(57)【要約】ロータリ型流体機械１０Ａは、底部がオイル貯留部として利用される密閉容器１と、密閉容器１の上部に設けられ、シリンダ２２、２４内の作動室３２、３３がベーン２８、２９によって吸入側作動室と吐出側作動室とに仕切られているロータリ型流体機構１５（膨張機構）と、流体機構１５へオイルを供給するための給油経路５１を内部に有し、流体機構１５に接続されるとともにオイル貯留部４５まで延伸するシャフト５と、シャフト５の下部に設けられたオイルポンプ５２と、オイルポンプ５２によって汲み上げられ給油経路５１を通じて供給されるオイルを流体機構１５の周囲に保持することにより、流体機構１５の仕切部材が潤滑されるようにするとともに、保持されたオイルの液面が仕切部材２８、２９の下面より上に位置するように形成されたオイル保持部６５とを備えている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部がオイル貯留部として利用される密閉容器と、
前記密閉容器の上部に設けられ、シリンダ内の作動室が仕切部材によって吸入側作動室と吐出側作動室とに仕切られるロータリ型流体機構と、
前記流体機構へオイルを供給するための給油経路を内部に有し、前記流体機構に接続されるとともに前記オイル貯留部まで延伸するシャフトと、
前記シャフトの下部に設けられたオイルポンプと、
前記オイルポンプにより前記給油経路を通じて供給されるオイルを前記流体機構の周囲に保持して、前記流体機構の前記仕切部材が潤滑されるようにするとともに、保持されたオイルの液面が前記仕切部材の下面より上に位置するように形成されたオイル保持部と、
を備えたロータリ型流体機械。
【請求項２】
前記オイル保持部から溢れたオイルを前記オイル貯留部へ戻すためのオイル戻し経路をさらに備えた、請求項１に記載のロータリ型流体機械。
【請求項３】
前記流体機構が複数の前記シリンダおよび複数の前記仕切部材を有する多段ロータリ型であり、
前記オイル保持部は、当該ロータリ型流体機械の運転を停止した状態で、前記オイルポンプから最も離れて位置する前記仕切部材の下面よりも上に液面が位置するように形成されている、請求項１に記載のロータリ型流体機械。
【請求項４】
前記流体機構には、作動流体を前記密閉容器の外部から前記吸入側作動室に吸入させるための吸入管と、前記作動流体を前記吐出側作動室から前記密閉容器の外部に吐出させるための吐出管とが、それぞれ、前記密閉容器の内外を貫通する形で直接接続されている、請求項１に記載のロータリ型流体機械。
【請求項５】
前記オイル保持部が、前記密閉容器に固定されて前記流体機構を支持する支持体と、前記流体機構と前記密閉容器との間に配置されたオイル保持部材とによって形成され、
前記オイル戻し経路が、前記オイル保持部から溢れたオイルを前記支持体の下方へ流出させる、前記支持体に設けられた開口である、請求項２に記載のロータリ型流体機械。
【請求項６】
前記オイル保持部材が、前記流体機構を包囲する筒状の胴部を含む、請求項５に記載のロータリ型流体機械。
【請求項７】
前記オイル保持部材が、前記胴部から前記シャフトの中心方向に向かって張り出した庇部をさらに含む、請求項６に記載のロータリ型流体機械。
【請求項８】
前記オイル保持部が、前記密閉容器に固定されて前記流体機構を支持する支持体と、前記支持体に取り付けられ、前記流体機構の周囲に保持されたオイルの液面が所定の高さを超えた場合に、余剰のオイルを前記支持体の下方へ流下させるオーバーフロー管とによって形成され、
前記オーバーフロー管が前記オイル戻し経路である、請求項２に記載のロータリ型流体機械。
【請求項９】
前記オーバーフロー管が、前記支持体の下側において前記シャフトに向かって延びている、請求項８に記載のロータリ型流体機械。
【請求項１０】
前記オイル保持部が、前記仕切部材の下面よりも上に位置する、前記流体機構の構成部品によって形成されている、請求項１に記載のロータリ型流体機械。
【請求項１１】
前記オイル保持部が、前記流体機構の前記構成部品の上面に設けられた凹部によって形成されている、請求項１０に記載のロータリ型流体機械。
【請求項１２】
前記オイル保持部が、前記密閉容器に固定されて前記流体機構を支持する支持体と、一端が前記仕切部材の下面より上の位置において前記密閉容器の内部に開口し、他端が前記支持体の下側において前記密閉容器の内部に開口するように、前記密閉容器に取り付けられたオイル戻し管とによって形成され、
前記オイル戻し管が前記オイル戻し経路である、請求項２に記載のロータリ型流体機械。
【請求項１３】
前記オイル戻し経路の端または中途に設けられ、前記オイル保持部から溢れたオイルが前記オイル戻し経路を通過することを許容する開状態と禁止する閉状態との２状態を相互に切り替え可能な弁をさらに含む、請求項２に記載のロータリ型流体機械。
【請求項１４】
前記オイル貯留部のオイルに直接漬かるように前記密閉容器の下部に配置され、第１流体機構である前記流体機構と前記シャフトで連結された第２流体機構をさらに備える、請求項１に記載のロータリ型流体機械。
【請求項１５】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された冷媒を放熱させる放熱器と、
前記放熱器で放熱した冷媒を膨張させる膨張機と、
前記膨張機で膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器とを備え、
前記圧縮機および前記膨張機の少なくとも一方が、請求項１に記載のロータリ型流体機械からなる、冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、冷凍空調機などに使用されるロータリ型流体機械に関し、特にロータリ型流体機構を密閉容器の上部に設けるロータリ型流体機械に関する。また、本発明は、そのロータリ型流体機械を用いた冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来から、冷媒に代表される作動流体を圧縮または膨張させる流体機械としてロータリ型流体機械が用いられている。例えば、ロータリ型圧縮機は、そのコンパクト性や構造が簡単なことから、空調機、給湯機、冷凍冷蔵庫のような電気製品に広く用いられている。ロータリ型圧縮機の構成については、例えば、「冷凍空調便覧、新版第５版、ＩＩ巻  機器編」（日本冷凍協会、平成５年、第３０頁〜第４３頁）に開示されている。以下に、従来のロータリ型圧縮機の構成を、図７を用いて説明する。図７は、従来のロータリ型圧縮機の縦断面図である。【０００３】  図７に示すロータリ型圧縮機１２０は、密閉容器１０１と、密閉容器１０１の下部に設けられた圧縮機構１２２と、この圧縮機構１２２の上方に設けられた電動機１２４とから構成される。圧縮機構１２２は、偏心部１０２ａを有するシャフト１０２と、シリンダ１０３と、ローラ１０４と、ベーン１０５と、バネ１０６と、吐出孔１０７ａを有する上軸受部材１０７と、下軸受部材１０８とを含む。電動機１２４は、固定子１０９と、シャフト１０２に固定された回転子１１０とを含む。【０００４】  また、密閉容器１０１には、吸入管１１１と、吐出管１１２とが接続されている。さらに、密閉容器１０１の底部にはオイルが溜まることによってオイル貯留部１１３が形成されており、圧縮機構１２２の周囲がオイルで満たされている。また、密閉容器１０１の上部には、外部から電動機１２４への電力供給のためのターミナル１１４が密閉容器１０１を貫通して設けられている。【０００５】  上記構成のロータリ型圧縮機１２０の動作について説明する。【０００６】  ターミナル１１４を通じて電動機１２４へ通電して回転子１１０が回転すると、偏心部１０２ａによりローラ１０４は偏心回転運動を行う。これに伴って、冷媒は、吸入管１１１および吸入孔１０３ａから吸入されて圧縮室１１５で圧縮される。圧縮された冷媒は、吐出孔１０７ａを経て密閉容器１０１の内部空間に噴出する。密閉容器１０１の内部に噴出した冷媒は、吐出管１１２から放熱器に向けて吐出される。【０００７】  ここで、上記のロータリ型圧縮機１２０が圧縮動作を行っている間のシリンダ１０３とベーン１０５との摺動について説明する。【０００８】  圧縮機構１２２の内部には、シリンダ１０３とローラ１０４とベーン１０５と上軸受部材１０７と下軸受部材１０８とで２つの圧縮室１１５ａ、１１５ｂ、つまり、吸入孔１０３ａに連通する吸入過程の圧縮室１１５ａと、吐出孔１０７ａに連通する圧縮／吐出過程の圧縮室１１５ｂとが形成される。吸入過程の圧縮室１１５ａは、吸入圧力（低圧）の冷媒で満たされており、圧縮／吐出過程の圧縮室１１５ｂは、圧縮過程であれば吸入圧力（低圧）と吐出圧力（高圧）との間の中間圧の冷媒で満たされており、圧縮が終了した後の吐出過程では密閉容器１０１の内部と同じ吐出圧力（高圧）の冷媒で満たされている。したがって、シリンダ１０３の内部には、吸入圧力（低圧）の部分と、中間圧もしくは吐出圧力（高圧）の部分があって、密閉容器１０１の内部に満たされた吐出圧力（高圧）の冷媒よりも低い圧力の部分が存在する。【０００９】  そのため、シリンダ１０３とベーン１０５との摺動箇所には、密閉容器１０１の内部とシリンダ１０３の内部との圧力差に基づいて、オイル貯留部１１３から直接給油され、シリンダ１０３の内部に向かってオイルが流れて摺動面全体を潤滑する。【００１０】  また、ロータリ型流体機械は、膨張機としても有用である。ロータリ型膨張機は、そのコンパクト性や構造が簡単なことから、高圧の冷媒を減圧する過程で冷媒の膨張エネルギーを回収するために、膨張弁に代えて使用することが検討されている。そのようなロータリ型膨張機の構成として、特開２００５−１０６０４６号公報および特開２００５−１０６０６４号公報に開示されているように、ロータリ型圧縮機構とロータリ型膨張機構とを一体に構成した流体機械がある。このような流体機械は、しばしば、膨張機一体型圧縮機とも呼ばれる。【００１１】  以下に、特開２００５−１０６０４６号公報と特開２００５−１０６０６４号公報に開示されている流体機械の構成を、図８の縦断面図を用いて説明する。【００１２】  図８に示す流体機械２００は、密閉容器２０１と、密閉容器２０１の下部に設けられた圧縮機構２０２と、電動機２０３と、電動機２０３の上方に設けられたロータリ型膨張機構２０４と、圧縮機構２０２と電動機２０３と膨張機構２０４とを連結するシャフト２０５と、密閉容器２０１の底部に設けられ、圧縮機構２０２の周りをオイルで満たすオイル貯留部２０６とで主に構成される。【００１３】  上記構成の流体機械２００の動作について説明する。【００１４】  電動機２０３に通電すると、電動機２０３で動力が発生し、その動力をシャフト２０５が圧縮機構２０２に伝達する。圧縮機構２０２は、蒸発器から吐出された冷媒を吸引および圧縮し、圧縮した冷媒を密閉容器２０１の内部に吐出する。密閉容器２０１の内部に吐出された冷媒は、放熱器に向けて吐出される。放熱器で冷却された冷媒は、膨張機構２０４に導かれ、膨張機構２０４で膨張エネルギーを動力として回収されながら膨張する。そして、膨張後の冷媒は、蒸発器で加熱されて再び圧縮機構２０２に吸引される。【００１５】  上記構成の流体機械２００では、上から下に向かって順に膨張機構２０４、電動機２０３、圧縮機構２０２と並んでいる。圧縮機構２０２は、従来のロータリ型圧縮機（図７）と同じくオイルに浸かっているため、先に説明した原理でシリンダとベーンとの摺動箇所が潤滑される。
【発明の開示】
【００１６】  しかしながら、密閉容器２０１の上部に設けられた膨張機構２０４は、オイルに浸かっていないため、シリンダとベーンの潤滑を安定して行うことが困難であった。
【００１７】  本発明は上記課題を解決するためになされたもので、ロータリ型流体機構を底部のオイル貯留部から離して設けた場合でも、シリンダとベーンとの間の摺動箇所にオイルを安定して供給できるようにすることを目的とする。
【００１８】  すなわち、本発明は、
底部がオイル貯留部として利用される密閉容器と、
密閉容器の上部に設けられ、シリンダ内の作動室が仕切部材によって吸入側作動室と吐出側作動室とに仕切られるロータリ型流体機構と、
流体機構へオイルを供給するための給油経路を内部に有し、流体機構に接続されるとともにオイル貯留部まで延伸するシャフトと、
シャフトの下部に設けられたオイルポンプと、
オイルポンプにより給油経路を通じて供給されるオイルを流体機構の周囲に保持して、流体機構の仕切部材が潤滑されるようにするとともに、保持されたオイルの液面が仕切部材の下面より上に位置するように形成されたオイル保持部と、
を備えたロータリ型流体機械を提供する。
【００１９】  このような構成によれば、密閉容器の底部のオイル貯留部から離れて設けられたロータリ型流体機構の仕切部材に安定してオイルを供給し、摺動箇所の焼き付きなどの損傷を防止することができる。また、仕切部材とシリンダの隙間に供給されるオイルは冷媒の漏れを抑制するため、流体機械の効率を向上させることができる。また、オイル保持部により、運転停止時でもロータリ型流体機構の周囲にオイルが保持された状態が維持されるので、運転再開時に仕切部材に直ちに十分な量のオイルを供給することができる。
【００２０】  また、本発明は、
冷媒を圧縮する圧縮機と、
圧縮機で圧縮された冷媒を放熱させる放熱器と、
放熱器で放熱した冷媒を膨張させる膨張機と、
膨張機で膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器とを備え、
圧縮機および膨張機の少なくとも一方が、上記ロータリ型流体機械からなる、冷凍サイクル装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態１におけるロータリ型流体機械の縦断面図
【図２】本発明の実施の形態２におけるロータリ型流体機械の縦断面図
【図３】本発明の実施の形態３におけるロータリ型流体機械の縦断面図
