WO2022004027A1 - ロータリ圧縮機および冷凍サイクル装置 - Google Patents

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WO2022004027A1
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cylinder
suction
rotary compressor
end plate
piston
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Inventor
裕文 吉田
淳 作田
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/30—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
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00

Definitions

  • This disclosure relates to a rotary compressor and a refrigerating cycle device such as an air conditioner, a refrigerator, a blower, and a water heater in which the rotary compressor is used.
  • Patent Document 1 discloses a high-pressure dome compressor that suppresses a decrease in volumetric efficiency.
  • a gas retention portion is formed between the suction passage of the cylinder connected to the compression chamber and the small diameter portion by providing a small diameter portion in the cylinder portion that introduces the intake gas refrigerant into the compression chamber of the cylinder. do.
  • the heat insulating action of the gas retention portion reduces the heating of the intake gas refrigerant passing through the suction passage by the cylinder, and suppresses the decrease in volumetric efficiency.
  • the present disclosure provides a rotary compressor and a refrigeration cycle device that reduce the heating of the suction gas by keeping the hottest discharge space inside the compressor away from the suction passage.
  • the rotary compressor and the refrigerating cycle device in the present disclosure include a drive shaft having an eccentric shaft, a piston fitted to the eccentric shaft, a cylinder accommodating a piston that rotates eccentrically, and an upper end plate that closes the upper and lower opening surfaces of the cylinder.
  • a vane that divides the space formed by the lower end plate, the cylinder, the piston, and the upper and lower end plates into the suction chamber and the compression chamber, and a discharge hole provided in either the upper end plate or the lower end plate and opening in the compression chamber.
  • a suction hole provided on the other upper end plate or the lower end plate which is not provided with a discharge hole, and to which a suction pipe for introducing the suction gas from the outside of the compressor into the suction chamber is connected.
  • a suction hole is provided in a part opposite to a part having a discharge hole across a cylinder, so that a suction space including a discharge hole and a suction hole are included. You can keep it away from the aisle. Therefore, it is possible to suppress the heating of the suction gas flowing in the suction passage and improve the volumetric efficiency.
  • the rotary compressor was used as an external compressor as described in Patent Document 1 in order to suppress a decrease in volumetric efficiency caused by heating of the intake gas refrigerant.
  • a gas retention portion is formed between the cylinder portion into which the gas refrigerant is introduced from the cylinder and the suction passage of the cylinder to reduce the heating of the sucked gas refrigerant by the cylinder.
  • the suction passage diameter formed in the cylinder is small. Therefore, there is a problem that the gap between the gas retention portions for heat insulation formed between the suction passage and the suction passage becomes very narrow, and a sufficient effect of suppressing the heating of the gas refrigerant cannot be obtained.
  • the inventors have discovered such a problem and have come to construct the subject matter of the present disclosure in order to solve the problem.
  • the present disclosure provides a rotary compressor with improved volumetric efficiency by making it possible to more strongly suppress the heating of the intake gas refrigerant.
  • the rotary compressor 100 also functions as a drive shaft 101, a piston 102, a cylinder 103, an upper end plate (hereinafter referred to as an upper bearing) 104 that also functions as an upper bearing, and a lower bearing.
  • an upper bearing hereinafter referred to as an upper bearing
  • a lower end plate hereinafter referred to as a lower bearing
  • a vane 106 a discharge hole 121
  • a suction hole 107a are provided.
  • the entire inside of the closed container 108 is a discharge pressure atmosphere that communicates with the discharge pipe 109.
  • the electric motor 110 is housed in the central part of the closed container 108, and the compression mechanism part 111 is housed in the lower part.
  • the compression mechanism unit 111 is driven by a drive shaft 101 fixed to the rotor 110a of the electric motor 110.
  • the compression mechanism 111 sandwiches the cylinder 103, the piston 102 and the vane 106 between the upper bearing 104 and the lower bearing 105, and partitions the space formed between the cylinder 103 and the piston 102 by the vane 106 to form the suction chamber 112. It is configured to form a compression chamber 113 and perform a compression operation.
  • An eccentric shaft 101a integrally configured with the drive shaft 101 is housed in the cylinder 103, and the piston 102 is rotatably mounted on the eccentric shaft 101a.
  • the upper bearing 104 is provided with a discharge hole 121 that communicates with the discharge space 117 via the check valve 122.
  • the lower bearing 105 is provided with a suction passage 107.
  • the suction passage 107 is composed of a suction hole 107a in the radial direction and a vertical hole 107b in the axial direction, and communicates with the suction chamber 112.
  • the suction liner 114 is press-fitted into the suction hole 107a, and the suction liner 114 separates the high-temperature and high-pressure discharge gas inside the closed container 108 from the low-temperature and low-pressure suction gas inside the suction hole 107a.
  • An accumulator 115 is inserted into the suction liner 114 in order to prevent liquid compression of the compressor.
  • the accumulator 115 is brazed or welded and connected together with the suction outer pipe 116 fixed to the closed container 108 to separate the working fluid sucked into the rotary compressor 100 into gas and liquid.
  • the suction gas from the outside of the compressor is introduced into the suction chamber 112 via the suction pipe composed of the suction liner 114 into which the accumulator 115 is inserted and the suction outer pipe 116. It is configured in.
