JPWO2013005568A1 - 多気筒回転式圧縮機及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

多気筒回転式圧縮機（２）は、密閉ケース（９）内に、電動機部（１０）と、電動機部（１０）の下方に位置する低段側圧縮機構部（１１）と、電動機部（１０）の上方に位置する高段側圧縮機構部（１２）とを収容し、低段側圧縮機構部（１１）から密閉ケース（９）内に吐出された中間圧の作動流体を高段側圧縮機構部（１２）の吸込側に導く中間圧配管（４０）を有する。中間圧配管（４０）と密閉ケース（９）とが連通される連通部（４１）の位置が電動機部（１０）より上方である。

Description

本発明の実施形態は、多気筒回転式圧縮機及びこの多気筒回転式圧縮機を用いた冷凍サイクル装置に関する。

冷凍サイクル装置内を循環するガス冷媒を多段圧縮する多気筒回転式圧縮機において、電動機部と低段側圧縮機構部と高段側圧縮機構部とを密閉ケース内に収容した構造のものが知られている（特開２０１０−９０８２０号公報参照）。

この多気筒回転式圧縮機では、上下方向の中間位置に電動機部が配置されている。また、この電動機部を中心に電動機部の下方に高段側圧縮機構部が配置され、電動機部の上方に低段側圧縮機構部が配置されている。密閉ケース内のうち低段側圧縮機構部が位置する上部側は、低段側圧縮機構部で圧縮された中間圧のガス冷媒を収容する中間圧空間とされる。一方、密閉ケース内のうち高段側圧縮機構部が位置する下部側、及び電動機部の位置は、高段側圧縮機構部で圧縮された高圧のガス冷媒を収容する高圧空間とされている。

この多気筒回転式圧縮機では、低圧のガス冷媒が低段側圧縮機構部に吸込まれ、低段側圧縮機構部で圧縮されて中間圧のガス冷媒とされ、この中間圧のガス冷媒が中間圧空間内に吐出される。中間圧空間内に吐出された中間圧のガス冷媒は、配管内を通って高段側圧縮機構部内に吸込まれ、高段側圧縮機構部で圧縮されて高圧のガス冷媒とされる。この高圧のガス冷媒は高圧空間内に吐出される。高圧空間内に吐出された高圧のガス冷媒は、高圧空間に接続されている吐出配管から密閉ケース外に吐出される。

このように電動機部は高圧空間内に位置しており、電動機部は高圧空間内の高圧のガス冷媒に晒されている。

特開２０１０−９０８２０号公報

しかしながら、高圧空間内に吐出された高圧のガス冷媒は、高圧であるとともに高温である。このため、電動機部が高圧空間内でガス冷媒に晒されていても、このガス冷媒により電動機部が冷却されることは期待できない。そのため、電動機部の過熱による性能低下や信頼性低下を招くことになりかねない。

本発明の実施形態の目的は、密閉ケース内に電動機部とこの電動機部を挟んで上下に配置された高段側圧縮機構部と低段側圧縮機構部とを収容した多気筒回転式圧縮機において、低段側圧縮機構部で圧縮された中間圧の作動流体により電動機部の冷却を行うことができる多気筒回転式圧縮機、及び、その多気筒回転式圧縮機を用いた冷凍サイクル装置を提供することである。

上記目的を達成するために、実施形態の多気筒回転式圧縮機によれば、密閉ケースと、密閉ケース内に収容された電動機部と、電動機部の下方に位置して密閉ケース内に収容され、電動機部により駆動されて低圧の作動流体を中間圧に圧縮し、圧縮した中間圧の作動流体を密閉ケース内に吐出する低段側圧縮機構部と、電動機部の上方に位置して密閉ケース内に収容され、電動機部により駆動されて低段側圧縮機構部から吐出された中間圧の作動流体を高圧の作動流体に圧縮する高段側圧縮機構部と、密閉ケースの外側に設けられ、密閉ケース内の中間圧の作動流体を高段側圧縮機構部の吸込側に導く中間圧配管と、中間圧配管と密閉ケース内とを連通する分岐配管と、を有し、中間圧配管と密閉ケースとが連通される連通部の位置が電動機部より上方であり、分岐配管と密閉ケースとが連通される連通部の位置が電動機部の回転子より下方である。

図１は、冷凍サイクル装置である実施形態における空気調和機の冷凍サイクルを示す模式図である。 図２は、第１の実施形態の多気筒回転式圧縮機の縦断面図である。 図３は、図２におけるＡ−Ａ線断面図である。 図４は、第２の実施形態の多気筒回転式圧縮機の縦断面図である。 図５は、図４におけるＢ−Ｂ線断面図である。 図６は、第３の実施形態の多気筒回転式圧縮機の縦断面図である。 図７は、図６におけるＣ−Ｃ線断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について、図１ないし図３に基づいて説明する。図１は、冷凍サイクル装置である実施形態における空気調和機１の冷凍サイクルを示す模式図である。

冷凍サイクル装置である空気調和機１は、多気筒回転式圧縮機２（図１では「ＣＰ」と表わしている）と、油分離器３と、四方弁４と、室外熱交換器５と、膨張装置６と、室内熱交換器７と、アキュムレータ８とをサイクル状に連続して接続されることで形成されている。ここで室外熱交換器５は、冷房運転時には凝縮器として機能するとともに暖房運転時には蒸発器として機能する熱源側熱交換器である。また、室内熱交換器７は、冷房運転時には蒸発器として機能するとともに暖房運転時には凝縮器として機能する利用側熱交換器である。

