WO2023166554A1

WO2023166554A1 - ロータリ圧縮機及び冷凍サイクル装置

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Publication number: WO2023166554A1
Application number: PCT/JP2022/008587
Authority: WO
Inventors: 翔三萩野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2022-03-01
Filing date: 2022-03-01
Publication date: 2023-09-07
Anticipated expiration: 2024-09-01

Abstract

本開示に係るロータリ圧縮機の圧縮機構は、シリンダ室が形成され、駆動軸の偏心軸部が該シリンダ室に配置されたシリンダと、前記シリンダ室の一方の開口部を閉塞すると共に、前記駆動軸の主軸部を回転自在に支持する軸受を有する軸受部と、前記シリンダ室の他方の開口部を閉塞すると共に、前記駆動軸の副軸部が挿入された穴が形成された閉塞部材と、を備えている。そして、本開示に係るロータリ圧縮機は、前記副軸部と前記穴の内周面との間の隙間が前記主軸部と前記軸受の内周面との間の隙間よりも大きくなっており、前記穴の内周面の粗度が前記軸受の内周面の粗度よりも大きい。

Description

ロータリ圧縮機及び冷凍サイクル装置

　本開示は、冷凍サイクル装置に用いられるロータリ圧縮機、及び該ロータリ圧縮機を備えた冷凍サイクル装置に関する。

　従来、冷凍サイクル装置に用いられる圧縮機の一種として、ロータリ圧縮機が知られている。このロータリ圧縮機は、回転子を有する電動機と、電動機の駆動力を伝達する駆動軸と、駆動軸から伝達された電動機の駆動力によって冷媒を圧縮する圧縮機構とを備えている。また、駆動軸は、主軸部と、副軸部と、偏心軸部とを備えている。偏心軸部は、主軸部と副軸部との間に設けられ、中心軸が主軸部及び副軸部の中心軸に対して偏心している。また、圧縮機構は、偏心軸部の配置されたシリンダ室が形成されているシリンダと、シリンダ室の一方の開口部を閉塞する上軸受と、シリンダ室の他方の開口部を閉塞する下軸受とを備えている。また、従来のロータリ圧縮機の圧縮機構は、滑り軸受として機能する上軸受で主軸部を回転自在に支持し、滑り軸受として機能する下軸受で副軸部を回転自在に支持している。そして、従来のロータリ圧縮機の圧縮機構は、シリンダ室で冷媒を圧縮する際に偏心軸部に作用する荷重を、上軸受及び下軸受で支持する（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４－２２５５７８号公報

　ＪＩＳ－Ｂ１５８２－１９７６の付表１等を参照すると、上軸受及び下軸受を滑り軸受として機能させるためには、上軸受及び下軸受における駆動軸と対向する面の粗度を、Ｒｚｊｉｓ６．３以下に加工する必要がある。なお、Ｒｚｊｉｓは、十点平均粗さを示す。Ｒｚｊｉｓを求める際、まず、面の粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さだけを抜き取る。また、抜き取り部分の平均線から縦倍率の方向に測定した、最も高い山頂から５番目までの山頂の標高の絶対値の平均値を求める。また、抜き取り部分の平均線から縦倍率の方向に測定した、最も低い谷底から５番目までの谷底の標高の絶対値の平均値を求める。そして、山頂の標高の絶対値の平均値と谷底の標高の絶対値の平均値との和をマイクロメートルの単位で表したものが、Ｒｚｊｉｓとなる。

　面の粗度をＲｚｊｉｓ６．３に加工するには、時間がかかる。すなわち、上軸受及び下軸受の製作には、時間がかかる。このため、従来のロータリ圧縮機は、上軸受及び下軸受の製作時間が制約となり、生産性を向上させることが難しいという課題があった。

　本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであり、生産性を従来よりも向上させることができるロータリ圧縮機を得ることを第１の目的とする。また、本開示は、このようなロータリ圧縮機を備えた冷凍サイクル装置を得ることを第２の目的とする。

　本開示に係るロータリ圧縮機は、回転子を有する電動機と、前記回転子に固定され、前記電動機の駆動力を伝達する駆動軸と、前記駆動軸に接続され、前記駆動軸から伝達された前記電動機の駆動力によって冷媒を圧縮する圧縮機構と、を備え、前記駆動軸は、前記回転子に固定された主軸部と、該主軸部の中心軸と同軸上に中心軸が配置された副軸部と、前記主軸部と前記副軸部との間に設けられ、中心軸が前記主軸部の中心軸に対して偏心している偏心軸部と、を備え、前記圧縮機構は、前記主軸部の中心軸方向に貫通するシリンダ室が形成され、前記偏心軸部が該シリンダ室に配置されたシリンダと、前記シリンダ室の一方の開口部を閉塞すると共に、前記主軸部を回転自在に支持する軸受を有する軸受部と、前記シリンダ室の他方の開口部を閉塞すると共に、前記副軸部が挿入された穴が形成された閉塞部材と、を備え、前記副軸部と前記穴の内周面との間の隙間が、前記主軸部と前記軸受の内周面との間の隙間よりも大きくなっており、前記穴の内周面の粗度が前記軸受の内周面の粗度よりも大きい。

　また、本開示に係る冷凍サイクル装置は、本開示に係るロータリ圧縮機と、前記ロータリ圧縮機で圧縮された冷媒が放熱する放熱器と、前記放熱器から流出した冷媒を減圧する減圧器と、前記減圧器から流出した冷媒が蒸発する蒸発器と、を備えている。

　本開示に係るロータリ圧縮機においては、副軸部と閉塞部材の穴の内周面との間の隙間が、主軸部と軸受部の軸受の内周面との間の隙間よりも大きくなっている。このため、本開示に係るロータリ圧縮機の閉塞部材は、滑り軸受としての機能を有しない。したがって、本開示に係るロータリ圧縮機においては、閉塞部材の穴の内周面の粗度を軸受部の軸受の内周面の粗度よりも大きくできる。このため、本開示に係るロータリ圧縮機は、閉塞部材の製作時間を従来の下軸受の製作時間よりも短縮できるので、生産性を従来よりも向上させることができる。