  • the suction pipe may be composed of only the accumulator 115 and the suction outer pipe 116, and the accumulator 115 may be directly connected to the suction hole 107a.
  • the rotary compressor 100 of the present embodiment uses, for example, a carbon dioxide refrigerant as a working fluid.
  • the discharge hole 121 of the upper bearing 104 and the suction passage 107 of the lower bearing 105 are shown by a two-dot chain line.
  • the discharge hole 121 is located on the right side of the vane 106 and communicates with the compression chamber 113.
  • the suction passage 107 is located on the left side of the vane 106 and communicates with the suction chamber 112.
  • the low temperature and low pressure gas is sucked into the suction chamber 112 through the accumulator 115, the suction liner 114, and the suction passage 107.
  • the low temperature and low pressure intake gas is compressed by the compression mechanism unit 111.
  • the compressed high-temperature and high-pressure gas is discharged from the discharge hole 121 to the discharge space 117 via the check valve 122. After that, the discharged gas passes through the small holes provided in the muffler 118 (see FIG. 1), the motor lower space 119 between the compression mechanism portion 111 and the motor 110, and the gaps of the motor 110. Then, the discharged gas is guided to the motor upper space 120 and is discharged from the rotary compressor 100 through the discharge pipe 109.
  • the oil supplied from the back surface of the vane 106 is supplied to the suction chamber 112 and the compression chamber 113 after lubricating the sliding portion of the vane 106.
  • the oil inside the suction chamber 112 and the compression chamber 113 is discharged from the discharge hole 121 together with the gas, and then reaches the discharge pipe 109 along the above-mentioned gas flow. In the meantime, most of the oil is separated from the discharged gas and atomized, and returns to the lower part of the closed container 108 by gravity.
  • the rotary compressor 100 includes a drive shaft 101, a piston 102, a cylinder 103, an upper bearing 104, a lower bearing 105, a vane 106, a discharge hole 121, and suction.
  • a hole 107a is provided.
  • the drive shaft 101 has an eccentric shaft 101a.
  • the piston 102 is fitted to the eccentric shaft 101a.
  • the cylinder 103 accommodates a piston 102 that rotates eccentrically.
  • the upper bearing 104 and the lower bearing 105 close the upper and lower opening surfaces of the cylinder 103.
  • the vane 106 partitions the space formed by the cylinder 103, the piston 102, the upper bearing 104, and the lower bearing 105 into the suction chamber 112 and the compression chamber 113.
  • the discharge hole 121 is provided in the upper bearing 104 and opens into the compression chamber 113.
  • the suction hole 107a is provided not in the cylinder 103 but in the lower bearing 105 in which the discharge hole 121 is not provided, and the suction liner 114 and the accumulator 115 are connected to the suction hole 107a.
  • the suction liner 114 and the accumulator 115 introduce the suction gas from the outside of the rotary compressor 100 into the suction chamber 112.
  • the suction passage 107 is discharged at the highest temperature in the discharge space 117. It can be kept away from the upper bearing 104 in a high temperature state by being exposed to gas, and by limiting the discharge space 117 to the first quadrant region A and the fourth quadrant region D, the suction passage 107 is horizontally oriented from the discharge space 117. Can be further away. Therefore, it is possible to suppress the heating of the suction gas flowing in the suction passage 107 and improve the volumetric efficiency.
  • the ratio Vs / H of the confined volume Vs per cylinder 103 to the height H of the cylinder 103 is set to be in the range of 0.3 to 1.2. ing.
  • the height H of the cylinder 103 can be set lower than the height H of the general cylinder 103 with respect to the closed volume Vs. Therefore, the leakage loss at the seal portion between the piston 102 and the cylinder 103 can be effectively reduced.
  • Vs / H is more preferably in the range of 0.3 to 0.8.
  • rotary compressor 100 of the present embodiment is used in a refrigeration cycle apparatus.
  • the rotary compressor 100 of the present embodiment when used for a heat pump water heater, the effect of the configuration of the present disclosure can be fully utilized and the system efficiency of the heat pump water heater can be improved.
  • the heat pump water heater has a higher temperature of the discharged gas than other refrigeration cycle devices. Therefore, since the temperature of the upper bearing 104 exposed to the high-temperature discharge gas is also high, the influence of the volumetric efficiency decrease due to the heat reception of the low-temperature suction gas passing through the suction passage 107 is large. However, if the suction passage 107 is kept away from the upper bearing 104 as in the configuration of the present disclosure, the suction gas is less likely to be heated, and the volumetric efficiency can be effectively improved.
  • the rotary compressor 200 according to the second embodiment includes two cylinders, an upper cylinder 2031 and a lower cylinder 2032, and a partition plate 223 is provided between the upper cylinder 2031 and the lower cylinder 2032. This point is different from the rotary compressor 100 configured by one cylinder 103 of the first embodiment.
  • the upper cylinder 2031, the upper piston 2021 and the upper vane (not shown) are sandwiched between the upper bearing 204 and the partition plate 223, and the lower cylinder 2032, the lower piston 2022 and the lower vane (not shown) are sandwiched between the partition plate 223 and the lower bearing 205.
