JP2017141802A - 回転式圧縮機および冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】性能向上を図ることができる回転式圧縮機および冷凍サイクル装置を提供することである。
【解決手段】実施形態の回転式圧縮機は、複数のシリンダと、回転軸と、ローラと、ベーンと、仕切板とを備える。前記ローラは、前記回転軸の偏心部に嵌められてシリンダ室内で偏心回転する。前記仕切板は、前記複数のシリンダの間に配置されるとともに、前記回転軸が通される開口部が設けられている。前記仕切板の前記開口部の内周面の少なくとも一部は、前記ローラの内周面よりも前記回転軸の径方向の外側に位置する。前記ローラは、同心円状に配置された複数のサブローラにより構成される。前記複数のサブローラのうち最も内側に配置された第１サブローラの外周面は、前記ローラの全周に亘って、前記仕切板の前記開口部の内周面よりも前記径方向の外側に位置する。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、回転式圧縮機および冷凍サイクル装置に関する。

空気調和装置などの冷凍サイクル装置に使用される回転式圧縮機として、回転軸と、前記回転軸を回転させる電動機部と、前記回転軸の回転によって流体（冷媒）を圧縮する圧縮機構部とを備える回転式圧縮機が知られている。このような回転式圧縮機の圧縮機構部は、例えばそれぞれシリンダ室を形成する複数のシリンダと、回転軸の偏心部に嵌められて前記シリンダ室内で偏心回転するローラと、前記複数のシリンダの間に配置されて前記シリンダ室の一面を規定する仕切板とを有する。

ところで、圧縮機構部のローラを、内側ローラと外側ローラとを含む２重構造で形成しようとすると、回転式圧縮機の性能が低下する場合があった。

特開２００９−１９７７９３号公報 特開平３−２７１５９１号公報 特開２００８−１５７１４６号公報

本発明が解決しようとする課題は、性能向上を図ることができる回転式圧縮機および冷凍サイクル装置を提供することである。

実施形態の回転式圧縮機は、複数のシリンダと、回転軸と、ローラと、ベーンと、仕切板とを備える。前記複数のシリンダは、それぞれシリンダ室を形成する。前記回転軸には、前記シリンダ室内に配置される偏心部が設けられている。前記ローラは、筒状に形成され、前記偏心部に嵌められて前記シリンダ室内で偏心回転する。前記ベーンは、前記ローラの偏心回転に伴って前記シリンダ室内に進退され、前記シリンダ室を吸込室と圧縮室とに仕切る。前記仕切板は、前記複数のシリンダの間に配置されて前記シリンダ室の一面を規定するとともに、前記回転軸が通される開口部が設けられている。前記仕切板の前記開口部の内周面の少なくとも一部は、前記ローラの内周面よりも前記回転軸の径方向の外側に位置する。前記ローラは、同心円状に配置された複数のサブローラにより構成される。前記複数のサブローラのうち最も内側に配置された第１サブローラの外周面は、前記ローラの全周に亘って、前記仕切板の前記開口部の内周面よりも前記径方向の外側に位置する。

実施形態の回転式圧縮機の断面図を含む冷凍サイクル装置の概略構成図。 図１中に示された圧縮機構部のＦ２−Ｆ２線に沿う断面図。 図１中に示された圧縮機構部の給油通路を示す断面図。 実施形態のローラの変形例を示す図。

以下、実施形態の回転式圧縮機および冷凍サイクル装置を、図面を参照して説明する。
始めに、冷凍サイクル装置について簡単に説明する。
図１は、本実施形態の冷凍サイクル装置１を示す概略構成図である。
図１に示すように、冷凍サイクル装置１は、回転式圧縮機２と、回転式圧縮機２に接続された放熱器３と、放熱器３に接続された膨張装置４と、膨張装置４と回転式圧縮機２との間に接続された吸熱器としての蒸発器５とを備えている。

回転式圧縮機２は、いわゆるロータリ式の圧縮機である。回転式圧縮機２は、例えば、内部に取り込まれる低圧の気体冷媒（流体）を圧縮して高温・高圧の気体冷媒にする。なお、回転式圧縮機２の具体的な構成については後述する。

