｐとの位置関係が不変となる。

ただし、キー７２は、偏心部材６５の一部であってもよいし、シャフト５の一部であってもよい。さらには、偏心部材６５をシャフト５に直接嵌め合わせるようにしてもよい。

また、図５に示す本実施形態では、給油路２９の入口２９ｐが１つのみシャフト５に設けられているが、複数の入口２９ｐをシャフト５に設けてもよい。複数の入口２９ｐを設けることにより、ピストン１６１の貫通孔６１ｈと、貫通孔６１ｈに最も近い入口２９ｐとがなす角度を小さくすることができる。このことにより、貫通孔６１ｈから貫通孔６１ｈに最も近い入口２９ｐまでの距離が短くなり、給油路２９にオイルをより安定して送り込むことが可能となる。

図９を参照して、オイルポンプ６の動作について説明する。図９の各図は、仕切部１６２が凹部３８ｐに最も押し込まれた時点（上死点）からのシャフト５の回転角度を示している。シャフト５が回転すると、ピストン１６１は、シャフト５から動力を受け取ってオイルをオイル吸入路６２ａから吸入側作動室６７ａに吸入する仕事を行う（１８０°〜２２５°）。シャフト５がさらに回転し、ピストン１６１とシリンダ６８との接点がオイル吸入路６２ａと作動室６７との接続位置を通過すると、吸入側作動室６７ａが吐出側作動室６７ｂへと変化し、オイル吐出路６６を通じて吐出側作動室６７ｂから給油路２９への送油が開始される（２２５°〜４０５°）。シャフト５の回転によって吐出側作動室６７ｂの容積は徐々に減少し、破線矢印で示すように、吐出側作動室６７ｂのオイルが給油路２９へと移動していく（４０５°〜５８５°）。吐出側作動室６７ｂの容積が減少している期間において、吸入側作動室６７ａの容積が増大し、吸入側作動室６７ａへのオイルの吸入が行われる。

一連の動作が繰り返し行われるので、オイル吐出路６６は、シャフト５の回転角度によらず、作動室６７と給油路２９とを接続することとなる。したがって、本実施形態のオイルポンプ６によれば、給油路２９にオイルを連続的かつスムーズに送り込むことができる。

なお、本実施形態では、オイルポンプ６の偏心部６５（偏心部材）とシャフト５とを別部材としているが、膨張機構３において説明した偏心部５ｃ，５ｄ（図１および図２参照）のように、偏心部がシャフト５の一部であってもよい。この場合において、図８に示すように、オイル吐出路６６として利用できる環状溝５ｅをシャフト５の偏心部５ｆの外周面に設けることができる。給油路２９の入口２９ｐは、環状溝５ｅ内に設けられている。このようにすれば、シャフト５の回転角度によらず、給油路２９とピストン１６１におけるオイル吐出路６６（貫通孔６１ｈ）との接続を確保することができ、圧縮機構２に安定して給油を行うことができる。また、部品点数の低減という観点において、図８の例は好ましい。

要するに、ピストン１６１の内周面とシャフト５の外周面との間に、シャフト５を周方向に取り囲む環状の空間６５ｈ，５ｅがオイル吐出路６６の一部として形成され、シャフト５の回転角度によらず、環状の空間６５ｈ，５ｅに給油路２９の入口２９ｐが露出しているとよい。

（オイルポンプの第１変形例）
流体機械２００Ａに好適なオイルポンプは、図５等で説明したものに限定されず、ピストンや偏心部材に適宜変更を加えることができる。例えば、図１０に示すオイルポンプ６０を流体機械２００Ａに好適に採用できる。図１１は、図１０に示すオイルポンプ６０の要部分解斜視図であり、図１２は、図１１に示す偏心部材の平面図および側面図である。図１０に示すように、第１変形例にかかるオイルポンプ６０は、シリンダ６８、ピストン１８１および偏心部材８５を備えており、基本動作に関しては先に説明したオイルポンプ６（図４〜図９参照）と共通である。主要な相違点は、ピストン１８１および偏心部材８５の構造と、これらによって形成されるオイル吐出路８６の形状にある。

