JP2015017574A - ロータリ圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】吸入冷媒の受熱を抑制する。
【解決手段】ロータリ圧縮機１００は、密閉容器１、第２シリンダ１５、第２ピストン２８、下軸受部材７、第２ベーン３３、第２吸入口２０、第２吐出口４１、及び第２区画部材１０を有する。第２区画部材１０は、第２吐出口４１を通じて第２吐出室２６ｂから吐出された冷媒の流路としての冷媒吐出空間５２を形成するように、下軸受部材７に取り付けられている。下軸受部材７には、第２ベーン３３が第２シリンダ１５の中心軸に向かって最も突出したときの第２ベーン３３の中心と第２シリンダ１５の中心軸とを含む基準平面から見て第２吸入口２０と同じ側に第１凹部７ｔが設けられている。オイル溜まり２２に溜められたオイルの一部が第１凹部７ｔに浸入することによってオイル保持部５３が形成されている。オイル保持部５３と冷媒吐出空間５２を区切る仕切り部７ｋには断熱層７ｍ、７ｎが形成されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、ロータリ圧縮機に関する。

ロータリ圧縮機は、空気調和装置、暖房装置、給湯機などの冷凍サイクルを搭載した電化製品に広く使用されている。ロータリ圧縮機の効率を改善するための取り組みの１つとして、圧縮室に吸入された冷媒（吸入冷媒）が周囲から熱を受け取ることによる効率の低下、いわゆる熱ロスを抑制する技術が提案されている。

特許文献１のロータリ圧縮機は、吸入冷媒の受熱を抑制する手段として、シリンダの吸入側部分に密閉空間を有している。この密閉空間は、密閉容器内の高温の冷媒からシリンダの内壁への熱の伝達を抑制する。

特開平２−１４０４８６号公報

しかし、特許文献１のようにシリンダに密閉空間を形成することは必ずしも容易ではない。そのため、吸入冷媒の受熱を効果的に抑制できる別の技術が望まれている。

すなわち、本発明は、オイル溜まりを有する密閉容器と、前記密閉容器の内部に配置されたシリンダと、前記シリンダの内部に配置されたピストンと、前記シリンダと前記ピストンとの間にシリンダ室を形成するように、前記シリンダに取り付けられた軸受部材と、前記シリンダ室を吸入室と吐出室とに仕切るベーンと、圧縮されるべき冷媒を前記吸入室に導く吸入口と、前記軸受部材に形成され、圧縮された冷媒を前記吐出室から吐出させる吐出口と、前記軸受部材に取り付けられ、前記軸受部材とともに、前記吐出口を通じて前記吐出室から吐出された冷媒が滞在できる冷媒吐出空間を形成している区画部材と、を備え、前記軸受部材には、前記ベーンが前記シリンダの中心軸に向かって最も突出したときの前記ベーンの中心と前記シリンダの前記中心軸とを含む基準平面から見て前記吸入口と同じ側に第１凹部が設けられており、前記オイル溜まりに溜められたオイルの一部が前記第１凹部に浸入することによってオイル保持部が形成されており、前記オイル保持部と前記冷媒吐出空間を仕切る仕切り部には断熱層が設けられている、ロータリ圧縮機を提供する。

上記のロータリ圧縮機によれば、オイル保持部は、基準平面から見て吸入口と同じ側に位置しており、高温となる冷媒吐出空間との間に設けた断熱層により、オイル保持部内のオイルは加熱されにくい状態で淀ませることができ、吸入冷媒の受熱を抑制することができる。

本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機の縦断面図 本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機のＩＩＡ−ＩＩＡ線に沿った横断面図 本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機のＩＩＢ−ＩＩＢ線に沿った横断面図 本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機の連通路の位置を示す拡大断面図 本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機の下軸受部材の下面図 本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機の断熱オイル連通路の位置を示す拡大断面図 本発明の実施の形態１におけるロータリ圧縮機の連通路の詳細な位置を説明する下面図

第１の発明は、オイル溜まりを有する密閉容器と、前記密閉容器の内部に配置されたシリンダと、前記シリンダの内部に配置されたピストンと、前記シリンダと前記ピストンとの間にシリンダ室を形成するように、前記シリンダに取り付けられた軸受部材と、前記シリンダ室を吸入室と吐出室とに仕切るベーンと、圧縮されるべき冷媒を前記吸入室に導く吸入口と、前記軸受部材に形成され、圧縮された冷媒を前記吐出室から吐出させる吐出口と、前記軸受部材に取り付けられ、前記軸受部材とともに、前記吐出口を通じて前記吐出室から吐出された冷媒が滞在できる冷媒吐出空間を形成している区画部材と、を備え、前記軸受部材には、前記ベーンが前記シリンダの中心軸に向かって最も突出したときの前記ベーンの中心線と前記シリンダの前記中心軸とを含む基準平面から見て前記吸入口と同じ側に第１凹部が設けられており、前記オイル溜まりに溜められたオイルの一部が前記第１凹部に浸入することによってオイル保持部が形成されており、前記オイル保持部と前記冷媒吐出空間とを仕切る仕切り部には断熱層が設けられている、ロータリ圧縮機を提供する。

第２の発明は、第１の発明において、前記第１凹部が前記区画部材、又は前記区画部材とは別の部材で閉じられることによって前記オイル保持部が形成されている、ロータリ圧縮機を提供する。このような構造によれば、軸受部材の肉厚の過度な増加を回避できるので、部品コストの増加を回避できるだけでなく、ロータリ圧縮機の軽量化にとって有利である。

第３の発明は、第２の発明において、前記軸受部材に設けられた第２凹部が前記区画部材で閉じられることによって前記冷媒吐出空間が形成されている、ロータリ圧縮機を提供する。前記区画部材は単一の板状部材で構成されている。前記第１凹部、及び前記第２凹部の両方が前記区画部材によって閉じられている。このような構造によれば、非常にシンプルであり、部品点数の増加も回避できる。