本実施の形態１に係るロータリ圧縮機の縦断面図である。図１に示すＡ－Ａ断面で本実施の形態１に係るロータリ圧縮機の圧縮機構を切断し、該圧縮機構を上方から観察した断面図である。本実施の形態１に係るロータリ圧縮機を備えた冷凍サイクル装置を示す概略構成図である。本実施の形態１に係るロータリ圧縮機の圧縮機構を示す縦断面図である。本実施の形態２に係るロータリ圧縮機の縦断面図である。本実施の形態２に係るロータリ圧縮機の圧縮機構を示す縦断面図である。

　以下の各実施の形態において、本開示に係るロータリ圧縮機の一例について説明する。なお、以下の各実施の形態では、１シリンダ型で密閉型のロータリ圧縮機を例に、本開示に係るロータリ圧縮機の一例を説明する。

実施の形態１．
　図１は、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機の縦断面図である。また、図２は、図１に示すＡ－Ａ断面で本実施の形態１に係るロータリ圧縮機の圧縮機構を切断し、該圧縮機構を上方から観察した断面図である。なお、図２では、Ａ－Ａ断面では表れない駆動軸４０の主軸部４１を、想像線である二点鎖線で示している。
　以下、図１及び図２を用いて、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１の概略構成について説明する。

　ロータリ圧縮機１は、電動機５０、駆動軸４０、及び圧縮機構２０を備えている。また、ロータリ圧縮機１は、電動機５０、駆動軸４０、及び圧縮機構２０が収納された密閉容器１０を備えている。

　密閉容器１０は、該密閉容器１０の上部を構成する上部容器１１と、該密閉容器１０の下部を構成する下部容器１２とを備えている。上部容器１１には、吐出管３が取り付けられている。また、吐出管３は、密閉容器１０の内部に連通している。後述のように、圧縮機構２０で圧縮された高圧な冷媒ガスは、密閉容器１０の内部に吐出され、密閉容器１０内を満たす。このため、圧縮機構２０から密閉容器１０内に吐出された高圧な冷媒ガスは、吐出管３を通って、ロータリ圧縮機１の外部へ流出することとなる。下部容器１２には、吸入管２が取り付けられている。また、吸入管２の一方の端部は、圧縮機構２０のシリンダ２３に形成された吸入口２３ｄに接続されている。すなわち、ロータリ圧縮機１の外部からロータリ圧縮機１の内部へ流入する冷媒は、吸入管２を通って圧縮機構２０へ導かれる。この密閉容器１０の底部は、冷凍機油が貯留される油溜めとなっている。

　なお、本実施の形態１では、吸入管２の他方の端部に、吸入マフラ４が設けられている。ロータリ圧縮機１には、該ロータリ圧縮機１と配管接続された外部の構成から、低圧の冷媒ガスと液冷媒とが混在して送られてくる場合がある。また、液冷媒が圧縮機構２０で圧縮されると、圧縮機構２０の動作不良の原因となる場合がある。しかしながら、吸入マフラ４を設けることにより、吸入マフラ４で液冷媒と冷媒ガスを分離し、冷媒ガスのみを圧縮機構２０に供給することができる。

　電動機５０は、密閉容器１０内において、圧縮機構２０の上方に配置されている。電動機５０は、固定子５１及び回転子５２を備えている。固定子５１は、密閉容器１０に固定されている。回転子５２は、固定子５１の内周側に回転自在に設けられている。図示せぬ電源から固定子５１に電流を供給することにより、固定子５１に回転磁界が形成される。この回転磁界が回転子５２に作用し、回転子５２が回転する。

　駆動軸４０は、電動機５０の回転子５２に固定され、電動機５０の駆動力を圧縮機構２０に伝達するものである。駆動軸４０は、略円柱形状の主軸部４１、略円柱形状の偏心軸部４２、及び略円柱形状の副軸部４３を備えている。主軸部４１は、焼嵌め又は圧入等により、電動機５０の回転子５２に固定されている。副軸部４３は、中心軸が主軸部４１の中心軸と同軸上に配置されている。偏心軸部４２は、主軸部４１と副軸部４３との間に設けられている。偏心軸部４２は、中心軸が主軸部４１の中心軸に対して偏心している。

　また、駆動軸４０の下部には、オイルポンプ２９が設けられている。具体的には、駆動軸４０には、下端に開口する油流路４０ｃが形成されている。オイルポンプ２９は、この油流路４０ｃに設けられている。電動機５０の回転子５２と共に駆動軸４０が回転することにより、オイルポンプ２９は、密閉容器１０の底部に貯留された冷凍機油を、油流路４０ｃの下部の開口部から該油流路４０ｃに汲み上げる。そして、油流路４０ｃに汲み上げられた冷凍機油は、圧縮機構２０の各摺動部へ供給される。これにより、圧縮機構２０の機械的潤滑作用が確保され、ロータリ圧縮機１の信頼性が向上する。

　圧縮機構２０は、密閉容器１０内において、電動機５０の下方に配置されている。圧縮機構２０は、駆動軸４０に接続され、駆動軸４０から伝達された電動機５０の駆動力によって冷媒ガスを圧縮するものである。図１及び図２に示すように、圧縮機構２０は、シリンダ２３、軸受部３０、閉塞部材３５、ローリングピストン２２、及びベーン２６を備えている。

　シリンダ２３は、密閉容器１０に固定されている。シリンダ２３には、駆動軸４０の主軸部４１の中心軸方向に貫通する、略円柱状のシリンダ室２３ａが形成されている。また、シリンダ室２３ａには、駆動軸４０の偏心軸部４２が配置されている。この偏心軸部４２の外周側には、偏心軸部４２と摺動自在に、略円筒状のローリングピストン２２が取り付けられている。ローリングピストン２２も、シリンダ室２３ａに配置されている。また、シリンダ２３には、シリンダ室２３ａと連通する吸入口２３ｄが形成されている。吸入口２３ｄには、上述のように、吸入管２が接続されている。電動機５０の回転子５２と共に駆動軸４０が回転することにより、偏心軸部４２及びローリングピストン２２がシリンダ室２３ａ内で偏心回転運動する。これにより、吸入口２３ｄからシリンダ室２３ａ内に冷媒ガスが吸入され、シリンダ室２３ａ内で冷媒ガスを圧縮することとなる。

