JP6103385B2 - ロータリ圧縮機 - Google Patents

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、本開示は、
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前記オイル溜まりに浸漬されるよう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の上方又は下方に配置された、前記シリンダと当接する第１主面及び前記第１主面と反対側を向く第２主面を有する軸受部材と、
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、
前記軸受部材の前記第２主面に取り付けられ、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、
（i）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中心軸とを含む平面を第１基準平面、（ii）前記中心軸を含み、かつ前記第１基準平面に垂直な平面を第２基準平面、（iii）当該ロータリ圧縮機を前記第１基準平面及び前記第２基準平面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、前記吸入口を含むセグメントを第１象限セグメント、前記吐出口を含むセグメントを第２象限セグメント、前記第１象限セグメントの向かい側かつ前記第２象限セグメントに隣接するセグメントを第３象限セグメント、前記第２象限セグメントの向かい側かつ前記第１象限セグメントに隣接するセグメントを第４象限セグメントと定義したとき、
前記冷媒吐出空間は、前記第１象限セグメントに対応する領域、前記第２象限セグメントに対応する領域及び前記第３象限セグメントに対応する領域の合計領域内に収まっており、
前記軸受部材の前記第２主面は、前記第４象限セグメントに対応する領域を前記中心軸回りに前記冷媒吐出空間に至るまで広げた拡張領域において、直接的に又は前記区画部材を介して前記オイル溜まりのオイルに接している、ロータリ圧縮機を提供する。

上記のロータリ圧縮機では、第１基準平面から見て吸入口と同じ側に冷媒吐出空間が存在しない領域が形成されるように冷媒吐出空間が制限されており、かつ、その領域では、軸受部材のシリンダと反対側の第２主面がオイル溜まりのオイルに接している。このような構成によれば、吐出冷媒から吸入冷媒への熱の伝熱経路の断面積を減らし、熱の移動距離を稼ぐことができる。従って、軸受部材を通じて圧縮冷媒から吸入冷媒に熱が移動することを抑制できる。

本発明の第１実施形態に係るロータリ圧縮機の縦断面図 図１に示すロータリ圧縮機のIIA-IIA線に沿った横断面図 図１に示すロータリ圧縮機のIIB-IIB線に沿った横断面図 図１に示すロータリ圧縮機に用いられる下軸受部材の下面図 冷媒吐出空間の位置の別の特定方法を示す概略図 冷媒吐出空間の位置の別の特定方法を示す概略図 冷媒吐出空間の位置の別の特定方法を示す概略図 冷媒吐出空間の別の望ましい位置を示す概略図 冷媒吐出空間のさらに別の望ましい位置を示す概略図 変形例のロータリ圧縮機の縦断面図 図５に示すロータリ圧縮機に用いられる下軸受部材の下面図 本発明の第２実施形態に係るロータリ圧縮機の縦断面図 図７に示すロータリ圧縮機に用いられる下軸受部材の下面図 本発明のさらに別の実施形態に係るロータリ圧縮機の縦断面図

本開示の第１態様は、
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前記オイル溜まりに浸漬されるよう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の上方又は下方に配置された、前記シリンダと当接する第１主面及び前記第１主面と反対側を向く第２主面を有する軸受部材と、
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、
前記軸受部材の前記第２主面に取り付けられ、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、
（i）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中心軸とを含む平面を第１基準平面、（ii）前記中心軸を含み、かつ前記第１基準平面に垂直な平面を第２基準平面、（iii）当該ロータリ圧縮機を前記第１基準平面及び前記第２基準平面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、前記吸入口を含むセグメントを第１象限セグメント、前記吐出口を含むセグメントを第２象限セグメント、前記第１象限セグメントの向かい側かつ前記第２象限セグメントに隣接するセグメントを第３象限セグメント、前記第２象限セグメントの向かい側かつ前記第１象限セグメントに隣接するセグメントを第４象限セグメントと定義したとき、
前記冷媒吐出空間は、前記第１象限セグメントに対応する領域、前記第２象限セグメントに対応する領域及び前記第３象限セグメントに対応する領域の合計領域内に収まっており、
前記軸受部材の前記第２主面は、前記第４象限セグメントに対応する領域を前記中心軸回りに前記冷媒吐出空間に至るまで広げた拡張領域において、直接的に又は前記区画部材を介して前記オイル溜まりのオイルに接している、ロータリ圧縮機を提供する。