図１１に示すように、オイルポンプ６０のピストン１８１には、貫通孔の代替として、外周面と内周面とにまたがる形で溝８１ｈが設けられている。ピストン１８１には仕切部１８２が一体化されており、これら２つの部分によって揺動ピストン８１が構成されている。溝８１ｈの位置は、図５に示す貫通孔６１ｈの位置と一致している。オイルは、溝８１ｈを流通して、吐出側作動室６７ｂからピストン１８１の内側の空間へと移動できる。オイル吐出路８６の一部が溝８１ｈによって構成されている。

言い換えると、ピストン１８１は、シャフト５の軸方向に関して、シリンダ６８の高さよりも厚みが減じられた薄肉部１８３を有する。この薄肉部１８３に基づき、シリンダ６８を閉塞する閉塞部材６２，６４とピストン１８１との間に空間８１ｈ（溝８１ｈ）が形成される。なお、本変形例においては、ピストン１８１の上面側と下面側のそれぞれに溝８１ｈが設けられているが、いずれか一方のみであってもよい。

図１１および図１２に示すように、リング状の偏心部材８５は、板状の本体部１８５と、本体部１８５の上面側および下面側の複数箇所に概ね等角度間隔で設けられたスペーサ部１８４とを有する。スペーサ部１８４は、本体部１８５の上面側および下面側の一方にのみ設けられていてもよい。本体部１８５の厚みは、ピストン１８１の厚み（≒シリンダ６８の厚み）よりも小さい。スペーサ部１８４は、本体部１８５の厚みと自身の厚みとの合計がピストン１８１の厚みに等しくなるように寸法が調整されている。このようなスペーサ部１８４により、ピストン１８１の内側にオイル吐出路８６として機能する、十分な広さの空間８５ｈが形成される。

スペーサ部１８４は、本体部１８５の主面（上面および下面）から厚さ方向に突出している半球状の部分であり、シリンダ６８を閉塞する閉塞部材６２，６４に接する先端面が曲面になっている。そのため、偏心部材８５と閉塞部材６２，６４との摩擦は小さく、偏心部材８５がピストン１８１の内側をスムーズに回転できる。また、スペーサ部１８４が半球状であることから、ピストン１８１の内側に形成された空間８５ｈは、シャフト５を周方向に取り囲む環状の形態を有する。

図１２に示すように、偏心部材８５の内径の中心と外径の中心とはオフセットしている。本体部１８５には、径方向の厚みの最も大きい位置にキー溝８５ｋが設けられている。先に説明の通り、キー溝８５ｋは、キーを用いてシャフト５に偏心部材８５を固定するために使用される。本体部１８５には、さらに、径方向の厚みが大きい位置において、内周側から外周側に向かって凹となる凹部８５ｔが設けられている。シャフト５の周方向に関して、凹部８５ｔと給油路２９の入口２９ｐとが重なり合う（一致する）位置関係にて、偏心部材８５とシャフト５とが相互に固定される。これにより、給油路２９の入口２９ｐが凹部８５ｋに常に露出し、偏心部材８５によって形成される空間８５ｈと給油路２９との接続がシャフト５の全回転角度で保持される。偏心部材８５によって形成される空間８５ｈには、ピストン１８１に設けられた溝８１ｈも常に露出する。したがって、給油路２９にオイルを連続的かつスムーズに送り込むことができる。

なお、溝８１ｈは、ピストン１８１が平面視でＣ字状を示すように、ピストン１８１の一部を切除する形で設けられていてもよい。ただし、薄肉部１８３が残るように溝８１ｈ（図１１）を形成すれば、ピストン１８１の強度を確保しやすいという利点がある。

（オイルポンプの第２変形例）
吐出側作動室６７ｂと給油路２９とを接続するオイル吐出路を、偏心部材を用いることなくシリンダ６８の内部に形成することも可能である。図１４に、そのようなオイルポンプの例を示す。

図１３に示すオイルポンプ１６０は、シリンダ９０、ピストン９２および仕切部９３を備えている。ピストン９２と仕切部９３は別々の部材である。ピストン９２の内径は、シャフト５の外径に一致している。ピストン９２はシャフト５に固定されており、両者は同期回転する。シャフト５およびピストン９２の回転中心は一致している。一方、シャフト５およびピストン９２の回転中心は、シリンダ９０の中心（内径の中心）からオフセットしている。ピストン９２がシリンダ９０に内接しており、シリンダ９０の内径とピストン９２の外径との差異に基づく三日月状の作動室６７が、シリンダ９０の内周面とピストン９２の外周面との間に形成されている。

