JP6743277B2 - 回転式圧縮機および冷凍サイクル装置 - Google Patents

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。

密閉容器内に、回転軸を介して連結された電動機部と圧縮機構部とを収容した回転式圧縮機が知られている。圧縮機構部は、回転軸の回転に伴い作動流体を圧縮する圧縮室を備え、この圧縮室で圧縮された作動流体はマフラ室を介して密閉容器内に供給される。

また、複数のマフラ室を備え、いずれかのマフラ室に他のマフラ室の作動流体が合流した後、密閉容器内に供給される構成を有した圧縮機も提案されている（例えば特許文献１）。

特開２０１３−８３２４５号公報

上述のように３つ以上のマフラ室を備える圧縮機において、作動流体が合流するマフラ室内の特定の部分に作動流体が集中すると、流路損失が増大する。また、作動流体が集中した部分が過熱され、構成部品の温度分布が不均一となる。この場合、構成部品の変形により各部のクリアランスが不適正化し、漏れ損失の増大や摺動信頼性の悪化を招き得る。

本開示の一態様における目的は、３つ以上のマフラ室を備える回転式圧縮機および当該圧縮機を備える冷凍サイクル装置の性能を改善するとともに、信頼性を高めることである。

一実施形態に係る回転式圧縮機は、回転軸と、前記回転軸を回転させる電動機部と、前記回転軸に連結された圧縮機構部と、前記回転軸、前記電動機部、および前記圧縮機構部を収容する密閉容器と、を備えている。前記圧縮機構部は、前記回転軸の回転に伴い作動流体を圧縮する圧縮室と、前記回転軸の軸方向に並び、前記圧縮室にて圧縮された前記作動流体を吐出する吐出ポートがそれぞれ設けられた複数のマフラ室と、を備えている。前記複数のマフラ室は、第１マフラ室と、第２マフラ室と、第３マフラ室とを含む。前記第１マフラ室には、前記第２マフラ室を経た前記作動流体を前記第１マフラ室に供給する第１連通ポートと、前記第３マフラ室を経た前記作動流体を前記第１マフラ室に供給する第２連通ポートと、が設けられている。さらに、前記軸方向から見て、前記第１マフラ室の前記吐出ポートの中心と前記回転軸の中心とを通る第１直線にて区画される前記第１マフラ室の２つの領域の一方に前記第１連通ポートの中心が位置し、他方に前記第２連通ポートの中心が位置している。

図１は、第１実施形態に係る圧縮機の縦断面図および冷凍サイクル装置の構成図である。 図２は、第１実施形態に係る圧縮機が備える圧縮機構部の横断面図である。 図３は、第１実施形態における圧縮機構部の概略的な縦断面図である。 図４は、第１実施形態における第１軸受を回転軸の軸方向から見た平面図である。 図５は、第１実施形態における第１軸受の他の例を示す平面図である。 図６は、第１実施形態における第１軸受のさらに他の例を示す平面図である。 図７は、第１実施形態の効果を示すグラフである。 図８は、第２実施形態に係る圧縮機の縦断面図である。 図９は、第２実施形態に係る圧縮機が備える圧縮機構部の概略的な縦断面図である。

いくつかの実施形態につき図面を参照しながら説明する。
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る回転式圧縮機１の縦断面図および冷凍サイクル装置Ｒの構成図である。以下の説明においては、回転式圧縮機１を単に圧縮機１と呼ぶ。冷凍サイクル装置Ｒは、圧縮機１と、放熱器である凝縮器２と、膨張弁（膨張装置）３と、吸熱器である蒸発器４と、アキュームレータ５と、冷媒管Ｐと、吸込管ＶＰとを備えている。冷媒管Ｐは、圧縮機１、凝縮器２、膨張弁３、蒸発器４、アキュームレータ５を順次接続している。アキュームレータ５と圧縮機１は、２本の吸込管ＶＰで接続されている。

圧縮機１は、密閉容器１０と、駆動要素としての電動機部１１と、圧縮要素としての圧縮機構部１２と、回転軸１３とを備えている。電動機部１１および圧縮機構部１２は、密閉容器１０に収容され、回転軸１３を介して互いに連結されている。密閉容器１０の内部は、底部に潤滑油が貯留されるとともに、残りの空間が作動流体の一例であるガス冷媒で満たされている。以下の説明においては、回転軸１３に沿って電動機部１１から圧縮機構部１２に向かう方向を「下方」或いは単に「下」と称し、この逆方向を「上方」或いは単に「上」と称する。

密閉容器１０は、上壁に設けられた吐出管１０ａと、側壁に設けられた２つの吸込管ＶＰとを有している。吐出管１０ａには冷媒管Ｐが接続されている。
電動機部１１は、ステータ１４と、ロータ１５とを備えている。ロータ１５は、回転軸１３に固定されている。ステータ１４は、その内周面がロータ１５の外周面と僅かな隙間を介して対向した状態で、密閉容器１０の内周壁に固定されている。