この空気調和機１では、冷房運転時には、作動流体である高圧のガス冷媒が多気筒回転式圧縮機２から吐出されて図１に示す実線の矢印で示すように流れる。高圧のガス冷媒は、油分離器３と四方弁４とを経由して室外熱交換器（凝縮器）５内に流入し、室外熱交換器５内で外気と熱交換して凝縮される。凝縮された冷媒は、膨張装置６を経由して室内熱交換器（蒸発器）７内に流入し、室内熱交換器７内で室内空気と熱交換して蒸発し、室内空気を冷却する。蒸発したガス冷媒は、四方弁４とアキュムレータ８とを経由して多気筒回転式圧縮機２内に吸込まれる。

一方、暖房運転時には、高圧のガス冷媒が多気筒回転式圧縮機２から吐出されて図１に示す破線の矢印で示すように流れる。高圧のガス冷媒は、油分離器３と四方弁４とを経由して室内熱交換器（凝縮器）７内に流入し、室内熱交換器７内で室内空気と熱交換して凝縮され、室内空気を加熱する。凝縮された冷媒は、膨張装置６を経由して室外熱交換器（蒸発器）５内に流入し、室外熱交換器５内で室外空気と熱交換して蒸発する。蒸発したガス冷媒は、四方弁４とアキュムレータ８とを経由して多気筒回転式圧縮機２内に吸込まれる。

上述したような冷媒の循環が継続されることにより、空気調和機１の冷房運転又は暖房運転が継続される。

多気筒回転式圧縮機２は、冷凍サイクルを循環するガス冷媒を二段階に圧縮する装置である。図２は、第１の実施形態の多気筒回転式圧縮機２の縦断面図である。図２に示すように、多気筒回転式圧縮機２は、天地方向に縦長の向きに配置されて気密状態に形成された円筒形状の密閉ケース９を有する。この密閉ケース９内に、電動機部１０と、低段側圧縮機構部１１と、高段側圧縮機構部１２とが収容されている。

なお、低段側圧縮機構部１１は電動機部１０の下方に配置され、高段側圧縮機構部１２は電動機部１０の上方に配置されている。また、密閉ケース９内には、低段側圧縮機構部１１や高段側圧縮機構部１２の摺動部や軸受部を潤滑する潤滑油が貯留されている。

電動機部１０は、固定子１３と回転子１４とを有している。固定子１３は、密閉ケース９の内周部に接着や圧力を掛けてはめ込む等により固定され、回転子１４は、固定子１３の内側に回転可能に挿入されている。回転子１４の中央部には駆動軸１５、１６が固定されている。一方の駆動軸１５は下方向きに延びており、その先端側には低段側圧縮機構部１１が連結されている。他方の駆動軸１６は上方向きに延びており、その先端側には高段側圧縮機構部１２が連結されている。駆動軸１５には、駆動軸１５の軸心に対して偏心して張り出し、かつ、駆動軸１５の回転方向に沿って１８０°の位相を有する二つの偏心部１７、１７が形成されている。駆動軸１６にも同様に、駆動軸１６の軸心に対して偏心して張出し、かつ、駆動軸１６の回転方向に沿って１８０°の位相を有する二つの偏心部１８、１８が形成されている。

低段側圧縮機構部１１は、低圧のガス冷媒を圧縮して中間圧のガス冷媒とする機構であり、二つの圧縮部１９、２０を有している。二つの圧縮部１９、２０はそれぞれ、シリンダ２２と、ローラ２３と、ブレード２４と、スプリング２５とを備えている。シリンダ２２は、内部にシリンダ室２１を備えている。ローラ２３は、外周面の一部をシリンダ室２１の内周面に接触させながら偏心回転可能にシリンダ室２１内に収容されている。ブレード２４は、シリンダ２２内に出没可能に設けられるとともに、その先端部をローラ２３の外周面に接触させることによりシリンダ室２１内をローラ２３の回転方向に沿って二分する。スプリング２５は、ブレード２４の先端部をローラ２３の外周面に接触させる向きに押し付ける。

駆動軸１５は二つのシリンダ室２１を貫通するように配置される。また、駆動軸１５に形成された偏心部１７、１７がシリンダ室２１内に位置し、これらの偏心部１７にローラ２３が嵌め合わされている。偏心部１７、１７にローラ２３が嵌め合わされることにより、駆動軸１５の回転に伴ってローラ２３がシリンダ室２１内で偏心回転する。

二つの圧縮部１９、２０の間には仕切板２６が配置され、各シリンダ２２の一方の端面が仕切板２６により閉じられている。各シリンダ２２の他方の端面は、駆動軸１５を回転可能に支持する軸受２７により閉じられている。

二つの圧縮部１９、２０の各シリンダ室２１は、供給パイプ２８によりアキュムレータ８に接続されている。アキュムレータ８内には低圧のガス冷媒が流入し、低圧のガス冷媒は、アキュムレータ８内で液状の冷媒が除去される。その後、低圧のガス冷媒は供給パイプ２８内を通ってシリンダ室２１内に吸込まれ、シリンダ室２１内で圧縮されて中間圧のガス冷媒となる。低段側圧縮機構部１１の外面部には吐出マフラ２９が設けられている。吐出マフラ２９には、シリンダ室２１内で圧縮された中間圧のガス冷媒が吐出される。吐出マフラ２９と上方側の軸受２７との間には吐出隙間３０が形成されている。シリンダ室２１から吐出マフラ２９内に吐出された中間圧のガス冷媒は、さらに、吐出隙間３０を通って密閉ケース９の内部空間９ａに吐出される。これにより、内部空間９ａには、中間圧のガス冷媒が満たされる。

