(57)【要約】【課題】冷凍能力を消費せずに冷凍機油Ｏの冷却が可能なロータリ圧縮機およびこれを具備した空気調和機の室外機を提供する。【解決手段】密閉容器２と、この密閉容器内にそれぞれ収容された電動機４、電動機により駆動される圧縮機構部３および冷凍機油Ｏ１０とを具備している。  また、ベーン溝１１ａ，１１ｂに連通するベーン背室１３ａ，１３ｂの下端開口部を、開口部を有する連結用蓋１５により閉塞すると共に、この連結用蓋の開口部から吐出される冷凍機油Ｏを密閉容器外に導いた後に、この密閉容器内に戻す冷却回路の導出管１６と戻り管１８を備え、この冷却回路内の冷凍機油Ｏを循環させる動力として、第２のベーン１２ｂの往復運動により発生するポンプ作用を用いる。【選択図】  図１
2014190271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器と、
この密閉容器内にそれぞれ収容された電動機、この電動機により駆動される圧縮機構部および冷凍機油と、
を具備し、
前記圧縮機構部が、前記電動機により駆動されて偏心運動するローラを収容するシリンダ室を形成するシリンダに、このローラの外周面に摺接しながら往復動するベーンを収容するベーン溝およびこのベーン溝に連通してベーンを前記ローラ側に常時弾性的に押圧するばね部材を収容し、前記冷凍機油中に開口する開口部を上端と下端に形成したベーン背室を有するロータリ圧縮機において、
前記ベーン背室の下端開口部を、開口部を有する蓋部材により閉塞すると共に、この蓋部材の開口部から吐出される冷凍機油を前記密閉容器外に導いた後に、この密閉容器内に戻す冷却回路を備え、この冷却回路内の冷凍機油を循環させる動力として、前記ベーンの往復運動により発生するポンプ作用を用いたことを特徴とするロータリ圧縮機。
【請求項２】
前記冷却回路は、前記密閉容器の外側に、フィンチューブ熱交換器からなる冷却器を有することを特徴とする請求項１記載のロータリ圧縮機。
【請求項３】
前記冷却回路は、その回路途中に、冷凍機油または前記密閉容器から外部に吐出される吐出ガスの温度に応じて開閉制御される開閉弁を設けていることを特徴とする請求項１または２記載のロータリ圧縮機。
【請求項４】
請求項２または３に記載のロータリ圧縮機と、室外熱交換器と、前記室外熱交換器に送風すると共に、前記冷却器を空冷する室外ファンと、
この室外ファンと前記ロータリ圧縮機と室外熱交換器とを収容する室外機ユニットケースと、
を具備していることを特徴とする空気調和機の室外機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、冷凍サイクルに用いられるロータリ圧縮機およびこれを具備した空気調和機の室外機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のロータリ圧縮機では、密閉容器内の冷凍機油を冷却する冷却手段として、ガスクーラ方式が知られている。このガスクーラ方式は、密閉容器の内部に、冷凍サイクルを流れる低温のガス冷媒の一部を循環させることにより、冷凍機油を冷却する方式である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このガスクーラ方式では、冷凍サイクルを流れる低温のガス冷媒の一部を、密閉容器の内部に循環させるので、その分、冷凍サイクルにおける冷凍能力の一部を、冷凍機油の冷却のために消費することになり、冷凍システム全体の効率の低下を招くという課題がある。
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、冷凍能力を消費せずに冷凍機油の冷却が可能なロータリ圧縮機およびこれを具備した空気調和機の室外機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係るロータリ圧縮機は、密閉容器と、この密閉容器内にそれぞれ収容された電動機、電動機により駆動される圧縮機構部および冷凍機油を具備している。
【０００６】