【図４】本発明の実施の形態４におけるロータリ型流体機械の縦断面図
【図５Ａ】図１に示すロータリ型流体機械のオイル戻し経路に弁を設けた変形例の部分拡大図
【図５Ｂ】図２に示すロータリ型流体機械のオイル戻し経路に弁を設けた変形例の部分拡大図
【図６Ａ】図１〜図４に示すロータリ型流体機械を用いた冷凍サイクル装置のブロック図
【図６Ｂ】図１〜図４に示すロータリ型流体機械を応用した圧縮機および／または膨張機を用いた冷凍サイクル装置のブロック図
【図７】従来のロータリ型圧縮機の縦断面図
【図８】従来のロータリ型圧縮機構とロータリ型膨張機構とを一体に構成した流体機械の縦断面図
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】  以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書においては、シャフトの軸方向に平行な方向を上下方向とする。【００２３】  （実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるロータリ型流体機械１０Ａの縦断面図である。本実施の形態１におけるロータリ型流体機械１０Ａは、密閉容器１と、密閉容器１の下部に設けられたロータリ型圧縮機構１３と、密閉容器１の上部に設けられたロータリ型膨張機構１５と、ロータリ型圧縮機構１３とロータリ型膨張機構１５の間に設けられた電動機１４とを備えている。【００２４】  密閉容器１には、電動機１４への電力供給のためのターミナル４６が密閉容器１の内外を貫通する形で取り付けられている。ターミナル４６は、本実施の形態１のように、密閉容器１の最上部に取り付けてもよいし、後で説明する図２のように、ロータリ型圧縮機構１３とロータリ型膨張機構１５との間、つまり、電動機１４の近傍に取り付けてもよい。【００２５】  密閉容器１の底部は、ロータリ型圧縮機構１３およびロータリ型膨張機構１５の潤滑を行うためのオイルを貯留するオイル貯留部４５として利用されている。オイル貯留部４５により、ロータリ型圧縮機構１３の周囲がオイルで満たされている。一方、ロータリ型膨張機構１５の周囲には、オイル貯留部４５から汲み上げられたオイルが、オイル保持部材６１によって当該ロータリ型膨張機構１５の周囲に保持されることにより、オイル保持部６５が形成されている。ロータリ型圧縮機構１３およびロータリ型膨張機構１５は、いずれもオイルに直接漬かっているので、これらの機構１３、１５の外側から給油する必要がある構成部品、具体的には後述するベーン７、２８、２９に対し、十分な量のオイルを供給することが可能である。【００２６】  ロータリ型圧縮機構１３は、密閉容器１に外縁部が固定された上軸受部材２と、上軸受部材２の下部に固定されたシリンダ３と、シリンダ３の下部に固定された下軸受部材４と、上軸受部材２と下軸受部材４とで回転可能に支持されて下から順に偏心部５ａ、５ｂ、５ｃを有するシャフト５と、シャフト５の偏心部５ａに回転可能に嵌合したローラ６と、シリンダ３に取り付けられたベーン７と、一端はシリンダ３に他端はベーン７に接してベーン７をローラ６に押し付けるバネ８を含む。【００２７】  上軸受部材２は、ロータリ型圧縮機構１３を密閉容器１に固定する固定部材として機能する。上軸受部材２の外縁部には、密閉容器１の上部から流下してくるオイルをオイル貯留部４５に戻すためのオイル戻し経路である開口２ａと、シリンダ３内の作動室９で圧縮された冷媒（作動流体）を密閉容器１の内部に吐出するための吐出孔２ｂとが形成されている。シリンダ３には、圧縮するべき冷媒を作動室９に吸入させるための吸入孔３ａと、シャフト５の軸線に接近する方向と離間する方向とにベーン７を進退可能に装着するためのベーン溝３ｂとが形成されている。ベーン溝３ｂに装着されたベーン７は、シリンダ３とローラ６との間に形成される作動室９を吸入側作動室９ａと吐出側作動室９ｂとに仕切る仕切部材である。図１から分かるように、ベーン溝３ｂの後端はオイル貯留部４５に露出しているので、ベーン溝３ｂとベーン７との摺動面にオイル貯留部４５からオイルが直接供給される。この点は、上部に配置されたロータリ型膨張機構１５についても全く同じである。【００２８】  なお、上軸受部材２��は別に、ロータリ型圧縮機構１３を密閉容器１に固定するための固定部材を設けることも可能である。この場合、当該固定部材にオイル戻し経路としての開口が形成される。また、本明細書において、シャフト５は、ロータリ型圧縮機構１３とロータリ型膨張機構１５とに兼用された単一の部材として記載されているが、シャフト５が単一の部材である必要はなく、例えば、上下２本のシャフトを直接または連結器を介して連結したものであってもよい。【００２９】  電動機１４は、密閉容器１に固定された固定子１１と、シャフト５に固定された回転子１２とを含む。【００３０】  ロータリ型膨張機構１５は、密閉容器１に外縁部が固定された下軸受部材２１と、下軸受部材２１の上部に固定された第１シリンダ２２と、第１シリンダ２２の上部に固定された中板２３と、中板２３の上部に固定された第２シリンダ２４と、第２シリンダ２４の上部に固定されてシャフト５を回転可能に支持する上軸受部材２５と、シャフト５の偏心部５ｂに回転可能に嵌合した第１ローラ２６と、シャフト５の偏心部５ｃに回転可能に嵌合した第２ローラ２７と、第１シリンダ２２に取り付けられた第１ベーン２８と、第２シリンダ２４に取り付けられた第２ベーン２９と、一端は第１シリンダ２２に他端は第１ベーン２８に接して第１ベーン２８を第１ローラ２６に押し付ける第１バネ３０と、一端は第２シリンダ２４に他端は第２ベーン２９に接して第２ベーン２９を第２ローラ２７に押し付ける第２バネ３１を含む。このように、ロータリ型膨張機構１５は、複数のシリンダ２２、２４、複数のローラ２６、２７および複数のベーン２８、２９を有する、いわゆる多段ロータリ型流体機構として構成されている。【００３１】  下軸受部材２１は、シャフト５を回転可能に支持する軸受の機能と、ロータリ型膨張機構１５全体を支持する支持体としての機能とを有する。また、下軸受部材２１の外縁部には、オイル貯留部６５から溢れたオイルをオイル貯留部４５に戻すためのオイル戻し経路として、この下軸受部材２１を上下に貫通する開口２１ａが設けられている。もちろん、下軸受部材２１とは別に、ロータリ型膨張機構１５を密閉容器１に固定するための固定部材を設けることも可能である。この場合、当該固定部材にオイル戻し経路としての開口が形成される。また、下軸受部材２１と第１シリンダ２２との間、および／または、上軸受部材２５と第２シリンダ２４との間、に冷媒の脈動を抑制するマフラーを設けることも可能である。【００３２】  第１シリンダ２２には、膨張させるべき冷媒を作動室３２に吸入させるための吸入孔２２ａと、シャフト５の軸線に接近する方向と離間する方向とに第１ベーン２８を進退可能に装着するための第１ベーン溝２２ｂとが形成されている。第２シリンダ２４には、膨張後の冷媒を作動室３３から吐出させるための吐出孔２４ａと、第２ベーン２９を進退可能に装着するための第２ベーン溝２４ｂが形成されている。ベーン２８、２９は、それぞれ、シリンダ２２、２４とローラ２６、２７との間に形成される作動室３２、３３を吸入側作動室３２ａ、３３ａと吐出側作動室３２ｂ、３３ｂとに仕切る仕切部材である。【００３３】  ロータリ型圧縮機構１３には、シリンダ３に形���された吸入孔３ａを通じて、低圧の冷媒を密閉容器１の外部から吸入側作動室３ａに吸入させるための吸入管４１が、密閉容器１の内外を貫通する形で直接接続されている。また、密閉容器１の内部に吐出された高圧の冷媒を、電動機１４よりも上の位置から密閉容器１の外部に吐出させるための吐出管４２が、密閉容器１の内外を貫通する形で設けられている。ロータリ型膨張機構１５には、第１シリンダ２２に形成された吸入孔２２ａを通じて、膨張前の冷媒を密閉容器１の外部から第１シリンダ２２の吸入側作動室３２ａに吸入させるための吸入管４３と、第２シリンダに形成された吐出孔２４ａを通じて、膨張後の冷媒を第２シリンダ２４の吐出側作動室３３ｂから密閉容器１の外部に吐出させるための吐出管４４とが、それぞれ、密閉容器１の内外を貫通する形で直接接続されている。【００３４】  このように、密閉容器１の外部からロータリ型膨張機構１５への冷媒の出し入れは、吸入管４３および吐出管４４を用いて直接行う一方、ロータリ型圧縮機構１３で圧縮された冷媒を密閉容器１の内部にいったん吐出させることにより、密閉容器１内を常時高圧に保つことができる。そのため、密閉容器１の内部と各機構１３、１５の内部との差圧を大きくすることができ、各機構１３、１５にオイルを容易に供給できるようになる。また、ロータリ型圧縮機構１３から吐出された冷媒に含まれるオイルは、密閉容器１の内部を通過する過程で、冷媒から自然分離される。また、ロータリ型膨張機構１５の下軸受部材２１によって、その下軸受部材２１よりも上側における冷媒の激しい対流が抑制されるので、オイル保持部６５のオイルがかき乱されることも抑制され、ひいてはベーン２８、２９にオイルが安定供給されるようになる。【００３５】  シャフト５の内部には、シャフト５の下端に設けられたオイルポンプ５２によりオイル貯留部４５から汲み上げられるオイルを、ロータリ型圧縮機構１３およびロータリ型膨張機構１５に供給するための給油経路５１が、軸方向にまっすぐ延びるように形成されている。そして、ロータリ型圧縮機構１３の下軸受部材４、ローラ６および上軸受部材２と、ロータリ型膨張機構１５の下軸受部材２１、第１ローラ２６、第２ローラ２７および上軸受部材２５とに供給するための複数の給油穴５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ、５１ｆ、５１ｇが、給油経路５１から分岐して半径方向外向きに開口するように形成されている。【００３６】  シャフト５の上端面５ｐは、上軸受部材２５によって塞がれておらず、露出している。そして、上軸受部材２５から露出したシャフト５の上端面５ｐに給油経路５１が開口している。したがって、オイルポンプ５２によって汲み上げられ、上軸受部材２５を通過してシャフト５の上端面５ｐに到達した余剰のオイルは、給油経路５１から溢れ出る。その溢れ出たオイルは、オイル保持部材６１によってオイル貯留部４５に直ちに戻ることを阻止され、これによりオイル保持部６５が形成される。このようなオイル保持部６５は、ロータリ型膨張機構１５を支持する支持体としての下軸受部材２１と、その下軸受部材２１の上面かつ当該ロータリ型膨張機構１５と密閉容器１との間に配置されたオイル保持部材６１とによって形成���れている。オイル保持部材６１は、ターミナル４６と向かい合う上側が開放している。したがって、オイル保持部６５から溢れたオイルは、オイル保持部材６１と密閉容器１との隙間に流れ、下軸受部材２１の外縁部に形成された開口２１ａを通って下軸受部材２１の下方へ流出し、オイル貯留部４５に戻る。【００３７】  上記のような構成により、シャフト５の給油経路５１から供給されたオイルや、ロータリ型膨張機構１５を潤滑し終えたオイルが、オイル保持部材６１に堰き止められて一時的に当該ロータリ型膨張機構１５の周囲に保持され、シリンダ２２、２４の外側からベーン２８、２９とシリンダ２２、２４の摺動箇所へ安定してオイルを供給することができる。【００３８】  図１に示すように、オイル保持部材６１は、ロータリ型膨張機構１５を周方向に包囲する筒状の胴部６１ａと、その胴部６１ａからシャフト５の中心方向に向かって張り出した庇部６１ｂとからなっている。胴部６１ａによれば、ロータリ型膨張機構１５の全周囲にわたってオイル保持部６５が形成されるので、第１ベーン２８と第２ベーン２９の位置が周方向で揃っていなくても、両者に均一かつ十分にオイルを供給できるようになる。また、給油経路５１から溢れ出るオイルをオイル保持部材６１の内側にわざわざ誘導する必要もない。【００３９】  他方、庇部６１ｂによれば、搬送時などにロータリ型流体機械１０Ａが傾いた場合でも、庇部６１ｂがオイルの保持に寄与して、全てのオイルがオイル保持部６５から失われることがない。すると、ロータリ型流体機械１０Ａの起動時など、オイルポンプ５２が作動して給油経路５１からオイルの供給が始まるまでの期間の潤滑を十分に行うことができるので、ロータリ型流体機械１０Ａの信頼性がより向上する。【００４０】  なお、ロータリ型流体機械１０Ａの運転を停止した状態で、オイルポンプ５２から最も離れて位置するベーン、つまり、第２ベーン２９の下面よりも上にオイルの液面が位置するようにオイル保持部６５が形成されていることが好ましい。このように、第１ベーン２８および第２ベーン２９が常時オイルに漬かっている状態を形成することにより、運転開始時に一時的に潤滑不良が発生する問題を回避できる。【００４１】  具体的には、オイル保持部材６１の胴部６１ａの上端が、第２ベーン２９の上面（上端）よりも上側に位置することである。本実施の形態１では、胴部６１ａの高さが上軸受部材２５の上面を超え、庇部６１ｂが上軸受部材２５を部分的に覆っており、第２ベーン２９の上面を超える高さに油面が位置するようにオイル保持部６５が形成されていることが好ましい。このようにすれば、第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂとの隙間の高さ方向全体から摺動面にオイルを供給することができるので、第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂとの潤滑の観点から望ましい。もちろん、オイル保持部材６１の上端が、第２ベーン２９の下面よりも上側に位置している限り、オイル保持部６５における液面の高さも第２ベーン２９の下面よりも上側となる。