オイル吸入路６２ａは、半径方向外向きに凹となるようにシリンダ９０の内周面に設けられた凹部９１に面している。凹部９１が、オイル吸入路６２ａと作動室６７との接続部をなしている。シリンダ９０の内面に沿った仕切部９３の摺動が凹部９１に阻止されないように、シャフト５の軸方向に関する凹部９１の深さがシリンダ９０の厚みよりも小さく定められている。ピストン９２とシリンダ９０との接点は、凹部９１から見てシャフト５の回転方向の後方側かつ、当該凹部９１に隣接する位置で固定されている。シリンダ９０とピストン９２との接点が固定されているので、シャフト５の全回転角度で凹部９１から作動室６７にオイルが移動できる。

ピストン９２とシリンダ９０との接点が固定である一方、仕切部９３とシリンダ９０との接点は、シャフト５の回転に同期してシリンダ９０の内周面に沿って移動する。仕切部９３は、ピストン９２およびシャフト５に設けられたベーン溝９４，９５に進退可能に収容され、先端がシリンダ９０の内周面に摺動可能に接触することにより、作動室６７を吸入側作動室６７ａと吐出側作動室６７ｂとに仕切っている。つまり、仕切部９３は、いわゆるスライディングベーンからなっている。ピストン９２には、ベーン溝９４，９５から見てシャフトの回転方向に関する前方側、かつベーン溝９４，９５に隣接する位置において、当該ピストン９２を外周面と内周面とにまたがる形でオイル吐出路９７が設けられている。シャフト５の回転方向に関して、オイル吐出路９７が設けられている位置と、シャフト５の外周面に設けられている給油路２９の入口２９ｐの位置とが一致している。このような構造および位置関係により、作動室６７と給油路２９との常時接続、ひいては給油路２９への連続送油が達成される。

ベーン溝９４，９５は、ピストン９０に設けられた第１部分９４と、第１部分９４に連なるように給油路２９から分岐する形でシャフト５に設けられた第２部分９５とを含む。スライディングベーン９３（仕切部）は、第１部分９４と第２部分９５とにまたがる形でベーン溝９４，９５に収容されており、給油路２９を流通するオイルの圧力が後端に掛かることにより、先端がシリンダ９０の内周面に押し付けられている。このようにすれば、スライディングベーン９３を進退させるためのバネ等の部品が不要である。もちろん、スライディングベーン９３の後方にバネのような弾性材を配置し、スライディングベーン９３の先端がシリンダ９０の内周面に押し付けられるようにしてもよい。

図１４を参照してオイルポンプ１６０の動作を説明する。図１４の各図は、ピストン９２とシリンダ９０との接点に給油路２９の入口２９ｐが一致した時点からのシャフト５の回転角度を示している。シャフト５が回転すると、スライディングベーン９３とシリンダ９０との接点がシリンダ９０の内周面に沿って移動し、作動室６７が吸入側作動室６７ａと吐出側作動室６７ｂとに仕切られる。吐出側作動室６７ｂの容積減少は、スライディングベーン９３がシリンダ９０の凹部９１を通過した時点から始まる。吐出側作動室６７ｂの容積減少により、給油路２９にオイルが送り込まれる。吐出側作動室６７ｂの容積減少と並行して、吸入側作動室６７ａの容積が増大していく。

（第２実施形態）
図１５に示すのは、第２実施形態にかかる流体機械の縦断面図である。第１実施形態と本実施形態との相違点は、オイルポンプ６のレイアウトにある。その他の構成は、同一参照符号を付していることから理解できるように、第１実施形態と共通である。

具体的に、本実施形態の流体機械２００Ｂのオイルポンプ６は、第１シャフト５ｓと第２シャフト５ｔとの連結部３５よりも上側に配置されている。言い換えれば、第１シャフト５ｓと第２シャフト５ｔとの連結部３５がオイルポンプ６から見て膨張機構３側に位置している。２つのシャフト５ｓ，５ｔの連結部３５は、オイルポンプ６と膨張機構３との間にある断熱部材３１の貫通孔内に位置している。圧縮機構２にオイルを供給するための給油路２９は、第１シャフト５ｓにのみ設けられている。もちろん、給油路２９の入口２９ｐも第１シャフト５ｓに設けられている。このようにすれば、オイルポンプ６から給油路２９に送り込まれたオイルが、第１シャフト５ｓと第２シャフト５ｔの連結部３５を横断しない。したがって、連結部３５からのオイル漏れを防ぐという観点において、本実施形態の流体機械２００Ｂは、第１実施形態よりも優れている。