高段側圧縮機構部１２は、低段側圧縮機構部１１で圧縮された中間圧のガス冷媒をさらに圧縮して高圧のガス冷媒とする機構であり、二つの圧縮部３１、３２を有している。二つの圧縮部３１、３２はそれぞれ、シリンダ３４と、ローラ３５と、ブレード３６とを備えている。シリンダ３４は、内部にシリンダ室３３を備えている。ローラ３５は、外周面の一部をシリンダ室３３の内周面に接触させながら偏心回転が可能な状態でシリンダ室３３内に収容される。ブレード３６は、シリンダ３４内に出没可能に設けられるとともに、その先端部をローラ３５の外周面に接触させることによりシリンダ室３３内をローラ３５の回転方向に沿って二分する。ブレード３６の背面側には密閉ケース９の内部空間９ａと隔絶されたブレード背室３７が設けられる。ブレード背室３７には油分離器３で分離された高圧の潤滑油が供給され、この潤滑油の圧力によりブレード３６の先端部をローラ３５の外周面に接触させる向きに押し付ける。

駆動軸１６は二つのシリンダ室３３を貫通するように配置される。また、駆動軸１６に形成された偏心部１８、１８がシリンダ室３３内に位置し、これらの偏心部１８にローラ３５が嵌め合わされている。偏心部１８にローラ３５が嵌め合わされることにより、駆動軸１６の回転に伴ってローラ３５がシリンダ室３３内で偏心回転する。

二つの圧縮部３１、３２の間には仕切板３８が配置され、各シリンダ３４の一方の端面が仕切板３８により閉じられている。各シリンダ３４の他方の端面は、駆動軸１６を回転可能に支持する軸受３９により閉じられている。

密閉ケース９の外側には、密閉ケース９の内部空間９ａ内の中間圧のガス冷媒を高段側圧縮機構部１２の吸込側に導く中間圧配管４０が設けられている。この中間圧配管４０と密閉ケース９とが接続される接続部４１の位置は、電動機部１０より上方とされている。

中間圧配管４０の途中には分岐配管４２の一端が接続され、この分岐配管４２の他端は密閉ケース９内に接続している。分岐配管４２と密閉ケース９とが接続される接続部４３の位置は、電動機部１０の回転子１４より下方とされている。

高段側圧縮機構部１２の吐出側には吐出パイプ４４が設けられており、この吐出パイプ４４は油分離器３に接続されている。油分離器３は、高段側圧縮機構部１２で圧縮された高圧のガス冷媒中に含まれる潤滑油を分離する機構である。油分離器３で潤滑油を分離された高圧のガス冷媒は、このガス冷媒を必要とする箇所、例えば、空気調和機１の室外熱交換器５に供給される。油分離器３の底部には潤滑油供給路４６の一端が接続され、潤滑油供給路４６の他端は、高段側圧縮機構部１２の潤滑油供給口４７に接続されている。潤滑油供給路４６と油分離器３とが接続される接続部４８の位置は、高段側圧縮機構部１２において潤滑油供給路４６が接続される潤滑油供給口４７より下方とされている。

図３は、図２におけるＡ−Ａ線断面図であり、密閉ケース９とアキュムレータ８と油分離器３との配置関係を示している。図３に示すように、供給パイプ２８と低段側圧縮機構部１１との接続位置と、中間圧配管４０と高段側圧縮機構部１２との接続位置とは、電動機部１０の駆動軸１６（及び駆動軸１５）の回転方向に沿った異なる位置とされている。ここで低段側圧縮機構部１１に供給パイプ２８が接続されることで、低段側圧縮機構部１１内に低圧のガス冷媒が吸込まれる。供給パイプ２８と低段側圧縮機構部１１との接続位置が、第１吸込位置４９である。また、高段側圧縮機構部１２に中間圧配管４０が接続されることで、高段側圧縮機構部１２内に高圧のガス冷媒が吸込まれる。中間圧配管４０と高段側圧縮機構部１２との接続位置が、第２吸込位置５０である。

このような構成において、多気筒回転式圧縮機２の運転時には、電動機部１０が駆動されて駆動軸１５、１６が回転する。同時に駆動軸１５、１６の偏心部１７、１８に嵌め合わされているローラ２３、３５が低段側圧縮機構部１１のシリンダ室２１内、及び、高段側圧縮機構部１２のシリンダ室３３内で偏心回転し、ガス冷媒を圧縮する。

低段側圧縮機構部１１と高段側圧縮機構部１２とで圧縮されるガス冷媒の流れを、以下に説明する。

低段側圧縮機構部１１のシリンダ室２１内でローラ２３が偏心回転することにより、低圧のガス冷媒がアキュムレータ８内から供給パイプ２８を経由してシリンダ室２１内に吸込まれる。シリンダ室２１内に吸込まれた低圧のガス冷媒は、シリンダ室２１内で圧縮され、中間圧のガス冷媒となる。シリンダ室２１内で圧縮されることにより中間圧となったガス冷媒は、シリンダ室２１内から吐出マフラ２９内に吐出される。吐出マフラ２９内に吐出された中間圧のガス冷媒は、吐出隙間３０を通って密閉ケース９の内部空間９ａに吐出される。これにより、内部空間９ａには中間圧のガス冷媒が満たされる。

密閉ケース９の内部空間９ａ内の中間圧のガス冷媒は、中間圧配管４０を経由して高段側圧縮機構部１２のシリンダ室３３内に吸込まれる。高段側圧縮機構部１２のシリンダ室３３内に吸込まれた中間圧のガス冷媒は、シリンダ室３３内でローラ３５が偏心回転することにより圧縮され、高圧のガス冷媒となる。シリンダ室３３内で圧縮されることにより高圧となったガス冷媒は、吐出パイプ４４を経由して密閉ケース９外に吐出され、油分離器３内に流入する。油分離器３内に流入した高圧のガス冷媒は、そのガス冷媒中に含まれる潤滑油が分離される。潤滑油を分離された高圧のガス冷媒はそのガス冷媒を必要とする箇所、例えば、空気調和機１の室外熱交換器５に供給される。なお、油分離器３で分離された潤滑油は、潤滑油供給路４６を経由して潤滑油供給口４７からブレード背室３７や高段側圧縮機構部１２の摺動部等に供給される。