すると、密閉容器１の内部の冷媒の圧力と作動室３３の内部の冷媒の圧力との差に基づいて、第２ベーン２９の下面付近から供給されるオイルが上方向にも広がっていくので、第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂとの摺動面全体を潤滑することができ、ロータリ型流体機械１０Ａの信頼性を確保できる。【００４２】  また、図５Ａの模式図に示すように、オイル戻し経路として下軸受部材２１に形成されている開口２１ａに弁１６を設けてもよい。弁１６は、オイル保持部６５から溢れたオイルがオイル戻し経路（開口２１ａ）を通過することを許容する開状態と禁止する閉状態との２状態を、外部のコントローラ１７によって相互に切り替え可能である。【００４３】  オイル保持部６５に十分な量のオイルがたまった時点で、弁１６を閉じる制御を行えば、シャフト５の給油経路５１を除き、密閉容器１の内部は、下軸受部材２１を境界として上下に分離された形となる。すると、給油経路５１から送られてくるオイルが必要以上に下軸受部材２１の上側に流入しなくなる。すなわち、ベーン２８、２９の潤滑に使用される以上の余分なオイルは、軸受部材２１、２５やローラ２６、２７を潤滑したのち、オイル保持部６５に向かわず、シャフト５を伝って下軸受部材２１の下側に流れ、オイル貯留部４５に戻る。このようにすれば、オイル貯留部４５からロータリ型膨張機構１５の周囲に送られるオイルの量が少なくなるので、オイルとロータリ型膨張機構１５との間で熱交換が行われることを極力防止できる。下軸受部材２１には、供給されたオイルを当該下軸受部材２１の全体にいきわたらせるためのオイル溝（図示省略）が設けられているので、余分なオイルをオイル貯留部４５に戻すためにシャフト５と下軸受部材２１とのクリアランスを大きくとる必要も特にない。【００４４】  ところで、図６Ｂに示すように、固有の密閉容器を有する圧縮機８１、および、固有の密閉容器を有する膨張機８３を用いた冷凍サイクル装置８０が知られている。この構造の冷凍サイクル装置８０においても、オイルは冷媒に混入して冷媒回路を循環する。したがって、圧縮機８１と膨張機８３の油量を均一化するための工夫が不可欠である。そのような工夫は、通常、圧縮機８１のオイル貯留部と、膨張機８３のオイル貯留部とを均油管７６で接続することである。均油管７６には、オイルの流量を制御するための弁１６が設けられ、この弁１６により、圧縮機８１と膨張機８３との間のオイルの自由な移動が規制され、オイルを介して圧縮機８１と膨張機８３とが熱的に短絡することを抑制できる。こうした仕組みは、冷凍サイクル装置８０の成績係数の向上に寄与する。【００４５】  本実施の形態のロータリ型流体機械１０Ａによれば、オイル戻し経路２１ａ（開口２１ａ）に弁１６を設けることにより、上記冷凍サイクル装置８０と同等の利益を得ることができる。【００４６】  次に、本実施の形態１におけるロータリ型流体機械の動作について説明する。【００４７】  ターミナル４６から電力を電動機１４へ供給すると、固定子１１と回転子１２の間に回転動力が発生し、シャフト５によってロータリ型圧縮機構１３が駆動される。ロータリ型圧縮機構１３には、シリンダ３とベーン７とローラ６と上軸受部材２と下軸受部材４とで作動室である２つの圧縮室９（９ａ、９ｂ）が形成され、偏心部５ａの回転によるローラ６の偏心回転運動で各々の容積を変化させる。ローラ６の偏心回転運動によって、吸入孔３ａと連通する圧縮室９の容積が増加し、吸入管４１を経て外部（冷凍サイクル装置における蒸発器）から低圧の冷媒が吸引される。【００４８】  ローラ６の偏心回転運動によって圧縮室９と吸入孔３ａが連通しなくなり容積が減少すると、圧縮室９に閉じ込められた冷媒が圧縮される。そして、圧縮室９の冷媒の圧力が密閉容器１の内部の冷媒の圧力を超えると、吐出孔２ｂに設けられた吐出バルブ（図示せず）が開いて、高圧の冷媒が密閉容器１の内部に吐出される。吐出された冷媒は、電動機１４を冷却しながら吐出管４２を経て外部に吐出される。外部に吐出された冷媒は、冷凍サイクル装置（図５Ａ参照）における放熱器で冷却され、吸入管４３を経てロータリ型膨張機構１５へ導かれる。【００４９】  ロータリ型膨張機構１５には、第１シリンダ２２と第１ベーン２８と第１ローラ２６と下軸受部材２１と中板２３とで２つの作動室３２（第１吸入側作動室３２ａと第１吐出側作動室３２ｂ）が形成され、第２シリンダ２４と第２ベーン２９と第２ローラ２７と上軸受部材２５と中板２３とで２つの作動室３３（第２吸入側作動室３３ａと第２吐出側作動室３３ｂ）とが形成されている。そして、第１ローラ２６によって吸入孔２２ａとの連通が阻止されている第１吐出側作動室３２ｂと、第２ローラ２７によって吐出孔２４ａとの連通が阻止されている第２吸入側作動室３３ａとが中板２３に形成された連通孔（図示せず）によってつながって、１つの膨張室が形成される。ここで、中板２３の連通孔は、作動室３２の側から見れば、第１ベーン２８を挟んで吸入孔２２ａの反対側に位置して、作動室３３の側から見れば、第２ベーン２９を挟んで吐出孔２４ａの反対側に位置する。【００５０】  高圧の冷媒が吸入孔２２ａより流入すると、第１ローラ２６が押されてシャフト５が回転し、吸入孔２２ａと連通する第１吸入側作動室３２ａの容積が増加する。第１ローラ２６の偏心回転運動により第１吸入側作動室３２ａが吸入孔２２ａと連通しなくなり、中板２３の連通孔と連通する第１吐出側作動室３２ｂへと変化する。シャフト５の回転に伴って第１吐出側作動室３２ｂの容積が減少し始めるが、より気筒容積の大きな第２吸入側作動室３３ａの容積が増加し始め、第１吐出側作動室３２ｂから第２吸入側作動室３３ａへと冷媒が膨張しながら移動する。シャフト５がさらに回転すると第２吸入側作動室３３ａと中板２３の連通孔との連通が遮断され、第２吸入側作動室３３ａは第２吐出側作動室３３ｂへと変化する。所定の圧力まで膨張した冷媒は、第２吐出側作動室３３ｂが吐出孔２４ａと連通して第２吐出側作動室３３ｂの容積が減少することによって、吐出管４４を経て密閉容器１の外部に吐出される。外部に吐出された冷媒は、冷凍サイクル装置（図６Ａ参照）における蒸発器で加熱され、吸入管４１に再び戻る。【００５１】  次に、本実施の形態１におけるロータリ型流体機械１０Ａの潤滑について説明する。【００５２】  電動機１４によってシャフト５が回転すると、シャフト５の下端に設けられたオイルポンプ５２が、オイル貯留部４５から給油経路５１にオイルを汲み上げる。汲み上げられたオイルは、給油穴５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ、５１ｆ、５１ｇを経て��下軸受部材４と、ローラ６と、上軸受部材２と、下軸受部材２１と、第１ローラ２６と、第２ローラ２７と、上軸受部材２５へ供給され、摺動箇所を潤滑する。ベーン７とベーン溝３ｂとの間へは、ロータリ型圧縮機構１３の周りがオイル貯留部４５のオイルで満たされているため、オイル貯留部４５から直接給油される。【００５３】  他方、給油経路５１の上端から溢れたオイルは、オイル保持部材６１によって一時的にロータリ型膨張機構１５の周囲に保持される。オイル保持部材６１に保持されたオイルは、第１ベーン２８と第１ベーン溝２２ｂとの摺動箇所、および、第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂとの摺動箇所へ直接供給される。【００５４】  オイル保持部材６１を設けることで、オイル貯留部４５から離れて設けられたロータリ型膨張機構１５の第１ベーン２８および第２ベーン２９の潤滑が、従来のロータリ型圧縮機（図７）と同様に安定して簡便に行われ、摺動箇所の焼き付きなどの損傷を防止することができる。そのため、複雑な給油機構を備えることなく、密閉容器１の上部にロータリ型流体機構（本実施の形態ではロータリ型膨張機構１５）を設けることが可能になる。さらに、ロータリ型膨張機構１５の周囲がオイルで満たされているため、第１ベーン２８や第２ベーン２９の周りの隙間などからの冷媒の漏れが減少して、ロータリ型膨張機構１５の体積効率が向上し、効率がよくなる。【００５５】  （実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２におけるロータリ型流体機械１０Ｂの縦断面図である。図２において図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。【００５６】  本実施の形態２が実施の形態１と異なるのは、下軸受部材２１に設けた開口２１ａと、オイル保持部材６１とが無く、オーバーフロー管６２を下軸受部材２１に取り付けていることである。オーバーフロー管６２の上部開口は、第２ベーン２９の下面よりも上の位置にあり、このオーバーフロー管６２と密閉容器１と下軸受部材２１とでオイル保持部６５が形成されている。オーバーフロー管６２は、ロータリ型膨張機構１５を支持する下軸受部材２１を上下に貫くように配置され、ロータリ型膨張機構１５の周囲に保持されたオイルの液面が所定の高さを超えた場合に、余剰のオイルを下軸受部材２１の下方へ流下させる。つまり、オーバーフロー管６２は、オイル保持部６５から溢れたオイルをオイル貯留部４５へ戻すオイル戻し経路である。【００５７】  シャフト５の給油経路５１から供給されたオイルや、ロータリ型膨張機構１５を潤滑したオイルが、オーバーフロー管６２の上部の開口よりも下側のロータリ型膨張機構１５の周りに一時的に保持される。そのため、シリンダ２２、２４の外側からベーン２８、２９とベーン溝２２ｂ、２４ｂとの摺動面へ安定してオイルを供給することができる。また、オーバーフロー管６２を密閉容器１の内壁よりもロータリ型膨張機構１５に近接して設けることで、搬送時などに当該ロータリ型流体機械１０Ｂが傾いた場合でも、オーバーフロー管６２の開口に届かない一部のオイルがオイル保持部６５に残る。すると、ロータリ型流体機械１０Ｂの起動時など、オイルポンプ５２が作動して給油経路５１からオイルの供給が始まるまでの期間の潤滑を十分に行うことができるので、ロータリ型流体機械１０Ｂの信頼性がより向上する。【００５８】  オーバーフロー管６２は、下軸受部材２１よりも下方で曲げられている。下軸受部材２１より下のオーバーフロー管６２は、オイルを戻すための傾斜を確保しつつ、シャフト５の中心に向かって延びている。このようにすれば、電動機１４が高速回転することによって生ずる冷媒の旋回流の影響が、オーバーフロー管６２を通じてオイル保持部６５の上の空間に及びにくくなり、オイル保持部６５における油面の安定化、ひいてはベーン２８、２９への給油の安定化につながる。【００５９】  さらに、オーバーフロー管６２の下部を密閉容器１の内側に曲げることにより、搬送時などにロータリ型流体機械１０Ｂが傾いた場合でも、オーバーフロー管６２の屈曲した下部がオイルの保持に寄与して、オイル保持部６５のオイルがオイル貯留部４５側に移動しにくい。つまり、オイル保持部６５のオイルが全て失われることがない。すると、ロータリ型流体機械１０Ｂの起動時など、オイルポンプ５２が作動して給油経路５１からのオイルの供給が始まるまでの期間の潤滑を行うことができるため、ロータリ型流体機械１０Ｂの信頼性がより向上する。【００６０】  また、オーバーフロー管６２の内径は、給油経路５１の内径よりも大きいことが好ましい。このようにすれば、オーバーフロー管６２の上部の開口に達したオイルをスムーズにオイル貯��部４５へ戻すことができる。なお、このようなオーバーフロー管６２を複数設けることも可能であり、その場合には、複数のオーバーフロー管６２の合計断面積が、給油経路５１の断面積よりも大きいことが好ましい。【００６１】  また、図５Ｂに示すように、オーバーフロー管６２の下軸受部材２１よりも下の部分には、図５Ａで説明したように、弁１６を設けることができる。この場合、先に説明した理由により、オイルとロータリ型膨張機構１５との間で熱交換が行われることを抑制できる。弁１６の位置は、特に限定されるわけではなく、オーバーフロー管６２の端でもよいし、図５Ｂのように中途であってもよい。【００６２】  以上のように、本発明の実施の形態２では、密閉容器１と下軸受部材２１とオーバーフロー管６２とによりオイル保持部６５が形成され、給油経路５１の上端から溢れたオイルは、一時的にロータリ型膨張機構１５の周囲に保持される。保持されたオイルは、第１ベーン２８と第１ベーン溝２２ｂ、および、第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂの摺動箇所へ直接供給される。そして、オーバーフロー管６２の上部の開口に達したオイルは、オーバーフロー管６２を通じてオイル貯留部４５へと戻る。【００６３】  つまり、オーバーフロー管６２を設けることで、オイル貯留部４５から離して設けたロータリ型膨張機構１５の第１ベーン２８および第２ベーン２９に関する潤滑が、従来のロータリ型圧縮機（図７）と同様に安定して簡便に行われ、摺動箇所の焼き付きなどの損傷を防止することができる。そのため、複雑な給油機構を備えることなく、密閉容器１の上部にロータリ型流体機構（本実施の形態ではロータリ型膨張機構１５）を設けることが可能になる。さらに、ロータリ型膨張機構１５の周囲がオイルで満たされているため、第１ベーン２８や第２ベーン２９の周りの隙間などからの冷媒の漏れが減少して、ロータリ型膨張機構１５の体積効率が向上し、効率がよくなる。【００６４】  さらに、図２に示す本発明の実施の形態２のロータリ型流体機械は、オーバーフロー管６２の上部の開口が、第２ベーン２９の上面よりも上側に位置している。これにより、第２ベーン２９の上面を超える高さに油面が位置するようにオイル保持部６５が形成されている。第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂとの隙間の高さ方向全体から摺動面にオイルを供給することができるので、第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂとの潤滑の観点から望ましい。