放熱器３は、回転式圧縮機２から送り込まれる高温・高圧の気体冷媒から熱を放熱させ、高温・高圧の気体冷媒を高圧の液体冷媒にする。
膨張装置４は、放熱器３から送り込まれる高圧の液体冷媒の圧力を下げ、高圧の液体冷媒を低温・低圧の液体冷媒にする。
蒸発器５は、膨張装置４から送り込まれる低温・低圧の液体冷媒を気化させ、低温・低圧の液体冷媒を低圧の気体冷媒にする。そして、蒸発器５において、低圧の液体冷媒が気化する際に周囲から気化熱を奪うことで周囲が冷却される。なお、蒸発器５を通過した低圧の気体冷媒は、上述した回転式圧縮機２の内部に取り込まれる。

このように、本実施形態の冷凍サイクル装置１では、作動流体である冷媒が気体冷媒と液体冷媒との間で相変化しながら循環し、気体冷媒から液体冷媒に相変化する過程で放熱され、液体冷媒から気体冷媒に相変化する過程で吸熱される。そして、これらの放熱や吸熱を利用して暖房や冷房などが行われる。

次に、上述した回転式圧縮機２の具体的な構成について説明する。
本実施形態の回転式圧縮機２は、圧縮機本体１１と、アキュムレータ１２とを備える。
アキュムレータ１２は、いわゆる気液分離器である。アキュムレータ１２は、上述した蒸発器５と圧縮機本体１１との間に設けられている。アキュムレータ１２は、吸い込みパイプ２１を通じて圧縮機本体１１の複数のシリンダ４１，４２に接続されている。アキュムレータ１２は、蒸発器５で気化された気体冷媒を圧縮機本体１１に供給する。

圧縮機本体１１は、回転軸３１と、回転軸３１を回転させる電動機部３２と、回転軸３１の回転によって気体冷媒を圧縮する圧縮機構部３３と、これら回転軸３１、電動機部３２および圧縮機構部３３を収容した円筒状の密閉容器３４とを備えている。

回転軸３１および密閉容器３４は、回転軸３１の軸線Ｏに対して同軸状に配置されている。電動機部３２は、密閉容器３４のなかで、軸線Ｏに沿う一端側（図１における上側）に配置されている。圧縮機構部３３は、密閉容器３４のなかで、軸線Ｏに沿う他端側（図１における下側）に配置されている。なお以下の説明では、軸線Ｏに沿う方向を回転軸３１の軸方向Ｚ、軸線Ｏに直交するとともに軸線Ｏから放射状に離れる方向およびその反対方向（軸線Ｏに近付く方向）を回転軸３１の径方向Ｒ、軸線Ｏに対して一定の距離を保ちながら軸線Ｏの周りを回転する方向を回転軸３１の周方向θ（図２参照）と称する。

電動機部３２は、いわゆるインナーロータ型のＤＣブラシレスモータである。具体的には、電動機部３２は、固定子３６と、回転子３７とを備える。固定子３６は、筒状に形成され、密閉容器３４の内壁面に焼嵌めなどによって固定されている。回転子３７は、固定子３６の内側に配置されている。回転子３７には、回転軸３１の上部が連結されている。回転子３７は、固定子３６に設けられたコイルに電流が供給されることで、回転軸３１を回転駆動する。

次に、圧縮機構部３３について説明する。
圧縮機構部３３は、複数のシリンダと、仕切板４３と、主軸受４４と、副軸受４５と、複数のローラとを備える。

複数のシリンダは、第１シリンダ４１と、第２シリンダ４２とを含む。第１シリンダ４１および第２シリンダ４２は、互いの間に隙間を空けて軸方向Ｚに重ねて配置されている。第１シリンダ４１および第２シリンダ４２の各々は、軸方向Ｚに開口した筒状に形成されている。これにより、第１シリンダ４１には、第１シリンダ室５１となる内部空間が形成されている。第２シリンダ４２には、第２シリンダ室５２となる内部空間が形成されている。第１シリンダ４１および第２シリンダ４２の各々には、上述した吸い込みパイプ２１が個別に接続されている。第１シリンダ室５１および第２シリンダ室５２には、アキュムレータ１２で気液分離された気体冷媒が吸い込みパイプ２１を通じて供給される。

仕切板４３は、第１シリンダ４１と第２シリンダ４２との間に配置され、第１シリンダ４１と第２シリンダ４２との間に挟まれている。仕切板４３は、第１シリンダ４１の内部空間に面して、第１シリンダ室５１の一面を規定している。同様に、仕切板４３は、第２シリンダ４２の内部空間に面して、第２シリンダ室５２の一面を規定している。また、仕切板４３には、軸方向Ｚに回転軸３１が通される開口部５５が設けられている。

