WO2012026081A1 - 密閉型圧縮機 - Google Patents

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WO2012026081A1
WO2012026081A1 PCT/JP2011/004543 JP2011004543W WO2012026081A1 WO 2012026081 A1 WO2012026081 A1 WO 2012026081A1 JP 2011004543 W JP2011004543 W JP 2011004543W WO 2012026081 A1 WO2012026081 A1 WO 2012026081A1
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WO
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rotor
rotation axis
balance weight
space
swirl flow
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PCT/JP2011/004543
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文順 咲間
小川　修
岡市　敦雄
飯田　登
信吾 大八木
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パナソニック株式会社
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    • F04C18/34—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C18/356—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member
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    • F04C29/12—Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet

Definitions

  • the present invention relates to a hermetic compressor, and more particularly, to a technique for separating lubricating oil from a compressed working fluid.
  • Patent Document 1 As a conventional example of an oil separation mechanism that can be used in a hermetic compressor, an example as in Patent Document 1 is known. An outline of the compressor described in Patent Document 1 is shown in FIG. An electric motor composed of a rotor 211 and a stator 213 is disposed inside the hermetic container 203 of the compressor. A compression mechanism (not shown) is disposed under the electric motor. The refrigerant compressed by the compression mechanism is discharged into the internal space of the sealed container 203. An oil separation plate 237 that rotates integrally with the rotor 211 is provided at the end of the rotor 211. The oil separation plate 237 gives a centrifugal force to the mixed phase flow of the compressed refrigerant and oil.
  • the oil separation plate 237 has a substantially disk shape. On the bottom surface of the oil separation plate 237, ridges 239 and dents 245 are formed radially. The ridges 239 and the recesses 245 are continuous to the outer peripheral portion of the oil separation plate 237, respectively.
  • the refrigerant flow containing the oil particles moves along the ridges 239, is blown from the tips of the ridges 239 by centrifugal force, and collides with the inner peripheral surface of the stator 213. Thereby, the oil is separated from the refrigerant.
  • the refrigerant is discharged to the outside of the sealed container 203 through the discharge pipe 235.
  • Patent Document 2 discloses a method of passing a compressed refrigerant through an insulator so as to promote separation of oil from the refrigerant.
  • An object of the present invention is to provide a hermetic compressor with a small oil discharge amount.
  • the present invention A sealed container having an oil sump at the bottom; A compression mechanism disposed in the sealed container and compressing the working fluid; An electric motor that has a rotor and a stator, is disposed above the compression mechanism in the sealed container, and drives the compression mechanism; A part of the internal space of the sealed container, an upper space formed on the electric motor; A part of the internal space of the sealed container, a lower space formed between the electric motor and the compression mechanism; A discharge pipe that opens toward the upper space and guides the compressed working fluid to the outside of the hermetic compressor; A first balance weight projecting from the upper surface of the rotor toward the upper space; A swirl flow generator that protrudes from the upper surface of the rotor toward the upper space, and is disposed at a position closer to the rotating shaft of the motor than the first balance weight; A second balance weight projecting from the lower surface of the rotor toward the lower space; A communication path formed in the rotor to guide the working fluid compressed by the compression mechanism and discharged to the lower space to the upper space; With A
  • a plane obtained by cutting the trajectory is a first cross section, and a three-dimensional and annular trajectory formed by the second balance weight around the rotation axis when the motor is driven is parallel to the second trajectory and the rotation axis.
  • a plane obtained by cutting the second locus by a second plane including the rotation axis is a second cross section, and the swirl flow generating portion is formed around the rotation axis when the electric motor is driven.
  • An annular locus is a third locus, a surface obtained by cutting the third locus by a third plane parallel to the rotation axis and including the rotation axis is a third cross section, parallel to the rotation axis and includes the rotation axis.
  • a hermetic compressor further comprising a discharge direction deflecting unit that moves a compressed working fluid from the communication path to the upper space while deflecting the compressed working fluid in a direction inclined with respect to a direction parallel to the rotation axis.
  • the sum of the area second moment based on the first cross section and the area second moment based on the third cross section is larger than the area second moment based on the second cross section. That is, the swirl flow in the upper space is strong and the swirl flow in the lower space is weak. Thereby, the effect
  • the compressed working fluid moves from the communication path to the upper space while being deflected in a direction inclined with respect to the direction parallel to the rotation axis. Therefore, the swirling flow of the working fluid can be generated from a position closer to the outlet of the communication path in the direction parallel to the rotation axis of the electric motor. As a result, the flow distance of the working fluid in the upper space can be increased, thereby reducing the amount of oil discharged from the compressor.
  • Sectional drawing of the compressor which concerns on one Embodiment of this invention Perspective view of rotor and balance weight Perspective view of rotor provided with balance weight and swirl flow generator
  • Perspective view of swirl flow suppression unit The perspective view which shows the definition of a 1st cross section and a 2nd cross section
  • the top view which shows the definition of the 1st section and the 2nd section Perspective view showing definition of third cross section
  • Plan view showing definition of third section
  • Schematic showing the definition of area second moment
  • Schematic showing the flow of refrigerant and oil inside the compressor
  • Schematic showing the pressure field in a model with a rotating body arranged in a cylindrical container
  • Schematic showing the pressure difference between the two openings of the flow path
  • FIG. 13A The perspective view of the rotor provided with the swirl
  • Schematic which shows the refrigerant
  • the perspective view of the rotor of this embodiment Schematic which shows the refrigerant
  • Schematic showing the flow field in the upper space of the rotary compressor of this embodiment Schematic which shows the flow field in the upper space of the rotary compressor provided with the swirl flow production
  • the rotary compressor 100 of the present embodiment includes a sealed container 2, a compression mechanism 4, and an electric motor 6.
  • the compression mechanism 4 and the electric motor 6 are disposed in one sealed container 2. That is, the rotary compressor 100 is configured as a hermetic compressor.
  • the electric motor 6 is located above the compression mechanism 4.
  • the sealed container 2 has an oil sump 3 formed at the bottom thereof.
  • the compression mechanism 4 is immersed in oil (refrigeration oil) held in the oil reservoir 3.
  • the compression mechanism 4 is connected to the electric motor 6 by a shaft 9 so as to be driven by the electric motor 6.
  • a lower space 5 and an upper space 7 are formed inside the sealed container 2.
  • the lower space 5 is a space formed between the compression mechanism 4 and the electric motor 6 with respect to the axial direction of the shaft 9.
  • the upper space 7 is a space formed on the electric motor 6.
  • the longitudinal direction of the shaft 9 is parallel to the vertical direction. That is, the rotary compressor 100 is a vertical rotary compressor.
  • the compression mechanism 4 has an upper bearing 12, a piston 10, a cylinder 11 and a lower bearing 13.
  • the piston 10 is attached to the eccentric portion 9 a of the shaft 9 inside the cylinder 11.
  • a compression chamber 11c having a crescent moon shape in plan view is formed. Rotational power generated by the electric motor 6 is transmitted to the piston 10 by the shaft 9. As the piston 10 rotates inside the cylinder 11, the refrigerant is compressed in the compression chamber 11c.
  • the type of refrigerant as the working fluid is not particularly limited, and a fluorine refrigerant such as R410A or a natural refrigerant such as carbon dioxide can be used.
  • the upper bearing 12 and the lower bearing 13 are provided at the upper part and the lower part of the cylinder 11, respectively.
  • the shaft 9 is rotatably supported by the upper bearing 12 and the lower bearing 13.
  • a discharge muffler 24 having a discharge port 25 is provided on the upper bearing 12.
  • the compressed refrigerant moves from the compression mechanism 4 to the lower space 5 via the inside of the discharge muffler 24 and the discharge port 25.
  • An oil passage 26 for returning the oil separated from the refrigerant in the lower space 5 or the upper space 7 to the oil reservoir 3 is formed in the outer peripheral portion of the upper bearing 12.
  • a discharge pipe 8 for guiding the compressed refrigerant to the outside of the sealed container 2 is provided on the upper part of the sealed container 2.
  • a suction pipe 23 that guides the refrigerant to be compressed to the compression mechanism 4 is provided on the side of the sealed container 2.
  • the discharge pipe 8 passes through the upper part of the sealed container 2 and opens toward the upper space 7.
  • the suction pipe 23 penetrates the side of the sealed container 2 and is inserted into the cylinder 11.
  • the electric motor 6 includes a stator 14 and a rotor 15.
  • the stator 14 is fixed to the inner wall of the sealed container 2.
  • the stator 14 has an annular shape when viewed from the axial direction, and the rotor 15 is disposed inside thereof.
  • the rotor 15 is fixed to the shaft 9. Therefore, the rotation axis of the electric motor 6 coincides with the rotation axis O of the shaft 9.
  • a slight gap 16 (air gap) is formed between the inner peripheral surface of the stator 14 and the outer peripheral surface of the rotor 15 in the radial direction.
  • a plurality of flow paths 17 having a slit shape extending in a direction parallel to the rotation axis O are formed.
  • the rotor 15 has a plurality of communication passages 20 that connect the lower space 5 and the upper space 7.
  • the communication path 20 is formed at equal angular intervals around the rotation axis O of the shaft 9 and penetrates the rotor 15 in a direction parallel to the axial direction of the shaft 9.
  • the refrigerant compressed by the compression mechanism 4 moves from the lower space 5 to the upper space 7 through any one of the gap 16, the flow path 17, and the communication path 20.
  • the oil separated from the refrigerant returns from the upper space 7 to the lower space 5 through any one of the gap 16, the flow path 17, and the communication path 20.
  • the rotor 15 has four communication paths 20, but the number of communication paths 20 is not particularly limited.
  • the rotor 15 includes, as elements constituting the rotor 15, a plurality of laminated steel plates 28, end plates disposed on the upper and lower portions of the laminated steel plates 28 for fastening and fixing the laminated steel plates 28. 27 and rivets (not shown).
  • a first balance weight 18 and a second balance weight 19 are provided on the upper and lower parts of the rotor 15, respectively.
  • Each of the balance weights 18 and 19 has an arch shape, and surrounds the communication path 20 in a plan view.
  • the second balance weight 19 is disposed at a position symmetrical to the first balance weight 18 with respect to the rotation axis O of the shaft 9. That is, the second balance weight 19 is disposed at a position 180 degrees opposite to the position where the first balance weight 18 is disposed with respect to the rotation direction of the shaft 9.
  • the second balance weight 19 is heavier than the first balance weight 18.
  • the second balance weight 19 is located closer to the fulcrum (the upper bearing 12 and the lower bearing 13) of the shaft 9 than the first balance weight 18 is. Therefore, by making the second balance weight 19 relatively heavy, the effect of preventing the swinging operation can be enhanced.