  • the upper suction chamber 2121 (without drawing numbers), the lower suction chamber 2122, the upper compression chamber 2131 and The lower compression chamber 2132 (without drawing numbers) is formed so that each compression element performs a compression operation.
  • the partition plate 223 is provided with a suction passage 207.
  • the suction passage 207 is composed of a suction hole 207a in the radial direction, an upper vertical hole 207b communicating with the upper suction chamber 2121, and a lower vertical hole 207c communicating with the lower suction chamber 2122.
  • the confined volume of the rotary compressor 200 is the same as that of the rotary compressor 100 according to the first embodiment, but since it is shared by the two cylinders 2031 and 2032, the heights Hu and Hl of the cylinders 2031 and 2032 are implemented.
  • the height H of the cylinder 103 of the rotary compressor 100 according to the first embodiment is lower than the height H.
  • each compression element of the two-cylinder type rotary compressor 200 is the same as that of the one-cylinder type rotary compressor 100 according to the first embodiment.
  • the upper and lower compression chambers 2131 and 2132 perform compression in opposite phases.
  • the lower discharge gas compressed by the lower cylinder 2032 is discharged to the lower discharge space 2172 provided in the lower bearing 205. After that, it flows into the upper discharge space 2171 provided in the upper bearing 204 through a communication passage (not shown), and merges with the upper discharge gas compressed by the upper cylinder 2031.
  • the flow of the discharged gas after that is the same as that of the rotary compressor 100 according to the first embodiment.
  • the rotary compressor 200 includes the drive shaft 201, the upper piston 2021, the lower piston 2022, the upper cylinder 2031, the lower cylinder 2032, the upper bearing 204, and the lower bearing 205.
  • the upper and lower vanes, the upper discharge hole 2211, the lower discharge hole 2212, the suction hole 207a, and the partition plate 223 are provided.
  • the vertical compression element is configured in the axial direction.
  • the partition plate 223 is provided between the upper and lower compression elements.
  • the upper bearing 204 and the lower bearing 205 support the drive shaft 201.
  • the suction hole 207a is provided in the partition plate 223.
  • the rotary compressor 100 according to the first embodiment that is, the accumulator 115 of the rotary compressor 100 composed of one cylinder 103 can be used as it is. Therefore, compared to a two-cylinder type rotary compressor that uses a general accumulator composed of two pipes, the number of parts and assembly man-hours can be reduced, and a low-cost accumulator 215 and rotary compressor 200 are realized. can do.
  • Embodiments 1 and 2 have been described as examples of the techniques disclosed in the present application. However, the technique in the present disclosure is not limited to this, and can be applied to embodiments in which changes, replacements, additions, omissions, etc. have been made. It is also possible to combine the components described in the first and second embodiments to form a new embodiment.
  • a one-cylinder rotary compressor 100 and a two-cylinder rotary compressor 200 have been described as examples of the rotary compressor.
  • the rotary compressor may be any one that compresses gas. Therefore, the rotary compressor is not limited to the one-cylinder rotary compressor 100 or the two-cylinder rotary compressor 200. However, if a 1-cylinder rotary compressor 100 or a 2-cylinder rotary compressor 200 is used, there is an advantage that cost, efficiency, and reliability are balanced and mass production is easy. Further, a two-stage compressor may be used as the rotary compressor. If a two-stage compressor is used as the rotary compressor, the difference between high and low pressure can be reduced even under operating conditions with a high pressure ratio, so that high efficiency can be realized with a small leakage loss.
  • one cylinder may be provided with a plurality of vanes and compression chambers.
  • torque fluctuation can be reduced by performing almost the same compression operation as the 2-cylinder type, or by adopting a two-stage compression configuration, a high-low pressure difference can be obtained. It can also be made smaller. Therefore, it is possible to realize a rotary compressor capable of low vibration or high pressure ratio operation with a small number of parts.
  • the working fluid may be a compressible fluid. Therefore, the working fluid is not limited to carbon dioxide.
  • the pressure difference between the suction chamber 112 and the compression chamber 113 is larger than that of other refrigerants such as HFC-based refrigerants, HC-based refrigerants, and HFO-based refrigerants, and the piston 102 and the piston 102.
  • the leakage loss at the seal portion with the cylinder 103 has a large effect on the compressor efficiency.
  • the height H of the cylinder 103 must be set extremely low, and the cylinder 103 has a sufficient flow path cross-sectional area. It is difficult to secure the suction hole 107a.
  • the suction passage 107 is provided in either the upper bearing 104 or the lower bearing 105, the height H of the cylinder 103 can be increased to solve the above-mentioned problems, and the rotary compressor can be solved. It is effective for increasing the efficiency of 100.
  • a mixed refrigerant of carbon dioxide and another refrigerant such as an HFC-based refrigerant, an HC-based refrigerant or an HFO-based refrigerant is used as the working fluid, the temperature glide between the inlet and outlet of the condenser of the refrigeration cycle can be suppressed. Therefore, it is possible to effectively suppress a decrease in the heat exchange efficiency of the capacitor.
  • the present disclosure is applicable to rotary compressors and refrigeration cycle devices in which the suction gas flowing in the suction passage is heated. Specifically, the present disclosure is applicable to air conditioners, refrigerators, blowers, water heaters, and the like.