ここで、中間圧配管４０と密閉ケース９とが接続される接続部４１は、電動機部１０より上方に位置する。このため、吐出マフラ２９の吐出隙間３０から密閉ケース９の内部空間９ａに吐出された中間圧のガス冷媒は、電動機部１０を通過してこの電動機部１０より上方に位置する接続部４１に至り、接続部４１から中間圧配管４０内に流入する。

以上説明した通り、電動機部１０と、電動機部１０の下方に位置する低段側圧縮機構部１１と、電動機部１０の上方に位置する高段側圧縮機構部１２とが密閉ケース９内に収容され、低段側圧縮機構部１１から密閉ケース９内に吐出された中間圧の作動流体を高段側圧縮機構部１２の吸込側に導く中間圧配管４０と密閉ケース９とが接続される接続部４１の位置が電動機部１０より上方である。従って、電動機部１０を中間圧の作動流体により冷却することができ、電動機部１０の過熱を防止することが可能である。

また、中間圧のガス冷媒が電動機部１０を通過する際にそのガス冷媒中に含まれる潤滑油が電動機部１０に付着する。すなわち、中間圧のガス冷媒が中間圧配管４０内に流入する際にはこの中間圧のガス冷媒に含まれていた潤滑油は減少する。そのため中間圧配管４０が接続される高段側圧縮機構部１２のシリンダ室３３への潤滑油の流入を抑制することができる。

つぎに、多気筒回転式圧縮機２の運転中に油分離器３から潤滑油供給路４６を経由して高段側圧縮機構部１２に供給された潤滑油が密閉ケース９内に戻った場合に、密閉ケース９内の潤滑油の油面が上昇する場合がある。

密閉ケース９内の潤滑油の油面が上昇し、その油面が、分岐配管４２と密閉ケース９とが接続される接続部４３の位置に達すると、潤滑油は分岐配管４２を経由して中間圧配管４０に流入する。そして、中間圧配管４０内を流れる中間圧のガス冷媒と共に高段側圧縮機構部１２に吸込まれる。このため、密閉ケース９内の潤滑油の液面が接続部４３の位置より上昇することがない。そして、この接続部４３の位置が電動機部１０の回転子１４より下方であるため、電動機部１０の回転子１４が密閉ケース９内の潤滑油に浸るということが発生しない。従って、回転子１４が潤滑油に浸ったために回転抵抗が大きくなって多気筒回転式圧縮機２の性能が低下するという事態の発生を防止できる。

また、分岐配管４２の接続部４３の位置が、低段側圧縮機構部１１のシリンダ室２１より上方である。このため、密閉ケース９内に十分な潤滑油が存在する場合にはシリンダ室２１の周囲が常に潤滑油に満たされている状態となる。従って、シリンダ室２１の内外の差圧によりシリンダ室２１内の摺動部やシリンダ室２１のシール部への潤滑油の供給を容易に行える。これにより、多気筒回転式圧縮機２の性能及び信頼性を向上させることができる。

つぎに、油分離器３から高段側圧縮機構部１２へ潤滑油を供給する潤滑油供給路４６における潤滑油供給路４６と油分離器３との接続部４８の位置は、潤滑油供給路４６と高段側圧縮機構部１２とが接続される潤滑油供給口４７より下方である。このため、多気筒回転式圧縮機２の運転を停止した場合において、油分離器３内の全ての潤滑油が重力の作用により潤滑油供給路４６及び高段側圧縮機構部１２内を通って密閉ケース９内に戻されるということを防止することができる。これにより、多気筒回転式圧縮機２の起動時に、潤滑油の不足により高段側圧縮機構部１２の摺動部や軸受部が損傷するという事態の発生を防止することができ、多気筒回転式圧縮機２の性能及び信頼性を向上させることができる。

図３に示すように、供給パイプ２８と低段側圧縮機構部１１との接続位置と、中間圧配管４０と高段側圧縮機構部１２との接続位置とは、電動機部１０の駆動軸１６（及び駆動軸１５）の回転方向に沿った異なる位置とされている。このため、中間圧配管４０の設置と、アキュムレータ８の設置とを、それぞれ干渉することなく行うことができ、製造性の高い多気筒回転式圧縮機２を得ることができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態を図４及び図５に基づいて説明する。なお、本実施形態及び以下に説明する他の実施形態において、先行して説明した実施形態の構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付け、重複する説明は省略する。

第２の実施形態の多気筒回転式圧縮機２Ａの基本的な構成は第１の実施形態の多気筒回転式圧縮機２と同じである。第２の実施形態の多気筒回転式圧縮機２Ａと第１の実施形態の多気筒回転式圧縮機２との異なる点は、低段側圧縮機構部の構成である。第１の実施形態の多気筒回転式圧縮機２の低段側圧縮機構部１１がローリングピストン型であるのに対し、第２の実施形態の多気筒回転式圧縮機２Ａの低段側圧縮機構部１１Ａは、スライディングベーン型である。