  • a swirl flow generation unit 21 for strengthening a swirl flow in the upper space 7 is provided on the upper portion of the rotor 15.
  • the swirl flow generation unit 21 protrudes from the upper surface of the rotor 15 toward the upper space 7 and is disposed at a position closer to the rotation axis O than the first balance weight 18.
  • the swirl flow generating unit 21 includes a support ring 121 and a baffle plate 122.
  • the support ring 121 is made of a plate-like member, and is positioned closer to the rotation axis O than the communication path 20 on the upper surface of the rotor 15.
  • the baffle plate 122 has a flat plate shape and is formed integrally with the support ring 121 at the outer peripheral portion of the support ring 121.
  • Four baffle plates 122 are provided at equiangular intervals along the circumferential direction of the support ring 121.
  • Each baffle plate 122 projects obliquely from the upper surface of the rotor 15 toward the upper space 7 (a direction inclined with respect to a direction parallel to the rotation axis O of the electric motor 6).
  • the swirl flow generating unit 21 has the same number of baffle plates 122 as the communication path 20.
  • the baffle plate 122 is provided at the exit of the communication path 20. Specifically, the baffle plate 122 is positioned in the rotation direction of the rotor 15 when viewed from the outlet of the communication path 20. In addition, an image obtained when the baffle plate 122 is projected onto the upper surface of the rotor 15 overlaps the outlet of the communication path 20. That is, part or all of the communication path 20 is covered with the baffle plate 122.
  • the baffle plate 122 functions as a discharge direction deflecting unit that deflects the discharge direction of the refrigerant.
  • the swirl flow generating unit 21 is also used as the discharge direction deflecting unit (baffle plate 122) for the purpose of suppressing an increase in the number of parts.
  • the baffle plate 122 is configured to guide the compressed refrigerant in a rotation direction opposite to the rotation direction of the rotor 15 (hereinafter referred to as “counter-rotation direction”). Accordingly, it is possible to prevent the refrigerant in the upper space 7 and the refrigerant discharged from the communication path 20 from colliding vertically, so that the refrigerant discharged from the communication path 20 can smoothly move to the upper space 7. That is, there is little possibility that the pressure loss increases at the outlet of the communication passage 20.
  • the swirl flow generation unit 21 may have a baffle plate 122 at a position that does not cover the outlet of the communication path 20.
  • the baffle plate 122 provided at such a position also has a function of enhancing the swirling flow in the upper space 7, but does not have a function of deflecting the discharge direction of the refrigerant. Therefore, the flow distance of the refrigerant in the upper space 7 cannot be extended.
  • the baffle plate 122 may be formed by a part of the end plate 27 for the purpose of further reducing the number of parts. Specifically, as shown in FIG. 4, the baffle plate 122 can be formed by cutting and raising a part of the end plate 27 at a position covering the communication path 20. According to the configuration shown in FIG. 4, the baffle plate 122 that has been cut and raised serves as a swirl flow generation unit and a discharge direction deflection unit. Further, as long as it has a function of deflecting the discharge direction of the refrigerant, the shape of the discharge direction deflecting portion is not limited to a plate shape.
  • a swirl flow suppressing portion 22 is provided at the lower portion of the rotor 15 for the purpose of weakening the swirl flow in the lower space 5.
  • the swirl flow suppressing portion 22 is configured by an annular cover 22 that completely covers the second balance weight 19.
  • the cover 22 is put on the second balance weight 19 to suppress the swirling flow in the lower space 5
  • the pressure at the opening on the lower space 5 side of the flow path 17 decreases.
  • the oil separated in the upper space 7 can smoothly return to the lower space 5 and the oil reservoir 3 through the flow path 17.
  • the stability of the oil surface of the oil reservoir 3 can be improved, so that the occurrence of oil splash from the oil reservoir 3 can be suppressed.
  • the first balance weight 18, the second balance weight 19, the swirl flow generation unit 21, and the swirl flow restraint unit so that the swirl flow in the upper space 7 becomes stronger and the swirl flow in the lower space 5 becomes weaker. 22 is designed.
  • One factor that causes the swirling flow in the lower space 5 and the upper space 7 is that the refrigerant filling the lower space 5 and the upper space 7 is pushed away from the first balance weight 18, the second balance weight 19, and the swirling flow generator 21. Is to receive.
  • the three-dimensional and circular locus formed by the first balance weight 18 around the rotation axis O when the electric motor 6 is driven are the first locus, the rotation axis O and the rotation axis O.
  • a surface obtained by cutting the first locus by the first plane including O is defined as a first cross section 33.
  • the first cross section 33 can also be defined as follows.
  • a part of the surface of the first balance weight 18 that exerts a displacement action on the refrigerant when the electric motor 6 is driven is a first displacement surface 18p
  • the first displacement surface 18p is parallel to the rotation axis O
  • the rotation axis O is An image obtained by projecting onto the first plane including the image. Since the first plane can be determined infinitely, the first projection image can also have various shapes and areas. Here, the first plane is determined so that the area of the first projection image shows the maximum value. At this time, the first projection image coincides with the first cross section 33.
  • the second cross section 34, the second displacement surface 19p, the second plane, and the second projection image can be defined for the second balance weight 19.
  • the third cross section 35, the third displacement surface, the third plane, and the third projection image can be defined with respect to the swirl flow generation unit 21.
  • a three-dimensional and circular locus formed by the swirling flow generating unit 21 around the rotation axis O when the electric motor 6 is driven is defined as a third locus, the rotation axis O.
  • a plane obtained by cutting the third locus by a third plane parallel to the axis and including the rotation axis O is defined as a third cross section 35.
  • the third cross section 35 is formed by four cross sections having the same shape.
  • the third cross section 35 can also be defined as follows.
  • a part of the surface of the swirl flow generating unit 21 that exerts a displacement action on the refrigerant when the electric motor 6 is driven is a third displacement surface 21p
  • the third displacement surface 21p is parallel to the rotation axis O
  • the rotation axis O is An image obtained by projecting onto the third plane including the image.
  • the surface of the baffle plate 122 forms the third pushing surface 21p. Since the third plane can be determined infinitely, the third projection image can also have various shapes and areas, but here, the third plane is determined so that the area of the third projection image shows the maximum value. At this time, the third projected image coincides with the third cross section 35.
  • the area of the minute region 136 included in a specific region 135 on an arbitrary plane parallel to the rotation axis O and including the rotation axis O is dA, and from the rotation axis O to the minute region 136.
  • the distance to the centroid is r
  • the length of the minute region 136 in the radial direction is dr
  • the height of the minute region 136 in the direction parallel to the rotation axis O is dh
  • the value M A expressed by the following equation (1) is given.
  • area second moment In FIG. 8, the minute region 136 is assumed to be a square.
  • the area second moment based on the first cross section 33 is defined as a first area second moment M A1 .
  • an area second moment based on the second cross section 34 is defined as a second area second moment M A2 .
  • an area second moment based on the third cross section 35 is defined as a third area second moment M A3 .
  • the first to third area second moments are obtained for the first cross section 33, the second cross section 34, and the third cross section 35 using the equation (1), respectively.
  • the first balance weight 18, the second balance weight 19, and the swirl flow generator 21 are designed so that the relationship between these first to third area second moments satisfies the following expression (2). Thereby, the swirling flow of the upper space 7 can be strengthened, and the swirling flow of the lower space 5 can be weakened.
  • the “area second moment based on the first cross section 33” means the area second moment calculated for the first cross section 33 using the equation (1). The same applies to the second cross section 34 and the third cross section 35.
  • the second term on the left side of the formula (2) is a plurality of third areas based on each of the plurality of baffle plates 122. Expressed as the sum of second moments.
  • the first term on the left side of Equation (2) is the sum of a plurality of first area second moments based on each of the plurality of first balance weights 18. expressed.
  • the right side of Equation (2) is the sum of a plurality of second area second moments based on each of the plurality of second balance weights 19. expressed.
  • the second balance weight 19 covers the second balance weight 19 in order to reduce the area of the second displacement surface 19p through which the second balance weight 19 pushes the refrigerant. If the presence of a screw or the like for fixing the cover 22 to the rotor 15 is ignored, the area of the second push face 19p is substantially zero. Therefore, the right side of Expression (2) is zero, and the relationship of Expression (2) is satisfied.
  • the first area second moment M A1 is the area second moment based on the first projection image on the first plane when the first plane is determined so that the area of the first projection image shows the maximum value. be equivalent to.
  • the second area second moment M A2 is the area second order based on the second projection image on the second plane when the second plane is determined so that the area of the second projection image shows the maximum value.
  • the third area second moment M A3 is equal to the area second moment based on the third projected image on the third plane when the third plane is determined so that the area of the third projected image shows the maximum value. .
  • the refrigerant flow in the lower space 5 is indicated by an arrow 38a
  • the refrigerant flow in the upper space 7 is indicated by an arrow 38b
  • the oil flow returning from the upper space 7 to the oil reservoir 3 is indicated by a dashed arrow 39.
  • the oil held in the oil reservoir 3 is used for lubrication and sealing of the sliding portion of the compression mechanism 4.
  • the compressed refrigerant is discharged from the compression mechanism 4 to the lower space 5 at high temperature and high pressure along with oil particles (oil mist).
  • the swirl flow field is formed in the lower space 5 by the rotation of the rotor 15, the strength of the swirl flow field is suppressed compared to the upper space 7 by the action of the cover 22.
  • the refrigerant discharged to the lower space 5 is guided from the lower space 5 to the upper space 7 through the communication path 20.
  • the refrigerant discharged into the upper space 7 is a centrifugal force generated by the baffle plate 122 that also serves as the swirl flow generation unit 21 and the first balance weight 18, and the flow deflection action by the baffle plate 122 that also serves as the swirl flow generation unit 21. Is deflected in the turning direction and the outer circumferential direction.
  • the oil particles are separated from the refrigerant by centrifugal force in the process of movement. Thereafter, the refrigerant is guided to the outside of the sealed container 2 through the discharge pipe 8.
  • the oil separated by centrifugal force in the upper space 7 adheres to the inner peripheral surface of the stator 14 or the inner wall of the sealed container 2. Thereafter, the oil returns to the oil reservoir 3 through the air gap 16 or the flow path 17.
  • a model is considered in which a rotating body 37 a is arranged in a cylindrical container 37 and the rotating body 37 a is rotating around the central axis O 1 of the cylindrical container 37.
  • a pressure field 37 b is formed inside the cylindrical container 37 that has a low pressure near the central axis O 1 and a high pressure near the inner peripheral surface of the cylindrical container 37. This is due to the effect that the flow is guided outward in the radial direction by the centrifugal force of the flow itself, and the effect that the kinetic energy due to swirling is converted into pressure energy in the vicinity of the inner peripheral surface of the cylindrical container 37.