さらに、オイルポンプ６から給油路２９に送り込まれたオイルが、第２シャフト５ｔを経由することなく圧縮機構２に供給される。そのため、圧縮機構２から膨張機構３への熱移動を抑制するという観点において、本実施形態の流体機械２００Ｂは、第１実施形態よりも有利である。なお、本実施形態においては、第１シャフト５ｓと第２シャフト５ｔとを嵌め合わせによって直接連結しているが、第１実施形態で説明した連結器６３を用いてもよい。

本発明の流体機械は、例えば、空気調和装置、給湯装置、乾燥機または冷凍冷蔵庫のための冷凍サイクル装置に好適に採用できる。図１６に示すように、冷凍サイクル装置２０１は、第１実施形態で説明した流体機械２００Ａと、流体機械２００Ａの圧縮機構２で圧縮された冷媒を放熱させる放熱器１１２と、流体機械２００Ａの膨張機構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、膨張機構３および蒸発器１１４が配管によって接続されることによって冷媒回路が構成されている。

例えば、冷凍サイクル装置２０１が空気調和装置に適用される場合、圧縮機構２から膨張機構３への熱移動を抑制することにより、暖房運転時における圧縮機構２の吐出温度の低下による暖房能力の低下、冷房運転時における膨張機構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。

また、図１に示す流体機械２００Ａの膨張機構３を圧縮機構として機能させることもできる。図１７に示すように、本発明の流体機械は、圧縮機２００Ｃ、放熱器１１２、膨張機構１１５（膨張弁）および蒸発器１１４を備えた冷凍サイクル装置２０２の圧縮機２００Ｃとして用いることができる。圧縮機２００Ｃは、シャフト５で連結された２つの流体機構の一方が、作動流体を圧縮する第１圧縮機構３’であり、他方が、第１圧縮機構３’で圧縮された作動流体をさらに圧縮する第２圧縮機構２となる。第１圧縮機構３’の吐出管５２（膨張機構３にとっての吸入管）と第２圧縮機構２の吸入管１３とが直結される。

また、上述の圧縮機２００Ｃを膨張機として使用してもよい。さらに、図１に示す流体機械２００Ａの圧縮機構２を膨張機構とし、膨張機構３を圧縮機構として機能させてもよい。

本発明の第１実施形態にかかる流体機械の縦断面図 図１に示す流体機械のＤ１−Ｄ１横断面図 同じくＤ２−Ｄ２横断面図 第２シャフトの外周面に形成された給油用の溝を示す模式図 図１の部分拡大図 図４のＣ−Ｃ横断面図 オイルポンプの要部分解斜視図 偏心部材の平面図およびＤ３−Ｄ３断面図 偏心部の他の例を示す模式図 オイルポンプの動作説明図 第１変形例にかかるオイルポンプの拡大断面図 図１０に示すオイルポンプの要部分解斜視図 図１１に示す偏心部材の平面図および側面図 第２変形例にかかるオイルポンプの要部横断面図 図１３に示すオイルポンプの動作説明図 第２実施形態にかかる流体機械の縦断面図 図１の流体機械を用いた冷凍サイクル装置の構成図 図１の流体機械を圧縮機として用いた冷凍サイクル装置の構成図 先の出願において本発明者らが提案した流体機械の断面図 従来の膨張機一体型圧縮機の断面図

符号の説明

１ 密閉容器
２ 圧縮機構
３ 膨張機構
５ シャフト
５ｓ 第１シャフト
５ｔ 第２シャフト
６，６０，１６０ オイルポンプ
２５ オイル貯まり
２９ 給油路
２９ｐ 給油路の入口
６１ｈ 貫通孔
６５，８５ 偏心部材（偏心部）
６５ｈ，８５ｈ 環状の空間
６６，８６，９７ オイル吐出路
６７ 作動室
６７ａ 吸入側作動室
６７ｂ 吐出側作動室
６８，９０ シリンダ
７２ キー（動力伝達部）
８１ｈ 溝
９４，９５ ベーン溝
１５１，１５２ 偏心円板
１５３，１５４ 連結部
１６１，１８１，９２ ピストン
１６２，１８２，９３ 仕切部
１８４ スペーサ部
１８５ 本体部
２００Ａ，２００Ｂ 流体機械
２０１，２０２ 冷凍サイクル装置