図４は、第２の実施形態の多気筒回転式圧縮機２Ａの縦断面図である。低段側圧縮機構部１１Ａは、低圧のガス冷媒を圧縮して中間圧のガス冷媒とする機構である。図４に示すように、内部にシリンダ室５１を備えたシリンダ５２と、シリンダ室５１内の中心から偏心した位置で回転するピストン５３とを有する。ピストン５３には、一対のベーンスロット５４が形成されている。これらのベーンスロット５４には、後述するベーンが接触した状態ですり動かすことが可能なように収容されている。ピストン５３は電動機部１０の駆動軸５５の下端側に嵌め合わされて固定されている。シリンダ５２の両端は駆動軸５５を回転可能に支持する軸受５６により閉じられている。シリンダ室５１は、周囲をシリンダ５２と一対の軸受５６とに囲まれて形成されている。また、シリンダ室５１は、供給パイプ２８によりアキュムレータ８に接続されている。なお、駆動軸５５の上端側には一対の偏心部１８、１８が形成され、この駆動軸５５の上端側に高段側圧縮機構部１２が連結されている。

低段側圧縮機構部１１Ａの外面部には吐出マフラ２９が設けられている。吐出マフラ２９内には、シリンダ室５１内で圧縮された中間圧のガス冷媒が吐出される。吐出マフラ２９と上方側の軸受５６との間には吐出隙間３０が形成されている。シリンダ室５１から吐出マフラ２９内に吐出された中間圧のガス冷媒は、さらに、吐出隙間３０を通って密閉ケース９の内部空間９ａに吐出される。これにより、密閉ケース９の内部空間９ａには、中間圧のガス冷媒が満たされる。

図５は、図４におけるＢ−Ｂ線断面図であり、シリンダ５２内の構造を示している。シリンダ５２内にはシリンダ室５１が設けられ、このシリンダ室５１内にピストン５３が回転することが可能な状態に収容されている。ピストン５３の中央部にはキー５７を用いて駆動軸５５が固定される。そのため、駆動軸５５とピストン５３とは一体に回転する。ピストン５３には一対のベーンスロット５４が形成され、これらのベーンスロット５４内にはベーン５８がシリンダ室５１に接触した状態ですり動かすことが可能なように収容されている。駆動軸５５におけるピストン５３が固定された下端側には、その中央部に潤滑油をベーン５８や軸受５６に供給する油孔５５ａが形成されている。

ピストン５３の回転時には、遠心力及びベーンスロット５４内に作用する潤滑油の圧力によってベーン５８はその先端部をシリンダ室５１の内周面に接触させた状態でピストン５３と共にシリンダ室５１内で回転する。ベーン５８がその先端部をシリンダ室５１の内周面に接触させることによりシリンダ室５１は二つの空間に区画され、各空間においてガス冷媒が圧縮される。シリンダ５２におけるシリンダ室５１の外周部には、シリンダ室５１で圧縮された中間圧のガス冷媒が吐出される吐出弁５９が設けられている。吐出弁５９から吐出された中間圧のガス冷媒は、吐出通路６０を通って吐出マフラ２９内に吐出される。

なお、本実施形態ではピストン５３に一対のベーン５８を設けた場合を例に挙げて説明したが、ピストン５３に設けるベーン５８の数については制約がなく、３つ以上のベーン５８を設けてもよい。

このような構成において、第２の実施形態の多気筒回転式圧縮機２Ａでは、低段側圧縮機構部１１Ａのシリンダ室５１内でピストン５３が回転することにより、低圧のガス冷媒が供給パイプ２８を経由してシリンダ室５１内に吸込まれる。この低圧のガス冷媒は、アキュムレータ８内で液状の冷媒が除去された冷媒である。シリンダ室５１内に吸込まれた低圧のガス冷媒は、シリンダ室５１内でピストン５３が回転することにより圧縮され、中間圧のガス冷媒となる。この中間圧のガス冷媒は、シリンダ室５１内から吐出マフラ２９内に吐出される。吐出マフラ２９内に吐出された中間圧のガス冷媒は、吐出隙間３０を通って密閉ケース９の内部空間９ａに吐出されることにより、内部空間９ａに中間圧のガス冷媒が満たされる。

内部空間９ａ内の中間圧のガス冷媒は、第１の実施形態と同様に、中間圧配管４０を経由して高段側圧縮機構部１２のシリンダ室３３内に吸込まれ、シリンダ室３３内で圧縮されて高圧のガス冷媒となる。

ここで、多段圧縮を採用している圧縮機においては、低段側では、排除容積が大きいとともに圧縮比が小さいため、ガス冷媒の吸込体積流量及び吐出体積流量が大きくなる傾向にある。このため、ガス冷媒の吸込み、吐出による脈動が大きくなり、振動や騒音の増大、圧縮性能の低下を招きやすい。特に、吐出脈動が大きいと、高段側の吸込み脈動との干渉から、著しい振動や圧縮性能の低下を招き易い。

これに対して本実施形態の多気筒回転式圧縮機２Ａでは、低段側圧縮機構部１１Ａをスライディングベーン型として一対のベーン５８を設ける。このことにより、他の形式の容積式圧縮機に比べて、容易かつ低コストでシリンダ室５１を複数に区画することができることから、一区画当たりの体積流量を低減することができる。このため、吸込脈動、吐出脈動を低減することができ、脈動が小さく圧縮性能の高い多気筒回転式圧縮機２Ａを得ることができる。

また、スライディングベーン型の圧縮機構部においては、ローリングピストン型の圧縮機構部に比べてシリンダ室５１の内径の外側にブレードを設ける必要がないため、密閉ケース９の内径寸法に対してシリンダ室５１の内径寸法を大きくすることができる。このため、容積効率が高い低段側圧縮機構部１１Ａを得ることができる。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態を図６及び図７に基づいて説明する。