  • a pressure field 37c indicated by a broken line is formed. That is, the centrifugal force of the flow itself increases as the strength of swirl increases. Therefore, the pressure field 37 c shows a lower pressure tendency in the vicinity of the central axis O 1 of the cylindrical container 37. On the other hand, including the newly applied kinetic energy, the kinetic energy due to swirling is converted into pressure energy in the vicinity of the inner peripheral surface of the cylindrical container 37. Therefore, the pressure field 37 c shows a higher pressure tendency in the vicinity of the inner peripheral surface of the cylindrical container 37.
  • the second balance weight 19 is heavier than the first balance weight 18 from the viewpoint of preventing swinging.
  • the balance weights 18 and 19 are typically made of a metal such as brass.
  • the volume of the second balance weight 19 is made larger than the volume of the first balance weight 18. It needs to be bigger.
  • the area of the displacement surface 19p of the second balance weight 19 is the displacement surface of the first balance weight 18. This would exceed 18 areas.
  • the rotary compressor 100g shown in FIG. 11 does not have components corresponding to the swirl flow generation unit (baffle plate 122) and the swirl flow suppression unit (cover 22) in the rotary compressor 100 of the present embodiment.
  • Other configurations of the rotary compressor 100g are the same as the rotary compressor 100 of the present embodiment. That is, the first balance weight 18g and the second balance weight 19g are respectively fixed to the rotor 15g and rotate together with the rotor 15g.
  • the second balance weight 19g has a displacement surface wider than the displacement surface of the first balance weight 18g. Therefore, the swirl flow formed in the lower space 5g by the second balance weight 19g is stronger than the swirl flow formed in the upper space 7g by the first balance weight 18g.
  • the oil separated by centrifugal force in the upper space 7g reaches the inner wall of the sealed container 2g in the upper space 7g, and then returns to the oil reservoir 3g through the flow path 17g by its own weight.
  • the pressure at the opening of the flow path 17g on the lower space 5g side is too high compared to the pressure at the opening of the flow path 17g on the upper space 7g side, smooth oil return through the flow path 17g is hindered.
  • the refrigerant mainly moves from the lower space 5g to the upper space 7g through the flow path 17g, the oil flow (broken arrow 139) from the upper space 7g to the lower space 5g is inhibited.
  • the oil tends to accumulate near the inner wall of the sealed container 2g.
  • the accumulated oil is again caught in the refrigerant and guided to the outside of the sealed container 2g together with the refrigerant.
  • the swirl flow in the upper space 7 is strengthened by the action of the swirl flow generation unit 21, and the swirl flow in the lower space 5 is suppressed by the action of the swirl flow suppression unit 22.
  • the pressure at the opening on the upper space 7 side of the flow path 17 is higher than the pressure at the opening on the lower space 5 side of the flow path 17, or The difference between the pressure at the opening on the upper space 7 side and the pressure at the opening on the lower space 5 side of the flow path 17 is relatively small.
  • the pressure near the center of the rotor 15 decreases when the swirl flow is strengthened, and increases when the swirl flow is suppressed.
  • the swirl flow generating unit 21 is provided in the upper space 7 and the swirl flow suppressing unit 22 is provided in the lower space 5
  • the pressure in the vicinity of the center of the rotor 15 decreases in the upper space 7 and increases in the lower space 5.
  • the amount of refrigerant flowing from the lower space 5 to the upper space 7 through the communication path 20 can be increased, and the refrigerant can be prevented from flowing through the flow path 17 from the upper space 7 toward the lower space 5, or
  • the amount of refrigerant flowing from the lower space 5 to the upper space 7 through the flow path 17 is greatly reduced.
  • the amount of refrigerant flowing from the compression mechanism 4 to the discharge pipe 8 through the flow path 17 decreases, the oil can smoothly return from the upper space 7 to the oil reservoir 3 through the flow path 17.
  • the strength of the swirling flow given to the flow field is determined by the swirling momentum Kr shown in the following formula (3).
  • ⁇ fluid density
  • V rotational speed of the rotating body
  • ⁇ angular velocity of the rotating body
  • r turning radius of the pushing part (pushing surface) of the rotating body
  • A pushing part of the rotating body ( This is the projected area.
  • Equation (3) if the rotational speed V of the rotating body is much lower than 0.3 times the speed of sound in the refrigerant flow, the refrigerant can be regarded as an incompressible fluid.
  • the density ⁇ is constant.
  • the angular velocity ⁇ is constant under the same operating conditions.
  • the swirling momentum Kr that contributes to the strength of the swirling flow given to the flow field is proportional to the value obtained by multiplying the square of the swirling radius r by the projection area A.
  • a value obtained by multiplying the square of the turning radius r by the projected area A corresponds to the area second moment described above. That is, the area second moment represents the strength of the swirl applied to the refrigerant flow.
  • FIGS. 13A and 13B an example in which an object other than the balance weight 18g is not provided on the upper portion of the rotor 15g (compressor 100g shown in FIG. 11) will be described.
  • the rotation direction of the rotor 15g is considered as a stationary system. It is considered that the refrigerant flow 42g discharged from the communication passage 20g to the upper space 7g collides with the refrigerant flow 41g in the upper space 7g substantially perpendicularly. At this time, a large pressure loss may occur.
  • FIGS. 14A and 14B an example in which a baffle plate 21g is arranged at the outlet of the communication path 20g will be described as shown in FIGS. 14A and 14B.
  • the baffle plate 21g As viewed from the outlet of the communication path 20g, the baffle plate 21g is located in the rotation direction of the rotor 15g. However, the baffle plate 21g extends straight in a direction parallel to the rotation axis O and does not cover the outlet of the communication path 20g. According to such a baffle plate 21g, the refrigerant flow 42g can be prevented from colliding perpendicularly with the refrigerant flow 41g. That is, the pressure loss at the outlet of the communication passage 20g can be suppressed.
  • the baffle plate 21g does not have the ability to deflect the refrigerant. Therefore, as shown in FIG. 17, the refrigerant has a tendency to progress upward in the vertical direction.
  • the present embodiment in which the baffle plate 122 is disposed so as to cover the outlet of the communication path 20 will be described. Since the refrigerant flow 42 discharged from the communication path 20 to the upper space 7 receives a deflection action from the baffle plate 122, it is discharged toward the counter-rotating direction of the rotor 15. That is, the refrigerant moves from the communication path 20 to the upper space 7 while being deflected in a direction inclined with respect to a direction parallel to the rotation axis O. Then, as shown in FIG. 16, the formation of the swirling flow starts from a position relatively close to the upper surface of the rotor 15. As a result, the flow distance (time) of the refrigerant in the upper space 7 increases, and oil centrifugal separation can be promoted.
  • the baffle plate 122 may completely cover the outlet of the communication path 20 in a plan view, or may cover only a part thereof. That is, the projection image obtained when the baffle plate 122 is projected onto the upper surface of the rotor 15 may include the opening surface of the communication path 20, or the projection image of the baffle plate 122 overlaps a part of the opening surface. You may just have. For example, according to the experimental results under high load conditions (high rotation speed and high pressure ratio), it is excellent if the baffle plate 122 covers the opening surface of the communication path 20 by about 85% when viewed from the upper side in the vertical direction. It is known that an effect can be obtained.
  • FIG. 18 is a graph showing the results of an experiment conducted to confirm the effect of the rotary compressor 100 of the present embodiment.
  • the vertical axis represents the oil discharge amount.
  • the experiment was performed under high load conditions, and the amount of oil discharged together with the refrigerant from the discharge pipe was measured. The amount of oil discharged was evaluated by sampling the refrigerant at the outlet of the condenser in the refrigeration cycle.
  • “Embodiment” shows the measurement result of the rotary compressor described with reference to FIG.
  • “Comparative example” shows the measurement results of the rotary compressor in which the swirling flow generating unit 21 and the swirling flow suppressing unit 22 (cover) are removed from the rotary compressor of the embodiment.
  • “Modification 1” indicates the measurement result of the rotary compressor according to Modification 1 described later.
  • the oil discharge amount of the rotary compressor of the comparative example was “1”
  • the oil discharge amount of the rotary compressor of this embodiment was as small as “0.44”.
  • the inlet of the discharge pipe 8 is located near the upper surface of the rotor 15. Specifically, the lower end of the discharge pipe 8 is located below the upper end of the stator 14 in the direction (vertical direction) parallel to the rotation axis O of the shaft 9. Further, the rotation axis O of the shaft 9 passes through the inlet of the discharge pipe 8. Specifically, the rotation axis O of the shaft 9 coincides with the center of the inlet of the discharge pipe 8.
  • the refrigerant After the refrigerant is discharged from the communication path 20 to the upper space 7, the refrigerant moves while turning and deflecting toward the inner wall of the sealed container 2 by the action of the centrifugal force and the baffle plate 122. Thereafter, the refrigerant descends while turning along the outer peripheral surface of the discharge pipe 8 and enters the discharge pipe 8. Since the flow distance (time) of the refrigerant flow in the upper space 7 can be increased, oil separation can be further promoted. Furthermore, since the refrigerant immediately before entering the discharge pipe 8 forms a downward flow, the oil separation action based on the dead weight of the refrigerant can be promoted. As a result, the oil discharge amount can be further reduced as shown in FIG.
  • a space filling member 22 b is used instead of the cover 22 as the swirl flow suppressing portion.
  • the space filling member 22 b has a specific gravity smaller than that of the second balance weight 19 and is provided on the turning locus of the second balance weight 19. That is, the space filling member 22 b is provided at a position symmetrical to the second balance weight 19 with respect to the plane including the rotation axis O and fills the space on the turning locus of the second balance weight 19. Similar to the cover 22 described with reference to FIG. 1 and the like, the space filling member 22b can reduce the area of the displacement surface of the second balance weight 19.
  • the space filling member 22b is made of a material having a space inside which a refrigerant containing oil particles can enter.
  • the space filling member 22b can be made of a foam material, a material made by braiding a linear metal, or a material having voids such as steel wool. Since such a material is relatively lightweight, the function of the second balance weight 19 as a balance weight is less likely to be impaired.
  • the shape of the space filling member 22b is not particularly limited.
  • the shape of the space filling member 22b is determined so that the area of the displacement surface of the second balance weight 19 becomes substantially zero.
  • the area of the clearance surface of the space filling member 22b is also zero. That is, the second balance weight 19 and the space filling member 22b are combined to form a ring.
  • the oil flow is contained in the refrigerant flow around the second balance weight 19.
  • the space filling member 22 b is fixed to the rotor 15 and rotates together with the rotor 15. Therefore, a shear flow is formed between the space filling member 22b and the refrigerant flow.