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Abstract

本開示におけるロータリ圧縮機および冷凍サイクル装置は、偏心軸１０１ａを有する駆動軸１０１と、偏心軸１０１ａに嵌合されたピストン１０２と、偏心回転するピストン１０２を収容するシリンダ１０３と、シリンダ１０３の上下開口面を閉塞する上端板１０４および下端板１０５と、シリンダ１０３、ピストン１０２、上下端板１０３、１０４によって形成される空間を吸入室１１２と圧縮室１１３とに区画するベーン１０６と、上端板１０３または下端板１０４のいずれか一方に設けられ、圧縮室１１３に開口する吐出穴１２１と、吐出穴１２１が設けられていない他方の上端板１０３または下端板１０４に設けられ、圧縮機外部から吸入ガスを吸入室１１２へと導入する吸入配管１１６が接続される吸入穴１０７ａと、を備える。これにより、吸入ガス冷媒の加熱を抑制し、体積効率を向上できる。

Description

ロータリ圧縮機および冷凍サイクル装置
　本開示は、ロータリ圧縮機とそれが使用される空気調和機、冷凍機、ブロワ、給湯機等の冷凍サイクル装置に関する。
　特許文献１は、体積効率の低下を抑制する高圧ドーム形圧縮機を開示する。この高圧ドーム形圧縮機は、吸入ガス冷媒をシリンダの圧縮室へと導入する筒部に小径部を設けることで、圧縮室に繋がるシリンダの吸入通路と小径部との間にガス滞留部を形成する。それにより、このガス滞留部の断熱作用で吸入通路を通る吸入ガス冷媒がシリンダによって加熱されることを低減し、体積効率の低下を抑制している。
実開平５－０００９９３号公報
　本開示は、圧縮機内部で最も高温の吐出空間と吸入通路とを遠ざけることで、吸入ガスの加熱を低減したロータリ圧縮機および冷凍サイクル装置を提供する。
　本開示におけるロータリ圧縮機および冷凍サイクル装置は、偏心軸を有する駆動軸と、偏心軸に嵌合されたピストンと、偏心回転するピストンを収容するシリンダと、シリンダの上下開口面を閉塞する上端板および下端板と、シリンダ、ピストン、上下端板によって形成される空間を吸入室と圧縮室とに区画するベーンと、上端板または下端板のいずれか一方に設けられ、圧縮室に開口する吐出穴と、吐出穴が設けられていない他方の上端板または下端板に設けられ、圧縮機外部から吸入ガスを吸入室へと導入する吸入配管が接続される吸入穴と、を備えている。
　本開示におけるロータリ圧縮機および冷凍サイクル装置は、シリンダをはさんで、吐出穴を設けた部品と反対側の部品に吸入穴を設けることで、吐出穴が開口する吐出空間と吸入穴を含む吸入通路とを遠ざけることができる。そのため、吸入通路内を流れる吸入ガスの加熱を抑制して体積効率を向上することができる。
実施の形態１におけるロータリ圧縮機の縦断面図 実施の形態１における圧縮機構部の横断面図 実施の形態２におけるロータリ圧縮機の縦断面図
　（本開示の基礎となった知見等）
　発明者らが本開示に想到するに至った当時、ロータリ圧縮機は、吸入ガス冷媒が加熱されることによって生じる体積効率の低下を抑制するため、特許文献１に記載されているように、外部からガス冷媒を導入する筒部とシリンダの吸入通路との間にガス滞留部を形成して、吸入されるガス冷媒がシリンダにより加熱されるのを低減している。しかしながら、シリンダの高さが低い（厚みが薄い）ため、シリンダに形成される吸入通路径が小さい。よって、前記吸入通路との間に形成される断熱用のガス滞留部の隙間間隔が、非常に狭いものとなってしまい、十分なガス冷媒加熱抑制効果が得られないという課題があった。
　発明者らはこのような課題を発見し、その課題を解決するために、本開示の主題を構成するに至った。
　そこで、本開示は、吸入ガス冷媒の加熱をより強力に抑制できるようにして、体積効率を向上させたロータリ圧縮機を提供する。
　以下、図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が必要以上に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
　なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。
　（実施の形態１）
　以下、図１および図２を用いて、実施の形態１を説明する。
　［１－１．構成］
　図１および図２において、ロータリ圧縮機１００は、駆動軸１０１と、ピストン１０２と、シリンダ１０３と、上軸受としても機能する上端板（以下、上軸受と称す）１０４と、下軸受としても機能する下端板（以下、下軸受と称す）１０５と、ベーン１０６と、吐出穴１２１と、吸入穴１０７ａと、を備える。