もちろん、オーバーフロー管６２の上部の開口が、第２ベーン２９の下面よりも上側に位置している限り、オイル保持部６５における油面の高さも第２ベーン２９の下面よりも上側となる。すると、密閉容器１の内部の冷媒の圧力と作動室３３の内部の冷媒の圧力との差に基づいて、第２ベーン２９の下面付近から供給されるオイルが上方向にも広がっていくので、第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂとの摺動面全体を潤滑することができ、ロータリ型流体機械１０Ｂの信頼性を確保できる。【００６５】  なお、下軸受部材２１に開口を設け、それより上にのみオーバーフロー管を設置する構成にしても、同様の効果が得られる。【００６６】  （実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３におけるロータリ型流体機械１０Ｃの縦断面図である。図３において図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。【００６７】  本実施の形態３が実施の形態１と異なるのは、オイル保持部材６１が無く、上軸受部材２５の上面に環状の凹部６３を設け、凹部６３の底面から第２ベーン溝２４ｂと第１ベーン溝２２ｂとのそれぞれに向かって延びるように導油経路６３ａ、６３ｂを設けていることである。【００６８】  以上のように、本発明の実施の形態３では、凹部６３によってオイル保持部６５が形成されており、給油経路５１の上端から溢れたオイルは、凹部６３によって一時的に保持される。凹部６３に保持されたオイルは、導油経路６３ａ、６３ｂによって第１ベーン２８と第１ベーン溝２２ｂ、および、第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂの摺動箇所へ供給される。そして、凹部６３の上端に達したオイルは、凹部６３を溢れて下軸受部材２１の開口２１ａを通ってオイル貯留部４５へと戻る。【００６９】  つまり、凹部６３と導油経路６３ａ、６３ｂを設けることで、オイル貯留部４５から離して設けたロータリ型膨張機構１５の第１ベーン２８および第２ベーン２９に関する潤滑が安定して行われ、摺動箇所の焼き付きなどの損傷を防止することができる。そのため、複雑な給油機構を備えることなく、密閉容器１の上部にロータリ型流体機構（本実施の形態ではロータリ型膨張機構１５）を設けることが可能になる。さらに、第１ベーン２８と第１ベーン溝２２ｂ、および、第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂの隙間にオイルが供給されているため、第１ベーン２８と第２ベーン２９の周りの隙間からの冷媒の漏れが減少して、ロータリ型膨張機構１５の体積効率が向上し、効率がよくなる。【００７０】  また、上軸受部材２５への切削加工もしくは鋳型への凹部の追加で容易にオイル保持部６５を形成することができるため、ロータリ型流体機械１０Ｃのコスト増を招来しにくい。【００７１】  さらに、図３に示す本発明の実施の形態３のロータリ型流体機械は、凹部６３が、ベーン２９の上面よりも上側に位置しており、第２ベーン２９の上面を超える高さに油面が位置するようにオイル保持部６５が形成されている。導油経路６３ａ、６３ｂによって第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂおよび第１ベーン２８と第１ベーン溝２２ｂの隙間の上側から下側に向かって高さ方向全体から摺動面にオイルを供給することができるので、ベーン２８、２９とベーン溝２２ｂ、２４ｂとの潤滑の観点から望ましい。もちろん、導油経路６３ａ、６３ｂとベーン溝２９、２８とがどのような位置でつながっていたとしても、密閉容器１の内部の冷媒の圧力と作動室３３および作動室３２の内部の冷媒の圧力との差に基づいてオイルが広がっていくので、第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂとの摺動面および第１ベーン２８と第１ベーン溝２２ｂとの摺動面を潤滑することができ、ロータリ型流体機械１０Ｃの信頼性を確保できる。【００７２】  また、本実施の形態３では、図３に記したように中板２３が第１ベーン溝２２ｂの上端面と第２ベーン溝２４ｂの下端面のすべてを覆っていないが、すべて覆うようにしてもよい。中板２３が第１ベーン溝２２ｂの上端面と第２ベーン溝２４ｂの下端面のすべてを覆う場合は、第１ベーン溝２２ｂと第２ベーン溝２４ｂに導油経路６３ｂと導油経路６３ａからそれぞれ供給されるオイルが溜まって、第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂおよび第１ベーン２８と第１ベーン溝２２ｂの隙間の高さ方向全体から摺動面にオイルを供給することができるので、第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂおよび第１ベーン２８と第１ベーン溝２２ｂとの潤滑の観点から好ましい。【００７３】  また、本実施の形態３では、オイル保持部６５を凹部６３で形成したが、給油経路５１の上端から溢れるオイルを導油経路６３ａ、６３ｂへ導くための溝などでオイル保持部６５を形成してもよい。また、本実施の形態３では、上軸受部材２５の上面に凹部６３を設けているが、第２ベーン２９の下面よりも上、言いかえれば、ロータリ型膨張機構１５の最も上に位置する構成部品が軸受の機能を持たない場合もある。例えば、上軸受部材２５と第２シリンダ２４との間に設けられ、冷媒の脈動を低減したり騒音を低減したりするマフラーがそうである。そのようなマフラーの上面に凹部６３を設け、給油経路５１から供給されるオイルが溜まるようにしてもよい。【００７４】  （実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４におけるロータリ型流体機械１０Ｄの縦断面図である。図４において図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。【００７５】  本実施の形態４が実施の形態１と異なるのは、下軸受部材２１に設けた開口２１ａと、オイル保持部材６１とが無く、代わりにオイル戻し管６４を設けていることである。オイル戻し管６４は、一端が第２ベーン２９の下面より上の位置において密閉容器１の内部に開口し、他端が下軸受部材２１の下側において密閉容器１の内部に開口するように、密閉容器１に取り付けられている。図４に示すオイル戻し管６４の他端は、詳しくは、電動機１４よりも下側の位置で密閉容器１の内部に接続している。【００７６】  以上のように、本発明の実施の形態４では、密閉容器１と下軸受部材２１とオイル戻し管６４によってオイル保持部６５が形成され、給油経路５１の上端から溢れたオイルは、一時的にロータリ型膨張機構１５の周囲に保持される。保持されたオイルは、第１ベーン２８と第１ベーン溝２２ｂ、および、第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂの摺動箇所へ直接供給される。そして、オイル戻し管６４の上部の開口に達したオイルは、オイル戻し管６４を通じて電動機１４の下側に導かれ、オイル貯留部４５へと戻る。【００７７】  つまり、オイル戻し管６４を設けることで、オイル貯留部４５から離して設けたロータリ型膨張機構１５の第１ベーン２８および第２ベーン２９に関する潤滑が、従来のロータリ型圧縮機（図７）と同様に安定して簡便に行われ、摺動箇所の焼き付きなどの損傷を防止することができる。そのため、複雑な給油機構を備えることなく、密閉容器１の上部にロータリ型流体機構（本実施の形態ではロータリ型膨張機構）を設けることが可能になる。さらに、ロータリ型膨張機構１５の周囲がオイルで満たされているため、第１ベーン２８や第２ベーン２９の周りの隙間などからの冷媒の漏れが減少して、ロータリ型膨張機構１５の体積効率が向上し、効率がよくなる。【００７８】  さらに、オイル戻し管６４の上部は、密閉容器１の内部に貫通し、シャフト５の軸線に向かってやや延びた位置で開口している。そのため、搬送時などにロータリ型流体機械が傾いた場合でも、密閉容器１の内側に延びている部分がオイルの保持に寄与して、全てのオイルがオイル保持部６５から失われることがない。すると、ロータリ型流体機械１０Ｄの起動時など、オイルポンプ５２が作動して給油経路５１からのオイルの供給が始まるまでの期間の潤滑を十分に行うことができるため、ロータリ型流体機械１０Ｄの信頼性がより向上する。【００７９】  さらに、オイル戻し管６４の内径が、給油経路５１の内径よりも大きいことが好ましい。このようにすれば、オイル戻し管６４の上部の開口に達したオイルをスムーズにオイル貯留部４５へ戻すことができる。もちろん、実施の形態２で説明したように、オイル戻し管６４を複数設けてもよい。【００８０】  さらに、一時的にオイル保持部６５に保持されたオイルを、電動機１４の下側に戻すことができるので、電動機１４の回転子１２の回転に伴う冷媒の旋回流でオイルが微細化されることを防止することができる。これにより、オイル貯留部４５にオイルが戻りやすくなり、オイル貯留部４５のオイル面を安定して保持することができる。すると、オイルポンプ５２によってロータリ型膨張機構１５への安定したオイルの供給を実現できるので、ロータリ型流体機械１０Ｄの信頼性を向上させることができる。【００８１】  さらに、図４に示す本発明の実施の形態４のロータリ型流体機械は、オイル戻し管６４の上部の開口が、第２ベーン２９の上面よりも上側に位置している。これにより、第２ベーン２９の上面を超える高さに油面が位置するようにオイル保持部６５が形成されている。第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂとの隙間の高さ方向全体から摺動面にオイルを供給することができるので、第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂとの潤滑の観点から望ましい。もちろん、オイル戻し管６４の上部の開口が、第２ベーン２９の下面よりも上側に位置していれば、密閉容器１の内部の冷媒の圧力と膨張室３３の内部の冷媒の圧力との差に基づいて、第２ベーン２９の下面付近から供給されるオイルが上方向にも広がっていくので、第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂとの摺動面を潤滑することができ、ロータリ型流体機械１０Ｄの信頼性を確保できる。【００８２】  さらに、図５Ｂで説明した弁１６を、オイル戻し管６４に設けてもよい。【００８３】  以上の各実施の形態では、密閉容器１の上部に配置された第１流体機構であるロータリ型膨張機構１５と、オイル貯留部４５に溜められたオイルに直接漬かるように密閉容器１の下部に配置された第２流体機構であるロータリ型圧縮機構１３とがシャフト５によって連結されている流体機械１０Ａ〜１０Ｄ（いわゆる膨張機一体型圧縮機）を説明した。しかしながら、本発明がこれに限定されるわけではない。例えば、密閉容器の下部にロータリ型膨張機構、密閉容器の上部にロータリ型圧縮機構を設けてもよいし、両側がロータリ型圧縮機構であったり、反対に両側がロータリ型膨張機構であったりしてもよい。少なくともロータリ型流体機構をオイル貯留部から離して設けている場合には、本発明が有効である。よって、密閉容器の上部にロータリ型圧縮機構が設けられたロータリ圧縮機や、密閉容器の上部にロータリ型膨張機構が設けられたロータリ膨張機にも、本発明を好適に採用できる。【００８４】（ロータリ型流体機械の応用例）
昨今では、電気製品の冷凍サイクルシステムにおいて更なる省エネが求められており、膨張弁の代わりに膨張機構を用いる必要がある。本発明は、ロータリ圧縮機とロータリ型膨張機構とをシャフトで連結するとともに、それらを１つの密閉容器内に配置した、一体型の流体機械を構成するのに最も適している。【００８５】  すなわち、図１〜図４で説明したロータリ型流体機械１０Ａ〜１０Ｄは、空気や水などの対象を加熱または冷却する冷凍サイクル装置（冷凍サイクルシステムと同義）に適用することができる。図６Ａに示すように、冷凍サイクル装置７０は、冷媒を圧縮する圧縮機構１３と、圧縮機構１３で圧縮された冷媒を放熱させる放熱器７２と、放熱器７２で放熱した冷媒を膨張させる膨張機構１５と、膨張機構１５で膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器７４とを備えている。圧縮機構１３、放熱器７２、膨張機構１５および蒸発器７４が配管７５によって接続され、冷媒回路が形成されている。圧縮機構１３および膨張機構１５は、それぞれ、図１〜図４で説明したロータリ型流体機械１０Ａ〜１０Ｄの一部である。配管７５は、図１〜図４に示した吸入管４１、４３および吐出管４２、４４を含む。膨張機構１５で回収された冷媒の膨張エネルギーは、シャフト５を介して機械力の形で圧縮機構７１に直接伝達される。シャフト５は、単一のシャフトであってもよいし、複数のシャフトを同軸に連結したものであってもよい。【００８６】  また、図６Ｂに示すように、本発明のロータリ型流体機械として構成される圧縮機８１および／または膨張機８３を用いた冷凍サイクル装置８０も好適である。圧縮機８１および膨張機８３は、それぞれに固有の密閉容器を有し、互いの密閉容器がオイル量の均一化を図るための均油管７６で接続される。均油管７６には、流量調整弁１６を配置することができる。冷媒の膨張エネルギーは、膨張機８３に内蔵の発電機で電力に変換され、圧縮機８１の電動機を駆動するために必要な電力の一部として使用される。
【産業上の利用可能性】