Claims (21)

1. 底部がオイル貯まりとして利用される密閉容器と、
   前記密閉容器内の上部に配置された第１流体機構と、
   前記密閉容器内の下部に配置された第２流体機構と、
   前記第１流体機構と前記第２流体機構とを連結するとともに、前記第１流体機構に通じる給油路が内部に形成されたシャフトと、
   前記シャフトの軸方向における前記第１流体機構と前記第２流体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前記給油路に送り込むオイルポンプとを備え、
   前記給油路の入口が、前記シャフトの外周面に設けられ、かつ前記オイルポンプの内部に位置しており、
   前記オイルポンプは、
   前記シャフトが内部を貫通するシリンダと、
   中空の中心部を前記シャフトが貫通するとともに、前記シリンダに内接しながら回転可能となるように前記シリンダの内部に配置されたピストンと、
   前記ピストンの外周面と前記シリンダの内周面との間に形成された作動室を吸入側作動室と吐出側作動室とに仕切る仕切部と、
   前記吐出側作動室の容積減少にともなって、オイルが前記ピストンを外周側から内周側へと横切る方向に移動し、前記ピストンの内側に前記入口が位置する前記給油路に送り込まれるように、前記吐出側作動室と前記給油路とを接続するオイル吐出路と、
   を含む、流体機械。
2. 前記第２流体機構の周囲が前記オイル貯まりに貯められたオイルで満たされ、前記第２流体機構の周囲を満たすオイルが前記第１流体機構に供給されるように、前記オイルポンプのオイル吸入口の位置が定められている、請求項１記載の流体機械。
3. 前記オイル吐出路は、前記シャフトの回転角度によらず前記作動室と前記給油路とを接続する、請求項１記載の流体機械。
4. 前記オイル吐出路の少なくとも一部は、前記ピストンの外周面と内周面とにまたがるように前記ピストンに設けられている、請求項１記載の流体機械。
5. 前記オイル吐出路の少なくとも一部は、前記ピストンを径方向に貫通する貫通孔によって構成されている、請求項４記載の流体機械。
6. 前記オイル吐出路の少なくとも一部は、前記ピストンの外周面と内周面とにまたがる形で前記ピストンに設けられた溝によって構成されている、請求項４記載の流体機械。
7. 前記ピストンおよび前記仕切部は、これらの部分が一体化された単一部品に含まれ、
   前記シリンダには、半径方向外向きに凹となるように凹部が設けられており、その凹部に前記仕切部が揺動可能に嵌合することにより前記ピストンの自転が拘束される一方、
   前記吸入側作動室に面するオイル吸入路の終端の位置と、前記吐出側作動室に面する前記オイル吐出路の始端の位置とが、前記仕切部の左右に振り分ける形で定められている、請求項１記載の流体機械。
8. 前記ピストンと前記シャフトとに介在し、前記シャフトの軸線と前記ピストンの軸線とがオフセットした状態を保持し、前記ピストンに対して摺動回転可能であり、前記シャフトの動力を前記ピストンに伝達する偏心部をさらに備え、
   前記ピストンの内側においては、前記偏心部により前記ピストンと前記シャフトとの間に確保される空間によって、前記オイル吐出路が構成されている、請求項１記載の流体機械。
9. 前記偏心部により前記ピストンと前記シャフトとの間に確保される空間は、前記シャフトを周方向に取り囲む環状形態をなすものであり、
   前記シャフトの回転角度によらず、前記給油路の入口が前記環状の空間に露出している、請求項８記載の流体機械。
10. 前記オイル吐出路の一部が、前記ピストンの外周面と内周面とにまたがるように前記ピストンに設けられ、
    前記環状の空間が前記ピストンの内周面に沿って形成されており、前記ピストンに設けられた前記オイル吐出路が前記環状の空間に前記シャフトの回転角度によらず露出している、請求項９記載の流体機械。
11. 前記偏心部が、前記シャフトから分離可能な偏心部材からなる、請求項８記載の流体機械。