第４の発明は、第３の発明において、前記断熱層は、前記軸受部材に設けた第３凹部に前記オイル溜まりに溜められたオイルの一部が浸入することによって形成された断熱オイル層を備えるロータリ圧縮機を提供する。このような構造によれば、断熱材等の新たな部品コスト、部品点数の増加を回避できる。

第５の発明は、第４の発明において、前記断熱オイル層と前記オイル溜まりとを連通する断熱オイル連通路を備える、ロータリ圧縮機を提供する。このような構造によれば、断熱オイル連通路を通じて、オイル溜まりのオイルが断熱オイル層に浸入できる。

第６の発明は、第５の発明において、前記断熱オイル連通路が、前記断熱オイル層に対して複数備える、ロータリ圧縮機を提供する。このような構造によれば、断熱オイル層のオイルは複数の断熱オイル連通路から浸入および排出されて、オイル溜まりのオイルと循環しやすくなるため、断熱オイル層のオイルが高温になりにくく、オイル保持部への受熱
が抑制される。

第７の発明は、第４〜第６の発明のいずれか１つにおいて、前記断熱オイル層は、前記中心軸を原点として前記吐出口と前記吸入口がなす劣角の範囲内に構成した、ロータリ圧縮機を提供する。このような構造によれば、最も低温となっている吸入冷媒近傍への熱移動を断熱層により効果的に抑制することができる。

第８の発明は、第１〜第７の発明のいずれか１つにおいて、前記オイル溜まりと前記オイル保持部とを連通する連通路をさらに備える、ロータリ圧縮機を提供する。このような構造によれば、連通路を通じて、オイル溜まりのオイルがオイル保持部に浸入できる。

第９の発明では、第８の発明において、前記中心軸を含む平面であって、前記オイル保持部に接する２つの平面を接平面と定義し、前記接平面のなす角のうち、前記オイル保持部が位置している領域の角を略２等分し、かつ前記中心軸を含む平面を前記オイル保持部の２等分平面と定義し、前記２等分平面によって分けられた前記オイル保持部の２つの部分うち、前記ピストンの回転方向において相対的に前記吸入口の近くに位置している部分を前半部分、前記ピストンの回転方向において相対的に前記吸入口から遠くに位置している部分を後半部分と定義する。第９の発明は、前記前半部分には、前記後半部分のみを通じて、前記オイル溜まりのオイルが浸入するようになっている、ロータリ圧縮機を提供する。前記連通路は、前記オイル溜まりと前記後半部分とを連通している。このような位置に連通路が設けられていると、吸入冷媒の受熱をより効果的に抑制できる。

第１０の発明は、第１〜第９の発明のいずれか１つにおいて、前記軸受部材に設けられた第２凹部が前記区画部材で閉じられることによって前記冷媒吐出空間が形成されている、ロータリ圧縮機を提供する。前記第１凹部における前記軸受部材の肉厚は、前記第２凹部における前記軸受部材の肉厚よりも厚い。このような構造によれば、吐出口の容積を十分に減らすことができる。つまり、吐出口に由来する死容積を減らせる。

第１１の発明は、第１〜第１０の発明のいずれか１つにおいて、前記中心軸に垂直な平面上に前記冷媒吐出空間、及び前記オイル保持部を投影することによって得られた投影図において、前記冷媒吐出空間に対応する領域が前記オイル保持部に対応する領域の面積よりも小さい面積を有している、ロータリ圧縮機を提供する。このような構造によれば、断熱層を大きく確保できるので、吸入冷媒の受熱が効果的に抑制される。

第１２の発明は、第１〜第１１の発明のいずれか１つにおいて、前記ピストンが取り付けられたシャフトをさらに備えている、ロータリ圧縮機を提供する。前記ロータリ圧縮機は、前記シャフトの回転軸が重力方向に平行であり、かつ前記オイル溜まりが前記密閉容器の底部に形成されている縦型のロータリ圧縮機である。縦型のロータリ圧縮機によれば、シャフトを駆動するモータによる旋回流がオイル保持部に影響を及ぼしにくい。

第１３の発明は、第１〜第１２の発明のいずれか１つにおいて、前記軸受部材が焼結材により構成されている、ロータリ圧縮機を提供する。このような構造によれば、複雑な凹凸形状が必要な場合においても、部品点数や加工コストの増加を回避できる。

第１４の発明は、第１〜第１３の発明のいずれか１つにおいて、作動流体として、高圧冷媒、例えば二酸化炭素である、ロータリ圧縮機を提供する。例えば二酸化炭素のような高圧冷媒を冷媒として用いることにより、従来は圧縮機の温度が上昇して吸入冷媒の受熱が増加するのに対し、本発明ではより断熱効果の高いオイル保持部で断熱することにより、吸入冷媒の受熱をより顕著に抑制し、高効率な圧縮機を提供可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１に示すように、本実施の形態のロータリ圧縮機１００は、密閉容器１、モータ２、圧縮機構１０２、及びシャフト４を備えている。圧縮機構１０２は、密閉容器１の下部に配置されている。モータ２は、密閉容器１の内部において、圧縮機構１０２の上に配置されている。シャフト４によって、圧縮機構１０２とモータ２とが連結されている。密閉容器１の上部には、モータ２に電力を供給するための端子２１が設けられている。密閉容器１の底部には、潤滑用のオイルを保持するためのオイル溜まり２２が形成されている。

モータ２は、ステータ（固定子）１７、及びロータ（回転子）１８で構成されている。ステータ１７は、密閉容器１の内壁に固定されている。ロータ１８は、シャフト４に固定されており、かつシャフト４とともに回転する。

密閉容器１の上部には、吐出管１１が設けられている。吐出管１１は、密閉容器１の上部を貫通しているとともに、密閉容器１の内部空間１３に向かって開口している。吐出管１１は、圧縮機構１０２で圧縮された冷媒を密閉容器１の外部に導く吐出流路としての役割を担う。ロータリ圧縮機１００の動作時において、密閉容器１の内部空間１３は、圧縮された冷媒で満たされる。