　また、シリンダ２３には、ベーン溝２３ｃ及び背圧室２３ｂが形成されている。ベーン溝２３ｃは、一方の端部がシリンダ室２３ａに開口するように、シリンダ２３に形成されている。背圧室２３ｂは、ベーン溝２３ｃの他方の端部と連通するように、シリンダ２３に形成されている。ベーン２６は、このベーン溝２３ｃに設けられている。ベーン２６は、略直方体形状をしている。また、ベーン溝２３ｃに設けられている状態のベーン２６を観察した場合、ベーン２６の形状は、図２の紙面左右方向となるベーン溝２３ｃの幅方向の厚さが、図２の紙面上下方向となるシリンダ室２３ａの径方向の長さよりも小さく、図２の紙面直交方向となるシリンダ室２３ａの中心軸方向の長さよりも小さくなっている。

　ベーン２６は、ベーン溝２３ｃ内を、シリンダ室２３ａの径方向に往復運動する。具体的には、背圧室２３ｂには、密閉容器１０内の高圧の冷媒ガスが流入する。一方、シリンダ室２３ａ内には、圧縮途中の冷媒ガスが存在する。背圧室２３ｂに存在する高圧の冷媒ガスがベーン２６に作用する圧力と、シリンダ室２３ａに存在する圧縮途中の冷媒ガスがベーン２６に作用する圧力との差圧により、ベーン２６は、シリンダ室２３ａの中心に向かって押される。これにより、ベーン２６のシリンダ室２３ａ側の端部がローリングピストン２２の外周部に当接する。また、偏心軸部４２及びローリングピストン２２がシリンダ室２３ａ内で偏心回転運動することにより、ベーン２６におけるシリンダ室２３ａ側の端部がローリングピストン２２動きに追従することとなる。この結果、ベーン２６は、ベーン溝２３ｃ内を、シリンダ室２３ａの径方向に往復運動する。

　ベーン２６のシリンダ室２３ａ側の端部がローリングピストン２２の外周部に当接することにより、シリンダ室２３ａ内は、ベーン２６で仕切られ、冷媒ガスを圧縮する２つの作動室が形成される。作動室は、吸入口２３ｄと連通している間、圧縮する冷媒ガスを吸引する。また、作動室は、軸受部３０に形成された後述の図示せぬ吐出口に連通すると、圧縮した冷媒ガスを該吐出口から吐出する。作動室を２つ形成することにより、同一の作動室に吐出口及び吸入口２３ｄが同時に連通することを防止できる。

　背圧室２３ｂに存在する高圧の冷媒ガスがベーン２６に作用する圧力と、シリンダ室２３ａに存在する圧縮途中の冷媒ガスがベーン２６に作用する圧力との差圧が十分に大きくない場合、ベーン２６の動きがローリングピストン２２の動きに追従できず、２つの作動室が連通してしまう場合がある。このため、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１においては、背圧室２３ｂに、ベーン２６をシリンダ室２３ａの中心に向かって押す図示せぬスプリングを設けている。これにより、背圧室２３ｂに存在する高圧の冷媒ガスがベーン２６に作用する圧力と、シリンダ室２３ａに存在する圧縮途中の冷媒ガスがベーン２６に作用する圧力との差圧に加え、該スプリングでも、ベーン２６をシリンダ室２３ａの中心に向かって押すことができる。このため、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１においては、ベーン２６のシリンダ室２３ａ側の端部をローリングピストン２２の外周部に常に当接させることができ、２つの作動室が連通してしまうことを防止できる。

　軸受部３０は、シリンダ室２３ａの一方の開口部を閉塞すると共に、駆動軸４０の主軸部４１を回転自在に支持するものである。具体的には、軸受部３０は、シリンダ室２３ａに形成される作動室の主軸部４１側の開口部を閉塞する。本実施の形態１では、軸受部３０は、シリンダ２３の上方に配置されている。軸受部３０は、軸受３１及び平板部３２を備えている。略円筒状の軸受３１は、滑り軸受として機能するものであり、駆動軸４０の主軸部４１を回転自在に支持している。平板部３２は、略円盤形状をしており、軸受３１の下端部に設けられている。すなわち、平板部３２は、軸受３１におけるシリンダ２３側の端部に設けられている。軸受部３０は、平板部３２によって、シリンダ室２３ａの上側の開口部を閉塞している。図１に示すように、軸受部３０は、側面視で略逆Ｔ字形状をしている。

　また、軸受部３０の平板部３２には、シリンダ室２３ａの内部と圧縮機構２０の外部とを連通する図示せぬ吐出口が形成されている。また、軸受部３０の平板部３２には、吐出口を開閉自在に覆う吐出弁が設けられている。吐出弁は、シリンダ室２３ａに形成された作動室で圧縮される冷媒ガスが規定圧力になるまで、吐出口を閉塞する。そして、シリンダ室２３ａに形成された作動室で圧縮される冷媒ガスが規定圧力以上となると、吐出弁は、吐出口を開き、作動室で圧縮された冷媒ガスを圧縮機構２０の外部へ吐出させる。すなわち、吐出弁は、シリンダ室２３ａに形成された作動室で圧縮される冷媒ガスの吐出タイミングを制御するものである。

　閉塞部材３５は、シリンダ室２３ａの他方の開口部を閉塞すると共に、駆動軸４０の副軸部４３が挿入された穴３６ａが形成されているものである。具体的には、閉塞部材３５は、シリンダ室２３ａに形成される作動室の副軸部４３側の開口部を閉塞する。本実施の形態１では、閉塞部材３５は、シリンダ２３の下方に配置されている。閉塞部材３５は、円筒部３６及び平板部３７を備えている。円筒部３６には、貫通穴である穴３６ａが形成されている。この穴３６ａに、駆動軸４０の副軸部４３が挿入されている。穴３６ａに副軸部４３が挿入された状態において、穴３６ａの内周面と副軸部４３とは接触していない。平板部３７は、略円盤形状をしており、円筒部３６の上端部に設けられている。すなわち、平板部３７は、円筒部３６におけるシリンダ２３側の端部に設けられている。閉塞部材３５は、平板部３７によって、シリンダ室２３ａの下側の開口部を閉塞している。図１に示すように、閉塞部材３５は、側面視で略Ｔ字形状をしている。なお、穴３６ａは、副軸部４３を挿入できれば、貫通穴である必要はなく、少なくともシリンダ２３側が開口していればよい。