第３の実施形態の多気筒回転式圧縮機２Ｂは、ガス冷媒を二段階に圧縮する装置である。図６は、第３の実施形態の多気筒回転式圧縮機２Ｂの縦断面図である。図６に示すように、多気筒回転式圧縮機２Ｂは、天地方向に縦長の向きに配置されて気密状態に形成された円筒形状の密閉ケース９を有している。この密閉ケース９内に、電動機部６１と、低段側圧縮機構部６２と、高段側圧縮機構部６３とが収容されている。低段側圧縮機構部６２が一番下側に配置され、その上に高段側圧縮機構部６３が隣接して配置され、その上に電動機部６１が配置されている。また、密閉ケース９内には、低段側圧縮機構部６２や高段側圧縮機構部６３の摺動部や軸受部を潤滑する潤滑油が貯留されている。

電動機部６１は、固定子６４と回転子６５とを有している。固定子６４は、密閉ケース９の内周部に接着や圧力を掛けてはめ込む等により固定され、回転子６５は、固定子６４の内側に回転可能に挿入されている。回転子６５の中央部には駆動軸６６が固定されている。駆動軸６６は下向きに延長され、高段側圧縮機構部６３と低段側圧縮機構部６２とが連結されている。なお、駆動軸６６の途中には、駆動軸６６の軸心に対して偏心して張り出し、かつ、駆動軸６６の回転方向に沿って１８０°の位相を有する二つの偏心部６７、６７が形成されている。

低段側圧縮機構部６２は、低圧のガス冷媒を圧縮して中間圧のガス冷媒とする機構である。低段側圧縮機構部６２は内部に、シリンダ室６８を備えたシリンダ６９と、シリンダ室６８内の中心から偏心した位置で回転するピストン７０とを有する。ピストン７０には、一対のベーンスロット７１、７１が形成されている。これらのベーンスロット７１には、後述するベーンが接触した状態ですり動かすことが可能なように収容されている。ピストン７０は電動機部６１から下向きに延長された駆動軸６６の一端側に嵌め合わされて固定される。シリンダ６９の両端は駆動軸６６を回転可能に支持する軸受７２と中間軸受７３とより閉じられている。

なお、中間軸受７３は、低段側圧縮機構部６２と高段側圧縮機構部６３との間に配置され、密閉ケース９にスポット溶接等により固定されている。シリンダ室６８は、周囲をシリンダ６９と軸受７２と中間軸受７３とに囲まれて形成されている。またシリンダ室６８には、供給パイプ２８によりアキュムレータ８が接続されている。

高段側圧縮機構部６３は、低段側圧縮機構部６２で圧縮された中間圧のガス冷媒をさらに圧縮して高圧のガス冷媒とする機構である。高段側圧縮機構部６３は、二つの圧縮部７４、７５を有している。二つの圧縮部７４、７５はそれぞれ、シリンダ７７と、ローラ７８と、ブレード７９とを備えている。シリンダ７７は、内部にシリンダ室７６を備えている。ローラ７８は、外周面の一部をシリンダ室７６の内周面に接触させながら偏心回転が可能な状態にシリンダ室７６内に収容される。ブレード７９は、シリンダ７７内に出没可能に設けられるとともに、その先端部をローラ７８の外周面に接触させることによりシリンダ室７６内をローラ７８の回転方向に沿って二分する。ブレード７９の背面側には密閉ケース９の内部空間９ａと隔絶されたブレード背室８０が設けられる。ブレード背室８０には油分離器３で分離された高圧の潤滑油が供給され、この潤滑油の圧力によりブレード７９はその先端部がローラ７８の外周面に接触する向きに押し付けられる。

なお、駆動軸６６は、二つのシリンダ室７６、７６を貫通するように配置される。駆動軸６６に形成された偏心部６７、６７はシリンダ室７６内に位置し、これらの偏心部６７にローラ７８が嵌め合わされている。偏心部６７、６７にローラ７８が嵌め合わされることにより、駆動軸６６の回転に伴ってローラ７８がシリンダ室７６内で偏心回転する。

二つの圧縮部７４、７５の間には仕切板８１が配置され、各シリンダ７７の一方の端面は仕切板８１により閉じられている。上側の圧縮部７４のシリンダ７７の他方の端面は、駆動軸６６を回転可能に支持する軸受８２により閉じられている。一方、下側の圧縮部７５のシリンダ７７の他方の端面は駆動軸６６を回転可能に支持する中間軸受７３により閉じられている。

高段側圧縮機構部６３の外周部には吐出マフラ２９が設けられている。吐出マフラ２９内には、シリンダ室６８内で圧縮された中間圧のガス冷媒が吐出される。吐出マフラ２９と軸受８２との間には吐出隙間３０が形成されている。シリンダ室６８から吐出マフラ２９内に吐出された中間圧のガス冷媒は、さらに、吐出隙間３０を通って密閉ケース９の内部空間９ａに吐出される。これにより、密閉ケース９の内部空間９ａには、中間圧のガス冷媒が満たされる。

密閉ケース９の外側には、密閉ケース９内の中間圧のガス冷媒を高段側圧縮機構部６３の吸込側に導く中間圧配管８３が設けられている。この中間圧配管８３と密閉ケース９とが接続される接続部８４の位置は、電動機部６１より上方とされている。

中間圧配管８３における上側の圧縮部７４との接続側であって密閉ケース９の内側に入った部分には、中間圧配管８３と密閉ケース９の内部空間９ａとを接続する油戻し穴８５が形成されている。この油戻し穴８５は、電動機部６１の回転子６５より下方に位置している。