圧縮機構１０２は、冷媒を圧縮するようにモータ２によって動かされる。具体的に、圧縮機構１０２は、第１圧縮ブロック３、第２圧縮ブロック３０、上軸受部材６、下軸受部材７、中板３８、第１区画部材（第１マフラー部材、又は第１閉塞部材）９、及び第２区画部材（第２マフラー部材、又は第２閉塞部材）１０を有する。冷媒は、第１圧縮ブロック３、又は第２圧縮ブロック３０で圧縮される。第１圧縮ブロック３、及び第２圧縮ブロック３０は、オイル溜まり２２に溜められたオイルに浸漬されている。本実施の形態において、第１圧縮ブロック３は、第２圧縮ブロック３０を構成する部品と共通の部品で構成されている。従って、第１圧縮ブロック３は、第２圧縮ブロック３０の吸入容積に等しい吸入容積を有する。

図２に示すように、第１圧縮ブロック３は、第１シリンダ５、第１ピストン８、第１ベーン３２、第１吸入口１９、第１吐出口４０、及び第１ばね３６で構成されている。図３に示すように、第２圧縮ブロック３０は、第２シリンダ１５、第２ピストン２８、第２ベーン３３、第２吸入口２０、第２吐出口４１、及び第２ばね３７で構成されている。第１シリンダ５、及び第２シリンダ１５は、互いに上下方向に同心状に配置されている。

シャフト４は、第１偏心部４ａ、及び第２偏心部４ｂを有する。第１偏心部４ａ、及び４ｂは、それぞれ、半径方向の外向きに突出している。第１ピストン８、及び第２ピストン２８は、それぞれ、第１シリンダ５、及び第２シリンダ１５の内部に配置されている。第１シリンダ５の内部において、第１偏心部４ａに第１ピストン８が取り付けられている。第２シリンダ１５の内部において、第２偏心部４ｂに第２ピストン２８が取り付けられている。第１シリンダ５、及び第２シリンダ１５には、それぞれ、第１ベーン溝３４、及び第２ベーン溝３５が形成されている。シャフト４の回転方向において、第１ベーン溝３４の位置は、第２ベーン溝３５の位置に一致している。第１偏心部４ａは、第２偏心部４ｂの突出方向と１８０度反対の方向に突出している。つまり、第１ピストン８と第２ピストン２８との間の位相差が１８０度である。この構成は、振動、及び騒音を低減する効果を奏する。

上軸受部材６は、第１シリンダ５の内周面と第１ピストン８の外周面との間に第１シリ
ンダ室２５を形成するように第１シリンダ５に取り付けられている。下軸受部材７は、第２シリンダ１５の内周面と第２ピストン２８の外周面との間に第２シリンダ室２６を形成するように第２シリンダ１５に取り付けられている。詳細には、上軸受部材６は第１シリンダ５の上部に取り付けられ、下軸受部材７は第２シリンダ１５の下部に取り付けられている。第１シリンダ５と第２シリンダ１５との間には中板３８が配置されている。

第１吸入口１９、及び第２吸入口２０は、それぞれ、第１シリンダ５、及び第２シリンダ１５に形成されている。第１吸入口１９、及び第２吸入口２０は、それぞれ、第１シリンダ室２５、及び第２シリンダ室２６に向かって開口している。第１吸入口１９、及び第２吸入口２０には、それぞれ、第１吸入管１４、及び第２吸入管１６が接続されている。

第１吐出口４０、及び第２吐出口４１は、それぞれ、上軸受部材６、及び下軸受部材７に形成されている。第１吐出口４０、及び第２吐出口４１は、それぞれ、第１シリンダ室２５、及び第２シリンダ室２６に向かって開口している。第１吐出口４０を開閉するように、第１吐出口４０に第１吐出弁４３が設けられている。第２吐出口４１を開閉するように、第２吐出口４１に第２吐出弁４４が設けられている。

第１ベーン溝３４には、第１ベーン３２（ブレード）がスライドできるように配置されている。第１ベーン３２は、第１シリンダ室２５を第１ピストン８の周方向に沿って仕切っている。つまり、第１シリンダ室２５が第１吸入室２５ａと第１吐出室２５ｂとに仕切られている。第２ベーン溝３５には、第２ベーン３３（ブレード）がスライドできるように配置されている。第２ベーン３３は、第２シリンダ室２６を第２ピストン２８の周方向に沿って仕切っている。つまり、第２シリンダ室２６が第２吸入室２６ａと第２吐出室２６ｂとに仕切られている。第１吸入口１９、及び第１吐出口４０は、それぞれ、第１ベーン３２の左右に位置している。第２吸入口２０、及び第２吐出口４１は、それぞれ、第２ベーン３３の左右に位置している。第１吸入口１９を通じて、圧縮されるべき冷媒が第１シリンダ室２５（第１吸入室２５ａ）に供給される。第２吸入口２０を通じて、圧縮されるべき冷媒が第２シリンダ室２６（第２吸入室２６ａ）に供給される。第１シリンダ室２５で圧縮された冷媒は、第１吐出弁４３を押し開き、第１吐出口４０を通じて第１吐出室２５ｂから吐出される。第２シリンダ室２６で圧縮された冷媒は、第２吐出弁４４を押し開き、第２吐出口４１を通じて第２吐出室２６ｂから吐出される。

第１ピストン８と第１ベーン３２とが単一の部品、すなわち、スイングピストンで構成されていてもよい。また、第２ピストン２８と第２ベーン３３とが単一の部品、すなわち、スイングピストンで構成されていてもよい。第１ベーン３２、及び第２ベーン３３は、それぞれ、第１ピストン８、及び第２ピストン２８に結合していてもよい。ロータリ圧縮機の詳細な型式は特に限定されず、ローリングピストン型、スイングピストン型などの型式を広く採用できる。

第１ベーン３２の背後、及び第２ベーン３３の背後には、それぞれ、第１ばね３６、及び第２ばね３７が配置されている。第１ばね３６、及び第２ばね３７は、それぞれ、第１ベーン３２、及び第２ベーン３３をシャフト４の中心に向かって押している。第１ベーン溝３４の後部、及び第２ベーン溝３５の後部は、それぞれ、密閉容器１の内部空間１３に連通している。従って、密閉容器１の内部空間１３の圧力が第１ベーン３２の背面、及び第２ベーン３３の背面に加えられる。また、第１ベーン溝３４、及び第２ベーン溝３５には、オイル溜まり２２に溜められたオイルが供給される。