また、圧縮機構部は、ベーン溝に連通するベーン背室の下端開口部を、開口部を有する蓋部材により閉塞すると共に、この蓋部材の開口部から吐出される冷凍機油を密閉容器外に導いた後に、この密閉容器内に戻す冷却回路を備え、この冷却回路内の冷凍機油を循環させる動力として、ベーンの往復運動により発生するポンプ作用を用いる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係るロータリ圧縮機の一部を縦断面で示す部分縦断面図。
【図２】図１のＩＩ部の要部拡大図。
【図３】第２の実施形態に係るロータリ圧縮機の要部拡大図。
【図４】第３の実施形態に係るロータリ圧縮機の一部を縦断面で示す部分縦断面図。
【図５】第４の実施形態に係るロータリ圧縮機の要部拡大図。
【図６】第５の実施形態に係るロータリ圧縮機の部分縦断面図。
【図７】第６の実施形態に係る室外機の全体構成を示す平面模式図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態に係るロータリ圧縮機およびこれを具備した室外機を図面を参照して説明する。なお、複数の図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１に示すようにロータリ圧縮機１は、密閉容器２を有し、この密閉容器２内には冷凍機油Ｏを収容している。また、この密閉容器２内の下部には圧縮機構部３が設けられ、上部には電動機４が設けられる。これら圧縮機構部３と電動機４は、回転軸５によって連結される。
【００１０】
上記電動機４は、密閉容器２の内周面に圧入や焼嵌めによって固定され、巻線が装着された筒状の固定子４ａと、この固定子４ａの内側に回転可能に設けられた回転子４ｂからなる。
【００１１】
上記圧縮機構部３は、中間仕切板６を介して、この中間仕切板６の上面部に第１のシリンダ７Ａを備え、下面部に第２のシリンダ７Ｂを備えている。さらに、第１のシリンダ７Ａの上面には主軸受８が取付固定され、第２のシリンダ７Ｂの下面には副軸受９が取付固定される。
【００１２】
上記主軸受８は、回転軸５の主軸部５ａを軸支し、副軸受９は回転軸５の副軸部５ｂを軸支する。上記回転軸５は、第１，第２のシリンダ７Ａ，７Ｂ内部を貫通するとともに、略１８０°の位相差をもって形成される第１の偏心部ａと第２の偏心部ｂを一体に備えている。
【００１３】
第１，第２の偏心部ａ，ｂは、互いに同一直径をなし、第１，第２のシリンダ７Ａ，７Ｂの内径部に位置するように組み立てられる。第１の偏心部ａの周面には、第１の偏心ローラ１０ａが嵌合され、第２の偏心部ｂの周面には、第２の偏心ローラ１０ｂが嵌合される。
【００１４】
上記第１のシリンダ７Ａの内径部は、主軸受８と中間仕切板６によって囲まれていて、第１のシリンダ室Ｓａが形成される。第２のシリンダ７Ｂの内径部は、副軸受９と中間仕切板６によって囲まれていて、第２のシリンダ室Ｓｂが形成される。
【００１５】
各シリンダ室Ｓａ，Ｓｂは互いに同一直径および高さ寸法に形成され、各シリンダ室Ｓａ，Ｓｂ内には、上記偏心ローラ１０ａ，１０ｂがその周壁一部が各シリンダ室Ｓａ，Ｓｂの周壁一部に線接触しながら偏心回転するように収容されている。
【００１６】
そして、第１のシリンダ７Ａには、第１のシリンダ室Ｓａと連通する第１のベーン溝１１ａが設けられ、この第１のベーン溝１１ａ内には、第１のベーン１２ａが移動自在に収容される。第２のシリンダ７Ｂには、第２のシリンダ室Ｓｂと連通する第２のベーン溝１１ｂが設けられ、この第２のベーン溝１１ｂ内には、第２のベーン１２ｂが移動自在に収容される。
【００１７】
それぞれのベーン１２ａ，１２ｂの先端部は平面視で半円状に形成されており、対向するシリンダ室Ｓａ，Ｓｂに突出して平面視で円形状の上記第１，第２の偏心ローラ１０ａ，１０ｂ周壁に、この回転角度に拘わらず線接触できる。
【００１８】
第１のシリンダ７Ａの第１のベーン溝１１ａの反シリンダ室Ｓａ側には、第１のベーン背室１３ａが設けられ、この第１のベーン背室１３ａには、図示省略の圧縮ばねであるばね部材が収容される。このばね部材は第１のベーン１２ａの後端側端面と密閉容器２内周壁との間に介在され、上記第１のベーン１２ａを第１の偏心ローラ１０ａ側に摺接可能に常時強制的に押圧する弾性力（背圧）を付与する。
【００１９】