主軸受４４は、第１シリンダ４１に対して仕切板４３とは反対側に位置する。主軸受４４は、仕切板４３とは反対側から第１シリンダ４１の内部空間に面して、第１シリンダ室５１の別の一面を規定している。一方で、副軸受４５は、第２シリンダ４２に対して仕切板４３とは反対側に位置する。副軸受４５は、仕切板４３とは反対側から第２シリンダ４２の内部空間に面して、第２シリンダ室５２の別の一面を規定している。

ここで、上述した回転軸３１は、第１シリンダ４１，第２シリンダ４２、および仕切板４３を貫通するとともに、主軸受４４と副軸受４５とによって回転可能に支持されている。回転軸３１には、第１偏心部６１と、第２偏心部６２とが設けられている。第１偏心部６１は、回転軸３１のなかで第１シリンダ室５１に対応する部分に設けられ、第１シリンダ室５１内に配置されている。第２偏心部６２は、回転軸３１のなかで第２シリンダ室５２に対応する部分に設けられ、第２シリンダ室５２内に配置されている。第１偏心部６１および第２偏心部６２の各々は、軸方向Ｚに沿う円柱状に形成されている。第１偏心部６１および第２偏心部６２は、軸線Ｏに対して径方向Ｒに同一量ずつ偏心している。第１偏心部６１および第２偏心部６２は、軸方向Ｚから見た平面視で例えば同形同大に形成されるとともに、周方向θに１８０°の位相差をもって配置されている。

複数のローラは、第１ローラ４６と、第２ローラ４７とを含む。第１ローラ４６および第２ローラ４７の各々は、軸方向Ｚに沿う筒状に形成されている。第１ローラ４６は、第１偏心部６１に嵌められて、第１シリンダ室５１内に位置する。言い換えると、第１ローラ４６は、第１偏心部６１の外周側に配置されている。一方で、第２ローラ４７は、第２偏心部６２に嵌められて、第２シリンダ室５２内に位置する。言い換えると、第２ローラ４７は、第２偏心部６２の外周側に配置されている。第１ローラ４６および第２ローラ４７の各々は、回転軸３１の回転に伴い、各ローラ４６，４７の外周面４６ａ，４７ａを各シリンダ４１，４２の内周面に摺接させながらシリンダ室５１，５２の内側で偏心回転する（図２参照）。

なお本願で言う「嵌められる」とは、ある部材の外側にリング状の別の部材が配置されることを意味する。すなわち、本願で言う「嵌められる」とは、圧入される場合に限らず、２つの部材の間に隙間が存在する場合も含む。例えば本実施形態では、第１ローラ４６は、第１偏心部６１の外周面６１ａに嵌められる内周面４６ｂを有する（図２参照）。同様に、第２ローラ４７は、第２偏心部６２の外周面６２ａに嵌められる内周面４７ｂを有する（同じく図２参照）。そして、ローラ４６，４７の内周面４６ｂ，４７ｂと偏心部６１，６２の外周面６１ａ，６２ａとの間には、偏心部６１，６２に対するローラ４６，４７の相対回転を許容する隙間が設けられている。なお、各ローラ４６，４７の具体的な構成については、詳しく後述する。

次に、シリンダの内部構成について説明する。
ここで、第１シリンダ４１の内部構成と第２シリンダ４２の内部構成は、偏心部６１，６２およびローラ４６，４７の位相差に応じて異なる部分以外は、互いに略同じである。このため、ここでは第１シリンダ４１の内部構成を代表して説明する。そして、第２シリンダ４２において第１シリンダ４１と同一の機能を有する構成には、同一の符号を付してその説明を省略する。

図２は、図１中に示された圧縮機構部３３のＦ２−Ｆ２線に沿う断面図である。
図２に示すように、第１シリンダ４１の内周面には、径方向Ｒの外側に向けて延びたベーン溝７１が設けられている。このベーン溝７１は、軸方向Ｚにおいて第１シリンダ４１の全体に亘って形成されている。ベーン溝７１には、径方向Ｒに沿ってスライド移動可能なベーン７２が挿入されている。ベーン７２は、図示しない付勢手段によって径方向Ｒの内側に向けて付勢され、その先端部が第１シリンダ室５１内で第１ローラ４６の外周面４６ａに当接している。これにより、ベーン７２は、第１シリンダ室５１の内部を、吸込室７４と圧縮室７５とに仕切っている。ベーン７２は、第１ローラ４６の偏心回転に伴って第１シリンダ室５１内に進退する。このため、第１シリンダ室５１内で第１ローラ４６が偏心回転すると、第１ローラ４６の偏心回転およびそれに伴うベーン７２の進退動作によって、第１シリンダ室５１内で気体冷媒を圧縮する圧縮動作が行われる。