本開示の第２態様は、第１態様に加え、前記軸受部材の前記第２主面は平面であり、前記第２主面には、前記吐出口が開口する凹部であって前記第１主面と前記第２主面との間の距離の半分よりも深い深さの凹部が形成されている、ロータリ圧縮機を提供する。このような構成は、軸受部材の厚さによってその素材（通常は金属）からなる断熱層を確保するという観点から望ましい。

本開示の第３態様は、第１態様に加え、前記軸受部材の前記第２主面には、前記吐出口が開口する凹部が形成されているとともに、前記中心軸を挟んで前記凹部と反対側に切り欠きが設けられている、ロータリ圧縮機を提供する。切り欠きが形成されることによって、軸受部材の厚さが減少し、軸受部材が軽量化する。

本開示の第４態様は、第２又は第３態様に加え、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２主面に形成された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。このような構造は非常にシンプルであり、部品点数の増加も回避できる。

本開示の第５態様は、第１態様に加え、前記軸受部材は、前記シリンダの下方に配置されていて、前記第１主面及び前記第２主面を規定する円板部と前記円板部の中央で下方に突出する突出部を含み、前記区画部材は、前記吐出口を前記軸受部材の前記第２主面に面する空間と共に包み込む形状を有しており、前記軸受部材及び前記区画部材で囲まれる空間が前記冷媒吐出空間を構成する、ロータリ圧縮機を提供する。このような構成によれば、従来のロータリ圧縮機の軸受部材と同じ構造を有する軸受部材を使用しつつ、冷媒吐出空間を制限して、軸受部材の第２主面を直接的に又は区画部材を介してオイル溜まりのオイルに接触させることができる。

本開示の第６態様は、第１〜第５態様のいずれか１つに加え、（ａ）前記吸入口の中心及び前記中心軸を含む平面を第３基準平面、（ｂ）当該ロータリ圧縮機を前記第１基準平面で分けることによって得られた２つのセグメントのうち、前記吐出口を含むセグメントを第１高温セグメント、（ｃ）当該ロータリ圧縮機を前記第３基準平面で分けることによって得られた２つのセグメントのうち、前記吐出口を含むセグメントを第２高温セグメント、（ｄ）当該ロータリ圧縮機を前記第１基準平面及び前記第３基準平面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、前記第１高温セグメント及び前記第２高温セグメントのいずれかに含まれた３つのセグメントの合計を合計高温セグメントと定義したとき、前記中心軸に垂直な平面に前記合計高温セグメント及び前記冷媒吐出空間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７０％以上が前記合計高温セグメントに対応する領域に重複している、ロータリ圧縮機を提供する。このような構成によれば、吸入冷媒の受熱（熱ロス）及び圧力損失を考慮に入れたトータルの損失を最小化できる。

本開示の第７態様は、第１〜第６態様のいずれか１つに加え、前記ピストンが取り付けられたシャフトをさらに備えた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りうる。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溜まりのオイルに影響を及ぼしにくい。

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

（第１実施形態）
図１に示すように、本実施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１７及びロータ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９（第１マフラー部材又は第１閉塞部材）及び第２区画部材１０（第２マフラー部材又は第２閉塞部材）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２Ａ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２Ｂ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。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の上方に配置されている。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の下方に配置されている。詳細には、上軸受部材６は第１シリンダ５の上面に取り付けられ、下軸受部材７は第２シリンダ１５の下面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。上軸受部材６は、第１シリンダ５と当接する第１主面６ｂ、及び第１主面６ｂと反対側を向く、第１主面６ｂと平行な第２主面６ａを有している。下軸受部材７は、第２シリンダ１５と当接する第１主面７ｂ、及び第１主面７ｂと反対側を向く、第１主面７ｂと平行な第２主面７ａを有している。