【００８７】  本発明のロータリ型流体機械は、空調機、給湯機、乾燥機、冷凍冷蔵庫のような電気製品を構成する冷凍サイクル装置に好適である。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年8月10日(2007.8.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部がオイル貯留部として利用される密閉容器と、
前記密閉容器の上部に設けられ、シリンダ内の作動室が仕切部材によって吸入側作動室と吐出側作動室とに仕切られるロータリ型流体機構と、
前記流体機構へオイルを供給するための給油経路を内部に有し、前記流体機構に接続されるとともに前記オイル貯留部まで延伸するシャフトと、
前記シャフトの下部に設けられたオイルポンプと、
前記オイルポンプにより前記給油経路を通じて供給されるオイルを前記流体機構の周囲に保持して、前記流体機構の前記仕切部材が潤滑されるようにするとともに、保持されたオイルの液面が前記仕切部材の下面より上に位置するように形成されたオイル保持部と、
を備えたロータリ型流体機械。
【請求項２】
前記オイル保持部から溢れたオイルを前記オイル貯留部へ戻すためのオイル戻し経路をさらに備えた、請求項１に記載のロータリ型流体機械。
【請求項３】
前記流体機構が複数の前記シリンダおよび複数の前記仕切部材を有する多段ロータリ型であり、
前記オイル保持部は、当該ロータリ型流体機械の運転を停止した状態で、前記オイルポンプから最も離れて位置する前記仕切部材の下面よりも上に液面が位置するように形成されている、請求項１に記載のロータリ型流体機械。
【請求項４】
前記流体機構には、作動流体を前記密閉容器の外部から前記吸入側作動室に吸入させるための吸入管と、前記作動流体を前記吐出側作動室から前記密閉容器の外部に吐出させるための吐出管とが、それぞれ、前記密閉容器の内外を貫通する形で直接接続されている、請求項１に記載のロータリ型流体機械。
【請求項５】
前記オイル保持部が、前記密閉容器に固定されて前記流体機構を支持する支持体と、前記流体機構と前記密閉容器との間に配置されたオイル保持部材とによって形成され、
前記オイル戻し経路が、前記オイル保持部から溢れたオイルを前記支持体の下方へ流出させる、前記支持体に設けられた開口である、請求項２に記載のロータリ型流体機械。
【請求項６】
前記オイル保持部材が、前記流体機構を包囲する筒状の胴部を含む、請求項５に記載のロータリ型流体機械。
【請求項７】
前記オイル保持部材が、前記胴部から前記シャフトの中心方向に向かって張り出した庇部をさらに含む、請求項６に記載のロータリ型流体機械。
【請求項８】
前記オイル保持部が、前記密閉容器に固定されて前記流体機構を支持する支持体と、前記支持体に取り付けられ、前記流体機構の周囲に保持されたオイルの液面が所定の高さを超えた場合に、余剰のオイルを前記支持体の下方へ流下させるオーバーフロー管とによって形成され、
前記オーバーフロー管が前記オイル戻し経路である、請求項２に記載のロータリ型流体機械。
【請求項９】
前記オーバーフロー管が、前記支持体の下側において前記シャフトに向かって延びている、請求項８に記載のロータリ型流体機械。
【請求項１０】
前記オイル保持部が、前記仕切部材の下面よりも上に位置する、前記流体機構の構成部品によって形成されている、請求項１に記載のロータリ型流体機械。
【請求項１１】
前記オイル保持部が、前記流体機構の前記構成部品の上面に設けられた凹部によって形成されている、請求項１０に記載のロータリ型流体機械。
【請求項１２】
前記オイル保持部が、前記密閉容器に固定されて前記流体機構を支持する支持体と、一端が前記仕切部材の下面より上の位置において前記密閉容器の内部に開口し、他端が前記支持体の下側において前記密閉容器の内部に開口するように、前記密閉容器に取り付けられたオイル戻し管とによって形成され、
前記オイル戻し管が前記オイル戻し経路である、請求項２に記載のロータリ型流体機械。
【請求項１３】
前記オイル戻し経路の端または中途に設けられ、前記オイル保持部から溢れたオイルが前記オイル戻し経路を通過することを許容する開状態と禁止する閉状態との２状態を相互に切り替え可能な弁をさらに含む、請求項２に記載のロータリ型流体機械。
【請求項１４】
前記オイル貯留部のオイルに直接漬かるように前記密閉容器の下部に配置され、第１流体機構である前記流体機構と前記シャフトで連結された第２流体機構をさらに備える、請求項１に記載のロータリ型流体機械。
【請求項１５】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された冷媒を放熱させる放熱器と、
前記放熱器で放熱した冷媒を膨張させる膨張機と、
前記膨張機で膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器とを備え、
前記圧縮機および前記膨張機の少なくとも一方が、請求項１に記載のロータリ型流体機械からなる、冷凍サイクル装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍空調機などに使用されるロータリ型流体機械に関し、特にロータリ型流体機構を密閉容器の上部に設けるロータリ型流体機械に関する。また、本発明は、そのロータリ型流体機械を用いた冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、冷媒に代表される作動流体を圧縮または膨張させる流体機械としてロータリ型流体機械が用いられている。例えば、ロータリ型圧縮機は、そのコンパクト性や構造が簡単なことから、空調機、給湯機、冷凍冷蔵庫のような電気製品に広く用いられている。ロータリ型圧縮機の構成については、例えば、「冷凍空調便覧、新版第５版、ＩＩ巻  機器編」（日本冷凍協会、平成５年、第３０頁〜第４３頁）に開示されている。以下に、従来のロータリ型圧縮機の構成を、図７を用いて説明する。図７は、従来のロータリ型圧縮機の縦断面図である。
【０００３】
図７に示すロータリ型圧縮機１２０は、密閉容器１０１と、密閉容器１０１の下部に設けられた圧縮機構１２２と、この圧縮機構１２２の上方に設けられた電動機１２４とから構成される。圧縮機構１２２は、偏心部１０２ａを有するシャフト１０２と、シリンダ１０３と、ローラ１０４と、ベーン１０５と、バネ１０６と、吐出孔１０７ａを有する上軸受部材１０７と、下軸受部材１０８とを含む。電動機１２４は、固定子１０９と、シャフト１０２に固定された回転子１１０とを含む。
【０００４】
また、密閉容器１０１には、吸入管１１１と、吐出管１１２とが接続されている。さらに、密閉容器１０１の底部にはオイルが溜まることによってオイル貯留部１１３が形成されており、圧縮機構１２２の周囲がオイルで満たされている。また、密閉容器１０１の上部には、外部から電動機１２４への電力供給のためのターミナル１１４が密閉容器１０１を貫通して設けられている。
【０００５】
上記構成のロータリ型圧縮機１２０の動作について説明する。
【０００６】
ターミナル１１４を通じて電動機１２４へ通電して回転子１１０が回転すると、偏心部１０２ａによりローラ１０４は偏心回転運動を行う。これに伴って、冷媒は、吸入管１１１および吸入孔１０３ａから吸入されて圧縮室１１５で圧縮される。圧縮された冷媒は、吐出孔１０７ａを経て密閉容器１０１の内部空間に噴出する。密閉容器１０１の内部に噴出した冷媒は、吐出管１１２から放熱器に向けて吐出される。
【０００７】
ここで、上記のロータリ型圧縮機１２０が圧縮動作を行っている間のシリンダ１０３とベーン１０５との摺動について説明する。
【０００８】
圧縮機構１２２の内部には、シリンダ１０３とローラ１０４とベーン１０５と上軸受部材１０７と下軸受部材１０８とで２つの圧縮室１１５ａ、１１５ｂ、つまり、吸入孔１０３ａに連通する吸入過程の圧縮室１１５ａと、吐出孔１０７ａに連通する圧縮／吐出過程の圧縮室１１５ｂとが形成される。吸入過程の圧縮室１１５ａは、吸入圧力（低圧）の冷媒で満たされており、圧縮／吐出過程の圧縮室１１５ｂは、圧縮過程であれば吸入圧力（低圧）と吐出圧力（高圧）との間の中間圧の冷媒で満たされており、圧縮が終了した後の吐出過程では密閉容器１０１の内部と同じ吐出圧力（高圧）の冷媒で満たされている。したがって、シリンダ１０３の内部には、吸入圧力（低圧）の部分と、中間圧もしくは吐出圧力（高圧）の部分があって、密閉容器１０１の内部に満たされた吐出圧力（高圧）の冷媒よりも低い圧力の部分が存在する。
【０００９】
そのため、シリンダ１０３とベーン１０５との摺動箇所には、密閉容器１０１の内部とシリンダ１０３の内部との圧力差に基づいて、オイル貯留部１１３から直接給油され、シリンダ１０３の内部に向かってオイルが流れて摺動面全体を潤滑する。
【００１０】
また、ロータリ型流体機械は、膨張機としても有用である。ロータリ型膨張機は、そのコンパクト性や構造が簡単なことから、高圧の冷媒を減圧する過程で冷媒の膨張エネルギーを回収するために、膨張弁に代えて使用することが検討されている。そのようなロータリ型膨張機の構成として、特開２００５−１０６０４６号公報および特開２００５−１０６０６４号公報に開示されているように、ロータリ型圧縮機構とロータリ型膨張機構とを一体に構成した流体機械がある。このような流体機械は、しばしば、膨張機一体型圧縮機とも呼ばれる。
【００１１】
以下に、特開２００５−１０６０４６号公報と特開２００５−１０６０６４号公報に開示されている流体機械の構成を、図８の縦断面図を用いて説明する。
【００１２】
図８に示す流体機械２００は、密閉容器２０１と、密閉容器２０１の下部に設けられた圧縮機構２０２と、電動機２０３と、電動機２０３の上方に設けられたロータリ型膨張機構２０４と、圧縮機構２０２と電動機２０３と膨張機構２０４とを連結するシャフト２０５と、密閉容器２０１の底部に設けられ、圧縮機構２０２の周りをオイルで満たすオイル貯留部２０６とで主に構成される。
【００１３】
上記構成の流体機械２００の動作について説明する。
【００１４】
電動機２０３に通電すると、電動機２０３で動力が発生し、その動力をシャフト２０５が圧縮機構２０２に伝達する。圧縮機構２０２は、蒸発器から吐出された冷媒を吸引および圧縮し、圧縮した冷媒を密閉容器２０１の内部に吐出する。密閉容器２０１の内部に吐出された冷媒は、放熱器に向けて吐出される。放熱器で冷却された冷媒は、膨張機構２０４に導かれ、膨張機構２０４で膨張エネルギーを動力として回収されながら膨張する。そして、膨張後の冷媒は、蒸発器で加熱されて再び圧縮機構２０２に吸引される。
【００１５】
上記構成の流体機械２００では、上から下に向かって順に膨張機構２０４、電動機２０３、圧縮機構２０２と並んでいる。圧縮機構２０２は、従来のロータリ型圧縮機（図７）と同じくオイルに浸かっているため、先に説明した原理でシリンダとベーンとの摺動箇所が潤滑される。
【発明の開示】
【００１６】
しかしながら、密閉容器２０１の上部に設けられた膨張機構２０４は、オイルに浸かっていないため、シリンダとベーンの潤滑を安定して行うことが困難であった。
【００１７】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、ロータリ型流体機構を底部のオイル貯留部から離して設けた場合でも、シリンダとベーンとの間の摺動箇所にオイルを安定して供給できるようにすることを目的とする。
【００１８】
すなわち、本発明は、
底部がオイル貯留部として利用される密閉容器と、
密閉容器の上部に設けられ、シリンダ内の作動室が仕切部材によって吸入側作動室と吐出側作動室とに仕切られるロータリ型流体機構と、
流体機構へオイルを供給するための給油経路を内部に有し、流体機構に接続されるとともにオイル貯留部まで延伸するシャフトと、
シャフトの下部に設けられたオイルポンプと、
オイルポンプにより給油経路を通じて供給されるオイルを流体機構の周囲に保持して、流体機構の仕切部材が潤滑されるようにするとともに、保持されたオイルの液面が仕切部材の下面より上に位置するように形成されたオイル保持部と、
を備えたロータリ型流体機械を提供する。
【００１９】
このような構成によれば、密閉容器の底部のオイル貯留部から離れて設けられたロータリ型流体機構の仕切部材に安定してオイルを供給し、摺動箇所の焼き付きなどの損傷を防止することができる。また、仕切部材とシリンダの隙間に供給されるオイルは冷媒の漏れを抑制するため、流体機械の効率を向上させることができる。また、オイル保持部により、運転停止時でもロータリ型流体機構の周囲にオイルが保持された状態が維持されるので、運転再開時に仕切部材に直ちに十分な量のオイルを供給することができる。
【００２０】
また、本発明は、
冷媒を圧縮する圧縮機と、
圧縮機で圧縮された冷媒を放熱させる放熱器と、
放熱器で放熱した冷媒を膨張させる膨張機と、
膨張機で膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器とを備え、
圧縮機および膨張機の少なくとも一方が、上記ロータリ型流体機械からなる、冷凍サイクル装置を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書においては、シャフトの軸方向に平行な方向を上下方向とする。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるロータリ型流体機械１０Ａの縦断面図である。本実施の形態１におけるロータリ型流体機械１０Ａは、密閉容器１と、密閉容器１の下部に設けられたロータリ型圧縮機構１３と、密閉容器１の上部に設けられたロータリ型膨張機構１５と、ロータリ型圧縮機構１３とロータリ型膨張機構１５の間に設けられた電動機１４とを備えている。
【００２３】
密閉容器１には、電動機１４への電力供給のためのターミナル４６が密閉容器１の内外を貫通する形で取り付けられている。ターミナル４６は、本実施の形態１のように、密閉容器１の最上部に取り付けてもよいし、後で説明する図２のように、ロータリ型圧縮機構１３とロータリ型膨張機構１５との間、つまり、電動機１４の近傍に取り付けてもよい。