圧縮機構部１２は、電動機部１１の下方に位置している。圧縮機構部１２は、第１軸受（主軸受）２０と、第２軸受（副軸受）２１と、第１シリンダ２２と、第２シリンダ２３と、第１ローラ２４と、第２ローラ２５と、仕切板２６と、第１マフラ２７と、第２マフラ２８とを備えている。

第１軸受２０は、例えば固定部材２９を介して密閉容器１０に固定されている。第１軸受２０、第１シリンダ２２、仕切板２６、第２シリンダ２３、および第２軸受２１は、電動機部１１側からこの順で配置され、例えば共締めにより互いに固定されている。第１軸受２０および第２軸受２１は、回転軸１３を回転自在に支持している。

第１マフラ２７は、第１軸受２０の上面に取り付けられている。第１マフラ２７と第１軸受２０との間には、第１マフラ室３１が形成されている。第１マフラ２７は、第１マフラ室３１と密閉容器１０内の空間とを連通する複数の連通孔２７ａを有している。第２マフラ２８は、第２軸受２１の下面に取り付けられている。第２マフラ２８と第２軸受２１との間には、第２マフラ室３２が形成されている。

第１シリンダ２２は、円形の第１シリンダ室２２ａを有している。第２シリンダ２３は、円形の第２シリンダ室２３ａを有している。第１シリンダ２２および第２シリンダ２３は、例えば回転軸１３の中心ＡＸに対して同軸状に配置されている。
仕切板２６は、第１シリンダ２２と第２シリンダ２３の間に配置されている。仕切板２６は、回転軸１３の軸方向（図中の上下方向）に並ぶ第１部分２６ａと第２部分２６ｂとに分割されている。第１部分２６ａおよび第２部分２６ｂは、例えば中心に回転軸１３を通すための開口が設けられた円盤状である。図１の例においては、第１部分２６ａの下面および第２部分２６ｂの上面にそれぞれ形成された凹部により、第３マフラ室３３が形成されている。

回転軸１３は、軸方向と直交する方向に突出した第１偏心部１３ａおよび第２偏心部１３ｂを有している。第１偏心部１３ａおよび第２偏心部１３ｂは、回転軸１３の中心ＡＸに対して例えば略１８０°の位相差を有して偏心している。第１偏心部１３ａには、中空状の第１ローラ２４の内周面が嵌められている。第２偏心部１３ｂには、中空状の第２ローラ２５の内周面が嵌められている。第１偏心部１３ａおよび第１ローラ２４は、第１シリンダ室２２ａに配置されている。第２偏心部１３ｂおよび第２ローラ２５は、第２シリンダ室２３ａに配置されている。第１ローラ２４は、回転軸１３の回転に伴い、外周面の一部が第１シリンダ室２２ａの内周壁に接した状態で転動する。第２ローラ２５は、回転軸１３の回転に伴い、外周面の一部が第２シリンダ室２３ａの内周壁に接した状態で転動する。

第１シリンダ室２２ａは、上側を第１軸受２０によって閉止され、下側を第１部分２６ａによって閉止されている。第２シリンダ室２３ａは、上側を第２部分２６ｂによって閉止され、下側を第２軸受２１によって閉止されている。
各吸込管ＶＰを介して供給されるガス冷媒は、それぞれ第１シリンダ室２２ａおよび第２シリンダ室２３ａに導かれる。詳しくは後述するが、これらのガス冷媒は回転軸１３の回転に伴い第１シリンダ室２２ａおよび第２シリンダ室２３ａにおいて圧縮される。第１シリンダ室２２ａにて圧縮されたガス冷媒は、第１軸受２０に設けられた第１弁機構４１を介して第１マフラ室３１に吐出される。第２シリンダ室２３ａにて圧縮されたガス冷媒は、第２軸受２１に設けられた第２弁機構４２を介して第２マフラ室３２に吐出される。

さらに、図１の例では、仕切板２６の第１部分２６ａに第３弁機構４３が設けられ、仕切板２６の第２部分２６ｂに第４弁機構４４が設けられている。すなわち、第１シリンダ室２２ａにて圧縮されたガス冷媒が第３弁機構４３を介して第３マフラ室３３に吐出されるとともに、第２シリンダ室２３ａにて圧縮されたガス冷媒が第４弁機構４４を介して第３マフラ室３３に吐出される。

第２マフラ室３２に吐出されたガス冷媒および第３マフラ室３３に吐出されたガス冷媒は、それぞれ後述の第１連通路５１および第２連通路５２（図３参照）を通じて第１マフラ室３１に供給される。また、図１の例においては、第１マフラ室３１、第２マフラ室３２、および第３マフラ室３３を全て連通する補助連通路５３が設けられている。このように、第１マフラ室３１、第２マフラ室３２、および第３マフラ室３３に吐出された高温高圧のガス冷媒は、いずれも第１マフラ室３１で合流した後、密閉容器１０内に供給される。

密閉容器１０内のガス冷媒は、吐出管１０ａおよび冷媒管Ｐを通じて凝縮器２に導かれ、凝縮器２において凝縮される。凝縮された冷媒は、膨張弁３にて膨張および減圧された後、蒸発器４にて蒸発し、アキュームレータ５にて気液分離される。アキュームレータ５で気液分離されたガス冷媒は、各吸込管ＶＰを介して第１シリンダ室２２ａおよび第２シリンダ室２３ａにそれぞれ供給され、再び圧縮される。