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。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の第２主面６ａ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開口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の第２主面７ａ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。なお、上軸受部材６では、シャフト４を回転可能に支持する軸受部が第２主面６ａの中央で上方に突出している。

冷媒吐出空間５２は、貫通流路４６（図１では不図示）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２Ｂに示すように、本明細書において、第１基準平面Ｈ₁、第２基準平面Ｈ₂及び第３基準平面Ｈ₃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Ｏ₁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Ｏ₁とを含む平面を第１基準平面Ｈ₁と定義する。第１基準平面Ｈ₁は、第２ベーン溝３５の中心を通っている。また、中心軸Ｏ₁を含み、かつ第１基準平面Ｈ₁に垂直な平面を第２基準平面Ｈ₂と定義する。第２吸入口２０の中心及び中心軸Ｏ₁を含む平面を第３基準平面Ｈ₃と定義する。なお、第２シリンダ１５の中心軸Ｏ₁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Ｈ₁は、この基準位置を通り、中心軸Ｏ₁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Ｈ₁は、第２シリンダ１５の中心軸Ｏ₁と、第２ベーン３３が第２シリンダ１５の中心軸Ｏ₁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Ｏ₁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。

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。

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Ｈ₁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。

本実施形態では、第１基準平面Ｈ₁から見て第２吸入口２０と同じ側に冷媒吐出空間５２が存在しない領域が形成されるように冷媒吐出空間５２が制限されており、かつ、その領域では、下軸受部材７の第２主面７ａがオイル溜まり２２のオイルに第２区画部材１０を介して接している。オイル溜まり２２のオイルは、冷媒に比べて粘度が高く流動し難いため、第２主面７ａにおける熱伝達率は比較的小さい。従って、オイルから吸入冷媒に移動する熱の量は比較的少ない。また、従来のロータリ圧縮機において吐出冷媒が存在したであろう空間を金属材料（下軸受部材７）で置き換えることによって、吐出冷媒の熱が吸入冷媒に伝わるときの伝熱経路の断面積を減らすことができる。言い換えれば、本実施形態では、吐出冷媒と下軸受部材７との接触面積が小さい。さらに、吐出冷媒の熱が吸入冷媒に伝わるときの熱の移動距離も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、伝熱経路の断面積に比例し、伝熱経路の距離に反比例する。つまり、本実施形態によれば、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。従って、下軸受部材７を通じて圧縮冷媒から吸入冷媒に熱が移動することを抑制できる。以下、冷媒吐出空間５２についてさらに詳しく説明する。

図２Ｂに示すように、ロータリ圧縮機１００を第１基準平面Ｈ₁及び第２基準平面Ｈ₂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Ｑ₁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Ｑ₂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Ｑ₁の向かい側かつ第２象限セグメントＱ₂に隣接するセグメントを第３象限セグメントＱ₃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Ｑ₂の向かい側かつ第１象限セグメントＱ₁に隣接するセグメントを第４象限セグメントＱ₄と定義する。

図３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４は、中心軸Ｏ₁に垂直な平面に第１〜第４象限セグメントＱ₁〜Ｑ₄及び冷媒吐出空間５２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。

本実施形態では、第１象限セグメントＱ₁に対応する領域、第２象限セグメントＱ₂に対応する領域及び第３象限セグメントＱ₃に対応する領域の合計領域内に冷媒吐出空間５２の全部が収まっている。そして、下軸受部材７の第２主面７ａは、第４象限セグメントＱ₄に対応する領域を中心軸Ｏ₁回りに冷媒吐出空間５２に至るまで広げた拡張領域Ｑ₅の全域において、第２区画部材１０を介してオイル溜まり２２のオイルに接している。