  • the space filling member 22b is made of a material having a gap such as a foam material, the oil particles enter the foam material due to disturbance of the refrigerant flow or the like. Thereby, the space filling member 22b serves as an oil mist trap.
  • the discharge port 25 for discharging the refrigerant compressed by the compression mechanism 4 to the lower space 5 in the direction parallel to the rotation axis O is the second balance weight 19 and the space filling member. It may be formed at a position overlapping 22 b, that is, a position overlapping the turning trajectory of the second balance weight 19.
  • the projection view of the discharge port 25 is a projection view and / or a space of the second balance weight 19. It may overlap with the projection view of the filling member 22b.
  • the refrigerant discharged to the lower space 5 through the discharge port 25 can directly collide with the space filling member 22b.
  • the amount of oil particles entering the space inside the space filling member 22b is increased, so that the oil separation effect by the space filling member 22b can be sufficiently obtained.
  • a cover 22 c as a swirl flow suppressing portion may be formed integrally with an end plate that fastens and fixes a plurality of laminated steel plates 28 constituting the rotor 15. Thereby, the number of parts can be reduced.
  • the cover 22c has an annular shape in plan view.
  • a plurality of through holes 44 are formed in the cover 22c at positions corresponding to the entrances of the communication passages 20. The refrigerant can travel from the lower space 5 to the communication path 20 through the inside of the through hole 44 and the cover 22c.
  • the swirl flow generating unit 146 shown in FIG. 23 includes an end plate 27 and a first balance weight 18 integrated with the end plate 27. That is, the end plate 27 and the first balance weight 18 are formed of one component by a method such as casting. If it does in this way, reduction of a number of parts and simplification of the assembly process of a compressor can be achieved.
  • the end plate 27 is caulked and fixed to the laminated steel plate 28 to constitute the rotor 15.
  • the communication path 20 of the rotor 15 is covered with a roof portion 46 provided on the end plate 27.
  • the roof portion 46 constitutes a discharge direction deflecting portion.
  • One roof portion 46 is provided for one communication passage 20. When viewed from the outlet of the communication passage 20, the roof portion 46 forms walls on the upper side of the outlet, on the downstream side along the rotational direction of the rotor 15, on the radially inner peripheral side, and on the radially outer peripheral side. ing.
  • the roof portion 46 has a small box shape that opens only in the counter-rotating direction of the rotor 15. By the action of the roof portion 46, the refrigerant from the communication path 20 is discharged toward the counter-rotating direction of the rotor 15.
  • the outlet portion 48 of the communication path 20 extends in a direction inclined with respect to a direction parallel to the rotation axis O of the electric motor 6.
  • the compressed refrigerant moves from the communication path 20 to the upper space 7 while being deflected in the direction opposite to the rotation direction of the rotor 15 and inclined with respect to the direction parallel to the rotation axis O by the action of the outlet portion 48.
  • the discharge direction deflecting unit is configured by the outlet portion 48.
  • the refrigerant flow 42 from the communication path 20 does not collide perpendicularly with the refrigerant flow 41 in the upper space 7. Therefore, an increase in pressure loss at the outlet of the communication passage 20 can be prevented.
  • FIG. 24A does not show a swirl flow generation unit for enhancing swirl flow.
  • a swirl flow generation unit for example, the baffle plate 122 shown in FIG. 3
  • a swirl flow generation unit can be provided at a position where the outlet of the communication path 20 is not covered.
  • a baffle plate 122 that obliquely protrudes from the upper surface of the rotor 15 is provided as a swirl flow generator so as to extend in the same direction as the outlet portion 48.
  • Each configuration of the modified examples 1 to 6 can be freely combined with the rotary compressor 100 shown in FIG. 1 without departing from the gist of the present invention. Further, the present invention is not limited to a rotary compressor, and can be applied to other hermetic compressors.
  • the hermetic compressor of the present invention can be suitably used in a refrigeration cycle apparatus used in an air conditioner, a hot water heater, or the like. Since the amount of oil flowing into the condenser and evaporator of the refrigeration cycle apparatus can be reduced, the heat exchange efficiency of the condenser and evaporator can be improved.

Landscapes

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Abstract