　ここで、シリンダ室２３ａに形成された作動室では、冷媒ガスの吸入、圧縮及び吐出の動作が繰り返される。このため、軸受部３０に形成された吐出口からは、間欠的に冷媒ガスが吐出されることとなり、騒音源の１つとなる脈動音が発生する。この脈動音を低減するため、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１は、吐出マフラ２７を備えている。吐出マフラ２７は、軸受部３０を覆うように、軸受部３０の外側すなわち電動機５０側に設けられている。この吐出マフラ２７には、吐出マフラ２７と軸受部３０との間に形成される空間と、密閉容器１０内と、を連通する図示せぬ流出穴が形成されている。シリンダ室２３ａに形成された作動室で圧縮された冷媒ガスは、一旦、吐出マフラ２７と軸受部３０との間に形成される空間に吐出される。そして、吐出マフラ２７と軸受部３０との間に形成される空間に吐出された冷媒ガスは、吐出マフラ２７に形成された流出穴から、密閉容器１０内へ流出する。

　このように構成されたロータリ圧縮機１は、次のように動作する。電動機５０の回転子５２が回転すると、回転子５２に固定されている駆動軸４０も回転する。これにより、シリンダ２３のシリンダ室２３ａ内で、駆動軸４０の偏心軸部４２及び該偏心軸部４２に取り付けられたローリングピストン２２が偏心回転運動する。そして、偏心軸部４２及びローリングピストン２２の偏心回転運動により、シリンダ室２３ａ内に形成された作動室は、駆動軸４０の回転とともに、容積の増加及び減少を繰り返す。先ず初めに、この作動室と吸入口２３ｄとが連通し、低圧な冷媒ガスが作動室に吸入される。次に、作動室と吸入口２３ｄとが連通しなくなると、作動室の容積が減少していく。そして、作動室の容積の減少とともに、作動室内の冷媒ガスが圧縮されていく。そして、作動室と軸受部３０の図示せぬ吐出口とが連通し、作動室内の冷媒ガスが規定圧力に達すると、吐出弁が冷媒ガスによって押し上げられて、吐出口が開く。これにより、作動室内で圧縮された高圧の冷媒ガスは、吐出口を通って、作動室から吐出マフラ２７と軸受部３０との間に形成される空間に吐出される。

　吐出マフラ２７と軸受部３０との間に形成される空間に吐出された高圧の冷媒ガスは、吐出マフラ２７に形成された図示せぬ流出穴から、密閉容器１０内へ流出する。また、密閉容器１０内へ流出した高圧の冷媒ガスは、電動機５０の固定子５１と回転子５２との間、及び固定子５１の外周側に形成された流路等を通り、電動機５０の上方へ流れる。そして、電動機５０の上方へ到達した高圧の冷媒ガスは、吐出管３を通って、ロータリ圧縮機１の外部へ流出する。

　図３は、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機を備えた冷凍サイクル装置を示す概略構成図である。
　冷凍サイクル装置１００は、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１と、ロータリ圧縮機１で圧縮された冷媒が放熱する放熱器と、放熱器から流出した冷媒を減圧する電動膨張弁等の減圧器１０３と、減圧器１０３から流出した冷媒が蒸発する蒸発器とを備えている。

　冷凍サイクル装置１００は、給湯装置及び冷凍装置等、種々の用途に用いられる。図３では、冷凍サイクル装置１００が空気調和装置として用いられている例を示している。このため、図３に示す冷凍サイクル装置１００は、暖房運転時に放熱器として機能する室内側熱交換器１０２と、暖房運転時に蒸発器として機能する室外側熱交換器１０１とを備えている。また、図３に示す冷凍サイクル装置１００は、冷房運転も可能となっている。このため、冷凍サイクル装置１００は、四方切換弁１０４を備えている。四方切換弁１０４は、ロータリ圧縮機１の冷媒の吐出口である吐出管３に接続される熱交換器を切り換え、ロータリ圧縮機１の冷媒の吸入口である吸入マフラ４に接続される熱交換器を切り換えるものである。冷房運転時、室内側熱交換器１０２は蒸発器として機能し、室外側熱交換器１０１は放熱器として機能する。

　冷凍サイクル装置１００を空気調和装置として用いる場合、例えば、室内側熱交換器１０２は屋内の装置に搭載される。また、例えば、ロータリ圧縮機１、四方切換弁１０４、室外側熱交換器１０１、及び減圧器１０３は屋外の装置に搭載される。また、例えば、冷凍サイクル装置１００には、Ｒ４０７Ｃ冷媒、Ｒ４１０Ａ冷媒又はＲ３２冷媒等が用いられる。
　以下、冷凍サイクル装置１００の暖房運転時及び冷房運転時の動作について説明する。

　冷凍サイクル装置１００が暖房運転を行う際、四方切換弁１０４は、図３に実線で示す流路に切り換わる。これにより、ロータリ圧縮機１の吐出管３が室内側熱交換器１０２と接続され、ロータリ圧縮機１の吸入マフラ４が室外側熱交換器１０１と接続される。すなわち、室内側熱交換器１０２が放熱器として機能する状態となり、室外側熱交換器１０１が蒸発器として機能する状態となる。この状態において、ロータリ圧縮機１で圧縮された高温で高圧な冷媒ガスが該ロータリ圧縮機１から吐出されると、この高温で高圧な冷媒ガスは、室内側熱交換器１０２に流入する。室内側熱交換器１０２に流入した高温で高圧な冷媒ガスは、室内の空気に放熱しながら凝縮し、高圧な液冷媒となって室内側熱交換器１０２から流出する。この際、室内の空気が暖められることとなる。なお、二酸化炭素冷媒等、冷媒の種類によっては、放熱する際に凝縮しない冷媒も存在する。放熱する際に凝縮する冷媒が用いられる場合、放熱器は凝縮器と称される場合もある。