図２は、第１シリンダ２２の位置における圧縮機構部１２の横断面図である。この図の例では、ベーンスロット１６が第１シリンダ２２に形成されている。ベーンスロット１６は、第１シリンダ室２２ａの径方向に直線状に延びている。ベーンスロット１６には、第１シリンダ室２２ａの径方向に沿って移動可能にベーン１７が挿入されている。ベーン１７は、例えばコイルスプリングである付勢部材１８によって常に第１シリンダ室２２ａに向けて付勢されている。ベーン１７の先端部は、第１ローラ２４の外周面に摺動可能に接触している。

第１シリンダ室２２ａは、ベーン１７により吸入室Ｒ１と圧縮室Ｒ２に区画されている。第１シリンダ２２には、吸入室Ｒ１に通じる吸入路１９が形成されている。吸入路１９からは、上述の吸込管ＶＰを通じてガス冷媒が供給される。回転軸１３が回転すると、偏心部１３ａおよび第１ローラ２４の偏心回転に伴い、吸入室Ｒ１と圧縮室Ｒ２の容積が変化する。これにより、ガス冷媒が圧縮される。圧縮されたガス冷媒は、上述の第１弁機構４１を介して圧縮室Ｒ２から第１マフラ室３１に吐出されるとともに、上述の第３弁機構４３を介して圧縮室Ｒ２から第３マフラ室３３に吐出される。

図２においては、複数のボルト孔Ｈ、第１連通路５１、第２連通路５２、および補助連通路５３が第１シリンダ２２に設けられている。なお、図２においてボルト孔の一部は省略されている。
第２シリンダ２３の位置における圧縮機構部１２の断面構造は、図２に示したものと同様である。すなわち、第２シリンダ２３にもベーンスロット１６が設けられ、このベーンスロット１６にベーン１７と付勢部材１８が収容されている。そして、吸込管ＶＰから吸入されたガス冷媒が吸入路１９を通じて吸入室Ｒ１に供給され、偏心部１３ｂおよび第２ローラ２５の偏心回転に伴って圧縮される。圧縮されたガス冷媒は、上述の第２弁機構４２を介して圧縮室Ｒ２から第２マフラ室３２に吐出されるとともに、上述の第４弁機構４４を介して圧縮室Ｒ２から第３マフラ室３３に吐出される。

なお、圧縮機構部１２がガス冷媒を圧縮する構造は、図２の例に限られない。例えば、圧縮機構部１２は、ベーンとローラが一体となった、いわゆるスイング式の構造を備えてもよい。

図３は、圧縮機構部１２の概略的な縦断面図である。この断面は、上述の第１弁機構４１、第２弁機構４２、第３弁機構４３、第４弁機構４４、第１連通路５１、第２連通路５２、および補助連通路５３を通るように、回転軸１３の周方向に圧縮機構部１２を切断したものに相当する。

第１軸受２０に設けられた第１弁機構４１は、第１吐出ポート４１ａと、第１吐出弁４１ｂと、第１規制板４１ｃとを備えている。第１吐出ポート４１ａは、第１シリンダ室２２ａから第１マフラ室３１にガス冷媒を吐出する。第１吐出弁４１ｂは、第１シリンダ室２２ａが低圧の際に第１吐出ポート４１ａを閉塞し、第１シリンダ室２２ａが高圧の際に第１吐出ポート４１ａを開放する。第１規制板４１ｃは、第１吐出弁４１ｂの最大開度を規制する。図３の例において、第１吐出ポート４１ａ、第１吐出弁４１ｂ、および第１規制板４１ｃは、第１軸受２０の上面に設けられた凹部２０ａの内部に配置されている。

第２軸受２１に設けられた第２弁機構４２は、第２吐出ポート４２ａと、第２吐出弁４２ｂと、第２規制板４２ｃとを備えている。第２吐出ポート４２ａは、第２シリンダ室２３ａから第２マフラ室３２にガス冷媒を吐出する。第２吐出弁４２ｂは、第２シリンダ室２３ａが低圧の際に第２吐出ポート４２ａを閉塞し、第２シリンダ室２３ａが高圧の際に第２吐出ポート４２ａを開放する。第２規制板４２ｃは、第２吐出弁４２ｂの最大開度を規制する。図３の例において、第２吐出ポート４２ａ、第２吐出弁４２ｂ、および第２規制板４２ｃは、第２軸受２１の下面に設けられた凹部２１ａの内部に配置されている。

仕切板２６の第１部分２６ａに設けられた第３弁機構４３は、第３吐出ポート４３ａと、第３吐出弁４３ｂと、第３規制板４３ｃとを備えている。第３吐出ポート４３ａは、第１シリンダ室２２ａから第３マフラ室３３にガス冷媒を吐出する。第３吐出弁４３ｂは、第１シリンダ室２２ａが低圧の際に第３吐出ポート４３ａを閉塞し、第１シリンダ室２２ａが高圧の際に第３吐出ポート４３ａを開放する。第３規制板４３ｃは、第３吐出弁４３ｂの最大開度を規制する。