　密閉型圧縮機１００は、密閉容器２、圧縮機構４、電動機６、吐出管８、第１バランスウエイト１８、旋回流生成部２１及び第２バランスウエイト１９を備えている。電動機６は、固定子１４及び回転子１５を有する。回転子１５には、圧縮機構４で圧縮され、密閉容器２の下部空間５に吐出された作動流体を上部空間７に導く連通路２０が形成されている。圧縮された作動流体を回転軸Ｏに平行な方向に対して傾いた方向に偏向させながら連通路２０から上部空間７へと移動させる吐出方向偏向部として、邪魔板１２２が設けられている。邪魔板１２２は、旋回流生成部２１の一部によって構成されていてもよい。

Description

密閉型圧縮機
　本発明は、密閉型圧縮機に関し、詳しくは、圧縮された作動流体から潤滑用のオイルを分離するための技術に関する。
　密閉型圧縮機に使用できるオイル分離機構の従来例としては、特許文献１のような例が知られている。特許文献１に記載された圧縮機の概要を図２５に示す。圧縮機の密閉容器２０３の内部には、回転子２１１及び固定子２１３で構成された電動機が配置されている。電動機の下には、圧縮機構（図示省略）が配置されている。圧縮機構で圧縮された冷媒は、密閉容器２０３の内部空間へと吐出される。回転子２１１の端部には、回転子２１１と一体に回転するオイル分離板２３７が設けられている。オイル分離板２３７は、圧縮された冷媒とオイルとの混相流に遠心力を与える。
　図２６Ａ及び図２６Ｂに示すように、オイル分離板２３７は略円盤の形状を有する。オイル分離板２３７の底面には凸条２３９及び凹条２４５が放射状に形成されている。凸条２３９及び凹条２４５は、それぞれ、オイル分離板２３７の外周部まで連続している。オイル粒子を含んだ冷媒流は凸条２３９に沿って移動し、遠心力により凸条２３９の先端から飛ばされ、固定子２１３の内周面に衝突する。これにより、オイルが冷媒から分離される。冷媒は、吐出管２３５を通って密閉容器２０３の外部に吐出される。
　また、特許文献２は、冷媒からのオイルの分離を促進するように、圧縮された冷媒をインシュレータに通す方法を開示している。
　特許文献１又は２に記載された圧縮機において、分離後のオイルは、回転子と固定子との間の隙間、又は、固定子と密閉容器との間の隙間を通って密閉容器の底部のオイル溜りへと戻る。
特開平１１－１０７９６７号公報 特開２００９－１４４５８１号公報
　特許文献１及び２に開示された技術によれば、冷媒からオイルを効率よく分離できる。しかし、分離後のオイルをオイル溜りに戻すことについては、特に考慮されていない。例えば、電動機の下の空間で強い旋回流が生じている場合、電動機の上の空間で分離されたオイルはオイル溜りに戻りにくい。その結果、一旦分離されたオイルが再び冷媒に混ざり、吐出管を通じて圧縮機の外部に吐出される。
　本発明は、オイル吐出量の少ない密閉型圧縮機を提供することを目的とする。
　すなわち、本発明は、
　底部にオイル溜りを有する密閉容器と、
　前記密閉容器内に配置され、作動流体を圧縮する圧縮機構と、
　回転子及び固定子を有し、前記密閉容器内において前記圧縮機構よりも上に配置され、前記圧縮機構を駆動する電動機と、
　前記密閉容器の内部空間の一部であって、前記電動機の上に形成された上部空間と、
　前記密閉容器の内部空間の一部であって、前記電動機と前記圧縮機構との間に形成された下部空間と、
　前記上部空間に向かって開口しており、圧縮された作動流体を当該密閉型圧縮機の外部へと導く吐出管と、
　前記回転子の上面から前記上部空間に向かって突出している第１バランスウエイトと、
　前記回転子の上面から前記上部空間に向かって突出しているとともに、前記第１バランスウエイトよりも前記電動機の回転軸に近い位置に配置された旋回流生成部と、
　前記回転子の下面から前記下部空間に向かって突出している第２バランスウエイトと、
　前記圧縮機構で圧縮されて前記下部空間に吐出された作動流体を前記上部空間に導くように前記回転子に形成された連通路と、
　を備え、
　前記電動機を駆動したときに前記第１バランスウエイトが前記回転軸の周りに形成する立体的かつ環状の軌跡を第１軌跡、前記回転軸に平行かつ前記回転軸を含む第１平面によって前記第１軌跡を切断して得られる面を第１断面、前記電動機を駆動したときに前記第２バランスウエイトが前記回転軸の周りに形成する立体的かつ環状の軌跡を第２軌跡、前記回転軸に平行かつ前記回転軸を含む第２平面によって前記第２軌跡を切断して得られる面を第２断面、前記電動機を駆動したときに前記旋回流生成部が前記回転軸の周りに形成する立体的かつ環状の軌跡を第３軌跡、前記回転軸に平行かつ前記回転軸を含む第３平面によって前記第３軌跡を切断して得られる面を第３断面、前記回転軸に平行かつ前記回転軸を含む任意の平面上の特定の領域に含まれた微小領域の面積をｄＡ、前記回転軸から前記微小領域の図心までの距離をｒ、下記式（１）で表される値ＭAを面積二次モーメントと定義したとき、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　前記第１断面に基づく面積二次モーメントと、前記第３断面に基づく面積二次モーメントとの和が、前記第２断面に基づく面積二次モーメントよりも大きく、
　圧縮された作動流体を前記回転軸に平行な方向に対して傾いた方向に偏向させながら前記連通路から前記上部空間へと移動させる吐出方向偏向部をさらに備えた、密閉型圧縮機を提供する。
　本発明によれば、第１断面に基づく面積二次モーメントと第３断面に基づく面積二次モーメントとの和が、第２断面に基づく面積二次モーメントよりも大きい。つまり、上部空間の旋回流が強く、下部空間の旋回流が弱い。これにより、上部空間において作動流体からオイルを遠心力により分離する作用が促進される。また、上部空間の旋回流を強化し、下部空間の旋回流を相対的に弱めることで、上部空間からオイル溜りへのオイルの戻りを促進することができる。これにより、油面の低下による圧縮機構の潤滑不良を防止できる。また、下部空間の旋回流を弱めることで油面の安定性が増し、オイルしぶきの発生も抑制される。
　また、吐出方向偏向部を設けたことにより、圧縮された作動流体が回転軸に平行な方向に対して傾いた方向に偏向されながら連通路から上部空間へと移動する。そのため、電動機の回転軸に平行な方向に関して、連通路の出口により近い位置から作動流体の旋回流を生じさせることができる。その結果、上部空間における作動流体の流動距離を増やすことができ、そのことにより、圧縮機からのオイル吐出量を減らすことができる。
本発明の一実施形態に係る圧縮機の断面図 回転子及びバランスウエイトの斜視図 バランスウエイト及び旋回流生成部が設けられた回転子の斜視図 他の旋回流生成部が設けられた回転子の斜視図 旋回流抑制部の斜視図 第１断面及び第２断面の定義を示す斜視図 第１断面及び第２断面の定義を示す平面図 第３断面の定義を示す斜視図 第３断面の定義を示す平面図 面積二次モーメントの定義を示す概略図 圧縮機の内部での冷媒及びオイルの流れを示す概略図 円筒容器内に回転体が配置されたモデルでの圧力場を示す概略図 旋回流生成部を有さない圧縮機の内部での冷媒及びオイルの流れを示す概略図 流路の２つの開口部の間の圧力差を示す概略図 旋回流生成部が設けられていない回転子の斜視図 図１３Ａに示す回転子に形成された連通路の出口の近傍における冷媒流を示す概略図 冷媒流を偏向させる能力を有さない旋回流生成部が設けられた回転子の斜視図 図１４Ａに示す回転子に形成された連通路の出口の近傍における冷媒流を示す概略図 本実施形態の回転子の斜視図 図１５Ａの回転子に形成された連通路の出口の近傍における冷媒流を示す概略図 本実施形態のロータリ圧縮機の上部空間における流れ場を示す概略図 図１４Ａに示す旋回流生成部が設けられたロータリ圧縮機の上部空間における流れ場を示す概略図 本実施形態のロータリ圧縮機の効果を確かめるために行った実験の結果を示すグラフ 変形例１に係る圧縮機の断面図 変形例２に係る旋回流抑制部の斜視図 吐出ポートの好適な位置を示す断面図 変形例３に係る旋回流抑制部の斜視図 変形例４に係る旋回流生成部の斜視図 変形例５に係る吐出方向偏向部を示す概略断面図 変形例６に係る旋回流生成部及び吐出方向偏向部を示す概略断面図 従来の密閉型圧縮機の断面図 従来の密閉型圧縮機に設けられたオイル分離板の底面図 図２６Ａに示すオイル分離板のＢ－Ｂ線に沿った断面図
　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。
　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２、圧縮機構４及び電動機６を備えている。圧縮機構４及び電動機６は、１つの密閉容器２内に配置されている。すなわち、ロータリ圧縮機１００は、密閉型圧縮機として構成されている。密閉容器２内において、電動機６は、圧縮機構４よりも上に位置している。密閉容器２は、その底部に形成されたオイル溜り３を有する。圧縮機構４は、オイル溜り３に保持されたオイル（冷凍機油）に浸されている。電動機６によって駆動されるように、圧縮機構４は、シャフト９によって電動機６に連結されている。密閉容器２の内部には、下部空間５及び上部空間７が形成されている。下部空間５は、シャフト９の軸方向に関して、圧縮機構４と電動機６との間に形成された空間である。上部空間７は、電動機６の上に形成された空間である。シャフト９の長手方向は、鉛直方向に平行である。すなわち、ロータリ圧縮機１００は、縦型のロータリ圧縮機である。
　圧縮機構４は、上軸受１２、ピストン１０、シリンダ１１及び下軸受１３を有する。ピストン１０は、シリンダ１１の内部において、シャフト９の偏心部９ａに取り付けられている。ピストン１０の外周面とシリンダ１１の内周面との間には、平面視で三日月の形状を有する圧縮室１１ｃが形成されている。電動機６で発生した回転動力は、シャフト９によってピストン１０へと伝達される。ピストン１０がシリンダ１１の内部で回転することにより、圧縮室１１ｃで冷媒が圧縮される。作動流体としての冷媒の種類は特に限定されず、Ｒ４１０Ａのようなフッ素冷媒、二酸化炭素のような自然冷媒を使用できる。
　上軸受１２及び下軸受１３は、それぞれ、シリンダ１１の上部及び下部に設けられている。上軸受１２及び下軸受１３によって、シャフト９が回転可能に支持されている。上軸受１２の上部には、吐出ポート２５を有する吐出マフラー２４が設けられている。圧縮された冷媒は、吐出マフラー２４の内部及び吐出ポート２５を経由して、圧縮機構４から下部空間５に移動する。上軸受１２の外周部には、下部空間５又は上部空間７で冷媒から分離されたオイルをオイル溜り３に戻すためのオイル通路２６が形成されている。
　密閉容器２の上部には、圧縮された冷媒を密閉容器２の外部に導く吐出管８が設けられている。密閉容器２の側部には、圧縮するべき冷媒を圧縮機構４に導く吸入管２３が設けられている。吐出管８は、密閉容器２の上部を貫通しているとともに、上部空間７に向かって開口している。吸入管２３は、密閉容器２の側部を貫通しているとともに、シリンダ１１に挿し込まれている。
　電動機６は、固定子１４及び回転子１５で構成されている。固定子１４は、密閉容器２の内壁に固定されている。固定子１４は、軸方向から見て円環の形状を有し、その内側に回転子１５が配置されている。回転子１５は、シャフト９に固定されている。従って、電動機６の回転軸は、シャフト９の回転軸Ｏに一致している。半径方向に関する固定子１４の内周面と回転子１５の外周面との間には、僅かな隙間１６（エアギャップ）が形成されている。固定子１４の外周面と密閉容器２の内周面との間には、回転軸Ｏに平行な方向に延びるスリットの形状を有する複数の流路１７が形成されている。
　回転子１５は、下部空間５と上部空間７とを連通する複数の連通路２０を有している。連通路２０は、シャフト９の回転軸Ｏの周りに等角度間隔で形成されているとともに、それぞれ、回転子１５をシャフト９の軸方向と平行な方向に貫通している。圧縮機構４で圧縮された冷媒は、隙間１６、流路１７及び連通路２０のいずれかを通って下部空間５から上部空間７へと移動する。また、上部空間７において、冷媒から分離されたオイルが、隙間１６、流路１７及び連通路２０のいずれかを通って上部空間７から下部空間５へと戻る。本実施形態では、回転子１５が４つの連通路２０を有しているが、連通路２０の数は特に限定されない。