また、第１シリンダ４１には、吸込孔７６と、吐出溝７７とが設けられている。
吸込孔７６は、第１シリンダ室５１から径方向Ｒの外側に向けて第１シリンダ４１を貫通している。吸込孔７６の径方向Ｒの外側の端部には、上述した吸い込みパイプ２１が接続されている。一方で、吸込孔７６の径方向Ｒの内側の端部は、第１シリンダ室５１の吸込室７４に連通している。吸込孔７６は、吸い込みパイプ２１から送られた気体冷媒を第１シリンダ室５１の吸込室７４に流入させる。

一方で、吐出溝７７は、圧縮室７５に設けられている。吐出溝７７は、第１シリンダ４１の内周面に軸方向Ｚに沿って設けられ、主軸受４４の吐出孔７８（図１参照）に連通している。吐出溝７７は、圧縮室７５で圧縮された気体冷媒を主軸受４４の吐出孔７８に吐出する。主軸受４４の吐出孔７８に吐出された気体冷媒は、主軸受４４の弁機構などを通じて密閉容器３４内に排出される。一方で、第２シリンダ４２に設けられた吐出溝７７は、副軸受４５の吐出孔７９（図１参照）に連通している。第２シリンダ４２の吐出溝７７は、圧縮室７５で圧縮された気体冷媒を副軸受４５の吐出孔７９に吐出する。副軸受４５の吐出孔７９に吐出された気体冷媒は、副軸受４５の弁機構などを通じて密閉容器３４内に排出される。

次に、圧縮機構部３３に設けられた給油通路８０について説明する。
図３は、圧縮機構部３３の給油通路８０を示す断面図である。
図３に示すように、給油通路８０は、回転軸３１に設けられた主通路８１と、偏心部６１，６２に設けられた副通路８２，８３および連通路８４，８５とを有する。

主通路８１は、軸線Ｏと同軸状に設けられ、回転軸３１の内部に形成されている。主通路８１は、軸方向Ｚに沿って回転軸３１の内部を延びている。主通路８１は、副軸受４５に支持される回転軸３１の端部において回転軸３１の外部に開口している。ここで、密閉容器３４内には、潤滑油Ｊが収容されており、圧縮機構部３３の一部が潤滑油Ｊ内に浸かっている。主通路８１には、密閉容器３４に収容された潤滑油Ｊが流入する。また、主通路８１の内部には、回転軸３１の回転に伴って、潤滑油Ｊを主通路８１内に汲み上げる螺旋構造が設けられている。

副通路８２，８３は、例えば偏心部６１，６２の外周面６１ａ，６２ａに設けられた溝である。言い換えると、副通路８２，８３は、偏心部６１，６２の外周面６１ａ，６２ａとローラ４６，４７の内周面４６ｂ，４７ｂとの間に形成されている。副通路８２，８３は、軸方向Ｚに沿って延びており、軸方向Ｚにおいて偏心部６１，６２の全体に亘って形成されている。副通路８２，８３の端部は、ローラ４６，４７の内側の空間を通じて、仕切板４３の開口部５５に連通している。

連通路８４，８５は、径方向Ｒに沿って偏心部６１，６２の内部に設けられている。連通路８４，８５は、主通路８１と副通路８２，８３との間に設けられ、主通路８１と副通路８２，８３とを接続している。これにより、主通路８１内の潤滑油Ｊは、回転軸３１の回転に伴う遠心力によって、連通路８４，８５を通じて副通路８２，８３に供給される。副通路８２，８３に供給された潤滑油Ｊは、副通路８２，８３から圧縮機構部３３の摺動部分に供給される。

次に、本実施形態の仕切板４３について詳しく説明する。
上述したように、仕切板４３は、回転軸３１が通される開口部５５を有する。図２に示すように、開口部５５は、軸方向Ｚから見た平面視で円状に形成されている。開口部５５の中心は、軸線Ｏと略一致する。すなわち、開口部５５は、回転軸３１と同軸状に設けられている。そして、本実施形態では、開口部５５の内周面５５ｂの少なくとも一部は、ローラ４６，４７の内周面４６ｂ，４７ｂよりも回転軸３１の径方向Ｒの外側に位置する。