仕切板２６の第２部分２６ｂに設けられた第４弁機構４４は、第４吐出ポート４４ａと、第４吐出弁４４ｂと、第４規制板４４ｃとを備えている。第４吐出ポート４４ａは、第２シリンダ室２３ａから第３マフラ室３３にガス冷媒を吐出する。第４吐出弁４４ｂは、第２シリンダ室２３ａが低圧の際に第４吐出ポート４４ａを閉塞し、第２シリンダ室２３ａが高圧の際に第４吐出ポート４４ａを開放する。第４規制板４４ｃは、第４吐出弁４４ｂの最大開度を規制する。

第１連通路５１は、第１軸受２０、第１シリンダ２２、第１部分２６ａ、第２部分２６ｂ、第２シリンダ２３、および第２軸受２１を貫通し、第１マフラ室３１および第２マフラ室３２に開口している。これにより、第２マフラ室３２と第１マフラ室３１とが連通し、第２マフラ室３２に吐出されたガス冷媒が第１連通路５１を介して第１マフラ室３１に供給される。

第２連通路５２は、第１軸受２０、第１シリンダ２２、および第１部分２６ａを貫通し、第１マフラ室３１および第３マフラ室３３に開口している。これにより、第３マフラ室３３と第１マフラ室３１とが連通し、第３マフラ室３３に吐出されたガス冷媒が第２連通路５２を介して第１マフラ室３１に供給される。

補助連通路５３は、第１軸受２０、第１シリンダ２２、第１部分２６ａ、第２部分２６ｂ、第２シリンダ２３、および第２軸受２１を貫通し、第１マフラ室３１、第２マフラ室３２、および第３マフラ室３３のそれぞれに開口している。これにより、第１マフラ室３１、第２マフラ室３２、および第３マフラ室３３の全てが連通し、第２マフラ室３２および第３マフラ室３３に吐出されたガス冷媒が補助連通路５３を介して第１マフラ室３１に供給される。

第１連通路５１、第２連通路５２、および補助連通路５３は、例えば回転軸１３の中心ＡＸと平行に延びている。第１吐出ポート４１ａ、第２吐出ポート４２ａ、第３吐出ポート４３ａ、および第４吐出ポート４４ａの中心は、例えば回転軸１３の中心ＡＸと平行な直線に沿って並んでいる。

なお、第１マフラ室３１および第２マフラ室３２を連通する第１連通路５１が複数設けられてもよい。また、第１マフラ室３１および第３マフラ室３３を連通する第２連通路５２が複数設けられてもよいし、第１マフラ室３１、第２マフラ室３２、および第３マフラ室３３の全てを連通する補助連通路５３が複数設けられてもよい。

以下の説明においては、第１マフラ室３１における第１連通路５１の開口を第１連通ポート５１ａ、第１マフラ室３１における第２連通路５２の開口を第２連通ポート５２ａ、第１マフラ室３１における補助連通路５３の開口を補助ポート５３ａと呼ぶ。

本実施形態の構成においては、第１マフラ室３１に第２マフラ室３２および第３マフラ室３３からのガス冷媒が合流する。したがって、第１吐出ポート４１ａ、第１連通ポート５１ａ、第２連通ポート５２ａ、および補助ポート５３ａの位置が近接していれば、第１マフラ室３１の特定の箇所にガス冷媒が集中するため、流路損失が増大し得る。また、ガス冷媒は圧縮により高温となっているため、第１軸受２０や第１マフラ２７などの構成部品の温度分布が不均一となり得る。
以下、このような流路損失の増大や温度分布の不均一を抑制するための構成について説明する。

図４は、第１軸受２０の上面を回転軸１３の軸方向から見た平面図である。なお、図４および後述する図５、図６において、第１吐出弁４１ｂ、第１規制板４１ｃおよびボルト孔の図示を省略している。第１吐出ポート４１ａの中心Ｃ０と、回転軸１３の中心ＡＸとを通る直線を第１直線Ｌ１、第１直線Ｌ１と直交し且つ回転軸１３の中心ＡＸを通る直線を第２直線Ｌ２と定義する。
図４の例では、第１直線Ｌ１にて区画される第１マフラ室３１の２つの領域の一方に第１連通ポート５１ａの中心Ｃ１が位置し、他方に第２連通ポート５２ａの中心Ｃ２が位置している。このような配置であれば、第１連通ポート５１ａと第２連通ポート５２ａの位置を分散することができるので、上述の流路損失および温度分布の不均一を抑制することができる。

また、第２直線Ｌ２にて区画される第１マフラ室３１の２つの領域の一方に第１吐出ポート４１ａの中心Ｃ０が位置し、他方に第１連通ポート５１ａの中心Ｃ１および第２連通ポート５２ａの中心Ｃ２が位置している。このような配置であれば、第１マフラ室３１に供給されるガス冷媒をさらに分散することができるので、流路損失および温度分布の不均一を抑制する効果がさらに向上する。なお、図４の例では、第２連通ポート５２ａと第２直線Ｌ２が重なっているが、重なっていなくてもよい。