図１に示すように、第１区画部材９は、第１吐出口４０を通じて第１吐出室２５ｂから吐出された冷媒が滞在できる冷媒吐出空間５１を上軸受部材６から見て第１シリンダ室２５の反対側に形成するように、上軸受部材６に取り付けられている。詳細には、第１区画
部材９は、冷媒吐出空間５１を上軸受部材６の上方に形成するように、上軸受部材６の上部に取り付けられている。第１区画部材９は、上軸受部材６とともに冷媒吐出空間５１を形成している。第１吐出弁４３は、第１区画部材９によって覆われている。第１区画部材９には、冷媒吐出空間５１から密閉容器１の内部空間１３に冷媒を導くための吐出口９ａが形成されている。第２区画部材１０は、第２吐出口４１を通じて第２吐出室２６ｂから吐出された冷媒が滞在できる冷媒吐出空間５２を下軸受部材７から見て第２シリンダ室２６の反対側に形成するように、下軸受部材７に取り付けられている。詳細には、第２区画部材１０は、冷媒吐出空間５２を下軸受部材７の下方に形成するように、下軸受部材７の下部に取り付けられている。第２区画部材１０は、下軸受部材７とともに冷媒吐出空間５２を形成している。第２吐出弁４４は、第２区画部材１０によって覆われている。冷媒吐出空間５１、及び５２は、それぞれ、冷媒の流路としての役割を担う。シャフト４は、第１区画部材９の中央部、及び第２区画部材１０の中央部を貫通しているとともに、上軸受部材６、及び下軸受部材７によって回転可能に支持されている。

冷媒吐出空間５２は、貫通流路４６によって冷媒吐出空間５１に連通している。貫通流路４６は、下軸受部材７、第２シリンダ１５、中板３８、第１シリンダ５、及び上軸受部材６をシャフト４の回転軸と平行な方向に貫通している。第２圧縮ブロック３０で圧縮された冷媒は、第１圧縮ブロック３で圧縮された冷媒と第１区画部材９の内部空間、すなわち、冷媒吐出空間５１において合流する。そのため、冷媒吐出空間５２の容積が不足気味であったとしても、第１区画部材９の内部で冷媒吐出空間５１による消音効果を得ることができる。また、貫通流路４６の断面積（流路面積）は、第２吐出口４１の断面積（流路面積）よりも大きい。これにより、圧力損失の増大を防ぐことができる。

図３に示すように、本明細書において、第１基準平面Ｈ_１、第２基準平面Ｈ_２、及び第３基準平面Ｈ_３を以下のように定義する。第２ベーン３３が第２シリンダ１５の中心軸Ｏ_１に向かって最も突出したときの第２ベーン３３の中心と第２シリンダ１５の中心軸Ｏ_１とを含む平面を第１基準平面Ｈ_１と定義する。第１基準平面Ｈ_１は、第２ベーン溝３５の中心を通っている。また、中心軸Ｏ_１を含み、かつ第１基準平面Ｈ_１に垂直な平面を第２基準平面Ｈ_２と定義する。第２吸入口２０の中心、及び中心軸Ｏ_１を含む平面を第３基準平面Ｈ_３と定義する。なお、第２シリンダ１５の中心軸Ｏ_１は、シャフト４の回転軸、及び第１シリンダ５の中心軸にほぼ一致している。

第２ベーン溝３５は、第２シリンダ室２６に面している開口を有する。第２シリンダ１５の内周面の周方向において、第２ベーン溝３５の開口の中心の位置を基準位置と定義したとき、第１基準平面Ｈ_１は、この基準位置を通り、中心軸Ｏ_１を含む平面でありうる。すなわち、「第２ベーン溝３５の中心」は、第２ベーン溝３５の開口の中心を意味する。第１基準平面Ｈ_１は、第２シリンダ１５の中心軸Ｏ_１と、第２ベーン３３が第２シリンダ１５の中心軸Ｏ_１に向かって最も突出したときの第２シリンダ１５と第２ピストン２８との接点（詳細には、接線）と、を含む平面でありうる。また、第２シリンダ１５の中心軸Ｏ_１は、詳細には、第２シリンダ１５の円筒状の内周面の中心軸を意味する。

図１に示すように、圧縮機構１０２は、さらに、オイル保持部５３を有する。オイル保持部５３は、第１基準平面Ｈ_１から見て第２吸入口２０と同じ側に位置しており、下軸受部材７に設けられた第１凹部７ｔを含む。オイル保持部５３は、下軸受部材７から見て第２シリンダ室２６の反対側に形成されている。詳細には、オイル保持部５３は、下軸受部材７の下面に接している。オイル保持部５３は、後述する連通路７ｐを通じて、オイル溜まり２２に溜められたオイルの一部が第１凹部７ｔに浸入することによって形成されている。オイル保持部５３は、このオイル保持部５３におけるオイルの流れがオイル溜まり２２におけるオイルの流れよりも抑制されるように構成されている。オイル保持部５３におけるオイルの流れは、オイル溜まり２２におけるオイルの流れよりも緩やかである。

ロータリ圧縮機１００において、オイル溜まり２２の油面は、第１シリンダ５の下面よりも上に位置している。信頼性を確保するために、オイル溜まり２２の油面は、運転時において、第１シリンダ５の上面よりも上、モータ２の下端よりも下にあることが望ましい。第２シリンダ１５、下軸受部材７、及び第２区画部材１０は、オイル溜まり２２のオイルの中に浸漬されている。従って、オイル溜まり２２のオイルはオイル保持部５３（第１凹部７ｔ）に浸入できる。