　密閉容器１０８の内部全体は吐出管１０９に連通する吐出圧力雰囲気である。密閉容器１０８の中央部に電動機１１０、下部に圧縮機構部１１１が収納される。圧縮機構部１１１は、電動機１１０の回転子１１０ａに固定された駆動軸１０１で駆動される。この圧縮機構部１１１は、シリンダ１０３、ピストン１０２及びベーン１０６を上軸受１０４と下軸受１０５で挟み込み、シリンダ１０３とピストン１０２との間に形成された空間をベーン１０６で仕切ることで吸入室１１２と圧縮室１１３を形成して圧縮動作を行うように構成されている。
　シリンダ１０３内には、駆動軸１０１と一体的に構成された偏心軸１０１ａが収納されており、この偏心軸１０１ａにピストン１０２が回転自在に装着されている。
　上軸受１０４には、逆止弁１２２を介して吐出空間１１７と連通する吐出穴１２１が設けられている。
　下軸受１０５には、吸入通路１０７が設けられる。吸入通路１０７は、径方向の吸入穴１０７ａと軸方向の縦穴１０７ｂとで構成され、吸入室１１２と連通している。
　吸入穴１０７ａには吸入ライナー１１４が圧入され、吸入ライナー１１４は、密閉容器１０８内部の高温高圧の吐出ガスと吸入穴１０７ａ内部の低温低圧の吸入ガスを仕切っている。
　吸入ライナー１１４には、圧縮機の液圧縮を防止するためにアキュームレータ１１５が挿入される。アキュームレータ１１５は、密閉容器１０８に固定された吸入外管１１６とともにロー付けまたは溶接されて接続されており、ロータリ圧縮機１００に吸入される作動流体を気液分離している。
　すなわち、実施の形態１では、上記アキュームレータ１１５が挿入された吸入ライナー１１４と吸入外管１１６とで構成される吸入配管を介して、圧縮機外部からの吸入ガスを吸入室１１２へと導入するように構成している。尚、吸入配管としてはアキュームレータ１１５と吸入外管１１６のみで構成し、吸入穴１０７ａに直接アキュームレータ１１５を接続するようにしてもよい。
　そして、図２のようにＸ軸とＹ軸を定義し、右上の領域を第一象限領域Ａ、左上の領域を第二象限領域Ｂ、左下の領域を第三象限領域Ｃ、右下の領域を第四象限領域Ｄとすると、吐出空間１１７は、主に第一象限領域Ａと第四象限領域Ｄに位置し、吸入通路１０７は、主に第二象限領域Ｂに位置する構成としてある。
　なお、本実施の形態のロータリ圧縮機１００は、作動流体として例えば二酸化炭素冷媒を用いている。
　［１－２．動作］
　以上のように構成されたロータリ圧縮機１００について、その動作を以下説明する。
　［１－２－１．圧縮動作］
　図１および図２に基づいて、ロータリ圧縮機１００の圧縮動作を説明する。
　図２において、上軸受１０４の吐出穴１２１と下軸受１０５の吸入通路１０７を二点鎖線で示す。吐出穴１２１は、ベーン１０６の右側に位置し、圧縮室１１３と連通している。吸入通路１０７は、ベーン１０６の左側に位置し、吸入室１１２と連通している。
　電動機１１０が付勢され、駆動軸１０１が回転すると、偏心軸１０１ａがシリンダ１０３内において偏芯回転し、ピストン１０２がベーン１０６に当接しながら回転運動する。これにより、作動流体の吸入、圧縮が繰り返される。
　低温低圧のガスは、アキュームレータ１１５、吸入ライナー１１４、吸入通路１０７を通って吸入室１１２に吸入される。低温低圧の吸入ガスは、圧縮機構部１１１にて圧縮される。圧縮された高温高圧のガスは、吐出穴１２１から逆止弁１２２を介して吐出空間１１７へ吐出する。その後、吐出ガスは、マフラー１１８（図１参照）に設けられた小孔、圧縮機構部１１１と電動機１１０との間の電動機下部空間１１９、電動機１１０の各隙間を通る。そして、吐出ガスは、電動機上部空間１２０に導かれ、吐出管１０９を通ってロータリ圧縮機１００から吐出される。
　［１－２－２．給油動作］
　密閉容器１０８の下部には、オイルが貯留されており、圧縮機構部１１１は、通常、オイルに浸漬した状態にある。駆動軸１０１の内部には、図示されていない油通路が軸方向に設けられる。油通路の下端部から吸い上げられたオイルは、偏心軸１０１ａに設けられた図示されていない給油穴を通って、偏心軸１０１ａの摺動部を潤滑しながら、ピストン１０２内周部へ到達する。その後、オイルの一方は、上軸受１０４および下軸受１０５のジャーナル軸受摺動部を潤滑して圧縮機構部１１１外に排出され、オイルのもう一方は、ピストン１０２の上下端面と上軸受１０４および下軸受１０５との摺動部を潤滑しながら、吸入室１１２と圧縮室１１３へと供給される。
　また、ベーン１０６背面から供給されたオイルは、ベーン１０６の摺動部を潤滑後、吸入室１１２と圧縮室１１３へと供給される。吸入室１１２と圧縮室１１３の内部のオイルは、ガスとともに吐出穴１２１から吐出された後、上述したガスの流れに乗って吐出管１０９まで到達する。その間に、ほとんどのオイルが吐出ガスと分離されて液滴化し、重力によって密閉容器１０８の下部へ戻る。
　［１－３．効果等］