本実施形態では、下軸受部材７の第２主面７ａが第１主面７ｂと同じ大きさの平面であり、下軸受部材７が一定の厚さの板状をなしている。下軸受部材７の第２主面７ａには第２吐出口４１から第２シリンダ１５の内周面１５ｈに沿って周方向の両側に延びる凹部７ｓが形成されており、この凹部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。すなわち、第２吐出口４１は凹部７ｓに開口している。下軸受部材７の厚さによってその素材（通常は金属）からなる断熱層を確保するという観点からは、下軸受部材７の厚さが比較的に厚く、凹部７ｓの深さが第１主面７ｂと第２主面７ａの間の距離の半分よりも深いことが望ましい。第２区画部材１０は単一の板状部材で構成されており、下軸受部材７の第２主面７ａを密着して覆っている。このような構造は非常にシンプルであり、下軸受部材７及び第２区画部材１０を安価に製造することができる。

冷媒吐出空間５２の大部分は、第１基準平面Ｈ₁から見て、第２吐出口４１と同じ側に形成されていることが望ましい。第２象限セグメントＱ₂及び第３象限セグメントＱ₃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Ｑ₂及び第３象限セグメントＱ₃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Ｑ₃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Ｑ₂で冷媒吐出空間５２に向かって開口していてもよい。

本実施形態において、冷媒吐出空間５２は、第１基準平面Ｈ₁を横切り、さらに、第３基準平面Ｈ₃にも重なっている。つまり、冷媒吐出空間５２は、第２吸入口２０の真下にも形成されている。このような構成は、冷媒吐出空間５２の冷媒から第２シリンダ室２６の冷媒への熱移動（熱ロス）を抑制する観点において、必ずしも望ましいものではない。しかし、以下に説明する理由により、このような構成を許容できる。

一般的なロータリ圧縮機では、死容積が生じることを避けるために、吸入口及び吐出口は、可能な限りベーンに近い位置に設けられている。冷媒吐出空間は下軸受部材の下方に形成され、吐出口は冷媒吐出空間に向かって開口している。熱ロスを減らすためには、第１基準平面Ｈ₁から見て吐出口と同じ側にのみ冷媒吐出空間が形成されていることが望ましい。他方、圧力損失を抑制するためには、吐出口の周囲に十分な広さの空間が確保されていることが望ましい。仮に、熱ロスの観点から冷媒吐出空間の範囲を制限し、吐出口の周囲の空間の広さが不十分になったりすると、圧力損失の大幅な増加を招くおそれがある。つまり、熱ロスを低減することと圧力損失を抑制することとの間には、トレードオフの関係が存在する。

本実施形態では、圧力損失の抑制の観点から、あえて、冷媒吐出空間５２が第２吸入口２０の真下にも存在していることを許容している。少なくとも、第４象限セグメントＱ₄に対応する領域に冷媒吐出空間５２が存在しなければ、熱ロスを抑制する効果を得ることができる。

別の側面から、冷媒吐出空間５２の位置を以下のように特定することができる。

図４Ａに示すように、ロータリ圧縮機１００を第１基準平面Ｈ₁で分けることによって得られた２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１高温セグメントＳＧ₁（斜線部）と定義する。図４Ｂに示すように、ロータリ圧縮機１００を第３基準平面Ｈ₃で分けることによって得られた２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高温セグメントＳＧ₂（斜線部）と定義する。図４Ｃに示すように、ロータリ圧縮機１００を第１基準平面Ｈ₁及び第３基準平面Ｈ₃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１高温セグメントＳＧ₁及び第２高温セグメントＳＧ₂のいずれかに含まれた３つのセグメントの合計を合計高温セグメントＳＧ_total（斜線部）と定義する。