図５に示すように、本実施の形態では、オイル保持部５３と冷媒吐出空間５２を仕切る仕切り部７ｋに設けられた第３凹部７ｖに、オイル溜まり２２のオイルが断熱オイル連通路７ａ、１０ｂを通って浸入することにより断熱オイル層７ｍ、７ｎが形成されている。図６に示すように、断熱オイル連通路７ａは下軸受部材７に設けられて、断熱オイル層７ｍ、７ｎとオイル溜まり２２を連通させている。断熱オイル連通路１０ｂは、第２区画部材１０を貫通して設けられ、断熱オイル層７ｍ、７ｎとオイル溜まり２２を連通させている。図６のように、断熱オイル連通路７ａ、１０ｂを複数設けることにより、一つの場合と比べて断熱オイル層７ｍ、７ｎ内のオイルとオイル溜まり２２のオイル循環が促進され、断熱オイル層７ｍ、７ｎのオイルが高温化するのを抑制できる。

圧縮されるべき冷媒は、低温低圧の状態にある。他方、圧縮された冷媒は、高温高圧の状態にある。そのため、ロータリ圧縮機１００の運転中において、下軸受部材７には特定の温度分布が生じる。具体的には、下軸受部材７を吸入側部分と吐出側部分とに分けたとき、吸入側部分が比較的低温を帯び、吐出側部分が比較的高温を帯びる。吸入側部分は、下軸受部材７を第１基準平面Ｈ_１で分けることによって得られた２つの部分のうち、第２吸入口２０の真下の部分を含む部分である。吐出側部分は、２つの部分のうち、第２吐出口４１が設けられている部分である。

本実施の形態では、第１基準平面Ｈ_１から見て第２吸入口２０と同じ側にオイル保持部５３が形成されている。オイル保持部５３と冷媒吐出空間５２を仕切る仕切り部７ｋには断熱オイル層７ｍ、７ｎが形成されており、オイル保持部５３のオイルが加熱されることを抑制している。オイル保持部５３は、下軸受部材７の下面に接している。オイル保持部５３のオイルは、第２シリンダ室２６に吸入された冷媒（吸入冷媒）が周囲から熱を受け取ることを抑制する。詳細には、以下の主要な理由により、オイル保持部５３は吸入冷媒の受熱を抑制する。

オイルは液体であり、大きい粘度を有している。また、オイル保持部５３を形成している第１凹部７ｔにオイル溜まり２２からオイルが浸入することによって、第１凹部７ｔにおいてオイルを淀ませることができる。従って、オイル保持部５３のオイルの流速は、オイル溜まり２２のオイルの流速よりも遅い。一般に、物体の表面における熱伝達率は、流体の速度の平方根に比例するので、オイル保持部５３のオイルの流速が遅いとき、下軸受部材７の下面における熱伝達率も小さい。その結果、熱は、オイル保持部５３のオイルから下軸受部材７に穏やかに移動する。下軸受部材７がオイルから熱を受け取りにくいので、吸入冷媒が下軸受部材７から熱を受け取ることも抑制される。

一方、高温の吐出冷媒が内在する冷媒吐出空間５２の温度は下軸受部材７の中でも最も温度が高く、その熱が仕切り部７ｋを介してオイル保持部５３へ移動し、オイル保持部５３のオイルを加熱する原因となる。ところが、本実施の形態ではその仕切り部７ｋに断熱オイル層７ｍ、７ｎが形成され、冷媒吐出空間５２からの受熱で加熱された断熱オイル層７ｍ、７ｎ内のオイルは、温度による比重差によってオイル溜まり２２のオイルと断熱オイル連通路７ａ、１０ｂを通って入れ替わり、その熱をオイル溜まり２２へと排出できるため、オイル保持部５３への熱移動によるオイル保持部５３の温度上昇を抑制することが
できる。このような理由により、オイル保持部５３は、吸入冷媒の受熱を抑制することができる。

なお、オイル保持部５３と下軸受部材７の下面との間に別の部材が配置されていたとしても、そのような別の部材は下軸受部材７の一部とみなすことができる。また、仕切り部７ｋの断熱層は、断熱オイル層７ｍ、７ｎのように流体でなく、熱伝導率の低い樹脂などの別部材を配置してもよい。

吸入冷媒の受熱を抑制する効果は、オイル保持部５３だけでなく、冷媒吐出空間５２の大部分が第１基準平面Ｈ_１から見て第２吐出口４１と同じ側に形成されていることにも起因している。すなわち、本実施の形態によれば、吐出冷媒の熱が吸入冷媒に伝わるときの熱の移動距離を十分に稼ぐことができる。詳細には、冷媒吐出空間５２の吐出冷媒から第２吸入室２６ａの吸入冷媒に熱が伝わるためには、熱が下軸受部材７の内部の伝熱経路を通る必要があるが、本実施の形態ではその伝熱経路が比較的長い。フーリエの法則より、伝熱量は伝熱経路の距離に反比例する。つまり、本実施の形態によれば、吐出冷媒から吸入冷媒に熱が移動するときの熱抵抗を上げることができる。

また、オイル保持部５３および断熱オイル層７ｍ、７ｎによれば、オイル保持部５３の容積に相当する量のオイルを密閉容器１の中に余分に蓄えることができる。そのため、オイル保持部５３は、ロータリ圧縮機１００の信頼性の向上に寄与する。

図１、及び図５に示すように、本実施の形態では、下軸受部材７に設けられた第１凹部７ｔが第２区画部材１０で閉じられることによってオイル保持部５３が形成されている。このような構造によれば、下軸受部材７の肉厚の増加を回避できるので、部品コストの増加を回避できるだけでなく、ロータリ圧縮機１００の軽量化にとって有利である。ただし、第２区画部材１０とは別の部材で第１凹部７ｔが閉じられることによってオイル保持部５３が形成されていてもよい。

下軸受部材７には、さらに、連通路（連通孔）７ｐが設けられている。連通路７ｐは、オイル溜まり２２とオイル保持部５３とを連通するように横方向に延びている。連通路７ｐを通じて、オイル溜まり２２のオイルがオイル保持部５３に浸入できる。複数の連通路７ｐが設けられていると、オイル溜まり２２のオイルがオイル保持部５３に確実に浸入できる。連通路７ｐの大きさは、オイル溜まり２２のオイルがオイル保持部５３に浸入するために必要十分な大きさに調節されている。そのため、オイル保持部５３におけるオイルの流れは、オイル溜まり２２におけるオイルの流れよりも緩やかである。従って、オイル保持部５３において、オイルは、比較的安定な温度成層を形成する。オイル保持部５３とオイル溜まり２２との間のオイルの移動をできるだけ抑制するために、連通路７ｐは、下軸受部材７に１つのみ設けられていてもよい。