　以上のように、本実施の形態において、ロータリ圧縮機１００は、駆動軸１０１と、ピストン１０２と、シリンダ１０３と、上軸受１０４と、下軸受１０５と、ベーン１０６と、吐出穴１２１と、吸入穴１０７ａと、を備える。駆動軸１０１は、偏心軸１０１ａを有する。ピストン１０２は、偏心軸１０１ａに嵌合される。シリンダ１０３は、偏心回転するピストン１０２を収容する。上軸受１０４および下軸受１０５は、シリンダ１０３の上下開口面を閉塞する。ベーン１０６は、シリンダ１０３、ピストン１０２、上軸受１０４、下軸受１０５によって形成される空間を吸入室１１２と圧縮室１１３とに区画する。吐出穴１２１は、上軸受１０４に設けられ、圧縮室１１３に開口する。そして、吸入穴１０７ａは、シリンダ１０３ではなく吐出穴１２１が設けられていない下軸受１０５に設けられ、吸入ライナー１１４およびアキュームレータ１１５が接続される。吸入ライナー１１４およびアキュームレータ１１５は、ロータリ圧縮機１００外部から吸入ガスを吸入室１１２へと導入する。
　このように、シリンダ１０３をはさんで、吐出穴１２１を設けた上軸受１０４と反対側の下軸受１０５に吸入穴１０７ａを設けたことで、吸入通路１０７を吐出空間１１７内の最も高温の吐出ガスにさらされて高温状態の上軸受１０４から遠ざけることができ、また、吐出空間１１７を第一象限領域Ａと第四象限領域Ｄに限定させることで、吸入通路１０７を吐出空間１１７から水平方向にさらに遠ざけることができる。そのため、吸入通路１０７内を流れる吸入ガスの加熱を抑制して体積効率を向上することができる。
　また、本実施の形態のように、ロータリ圧縮機１００は、作動流体として二酸化炭素を用いているので次のような効果もある。
　すなわち二酸化炭素冷媒は、ＨＦＣ系冷媒、ＨＣ系冷媒又はＨＦＯ系冷媒等の他の冷媒と比較して、吸入室１１２と圧縮室１１３との圧力差が大きく、ピストン１０２とシリンダ１０３とのシール部での漏れ損失が圧縮機効率に及ぼす影響が大きい。そのため、漏れ損失を低減して、ロータリ圧縮機１００を高効率化するためには、シリンダ１０３の高さＨを極めて低く設定せざるをえず、シリンダ１０３に十分な流路断面積を持った吸入穴１０７ａを確保することが難しい。このような場合、前記した本開示のロータリ圧縮機１００の構成であれば、吸入穴１０７ａをシリンダ１０３ではなく下軸受１０５に設けているので、シリンダ１０３の高さＨを極めて低く設定しても、シリンダ１０３の高さＨとは関係なく十分な流路断面積を持った吸入穴１０７ａを形成することができる。そのため、ロータリ圧縮機１００を高効率化することができる。
　また、本実施の形態のロータリ圧縮機１００は、一つのシリンダ１０３あたりの閉じ込み容積Ｖｓとシリンダ１０３の高さＨとの比Ｖｓ／Ｈが０．３から１．２の範囲となるようにしている。
　これにより、シリンダ１０３の高さＨを閉じ込み容積Ｖｓに対する一般的なシリンダ１０３の高さＨよりも低めに設定できる。そのため、ピストン１０２とシリンダ１０３とのシール部での漏れ損失を効果的に低減できる。
　なお、上記Ｖｓ／Ｈは、０．３から０．８の範囲がより好ましい。
　これにより、Ｖｓ／Ｈが大きすぎることで吸入室１１２と圧縮室１１３の表面積が増大して受熱損失が拡大したりすることを避けることができる。そのため、圧縮機効率を最大限に向上させることができる。
　また、本実施の形態のロータリ圧縮機１００は、冷凍サイクル装置に用いて使用する。
　これにより、受熱損失を低減して高い体積効率を実現することができるので、高圧縮比等の吐出温度が高い運転条件でもロータリ圧縮機１００は高効率を維持することができる。よって、冷凍サイクル装置のシステム効率を広い運転範囲で向上できる。
　特に本実施の形態のロータリ圧縮機１００は、ヒートポンプ給湯機に用いると本開示の構成の効果を十分に生かし、ヒートポンプ給湯機のシステム効率を向上させることができる。
　すなわち、ヒートポンプ給湯機は、他の冷凍サイクル装置と比較して吐出ガスの温度が高い。よって、高温の吐出ガスにさらされる上軸受１０４の温度も高いため、吸入通路１０７を通過する低温の吸入ガスの受熱による体積効率低下の影響が大きい。しかし、本開示の構成のように吸入通路１０７を上軸受１０４から遠ざける構成とすれば、吸入ガスが加熱されにくく、効果的に体積効率を向上できる。
　（実施の形態２）
　以下、図３を用いて、実施の形態２を説明する。
　［２－１．構成］
　実施の形態２にかかるロータリ圧縮機２００は、上シリンダ２０３１と下シリンダ２０３２の二つのシリンダが構成され、上シリンダ２０３１と下シリンダ２０３２の間に仕切り板２２３が設けられている。その点が、実施の形態１の一つのシリンダ１０３で構成されているロータリ圧縮機１００と異なる。
　上シリンダ２０３１、上ピストン２０２１及び上ベーン（図示せず）を上軸受２０４と仕切り板２２３で挟み込み、下シリンダ２０３２、下ピストン２０２２及び下ベーン（図示せず）を仕切り板２２３と下軸受２０５で挟み込み、上下シリンダ２０３１、２０３２と上下ピストン２０２１、２０２２との間に形成された空間を上下ベーンで仕切ることで上吸入室２１２１（図番付与せず）、下吸入室２１２２、上圧縮室２１３１及び下圧縮室２１３２（図番付与せず）を形成してそれぞれの圧縮要素が圧縮動作を行うように構成されている。