高段側圧縮機構部６３の吐出側には吐出パイプ８６が設けられており、この吐出パイプ８６は油分離器３に接続されている。油分離器３は、高段側圧縮機構部６３で圧縮された高圧のガス冷媒中に含まれる潤滑油を分離する装置である。油分離器３で潤滑油を分離された高圧のガス冷媒は、このガス冷媒を必要とする箇所、例えば、空気調和機１の室外熱交換器５に供給される。油分離器３の底部には潤滑油供給路４６の一端が接続され、潤滑油供給路４６の他端は高段側圧縮機構部６３の潤滑油供給口４７に接続されている。

図７は、図６におけるＣ−Ｃ線断面図であり、シリンダ６９内の構造を示している。シリンダ６９内にはシリンダ室６８が設けられる。このシリンダ室６８内には、ピストン７０が回転可能に収容されている。ピストン７０の中央部には駆動軸６６がキー５７を用いて固定されている。そのため、駆動軸６６とピストン７０とは一体に回転する。ピストン７０には一対のベーンスロット７１、７１が形成され、これらのベーンスロット７１内にはベーン８７がシリンダ室６８に接触した状態ですり動かすことが可能な状態に収容されている。駆動軸６６におけるピストン７０が固定された下端側には、その中央部に油孔６６ａが形成されている。油孔６６ａからは、潤滑油がベーン８７や軸受７２や中間軸受７３に供給される。

ピストン７０の回転時には、遠心力及びベーンスロット７１内に作用する潤滑油の圧力によって、ベーン８７はその先端部をシリンダ室６８の内周面に接触させた状態でピストン７０と共にシリンダ室６８内で回転する。ベーン８７がその先端部をシリンダ室６８の内周面に接触させることによりシリンダ室６８は二つの空間に区画され、各区画においてガス冷媒が圧縮される。シリンダ６９におけるシリンダ室６８の外周部には、吐出弁５９が設けられている。吐出弁５９からは、シリンダ室６８で圧縮された中間圧のガス冷媒が吐出される。吐出弁５９から吐出された中間圧のガス冷媒は、吐出通路６０を通って吐出マフラ２９内に吐出される。

なお、本実施形態ではピストン７０に一対のベーン８７、８７を設けた場合を例に挙げて説明したが、ピストン７０に設けるベーン８７の数については制約がなく、３つ以上のベーン８７を設けてもよい。

このような構成において、多気筒回転式圧縮機２Ｂの運転時には、電動機部６１が駆動されて駆動軸６６が回転する。駆動軸６６の回転に伴って低段側圧縮機構部６２のピストン７０がシリンダ室６８内で回転しガス冷媒を圧縮する。また、高段側圧縮機構部６３のローラ７８がシリンダ室７６内で偏心回転しガス冷媒を圧縮する。

低段側圧縮機構部６２と高段側圧縮機構部６３とで圧縮されるガス冷媒の流れを、以下に説明する。

低段側圧縮機構部６２のシリンダ室６８内でピストン７０が回転することにより、低圧のガス冷媒がアキュムレータ８内から供給パイプ２８を経由してシリンダ室６８内に吸込まれる。シリンダ室６８内に吸込まれた低圧のガス冷媒は、シリンダ室６８内で圧縮され、中間圧のガス冷媒となる。この中間圧となったガス冷媒は、シリンダ室６８内から吐出マフラ２９内に吐出される。吐出マフラ２９内に吐出された中間圧のガス冷媒は、吐出隙間３０を通って密閉ケース９の内部空間９ａに吐出されることで、内部空間９ａに中間圧のガス冷媒が満たされる。

内部空間９ａ内の中間圧のガス冷媒は、中間圧配管８３を経由して高段側圧縮機構部６３のシリンダ室７６内に吸込まれる。高段側圧縮機構部６３のシリンダ室７６内に吸込まれた中間圧のガス冷媒は、シリンダ室７６内でローラ７８が偏心回転することにより圧縮され、高圧のガス冷媒となる。この高圧となったガス冷媒は、吐出パイプ８６を経由して密閉ケース９外に吐出され、油分離器３内に流入する。

油分離器３内に流入した高圧のガス冷媒は、そのガス冷媒中に含まれる潤滑油が分離される。潤滑油を分離された高圧のガス冷媒はそのガス冷媒を必要とする箇所、例えば、空気調和機１の室外熱交換器５に供給される。一方、油分離器３で分離された潤滑油は、潤滑油供給路４６を経由して潤滑油供給口４７からブレード背室８０や高段側圧縮機構部６３の軸受部等に供給される。

ここで、中間圧配管８３と密閉ケース９とが接続される接続部８４の位置が、電動機部６１より上方である。このため、吐出マフラ２９の吐出隙間３０から密閉ケース９の内部空間９ａに吐出された中間圧のガス冷媒は、電動機部６１を通過してこの電動機部６１より上方に位置する接続部８４に至る。そして接続部８４から中間圧配管８３内に流入する。

以上説明したように、電動機部６１と、電動機部６１の下方に位置する低段側圧縮機構部６２、高段側圧縮機構部６３とが密閉ケース９内に収容され、低段側圧縮機構部６２から密閉ケース９内に吐出された中間圧の作動流体を高段側圧縮機構部６３の吸込側に導く中間圧配管８３と密閉ケース９とが接続される接続部８４の位置が電動機部６１より上方である。したがって、電動機部６１を中間圧の作動流体により冷却することができ、電動機部６１の過熱を防止することができる。

また、中間圧のガス冷媒が電動機部６１を通過する際にそのガス冷媒中に含まれる潤滑油が電動機部６１に付着する。すなわち、中間圧のガス冷媒が中間圧配管８３内に流入する際にはこの中間圧のガス冷媒に含まれていた潤滑油は減少する。そのため中間圧配管８３が接続される高段側圧縮機構部６３のシリンダ室７６への潤滑油の流入を抑制することができる。