さらに、補助ポート５３ａと第１吐出ポート４１ａとの間の距離よりも、第１連通ポート５１ａと第１吐出ポート４１ａとの間の距離の方が小さい。同様に、補助ポート５３ａと第１吐出ポート４１ａとの間の距離よりも、第２連通ポート５２ａと第１吐出ポート４１ａとの間の距離の方が小さい。このような配置であれば、補助連通路５３が各吐出ポート４１ａ〜４４ａから吐出するガス冷媒の影響を受けにくくなる。なお、図４の例では、補助ポート５３ａの中心Ｃ３が直線Ｌ１と重なっているが、重なっていなくてもよい。

本実施形態では、第１吐出ポート４１ａの断面積よりも、第１連通ポート５１ａ（あるいは第１連通路５１）の断面積の方が小さい。同様に、第１吐出ポート４１ａの断面積よりも、第２連通ポート５２ａ（あるいは第２連通路５２）の断面積の方が小さい。さらに、第１連通ポート５１ａ（あるいは第１連通路５１）または第２連通ポート５２ａ（あるいは第２連通路５２）の断面積よりも、補助ポート５３ａ（あるいは補助連通路５３）の断面積の方が小さい。

第１吐出ポート４１ａ、第２吐出ポート４２ａ、第３吐出ポート４３ａ、および第４吐出ポート４４ａの中心が回転軸１３の中心ＡＸと平行な直線に沿って並んでいる場合、図４の例では、第２マフラ室３２において第２吐出ポート４２ａと第１連通路５１の開口との間の距離が第２吐出ポート４２ａと補助連通路５３の開口との間の距離より小さくなる。また、第３マフラ室３３において第３吐出ポート４３ａおよび第４吐出ポート４４ａと第２連通路５２の開口との間の距離が第３吐出ポート４３ａおよび第４吐出ポート４４ａと補助連通路５３の開口との間の距離より小さくなる。このように、第２マフラ室３２および第３マフラ室３３において、吐出ポートに近い位置に断面積が大きい（すなわち流路損失が小さい）連通路の開口が位置すれば、第１マフラ室３１までの流路損失を低減できる。

第１軸受２０の他の例を図５に示す。この図は、図４と同じく第１軸受２０の上面を回転軸１３の軸方向から見た平面図である。図５の例では、第２直線Ｌ２にて区画される第１マフラ室３１の２つの領域の一方に第１吐出ポート４１ａの中心Ｃ０および第２連通ポート５２ａの中心Ｃ２が位置し、他方に第１連通ポート５１ａの中心Ｃ１が位置している。第２直線Ｌ２にて区画される第１マフラ室３１の２つの領域の一方に第１吐出ポート４１ａの中心Ｃ０および第１連通ポート５１ａの中心Ｃ１が位置し、他方に第２連通ポート５２ａの中心Ｃ２が位置してもよい。

第１軸受２０に設けられる各ポートの位置を決めるための他の方法につき、図６を用いて説明する。この図は、第１軸受２０の上面を回転軸１３の軸方向から見た平面図であり、第１吐出ポート４１ａ、第１連通ポート５１ａ、第２連通ポート５２ａ、および補助ポート５３ａの位置は図４と同じである。

図６の例では、第１吐出ポート４１ａ、第１連通ポート５１ａ、および第２連通ポート５２ａのうち、隣り合う２つのポートの中心間の回転軸１３の中心を中心とした角度の各々が、以下の［式１］を満たすθの範囲にある。
［式１］ ３６０°／（Ｎ＋１）＜θ＜３６０°／（Ｎ−１）
ここに、Ｎは圧縮機構部１２が備えるマフラ室の数である。本実施形態ではＮ＝３であるため、９０°＜θ＜１８０°となる。マフラ室の数は４以上であってもよい。したがって、Ｎは３以上の整数となる。

具体的には、図６に示すように、第１吐出ポート４１ａの中心Ｃ０と回転軸１３の中心ＡＸとを繋ぐ直線Ｌ１１、第１連通ポート５１ａの中心Ｃ１と回転軸１３の中心ＡＸとを繋ぐ直線Ｌ１２、第２連通ポート５２ａの中心Ｃ２と回転軸１３の中心ＡＸとを繋ぐ直線Ｌ１３を定義する。回転軸１３の回転方向において、直線Ｌ１１と直線Ｌ１２の間の角度θ１、直線Ｌ１２と直線Ｌ１３の間の角度θ２、直線Ｌ１３と直線Ｌ１１の間の角度θ３がいずれも上記［式１］の範囲となるように各ポートの位置を定めればよい。なお、角度θ１，θ２，θ３は、同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。

このように各ポートの位置を定めれば、第１マフラ室３１においてガス冷媒をより均一に分散することができる。
なお、［式１］を用いた各ポートの位置の決定方法と、上述の第１直線Ｌ１および第２直線Ｌ２を用いた各ポートの位置の決定方法とは、併用することができる。

以上の構成によれば、第１マフラ室３１における流路損失の増大や構成部品の温度分布の不均一を抑制することができる。発明者は、本実施形態の効果を実証するために、以下のケース１〜４のそれぞれについて、第１軸受２０の温度分布を計測した。