　仕切り板２２３には、吸入通路２０７が設けられている。吸入通路２０７は、径方向の吸入穴２０７ａと、上吸入室２１２１と連通する上縦穴２０７ｂと、下吸入室２１２２と連通する下縦穴２０７ｃとで構成される。
　ロータリ圧縮機２００の閉じ込み容積は、実施の形態１にかかるロータリ圧縮機１００と同等であるが、二つのシリンダ２０３１、２０３２で分担するので、シリンダ２０３１、２０３２の高さＨｕ、Ｈｌは、実施の形態１にかかるロータリ圧縮機１００のシリンダ１０３の高さＨよりも低い。
　［２－２．動作］
　以上のように構成されたロータリ圧縮機２００について、その動作を以下説明する。
　［２－２－１．吸入動作］
　アキュームレータ２１５で気液分離された吸入ガスは、吸入通路２０７で上下に分配されて上下吸入室２１２１、２１２２へと吸入される。
　［２－２－２．圧縮動作］
　２シリンダタイプのロータリ圧縮機２００のそれぞれの圧縮要素の圧縮動作は、実施の形態１にかかる１シリンダタイプのロータリ圧縮機１００と同様である。但し、上下圧縮室２１３１、２１３２は、逆位相で圧縮を行う。
　下シリンダ２０３２で圧縮された下吐出ガスは、下軸受２０５に設けられた下吐出空間２１７２に吐出する。その後、図示されていない連通路を通って上軸受２０４に設けられた上吐出空間２１７１へと流れ、上シリンダ２０３１で圧縮された上吐出ガスと合流する。その後の吐出ガスの流れは実施の形態１にかかるロータリ圧縮機１００と同様である。
　［２－３．効果等］
　以上のように、本実施の形態において、ロータリ圧縮機２００は、駆動軸２０１と、上ピストン２０２１と、下ピストン２０２２と、上シリンダ２０３１と、下シリンダ２０３２と、上軸受２０４と、下軸受２０５と、上下ベーンと、上吐出穴２２１１と、下吐出穴２２１２と、吸入穴２０７ａと、仕切り板２２３を備える。上下圧縮要素は、軸方向に構成される。仕切り板２２３は、上下圧縮要素の間に備えられる。上軸受２０４と下軸受２０５は、駆動軸２０１を支承する。吸入穴２０７ａは、仕切り板２２３に設けられる。
　これにより、吸入通路２０７を上下吐出空間２１７１、２１７２から遠ざけることができる。そのため、吸入通路２０７内を流れる吸入ガスの加熱を抑制して、体積効率を向上することができる。
　また、実施の形態１にかかるロータリ圧縮機１００、すなわち、一つのシリンダ１０３で構成されたロータリ圧縮機１００のアキュームレータ１１５をそのまま使用することができる。そのため、二本の配管で構成された一般的なアキュームレータを用いた２シリンダタイプのロータリ圧縮機と比較して、部品点数と組立工数を少なくでき、低コストのアキュームレータ２１５およびロータリ圧縮機２００を実現することができる。
　（他の実施の形態）
　以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１および２を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態１および２で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
　そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
　実施の形態１および２では、ロータリ圧縮機の一例として１シリンダのロータリ圧縮機１００と２シリンダのロータリ圧縮機２００を説明した。ロータリ圧縮機は、ガスを圧縮するものであればよい。したがって、ロータリ圧縮機は、１シリンダのロータリ圧縮機１００または２シリンダのロータリ圧縮機２００に限定されない。ただし、１シリンダのロータリ圧縮機１００または２シリンダのロータリ圧縮機２００を用いれば、コストと効率、信頼性のバランスがとれ、量産しやすい利点がある。また、ロータリ圧縮機として、二段圧縮機を用いてもよい。ロータリ圧縮機として二段圧縮機を用いれば、高い圧力比の運転条件でも高低圧差を小さくすることができるので、少ない漏れ損失によって高い効率が実現できる。
　また、ロータリ圧縮機として、一つのシリンダに複数のベーンと圧縮室を備えてもよい。これを用いれば、１シリンダのロータリ圧縮機１００の構成において、２シリンダタイプとほぼ同様の圧縮動作を行うことで、トルク変動を低減でき、または、二段圧縮構成とすることで、高低圧差を小さくすることもできる。よって、少部品点数で低振動または高圧力比運転が可能なロータリ圧縮機が実現できる。