　室内側熱交換器１０２から流出した高圧な液冷媒は、減圧器１０３に流入する。そして、減圧器１０３に流入した高圧な液冷媒は、減圧器１０３で減圧されて低温で低圧な気液二相冷媒となり、減圧器１０３から流出する。減圧器１０３から流出した低温で低圧な気液二相冷媒は、室外側熱交換器１０１へ流入する。室外側熱交換器１０１へ流入した低温で低圧な気液二相冷媒は、室外の空気から吸熱して蒸発し、低圧な冷媒ガス又は気液二相冷媒として室外側熱交換器１０１から流出する。室外側熱交換器１０１から流出した低圧な冷媒ガス又は気液二相冷媒は、ロータリ圧縮機１の吸入マフラ４に吸入される。そして、ロータリ圧縮機１の吸入マフラ４に吸入された冷媒のうちの低圧な冷媒ガスが、ロータリ圧縮機１の圧縮機構２０で圧縮され、高温で高圧な冷媒ガスとなる。この高温で高圧な冷媒ガスは、該ロータリ圧縮機１から再び吐出される。すなわち、冷凍サイクル装置１００が暖房運転を行う際、図３の実線矢印に示すように冷媒は循環する。

　冷凍サイクル装置１００が冷房運転を行う際、四方切換弁１０４は、図３に破線で示す流路に切り換わる。これにより、ロータリ圧縮機１の吐出管３が室外側熱交換器１０１と接続され、ロータリ圧縮機１の吸入マフラ４が室内側熱交換器１０２と接続される。すなわち、室外側熱交換器１０１が放熱器として機能する状態となり、室内側熱交換器１０２が蒸発器として機能する状態となる。この状態において、ロータリ圧縮機１で圧縮された高温で高圧な冷媒ガスが該ロータリ圧縮機１から吐出されると、この高温で高圧な冷媒ガスは、室外側熱交換器１０１に流入する。室外側熱交換器１０１に流入した高温で高圧な冷媒ガスは、室外の空気に放熱しながら凝縮し、高圧な液冷媒となって室外側熱交換器１０１から流出する。

　室外側熱交換器１０１から流出した高圧な液冷媒は、減圧器１０３に流入する。そして、減圧器１０３に流入した高圧な液冷媒は、減圧器１０３で減圧されて低温で低圧な気液二相冷媒となり、減圧器１０３から流出する。減圧器１０３から流出した低温で低圧な気液二相冷媒は、室内側熱交換器１０２へ流入する。室内側熱交換器１０２へ流入した低温で低圧な気液二相冷媒は、室内の空気から吸熱して蒸発し、低圧な冷媒ガス又は気液二相冷媒として室内側熱交換器１０２から流出する。この際、室内の空気が冷やされることとなる。室内側熱交換器１０２から流出した低圧な冷媒ガス又は気液二相冷媒は、ロータリ圧縮機１の吸入マフラ４に吸入される。そして、ロータリ圧縮機１の吸入マフラ４に吸入された冷媒のうちの低圧な冷媒ガスが、ロータリ圧縮機１の圧縮機構２０で圧縮され、高温で高圧な冷媒ガスとなる。この高温で高圧な冷媒ガスは、該ロータリ圧縮機１から再び吐出される。すなわち、冷凍サイクル装置１００が冷房運転を行う際、図３の破線矢印に示すように冷媒は循環する。

　図４は、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機の圧縮機構を示す縦断面図である。なお、図４に示す中心軸４０ａは、駆動軸４０の主軸部４１及び副軸部４３の中心軸を示している。また、図４に示す中心軸４０ｂは、駆動軸４０の偏心軸部４２の中心軸を示している。
　以下、図４を用いて、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１の圧縮機構２０の詳細について説明する。

　上述のように、軸受部３０の軸受３１は、滑り軸受として機能し、駆動軸４０の主軸部４１を回転自在に支持している。一方、駆動軸４０の副軸部４３が挿入された閉塞部材３５は、副軸部４３を回転自在に支持する滑り軸受として機能していない。このため、駆動軸４０の副軸部４３と閉塞部材３５の穴３６ａの内周面３６ｂとの間の隙間Ｃ１が、駆動軸４０の主軸部４１と軸受部３０の軸受３１の内周面３１ａとの間の隙間Ｃ２よりも大きくなっている。例えば、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１においては、駆動軸４０の副軸部４３と閉塞部材３５の穴３６ａの内周面３６ｂとの間の隙間Ｃ１は、０．５ｍｍとなっている。また、例えば、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１においては、駆動軸４０の主軸部４１と軸受部３０の軸受３１の内周面３１ａとの間の隙間Ｃ２は、５μｍ～２０μｍとなっている。

　このように隙間Ｃ１を隙間Ｃ２よりも大きくすることにより、閉塞部材３５の穴３６ａの内周面３６ｂの粗度を、軸受部３０の軸受３１の内周面３１ａの粗度よりも大きくすることができる。具体的には、軸受部３０の軸受３１の内周面３１ａの粗度は、軸受３１を滑り軸受として機能させるため、Ｒｚｊｉｓ６．３以下となっている。一方、閉塞部材３５の穴３６ａの内周面３６ｂは、駆動軸４０の副軸部４３と接触しない。このため、閉塞部材３５の穴３６ａの内周面３６ｂの粗度を、Ｒｚｊｉｓ６．３よりも大きくすることができる。なお、閉塞部材３５の穴３６ａの内周面３６ｂの粗度は、例えば、Ｒｚｊｉｓ４００以下である。