つぎに、多気筒回転式圧縮機２Ｂの運転中に油分離器３から潤滑油供給路４６を経由して高段側圧縮機構部６３に供給された潤滑油が密閉ケース９内に戻った場合に、密閉ケース９内の潤滑油の油面が上昇する場合がある。

密閉ケース９内の潤滑油の油面が上昇し、その油面が、油戻し穴８５の位置に達すると、潤滑油は油戻し穴８５を通って中間圧配管８３に吸込まれる。さらに潤滑油は、中間圧配管８３内を流れる中間圧のガス冷媒と共に高段側圧縮機構部６３に吸込まれる。このため、密閉ケース９内の潤滑油の液面が油戻し穴８５の位置より上昇することがない。そして、この油戻し穴８５の位置が電動機部６１の回転子６５より下方であるため、電動機部６１の回転子６５が密閉ケース９内の潤滑油に浸るということが発生しない。そのため回転子６５が潤滑油に浸ったために回転抵抗が大きくなって多気筒回転式圧縮機２Ｂの性能が低下するという事態の発生を防止できる。

また、油戻し穴８５の位置が低段側圧縮機構部６２のシリンダ室６８より上方に位置しているため、密閉ケース９内に十分な潤滑油が存在する場合にはシリンダ室６８の周囲が常に潤滑油に満たされている状態となる。従って、シリンダ室６８の内外の差圧によりシリンダ室６８内の接触部分やシリンダ室６８のシール部への潤滑油の供給を容易に行える。これにより、多気筒回転式圧縮機２Ｂの性能及び信頼性を向上させることができる。

隣接して配置された低段側圧縮機構部６２と高段側圧縮機構部６３との間には、駆動軸６６を支持する中間軸受７３が設けられる。この中間軸受７３は、密閉ケース９にスポット溶接されて固定されている。このため、低段側圧縮機構部６２と高段側圧縮機構部６３とが隣接して配置されていても、中間軸受７３によって駆動軸６６の撓みを防止することができ、多気筒回転式圧縮機２Ｂの性能及び信頼性を向上させることができる。

以上説明したように、電動機部６１と、電動機部６１の下方に位置する低段側圧縮機構部６２、高段側圧縮機構部６３とが密閉ケース９内に収容され、低段側圧縮機構部６２から密閉ケース９内に吐出された中間圧の作動流体を高段側圧縮機構部６３の吸込側に導く中間圧配管８３と密閉ケース９とが接続される接続部８４の位置が電動機部６１より上方であるため、電動機部６１を中間圧の作動流体により冷却することができる。

以上、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、様々の省略、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。

産業上の利用の可能性

本発明は、多気筒回転式圧縮機に用いられる。

Claims (6)

1. 密閉ケースと、
   前記密閉ケース内に収容された電動機部と、
   前記電動機部の下方に位置して前記密閉ケース内に収容され、前記電動機部により駆動されて低圧の作動流体を中間圧に圧縮し、圧縮した中間圧の作動流体を前記密閉ケース内に吐出する低段側圧縮機構部と、
   前記電動機部の上方に位置して前記密閉ケース内に収容され、前記電動機部により駆動されて前記低段側圧縮機構部から吐出された中間圧の作動流体を高圧の作動流体に圧縮する高段側圧縮機構部と、
   前記密閉ケースの外側に設けられ、前記密閉ケース内の中間圧の作動流体を前記高段側圧縮機構部の吸込側に導く中間圧配管と、
   前記中間圧配管と前記密閉ケース内とを連通する分岐配管と、
   を有し、
   前記中間圧配管と前記密閉ケースとが連通される連通部の位置が前記電動機部より上方であり、
   前記分岐配管と前記密閉ケースとが連通される連通部の位置が前記電動機部の回転子より下方である、
   ことを特徴とする多気筒回転式圧縮機。
2. 前記分岐配管と前記密閉ケースとが連通される前記連通部の位置が、前記低段側圧縮機構部の内部に設けられたシリンダ室より上方であることを特徴とする請求項１記載の多気筒回転式圧縮機。
3. 前記高段側圧縮機構部から吐出される高圧の作動流体から潤滑油を分離する油分離器と、
   前記油分離器で分離された潤滑油を前記高段側圧縮機構部に供給する潤滑油供給路と、が設けられ、
   前記潤滑油供給路と前記油分離器とが連通される連通部の位置が、前記潤滑油供給路と前記高段側圧縮機構部とが連通される連通部より下方であることを特徴とする請求項１に記載の多気筒回転式圧縮機。
4. 前記低段側圧縮機構部へ低圧の作動流体が吸込まれる第１吸込位置と前記高段側圧縮機構部へ中間圧の作動流体が吸込まれる第２吸込位置とが、前記電動機部の駆動軸の回転方向に沿った異なる位置であることを特徴とする請求項１に記載の多気筒回転式圧縮機。
5. 前記低段側圧縮機構部は、内部にシリンダ室を備えたシリンダと、前記シリンダ室の中心から偏心した位置で回転するピストンと、前記ピストンに出没可能に設けられ、先端部を前記シリンダ室の内周面に当接させて前記シリンダ室を複数の空間に区画する複数のベーンとを有することを特徴とする請求項１に記載の多気筒回転式圧縮機。
6. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の多気筒回転式圧縮機と、前記多気筒回転式圧縮機に接続された凝縮器と、前記凝縮器に接続された膨張装置と、前記膨張装置と前記多気筒回転式圧縮機との間に接続された蒸発器とを備えた冷凍サイクル装置。
   

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