12. 前記偏心部材は、前記シャフトの外径に一致する大きさの内径の内周面と、前記ピストンの内径に一致する大きさの外径の外周面とを有し、形状がリング状であり、
    前記偏心部材の内径の中心と外径の中心とがオフセットしている、請求項１１記載の流体機械。
13. 前記偏心部材と前記シャフトとの相対回転を禁止し、かつ前記偏心部材を介して前記シャフトの動力を前記ピストンに伝達する動力伝達部をさらに備えた、請求項１１記載の流体機械。
14. 前記ピストンの内周面と前記シャフトの外周面との間には、前記シャフトを周方向に取り囲む環状の空間が前記オイル吐出路の一部として形成され、前記シャフトの回転角度によらず、前記環状の空間に前記給油路の入口が露出している、請求項１記載の流体機械。
15. 前記偏心部材は、第１偏心円板と、前記第１偏心円板に平行に配置された第２偏心円板と、それら２つの偏心円板の間かつ周方向の複数箇所に設けられ、それら２つの偏心円板を相互に固定する連結部とを含み、
    前記第１偏心円板と前記第２偏心円板との間に形成された空間によって、前記ピストンの内側における前記オイル吐出路が構成されている、請求項１４記載の流体機械。
16. 前記偏心部材は、前記ピストンの厚みよりも小さい厚みのリング状の本体部と、前記本体部の厚みと自身の厚みとの合計が前記ピストンの厚みに等しくなるように、前記本体部の上面側および／または下面側の複数箇所に設けられたスペーサ部とを含み、
    前記スペーサ部により、前記ピストンの内側に前記オイル吐出路として機能する空間が形成されている、請求項１４記載の流体機械。
17. 前記シャフトおよび前記ピストンの回転中心が一致し、かつ両者が同期回転する一方、前記シャフトおよび前記ピストンの回転中心が前記シリンダの中心からオフセットしており、
    前記仕切部は、前記ピストンに設けられたベーン溝に進退可能に収容され、先端が前記シリンダの内周面に摺動可能に接触することにより、前記作動室を前記吸入側作動室と前記吐出側作動室とに仕切るスライディングベーンからなり、
    前記ピストンには、前記ベーン溝から見て前記シャフトの回転方向に関する前方側、かつ前記ベーン溝に隣接する位置において、当該ピストンを外周面と内周面とにまたがる形で前記オイル吐出路が設けられており、
    前記シャフトの回転方向に関して、前記オイル吐出路が設けられている位置と、前記シャフトの外周面に設けられている前記給油路の入口の位置とが一致している、請求項１記載の流体機械。
18. 前記ベーン溝が、前記ピストンに設けられた第１部分と、前記第１部分に連なるように前記給油路から分岐する形で前記シャフトに設けられた第２部分とを含み、
    前記スライディングベーンは、前記第１部分と前記第２部分とにまたがる形で前記ベーン溝に収容されており、前記給油路を流通するオイルの圧力が後端に掛かることにより、前記先端が前記シリンダの内周面に押し付けられる、請求項１７記載の流体機械。
19. 前記第１流体機構が、作動流体を圧縮する圧縮機構であり、
    前記密閉容器の内部に、前記圧縮機構で圧縮された高温高圧の作動流体が吐出されるようになっており、
    前記第２流体機構が、膨張する作動流体から動力を回収する膨張機構であり、
    前記シャフトは、前記膨張機構によって回収された動力が前記圧縮機構に伝達されるように、前記圧縮機構と前記膨張機構とを連結している、請求項１記載の流体機械。
20. 前記シャフトは、前記圧縮機構側の第１シャフトと、前記第１シャフトに連結された、前記膨張機構側の第２シャフトとを含み、
    前記第１シャフトと前記第２シャフトとの連結部が前記オイルポンプから見て前記膨張機構側に位置しており、
    前記オイルポンプによって供給されるオイルが流通するべき前記給油路が前記第１シャフトにのみ設けられるとともに、前記給油路への入口が前記第１シャフトに設けられている、請求項１９記載の流体機械。
21. 請求項１９記載の流体機械を含む、冷凍サイクル装置。

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