　ここで、Ｒｚｊｉｓは、十点平均粗さを示す。Ｒｚｊｉｓを求める際、まず、面の粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さだけを抜き取る。また、抜き取り部分の平均線から縦倍率の方向に測定した、最も高い山頂から５番目までの山頂の標高の絶対値の平均値を求める。また、抜き取り部分の平均線から縦倍率の方向に測定した、最も低い谷底から５番目までの谷底の標高の絶対値の平均値を求める。そして、山頂の標高の絶対値の平均値と谷底の標高の絶対値の平均値との和をマイクロメートルの単位で表したものが、Ｒｚｊｉｓとなる。

　従来のロータリ圧縮機は、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１の閉塞部材３５に代えて、下軸受が設けられていた。この下軸受は、滑り軸受として機能し、駆動軸の副軸部を回転自在に支持するものである。このため、下軸受における副軸部と対向する面の粗度は、Ｒｚｊｉｓ６．３以下に加工されている必要があった。また、下軸受における副軸部と対向する面の粗度をＲｚｊｉｓ６．３以下に加工するには、時間がかかる。このため、従来のロータリ圧縮機は、下軸受の製作時間が制約となり、生産性を向上させることが難しかった。

　一方、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１は、副軸部４３と閉塞部材３５の穴３６ａの内周面３６ｂとの間の隙間Ｃ１が、主軸部４１と軸受部３０の軸受３１の内周面３１ａとの間の隙間Ｃ２よりも大きくなっている。このため、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１の閉塞部材３５は、滑り軸受としての機能を有しない。したがって、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１においては、閉塞部材３５の穴３６ａの内周面３６ｂの粗度を、軸受部３０の軸受３１の内周面３１ａの粗度よりも大きくできる。このため、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１は、閉塞部材３５の製作時間を従来の下軸受の製作時間よりも短縮できるので、生産性を従来よりも向上させることができる。

　また、従来のロータリ圧縮機は、駆動軸を回転自在に支持する滑り軸受として、上軸受及び下軸受を備えていた。一方、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１は、駆動軸４０を回転自在に支持する滑り軸受として、軸受部３０のみを備えている。滑り軸受における駆動軸と対向する面の粗度が製品毎にばらつくと、ロータリ圧縮機の効率及び信頼性に影響を与える。ここで、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１は、従来のロータリ圧縮機と比べ、駆動軸４０を回転自在に支持する滑り軸受の数を削減することができる。このため、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１は、滑り軸受の面の粗度が製品毎にばらつくことによる効率及び信頼性の低下を、従来よりも抑制することができる。

　なお、従来のロータリ圧縮機は、シリンダ室に形成された作動室で冷媒を圧縮する際に駆動軸の偏心軸部に作用する荷重を、上軸受及び下軸受で支持していた。一方、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１は、シリンダ室２３ａに形成された作動室で冷媒を圧縮する際に駆動軸４０の偏心軸部４２に作用する荷重を、軸受部３０の軸受３１で支持することとなる。このため、当業者は、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１では、冷媒を圧縮する際に偏心軸部４２に作用する荷重を十分に支持できないと考えるかもしれない。しかしながら、軸受部３０の軸受３１の長さを例えば従来の上軸受の長さよりも長くする等により、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１は冷媒を圧縮する際に偏心軸部４２に作用する荷重を十分に支持できることを、ここに付言しておく。

　ここで、閉塞部材３５の穴３６ａの内周面３６ｂの粗度は、Ｒｚｊｉｓ２５よりも大きくなっていることが好ましい。閉塞部材３５の穴３６ａの内周面３６ｂの粗度をＲｚｊｉｓ６．３より大きくＲｚｊｉｓ２５以下に加工しようとする場合、研磨加工での並仕上げ加工を行うこととなる。一方、閉塞部材３５の穴３６ａの内周面３６ｂの粗度をＲｚｊｉｓ２５よりも大きく加工する場合、研削加工での荒仕上げ加工でよい。このため、閉塞部材３５の穴３６ａの内周面３６ｂの粗度をＲｚｊｉｓ２５よりも大きくすることにより、閉塞部材３５の製作時間をより短縮でき、ロータリ圧縮機１の生産性をより向上させることができる。

　また、閉塞部材３５の穴３６ａの内周面３６ｂの粗度は、Ｒｚｊｉｓ１００よりも大きくなっていることがさらに好ましい。閉塞部材３５の穴３６ａの内周面３６ｂの粗度をＲｚｊｉｓ１００よりも大きくする場合、閉塞部材３５の内周面３６ｂは、素材の肌のままでよい。例えば、閉塞部材３５を鋳造により製作する場合、閉塞部材３５の内周面３６ｂは、鋳肌のままでよい。このため、閉塞部材３５の穴３６ａの内周面３６ｂの粗度をＲｚｊｉｓ１００よりも大きくすることにより、閉塞部材３５の製作時間をさらに短縮でき、ロータリ圧縮機１の生産性をさらに向上させることができる。

　また、駆動軸４０の偏心軸部４２及び閉塞部材３５を偏心軸部４２の中心軸４０ｂ方向に観察した際、偏心軸部４２の外周部は全域に渡って、閉塞部材３５の穴３６ａの外周部に重なっているのが好ましい。換言すると、駆動軸４０の偏心軸部４２及び閉塞部材３５を上方から観察した際、偏心軸部４２の外周部は全域に渡って、閉塞部材３５の穴３６ａの外周部に重なっているのが好ましい。当該構成を採用することにより、閉塞部材３５によって偏心軸部４２を下方から支持できる。したがって、当該構成を採用することにより、ロータリ圧縮機１の信頼性が向上する。なお、当該構成は、駆動軸４０の副軸部４３と閉塞部材３５の穴３６ａの内周面３６ｂとの間の隙間Ｃ１を次のように設定することで、実現できる。

　偏心軸部４２の外周部の全域が閉塞部材３５の穴３６ａの外周部に重なるには、偏心軸部４２における反偏心側の箇所が、閉塞部材３５の穴３６ａの外周部に重なっていればよい。図４を用いて説明すると、図４は、偏心軸部４２の中心軸４０ｂが最も紙面左側によった状態を示している。すなわち、図４は、偏心軸部４２が最も紙面左側に偏心した状態を示している。この状態の偏心軸部４２において、偏心軸部４２における反偏心側の箇所は、図４に示す偏心軸部４２の右側端部となる。