【００２４】
密閉容器１の底部は、ロータリ型圧縮機構１３およびロータリ型膨張機構１５の潤滑を行うためのオイルを貯留するオイル貯留部４５として利用されている。オイル貯留部４５により、ロータリ型圧縮機構１３の周囲がオイルで満たされている。一方、ロータリ型膨張機構１５の周囲には、オイル貯留部４５から汲み上げられたオイルが、オイル保持部材６１によって当該ロータリ型膨張機構１５の周囲に保持されることにより、オイル保持部６５が形成されている。ロータリ型圧縮機構１３およびロータリ型膨張機構１５は、いずれもオイルに直接漬かっているので、これらの機構１３、１５の外側から給油する必要がある構成部品、具体的には後述するベーン７、２８、２９に対し、十分な量のオイルを供給することが可能である。
【００２５】
ロータリ型圧縮機構１３は、密閉容器１に外縁部が固定された上軸受部材２と、上軸受部材２の下部に固定されたシリンダ３と、シリンダ３の下部に固定された下軸受部材４と、上軸受部材２と下軸受部材４とで回転可能に支持されて下から順に偏心部５ａ、５ｂ、５ｃを有するシャフト５と、シャフト５の偏心部５ａに回転可能に嵌合したローラ６と、シリンダ３に取り付けられたベーン７と、一端はシリンダ３に他端はベーン７に接してベーン７をローラ６に押し付けるバネ８を含む。
【００２６】
上軸受部材２は、ロータリ型圧縮機構１３を密閉容器１に固定する固定部材として機能する。上軸受部材２の外縁部には、密閉容器１の上部から流下してくるオイルをオイル貯留部４５に戻すためのオイル戻し経路である開口２ａと、シリンダ３内の作動室９で圧縮された冷媒（作動流体）を密閉容器１の内部に吐出するための吐出孔２ｂとが形成されている。シリンダ３には、圧縮するべき冷媒を作動室９に吸入させるための吸入孔３ａと、シャフト５の軸線に接近する方向と離間する方向とにベーン７を進退可能に装着するためのベーン溝３ｂとが形成されている。ベーン溝３ｂに装着されたベーン７は、シリンダ３とローラ６との間に形成される作動室９を吸入側作動室９ａと吐出側作動室９ｂとに仕切る仕切部材である。図１から分かるように、ベーン溝３ｂの後端はオイル貯留部４５に露出しているので、ベーン溝３ｂとベーン７との摺動面にオイル貯留部４５からオイルが直接供給される。この点は、上部に配置されたロータリ型膨張機構１５についても全く同じである。
【００２７】
なお、上軸受部材２とは別に、ロータリ型圧縮機構１３を密閉容器１に固定するための固定部材を設けることも可能である。この場合、当該固定部材にオイル戻し経路としての開口が形成される。また、本明細書において、シャフト５は、ロータリ型圧縮機構１３とロータリ型膨張機構１５とに兼用された単一の部材として記載されているが、シャフト５が単一の部材である必要はなく、例えば、上下２本のシャフトを直接または連結器を介して連結したものであってもよい。
【００２８】
電動機１４は、密閉容器１に固定された固定子１１と、シャフト５に固定された回転子１２とを含む。
【００２９】
ロータリ型膨張機構１５は、密閉容器１に外縁部が固定された下軸受部材２１と、下軸受部材２１の上部に固定された第１シリンダ２２と、第１シリンダ２２の上部に固定された中板２３と、中板２３の上部に固定された第２シリンダ２４と、第２シリンダ２４の上部に固定されてシャフト５を回転可能に支持する上軸受部材２５と、シャフト５の偏心部５ｂに回転可能に嵌合した第１ローラ２６と、シャフト５の偏心部５ｃに回転可能に嵌合した第２ローラ２７と、第１シリンダ２２に取り付けられた第１ベーン２８と、第２シリンダ２４に取り付けられた第２ベーン２９と、一端は第１シリンダ２２に他端は第１ベーン２８に接して第１ベーン２８を第１ローラ２６に押し付ける第１バネ３０と、一端は第２シリンダ２４に他端は第２ベーン２９に接して第２ベーン２９を第２ローラ２７に押し付ける第２バネ３１を含む。このように、ロータリ型膨張機構１５は、複数のシリンダ２２、２４、複数のローラ２６、２７および複数のベーン２８、２９を有する、いわゆる多段ロータリ型流体機構として構成されている。
【００３０】
下軸受部材２１は、シャフト５を回転可能に支持する軸受の機能と、ロータリ型膨張機構１５全体を支持する支持体としての機能とを有する。また、下軸受部材２１の外縁部には、オイル貯留部６５から溢れたオイルをオイル貯留部４５に戻すためのオイル戻し経路として、この下軸受部材２１を上下に貫通する開口２１ａが設けられている。もちろん、下軸受部材２１とは別に、ロータリ型膨張機構１５を密閉容器１に固定するための固定部材を設けることも可能である。この場合、当該固定部材にオイル戻し経路としての開口が形成される。また、下軸受部材２１と第１シリンダ２２との間、および／または、上軸受部材２５と第２シリンダ２４との間、に冷媒の脈動を抑制するマフラーを設けることも可能である。
【００３１】
第１シリンダ２２には、膨張させるべき冷媒を作動室３２に吸入させるための吸入孔２２ａと、シャフト５の軸線に接近する方向と離間する方向とに第１ベーン２８を進退可能に装着するための第１ベーン溝２２ｂとが形成されている。第２シリンダ２４には、膨張後の冷媒を作動室３３から吐出させるための吐出孔２４ａと、第２ベーン２９を進退可能に装着するための第２ベーン溝２４ｂが形成されている。ベーン２８、２９は、それぞれ、シリンダ２２、２４とローラ２６、２７との間に形成される作動室３２、３３を吸入側作動室３２ａ、３３ａと吐出側作動室３２ｂ、３３ｂとに仕切る仕切部材である。
【００３２】
ロータリ型圧縮機構１３には、シリンダ３に形成された吸入孔３ａを通じて、低圧の冷媒を密閉容器１の外部から吸入側作動室３ａに吸入させるための吸入管４１が、密閉容器１の内外を貫通する形で直接接続されている。また、密閉容器１の内部に吐出された高圧の冷媒を、電動機１４よりも上の位置から密閉容器１の外部に吐出させるための吐出管４２が、密閉容器１の内外を貫通する形で設けられている。ロータリ型膨張機構１５には、第１シリンダ２２に形成された吸入孔２２ａを通じて、膨張前の冷媒を密閉容器１の外部から第１シリンダ２２の吸入側作動室３２ａに吸入させるための吸入管４３と、第２シリンダに形成された吐出孔２４ａを通じて、膨張後の冷媒を第２シリンダ２４の吐出側作動室３３ｂから密閉容器１の外部に吐出させるための吐出管４４とが、それぞれ、密閉容器１の内外を貫通する形で直接接続されている。
【００３３】
このように、密閉容器１の外部からロータリ型膨張機構１５への冷媒の出し入れは、吸入管４３および吐出管４４を用いて直接行う一方、ロータリ型圧縮機構１３で圧縮された冷媒を密閉容器１の内部にいったん吐出させることにより、密閉容器１内を常時高圧に保つことができる。そのため、密閉容器１の内部と各機構１３、１５の内部との差圧を大きくすることができ、各機構１３、１５にオイルを容易に供給できるようになる。また、ロータリ型圧縮機構１３から吐出された冷媒に含まれるオイルは、密閉容器１の内部を通過する過程で、冷媒から自然分離される。また、ロータリ型膨張機構１５の下軸受部材２１によって、その下軸受部材２１よりも上側における冷媒の激しい対流が抑制されるので、オイル保持部６５のオイルがかき乱されることも抑制され、ひいてはベーン２８、２９にオイルが安定供給されるようになる。
【００３４】
シャフト５の内部には、シャフト５の下端に設けられたオイルポンプ５２によりオイル貯留部４５から汲み上げられるオイルを、ロータリ型圧縮機構１３およびロータリ型膨張機構１５に供給するための給油経路５１が、軸方向にまっすぐ延びるように形成されている。そして、ロータリ型圧縮機構１３の下軸受部材４、ローラ６および上軸受部材２と、ロータリ型膨張機構１５の下軸受部材２１、第１ローラ２６、第２ローラ２７および上軸受部材２５とに供給するための複数の給油穴５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ、５１ｆ、５１ｇが、給油経路５１から分岐して半径方向外向きに開口するように形成されている。
【００３５】
シャフト５の上端面５ｐは、上軸受部材２５によって塞がれておらず、露出している。そして、上軸受部材２５から露出したシャフト５の上端面５ｐに給油経路５１が開口している。したがって、オイルポンプ５２によって汲み上げられ、上軸受部材２５を通過してシャフト５の上端面５ｐに到達した余剰のオイルは、給油経路５１から溢れ出る。その溢れ出たオイルは、オイル保持部材６１によってオイル貯留部４５に直ちに戻ることを阻止され、これによりオイル保持部６５が形成される。このようなオイル保持部６５は、ロータリ型膨張機構１５を支持する支持体としての下軸受部材２１と、その下軸受部材２１の上面かつ当該ロータリ型膨張機構１５と密閉容器１との間に配置されたオイル保持部材６１とによって形成されている。オイル保持部材６１は、ターミナル４６と向かい合う上側が開放している。したがって、オイル保持部６５から溢れたオイルは、オイル保持部材６１と密閉容器１との隙間に流れ、下軸受部材２１の外縁部に形成された開口２１ａを通って下軸受部材２１の下方へ流出し、オイル貯留部４５に戻る。
【００３６】
上記のような構成により、シャフト５の給油経路５１から供給されたオイルや、ロータリ型膨張機構１５を潤滑し終えたオイルが、オイル保持部材６１に堰き止められて一時的に当該ロータリ型膨張機構１５の周囲に保持され、シリンダ２２、２４の外側からベーン２８、２９とシリンダ２２、２４の摺動箇所へ安定してオイルを供給することができる。
【００３７】
図１に示すように、オイル保持部材６１は、ロータリ型膨張機構１５を周方向に包囲する筒状の胴部６１ａと、その胴部６１ａからシャフト５の中心方向に向かって張り出した庇部６１ｂとからなっている。胴部６１ａによれば、ロータリ型膨張機構１５の全周囲にわたってオイル保持部６５が形成されるので、第１ベーン２８と第２ベーン２９の位置が周方向で揃っていなくても、両者に均一かつ十分にオイルを供給できるようになる。また、給油経路５１から溢れ出るオイルをオイル保持部材６１の内側にわざわざ誘導する必要もない。
【００３８】
他方、庇部６１ｂによれば、搬送時などにロータリ型流体機械１０Ａが傾いた場合でも、庇部６１ｂがオイルの保持に寄与して、全てのオイルがオイル保持部６５から失われることがない。すると、ロータリ型流体機械１０Ａの起動時など、オイルポンプ５２が作動して給油経路５１からオイルの供給が始まるまでの期間の潤滑を十分に行うことができるので、ロータリ型流体機械１０Ａの信頼性がより向上する。
【００３９】
なお、ロータリ型流体機械１０Ａの運転を停止した状態で、オイルポンプ５２から最も離れて位置するベーン、つまり、第２ベーン２９の下面よりも上にオイルの液面が位置するようにオイル保持部６５が形成されていることが好ましい。このように、第１ベーン２８および第２ベーン２９が常時オイルに漬かっている状態を形成することにより、運転開始時に一時的に潤滑不良が発生する問題を回避できる。
【００４０】
具体的には、オイル保持部材６１の胴部６１ａの上端が、第２ベーン２９の上面（上端）よりも上側に位置することである。本実施の形態１では、胴部６１ａの高さが上軸受部材２５の上面を超え、庇部６１ｂが上軸受部材２５を部分的に覆っており、第２ベーン２９の上面を超える高さに油面が位置するようにオイル保持部６５が形成されていることが好ましい。このようにすれば、第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂとの隙間の高さ方向全体から摺動面にオイルを供給することができるので、第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂとの潤滑の観点から望ましい。もちろん、オイル保持部材６１の上端が、第２ベーン２９の下面よりも上側に位置している限り、オイル保持部６５における液面の高さも第２ベーン２９の下面よりも上側となる。すると、密閉容器１の内部の冷媒の圧力と作動室３３の内部の冷媒の圧力との差に基づいて、第２ベーン２９の下面付近から供給されるオイルが上方向にも広がっていくので、第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂとの摺動面全体を潤滑することができ、ロータリ型流体機械１０Ａの信頼性を確保できる。
【００４１】
また、図５Ａの模式図に示すように、オイル戻し経路として下軸受部材２１に形成されている開口２１ａに弁１６を設けてもよい。弁１６は、オイル保持部６５から溢れたオイルがオイル戻し経路（開口２１ａ）を通過することを許容する開状態と禁止する閉状態との２状態を、外部のコントローラ１７によって相互に切り替え可能である。
【００４２】
オイル保持部６５に十分な量のオイルがたまった時点で、弁１６を閉じる制御を行えば、シャフト５の給油経路５１を除き、密閉容器１の内部は、下軸受部材２１を境界として上下に分離された形となる。すると、給油経路５１から送られてくるオイルが必要以上に下軸受部材２１の上側に流入しなくなる。すなわち、ベーン２８、２９の潤滑に使用される以上の余分なオイルは、軸受部材２１、２５やローラ２６、２７を潤滑したのち、オイル保持部６５に向かわず、シャフト５を伝って下軸受部材２１の下側に流れ、オイル貯留部４５に戻る。このようにすれば、オイル貯留部４５からロータリ型膨張機構１５の周囲に送られるオイルの量が少なくなるので、オイルとロータリ型膨張機構１５との間で熱交換が行われることを極力防止できる。下軸受部材２１には、供給されたオイルを当該下軸受部材２１の全体にいきわたらせるためのオイル溝（図示省略）が設けられているので、余分なオイルをオイル貯留部４５に戻すためにシャフト５と下軸受部材２１とのクリアランスを大きくとる必要も特にない。
【００４３】