本実施の形態では、連通路７ｐは、小さい貫通孔で構成されている。ただし、スリットなどの別の構造で連通路７ｐが構成されていてもよい。図４に示すように、シャフト４の回転軸と平行な方向において、連通路７ｐの上端は、下軸受部材７の下面７ｈに一致している、又は下軸受部材７の下面７ｈよりも上に位置している。このような構造によれば、オイル保持部５３に空気（気体）が残ることを防止できる。

また、下軸受部材７に設けられた第２凹部７ｓが第２区画部材１０で閉じられることによって冷媒吐出空間５２が形成されている。つまり、下軸受部材７には、オイル保持部５３として機能する第１凹部７ｔ、冷媒吐出空間５２として機能する第２凹部７ｓ、及び断熱層として機能する第３凹部７ｖが形成されている。第２区画部材１０は単一の板状部材で構成されている。第１凹部７ｔ、及び第２凹部７ｓの両方が第２区画部材１０によって
閉じられている。本実施の形態では、第２区画部材１０の下面が平面である。第２区画部材１０によって閉じられるように、第１凹部７ｔの開口端面と第２凹部７ｓの開口端面とが同一平面上に存在する。このような構造は非常にシンプルであり、部品点数の増加を回避できる。同様に、第３凹部７ｖについても、第２区画部材１０で閉じることが可能であるが、図６で示したように、オイル循環のために断熱オイル連通路１０ｂを設けてもよい。また、断熱オイル連通路１０ｂは断熱オイル層７ｍ、７ｎを投影した形状とし、オイル溜まり２２に最大限開口してもよい。

図５に示すように、シャフト４の周囲において、一部の角度範囲にオイル保持部５３が形成され、他の一部の角度範囲に冷媒吐出空間５２が形成され、それらを仕切る仕切り部７ｋには断熱オイル層７ｍ、７ｎが形成されている。

ただし、シャフト４の周方向に関して、オイル保持部５３の一部と冷媒吐出空間の一部、断熱オイル層の一部とが重なっていてもよい。オイル保持部５３は、下軸受部材７に設けられた仕切り部７ｋによって、冷媒吐出空間５２から完全に隔離されている。冷媒吐出空間５２の大部分は、第１基準平面Ｈ_１から見て、第２吐出口４１と同じ側に形成されている。他方、オイル保持部５３は、第１基準平面Ｈ_１から見て、第２吸入口２０と同じ側に形成されている。このような位置関係によれば、冷媒吐出空間５２に吐出された冷媒から第２シリンダ室２６に吸入された冷媒への熱移動を抑制することができる。

図１に示すように、オイル保持部５３を形成している部分（第１凹部７ｔ）における下軸受部材７の肉厚は、冷媒吐出空間５２を形成している部分（第２凹部７ｓ）における下軸受部材７の肉厚よりも大きい。これにより、第２吐出口４１の容積を十分に減らすことができる。つまり、第２吐出口４１に由来する死容積を減らせることができる。冷媒吐出空間５２を形成している部分（第２凹部７ｓ）における下軸受部材７の最小の肉厚がＤ１、オイル保持部５３を形成している部分（第１凹部７ｔ）における下軸受部材７の最小の肉厚がＤ２であるとき、例えば、１．１≦（Ｄ２／Ｄ１）≦４０（又は、１．５≦（Ｄ２／Ｄ１）≦４０）の関係が満たされる。なお、「下軸受部材７の肉厚」は、シャフト４の回転軸に平行な方向における厚さを意味する。また、図１に示すように、下軸受部材７のうち、冷媒吐出空間５２を形成している部分（第２凹部７ｓ）には、第２吐出弁４４を納めるための座ぐりが形成されていてもよい。

下軸受部材７における冷媒吐出空間５２、及びオイル保持部５３の占有比率は特に限定されない。例えば、中心軸Ｏ_１に垂直な平面に冷媒吐出空間５２、及びオイル保持部５３を投影（正射影）することによって得られた投影図において、冷媒吐出空間５２に対応する領域がオイル保持部５３に対応する領域の面積よりも大きい面積を有していてもよい。このような構成は、冷媒の圧力損失の増加を抑制する観点で望ましい。

他方、中心軸Ｏ_１に垂直な平面に冷媒吐出空間５２、及びオイル保持部５３を投影（正射影）することによって得られた投影図において、冷媒吐出空間５２に対応する領域の面積がＳ_３、オイル保持部５３に対応する領域の面積がＳ_４であるとき、冷媒吐出空間５２に対応する領域の面積Ｓ_３がオイル保持部５３に対応する領域の面積Ｓ_４よりも小さくてもよい。このような構成は、吸入冷媒の受熱を抑制する観点で望ましい。面積Ｓ_３、及び面積Ｓ_４は、例えば、１．１≦（Ｓ_４／Ｓ_３）≦５の関係を満足する。また、冷媒吐出空間５２の容積がＶ_３、オイル保持部５３の容積がＶ_４であるとき、例えば、１．１≦（Ｖ_４／Ｖ_３）≦１０の関係が満たされる。オイル保持部５３の面積、及び／又は容積を十分に確保することにより、吸入冷媒の受熱を抑制する効果を十分に得ることができる。ただし、面積Ｓ_３が面積Ｓ_４に一致していてもよい。また、容積Ｖ_３が容積Ｖ_４に一致していてもよい。