　偏心軸部４２の偏心量ｅは、主軸部４１及び副軸部４３の中心軸４０ａと偏心軸部４２の中心軸４０ｂとの間の距離となる。また、偏心軸部４２における反偏心側の箇所と副軸部４３の中心軸４０ａとの距離は、偏心軸部４２の半径ｒ２から偏心量ｅを減算した値となる。このため、偏心軸部４２における反偏心側の箇所が副軸部４３の外周部から突出する長さである突出長さＬは、偏心軸部４２における反偏心側の箇所と副軸部４３の中心軸４０ａとの距離から、副軸部４３の半径ｒ１を減算した値となる。すなわち、突出長さＬは、次式（１）で示すことができる。
　Ｌ＝ｒ２－ｅ－ｒ１…（１）
　また、駆動軸４０は、主軸部４１と軸受３１の内周面３１ａとの間の隙間Ｃ２分だけ、偏心軸部４２の偏心方向にずれる可能性がある。このため、駆動軸４０の副軸部４３と閉塞部材３５の穴３６ａの内周面３６ｂとの間の隙間Ｃ１が次式（２）を満たせば、偏心軸部４２の外周部の全域が閉塞部材３５の穴３６ａの外周部に重なることができる。
　Ｃ１＜Ｌ－Ｃ２＝ｒ２－ｅ－ｒ１－Ｃ２…（２）

　なお、図４に示すように、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１においては、主軸部４１及び副軸部４３の直径を同じとした。そして、閉塞部材３５の内周面３６ｂの直径を、軸受部３０の内周面３１ａの直径よりも大きくすることで、副軸部４３と閉塞部材３５の穴３６ａの内周面３６ｂとの間の隙間Ｃ１を、主軸部４１と軸受３１の内周面３１ａとの間の隙間Ｃ２よりも大きくした。しかしながら、隙間Ｃ１を隙間Ｃ２よりも大きくする構成は、当該構成に限定されない。例えば、閉塞部材３５の内周面３６ｂの直径と軸受部３０の内周面３１ａの直径とを同じにし、副軸部４３の直径を主軸部４１の直径よりも小さくしてもよい。このような構成でも、隙間Ｃ１を隙間Ｃ２よりも大きくすることができる。

　以上、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１は、回転子５２を有する電動機５０と、回転子５２に固定され、電動機５０の駆動力を伝達する駆動軸４０と、駆動軸４０に接続され、駆動軸４０から伝達された電動機５０の駆動力によって冷媒を圧縮する圧縮機構２０と、を備えている。駆動軸４０は、回転子５２に固定された主軸部４１と、該主軸部４１の中心軸と同軸上に中心軸が配置された副軸部４３と、主軸部４１と副軸部４３との間に設けられ、中心軸が主軸部４１の中心軸に対して偏心している偏心軸部４２と、を備えている。圧縮機構２０は、主軸部４１の中心軸方向に貫通するシリンダ室２３ａが形成され、偏心軸部４２が該シリンダ室２３ａに配置されたシリンダ２３と、シリンダ室２３ａの一方の開口部を閉塞すると共に、主軸部４１を回転自在に支持する軸受３１を有する軸受部３０と、シリンダ室２３ａの他方の開口部を閉塞すると共に、副軸部４３が挿入された穴３６ａが形成された閉塞部材３５と、を備えている。そして、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１においては、副軸部４３と穴３６ａの内周面３６ｂとの間の隙間Ｃ１が主軸部４１と軸受３１の内周面３１ａとの間の隙間Ｃ２よりも大きくなっており、穴３６ａの内周面３６ｂの粗度が軸受３１の内周面３１ａの粗度よりも大きくなっている。

　このように構成されたロータリ圧縮機１においては、上述のように、閉塞部材３５の製作時間を従来の下軸受の製作時間よりも短縮できるので、生産性を従来よりも向上させることができる。

　なお、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１においては、駆動軸４０の副軸部４３は、閉塞部材３５の穴３６ａの内周面３６ｂに接触せず、閉塞部材３５に回転自在に支持されていない。このため、当業者は、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１においては、駆動軸４０の副軸部４３は不要と考えるかもしれない。しかしながら、駆動軸４０から副軸部４３を削除した場合、駆動軸４０が副軸部４３を備えている場合と比べ、駆動軸４０に形成された油流路４０ｃの下部の開口部の位置が、高くなる。このため、駆動軸４０から副軸部４３を削除した場合、駆動軸４０が副軸部４３を備えている場合と比べ、密閉容器１０の底部に貯留された冷凍機油を油流路４０ｃに汲み上げにくくなる。したがって、駆動軸４０から副軸部４３を削除した場合、駆動軸４０が副軸部４３を備えている場合と比べ、圧縮機構２０の各摺動部へ冷凍機油が供給されにくくなり、ロータリ圧縮機１の信頼性が低下する。このため、本実施の形態１に係るロータリ圧縮機１は、駆動軸４０に副軸部４３を備えている。

実施の形態２．
　閉塞部材３５を本実施の形態２のように構成することにより、実施の形態１の効果に加え、ロータリ圧縮機１の振動及び騒音の発生を抑制できるという効果も得られる。なお、本実施の形態２において特に言及しない事項については、実施の形態１と同様とする。また、本実施の形態２では、実施の形態１で示した構成と同様の機能を果たす構成には、実施の形態１と同じ符号を付すこととする。

　図５は、本実施の形態２に係るロータリ圧縮機の縦断面図である。また、図６は、本実施の形態２に係るロータリ圧縮機の圧縮機構を示す縦断面図である。
　本実施の形態２に係る閉塞部材３５は、実施の形態１で示した閉塞部材３５の円筒部３６を備えていない構成となっている。このため、穴３６ａは、略円盤状の平板部３７に形成されている。すなわち、本実施の形態２に係る閉塞部材３５は、平板形状となっている。このため、本実施の形態２に係る閉塞部材３５は、実施の形態１で示した閉塞部材３５と比べ、平板部３７から円筒部３６が下方に突出していた長さ分だけ、上下方向の長さが短くなっている。