　また、実施の形態１では、作動流体の一例として二酸化炭素を説明した。作動流体は、圧縮性流体であればよい。したがって、作動流体は、二酸化炭素に限定されない。ただし、これを用いれば、既述したようにＨＦＣ系冷媒、ＨＣ系冷媒又はＨＦＯ系冷媒等の他の冷媒と比較して、吸入室１１２と圧縮室１１３との圧力差が大きく、ピストン１０２とシリンダ１０３とのシール部での漏れ損失が圧縮機効率に及ぼす影響が大きい。その結果、漏れ損失を低減して、ロータリ圧縮機１００を高効率化するためには、シリンダ１０３の高さＨを極めて低く設定せざるをえず、シリンダ１０３に十分な流路断面積を持った吸入穴１０７ａを確保することが難しい。しかしながら、本開示の構成では上軸受１０４または下軸受１０５のいずれかに吸入通路１０７を設けるので、シリンダ１０３の高さＨを高くして前記した様な課題を解消することができ、ロータリ圧縮機１００の高効率化に効果的である。また、作動流体として、ＨＦＣ系冷媒、ＨＣ系冷媒又はＨＦＯ系冷媒等の他の冷媒と二酸化炭素との混合冷媒を用いれば、冷凍サイクルのコンデンサ入口と出口との間の温度グライドを抑制することができるので、コンデンサの熱交換効率の低下を効果的に抑えることができる。
　なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
　本開示は、吸入通路内を流れる吸入ガスの加熱が生じるロータリ圧縮機および冷凍サイクル装置に適用可能である。具体的には、空気調和機、冷凍機、ブロワ、給湯機などに、本開示は適用可能である。
　１００　ロータリ圧縮機
　１０１、２０１　駆動軸
　１０１ａ　偏心軸
　１０２　ピストン
　１０３、２０３　シリンダ
　１０４、２０４　上端板（上軸受）
　１０５、２０５　下端板（下軸受）
　１０６　ベーン
　１０７　吸入通路
　１０７ａ　吸入穴
　１０７ｂ　縦穴
　１０８　密閉容器
　１０９　吐出管
　１１０　電動機
　１１０ａ　回転子
　１１０ｂ　固定子
　１１１　圧縮機構部
　１１２　吸入室
　１１３　圧縮室
　１１４　吸入ライナー（吸入配管）
　１１５　アキュームレータ（吸入配管）
　１１６　吸入外管（吸入配管）
　１１７　吐出空間
　１１８　マフラー
　１１９　電動機下部空間
　１２０　電動機上部空間
　１２１　吐出穴
　１２２　逆止弁
　２００　ロータリ圧縮機
　２０２１　上ピストン
　２０２２　下ピストン
　２０３１　上シリンダ
　２０３２　下シリンダ
　２０７　吸入通路
　２０７ａ　吸入穴
　２０７ｂ　上縦穴
　２０７ｃ　下縦穴
　２１２１　上吸入室
　２１２２　下吸入室
　２１３１　上圧縮室
　２１３２　下圧縮室
　２１５　アキュームレータ
　２１７１　上吐出空間
　２１７２　下吐出空間
　２２１１　上吐出穴
　２２１２　下吐出穴
　２２３　仕切り板

 

Claims (7)

  1. 　偏心軸を有する駆動軸と、
    　前記偏心軸に嵌合されたピストンと、
    　偏心回転する前記ピストンを収容するシリンダと、
    　前記シリンダの上下開口面を閉塞する上端板および下端板と、
    　前記シリンダ、前記ピストン、前記上下端板によって形成される空間を吸入室と圧縮室とに区画するベーンと、
    　前記上端板または前記下端板のいずれか一方に設けられ、前記圧縮室に開口する吐出穴と、
    　前記吐出穴が設けられていない他方の前記上端板または前記下端板に設けられ、圧縮機外部から吸入ガスを前記吸入室へと導入する吸入配管が接続される吸入穴と、
    　を備えるロータリ圧縮機。
  2. 　一つの前記ピストンと前記シリンダを備えた１シリンダタイプであり、
    　前記上端板として機能し、前記吐出穴が設けられた上軸受と、
    　前記下端板として機能し、前記吸入穴が設けられた下軸受とを備える、
    　請求項１に記載のロータリ圧縮機。
  3. 　前記シリンダ、前記ピストンおよび前記ベーンによって構成される圧縮要素を軸方向に複数備え、
    　複数の前記圧縮要素の間に仕切り板を備え、
    　前記駆動軸を上下で支承する上軸受と下軸受、および前記仕切り板を前記上下端板として構成し、
    　前記上軸受と前記下軸受のそれぞれに前記吐出穴と、
    　前記仕切り板に前記吸入穴とを備える、
    　請求項１に記載のロータリ圧縮機。
  4. 　作動流体として二酸化炭素を用いた、
    　請求項１～３のいずれか１項に記載のロータリ圧縮機。
  5. 　一つの前記シリンダあたりの閉じ込み容積Ｖｓと前記シリンダの高さＨとの比Ｖｓ／Ｈが０．３から１．２の範囲である、
    　請求項１～４のいずれか１項に記載のロータリ圧縮機。
  6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載のロータリ圧縮機を備える冷凍サイクル装置。
  7. 　ヒートポンプ給湯機である、
    　請求項６に記載の冷凍サイクル装置。

     
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