中心軸Ｏ₁に垂直な平面に合計高温セグメントＳＧ_total及び冷媒吐出空間５２を投影することによって得られた投影図において、例えば、冷媒吐出空間５２に対応する領域の７０％以上が合計高温セグメントＳＧ_totalに対応する領域に重複していてもよい。つまり、冷媒吐出空間５２が第２吸入口２０の真下にも形成されているときに、熱ロス及び圧力損失を考慮に入れたトータルの損失が最小となり、ロータリ圧縮機１００が最も優れた効率を発揮する可能性がある。

また、図４Ｄに示すように、中心軸Ｏ₁に垂直な平面に合計高温セグメントＳＧ_total及び冷媒吐出空間５２を投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に対応する領域の全部が、合計高温セグメントＳＧ_totalに対応する領域に収まっていてもよい。簡単に言えば、第３基準平面Ｈ₃を横切らないように冷媒吐出空間５２が下軸受部材７から見て第２シリンダ室２６の反対側（下軸受部材７の下方）に形成されていてもよい。このような構造によれば、熱ロスを抑制する効果が高まる。圧力損失の増大が懸念されない場合には、このような構造も十分に許容される。

場合によっては、図４Ｅに示すように、中心軸Ｏ₁に垂直な平面に第１高温セグメントＳＧ₁及び冷媒吐出空間５２を投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に対応する領域の全部が、第１高温セグメントＳＧ₁に対応する領域に収まっていてもよい。つまり、第１基準平面Ｈ₁から見て第２吐出口４１と同じ側にのみ冷媒吐出空間５２が形成されていてもよい。

本実施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によれば、本実施形態の利益を十分に得ることができる。

＜変形例＞
前記実施形態では、下軸受部材７の第２主面７ａが拡張領域Ｑ₅の全域において第２区画部材１０を介してオイル溜まり２２のオイルに接していた。しかし、下軸受部材７の第２主面７ａが拡張領域Ｑ₅の全域又は一部において直接的にオイル溜まり２２のオイルに接していてもよい。例えば、図５及び図６に示す変形例のロータリ圧縮機２００のように、下軸受部材７の第２主面７ａには、中心軸Ｏ₁を挟んで冷媒吐出空間５２と反対側に、冷媒吐出空間５２と隔壁を隔てて離間するように、扇状の切り欠き７１が設けられており、第２区画部材１０が下軸受部材７の第２主面７ａにおける切り欠き７１以外の部分を覆っていてもよい。あるいは、下軸受部材７の第２主面７ａに切り欠き７１が設けられている場合でも、第２区画部材１０が切り欠き７１に沿って押し潰されたような形状に形成され、第２区画部材１０が下軸受部材７の第２主面７ａの全面を覆っていてもよい。切り欠き７１が形成されることによって、下軸受部材７の厚さが減少する。この場合、下軸受部材７が軽量化する。

（第２実施形態）
次に、図７及び図８を参照して、本発明の第２実施形態に係るロータリ圧縮機３００を説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態では、ロータリ圧縮機３００が、下軸受部材７０及び第２区画部材６０を備えている。冷媒を圧縮するために必要な基本的構造は、ロータリ圧縮機３００と図１に示すロータリ圧縮機１００とで共通している。

下軸受部材７０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の下方に配置されている。詳細には、下軸受部材７０は第２シリンダ１５の下面に取り付けられている。下軸受部材７０は円板部７２及び軸受部（突出部）７３で構成されている。円板部７２は、第２シリンダ１５に隣接するフラットで薄い部分であり、第２シリンダ１５に当接する下軸受部材７０の第１主面７０ｂ、及び第１主面７０ｂと反対側を向く、第１主面７０ｂと平行な下軸受部材７０の第２主面７０ｂを規定している。軸受部７３は、円板部７２の中央で下方に突出している。円板部７２には第２吐出口４１が形成されている。第２吐出口４１を開閉する第２吐出弁４４が円板部７２に取り付けられている。本実施形態では、円板部７２で規定される第２主面７０ａに、吐出口４１と貫通流路４６とを含む領域を窪ませる段差部７４が設けられている。軸受部７３は、シャフト４を支持するように、円板部７２に一体に形成されている円筒状の部分である。