［ケース１］
第１直線Ｌ１にて区画される第１マフラ室３１の２つの領域の一方に第１連通ポート５１ａの中心Ｃ１および第２連通ポート５２ａの中心Ｃ２の双方が位置する。
［ケース２］
図４のように、第１直線Ｌ１にて区画される第１マフラ室３１の２つの領域の一方に第１連通ポート５１ａの中心Ｃ１が位置し、他方に第２連通ポート５２ａの中心Ｃ２が位置する。
［ケース３］
ケース２の構成に加え、図４のように、第２直線Ｌ２にて区画される第１マフラ室３１の２つの領域の一方に第１吐出ポート４１ａの中心Ｃ０が位置し、他方に第１連通ポート５１ａの中心Ｃ１および第２連通ポート５２ａの中心Ｃ２の双方が位置する。
［ケース４］
ケース２，３の構成に加え、図６のように、角度θ１，θ２，θ３が上述の［式１］を満たす。

以上のケース１〜４の第１軸受２０の温度分布における最大温度差（最大温度−最低温度）を図７に示す。ケース１では最大温度差が２０℃を超えるが、ケース２ではその半分未満の約１０℃に低減された。ケース３，４ではさらに最大温度差が低減し、ケース４ではケース１の１／５以下となった。この結果から明らかなように、本実施形態によれば、上述の流路損失および温度分布の不均一を抑制する良好な効果が得られることが分かる。

さらに、本実施形態では第１マフラ室３１、第２マフラ室３２、および第３マフラ室３３を連通する補助連通路５３を設けている。これにより、各マフラ室の圧力変動を均一化でき、脈動による圧力損失や騒音の発生を防ぐことができる。

第３マフラ室３３は第２マフラ室３２よりも第１マフラ室３１に近いので、第３マフラ室３３から第１マフラ室３１までの流路損失は、第２マフラ室３２から第１マフラ室３１までの流路損失よりも小さい。そこで、第３マフラ室３３の吐出ポートの総断面積を、第２マフラ室３２の吐出ポートの総断面積より大きくしてもよい。このような構成であれば、圧縮機構部１２における流路損失の合計が小さくなり、圧縮機１をより高性能化できる。なお、「第３マフラ室３３の吐出ポートの総断面積」は、本実施形態では第３吐出ポート４３ａおよび第４吐出ポート４４ａの断面積の合計に相当するが、第３マフラ室３３の吐出ポートが１つの場合は当該ポートの断面積に相当し、第３マフラ室３３の吐出ポートが３つ以上である場合はこれらポートの断面積の合計に相当する。また、「第２マフラ室３２の吐出ポートの総断面積」は、本実施形態では第２吐出ポート４２ａの断面積に相当するが、第２マフラ室３２の吐出ポートが２つ以上の場合はこれらポートの断面積の合計に相当する。
以上述べた他にも、本実施形態からは種々の好適な効果を得ることができる。

［第２実施形態］
第２実施形態について説明する。本実施形態では、圧縮機に適用し得る他の例を開示する。圧縮機に関して特に言及しない構成、および、圧縮機を除く冷凍サイクル装置の構成については第１実施形態と同様である。

図８は、本実施形態に係る圧縮機１００の縦断面図である。第１実施形態に係る圧縮機１と同一または類似の要素には同一の符号を付している。圧縮機１００は、第１シリンダ２２および第２シリンダ２３に加え、第３シリンダ１０１を備えた３気筒構造を有している。第３シリンダ１０１は、第３シリンダ室１０１ａを有している。

さらに、圧縮機１００は、第３シリンダ室１０１ａに配置された第３ローラ１０２と、第１シリンダ２２と第３シリンダ１０１の間に配置された第１仕切板１０３と、第２シリンダ２３と第３シリンダ１０１の間に配置された第２仕切板１０４とを備えている。第１軸受２０、第１シリンダ２２、第１仕切板１０３、第３シリンダ１０１、第２仕切板１０４、第２シリンダ２３、および第２軸受２１は、電動機部１１側からこの順で配置され、例えば共締めにより互いに固定されている。

第１仕切板１０３は、回転軸１３の軸方向（図中の上下方向）に並ぶ第１部分１０３ａと第２部分１０３ｂとに分割されている。第１実施形態の仕切板２６と同じく、第１部分１０３ａの下面および第２部分１０３ｂの上面にそれぞれ形成された凹部により、第３マフラ室１１０が形成されている。

第１シリンダ室２２ａは、上側を第１軸受２０によって閉止され、下側を第１仕切板１０３の第１部分１０３ａによって閉止されている。第２シリンダ室２３ａは、上側を第２仕切板１０４によって閉止され、下側を第２軸受２１によって閉止されている。第３シリンダ室１０１ａは、上側を第１仕切板１０３の第２部分１０３ｂによって閉止され、下側を第２仕切板１０４によって閉止されている。