冷媒吐出空間５２、及びオイル保持部５３の位置についてさらに詳しく説明する。

図３に示すように、ロータリ圧縮機１００を第１基準平面Ｈ_１、及び第２基準平面Ｈ_２で分けることによって得られた４つのセグメントのうち、第２吸入口２０を含むセグメントを第１象限セグメントＱ_１と定義する。４つのセグメントのうち、第２吐出口４１を含むセグメントを第２象限セグメントＱ_２と定義する。４つのセグメントのうち、第１象限セグメントＱ_１の向かい側、かつ第２象限セグメントＱ_２に隣接するセグメントを第３象限セグメントＱ_３と定義する。４つのセグメントのうち、第２象限セグメントＱ_２の向かい側、かつ第１象限セグメントＱ_１に隣接するセグメントを第４象限セグメントＱ_４と定義する。

図５は、下軸受部材７の下面図である。左右の反転を無視すれば、図５は、中心軸Ｏ_１に垂直な平面に第１象限セグメントＱ_１〜第４象限セグメントＱ_４、冷媒吐出空間５２、及びオイル保持部５３を投影（正射影）することによって得られた投影図に対応している。本実施の形態では、この投影図において、第２象限セグメントＱ_２に対応する領域、及び第３象限セグメントＱ_３に対応する領域を合計した領域の範囲内に冷媒吐出空間５２に対応する領域の全部が収まっている。また、第１象限セグメントＱ_１に対応する領域、第３象限セグメントＱ_３に対応する領域、及び第４象限セグメントＱ_４に対応する領域を合計した領域の範囲内にオイル保持部５３に対応する領域の全部が収まっている。第２象限セグメントＱ_２、及び第３象限セグメントＱ_３に対応する領域は、先に説明したように、比較的高温を帯びる吐出側部分に対応している。従って、第２象限セグメントＱ_２、及び第３象限セグメントＱ_３に冷媒吐出空間５２が形成されていることには、一定の合理性がある。なお、貫通流路４６は、例えば、第３象限セグメントＱ_３で冷媒吐出空間５２に向かって開口している。貫通流路４６は、第２象限セグメントＱ_２で冷媒吐出空間５２に向かって開口していてもよい。

次に、連通路７ｐの位置について詳細に説明する。図７に示すように、まず、中心軸Ｏ_１を含む平面であって、オイル保持部５３に接する２つの平面を接平面α_１、及びα_２と定義する。接平面α_１、及びα_２のなす角のうち、オイル保持部５３が位置している領域の角を２等分し、かつ中心軸Ｏ_１を含む平面をオイル保持部５３の２等分平面βと定義する。２等分平面βによって分けられたオイル保持部５３の２つの前半部分５３ａ、及び後半部分５３ｂうち、第２ピストン２８の回転方向において相対的に第２吸入口２０の近くに位置している部分を前半部分５３ａ、第２ピストン２８の回転方向において相対的に第２吸入口２０から遠くに位置している部分を後半部分５３ｂと定義する。連通路７ｐは、オイル溜まり２２とオイル保持部５３の後半部分５３ｂとを連通している。オイル溜まり２２のオイルは、オイル保持部５３の前半部分５３ａに直接浸入できない。オイル保持部５３の前半部分５３ａには、後半部分５３ｂを通じて（望ましくは、後半部分５３ｂのみを通じて）、オイル溜まり２２のオイルが浸入する。このような位置に連通路７ｐが設けられていると、吸入冷媒の受熱をより効果的に抑制できる。

ロータリ圧縮機１００の運転時において、第２ピストン２８は、図７に示された中心軸Ｏ_１の周囲を反時計回りに回転する。冷媒は、第１〜第４象限セグメントをＱ_１、Ｑ_４、Ｑ_３、及びＱ_２の順番に移動しながら圧縮される。そのため、下軸受部材７の温度は、第１象限セグメントＱ_１において最も低く、第２象限セグメントＱ_２において最も高くなる傾向を持つ。本実施の形態のように、オイル保持部５３の後半部分５３ｂにのみ連通路７ｐが形成されていると、オイルは、主に、オイル溜まり２２と後半部分５３ｂとの間を移動する。つまり、前半部分５３ａのオイルを積極的に淀ませることができるので、前半部分５３ａのオイルの流速は、後半部分５３ｂのオイルの流速よりも遅い。前半部分５３ａは、第２吸入口２０の近くに位置しているので、前半部分５３ａのオイルの流速が遅ければ遅いほど、第２吸入口２０から第２シリンダ室２６に吸入された冷媒が熱を受け取るこ
とを効果的に抑制できる。

また、最も温度の低い第１象限セグメントＱ_１と最も温度が高くなる第２象限セグメントＱ_２との間では、その温度差から、より大きな熱移動が発生しやすくなっている。具体的には、図７で示す中心軸Ｏ_１を含み第２吐出口４１を通る平面を第４基準平面Ｈ_４と定義すると、第４基準平面Ｈ_４と第３基準平面Ｈ_３のなす劣角角度範囲Ｒ_３-４において、
温度勾配が最も大きく熱移動が発生しやすい。このことから、本実施の形態では、この劣角角度範囲Ｒ_３-４に断熱オイル層７ｎを構成し、第２吸入口２０近傍への熱移動を抑制
可能な構成としている。

本実施の形態のロータリ圧縮機１００は、縦型のロータリ圧縮機である。ロータリ圧縮機１００の運転時において、シャフト４の回転軸が重力方向に平行であり、オイル溜まり２２が密閉容器１の底部に形成されている。ロータリ圧縮機１００の運転時において、オイル溜まり２２のオイルの上層部分は相対的に高温であり、オイル溜まり２２のオイルの下層部分は相対的に低温である。従って、縦型のロータリ圧縮機１００において、下軸受部材７の下方にオイル保持部５３を形成することが望ましい。