第２区画部材６０は、椀形の構造の部材であり、第２シリンダ室２６の反対側に冷媒吐出空間５２が形成されるように、下軸受部材７０の第２主面７０ａに取り付けられている。詳細には、第２区画部材６０は、第２吐出口４１を下軸受部材７０の第２主面７０ａに面する空間と共に包み込む形状を有しており、下軸受部材７０及び第２区画部材６０で囲まれる空間が冷媒吐出空間５２を構成する。なお、第２区画部材６０は軸受部７３をも覆っており、第２区画部材６０の中心には、シャフト４の下端をオイル溜まり２２に露出させるための貫通孔が形成されている。

本実施形態でも、第１実施形態と同様に、第１象限セグメントＱ₁に対応する領域、第２象限セグメントＱ₂に対応する領域及び第３象限セグメントＱ₃に対応する領域の合計領域内に冷媒吐出空間５２の全部が収まっている。そして、下軸受部材７０の第２主面７０ａは、第４象限セグメントＱ₄に対応する領域を中心軸Ｏ₁回りに冷媒吐出空間５２に至るまで広げた拡張領域Ｑ₅の全域において、第２区画部材１０を介してオイル溜まり２２のオイルに接している。

第２区画部材６０は、椀形部分６１及びフランジ部分６２で構成されている。椀形部分６１及びフランジ部分６２は単一の部品で構成されている。椀形部分６１は、平面視で段差部７４よりも大きな扇状をなしており、第２主面７０ａにおける段差部７４を含む所定部分（例えば約半分）を離間しながら覆う底壁と、底壁の周縁から立ち上がる周壁とで構成されている。本実施形態では、椀形部分６１内に下軸受部材７０の軸受部７３が収容されており、椀形部分６１の底壁は軸受部７３の下面に密着しており、椀形部分６１の周壁は軸受部７３の外周面に約半周に亘って密着している。フランジ部分６２は、第２主面７０ａの残りの部分を密着して覆っている。

本実施形態の構成によれば、従来のロータリ圧縮機の下軸受部材と同じ構造を有する下軸受部材７０を使用しつつ、冷媒吐出空間５２を制限して、下軸受部材７０の第２主面７０ａを少なくとも第４象限セグメントＱ₄に対応する領域の全域において第２区画部材６０を介してオイル溜まり２２のオイルに接触させることができる。しかも、フランジ部分６２によって、オイル溜まり２２のオイルから第２シリンダ室２６の冷媒への熱伝導をより効果的に抑制できる。

（その他の実施形態）
本発明のロータリ圧縮機は、必ずしも二段のロータリ圧縮機である必要はない。本発明は、例えば、図１，５，７に示すロータリ圧縮機１００，２００，３００から第１圧縮ブロック３を省略した単段のロータリ圧縮機にも適用可能である。

あるいは、図９に示すロータリ圧縮機４００のように、本発明の軸受部材はシリンダ１５の上方に配置された上軸受部材６であってもよい。上軸受部材６の第２主面６ａには、吐出口４１を通じて吐出室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の上方に形成するように区画部材９０が取り付けられている。区画部材９０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開口９０ａが形成されている。なお、下軸受部材７５には吐出口は形成されていない。

上軸受部材６の第２主面６ａには、吐出口４１が開口する凹部が形成されている。この凹部によって冷媒吐出空間５１の下半分が構成されている。区画部材９０は、冷媒吐出空間５１の上半分を構成するように凹部に対応する位置でオイル溜まり２２の液面を超えて上方に膨らんでいるが、その他の部分では上軸受部材６に密着している。冷媒吐出空間５１は、第１象限セグメントＱ₁に対応する領域、第２象限セグメントＱ₂に対応する領域及び第３象限セグメントＱ₃に対応する領域の合計領域内に収まっている。上軸受部材６の第２主面６ａは、第４象限セグメントＱ₄に対応する領域を中心軸Ｏ₁回りに冷媒吐出空間５１に至るまで広げた拡張領域Ｑ₅の全域において、直接的に及び区画部材９０を介してオイル溜まり２２のオイルに接している。