ところで、図６Ｂに示すように、固有の密閉容器を有する圧縮機８１、および、固有の密閉容器を有する膨張機８３を用いた冷凍サイクル装置８０が知られている。この構造の冷凍サイクル装置８０においても、オイルは冷媒に混入して冷媒回路を循環する。したがって、圧縮機８１と膨張機８３の油量を均一化するための工夫が不可欠である。そのような工夫は、通常、圧縮機８１のオイル貯留部と、膨張機８３のオイル貯留部とを均油管７６で接続することである。均油管７６には、オイルの流量を制御するための弁１６が設けられ、この弁１６により、圧縮機８１と膨張機８３との間のオイルの自由な移動が規制され、オイルを介して圧縮機８１と膨張機８３とが熱的に短絡することを抑制できる。こうした仕組みは、冷凍サイクル装置８０の成績係数の向上に寄与する。
【００４４】
本実施の形態のロータリ型流体機械１０Ａによれば、オイル戻し経路２１ａ（開口２１ａ）に弁１６を設けることにより、上記冷凍サイクル装置８０と同等の利益を得ることができる。
【００４５】
次に、本実施の形態１におけるロータリ型流体機械の動作について説明する。
【００４６】
ターミナル４６から電力を電動機１４へ供給すると、固定子１１と回転子１２の間に回転動力が発生し、シャフト５によってロータリ型圧縮機構１３が駆動される。ロータリ型圧縮機構１３には、シリンダ３とベーン７とローラ６と上軸受部材２と下軸受部材４とで作動室である２つの圧縮室９（９ａ、９ｂ）が形成され、偏心部５ａの回転によるローラ６の偏心回転運動で各々の容積を変化させる。ローラ６の偏心回転運動によって、吸入孔３ａと連通する圧縮室９の容積が増加し、吸入管４１を経て外部（冷凍サイクル装置における蒸発器）から低圧の冷媒が吸引される。
【００４７】
ローラ６の偏心回転運動によって圧縮室９と吸入孔３ａが連通しなくなり容積が減少すると、圧縮室９に閉じ込められた冷媒が圧縮される。そして、圧縮室９の冷媒の圧力が密閉容器１の内部の冷媒の圧力を超えると、吐出孔２ｂに設けられた吐出バルブ（図示せず）が開いて、高圧の冷媒が密閉容器１の内部に吐出される。吐出された冷媒は、電動機１４を冷却しながら吐出管４２を経て外部に吐出される。外部に吐出された冷媒は、冷凍サイクル装置（図５Ａ参照）における放熱器で冷却され、吸入管４３を経てロータリ型膨張機構１５へ導かれる。
【００４８】
ロータリ型膨張機構１５には、第１シリンダ２２と第１ベーン２８と第１ローラ２６と下軸受部材２１と中板２３とで２つの作動室３２（第１吸入側作動室３２ａと第１吐出側作動室３２ｂ）が形成され、第２シリンダ２４と第２ベーン２９と第２ローラ２７と上軸受部材２５と中板２３とで２つの作動室３３（第２吸入側作動室３３ａと第２吐出側作動室３３ｂ）とが形成されている。そして、第１ローラ２６によって吸入孔２２ａとの連通が阻止されている第１吐出側作動室３２ｂと、第２ローラ２７によって吐出孔２４ａとの連通が阻止されている第２吸入側作動室３３ａとが中板２３に形成された連通孔（図示せず）によってつながって、１つの膨張室が形成される。ここで、中板２３の連通孔は、作動室３２の側から見れば、第１ベーン２８を挟んで吸入孔２２ａの反対側に位置して、作動室３３の側から見れば、第２ベーン２９を挟んで吐出孔２４ａの反対側に位置する。
【００４９】
高圧の冷媒が吸入孔２２ａより流入すると、第１ローラ２６が押されてシャフト５が回転し、吸入孔２２ａと連通する第１吸入側作動室３２ａの容積が増加する。第１ローラ２６の偏心回転運動により第１吸入側作動室３２ａが吸入孔２２ａと連通しなくなり、中板２３の連通孔と連通する第１吐出側作動室３２ｂへと変化する。シャフト５の回転に伴って第１吐出側作動室３２ｂの容積が減少し始めるが、より気筒容積の大きな第２吸入側作動室３３ａの容積が増加し始め、第１吐出側作動室３２ｂから第２吸入側作動室３３ａへと冷媒が膨張しながら移動する。シャフト５がさらに回転すると第２吸入側作動室３３ａと中板２３の連通孔との連通が遮断され、第２吸入側作動室３３ａは第２吐出側作動室３３ｂへと変化する。所定の圧力まで膨張した冷媒は、第２吐出側作動室３３ｂが吐出孔２４ａと連通して第２吐出側作動室３３ｂの容積が減少することによって、吐出管４４を経て密閉容器１の外部に吐出される。外部に吐出された冷媒は、冷凍サイクル装置（図６Ａ参照）における蒸発器で加熱され、吸入管４１に再び戻る。
【００５０】
次に、本実施の形態１におけるロータリ型流体機械１０Ａの潤滑について説明する。
【００５１】
電動機１４によってシャフト５が回転すると、シャフト５の下端に設けられたオイルポンプ５２が、オイル貯留部４５から給油経路５１にオイルを汲み上げる。汲み上げられたオイルは、給油穴５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ、５１ｆ、５１ｇを経て、下軸受部材４と、ローラ６と、上軸受部材２と、下軸受部材２１と、第１ローラ２６と、第２ローラ２７と、上軸受部材２５へ供給され、摺動箇所を潤滑する。ベーン７とベーン溝３ｂとの間へは、ロータリ型圧縮機構１３の周りがオイル貯留部４５のオイルで満たされているため、オイル貯留部４５から直接給油される。
【００５２】
他方、給油経路５１の上端から溢れたオイルは、オイル保持部材６１によって一時的にロータリ型膨張機構１５の周囲に保持される。オイル保持部材６１に保持されたオイルは、第１ベーン２８と第１ベーン溝２２ｂとの摺動箇所、および、第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂとの摺動箇所へ直接供給される。
【００５３】
オイル保持部材６１を設けることで、オイル貯留部４５から離れて設けられたロータリ型膨張機構１５の第１ベーン２８および第２ベーン２９の潤滑が、従来のロータリ型圧縮機（図７）と同様に安定して簡便に行われ、摺動箇所の焼き付きなどの損傷を防止することができる。そのため、複雑な給油機構を備えることなく、密閉容器１の上部にロータリ型流体機構（本実施の形態ではロータリ型膨張機構１５）を設けることが可能になる。さらに、ロータリ型膨張機構１５の周囲がオイルで満たされているため、第１ベーン２８や第２ベーン２９の周りの隙間などからの冷媒の漏れが減少して、ロータリ型膨張機構１５の体積効率が向上し、効率がよくなる。
【００５４】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２におけるロータリ型流体機械１０Ｂの縦断面図である。図２において図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００５５】
本実施の形態２が実施の形態１と異なるのは、下軸受部材２１に設けた開口２１ａと、オイル保持部材６１とが無く、オーバーフロー管６２を下軸受部材２１に取り付けていることである。オーバーフロー管６２の上部開口は、第２ベーン２９の下面よりも上の位置にあり、このオーバーフロー管６２と密閉容器１と下軸受部材２１とでオイル保持部６５が形成されている。オーバーフロー管６２は、ロータリ型膨張機構１５を支持する下軸受部材２１を上下に貫くように配置され、ロータリ型膨張機構１５の周囲に保持されたオイルの液面が所定の高さを超えた場合に、余剰のオイルを下軸受部材２１の下方へ流下させる。つまり、オーバーフロー管６２は、オイル保持部６５から溢れたオイルをオイル貯留部４５へ戻すオイル戻し経路である。
【００５６】
シャフト５の給油経路５１から供給されたオイルや、ロータリ型膨張機構１５を潤滑したオイルが、オーバーフロー管６２の上部の開口よりも下側のロータリ型膨張機構１５の周りに一時的に保持される。そのため、シリンダ２２、２４の外側からベーン２８、２９とベーン溝２２ｂ、２４ｂとの摺動面へ安定してオイルを供給することができる。また、オーバーフロー管６２を密閉容器１の内壁よりもロータリ型膨張機構１５に近接して設けることで、搬送時などに当該ロータリ型流体機械１０Ｂが傾いた場合でも、オーバーフロー管６２の開口に届かない一部のオイルがオイル保持部６５に残る。すると、ロータリ型流体機械１０Ｂの起動時など、オイルポンプ５２が作動して給油経路５１からオイルの供給が始まるまでの期間の潤滑を十分に行うことができるので、ロータリ型流体機械１０Ｂの信頼性がより向上する。
【００５７】
オーバーフロー管６２は、下軸受部材２１よりも下方で曲げられている。下軸受部材２１より下のオーバーフロー管６２は、オイルを戻すための傾斜を確保しつつ、シャフト５の中心に向かって延びている。このようにすれば、電動機１４が高速回転することによって生ずる冷媒の旋回流の影響が、オーバーフロー管６２を通じてオイル保持部６５の上の空間に及びにくくなり、オイル保持部６５における油面の安定化、ひいてはベーン２８、２９への給油の安定化につながる。
【００５８】
さらに、オーバーフロー管６２の下部を密閉容器１の内側に曲げることにより、搬送時などにロータリ型流体機械１０Ｂが傾いた場合でも、オーバーフロー管６２の屈曲した下部がオイルの保持に寄与して、オイル保持部６５のオイルがオイル貯留部４５側に移動しにくい。つまり、オイル保持部６５のオイルが全て失われることがない。すると、ロータリ型流体機械１０Ｂの起動時など、オイルポンプ５２が作動して給油経路５１からのオイルの供給が始まるまでの期間の潤滑を行うことができるため、ロータリ型流体機械１０Ｂの信頼性がより向上する。
【００５９】
また、オーバーフロー管６２の内径は、給油経路５１の内径よりも大きいことが好ましい。このようにすれば、オーバーフロー管６２の上部の開口に達したオイルをスムーズにオイル貯留部４５へ戻すことができる。なお、このようなオーバーフロー管６２を複数設けることも可能であり、その場合には、複数のオーバーフロー管６２の合計断面積が、給油経路５１の断面積よりも大きいことが好ましい。
【００６０】
また、図５Ｂに示すように、オーバーフロー管６２の下軸受部材２１よりも下の部分には、図５Ａで説明したように、弁１６を設けることができる。この場合、先に説明した理由により、オイルとロータリ型膨張機構１５との間で熱交換が行われることを抑制できる。弁１６の位置は、特に限定されるわけではなく、オーバーフロー管６２の端でもよいし、図５Ｂのように中途であってもよい。
【００６１】
以上のように、本発明の実施の形態２では、密閉容器１と下軸受部材２１とオーバーフロー管６２とによりオイル保持部６５が形成され、給油経路５１の上端から溢れたオイルは、一時的にロータリ型膨張機構１５の周囲に保持される。保持されたオイルは、第１ベーン２８と第１ベーン溝２２ｂ、および、第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂの摺動箇所へ直接供給される。そして、オーバーフロー管６２の上部の開口に達したオイルは、オーバーフロー管６２を通じてオイル貯留部４５へと戻る。
【００６２】
つまり、オーバーフロー管６２を設けることで、オイル貯留部４５から離して設けたロータリ型膨張機構１５の第１ベーン２８および第２ベーン２９に関する潤滑が、従来のロータリ型圧縮機（図７）と同様に安定して簡便に行われ、摺動箇所の焼き付きなどの損傷を防止することができる。そのため、複雑な給油機構を備えることなく、密閉容器１の上部にロータリ型流体機構（本実施の形態ではロータリ型膨張機構１５）を設けることが可能になる。さらに、ロータリ型膨張機構１５の周囲がオイルで満たされているため、第１ベーン２８や第２ベーン２９の周りの隙間などからの冷媒の漏れが減少して、ロータリ型膨張機構１５の体積効率が向上し、効率がよくなる。
【００６３】
さらに、図２に示す本発明の実施の形態２のロータリ型流体機械は、オーバーフロー管６２の上部の開口が、第２ベーン２９の上面よりも上側に位置している。これにより、第２ベーン２９の上面を超える高さに油面が位置するようにオイル保持部６５が形成されている。第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂとの隙間の高さ方向全体から摺動面にオイルを供給することができるので、第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂとの潤滑の観点から望ましい。もちろん、オーバーフロー管６２の上部の開口が、第２ベーン２９の下面よりも上側に位置している限り、オイル保持部６５における油面の高さも第２ベーン２９の下面よりも上側となる。すると、密閉容器１の内部の冷媒の圧力と作動室３３の内部の冷媒の圧力との差に基づいて、第２ベーン２９の下面付近から供給されるオイルが上方向にも広がっていくので、第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂとの摺動面全体を潤滑することができ、ロータリ型流体機械１０Ｂの信頼性を確保できる。
【００６４】
なお、下軸受部材２１に開口を設け、それより上にのみオーバーフロー管を設置する構成にしても、同様の効果が得られる。
【００６５】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３におけるロータリ型流体機械１０Ｃの縦断面図である。図３において図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００６６】
本実施の形態３が実施の形態１と異なるのは、オイル保持部材６１が無く、上軸受部材２５の上面に環状の凹部６３を設け、凹部６３の底面から第２ベーン溝２４ｂと第１ベーン溝２２ｂとのそれぞれに向かって延びるように導油経路６３ａ、６３ｂを設けていることである。
【００６７】
以上のように、本発明の実施の形態３では、凹部６３によってオイル保持部６５が形成されており、給油経路５１の上端から溢れたオイルは、凹部６３によって一時的に保持される。凹部６３に保持されたオイルは、導油経路６３ａ、６３ｂによって第１ベーン２８と第１ベーン溝２２ｂ、および、第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂの摺動箇所へ供給される。そして、凹部６３の上端に達したオイルは、凹部６３を溢れて下軸受部材２１の開口２１ａを通ってオイル貯留部４５へと戻る。