さらに言うと、本実施形態では、開口部５５の内周面５５ｂの内径は、偏心部６１，６２の外周面６１ａ，６２ａの外径よりも大きい。すなわち、本実施形態の開口部５５は、該開口部５５の内側を偏心部６１，６２が軸方向Ｚに通されることができる大きさを有する。本実施形態の仕切板４３は、１つの部材（例えば１枚の板材）で形成されている。すなわち、本実施形態の仕切板４３は、分割された複数のピースが連結されることで複数の偏心部６１，６２の間に配置される仕切板ではない。本実施形態の仕切板４３は、回転式圧縮機２の組立時に、複数の偏心部６１，６２のうち一方の偏心部６１（または偏心部６２）が開口部５５に通されることで、複数の偏心部６１，６２の間に配置される仕切板である。このような仕切板４３によれば、分割された複数のピースから成る仕切板に比べて、製造コストや組立工数の面で有利である。

次に、本実施形態のローラの構成について詳しく説明する。
ここで、第１ローラ４６の構成と第２ローラ４７の構成は、互いに略同じである。このため、ここでは第１ローラ４６の構成を代表して説明する。そして、第２ローラ４７において第１ローラ４６と同一の機能を有する構成には、同一の符号を付してその説明を省略する。

図２に示すように、第１ローラ４６は、同心円状に配置された複数のサブローラ９１，９２から構成されている。本願で言う「サブローラ」とは、直径が異なる１つ以上の他のサブローラと組み合わされることで、１つのローラを構成する筒状の部材を意味する。本実施形態では、第１ローラ４６は、複数のサブローラとして、内側ローラ９１（第１サブローラ）と、外側ローラ９２（第２サブローラ）とを有する。すなわち、第１ローラ４６は、内側ローラ９１と外側ローラ９２とによって二重構造に形成されている。

内側ローラ９１は、外周面９１ａと、内周面９１ｂとを有する。内側ローラ９１の内周面９１ｂは、第１ローラ４６の内周面４６ｂを形成している。すなわち、内側ローラ９１の内周面９１ｂは、偏心部６１の外周面６１ａに嵌められている。これにより、内側ローラ９１は、偏心部６１の偏心回転に伴って第１シリンダ室５１内で偏心回転する。ただし、内側ローラ９１の内周面９１ｂと偏心部６１の外周面６１ａとの間には、偏心部６１に対する内側ローラ９１の相対回転を許容する隙間が設けられている。このため、内側ローラ９１の自転速度は、回転軸３１の回転速度よりも遅くなる。

一方で、外側ローラ９２は、内側ローラ９１の外周側に配置されている。外側ローラ９２は、外周面９２ａと、内周面９２ｂとを有する。外側ローラ９２の外周面９２ａは、第１ローラ４６の外周面４６ａを形成している。すなわち、外側ローラ９２の外周面９２ａは、シリンダ室５１の内周面に沿って摺動するともに、ベーン７２の先端部が当接している。外側ローラ９２の内周面９２ｂは、内側ローラ９１の外周面９１ａに嵌められている。これにより、外側ローラ９２は、内側ローラ９１の偏心回転に伴って第１シリンダ室５１内で偏心回転する。ただし、外側ローラ９２の内周面９２ｂと内側ローラ９１の外周面９１ａとの間には、内側ローラ９１に対する外側ローラ９２の相対回転を許容する隙間が設けられている。このため、外側ローラ９２の自転速度は、内側ローラ９１の自転速度よりも遅くなる。これにより、第１ローラ４６が１つの筒部材で形成された場合に比べて、ベーン７２の先端部に対する第１ローラ４６の外周面４６ａの摺動速度が小さくなり、ベーン７２の先端部の摩耗および第１ローラ４６の外周面４６ａの摩耗が低減する。

ここで本実施形態では、図２に示すように、内側ローラ９１の外周面９１ａは、第１ローラ４６の全周に亘って、仕切板４３の開口部５５の内周面５５ｂよりも径方向Ｒの外側に位置する。言い換えると、内側ローラ９１と外側ローラ９２との境界部Ｂは、第１ローラ４６の全周に亘って、仕切板４３の開口部５５の内周面５５ｂよりも径方向Ｒの外側に位置する。すなわち、内側ローラ９１と外側ローラ９２との間の境界部Ｂは、軸方向Ｚにおいて、仕切板４３の開口部５５に対して面していない。