回転軸１３は、第１偏心部１３ａおよび第２偏心部１３ｂに加え、軸方向と直交する方向に突出した第３偏心部１３ｃを有している。一例として、第１偏心部１３ａ、第２偏心部１３ｂ、および第３偏心部１３ｃは、回転軸１３の中心ＡＸに対して例えば略１２０°の位相差を有して偏心している。但し、各偏心部が他の位相差を有して偏心していてもよい。第３偏心部１３ｃには、中空状の第３ローラ１０２の内周面が嵌められて、第３シリンダ室１０１ａに配置されている。第３ローラ１０２は、回転軸１３の回転に伴い、外周面の一部が第３シリンダ室１０１ａの内周壁に接した状態で転動する。

例えば、吸込管ＶＰから供給されるガス冷媒は、第２仕切板１０４の内部に設けられた吸入路を通じて第２シリンダ室２３ａおよび第３シリンダ室１０１ａに導かれる。第３シリンダ室１０１ａにてガス冷媒を圧縮するための具体的な構成には、図２を用いて上述したものを適用できる。

第１シリンダ室２２ａにて圧縮されたガス冷媒は、第１弁機構４１を介して第１マフラ室３１に吐出される。第２シリンダ室２３ａにて圧縮されたガス冷媒は、第２弁機構４２を介して第２マフラ室３２に吐出される。第３シリンダ室１０１ａにて圧縮されたガス冷媒は、第１仕切板１０３の第２部分１０３ｂに設けられた第３弁機構１１１を介して第３マフラ室１１０に吐出される。このように、本実施形態では、３つのシリンダ室にて圧縮されたガス冷媒が、それぞれ異なるマフラ室に吐出される。

図９は、圧縮機構部１２の概略的な縦断面図である。この断面は、上述の第１弁機構４１、第２弁機構４２、第３弁機構１１１、第１連通路５１、第２連通路５２、および補助連通路５３を通るように、回転軸１３の周方向に圧縮機構部１２を切断したものに相当する。

第１弁機構４１および第２弁機構４２の構成は第１実施形態と同様である。第３弁機構１１１は、第３吐出ポート１１１ａと、第３吐出弁１１１ｂと、第３規制板１１１ｃとを備えている。第３吐出ポート１１１ａは、第３シリンダ室１０１ａから第３マフラ室１１０にガス冷媒を吐出する。第３吐出弁１１１ｂは、第３シリンダ室１０１ａが低圧の際に第３吐出ポート１１１ａを閉塞し、第３シリンダ室１０１ａが高圧の際に第３吐出ポート１１１ａを開放する。第３規制板１１１ｃは、第３吐出弁１１１ｂの最大開度を規制する。
第１吐出ポート４１ａ、第２吐出ポート４２ａ、および第３吐出ポート１１１ａの中心は、例えば回転軸１３の中心ＡＸと平行な直線に沿って並んでいる。

第１連通路５１は、第１軸受２０、第１シリンダ２２、第１部分１０３ａ、第２部分１０３ｂ、第３シリンダ１０１、第２仕切板１０４、第２シリンダ２３、および第２軸受２１を貫通し、第１マフラ室３１および第２マフラ室３２に開口している。第２連通路５２は、第１軸受２０、第１シリンダ２２、および第１仕切板１０３の第１部分１０３ａを貫通し、第１マフラ室３１および第３マフラ室１１０に開口している。補助連通路５３は、第１軸受２０、第１シリンダ２２、第１部分１０３ａ、第２部分１０３ｂ、第３シリンダ１０１、第２仕切板１０４、第２シリンダ２３、および第２軸受２１を貫通し、第１マフラ室３１、第２マフラ室３２、および第３マフラ室１１０のそれぞれに開口している。

なお、第１マフラ室３１および第２マフラ室３２を連通する第１連通路５１が複数設けられてもよい。また、第１マフラ室３１および第３マフラ室１１０を連通する第２連通路５２が複数設けられてもよいし、第１マフラ室３１、第２マフラ室３２、および第３マフラ室１１０の全てを連通する補助連通路５３が複数設けられてもよい。

第１実施形態と同じく、第１軸受２０には、第１連通路５１の第１連通ポート５１ａと、第２連通路５２の第２連通ポート５２ａと、補助連通路５３の補助ポート５３ａとが設けられている。第１吐出ポート４１ａ、第１連通ポート５１ａ、第２連通ポート５２ａ、および補助ポート５３ａの位置関係は、第１実施形態と同様のものを適用できる。

以上の構成の圧縮機１００においてガス冷媒を圧縮する際には、各偏心部１３ａ〜１３ｃの位相が互いにずれているために、第１吐出弁４１ｂ、第２吐出弁４２ｂ、および第３吐出弁１１１ｂの開閉タイミングが互いに異なる。これにより、第１吐出ポート４１ａ、第１連通路５１、および第２連通路５２から第１マフラ室３１に吐出されるガス冷媒の脈動が小さくなり、圧力損失や騒音の発生を低減することができる。
その他、本実施形態からは第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

第１実施形態および第２実施形態においては、３つのマフラ室を備える圧縮機を開示した。しかしながら、圧縮機が備えるマフラ室の数は３つに限られず、４つ以上であってもよい。この場合においても、他のマフラ室からのガス冷媒が合流する第１マフラ室に設けられる吐出ポート、連通ポート、および補助ポートの位置は、上述の第１直線Ｌ１および第２直線Ｌ２を用いた決定方法や、［式１］を用いた決定方法にて定めることができる。