【００６８】
つまり、凹部６３と導油経路６３ａ、６３ｂを設けることで、オイル貯留部４５から離して設けたロータリ型膨張機構１５の第１ベーン２８および第２ベーン２９に関する潤滑が安定して行われ、摺動箇所の焼き付きなどの損傷を防止することができる。そのため、複雑な給油機構を備えることなく、密閉容器１の上部にロータリ型流体機構（本実施の形態ではロータリ型膨張機構１５）を設けることが可能になる。さらに、第１ベーン２８と第１ベーン溝２２ｂ、および、第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂの隙間にオイルが供給されているため、第１ベーン２８と第２ベーン２９の周りの隙間からの冷媒の漏れが減少して、ロータリ型膨張機構１５の体積効率が向上し、効率がよくなる。
【００６９】
また、上軸受部材２５への切削加工もしくは鋳型への凹部の追加で容易にオイル保持部６５を形成することができるため、ロータリ型流体機械１０Ｃのコスト増を招来しにくい。
【００７０】
さらに、図３に示す本発明の実施の形態３のロータリ型流体機械は、凹部６３が、ベーン２９の上面よりも上側に位置しており、第２ベーン２９の上面を超える高さに油面が位置するようにオイル保持部６５が形成されている。導油経路６３ａ、６３ｂによって第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂおよび第１ベーン２８と第１ベーン溝２２ｂの隙間の上側から下側に向かって高さ方向全体から摺動面にオイルを供給することができるので、ベーン２８、２９とベーン溝２２ｂ、２４ｂとの潤滑の観点から望ましい。もちろん、導油経路６３ａ、６３ｂとベーン溝２９、２８とがどのような位置でつながっていたとしても、密閉容器１の内部の冷媒の圧力と作動室３３および作動室３２の内部の冷媒の圧力との差に基づいてオイルが広がっていくので、第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂとの摺動面および第１ベーン２８と第１ベーン溝２２ｂとの摺動面を潤滑することができ、ロータリ型流体機械１０Ｃの信頼性を確保できる。
【００７１】
また、本実施の形態３では、図３に記したように中板２３が第１ベーン溝２２ｂの上端面と第２ベーン溝２４ｂの下端面のすべてを覆っていないが、すべて覆うようにしてもよい。中板２３が第１ベーン溝２２ｂの上端面と第２ベーン溝２４ｂの下端面のすべてを覆う場合は、第１ベーン溝２２ｂと第２ベーン溝２４ｂに導油経路６３ｂと導油経路６３ａからそれぞれ供給されるオイルが溜まって、第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂおよび第１ベーン２８と第１ベーン溝２２ｂの隙間の高さ方向全体から摺動面にオイルを供給することができるので、第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂおよび第１ベーン２８と第１ベーン溝２２ｂとの潤滑の観点から好ましい。
【００７２】
また、本実施の形態３では、オイル保持部６５を凹部６３で形成したが、給油経路５１の上端から溢れるオイルを導油経路６３ａ、６３ｂへ導くための溝などでオイル保持部６５を形成してもよい。また、本実施の形態３では、上軸受部材２５の上面に凹部６３を設けているが、第２ベーン２９の下面よりも上、言いかえれば、ロータリ型膨張機構１５の最も上に位置する構成部品が軸受の機能を持たない場合もある。例えば、上軸受部材２５と第２シリンダ２４との間に設けられ、冷媒の脈動を低減したり騒音を低減したりするマフラーがそうである。そのようなマフラーの上面に凹部６３を設け、給油経路５１から供給されるオイルが溜まるようにしてもよい。
【００７３】
（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４におけるロータリ型流体機械１０Ｄの縦断面図である。図４において図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００７４】
本実施の形態４が実施の形態１と異なるのは、下軸受部材２１に設けた開口２１ａと、オイル保持部材６１とが無く、代わりにオイル戻し管６４を設けていることである。オイル戻し管６４は、一端が第２ベーン２９の下面より上の位置において密閉容器１の内部に開口し、他端が下軸受部材２１の下側において密閉容器１の内部に開口するように、密閉容器１に取り付けられている。図４に示すオイル戻し管６４の他端は、詳しくは、電動機１４よりも下側の位置で密閉容器１の内部に接続している。
【００７５】
以上のように、本発明の実施の形態４では、密閉容器１と下軸受部材２１とオイル戻し管６４によってオイル保持部６５が形成され、給油経路５１の上端から溢れたオイルは、一時的にロータリ型膨張機構１５の周囲に保持される。保持されたオイルは、第１ベーン２８と第１ベーン溝２２ｂ、および、第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂの摺動箇所へ直接供給される。そして、オイル戻し管６４の上部の開口に達したオイルは、オイル戻し管６４を通じて電動機１４の下側に導かれ、オイル貯留部４５へと戻る。
【００７６】
つまり、オイル戻し管６４を設けることで、オイル貯留部４５から離して設けたロータリ型膨張機構１５の第１ベーン２８および第２ベーン２９に関する潤滑が、従来のロータリ型圧縮機（図７）と同様に安定して簡便に行われ、摺動箇所の焼き付きなどの損傷を防止することができる。そのため、複雑な給油機構を備えることなく、密閉容器１の上部にロータリ型流体機構（本実施の形態ではロータリ型膨張機構）を設けることが可能になる。さらに、ロータリ型膨張機構１５の周囲がオイルで満たされているため、第１ベーン２８や第２ベーン２９の周りの隙間などからの冷媒の漏れが減少して、ロータリ型膨張機構１５の体積効率が向上し、効率がよくなる。
【００７７】
さらに、オイル戻し管６４の上部は、密閉容器１の内部に貫通し、シャフト５の軸線に向かってやや延びた位置で開口している。そのため、搬送時などにロータリ型流体機械が傾いた場合でも、密閉容器１の内側に延びている部分がオイルの保持に寄与して、全てのオイルがオイル保持部６５から失われることがない。すると、ロータリ型流体機械１０Ｄの起動時など、オイルポンプ５２が作動して給油経路５１からのオイルの供給が始まるまでの期間の潤滑を十分に行うことができるため、ロータリ型流体機械１０Ｄの信頼性がより向上する。
【００７８】
さらに、オイル戻し管６４の内径が、給油経路５１の内径よりも大きいことが好ましい。このようにすれば、オイル戻し管６４の上部の開口に達したオイルをスムーズにオイル貯留部４５へ戻すことができる。もちろん、実施の形態２で説明したように、オイル戻し管６４を複数設けてもよい。
【００７９】
さらに、一時的にオイル保持部６５に保持されたオイルを、電動機１４の下側に戻すことができるので、電動機１４の回転子１２の回転に伴う冷媒の旋回流でオイルが微細化されることを防止することができる。これにより、オイル貯留部４５にオイルが戻りやすくなり、オイル貯留部４５のオイル面を安定して保持することができる。すると、オイルポンプ５２によってロータリ型膨張機構１５への安定したオイルの供給を実現できるので、ロータリ型流体機械１０Ｄの信頼性を向上させることができる。
【００８０】
さらに、図４に示す本発明の実施の形態４のロータリ型流体機械は、オイル戻し管６４の上部の開口が、第２ベーン２９の上面よりも上側に位置している。これにより、第２ベーン２９の上面を超える高さに油面が位置するようにオイル保持部６５が形成されている。第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂとの隙間の高さ方向全体から摺動面にオイルを供給することができるので、第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂとの潤滑の観点から望ましい。もちろん、オイル戻し管６４の上部の開口が、第２ベーン２９の下面よりも上側に位置していれば、密閉容器１の内部の冷媒の圧力と膨張室３３の内部の冷媒の圧力との差に基づいて、第２ベーン２９の下面付近から供給されるオイルが上方向にも広がっていくので、第２ベーン２９と第２ベーン溝２４ｂとの摺動面を潤滑することができ、ロータリ型流体機械１０Ｄの信頼性を確保できる。
【００８１】
さらに、図５Ｂで説明した弁１６を、オイル戻し管６４に設けてもよい。
【００８２】
以上の各実施の形態では、密閉容器１の上部に配置された第１流体機構であるロータリ型膨張機構１５と、オイル貯留部４５に溜められたオイルに直接漬かるように密閉容器１の下部に配置された第２流体機構であるロータリ型圧縮機構１３とがシャフト５によって連結されている流体機械１０Ａ〜１０Ｄ（いわゆる膨張機一体型圧縮機）を説明した。しかしながら、本発明がこれに限定されるわけではない。例えば、密閉容器の下部にロータリ型膨張機構、密閉容器の上部にロータリ型圧縮機構を設けてもよいし、両側がロータリ型圧縮機構であったり、反対に両側がロータリ型膨張機構であったりしてもよい。少なくともロータリ型流体機構をオイル貯留部から離して設けている場合には、本発明が有効である。よって、密閉容器の上部にロータリ型圧縮機構が設けられたロータリ圧縮機や、密閉容器の上部にロータリ型膨張機構が設けられたロータリ膨張機にも、本発明を好適に採用できる。
【００８３】
（ロータリ型流体機械の応用例）
昨今では、電気製品の冷凍サイクルシステムにおいて更なる省エネが求められており、膨張弁の代わりに膨張機構を用いる必要がある。本発明は、ロータリ圧縮機とロータリ型膨張機構とをシャフトで連結するとともに、それらを１つの密閉容器内に配置した、一体型の流体機械を構成するのに最も適している。
【００８４】
すなわち、図１〜図４で説明したロータリ型流体機械１０Ａ〜１０Ｄは、空気や水などの対象を加熱または冷却する冷凍サイクル装置（冷凍サイクルシステムと同義）に適用することができる。図６Ａに示すように、冷凍サイクル装置７０は、冷媒を圧縮する圧縮機構１３と、圧縮機構１３で圧縮された冷媒を放熱させる放熱器７２と、放熱器７２で放熱した冷媒を膨張させる膨張機構１５と、膨張機構１５で膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器７４とを備えている。圧縮機構１３、放熱器７２、膨張機構１５および蒸発器７４が配管７５によって接続され、冷媒回路が形成されている。圧縮機構１３および膨張機構１５は、それぞれ、図１〜図４で説明したロータリ型流体機械１０Ａ〜１０Ｄの一部である。配管７５は、図１〜図４に示した吸入管４１、４３および吐出管４２、４４を含む。膨張機構１５で回収された冷媒の膨張エネルギーは、シャフト５を介して機械力の形で圧縮機構７１に直接伝達される。シャフト５は、単一のシャフトであってもよいし、複数のシャフトを同軸に連結したものであってもよい。
【００８５】
また、図６Ｂに示すように、本発明のロータリ型流体機械として構成される圧縮機８１および／または膨張機８３を用いた冷凍サイクル装置８０も好適である。圧縮機８１および膨張機８３は、それぞれに固有の密閉容器を有し、互いの密閉容器がオイル量の均一化を図るための均油管７６で接続される。均油管７６には、流量調整弁１６を配置することができる。冷媒の膨張エネルギーは、膨張機８３に内蔵の発電機で電力に変換され、圧縮機８１の電動機を駆動するために必要な電力の一部として使用される。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明のロータリ型流体機械は、空調機、給湯機、乾燥機、冷凍冷蔵庫のような電気製品を構成する冷凍サイクル装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施の形態１におけるロータリ型流体機械の縦断面図
【図２】本発明の実施の形態２におけるロータリ型流体機械の縦断面図
【図３】本発明の実施の形態３におけるロータリ型流体機械の縦断面図
【図４】本発明の実施の形態４におけるロータリ型流体機械の縦断面図
【図５Ａ】図１に示すロータリ型流体機械のオイル戻し経路に弁を設けた変形例の部分拡大図
【図５Ｂ】図２に示すロータリ型流体機械のオイル戻し経路に弁を設けた変形例の部分拡大図
【図６Ａ】図１〜図４に示すロータリ型流体機械を用いた冷凍サイクル装置のブロック図
【図６Ｂ】図１〜図４に示すロータリ型流体機械を応用した圧縮機および／または膨張機を用いた冷凍サイクル装置のブロック図
【図７】従来のロータリ型圧縮機の縦断面図
【図８】従来のロータリ型圧縮機構とロータリ型膨張機構とを一体に構成した流体機械の縦断面図
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2007032337.tif 000015
【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2007032337.tif 000017
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
2007032337.tif 000019
【図７】
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【図８】
2007032337.tif 000021
【国際調査報告】
2007032337.tif 000022
2007032337.tif 000023
2007032337.tif 000024
2007032337.tif 000025