本実施形態では、内側ローラ９１の径方向Ｒの肉厚ｔ１は、外側ローラ９２の径方向Ｒの肉厚ｔ２よりも厚い。例えば、内側ローラ９１の径方向Ｒの肉厚ｔ１は、外側ローラ９２の径方向Ｒの肉厚ｔ２の２倍以上の厚さである。また、内側ローラ９１の重量は、外側ローラ９２の重量よりも重い。例えば、内側ローラ９１を形成している材料の比重は、外側ローラ９２を形成している材料の比重よりも大きい。内側ローラ９１は、例えば金属製である。具体的な一例では、内側ローラ９１の素材は、モニクロ鋳鉄（モリブデン、クロム、ニッケルを含有する鋳鉄）である。一方で、外側ローラ９２は、例えばカーボン製である。

このように構成された回転式圧縮機２では、電動機部３２の固定子３６のコイルに電流が供給されることで、回転子３７とともに回転軸３１が軸線Ｏ周りに回転する。そして、回転軸３１の回転に伴い、偏心部６１，６２およびローラ４６，４７がシリンダ室５１，５２内で偏心回転する。このとき、ローラ４６，４７がシリンダ４１，４２の内周面にそれぞれ摺接することで、吸込孔７６を通じてシリンダ室５１，５２内に気体冷媒が取り込まれるとともに、シリンダ室５１，５２内に取り込まれた気体冷媒が圧縮される。圧縮された気体冷媒は、吐出溝７７から主軸受４４および副軸受４５の吐出孔７８，７９を通って密閉容器３４内に吐出される。密閉容器３４内に吐出された気体冷媒は、上述したように放熱器３に送り込まれる。

上記のような回転式圧縮機２の運転中では、仕切板４３の開口部５５の内部の圧力は、密閉容器３４内の圧力である吐出圧力Ｐｄ（以下、単に「圧力Ｐｄ」と称する。）と略同じになる。これは、仕切板４３の開口部５５の内部は、圧縮機構部３３に設けられた給油通路８０などを通じて密閉容器３４の内部空間と連通しているためである。例えば、仕切板４３の開口部５５の内部は、密閉容器３４内に貯留された潤滑油Ｊが給油通路８０を通じて流入することで圧力Ｐｄとなる。一方で、シリンダ室５１，５２の吸込室７４の圧力は、ローラ４６，４７が偏心回転することで、圧力Ｐｄよりも低い吸込圧力Ｐｓ（以下、単に「圧力Ｐｓ」と称する。）となる。

ここで、本実施形態では、内側ローラ９１の外周面９１ａは、ローラ４６，４７の全周に亘って、仕切板４３の開口部５５の内周面５５ｂよりも径方向Ｒの外側に位置する。すなわち、内側ローラ９１と外側ローラ９２との境界部Ｂは、ローラ４６，４７の全周に亘って、仕切板４３の開口部５５の内周面５５ｂよりも径方向Ｒの外側に位置し、開口部５５には直接に臨まない。このため、内側ローラ９１と外側ローラ９２との境界部Ｂには、開口部５５の内部の圧力Ｐｄが直接には加わらない。そのため、内側ローラ９１と外側ローラ９２との境界部Ｂの圧力は、ローラ４６，４７の全周に亘って、圧力Ｐｄよりも低い圧力Ｐｄ´となる。圧力Ｐｄ´は、圧力Ｐｄよりも低く、圧力Ｐｓよりも高い圧力である。

このような構成の回転式圧縮機２によれば、回転式圧縮機２の性能（例えば圧縮性能）を高めることができる。例えば、回転式圧縮機のローラとして、内側ローラと外側ローラとを含む二重構造が採用される場合がある。このような二重構造のローラによれば、高差圧、高回転域で回転式圧縮機２が運転される際でも、ローラが１つの筒部材で形成される場合に比べて、ベーンに対するローラの摺動速度を低下させることができる。これにより、ベーンとローラとの間の摺動部で生じる摩耗や摺動損失の改善、また摺動部の温度上昇を抑えることできる。

ところで、上述したように、回転式圧縮機２の運転中では、仕切板４３の開口部５５の内部の圧力は、密閉容器３４内の圧力である吐出圧力Ｐｄと略同じになる。一方で、シリンダ室５１，５２の吸込室７４の圧力は、圧力Ｐｄよりも低い吸込圧力Ｐｓとなる。このため、仕切板４３の開口部５５に達した潤滑油Ｊに含まれる高圧の気体冷媒（以下、高圧冷媒と称する。）が、圧力Ｐｄと圧力Ｐｓとの圧力差によって、仕切板４３の開口部５５からシリンダ室５１，５２の吸込室７４にリークしようとする。