　このように構成された閉塞部材３５を備えた本実施の形態２に係るロータリ圧縮機１においては、密閉容器１０内に圧縮機構２０を配置する際、該圧縮機構２０の下端である閉塞部材３５の平板部３７の下面を、実施の形態１で示した圧縮機構２０の下端である閉塞部材３５の円筒部３６の下端の位置に配置することができる。すなわち、本実施の形態２に係るロータリ圧縮機１は、実施の形態１で示したロータリ圧縮機１と比べ、電動機５０、駆動軸４０及び圧縮機構２０の密閉容器１０内での配置位置を、平板部３７から円筒部３６が下方に突出していた長さ分だけ、下げることができる。

　したがって、本実施の形態２に係る駆動軸４０の副軸部４３の上下方向の長さを、平板部３７から円筒部３６が下方に突出していた長さ分だけ短くすることができる。このように副軸部４３の上下方向の長さを短くしても、油流路４０ｃの下部の開口部の位置は実施の形態１と変わらす、ロータリ圧縮機１の信頼性の低下を防止できるからである。本実施の形態２では、副軸部４３の下端が閉塞部材３５の平板部３７の下面と略同じ位置になるように、副軸部４３の上下方向の長さを短くしている。

　以上、本実施の形態２に係るロータリ圧縮機１においては、実施の形態１で示したロータリ圧縮機１と比べ、電動機５０、駆動軸４０及び圧縮機構２０の密閉容器１０内での配置位置を、平板部３７から円筒部３６が下方に突出していた長さ分だけ、下げることができる。このため、本実施の形態２に係るロータリ圧縮機１においては、実施の形態１で示したロータリ圧縮機１と比べ、密閉容器１０の上下方向の長さを、平板部３７から円筒部３６が下方に突出していた長さ分だけ短くすることができる。すなわち、本実施の形態２に係るロータリ圧縮機１の上下方向の長さを、実施の形態１で示したロータリ圧縮機１と比べ、平板部３７から円筒部３６が下方に突出していた長さ分だけ短くすることができる。このため、本実施の形態２に係るロータリ圧縮機１は、実施の形態１で示したロータリ圧縮機１と比べ、低重心となる。したがって、本実施の形態２に係るロータリ圧縮機１は、実施の形態１で示したロータリ圧縮機１と同様の効果が得られると共に、実施の形態１で示したロータリ圧縮機１よりも振動及び騒音の発生を抑制できるという効果も得られる。

　１　ロータリ圧縮機、２　吸入管、３　吐出管、４　吸入マフラ、１０　密閉容器、１１　上部容器、１２　下部容器、２０　圧縮機構、２２　ローリングピストン、２３　シリンダ、２３ａ　シリンダ室、２３ｂ　背圧室、２３ｃ　ベーン溝、２３ｄ　吸入口、２６　ベーン、２７　吐出マフラ、２９　オイルポンプ、３０　軸受部、３１　軸受、３１ａ　内周面、３２　平板部、３５　閉塞部材、３６　円筒部、３６ａ　穴、３６ｂ　内周面、３７　平板部、４０　駆動軸、４０ａ　中心軸、４０ｂ　中心軸、４０ｃ　油流路、４１　主軸部、４２　偏心軸部、４３　副軸部、５０　電動機、５１　固定子、５２　回転子、１００　冷凍サイクル装置、１０１　室外側熱交換器、１０２　室内側熱交換器、１０３　減圧器、１０４　四方切換弁。

Claims

　回転子を有する電動機と、
　前記回転子に固定され、前記電動機の駆動力を伝達する駆動軸と、
　前記駆動軸に接続され、前記駆動軸から伝達された前記電動機の駆動力によって冷媒を圧縮する圧縮機構と、
　を備え、
　前記駆動軸は、
　前記回転子に固定された主軸部と、該主軸部の中心軸と同軸上に中心軸が配置された副軸部と、前記主軸部と前記副軸部との間に設けられ、中心軸が前記主軸部の中心軸に対して偏心している偏心軸部と、
　を備え、
　前記圧縮機構は、
　前記主軸部の中心軸方向に貫通するシリンダ室が形成され、前記偏心軸部が該シリンダ室に配置されたシリンダと、
　前記シリンダ室の一方の開口部を閉塞すると共に、前記主軸部を回転自在に支持する軸受を有する軸受部と、
　前記シリンダ室の他方の開口部を閉塞すると共に、前記副軸部が挿入された穴が形成された閉塞部材と、
　を備え、
　前記副軸部と前記穴の内周面との間の隙間が、前記主軸部と前記軸受の内周面との間の隙間よりも大きくなっており、
　前記穴の内周面の粗度が前記軸受の内周面の粗度よりも大きい
　ロータリ圧縮機。
　前記電動機、前記駆動軸及び前記圧縮機構が収納された密閉容器を備え、
　前記圧縮機構は、前記密閉容器内において、前記電動機の下方に配置されており、
　前記閉塞部材の形状が平板形状である
　請求項１に記載のロータリ圧縮機。
　前記偏心軸部及び前記閉塞部材を前記偏心軸部の中心軸方向に観察した際、
　前記偏心軸部の外周部は全域に渡って、前記閉塞部材の前記穴の外周部に重なっている
　請求項１又は請求項２に記載のロータリ圧縮機。
　前記穴の内周面の粗度は、Ｒｚｊｉｓ２５より大きく、Ｒｚｊｉｓ４００以下となっている
　請求項１～請求項３のいずれか一項に記載のロータリ圧縮機。
　前記穴の内周面の粗度は、Ｒｚｊｉｓ１００より大きい
　請求項４に記載のロータリ圧縮機。
　請求項１～請求項５のいずれか一項に記載のロータリ圧縮機と、
　前記ロータリ圧縮機で圧縮された冷媒が放熱する放熱器と、
　前記放熱器から流出した冷媒を減圧する減圧器と、
　前記減圧器から流出した冷媒が蒸発する蒸発器と、
　を備えた冷凍サイクル装置。