　図２に示すように、回転子１５は、回転子１５を構成する要素として、複数の積層鋼板２８、積層鋼板２８を締め付け及び固定するために積層鋼板２８の上部及び下部に配置された端板２７、及びリベット（図示せず）を有する。回転時の振れ回りを抑えるために、回転子１５の上部及び下部には、それぞれ、第１バランスウエイト１８及び第２バランスウエイト１９が設けられている。バランスウエイト１８及び１９は、それぞれ、アーチの形状を有しており、平面視で連通路２０を取り囲んでいる。第２バランスウエイト１９は、シャフト９の回転軸Ｏに関して、第１バランスウエイト１８と対称の位置に配置されている。つまり、シャフト９の回転方向に関して、第１バランスウエイト１８が配置されている位置とは１８０度反対の位置に第２バランスウエイト１９が配置されている。
　第２バランスウエイト１９は、第１バランスウエイト１８よりも重い。第２バランスウエイト１９は、第１バランスウエイト１８よりもシャフト９の支点（上軸受１２及び下軸受１３）の近くに位置している。そのため、第２バランスウエイト１９を相対的に重くすることにより、振れ回り動作を防ぐ効果を高めることができる。
　図１及び図３に示すように、回転子１５の上部には、上部空間７での旋回流を強めるための旋回流生成部２１が設けられている。旋回流生成部２１は、回転子１５の上面から上部空間７に向かって突出しているとともに、第１バランスウエイト１８よりも回転軸Ｏに近い位置に配置されている。具体的に、旋回流生成部２１は、支持リング１２１及び邪魔板１２２で構成されている。支持リング１２１は、板状の部材でできており、回転子１５の上面において連通路２０よりも回転軸Ｏの近くに位置している。邪魔板１２２は、平板の形状を有し、支持リング１２１の外周部において支持リング１２１と一体に形成されている。支持リング１２１の周方向に沿って等角度間隔で４つの邪魔板１２２が設けられている。各邪魔板１２２は、回転子１５の上面から上部空間７に向かって斜め（電動機６の回転軸Ｏに平行な方向に対して傾いた方向）に突出している。本実施形態では、旋回流生成部２１は、連通路２０と同じ個数の邪魔板１２２を有している。邪魔板１２２の突出方向は、回転軸Ｏに垂直な方向（水平方向）を基準（＝０度）として、例えば、３０～６０度、典型的には４５度に設定されている。
　邪魔板１２２は、連通路２０の出口に設けられている。詳細には、連通路２０の出口から見て、邪魔板１２２は、回転子１５の回転方向に位置している。また、邪魔板１２２を回転子１５の上面に投影したときに得られる像は、連通路２０の出口に重なっている。つまり、連通路２０の一部又は全部が邪魔板１２２によって覆われている。邪魔板１２２の働きにより、圧縮された冷媒が回転軸Ｏに平行な方向に対して傾いた方向に偏向されながら連通路２０から上部空間７へと移動する。このように、邪魔板１２２は、冷媒の吐出方向を偏向させる吐出方向偏向部として機能する。本実施形態では、部品点数の増加を抑制する目的で、旋回流生成部２１が吐出方向偏向部（邪魔板１２２）に兼用されている。
　本実施形態において、邪魔板１２２は、圧縮された冷媒を回転子１５の回転方向とは反対の回転方向（以下、「反回転方向」と称する）に案内するように構成されている。これにより、上部空間７の冷媒と連通路２０から吐出された冷媒とが垂直に衝突することを防止できるので、連通路２０から吐出された冷媒は、上部空間７にスムーズに移動できる。すなわち、連通路２０の出口で圧力損失が増大するおそれが少ない。
　なお、旋回流生成部２１は、連通路２０の出口を覆わない位置に邪魔板１２２を有していてもよい。そのような位置に設けられた邪魔板１２２も上部空間７の旋回流を強化する機能を有するが、冷媒の吐出方向を偏向させる機能を有さない。そのため、上部空間７における冷媒の流動距離を延ばすことができない。
　部品点数を更に削減する目的で、端板２７の一部によって邪魔板１２２が形成されていてもよい。具体的には、図４に示すように、連通路２０を覆う位置において端板２７の一部を切り起こすことによって邪魔板１２２を形成できる。図４に示す構成によれば、切り起こされた邪魔板１２２が、旋回流生成部及び吐出方向偏向部としての役割を担う。また、冷媒の吐出方向を偏向させる機能を有している限りにおいて、吐出方向偏向部の形状は板状に限定されない。
　図１及び図５に示すように、回転子１５の下部には、下部空間５の旋回流を弱める目的で旋回流抑制部２２が設けられている。具体的には、第２バランスウエイト１９を完全に覆っている円環状のカバー２２で旋回流抑制部２２が構成されている。第２バランスウエイト１９にカバー２２を被せて下部空間５での旋回流を抑制すると、流路１７の下部空間５側の開口部における圧力が低下する。これにより、上部空間７で分離されたオイルが流路１７を通じて下部空間５及びオイル溜り３にスムーズに戻れる。また、下部空間５での旋回流を抑制することにより、オイル溜り３の油面の安定性を高めることができるので、オイル溜り３からのオイルしぶきの発生を抑制できる。
　本実施形態では、上部空間７の旋回流が強くなり、かつ下部空間５の旋回流が弱くなるように、第１バランスウエイト１８、第２バランスウエイト１９及び旋回流生成部２１、旋回流抑制部２２が設計されている。下部空間５及び上部空間７で旋回流が発生する１つの要因は、下部空間５及び上部空間７を満たす冷媒が、第１バランスウエイト１８、第２バランスウエイト１９及び旋回流生成部２１から押しのけ作用を受けることにある。
　図６Ａ及び図６Ｂに示すように、電動機６を駆動したときに第１バランスウエイト１８が回転軸Ｏの周りに形成する立体的かつ環状の軌跡を第１軌跡、回転軸Ｏに平行かつ回転軸Ｏを含む第１平面によって第１軌跡を切断して得られる面を第１断面３３と定義する。
　第１断面３３は、次のように定義することもできる。第１バランスウエイト１８の表面の一部であって電動機６を駆動したときに冷媒に押しのけ作用を及ぼす面を第１押しのけ面１８ｐ、第１押しのけ面１８ｐを回転軸Ｏに平行かつ回転軸Ｏを含む第１平面に投影することによって得られる像を第１投影像と定義する。第１平面は無限に定めることができるので、第１投影像も様々な形状及び面積を取りうるが、ここでは、第１投影像の面積が最大値を示すように第１平面を定める。このとき、第１投影像は第１断面３３に一致する。
　第１バランスウエイト１８と同じ考え方で、第２バランスウエイト１９に関して、第２断面３４、第２押しのけ面１９ｐ、第２平面及び第２投影像を定義できる。
　さらに、第１バランスウエイト１８と同じ考え方で、旋回流生成部２１に関して、第３断面３５、第３押しのけ面、第３平面及び第３投影像を定義できる。具体的には、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、電動機６を駆動したときに旋回流生成部２１が回転軸Ｏの周りに形成する立体的かつ環状の軌跡を第３軌跡、回転軸Ｏに平行かつ回転軸Ｏを含む第３平面によって第３軌跡を切断して得られる面を第３断面３５と定義する。本実施形態では、冷媒に押しのけ作用を与える邪魔板１２２が４つ設けられているので、第３断面３５は、同じ形状を有する４つの断面によって形成される。
　第３断面３５は、次のように定義することもできる。旋回流生成部２１の表面の一部であって電動機６を駆動したときに冷媒に押しのけ作用を及ぼす面を第３押しのけ面２１ｐ、第３押しのけ面２１ｐを回転軸Ｏに平行かつ回転軸Ｏを含む第３平面に投影することによって得られる像を第３投影像と定義する。本実施形態では、邪魔板１２２の表面が第３押しのけ面２１ｐを形成している。第３平面は無限に定めることができるので、第３投影像も様々な形状及び面積を取りうるが、ここでは、第３投影像の面積が最大値を示すように第３平面を定める。このとき、第３投影像は第３断面３５に一致する。
　次に、図８に示すように、回転軸Ｏに平行かつ回転軸Ｏを含む任意の平面上の特定の領域１３５に含まれた微小領域１３６の面積をｄＡ、回転軸Ｏから微小領域１３６の図心までの距離をｒ、半径方向に関する微小領域１３６の長さをｄｒ、回転軸Ｏに平行な方向に関する微小領域１３６の高さをｄｈ、下記式（１）で表される値ＭAを面積二次モーメントと定義する。図８において、微小領域１３６は、方形であるものとする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　さらに、第１断面３３に基づく面積二次モーメントを第１の面積二次モーメントＭA1と定義する。同様に、第２断面３４に基づく面積二次モーメントを第２の面積二次モーメントＭA2と定義する。同様に、第３断面３５に基づく面積二次モーメントを第３の面積二次モーメントＭA3と定義する。第１～第３の面積二次モーメントは、それぞれ、第１断面３３、第２断面３４及び第３断面３５に関して、式（１）を用いて求められる。これら第１～第３の面積二次モーメントの関係が下記式（２）を満たすように、第１バランスウエイト１８、第２バランスウエイト１９及び旋回流生成部２１が設計されている。これにより、上部空間７の旋回流を強め、下部空間５の旋回流を弱めることができる。なお、「第１断面３３に基づく面積二次モーメント」とは、式（１）を用いて第１断面３３について計算された面積二次モーメントを意味する。このことは、第２断面３４及び第３断面３５についても同様である。
　ＭA1＋ＭA3＞ＭA2・・・（２）
　本実施形態において、旋回流生成部２１は、複数の邪魔板１２２を有しているので、式（２）の左辺第２項は、複数の邪魔板１２２のそれぞれに基づく複数の第３の面積二次モーメントの和で表される。複数の第１バランスウエイト１８が設けられている場合には、式（２）の左辺第１項は、複数の第１バランスウエイト１８のそれぞれに基づく複数の第１の面積二次モーメントの和で表される。同様に、複数の第２バランスウエイト１９が設けられている場合には、式（２）の右辺は、複数の第２バランスウエイト１９のそれぞれに基づく複数の第２の面積二次モーメントの和で表される。
　本実施形態では、第２バランスウエイト１９が冷媒を押しのける第２押しのけ面１９ｐの面積を減少させるために第２バランスウエイト１９にカバー２２を被せている。カバー２２を回転子１５に固定するためのネジ等の存在を無視すれば、第２押しのけ面１９ｐの面積は実質的にゼロである。そのため、式（２）の右辺はゼロであり、式（２）の関係が満たされる。
　なお、第１の面積二次モーメントＭA1は、第１投影像の面積が最大値を示すように第１平面を定めたときのその第１平面上の第１投影像に基づく面積二次モーメントに等しい。同様に、第２の面積二次モーメントＭA2は、第２投影像の面積が最大値を示すように第２平面を定めたときのその第２平面上の第２投影像に基づく面積二次モーメントに等しい。第３の面積二次モーメントＭA3は、第３投影像の面積が最大値を示すように第３平面を定めたときのその第３平面上の第３投影像に基づく面積二次モーメントに等しい。