ここで、内側ローラと外側ローラとの境界部の一部が仕切板の開口部の内周面よりも回転軸の径方向の内側に位置する場合、内側ローラと外側ローラとの境界部の一部が開口部５５に直接に臨むことになる。この場合、内側ローラと外側ローラとの境界部には、開口部の内部の圧力Ｐｄが直接に加わる。その結果、内側ローラと外側ローラとの境界部の圧力は、ローラの全周に亘って、密閉容器の吐出圧力Ｐｄと略同じ圧力になる。このため上記構造では、圧力Ｐｄと圧力Ｐｓとの圧力差に基づく高圧冷媒のリークを、外側ローラのみでシールすることになる。ただし、圧力Ｐｄと圧力Ｐｓとの圧力差は比較的大きいため、シール幅（外周面９２ａと内周面９２ｂ間の距離）の小さい外側ローラだけでは十分にシールすることが難しい。このため、仕切板４３の開口部５５からシリンダ室５１，５２の吸込室７４に高圧冷媒がリークする。その結果、吸込室７４が外部から吸い込む気体冷媒の量が減少し、圧縮効率が低下する。そのため、回転式圧縮機の性能が低下する場合がある。

一方で、本実施形態では、内側ローラ９１の外周面９１ａは、ローラ４６，４７の全周に亘って、仕切板４３の開口部５５の内周面５５ｂよりも径方向Ｒの外側に位置する。すなわち、内側ローラ９１と外側ローラ９２との境界部Ｂは、開口部５５には直接には臨まない。このため、内側ローラ９１と外側ローラ９２との境界部Ｂには、開口部５５の内部の圧力Ｐｄが直接には加わらない。このため、内側ローラ９１と外側ローラ９２との境界部Ｂの圧力は、ローラ４６，４７の全周に亘って、密閉容器３４の吐出圧力Ｐｄよりも低い圧力Ｐｄ´となる。すなわち本実施形態の構造では、外側ローラ９２によってシールする必要がある圧力差を、圧力Ｐｄ´と圧力Ｐｓとによる圧力差まで小さくすることができる。このため、仕切板４３の開口部５５からシリンダ室５１，５２の吸込室７４にリークする高圧冷媒のリーク量を減少させることができる。その結果、吸込室７４が外部から吸い込む気体冷媒の量が減少することを抑制し、圧縮効率が低下することを抑制することができる。これにより、回転式圧縮機２の性能向上を図ることができる。すなわち、二重構造のローラ４６，４７を有して摩耗や摺動損失の面で有利であるとともに、圧縮効率を高めることができる回転式圧縮機２を提供することができる。

本実施形態では、内側ローラ９１の径方向Ｒの肉厚ｔ１は、外側ローラ９２の径方向Ｒの肉厚ｔ２よりも厚い。このような構成によれば、内側ローラ９１の外周面９１ａを、ローラ４６，４７の全周に亘って、仕切板４３の開口部５５の内周面５５ｂよりも径方向Ｒの外側に位置させやすくなる。言い換えると、上記構成によれば、偏心部６１，６２の直径や、ローラ４６，４７の直径、または軸線Ｏに対する偏心部６１，６２の偏心量などの設計自由度が大きくなる。このため、さらなる性能向上を図ることができる回転式圧縮機２を提供することができる。

本実施形態では、内側ローラ９１の重量は、外側ローラ９２の重量よりも重い。このような構成によれば、外側ローラ９２と内側ローラ９１とが同じ重量である場合に比べて、外側ローラ９２の自転速度を小さくすることができる。これにより、ベーン７２と外側ローラ９２との間の摺動部の摩擦や摺動抵抗などをさらに低減することができる。