第２のシリンダ７Ｂの第２のベーン溝１１ｂの反シリンダ室Ｓｂ側には、第２のベーン背室１３ｂが設けられ、この第２のベーン背室１３ｂ内には、図示省略の圧縮ばねであるばね部材が収容される。このばね部材はベーンの後端側端面と密閉容器２内周壁との間に介在され、第２のベーン１２ｂを第２の偏心ローラ１０ｂ側に摺接可能に常時弾性的に押圧するに弾性力（背圧）をこの第２のベーン１２ｂに付与する。
【００２０】
また、アキュムレータ１４には、密閉容器２と第１のシリンダ７Ａ側部を貫通して第１のシリンダ室Ｓａ内に直接連通する第１の吸込み冷媒管Ｐａと、密閉容器２と第２のシリンダ７Ｂ側部を貫通して第２のシリンダ室Ｓｂ内に直接連通する第２の吸込み冷媒管Ｐｂとを具備している。
【００２１】
そして、図２に示すように第１，第２のベーン背室１３ａ，１３ｂの一方、例えば第２のベーン背室１３ｂの下端開口部である下開口部１３ｃの外面（下面）に、蓋部材の一例である連結用蓋１５を設けて閉塞すると共に、この連結用蓋１５に連結されている導出管１６を、この下開口部１３ｃに連通させている。
【００２２】
なお、第１，第２のベーン背室１３ａ，１３ｂは、その図中上端面に、下開口部１３ｃと上下方向で対向する上端にて開口する上開口部１３ｄをそれぞれ形成している。密閉容器２内に収容されている冷凍機油Ｏの液面は、この第１のベーン室１３ａの上開口部１３ｄの上方まで到達しているので、第１，第２のベーン背室１３ａ，１３ｂ内には、常時冷凍機油Ｏが満たされている。
【００２３】
そして、図１に示すように、上記導出管１６の先端部１６ａは、密閉容器２の側壁を水平方向液密に貫通して密閉容器２の外部に延出し、フィンチューブ熱交換器よりなる冷却器１７の図示省略の油管入口に接続される。この油管は、例えばＵ字状蛇行を複数回繰り返す蛇管状に形成され、所要のピッチで対向配置された複数枚のフィンを垂直方向に貫通して構成され、油出口には戻り管１８が接続される。
【００２４】
戻り管１８の先端部１８ａは、密閉容器２の側壁を水平方向に液密に貫通して密閉容器２内の底部の油溜りまで延伸している。これにより、冷凍機油Ｏの冷却回路が形成される。
【００２５】
本実施形態に係るロータリ圧縮機１は、上記のように構成されているので、電動機４が通電されて圧縮機構部３が駆動されると、第１，第２のシリンダ７Ａ，７Ｂの第１、第２シリンダ室Ｓａ、Ｓｂ内で第１，第２の偏心ローラ１０ａ，１０ｂがそれぞれ偏心駆動する。
【００２６】
これにより、第１、第２シリンダ室Ｓａ、Ｓｂ内の冷媒が圧縮され、高温高圧のガス冷媒となって密閉容器２内に吐出され、吐出管２ａから図示省略の凝縮器等へ吐出される。
【００２７】
一方、第１，第２の偏心ローラ１０ａ，１０ｂの偏心運動に応じて、これら第１，第２の偏心ローラ１０ａ，１０ｂの外周面に摺接している第１，第２のベーン１２ａ，１２ｂが第１，第２のベーン溝１１ａ，１１ｂと第１，第２のベーン背室１３ａ，１３ｂ内でそれぞれ往復運動をする。
【００２８】
このために、図２で示す第１，第２のベーン背室１３ａ，１３ｂ内でポンプ作用が発生する。すなわち、第２のベーン背室１３ｂについて説明すると、第２のベーン１２ｂが第２シリンダ室Ｓｂ方向に移動するとき、第２のベーン背室１３ｂ内の圧力が低下し、第２のベーン背室１３ｂの上開口部１３ｄから、冷凍機油Ｏが第２のベーン背室１３ｂ内に吸い込まれる。このとき、下開口部１３ｃを介して導出管１６内の冷凍機油Ｏも第２のベーン背室１３ｂ内に逆流するが、通路抵抗が大きいため、その量は極わずかである。また、第２のベーン１２ｂが第２シリンダ室Ｓｂ方向から第２のベーン背室１３ｂに移動するとき、第２のベーン背室１３ｂ内の圧力が高くなり、第２のベーン背室１３ｂ内の冷凍機油が、上開口部１３ｄ及び下開口部１３ｃからそれぞれ吐き出される。
【００２９】
このような動作を繰り返すことにより、下開口部１３ｃに導出管１６が接続されているので、冷凍機油Ｏは下開口部１３ｃから導出管１６内へ吐き出される。
【００３０】
導出管１６内へ吐き出された冷凍機油Ｏは導出管１６内を通って密閉容器２の外部に配設されたフィンチューブ熱交換器の冷却器１７に流入し、ここで外気と熱交換されて冷却される。
【００３１】
この冷却器１７で冷却された冷凍機油Ｏは、戻り管１８を通って再び密閉容器２内の例えば底部の油溜りに戻される。このために、この油溜りの冷凍機油Ｏが冷却される。
【００３２】