　次に、図９を参照して、密閉容器２の内部における冷媒及びオイルの流れについて説明する。図９には、下部空間５での冷媒流が矢印３８ａ、上部空間７での冷媒流が矢印３８ｂ、上部空間７からオイル溜り３に戻るオイルの流れが破線矢印３９でそれぞれ示されている。オイル溜り３に保持されたオイルは、圧縮機構４の摺動部の潤滑及びシールに用いられる。圧縮された冷媒は、オイル粒子（オイルミスト）を同伴して、圧縮機構４から下部空間５へと高温及び高圧の状態で吐出される。回転子１５の回転により、下部空間５には旋回流れ場が形成されているが、カバー２２の働きにより、その強さは、上部空間７に比べて抑えられている。下部空間５に吐出された冷媒は、連通路２０を通って下部空間５から上部空間７へと導かれる。上部空間７に吐出された冷媒は、旋回流生成部２１を兼ねた邪魔板１２２及び第１バランスウエイト１８によって生じる遠心力、並びに、旋回流生成部２１を兼ねた邪魔板１２２による流れの偏向作用によって、旋回方向及び外周方向へと偏向される。冷媒は、旋回しながら上部空間７を移動するので、移動の過程でオイル粒子は遠心力によって冷媒から分離される。冷媒は、その後、吐出管８を通じて密閉容器２の外部へと導かれる。上部空間７で遠心力により分離されたオイルは、固定子１４の内周面又は密閉容器２の内壁に付着する。その後、オイルは、エアギャップ１６又は流路１７を通ってオイル溜り３に戻る。
　次に、旋回流生成部（邪魔板１２２）及び旋回流抑制部（カバー２２）の作用を詳細に説明する。
　まず、旋回流によって生じる流れ場について説明する。図１０に示すように、円筒容器３７の中に回転体３７ａが配置され、円筒容器３７の中心軸Ｏ1を中心として回転体３７ａが回転しているモデルを考える。円筒容器３７の内部には、中心軸Ｏ1の近傍で低圧、円筒容器３７の内周面の近傍で高圧となる圧力場３７ｂが形成される。これは、流れ自体の遠心力によって流れが半径方向の外向きに導かれる効果と、円筒容器３７の内周面の近傍で旋回による運動エネルギーが圧力エネルギーに変換される効果とによる。
　もし、旋回の強さが増せば、破線で示された圧力場３７ｃが形成される。すなわち、旋回の強さが増すことで、流れ自体の遠心力が増す。そのため、圧力場３７ｃは、円筒容器３７の中心軸Ｏ1の近傍において、より低圧の傾向を示す。他方、新たに与えられた運動エネルギーを含めて、円筒容器３７の内周面の近傍で旋回による運動エネルギーが圧力エネルギーに変換される。そのため、圧力場３７ｃは、円筒容器３７の内周面の近傍において、より高圧の傾向を示す。
　回転体３７ａの回転速度を変えることなく旋回流を強化するためには、回転体３７ａの押しのけ面積を増やし、これにより、流体に与えられる運動量を増やす必要がある。逆に、回転体３７ａの押しのけ面積を減らせば、旋回流は抑制される。
　本実施形態では、振れ回り防止の観点から、第２バランスウエイト１９が第１バランスウエイト１８よりも重い。バランスウエイト１８及び１９は、典型的には、真鍮のような金属で作られている。同一の材料でバランスウエイト１８及び１９を作った場合、第２バランスウエイト１９を第１バランスウエイト１８よりも重くするためには、第２バランスウエイト１９の体積を第１バランスウエイト１８の体積よりも大きくする必要がある。第２バランスウエイト１９の体積が第１バランスウエイト１８の体積よりも大きく、かつカバー２２が設けられていない場合、第２バランスウエイト１９の押しのけ面１９ｐの面積は、第１バランスウエイト１８の押しのけ面１８の面積を上回ることになる。
　次に、図１１を参照して、旋回流生成部及び旋回流抑制部を有さないロータリ圧縮機の内部での冷媒及びオイルの流れを説明する。図１１に示すロータリ圧縮機１００ｇは、本実施形態のロータリ圧縮機１００における旋回流生成部（邪魔板１２２）及び旋回流抑制部（カバー２２）に対応する部品を有していない。ロータリ圧縮機１００ｇの他の構成は、本実施形態のロータリ圧縮機１００と同じである。すなわち、第１バランスウエイト１８ｇ及び第２バランスウエイト１９ｇが、それぞれ、回転子１５ｇに固定されており、回転子１５ｇとともに回転する。第２バランスウエイト１９ｇは、第１バランスウエイト１８ｇの押しのけ面よりも広い押しのけ面を有している。従って、第２バランスウエイト１９ｇによって下部空間５ｇに形成される旋回流は、第１バランスウエイト１８ｇによって上部空間７ｇに形成される旋回流よりも強い。
　このとき、図１２に破線１４０ｂで示すように、図１０を参照して説明した理論に基づき、流路１７ｇの下部空間５ｇ側の開口部で顕著な圧力上昇が出現する。その結果、図１１に矢印１３８で示すように、冷媒は、流路１７ｇを通って下部空間５ｇから上部空間７ｇへと流れやすい。
　他方、上部空間７ｇで遠心力により分離されたオイルは、上部空間７ｇで密閉容器２ｇの内壁へと達し、その後、自重により流路１７ｇを通ってオイル溜り３ｇへと戻る。しかし、流路１７ｇの下部空間５ｇ側の開口部での圧力が、流路１７ｇの上部空間７ｇ側の開口部での圧力に比べて高すぎると、流路１７ｇを通じたスムーズなオイル戻りに支障をきたす。すなわち、冷媒が主に流路１７ｇを通って下部空間５ｇから上部空間７ｇに移動するため、上部空間７ｇから下部空間５ｇへのオイルの流れ（破線矢印１３９）が阻害される。その結果、上部空間７ｇにおいて、密閉容器２ｇの内壁の近傍にオイルが蓄積しやすい。蓄積したオイルは、再び冷媒に巻き込まれ、冷媒とともに密閉容器２ｇの外部へと導かれる。
　これに対し、本実施形態のロータリ圧縮機１００によれば、旋回流生成部２１の働きによって上部空間７の旋回流が強化され、旋回流抑制部２２の働きによって下部空間５の旋回流が抑制されている。そのため、図１２の実線１４０ａに示すように、流路１７の上部空間７側の開口部での圧力が流路１７の下部空間５側の開口部での圧力よりも高い、又は流路１７の上部空間７側の開口部での圧力と流路１７の下部空間５側の開口部での圧力との差は比較的小さい。
　さらに、図１０を参照して説明したように、回転子１５の中心近傍の圧力は、旋回流を強化すると低下し、旋回流を抑制すると上昇する。上部空間７に旋回流生成部２１、下部空間５に旋回流抑制部２２を設けると、回転子１５の中心近傍の圧力は、上部空間７で低くなり、下部空間５で高くなる。その結果、連通路２０を通って下部空間５から上部空間７へと流れる冷媒の量が増加するとともに、冷媒が流路１７を上部空間７から下部空間５に向かって流れることを防止できる、又は流路１７を通って下部空間５から上部空間７に流れる冷媒の量が大幅に減少する。流路１７を通って圧縮機構４から吐出管８に流れる冷媒の量が減少すると、流路１７を通って上部空間７からオイル溜り３にオイルがスムーズに戻れる。
　次に、面積二次モーメントに関する考察を記す。
　一般に、流れ場に与えられる旋回流の強さは、下記式（３）に示す旋回運動量Ｋｒによって定められる。式（３）において、ρ：流体の密度、Ｖ：回転体の回転速度、ω：回転体の角速度、ｒ：回転体の押しのけ部（押しのけ面）の旋回半径、Ａ：回転体の押しのけ部（押しのけ面）の投影面積である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　式（３）において、回転体の回転速度Ｖが冷媒流中の音速の０．３倍を大きく下回る程度であるとすると、冷媒を非圧縮性流体とみなすことができる。この場合、密度ρは一定である。さらに、同一運転条件下では、角速度ωも一定である。結局、流れ場に与えられる旋回流の強さに寄与する旋回運動量Ｋｒは、旋回半径ｒの２乗に投影面積Ａを乗じた値に比例する。旋回半径ｒの２乗に投影面積Ａを乗じた値は、先に説明した面積二次モーメントに対応している。つまり、面積二次モーメントは、冷媒流に与える旋回の強さを表している。面積二次モーメントが小さければ小さいほど、冷媒流に与える旋回の強さは小さい。従って、上部空間７で強い旋回流を生む必要がある場合には、第１バランスウエイト１８及び旋回流生成部２１に基づく面積二次モーメントを増やす必要がある。下部空間５での旋回流を抑制する必要がある場合には、旋回流抑制部２２を用いて、第２バランスウエイト１９に基づく面積二次モーメントを減らす必要がある。
　次に、旋回流生成部２１の邪魔板１２２（吐出方向偏向部）が連通路２０の出口を覆うことによって得られる効果について説明する。
　まず、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、回転子１５ｇの上部にバランスウエイト１８ｇ以外の物体が設けられていない例（図１１に示す圧縮機１００ｇ）について説明する。ただし、図１３Ｂにおいて、回転子１５ｇの回転方向を静止系として考える。連通路２０ｇから上部空間７ｇに吐出された冷媒流４２ｇは、上部空間７ｇにおける冷媒流４１ｇに概ね垂直に衝突すると考えられる。このとき、大きい圧力損失が発生する可能性がある。連通路２０ｇの出口で大きい圧力損失が発生すると、連通路２０ｇを上昇する冷媒流量が相対的に減少し、エアギャップ１６ｇ又は流路１７ｇの冷媒流量が相対的に増加する。先に説明したように、流路１７ｇの冷媒流量が増加すると、圧縮機１００ｇのオイル吐出量も増加する。
　次に、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、連通路２０ｇの出口に邪魔板２１ｇを配置した例について説明する。連通路２０ｇの出口から見て、邪魔板２１ｇは、回転子１５ｇの回転方向に位置している。ただし、邪魔板２１ｇは、回転軸Ｏに平行な方向に真っ直ぐ延びており、連通路２０ｇの出口を覆っていない。このような邪魔板２１ｇによれば、冷媒流４２ｇが冷媒流４１ｇに垂直に衝突することを防止できる。すなわち、連通路２０ｇの出口での圧力損失を抑制できる。ただし、邪魔板２１ｇは冷媒を偏向させる能力を有していない。そのため、図１７に示すように、冷媒は、鉛直方向の上に向かって進む傾向を持つ。
　次に、図１５Ａ及び図１５Ｂに示すように、連通路２０の出口を覆うように邪魔板１２２を配置した本実施形態について説明する。連通路２０から上部空間７に吐出された冷媒流４２は、邪魔板１２２から偏向作用を受けるので、回転子１５の反回転方向に向かって吐出される。すなわち、冷媒は、回転軸Ｏに平行な方向に対して傾いた方向に偏向されながら連通路２０から上部空間７へと移動する。すると、図１６に示すように、回転子１５の上面に比較的近い位置から旋回流の形成が始まる。その結果、上部空間７での冷媒の流動距離（時間）が増し、オイルの遠心分離を促進できる。
　邪魔板１２２は、平面視で連通路２０の出口を完全に覆っていてもよいし、一部のみを覆っていてもよい。つまり、邪魔板１２２を回転子１５の上面に投影したときに得られる投影像が連通路２０の開口面を包含していてもよいし、邪魔板１２２の投影像が開口面の一部に重なっているだけでもよい。例えば、高負荷条件（高回転数及び高圧力比）での実験結果によれば、鉛直方向の上側からみて、邪魔板１２２が連通路２０の開口面を約８５％程度覆っていれば優れた効果が得られることがわかっている。
　図１８は、本実施形態のロータリ圧縮機１００の効果を確かめるために行った実験の結果を示すグラフである。縦軸がオイル吐出量を表している。実験は高負荷条件で行い、吐出管から冷媒とともに吐出されたオイルの量を測定した。吐出されたオイルの量は、冷凍サイクルにおいて、凝縮器の出口で冷媒をサンプリングする方法により評価した。「実施形態」は図１等を参照して説明したロータリ圧縮機の測定結果を示している。「比較例」は、実施形態のロータリ圧縮機から旋回流生成部２１及び旋回流抑制部２２（カバー）を取り除いたロータリ圧縮機の測定結果を示している。「変形例１」は、後述する変形例１に係るロータリ圧縮機の測定結果を示している。比較例のロータリ圧縮機のオイル吐出量を「１」としたとき、本実施形態のロータリ圧縮機のオイル吐出量は「０．４４」と少なかった。後述する変形例１のロータリ圧縮機のオイル吐出量は「０．１」と更に少なかった。
（変形例１）
　図１９に示すように、変形例１に係るロータリ圧縮機１０１によれば、吐出管８の入口が回転子１５の上面の近傍に位置している。詳細には、シャフト９の回転軸Ｏに平行な方向（鉛直方向）に関して、吐出管８の下端が、固定子１４の上端よりも下に位置している。また、シャフト９の回転軸Ｏが吐出管８の入口を通過している。詳細には、シャフト９の回転軸Ｏが吐出管８の入口の中心に一致している。