そして、本実施形態の冷凍サイクル装置１によれば、上述した回転式圧縮機２を備えているため、性能向上を図ることができる冷凍サイクル装置１を提供できる。

以上、実施形態に係る回転式圧縮機２および冷凍サイクル装置１について説明したが、実施形態の構成は上記例に限定されない。
例えば、図４は、実施形態のローラ４６，４７の変形例を示す図である。
図４に示すように、ローラ４６，４７は、同心円状に配置された複数のサブローラ（例えば内側ローラ９１と外側ローラ９２）を含むサブローラセット１００が、軸方向Ｚに複数段（例えば２段または３段）積層されることで形成されてもよい。このような構成によれば、複数段のサブローラセット１００の間に形成される油膜によって、複数段のサブローラセット１００のなかで軸方向Ｚの端部に位置するサブローラセット１００を、仕切板４３、主軸受４４、または副軸受４５に押し当てる力が生じる。このため、吸込室７４および圧縮室７５の密閉性が高まり、圧縮効率をさらに高めることができる。

また、上記実施形態では、内側ローラ９１と外側ローラ９２とを含む二重構造を有したローラ４６，４７について説明した。ただし、ローラ４６，４７は、同心円状に配置された３つ以上のサブローラを有してもよい。また、上記実施形態では、第１シリンダ室５１の容積と第２シリンダ室５２の容積とが互いに同じである場合について説明した。ただし、回転式圧縮機２は、第１シリンダ室５１の容積と第２シリンダ室５２の容積とが異なる異容積タイプの回転式圧縮機でもよい。また、回転式圧縮機２は、３つ以上のシリンダを備えるものでもよい。

また、上記実施形態では、内側ローラ９１の径方向Ｒの肉厚ｔ１が外側ローラ９２の径方向Ｒの肉厚ｔ２よりも大きい場合について説明した。ただし、内側ローラ９１の径方向Ｒの肉厚ｔ１は、外側ローラ９２の径方向Ｒの肉厚ｔ２と同じでもよく、それよりも小さくてもよい。また、内側ローラ９１の重量は、外側ローラ９２の重量と同じでもよく、それよりも軽くてもよい。また、内側ローラ９１と外側ローラ９２の素材は同じでもよい。また、仕切板４３は、１つの部材で形成されたものに限らず、分割された複数のピースが連結されることで複数の偏心部６１，６２の間に配置される仕切板でもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…冷凍サイクル装置、２…回転式圧縮機、３…放熱器、４…膨張装置、５…蒸発器、３１…回転軸、４１，４２…シリンダ、４３…仕切板、４６，４７…ローラ、５１，５２…シリンダ室、５５…仕切板の開口部、５５ｂ…開口部の内周面、６１，６２…回転軸の偏心部、６１ｂ，６２ｂ…ローラの内周面、７２…ベーン、７４…吸込室、７５…圧縮室、９１…内側ローラ（第１サブローラ）、９１ａ…内側ローラの外周面、９２…外側ローラ（第２サブローラ）、Ｚ…軸方向、Ｒ…径方向、θ…周方向。

Claims (4)

1. それぞれシリンダ室を形成する複数のシリンダと、
   前記シリンダ室内に配置される偏心部が設けられた回転軸と、
   前記偏心部に嵌められて前記シリンダ室内で偏心回転する筒状のローラと、
   前記ローラの偏心回転に伴って前記シリンダ室内に進退され、前記シリンダ室を吸込室と圧縮室とに仕切るベーンと、
   前記複数のシリンダの間に配置されて前記シリンダ室の一面を規定するとともに、前記回転軸が通される開口部が設けられた仕切板と、
   を備え、
   前記仕切板の前記開口部の内周面の少なくとも一部は、前記ローラの内周面よりも前記回転軸の径方向の外側に位置し、
   前記ローラは、同心円状に配置された複数のサブローラにより構成され、
   前記複数のサブローラのうち最も内側に配置された第１サブローラの外周面は、前記ローラの全周に亘って、前記仕切板の前記開口部の内周面よりも前記径方向の外側に位置する、
   回転式圧縮機。
2. 前記複数のサブローラは、前記第１サブローラの外周側に配置された第２サブローラを含み、前記第１サブローラの前記径方向の肉厚は、前記第２サブローラの前記径方向の肉厚よりも厚い、
   請求項１に記載の回転式圧縮機。
3. 前記複数のサブローラは、前記第１サブローラの外周側に配置された第２サブローラを含み、前記第１サブローラの重量は、前記第２サブローラの重量よりも重い、
   請求項１または請求項２に記載の回転式圧縮機。
4. 請求項１から請求項３の何れか１項に記載の回転式圧縮機と、
   前記回転式圧縮機に接続された放熱器と、
   前記放熱器に接続された膨張装置と、
   前記膨張装置と前記回転式圧縮機との間に接続された吸熱器と、
   を備えた冷凍サイクル装置。

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