図９に示すような構成であっても、本発明の効果を得ることができる。ただし、第１及び第２実施形態で示したように本発明の軸受部材がシリンダの下方に配置された下区画部材であれば、オイル溜まり２２のオイルが形成する下方に向かうほど温度が低くなる温度成層を合理的に利用することができるため、本発明の効果をより顕著に得ることができる。

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。

Claims (7)

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前記オイル溜まりに浸漬されるよう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の上方又は下方に配置された、前記シリンダと当接する第１主面及び前記第１主面と反対側を向く第２主面を有する軸受部材と、
   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、
   前記軸受部材の前記第２主面に取り付けられ、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、
   （i）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中心軸とを含む平面を第１基準平面、（ii）前記中心軸を含み、かつ前記第１基準平面に垂直な平面を第２基準平面、（iii）当該ロータリ圧縮機を前記第１基準平面及び前記第２基準平面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、前記吸入口を含むセグメントを第１象限セグメント、前記吐出口を含むセグメントを第２象限セグメント、前記第１象限セグメントの向かい側かつ前記第２象限セグメントに隣接するセグメントを第３象限セグメント、前記第２象限セグメントの向かい側かつ前記第１象限セグメントに隣接するセグメントを第４象限セグメントと定義したとき、
   前記冷媒吐出空間は、前記第１象限セグメントに対応する領域、前記第２象限セグメントに対応する領域及び前記第３象限セグメントに対応する領域の合計領域内に収まっており、
   前記軸受部材の前記第２主面は、前記第４象限セグメントに対応する領域を前記中心軸回りに前記冷媒吐出空間に至るまで広げた拡張領域の全域又は一部において、直接的に又は前記区画部材を介して前記オイル溜まりのオイルに接している、ロータリ圧縮機。
2. 前記軸受部材の前記第２主面は平面であり、前記第２主面には、前記吐出口が開口する凹部であって前記第１主面と前記第２主面との間の距離の半分よりも深い深さの凹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. 前記軸受部材の前記第２主面には、前記吐出口が開口する凹部が形成されているとともに、前記中心軸を挟んで前記凹部と反対側に切り欠きが設けられている、請求項１に記載のロータリ圧縮機。
4. 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２主面に形成された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、請求項２に記載のロータリ圧縮機。
5. 前記軸受部材は、前記シリンダの下方に配置されていて、前記第１主面及び前記第２主面を規定する円板部と前記円板部の中央で下方に突出する突出部を含み、
   前記区画部材は、前記吐出口を前記軸受部材の前記第２主面に面する空間と共に包み込む形状を有しており、前記軸受部材及び前記区画部材で囲まれる空間が前記冷媒吐出空間を構成する、請求項１に記載のロータリ圧縮機。
6. （ａ）前記吸入口の中心及び前記中心軸を含む平面を第３基準平面、（ｂ）当該ロータリ圧縮機を前記第１基準平面で分けることによって得られた２つのセグメントのうち、前記吐出口を含むセグメントを第１高温セグメント、（ｃ）当該ロータリ圧縮機を前記第３基準平面で分けることによって得られた２つのセグメントのうち、前記吐出口を含むセグメントを第２高温セグメント、（ｄ）当該ロータリ圧縮機を前記第１基準平面及び前記第３基準平面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、前記第１高温セグメント及び前記第２高温セグメントのいずれかに含まれた３つのセグメントの合計を合計高温セグメントと定義したとき、
   前記中心軸に垂直な平面に前記合計高温セグメント及び前記冷媒吐出空間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７０％以上が前記合計高温セグメントに対応する領域に重複している、請求項１に記載のロータリ圧縮機。
7. 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に記載のロータリ圧縮機。

Images