本発明は、給湯機、温水暖房装置、空気調和装置などの電気製品に利用できる冷凍サイクル装置の圧縮機に有用である。

１ 密閉容器
２ モータ
３ 第１圧縮ブロック
４ シャフト
４ａ 第１偏心部
４ｂ 第２偏心部
５ 第１シリンダ
６ 上軸受部材
７ 下軸受部材
７ａ、１０ｂ 断熱オイル連通路
７ｍ、７ｎ 断熱オイル層（断熱層）
７ｋ 仕切り部
７ｐ 連通路
７ｔ 第１凹部
７ｓ 第２凹部
７ｖ 第３凹部
８ 第１ピストン
９ 第１区画部材
１０ 第２区画部材
１１ 吐出管
１３ 内部空間
１４ 第１吸入管
１５ 第２シリンダ
１６ 第２吸入管
１７ ステータ
１８ ロータ
１９ 第１吸入口
２０ 第２吸入口
２１ 端子
２２ オイル溜まり
２５ 第１シリンダ室
２５ａ 第１吸入室
２５ｂ 第１吐出室
２６ 第２シリンダ室
２６ａ 第２吸入室
２６ｂ 第２吐出室
２８ 第２ピストン
３０ 第２圧縮ブロック
３２ 第１ベーン
３３ 第２ベーン
３４ 第１ベーン溝
３５ 第２ベーン溝
３６ 第１ばね
３７ 第２ばね
３８ 中板
４０ 第１吐出口
４１ 第２吐出口
４３ 第１吐出弁
４４ 第２吐出弁
４６ 貫通流路
５１、５２ 冷媒吐出空間
５３ オイル保持部
５３ａ 前半部分
５３ｂ 後半部分
１００ ロータリ圧縮機
１０２ 圧縮機構
α_１、α_２ 接平面
β ２等分平面
Ｈ_１ 第１基準平面
Ｈ_２ 第２基準平面
Ｈ_３ 第３基準平面
Ｈ_４ 第４基準平面
Ｑ_１ 第１象限セグメント
Ｑ_２ 第２象限セグメント
Ｑ_３ 第３象限セグメント
Ｑ_４ 第４象限セグメント
Ｒ_３-４ 劣角角度範囲

Claims (14)

1. オイル溜まりを有する密閉容器と、前記密閉容器の内部に配置されたシリンダと、前記シリンダの内部に配置されたピストンと、前記シリンダと前記ピストンとの間にシリンダ室を形成するように、前記シリンダに取り付けられた軸受部材と、前記シリンダ室を吸入室と吐出室とに仕切るベーンと、圧縮されるべき冷媒を前記吸入室に導く吸入口と、前記軸受部材に形成され、圧縮された冷媒を前記吐出室から吐出させる吐出口と、前記軸受部材に取り付けられ、前記軸受部材とともに、前記吐出口を通じて前記吐出室から吐出された冷媒が滞在できる冷媒吐出空間を形成している区画部材と、を備え、前記軸受部材には、前記ベーンが前記シリンダの中心軸に向かって最も突出したときの前記ベーンの中心線と前記シリンダの前記中心軸とを含む基準平面から見て前記吸入口と同じ側に第１凹部が設けられており、前記オイル溜まりに溜められたオイルの一部が前記第１凹部に浸入することによってオイル保持部が形成されており、前記オイル保持部と前記冷媒吐出空間とを仕切る仕切り部には断熱層が設けられていることを特徴とするロータリ圧縮機。
2. 前記第１凹部が前記区画部材、又は前記区画部材とは別の部材で閉じられることによって前記オイル保持部が形成されている、請求項１に記載のロータリ圧縮機。
3. 前記軸受部材に設けられた第２凹部が前記区画部材で閉じられることによって前記冷媒吐出空間が形成されており、前記区画部材が単一の板状部材で構成されており、前記第１凹部、及び前記第２凹部の両方が前記区画部材によって閉じられている、請求項２に記載のロータリ圧縮機。
4. 前記断熱層は、前記軸受部材に設けた第３凹部に前記オイル溜まりに溜められたオイルの一部が浸入することによって形成された断熱オイル層である、請求項３に記載のロータリ圧縮機。
5. 前記断熱オイル層と前記オイル溜まりとを連通する断熱オイル連通路を備えた、請求項４に記載のロータリ圧縮機。
6. 前記断熱オイル連通路は、前記断熱オイル層に対して複数備えられた、請求項５に記載のロータリ圧縮機。
7. 前記断熱オイル層は、前記中心軸を原点として前記吐出口と前記吸入口とがなす劣角の範囲内に構成した、請求項４〜６のいずれか１項に記載のロータリ圧縮機。
8. 前記オイル溜まりと前記オイル保持部とを連通する連通路をさらに備えた、請求項１〜７のいずれか１項に記載のロータリ圧縮機。
9. 前記中心軸を含む平面であって、前記オイル保持部に接する２つの平面を接平面と定義し、前記接平面のなす角のうち、前記オイル保持部が位置している領域の角を略２等分し、かつ前記中心軸を含む平面を前記オイル保持部の２等分平面と定義し、更に前記２等分平面によって分けられた前記オイル保持部の２つの部分うち、前記ピストンの回転方向において相対的に前記吸入口の近くに位置している部分を前半部分、前記ピストンの回転方向において相対的に前記吸入口から遠くに位置している部分を後半部分と定義したとき、前記連通路は、前記オイル溜まりと前記後半部分とを連通しており、前記前半部分には、前記後半部分のみを通じて、前記オイル溜まりのオイルが浸入する、請求項８に記載のロータリ圧縮機。
10. 前記軸受部材に設けられた第２凹部が前記区画部材で閉じられることによって前記冷媒吐
    出空間が形成されており、前記第１凹部における前記軸受部材の肉厚が、前記第２凹部における前記軸受部材の肉厚より厚い、請求項１〜９のいずれか１項に記載のロータリ圧縮機。
11. 前記中心軸に垂直な平面上に前記冷媒吐出空間、及び前記オイル保持部を投影することによって得られた投影図において、前記冷媒吐出空間に対応する領域の面積が前記オイル保持部に対応する領域の面積よりも小さい、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のロータリ圧縮機。
12. 前記ピストンが取り付けられたシャフトをさらに備え、前記ロータリ圧縮機は、前記シャフトの回転軸が重力方向に平行であり、かつ前記オイル溜まりが前記密閉容器の底部に形成されている縦型のロータリ圧縮機である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のロータリ圧縮機。
13. 前記軸受部材が焼結材により構成されている請求項１〜１２のいずれか１項に記載のロータリ圧縮機。
14. 作動流体として、高圧冷媒、例えば二酸化炭素である請求項１〜１３のいずれか１項に記載のロータリ圧縮機。