この冷凍機油Ｏの冷却効果は、冷媒としてＨＦＣ−３２を用いた場合に顕著な効果を発揮する。すなわち、ＨＦＣ−３２冷媒は、従来冷媒のＲ２２やＲ４１０Ａに比して吐出温度が例えば約２０℃程度上昇する特性を有する。また、圧縮機運転中の冷凍機油Ｏの温度は冷媒の吐出温度に比例するので、吐出温度が高いＨＦＣ−３２冷媒の雰囲気下にある密閉容器２内の冷凍機油Ｏの温度も大きく上昇する。
【００３３】
このために、冷凍機油Ｏ自体の粘度が低下するので、圧縮機摺動部の潤滑性が悪化してしまう。また、冷凍機油Ｏの温度が高くなると、冷凍機油Ｏの劣化が進行し、本来有する潤滑性能が低下してしまうという課題がある。
【００３４】
これに対し、本実施形態では、この冷凍機油Ｏを冷却するので、冷凍機油Ｏの高温化による上記不具合を解消することができる。
【００３５】
そして、本実施形態によれば、第２の偏心ローラ１０ｂの偏心運動に応じて第２のベーン室１１ｂ内を往復動する第２のベーン１２ｂの当該往復動により発生するポンプ作用により、冷凍機油Ｏを循環させるので、冷凍機油Ｏを循環させるポンプ等の他の駆動源を設ける必要がなく、その分、省エネルギを図ることができる。
【００３６】
（第２の実施形態）
図３は第２の実施形態に係るロータリ圧縮機１の要部拡大図である。この図３に示すように、第２の実施形態は、第２のベーン背室１３ｂの下開口部１３ｃに接続される導出管１６の入口部１６ｂの形状をテーパ形状に形成した点に特徴を有し、これ以外の構成は上記第１の実施形態と同様である。
【００３７】
この第２の実施形態によれば、第２のベーン１２ｂの往復動によるポンプ作用により、第２のベーン背室１３ｂの下開口部１３ｃから導出管１６のテーパ形状の入口部１６ｂに押し出される冷凍機油Ｏの流路抵抗を低下させることができる。このために、密閉容器２内と冷却器１７内を循環する冷凍機油Ｏの循環流量の増大を図ることができるので、冷凍機油Ｏの冷却効率の向上を図ることができる。
【００３８】
（第３の実施形態）
図４は、第３の実施形態に係るロータリ圧縮機１の部分縦断面図である。この図４に示すように、第３の実施形態は、密閉容器２の外部に延出した上記導出管１６の途中に、逆止弁１９を介装した点に特徴があり、これ以外の構成は上記第１の実施形態と同様である。
【００３９】
この第３の実施形態によれば、導出管１６の途中に逆止弁１９を設けたので、第２のベーン１２ｂの往復動作による冷凍機油Ｏの吸込時に、冷凍機油Ｏが導出管１６から第２のベーン背室１３ｂへ逆流することを防止することができる。
【００４０】
（第４の実施形態）
図５は第４の実施形態に係るロータリ圧縮機１の要部拡大図である。
【００４１】
この第４の実施形態は密閉容器２内の冷凍機油Ｏ中の導出管１６の途中に、エゼクタ部２０を形成した点に特徴がある。これ以外の構成は上記第１の実施形態と同様である。
【００４２】
エゼクタ部２０は、導出管１６の途中を、冷凍機油Ｏに浸漬されている箇所で、図５中、上下に分断して上部管１６ｂと下部管１６ｃを形成する。下部管１６ｃはその図５中上部開口端部１６ｃａを、上部管１６ｂの図中下端の開口端部１６ｂａの直径よりも大きい直径かつ下向きに縮径する漏斗状に拡径して、漏斗状拡径部１６ｃａに形成している。また、この漏斗状拡径部１６ｃａ内には、上部管１６ｂの図中下部開口端部１６ｂａを挿入し、この挿入端１６ｂａの外周面と、漏斗状拡径部１６ｃａの内周面との間に、環状の開口部１６ｃｂを形成し、エゼクタに構成されている。この環状開口部１６ｃｂは冷凍機油Ｏ中で開口している。
【００４３】
これにより、第２のベーン１２ｂが第２のベーン室１１ａ内を往復動すると、そのポンプ作用により第２のベーン背室１３ｂの上開口部１３ｄからその内部へ冷凍機油Ｏが吸い込まれ、さらに、下開口部１３ｃから導出管１６の上部管１６ｂ内を経て図５中矢印に示すように下部管１６ｃへ吐出される。
【００４４】
すると、漏斗状拡径部１６ｃａのエゼクタ効果により環状開口部１６ｃｂ周辺の冷凍機油Ｏが環状開口部１６ｃｂ内へ吸い込まれ、下部管１６ｃ内へ流入し、冷却器１７へ輸送される。
【００４５】
したがって、この第４の実施形態によれば、第２のベーン１２ｂのポンプ作用と、導出管１６のエゼクタ部２０のエゼクタ効果により、冷凍機油Ｏを冷却器１７と密閉容器２内を循環させるので、その循環流量の増大と省エネルギの向上とを共に図ることができる。