すなわち、マフラ室の数が４つ以上の場合、第１マフラ室に設けられる連通ポートの数は例えば３つ以上となる。この場合、当該３つ以上の連通ポートの一部を第１直線Ｌ１で区画される２つの領域の一方に配置し、残りを他方の領域に配置すればよい。また、第２直線Ｌ２で区画される２つの領域の一方に吐出ポートを配置し、他方の領域に３つ以上の連通ポートの少なくとも１つを配置すればよい。また、吐出ポートと３つ以上の連通ポートのうち、隣り合う２つのポートの中心間の角度θがそれぞれ［式１］を満たせばよい。

第１実施形態においては２つのシリンダ室を備える圧縮機を開示し、第２実施形態においては３つのシリンダ室を備える圧縮機を開示した。しかしながら、圧縮機が備えるシリンダ室の数は２つまたは３つに限られず、４つ以上であってもよい。

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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。

Ｒ…冷凍サイクル装置、１，１００…回転式圧縮機、１０…密閉容器、１１…電動機部、１２…圧縮機構部、１３…回転軸、２０…第１軸受、２１…第２軸受、２２…第１シリンダ、２３…第２シリンダ、２４…第１ローラ、２５…第２ローラ、２６…仕切板、３１…第１マフラ室、３２…第２マフラ室、３３…第３マフラ室、４１ａ…第１吐出ポート、５１…第１連通路、５２…第２連通路、５１ａ…第１連通ポート、５２ａ…第２連通ポート、５３…補助連通路、５３ａ…補助ポート、Ｌ１…第１直線、Ｌ２…第２直線。

Claims (7)

1. 回転軸と、前記回転軸を回転させる電動機部と、前記回転軸に連結された圧縮機構部と、前記回転軸、前記電動機部、および前記圧縮機構部を収容する密閉容器と、を備える回転式圧縮機であって、
   前記圧縮機構部は、
   前記回転軸の回転に伴い作動流体を圧縮する圧縮室と、
   前記回転軸の軸方向に並び、前記圧縮室にて圧縮された前記作動流体を吐出する吐出ポートがそれぞれ設けられた複数のマフラ室と、を備え、
   前記複数のマフラ室は、第１マフラ室と、第２マフラ室と、第３マフラ室とを含み、
   前記第１マフラ室には、前記第２マフラ室を経た前記作動流体を前記第１マフラ室に供給する第１連通ポートと、前記第３マフラ室を経た前記作動流体を前記第１マフラ室に供給する第２連通ポートと、が設けられ、
   前記軸方向から見て、前記第１マフラ室の前記吐出ポートの中心と前記回転軸の中心とを通る第１直線にて区画される前記第１マフラ室の２つの領域の一方に前記第１連通ポートの中心が位置し、他方に前記第２連通ポートの中心が位置している、
   回転式圧縮機。
2. 前記軸方向から見て、前記回転軸の中心を通り且つ前記第１直線と直交する第２直線にて区画される前記第１マフラ室の２つの領域の一方に前記第１マフラ室の前記吐出ポートの中心が位置し、他方に前記第１連通ポートおよび前記第２連通ポートの少なくとも一方の中心が位置している、
   請求項１に記載の回転式圧縮機。
3. 前記圧縮機構部は、３以上の整数であるＮの前記マフラ室を備え、
   前記第１マフラ室において、前記吐出ポートと、他の前記マフラ室からの前記作動流体を前記第１マフラ室に供給する各連通ポートとのうち、隣り合う２つのポートの中心間の前記回転軸の中心を中心とした回転方向における角度の各々が、
   ３６０°／（Ｎ＋１）＜θ＜３６０°／（Ｎ−１）
   を満たすθの範囲にある、
   請求項２に記載の回転式圧縮機。
4. 前記圧縮機構部は、前記複数のマフラ室の全てを連通する補助連通路をさらに備え、
   前記第１マフラ室には、前記補助連通路を通る前記作動流体を供給する補助ポートが設けられ、
   前記第１マフラ室において、前記補助ポートと前記吐出ポートとの間の距離よりも、前記第１連通ポートまたは前記第２連通ポートと前記吐出ポートとの間の距離の方が小さい、
   請求項１に記載の回転式圧縮機。
5. 前記軸方向において、前記第３マフラ室は、前記第２マフラ室よりも前記第１マフラ室に近い位置にあり、
   前記第３マフラ室の前記吐出ポートの総断面積が、前記第２マフラ室の前記吐出ポートの総断面積よりも大きい、
   請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の回転式圧縮機。
6. 前記圧縮機構部は、前記第１マフラ室、前記第２マフラ室、および前記第３マフラ室の各前記吐出ポートにそれぞれ設けられた複数の吐出弁を備え、
   前記複数の吐出弁が開閉するタイミングが全て異なる、
   請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の回転式圧縮機。
7. 請求項１乃至６のうちいずれか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、
   前記膨張装置に接続された吸熱器と、
   を備える冷凍サイクル装置。

Images