　冷媒は、連通路２０から上部空間７に吐出された後、遠心力及び邪魔板１２２の働きによって密閉容器２の内壁に向かって旋回及び偏向しながら移動する。その後、冷媒は、吐出管８の外周面に沿って旋回しながら下降し、吐出管８に入る。上部空間７における冷媒流の流動距離（時間）を増やすことができるので、オイルの分離を更に促進できる。さらに、吐出管８に入る直前の冷媒が下降流を形成することから、冷媒の自重に基づくオイルの分離作用も促進できる。その結果、図１８に示した通り、オイル吐出量の更なる低減が可能となる。
（変形例２）
　図２０に示す変形例では、旋回流抑制部として、カバー２２に代えて空間充填部材２２ｂが用いられている。空間充填部材２２ｂは、第２バランスウエイト１９の比重よりも小さい比重を有しているとともに、第２バランスウエイト１９の旋回軌跡上に設けられている。すなわち、空間充填部材２２ｂは、回転軸Ｏを含む平面に関して、第２バランスウエイト１９と対称の位置に設けられているとともに、第２バランスウエイト１９の旋回軌跡上の空間を埋めている。図１等を参照して説明したカバー２２と同様に、空間充填部材２２ｂによって、第２バランスウエイト１９の押しのけ面の面積を低減することができる。
　空間充填部材２２ｂは、オイル粒子を含んだ冷媒が浸入できる空隙を内部に有する材料で作られていることが好ましい。典型的には、発泡材料、線状の金属を編みこんで作られた材料、スチールウール等の空隙を有する材料で空間充填部材２２ｂを作ることができる。このような材料は比較的軽量なので、第２バランスウエイト１９のバランスウエイトとしての機能が損なわれるおそれが少ない。
　第２バランスウエイト１９の押しのけ面の面積を減らすことができる限りにおいて、空間充填部材２２ｂの形状は特に限定されない。図２０に示す変形例では、第２バランスウエイト１９の押しのけ面の面積が実質的にゼロとなるように、空間充填部材２２ｂの形状が定められている。空間充填部材２２ｂの押しのけ面の面積もゼロである。すなわち、第２バランスウエイト１９と空間充填部材２２ｂとが組み合わさって円環を構成している。
　第２バランスウエイト１９の周囲の冷媒流には、オイル粒子が含まれている。空間充填部材２２ｂは回転子１５に固定されており、回転子１５とともに回転する。従って、空間充填部材２２ｂと冷媒流との間には、せん断流れが形成されている。空間充填部材２２ｂが発泡材料などの空隙を有する材料で作られている場合、冷媒流の乱れ等により、オイル粒子が発泡材料に入り込む。これにより、空間充填部材２２ｂがオイルミストトラップの役割を果たす。
　図２１に示すように、回転軸Ｏと平行な方向（鉛直方向）に関して、圧縮機構４で圧縮された冷媒を下部空間５に吐出するための吐出ポート２５が第２バランスウエイト１９及び空間充填部材２２ｂと重なる位置、すなわち、第２バランスウエイト１９の旋回軌跡に重なる位置に形成されていてもよい。さらに言い換えれば、回転軸Ｏに垂直な平面に吐出ポート２５、第２バランスウエイト１９及び空間充填部材２２ｂを投影したとき、吐出ポート２５の投影図が第２バランスウエイト１９の投影図及び／又は空間充填部材２２ｂの投影図に重なっていてもよい。この構成によれば、吐出ポート２５を通って下部空間５に吐出された冷媒が、空間充填部材２２ｂに直接衝突しうる。その結果、空間充填部材２２ｂの内部の空隙に入り込むオイル粒子の量が増すので、空間充填部材２２ｂによるオイル分離効果を十分に得ることができる。
（変形例３）
　図２２に示すように、旋回流抑制部としてのカバー２２ｃが、回転子１５を構成する複数の積層鋼板２８を締め付け及び固定する端板と一体に形成されていてもよい。これにより、部品点数を削減できる。カバー２２ｃは、平面視で円環の形状を有している。カバー２２ｃには、連通路２０の入口に対応する位置に複数の貫通孔４４が形成されている。冷媒は、貫通孔４４及びカバー２２ｃの内部を通って、下部空間５から連通路２０へと進むことができる。
（変形例４）
　図２３に示す旋回流生成部１４６は、端板２７と、端板２７に一体化された第１バランスウエイト１８とを有する。つまり、鋳造等の方法により、端板２７及び第１バランスウエイト１８が１つの部品で構成されている。このようにすれば、部品点数の削減及び圧縮機の組み立て工程の簡素化を達成できる。
　端板２７は、積層鋼板２８にかしめて固定されて回転子１５を構成する。回転子１５の連通路２０は、端板２７の上に設けられた屋根部４６によって覆われている。屋根部４６は、吐出方向偏向部を構成している。１つの連通路２０に対して、１つの屋根部４６が設けられている。連通路２０の出口から見て、屋根部４６は、出口の上方と、回転子１５の回転方向に沿った下流側と、半径方向の内周側と、半径方向の外周側とに壁を作っている。言い換えれば、屋根部４６は、回転子１５の反回転方向にのみ開口している小箱の形を有する。屋根部４６の働きにより、連通路２０からの冷媒は、回転子１５の反回転方向に向かって吐出される。
（変形例５）
　図２４Ａに示すように、本変形例では、連通路２０の出口部分４８が電動機６の回転軸Ｏに平行な方向に対して傾いた方向に向かって延びている。圧縮された冷媒は、出口部分４８の働きにより、回転子１５の反回転方向であって回転軸Ｏに平行な方向に対して傾いた方向に偏向されながら連通路２０から上部空間７へと移動する。つまり、出口部分４８によって吐出方向偏向部が構成されている。本変形例によっても、連通路２０からの冷媒流４２が、上部空間７の冷媒流４１に垂直に衝突しない。そのため、連通路２０の出口での圧力損失の増大を防止できる。
　図２４Ａには、旋回流を強化するための旋回流生成部が表されていない。しかし、連通路２０の出口を覆わない位置に旋回流生成部（例えば図３に示す邪魔板１２２）を設けることができる。
（変形例６）
　図２４Ｂに示す変形例では、旋回流生成部として、出口部分４８と同じ方向に延びるように回転子１５の上面から斜めに突出している邪魔板１２２が設けられている。邪魔板１２２を回転子１５の上面に投影したときに得られる像は、連通路２０の出口に重なっている。つまり、本変形例では、出口部分４８及び邪魔板１２２の両方が吐出方向偏向部としての機能を持っている。この構成によれば、連通路２０からの冷媒流を回転子１５の反回転方向に確実に案内することができる。また、冷媒流４２が偏向される際に発生する圧力損失をより低減できる可能性がある。
　変形例１～６の各構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で図１に示すロータリ圧縮機１００に自由に組み合わせることができる。また、本発明はロータリ圧縮機に限定されず、他の密閉型圧縮機にも適用できる。
　本発明の密閉型圧縮機は、空調機、給湯機等に用いられる冷凍サイクル装置に好適に採用できる。冷凍サイクル装置の凝縮器及び蒸発器へのオイルの流入量を減らすことができるので、凝縮器及び蒸発器の熱交換効率を改善できる。
 

Claims (11)

  1. 　底部にオイル溜りを有する密閉容器と、
    　前記密閉容器内に配置され、作動流体を圧縮する圧縮機構と、
    　回転子及び固定子を有し、前記密閉容器内において前記圧縮機構よりも上に配置され、前記圧縮機構を駆動する電動機と、
    　前記密閉容器の内部空間の一部であって、前記電動機の上に形成された上部空間と、
    　前記密閉容器の内部空間の一部であって、前記電動機と前記圧縮機構との間に形成された下部空間と、
    　前記上部空間に向かって開口しており、圧縮された作動流体を当該密閉型圧縮機の外部へと導く吐出管と、
    　前記回転子の上面から前記上部空間に向かって突出している第１バランスウエイトと、
    　前記回転子の上面から前記上部空間に向かって突出しているとともに、前記第１バランスウエイトよりも前記電動機の回転軸に近い位置に配置された旋回流生成部と、
    　前記回転子の下面から前記下部空間に向かって突出している第２バランスウエイトと、
    　前記圧縮機構で圧縮されて前記下部空間に吐出された作動流体を前記上部空間に導くように前記回転子に形成された連通路と、
    　を備え、
    　前記電動機を駆動したときに前記第１バランスウエイトが前記回転軸の周りに形成する立体的かつ環状の軌跡を第１軌跡、前記回転軸に平行かつ前記回転軸を含む第１平面によって前記第１軌跡を切断して得られる面を第１断面、前記電動機を駆動したときに前記第２バランスウエイトが前記回転軸の周りに形成する立体的かつ環状の軌跡を第２軌跡、前記回転軸に平行かつ前記回転軸を含む第２平面によって前記第２軌跡を切断して得られる面を第２断面、前記電動機を駆動したときに前記旋回流生成部が前記回転軸の周りに形成する立体的かつ環状の軌跡を第３軌跡、前記回転軸に平行かつ前記回転軸を含む第３平面によって前記第３軌跡を切断して得られる面を第３断面、前記回転軸に平行かつ前記回転軸を含む任意の平面上の特定の領域に含まれた微小領域の面積をｄＡ、前記回転軸から前記微小領域の図心までの距離をｒ、下記式（１）で表される値ＭAを面積二次モーメントと定義したとき、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
     　前記第１断面に基づく面積二次モーメントと、前記第３断面に基づく面積二次モーメントとの和が、前記第２断面に基づく面積二次モーメントよりも大きく、
    　圧縮された作動流体を前記回転軸に平行な方向に対して傾いた方向に偏向させながら前記連通路から前記上部空間へと移動させる吐出方向偏向部をさらに備えた、密閉型圧縮機。
  2. 　前記旋回流生成部が前記吐出方向偏向部に兼用されている、請求項１に記載の密閉型圧縮機。
  3. 　前記吐出方向偏向部は、圧縮された作動流体を前記回転子の反回転方向に案内するように構成されている、請求項１又は２に記載の密閉型圧縮機。
  4. 　前記旋回流生成部は、前記回転子の上面から前記上部空間に向かって突出している邪魔板を前記吐出方向偏向部として含み、
    　前記邪魔板を前記回転子の上面に投影したときに得られる像が前記連通路の出口に重なっている、請求項２に記載の密閉型圧縮機。
  5. 　圧縮された作動流体が前記回転子の反回転方向であって前記回転軸に平行な方向に対して傾いた方向に偏向されながら前記連通路から前記上部空間へと移動するように、前記連通路の出口部分が、前記回転軸に平行な方向に対して傾いた方向に向かって延びており、
    　前記出口部分によって、前記吐出方向偏向部が構成されている、請求項１に記載の密閉型圧縮機。
  6. 　前記旋回流生成部は、前記出口部分と同じ方向に延びるように前記回転子の上面から斜めに突出している邪魔板を含み、
    　前記邪魔板を前記回転子の上面に投影したときに得られる像が前記連通路の出口に重なっている、請求項５に記載の密閉型圧縮機。
  7. 　前記第２バランスウエイトが作動流体を押しのける面の面積を減少させるための旋回流抑制部をさらに備えた、請求項１～６のいずれか１項に記載の密閉型圧縮機。
  8. 　前記旋回流抑制部は、前記第２バランスウエイトが作動流体を押しのける面の面積がゼロとなるように前記第２バランスウエイトを覆うカバーで構成されている、請求項７に記載の密閉型圧縮機。
  9. 　前記カバーが、前記回転子を構成する要素を締め付け及び固定する端板と一体に形成されている、請求項８に記載の密閉型圧縮機。
  10. 　前記旋回流抑制部が、前記第２バランスウエイトの旋回軌跡上に設けられており、
    　前記旋回流抑制部が、前記第２バランスウエイトの比重よりも小さい比重を有する、請求項７に記載の密閉型圧縮機。
  11. 　オイル粒子を含んだ作動流体が浸入できる空隙を内部に有する材料で前記旋回流抑制部が作られている、請求項１０に記載の密閉型圧縮機。
     
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