【００４６】
（第５の実施形態）
図６は、第５の実施形態に係るロータリ圧縮機１の要部拡大図である。この第５の実施形態は、密閉容器２の外部へ延出した上部導出管１６の途中に開閉弁２１を介装した点に特徴があり、これ以外の構成は上記第１の実施形態と同様である。
【００４７】
上記開閉弁２１は、密閉容器２内の冷凍機油Ｏまたは吐出ガス冷媒の温度を検出する図示省略の温度センサにより検知した温度に応じて、開閉または開度が制御される。
【００４８】
冷凍機油Ｏは所要温度以下の低温状態にあると、冷媒が冷凍機油Ｏに溶解し易い状態となり、冷凍機油Ｏの粘度の低下や吐油の増大が懸念される。
【００４９】
そこで、本実施形態では、開閉弁２１を開閉制御することにより、冷凍機油Ｏが所要温度よりも低い状態では、冷凍機油Ｏの冷却器１７への輸送を停止させて冷却を停止させ、冷凍機油Ｏが所要温度よりも高いときだけ冷却することができる。
【００５０】
これにより、冷凍機油Ｏを適切な温度に制御できる。なお、冷凍機油Ｏ温度と冷媒吐出ガス温度は比例関係にあるので、冷媒吐出ガス温度に基づいて開閉弁２１の開閉または開度を制御するように構成してもよい。
【００５１】
（第６の実施形態）
図７は第６の実施形態に係る空気調和機の室外機３１の平面模式図である。この第６の実施形態は、例えば空気調和機等の室外機３１の室外ファン３２により、上記冷却器１７を強制空冷させる点に特徴がある。
【００５２】
すなわち、第６の実施形態に係る空気調和機の室外機３１は、室外機ユニットケース３３内に、上記ロータリ圧縮機１、アキュムレータ１４、ロータリ圧縮機１に接続された導出管１６および戻り管１８、これら導出管１６と戻り管１８を介して接続された冷却器１７、室外熱交換器３３および室外ファン３２を収容している。
【００５３】
そして、室外熱交換器３３を冷却する室外ファン３２により冷却器１７も強制空冷するように構成されている。
【００５４】
冷却器１７の冷却方法としては、別置きのラジエータやファンユニットを用いて冷却する方法もあるが、この方法では、コストが増大すると共に、システム全体の消費電力が増加するという課題がある。
【００５５】
これに対し、本実施形態によれば、室外熱交換器３３を冷却する室外ファン３２により冷却器１７も冷却するので、コストと消費電力の低減を共に図ることができる。
【００５６】
そして、この室外機３１を空気調和機に用いる場合は、暖房時、室外熱交換器３３が蒸発器として作用するため、低温の吹出風が発生する。この冷風を室外ファン３２により冷却器１７に送風するので、冷却器１７の冷却効果は大きい。また、冷房時は室外熱交換器３３が凝縮器として作用するため、吹出風は低温ではないが、冷凍機油Ｏの温度はこの吹出風よりも高いため、この吹出風によっても冷却器１７を十分に冷却できる効果を有することができる。
【００５７】
以上、本発明の幾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、本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、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換え、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形は、本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。
【符号の説明】
【００５８】
１…ロータリ圧縮機、２…密閉容器、４…電動機、７Ａ…第１のシリンダ、７Ｂ…第２のシリンダ、１０ａ…第１の偏心ローラ、１０ｂ…第２の偏心ローラ、１１ａ…第１のベーン溝、１１ｂ…第２のベーン溝、１２ａ…第１のベーン、１２ｂ…第２のベーン、１３ａ…第１のベーン背室、１３ｂ…第２のベーン背室、１３ｃ…下開口部、１３ｄ…上開口部、１５…連結用蓋、１６…導出管、１７…冷却器、１８…戻り管、Ｏ…冷凍機油、Ｓａ…第１のシリンダ室、Ｓｂ…第２のシリンダ室。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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